Tünellerde Zemin İyileştirme

7/31/2019 Tnellerde Zemin yiletirme

1/137

STANBUL TEKNK NVERSTES FEN BLMLER ENSTTS

TNELLERDE ZEMN YLETRLMES VESTABLTENN SONLU ELEMANLAR YNTEMLE PLAXIS PROGRAMINDA ANALZ EDLMES

YKSEK LSANS TEZ

n. Mh. Derya OSMANOLU

Anabilim Dal : NAAT MHENDSL

Program : ZEMN MEKAN VE GEOTEKNKMHENDSL

OCAK 2007


2/137

STANBUL TEKNK NVERSTES FEN BLMLER ENSTTS

TNELLERDE ZEMN YLETRLMES VESTABLTENN SONLU ELEMANLAR YNTEMLE PLAXIS PROGRAMINDA ANALZ EDLMES

YKSEK LSANS TEZn. Mh. Derya OSMANOLU

(501021279)

Tezin Enstitye Verildii Tarih : 5 ubat 2007Tezin Savunulduu Tarih : 30 Ocak 2007

Tez Danman : Prof.Dr. Mete NCECK (.T.)

Dier Jri yeleri: Do.Dr. Recep YSAN (.T.)

Do.Dr. Aye EDNLLER BAYKAL (B..)

OCAK 2007


3/137

NSZ

Bu almada tneller saysal analiz yntemlerinden biri olan sonlu elemanlarprogram Plaxis yardm ile incelenmitir. Sonlu elemanlar yntemi son yllarda

mhendislik problemlerinin analiz edilmesinde yaygn olarak kullanlmaktadr. Bu

yntem zmn hzl ve geree yakn deerlerde elde edilmesine olanak

vermektedir. Yaplan bu almann tnelin mevcut olduu zeminlerde salkl olarak

bir binann yaplp yaplamayacann bilinmesi ve tnel kaplamasnda meydana gelen

deformasyonlarn bulunmas konusunda faydal olaca dncesindeyim.

Yksek Lisans Tezimin hazrlanmas sresince bilgisini ve desteini esirgemeyensevgili hocam Sn. Prof. Dr. Mete NCECKe en iten teekkrlerimi sunarm. Beni

maddi ve manevi her ekilde destekleyen, yanmda olan sevgili annem Nihal

OSMANOLUna, sevgili babam Haydar OSMANOLUna ve almam srasnda

gsterdii anlay ve yardmlar iin nianlm Mehmet BOZKURTa teekkr etmeyi

bor bilirim.

Aralk 2006 n. Mh. Derya OSMANOLU

ii


4/137

NDEKLER

KISALTMALAR viiTABLO LSTES viiiEKL LSTES ixSEMBOL LSTES xiiZET xivSUMMARY xv

1. GR 11.1. Genel 1

2. TNELLER 32.1. Tnel ile lgili Baz Tanmlar 3

2.2. Tnel eitleri 4

2.2.1. Demiryolu Tnelleri 4

2.2.2. Yol Tnelleri 4

2.2.3. Yaya Tnelleri 5

2.2.4. Kanal Tnelleri 5

2.2.5. Metropolitan Tnelleri 5

2.3. Tnel Gzergah Seimi ve Tnel nasna Kadar Yaplan Aratrmalar 6

2.3.1. n nceleme Safhas 7

2.3.2. Fizibilite 7

2.3.3. Proje Safhas 8

2.4. Tnel Zemini artlar 8

2.4.1. yi Tnel Zemini 9

2.4.2. Kesit Bykl 9

2.4.3. Tnelin Dorultusu 9

2.4.4. ksann Uygunluu 10

2.4.5. ok Zor Tehlikeli Tneller 10

2.5. Yzey ve Yeralt almalar 11

2.5.1. Jeofizik Aratrmalar 11

2.5.2. Mekanik Aratrmalar 11

iii


5/137

2.5.3. Tnel Gzergah Boyunca Alan Sondajlar 11

2.5.4. Pilot Tneller 12

2.5.5. Kaya Kalitesinin Saptanmas 12

2.5.6. Yerinde Deneyler 16

2.5.7 Laboratuvar Deneyleri 17

3. TNEL AMA YNTEMLER 183.1. Gene 18

3.2. Kayada Tnelcilik 19

3.3. Yumuak Zeminde Tnelcilik 23

4. TNEL NA YNTEMLER 24

4.1 Genel 244.2 Yeni Avusturya Tnel na Yntemi 24

4.2.1 Yeni Avusturya Tnel Ama Metodunda Tnel Tasarm 26

4.2.2 Yeni Avusturya Tnel na Ynteminin Esaslar 30

4.3 Yeni Avusturya Tnel na Ynteminde ksa Yaplmas 31

4.3.1 Genel 31

4.3.2 Birincil ve kincil Desteklemeler 32

4.3.3 elik Kaburgal

Destekleme Sistemi 334.3.4 Kaya Bulonlar ve Bulon Tipleri 33

4.3.5 Pskrtme Beton 35

4.3.6 Tnel naatnda Gz nne Alnmas Gereken nlemler 35

4.4 Tnel nasin Kullanlan Dier Yntemler 36

5. SAYISAL YNTEMLERLE YEN AVUSTURYA TNEL 38NA YNTEMNE UYGUN KAPLAMA BOYUTLANDIRILMASI5.1 Saysal Yntemler 38

5.1.1 Fenner-Pacher Konverjans Erisinin Yardm ile Boyutlandrlmas 38

5.1.2 Krlma Teorisine Gre Kesiti Boyutlandrma 40

5.1.3 Tayc Ringi, Elastik Yataklanm Bir ereve Olarak Kabul 40

Eden Model

5.1.4 Sonlu Elemanlar Yntemi 41

5.1.4.1 Sonlu Elemanlar Yntemi ile Tnel Kaplamalarnn Hesab 44

5.1.4.2 Plaxis Sonlu Elemanlar Program 44

iv


6/137

6. TNELCLKTE ZEMN YLETRME 506.1. Genel 50

6.2. Zemin yiletirme Yntemleri 51

6.3. Zemin Suyu Seviyesini Drme 53

6.3.1. Yzeysel Pompalama 53

6.3.2. Derin Kuyular 54

6.3.3. Noktasal Kuyu leminin Yzeye Olan Etkileri 55

6.3.4. Askdaki Su Tabakalar 55

6.3.5. Tnelde Seviye Drme 55

6.4. Elektro Osmoz 57

6.5. Zemin Dondurulmas 58

6.5.1. Dondurmann Uygulama Alanlar 59

6.5.1.1. aftlar, Tnel Bacalar 59

6.5.1.2. Tnel naatnda Dondurma 59

6.5.2. Dondurmada nemli Faktrler 61

6.5.3. Dondurma Sresi 61

6.5.4. Donmu Zeminin Basn Dayanm 62

6.5.5. Dondurulmu Zeminin Krip Davran 63

6.5.6. Dondurulmu Zeminin Mukavemetinin Zamanla Deiimi 646.5.7. Tnel naatnda Dondurma Ynteminin Uygulanmas ve Sonular 64

6.5.8. Tnelcilikte Dondurma Ynteminin Amalar 65

6.6. Zeminin Enjeksiyonlanmas 65

6.6.1. Enjeksiyon Teknikleri 66

6.6.2. Emdirme (Permeasyon) Enjeksiyonu 67

6.6.3. Kompaksiyon Enjeksiyonu 71

6.6.4. atlatma Enjeksiyonu 736.6.5. Jet Enjeksiyonu 74

6.7. Enjeksiyon Sistemlerinin Tasarm 76

7.PLAXIS SONLU ELEMANLAR YNTEMLE UYGULAMALAR 787.1 Kil Zemin inde NATM Yntemi ile na Edilmi Olan Tnel 78

Uygulamas

7.2 NATM Tnel na Yntemi ile Yaplm Olan Tnel Uygulamas 87

7.3 NATM Tnel na Yntemi ile Yap

lm

olan Tnel zerine Bina na 96Edilmesi

v


7/137

7.4 NATM Tnel na Yntemi ile Yaplm olan Tnel naatnda Zemin 100

Yzeyinde Deformasyonlar Kltmek Amac ile Geogrid Kullanlmas

7.5 NATM Tnel na Yntemi ile Yaplm olan Tnel naatnda Zemin 105

Yzeyinde Deformasyonlar Kltmek Amac ile 2 m Zemin

Enjeksiyonu Uygulamas

7.6 NATM Tnel na Yntemi ile Yaplm olan Tnel naatnda Zemine 109

Tnelin st Ksmna Gelecekekilde 2 Bodrum Katl Bina na Edilmesi

8. SONU 114

KAYNAKLAR 118

ZGEM 121

vi


8/137

KISALTMALAR

RQD : Kaya Kalitesi Tayini, Rock Quality Designation

RSR : Kayan

n Yap

sal Deelendirilmesi, Rock Structure RatingBST : Basnl Su TestleriSPT :Standart Penetrasyon TestiTBM : Tnel Ama Makinesi, Tunnel Boring MachineSEM :Aamal Kaz Yntemi, Sequential Excavation MethodNATM :Yeni Avusturya Tnel Ama Yntemi, New Austrian Tunneling

MethodYASS : Yeralt Su SeviyesiASCE :American Society of Civil EngineersCPT : Koni (Cone) Penetrasyon TestiFE : Sonlu Elemanlar Yntemi, Finite Element Method

SE : Sonlu ElemenlarAKO : Ar Konsolidasyon Oran

vii


9/137

TABLO LSTES

Sayfa NoTablo 1.1. Tnelciliin Son 100 Ylda Gelimesini En Fazla Etkileyen Unsurlar 2Tablo 2.1.Tablo 2.2.Tablo 6.1.

Stiniye Gre Beklenilen Da Basnc...............................................Rabcewicz, L.V.e Gre Kaya Snflandrmas..Tnel Zemin yiletirme Uygulama Snrlar.....................................

131452

Tablo 6.2. Enjeksiyon Malzemelerinin Snflandrlmas.................................... 68Tablo 6.3. Kompaksiyon Enjeksiyonu Karmndaki Kum iin ngrlen

Dane apnn Dalm....................................................................... 72Tablo 7.1. Zemin Parametreleri........................................................................... 79Tablo 7.2. Tnel Kaplamas Parametreleri.......................................................... 79Tablo 7.3. Zeminlerin Parametreleri........................................................ 88

Tablo 7.4. Dolgu ve Kum ilte Parametreleri...................................................... 101

Tablo 7.5. Deme Malzeme zellikleri..................................................... 110Tablo 7.6. Dey Duvar Malzeme zellikleri..................................................... 110

Tablo 8.1. Uygulama Sonular ...................................................... 115

viii


10/137

EKL LSTES

Sayfa Noekil 2.1ekil 2.2ekil 2.3ekil 2.4ekil 3.1ekil 3.2

ekil 4.1ekil 4.2ekil 4.3ekil 4.4ekil 4.5ekil 4.6ekil 4.7

ekil 5.1

ekil 5.2

ekil 5.3

ekil 6.1ekil 6.2ekil 6.3ekil 6.4ekil 6.5ekil 6.6ekil 6.7ekil 6.8ekil 6.9ekil 6.10ekil 6.11ekil 6.12ekil 6.13ekil 6.14ekil 6.15ekil 6.16ekil 6.17ekil 6.18

ekil 7.1ekil 7.2

:Tnel Enkesiti................................................................:Tnel Tip Kesitleri.:Lauffer Grafii..:Ayakta Kalma Zaman ile Lauffer Diayagram Arasndaki liki..:Tnel Ama Makinesi (TBM)....................................................:TBM Makinesini Oluturan Blmler...........................................

:NATM Kaz Aamalar..........................................................:NATM Tnel Kesiti.......................................................................:NATM Ynteminde Tnenlin Kaz Aamas...................................:NATM Tnel naYnteminde ksa Yaplmas.............................:NATM Tnal na Ynteminde Pskrtme Beton Yaplmas........:NATM Tnel na Ynteminde elik Hasr Kaplama Yaplmas.:NATM Tnel na Ynteminde Son Kat Beton KaplamasYaplmas......................................................................................:Fenner-Pacher Konverjans Erilerine gre Zeminle ksannKarlkl Etkileimi.......................................................................

:Analizde Kullanlan Elemanlar, Dm Noktalar veGerilme

Noktalar........................................................................................:Federin Krlma Teorisine Gre (1982) Tnel Tavanna EtkiyenYkler............................................................................................

:Tipik Derin Kuyu Kesidi................................................................:Drlm Y.A.S.S.nin Kuyu Civarndaki Durumu...................:Elektro Ozmoz Yntemi ile Seviye Drme................................:Dondurma Yntemleri....................................................................:Donmu Zeminden Yararlanma Biimi.........................................:Dey Dondurma...........................................................................:Yatay Dondurma............................................................................:Donma Sresini Etkileyen Faktrler.............................................: Is Derecesine Bal Basn Dayanm..........................................: Reolojik Davran.........................................................................:Zamanla Mukavemetin Azalmas.................................................:Enjeksiyon Tekniklerinin ematik Gsterimi...............................: Kademeli Enjeksiyon lemi.........................................................:Tubea Manchette Sisteminin Detay.............................................:Kompaksiyon Enjeksiyonunun ematik Gsterimi.......................:Dey Ynde atlaklarn Oluumu ve Yatay Sktrma...............:Jet Enjeksiyonu lemi...................................................................:Sper Jet Kolonlar..........................................................................

