2.Bölüm - Yapı Merkezi
advertisement
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ TÜNEL DERSİ İnşaat Mühendisliği Bölümü Ergin ARIOĞLU YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ TÜNEL DERSİ 2 Bölüm 2. Bölüm (Jeolojik ve tektonik yapı, Kaya kütlesi Özellikleri ve Sondaj Yoğunluğu) Prof. Dr. Müh. Ergin ARIOĞLU Prof. Dr. Müh. Ergin ARIOĞLU Yapı Merkezi AR&GE Bölümü 2009 1 YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ TÜNEL DERSİ İnşaat Mühendisliği Bölümü Ergin ARIOĞLU Uzun bir tünel projesinde karşılaşılabilecek jeolojik ortamlara örnekler Uzun bir tünel projesinde karşılaşılabilecek jeolojik ortamlara örnekler Ezilme zonu Talk şist katmanı Büyük fay Bindirme zonu Deniz Şist Granit 100 150 I Çatlaklı granit (blok yapılı) 200 II Büyük fay sistemi Zayıf kaya katmanı (zayıflık zonu) (zayıflık zonu) Kaynak: Stille ve Palmström, 2008. 300 250 III Tünel Gnays Şist IV Çatlaklı şist (bloklu yapı) 350 V İki nokta arası mesafe 400 VI Bindirme zonu Minör fay sistemi (zayıflık zonu) (zayıflık zonu) VII Çatlaklı gnays (blok yapılı) 2 YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ TÜNEL DERSİ İnşaat Mühendisliği Bölümü Ergin ARIOĞLU 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 bağlı olarak disk keski aşınır. Disk keskileri değiştirme giderlerini azaltmak için geçilen formasyonların aşındırıcılık bakımından kritik olan mineralleri, 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 açısından önemli teknik problemler gözlenir. Diğer kelimelerle tünelin ilerleme hızları, normal koşullardaki ilerleme hızının belirgin şekilde altında olacaktır. Özellikle bu zonların yumuşak olmasından dolayı, kazı makinelerinde yan cidarlara gömülmeler oluşur. Buradaki problemlerin büyüklüğü fay sisteminin yataydaki kalınlığına ve fay breş malzemesinin 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. III zon için söylenenler bu zon için de geçerlidir. geçerlidir V) Bindirme Zonu III. zon için söylenenler bu zon için de geçerlidir. Beklenen su gelir artışları için tedbirler alınması gerekir. VI) Minör fay sistemi Bu 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 yerdeğiştirme/kazı d ği ti /k yarı çapı büyüklüğünde bü üklüğü d artışlar t l sözkonusu ök olabilir. l bili 3 Kaynak: Saille ve Palmström, 2008’ den değiştirilerek. YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ TÜNEL DERSİ İnşaat Mühendisliği Bölümü Ergin ARIOĞLU Kaya kütlelerinin yerinde mekanik büyüklüklerini (basınç dayanımı, çekme y y y ( ç y ,ç dayanımı, elastik modül, kohezyon) belirleyen süreksizlikler/pürüzlülük Pürüzlülüğün Kalitatif Olarak Belirlenmesi II Dolgu Sondaj deliği III Pürüzlü Düz Kaygan BASAMAKLI Blok boyutu IV Pürüzlülük V VI Pürüzlü Düz Kaygan DALGALI Süreksizlik aralığı Eğim ve eğim yönü (yönelim) Devamlılık Ölçüm hattı Su sızıntısı VII Pürüzlü VIII Düz IX Kaygan KAY YMA DAYA ANIMI ARTA AR I DÜZLEMSEL Süreksizlik takımlarının sayısı ve ortalama aralıkları kayanın yerinde dayanım büyüklüklerini etkiler. Artan süreksizlik sayısı ve azalan aralıklar, kaya kütlesinin tüm mekanik büyüklüklerini azaltır. Tünel kazı açıklığı/ çatlak aralığı karakteristik oranı, tünelin verilen gerilme koşulları altında davranışını belirler. 4 Kaynak: Hodson, 1989’ dan alıntılayan, Ulusay ve Sönmez, 2007. YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ TÜNEL DERSİ İnşaat Mühendisliği Bölümü Ergin ARIOĞLU Kaya ortamında süreksizliklerin ölçülmesi Kaya ortamında süreksizliklerin ölçülmesi Ölçüm hattı uzunluğu (L) Süreksizlikler Kesişim Ölçüm hattı Görünür aralık, x Süreksizlikler Şerit metre 5 Kaynak: Ulusay ve Sönmez, 2007. YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ TÜNEL DERSİ İnşaat Mühendisliği Bölümü Ergin ARIOĞLU Kaya kütlesinin mekanik olarak tanımlanması y YENİİLME ÖNC CESİ MONOLİT Basınç Gerilmesi, σ Özürsüz TEK CİSİM 1 Basınç dayanımı Çatlaklı TEK CİSİM 2 YEN NİLME SON NRASI Düzenli çatlaklı ÇOK CİSİM Düzenli parçalanmış p ç ş ÇOK CİSİM 3 Birim Kısalmaa, ε Tekil süreksizlik ÇOK CİSİM ÇOK CİSİM POLİLİT KONTİNUUM (SÜREKLİ ORTAM) (SÜREKLİ ORTAM) 4 5 Düzensiz parçalanmış ÇOK CİSİM Ufalanmış ezilmiş ÇOK CİSİM DİSKONTİNUUM (SÜREKSİZ ORTAM) 6 KUVAZİ KONTİNUUM KUVAZİ KONTİNUUM (SANKİ SÜREKLİ ORTAM) 7 Kalıntı basınç dayanımı Örnek: 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 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. Kaynak: Vardar, 2005. 