denizaltı tünelleri ve tasarım ilkeleri

DENİZALTI TÜNELLERİ VE TASARIM İLKELERİ
Hazırlayanlar:
Prof. Dr. Müh. Ergin ARIOĞLU
Yük. Müh. Fatma Sevil MALCIOĞLU
Dr. Müh. Burak GÖKÇE
06 Mart 2015
Yıldız Teknik Üniversitesi Davutpaşa Kongre ve Kültür Merkezi
3
 Ropörtörler:
 Prof. Dr. Müh. Ergin ARIOĞLU - Yapı Merkezi ARGE Bölümü
 Yük.Müh. Fatma Sevil MALCIOĞLU - Yapı Merkezi ARGE Bölümü
 Dr. Müh. H. Burak GÖKÇE - Yapı Merkezi ARGE Bölümü
 © 2012 Yapı Merkezi Construction and Industry Inc. All Rights Reserved. Except as otherwise
permitted by Yapı Merkezi Construction and Industry Inc., this publication, or parts thereof, may
not be reproduced in any form, by any method, for any purpose.
http://www.ym.com.tr/Main.aspx?Language_id=2
 © 2012 Yapı Merkezi İnşaat ve San. A.Ş. tüm hakları saklıdır. Yapı Merkezi İnşaat ve San. A.Ş.’nin
izni olmadan bu dökümanın tamamı ya da belli bir parçası herhangi bir şekilde, herhangi bir
amaç için tekrar basılamaz, üretilemez ve kullanılamaz.
http://www.ym.com.tr/
2
 BU ÇALIŞMANIN HAZIRLANMASINI VE SUNULMASINI DESTEKLEYEN YAPI
MERKEZİ YÖNETİM KURULU ÜYELERİNE TEŞEKKÜR EDİLİR.
 ÇALIŞMADA
SUNULAN
MALZEMELER
“KAYNAK”
VERİLMEK
SURETİYLE
KULLANILABİLİR.
 SUNU ÇALIŞMASINDA YAPILAN AÇIKLAMALARDAN/GÖRÜŞLERDEN VE SAYISAL
DEĞERLENDİRMELERDEN
TAMAMEN
HAZIRLAYANLAR
SORUMLUDUR.
ÇALIŞTIĞI KURUMU HERHANGİ BİR ŞEKİLDE BAĞLAMAMAKTADIR.
Prof. Dr. Müh. Ergin ARIOĞLU - [email protected]
Yük. Müh. Fatma Sevil MALCIOĞ[email protected]
Dr. Müh. Burak GÖKÇE - [email protected]
4
- Sunucunun Kısa Özgeçmişi -
Prof. Dr. Müh. Ergin ARIOĞLU
İTÜ Maden Fakültesinden 1969 Haziran Döneminde Maden Y.
Müh. olarak mezun oldu. Aynı üniversitenin Maden
Mühendisliği Bölümünde Mart 2000’ e kadar öğretim üyesi
olarak akademik faaliyetlerini yürüten ve bu tarihte emekliye
ayrılan Prof. ARIOĞLU akademik ve eğitim faaliyetlerini Yapı
Merkezi Holding A. Ş. bünyesindeki AR – GE Bölümü
Koordinatörü olarak sürdürmektedir. Prof. ARIOĞLU’ nun toplam
18 adet ( 4’ ü yabancı dilde İngilizce İspanyolca, Farsça) telif
kitabı yayımlanmış 280’ i aşkın makale, tartışma yazısı+ bildirisi
mevcuttur. 100’ ün üzerinde ülke sorunları üzerinde çeşitli
gazete/dergilerde yayınlanmış makale ve söyleşinin sahibidir.
Prof. ARIOĞLU 3 kez Prefabrik Birliği’ nce
“Bilimsel
Çalışma Ödülü” ’ ne layık görülmüştür. Yapı Merkezi 2345
kgf/cm2 – 7 Günlük – Çok Yüksek Dayanımlı Beton Projesi ve
3000 kgf/cm2 – 7 günlük – Reaktif Pudra Beton Projesi’ nde
proje koordinatörü olarak katılmıştır. Ayrıca, Yapı Merkezi
bünyesinde 450’yi aşkın teknik / araştırma raporunun yazarı
ve/veya ortak yazarıdır. 1994-2000 yıllarında TMMOB’ nin
Maden Mühendisleri Odası İstanbul Şubesi Yönetim Kurulu
Başkanlığını yürütmüştür. Yaklaşık 7 yıldan beri YTÜ İnşaat
Mühendisliği bölümünde Tünel dersi vermektedir. (Ders notları
YTÜ Ulaştırma Anabilimdalı ve Yapı Merkezi portalından temin
edilebilir)
[email protected]
http://www.ym.com.tr/kategori/73/1/tunel-ders-notlari.aspx
5
DENİZALTI TÜNEL PROJELERİNİN KARAKTERİSTİK ÖZELLİKLERİ
 Projenin geometrik büyüklükleri (uzunluk ve eğim) hassas bir şekilde deniz tabanı morfolojisine denizel
sedimanların kalınlığına ve özelliklerine ve sedimanla tünel üst kotu ile arasında kalan kaya örtüsü
tabakasının kalınlığı, yerinde mekanik büyüklüğü ve permeabilitesine bağlıdır. Bazı durumlarda şartlar
uygun olmadığı zaman, projenin geometrik uzunluğunu arttırarak zaman/para ekonomisini olumsuz etki
etmektedir. Buna ek olarak, stabilite ve su gelirini önleme açısından, tünelin kemerlenme zarfının
yüksekliği kaya örtü tabakasının asla geçmemesi gerekmektedir.
 Genellikle deniz yapısının varlığından dolayı, mühendislik jeolojisi/jeoteknik araştırmaların yoğunluğu ve
proje bedeli cinsinden parasal tutarı kara tünellerine nazaran daha fazladır. Genelde kara tünellerinin
mühendislik jeolojisi/geoteknik araştırmalar için sarfedilen toplam para proje bedelinin %1 -3 arasında
kalırken, denizaltı tünel projelerinde aynı araştırmaarın parasal tutarı deniz tabakasının kalınlığı ve tünel
uzunluğuna bağlı olarak %3-7 arasında değişmektedir.
 Deniz altı projelerinde,deniz katmanın bulunmasının getirdiği zorluk nedeniyle gerekli sayıda sondaj ve
numune alımı imkanlları limitli olmaktadır. Bu nedenle, deniz altı tünel çalışmalarında tünel ile birlikte ön
pilot sondajların (her 30 m de bir sondajlarla) aktif aynanın önündeki kaya kütlesi tanımlanmakta ve jeolojik
riskler (su geliri, zayıflık/fay zonları, gaz çıkışı vs.) belirlenebilmektedir.
6
 DENİZALTI TÜNELLERİNİN GÜZERGAHINI BELİRLEYEN TEMEL PARAMETRELER
 Tünel stabilitesini ve su gelirini kontrol etmek (denizel çökel + kaya örtü) kalınlığının sağlanması deniz altı
tünel projelerinin vazgeçilmez
″geoteknik″ verisidir. Bunun sağlamadığı durumlarda, şekilden açıkça
görüldüğü üzere ″maksimum eğim ″
ve ″tünel uzunluğu″ artmaktadır.
Bilinmektedir ki,
karayolu
tünellerinde maksimum eğim % 5 ile %8’dir.
Çökel
Minimum kaya kalınlığı
Minimum kaya kalınlığı
Güzergahı belirleyen temel paraametreler