:Problem Geometrisi.......................................................................:Yeralt Su Seviyesi.........................................................................

36

15152121

252627282829

29

39

44

48545657585960606263636467697071737576

7880

ix


11/137

ekil 7.3ekil 7.4ekil 7.5ekil 7.6ekil 7.7

ekil 7.8ekil 7.9ekil 7.10ekil 7.11

ekil 7.12

ekil 7.13

ekil 7.14

ekil 7.15ekil 7.16ekil 7.17ekil 7.18ekil 7.19ekil 7.20ekil 7.21ekil 7.22ekil 7.23ekil 7.24ekil 7.25

ekil 7.26

ekil 7.27

ekil 7.28

ekil 7.29ekil 7.30

ekil 7.31ekil 7.32

ekil 7.33

ekil 7.34

ekil 7.35ekil 7.36ekil 7.37

ekil 7.38

:Zeminde Oluan Boluk Suyu Basnc...........................................:Balang Koullar Geometrisi.....:Efektif Gerilmeler..........................................................................:Hesap Aamalar............................................................................:Zemin Yzeyinde Meydana Gelen Deformasyon..................

:Tnel Kaplamasnda Meydana Gelen Deformasyon.....................:Tnel Kaplamasnda Meydana Gelen Burulma Momenti............:Tnel Kaplamasnda Meydana Gelen Eksenel Kuvvet......:2. Hesap Aamasnda Zemin Yzeyinde Meydana GelenDeformasyon..................................................................................

:2. Hesap Aamasnda Tnel Kaplamasnda Meydana GelenDeformasyon..................................................................................

:2. Hesap Aamasnda Tnel Kaplamasnda Meydana GelenBurulma Momenti..........................................................................

:2. Hesap Aamasnda Tnel Kaplamasna Gelen EksenelKuvvet...........................................................................................

:Problem Geometrisi...........................:Zemin Su Seviyesi.:Zeminde Oluan Boluk Suyu Basnc..:Balang Koullarnda Tnel Kaplamasnn Deaktive Edilmesi..:Efektif Gerilmeler..:Uygulama Hesap Aamalar...:Sonlu Elarmanlar Anda Meydana Gelen Deformasyon..:Tnel Kaplamasnda Meydana Gelen Deformasyon.:Tnel Kaplamasnda Oluan Burulma Momenti:Tnel Kaplamasnda Oluan Eksenel Kuvvet Deeri:Son Hesap Aamasnda Zemin Yzeyinde Meydana GelenDeformasyon..

:Son Hesap Aamasnda Tnel Kaplamasnda Meydana GelenDeformasyon..

:Son Hesap Aamasnda Tnel Kaplamasnda Oluan BurulmaMomenti.

:Son Hesap Aamasnda Tnel Kaplamasna Gelen EksenelKuvvet

:Tnel naat Sahasna BinaYk Uygulanmas.:Tnelin na Edildii Alana Bina Yk Uygulanmas HesapAamalar...

:Bina Yk Olmas

Durumunda Zemi Yzeyinde Meydana GelenDeformasyon.:Son Hesap Aamasnda Bina Yk Yklenmesi DurumundaTnel Kaplamasnda MeydanaGelen Toplam Deformasyon

:Son Hesap Aamasnda Bina Yk Yklenmesi DurumundaTnel Kaplamasnda Meydana Gelen Burulma Momenti.

:Son Hesap Aamasnda Bina Yk Yklenmesi DurumundaTnel Kaplamasna Gelen Eksenel Kuvvet...

:Tnel rneinde Geogridlerin Yerleimi..:Bina na Edilmeden Geogrid uygulamasnda Hesap Aamalar..:Geogrid Uygulanmas urumunda Zemin Yzeyinde Meydana

Gelen Toplam Deformasyon.:Geogrid Uygulanmas Durumunda Son Aamada Tnel

8081818283

838484

85

85

86

86

87898990909192939394

94

95

95

9697

97

98

99

99

100101102

103

x


12/137

ekil 7.39

ekil 7.40

ekil 7.41ekil 7.42ekil 7.43

ekil 7.44

ekil 7.45

ekil 7.46

ekil 7.47

ekil 7.48

ekil 7.49

ekil 7.50

ekil 7.51

Kaplamasnda Mydana Gelen Deformasyon.:Geogrid Uygulanmas Durumunda Son Aamada TnelKaplamasnda Son Aamada Tnel Kaplamasnda OluanBurulma Momenti.

:Geogrid Uygulanmas Durumunda Son Aamada Tnel

Kaplamasna Gelen Eksenel Kuvvet.:Tnel rneinde Enjeksiyon Uygulamas.:Enjeksiyon Uygulamasnda Hesap Aamalar..............................:Enjeksiyon Uygulanmas Durumunda Zemin YzeyindeMeydana Gelen Deformasyon...

:Enjeksiyon Uygulanmas Durumunda Tnel KaplamasndaMeydana Gelen Deformasyon...

:Enjeksiyon Uygulanmas Durumunda Tnel KaplamasndaMeydana Gelen Burulma Momenti...

:Enjeksiyon Uygulanmas Durumunda Tnel KaplamasndaMeydana Gelen Eksenel Kuvvet...

:2 kat Bodrumlu Bina na Edilmesi Durumunda ProblemGeometrisi..

:2 kat Bodrumlu Bina na Edilmesi Halinde Plaxis HesapAamalar...

:2 kat Bodrumlu Bina na Edilmesi Durumunda TnelKaplamasnda Meydana Gelen Toplam Deformasyon..

:2 kat Bodrumlu Bina na Edilmesi Durumunda TnelKaplamasnda Meydana Gelen Burulma Momenti...

: 2 Kat Bodrumlu Bina na Edilmesi Durumunda TnelKaplamasna Gelen Eksenel Kuvvet

103

104

104105106

107

107

108

108

109

110

111

111

112

xi


13/137

SEMBOL LSTES

B : Akifer Kalnlc : Kohezyonci : Toplam arpan Hesaplanmasnda Zemin zellikleri tanmlanrkenki

isel srtnme as deericr : Toplam arpan Hesaplanrken analizlerde kullanlan kohezyon

deerid : Duvar kalnl

E : Young modl50re fE : Drenajl eksenli basn deneyinde sekant rijitlii

ref

oedE :Balang dometre yklemesi iin tanjant rijitliiref

urE : Ykleme boaltma iin rijitlik

EA : Normal RijitlikEI : Eilme RijitliiFmax : Maksimum KuvvetH : Tnel zerindeki yeralt suyu tabakasnn kalnlh : En fazla dmenin olduu noktaya tnelden olan ykseklikh : Enjeksiyon ilerleme mesafesik : Permeabilite (geirimlilik)kx : Yatay geirimlilikky : Dey GeirimlilikK

* : Modifiye ime indisi

0NC

K :Normal konsolide durum iin skunetteki toprak basnc katsays

LS : Destek Aralm : Gerilme seviyesine bal malzeme katsaysM : 0

NCK parametresi

N : Enjeksiyon viskozitesinin suyunkine oranPPref : Rijitlikler iin Poisson OranQ : Enjeksiyon hzQu = Qc : Kuyudan ak miktarr : Enjeksiyon balonu yarapro : Enjeksiyon borusu yarapro : Seviye drmenin etki yarapRf : Gme oranSS : zgl YzeyT : ZamanV : Zemin hacmiW : Su muhtevas

w : Eleman a

rl

dry : Kuru birim hacim arl

xii


14/137

wet : Islak birim hacim arl* : Modifiye skma

RO :Tnel boluunda iksa balayncaya kadar meydana gelen ndeformasyon

: Poisson oranur : Ykleme boaltma iin poisson oran :Normal gerilmeincrement : Derinlikle kohezyon arttension : ekme gerilmesi

sfM :Toplam arpan

i :Toplam arpan hesaplanrken zemin zelliklerini tanmlarken girilensel Srtnme As

r :Toplam arpan hesaplanrken analizlerde kullanlm azaltlmsel Srtnme As

: sel srtnme as :Dilatansi, genleme as

xiii


15/137

TNELLERDE ZEMN YLETRLMES VE STABLTENN SONLUELEMANLAR YNTEMLE PLAXIS PROGRAMINDA ANALZ

EDLMES

ZET

Tneller, doal glkler ve tehlikeler ieren blgelerden, ulam kolayl salamak

iin eitli ktlelerin iinde yaplan iki taraf ak kazlara denir. Tnelcilikte zemin

iyiletirmesinin amac, kaz programnn gvenli ve aksamadan gereklemesi iin

zeminde yeterli iyilemeyi salamaktr. naatn emniyetli ve ekonomik olmas iin,

mevcut artlara gre toprak ileri ile iksa ve kaplama ilerinin en uygun biimde

planlanmas ve gerekletirilmesinde gerekmektedir.

Bu tez almasnda tneller ve eitleri tantlm, tnel inasna kadar yaplan

aratrmalar, yzey ve yeralt almalar, tnel ama, ina ve iksa yntemlerine yer

verilmitir. Planlama ve tasarm aamalarnda sonlu elemanlar yntemi geree yakn

gvenilir sonular vermektedir. Tez kapsamnda geoteknik problemlerin analizinde

kullanlan saysal yntemler ele alnm ve zemin ina yntemlerinden NATM (Yeni

Avusturya Metodu)e detayl olarak deinilmitir.

Bu almada ayrca tnellerin getii blgelerde yaplmas planlanan yaplardan

dolay zemin yzeyinde ve tnel kaplamasnda meydana gelebilecek deformasyonlar

sonlu elemanlar program olan Plaxisde analiz edilmi ve elde edilen sonular ile

meydana gelen deformasyonlar kabul edilebilir snrlar iinde tutmak iin eitlizemin iyiletirme yntemleri uygulanmtr.

xiv


16/137

ANALYSIS OF SOIL IMPROVEMENT AND SOIL STABILITY FORTUNNEL CONSTRUCTION BY USING PLAXIS SOFTWARE AND FINITE

ELEMENTS METHOD

SUMMARY

Tunnels are civil structures that are built through masses that dont carry the

satisfactory surface conditions required for other ground transportation structures. Soilimprovement is a helpful methodology for tunneling as it reduces the risk associated

with weak soil conditions. Stable soil structure is a must for a safe, successful and

ongoing tunnel construction. For a tunnel, project to be safe and economically

sufficient, a preliminary design of the support system and planning of soil excavation

method is required.

This thesis focuses on the discussion of numeric methods that are used for analyzing

geotechnical problems and their improvement while giving information about types of

tunnels, surveys that are made till the start of tunnel construction, surface and

underground operations and support systems. As a tunnel construction method,

NATM (New Austrian Tunneling Method) is explained in detail.

Also in this study, deformations appearing both over the tunnel facing and ground

surface are examined by PLAXIS software which uses finite element method for the

calculation of stress and strain data. Soil conditions are improved for the situations

that the deformation and vertical displacement values are out of the required

boundaries. Improvements are changed till the desired values are reached and the

results are shown in detail with graphics at the end of the thesis.

xv


17/137

1. GR

1.1Genel

Tneller, doal jeolojik tehlikeler ve riskler ieren blgelerde, ulam kolayl

salamak iin eitli ktlelerin iinde yaplan iki taraf ak kazlara denir.

Tnelcilikte geen 3000 yldaki gelimeler gzard edilemez boyuttadr. Sandstrom,

tnelciliin, toplumun geliip kltrel ilerlemesini ve teknik ve ekonomik bymeyi

pozitif ynde etkilediini sylemitir [1].

Yeryznde ilk tnelin M.. 4000 yllarnda, Babil ehri civarlarnda Frat Nehri

altnda ald bilinmektedir. Bundan sonra, dnyann birok yerinde insan gc ile

pek ok tnel almtr. 1679 da barutun kefinden sonra, kayalar paralayarak

tnel ama gelimitir. 1807de Thames nehri altnda almaya balanan ilk su alt

tnelinde birok zorlukla karlald iin ama ilemi yarm braklm, ancak

tamamlanmas zaman iinde tnelcilik alannda gelimeler ile 1842 ylnda mmkn

olmutur. Karada ilk demiryolu tneli 1826 da Fransada Raonne Andressieux ve

1826 29 da da ngilterede Liverpool Manchester arasnda almtr. 1857de ilk

defa Mont Cenis Tneli blgede bulunan kayalarn hidrolik kuvvetler ile delinmesi

yoluyla ina edilmitir

lkemizde, ok eskiden, zellikle su getirmek iin alm uzun tneller ve galeriler

bulunmaktadr. Dou ve Gney Anadoludan, stanbul civarlarndan su getirmek

amac ile tarihi dnemlerden bu zamana kadar yaplm galeri ve tneller rnek

vermek mmkndr. Silifkenin Kuzeydousunda milattan 300 yl nce yapld

sylenen 0.80 x 1.50 2.00 m apnda ve 45 km uzunluundaki Aksfat galerisinden

bugnde kylerde su iletmede faydalanlmaktadr [2].