6 YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ TÜNEL DERSİ İnşaat Mühendisliği Bölümü Ergin ARIOĞLU Kaya kütlesi süreksizliklerdeki (çatlaklardaki) suyun yeraltı kazılarına etkileri c b a Tünel açıklığı a) Çatlaklardaki su geliri, çatlağın/kaya kütlesinin yerindeki mekanik büyüklüklerini önemli ölçüde değiştirir. Özellikle yerinde basınç dayanımı,σb,y, yerinde elastik modül, Ey, kohezyon, cy d ğ l i d ki azalma değerlerindeki l çokk dramatik d ik boyutta b olabilir. l bili Islak I l k durumdaki d d ki içsel i l sürtünme ü ü açısı, Ø, Ø kuru k duruma göre birkaç derece ‐ 2 ° ila 5° daha düşük olabilir. b) Süreksizlik yüzeyleri arasında dolaşan suyun basıncı yüksekse, çatlak düzeyine dik olarak etki eden normal gerilmenin büyüklüğünü önemli ölçüde azaltarak, kaya kütlesinin yenilme zarf eğrisine ait karakteristik büyüklükleri (kohezyon ve içsel sürtünme açısı) azaltır. c) Çok yüksek normal gerilme altında bulunan süreksizliklerde ise dolgusuz çatlaklar kapanarak, ortamın drenaj özelliklerini azaltır. Su drene olamadığından dolayı tünel kazısı etrafındaki su basıncı artar. Kaynak: Hodson, 1989’ dan alıntılayan Ulusay ve Sönmez, 2007’ den değiştirilerek. 7 YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ TÜNEL DERSİ İnşaat Mühendisliği Bölümü Ergin ARIOĞLU İstanbul İ t b l Trakya T k Formasyonunda F d ölçülen öl ül (t b k kalınlığı‐çatlak (tabaka k l l ğ tl k sıklığı)arasındaki ilişkileri Ortalama Tabaka kalınlığı 23 cm Ortalama Çatlak sıklığı 12 ad/ m Kaynak: Eriş 1999 Kaynak: Eriş, 1999 8 YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ TÜNEL DERSİ İnşaat Mühendisliği Bölümü Ergin ARIOĞLU Zayıflık Zonları Zayıflık Zonları ve Tünel Projelerine Olası Etkileri ve Tünel Projelerine Olası Etkileri Ezilmiş kaya Kil yok veya çok az killi Ezilmiş zon Biraz ayrışma a • Çatlaklı yapısı nedeni ile kaya kütlesinin yerinde mekanik büyüklükleri daha küçüktür. • Çatlak dolgusunun olup, olmama durumuna göre su geliri sözkonusudur. b • a’ daki durum geçerlidir. Bozunma zonlarının varlığı nedeni ile yerinde dayanımlar daha da azalır. • Bu zonların içinde yapılan kazılarda radyal yerdeğiştirme/kapa nma hareketleri belirgindir. Kaynak: Stille ve Palmström, 2008’ den değiştirilerek. Ezilmiş zon Biraz kil Yoğun ezilmiş zon Kil c d • b maddesinde söylenenler geçerlidir. •Kil mineralinin cinsine ve zon içerisindeki kapsadığı alana bağlı olarak, olarak tünel cidar kapanmaları daha şiddetlidir. Bu hareketler zaman boyutuna bağlı olarak artar (bu tür ortamlardaki deformasyon özellikleri sünme özelliğindedir). •c maddesinde söylenenler geçerlidir. Karmaşık ezilmiş zon Kil damarları e •Bu tür zonlarda tünel deformasyonlarına (radyal cidar yerdeğiştirmesi/kazı yarı çapı) bağlı olarak çok ciddi stabilite sorunları yaşanır. Killi kesim bütün ayrışma zonunu kapsadığından dolayı yer altı suyunun drenajı tam olarak sağlanamaz. ğl Bu nedenle d l tünel iksa sistemine ek olarak büyük boyutta su basıncı etkir. 9 YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ TÜNEL DERSİ İnşaat Mühendisliği Bölümü Ergin ARIOĞLU Kaya kütlelerinin bozunma derecesiyle ilgili sınıflama (ISRM, 1981) Tanım Tanımlama Ölçütü Bozunma Derecesi Bozunmamış (taze) Kayanın bozunduğuna ilişkin gözle ayırt edilebilir bir belirti olmamakla birlikte, ana süreksizlik yüzeylerinde önemsiz bir renk değişimi gözlenebilir. W1 Az B Bozunmuş Kaya malzemesinde ve süreksizlik yüzeylerinde renk değişimi gözlenir. Bozunma nedeniyle tüm kayacın rengi değişmiş ve kaya taze halinden daha zayıf olabilir. W2 Kayanın yarısından az bir kısmı toprak zemine dönüşerek ayrışmış ve/veya parçalanmıştır. Kaya; taze, ya da renk değişimine uğramış olup, sürekli bir kütle veya çekirdek taşı halindedir. h li d di W3 Orta Derecede Bozunmuş Tamamen Bozunmuş Kayanın tümü toprak zemine dönüşerek ayrışmış ve/veya parçalanmıştır. Ancak, orijinal kaya kütlesinin yapısı halen korunmaktadır. W4 Artık Zemin Kayanım tümü K tü ü toprak t k zemine i dö ü ü tü dönüşmüştür. K Kaya kütlesinin yapısı ve dokusu kaybolmuştur. Hacim olarak büyük bir değişiklik olmakla birlikte, zemin taşınmamıştır. W5 Değerlendirme Fiziksel Fi iksel vee kimyasal kim asal şekilde ayrışan a r şan kaya ka a kütlelerinin, kütlelerinin tüm fiziksel fi iksel (birim hacim ağırlık, ağ rl k porozite, poro ite su s 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 belirlenmesi, tünel stabilitesi ve kazı işlemlerinin etkinliği açısından çok önemlidir. (D= Tünel kazı açıklığı) Kaynak: Ulusay ve Sönmez, 2007. 