yildiz teknİk Ünİversİtesİ - yapı merkezi...yildiz teknİk Ünİversİtesİ İnşaat...

YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİİnşaat Mühendisliği Bölümü

TÜNEL DERSİErgin ARIOĞLU

YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜİNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜİNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜİNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜİNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

TÜNEL DERSİTÜNEL DERSİ2 Bölüm2 Bölüm

İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜİNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜTÜNEL DERSİTÜNEL DERSİ

2 Bölüm2 Bölüm2. Bölüm2. Bölüm(Jeolojik ve tektonik yapı, Kaya kütlesi Özellikleri ve Sondaj Yoğunluğu)(Jeolojik ve tektonik yapı, Kaya kütlesi Özellikleri ve Sondaj Yoğunluğu)

2. Bölüm2. Bölüm(Jeolojik ve tektonik yapı, Kaya kütlesi Özellikleri ve Sondaj Yoğunluğu)(Jeolojik ve tektonik yapı, Kaya kütlesi Özellikleri ve Sondaj Yoğunluğu)

Prof. Dr. Müh. Ergin ARIOĞLUProf. Dr. Müh. Ergin ARIOĞLUProf. Dr. Müh. Ergin ARIOĞLUProf. Dr. Müh. Ergin ARIOĞLUProf. Dr. Müh. Ergin ARIOĞLUProf. Dr. Müh. Ergin ARIOĞLU

Yapı Merkezi AR&GE BölümüYapı Merkezi AR&GE Bölümü

Prof. Dr. Müh. Ergin ARIOĞLUProf. Dr. Müh. Ergin ARIOĞLU

Yapı Merkezi AR&GE BölümüYapı Merkezi AR&GE Bölümü

2009200920092009

11



Uzun bir tünel projesinde karşılaşılabilecek jeolojik ortamlara örneklerUzun bir tünel projesinde karşılaşılabilecek jeolojik ortamlara örnekler

Büyük fay Talk şist katmanı

Bindirme zonu

Ezilme zonu

Granit ŞistŞist Gnays Tünel

DenizDeniz

İki nokta arası mesafe100 150 200 250 300 350 400

Çatlaklı granit Büyük fay sistemi Zayıf kaya katmanı Çatlaklı şist Bindirme zonu Minör fay sistemi Çatlaklı gnays

I II III IV V VI VII

22Kaynak: Stille ve Palmström, 2008.

(blok yapılı) (zayıflık zonu) (zayıflık zonu) (bloklu yapı) (zayıflık zonu) (zayıflık zonu) (blok yapılı)



Devamıdır…

Uzun bir tünel projesinde karşılaşılabilecek jeolojik ortamlara örnekler

I) Çatlaklı Granit (blok yapılı)Tam cepheli makineli kazı durumunda, gerek iksa gerekse kazı ilerlemeleri bakımından herhangi bir teknik sıkıntı sözkonusu değildir.Granitin bileşimi içinde aşındırıcılık özelliğine sahip olan kuvars, feldspat gibi minerallerin kimyasal bileşimde bulunma miktarlarına bağlıolarak disk keski aşınır. Disk keskileri değiştirme giderlerini azaltmak için geçilen formasyonların aşındırıcılık bakımından kritik olanmineralleri, petrografik analizlerle önceden belirlenmelidir.

II) Büyük fay sistemi (zayıflık zonu)Tam cepheli delme makinelerinin (TBM) kullanıldığı tünellerde fay geçişlerinde gerek stabilite açısından, gerekse ilerleme hızı açısındanönemli teknik problemler gözlenir. Diğer kelimelerle tünelin ilerleme hızları, normal koşullardaki ilerleme hızının belirgin şekilde altındaolacaktır. Özellikle bu zonların yumuşak olmasından dolayı, kazımakinelerinde yan cidarlara gömülmeler oluşur.Buradaki problemlerin büyüklüğü fay sisteminin yataydaki kalınlığına ve fay breşmalzemesinin yerinde mekanik büyüklüklerine bağlıdır.

III) Zayıf kaya katmanı(zayıflık zonu)II. zonda belirtilen hususlar, III zonda da geçerlidir. Bu zonda oluşacak bir tavan boşalmasında, tünelin su geliri artabilir.

IV) Çatlaklı şist (bloklu yapı)III zon için söylenenler bu zon için de geçerlidirIII. zon için söylenenler bu zon için de geçerlidir.

V) Bindirme ZonuIII. zon için söylenenler bu zon için de geçerlidir. Beklenen su gelir artışları için tedbirler alınması gerekir.

VI) Minör fay sistemiVI) Minör fay sistemiBu bölgede beklenen problemler II. zon için sıralanan sorunlardan daha az şiddette gözlenecektir.

VII) Çatlaklı gnays (bloklu yapı)Bu bölgedeki ilerleme hızları ve iksaya ilişkin problemler hemen hemen sorunsuzdur. Ancak artan derinlik durumlarında radyal

d ği ti /k bü üklüğü d t l ö k l bili

33Kaynak: Saille ve Palmström, 2008’ den değiştirilerek.

yerdeğiştirme/kazı yarı çapı büyüklüğünde artışlar sözkonusu olabilir.



Kaya kütlelerinin yerinde mekanik büyüklüklerini (basınç dayanımı, çekme y y y ( ç y , çdayanımı, elastik modül, kohezyon) belirleyen süreksizlikler/pürüzlülük

Pürüzlülüğün Kalitatif Olarak Belirlenmesi

PürüzlüI

ARSondaj deliği

Dolgu

Pürüzlü

Düz

Kaygan

I

II

III

ANIM

I ARTA

Blok boyutu Pürüzlü

Düz

BASAMAKLI

IV

YMA DAYA

Süreksizlik aralığı

PürüzlülükDüz

Kaygan

DALGALI

V

VI

KAY

Devamlılık

Ölçüm hattı

Eğim ve eğim yönü (yönelim)

Su sızıntısı

Pürüzlü

Düz

VII

VIII

Süreksizlik takımlarının sayısı ve ortalama aralıkları kayanın yerinde dayanım büyüklüklerini etkiler. Artan süreksizlik sayısı ve azalan

sızıntısıKaygan

DÜZLEMSELIX

44

Kaynak: Hodson, 1989’ dan alıntılayan, Ulusay ve Sönmez, 2007.

aralıklar, kaya kütlesinin tüm mekanik büyüklüklerini azaltır.

Tünel kazı açıklığı/ çatlak aralığı karakteristik oranı, tünelin verilen gerilme koşulları altında davranışını belirler.



Kaya ortamında süreksizliklerin ölçülmesiKaya ortamında süreksizliklerin ölçülmesi

Ölçüm hattı uzunluğu (L)

Süreksizlikler

Kesişim

Ölçüm hattı

Görünür aralık, x

SüreksizliklerSüreksizlikler

Şerit metre

55Kaynak: Ulusay ve Sönmez, 2007.