Tnel inaatlarnda projelendirilmenin nemi ve yapm metodunun belirtilmesi iine

ilk olarak Romallar dikkat ekmitir. Tnel mhendislii bununla beraber en byk

atlmn son 200 ylda kaz, destekleme, evresel etkilerin deerlendirilmesi ve en

1


18/137

uygun projenin yaplmas ile yapmtr. Tnelciliin gelimesini etkileyen faktrler

Tablo 1.1de incelenmitir.

Tablo 1.1: Tnelciliin Son 100 Ylda Gelimesini En Fazla Etkileyen Unsurlar [3]

Ana Etkenler

1 - Sondajlardan gelen sonular

2 - Gelitirilmi patlayclar ve patlatma teknikleri

Kaz (Hafriyat)

3 - Elektriksel ve basnl havann g olarak kullanlmas

1 - Gelitirilmi kaplama; beton ve kalp demiri

2 - Basnl enjeksiyon ile yaplan zemin iyiletirmesi

ksa (Destekleme)

3 - Tnel aynasnda zemin kontroln salayan kalkan

1 - Havalandrma

2 - Aydnlatma

3 - Pompalar ile zemin suyunun kontrol edilebilmesi

alma Ortam

4 - Tnel aynasnda basnl hava yastklar oluturaraktnele su aknn engellenmesi

Yukarda belirtilen faktrlerin dnda tnelciliin gelimesine etki eden dier

faktrler tnel inasndan nce ve inas srasnda gz nnde bulundurulmas

gereken; jeolojik, jeofizik, hidrojeolojik ve ilerinde en nemlisi olan geoteknik

aratrmalara verilen nemdir.

Bu almada tneli ina ederken tnel hakknda bilinmesi gereken temel bilgiler,

inaat srasnda uygulanacak zemin iyiletirilme yntemleri ve NATM ile ina

edilmi bir tnel rnei incelenmi ve deformasyonlarn sonlu saysal yntemi

Plaxis yardm ile analiz edilmesine yer verilmitir.

2


19/137

2. TNELLER

2.1 Tnel ile lgili Baz Tanmlamalar

Yeraltnda yatay veya eik olarak yaplan iki ucu ak boluklara Tnel, bir taraf

ak olana Galeri, dik olarak yaplan kazlara Baca (aft), aaya eimli

olanlara Ba aa, yukarya doru olanlara Ba yukar, geni daire ve buna

yakn ekillerde olanlara Oda, (Bekletme ya da dinlenme odas), tnelin stnde

bulunan zemine rt ve bunun kalnlnada rt Kalnl ad verilir.

ekil 2.1: Tnel Enkesiti [2]

ekildeki tnel enkesitinde gsterildii gibi; tnelin ilerledii boluun alt ksmna

Taban ya da Radye, yan ksmlarna Yan, Ayak ya da Duvar, st

ksmnada Tavan ya da Kemer denir. Kemerin ayaklarla birletii noktaya

zengi ve zengi Seviyesi, zenginin stnde kalan ksmna Kalot zengi

seviyesinin altnda kalan ksmnada Stros, Orta ksm ismi verilir.

3


20/137

Tnel kazlmasnda tnelden karlan ktlelere Pasa denir. Herhangi bir metodun

uygulanmasnda, bir ilemin yapld paraya Ano ad verilir. Bunu uzunluu

uygulanan metoda gre 1,5 m ile 9 m arasnda olabilir.

Tneller salam, atlakl ve atlaksz kayada alabildii gibi kum-akl, kum, suieren killer gibi konsolide olmam zeminlerde de alabilirler.

Tneller ister kayada alsn ister konsolide olmam zeminlerde alsn; inaat

esnasnda ve inaat tamamlandktan sonra, amac iin kullanm srecinde Jeolojik

ve Geoteknik bilinmeyenler tam olarak ortadan kaldrlmad taktirde, zel

problemler ortaya karr.

2.2 Tnel eitleri

Yolun cinsine gre tnelleri; demiryolu, yol, metro, kanal ve yaya tnelleri olmak

zere 5 ekilde inceleyebiliriz.

2.2.1 Demiryolu Tnelleri

Tek hatl demiryollarnda 4,5 ila 6 m genilikte, ift hatl demiryollarda ise 8 ila 9 m

lik bir genilikte alrlar. Ykseklikler havalandrma tesisileri bakmndan elverili,

arabalarn zerinde en az 1,20 m bir boluk kalacak biimde, kurbalarda d ray,

alinyimanlarda ray seviyesinde olmak zere ray hizasndan en az 4,0 m, anahtar ta

altna kadar en az 6 m olmaldr. Tek hatl demiryollarnda daha ok sepet kulbu

ekli, ift hatlarda ise tam kemer ekli uygulanr. Buna karlk satha ok yakn

olarak geilmesi durumunda dikdrtgen eklinede gidilmitir [4].

2.2.2 Yol Tnelleri

ehirler aras yol tnellerinde genel olarak 6 mlik bir otoyolu ile yan taraflarda 1ermlik iki yaya yolu bulunur. Kemer ykseklii, bordr stnden anahtar ta altna

kadar 4.30 mden az olmamak zere 5 ila 6 mdir.

ehir ilerinde olduu gibi, trafii fazla olan tneller daha geni olur. Bu tneller

yalnz bir yndeki trafie, bazen de gidi ve geli olmak zere her iki yndeki

trafiide barndrabilir. Genel olarak otoyol ayn ynde iki erit ieriyor ise genilii

en az 6 m ykseklii ise anahtar ta altna kadar 4 m ila 4.30 mdir. Eer birerit

gidi diererit geli olacak ise 6 mlik genilik biraz daha arttrlr.

4


21/137

Tneller genel olarak tam kemer, sepet kulbu veya elips eklinde olup nehir altndan

getikleri takdirde ok defa bukliye ile aldklarndan daire eklinde olurlar. Eer

tnel satha ok yakn ise o zaman dikdrtgen kesit tercih edilerek zeri betonarme

deme ile kapatlr.

Byk aks yatay olan elips ekli kaz hacmini azaltr. Fakat zemin itkisinin byk

olmas dolays ile deformasyon tehlikesi varsa byk aks dey olan elips ekli

seilir. Eer tnelin havalandrmas byk kesit gerektiriyorsa tam kesit tercih edilir

[4].

2.2.3 Yaya Tnelleri

Yaya tnelleri genilii 3 mden, ykseklii ise insana ezilme hissi vermemesi

bakmndan 2.50 mden daha kk tutulmamaldr. ekilleri ise dikdrtgen veya

tercihen kemerli veya daire eklinde olabilir. Bu tnellerde bazen bisikletliler iin

ayr birerit de yaplabilir [4].

2.2.4 Kanal Tnelleri

Kanal tnelleri iin en kesit ekli geecek olan teknelerin cinsine gre deiir.

rnein Fransadaki Oise-Aisne kanal zerindeki Braye-en-Laonnois tneli tam

kemer eklinde olup, genilii 8m yksekli ise 8.50 m dir. Yine Marsilya

civarndaki Rove tneli ise sepet kulbu eklinde yaplm olup genilii ise 22 m,

yksekliide su stnde kalan ksm 9.90 m olmak zere, 15.40 mdir [4].

2.2.5 Metropolitan Tnelleri

Bunlara ait ekil ve boyutlarehirlere gre birbirinden farkllk gsterdiinden, bir

fikir vermek zere Paris ve Londra tnellerinden rnekler verilmitir.

Parisdeki metro tnelleri genel olarak kemerli ve ift hatldr. Bunun yannda bir,

ve drt hatl ksmlarda vardr. Tek hatl olanlarda genilik 4.30 m dir. Ykseklik ise

4.70 m olup 2.15 m yarapl tam kemereklinde yaplmlardr.

ift hatllarda genilik 7.10 m iken ykseklik 5 m dir. Kemer elips eklinde olup,

bunun yksekliide 2.07 m dir. ve drt hatllar ise sras ile 10 m ve 12.90 m

geniliktedirler. Kemerler genellikle merkezli sepet kulbu eklindedir.

stasyonlar genel olarak kemerli ve iki hatldr. Fakat bir, , drt ve be hatl

olanlar da vardr. Bunlarn bir ksm kemerli bir ksmda elik veya betonarme

5


22/137

deme ile kapatlmlardr. ki hatl kemerli istasyonlar 14.14 m genilikte, 5.90 m

ykseklikte olup uzunluklar 75 ila 105 mdir. Tek hatl istasyonlarda genilik en az

7,30 m olup, -drt hatllarda ise 22.50 myi bulmaktadr. Nehir altndaki bukliye

tnelleri ise daire kesitli olup, genel olarak ift hatl ve aplar dta 7.78 mdir.

Londradaki tp eklindeki tneller de bukliye ile alm olup, daire aplar 3.30 m

ila 3.70 m arasndadr. Fakat bu genilik ok az olup havalandrma, kanalizasyon ve

bakm personeli iin hi pay brakmamaktadr. stasyonlar ise yine bukliye ile

alm olup tek hatldr ve d ap 6.50 m istasyon uzunluklar ise 106 mdir [4].

Demiryolu, yol, yaya, kanal veya metropolitan tnelleri iin tip kesitler aadaki

ekilde gsterilmitir.

ekil 2.2: Tnel Tip Kesitleri

2.3 Tnel Gzergah Seimi ve Tnel nasna Kadar Yaplan Aratrmalar

Bir tnelin baarl olarak alabilmesi iin itinal ve eksiksiz bir geoteknik aratrma

programnn uygulanmas gerekmektedir. Bu proram 3 safhadan olumaktadr.

- n inceleme safhas

- Fizibilite Safhas

6


23/137

- Proje Safhas

imdi sras ile bu safhalarda yaplmas gereken aratrmalar inceleyelim.

2.3.1 n nceleme Safhas

Bu safhada elde mevcut bilgilerden (blgesel jeolojik haritalar ve yaynlar, hava

fotoraflar, yaralt suyu aratrmalar, sondaj kuyusu loglar, arazideki mostrolarn

incelenmesi, blgede daha nce alm olan tnellere ilikin inaat kaytlar,

evrede varsa ta oca veya maden iletmesi gibi yerlerin incelenmesi vb. gibi)

azami lde faydalanlmaldr. Bu safhada aratrma sondajlar yaplmasada baz

zel hallerde rnein rt kalnlnn bilinmesi, yeralt su derinliinin renilmesi

veya zel jeolojik sorunun zmlenmesi amac ile birka sondaj kuyusu alabilir.

Dnlen alternatif gzergahlar ayr ayr incelenir. Bilindii gibi byk fay zonlar,

ayrm kayalar, karstik kiretalar ve al talar, ayrm serpantin, yeralt su

seviyesinin altnda bulunan suya doygun kumlar, ime zellii gsteren kayalar

tnel am srasnda byk zorluklara neden olmaktadr. Bu nedenle bu gibi

zorluklar gz nne alnarak bir veya birka alternatif gzergah daha sonra ki

fizibilite safhasnda incelenmek zere seilir. Alternatif gzergahlar dierlerine

oranla daha uzun olsalar da incelenmeli ve mukayese edilmelidirler. Baz hallerde

direk gzergahn en ksa olmasna karn inaat ynnden zorluklar oluturduu,

byk lde iksay gerektirdii ve bunlarn sonucunda da gerek inaat sresinin

uzad gerekse toplam maliyetin artt grlmtr.

Tnel zerindeki rt ksm da nemlidir. Metrolar ve metro istasyonlar yzeye

yakn olarak ina edilirler ve bunlar genellikle yzeyin 1530 m altndadrlar. Byle

hallerde yer alt su derinlii ile zemin-kaya snr dikkate alnmal ve renilmelidir.

Tnelin zemin-kaya s

n

r

nda ilerlemesinden ka

n

lmal

, ilerleme tm ile yakayada ya da zeminde yaplmaldr [8].

2.3.2 Fizibilite

Bu safha jeololik harita alm, n sondajlar, muayene ukurlar ve dier gerekli

jeolojik almalar kapsar. Bu safhada jeolounun grevleri u ana balklar altnda

toplanabilir:

- Tnel gzergah

dolay

n

n ayr

nt

l

jeolojik haritas

haz

rlanmak

7


24/137

- Tnel merkezi izgisi boyunca ayrntl bir jeolojik profil hazrlamak

- Karlamal muhtemel tnel zemini koullarn inaat mhendisinin veya

mteahhitin aina olduu terimlerle aklamak

- Projeciye artnameler vermek ve maliyetin tespitinde yardmc olmak

Bu safhada n maliyet ve seilen altenatifler tekrar gzden geirilerek en ekonomik

gzergah seilir. Bundan sonraki proje safhas iin nerilerde bulunulur [8].