10 YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ İLAVE GÖSTERİM İnşaat Mühendisliği Bölümü TÜNEL DERSİ Ergin ARIOĞLU • Küçük numune • Karot tanımlaması: ‐ Genellikle malzeme tanımlaması yapılır. • Mühendislik yapısı (şev, tünel aynası vb.) boyutları •Zon sınırları: ‐ Martin ve Hencher, 1986 kriterine göre • Bölgesel tanımlama: ‐ Kütle Kütle boyutu boyutu ‐ Kütleyi oluşturan farklı malzemeleri içeren tanım ‐ Aralarındaki ilişkiler ‐ Çatlaklar Kaynak: Shirlaw vd., 2001 • Yapısal jeoloji: ‐ Yapraklanma, dayk p , y ve çatlaklar rapor edilecektir 11 YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ İnşaat Mühendisliği Bölümü TÜNEL DERSİ İLAVE GÖSTERİM Ergin ARIOĞLU Ayrışmış Kaya Kütleleri: IV derece bozunma II derece II derece bozunma IV derece bozunma IV derece bozunma Üniform bozunma granit Bozunma Derecesi: IV Derece (IV Derece bozunma: Kayanın tümü toprak zemine dö ü dönüşerek k ayrışmış ve/veya / parçalanmıştır). l t ) Düzensiz bozunma granit Bozunma derecesi: Ortada II Derece, kenarlarda IV Derece (II Derece bozunma: Kaya malzemesinde ve süreksizlik yüzeylerinde renk değişimi gözlenir). ü l i d k d ği i i ö l i ) 12 Kaynak: Shirlaw vd., 2001 YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ TÜNEL DERSİ İnşaat Mühendisliği Bölümü Ergin ARIOĞLU Büyük süreksizlik yapıları olan faylar, geometrik ve gerilme özellikleri y y p y ,g g Kırılma hattı Kırılma hattı α = 45° + Ters fay Doğrultu atımlı fay Normal Fay Kırılma hattı φ 2 A A Atım miktarı Gerilme Durumu: σz> σy > σx σz Kırılma hattı boyunca bir blok diğer blok üzerinde düşey yönde hareket etmiştir. Bu yer değiştirmede düşey asal gerilme temel bileşendir. Ege Bölgesi’ nde M= 5,0 – 6,5 büyüklüğünde deprem üreten fay sistemleri “normal atımlı fay”’ lardır. Gerilme Durumu: σy> σx> σz Kırılma hattı boyunca bir blok diğer blok üzerinde yatay yönde hareket etmiştir. Bu yer değiştirmede σy hakim gerilmedir. Ülkemizde sismik yönden en hareketli ve yıkıcı depremleri M= 5,0 – 7,9 oluşturan Kuzey Anadolu Fay sistemi, “doğrultu atımlı fay”’ sistemine örnektir. α = 45° + φ 2 A Gerilme Durumu: σx> σy > σz α kırılma açısıyla tanımlanan kırılma hattı boyunca bir blok diğer blok üzerine çıkmıştır (Ø= Formasyonun içsel sürtünme açısı). Bu yer değiştirmede σx hakim gerilmedir. Güney Anadolu Bölgesi’ ndeki yıkıcı depremleri üreten Bitlis Fay sistemi tipik bir “bindirme fay”’ dır. 13 Kaynak: Whittaker ve Frith, 1990’ den değiştirilerek. YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ TÜNEL DERSİ İnşaat Mühendisliği Bölümü Ergin ARIOĞLU Bolu Tüneli Tüneli’ nin Kuzey Anadolu Fay Hattına göre Pozisyonu: BOLU BOLU 14 Kaynak: Dalgıç, S, 2002 YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ TÜNEL DERSİ İnşaat Mühendisliği Bölümü Ergin ARIOĞLU Bolu Tünel Geçkisinin Jeolojik Kesiti Bolu Tünel Geçkisinin Jeolojik Kesiti ELMALIK BÖLÜMÜ ASARSUYU BÖLÜMÜ K Asarsuyu bindirme zonu bindirme zonu Ana tünel kazı yönü Pilot tünel yönü Pilot tünel yönü Ana tünel kazı yönü Kestirim Kazılmış Yedigöller g Formasyonu Amfibolit PREKAMBRİYEN Kaynak: Dalgıç, S., 2002. İkizoluk Formasyonu Kireçtaşı G Kazılmış Atyayla Formasyonu Breşik mermer DEVONİYEN Elmalık Elmalık Formasyonu Granit Fındıcak Formasyonu Kumtaşı, çamurtaşı ÜST KRETASE – ALT EOSEN Asarsuyu Formasyonu Siltli kil, kil PLİYOESEN 15 YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ TÜNEL DERSİ İnşaat Mühendisliği Bölümü Ergin ARIOĞLU Marmara Denizi Fay Sistemi y Source: http://wwz.ifremer.fr/esonet_emso/content/download/33356/278218/file/marmara‐observatory.pdf 16 YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ TÜNEL DERSİ İnşaat Mühendisliği Bölümü Ergin ARIOĞLU Antiklinal yapı – Tünel ekseni antiklinal eksenine dik – Çekme çatlakları Arazi basıncı açısından tünelin açıldığı bölgede doğal kemerlenmeden dolayı basınç azdır. Buna karşın portal – tünel çıkışına doğru olan – kesimlerde ise derinlik basıncı göreceli 2 1 Tünel olarak daha fazladır (P0,1<P0,2). Su geçirgenlik katsayısı fazla olan kaya kütlesi/zemin koşullarında Kesit çekme çatlaklarının varlığından dolayı “su geliri” sözkonusudur. Senklinal yapı – Tünel ekseni sentiklinal eksenine dik – Yukarıda belirtilen hususun tam tersi durum gözlenir. gözlenir Diğer kelimelerle tünel açıldığı kesimdeki arazi basıncı doğal jeolojik 2 1 Tünel Çekme çatlakları yapıdan dolayı diğer kesimlere nazaran daha fazladır (P0,1>P0,2). Basınçlı akifer durumunda tabandaki çekme çatlaklarının su geliri beklenmelidir. Kesit Kaynak: Whittaker ve Frith, 1990. 