Karayolunun proje eğimi

Tünel stabilitesini sağlamak ve su gelirini önlemek için gerekli en az (denizel çökel + kaya örtü) kalınlığı
Kaynak: Palmström, A., 2002.
7
NORVEÇ DENİZ ALTI TÜNELCİLİĞİNDE ÖRTÜ TABAKASININ SU GELİRİNE ETKİSİ
Zemin Örtüsü
Deniz
En büyük eğim
En büyük eğim
Tünel
Minimum Kaya Örtüsü
Kaya Örtü Tabakası, hr (m)
Zayıflık Zonu
Zemin
Anakaya’ya derilik (hw+hs), m
hw= su derinliği, m
hs = çökel derinliği, m
Kaynak: Modified from Nilsen et al., 2012.
No Proje
Bitiş
Anakaya
tarihi
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
1981
1987
1987
1988
1989
1989
1989
1990
1991
1991
1992
1992
1992
1994
1994
1996
1997
1999
2000
2000
2000
2000
2002
2007
2008
2008
2009
2009
Vardø
Ellingsøy
Valderøy
Kvalsund
Godøy
Hvaler
Flekkerøy
Nappstraumen
Fannefjord
Maursund
Byfjord
Mastrafjord
Freifjord
Hitra
Tromsøysund
Bjorøy
Slöverfjord
North Cape
Oslofjord
Frøya
Ibestad
Bømlafjord
Skatestraumen
Eiksundet
Halsnøy
Nordåsstraumen
Finnfast
Atlantic Ocean
aÇift
Kesit, ΣL,
m2
km
Şeyl, Kumtaşı
53
Gnays
68
Gnays
68
Gnays
43
Gnays
52
Gnays
45
Gnays
46
Gnays
55
Gnays
54
Gnays
43
Fillit
70
Gnays
70
Gnays
70
Gnays
70
Gnays
60a
Gnays
53
Gnays
55
Şeyl, Kumtaşı
50
Gnays
79
Gnays
52
Mikaşist, granit
46
Diyorit, gnays, fillit
74
Gnays
52
Gnays,gabro, kireçtaşı 71
Gnays
50
Gnays
74a
Gnays, amfibolit
50
Gnays
71
2,6
3,5
4,2
1,6
3,8
3,8
2,3
1,8
2,7
2,3
5,8
4,4
5,2
5,6
3,4
2
3,3
6,8
7,2
5,2
3,4
7,9
1,9
7,8
4,1
2.6c
5.7 + 1.5
5,7
hr,min, Dmax,
m
m
28
42
34
23
33
35
29
27
28
20
34
40
30
38
45
35
40
49
32b
41
30
35
40
50
45
15
44
45
88
140
145
56
153
121
101
60
100
92
223
132
132
264
101
85
100
212
134
164
125
260
80
287
135
19
150
249
tüp
araştırmalarına göre en derin noktada kabul edilen kaya örtüsü
c Deniz altında 40 m uzunluğunda dar geçiş
Not: ΣL = toplam tünel uzunluğu, hr,min=minimum kaya örtüsü, Dmax= deniz altında
maksimum derinlik
bSaha
8
NORVEÇ DENİZALTI TÜNELCİLİĞİNDE TÜNEL UZUNLUĞU, KESİT ALANI VE ÖRTÜ
TABAKASI KALINLIĞININ İSTATİSTİKSEL DEĞERLENDİRMESİ
0.25
0.4
𝐗 =4.2 m
0.3
𝐗 =59 m2
𝐗 =35 m
0.35
0.25
0.2
0.3
0.2
Frekans
Frekans
0.1
Frekans
0.25
0.15
0.2
0.15
0.15
0.1
0.1
0.05
0.05
0.05
0
0
0
1
2
3
4
5
6
Tünel Uzunluğu (m)
7
8
9
0
43
52
61
Kesit Alanı, m2
70
79
10
15
20
25
30
Ortalama
Değer
4.2 m
59 m2
35 m
Standart
Sapma, s
1.8 m
11 m2
8.5 m
Değişkenlik
Katsayısı, V
44%
19%
24%
𝐬
(Not: 𝐗= Ortalama değer, s=standard sapma, V=değişkenlik katsayısı, 𝐕 = 𝟏𝟎𝟎 × 𝐗)
Kaynak: Yapı Merkezi Ar‐Ge Bölümü, 2015 (Ham veriler Nilsen et al., 2012.’den alınmıştır.)
9
35
40
Minimum Örtü Kalınlığı (m)
45
50
55
DENİZALTI TÜNEL PROJELERİNDE GEOTEKNİK ARAŞTIRMALARIN GİDERLERİ
%
100
A
B
C
D
C
Araştırma Gideri, %
Denizaltı tünelleri
B
% 10
C
A
Şekil – Norveç delme + patlatma tünel açma
pratiğinde önerilen araştırma gideri – kazı masrafı=
Delme + patlatma + yükleme + iksa, cinsinden –
ve tünel uzunluğu.
TBM (Tam
cepheli tünel
açma)
%1
 Zorluk Derecesi: Tünel geçkisinin mühendislik
jeolojisi açısından taşıdığı zorlukların derecesini
ifade eder. Genel jeolojik koşullara ek olarak
ayrışma zonların varlığı, hidro-jeolojik koşullar,
%0
tünelin sehim eğrisinin etki alanında yer alan
0,1
1
10
100
Tünel Uzunluğu, km
köprü ayakları, binalar ve diğer alt yapılar vb.
anılan faktör içinde düşünülmelidir. (Düşük, orta
ve
Zorluk Derecesi (a)
Araştırma Sınıfının Tanımı
Tünel
projesine
ilişkin istekler
(b)
yüksek
zorluk
derecesi
içinde
değerlendirilebilir).
a1
Düşük
a2
Orta
a3
Yüksek
b1 Düşük
A
A
B
 Proje İstemleri: Bu öğe, doğrudan doğruya tünel
b2 Orta
A
B
C
kazısı sırasındaki genel stabilite, ve bununla ilintili
b3 Yüksek
B
C
D
olarak olası riskleri içerir. Keza, üç sınıf – düşük,
orta, yüksek – ile ifade edilmiştir.
Kaynak: LindstrØm ve Kveen, Norwegan Tunneling Society,
Publication No: 15, p 75 – 74, 2005 ve Palmström ve Stille, 2011.
10
DENİZ ALTI TÜNELLERİNDE JEOFİZİK YÖNTEMLER –SİSMİK YANSIMA-KIRILMA VE
RESİSTİVİTE Deniz altı tünellerinde jeofizik yöntemler –sismik akustik, sismik yansıma-kırılma ve resistivite- yaygın bir
şekilde kullanılmaktadır. Jeofizik yöntemler genelde tünel projesinin,
•
Batimetri (eşdeğer deniz tabanı kontur planı)
•
Sediman örtüsünün kalınlığı ve anakaya morfolojisi,
•
Olası büyük süreksizlikler (faylar/zayıflık zonları ve fayların lokasyonu, yönelimi ve derinlik)
•
Kaya birimlerinde boyuna kayma dalgası hız profilleri ile kaya kütlesinin tanımlanması (Q, RMR, Rmi)
ve Vp=f(Q) ilişkisi ile kaya biriminin mühendislik tanımı
Sismik Araştırma
Gemisi
Verici
Alıcı
Deniz
Alıcı
Denizde Sismik Yöntem
Uygulaması
Zemin
Katmanı 1
Zemin
Katmanı 2
Anakaya
Jeofizik yöntemlerle elde edilen profiler kesinlikle geleneksel ve/veya yönelimli sondajlarla çıkartılan
jeolojik profille korele edilmelidir.
Kaynak: Nilsen et al., 2012’den değiştirilmiştir.
11
İSTANBUL BOĞAZINDA SİSMİK YANSIMA ÇALIŞMALARINA BİR ÖRNEK
SİSMİK YANSIMA KESİTİ
SİSMİK YANSIMA KESİTİNİN YORUMLANMASI
Not: θ tabaka eğimlerini ifade etmektedir.
 Genelde suda boyuna hız dalga hızı 1000-1200 m/s (tuzluluğa ), zayıflık zonu, faylarda bu değer 1500 2500 m/s kaya kütle kalitesi arttıkça 3000 ile 6500 m/s arasındadır. Bu değer çok hassas bir şekilde
derinlik ve porozite ile değişmektedir. Çatlakların yönelimi ile kontrol edilir. Vs / Vp oranı ise büyük ölçüde
poisson oranı ve kaya kütlelerindeki çaylak sistemlerinin yönelimine ve derinliğe bağlı olarak 0.4- 0.65
arasındadır. İstanbul Trakya formasyonunda ise, yazarların tecrübesine göre 0.6’dır.
Kaynak: Birön, 1964 ve Uluğ ve diğ. 1989’dan değiştirilmiştir.
12
ULUSLARASI TÜNEL LİTERATÜRÜNDE KULLANILAN YAYGIN KAYA
SINIFLANDIRMA SİSTEMLERİNİN KARŞILAŞTIRMASI
BARTON
BIENIAWSKI
ÖNORM B
KAYA
KAYA KÜTLESİ 2203 Ekim
KÜTLESİ
DEĞERİ(RMR) 1994 Öncesi
NİTELİĞİ (Q)
ÖNORM B
2203 Ekim
1994 Sonrası
SON
DERECE İYİ
PEK
ÇOK İYİ
ÇOK İYİ
A1
STABİL
A1
SAĞLAM
A2
AŞIRI
SÖKÜLEN
A2
SONRADAN
AZ
SÖKÜLEN
ÇOK İYİ
İYİ
İYİ
B1
GEVREK
ORTA
ZAYIF
ORTA
B1
GEVREK
ZAYIF
B2
ÇOK
GEVREK
ÇOK
ZAYIF
ÇOK
FAZLA
ZAYIF
C1
BASKILI
C2 ÇOK
BASKILI
SON
DERECE
ZAYIF
ÇOK
ZAYIF
B1
ÇOK
GEVREK
B3
TANELİ
C1 DAĞ
ATMA
C2
BASKILI
C3 ÇOK
BASKILI
L1 GEVŞEK
ZEMİN YÜKSEK
KOHEZYON
C4
AKICI
L2 GEVŞEK
ZEMİN DÜŞÜK
KOHEZYON
C5
ŞİŞEN
Kaynak: Yüksel Proje, 2007’den özetlenmiştir.
 A KAYA SINIFI -Stabil-Hafif Aşırı Sökülen kaya KütleleriBu cins kaya kütleleri genellikle stabil olup elastik davranış gösterirler. Yerel destek
uygulanmaması halinde, yer yer sığ göçükler meydana gelebilir. A kaya sınıfı kendi içinde A1
(Stabil) ve A2 (Sonradan az sökülen) olmak üzere iki tipe ayrılır.
 B KAYA SINIFI - Gevrek Kaya KütleleriYapısal kenetlenme ve/veya çekme mukavemeti azlığından ötürü hızlı gevşeme ve
ayrışmaya yatkındır. Hemen hemen tüm çevrede, boşluk civarındaki ikincil gerilmeler, kaya
kütlesinin mukavemetini biraz aşmakta, bununla beraber bu zafiyet mekanizması içerilere
ulaşmamaktadır.Destek yapımının gecikmesi halinde artan çökmeler meydana gelir. B kaya
sınıfı kendi içinde B1 (Gevrek), B2 (Çok Gevrek) ve B3 (Taneli) olmak üzere üç tipe ayrılır.
 C KAYA SINIFI -Baskılı Kaya KütleleriGenellikle, kaya basıncının yeniden dağılımı süreci ve/veya deplasman sınırlamaları
sonunda oluşan gerilmelerin kaya dayanımından daha büyük olduğunu göstermektedir.
Kaya kütlesinin aşırı gerilmelere maruz kalması ile kabuk atma, burkulma, kesme ve boşluğa
doğru plastik hareket gibi zafiyet mekanizmaları oluşur. Kaya kütlesinin plastisite ve
viskozitesi, zamana bağlı belirgin deformasyon davranış göstermesine ve sonuçta büyük
deformasyonlara yol açar. Kaya zati ağırlık yüklerinin aktif hale geçmesi ve önemli miktarda
gevşeme basıncı, sadece büyük deformasyonlara izin verildiğinde meydana gelir. Bu durum
kaya kütlesine zarar verecek derecedeki gevşeme ve ayrışma, kaya dayanımında büyük
miktarda azalmaya yol açar. Açılan boşluktaki büyük deformasyonlar ve uzun dönemde
zamana bağlı deplasman davranışı, zeminin elastik olmayan, plastik ve viskoz davranışına
bağlıdır. Çatlamaya veya dökülmeye eğilimli kaya kütleleri ve şişme özelliği gösteren
bileşenleri olan kaya kütleleri bu gruba girer. Bu grup, aynı zamanda ayrışmış veya
bozuşmuş kayalar, gevşek zemin ve organik zeminler gibi kaya kütlelerini kapsamaktadır.
Kaya kütlesinin düşük özellikleri nedeniyle kohezyon miktarına ve/veya gevşeme basıncını
takiben aşırı gerilmelere bağlı olarak, elastik veya plastik aşırı gerilme oluşur. C kaya sınıfı
kendi içinde C1 (Dağ Atma), B2 (Baskılı), C3 (Çok Baskılı), C4 (Akıcı) ve C5 (Şişen) olmak
üzere beş tipe ayrılır.
13
Q SİSTEMİNE GÖRE SONDAJ KAROTLARININ ÖRNEK GÖRÜNÜMLERİ
Yüksek derecede ayrışmış granit
Tabakalanmış kireçtaşlı şeyl
Qrange ≈ 0.8-0.9
Kısmen altere olmuş -ayrışmış- tüf.
Qrange ≈ 0.1-0.3
İyi kaliteli granit.
Qrange ≈ 5– 25
Şişen killi zayıflık zonu numunesi (Finnfast denizaltı tüneli)
Qrange ≈ 0.01(eksi değer) – 0.02
Siyah şeyl /Ezilmiş zon (Rogfast Denizaltı tüneli )
Qrange ≈0.01 – 0.3
Kaynak: NFF, 2014’den değiştirilmiştir.
14
 SU DERİNLİĞİNİN MİNİMUM KAYA KALINLIĞI İLE DEĞİŞİMİ
Zayıf kaya formasyonu:

Su Derinliği, m
Tünel
•
Yerinde basınç dayanımı düşük
•
İçsel sürtünme açısı: 15 – 30 
•
Jeolojik dayanım indeksi GSI =10 – 30
•
Yerinde taşıma kapasitesi düşük
İyi kaya formasyonu:

•
Yerinde kaya mukavemeti yüksek
•
İçsel sürtünme açısı: 30  – 45 
•
Jeolojik dayanım indeksi GSI= 60-90
•
Yerinde taşıma kapasitesi yüksek
Örnek: Su derinliği 100 m olan karayolu
tünelinde stabilite açısından minimum kaya
kalınlığı iyi ve zayıf kaya formasyonunda
sırası ile 35 m ve 52 m olmaktadır.
Minimum kaya kalınlığı, m
Kaynak: Palmström, A., 2002.
15
AÇILAN TÜNELİN KEMERLENME YÜKSEKLİĞİNİ BELİRLEYEREK DENİZ TABANININ
YAKLAŞMA KRİTİK MESAFESİNİN KESTİRİMİ
𝜸×𝑩
𝑲 × 𝒕𝒂𝒏 𝝓
 Maksimum Kaya Tavan Basıncı, Pt,max
𝑷𝒕,𝒎𝒂𝒙 =
 Kemerlenme Açıklığı, B
𝑩 = 𝑳𝒕 + 𝑯𝒕 × 𝒕𝒂𝒏 𝟒𝟓 −
 Kemerlenme – yük veren – Yüksekliği, ht
𝒉𝒕 =
 Zemin/Kaya kütlesinin İçsel Sürtünme Açısı, φ
𝝓 = 𝟐𝟎 + 𝟎. 𝟐𝟓𝑹𝑴𝑹
𝑩
𝒕𝒂𝒏 𝝓
𝝓
𝟐
𝒔𝒕𝒂𝒃𝒊𝒍𝒊𝒕𝒆 𝒊ç𝒊𝒏 − 𝒉𝒕 < 𝒉𝒓 𝒐𝒍𝒎𝒂𝒍𝚤𝒅𝚤𝒓
𝜸=Zemin/kaya kütlesi birim hacim ağırlığı (~2.65 t/m3 –tortul kayaçlar için-)
K=Kemerlenme zarfı içinde yatay gerilmenin düşey gerilmeye oranı (𝜎𝑦 𝜎𝑑 ) (K≈1 alınır),
Lt=Tünel kazı açıklığı, m
Ht=Tünel kazı yüksekliği, m
RMR=Kaya kütle sınıflandırma puanı (Bieniawski, 1976 ve 1979)
hr=Kaya örtü kalınlığı, m
 Formül Terzaghi’nin "kemerlenme yaklaşımı" 'ndan çıkarılmıştır. Burada Ht ve ht büyüklüklerinde kaya
kütlesinin kohezyon değeri, c=0 alınmıştır. Başka bir anlatımla, kaya formasyonunun kayma dayanım
büyüklüğü sadece ϕ açısından kaynaklanmaktadır. Bu nedenle, elde edilen değerler daima güvenli
taraftadır.
 Etki açıklığını tarifleyen ifade de, Ht tünel yüksekliği sadece zayıf dayanımlı/çok çatlaklı kaya kütleleri için
geçerlidir. Diğer bir deyişle, tünel yüksekliği, Ht, RMR = 0 ile 40 arası için geçerlidir. Kaya kütlesi
iyileştikçe sadece yük veren yüksekliği, ht açıklığın fonksiyonu olmaktadır.
Kaynak: Yapı Merkezi ARGE Bölümü, 2015.
16
AÇILAN TÜNELİN KEMERLENME YÜKSEKLİĞİNİ BELİRLEYEREK DENİZ TABANININ
YAKLAŞMA KRİTİK MESAFESİNİN KESTİRİMİ (Ht=6.25 m için)
50
𝒉𝒕 =
𝑷𝒕,𝒎𝒂𝒙 =
125
𝒕𝒂𝒏 𝝓
𝜸×𝑩
𝑲 × 𝒕𝒂𝒏 𝝓
120
𝜸=2.65 t/m3
–tortul kayaçlar içinK≈1
115
110
40
Kaya Tavan Basıncı, Pt (t/m2)
Kemerlenme – yük veren – Yüksekliği, ht (m)
45
130
𝝓
𝑳𝒕 + 𝑯𝒕 × 𝒕𝒂𝒏 𝟒𝟓 − 𝟐
𝒉𝒓 = 𝟑𝟓 𝒎
35
30
25
20
15
Ç O K
Z AY I F
105
100
95
90
85
Lt= 12 m
80
Lt= 11 m
Lt= 10 m
Lt= 9 m
Lt= 8 m
Lt= 7 m
75
Lt= 6 m
55
Lt= 12 m
70
Lt= 11 m
65
Lt= 10 m
60
Lt= 9 m
Lt= 8 m
50
Ç O K
Z AY I F
45
Z AY I F
10
40
0
5
10
15
20 25
RMR
Kaynak: Yapı Merkezi ARGE Bölümü, 2015.
30
35
40
0
17
5
10
15
Lt= 7 m
Z AY I F
20 25
RMR
30
35
Lt= 6 m
40
KURU VE SUYA DOYGUN KİLLİ TORTUL TAŞ NUMUNELERİN BASINÇ /YARMA-ÇEKME VE
ELASTİSİTE MODÜLÜ ARASINDAKİ İSTATİSTİKSEL İLİŞKİLER
İlişki
𝝈𝒍𝒂𝒃,𝒔 = 𝟎. 𝟑𝟓𝟑 ∙ 𝝈𝒍𝒂𝒃,𝒌 − 𝟐. 𝟒𝟏
 Basınç Dayanımı
Sınır Aralığı
(n=31, r= 0,888)
7 MPa < lab,k <140 MPa
𝝈𝒍𝒂𝒃,𝒔
1 MPa < lab,s <66 MPa
𝝈𝒍𝒂𝒃,𝒌
= 𝟎. 𝟏𝟐𝟕𝝈𝒍𝒂𝒃,𝒌 + 𝟐𝟎. 𝟑𝟏
(n=31, r= 0,423)
𝝈𝒚ç,𝒔 = 𝟎. 𝟒𝟔 ∙ 𝝈𝒚ç,𝒌 − 𝟎. 𝟔𝟒
2 MPa < yç,k <13 MPa
(n=30, r= 0.818)
 Yarma-Çekme Dayanımı
𝝈𝒚ç,𝒔
= 𝟐. 𝟗𝟔𝝈𝒚ç,𝒌 + 𝟏𝟎. 𝟐𝟒
𝝈𝒚ç,𝒌
0 MPa < yç,s <7.2 MPa
(n=30, r= 0.545)
𝑬𝒔 = 𝟎. 𝟒𝟔 ∙ 𝑬𝒌 − 𝟐𝟔𝟎. 𝟗𝟗
 Elastisite Modülü
(n=25, r= 0.812)
1000 MPa < Ek <18000 MPa
𝑬𝒔
= 𝟎. 𝟎𝟎𝟐𝑬𝒌 + 𝟐𝟓. 𝟏𝟏
𝑬𝒌
0 MPa < Es <11000 MPa
(n=31, r= 0,423)
n=istatistiksel ilişkide kullanılan numune sayısı , r= regresyon katsayısı
Kaynak: Yapı Merkezi Ar‐Ge Bölümü, 2008.
18
KURU VE SUYA DOYGUN KİLLİ TORTUL TAŞ NUMUNELERİN BASINÇ /YARMA-ÇEKME VE
ELASTİSİTE MODÜLÜ ARASINDAKİ İSTATİSTİKSEL İLİŞKİLER -devamı Kuru numunenin tek eksenli basınç dayanımı (σlab,k ) arttıkça suya doygun numunenin basınç dayanımı (σlab,s ) da
artmaktadır. Bu artış lineer bir istatistik modelle temsil edilebilir. Suya doygun numunenin kuru numuneye basınç
dayanımı oranı (σlab,s σlab,k ) ile, kuru numunenin tek eksenli basınç dayanımı, σlab,k arasında kuvvetli bir istatistiksel
ilinti elde edilmemiştir. Bünyesinde önemli miktarda kil içeren silttaşı, çamurtaşı ve marn gibi sedimenter kayaçlarda
suya doygun numune/kuru numune tek eksenli basınç dayanımı oranının aritmetik ortalaması yaklaşık %27
bulunmuştur. Su içeriğinin bu tür kayaçların mekanik dayanımları üzerindeki etkisi çok büyüktür. Bu nedenle,
bu tür kayaçlar içinde açılacak tünellerde su gelirinden kaynaklanan ″suyun etkisi″ özenle gözetilmelidir.
 Tek eksenli basınç dayanımı olduğu gibi kuru ve suya doygun numunelerin yarma çekme dayanımı arasında anlamlı
bir istatistiksel ilişki mevcuttur. Suya doygun numunenin yarma çekme dayanımının, kuru numuneninkine oranı
( σyç,s σyç,k ) ile kuru numunenin yarma çekme dayanımı ( σyç,k ) arasında zayıf lineer bir istatistiksel bir ilinti
bulunmuştur. Bileşiminde önemli miktarda kil içeren silttaşı, çamurtaşı ve marn gibi sedimenter kayaçlarda suya
doygun numunenin, kuru numune yarma çekme dayanımı oranının aritmetik ortalaması %27 olmaktadır.
 Kuru ve suya doygun numunelerin elastik modülleri (Ek ve Es)arasında anlamlı bir istatistiksel ilişki mevcuttur. Suya
doygun numunenin, kuru numunenin elastik modülüne oranı, kuru numunenin elastik modülünden bağımsız olduğu
söylenebilir. Bileşiminde önemli miktarda kil içeren silttaşı, çamurtaşı ve marn gibi sedimenter kayaçlarda suya
doygun numunenin kuru numune elastik modülüne oranının aritmetik ortalaması %35 olmaktadır. (Söz gelimi diğer
kayaçlarda anılan oran %50 - %80 aralığında değer almaktadır).
Kaynak: Yapı Merkezi Ar‐Ge Bölümü, 2008.
19
TÜNEL PROJELERİNDE RİSK TANIMI

Mühendislik projesinde genel olarak risk, bir projeye maddi – manevi olarak olumsuz etki edecek bir etkenin gözlenen olasılığının o
faktörün kontrol edilemediği durumda yol açacağı maddi ve manevi zararın parasal boyutu ile çarpımıdır. Kısaca;
𝑹=𝑶×𝒁
ile ifade edilir.