2.3.3 Proje Safhas

Bu safha nihai Jeolojik harita alm almalarn, sondaj aratmalarn ve yerinde

deneyler ile laboratuvar deneylerini kapsamaktadr. Bu safhada Jeolojik profil daha

ayrntl hale getirilir ve teknik rapor yazlr. Projenin ayrntl olarak maliyetinin

hesaplanmasnn yaplmasnda projeyi yapana yardmc olunur.

Bu hesaplamann yaplmasnda ve planlamann yaplmasu ekilde gerekletirilir:

- Tnel seviyesi ve istikametinin belirlenmesi,

- Giri ve aftlar iin uygun yerlerin saptanmas,

- Tnel kaplamasnn tasarm,

- zel tekniklere gereksinim olup olmadnn tespiti,

- Kaz ve inaat yntemleri ile ilgili nerilerde bulunmas,

- nerilen kaz ve inaat yntemleri ile ilgili olarak ilerleme hz, ar skme

miktarlar ve tnel ierisine gelmesi muhtemel su miktarlar belirlenir.

2.4 Tnel Zemini artlar

Tnel zeminlerini ana blmde genellemek mmkndr:

- yi tnel zemini

- Orta zorlukta tnel zemini

- ok zorluklu ve tehlikeli tnel zemin

8


25/137

2.4.1 yi Tnel Zemini

Bu grupta yeralan zeminler genelde sert kayalardr ve orta derecede eklemlidir.

Eklemler kapal, altere olmam, devamsz ve dzensizdir. Bu tip zeminlerde

tneller iksasz olarak alabilirler veya baz hallerde yer yer bulonlar gerekir.

2.4.2 Kesit Bykl

Bloklu, damarl ve yer yer kayada kk kesitli bir tnel almas halinde iksa ile

ilgili sorunlar fazla deildir. Gerektiinde kaya bulonlar, ince pskrtme betonu

veya hafif elik kaburgalar kullanlr. Byle bir tnelin al srasnda byk gk

veya dklmeler nedeni ile ilerleme hznda bir yavalama olmayacaktr. Dier

taraftan geni kesitli bir tnelin almas halinde ise nemli stabilite sorunlar ortaya

kacaktr.

2.4.3 Tnelin Dorultusu

Kaya ktlelerinin ounda genellikle 3 veya 4 eklem takm gelimitir. Bu

eklemlerin tnel genilii, patlayc faktr, ar skme, hafredilen duvarn ve

tavann ekli ve kaya bulonlarnn aralklar zerine baz etkileri vardr.

Bir eklem takmnn hakim olmas ve zellikle eklem yzeylerinin ayrm ve

alterasyon nedeni ile zayflam olmas halinde dorultu durumu nem kazanr.

Tnelin hakim bir dey veya deye yakn zayflk dzlemine paralel veya hafif

verev gitmesi halinde yan duvarlarda dklmeler ve ar skme grlecektir. Fazla

eimli iki eklemin kesimesi sonucunda tavanda byk kaya kamalamalar geliir.

Bu kamalar zayflayarak aniden debililir veya elik iksann bozulmasna neden

olabilirler. Byle zayflk zonlarnn dik olarak kesilmesi halinde az bir etki grlr.

Zayflk dzlemlerinin yatay veya dey olmas halinde ar skme ortalama olarak

3050 cm kadar geliecektir.

Zayflk dzleminin iyi gelimi ve uzanmnn devaml olmas halinde dorultu

durumunun byk sorunlar yaratt grlecektir. Zayflk zonunun dorultusu ile

tnel dorultusu arasndaki aya bal olarak zayf kaya koullar yzlerce metre

devam edebilir. Yzlerce elik iksaya veya byk miktarlarda pskrtme betonu ile

bulonlara gereksinme duyulabilir.

9


26/137

zetle sylenebilir ki; izotrop koullarda fazla nemi olmayan dorultu durumu

zayflklarn mevcut olduu anizotrop ortamlarda byk nem kazanr.

2.4.4 ksann Uygunluu

kinci kategoride ortadan-zora yeralan kaya koullarnda tnelciliin zorluk

derecesi byk lde tnel kesitinin byklne ve tnelin dorultusuna baldr.

Burada nemli bir hususta mevcut kaya koullarna uygun iksann seip

seilmediidir.

Kayada karlalan sorunlar eer uygun tnelcilik yntemleri seilmi ise makul

snrlar ierisinde kalan ilerleme miktarlar ve maliyetlerle nlenebilir.

Mhendislik jeolounun nemli grevlerinden birisi de uygun iksann seimindeyardmc olmak ve ilerleme srasnda hangi jeolojik sorunlarla karlaabileceini

nceden syleyebilmektir.

2.4.5 ok Zor Tehlikeli Tnel Zemini

Bu gruba giren zeminlerle genellikle tnel inaatnn az bir blmnde karlalr.

Baz hallerde daha geni blgelerde de bu tip zeminlerle karlalr ve byle

durumlarda tnelin maliyeti ok artar.

Bu tip zeminlerle karlalaca nceden bilinse dahi tnel am yinede zor olacak

ve tnel inaatnn maliyeti de yksek olacaktr. Eer bu tip zeminlerle beklenmedik

bir ekilde karlalrsa sonular felakete dnebilir. Bu tip zeminleri oluturan

jeolojikartlaru ekilde sralayabiliriz;

- Islak, ok eklemli kaya

- Byk basnlar altnda skm zemin

- Yksek su basnlar

- Byk miktarda su basknlar

- ok yksek gerilme altnda bulunan kaya

Yukarda belirtilen ilk 4 hal faylarla ilgili olabilir. Islak, ok eklemli kayalar

genellikle fay zonlar yaknnda bulunurlar.

10


27/137


28/137

deerlendirmeler srasnda kuyu ii fotoraf alma, sondaj kuyusu televizyonu veya

ynl karot alma aleti gibi tekniklerden de yararlanlmaktadr.

2.5.4 Pilot Tneller

Jeolojik koullarn kritik olduu yerlerde tnel gzergahnn bir pilot tnelle

aratrlmas fayda salayan yntemlerden biridir. Pilot tneller bir kiinin iinde

rahatlkla alabilecei boyutlarda (1.25 m genilik, 2 m ykseklik) almaldr.

Muhakkakki pilot tnelle aratrma, maliyet zaman ve emek ynnden kayplara

neden olmaktadr. Bu nedenle dier yntemler elemine edildikten sonra pilot tnel

yntemine gidilmelidir. Eer zemin koullar pilot tnel ile slah edilebiliyorsa

aratrma, maliyet ve zaman kayplar gze alnabilir [5].

2.5.5 Kaya Kalitesinin Saptanmas

Gemite kaya snflandrmas iin Terzaghi snflamas kullanlmakta idi. Bu

snflandrmaya gre kayalar 9 gruba ayrlmaktadr.

- Sert ve atlaksz

- Sert, tabakal veya ist

- Masif, orta derecede eklemli

- Orta derecede bloklu ve damarl

- ok bloklu ve damarl

- Tamam rselenmi fakat kimyasal olarak bozulmam

- Skan kaya, orta derinlikte

- Skan kaya, ok derinde

- ien Kaya

Bu yntem bugn belli bir lde kullanlmakta ise de yeni yntemlerin daha kolay

belirlenir olmalar nedeni ile giderek daha az kullanlmaktadr.

Stini (1950), tnelcilikte ve kaya mekaniinin babas olarak kabul edilir. Stini, kaya

ktlelerindeki yapsal kusurlarn nemini vurgulamtr. Bu tabloyu Tablo 2.1de

grebilirsiniz. Rabewicz (1958), kimyasal bakmdan ayrma durumuna bal olarak,

kayann kendini tutma sresi ve gerekli salamlatrma trn ortaya koymutur.

12


29/137

Tablo 2.1: Stiniye Gre Beklenilen Da Basnc [6]

Basnca greSnflandrma

Kaya Cinsi Oluan atlakBoyu (m)

9ok BasklKayalar

istler, krlgan marnlarezilmi kayalar, ar paralanm zonlar

40~60

8Orta Baskl

Kayalar

Krlgan, ince tabakalistler, fillitler yumuakmarnlar, grafitikistler,

slak kilta

24~40

7Hafif Baskl

Kayalar

Kilta, az deformasyonluistler mikal kuvars

istler, ksa aralkla bol killi, sertkayalar, orta

derceli milonit zonlar,killi marnlar, dopal nemli mil, slak tabanmorenleri

15~25

6ok Krlgan

Kayalar

nce tabakal, ok marnl kum talar,mikal fillitler, baz sert marnlar,

kalkerli killer, istler, sahil morenleri10~15

5KrlganKayalar

Killi marnlar, baz ince tabakal, krlgankum talar, tektonik oluumlu dolomitler

4~10

4Orta Krlgan

Kayalar

ok paralanm dolomitler 2~4

3Az Krlgan

Kayalar

Fazla deformasyona uram, iyiceparalanm kuvars fillitleri, kloritliistler, mikal ince kalker tabakal

istler

1~2

2YeterinceSalam

Kayalar

Mikalistler, ince klivajl gnayslar 0,5~1

1Salam

Kayalar

0~0,5

13


30/137

Tablo 2.2: Rabcewicz, L.V.e Gre Kaya Snflandrmas [6]

Salamlat

rma TrGeici Kalc

Da TrKendiniTutma

Sresi (gn)

elik BetonBeton iinde

Ankraj

elik ba

1 Salam Som KayaHibir salamlatrma nlemine

gerek yok.

2

Tabakal, klivajl

SalamKaya

0~24

3ok atlakl,krkl kaya

24~1

elik Ankraj

Pskrtmebetonankrajbeton

kaplama

4Tmyle paralanmkaya

KimyasalBakmdan

Bozulmam

0 elik Ba

5Psde (yalanc)kaya

6 Yzeye yakn azbaskl kaya

7Derindeki ok

baskl kaya

8Kabarma-ime

basnl kaya

PskrtmeBeton

,ankraj, elikhasrve pskrtme

betonve ankrajlar

9 Silt, kil

Kimyasalbakmdanbozulmu

Jeolojik

koullarave su

geliinebal olarak

birkagnden

bir ka saatekadar

elik BaBeton

10

Kum, akl molozkohezyonsuzayrk kaya

Kimyasalolaraksalam

0yetersiz bilgi

elik Baelik

betonkaplama

Lauffer (1958), herhangibir aktif iksasz kaya genilii iin tnelin ayakta kalma

zamann deiik kaya ktlesi snflar ile ilikili olduunu dnmtr. Bir aktif

iksasz genilik, tnelin genilii ya da iksadan aynaya kadar olan uzaklktr. (eer

bu uzaklk tnel geniliinden kk ise) Tnelin ayakta kalma zaman, kazdan

sonra tnelin iksasz olarak ayakta kalabilecei zaman araldr.

14


31/137

Aadaki ekil 2.3de kaya ktlesi iinde alm olan 1 m apndaki galerinin

iksasz olarak durabildii zaman kaya gc arasndaki ilikiyi gsteren Lauffer

Diagramn gsterilmitir.

ekil 2.3: Lauffer Grafii [7]

ekil 2.4de ise Lauffer Grafiinin galerinin iksasz ayakta kalma zaman arasndaki

ilkiyi gsteren grafii grlmektedir.

ekil 2.4: Ayakta Kalma Zaman ile Lauffer Diayagram Arasndaki liki [7]

15


32/137

Kaya snflandrma sistemlerinin ilklerinden biri RQD (rock quality designation-

kaya kalitesi tayini) sistemidir ve bugne dek birok projede kullanlmtr. Bu

sistem tnelcilik ynnden kaya kalitesi RQD deerleri ile u ekilde snflandrlr:

025 ok kt

2550 Kt

5075 Orta

7590 yi

90100 ok iyi

Wickham, Tiedeman ve Skinner ise RSR (Rock Structure Rating-Kayann Yapsal

Deelendirilmesi) sistemini nermilerdir ki bu sistemde kayann cinsi, jeolojik

yap, tnel dorultusu ile eklemlerin konumu arasndaki ilgi, eklemlerin durumu,

beklenebilecek yeralt suyu olasl ve miktar gibi zellikler gznne

alnmaktadr. RSR dererleri 25 (en kt) ile 100 (en iyi) arasnda deimektedir.

Bu sistemlerden herhangi biri veya bunlara benzer bir sistem kullanlarak tnelin

hangi kategorilerdeki kayalarda hangi oranlarda ilerleyeceinin sylenebilmesi

gereklidir.

Baz hallerde sondajlarn olmamas veya jeolojinin karmak olmas nedeni ile bu

sylenenler bir tahminden ileriye gidemez.

2.5.6 Yerinde Deneyler

Laboratuvar deneyleri ile saptanamayan zemin zellikleri iin yerinde deney teknii

uygulanr. rnein, yeralt suyu koullarnn belirlenebilmesi iin blgenin jeolojik

yaps ile ilgili bilgilere ilave olarak yeralt su durumunun da bilinmesi

gerekmektedir. Baz sondaj kuyularna taklan standpipe ve piezometrelerle yeraltsuyunun seviyeleri ve basnlar llr. Bu lme dzenli olarak inaat

tamamlanncaya kadar srer.

