ÖNSÖZ

Bu çalışma, Karadeniz Teknik Üniversitesi Jeoloji Mühendisliği Bölümü, Uygulamalı

Jeoloji Ana Bilim Dalı’ nda Lisans Tezi olarak hazırlanmıştır.

Tez danışmanı olarak çalışmanın tüm aşamasında bilgi ve desteğini esirgemeyen,

çalışmanın gerçekleştirilmesi için gerekli ortamı hazırlayarak karşılaşılan güçlüklerin

aşılmasında yol gösterici olan Sayın Prof. Dr. Fikri BULUT’ a içten teşekkürlerimi sunarım.

Tez çalışmasının belli aşamalarında yardımcı olan Sayın Yrd. Doç. Dr. Hakan

ERSOY’a Maden Müh. Mustafa MISIR’ a, arazi çalışmalarında desteğini esirgemeyen

İnş.Müh. Şükrü SONGÜR’ e, Jeoloji Mühendisi İbrahim ALTUNTAŞ ‘a içten teşekkürlerimi

sunarım.

Tez çalışması sırasında göstermiş olduğu maddi, manevi her türlü fedakarlığı için,

babama anneme ve kardeşlerime en içten teşekürlerimi sunarım

Cihat İNAÇ

Trabzon 2012

I

II

III

ŞEKİLLER DİZİNİ

Şekil 1.Yer Bulduru Haritası..................................................................................................2

Şekil 2. Ordu İli Deprem Haritası..........................................................................................4

Şekil 3. Baraj yeri ve çevresinin jeolojik haritası...................................................................7

Şekil 5. Baraj yerinde yüzeylenen andezitlere ait bir görünüm (Sağ sahil)...........................9

Şekil 6. Andezitin ince kesit görüntüsü (Ç.N).....................................................................10

Şekil 7. SK-2 kuyusunun 12,00-14,00 metreler arası kademeye ait Lugeon geçirimlilik

katsayısının bulunması............................................................................................14

Şekil 8. Geçirimliliğe bağlı olarak enjeksiyon delgi derinliğinin belirlenmesi....................16

Şekil 8. Delik kotu ile max. su seviyesi arasındaki farkın (h) bulunması.............................16

Şekil 10. Cut-off üzerinde gövde altı ve sol yamaçta yürütülen enjeksiyon çalışmalarından

görünüm.................................................................................................................17

Şekil 11. Perde enjeksiyon kuyularının sıralaması..............................................................20

Şekil 12. Sol yamaçta yapılan kapak enjeksiyon çalışmasından bir görünüm.....................21

Şekil 13. Tünel kontak enjeksiyon delgisi açılırken bir görünüm.......................................22

Şekil 14. Tünel içine sızan yeraltı suyundan bir görüntü.....................................................23

Şekil 15.Tünel konsalidasyon enjeksiyon yapılırken bir görünüm......................................23

IV

TABLOLAR DİZİNİ

Tablo 1. Umut-1 Baraj yeri sondaj kuyularına ait derinlik ve koordinatlar.........................12

Tablo 2. Kayaların geçirimliliğe göre sınıflandırılması (Şekercioğlu, 1998)......................14

Tablo 3. Baraj alanında yapılan lugeon deneyi değerleri.....................................................15

Tablo 4. Perde ve kapak enjeksiyon şerbet bileşim oraları ve 5 metrelik kademeyeuygulanan

enjesiyon basınçları................................................................................................19

Tablo 5. Kontrol kuyuları basınçlı su testi sonuçları (Lugeon Değerleri)...........................24

V

ÖZET

Bu tez çalışmasında, Umut-1 Barajı ve Hidroelektrik Santral projesinin, enjeksiyon

uygulamaları ve geçirimsiz perde tasarımı incelenmiştir.

Çalışma alanı, Ordu ili Akkuş ilçesine bağlı Eğlenceli Mahallesi sınırları içerisinde yer

almaktadır.

İnceleme alanıda litostratigrafi birimleri olarak yaşlıdan gence doğru: Yolüstü

Formasyonu (Holosen) ile Alüvyon ve yamaç döküntüleri (Kuvaterner) ayırtlanmıştır.

Umut-1 Baraj yeri ve çevresindeki arazi çalışmalarında yüzeylenmeler ve sondajlardan

yararlanılmıştır. Çalışma alanının 1/25 000 ölçekli jeoloji haritası ve yüzeylenmelerden alınan

örneklerin mikroskobik incelenmesi yapılmıştır. Sondajlarda yapılan basınçlı su deneyleri ile

temel kayasının geçirgenlik durumu saptanmıştır. Baraj gövdesi altında oluşacak su

kaçaklarını önlemek için baraj gövdesinin sağ ve sol yakasında ve gövde altında enjeksiyon

perdesi oluşturulmuştur. Enjeksiyon perdesi baraj temelini oluşturan Holosen yaşlı Andezit

birimi içerisindedir.