Kaya kütlesinin mekanik olarak tanımlanmasıy

Özürsüz TEK CİSİM

OLİT

İLME

CESİ

Basınç Gerilmesi, σ

1KONTİNUUM

(SÜREKLİ ORTAM)

Bi

Çatlaklı TEK CİSİM

MON

YENİ

ÖNC

Tekil süreksizlikÇOK CİSİM

1

2

3

(SÜREKLİ ORTAM)Basınç dayanımı

rim Kısalm

aLİLİT

LİLİT

NİLME

NRA

SI

ÇOK CİSİM

Düzenli çatlaklıÇOK CİSİM

Düzenli parçalanmış

DİSKONTİNUUM(SÜREKSİZ ORTAM)

4

5

a, ε

POPO YEN

SON p ç ş

ÇOK CİSİM

Düzensiz parçalanmışÇOK CİSİM

KUVAZİ KONTİNUUM

5

6

Ufalanmış ezilmişÇOK CİSİM

KUVAZİ KONTİNUUM(SANKİ SÜREKLİ ORTAM)7

Kalıntı basınç dayanımıÖrnek: Çatlaksız bir kaya – Ø50x100 karot – numunesinde basınç dayanım düzeyinin %50’ sine kadar davranışı “özürsüz tek

cisim” iken, yenilme noktasına geldiğinde numune “çatlaklı tek cisim” özelliği sergiler. Yenilme noktasından sonra aynı

numunede çatlak sayıları artarak devam eder. Artan süreksizlik nedeniyle ortamın basınç dayanımı, sağlam numuneye ait

basınç dayanımından daha küçüktür. Kalıntı dayanım düzeyine ulaşıldığında – birim kısalmanın çok büyük değerler alması

66

Kaynak: Vardar, 2005.

durumu – numune, içinde bir çok çatlakla sınırlandırılmış “ufalanmış, ezilmiş çok cisim” şekline dönüşür. Daha açık anlatımı

ile bu durumdaki numune doğadaki çok çatlaklı ezilmiş bir zonun tüm fiziksel ve mekanik özelliklerini ifade eder. Böyle bir

ortamda açılmış tünel “sürekli ortam” mekaniğiyle modellenebilir.



Kaya kütlesi süreksizliklerdeki (çatlaklardaki) suyun yeraltı kazılarına etkileri

c

a b

Tünel açıklığı

a) Çatlaklardaki su geliri, çatlağın/kaya kütlesinin yerindeki mekanik büyüklüklerini önemli ölçüdedeğiştirir. Özellikle yerinde basınç dayanımı,σb,y, yerinde elastik modül, Ey, kohezyon, cyd ğ l i d ki l k d ik b l bili I l k d d ki i l ü ü Ø kdeğerlerindeki azalma çok dramatik boyutta olabilir. Islak durumdaki içsel sürtünme açısı, Ø, kuruduruma göre birkaç derece ‐ 2 ° ila 5° daha düşük olabilir.

b) Süreksizlik yüzeyleri arasında dolaşan suyun basıncı yüksekse, çatlak düzeyine dik olarak etki edennormal gerilmenin büyüklüğünü önemli ölçüde azaltarak, kaya kütlesinin yenilme zarf eğrisine aitkarakteristik büyüklükleri (kohezyon ve içsel sürtünme açısı) azaltır.

77Kaynak: Hodson, 1989’ dan alıntılayan Ulusay ve Sönmez, 2007’ den değiştirilerek.

c) Çok yüksek normal gerilme altında bulunan süreksizliklerde ise dolgusuz çatlaklar kapanarak,ortamın drenaj özelliklerini azaltır. Su drene olamadığından dolayı tünel kazısı etrafındaki su basıncıartar.



İ t b l T k F d öl ül (t b k k l l ğ tl kİstanbul Trakya Formasyonunda ölçülen (tabaka kalınlığı‐çatlaksıklığı)arasındaki ilişkileri

Ortalama Tabaka kalınlığı 23 cmOrtalama Çatlak sıklığı 12 ad/ m

Kaynak: Eriş 1999

88

Kaynak: Eriş, 1999



Zayıflık Zonları ve Tünel Projelerine Olası EtkileriZayıflık Zonları ve Tünel Projelerine Olası Etkileri

Yoğun ezilmiş zonKil

Karmaşık ezilmiş zonKil damarları

Ezilmiş kayaKil yok veya çok az killi

Ezilmiş zonBiraz ayrışma

Ezilmiş zonBiraz kil

a b c d e

• Çatlaklı yapısınedeni ile kayakütlesinin yerindemekanikbüyüklükleri daha

• a’ daki durumgeçerlidir. Bozunmazonlarının varlığınedeni ile yerindedayanımlar daha da

• b maddesinde söylenenlergeçerlidir.•Kil mineralinin cinsine vezon içerisindeki kapsadığıalana bağlı olarak tünel

• c maddesindesöylenenlergeçerlidir.

•Bu tür zonlarda tüneldeformasyonlarına (radyalcidar yerdeğiştirmesi/kazıyarı çapı) bağlı olarak çokciddi stabilite sorunlarıbüyüklükleri daha

küçüktür.• Çatlak dolgusununolup, olmamadurumuna göre su

dayanımlar daha daazalır.• Bu zonların içindeyapılan kazılardaradyal

alana bağlı olarak, tünelcidar kapanmaları dahaşiddetlidir. Bu hareketlerzaman boyutuna bağlıolarak artar (bu tür

ciddi stabilite sorunlarıyaşanır. Killi kesim bütünayrışma zonunukapsadığından dolayı yer altısuyunun drenajı tam olarakğl d l

99

Kaynak: Stille ve Palmström, 2008’ den değiştirilerek.

geliri sözkonusudur. yerdeğiştirme/kapanma hareketleribelirgindir.

ortamlardaki deformasyonözellikleri sünmeözelliğindedir).

sağlanamaz. Bu nedenletünel iksa sistemine ekolarak büyük boyutta subasıncı etkir.



Tanım Tanımlama Ölçütü Bozunma Derecesi

Kaya kütlelerinin bozunma derecesiyle ilgili sınıflama (ISRM, 1981)

Bozunmamış(taze)

Kayanın bozunduğuna ilişkin gözle ayırt edilebilir birbelirti olmamakla birlikte, ana süreksizlik yüzeylerindeönemsiz bir renk değişimi gözlenebilir.

W1

AzB

Kaya malzemesinde ve süreksizlik yüzeylerinde renkdeğişimi gözlenir. Bozunma nedeniyle tüm kayacın rengi

W2Bozunmuş değişimi gözlenir. Bozunma nedeniyle tüm kayacın rengi

değişmiş ve kaya taze halinden daha zayıf olabilir.

Orta DerecedeBozunmuş

Kayanın yarısından az bir kısmı toprak zemine dönüşerekayrışmış ve/veya parçalanmıştır. Kaya; taze, ya da renkdeğişimine uğramış olup, sürekli bir kütle veya çekirdek

h li d di

W3

taşı halindedir.

TamamenBozunmuş

Kayanın tümü toprak zemine dönüşerek ayrışmış ve/veyaparçalanmıştır. Ancak, orijinal kaya kütlesinin yapısı halenkorunmaktadır.

W4

K tü ü t k i dö ü ü tü K W5ArtıkZemin

Kayanım tümü toprak zemine dönüşmüştür. Kayakütlesinin yapısı ve dokusu kaybolmuştur. Hacim olarakbüyük bir değişiklik olmakla birlikte, zemin taşınmamıştır.