Szma deneyleri zeminin permeabilitesinin hesaplanmasnda ise basnl su testleri

(BST) veya Lugeon testleri uygulanr. Permeabilite deerleri hesaplanrken zeminin

homojen olduu kabul edilir. Herhangi bir geirimsiz seviyenin ak bir atlan

veya bir boluun olamas halinde ise gerei yanstmayan sonularnda ortaya

16


33/137


34/137

3. TNEL AMA YNTEMLER

3.1 Genel

Tnel almas genel olarak aadaki 4 ilemin beraber ve birbirleriyle uyumlu

olarak yrtld ok yl bir almadr;

- Tnelin kazlmas

- Gerekiyorsa iksa ya da destek uygulanmas

- Pasann tanmas

- Kaplama, izolasyon, drenaj ve havalandrma

Herhangi bir yerde tnel alrken bu 4 ilemin ne ekilde uygulanaca, hangi

yntemlerin benimsenecei esas olarak Jeolojikartlara, Hidrolojikartlara, tnelin

ekil ve geniliine ve tnelin ne amala kullanlacana bal olarak belirlenir.

Bununla beraber tnelcilik, tnelin iinde ald malzemeye bal olarak kayada

tnelcilik ve yumuak zeminde (toprakta) tnelcilik olmak zere 2 gruba ayrlr. Bu

iki malzemede tnelcilik birbirinden ok farkldr. Bu farkllk kaya ve topran

mekanik zelliklerinden kaynaklanmaktadr. Balca farkllklar;

- Kayada gerilmeler topraa gre daha fazladr. Bununla beraber kayada

gerilmeler byk lde rt kalnlna baldr. rt kalnl arttka

gerilmelerde artar. Kayann tama kapasitesi tabii ki topraa gre daha

fazladr. Bu nedenle yumuak zeminde alan tnellerde en byk sorun

aynada ve tnel evresinde duraylln salanmasdr.

- Kayada alan tnellerde tehlikeli su akmlar genellikle geici bir sorundur

ve ilerleme esnasnda bir su tayc seviyenin geilmesi ile ilgilidir.

Yumuak zeminde kazlan tnellerde ise su ile mcadele btn zemin

boyunca gerekli olabilir.

18


35/137

- Bununla beraber kaya tnelcilii genellikle daha az masrafl, daha az

zorluklar sunan daha hzl bir tnelciliktir.

3.2 Kayada Tnelcilik

Bir tnel gzergah boyunca yeraltndaki jeolojik artlarn deiiklikler gstermesi

olaandr. Jeolojikartlardaki deiimler ilerleme hzn az veya ok etkiler. Ama

ynteminde dzenlemeler yapmay gerektirebilir. Baz durumlarda ise tnelcilik

ynteminin tamam ile deimesi gerekebilir. Bu durumlar su tayan bir eklem veya

tabakaya ya da geni ezilme zonlu bir faya rastlanmas ile ortaya kabilir. Suyun

ok aniden patlamas durumunda enjeksiyon gleebilir. Geni ezilme zonlarnda

artlar yumuak zemin tnelciliini gerektirebilir. Kayada tnel am, uygulananilerleme ekline gre ikiye ayrlr;

1- Delme Patlatma yntemi ile tne am

2- Makine ile tnel am

Patlatma ynteminde en az patlayc madde ve en az delikle en fazla verimin

yansra;

- Pasann kolay tanabilir byklkte olmas

- Zemin titreiminin, hava patlamasnn ve grltnn en az olmas

- Tnelin tamamlanan ksmna, evreye ve yzeye en az hasar yaplmas ve

bylece evrenin korunmas

- Patlatma alan evresindeki kayann mmkn olduu kadar az zayflamas

ve bylece gerekebilecek iksann en az dzeyde tutulmas

- Tnel yzeyinin zellikle su isalesi iin yaplan kaplamasz tnellerdeolabildiince przsz olmas istenir. Bir patlatmada alnacak derinlik tnel

genilii ve kayann durumuna baldr. Genel olarak bu tnel geniliini

gemez.

Delme ve Patlatma ynteminin yllardan beri uygulanm olmasnn verdii tecrbe,

gerekli ilk malzeme, techizatnn ucuzluu ve hertrl kaya artlarna

uygulanabilmesi avantajlar arasnda yer almaktadr. Her trl kaya artlarna uygun

olmas kaya artlarnn tnel gzergah boyunca aa yukar deimediidurumlarda nemli olmayabilir. Fakat kaya artlarnn tnel gzergah boyunca

19


36/137

deitii durumlarda veya yksek mukavemetli kayalarda uygulanabilecek tek yol

olabilir.

Dezavantaj ise uzun zaman alyor olmasdr. Bunun yansra ar skmenin nne

geilemediinde tnel apn ve eklini aynen salanmas mmkn deildir. Nekadar hassasiyet gsterilse gsterilsin patlamann, sebep olduu gevemelerden

kanlamaz.

50li yllardan itibaren tnel ama makinelerinin gelitirilmesi ve kullanlmaya

balanmas ile tnel amnda yeni bir devir alm oldu. i maliyetlerinin giderek

artmas ve daha hzl bir tnel amna gerek duyulmas tnel ama makinalarnn

gelitirilmesinin esas sebebleridir.

Tnel ama makineleri 2 ayr trde olup tnel amda bu ekilde ikiye ayrlr:

1- Tam kesit tnel aama makineleri

2- Yarm kesit tnel ama makineler

Tam kesit tnel ama makineleri iim TBM veya Fullface Tunnelling Machine

deyimleri kullanlabililir. ekil 3.1 ve 3.2de TBM ve blmleri gsterilmektedir.

TBM, tnel ama teknolojisi son dnemlerde ok nemli teknik gelimeler

kaydetmitir. Sistem; ina edilmesi tasarlanan boyutta dairesel bir silindirik formuolan ring ierisinde tnel yapm iin gerekli teknolojiyi barndran bir tnel yap

makinasdr. TBM makinalarnn tasarm; tnel i kaplama cinsi, zemin ve proje

koullarna gre belirlenmektedir.

Sistemin ba ksmnda kazlmas planlanan zemin koullarna gre tasarlanm bir

kazc kafa ile kazlan malzemenin darya tanmasn salayan bir sistem

mevcuttur. Makinann silindirik formu kazlan zemini ayakta tutarak zemin

stabilitesini korur. Kazc kafann ilerlemesiyle n ksmn stabiliteside hemen

gerisindeki ok sayda pistonlar araclyla yerletirilen segmentlere basarak ve

kt zemin koullar iin tasarlanm ise ayna basnc uygulayarak salanr. Lojistik

lokomatif araclyla ieri tanan segment paralar makinann erektr sistemi ile

kazs tamamlanan blmde yerletirilir. Bu arada sistemin tm mekanik

parametrelerini gsteren bir bilgisayar ile makinann yeraltnda ynlendirme ve i

kaplama yerleiminin ynetildii bir lme bilgisayar mevcuttur [9].

20


37/137

ekil 3.1: Tnel Ama Makinesi (TBM) [10]

1-Kazc Kafa, 2-tme nitesi, 3-Piston, 4-Basn nitesi, 5-Burgu Konveyr,6-Ring Montaj Kolu, 7-Burgu Konveyr, 8-Segment Besleme nitesi, 9-SegmentVinci, 10-amur Nakil Band, 11-Kontrol Kabini, 12-Segment Yzeyi, 13-TBMYnlendirme Lazerstasyonu

ekil 3.2: TBM Makinesini Oluturan Blmler [9]

Jeolojikartlarn uygun olmas durumunda makine ile tnel almasnn stnlkleri;

1- Dzgn, przsz bir yzey elde edilir. Bu ekilde bir kesit en yksek

duyarll ve gerilmelerin tnel etrafnda en uygun dalmn salar.

2- Patlatma tahribat olmadndan tnel etrafndaki kaya ilk kaya hali ile kalr.

Bunun sonucu olarak daha az bir iksa gerekir.

3- Yerleme ve sanayi alanlarnn yaknnda veya iindeki s tneller, tahribata

sebep olabileceinden patlatma ile ama yerine, ekonomik olup olmadna

baklmakszn makine ile ama ilemi uygulanr.

4- Daha az insan gcne ihtiya duyulmasdr.

21


38/137


39/137

3.3 Yumuak Zeminde Tnelcilik

zellikle ehirlemenin gelimesi yeralt yaya yollar, yeralt geitleri ve yeralt

tnelleri yannda yeralt depolar, garajlar ve park yerleri ile ehir ime suyu ve

kanalizasyon tnellerinin de almasn gerektirmitir.

Tm bu yeralt yaplarnn ortak zellikleri genellikle ok s derinliklerde ve

yumuak zeminde yani toprakta alm olmalardr. Bu cins inaatta esas zorluk

zemini dk tama gl, dk mukavemetli ve kolay deforme olmasndan ileri

gelir. Buna ilave olarak yzeyde bulunduu iin, bu malzeme ogu kez suya doygun

olabilmekte, buda ilave bir sorun olarak ortaya kmaktadr. Zeminin bu mekanik

zellikleri, kaz ynteminin, tnel iindeki duyarlln, tnel inaatnn evreye olan

etkisinin ve tnel kaplamasnn belirlenmesinde en byk etkendir [5].

23


40/137

4. TNEL NA YNTEMLER

4.1 Genel

naatn emniyetli ve ekonomik olmas iin, mevcut artlara gre toprak iler ile iksa

ve kaplama ilerinin en uygun biimde yaplmas gerekmektedir.

Zemin ina yntemleri aada anlatlan 4 yntemle uygulanmaktadr. Burada en ok

NATMa (Yeni Avusturya Metodu) deinilecektir.

a) Yeni Avusturya Metodu (NATM)

b) ngiliz Metodu

c) Alman Metodu

d) Belika Metodu

4.2 Yeni Avusturya Tnel na Yntemi

Yeni Avusturya Tnel Ama Metodu dier bir deyimle Ardk Kaz Metodu

(Sequential Excavation Method-SEM) olarak da anlr. Bu yntem ilk olarak 1950li

yllarda Avusturyada Runserau Hidroelektrik G Projesi srarasnda kefedildi.

Sonraki yllarda bu metod teorik ve pratik adan gelitirildi ve hemen hemen tm

zemin koullarnda kullanlabilir hale geldi. Amerikada bu yntem 1980li yllarda

ilk Pittsbourg ve Washington D.C. ehirlerinde uyguland.

NATM prensip olarak, tneli evreleyen topran gcn mobilize ederek kayann

veya zeminin tama gc kapasitesini arttrmaya dayanr. Tnel kazs bu yntemde

blm blm, aama aama yaplr. ekil 4.1 ve 4.2de kaz aamalar ve genel

prensipleri gsterilmektedir. Her kaz aamasnda yaplacak kaplama kaz etrafnda,

izin verilebilir gerilme boalmalarna, kesit tesirlerini minimuma indirmek iin belli

bir rijitlie sahip olmaldr. Buna ek olarak tnelin stabilitesi, gvenlii ve

yzeydeki oturmalarn minimum olmas iin eitli zemin destekleri, ayna

destekeleme sistemleri ve zemin iyiletirme iin yaplan lmlerden ve

24


41/137

yntemlerden faydalanlr. ok ekstrem zor zemin artlarnda zel yntemler olan

zemin dondurma ya da basnl hava ile kaz metodlarna bavurulur.

ekil 4.1:NATM Kaz Aamalar

Kaz sresince, tasarm kabullerinin douluunu teyit etmek, stabiliteyi kontrol

etmek ve kaznn srasn (blmlerini) ve destekleme elemanlarnn uygunluunu

belirlemek amac ile tnelin iindeki ve zerinde meydana gelebilecek

deformasyonlar devaml olarak kaydedilir ve monitrler ile izlenir.

Kaz tamamlandktan ve ilk destekleme yapldktan sonra su geirmezlii salayacak

olan membran ve geotekstil ilk kaplama ile son kaplama arasna oluabilecek szntlar

engellemek zere yerletirilir. Daha sonraki aamada ise zemin yklerine, hidrostatik

ve sismik yklere kar daynml olacak ekilde dizayn edilmi son kaplamann

yaplmasna gelir. Bu kaplama tnelin uzunluuna ve enine kesitlerin eitliliine gre

donatl, yerinde dkme beton ya da pskrtme beton kullanlarak yaplr. Aadaki

ekilde NATM tnel kesiti grlmektedir.

25


42/137

ekil4.2: NATM Tnel Kesiti [11]

4.2.1 Yeni Avusturya Tnel naatnda Tnel Tasarm

Tnel dizayn, yukarda anlatlm olan prensiplere, byk oranda mhendisin

tecrbelerine ve uygun kaz aamalarn ve bunlarla beraber destekleme sistemlerini

belirlemek iin gelitirilmi olan Sonlu Elemanlar Yntemi aralarna dayanr.

Tnel tasarm srasnda gznne alnmas gereken esaslar aadaki gibidir:

1. Gerilme younlamalarn engellemek iin kaz srasnda aynadaki kesit

eklinin kubbe eklinde olmamasna ve yumuak zeminde kaz tabannn

yuvarlak olamamasna zen gsterilmemelidir.