Baraj gövde temeli altında oluşturulan beton perde derinliği temel kayasının

geçirgenlik ve rezervurdaki maksimum su kotu göz önüne alınarak yapılmıştır.

VI

1.GENEL BİLGİLER

1.1. GİRİŞ

Bu çalışmada Ordu iline bağlı Akkuş ilçesi, Eğlenceli Mahallesi sınırlarında

Yeşilırmak havzasında bulunan Karakuş deresi ile yan kolları üzerinde, Üretici Firma “

NİSAN ELK. MEK ENERJİ SAN. VE TİC. LTD. ŞTİ. tarafından yapılması planlanan Umut-

1 Barajı ve çevresinin genel jeolojisi ve baraj gövdesi enjeksiyon uygulamaları incelenmiş

elde edilen veriler değerlendirilmiştir.

1.2. Coğrafik Konumu ve Durumu

UMUT- I projesi Ordu iline bağlı Akkuş ilçesi , Yeşilırmak havzasına bağlı Karakuş

deresi ve yan kolları olan üzerinde, 40o 41’ 90’’ – 40o 45’ 00 kuzey enlemleri ile 36o 53’ 80’’

– 37o 03’70 doğu boylamları arasında Tokat G38-d1, G37-c2 , G37-b3 nolu 1/25 000 ölçekli

topografik haritalarda yer almaktadır. Ordu, Karadeniz bölgesinin Orta Karadeniz bölümünde

yer alan bir ildir ve 40°18’ ve 41°08’ kuzey enlemleriyle 36°52’ ve 38°12’ doğu boylamları

arasında yer alır (Şekil 1). Batıdan Samsun, güneyden Tokat, doğudan Giresun illeri ve

kuzeyden Karadeniz’le çevrilidir.

Akkuş İlçesi Orta Karadeniz'in iç kısımlarında Canik Dağları üzerinde Argan Tepesi eteğinde

kurulmuştur. Doğusunda Kumru, batısında Erbaa ve Niksar, kuzeyinde Terme, Salıpazarı,

Ünye, Çaybaşı ve İkizce bulunur. İlçenin denizden yüksekliği 1340 m dir.

VII

Şekil 1.Yer Bulduru Haritası

VIII

1.3. İklim ve Bitki Örtüsü

Proje alanı Yeşilırmak Havzası içerisinde Karakuş Deresi ve yan kollarını

kapsamaktadır. Ordu ve Tokat il sınırları içerisinde kalan proje alanı Karadeniz ve İç Anadolu

iklim bölgeleri arasında bir geçiş bölgesidir. Yağışlar her mevsime dağılmış olup en çok yağış

mart, nisan ve mayıs aylarında gözlenir. Yazları serin geçen ve kışları pek soğuk olmayan

okyanus iklimine sahip bölgelerde geniş yapraklı ve kışın yaprağını döken, su isteği orta

derecede olan ağaç toplulukları bulunur. Kayın başta olmak üzere; kızılağaç, kestane,

ıhlamur, gürgen ağaçlarından oluşan ormanlar yer alır.

Proje alanında hidrojeolojik açıdan değer kaydedebilecek akan dere, üzerinde HES

yapımı planlanan Karakuş deresidir.

1.4. Morfoloji

İnceleme alanı engelebili bir morfoloji sunar. Yükseklikler 1280 metre ile 907

metreler arasında değişir. Yükseltiler doğudan batıya doğru artış gösterir. İnceleme alanındaki

önemli tepeler Tuzla Tepe (1200 m.), Düzkuruk Tepe (1257 m.), Hasan Tepe (907 m.),

Sekirtepe (1189 m.), Tekke Tepe (1280 m.), Düldüzü Tepe (1163 m.), Tarla Tepe (1103 m.)

ve Höcek Tepe (1142 m.)’dir.

1.5. Akarsular

İnceleme alanındaki en önemli akarsu Umut-1 Barajınında üzerinde yapılmış olduğu

Karakuş Deresi ve yan kollarıdır. Karakuş Deresinin yaklaşık doğu-batı doğrultusundaki

akarsular Sineklik deresi, Gürgenköprü deresi, Olcan deresi, Tilkicek deresi, Kayaalır deresi,

Ahmetlik deresi ve Karaağaç deresidir.

IX

1.6. Deprem Durumu

Proje alanı Kuzey Anadolu Fayı ve Doğu Anadolu Fayı ile etkileşim içerisindedir.

Proje sahası İmar-İskan Bakanlığı’nca hazırlanan “Türkiye Deprem Bölgeleme Haritası” na

göre 1. Derece deprem bölgesi içerisinde kalmaktadır (Şekil 2). Bölgede oluşan en şiddetli

deprem 26.12.1939 tarihinde gerçekleşen ve ülkemizde bu güne kadar kaydedilmiş en şiddetli

deprem olan Erzincan depremidir. Magnitüdü M=7.9, odak derinliği h=20 km dir.