Sözgelimi, arın-tavan stabilitesi bakımından olumsuz bir durum karşısında mühendis riski, değişik teknik önlemler ile kontrol ederek
azaltabilir. Örneğin, arın iksasının rijitliğini arttırabilir ve/veya enjeksiyon yapmak suretiyle zemin / kaya kütlesinin yerinde mekanik
büyüklüklerini özellikle kohezyon, içsel sürtünme açısını arttırarak stabiliteyi daha iyi hale getirebilir. Eğer sığ bir tünel (orta kalınlığı ≤
3xKazı Çapı) sözkonusu ise, bu işlemlere ek olarak da tasman eğrisinin etkisi altında kalan önemli binaları geçici olarak boşaltabilir. Tüm
bu önlemler sonucunda başta varolan riskin nasıl azaltılacağı aşağıda verilen risk abağında gösterilmektedir. Unutulmamalıdır ki,
projede "kalıntı risk" daima mevcuttur.
Oluşma derecesi
Kaynak: Kovari veRamoni, 2006 ve
Tunnel Design Guide, BTS, London, 2004.
20
Olasılık yüzdesi
1
Çok düşük
İhmal edilebilir
<1
2
Düşük
Uzak olasılık
>1
3
Orta
Mümkün
> 10
4
Yüksek
Yüksek olasılık
> 50
5
Çok yüksek
Hemen hemen kesin
> 90
TÜNEL PROJELERİNDE RİSK TANIMI
Etki
Düzey
Maliyet
Zaman
Saygınlık Kaybı
İşyeri Güvenliği
ve Sağlığı
Çevresel
1 Çok
Düşük
İhmal edilebilir
İhmal
edilebilir
Proje
süresine
etkisi yok
Yok
İhmal edilebilir
İhmal edilebilir
2 Düşük
Belirgin
> 1% Proje
maliyeti
> 5%
Proje
süresi
Düşük düzeyde
kayıp
Minor
yaralanma
Minor çevresel
hasar
3 Orta
Ciddi
> 5% Proje
maliyeti
> 10%
Proje
süresi
Lokal basın / iş
ilişkilerinde
etkili
Önemli
yaralanma
Çevresel hasar
yöntemi gerekli
4 Yüksek
Projenin geleceğine
etkili / İşveren
İlişkilerinde
hukuksal
sorunların başlaması
> 10%
Proje
maliyeti
> 25%
Proje
süresi
Ulusal basında
projenin
tartışmaya
açılması / iş
ilişkilerine büyük
ölçüde etkimesi
Can kaybı
Önleyici
Tedbirlerin
alınması
5 Çok
Yüksek
Projeyi ciddi
ölçüde tehdit
etmesi
> 50%
Proje
maliyeti
> 50%
Proje
süresi
Ulusal boyutta
firmanın
saygınlık kaybı /
iş ilişkilerinde
ciddi sarsılmalar
Çoklu can kaybı
Kamusal sağlık
açısından veya
ulusal kaynak
korumasında
geri dönülmez
etkiler
Kaynak: Tunnel Design Guide, BTS, London, 2004.
21
TÜNEL PROJELERİNDE RİSK SKOR MATRİSİ
Kaynak: Tunnel Design Guide, BTS, London, 2004.
22
NORVEÇ TÜNELCİLİK PRATİĞİNDE İŞ SAHİBİ – YAPIMCI FİRMA RİSK PAYLAŞIMI
 Tünelcilik ve yeraltı çalışmaları kaçınılmaz bir şekilde belli bir "risk" içermektedir. Tünel endüstrisinde, farklı
sözleşme tipleri için risklerin dağılımı da farklılık göstermektedir. Norveç tünelcilik pratiğinin, müteahhit
firmanın riskini, iş sahibininkinden biraz daha az tutarak, "en düşük proje maliyetini " ürettiği görülmektedir
(İş sahibi (devlet), tünel projesinin güzergahının mühendislik jeolojisi ve geoteknik çalışmalarını
gerçekleştirerek nihai rapor hazırlar. Bu rapor, işe talep eden yapımcı firmaların bilgisine sunulur. Projeyi
gerçekleştiricek olan firma da gerekdiği durumda, ek sondaj çalışmalarıyla kendi bütçesiyle yapabilir ve
sonuçlarını da iş sahibi ile paylaşır.)
Müteahhait
Firmanın
Riski
İş
Sahibinin
Riski
Anahtar Teslim
Norveç
Tünel
Pratiği
Proje
Maliyeti
Maksimum
Maliyet
Peşin Ödeme
En düşük
Maliyet
Sabit Fiyat
Peşin Ödeme
Fiyat Artışı
Hedef Değer
Maliyet İadesi
Kaynak: Broch et al., 2008’den değiştirilmiştir..
23
DENİZ ALTI TÜNELCİLİĞİNDE KAZININ (DELME + PATLATMA) YÖNTEMİ İLE
GERÇEKLEŞTİRİLMESİ
 Tünellerin, (Delme + Patlatma) yöntemi ile gerçekleştirilmesi işleminin başlıca aşamaları aşağıdaki
çevrim modelinde verilmektedir.
Patlayıcının
Doldurulması
Delme
Patlatma
Bulonlama
+
Püskürtme
Beton
Havalandırma
Yükleme
+
Taşıma
Kavlama
Kaynak: Sandvik Tamrock Corp.,1999’dan değiştirilmiştir.
24
KESİT ALANINA BAĞLI OLARAK BİRİM PATLAYICI MİKTARININ BELİRLENMESİ
 45 mm ve 64 mm çaplı delik için planlanan tünel kesit alana bağlı olarak, birim kazı hacmi için patlayıcı
miktarı aşağıdaki abaklar aracılığı ile belirlenebilir (Patlayıcı cinsi = ANFO). Delik uzunluğuna ve
tecrübe seviyesine bağlı olarak, abaktan okunan patlayıcı miktarı düzeltilmelidir.
Ø64 mm delik
Ø45 mm delik
Düşük Tecrübe
Düşük Tecrübe
Yüksek Tecrübe
Yüksek Tecrübe
Delik Uzunluğu, m
kg/m3
kg/m3
Delik Uzunluğu, m
Zayıf Kazılabilirlik
Zayıf Kazılabilirlik
İyi Kazılabilirlik
İyi Kazılabilirlik
Kesit Alanı, m2
Kaynak: Zare et al., 2006’dan değiştirilmiştir..
(Patlayıcı cinsi = ANFO)
25
Kesit Alanı, m2
KAYA KÜTLE KALİTESİNE GÖRE İKSA SEÇİMİ
Açıklık yada Yükseklik, m
ESR
Saplama Uzunluğu, ESR=1
1- Tahkimatsız
2- Nokta saplama, sb
3- Sistematik saplama, B
4- Sistematik saplama
(Güçlendirilmemiş püskürtme
beton, 4-10 cm B(+S)
5- Lifle güçlendirilmiş püskürtme
beton (5-9 cm) ve saplama, Sfr+B
6- Lifle güçlendirilmiş püskürtme
beton (9-12 cm) ve saplama,
Sfr+E
7- Lifle güçlendirilmiş püskürtme
beton (12-15 cm) ve saplama,
Sfr+E
8- Lifle güçlendirilmiş püskürtme
beton (>15 cm) saplama ve çelik
çubuklarla güçlendirilmiş, Sfr,
RRS+B
9- Yerinde beton kaplama, CCA
Kaya Kütlesi Kalitesi Faktörü, Q
Kazı Çeşidi
ESR
Tavsiye edilen ESR
A Geçici kazı açıklığı
ca.2-5 ca. 2 - 5
Kalıcı kazı açıklıkları,hidrogüç için su tünelleri(yüksek basınçlı borular hariç), servis tünelleri, geniş kazılar için
B
1.6
1.6 - 2.0
galeriler.
C Yeraltı atık boşuları, su dağıtım şebekeleri, tali yollar ve demiryolu tünelleri, denge odası, ulaşım tüneli.
1.3
0.9-1.1 (depo boşlukları 1.2-1.3)
D Enerji santralleri, anayollar ve demiryolu tünelleri, sivil savunma odaları, portal geçişleri
1.0
Anayollar-demiryolu tünelleri 0.5 to 0.8
E Yeraltı nükleer güç santralleri, demiryolu istasyonları, kamu ve spor tesisleri,fabrikalar.
0.8
0.5-0.8
1993 yılında yayınlanan ESR tablosu, 1970 ve 1980’lerde düzeltildi. Fakat, dünya çapında ve Norveçte güvenlik istemi artmaktadır. Özellikle de, 1970’lerde küçük
kayaparçalarının düşmesinin kabul edildiği tali yol tünellerini kapsayan ulaşım tünnelerinin daha güvenli olması beklenmektedir ve bugünlerde, artık herhangi bir kaya
parçasının düşüşüne izin verilmemektedir ve ESR = 1 olarak kabul edilmektedir. Yeraltı atık boşluklarından daha önemli olan ve pahalı ekipmanları içeren su dağıtım