2. Zeminin paralanmamas ve dalmamas iin ve tnel evresinde ve

aynasnda devaml ve dzgn destek sisteminin olumas iin uygun olan

zamanda shotcrete kaplamalar yaplmaldr.

3. Kazy her aamasnda kontrol etmek ve stabil olmasn salamak iin

aynada kaz st (Heading), orta (bench) ve alt ksm (invert) olak zere bir

ka blmde yaplr.

26


43/137

4. Karlalacak zemin koullarna gre sahada gerekli ayarlama ve

dzenlemeler yaplmaldr.

Zeminde karlalacak zemin koullarn inaat boyunca yaplan lmler, tnel

aynasnn ve kaznn stabilitesini korumak amac ile yaplr. Bu lmler aadakigibidir;

- Destekleme ncesi lmler

- Ayna stabilizasyonu iin yaplan lmler

- Halka eklinde yaplacak olan lmler

- Zemin iyiletirme iin yaplacak olan lmler

Bu lmler inaat sresi boyunca esneklie ve btn zemin koullarn kontrol

etmeye ve bunun sonucunda NATM sisteminin risklerini byk lde

azaltmaktadr [12]. Aada NATM ina yntemi ile ina edilen bir tnel

grlmektedir [10].

ekil 4.3: NATM Ynteminde Tnenlin Kazlmas [10]

27


44/137

ekil 4.4: NATM Tnel naYnteminde ksa Yaplmas [10]

ekil 4.5: NATM Tnal na Ynteminde Pskrtme Beton Yaplmas [10]

28


45/137

ekil 4.6: NATM Tnel na Ynteminde elik Hasr Kaplama Yaplmas [10]

ekil 4.7: NATM Tnel na Ynteminde Son Kat Beton Kaplamas Yaplmas [10]

29


46/137

4.2.2 Yeni Avusturya Tnel na Ynteminin Esaslar

Yeni Avusturya ynyemiyle bugn yalnz derin tneller deil, ayn zamanda ehir

ilerinde s metro tnelleri ve kavernler ina etmek mmkn olmaktadr. Bu

yntem Leopold Mllerin (1979) belirttii u esaslara dayanmaktadr:

- Da veya zemin esas tayc sistem olarak kabul edilir ve bunun iin gerekli nlemler

alnr.

- Tnel cidarnn bir miktar deformasyon yapmasna izin verilir. Bu deformasyon

miktar, iksann yaplma zaman ve rijitlii ile ayarlanr. Uygun kaz yntemi de

nemlidir. ksa genelde pskrtme betonu, hasr elik, elik kemer ve ankrajla

yaplmaktadr.

- Genelde kapalama zerine birincil gerilmenin kk bir oran gelmektedir. Fakat

gvenlik asndan baz durumlarda gz nne alnp, tama gc biraz daha yksek

iksa yaplabilir. Genelde kayalarda bir geveme bekleniyorsa bunun ankrajlarla

nlenmesi tercih edilir.

- Kaplama mmkn olduu kadar fleksible olmal ve bir basn emberi olarak

almaldr. ksa kaplamas yle tekil edilmelidir ki, evresindeki kayala birlikte

kompozit bir sistem olarak alabilsin.

- naat srasnda kontrol lmleri buna bal olarak yeniden boyutlandrma ile kaz

ve iksa zamanlamasnn kontrolu, bu husus Yeni Avusturya Tnel na Ynteminin

en nemli husularndan biri olmasna ramen, Trkiyede inaat mhendisliinde

genelde kontrol lmleri yapmak yerlemedii iin, tnel inaatlarnda da

uygulamas snrl kalmaktadr.

Tnel inaatnda baar iin uygun hesap ynteminin yannda Yeni Avusturya Tnel

prensiplerinin dier esaslar olan kaz ve iksann doru kombinasyonu, gerilme ekil

deitirme deiimlerinin devaml kontrolu, tabanda ringin kapatlmas yerine

getirilmelidir [13].

30


47/137

4.3 Yeni Avusturya Tnel na Ynteminde ksa Yaplmas

4.3.1 Genel

Gerek tnelin al srasnda, gerekse bittikten sonra, durayllk ve gvenlik, geiciveya srekli destek yntemlerine gre hesaplar yapmak sureti ile hesaplan r. Bu

yntemlere gre yaplan destekler, elik kaburgal, bulonlu, pskrtme betonlu

sistemleri tek tek veya birkann birlikte yaplmas ile salanr.

Tnellerde destekler, sadece durayll deil, yan sra biten tnelin gvenli

kullanmn salar. Tnellerdeki destek ve destekleme ilemlerinin tnel ina hz ile

tnel toplam maliyetine etkisi asndan ok byk nem tamaktadr. Bu etkin ve

ok nemli faktr tnel inasnda birinci derecede rol oynamaktadr.

eitli aratrmalarda, alm olan tnellerin toplam maliyetleri iindeki destek

paylarnn, salam kaya ktlesi iin %1540 arasnda olduunu gstermilerdir. Bu

oran zayf kayalarda ve patlatma ile alan sistemlerde %50ye kadar

kabilmektedir. Ayrca makine ile amlarda maliyetin daha dk olduu

belirlenmitir. Pskrtme beton kullanm destekleme salanan tnellerde maliyet

orannda %510 kadar azalma olabileceide belirtilmitir.

Son yllarda gelitirilen pskrtme betonlu ve bulonlu sistemlerin kullanlmaya

balamas ile maliyette nemli lde dlerin gzlenmesi raslant olmayp,

desteklemenin maliyetteki orannn drlmesine ilikin teknolojik gelimeler

olarak kabul edilmelidir.

Tnellerin desteklenmesinde etkin faktrler sras ile kaya ktlesindeki

sreksizliklerin zellikleri, kaz destekleme aras sre, kaz yntemine ilikin

kayann bozulmas, destek sisteminin esneklik zellikleridir. Kaya ktlesi zerindeki

sreksizlikler, uygulanabilecek destek ve destekleme ynteminin tayininde nemli

rol oynarlar. Destek sistemine gelen yk miktar ve deiimi zerinde de tam bir

etkiye sahiptirler.

Kaznn hemen sonrasnda aklk etrafndaki kayada, kendini tutabilme sresi

iinde geveme balar. Bu geveme kayalarda tnel akl, dalan ve geveyen

bloklarla dolana kadar, salam kayalarda ise kemerlenme geliene kadar srer.

Destekler bu srenin bitiminden nce ve optimum noktada yerletirilmelidirler.Ykler ve deformasyon destek konulana kadar geecek srede de artacandan,

31


48/137

destek zerine gelen yklerin snrlanmas iin, iksa elemanlar kaya yzne

mmkn olduu kadar yakn konulmaldrlar. Bu destek maliyetin drlmesinde

ok byk etkendir.

Tnel civar kayasnn, kendini tutabilme sresi iin, kayada yerinde yaplan deneysonular dnda bir n tahminde bulunmak zordur.

Her sreksizlik dzlemleri ile bloklara blnm olan kaya ktleleri, bloklar aras

kitlenme ve kemerlenme nedeni ile belli bir dirence sahiptir. Durayllk asndan bu

diren yeterli olmadnda, destekler kullanmak sureti ile kaya ktlesinin

kendiliinden salayamad yk tama kapasitesini oluturmasna yardmc olunur.

Seilecek olan destekler, kemerlemenin gelimesinde duvarlarn yeterli hareketine

msaade edecek esneklikte olmal; kayann kendiliinden tayamayaca,tutamayaca yk tayabilecek ve ayrca tnel inasnn bitiminden sonraki

deformasyonlar da karlayabilecek derecede kuvvetli olmaldr. Bu nedenlerle

destek projelendirmelerinde yeterli esneklie ek olarak kaya yknn azaltlmas ve

bu yklerin daha homojen dalmas sonucu projenin daha ekonomik olmasna

allr.

4.3.2 D ve Kaplama

Tnel aynasnn hemen gerisinde, kayay geici olarak destekleyen D Kaplama

olarak, daha sonra ki safhada yaplan ve uzun sre durayll salayacak ekilde

projelendirilen destek sistemi ise Kaplama olarak tanmlanrlar. D destekleme

en ok elik elemanlarla temin edilir. kaplama ise betondan yaplr.

Halen srekli veya zel artlar altnda d kaplamada, elik kaburgal sistemler,

bulonlar ve pskrtme beton olup; bunlarn bir veya birkann birlikte kullanlmas

ile destekleme projeleri yaplmaktadr. kaplama ise genellikle beton ile yaplr.

Beton desteklemede nispeten rijit bir destek eleman sz konusudur. D kaplama

srasnda oluan deformasyonlar, i kaplamannda yaplmas ile en az seviyeye

indirgenir.

Hidrostatik basnca maruz kalacak tnellerde, i kaplamalar, bu basnlar gznne

alnarak projelendirilir.

32


49/137

4.3.3 elik Kaburgal Destekleme Sistemi

Kayann sreksizliklerle bloklara blnd ortamlarda, aralar ahap malzeme ile

kapatlm elik kaburgal destek takmlar eskiden beri kullanlmaktadr.

Gnmzde zayf kayalar hala ayn yntemle desteklenmekteyse de kaya bulonlu,

pskrtme betonlu iksalama yntemlerinin lehine gelien grlerle bu yntemin

kullanm azalmtr. ki tip elik kaburgal destek uygulanabilmektedir.

Devaml Kaburgal Destek Tipi; genellikle montaj hz asndan birbirine balanan

iki e elik putrelden oluur. zel amalara gre veya drt paralda olabilir. Tam

kesitli tnel ama yntemlerinde kullanlr.

Tam dairesel destek tipi ise veya daha fazla eri elik putrelin birbirine

balanmas ile oluurlar. Bu tipler, makine ile alan tnellerde, skan kabaran

ezilmi veya byk lde yan basnlar veren kayalar iinde, tavan basncn tabana

tatma olana bulunmayan koullarda ve sert kaya iindeki yumuak zonlarda

kullanlr.

Burada sktrc ahap kamalarn elle ve ok dikkatli ekilde yerletirilmeleri

gereklilii tnelin ilerlemesi asndan zaman kaybna neden olmaktadr. Bu durum

zellikle makine ile alan tneller iin geerlidir. Dier bir dezavantaj ise

desteklemede ahap malzeme kullanmndan ileri glemektedir. Bunlar zamanla

bozulacaklarndan srekli dayanak alamaz ve ikincil desteklere gereksinim

oluturmaktadr. Ayrca elik kaburgal destekleri yerletirmek iin tnelin

projelendirilen apnn 1530 cm arttrlmas gerekecek, ahap elemanlarnn

kullanlmas nedeni ile ikincil desteklemelere de ihtiya duyulacandan apn bir

kere daha arttrlmas kanlmazdr. Bu ap artm ile orantl olarak kaz miktarda

artacak ve buda maliyette artlara neden olacaktr.

4.3.4 Kaya Bulonlar ve Bulon Tipleri

Kaya bulonlar, akln civarndaki kaya ktlesindeki eksiklii ksmen

tamamlayarak, desteklenmeyi temin ederler. Bulonlar tnelin tavan ve duvarlarnn

desteklenmemesi halinde, decek kaya bloklarnn durayllnn salanmasnda

kullanlrlar.

33


50/137

Bulonlar 1,34,0 cm apl ve uzunluklar tnel aklna gre deiebilen elik

ubuklardr. Tnel tavan ve duvarlarna delinen duvarlar iine yerletirilirler.

imento enjeksiyonu yaplarak veya alt ucundan kayaya balanarak ve her iki halde

de kaya yznde bir plakann somun vastas ile kayaya doru itilip skrlmasyla,

delik iinde kaya ile temas ve gerdirilmesi salanr. Bulonlar tnel civar kayasnn

gerekli duraylln salamak zere bir modele uygun ekilde yerletirilerek,

salamlatrlm srekli kaya kemerlerini olutururlar. Uygun kemer biiminin

olumas iin bulon aralar, kaya kalitesi ve tnel boyutunun bir fonksiyonu olarak

seilir. Bulonlar genelde gerilmesiz, mekanik gerilmeli, utan yapan olarak ana

tipe ayrlr. Gerilmesiz bulonlar, enjeksiyonlu ve srtnmeli tip olarak ikiye

ayrlrlar. Enjeksiyonlu bulonlar, delie yerletildikten sonra kaya ile ilikisi

enjeksiyon ile salanan yani ubuk ile kaya aras imento erbeti ile doldurulan

tiplerdir. Srtnmeli tipler ise delik iinde bulunan mekanik olarak skmas esasna

dayanr.

Gerilmesiz bulonlar aklk civar kayasnda oluan deformasyonlarn etkisi ile

sadece yk alabilirler. Mekanik gerilmeli bulonlar ise mekanik ilemler ile kayaya

skca tutturulurlar ve bulonlara ubuun yenilme direncine yakn gerilme verilir.