Şekil 2. Ordu İli Deprem Haritası

1.7. Projenin Kapsamı

Umut-1 Barajı ve HES projesi kapsamında kurulacak olan üniteler ve malzeme

ocakları geniş bir alan içerisinde yayılım göstermekte olup, proje ünitelerinden bir kısmı Ordu

ili, Akkuş ilçesinde diğer kısımlar ise Tokat ili, Niksar ilçesi sınırları içerisinde kalmaktadır.

Proje kapsamında, santral binasında 2 adet yatay eksenli türbin bulunmaktadır. Tesis

toplam kurulu gücü 5,67 MW olarak projelendirilmiştir.

X

1.7.1. Baraj Gövdesi

Tipi : Kil çekirdekli kaya dolgu

Dolgu Hacmi : 1 326 000 m3

Talveg Kotu : 970 m.

Kret Kotu : 1016 m.

Temel Kotu : 971 m.

Kret Genişliği : 8 m.

Maksimum Su Seviyesi : 1011 m.

Minimum Su Seviyesi : 995 m.

Talvegden Yükseklik : 45 m.

Temelden Yükseklik : 54 m.

Kret Uzunluğu : 8 m.

1.7.2. Memba Batardosu

Tipi : Kil çekirdekli kaya dolgu

Dolgu Hacmi : 64,460 m³

Kret Kotu : 980 m.

1.7.2. Baraj Rezervuarı

Rezervuar Hacmi : 16,96 hm3

Göl Alanı : 0,627 km2

1.7.3. İletim Kanalı

Tipi : Dik duvarlı açık kanal

Toplam Uzunluğu : 5440 m.

Kanal Genişliği : 4 m

Kanal Yüksekliği : 2,6 m

Eğimi : 0,0002

XI

2. GENEL JEOLOJİ

2.1. İnceleme Alanının Genel Jeolojisi

Jeolojik harita alımında litostratigrafik birim ayırımı için Stratigrafi Adlama

Kuralları’na uygun resmi olmayan coğrafya veya litoloji adları ile önceki çalışmalarda

kullanılan birim adları kullanılarak kayaç birimleri alt başlıklara bölünerek incelenmiştir.

Akkuş İlçesi 1/500000 ölçekli Türkiye Jeoloji Haritası’nın Samsun paftasında bulunmaktadır.

Çalışma alanında, farklı ortam koşullarını yansıtan Senozoyik yaşlı stratigrafik

birimler yüzeylenmektedir. Bu birimler Senozoyik- Kuvaterner yaşlı Andezit, Kuvaterner

yaşlı alüvyon ve yamaç molozudur. Çalışma alanına ait jeoloji haritası Şekil 3’ de verilmiştir.

Ayrıca derivasyon (çevirme) tüneli ile başlayan ve cebri boruya kadar 5440 metrelik iletim

kanalı hattı jeoloji haritasına işlenmiştir (Şekil 3).

XII

Şekil 3. Baraj yeri ve çevresinin jeolojik haritası (Terlemez,Yılmaz 1980 dan değiştirilerek

alınmıştır).

XIII

2.1.1. Yolüstü Andezit ve Bazaltları

En genç volkanik faaliyetinin ürünü olan bu bazalt ve andezitler, inceleme alanında ve

çevresinde geniş bir alanda yüzeylemektedir. Herbir püskürme merkezi, genellikle birden

fazla lav kaynaklarına sahiptir. Ancak lav akıntıları birbirine karışmış ve birbirleriyle

doğrudan ilişkili olmayan volkanlar ayrı ayrı püskürme merkezleri olarak kabul edilmiştir

(Terlemez ve Yılmaz, 1980).

Proje alanında yüzeylenen bazaltik kayaçlar, genellikle gri, koyu gri ve siyah rekli,

tabakasız, lav kaynakları çevresinde bol gözenekli, yer yer urgansı lavlar ve cüruf halindedir

(Terlemez ve Yılmaz, 1980). Baraj gövde yeri ve çevresinde çok geniş bir alanda andezitler

yüzeylenme gösterir (Şekil 4). Andezitler içerisinde 1–6 mm büyüklükte feldispatlar, 2–3 mm

uzunluklarında amfibol pulları çıplak gözle izlenebilmektedir.

XIV

Şekil 4. Baraj yerinde yüzeylenen andezitlere ait bir görünüm (Sağ sahil)

XV

Şekil 5. Andezitin ince kesit görüntüsü (Ç.N)

Baraj yeri sağ ve sol sahilinden alınan örneklerden hazırlanan ince kesitlerin

mikrokopta incelenmesi sonucu aşşağıdaki bulgulara ulaşılmıştır.

Kayaçta en fazla bulunan mineral plajiyoklastır. Özşekilsiz ve kirli görünümde olup

büyük oranda ayrışarak killeşmişlerdir (Şekil 5). Kayaçta bulunan boşlukların kenar

çeperlerinde zeolitleşme ve ikincil kuvars oluşumu gözlenmektedir (Şekil 6).

Şekil 6. Andezitin ince kesitinde zeolitler ve ikincil kuvars görüntüsü (T.N).