şebekeleri için ise ESR = 0.9-1.1 alınması tavsiye edilmektedir. Anayolar ve demiryolları için, ESR = 0.5-0.8 kabul edilmektedir.
Kaynak: NFF, 2014’den değiştirilmiştir.
26
Q SİSTEMİNE GÖRE ÇELİK LİFLE GÜÇLENDİRİLMİŞ PÜSKÜRTME BETON
KALINLIĞI VE KAYA BULONLARI ARASINDAKİ YERLEŞİM MESAFESİ
Kaya Kütle Kalitesi artar
Püskürtme beton kalınlığı
(Sfr), m
 Q, kaya kütle kalitesi faktöründeki artış,
daha az kalınlıkta püskürtme beton
ihtiyacını
göstermektedir.
Diğer
bir
deyişle, beklendiği gibi, kaya kütlesinin
kalitesi düştükçe, daha kalın püskürtme
beton, açık deyişle daha rijit kaplama
gerekmektedir.
Püskürtme beton alanında
bulon aralığı, m
Kaya Kütlesi Kalitesi Faktörü, Q
Kaya Kütle Kalitesi artar
 Zayıf kaya kütlelerinde, bulonlar daha
sık olarak düzenlenirken, kaya kütlesinin
kalitesinin artması ile birlikte, diğer bir
deyişle Q faktördeki artış ile, bulonlar
daha seyrek olarak düzenlenmektedir.
Kaya Kütlesi Kalitesi Faktörü, Q
Kaynak: NFF, 2014’den değiştirilmiştir.
27
Kaya
Kütle
Kalitesi
İyi
Orta
Zayıf
Çok Zayıf
Kaya
Derecesi
Orta
Ağır
Zon
Boyutu
Küçük
Orta (x)
Geniş (x)
(x)
1. KAYA GERİLME PROBLEMİ OLMAYAN KAYA KÜTLELERİ
Ekstra
Kaya Bulonları (nos/10 m2) PÜSKÜRTME BETON (mm kalınlık ve % / m) BETON KAPLAMA
Kavlama
%/m
Duvar
Tavan
Duvar
Tavan
(sa/atım)
Yaklaşık
Q değeri
Sınıf
Q KAYA FAKTÖRÜNE GÖRE İKSA ÖN BOYUTLANDIRMASI
2. PATLAMA VE DÖKÜLME PROBLEMLİ KAYA KÜTLELERİ
3. ZAYIFLIK ZONU VE FAYLAR
Orta Zayıflık Zonu : Kalınlık – m; Geniş Zayıflık Zonu : kalınlık > m
Tavan Uzunluğu = 14 m
hduvar= 4 m
Zayıf kaya kütlesi kalitesindeki kaya iksası ile karşılaştırıldığında küçük zayıflık zonu (kalınlık < 1m)
Çalışma Zamanı
2 vardiya/gün
10 sa/vardiya
10 vardiya/hafta
Tünel Verisi
4.5 m kazılan delik
uzunluğu
90% ilerleme/atım
1.5 atım/vardiya
Kesit Alanı = 75 m2
İksa Kapasiteleri
Açıklık = 10 m
Kaynak: Palmström, 1996’dan değiştirilmiştir..
Ekstra Kavlama
2 adam/vardiya
Lifli Püsk. Beton
5 m3 /vardiya –arında yerleşen- (5 m3/saat -yerleştikten sonra-)
Kaya Bulonları
10 bulon/sa-arında montajlanan-(15 bulon/sa -montaj sonrası-)
Beton Kaplama
0.15 m/sa -arında-(0.2 m/hour -montaj sonrası-)
28
ZAYIF KAYA KÜTLESİ DURUMUNDA TÜNEL KAZISI BOYUNCA KAYA İKSA
TAHKİMATI ÖRNEĞİ-KARMSUND TÜNELİ B. PÜSKÜRTME BETON 1
A. PATLATMADAN HEMEN SONRA
Arın Pasa
Beton Kaplama
Hazır beton makinesi
Kazı Makinesi
D. PÜSKÜRTME BETON 2
C. PASANIN ÇIKARILMASI
Karmsund Tüneli
E. BİR SONRAKİ PATLATMA ÖNCESİ BETON KAPLAMA
•
Formasyon: 200-300 m kalınlığında
kumtaşı
•
En derin noktada (180 m) kaya örtüsü
kalınlığı = 50 m
Kaynak:Palmström ve Naas’dan değiştirilmiştir.
29
ÇELİK ÇUBUKLARLA GÜÇLENDİRİLMİŞ PÜSKÜRTME BETON
 Çelik Çubuklarla Güçlendirilmiş
Çelik Çubuklarla Güçlendirilmiş
Püskürtme Beton
Püskürtme Beton
0.1’den
küçük
daha
faktörü
Q
değerlerinde (aşırı derecede zayıf kaya
kütlesi),
süresi
fazla
ve
kazı,
önemli
deformasyonlar
düşük
bekleme
derecede
meydana
erken
gelmesi
muhtemeldir. Bu tip durumlarda, çelik
Çelik
Çubuk
Donatılar
setlerin
kullanımından
Bunun nedeni,
National Theater railway station,Oslo
kaçınılmalıdır.
eğer hızlı bir şekilde
bulonlama ve/veya püskürtme beton
Şekil değiştirmiş
donatılar
Kaya bulonları
uygulaması gerçekleştirilmezse, göreceli
olarak büyük kaya blokları zayıflayacak
ve
1. Tabaka Püskürtme
Beton
2. Tabaka Püskürtme
Beton
Çelik
Donatı
düşecektir.
Ayrıca,
tünel
deformasyonları da etkin şekilde kontrol
edilmektedir. Çelik çubuklar -donatılarile güçlendirilmiş püskürtme beton,
bu tip problemlerin çözümü olarak
geliştirilmiştir.
Kaynak: Grimstad et al., Barton, 2013 ve
Chudzikiewicz et al., 2003’den değiştirilmiştir.
30
TÜNELLERDE DÜŞEY/YATAY YERDEĞİŞTİRMELERİN KESTİRİMİ
 Tayvan tünel projelerinde elde edilen yerinde ölçmelerin sonucuna göre, düşey hareket (∆) basit olarak,
∆≈
𝑨ç𝚤𝒌𝒍𝚤𝒌 𝒎
,
𝑸
𝒎𝒎
ile ifade edilmektedir (Chen ve Kuo, 1997). Data genellikle zayıf dayanımlı/ayrışmış kaya kütlelerini
içermektedir.
 Barton, 1998, tünel içi düşey (∆𝒅 ) /yanal (∆𝒚 ) yer değiştirmeyi , aşağıdaki şekilde ifade etmektedir.
𝟎.𝟓
∆𝒅
𝑳𝒕 𝝈𝒛
𝒎𝒎 ≈ 𝟎. 𝟎𝟏
𝑸 𝝈𝒃,𝒍𝒂𝒃
𝟎.𝟓
∆𝒚
𝑯𝒕 𝝈𝒚
𝒎𝒎 ≈ 𝟎. 𝟎𝟏
𝑸 𝝈𝒃,𝒍𝒂𝒃
Burada, Lt ve Ht, mm cinsinden tünel açıklığı ve yüksekliğini ifade eder. 𝝈𝒛 ve 𝝈𝒚 (MPa) ise yerinde düşey
ve yatay gerilmelere karşı gelmektedir. 𝝈𝒃,𝒍𝒂𝒃 (MPa) ise sağlam kayanın tek eksenli basınç dayanımıdır.
Kaynak: Barton, 2002.
31
TÜNELLERDE DÜŞEY/YATAY YERDEĞİŞTİRMELERİN KESTİRİMİ
Tünel cidarının mutlak düşey (𝑫𝒅 ) ve yanal (𝑫𝒉 ) yer değiştirmesi
𝑳𝒕 𝝈𝒛
𝑫𝒅 𝒎𝒎 ≈ 𝟎. 𝟎𝟏
𝑸 𝝈𝒚𝒃
(Barton, 2002),
𝑫𝒚 𝒎𝒎 ≈ 𝟎. 𝟎𝟏
𝑯 𝒕 𝝈𝒚
𝑸 𝝈𝒚𝒃
𝟎.𝟓
𝟎.𝟓
• Düşey basınç, 𝝈𝒛
𝝈𝒛 = 𝜸𝒁, 𝑴𝑷𝒂
𝜸=0.00265 kg/cm3 alındığında;
𝝈𝒛 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟐𝟔𝟓𝒁, 𝑴𝑷𝒂
• Yatay Basınç, 𝝈𝒚
𝝈𝒚 = 𝑲 ∙ 𝝈𝒛 ,
Gerilme Oranı, 𝑲
𝝈𝒚
𝝈𝒛
(𝑲 = 𝟏 𝒊𝒔𝒆 𝒉𝒊𝒅𝒓𝒐𝒔𝒕𝒂𝒕𝒊𝒌 𝒃𝒂𝒔𝚤𝒏ç, 𝑲 ≠ 𝟏 𝒊𝒔𝒆 𝒂𝒏𝒊𝒛𝒐𝒕𝒓𝒐𝒑𝒊𝒌 𝒃𝒂𝒔𝚤𝒏ç)
𝑴𝑷𝒂
𝑲=
𝝈𝒚𝒃 ≈ 𝟓𝜸𝑸𝟎.𝟑𝟑𝟑
𝒄
Yerinde basınç dayanımı, 𝝈𝒚𝒃
𝜸=2.65 t/m3 alındığında;
𝑸 ∙ 𝝈𝒃,𝒍𝒂𝒃
𝝈𝒚𝒃 ≈ 𝟓 × 𝟐. 𝟔𝟓 ×
𝟏𝟎𝟎
𝝈𝒚𝒃 ≈2.86× 𝑸 ∙ 𝝈𝒃,𝒍𝒂𝒃
Z= tünel aks derinliği, m
𝜸=kaya kütlesi birim hacim ağırlığı,
σyb= kaya kütlesinin tek eksenli basınç dayanımı, MPa
σb,lab =sağlam kayanın tek eksenli basınç dayanımı, MPa
Q= kaya kalitesi faktörü,
Qc=Normalize edilmiş kaya kalitesi faktörü ve aşağıdaki gibi tanımlanır,
𝑸 ∙ 𝝈𝒃,𝒍𝒂𝒃
𝑸𝒄 =
𝟏𝟎𝟎
Kaynak: Barton, 2002.
32
𝟎.𝟑𝟑𝟑
,
𝟎.𝟑𝟑𝟑
𝑴𝑷𝒂
TÜNELLERDE DÜŞEY/YATAY YERDEĞİŞTİRMELERİN KESTİRİMİ İÇİN
SAYISAL ÖRNEK
Verilenler:
• Tünel Çapı, D = 8 m
• Tünel aks derinliği, Z = 125 m
• Q faktörü, Q = 0.85
• Tek eksenli basınç dayanımı – laboratuvar - 𝛔𝐛,𝐥𝐚𝐛 = 35 MPa
• Kaya kütlesi birim hacim ağırlığı, 𝜸 = 2.65 t/m3
Düşey yer değiştirmeleri hesaplayınız.
Çözüm
• Düşey gerilme, 𝝈𝒛 = 𝜸 × 𝒁 = 𝟎. 𝟎𝟐𝟔𝟓 × 𝟏𝟐𝟓 = 𝟑. 𝟑𝟏𝟐𝟓 𝑴𝑷𝒂
• Düşey Yer Değiştirme
∆𝒅
𝟖𝟎𝟎𝟎 𝟑. 𝟑𝟏𝟐𝟓
𝒎𝒎 ≈ 𝟎. 𝟎𝟏
𝟎. 𝟖𝟓
𝟑𝟓
𝟎.𝟓
≈ 𝟐𝟗 𝒎𝒎 ≈ 𝟑. 𝟎 𝒄𝒎
• Kaya kütlesinin tek eksenli basınç dayanımı
𝝈𝒚𝒃 ≈ 2.86 × 𝟎. 𝟖𝟓 ∙ 𝟑𝟓 𝟎.𝟑𝟑𝟑 ≈ 𝟖. 𝟖𝟓 𝑴𝑷𝒂
• Düşey Mutlak Yer Değiştirme
𝑫𝒅
𝟖𝟎𝟎𝟎 𝟑. 𝟑𝟏𝟐𝟓
𝒎𝒎 ≈ 𝟎. 𝟎𝟏
𝟎. 𝟖𝟓 𝟖. 𝟖𝟓
𝟎.𝟓
≈ 𝟓𝟕. 𝟔 𝒎𝒎 ≈ 𝟔. 𝟎 𝒄𝒎
Kaynak: Yapı Merkezi ARGE Bölümü, 2015.
33
KAYA KÜTLESİNİN PERMEABİLİTE KATSAYISI – KAYA KÜTLE ÖZELLİKLERİ
ARASINDAKİ İLİŞKİ
Kaya permeabilite katsayısına bağlı olarak çatlak koşullarının