W5

Fi iksel e kim asal şekilde a r şan ka a kütlelerinin tüm fi iksel (birim hacim ağ rl k poro ite s

DeğerlendirmeFiziksel ve kimyasal şekilde ayrışan kaya kütlelerinin, tüm fiziksel (birim hacim ağırlık, porozite, su

emme, sesin yayılma hızı vs.) ve mekanik (basınç dayanımı, çekme dayanımı, elastik modül,

kohezyon ve içsel sürtünme açısı) büyüklükleri artan bozunma derecesi ile azalır. Özellikle sığ tünel

projelerinde ‐ ≤3D – ayrışma zonları ve bu zonların bozunma derecelerinin sayısal bir şekilde

1010Kaynak: Ulusay ve Sönmez, 2007.

projelerinde ‐ ≤3D –, ayrışma zonları ve bu zonların bozunma derecelerinin sayısal bir şekilde

belirlenmesi, tünel stabilitesi ve kazı işlemlerinin etkinliği açısından çok önemlidir.

(D= Tünel kazı açıklığı)



İLAVE GÖSTERİM

• Küçük

• Karot tanımlaması:‐ Genellikle malzeme tanımlaması yapılır.

numune

• Mühendislik yapısı (şev, tünel aynası vb.) boyutları

•Zon sınırları:‐ Martin ve Hencher, 1986 kriterine göre

• Yapısal jeoloji:‐ Yapraklanma, dayk ve

• Bölgesel tanımlama:‐ Kütle boyutu

1111

p , yçatlaklar rapor edilecektir

Kütle boyutu‐ Kütleyi oluşturan farklı malzemeleri içeren tanım

‐ Aralarındaki ilişkiler‐ Çatlaklar

Kaynak: Shirlaw vd., 2001



İLAVE GÖSTERİM

Ayrışmış Kaya Kütleleri:

II dereceIV derece

IV derece bozunma

II derece bozunmabozunma

IV derece bozunma

Düzensiz bozunma granitBozunma derecesi: Ortada II Derece, kenarlarda IV Derece(II Derece bozunma: Kaya malzemesinde ve süreksizlik ü l i d k d ği i i ö l i )

Üniform bozunma granit Bozunma Derecesi: IV Derece(IV Derece bozunma: Kayanın tümü toprak zeminedö ü k / l t ) yüzeylerinde renk değişimi gözlenir).dönüşerek ayrışmış ve/veya parçalanmıştır).

1212Kaynak: Shirlaw vd., 2001



Büyük süreksizlik yapıları olan faylar, geometrik ve gerilme özellikleri y y p y , g g

Normal Fay Ters fayDoğrultu atımlı fay

φα = 45° +

2

Kırılma hattı Kırılma hattıKırılma hattı

Atım miktarı

A

Aφ

α = 45° +2

A

σz

Gerilme Durumu: σz> σy > σx Gerilme Durumu: σx> σy > σzGerilme Durumu: σy> σx> σz

Kırılma hattı boyunca bir blok diğerblok üzerinde düşey yönde hareketetmiştir. Bu yer değiştirmededüşey asal gerilme temel bileşendir.

Kırılma hattı boyunca bir blokdiğer blok üzerinde yatay yöndehareket etmiştir. Bu yerdeğiştirmede σy hakim gerilmedir.

α kırılma açısıyla tanımlanan kırılmahattı boyunca bir blok diğer bloküzerine çıkmıştır (Ø= Formasyonuniçsel sürtünme açısı). Bu yer

Ege Bölgesi’ nde M= 5,0 – 6,5büyüklüğünde deprem üreten faysistemleri “normal atımlı fay”’lardır.

yÜlkemizde sismik yönden enhareketli ve yıkıcı depremleri M=5,0 – 7,9 oluşturan Kuzey AnadoluFay sistemi, “doğrultu atımlı fay”’sistemine örnektir.

değiştirmede σx hakim gerilmedir.Güney Anadolu Bölgesi’ ndeki yıkıcıdepremleri üreten Bitlis Fay sistemitipik bir “bindirme fay”’ dır.

1313Kaynak:Whittaker ve Frith, 1990’ den değiştirilerek.

sistemine örnektir.



Bolu Tüneli’ nin KuzeyBolu Tüneli nin KuzeyAnadolu Fay Hattına görePozisyonu:

BOLUBOLU

BOLU

1414Kaynak: Dalgıç, S, 2002



Bolu Tünel Geçkisinin Jeolojik Kesiti

ASARSUYU BÖLÜMÜ ELMALIK BÖLÜMÜK G

Bolu Tünel Geçkisinin Jeolojik Kesiti

Pilot tünel yönü Pilot tünel yönüAsarsuyubindirme zonu

Kazılmış Kazılmış

Kestirim

bindirme zonuAna tünel kazı yönüAna tünel kazı yönü

Yedigöller İkizoluk Atyayla Elmalık Fındıcak AsarsuyugFormasyonu Amfibolit

İkizolukFormasyonu Kireçtaşı

AtyaylaFormasyonu Breşik mermer

Elmalık Formasyonu Granit

FındıcakFormasyonu Kumtaşı, çamurtaşı

AsarsuyuFormasyonu Siltli kil, kil

1515PREKAMBRİYEN DEVONİYEN ÜST KRETASE – ALT EOSEN PLİYOESEN

Kaynak: Dalgıç, S., 2002.



Marmara Denizi Fay Sistemi y

1616

Source: http://wwz.ifremer.fr/esonet_emso/content/download/33356/278218/file/marmara‐observatory.pdf



Antiklinal yapı

Arazi basıncı açısından tünelin açıldığı bölgede doğal

kemerlenmeden dolayı basınç azdır. Buna karşın portal – tünel

Çekme çatlakları

– Tünel ekseni antiklinal eksenine dik –

Tünel

çıkışına doğru olan – kesimlerde ise derinlik basıncı göreceli

olarak daha fazladır (P0,1<P0,2).1122

KesitSu geçirgenlik katsayısı fazla olan kaya kütlesi/zemin koşullarında

çekme çatlaklarının varlığından dolayı “su geliri” sözkonusudur.

Senklinal yapı

Yukarıda belirtilen hususun tam tersi durum gözlenir Diğer

– Tünel ekseni sentiklinal eksenine dik –

Tünel

Yukarıda belirtilen hususun tam tersi durum gözlenir. Diğer

kelimelerle tünel açıldığı kesimdeki arazi basıncı doğal jeolojik

yapıdan dolayı diğer kesimlere nazaran daha fazladır (P0,1>P0,2).1122

Kesit

Basınçlı akifer durumunda tabandaki çekme çatlaklarının su

geliri beklenmelidir.

Çekme çatlakları

1717Kaynak:Whittaker ve Frith, 1990.



Kayma ve

Devamıdır…

– Tünel ekseni antiklinal eksenine paralel –

Gerilme büyüklüğüne ve çatlak geometrisine bağlı olarak tavanda kaya

bloklarının düşme olasılığı yüksektir. Bu nedenle tavan stabilitesini

Kayma ve çekme çatlakları

arttırmak bakımından uygulanacak püskürtme betonun kalınlığı

arttırılmalıdır.

– Tünel ekseni sentiklinal eksenine paralel –

Gerilme büyüklüğüne ve çatlak geometrisine bağlı olarak tünelin yan

id l d bl kl dü l l ğ ük kti B d l id

Çekme çatlakları

cidarlarında blokların düşme olasılığı yüksektir. Bu nedenle yan cidarın

stabilitesini arttırmak bakımından uygulanan saplamanın uzunluğu ve

yoğunluğu arttırılmalıdır.

