Anadolu otoyolu Bolu Dağı geçişinin mühendislik jeolojisi

Abstract

V. ÖZET ANADOLU OTOYOLU BOLU DA?I GEÇİŞİNİN MÜHENDİSLİK JEOLOJİSİ İstanbul üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Jeoloji Mühendisliği Anabilim Dalı, Uygulamalı Jeoloji Programında doktora tezi olarak hazırlanan çalışmanın amacı ` Anadolu Otoyolu Bolu Dağı Geçişinin Mühendislik Jeolojisi` ile ilgilidir. Bu amaçla, yüzey ve yeraltı jeolojisi (113 araştırma sondajı, 89 araştırma çukuru 35 sismik refraksiyon profili) verilerinden yararlanılarak otoyol güzergahı ve dolayının 1/ 25000 ölçekli jeoloji haritası ve kesiti, Asarsuyu vadisi ve Bolu tünel güzergahının 1/5000 ölçekli mühendislik jeolojisi haritası ve 1/2000 ölçekli tünel kesiti hazırlanmıştır. Bu verilere göre; Bolu dağı otoyol güzergahı geçiş alanında temel birimi Devoniyen öncesi yaşlı Metagranit, metadiyorit ve Amfibolitlerden oluşan Yedigöller formasyonu oluşturur. Bu birimin üzerinde tektonik dokanakla sleyt, fillit, şeyi ve kuvarsit ardalanmasından oluşan İkizoluk formasyonu ile kristalize kireçtaşı ve dolomitik kireçtaşı aradalanmasından oluşan Çatak üyesi bulunur. Bu birimlerin üzerinde otoyol güzergahına yakın alanlarda Abant karmaşığı bulunur. Karmaşıkla yaşıt veya daha genç Elmalık granitoidi ise kendinden önceki İkizoluk formasyonu hariç diğer birimleri keser görünümdedir. Bu birimlerin üzerinde Üst Kretase yaşlı breşik mermerlerden oluşan Aryayla formasyonu ile kumlu kireçtaşı karbonatlı kumtaşından oluşan Bayramışlar formasyonu yer alır. Üst Kretase-Ak Paleosen, breşik çakıltaşı, silttaşı, kiltaşı, marn ve kireçtaşı ardalanmasından oluşan Fındıcak formasyonu ile temsil edilir. Kil, kiltaşı, kireçtaşı ardalanmasından oluşan Apalar formasyonu ve killi kireçtaşı, jips ara katkılarından oluşan Açma üyesi Orta-Üst Eosen yaşındadır. Pliyo-kuvaterner'de killi süt, killi kum, çakıllı kum -167-ardalanmasından oluşan Asarsuyu formasyonu bulunur. Kuvatemer'de yamaç molozları, eski-güncel alüvyon çökelleri, kollüvyal çökeller, kitle hareketi malzemeleri yer alır. Otoyol güzergahım Paleotektonik dönemde bindirmeler, Neotektonik dönemde Kuzey Anadolu Fay Zonu etkilemiştir. Bindirme düzlemleri güneyden kuzeye doğrudur. Kuzey Anadolu Fay Zonu ile ilgili olarak gelişen yaklaşık D-B doğrultulu Asarsuyu fay, Düzce fayı ve Aşağı Bakacak fayları ana tektonik yapılardır. Bu faylar arasında küçük ölçekte sintetik ve Antitetik faylar veya kitle hareketleri bulunur. Asarsuyu vadisinde seçilen otoyol güzergahı vadinin kuzey yamaçlarında kalmaktadır. Güzergah üzerinde Yedigöller formasyonunun değişik jeomekannik özelliklere sahip amfibolit, metagranit, metadiyorit birimleri, Asarsuyu formasyonunun göl-akarsu çökelleri, taban dolgusu konumunda vadi yatağında güncel-eski alüvyon, kollüvyon ve kahverengimsi gri kil çökelleri bulunmaktadır. Otoyol geçişini etkileyen en önemli süreksizlikler ise Asarsuyu fayı, Düzce fayı, Köm fay ve antitetik ve sintetik faylardır. Bu faylara bağlı olarak gelişen kataklastik kayalar vadinin her iki yamacında izlenmektedir. Bunların otoyol güzergahını etkileyen en önemli özellikleri ise Km 12+300 ile km 13+540 arasında bir heyelana sebebiyet vermesidir. Duraylı heyelan görünümündeki bu alanda heyelanın topuk kısmında yapılacak yarma çalışmalarında önemli stabilite problemleri çıkabilecektir. Otoyol güzergahındaki diğer kitle hareketlerinden Aşağıbakacak heyelanı çalışılan alan içerisinde etkili değildir. Çünkü doğrultu atımlı faylarla şekillenen Kilisekıran sırü heyelanın önünde bariyer işlevi görmektedir. Diğer kitle hareketleri güzergah için küçük ölçekte problemlere neden olacaktır. Bunlarda vadinin güney yamaçlarında kollüvyal oluşuklarla ilgilidir. Otoyol güzergahının Km 13+950 ile km 15+365 arasındaki kesimlerde Asarsuyu formasyonunun siltli kil, killi