17 YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ TÜNEL DERSİ İnşaat Mühendisliği Bölümü Ergin ARIOĞLU Devamıdır… Kayma ve Kayma ve çekme çatlakları – Tünel ekseni antiklinal eksenine paralel – Gerilme büyüklüğüne ve çatlak geometrisine bağlı olarak tavanda kaya bloklarının düşme olasılığı yüksektir. Bu nedenle tavan stabilitesini arttırmak bakımından uygulanacak püskürtme betonun kalınlığı arttırılmalıdır. Çekme çatlakları – Tünel ekseni sentiklinal eksenine paralel – Gerilme büyüklüğüne ve çatlak geometrisine bağlı olarak tünelin yan cidarlarında id l d blokların bl kl dü düşme olasılığı l l ğ yüksektir. ük kti Bu B nedenle d l yan cidarın id 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 dramatik tik olduğu ld ğ daima d i akılda k ld tutulmalıdır. t t l ld Kaynak: Whittaker ve Frith, 1990. 18 YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ TÜNEL DERSİ İnşaat Mühendisliği Bölümü Ergin ARIOĞLU as material in n weakness zone (typ pe) Alternating soft and hard layers (as clay schist ‐ sandstone ‐ clay schist) I E1 I III E3 V V E2 Soft or weak materials with plastic properties (mudstone,, clay‐like materials) IV D1 IV D2 C1 D3 Occurrence of seams (filled joints) A2 A1 B3 B2 B1 C3 C2 Layered and bedded rocks with frequent one, partings (slate, flagsto some shales) Jointed, schistose rocks Jointed homogeneous, foliated, and bedded rocks Occurrence of weak bedding layers (mainlly in some sedimentary sequences) Prominent weatherin ng along joints Soil‐like material with ose friction properties (loo cemented sandstones,, V crushed and disintegraated materials in some faullts) Highly jointed or crushed rocks (sugar‐ cube etc.),little clay Highly jointed rocks with clay‐seams or shears Rock fragments in a matrix of soft (clayish) material T TYPE OF ROCKMA ASS COMPOSITIO ON E D C B A Schistose (deformable) ent rocks with high conte of platy minerals A3 Brittle homogeneouss and foliatedrocks (granite e, gneiss,quartzite, etc.)) Plastic /deformable rrocks (soapstone, rocksalt,, some clayish rocks) INFLUENCED/TRIGGERED BY: INITTIAL BEHAVIOUR (without appropriate suppo ort) low ‐ moderate overstressed low ‐ moderate high STR RESSES low ‐ moderaate overstressed WATEER WATEER WATEER LONG G‐TERM BEHAVIOU UR (withou ut appropriate supp port) low ‐ moderrate overstressed low ‐ moderrate high STTRESSES low ‐ moderrate overstressed WATTER WATTER WATTER port Necesssary initial supp is perfformed and possib ble water inflow,, waterr ingress or flow wing groun nd is sealed N NOTE: Water infl uenced behavio our occurs simulttaneously to the stress induced; example: cave‐in may take place att the same time as swelling, blocck falls, togetherr with water inbu m urst, etc 1)) Will take place porous materials and where theere are channels (o open joints) 2)) Requires materrials with swelling minerals (smectite, anhydrite)) 3)) Requires content of swelling claay in seams and clay zones 4)) The process req quires content of materials susceeptible to moistu ure 19 Kaynak: Stille ve Palmström, 2008’ den değiştirilerek. (fromslaking) water inburst 1) water inflow 1) ; Swelling 3) flowing Swelling 2) ground 1) ravelling 3) ) ground Swelling 3) (fromslaking) (fromslaking) block falls flowing ground 1)) Swelling 3) Swelling 3) ravelling 4) ) Swelling 3) Swelling 2) 2) 4) Swelling ravelling lli 4) block falls, cave‐in; squeezing block falls; cave‐in cave‐in block falls; cave‐in running ground block falls; buckling Rupturing Squeezing flowing ground 1) ; water inburst 1) cave‐in block falls Stable block fall(s) block falls block falls; buckling Slabbing; bursting plastic deformations (initial) 1) water inflow f block falls, cave‐in; plastic deformation (initial) running ground cave‐in running i d cave‐in ground block falls; cave‐in block falls; cave‐in block falls Stable ‐ block falls Soft or weak materials Highly jointed, crushed or soil‐like materials Jointed rocks intersected by weak layers or by seams (filled joints) Rocks intersected by joints and partings Weak to strong rocks intersected by few joints SPECIAL MATERIALS SPECIAL MATERIALS CONTINUOUS / bulky CONTINUOUS / bulky DISCONTINUOUS CONTINUOUS / intact CONTINUOUS / intact YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ TÜNEL DERSİ İnşaat Mühendisliği Bölümü Ergin ARIOĞLU Sondaj Yoğunluğu o Medyan ortalama Değeri :~0,35 m/m İyi sonuçlar için 1,5 m/m’ ye kadar artırılabilir. Geoteknik Araştırmaların ; G t k ik A t l (Toplam Maliyet / Proje Bütçesi) oranı ortalama %1,6 İ İyi sonuçlar için % 3’e kadar artırılabilir. (1) Birim geoteknik araştırma yatırımı proje maliyetinde (15) birim kazanım sağlayabilmektedir. Kaynak: Geotechnical Site İnvestigations For Underground Projects, Amerikan