Gerektiinde bulon ve delik cidar aras imento erbeti ile doldurulur. stenen

gerilme ancak iyi nitelikli kayalarda salanabilir. Nitelii kt olan ktlelerde, bulan

gerdirilirken balant noktasnda kayann ezilip paralanmas sonucu bulon delikten

dar kayarak, fonsiyonunu yerine getiremez.

Kt nitelikli kayalarda mekanik gerilmeli bulonlarn baarl olarak balanp

gerdirilememesi nedeni ile Utan Yapan tipler gelitirilmitir. Bulonun

yerletirilmesi, sosise benzer ar kapsller iindeki resin ve katalizrn ayr ayr

delik iine sokulduktan sonra burulan elik ubuun kapslleri krmas ve

karmasn temin ederek donan bileimin elik ubuu kayaya balamas esasna

dayanr. Resinin abuk donmas ve kuvvetli balant yapmas, bu ilemden hemen

birka dakika sonra gerdirme ilemine olanak verir.

Bulonla destekleme yapmann balca yarar kolayca yerletirilmeleridir. Bulonlarn

kaya yzeyine ok yakn konuluyor olmas ve ciddi gevemelere neden olan ilk

gerilmelerden nce yerletirilmesi, kaya ktlesinin hemen hemen tam direncinden

yararlanmaya olanak verir. Bulonlar enjeksiyon yap

larak korozyona kar

korunurlar. Bu yararlar yannda devamszlklar nedeni ile yinede baz blok

34


51/137

dmelerini nleyememektedirler. Bu olumsuz yan tnel tavann kafes tel ve

pskrtme beton ile kaplanmas ile nlenebilir. Kaya bulonlarnn uzunluklar tnel

geniliinin 1/3 nden daha fazla olmaldrlar. Bulon aralar, daima tasarlanan bulon

uzunluundan daha az olmaldr. Bulon aralklar 90250 cm arasnda deiir.

Bulonlar aynaya mmkn olduu kadar yakn ve abuk yerletirilmelidir ve en

yksek verimi elde edebilmek iin gerilmelidirler.

4.3.5 Pskrtme Beton

Kaya yzeyine pskrtmek sureti ile uygulanan ve yzeyde bir tabaka oluturan

beton ve betona Pskrtme Betonu denir. Islak ve kuru karm olmak zere ikiye

ayrlrlar. Islak karm daha az srama ve tozlanma salar. Kuru karm isedeien artlara kolay uyum salar ve kk apl tnellerde kullanlrlar ve su

ieren kaylarda da kullanlr. Pskrtme betonun nitelii byk lde karm

oranlarna aynen beton gibi baldr. Kullanlan agregann daha iyi

pompalanabilmesi iin yuvarlak ve doal olan tercih edilir. En byk dane boyutu

19 mm ve % 2den fazla 200 Nolu elekten gememeli (0.075 mm) ve iinde alkali

malzemeler bulunmamaldr. ri agregann optimum oranda seilmesi,

kompaksiyonun iyilemesini, younluun artmasn, bzlmenin azalmasn ve

balanmann kuvvetlenmesini salar. Ancak betona oranla daha az su miktar ile

karm yaplmaktadr. Buna bal olarak daha yksek basn direnci gsterirler. En

olumlu yn kaya bulonu yeterli olmadnda, beraber kullanlabilmesi, her cins

kayaya uygulanabilmesi ve ekonomik olmasdr [14].

4.3.6 Tnel naatnda Gz nne Alnmas Gereken Genel Esaslar

1) Jeolojik ve geoteknik datalarn kontrol edilmeli, katmanlarn yaplar, kopmakrlma zellikleri, atlak yzeyleri, ynleri eimleri boy kesitlerin zerine

yazlarak belirtilmelidir. Bu almalarn sonucu olarak kaz miktar, kaznn

nerede olaca ve ankraj boylarda bu bilgilere gre tesbit edilir.

2) Convergence toporafik olarak aletlerle gzlenmelidir. Tnelin her blmnn

gerilme kabarma davranlar tespit edilmelidir. Gnlk ilerleme zemin koullara

bal olarak deimektedir.

35


52/137

3) Tnelin inas srasnda karlalan problemler jeolojik, geoteknik aratrmalar

ve sondajlarla zlebilir. Tnelin iine makine srerken suyun drenajnda

zellikle havalandrma, kazlan materyalin tanmasnda, tnelin

aydnlatlmasnda koordineli ve kontrollu bir alma gerekmektedir. Kaza

riskinin ok yksek olduu yerde i gvenlii ile ilgili olarak tecrbeli teknik

elemanlara danlmaldr.

4) Tnelde yaplacak son kat kaplama ii topran zayf olduu veya sismik

hareketlenmenin fazla olduu yerlerde zel bir programa gre kontrol

edilmelidir. Eer tnel zayf zeminde kazlyorsa tneli geici kaplama eleman

ile uzun zaman brakmak sakncaldr [15].

4.4 Tnel nasin Kullanlan Dier Yntemler

NATMnin dnda genelde kullanm az olan dier yntemler ise ngiliz, Alman ve

Belika yntemleridir.

ngiliz ynteminde bir ano 1,5 m ile 6 m arasnda geilir. Burada nce tnel ekseni

tabannda bir galeri alr. Bunun amac tnele yn vermek, szan sularn atlmas,

zemin cins ve itkilerini tayin etmektir. Buarada tavan galerisi alr, her iki galeri

birletirilir ve geniletilmi olan tavan ksmnn tahkimat yapldktan sonra geri

kalan kesit kazlarak alnr. Geri kalan cephenin kazsnda tahkimat malzemesi bir

nceki anonun radyesine dayatlarak desteklenir. ngiliz metodu gemite yaygn

olarak kullanlmasna ramen gnmzde pek kullanlmamaktadr.

Alman ynteminde ise, kenar ayaklarda birer klavuz galeri alarak bir ano boyu

kadar ilerletilir. Bunlar takiben tavanda bir galeri alr ve burada ayaklarn betonla

desteklenmesi tamamlanarak tavan galerisi geniletilir. st ksmn kazlmasndan

sonra betonlama ilemine geilir. Bu aamadan sonra ortadaki ekirdek ksm

kazlarak alnr, radye betonu atlr ve tnel tamamlanm olur. Bu sistemde ano

boylar 36 m arasnda deimektedir. Birbirini takip eden anolar ayn anda

altrlarak 2148 m gibi byk boyutlarda bir alma sahas yaratlabilir. Bylece

byk ilerleme hzlar elde edilir.

Belika yntemi tek ve ift klavuz galerili sistemler olarak iki ekilde

inceleyebiliriz. Birinci sistem, genellikle ksa ve su geliri az olan kuru zemin

36


53/137

artlarnda uygulanr. lk olarak tavan galerisi alarak geniletilir ve st ksmn

kazs bitirilerek tahkimat yaplr. Daha sonra tnelin yan taraflar, bu tahkimatn

desteklenmesi amac ile topuk olarak baklr ve orta ksmn kazs yaplr. Daha

sonra srayla yan topuklar karlkl gelmeyecekekilde, 2.503.0 m gerisinde tavan

galerisi alarak tnel ngiliz metodu gibi bitirilir.

Belika metodu kuru ve orta basn dayanmna sahip formasyonlarn bulunduu

ok uzun olmayan tneller iin ideal bir sistem olarak kullanlmtr.

37


54/137

5. SAYISAL YNTEMLER LE YEN AVUSTURYA TNEL NA

YNTEMNE UYGUN KAPLAMA BOYUTLANDIRILMASI

5.1 Saysal Yntemler

Zemin davrann analizinde, ortamn karmak oluu ve davrann ok eitli

etkenlere bal olmas nedeni ile genellikle ampirik bantlardan yararlanlmaktadr.

Bu durum, nmerik yntemlerin ve bilgisayar kullanmnn yaygn olmad

zamanlarda daha yaygn yntemdi. Geoteknik mhendislii uygulamalar srasnda

gelitirilen bu bantlarla yaplan analizler genelde yaklak sonular vermenin yan

sra bazen ok salksz, gerek deerden ok uzak sonular veredebilmektedir.

Geoteknik problemlerin zmnde ayn anda birden fazla zellii bir arada gz

nnde bulundurmak zordur. Bu nedenle jeolojik ortamlar srekli ortam gibi

dnlerek eitli etkiler karsndaki davran iin fiziksel temellere dayanan

teoriler ne srlmtr. Bu teoriler genelde matematiksel diferansiyel

denklemlerden meydana geldiinden kapal zme ulamak iin basit kabuller

yaplmas gerekmektedir. Bu yaklam ou pratik durumlar iin zm olmasna

karn jeolojik ortamlarn homojen olmamas, ierisindeki sreksizlikler, gelii gzel

geometrisi v.s. karmak zelliklerinden dolay problemlerin gereki zmlere

ulamasna olanak vermemektedir. Bu nedenle geomekanik problemlerin analizinde

yukarda belirtilmi olan etkenlerin birounu ayn anda gznne alan nmerik

yntemler gelitirilmitir. Tabii nmerik yntemlerin gelitirilmesi bilgisayarlarn

gelitirilmesine bal olarak gereklemitir.

5.1.1 Fenner-Pacher Konverjans Erisinin Yardm ile Boyutlandrma

Bu yntemde esas prensip tnel boluunda iksa imalatna balanncaya kadar

meydana gelen deformasyonu ve iksa rijitletii zaman doacak basnc nceden

belirlemeye dayanr. Kazdan sonra belirlenen zamanda iksaya balanrsa, Fenner-

Bacher erisine gre iksada nceden tahmin edilen bir basncn doaca kabuledilmektedir.

38


55/137

Bu durumda Avusturya Tnel Yntemine gre ina edilen tnellerin kaplamalarn

Fenner-Bacher da konverjans erilerinden faydalanarak boyutlandrmak ok uygun

gzkmekle beraberu hussularn mutlak bilinmesi gerekmektedir (ekil 5.1).

ekil 5.1: Fenner-Pacher Konverjans Erilerine gre Zeminle ksann Karlkl

Etkileimi [13]

- Dan deformasyon erisi (Fenner Bacher konverjans erisi)

- ksann rijitleme erisi

- Tnelboluunda iksa balayncaya kadar meydana gelen n deformasyon (RO)

Ayrca bu yntemle boyutlandrlan yeralt yaplarnn aadaki zellikleri

gstermesi gerekir.

1- Dairesel kesit

2- Yeterli derinlie sahip olmas

3- ksann btn kesit evresi boyunca niform olmas

4- Sreksizlikler ve anizotropi mevcut deil.

Yukardaki koullar salamayan tnellerde ok deiik sonular alnabilmektedir.

Bu nedenle bu yntem snrl olarak kullanlabilmektedir [13].

39


56/137

5.1.2 Krlma Teorisine Gre Kesiti Boyutlandrma

Rabcewicz ve Sattler (1965) krlma teorisine gre bir hesap yntemi

gelitirmilerdir. Tnel evresinde meydana geldii kabul edilen tayc zonun

(ringin) alabilecei maksimum kayma gerilmesi, yani kaya, ankraj ve betonkaplamadan oluan sistemin tayabilecei maksimum yk belirlenir. Bu deerlerin,

beklenen da banlarna oranlar mevcut gvenlii verir.

Bu hesap yntemi zerine Leoben Montan niversitesinden G.Federde (1982)

nemli almalarda bulunmutur. Aadaki ekil 5.3de Federe gre tayc

zonda krlma srasnda kaplamaya etkiyen kuvvetler grlmektedir.

ekil5.3: Federin Krlma Teorisine Gre (1982) Tnel Tavanna Etkiyen Ykler [13]

Esasda bu hesap ynteminin Terzaghinin nerdii yk kabul ile birok ynden

benzerlik gsterdii sylenebilir [13].

5.1.3 Tayc Ringi, Elastik Yataklanm Bir ereve Olarak Kabul Eden

Model

Bu yntem statik sistem olarak birok durumda kolayca uygulanabilmektedir. Kaya,

kaplama beton, ankraj ve elik kemerler bir btn tayc sistem olarak ele alnp,

elastik yataklanm ereve ile idealize edilirler. Bu modele statiin btn kaideleri

uygulanabildii ve abuk hesaplandndan oka tekrarlanabildii iin ok

yaygnlam durumdadr.

40


57/137

Tabii bu modelinde kusursuz olduu sylenemez. inden karld ortamn (dan)

snrartlar genellikle d ykler ve yatak katsays ile temsil edilebilmektedir ki, bu

katsaylar semek herzaman kolay olmamaktadr. Anizotropi durumlar,

sreksizlikler, ayrm zonlar hesapta gznne alnmamaktadr. Bu nedenlerle bu

hesap modelinin daha ok n projelerde veya derinlii az ve nispeten yumuak

zeminlerde alan tnellerde kullanlmas tavsiye edilmektedir (Duddeck 1979) [13].