Genel:
değerlendirilmesi aşağıdaki çizelgede belirtilmiştir (Look,
Barton, 2002’ ye göre permeabilite katsayısı,
L
L=
1
Qc
1
=
Q.
σ lab,b
=
100
100.Jn .Ja .SRF
RQD.Jr .Jw .σ lab,b
,
2007).
1
Lugeon
 RQD Jr Jw  σ lab,b
 J x J x SRF  100
 n

a
Lugeon,
 1 Lugeon  10
-7
m / sn

RQD= Kaya kütlesi göstergesi, % (0 < RQD < 100%)
Jn , Jr , Ja
,
Jw= Çatlak seti sayısı, çatlak pürüzlülük durumu,
çatlakların alternasyonu-ayrışması- ve su geliri/ basıncı ile ilintili
faktör
<1
Kapalı veya çatlaksız
1–5
Küçük çatlak açıklıkları
5 – 50
Bazı açık çatlaklar
> 50
Çok açık çatlak
Eğer GSI olarak kaya kütlesi tanımlanmış ise aşağıdaki
istatistiksel ilişkiler yardımıyla Q ve Qc değerleri bulunabilir.
Ve Barton, 2002 abağından kaya kütlesinin permeabilite
katsayısı Lugeon cinsinden kestirilebilir.
SRF= Gerilme azaltma faktörü
GSI= RMR – 5
lab,b= Sağlam numunenin tek eksenli basınç dayanımı, MPa.
İfadeden görüleceği üzere permeabilite değeri, kaya kütlesini
tanımlayan temel özelliklerden Jn, Ja, SRF ile doğru orantılı RQD,
Jr, Jw ve lab,b ile ters orantılıdır. L ve Vp büyüklüklerinin basınç
dayanımına indirgenmiş Qc faktörü ile değişimleri izleyen şekilde
verilmiştir (Barton, 2002). (Şekilde yer alan semboller: Vp= Basınç P
dalgasının ortamda yayılma hızı, km/sn, Ey= Yerinde elastik modül)
Kaynak: Yapı Merkezi Ar‐Ge Bölümü, 2008.
Çatlak koşulu
34

RMR= GSI + 5
RMR> 23
(Hoek vd. 1995)
𝑸 ≈ 𝟏𝟎
𝑹𝑴𝑹−𝟓𝟎
𝟏𝟓
𝑸 ≈ 𝟏𝟎
𝑹𝑴𝑹−𝟒𝟓
𝟏𝟓
𝝈𝒍𝒂𝒃,𝒃
𝝈𝒍𝒂𝒃,𝒃 < 𝟏𝟎𝟎 𝑴𝑷𝒂 𝒊𝒔𝒆
𝟏𝟎𝟎
(Barton 1995; 2000)
𝑸𝒄 ≈ 𝟏𝟎
𝑮𝑺𝑰−𝟒𝟓
𝟏𝟓
(lab,b= Sağlam numunenin tek eksenli basınç dayanımı,MPa)
KAYA KÜTLESİNİN SU GEÇİRGENLİĞİNİN LUGEON DEĞERİ İLE TANIMLANMASI
Vp
 1 Lugeon, 1 MPa (10 bar)’lık basınç
altındaki
Qc
1
metrelik
sondaj
logunun,
dakikada litre cinsinden su kaybı olarak
tanımlanmaktadır.
Sol’da
verilen
abak,
Lugeon değeri, normalize Q faktör (Qc) ve
sismik P dalgası hızı arasındaki ilişkiyi
vermektedir. Bu ilişkinin tanımlanmasında
iki farklı düzeltme yapılması gerekebilir.
•
Derinlik Düzeltmesi
Bilindiği gibi, geçirgenlik, K, artan derinlikle
azalmaktadır. Böylece, Lugeon değerlerinin
tünel üzerindeki örtü tabakasının kalınlığına
𝑸𝒄 = 𝑸 ×
bağlı olarak düzeltilmesi gerekmektedir.
𝝈𝒄𝒊
𝟏𝟎𝟎
•
•
Porozite düzeltmesi
Kaya kütlesinin porositesi %1’den büyük
ise, Lugeon değerine ve normalize Q
Not: 1Lugeon = 10 -7 m/sn, Q=Q kaya kütle sınıflandırma sisteminde faktör
Qc=Normalize edilmiş Q faktörü, σci=sağlam numunenin tek eksenli basınç dayanımı, MPa
Kaynak: Barton, 2002 ve Yapı Merkezi ARGE Bölümü, 2015.
35
faktörüne porosite düzeltmesi uygulanması
gerekir.
KAYA KÜTLESİNİN PERMEABİLİTE KATSAYISININ BELİRLENMESİNDE
DİĞER BİR AMPİRİK YAKLAŞIM
 Derinlikteki artış ile, kaya kütlesinin geçirgenliği azalmaktadır. Bu durum, su dolaşımını arttıran açık
çatlakların yanal basınç etkisiyle kapanması açıklanabilir.
Literatürde verilen belli başlı K=f(Derinlik)
istatistiksel ilişkileri aşağıda topluca verilmiştir.
Denklem
𝑲 = 𝒂𝒛
Kaynak ve Açıklamalar
Black (1987)
a and b = regresyon sabitleri
z= yeraltı suyu seviyesinden itibaren düşey derinlik, m
−𝒃
Snow (1970)
K = permeabilite katsayısı, ft2
z = derinlik, ft
𝒍𝒐𝒈𝑲 = −𝟖. 𝟗 − 𝟏. 𝟔𝟕𝟏𝒍𝒐𝒈𝒁
𝑲 = 𝟏𝟎− 𝟏.𝟔𝒍𝒐𝒈𝒛+𝟒
𝑲 = 𝑲𝒔 𝒆
Carlson and Olsson (1977)
z = derinlik, m
Louis (1974)
Ks = yer yüzeyi yakınında permeabilite, m/sn
H = derinlik, m
A = hidrolik eğim
−𝑨𝒉
𝒍𝒐𝒈𝑲 = 𝟓. 𝟓𝟕 + 𝟎. 𝟑𝟓𝟐𝒍𝒐𝒈𝒁 − 𝟎. 𝟗𝟕𝟖 𝒍𝒐𝒈𝒁
𝑲 = 𝑲𝒊 𝟏 −
𝒁
𝟓𝟖 + 𝟏. 𝟎𝟐𝒁
𝟐
+ 𝟎. 𝟏𝟔𝟕 𝒍𝒐𝒈𝒁
𝟑
𝟑
Wei et al. (1995)
Ki = yer yüzeyi yakınında permeabilite, m/sn
Z = derinlik, m
K = permeabilite katsayısı
Kaynak: Hsu et al., 2011’den değiştirilmiştir.
Burgess (1977)
Z = derinlik, m
36
KAYA KÜTLESİNİN PERMEABİLİTE KATSAYISININ BELİRLENMESİNDE
DİĞER BİR AMPİRİK YAKLAŞIM