Tünel Teknolojileri Komitesi USNCTT Tünel Teknolojileri Komitesi‐USNCTT, 1984. Kontrakktörün Proje B Bedeli (tamam mlanmış proje m maliyeti cinsin nden), % Önerilen Sondaj Yoğunluğunun (ABD’de tamamlanmış 100 adet tünel projesi) Tünel Projesi Bazında Değişimi Seçilmiş proje çalışmaları, 1,2,3,4,5,6,7,8,9 36, Medyan değer, genel 42 yaygın uygulama 1 m tünel uzunluğu için açılan sondaj uzunluğu, m/m 20 YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ TÜNEL DERSİ İnşaat Mühendisliği Bölümü Ergin ARIOĞLU Denizaltı Tünel Projelerinde Geoteknik Araştırmaların (Mühendislik jeolojisi ve jeofizik araştırmalar, sondajların açılması ve laboratuar çalışması vs) Giderleri % 100 A B C D C A Araştırma Gid eri, % Denizaltı tünelleri Denizaltı tünelleri % 10 A B C TBM (Tam cepheli tünel açma) %1 % 1 %0 % 0 0,1 10 1 100 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.) y ç g ş ) Kaynak: LindstrØm ve Kveen, Norwegan Tunneling Society, Publication No: 15, p 75 – 74, 2005. 21 YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ TÜNEL DERSİ İnşaat Mühendisliği Bölümü Ergin ARIOĞLU Devamıdır… Zorluk Derecesi Araştırma Sınıfının Tanımı b. Tünel projesine projesine ilişkin istekler a1 Düşük a2 Orta a3 Yüksek b1 Düşük A A B b2 Orta A B C b3 Yüksek 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 hidro‐jeolojik 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 İstemleri: Proje İ t l i Bu B öğe, öğ doğrudan d ğ d doğruya d ğ tü l kazısı tünel k sırasındaki d ki genell stabilite, t bilit ve bununla b l ilintili ili tili olarak olası riskleri içerir. Keza, üç sınıf – düşük, orta, yüksek – ile ifade edilmeye çalışılır. Kaynak: LindstrØm ve Kveen, Norwegan Tunneling Society, Publication No: 15, p 75 – 74, 2005. 22 YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ TÜNEL DERSİ İnşaat Mühendisliği Bölümü Ergin ARIOĞLU Tünel Projelerinde Sondaj Geometrilerine Ait Değerlendirmeler Tünel Projelerinde Sondaj Geometrilerine Ait Değerlendirmeler • Sondaj Yoğunluğu: ns = ∑ Sondaj uzunluğu Mühendislik yapısının‐ tünel ‐ uzunluğu = Ls m m Lt 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: Bu geometrik büyüklük en az Hs = Hö + D + αD = Hö + ( 1 + α ) D Hö= Örtü kalınlığı, m D= Açılacak tünel çapı, m α= Tünel tabanıyla ilintili derinlik faktörü Taban kabarması şişmesi beklenmeyen durumlarda α=0 5 α= 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: Ns .Hs ≡ L s ≡ ns .L t Ns = geometrik koşulundan hareketle Ls ns .L t ≡ bulunur. Bu ifade, Hö değerinde çok önemli bir değişiklik olmama Hs Hö + ( 1 + α ) D durumunda geçerlidir. • Ortalama Sondaj Aralığı: ls ≡ L t Hö + ( 1 + α ) D = Ns ns 23 YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ TÜNEL DERSİ İnşaat Mühendisliği Bölümü Ergin ARIOĞLU Türkiye Türkiye’ deki Raylı Sistem Projelerinde Geoteknik Araştırmalara ilişkin veriler deki Raylı Sistem Projelerinde Geoteknik Araştırmalara ilişkin veriler Proje İzmir Metrosu, 1. Aşama (Üçyol‐Bornova) Ü İzmir Metrosu, 2. Aşama (F.Altay‐ Üçyol) İstanbul LRTS 2. Aşama (İncirli Tüneli) İstanbul Hafif Raylı Sistemi, 3. Aşama (Otogar‐Bağcılar) İstanbul Metrosu, 2. Aşama (Taksim‐ Yenikapı) İstanbul Metrosu, 3. Aşama (4 Levent‐ Ayazağa) Taksim‐Kabataş Füniküler Sistemi Hat Uzunl. (m) Sondaj Adedi Sondaj Uzunl. (m) 11.328 (T) (*) 5.460 (D) 1.477 (T) 3.600 (D) 5.705 (D) 5.500 (D) 643 (T) 9.080 (D) 10.582 (D) ‐ 157 4.286 Ortala. Sondaj Aralığı (m) 72,2 Sondaj Yapı Tipleri Yoğunl. (m/m) 0,38 Derin Tünel, Aç‐kapa, Viyadük, Hemzemin 0,31 Derin Tünel, Aç‐Kapa 53 1.668 103,0 21 576 70,3 0,39 Derin Tünel 57 1.689 63,2 0,47 Derin Tünel, Aç‐Kapa Silt‐Kil (6) 132 3.543 43,2 0,62 (7) 62 1.720 88,7 0,31 Derin Tünel, Aç‐Kapa Grovak, Aluvyonel Zemin Derin Tünel, Aç‐Kapa Grovak 18 480 35,7 0,75 Derin Tünel, Aç‐Kapa Grovak, Aluvyonel Zemin Derin Tünel, Aç‐Kapa Grovak, Alüvyonel Zemin Derin Tünel, Aç‐Kapa Andezit, Alüvyonel Tünel Zemin ‐ ‐ (8) Marmaray Projesi (Yedikule‐ 80 3.862 113,5 0,43 Söğütlüçeşme) (Boğaz Geçişi Hariç)(***) Ankara Metrosu, (M4,Tandoğan‐ 77 2.300 137,4 0,22 Keçirören Hattı) Hat Uzunluğuna göre Ağırlıklı ‐ ‐ 92 0,38 ORTALAMA Kaynaklar (**): (5) Yoldaş, 1992 (1) Yüksel, Arıoğlu, Obay, Alper, 1993 (1) Yük l A ğl Ob Al 1993 (6) STFA 2000 STFA, 2000 (2) Yapı Merkezi, 1998 (7) Aydemir, 2006 (3) Arıoğlu, B., Yüksel, Arıoğlu, E., 2002a (8) Yoldaş, 2003 (4) Yıldız, 2005 (*) (T) : Tamamlanmış Proje, (D): Devam eden proje (**) Bazı projelere ait verilere ulaşılamadığından ilgili projelerde görev almış kişilere başvurulmuştur. (***) jj VIII