– Şariyaj – bindirme – jeolojil yapısı içinde açılan –

Bu kompleks yapıda hem tavan, hem yan cidarlar önemli boyutta

sıkışma hareketine maruzdur. Bu durumlarda beklenen tavan, yan cidar

ve taban hareketlerin düzeyi, normal jeolojik koşullardakinden daha

d tik ld ğ d i k ld t t l l d

1818Kaynak:Whittaker ve Frith, 1990.

dramatik olduğu daima akılda tutulmalıdır.



Nm1)(o2)3)4)

SPECIAL MATERIALSCONTINUOUS / bulkyDISCONTINUOUSCONTINUOUS / intact TNOTE: W

ater inflmay take place at

) Will take place

open joints)) Requires m

ater) Requires conte) The process req

SPECIAL MATERIALS

Soft or weak materials

CONTINUOUS / bulky

Highly jointed, crushed orsoil‐like materials

DISCONTINUOUS

Jointed rocks intersected by weaklayers or by seams (filled joints)

Rocks intersected by joints and partings

Weak to strong rocksintersected by few joints

CONTINUOUS / intact TYPE OF RO

CKMA

as material in

EDCBA

INFLU

ENCuenced behaviot the sam

e time

porous material

rials with sw

ellinnt of sw

elling claquires content o

ASS CO

MPO

SITIOn w

eakness zone (typ

Alternating soft and ha

layers (as clay schist ‐sandstone ‐clay schist)

Rock fragments in a

matrix of soft (clayish)

material

Soft or weak

materials w

ithplastic

properties (mudstone ,

clay‐like materials)

Highly jointed rocks

with clay‐seam

s or shears

Highly jointed or

crushedrocks (sugar‐

cube etc.),little clay

Soil‐like material w

ithfriction properties (lo ocem

ented sandstones,crushed and disintegramaterials in som

e faul

Occurrence of

seams (filled joints)

Prominent w

eatherinalong joints

Occurrence of w

eakbedding layers (m

ain lsom

e sedimentary

sequences)

Jointed homogeneou

foliated, and bedded rocks

Jointed, schistose ro

Layered and bedded rocks

with frequent

partings(slate, flagst o

some shales)

Brittle homogeneou s

foliatedrocks(granite

gneiss,quartzite, etc.)

Schistose (deformab

rocks with high cont e

of platy minerals

Plastic /deformable r

(soapstone, rocksalt,clayish rocks)

ED/TRIG

GERED

BY:our occurs simult

as swelling,bloc

s and where the

g minerals (sm

eay in seam

s and f m

aterials susce

ON

INIT

(without

pe)rd,ose,atedlts)

ngly in

s,cks

one,

sand

e, )le)ent

rocks, som

e IVI IIIVIVIVV

E1E2E3

D1

D2

D3

C1

C2C3

B1B2B3A1

A2A3

cave‐inblock falls; cave‐in

block falls;

i

cave‐in

running d

block fallsStable ‐ block falls

low ‐m

odera

low ‐m

odera

low ‐m

odera

STRtaneously to the ck falls, together

ere are channels

ctite, anhydrite)clay zoneseptible to m

oistu

TIAL BEH

AVIOUR

appropriate suppo

block falls, cave‐in;plastic deformation (initial)

cave‐in

running ground

ground

water inflow 1) ; water inburst 1)

block fallsblock falls; buckling

water inflow 1) ; water inburst 1)

plastic deformations

(initial)

Slabbing; bursting

teoverstressed

WATE

tehigh

WATE

ateoverstressed

WATE

RESSES

stress induced; r w

ith water inbu

)ure

Nece s

is perfpossibwater

groun

ort)LO

NG

(withou

flowing ground 1)f ;

cave‐inblock falls; cave‐in

cave‐inblock fallsStable block

fall(s)

low ‐m

oderER

low ‐m

oderER

low ‐m

oderER

STexample: cave‐i

urst, etc

ssary initial suppform

ed and ble

water inflow

,r ingress or flownd is sealed

G‐TERM

BEHAVIOU

ut appropriate supp

running ground block

falls; cave‐in

block falls, cave‐in; squeezing

flowing )

flowing ground 1)

Swelling 2)

ravelling 3) Swelling 3)

block fallsblock falls; buckling

Swelling 3)Swelling 3)

ravelling 4) Swelling 3)

Squeezing Rupturing

Swelling 2)

lli 4) Swelling 2)

rateoverstressed

WAT

ratehigh

WAT

rateoverstressed

WAT

TRESSES

1919

n

port

, wing

URport)

ground 1)ground Swelling 3)

ravelling )

(fromslaking)SwellingSwelling ravelling )

(fromslaking)Swellingravelling 4)

(fromslaking)Swelling TER

TER

TER

Kaynak: Stille ve Palmström, 2008’ den değiştirilerek.



Önerilen Sondaj Yoğunluğunun (ABD’de tamamlanmış 100 adet tünel projesi) Tünel Projesi Bazında Değişimi

Sondaj Yoğunluğu o Medyan ortalama Değeri :~0,35 m/m

nden

), %

Seçilmiş proje çalışmaları, 1,2,3,4,5,6,7,8,9

İyi sonuçlar için 1,5 m/m’ yekadar artırılabilir.

G t k ik A t l maliyeti cinsin

Geoteknik Araştırmaların ;(Toplam Maliyet / Proje Bütçesi)oranı ortalama %1,6

İ mlanm

ış proje m

İyi sonuçlar için % 3’ekadar artırılabilir.

(1) Birim geoteknik araştırma Be

deli (tam

am

yatırımı proje maliyetinde (15) birim kazanımsağlayabilmektedir. 36, Medyan değer, genel

ktörün

Proje B

Kaynak: Geotechnical Site İnvestigationsFor Underground Projects, Amerikan Tünel Teknolojileri Komitesi USNCTT

42 yaygın uygulama

Kontrak

1 m tünel uzunluğu için açılan sondaj uzunluğu, m/m

2020

Tünel Teknolojileri Komitesi‐USNCTT,1984.



Denizaltı Tünel Projelerinde Geoteknik Araştırmaların (Mühendislik jeolojisi ve jeofizik

% 100

Denizaltı tünelleriC A

B

araştırmalar, sondajların açılması ve laboratuar çalışması vs) Giderleri

% 10

Denizaltı tünelleri

BA

C

B

D

Ceri, %

% 1

A

TBM (Tam cepheli tünel açma)

Araştırma Gid

% 1

% 0

A

% 0

0,1 1 10 100

Tünel Uzunluğu, km

Şekil – Norveç delme + patlatma tünel açma pratiğinde önerilen araştırma gideri – kazı

masrafı= Delme + patlatma + iksa, cinsinden – ve tünel uzunluğu (A, B, C, D açıklamaları

izleyen çizelgede belirtilmiştir.)