Genel Bilgi
Permeabilite katsayısı, K'nın Barton, 2002 tarafından önerilen Q sistemi ile ilişkisinin yanı sıra, diğer bir kaya kütle sınıflandırma
sistemi olan "HC Sistemi" ne bağlı olarak da kestirmek mümkündür. Aşağıda HC faktörü ile permeabilite katsayısı K arasında
türetilen iki ampirik ilişki verilmektedir.
Permeabilite Katsayısı, K (m/sn)
HC Faktörü
𝑲 = 𝟐. 𝟗𝟑 × 𝟏𝟎 −𝟔 × 𝑯𝑪𝟏.𝟑𝟖𝟎 , 𝑹𝟐 = 𝟎. 𝟖𝟔𝟔
𝑲 = 𝟐. 𝟑𝟏 × 𝟏𝟎 −𝟔 × 𝑯𝑪𝟏.𝟑𝟒𝟐 , 𝑹𝟐 = 𝟎. 𝟗𝟎𝟓
𝑯𝑪 = 𝟏 −
𝑹𝑸𝑫
𝑫𝑰 𝟏 − 𝑮𝑪𝑫 𝑳𝑷𝑰
𝟏𝟎𝟎
Kaya Kütle Kalitesi Tanımlama Faktörü, RQD
𝑹𝑸𝑫 =
𝑹𝒔
× %𝟏𝟎𝟎
𝑹𝑻
Çatlak Dolgusu Tanımlama (Gouge Content Designation)
İndeksi
GCD Değeri
𝑮𝑪𝑫 =
𝑹𝑮
𝑹𝑻 − 𝑹𝑺
Derinlik Indeksi, DI
𝑫𝑰 = 𝟏 −
𝑳𝒄
𝑳𝑻
LPI=Litoloji geçirgenlik indeksi (bknz. EK I)
Rs= sağlam numunenin yada 100 mm'den uzun karot parçalarının toplam uzunluğu, m
RT=toplam karot uzunluğu, m
RG=çatlak dolgusunun toplam uzunluğu, m
Lc=sondajda test aralığının orta derinliği, m
LT=toplam sondaj uzunluğu, m
Kaynak: Hsu et al., 2011’den değiştirilmiştir.
37
KAYA KÜTLESİNİN PERMEABİLİTE KATSAYISININ BELİRLENMESİNDE
DİĞER BİR AMPİRİK YAKLAŞIM
10-5
 HC değerindeki artış ile kaya
HB-94-01
Kaya Kütlesi Hidrolik İletkenliği, K, m/sn
HB-95-01
kütlesinin geçirgenliğinin arttığı
HB-95-02
10-6
anlaşılmaktadır.
10-7
 Mühendis, bulunan K değerini
Q
10-8
faktörüne
yöntemin
𝑲 = 𝟐. 𝟗𝟑 × 𝟏𝟎 −𝟔 × 𝑯𝑪𝟏.𝟑𝟖𝟎 , 𝑹𝟐 = 𝟎. 𝟖𝟔𝟔
etmelidir.
𝑲 = 𝟐. 𝟑𝟏 × 𝟏𝟎 −𝟔 × 𝑯𝑪𝟏.𝟑𝟒𝟐 , 𝑹𝟐 = 𝟎. 𝟗𝟎𝟓
10-9
Tüm verileri içerir.
Sadece HB-94-01 verilerini içerir.
10-10
0.00
0.05
0.10
0.15
Kaynak: Hsu et al., 2011’den değiştirilmiştir.
0.20
0.25
HC Değeri
0.30
38
0.35
0.40
sonucu
dayandırılan
ile
tahkik
TÜNELLERDE SU GELİRİNİN KESTİRİLMESİ
 SAYISAL ÖRNEK
•
Verilenler
Basınç yüksekliği, H= 100 m
Kaya kütlesinin ortalama
permeabilitesi,
k = 4x10‐5 m/sn
•
Belirlenen
10 m tünel uzunluğu için
beklenen su geliri, Q = 68 lt/sn
YASS = Yer altı su seviyesi
Kaynak: Marinos, 2005’den değiştirilmiştir.
39
NORVEÇ DENİZALTI TÜNELCİLİĞİNDE ÖRTÜ TABAKASININ SU GELİRİNE ETKİSİ
Su Geliri (lt/min)
Tünel inşaası tamalandığı anda su geliri
Tünel inşaası tamalandıktan 2-9 yıl sonra
su geliri
Zemin Örtüsü
Deniz
En büyük eğim
En büyük eğim
Tünel
Minimum Kaya Örtüsü
Zayıflık Zonu
No Proje
Bitiş tarihi
2 Ellingsøy
1987
3 Valderøy
1987
4 Kvalsund
1988
5 Godøy
1989
6 Hvaler
1989
7 Flekkerøy
1989
8 Nappstraumen 1990
9 Fannefjord
1991
10 Maursund
1991
11 Byfjord
1992
12 Mastrafjord
1992
13 Freifjord
1992
14 Hitra
1994
15 Tromsøysund 1994
Anakaya
Kesit, m
Gnays
Gnays
Gnays
Gnays
Gnays
Gnays
Gnays
Gnays
Gnays
Fillit
Gnays
Gnays
Gnays
Gnays
68
68
43
52
45
46
55
54
43
70
70
70
70
60a
2
Toplam tünel uzunluğu, km
Minimum kaya örtüsü, m
Deniz altında maksimum derinlik, m
3,5
4,2
1,6
3,8
3,8
2,3
1,8
2,7
2,3
5,8
4,4
5,2
5,6
3,4
42
34
23
33
35
29
27
28
20
34
40
30
38
45
140
145
56
153
121
101
60
100
92
223
132
132
264
101
aÇift tüp
Kaynak: Modified from Nilsen et al., 2012.
40
GENİŞ BİR ZAYIFLIK/FAY ZONUNUN GEÇİLMESİ DURUMUNDA BEKLENEN
GÖÇÜĞE MÜDAHALE TEKNİĞİ –NORVEÇ SU ALTI TÜNEL TEKNİĞİ
Norveç denizaltı tünel pratiğinde kazı işleminde delme artı patlatma yöntemi yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışma şekli
değişen jeolojik/hidrojeolojik koşullara, en etkin şekilde uyan yöntemdir.
Kabul edilen 300 lt/dk.km tünel uzunluğu için kabul edilen su gelirini
bu seviyeye getirmek için, ön sondajlar açılarak özel çimento
enjeksiyonu uygulanır. Bu operasyonların bugünün enjeksiyon
tekniğinde uygulanabilecek maksimum su basıncı 10 MPa
mertebesindedir. (Eğer su geliri yukarıda belirtilen miktarın altında
ise böyle tünel kesitlerinde enjeksiyon işlemi uygulanmaz.
Gnays
Gnays
Gnays
Gnays
Gnays
Gnay Gnays
s
Atlantik
Atlantik
Okyanusu
~ +160 m
Okyanusu
~ +160 m
Atlantik
Atlantik
Atlantik
Okyanusu
Okyanusu
Okyanusu
~m
+160
m
~ +160
~ +160
mZemin
Atlantik
~ +160 m
ZeminOkyanusu
~ +160 m
Zemin
Zemin
Zemin
~ +16
0 m
Gnays
Zemin
Zemin
Kırıklı/Çatlaklı
Radyal
Bulonlar
Püskürtme
Beton
Biriken
malzeme
Kaynak: Nilsen et al., 2012’den değiştirilmiştir.
41
Enjeksiyon
Atlan
Zemin
ti
Okya
nu
Gnays
Gnays
Gnays
Gnays
Gnays
Gnays

TÜNELCİLİK PRATİĞİNDE KABUL EDİLEBİLİR MAKSİMUM SU GELİRLERİ
 Yerleşim bölgelerindeki tünellerde 100 m tünel uzunluğu için, kabul edilebilir su geliri
limiti 2 -10 litre/dakika’dır.
 Denizaltı tünelleri ve yerleşim dışı bölgelerdeki tünellerde 100 m tünel uzunluğu için,
kabul edilebilir su geliri limiti 10 -30 litre/dakika’dır.
 Herhangi bir özel şart içermeyen tünellerde 100 m tünel uzunluğu için, kabul edilebilir
su geliri limiti 30 litre/dakika’dır.
 Çeşitli kabuledilebilir limit değerleri, yeraltı suyu seviyesindeki değişimi nedeni ile
tünelin farklı bölgeleri için uygulanabilir.
 Yukarıda belirtilen değerlerdeki su geliri ise tünel içi drenaj sistemi (boyutlandırılmış
su kanalı/pompa hacimleri vs.) ile boşaltılır.
Kaynak: GrØv, 2012’den değiştirilmiştir.
42
TÜNEL KULLANIMINA BAĞLI OLARAK İZİN VERİLEBİLİR SU SIZINTI MİKTARI
Kaynak: Specification for tunnelling, BTS 2010’den değiştirilmiştir.
43
SU GEÇİRİMSİZLİĞİNİ SAĞLAMAK İÇİN DELME+PATLATMA TÜNELLERDE YAPILAN
ÖN ENJEKSİYON UYGULAMALARI
A) Tünel
açılırken
tünel arınının
önünden
açılan sondaj
 Genellikle su gelirini kontrol etmek veya kötü
kaya kütle/zemin koşullarının tespiti amacıyla
tünel
D) Kaya
kütlesinin
birincil
enjeksiyonu
ve geçirimli
zon
E) Birincil
enjeksiyonun
kalite kontrolü
için enjeksiyon
deliklerinin
denetlenmesi
Kaynak: Palmström, A., Huang, Z., 2007.
44
önünden
ön
sondajlar
yapılmaktadır. (Delme+Patlatma) yöntemi ile
B) Genelde su
geçirgen zon
ile tünel arını
arasında 8-12
m mesafe
bırakılır.
C) 15 m – 20 m
uzunluğunda
enjeksiyon
delgilerinin
açılması
arınının
açılan tünellerde, su geçirimsizliğini sağlamak
amacıyla
yapılacak
olan
ön
enjeksiyon
uygulaması başlıca 5 aşamadan oluşmaktadır.
Şematik olarak solda görülen şekil, bu
aşamaları özetlemektedir.

Su gelirine neden olabilecek bir zonunun
tespiti durumunda, ön enjeksiyon yapılması
gereklidir.
Bu
durumda,
ek
enjeksiyon
sondajlarıda yapılabilir. Enjeksiyon sonrası,
birincil enjeksiyonunun kalite kontrolünün
denetlenmesi, su gelirinin izin verilebilir
düzeye indirilmesi için önem oluşturmaktadır.
ÖN TASARIM İÇİN ÖNERİLEN ENJEKSİYON DELİK ARALIĞI
Kaynak: Boge ve Johansen, 1995’den Nilsen ve Palmström, 2000.
45
KAYA KÜTLESİNİN PERMEABİLİTESİ VE ÇİMENTO ENJEKSİYON UYGULAMA
LİMİTLERİ
Kaynak: Heuner, 1995.
46
ENJEKSİYON KARIŞIMINDA KULLANILAN ÇİMENTO TÜRÜ