Bölgesel Kaya Mekaniği Sempozyumu, 2006, İstanbul Teknik Üniversitesi, Maden Fakültesi, İSTANBUL Kaynak: Yüksel, A., Yeşilçimen, Ö., Çavuşoğlu, M, 2006. (9) (10) (11) (12) Geçilen Hakim Zemin‐ Kaya Cinsi Alüvyon, Kiltaşı‐ Kumtaşı, Andezit Aluvyonel, Fliş, Kiltaşı‐ Kumtaşı, Andezit Marn‐Kil Kaynak (1), (2), (3) (1), (2), (3), (4) (5) (7) (9), (10) (11) (12) DLH, 2003 Şimşek, 2005 Şi k 2005 Şimşek ve ark. 2005 Nuray, 2005 24 YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ TÜNEL DERSİ İnşaat Mühendisliği Bölümü Ergin ARIOĞLU BAZI TÜNEL JEOLOJİK, Ü İ GEOTEKNİK ARAŞTIRMA GEOTEKNİK ARAŞTIRMA ÖRNEKLERİ 25 YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ TÜNEL DERSİ İnşaat Mühendisliği Bölümü Ergin ARIOĞLU Tünel geçkisinin stabilitesini kontrol eden bir örnek: Şevin yenilme yüzeylerinden geçen tünel Gelişen çekme çatlakları Şev yenilme yüzeyleri Nehir Tünel Kütle hareket vektörü Kaynak: Whittaker ve Frith, 1990. 26 YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ TÜNEL DERSİ İnşaat Mühendisliği Bölümü Ergin ARIOĞLU Vadi etkisinin “H.tgα/h” ölçülen ve teorik gerilme değerlerinin oranına etkisi Vadi etkisinin “H tg /h” ölçülen ve teorik gerilme değerlerinin oranına etkisi 10 9 8 H h σ1/σ3 7 α>25° 6 5 4 3 2 İzotrop gerilme durumu 1 Teorik gerilme değeri Teorik gerilme değeri Ölçülen gerilme değeri 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 H.tgα/h Değerlendirme Artan vadi etkisiyle tünelin maruz kaldığı gerilmelerde “aniztropi” de büyük ölçüde artmaktadır. (σ1/σ3= 1 izotrop gerilme durumunu ifade eder). Kaynak: Shrestha ve Broch, 2008’ den değiştirilerek. 27 YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ TÜNEL DERSİ İnşaat Mühendisliği Bölümü Ergin ARIOĞLU Norveç, Avusturya ve İtalya’ da kimi tünellerde ölçülen asal gerilme değerleri ve Vadi Etkisi No 1 2 Proje H Heggura k kara yolu tüneli, l tü li İstasyon 6020, Norveç Felbertal, Avusturya (Şist, tungsten madenleri) H h Eğim tgα H. tgα/h d (m) σ1 σ3 σ 1/ σ 3 53 1,33 2,56 505 24,8 6,6 3,76 Broch ve Sorheim, 1984 70 40 0,84 14,98 83 25 5 5,00 Kohlbeck vd., 1980 (m) (m) (x) 1290 670 1250 Kaynak 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 , y 1800 240 25 0,47 , 3,50 , 515 14,7 , 3,7 , 3,97 , Martinetti ve Ribacchi, 1980 , 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 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. 28 YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ TÜNEL DERSİ İnşaat Mühendisliği Bölümü Ergin ARIOĞLU 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. 29 YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ TÜNEL DERSİ İnşaat Mühendisliği Bölümü Ergin ARIOĞLU Ümmühan Ana Tüneli Geoteknik Boy Kesiti Ümmühan Ana Tüneli Geoteknik Boy Kesiti (Yapı Merkezi İnşaat A.Ş.) (Yapı Merkezi İnşaat A Ş ) Kaynak: Yapı Merkezi Mühendislik ve Tasarım Grubu, 1996, Çamlıca, İstanbul 30 YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ TÜNEL DERSİ İnşaat Mühendisliği Bölümü Ergin ARIOĞLU Ümmühan Ana Tüneli Ümmühan Ana Tüneli Tipik Zemin Profili ve Ortalama ve Ortalama Geoteknik Geoteknik Büyüklükler (Yapı Merkezi İnşaat A.Ş.) (Yapı Merkezi İnşaat A.Ş.) Kaynak: Arıoğlu Ergin Arıoğlu B Yüksel A 2002 Kaynak: Arıoğlu, Ergin, Arıoğlu, B., Yüksel, A., 2002 . 31 YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ TÜNEL DERSİ İnşaat Mühendisliği Bölümü Ergin ARIOĞLU Tünel ayna jeolojik kesiti, km 0 – 068,88 (Yapı Merkezi İzmir Metro Projesi Nenehatun Tüneli) Kaynak: Arıoğlu, B., Yüksel, A., Arıoğlu, Ergin.,ECAS2002 Uluslararası Yapı ve Deprem Mühendisliği Sempozyumu, 14 Ekim 2002, Orta Doğu Teknik Üniversitesi 32 YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ TÜNEL DERSİ İnşaat Mühendisliği Bölümü Ergin ARIOĞLU Tünelde kaya ortamı davranışının belirlenmesi (Yapı Merkezi İzmir y ş ( p Metro Projesi j Nenehatun Tüneli) ) • Tek Eksenli Laboratuvar Basınç Dayanımı: (Tablodan) σb,lab= 165 kgf/cm2 =1650 t/m2 km 0+680’deki Jeolojik Kesit • Birim Hacim Ağırlık: (Tablodan) Kiltaşı Çakıltaşı γ= 2,2 t/m3 • Kaya Kalite Derecesi: (Sondaj Çalışmalarından) RQDort = %15 • Çatlak Takım Saysı Katsayısı (Sondaj Çalışmalarından) Jn = 15 (Üç çatlak takımı) 8,60 0 m • Çatlak Pürüzlülük Katsayısı (Sondaj Çalışmalarından) Kiltaşı Jr = 1 (Düzlemsel) • Çatlak Pürüzlülük Katsayısı Ja = 9 (Kil Bantları) Çakıltaşı 9,70 m Kili Kumtaşı Kiltaşı Kazı Alanı : A = 69 m2 Zemin Tanımı : Kırmızı renkli Kiltaşı, sarı yeşil renkli Killi kumtaşı, Kırmızı renkli Kiltaşı, sarı yeşil renkli Killi kumtaşı, Çakıltaşı ardalanması ğş ş Q faktörü;; • Değiştirilmiş