XVI

2.1.2. Alüvyon

İnceleme alanında alüvyon ve yamaç molozu, andezit birimi üzerinde diskordan

olarak yer alır. Sahada meydana gelen aşınma neticesinde, aşınan malzemenin çeşitli faktörler

ile taşınarak gerek düzlük alanlarda ve gerekse dere yataklarında depolanmalarıyla

oluşmuşlardır.

Proje alanında Karakuş deresi ve yan kolları yatakları boyunca alüvyon birikimlerine

rastlanmaktadır. İnceleme alanında alüvyon tutturulmamış, gevşek ve çok değişken

karakterlidir. Köşeli ve az yuvarlak taneler birlikte bulunur. Tane boyu mil-iri blok arasında

değişir. Tane türü değişken olup Kuvaterner öncesi tüm kaya birimlerinin parçalarını içerir ve

kalınlığı yaklaşık 4 - 5 metre civarındadır.

XVII

3. ENJEKSİYON UYGULAMALARI

3.1. Enjeksiyon Öncesi Çalışmalar

Baraj yerinde temel kayasının geçirimliliğini ve jeoteknik özelliklerini belirlemek

amacıyla toplamda 142.1 metre derinlikte 6 adet temel araştırma sondajı açılmıştır. Bu

sondajlarda yapılan basınçlı su deneyleri ile temel kayasının geçirgenliği saptanmıştır.

Sondajlara ait bilgiler Tablo 1’ de verilmiştir.

Tablo 1. Umut-1 Baraj yeri sondaj kuyularına ait derinlik ve koordinatlar

Yer Sondaj No Derinlik(m) X Y Z

Sağ Sahil SK-1 26.00 45 07 802 337 064 977Sağ Sahil SK-2 20.00 45 07 800 337 054 980Dere Yatağı SK-3 12.00 45 07 744 337 073 967Dere Yatağı SK-4 26.00 45 07 744 337 040 966Sol Yamaç SK-5 26.80 45 07 725 337 037 974Sol Yamaç SK-6 31.30 45 07 711 337 031 980

3.1.1. Geçirgenlik (Basınçlı Su Testi)

Enjeksiyon uygulamalarında geçirgenlik (hidrolik iletkenlik) genel anlamda kayaların

veya zeminin sıvı – gazları (akışkanları) iletme özelliği olarak tanımlanır. Enjeksiyon

yapılacak zemin veya kaya ortamında jeolojik birimlerin geçirimlilik değerlerinin bilinmesi,

enjeksiyon tipi seçimi, enjeksiyon karışımının miktarının belirlenmesi, enjeksiyon delgi

boylarının belirlenmesi açısından önemlidir.

Baraj yerini oluşturan temel kayasının geçirgenliği sondajlarda yapılan tek lastik

basınçlı su deneyleri ile belirlenmiştir. Tek lastik basınçlı su deneyinde deney kademesi 1-5

m. arasında değişmektedir. Her deney kademesinde 2, 4, 6, 8, 10 kg/cm2 basınç uygulanmış

ve aynı basınç değerleri ile geri dönülmüştür. Her basınç değerinde deney kademesine 5’er

dakika ara ile toplam 10 dakika su pompalanmıştır. Pompalanan su miktarı su saati yardımıyla

kaydedilmiştir.

XVIII

Basınçlı su deneyi ile elde edilen veriler Lugeon grafik yöntemine göre

değerlendirilerek kaya ortamının geçirgenliği belirlenmiştir. Bu yöntemde deney

kademesindeki emilme katsayıları ve gerçek basınç değerleri hesaplanmıştır. Emilme

katsayısı (1 dakikada 1 metrelik deney kademesşnde litre olarak emilen su miktarıdır)

aşağıdaki formüle göre hesaplanmıştır.

Emilme katsayısı = Q/(L×t)

Burada;

Q=Deney kademesine verilen su miktarı (lt)

L=Deney kademesinin uzunluğu (m)

t=Deney süresi (dk)

Gerçek basınçlar ise, kuyunun konumu, manometrenin deney kademesi ortasına olan

mesafesi ile yeraltı su seviyesi durumu göz önüne alınarak belirlenmiştir. Tij ve borulardaki

sürtünme kayıpları dikkate alınmamıştır.

Burada;

Peff= Gerçek Basınç

Pm= Manometrede Okunan Basınç (bar.(kg/cm2)

H(statik yük) = Yeraltı suyu olmaması durumunda, deney kademesinin orta

noktasından manometreye kadar olan düşey uzaklık (m)

H'(statik yük) =Yeraltı suyu olması durumunda, yeraltısuyu düzeyinden manometreye

kadar olan düşey uzaklık (m)

Pc= Tij ve borulardaki sürtünme kaybı

Peff=Pm + H/10-Pc (Deney yeraltı suyunun altında)

Peff =Pm + H'/10-Pc (Deney yeraltı suyunun üstünde)

Emilme katsayısı ordinata, gerçek basınç değerleri apsise işlenerek çizilen grafikte 10

kg/cm2 basınca karşılık gelen emilme katsayısı değeri Lugeon geçirimlilik katsayısı (1

Lugeon = 1.3×10-7 m/s : 10 atmosfer gerçek bassınç altında 1 dakikada 1 metre deney

kademesinde 1 litre su basılmasıdır) olarak bulunmuştur (Şekil 7) . Geçirgenlik katsayısına

göre çatlaklı kaya ortamının geçirimlilik sınıflaması Tablo 2 ‘ de verilmiştir.