Enjeksiyon karışımında kullanılan çimentonun dane boyutuna bağlı olarak enjeksiyon çatlak
açıklığı belirlenebilir. Yerleşim bölgelerindeki tünellerde, çatlaklar 0.02 mm’ye kadar izin verilebilir.
Ayrıca, sığ tünellerde enjeksiyon işlemi sırasında uygulanan basınç mutlaka "bina/zemin
kabarması" açısından tahkik edilmelidir.
Enjeksiyon çatlak açıklığı
= 3 x Çimento dane boyutu
Normal İnce Çimento
mm
Yerleşim bölgelerindeki tüneller
için 0.02 mm’lik çatlaklar
Kaynak: GrØv, 2012’den değiştirilmiştir.
47
NORVEÇ DENİZALTI TÜNELLERİNDE UYGULANAN KAZI DESTEK SİSTEMLERİ VE
SU GELİRLERİ
Tünel
İlerlemesi
(m/hafta)
Kaynak: Nilsen, Palmstrom, ?,
http://geology.norconsult.no/Papers/Kyoto%202001%20Stability%20and%20leakage.pdf
48
NORVEÇ TÜNEL PRATİĞİNDE BİRİM TÜNEL UZUNLUĞU İÇİN MALİYETLERİN
DEĞERLENDİRİLMESİ -FANNEFİORD TÜNEL ÖRNEĞİFannefiord Tüneli (Tamamlanma Tarihi :1991)
•
Kesit Alanı: 55 m2
•
Uzunluk:2743 m
•
En büyük eğim: %8.5
•
En derin nokta: 100 m
10000
Kazı
Birim tünel uzunluğu
için ortalama maliyet
Kaya bulonu
8000
Püskürtme Beton
Beton kaplama
Su/Don yalıtımı
Polietilen köpük
Kaya iksası
Su/Don yalıtımı
Polietilen köpük – yangın
koruma (püskürtme beton)
Su/Don yalıtımı
cam lifi/alüminyum
Kazı
(Delme ve Patlatma)
5000
2000
10000
15000
Not: Bu ülkeler için yıllık maliyetler %5 artış oranı ile 2014 yılına yaklaşık olarak getirilebilir.
Kaynak:Palmström ve Naas, 1993’den değiştirilmiştir.
49
Kaya Kütlesi
Kalitesi
0
Zayıf
NOK/metre
1000
2000
Orta
USD/metre
İncelemeSondajı ve enjeksiyon
Su kalkanları
Planlama, Araştırma ve Denetim
Yol temeli ve kaplama
3000
Elektrik ekipman ve havalandırma
Drenaj ve Pompa ekipmanı
20000
İyi
Su/Don yalıtımı
hafif beton
4000
USD/metre
6000
İncelemeSondajı ve
enjeksiyon
NORVEÇ TÜNEL PRATİĞİNDE BİRİM TÜNEL UZUNLUĞU İÇİN MALİYETLERİN
DEĞERLENDİRİLMESİ
 Yılık bazda haftalık ilerleme ve maliyet analizleri, kazı alanı 60 m2 olan 3 km uzunluğunda iki şeritli
karayolu tünel için yapılmıştır.
 Haftalık ilerlemelerde, 2005 yılında, 1975 yılına göre %60’lık bir artış görülmektedir.
 Birim kazı maliyetlerinde, yıllara bağlı olarak göreceli olarak arttığı gözlenmektedir. (Örneğin, 2005
Haftalık çalışma süresi ≈ 100 saat
Haftalık çalışma süresi ≈ değişken
Kazı Maliyeti (NOK/m)
Haftalık İlerleme Hızı (m/hafta)
yılında, maliyetin, yaklaşık 10000 NOK/m).
Yıllar
Yıllar
Not: Bu ülkeler için, yıllık maliyetler %4 artış oranı ile 2014 yılına kalibre edilebilir (2015 itibari ile 1 NOK ≈ 0.133 USD) .
Kaynak: Broch et al., 2008’den değiştirilmiştir..
50
 BAŞARILI BİR DENİZALTI TÜNEL ÖRNEĞİ: MELEN PROJESİ
 Yüklenici: STFA + Mosmetrostoy ve Türk ALKE
Sarıyer
Beykoz
 Proje Bedeli: ~120 milyon US$
 Tünel Uzunluğu: 5,5 km
 EPB-TBM Çapı: 6,15 m
Avrupa
Yakası
Anadolu
Yakası
 Proje Arın Basıncı: ~4 bar
 Minimum Kaya Örtüsü Derinliği: 35 m
 TBM Tünelin Mak. Derinliği: 135 m (65m-deniz)
Ölçeksiz
Kaynak: Anagnostou (2010) ve Bakır ve diğ. (2011)
 Formasyon: Dolayoba/Kartal formasyonu
 Killi kireçtaşı, kalkerli şeyl, kumtaşı, GSI: 45-64 (deniz altı bölümü), Dayk (Andesit/diyabaz) kalınlığı: 1 - 70 m
Alüvyon
TÜNEL DELME MAKİNESİ İLE AÇILAN KISIM (3,4 km)
TBM tüneli en derin noktası
DEL+PATLAT YÖNTEMİ İLE AÇILAN KISIM
Kaynak: Gerek ve diğ. (2010)
51
 MELEN PROJESİ’NDE ARIN BASINCININ "FAY / ZAYIFLIK ZONU" KALINLIĞI
CİNSİNDEN HESAPLANMASI
(en derin nokta)
Deniz
Sağlam
Şeyl
Parın
Killi Fay
d
Kayma
Mekanizması
Problem
Tanımı
Arın basıncı 0 olan koşullar çalışmadan bakılınca en derin nokta
için, fay/zayıflık zonu kallınlığı 6 m olmaktadır.
Gereken Arın Basıncı, Parın (kPa)
Parın,max ≈ 500 kPa (5 bar)
600
500
400
A
B
C
300
200
100
Pa=0
Pa=0
Pa=0
0
0
5
10
15
20
25
Fay/Zayıflık Zonu Kalınlığı, d (m)
(Siltli killi fay dolgusunun drenajsız kayma dayanımı, su, 40 kPa kabul edilmiştir.)
Kaynak: Anagnostou (2010), sayfa 4, Şekil 7.
52
DENİZALTI PROJELERİNDE ÖNENJEKSİYON İŞLEMİNE KARAR VERME
ADIMLARI:MELEN TÜNEL PROJESİ
Darbeli sondaj için 2
inceleme sondajının
(L=35 m) yürütülmesi
30 m için
kazıya
devam et
EVET
Kuru
Zemin ?
Zayıf zon
=Kırıklı/çatlaklı
kaya ?
EVET
2 m kalınlığından
daha az zayıf zon
HAYIR
Zemin/Kaya
özellikleri belirlemek
için sondaj yapılması
HAYIR
HAYIR
Sondaj verisinin
gösterdiği zayıf
zon ?
HAYIR
Kırıklı/çatlaklı
kaya
Q > 25 lt/min ?
EVET
HAYIR
EVET
Q > 25 lt/min ?
EVET
Geçirimsiz
Kil ?
EVET
Enjeksiyon
Uygulaması
HAYIR
HAYIR
Kapalı Moda
Geçiş
Stabilizasyon ve
Geçirimsizlik için
Enjeksiyon
Kaynak: Anagoustou et al., 2008 ve Anagoustou, 2010’dan değiştirilmiştir.
53
Enjeksiyon
Uygulaması
HAYIR
EVET
EVET
CEBELİTARIK DEMİRYOLU TÜNEL PROJESİ
Plan
Havalandırma
şaftı
400
Havalandırma
şaftı
Proje Özellikleri

• Varış noktaları arası uzaklık : 42 km
• Toplam tünel uzunluğu : 38.7 km
• Denizaltı tünel uzunluğu: 27.7 km
• En derin noktadaki minimum örtü
tabakası: 175 m
Kuzey Portalı Havalandırma şaftı
Pompalama İstasyonu
Havalandırma şaftı
Güney Portalı
100
0
-100
• İki adet demiryolu tüneli, Ø7.5 m
• Bir basınçlı servis/güvenlik tüneli,
-300
-400
Ø7.5 m
0
Ø4.5 m
Fay/Zayıflık Zonu
Fay/Zayıflık Zonu
-200
-500
-600
-700
• Maksimum eğim: % 3
• Servis/güvenlik tüneli, 340 m’lik
Boyuna Kesit
İki kıyı arası uzunluk: 27.75 m
Şaftlar arası uzunluk: 28.1 m
Toplam Tünel Uzunluğu : 38.67 m
Doğu Demiryolu
Tüneli -2. Aşama-
bağlantılarla iki tane tünele bağlanır.
40 km
Batı Demiryolu
Tüneli -1. Aşama-
Ø7.5 m
Servis/Güvenlik Tüneli
Bağlantı tüneli ~ 340 m
Enkesit
Kaynak: SNED – SECEG, 2007’den değiştirilmiştir.
54
Derinlik (m)
CEBELİTARIK BOĞAZ GEÇİŞİNDEKİ FAY BREŞ ZONLARI
Cebelitarık Boğaz Geçişi İçin
Muhtemel İki Güzergah
Tünel Uzunluğu (m)
D=63 mm
Örnek Fay Breşi
Sondaj No: KF-19 Numune No:Z10
Kaynak: Dong et al., 2013.
Örnek Fay Breşi
Sondaj No: KF-19 (48.30-52.08 m) Numune No:Z09
55
CEBELİTARIK BOĞAZ GEÇİŞİNDEKİ FAY BREŞ ZONLARININ TANE DAĞILIMI
VE INDEKS ÖZELLİKLERİ
Parametre
Sayısal Değer
Kütlece Yüzdesi (%)
3
Toplam Birim Ağırlık (kN/m )
21,52
Su içeriği (%)
17
3
Kuru Birim Ağırlık (kN/m )
Numune
No
18,42
3
KİL
Katı Partiküllerin Birim Ağırlığı(kN/m ) 27,30
SİLT
KUM
ÇAKIL
Tane boyutu (mm)
Cebelitarık Boğaz Geçişindeki Breşlerin
Tane Dağılımı
Breşler, genel olarak silt ve kum ile temsil
edilebilir.
Kaynak: Dong et al., 2013.
56
Porozite(%)
32
Doygunluk Derecesi (%)
95
Boşluk Oranı
0,48
Likit Limit, LL (%)
49
Plastik Limit, PL (%)
22
Plastiklik İndeksi, PI (%)
27
Aktivite
0,77
Kohezyon, c' (MPa)
Alt Zon
Üst Zon
Derinlik (m)
CEBELİTARIK BOĞAZ GEÇİŞİ PROJESİNDEKİ BREŞ ZONLARININ EFEKTİF
KAYMA PARAMETRELERİ
Derinlik (m)
Üst Zon
Alt Zon
Permeabilite Katsayısı,K
(m/sn)
İçsel Sürtünme Açısı, ф' (o)
Tünel Uzunluğu (m)
Muhtemel
İlişki Eğrisi
c' =f(Derinlik)
Muhtemel İlişki Eğrisi,
ϕ' =f(Derinlik)
Muhtemel
İlişki Eğrisi
K=f(Derinlik)
Derinlik (m)
Derinlik (m)
Kaynak: Modified from Dong et al., 2013.
57
Muhtemel eğri
yaklaşımında
ihmal edilmiştir.
EK 1:
LİTOLOJİYE BAĞLI OLARAK GEÇİRGENLİK
KATSAYISININ BELİRLENMESİ
Kaynak: Hsu et al., 2011’den değiştirilmiştir.
58
Hydraulic conductivity (m/s)
Lithology
Sandstone
Reference1
Reference2
Range of rating
Reference3
Kaverage
Suggested
Rating
10-6~10-9
10-7~10-9
10-7~10-9
10-7.5
0.8-1.0
1,00
-
-
-
0.9-1.0
0,95
0.8-0.9
0,85
S.S. interbedded with some Sh.
-
0.7-0.8
0,75
Alternations of S.S & Sh.
-
-
-
-
0.6-0.7
0,65
Sh. interbedded with some S.S.
-
-
-
-
0.5-0.7
0,60
Alternations of S.S &Mudstone
-
-
-
-
0.5-0.6
0,55
Silty Sandstone
Argillaceous Sandstone
Dolomite
10-6~10-10.5 10-7~10-10.5
10-9~10-10
10-8
0.6-0.8
0,70
Limestone
10-6~10-10.5
10-7~10-9
10-9~10-10
10-8
0.6-0.8
0,70
Shale
10-10~10-12
10-10~10-13
10-10.5
0.4-0.6
0,50
-
-
-
0.5-0.6
0,60
10-11
0.2-0.4
0,30
-
0.3-0.4
0,40
0.2-0.3
0,20
10-11
0.2-0.4
0,30
-
-
-
0.2-0.4
0,20
0.3-0.4
0,40
0.2-0.3
0,30
10-11~10-12
10-11.5
0.1-0.2
0,15
10-10~10-13
-
10-11.5
0.1-0.2
0,15
Sandy Shale
Siltstone
Sandy Siltstone
10-10~10-12
Granite
-
Basalt
10-6~10-10.5
Argillaceous Siltstone
Claystone
Mudstone
Sandy Mudstone
Silty Mudstone
Kaynak: Hsu et al., 2011’den değiştirilmiştir.
10-9~10-13
59