5.1.4 Sonlu Elemanlar Yntemi

Sonlu elemanlar nmerik analiz yntemi, Zeinkiezwicz (1977), tarafndan

matematiksel ifadelerle tanmlanan srekli problemlerin genel zm yntemi

olarak tanmlanmtr. Geoteknik problemler iin matematiksel ifadeler, su ak

(boluk suyu basncn ieren problemler), denge eitlikleri, snr durumlarn ve

deformasyonlarn uygunluu ile gerilme-ekil deitirme arasndaki ilikiyi

tanmlayan eitliklerdir.

Sonlu elemanlar yntemi nmerik analiz yntemleri arasnda bilgisayar yazlm iin

en uygun formlasyona sahiptir. Bunun nedeni, karmak snr koullar ve non-

lineer malzeme davran, homojen olmayan malzemeler gibi zor ve karmak

problemlerin zmnde sistematik bir programlamaya izin vermesidir. Dier

yandan bu yntem mhendisliin ok geni bir alannda snr deer problemlerine

uygulanabilmektedir[16]. (kat cisim mekanii, termoelastisite, termodinamik,

akkanlar mekanii, magnetizma v.b.)

Sonlu elemanlar yntemi srekli bir sistemi bir problemin karakterine uygun

elemalara ayrarak, bu elemanlar zerinde i ve d kuvvetlerin minimum olmas ve

daha sonra bu elemanlarn birletirilmesi biiminde bir yntem uygulamaktadr. Bu

yntemin dier bir avantaj ise snr artlarnn problemin zm srasna gre

balangta hesaplara dahil edilmesidir. Bylelikle eitli snr artlarn probleme

uygularken balangtaki youn hesaplarn tekrarna gerek kalmamaktadr.

Geoteknik mhendisliinde sonlu elemanlar ynteminin kullanlmasna 1996 ylnda

balanmtr. Cloung ve Woodward (1967), dolguda gerilmeleri, yanal ve dey

haraketleri belirlemek amac ile Reyes ve Deene (1996), yeraltnda kayada kaz

uygulamasnda bu yntemi kullanmtr.

41


58/137

Geoteknik mhendislii uygulamalarnda kullanlan sonlu elemanlar analizlerinde

modellemeyi gerek duruma yakn yapabilmek iin aamal ykleme, aamal kaz

yaplmaktadr.

Geoteknik mhendislii problemlerinde sonlu elemanlar analizleri yardm ilegerilmeler, yanal ve dey yer deitirmeler, boluk suyu basnlar ve zemin suyu

ak v.b. belirlenmektedir. Zeminlerin gerilme-ekil deitirme davran non-lineer

olduundan geoteknik mhendislii sonlu elemanlar analizinde bu davrann

modellenmesi gerekmektedir. Bu amala yapmdan nceki balang gerilme

durumu, zeminin nonlineer gerilme-ekil deitirme ve mukavemet zellikleri ile

ykleme aamalar arasndaki bekleme sreleri analizde gerek duruma yakn olarak

belirlenmelidir [17].Sonlu elemanlar a tnel yaplarnn tasarmnda ve modellenmesinde nemli bir

aratr. Klasik anlamda tayc sistemler, belirli sayda elemann gene belirli

saydaki dm noktalarndan birbirleriyle balanmas suret ile olumakta ve her

elemann kuvvet deformasyon zelliinden haraket edilerek tm sistemin statik

karakteristikleri belirlenmektedir.

Srekli ortamda ise, rakamsal zm zorlatran sonsuz sayda dm noktas

mevcuttur. FE-Metodu byle bir ortamn (btnn) belirli sayda dm noktalar

ile birbirine balanan birim elemanlara blnebilecei varsaymndan hareket eder.

Birim elemanlarn kenarlar boyunca etkiyen gerilmeler fiktif kuvvet olarak

dm noktalarna bindirilirler. Bu ekilde srekli bir ortam nmerik yoldan ifade

etme imkan salanr.

FE- Modeli ile kaplama ve zeminin tm karakteristikleri dikkate alnd iin, byle

bir hesap metodunun en byk avantaj, kaplama ve zeminin birbirlerini etkileyi

tarzn geree yakn bir tarzda ifade etmek mmkn oluyor. Zemin ve kaplama

sisteminin zelliklerine bal olarak, kompozit sistemde her elemann ald yk,

hesap aknn tabii bir neticesi olarak belirlenmektedir. Bylece, zeminde

oluabilecek kemerlenmeleri, yk ve aktarmalarn, yklerin akn FE-Modelinde

takibetmek ve inai tedbirleri ynlendirmek mmkn olmaktadr.

Sonlu elemanlar ynteminde Analiz Admlar aada sraland gibidir;

- Eleman seimi ve ortam elemanlara ayrma

- Yaklam Modeli (veya fonksiyonun) seimi

42


59/137

- Malzeme bnye davran

- Eleman denklemlerinin elde edilmesi

- Eleman denklemlerinin birletirilerek sistem denklemlerinin elde edilmesi

- Sistem denklemlerinin zlerek birinci dereceden bilinmeyenlerin

bulunmas

- Birincil bilinmeyenlerden ikincil bilinmeyenlerin hesaplanmas

- Sonularn yorumu

Sonlu elemanlar ynteminin avantajlar;

- Bilgisayar yardm ile zlebilir. (Hz + Optimizasyon olana)

-Gelitirilen SE Formlasyonu birok probleme uygulanabilir.

-Karmak ykleme durumlar, ykleme, snr koullar ve malzeme durumu

dikkate alnabilir.

- Seilen birincil bilinmeyenler (yer deitirme, akm potansiyeli vs) ile

bunlara baml ikincil bilinmeyenler (gerilme, ekil deitirme, akm miktar,

hz v.s.) hesaplanr.

Dezavantajlar;

- Bilgisayar yardm ile zlebilir. (bellek ve bilgisayara bamllk)

- Yaklak bir yntem, yeterli eleman ile gerek zme ok yakn sonular

verir[18].

FE-Metodu ile mhendise tnel sektrnde karlaaca hemen hemen her hali

analitik yoldan ifade etme imkan verilmitir. yleki;

- Tnel kesiti her trl geometrikekilde olabilir.

- eitli tnel kesitleri belirli gruplarla ifade edilebilir.

- Zemin sath her trl toporafyaya uyabilir.

- Zemin eitli tabakalardan oluabilir, tabakalar srekli veya yerel olabilir.

- Zemindeki tabii yap (atlaklar, fay hatlar, anizotropi v.s.) tanmlanabilir.

- Zeminin elastik/elastoplastik zellikleri dikkate alnabilir.

- naat tarzna gre eitli kademeler ifade edilebilir.

43


60/137

- naatn ilerleyii paralelinde deien zemin karakteristikleri dikkate alnabilir

[19].

Bu almada tnel inaat srasnda zeminde meydana gelebilecek deformasyonlar,

zemin iyiletirmeleri ve evrede mevcut yap olmas durumu sonlu elemanlaranalizinde geoteknik mhendislii problemlerinin zm iin gelitirilmi olan

Plaxis program kullanlarak incelenmitir.

5.1.4.1 Sonlu Elemanlar Yntemi ile Tnel Kaplamalarnn Hesab

Son yllarda sonlu elemanlar yntemi teorik gelimeler ve uygulama alanlar

asndan byk ilerlemeler kaydetmitir. D etkiler altnda bir yapnn geree en

yakn davrann bulmay amalayan yap mhendislii alannda da sonlu elemanlar

yntemi kullanlmaktadr. Mhendisler, yntemin matematiksel kantlara dayanarak

deil, sezgisel nedenler ile ve ihtiyalarna gre ynetim g ve potansiyelini

kullanmaktadrlar.

Yeni gelitirilen tnel ina yntemlerine de uygun olan sonlu elemanlar yntemi

tnel hesabnda yaygn olarak kullanlmaktadr [20].

5.1.4.2 Plaxis Sonlu Elemanlar Program

Sonlu elemanlar program olan Plaxis Geoteknik mhendislii problemlerinin

nmerik analizi iin gelitirilmi bir programdr. Program, bilgi giriine olanak

veren giri (input) program, analizlerin gerekletirildii hesap (calculation)

program, analiz sonularn grafik olarak sergileyen (output) program ve elde

edilen sonular ile istenilen grafiin oluturulmasn salayan eri (curve)

programndan olumaktadr. Bu program, projelerin tasarmnda ihtiya duyulan

deformasyon ve stabilize analizleri, zemin yap etkileimi, gerilme-ekildeitirme,

ykleme durumlar, konsolidasyon, tama gc, akm a, zemin dinamii

konularnda ve malzemenin eitli olduu durumlarda kullanlmaktadr ve hemen

hemen geree yakn sonular vermektedir.

Uygulanan sonlu elemanlar formlasyonunda deplasman yntemi kullanlm, yani

deplasmanlar esas bilinmeyen olarak kabul edilmitir. Sonlu elemanlar yntemine

gre, bir srekli ortam birok elemana ayrlr ve her bir eleman zerindeki dm

noktalar bir serbestlik derecesine sahiptir.

44


61/137

Plaxis programnda sonlu elemanlar ann oluturulmas srasnda hcreler gen

elemanlara ayrlrlar. Plaxiste bu gen elemanlar 6 veya 15 dm noktal olarak

seilebilmektedirler. Gerilmelerin ve gme yzeylerinin geree daha yakn

hesaplanabilmeleri iin 15 dm noktal elemann seilmesi daha dorudur fakat

kullanc bunun daha fazla zaman aldn bilmelidir. Sonlu elemanlar hesab

srasnda deplasmanlar dm noktalarnda hesaplanr. Dm noktalarn gen

elemanlar zeindeki dalm aadaki ekildeki gibidir.

Problemlerin analizinde yer deitirmeler dm noktalarnda gerilmeler ise gerilme

noktalarnda hesaplanmaktadr. Dm noktalar yk deplasman erilerini

oluturmak iin daha nceden belirlenebilir. 6 dm noktal elemann 3 gerilme

noktas

, 15 dm noktal

gen elemanda ise 12 gerilme noktas

vard

r. Gerilmenoktalar gerilme izlerini veya gerilme ekil deitirme erilerini oluturmak iin

nceden eilebilir. Burada 15 dm noktal elemanlar tercih edilmitir. Bu

noktalarekil 5.1de grlmektedir.

ekil 5.2: Plaxis ile Analizde Kullanlan Elemanlar, Dm Noktalar ve Gerilme

Noktalar

45


62/137

Programda ncelikle geometrinin oluturulmas gerekmektedir. Burada Lines

komutu ile izgiler izilir ve alma alannn snrlar belirlenir. Birden fazla

tabakal zemin profili zerinde allaca zaman yine bu izgisel elemanlar yardm

ile arazi istenilen noktalardan ayrlarak farkl zemin blgeleri tanmlanabilir.

Geometrinin belirlenmesinden sonra projede kullanlacak yapsal elemanlar (temel,

palplan, yatay destek, ankraj, geotekstil) yerine gre Beam, Geotextile, Node to

Node Anchor ve Fixed End Anchor komutlar ile modellenir.

Tnel hesaplar iin ayr bir komut olan Tunnel komutu kullanlmaktadr. Tnel

hesaplarnda tneli farklekilde tanmlamak mmkndr (sol yarm tnel kesiti,

sa yarm tnel kesiti ve tam tnel kesiti). Bu komut Beam komutunun farkl bir

kullan

m

olduundan, palplan ve temel hesaplar

nda kullan

lanlar

n ayn

s

d

r.Tnel geometrisini belirlemek iin Tunnel Designer komutu kullanlr. Burada

tnelin yarap ve her dilim iin merkez as belirlenir. Dairesel tnellerde bu

alar btn dilimler iin ayn olurken deiik kesitli tneller iin bu alar

deitirilerek farkl geometriler elde edilebilir. Ayrca bu komut altnda tnel

etrafndaki kaplama malzemesi ve zemin yap etkileimin hesaba katmak ara yzey

elemanlarla (Interface Elements) tariflenebilir. Buna ilave olarak, flexible yaplar

iin gerekli olan ekil deitirebilme yzdesi yine bu komut yard

m

ile tneleatanabilir.

Plaxis sonlu elemanlar programnda nceden belirlenmi yer deitirmeleri, noktasal

ve yayl ykleride tanmlamamza olanak salar. Bu amala Prescribed

Displacements, Point Forces ve Traction Loads komutlar kullanlabilir.

Plaxisde Material Sets ana bal altnda Zemin ve yapsal elemanlarn zellikleri

(Soil & Interface, Beam, Anchor ve Geotextile) tanmlanabilir. Bunlar Plaxis

programnda arivlenip daha baka uygulamalarda da zemin ve yapsal eleman

zellii olarak atanabilir.

ubuk elemanlar iin (Beam Element); Normal Rijitlik (EA), Eilme Rijitlik (EI),

duvar kalnl (d), eleman arl (w), Poisson Oran (), ankraj ve destek

elemanlarn tanmlamakta kullanlan Node to Node Anchor komutu iin Normal

Rijitlik (EA), Destek Aral (LS), Maximum kuvvet (Fmax) deerleri; ankraj kk ve

geotekstil malzemesini tanmlamak iin kullanlan Geotextile komutu iin ise

Tünellerde Zemin İyileştirme

Documents

Transcript of Tünellerde Zemin İyileştirme