XIX

Şekil 7. SK-2 numaralı kuyunun 12,00-14,00 metreler arası kademeye ait Lugeon geçirimlilik

katsayısının bulunması

Tablo 1. Kayaların geçirimliliğe göre sınıflandırılması (Şekercioğlu, 1998).

Lugeon Geçirimlilik Değeri Geçirimliliğe Göre Kaya Sınıfı

< 1 Geçirimsiz Kaya

1 – 5 arası Az Geçirimli Kaya

5 – 25 arası Geçirimli Kaya

> 25 Çok Geçirimli Kaya

Baraj yerini oluşturan andezit içerisinde yapılan basınçlı su testlerinin

değerlendirilmesi sonucu temel kayasının geçirgenliği açısından aşağıdaki bulgular elde

edilmiştir Tablo 3.

XX

Tablo 2. Baraj alanında yapılan lugeon deneyi değerleri

KUYU NO DERİNLİK (M)

LUGEON DEĞERİ

PERMEABİLİTE m/s

ÖZELLİK

SK- 1

3.00-5.00 38,23 4.96x10-6 Çok Geçirimli5.00-7.00 37,48 4.87x10-6 Çok Geçirimli9.00-11.00 27,04 3,51x10-6 Çok Geçirimli11.00-13.00 36,73 4.77x10-6 Çok Geçirimli13.00-15.00 PAKER TUTMADI15.00-17.00 37,41 4.86x10-6 Çok Geçirimli17.00-19.00 24,36 3,17x10-6 Geçirimli19.00-22.00 PAKER TUTMADI24.00-26.00 27,61 3,59x10-6 Çok Geçirimli

SK- 2

2.00-4.00 33,54 4,36x 10-6 Çok geçirimli4.00-6.00 17,53 2,27x10-6 Geçirimli6.00-8.00 29,00 3,77x10-6 Çok geçirimli8.00-10.00 PAKER TUTMADI10.00-12.00 11,95 1,55x10-6 Geçirimli12.00-14.00 11,15 1,45x10-6 Geçirimli14.00-16.00 6,00 0,78x10-6 Geçirimli16.00-18.00 4,84 0,62x10-6 Az Geçirimli18.00-20.00 7,44 0,96x10-6 Geçirimli

SK- 36.00-8.00 PAKER TUTMADI8.00-10.00 4,41 0,57x10-6 Az geçirimli10.00-12.00 12,49 1,62x10-6 Geçirimli

SK- 4

8.00-10.00 18,06 2,35x10-6 Geçirimli12.00-14.00 6,28 0,82x10-6 Geçirimli14.00-16.00 7,01 0,91x10-6 Geçirimli16.00-18.00 PAKER TUTMADI18.00-20.00 8,74 1.13x10-6 Geçirimli20.00-22.00 5,41 0,70x10-6 Geçirimli22.00-24.00 14,35 1,87x10-6 Geçirimli24.00-26.00 11,66 1,52x10-6 Geçirimli

SK- 5

2.00-4.00 20,28 2,64x10-6 Geçirimli

6.00-8.00 38,33 4,98x10-6 Çok geçirimli

8.00-10.00 8,77 1,14x10-6 Geçirimli

10.00-12.00 6,28 0,82x10-6 Geçirimli

12.00-14.00 32,73 4,25x10-6 Çok Geçirimli

14.00-16.00 28,79 3,74x10-6 Çok Geçirimli

18.00-21.00 15,33 1,99x10-6 Geçirimli

21.00-23.00 8,19 1,06x10-6 Geçirimli

23.00-26.00 1,00 0,13x10-6 Az Geçirimli

SK- 6

4.00-6.00 11,94 1,55x10-6 Geçirimli

6.00-8.00 16,72 2,17x10-6 Geçirimli

8.00-10.00 13,05 1,70x10-6 Geçirimli

10.00-12.00 3,00 0,39x10-6 Az Geçirimli

14.00-16.00 9,41 1,22x10-6 Geçirimli

16.00-18.00 6,14 0,80x10-6 Geçirimli

18.00-20.00 5,08 0,66x10-6 Geçirimli

20.00-22.00 2,71 0,35x10-6 Az Geçirimli

22.00-24.00 9,13 1,19x10-6 Geçirimli

XXI

24.00-26.00 8,63 1,12x10-6 Geçirimli

26.00-28.00 1,75 0,23x10-6 Az Geçirimli

28.00-30.00 5,07 0,65x10-6 Geçirimli

Tablo 3 te verilen bilgiler doğrultusunda baraj gövde temel kayası; sol sahil az

geçirimli-geçirmli, sağ sahil çok geçirimli-geçirimli özelliktedir. İlgili veriler ve baraj temeli

ile max. su seviyesi arasındaki yükseklik farkı göz önünde bulundurularak askıda kalacak

şekilde geçirimsizlik perdesi oluşturmak için gerekli enjeksiyon perde derinliği, Şekil 8 ‘ de

verilen 2 numaralı formül kullanılarak 35 metre olarak hesaplanmıştır.