2121Kaynak: LindstrØm ve Kveen, Norwegan Tunneling Society, Publication No: 15, p 75 – 74, 2005.

y ç g ş )



Devamıdır…

Araştırma Sınıfının Tanımı

Zorluk Derecesi

a1Düşük

a2Orta

a3Yüksek

b. Tünel projesine

b1Düşük

A A B

b2 A B Cprojesine ilişkin istekler

Orta

b3Yüksek

B C D

AÇIKLAMALAR:

Zorluk Derecesi: Tünel geçkisinin mühendislik jeolojisi açısından taşıdığı zorlukların derecesini ifade

eder. Genel jeolojik koşullara ek olarak ayrışma zonların varlığı, hidro‐jeolojik koşullar, tünelin sehimeder. Genel jeolojik koşullara ek olarak ayrışma zonların varlığı, hidro jeolojik koşullar, tünelin sehim

eğrisinin etki alanında yer alan köprü ayakları, binalar ve diğer alt yazılar vb. anılan faktör içinde

düşünülmelidir. (Düşük, orta ve yüksek zorluk derecesi içinde değerlendirilebilir).

P j İ t l i B öğ d ğ d d ğ tü l k d ki l t bilit b l ili tiliProje İstemleri: Bu öğe, doğrudan doğruya tünel kazısı sırasındaki genel stabilite, ve bununla ilintili

olarak olası riskleri içerir. Keza, üç sınıf – düşük, orta, yüksek – ile ifade edilmeye çalışılır.

2222

Kaynak: LindstrØm ve Kveen, Norwegan Tunneling Society, Publication No: 15, p 75 – 74, 2005.



Tünel Projelerinde Sondaj Geometrilerine Ait DeğerlendirmelerTünel Projelerinde Sondaj Geometrilerine Ait Değerlendirmeler

• Sondaj Yoğunluğu: ∑ ss

t

Sondaj uzunluğu L mn = = mMühendislik yapısının‐ tünel ‐uzunluğu L

o Projenin genel özelliklerine ve içerdiği risk durumuna bağlı olarak sondaj yoğunluğu ns= 0,2 – 1,5

arasında değişir.

o Büyük projelerde bu değer en az ns=1 olmalıdır.

Ls=ns.Lt= 1 x Lt

• Sondaj Derinliği:

( )s ö öH = H +D + αD = H + 1+ α D

Bu geometrik büyüklük en az

Hö= Örtü kalınlığı, m

D= Açılacak tünel çapı, m

α= Tünel tabanıyla ilintili derinlik faktörü Taban kabarması şişmesi beklenmeyen durumlarda α=0 5α= Tünel tabanıyla ilintili derinlik faktörü. Taban kabarması, şişmesi beklenmeyen durumlarda α=0,5,

şişme potansiyeli olan formasyonlarda (aktivitesi yüksek kil) ise α=1∼1,5 alınabilir.

• Sondaj Ekibi: ≡ ≡s s s s tN .H L n .L geometrik koşulundan hareketle

( )= ≡s s t

ss ö

L n .LN

H H + 1+ α D bulunur. Bu ifade, Hö değerinde çok önemli bir değişiklik olmama

durumunda geçerlidir.

2323

• Ortalama Sondaj Aralığı:( )

≡ öts

s s

H + 1 + α DLl =

N n



Türkiye’ deki Raylı Sistem Projelerinde Geoteknik Araştırmalara ilişkin verilerProje Hat Uzunl.

(m)SondajAdedi

SondajUzunl. (m)

Ortala. Sondaj

Aralığı (m)

SondajYoğunl. (m/m)

Yapı Tipleri Geçilen Hakim Zemin‐Kaya Cinsi

Kaynak

İzmir Metrosu, 1. Aşama Ü

11.328 157 4.286 72,2 0,38 Derin Tünel, Aç‐kapa, Alüvyon, Kiltaşı‐ (1), (2), (3)

Türkiye deki Raylı Sistem Projelerinde Geoteknik Araştırmalara ilişkin veriler

(Üçyol‐Bornova) (T) (*) Viyadük, Hemzemin Kumtaşı, Andezit

İzmir Metrosu, 2. Aşama (F.Altay‐Üçyol)

5.460(D)

53 1.668 103,0 0,31 Derin Tünel, Aç‐Kapa Aluvyonel, Fliş, Kiltaşı‐Kumtaşı, Andezit

(1), (2), (3), (4)

İstanbul LRTS 2. Aşama (İncirli Tüneli) 1.477(T)

21 576 70,3 0,39 Derin Tünel Marn‐Kil (5)

İstanbul Hafif Raylı Sistemi, 3. Aşama (Otogar‐Bağcılar)

3.600(D)

57 1.689 63,2 0,47 Derin Tünel, Aç‐Kapa Silt‐Kil (6)

İstanbul Metrosu, 2. Aşama (Taksim‐Yenikapı)

5.705(D)

132 3.543 43,2 0,62 Derin Tünel, Aç‐Kapa Grovak, Aluvyonel Zemin

(7)

İstanbul Metrosu, 3. Aşama (4 Levent‐ 5.500 62 1.720 88,7 0,31 Derin Tünel, Aç‐Kapa Grovak (7)

Ayazağa) (D)

Taksim‐Kabataş Füniküler Sistemi 643(T)

18 480 35,7 0,75 Derin Tünel, Aç‐Kapa Grovak, Aluvyonel Zemin

(8)

Marmaray Projesi (Yedikule‐Söğütlüçeşme) (Boğaz Geçişi Hariç)(***)

9.080(D)

80 3.862 113,5 0,43 Derin Tünel, Aç‐Kapa Grovak, Alüvyonel Zemin

(9), (10)(11)

Ankara Metrosu, (M4,Tandoğan‐Keçirören Hattı)

10.582(D)

77 2.300 137,4 0,22 Derin Tünel, Aç‐Kapa Tünel

Andezit, Alüvyonel Zemin

(12)

Hat Uzunluğuna göre AğırlıklıORTALAMA

‐ ‐ ‐ 92 0,38 ‐ ‐

Kaynaklar (**): (1) Yük l A ğl Ob Al 1993

(5) Yoldaş, 1992(6) STFA 2000

(9) DLH, 2003(10) Şi k 2005(1) Yüksel, Arıoğlu, Obay, Alper, 1993

(2) Yapı Merkezi, 1998(3) Arıoğlu, B., Yüksel, Arıoğlu, E., 2002a(4) Yıldız, 2005

(6) STFA, 2000(7) Aydemir, 2006(8) Yoldaş, 2003

(10) Şimşek, 2005(11) Şimşek ve ark. 2005(12) Nuray, 2005

(*) (T) : Tamamlanmış Proje, (D): Devam eden proje(**) Bazı projelere ait verilere ulaşılamadığından ilgili projelerde görev almış kişilere başvurulmuştur.

2424

(***) jj

VIII Bölgesel Kaya Mekaniği Sempozyumu, 2006, İstanbul Teknik Üniversitesi, Maden Fakültesi, İSTANBULKaynak: Yüksel, A., Yeşilçimen, Ö., Çavuşoğlu, M, 2006.



Ü İBAZI TÜNEL JEOLOJİK, GEOTEKNİK ARAŞTIRMAGEOTEKNİK ARAŞTIRMA

ÖRNEKLERİ

2525



Tünel geçkisinin stabilitesini kontrol eden bir örnek: Şevin yenilme

yüzeylerinden geçen tünel

Gelişen çekme çatlakları

Şev yenilme yüzeyleri

Nehir

Kütle hareket vektörü

Tünel

Kaynak:Whittaker ve Frith, 1990.