Qd RQD Jr 15 × 1 Qd = × = = 0,11 Jn Ja 15 × 9 • Jeolojik Dayanım İndeksi “GSI”; GSI = 9 × ln (Q d ) + 44 = 9 × ln (0,11) + 44 = 24 ≈ 20 • Yerinde Basınç Dayanımı (Hoek,1999) bağıntısı ile σb,y = 0,019 × σb,lab × e(0,05×GSI) = 0,019 × 165 × e(0,05×20) = 8,5 kgf/cm2 • Stabilite sayısı N; H=50 m için: 2 σb,y 85 t/m N= = = 0,77 3 γ × H 2,2 t/m × 50m ECAS2002 Uluslararası Yapı ve Deprem Mühendisliği Sempozyumu, 14 Ekim 2002, Orta Doğu Teknik Üniversitesi Kaynak: Arıoğlu, B., Yüksel, A., Arıoğlu, Ergin, 2002. Zayıf Sıkışma 33 YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ TÜNEL DERSİ İnşaat Mühendisliği Bölümü Ergin ARIOĞLU Geometrik Bilgiler Kazı Alanı (m2) Üst Yarı Alan (m2) 36.43 18.81 Alt Yarı Alan (m2) 17.62 Ortalama Kazı Genişliği (m) 6 35 6.35 Örtü Kalınlığı (m) 32.00 Aks Derinliği (m) 35.30 YASS (+10.00 m) Kil arabantlı kumtaşı Geoteknik Bilgiler Geoteknik Bilgiler RQD (%) Örtü Kalınlığı Boyunca Aks Derinliği Boyunca Andezit d i Ezilme Zonu l 6 (0‐40) 6 (0‐40) Ezilme Zonu 17 GSI Formasyonun F G Genel l Tanımı T Az‐orta derecede ayrışmış, çok sık çatlaklı, orta dayanımlı, kiltaşı arabantlı kumtaşı, az ayrışmış, sık çatlaklı ve parçalı, orta‐iyi dayanımlı andezit Laboratuvar Mekanik Büyüklükleri A d it Andezit 2.64 (2.57‐2.71) 2.74 (2.72‐2.76) 26.96 (10.19‐63.77) 27.87 (18.66‐37.08) Tek Eksenli Basınç Dayanımı (kgf/cm2) 444.02 (339.25‐672.81) 429.32 Elastisite Modülü(kgf/cm2) 10000 (8700‐12300) 9800 Nokta Yükleme İndisi (kgf/cm2) Yerinde Dayanım y Büyüklükleri y Basınç Dayanımı (kgf/cm2) 17.3 (13.2‐26.2) 16.7 Elastisite Modülü(kgf/cm2) 10000 (8700‐12300) 9800 Kaynak: Yapı Merkezi, AR&GE Bölümü, 2002 Andezit Karşılaşılması Olası Sorunlar Kilt Kiltaşı arabantlı b tl Kumtaşı K t Yoğunluk (gr/cm3) Kil arabantlı kumtaşı Ezilme zonu‐fay breşi andezit ve kil katmanları içerdiğinden bu zonda püskürtme betonun yapışma dayanımı "çok zayıftır". Dolayısı ile püskürtme betonun yapışma dayanımını arttırılmış kıvamda atılması (katkılar ile iyileştirilmiş) önem taşımaktadır. Bu gibi rijitliği fevkalade düşük 2,3 litoloji içeren arabantlı formasyonların geçilmesinde normal düzeyin üzerinde "aşırı sökülmeler" beklenmelidir. Göçük olasılığını minimize etmek için “mühendislik özeni" üst düzeyde gösterilmelidir. Kazı ffaaliyetine y "uzun süreli" ara verildiği ğ durumlarda arın stabilitesinin tam olarak sağlanması bakımından alt ve üst kazı aynaları tümü ile yeterli kalınlıkta ve dayanımda püskürtme betonu ile kaplanmalıdır. YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ TÜNEL DERSİ İnşaat Mühendisliği Bölümü Ergin ARIOĞLU Kadıköy – Kartal Raylı Sistemi Güzergahı Genel Jeolojisi (Ocak, İ., 2006) Kaynak: IETT 2005a; Ocak, İ., 2006) 35 YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ TÜNEL DERSİ İnşaat Mühendisliği Bölümü Ergin ARIOĞLU Baltalimanı Formasyonu: Fosfat Yumrulu Çört Formasyonu: Fosfat Yumrulu Çört – Şeyl İnce – çok ince tabakalı, sık kıvrımlı, kırıklı, çok sık çatlaklı, orta zayıf dayanımlı Lejand VIII Bölgesel Kaya Mekaniği Sempozyumu, 2006, İstanbul Teknik Üniversitesi, Maden Fakültesi, İSTANBUL Kaynak: Yüksel, A., Yeşilçimen, Ö, Arıoğlu, Ergin,2006., 36 YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ İnşaat Mühendisliği Bölümü İLAVE GÖSTERİM TÜNEL DERSİ Ergin ARIOĞLU Kaya Kalitesi Göstergesi ( RQD ) Kaya Kalitesi Göstergesi ( RQD ) • 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 edildiği kantitatif bir indekstir. • Deere ( 1964 ) tarafından önerilen RQD , aşağıda verilen ifade ile belirlenmektedir. n ∑l i i=1 RQD = L n= İlerleme aralığındaki karot parçalarının sayısı li= RQD’ ye dahil edilen ve boyu 10 cm. ve daha büyük olan karot parçalarının boyları ğ L= İlerleme uzunluğudur. RQD Sınıflandırması RQD Kaya Kalite Göstergesi 0 – 25 A. Çok zayıf k f 25 – 50 B. Zayıf 50 – 75 C. Orta 75 – 90 D İyi D. İyi 90 – 100 E. Çok iyi Kaynak: Deere, 1964’ den alıntılayan Ulusay, R. Ve Sönmez, 2007. 37 YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ İnşaat Mühendisliği Bölümü İLAVE GÖSTERİM TÜNEL DERSİ Ergin ARIOĞLU RQD (Kaya kalite göstergesi) Kavramı ve RQD’ nin Belirlenmesi ( k l ) ’ l l RQD’ ye dahil edilen karot parçaları RQD’ ye dahil edilen karot parçaları Σli= 0,43, L 0,43, L= 1,2 m, RQD 1,2 m, RQD= %36 %36 Kaynak: Ulusay, R. Ve Sönmez, 2007. 