Şekil 4. Geçirimliliğe bağlı olarak enjeksiyon delgi derinliğinin belirlenmesi

(Şekerçioğlu,1998’den uyarlanmıştır).

XXII

Şekil 9. Delik kotu ile max. su seviyesi arasındaki farkın (h) bulunması

3.2. Enjeksiyon Çalışmaları

Enjeksiyon genel olarak çimento, kum, bentonit veya kimyasal bir maddenin su ile

oluşturulan şerbetlerin belirli bir basınç altında kaya ve zemin içine zerk edilmesi veya

sokulmasıdır.

Baraj, santral, tünel, regülatör, kanal vb. yapılarla ilgili olmak üzere enjeksiyon yapılır.

Bu büyük yapıların inşa edileceği temellerde oluşacak su kaçaklarını önlemek, kayadaki

geçirimsizlik perdesini oluşturmak, zeminin taşıma gücünü arttırmak, temel kayayı

sağlamlaştırmak, tünellerin beton arkasındaki boşluklarını doldurmak, tünellerdeki su

sızıntıları önlemek, cebri borularla beton arasındaki boşlukları doldurmak vb. için enjeksiyon

çalışmaları yapılmaktadır. Umut-1 Barajında enjeksiyon işleri, gövde tabanı kazı çalışmaları

ve baraj çekirdek hendeği (Cut-off) kazısı bitirildikten sonra baraj çekirdeği altında başlamış

sağ ve sol sahiller boyunca devam ettirilmiştir. (Şekil 10).

Şekil 10. Cut-off üzerinde gövde altı ve sol yamaçta yürütülen enjeksiyon

çalışmalarından bir görünüm

XXIII

3.2.1. Enjeksiyon Terimleri

3.2.1.1 Ano

Baraj yerinde, tünel ve galerilerde enjeksiyonlar bir doğrultu boyunca yapılır. Bu

doğrultunun 12 veya 24 m’lik her bir kesimine ano denir. Bir anoda enjeksiyon çalışması

bitirilmeden bir diğer anoda uygulama yapılmamaktadır. Enjeksiyonu yapılacak yerlerde

baraj-tünel-gölet ekseni, anolara bölünerek her anonun enjeksiyonu müstakil düşünülür.

3.2.1.2. Kademe

Bir deliğin enjeksiyonunun iyi yapılması için deliğin bölümlere ayrılarak her

bölümünün enjeksiyonu ayrı bir delik gibi yapılmalıdır. Deliğin ayrılan bu bölümlerine

kademe denir. Kademe boyları en fazla 5 metre olarak alınmıştır.

3.2.1.3. Refü

Bir delik veya delik kademesinin enjeksiyonuna son verebilmek için manometrede

okunacak refü basıncı, karışımın enjekte edilemediği, kuyunun doyduğu andaki basınçtır.

3.2.1.4. Manometre Basıncı

Kademeye uygulanacak toplam basıncı sağlamak için kuyu başındaki manometrede

okunması gereken basınçtır.

3.2.2. Enjeksiyon Metodu

Umut-1 Barajı perde enjeksiyonu çalışmalarında, yükselen kademe yöntemiyle

enjeksiyon yapılmıştır. Bu yöntemde kuyu taban derinliğine kadar delinir ve tıkaç deliğin

istenilen derinliğine tutturulur. Kuyu tabanından yukarıya doğru zeminin yapısına göre 2.5

veya 5'er m'lik aralıklarla sistematik paker tutturularak enjeksiyon yapılmıştır.

XXIV

3.2.3. Enjeksiyon Basıncı

Türkiye’de barajlarda enjeksiyon konusunda en etkin uygulayıcı kuruluş DSİ Genel

Müdürlüğü’nün hazırladığı Sondaj ve Enjeksiyon Teknik Şartnamesi (1987)’ye göre baraj

yerinde perde, sağlamlaştırma (konsolidasyon - kapak) ve kontak enjeksiyonu uygulamaları

için basınçlar aşağıda verilmiştir.

Perde enjeksiyon basınçları;

Efektif Basınç (kg/cm2), PT = (0.33).H

Sağlamlaştırma (kapak) enjeksiyon basınçları;

Efektif Basınç (kg/cm2), PT = (0.23).H

Konsolidasyon enjeksiyon basıncı;

Efektif Basınç (kg/cm2), PT = 2,5

Kontak enjeksiyon basıncı;

Efektif Basınç (kg/cm2), PT = 2 olarak verilmektedir.