2626



Vadi etkisinin “H tg /h” ölçülen ve teorik gerilme değerlerinin oranına etkisiVadi etkisinin “H.tgα/h” ölçülen ve teorik gerilme değerlerinin oranına etkisi

1010

9

8

7

Hα>25°

h

7

6

5

4

σ 1/σ

3

4

3

2

1 Teorik gerilme değeri

İzotrop gerilme durumu

0 2 4 6 8 10 12 14 16

0

H.tgα/h

Teorik gerilme değeriÖlçülen gerilme değeri

Değerlendirme

Artan vadi etkisiyle tünelin maruz kaldığı gerilmelerde “aniztropi” de büyük ölçüde artmaktadır.

(σ1/σ3= 1 izotrop gerilme durumunu ifade eder).

2727Kaynak: Shrestha ve Broch, 2008’ den değiştirilerek.



Norveç, Avusturya ve İtalya’ da kimi tünellerde ölçülen asal gerilme değerleri

No ProjeH

(m)

h

(m)

Eğim

(x)tgα H. tgα/h d (m) σ1 σ3 σ1/σ3 Kaynak

H k l tü li

ve Vadi Etkisi

1Heggura kara yolu tüneli,

İstasyon 6020, Norveç1290 670 53 1,33 2,56 505 24,8 6,6 3,76 Broch ve Sorheim, 1984

2Felbertal, Avusturya

(Şist, tungsten madenleri)1250 70 40 0,84 14,98 83 25 5 5,00 Kohlbeck vd., 1980

3 Entracque a, İtalya 1500 380 38 0,78 3,08 486 15,1 5,5 2,75 Martinetti ve Ribacchi, 1980

4 Entracque b, İtalya 1500 160 38 0,78 7,32 205 6,1 2,3 2,65 Martinetti ve Ribacchi, 1980

5 Entracque c, İtalya 1500 480 38 0,78 2,44 614 10,1 2,9 3,48 Martinetti ve Ribacchi, 1980

6 Piedilago, İtalya 1600 390 40 0,84 3,44 465 8,3 2,5 3,32 Martinetti ve Ribacchi, 1980

7 Roncovalgrande, İtalya 1000 210 37 0,75 3,59 279 24,2 6,2 3,90 Martinetti ve Ribacchi, 1980

8 Fiorano, İtalya 1800 240 25 0,47 3,50 515 14,7 3,7 3,97 Martinetti ve Ribacchi, 1980, y , , , , , ,

9 Edolo, İtalya 1700 250 25 0,47 3,17 536 35,6 14 2,54 Martinetti ve Ribacchi, 1980

10 Pelos, İtalya 350 120 15 0,27 0,78 448 8,5 4,8 1,77 Martinetti ve Ribacchi, 1980

11 Salafossa, İtalya 1200 280 27 0,51 2,18 550 8,3 4,2 1,98 Martinetti ve Ribacchi, 1980

12 Raibl, İtalya 590 400 47 1,07 1,58 373 56 17,7 3,16 Martinetti ve Ribacchi, 1980

13 Piani di Ruschio, İtalya 750 100 29 0,55 4,16 180 5,6 3,3 1,70 Martinetti ve Ribacchi, 1980

14 Timpagrande, İtalya 300 120 32 0,62 1,56 192 3,4 1,1 3,09 Martinetti ve Ribacchi, 1980

2828

15 Taloro, İtalya 550 240 25 0,47 1,07 515 10,6 7,8 1,36 Martinetti ve Ribacchi, 1980

H= Vadi yüksekliği, h= Tünel örtü kalınlığı, α= Vadinin ortalama eğimi, °, d= Tünelin vadi tabanından itibaren yatay uzaklığı, σ1, σ3= Ölçülen

asal gerilmeler.

Kaynak: Shrestha ve Broch, 2008.



Mevhibe İnönü Tüneli Jeolojik Kesiti (İstanbul Hafif Raylı Sistemi 2 Aşama)Mevhibe İnönü Tüneli Jeolojik Kesiti (İstanbul Hafif Raylı Sistemi, 2. Aşama)

Dr. Rıfat YOLDAŞ

Kaynak: Arıoğlu, B., Yüksel, A. Arıoğlu, Ergin.,V. Ulusal Kaya Mekaniği Sempozyumu, 2000, Isparta.

2929



Ümmühan Ana Tüneli Geoteknik Boy Kesiti (YapıMerkezi İnşaat A Ş )Ümmühan Ana Tüneli Geoteknik Boy Kesiti (Yapı Merkezi İnşaat A.Ş.)

Kaynak: Yapı Merkezi Mühendislik ve Tasarım Grubu, 1996, Çamlıca, İstanbul

3030



Ümmühan Ana Tüneli Tipik Zemin Profili ve Ortalama Geoteknik Büyüklükler (YapıMerkezi İnşaat A.Ş.)Ümmühan Ana Tüneli Tipik Zemin Profili ve Ortalama Geoteknik Büyüklükler (Yapı Merkezi İnşaat A.Ş.)

Kaynak: Arıoğlu Ergin Arıoğlu B Yüksel A 2002

3131

Kaynak: Arıoğlu, Ergin, Arıoğlu, B., Yüksel, A., 2002.



Tünel ayna jeolojik kesiti, km 0 – 068,88 (Yapı Merkezi İzmir Metro Projesi Nenehatun Tüneli)

3232Kaynak: Arıoğlu, B., Yüksel, A., Arıoğlu, Ergin.,ECAS2002 Uluslararası Yapı ve Deprem Mühendisliği Sempozyumu, 14 Ekim 2002, Orta Doğu Teknik Üniversitesi



Tünelde kaya ortamı davranışının belirlenmesi (Yapı Merkezi İzmir Metro Projesi Nenehatun Tüneli)

km 0+680’deki Jeolojik Kesit

• Tek Eksenli Laboratuvar Basınç Dayanımı: (Tablodan)

σb,lab= 165 kgf/cm2 =1650 t/m2

• Birim Hacim Ağırlık: (Tablodan)

y ş ( p j )

Kiltaşı

Çakıltaşı

γ= 2,2 t/m3

• Kaya Kalite Derecesi: (Sondaj Çalışmalarından)

RQDort = %15Çakıltaşı• Çatlak Takım Saysı Katsayısı (Sondaj Çalışmalarından)

Jn = 15 (Üç çatlak takımı)

• Çatlak Pürüzlülük Katsayısı (Sondaj Çalışmalarından)

0 m

Kiltaşı

Kili

Jr = 1 (Düzlemsel)

• Çatlak Pürüzlülük Katsayısı

Ja = 9 (Kil Bantları)

• Değiştirilmiş Qd faktörü;

8,60

KiliKumtaşı

KiltaşıÇakıltaşı

ğ ş ş Q ;

• Jeolojik Dayanım İndeksi “GSI”;

dRQD Jr 15 × 1

Q = × = = 0,11Jn Ja 15 × 9

≈dGSI = 9 × ln (Q ) + 44 = 9 × ln (0,11) + 44 = 24 209,70 m

• Yerinde Basınç Dayanımı (Hoek,1999) bağıntısı ile

• Stabilite sayısı N; H=50 m için:

(0,05×GSI) (0,05×20) 2b,y b,labσ = 0,019× σ × e = 0,019×165× e = 8,5 kgf/cm

2t/mσ 85

Zemin Tanımı :Kırmızı renkli Kiltaşı, sarı yeşil renkli Killi kumtaşı,

Kazı Alanı : A = 69 m2

3333ECAS2002 Uluslararası Yapı ve Deprem Mühendisliği Sempozyumu, 14 Ekim 2002, Orta Doğu Teknik Üniversitesi

Zayıf SıkışmaZayıf Sıkışma3

b,y

t/m m

σ 85N= = = 0,77

γ × H 2,2 × 50

Kırmızı renkli Kiltaşı, sarı yeşil renkli Killi kumtaşı, Çakıltaşı ardalanması

Kaynak: Arıoğlu, B., Yüksel, A., Arıoğlu, Ergin, 2002.