süt, siltli kumlarında yarma yapılması durumlarında şev stabilitesi problemleri doğacaktır. Bu problemlerden dolayı Km -168-12+000'dan km 15+365'e kadar güzergahın vadi tabanına ve güney yamaçlara kaydırılma zorunluluğu ortaya çıkmıştır. Burada da Asarsuyu deresinin hidrolik problemleri ortaya çıkmıştır. Bundan dolayı otoyol güzergahının bu kesimlerde açık derivasyon yatağı ve kutu menfez içerisine alımı gerekmiştir. Bu yapılar için ise, iyi kalitede taş ocağı otoyol güzergahına yalan alanlarda bulunamamıştır. Otoyolun Asarsuyu vadisi geçişi, bu sorunlardan dolayı ve iklim koşullan da göz önüne alınırsa tarafımızdan uygun görülmemiştir. Bu güzergah yerine üç viyadük ve üç tünelle ilgili alternatifin araştırılması daha uygun olacaktır. Türkiye'nin en uzun otoyol tüneli olacak Bolu tüneli her biri üç şeritli yaklaşık uzunlukları 3261 m olan iki tünelden oluşacaktır. Tünel güzergahı boyunca Yedigöller formasyonu, îkizoluk formasyonu, Çatak üyesi, Atyayla formasyonu, Elmalık granitoidi, Fındıcak formasyonu, Apalar formasyonu ile kataklastik ve dayk kayaları bulunmaktadır. Tünel güzergahı, Paleotektonik ve Neotektonik dönemde gelişen yapılan dike yalan kesmesinden dolayı önemli ölçüde fay ve bindirme zonlan içerisinde ilerleyecektir. Bu zonlann genişlikleri araştırma sondaj verilerine göre tünel uzunluğunun % 50 sini oluşturmaktadır. Bu tür zonlarda ise sık sık sıkışan ve şişen fay killeri bulunmaktadır. Yapılan XRD çalışmalarında fay killerinin yüksek miktarda simektit türü kil mineralleri içerdikleri saptanmıştır. Ayrıca tünel ekseni boyunca şişen ve sıkışan kaya veya zeminler İkizoluk formasyonunun şeyi, fillit ve sleytlerinde, yapısal unsurlara bağlı olarak gelişen ayrışma zonlannda ve Apalar formasyonu içerisinde ara katkılar şeklinde bulunan anhidrit taşıyan seviyelerde izlenecektir. Tünel kazısı sırasında bu zonlarda uygun kazı tekniğinin seçilmesi ve dayanma süresini uzatmak için, ö NORM 2203'ün iksa sistemlerinde de yer alan şatkrit, en iy kullanım aracı olacaktır. Böylece diğer iksa sistemlerinin konulması sırasında çökmeler, kaya parçalarının düşmesi ve gelişen çökmeleri önlemek mümkün olacaktır. -169-

SUMMARY ENGINEERING GEOLOGY OF THE PASSAGE OF THE ANATOLIAN MOTORWAY THROUGH THE BOLU MOUNTAINS This study submitted as a doctorate thesis to istanbul University, Faculty of Selence, Department of Applied Geology concerns the engineering geology of the Anatolian motonvay through the Bolu Mountains. For this purpose, using surface and subsurface data (113 boreholes, 89 trial pits and 35 seismic refraction profiles), a 1/25000 scale geological map and a cross-section of the motonvay alignment and close vicinity, a 1/5000 scale engineering geology map of the Asarsuyu valley, and a 1/2000 scale cross section of the tunnel were prepared. The Devonian age Yedigöller Formation consisting of metagram't metadiorite, and amphibolites comprises the basement rocks of the motonvay through the Bolu Mountains. Above this unit there are the İkizoluk formation composed of slate, phyllite, shale and quartzite and the Çatak member comprised of recrystallized limestone and dolomitic limestone. The contact is tectonic. Upper in the sequence, there is the Abant complex. The Ehnalık granitoid which appears to have the same age as the Abant complex ör younger cuts ali the older units, but the İkizoluk formation. Overlying this, there is the Atyayla formation comprising Upper Cretaceous age brecciated marble and the Bayramışlar formation formed by sandy limestone and carbonate-containing-sandstone. Upper Cretaceous-Lower Paleocene in the area is represented by the Fındıcak formation involving the alternation of brecciated pebblestone, siltstone, claystone, marl and limestone. The Apalar formation composed of clay, claystone