38 YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ TÜNEL DERSİ İnşaat Mühendisliği Bölümü Ergin ARIOĞLU İzmir Metrosu Sondaj Çalışmaları (S50A Sondajı) (İzmir İzmir Metrosu Sondaj Çalışmaları (S50A Sondajı) (İzmir Metro Projesi Metro Projesi Nenehatun Tüneli) Tüneli) ECAS2002 Uluslararası Yapı ve Deprem Mühendisliği Sempozyumu 14 Ekim 2002 Orta Doğu Teknik Üniversitesi ECAS2002 Uluslararası Yapı ve Deprem Mühendisliği Sempozyumu, 14 Ekim 2002, Orta Doğu Teknik Üniversitesi Kaynak: Arıoğlu, B., Yüksel, A., Arıoğlu, Ergin, 2002. 39 YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ İLAVE GÖSTERİM İnşaat Mühendisliği Bölümü TÜNEL DERSİ Ergin ARIOĞLU RQD DEĞERİYLE BAZI KESTİRİMLERİN YAPILMASI RQD 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) RQD = ‐3,68n + 110, 4 , %, 6 adet/m < n <16 adet/m ((Bkz Şekil) Ş ) Çatlak aralığı, lç lç = l n • Çatlak sıklığı n= 5.0 ‐ 4.0 K2 , (Tanimoto ve Ikeda, 1983 (104 adet tünel projesindeki ölçümlerine dayanmaktadır)). n= Çatlak sıklığı – birim metre uzunluk için – , adet/m V p,y K= Hız oranı, şeklinde tanımlanmaktadır. K= Vp,lab Vp,y, Vp,lab= Sırasıyla yerinde ve sağlam numune üzerinde ölçülen basınç dalgasının yayılma hızı, km/sn. 40 YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ İLAVE GÖSTERİM İnşaat Mühendisliği Bölümü Devamıdır… TÜNEL DERSİ Ergin ARIOĞLU RQD = ‐3,68n + 110, 4 6 adet/m < n <16 adet/m 100 95 90 85 80 75 70 65 RQD 60 RQD = 100. [ 0,1n + 1].exp ( ‐0,1n ) 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 Ortalama Çatlak Sayısı, n, adet/m Ç y , , / Şekil – Priest ve Hudson, 1976 ifadelerinin grafik gösterimi 41 YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ İLAVE GÖSTERİM İnşaat Mühendisliği Bölümü TÜNEL DERSİ Ergin ARIOĞLU Devamıdır… • RQD – P Hız Oranları ve Çatlak Sayısı – aralığı – ⎛ Vp,y RQD = ⎜ ⎜ Vp,lab ⎝ 2 ⎞ ⎟⎟ .100 ⎠ , % (Deere vd., 1967) Vp,y , Vp,lab= Sırasıyla P – basınç – dalgasının yerinde kaya kütlesi içinde – ve sağlam numunede yayılma hızları, km/sn ⎛ Vp,y RQD = 0,77. ⎜ ⎜ Vp,lab ⎝ RQD = n= ⎞ ⎟⎟ ⎠ 1,22 ‐ Vp,y 1,05 x100 , % (Wadi, 1996) (Kaya kütlesi: (çok çatlaklı kireçtaşları – yüzey formasyonu) kireçtaşı, çamurtaşı ve marn, şeyl) 1,22.Vp,y . ( ‐0,69 ) 6,33 ‐ Vp,y 0,158.Vp,y ; x100 = adet/m 1,22 ‐ Vp,y ‐0, 842.Vp,y x100 , % 1 km/sn<Vp,y<4 km/sn (Budetta vd. 2001) (Budetta vd., 2001) (Bkz Şekil) 42 YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ İLAVE GÖSTERİM İnşaat Mühendisliği Bölümü Devamıdır… TÜNEL DERSİ Ergin ARIOĞLU 100 90 RQD = 1 22 ‐ Vp,y 1,22 ‐0,842.Vp,y x100 Örnek Uygulama: Vp,y= 2 km/sn – ölçülen değer – 80 Kestirilen büyüklükler: RQD 70 o RQD≈ %45 60 o n ≈ 14 adet/m 50 o Hacimsel çatlak sayısı, Jv 40 RQD 110 2,5J RQD=110 – 2 5Jv 30 Jv=26 adet/m3 20 10 0 2 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 Kaya kütlesi içide basınç 5.0 dalgası yayılma hızı, Vp,y Ortallama Çatlak Saayısı, n, adet/m m 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 n= 6 33 ‐ Vp,y 6,33 0,158.Vp,y ŞŞekil kil – Kaya K kütl i içinde kütlesi i i d P – basınç b – dalga d l hızının h yayılma l h ile hızı il RQD ve n değişimleri (Kaynak: Değiştirilerek Buderetta vd., 2001) 43 YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ İLAVE GÖSTERİM İnşaat Mühendisliği Bölümü TÜNEL DERSİ Ergin ARIOĞLU HACİMSEL ÇATLAK SAYISI HACİMSEL ÇATLAK SAYISI • Hacimsel çatlak sayısı Jv = N1 N2 N + + .... + n L1 L 2 Ln , (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 Çok geniş bloklar Jv (çatlak sayısı/m3) <1 Geniş bloklar 1 – 3 Orta büyüklükteki bloklar 3 – 10 Küçük bloklar 10 – 30 Çok küçük bloklar >30 44 YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ İLAVE GÖSTERİM İnşaat Mühendisliği Bölümü TÜNEL DERSİ Ergin ARIOĞLU Devamıdır… • RQD’’ den d Jv değerinin d ğ k kestirimi RQD= 115 – 3,3.Jv (ISRM, 1978) o RQD=0 RQD 0 → Jv > 35 Çok küçük boyutlu kaya blok 35 Ç k kü ük b tl k bl k o RQD= %100 → Jv > 4,5 RQD= 110 – 2,5J RQD= 110 – 2 5Jv (Palmstrom ve Broch, 2006) ve Broch 2006) o Blok hacmi Vb = β.J‐3 v (Palmstrom ve Broch, 2006) 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 Vb = 36.J‐3 , m3 v (Bkz Şekil) • Blok çapı ≈ Çatlak aralığı db ≈ lç = Vb 0,333 , m veya Vb ≈ lç3 ,m3 (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. 45 YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ İnşaat Mühendisliği Bölümü TÜNEL DERSİ İLAVE GÖSTERİM Ergin ARIOĞLU Hacimsel çatlak sayısı, Jv Süreksizlik-çatlak-sayısı/m3 Çok uzun veya yassı bloklar Uzun veya yassı bloklar Orta uzun veya yassı bloklar Eşit boyutlu bloklar -3 Yaygın blok şekli Ezilmiş Kırılmış (Jv < 44 için , RQD = 0) Bloklu Masif (Jv > 4 için , RQD = 100) Blok hacmi (Vb) Süreksizlik-çatlakaralığı ,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 +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 46