Geometrik BilgilerGeometrik Bilgiler

Kazı Alanı (m2) 36.43

Üst Yarı Alan (m2) 18.81

Alt Yarı Alan (m2) 17.62

6 35Ortalama Kazı Genişliği (m) 6.35

Örtü Kalınlığı (m) 32.00

Aks Derinliği (m) 35.30

Geoteknik Bilgilerld i

Kil arabantlı kumtaşı

YASS (+10.00 m)

Geoteknik Bilgiler

RQD (%)

Örtü Kalınlığı Boyunca 6 (0‐40)Aks Derinliği Boyunca 6 (0‐40)

GSI 17

F G l T

Ezilme ZonuAndezitEzilme Zonu

Formasyonun Genel Tanımı

Az‐orta derecede ayrışmış, çok sık çatlaklı, orta dayanımlı, kiltaşı arabantlıkumtaşı, az ayrışmış, sık çatlaklı ve parçalı, orta‐iyi dayanımlı andezit

Laboratuvar Mekanik Büyüklükleri

Kilt b tl K t A d itKarşılaşılması Olası Sorunlar

Kil arabantlı kumtaşı Andezit

Kiltaşı arabantlı Kumtaşı Andezit

Yoğunluk (gr/cm3) 2.64 (2.57‐2.71) 2.74 (2.72‐2.76)

Nokta Yükleme İndisi(kgf/cm2)

26.96 (10.19‐63.77)

27.87 (18.66‐37.08)

Ezilme zonu‐fay breşi andezit ve kil katmanları içerdiğinden buzonda püskürtme betonun yapışma dayanımı "çok zayıftır". Dolayısıile püskürtme betonun yapışma dayanımını arttırılmış kıvamdaatılması (katkılar ile iyileştirilmiş) önem taşımaktadır.

Bu gibi rijitliği fevkalade düşük 2,3 litoloji içeren arabantlıTek Eksenli Basınç Dayanımı(kgf/cm2)

444.02 (339.25‐672.81)

429.32

Elastisite Modülü(kgf/cm2) 10000 (8700‐12300) 9800

Yerinde Dayanım Büyüklükleri

Bu gibi rijitliği fevkalade düşük 2,3 litoloji içeren arabantlıformasyonların geçilmesinde normal düzeyin üzerinde "aşırısökülmeler" beklenmelidir.

Göçük olasılığını minimize etmek için “mühendislik özeni" üstdüzeyde gösterilmelidir.

Kazı faaliyetine "uzun süreli" ara verildiği durumlarda arıny y

Basınç Dayanımı (kgf/cm2) 17.3 (13.2‐26.2) 16.7

Elastisite Modülü(kgf/cm2) 10000 (8700‐12300) 9800

f y ğstabilitesinin tam olarak sağlanması bakımından alt ve üst kazıaynaları tümü ile yeterli kalınlıkta ve dayanımda püskürtme betonu ilekaplanmalıdır.

Kaynak: Yapı Merkezi, AR&GE Bölümü, 2002



Kadıköy – Kartal Raylı Sistemi Güzergahı Genel Jeolojisi (Ocak, İ., 2006)

Kaynak: IETT 2005a; Ocak, İ., 2006)

3535



Baltalimanı Formasyonu: Fosfat Yumrulu Çört – ŞeylBaltalimanı Formasyonu: Fosfat Yumrulu Çört Şeylİnce – çok ince tabakalı, sık kıvrımlı, kırıklı, çok sık çatlaklı, orta zayıf dayanımlı

Lejand

3636Kaynak: Yüksel, A., Yeşilçimen, Ö, Arıoğlu, Ergin,2006.,VIII Bölgesel Kaya Mekaniği Sempozyumu, 2006, İstanbul Teknik Üniversitesi, Maden Fakültesi, İSTANBUL



Kaya Kalitesi Göstergesi ( RQD )

İLAVE GÖSTERİM

• RQD, bir ilerleme aralığında doğal süreksizliklerle ayrılmış, boyu 10 cm. Ve daha büyük olan ve silindirik

şeklini koruyan karot parçalarının toplam ilerleme aralığının uzunluğuna oranının yüzde olarak ifade

Kaya Kalitesi Göstergesi ( RQD )

edildiği kantitatif bir indekstir.

• Deere ( 1964 ) tarafından önerilen RQD , aşağıda verilen ifade ile belirlenmektedir.

∑n

ii=1

l

RQD =L

n= İlerleme aralığındaki karot parçalarının sayısı

li= RQD’ ye dahil edilen ve boyu 10 cm. ve daha büyük olan karot parçalarının boyları

L= İlerleme uzunluğudur.ğ

RQD Sınıflandırması

RQD Kaya Kalite Göstergesi

k f0 – 25 A. Çok zayıf

25 – 50 B. Zayıf

50 – 75 C. Orta

75 90 D İyi

3737

75 – 90 D. İyi

90 – 100 E. Çok iyi

Kaynak: Deere, 1964’ den alıntılayan Ulusay, R. Ve Sönmez, 2007.



( k l ) ’ l l

İLAVE GÖSTERİM

RQD (Kaya kalite göstergesi) Kavramı ve RQD’ nin Belirlenmesi

RQD’ ye dahil edilen karot parçaları

RQD’ ye dahil edilen karot parçaları

Σli= 0,43, L= 1,2 m, RQD= %36Σli 0,43, L 1,2 m, RQD %36

Kaynak: Ulusay, R. Ve Sönmez, 2007.

3838



İzmir Metrosu Sondaj Çalışmaları (S50A Sondajı) (İzmir Metro Projesi Nenehatun Tüneli)İzmir Metrosu Sondaj Çalışmaları (S50A Sondajı) (İzmir Metro Projesi Nenehatun Tüneli)

ECAS2002 Uluslararası Yapı ve DepremMühendisliği Sempozyumu 14 Ekim 2002 Orta Doğu Teknik Üniversitesi

3939

ECAS2002 Uluslararası Yapı ve Deprem Mühendisliği Sempozyumu, 14 Ekim 2002, Orta Doğu Teknik Üniversitesi

Kaynak: Arıoğlu, B., Yüksel, A., Arıoğlu, Ergin, 2002.



İLAVE GÖSTERİM

RQD DEĞERİYLE BAZI KESTİRİMLERİN YAPILMASIRQD DEĞERİYLE BAZI KESTİRİMLERİN YAPILMASI

• RQD ve ortalama çatlak sayısı – sıklığı –

( )[ ] ( )RQD = 100. 0,1n+ 1 .exp ‐0,1n , %, 2 adet/m < n <38 adet/m ; (Priest ve Hudson, 1976)

(Bkz Şekil)

RQD = ‐3,68n+ 110,4 , %, 6 adet/m < n <16 adet/m

( Ş )

Çatlak aralığı, lç

çl

l =nn

• Çatlak sıklığı

2

5.0n = ‐ 4.0

K, (Tanimoto ve Ikeda, 1983 (104 adet tünel projesindeki ölçümlerine dayanmaktadır)).

n= Çatlak sıklığı – birim metre uzunluk için – , adet/m

K= Hız oranı, şeklinde tanımlanmaktadır.