Burada,

H (metre) = enjeksiyon yapılan kademenin orta noktasından, enjeksiyonu yapılan

kuyunun ağzına kadar olan uzaklıktır.

Umut-1 barajında ve normal koşullarda hazırlanan enjeksiyon şerbet bileşim oraları

Tablo.4’de belirtilmiştir.

Tablo 3. Perde ve kapak enjeksiyon şerbet bileşim oraları ve 5 metrelik kademeye uygulanan

enjesiyon basınçları

( 1/3 Ç/S : 1 Torba Çimento/150 Litre Su)

ENJEKSİYON Karışım GERÇEKLEŞEN BASINÇ

(bar)

 

KUYU NO

Kademe Derinliği

Oranı AÇIKLAMA

m..den m…e (Ç/S)  B1 0,00 5,00 1\3 (6 mikser)

      2\3 (6 mikser)      1/1 (6 mikser)           7/5 (20 mikser)        7/5+%25 kum  2,0/10,0   REFÜ 

A1 0,00 5,00 1\3 (6 mikser)       2/3 (6 mikser) 2,0/10,0  REFÜ 

XXV

3.2.4. Enjeksiyon Türleri

Umut-1 Barajı enjeksiyonu çalışmaları kapsamında gövde temeli altında perde ve

kapak enjeksiyonu, tünellerde ise kontak ve konsolidasyon enjeksiyonu yapılmıştır. Perde ve

kapak enjeksiyonlarının plan ve kesitleri Ek.1 de verilmiştir.

3.2.4.1. Perde Enjeksiyonu

Özellikle hidrolik bir yapı olan baraj gövdesinin altında, eksene yakın yerlerde baraj

göl suyunun sızmasını önlemek veya sızma boyunu uzatarak gelecek suyun veya kaçacak

suyun miktarını azaltmak için yapılan enjeksiyonlardır. Perde enjeksiyonlarıyla geçirimsizlik

veya kabul edilebilir bir geçirimlilik sağlanır. Perde enjeksiyonları yeraltında suya karşı

geçirimsiz perdeler veya bir başka deyişle yeraltı barajları oluşturmak amacıyla yapılırlar.

Perde enjeksiyonunda önce ano başı kuyularının enjeksiyonları yapılır (A), sonra ortaya

girilerek (B) kuyusu enjeksiyonu yapılır. Sonra (A,B) ve (B,A) arasına girilerek (D) kuyuları

açılıp, enjeksiyonu yapılır. Son olarakta (A,D) - (D,B), (B,D) - (D,A) arasındaki (C) kuyuları

açılarak enjeksiyonu yapılmıştır (Şekil 11).

Şekil 11. Perde enjeksiyon kuyularının sıralaması

3.2.4.2. Kapak (Sağlamlaştırma) Enjeksiyonu

Genel olarak derinlik artıkça zeminin sağlamlık derecesi de artar. Baraj yerinde

sıyırma ve Cut–off kazıları sırasında patlatmanın etkisi, yüzeyden itibaren sığ derinliklerde

ayrışmanın etkisi gibi nedenlerle temel zayıflık gösterir. Bu zayıflıkların etkilerinin

giderilmesi için baraj gövdesi altında sığ derinliklerde (0 – 10m.) kapak (sağlamlaştırma)

enjeksiyonları yapılmıştır (Şekil 11). Kapak enjeksiyon kuyuları başlangıçta 5 metre olarak

XXVI

açılmış fakat, 0 – 4 metreler arası yüzeysel çatlaklardan enjeksiyon şerbetinin sızması sonucu

kuyu derinliği 10 metre olarak tercih edilmiştir. Kapak delgileri dizgisi, perde enjeksiyon

dizgisinin akış aşağısında ve yukarısında olmak koşulu ile 2 sıra şaşırtmalı olarak

yerleştirilmiştir. Perde enjeksiyonları ara uzaklığı 2.5 m olarak alınmıştır. Kapak dizgileri ara

uzaklıkları 3 m’dir. Enjeksiyon ve delgi sitemleri perde enjeksiyonlarında olduğu gibi

uygulanmıştır.

Şekil 12. Sol yamaçta yapılan kapak enjeksiyon çalışmasından bir görünüm

3.2.4.3. Kontak (Dolgu) Enjeksiyonu

Değişik iki metaryal kontağı (örneğin tünel kaplama betonu ile temel kaya, beton ile

çelik kaplama) arasında kalan boşlukların çimento ile doldurulması için yapılan enjeksiyon

işlemidir. Kontak delgisi yapılırken delme makinesinde kullanılan soğutma suyu beton ve

kaya boşluğu arasına geldiğinde suyun kaybolmasıyla delginin bittiği anlaşılır. Kontak

enjeksiyonu tünel tavan ve tabanından açılan deliklere yapılmıştır (Şekil 12). Delikler

açıldıktan sonra mekanik paker deliğe tutturulur ve tek kademede enjeksiyon yapılmıştır.

