Zayıf - çok zayıf dayanımlı kaya kütlelerinde açılan tünel portal bölgelerinin jeolojik-jeoteknik açıdan incelenmesi: Kırık tüneli örneği (Erzurum, Türkiye)

Abstract

Bu tez çalışması kapsamında Erzurum İli Kırık – İspir Yolu Km.64+730-71+826 aralığında projelendirilen Kırık Tünelinin giriş ve çıkış portal bölgeleri araştırılmıştır. Bu bölgelerde yer alan zayıf kaya kütlelerinin jeolojik-jeoteknik özelliklerinin belirlenmesi ve tünel kazı koşullarının tasarımına yönelik analizlerin yapılması amaçlanmıştır. Bu kapsamda arazi çalışmaları, sondaj çalışmaları ve laboratuvar deneyleri sonuçlarından yararlanılmıştır. Elde edilen bu verilerle birlikte görgül yaklaşımlar kullanılarak tünel giriş ve çıkış portal bölgelerinde yer alan kaya kütleleri için jeo-mekanik parametreler elde edilmiştir. Ayrıca, kaya sınıflamalarında uluslararası literatürde kabul görmüş kaya sınıflama sistemleri (RMR, Q,GSI) kullanılmıştır.Tünel güzergahında elde edilen veriler ışığında, tünel portal bölgelerini oluşturan şevlerin duraylılığının belirlenmesine yönelik araştırmalar yapılmıştır. Çalışmada Slide 6.0 programı kullanılarak limit denge analiz yöntemi ile tünel giriş ve çıkış şevlerinin duraylılığı analiz edilmiştir. Şev analizlerinde tünel giriş ve çıkış sol, sağ şevlerde 2/3 (h/V) şev eğimi; tünel alın şevlerinde ise 1/3 (h/V) şev eğimine göre tasarım yapılmıştır. Analiz sonucunda şevlerin dairesel kayma riski ortaya konmuş ve karayolu tünellerinde istenilen güvenlik katsayısı hem sismik etki olası durum için=1.1 hem de sismik etki olmayan durum için= 1.5 için belirlenmiştir. Bu kapsamda her şev analizinde, destek sistemleri kullanılarak şev güvenlik katsayısı elde edilmiş ve şev duraylılığı sağlanmıştır. Ayrıca tünel portal bölgeleri kazı koşullarını araştırmak amacıyla sayısal modelleme yapılmıştır. Bunun için tünel et kalınlığının daha düşük olduğu tünel giriş portal bölgesi seçilmiştir. Bu bölgede bir tünel en kesiti üzerinde Phase 2.0 programı üzerinde 2 boyutlu sonlu elemanlar yaklaşımı kullanılarak tünelin sayısal modellemesi yapılmıştır. Analiz sonucunda tespit edilen deformasyon değerlerine uygun olan kazı destek sistemi tasarlanmıştır.

In this thesis, the entrance and exit portal regions of Kırık Tunnel in Erzurum, which was projected in the Km. 64+730-71+826 were investigated. It has been aimed to determine the geological and geotechnical characteristics of the weak rock masses in the region and to analyze intended for planning of tunnel excavation conditions in the region. In this context, field study observations, borehole tests and laboratory test results has been used. The obtained data were used with empirical approaches and the geo-mechanic parameters has been determined for rock masses which are located the entrance and exit portal areas by using obtained data. Also, in this thesis, rock mass classification systems (RMR, Q, GSI) has been used accepted by international literature for classification of rock masses.According to data obtained from the route of tunnel, the stability of slopes forming the tunnel portal areas were investigated. In this study, the stability of tunnels entrance and exit slopes were analyzed considering with the limit equilibrium method by using slide 6.0 software. The inclination of slope were planned according to the angle of 2/3 (h/V) for the slope of entrance, exit, right and left of the tunnel and 1/3 (h/V) head of the tunnel. As a result of analysis were set out the circular slip risks of slopes and the slope stability safety factor has been determined for both seismic effect possible situations for =1,1and non seismic effect for =1,5. Within this scope, slope support systems were used for each analysis in order to obtain appropriate slope stability safety factor and slope stability has been provided. Also, numerical modeling was used in order to investigate excavation conditions for the tunnel portal areas. Thus, the tunnel entrance portal area has been chosen where the tunnel wall thickness was low. In this region, by using two dimensions finite element approaching methods by using Phase 2.0 software program, the numerical modeling of a cross section of the tunnel has been modeled. Thence, the excavation support systems were planned according to deformation rate which is obtained as a result of the analysis.