Vp,y, Vp,lab= Sırasıyla yerinde ve sağlam numune üzerinde ölçülen basınç dalgasının yayılma hızı, km/sn.

p,y

p,lab

VK =

V

4040

p,y p,lab



RQD = ‐3,68n + 110,4

İLAVE GÖSTERİM

Devamıdır…

859095

100 6 adet/m < n <16 adet/m

65707580

45505560

RQD [ ] ( )RQD = 100. 0,1n + 1 .exp ‐0,1n

25303540

5101520

Ortalama Çatlak Sayısı, n, adet/m

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

0

4141

Ç y , , /

Şekil – Priest ve Hudson, 1976 ifadelerinin grafik gösterimi



İLAVE GÖSTERİM

Devamıdır…

• RQD – P Hız Oranları ve Çatlak Sayısı – aralığı –

⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

2

p,y

p,lab

VRQD = .100

V, % (Deere vd., 1967)

⎝ ⎠p,lab

Vp,y , Vp,lab= Sırasıyla P – basınç – dalgasının yerinde kaya kütlesi içinde – ve sağlam numunede yayılma hızları, km/sn

⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

1,05

p,y

p,lab

VRQD = 0,77. x100

V, % (Wadi, 1996) (Kaya kütlesi: (çok çatlaklı kireçtaşları – yüzey formasyonu) kireçtaşı,

çamurtaşı ve marn, şeyl)

( )p,y p,y

p,y p,y

1,22 ‐ V 1,22 ‐ VRQD = x100 = x100

1,22.V . ‐0,69 ‐0,842.V, % 1 km/sn<Vp,y<4 km/sn (Budetta vd. 2001)

p,y

p,y

6,33 ‐ Vn = ; adet/m (Budetta vd., 2001)

0,158.V

(Bkz Şekil)

4242



Devamıdır… 100

1 22 ‐ V

İLAVE GÖSTERİM

70

80

90p,y

p,y

1,22 ‐ VRQD = x100

‐0,842.VÖrnek Uygulama:

Vp,y= 2 km/sn – ölçülen değer –

Kestirilen büyüklükler:

40

50

60

RQD

o RQD≈ %45

o n ≈ 14 adet/m

o Hacimsel çatlak sayısı, Jv

RQD 110 2 5J

10

20

30

RQD=110 – 2,5Jv

Jv=26 adet/m3

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0

0

10

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0

0

2

4

6m

Kaya kütlesi içide basınç dalgası yayılma hızı, Vp,y

8

10

12

14

16ayısı, n, ade

t/m

16

18

20

22

24

26lama Ça

tlak Sa

6 33 V Ş kil K kütl i i i d P b d l h l h il

4343

26

28

30

32

34

Ortal p,y

p,y

6,33 ‐ Vn =

0,158.VŞekil – Kaya kütlesi içinde P – basınç – dalga hızının yayılma hızı ileRQD ve n değişimleri

(Kaynak: Değiştirilerek Buderetta vd., 2001)



İLAVE GÖSTERİM

HACİMSEL ÇATLAK SAYISI

• Hacimsel çatlak sayısı

HACİMSEL ÇATLAK SAYISI

1 2 nv

1 2 n

N N NJ = + + .... +

L L L, (Palmstrom, 1996)

Burada:

N1 , N2, Nn= Gözlenen her bir çatlak takımı için ölçüm hattı boyunca sayılan çatlakların – süreksizlikler – sayısı

L1 , L2, Ln= Gözlenen her bir çatlak takımına dik yönde seçilmiş ölçüm hattının uzunluğu

Jv’ ye göre blok boyutu tanımlaması (ISRM, 1981)

Tanım Jv (çatlak sayısı/m3)

Çok geniş bloklar <1

Geniş bloklar 1 – 3

Orta büyüklükteki bloklar 3 – 10

Küçük bloklar 10 – 30

Çok küçük bloklar >30

4444



’ d d ğ k

İLAVE GÖSTERİM

Devamıdır…

• RQD’ den Jv değerinin kestirimi

RQD= 115 – 3,3.Jv (ISRM, 1978)

RQD 0 →→ J 35 Ç k kü ük b tl k bl ko RQD=0 →→ Jv > 35 Çok küçük boyutlu kaya blok

o RQD= %100 →→ Jv > 4,5

RQD= 110 – 2 5J (Palmstrom ve Broch 2006)RQD= 110 – 2,5Jv (Palmstrom ve Broch, 2006)

o Blok hacmi

(Palmstrom ve Broch, 2006)‐3b vV = β.J

β= Blok şekil faktörü. Genellikle 60 – 36 değerlerini alır. Örneğin eşit boyutlu bloklar için β=27, yaygın blok şekli için

β= 36 değeri kabul edilebilir.

3 3

(Bkz Şekil)

,‐3 3b vV = 36.J m

• Blok çapı ≈ Çatlak aralığı

≈ ≈0,333 3 3b ç b b çd l = V , m veya V l ,m

(Konuya ilişkin daha ayrıntılı bilgi ve açılımlar için Ulusay ve Sönmez, 2007 ve Arıoğlu, Ergin ve Yılmaz, 2006 kaynakları okunmalıdır).

4545

(Konuya ilişkin daha ayrıntılı bilgi ve açılımlar için Ulusay ve Sönmez, 2007 ve Arıoğlu, Ergin ve Yılmaz, 2006 kaynakları okunmalıdır).

Blok çapı/ tünel çapı, d/D, oranı “tünel ortamı”’ nın mekanik davranışını belirler.



İLAVE GÖSTERİM

Çok uzun veya yassı bloklar

Uzun veya yassı bloklar

Orta uzun veya yassı bloklar

Süreksizlik-çatlak-sayısı/m3

ak s

ayısı,

Jv

Orta uzun veya yassı bloklar

Eşit boyutlu bloklar

Yaygın blok şekli

Hac

imse

l çat

l

-3

(Jv < 44 için , RQD = 0)

(Jv > 4 için , RQD = 100)

Blok hacmi (Vb)

MasifBlokluKırılmışEzilmiş

Blok hacmi (Vb)

Süreksizlik-çatlak-aralığı ,S-Blok çapı-

Şekil – Kaya kütlelerinde “blok geometrileri” arasındaki korelasyonlar. Jv = 1/S1 + 1/S2 + ….+ 1/Sn, S1, Sn = 1 ve

n’inci çatlak takımının ortalama aralığıdır. b = Blok geometrisini tanımlayan faktör. Palmström 1995’e göre (b ≈ 20

4646

+7 a3/a1) ile yaklaşık olarak ifade edilebilir. a1,a3= sırasıyla bloğun en kısa ve en uzun boyutlarıdır. Örneğin; kübiğe

yakın bir blok geometrisinde a3 ≈ a1 olup, b ≈ 27 alınabilir

Kaynak: Palmström, 2005

yildiz teknİk Ünİversİtesİ - yapı merkezi...yildiz teknİk Ünİversİtesİ İnşaat...

Documents