and limestone, and the Açma member comprised of clayey limestone and interlayering of gypsum are of Eocene -170-age. The Plio-quarternary is represented by clayey süt, clayey sand and pebbly sand interclations. in the Quarternary there are slope deposits, old and contemporary alluvium deposits, and land movement masses. Units along the motonvay were modifîed by thrusts during the plaeotectonic period and by the Northern Anotolian Fault Zone during the neotectonic period. The thrusts lie from the north to the south. The Asarsuyu, Düzce and Aşağıbakacak faults which developed in association with the Northern Anatolian Fault are the main tectonic features. Among these faults, there are synthetic and antithetic faults ör mass movements The motonvay lies along the northern slopes of the Asarsuyu valley through which it is proposed to be buut. Along this alignment there are amphiboh'te, metagranite, metadiorites of the Yedigöller formation showing different mechanical properties, lacustrine-fluvial deposits of the Asarsuyu formation, contemporary and old alluvial, colluvial sediments and brownish gray clay sediments. The majör discontinuities affecting the motonvay are the Asarsuyu, the Düzce, the Köm faults, and a number of antithetic and synthetic faults. Cataclastics situated along these faults occur on both sides of the valley. These rocks cause the formation of a landslide between 12+300km and 13+540km, the landslide appearing to be stable. Slope cuts planned to be opened at the toe of the landslide may cause considerable stability problems. Another mass movement called the Aşağıbakacak landslide seems to have no affect on the stability of the motonvay because a bili formed by strike-slip faults acts as a barrier to the movement. Other land movements may also cause small-scale stabüity problems. They are related to the colluvial sediments. If buut, there could be shelf stabüity problems between the 13+950km and 15+365km of the motonvay in the süty clay, clayey süt, süry sand horizons of the Asarsuyu formation. To avoid the possible problems, the alignment was taken to -171-the valley and to the southern slopes between the 12+OOOkm and 15-f-365km. However, there are hydraulic problems associated with this new site. For this reason, the alignment had to be done through an öpen derivation channel and a box culvert. However, for these structures there is no suitable quarry along ör near vicinity of the motonvay. Owing to these problems, taking into account the climatic conditions, the alignment is not a suitable öne. Instead, another alternative consisting of three viaducts and three tunnels should be investigated. The Bolu tunnel being the longest tunnel in the country consists of two tunnels, each having three lanes and a length of 326 im. Along the alignment, there are outcrops of the Yedigöller formation, îkizoluk formation, the çatak member, the Atyayla formation, Ehnahk granitoid, Fındıcak formation, the Apalar formation with cataclastic and dyke rocks. Tunnel will continue in a number of fault and thrust zones developed in the paleotectonic and the neotectonic periods. The total width of these zones amount to 50% of the total length of the tunnel. in the fault and thrust zones, there are swelling and squeezing fault gouge. X-ray studies on the fault gouge show the presence of smectite type clay minerals. Also, there are swelling and squeezing rocks ör soüs in the shales and phyllites of the İkizoluk formation, There are also weathering zones related to discontinuities and horizons of anhydrite in the Apalar formation. During excavation in /veakness zones, shotcrete in ö NORM 2203 support system will be the best solution. This could prevent collapse and rock falls during the construction stage. -172-