Kontak ve konsolidasyon enjeksiyonlarının ano boyları 6 metre olarak belirlenmiştir.

XXVII

Şekil 13. Derivasyon tüneli kontak enjeksiyon deliğinin açılması

3.2.4.4. Konsolidasyon Enjeksiyonu

Tünellerde yapılan enjeksiyonların temel amacı sağlamlaştırma olmasına rağmen,

diğer bir görevi de tünel kaplama betonu ano birleşim yerlerinden (derzlerinden

kontaklarından) girebilecek yeraltı suyunun bu yerlerden uzaklaştırılmasıdır (Şekil 13).

Tüneller delme – patlatma yöntemiye açıldığından sağ ve sol perde betonunda 2 metrelik

delik açıldıktan sonra mekanik paker tutturularak konsolidasyon enjeksiyonu yapılmış ve

tünel güzergahındaki kayaların geçirimsizliği sağlanmıştır (Şekil 14).

XXVIII

Şekil 14. Tünel içine sızan yeraltı suyundan bir görüntü

Şekil 15.Tünel konsalidasyon enjeksiyonu yapılırken bir görünüm

XXIX

3.3. Enjeksiyon Sonrası Çalışmalar

3.3.1. Basınçlı Su Testi

Çekirdek hendeği üzerinde enjeksiyon çalışmaları sırasında altı adet kontrol kuyusu

açılmıştır. Bu kontrol kuyularına ait basınçlı su testi sonuçları tablo 6’da verilmiştir. Deney

sonucunda elde edilen bu verilere göre K.K.4 ve K.K.5 numaralı kuyularda lugeon

değerlerine bu kısımdaki temelin geçirimsizliği sağlanmamış ve bu kuyularda ve çevresinde

15, 20, 25 m. derinliğinde yeni kuyular açılarak ilave perde enjeksiyonu yapılmıştır.

Tablo 4. Kontrol kuyuları basınçlı su testi sonuçları (Lugeon Değerleri)

1 Lugeon =1,3×10-7 m/s

Derinlik(m) K.K.1 K.K.2 K.K.3 K.K.4 K.K.5 K.K.6

0-5 0,4 1,2 0,2 25,2 1,4 3,7

5-10 0,6 1,8 0,5 25,2 1,8 4,9

10-15 1,2 0,8 0,8 22,3 13,8 1,7

15-20 0,2 0,6 5,2 14,6 26,4 1,2

20-25 0,2 0,5 6,7 17,0 30,0 0,9

25-30 0,5 0,8 4,8 15,8 30,0 3,8

30-35 0,7 0,8 3,9 16,5 28,4 1,6

XXX

4. SONUÇLAR

Umut-1 Barajı gövde temeli altında geçirimsizliği sağlamak amacı ile perde

enjeksiyon çalışmaları yapılmıştır.

Perde enjeksiyonu yapılmadan önce baraj 6 adet temel araştırma sondajı yapılmıştır.

Açılan bu kuyulara basınçlı su testi uygulanmış ve baraj gövde temel kayası; sol sahil az

geçirimli - geçirimli, sağ sahil çok geçirimli- geçirimli özellikte olduğu belirlenmiştir.

Enjeksiyon çalışmalarında 35 metre derinliğinde toplam 106 adet enjeksiyon kuyusu

açılmış ve kuyulara 1,510,533 m3 çimento şerbeti enjekte edilmiştir.

Uygulanan enjeksiyon çalışmalarından sonra açılan K.K.1, K.K.2, K.K.3, K.K.4

K.K.5 ve K.K.6 numaralı kontrol kuyularında yapılan basınçlı su testleri sonuçları

incelendiğinde geçirimli olan K.K.4 ve K.K.5 numaralı kuyulara ve çevresine ilave perde

enjeksiyonu yapılmıştır.

XXXI

5. KAYNAKLAR

Altuğ S., 1971. Lugeon Basınçlı Su Deneyi, EİE yayını.,77-76

Sümerman K., 1974. Lugeon Basınçlı Su Deneyinin Uygulama İlkeleri, EİE Yayını 74-76

Şekercioğlu E., 1998.Yapıların Projelendirmesinde Mühendislik Jeolojisi, JMO Yayınları No:28, Ankara

ÖZKAN, H. 1994. Erdemir Su Temini Projesi, Kızılcapınar Barajı, Uygulama Sonu

Mühendislik Jeolojisi Raporu, DSİ, 232. Şube Müdürlüğü, Zonguldak

Özkan H., 2006.Enjeksiyon Yöntemleri ve Uygulamaları, 124-145

Terlemez İ. ve Yılmaz A., 1980. Ünye - Ordu - Koyulhisar - Reşadiye Arasında Kalan

Yörenin Stratigrafisi, Türkiye Jeoloji Kurumu Bülteni, C. 23,179-191

XXXII