TBM metodu ile açılan ikiz tünellerde meydana gelebilecek deformasyonların sonlu elemanlar metodu ve numerik hesaplarla tahmini

Abstract

Bu çalışmada zemin ortamlarında açılan şehir içi tünellerde oluşan zemin yer değiştirmelerive düşey deplasmanları incelenmiştir. Farklı örtü kalınlıklarına sahip ikiz tüneller üzerindeoluşan yüzey deplasmanlarının dağılımı değişik sayısal analiz yöntemleri iledeğerlendirilmiştir.Araştırmada İstanbul'da inşa edilmekte olan Otogar-Bağcılar metro hattının Otogar-Kirazlıkesiminde yer alan 6 adet kesit üzerinde analizler gerçekleştirilmiştir. Bu kesitlerin seçimindeörtü kalınlıklarının farklı olmasına ve zemin yüzeyinde yeterinde ölçüm noktası tesis edilmişolmasında dikkat edilmiştir.Tez çalışması kapsamında tünellerin açılmasından dolayı oluşacak yüzey deplasmanlarınıdeğerlendirmek için üç farklı yaklaşımdan yararlanılmıştır. İlk olarak Chow(1994) tarafındangeliştirilen ve tünel kazısı ile oluşan zemin kaybını tünel doğrultusu boyunca bir çizgisel yükolarak kabul ederek meydana gelen düşey yüzey deplasmanları veren bağıntı kullanılarakyüzey deplasman dağılımları elde edilmiştir. İkinci yöntem olarak araştırmacıların kullandığıve Gauss oturma eğrisi olarak bilinen yöntem tünel kazısı sırasında oluşan hacim kaybıoranları için farklı değerler kabul edilerek kullanılmış ve yüzey oturmaları dağılımı eldeedilmiştir. Üçüncü olarak ise sonlu elemanlar yöntemi ile kullanılan PLAXIS isimliprogramdan yararlanılarak incelenen kesitler modellenmiş ve zeminde oluşan deplasmanlarhesaplanmıştır. Kullanılan üç yöntem ile hesaplanan yüzey deplasmanları birbirleri ile veyerinde yapılan ölçüm sonuçları ile karşılaştırılmıştır.Gerçekleştirilen çalışmalar sonucunda örtü kalınlığının 16-34 metre arasında olduğu dört adetkesitlerde maksimum 8-30mm arasında yüzey deplasmanlarının, gerekli parametrelerin doğruseçilmesi durumunda, yararlanılan üç değerlendirme yöntemi ile de gerçeğe oldukça yakınolarak hesaplanabileceği ancak Plaxis ile daha iyi tanımlanmış çözümler elde edilebileceğisaptanmıştır. Örtü kalınlığının yaklaşık 7 tünel çapı (47m) olduğu kesitte ve tünel tavanında2m kalınlığında bir grovak tabakasının yeraldığı diğer kesitte oluşan ihmal edilebilirmertebelerdeki yüzey deplasmanlarını (1-2mm) ise kullanılan hesap yöntemleri ile tam olaraktanımlamak mümkün olmamıştır.

In this study the soil displacements and surface settlements caused by tunneling operations inresidential areas are investigated. The surface settlement profiles due to twin tunnels openedat varying depths are evaluated utilizing different numerical analysis methods.Within the scope of the investigation analyses are performed using 6 different sections takenalong the Otogar-Bağcılar metro Project which currently under construction. In choosingthese typical sections attention is paid to include various overburden depths and to havesufficient number of surface settlement measurement points in the close vicinity.In order to evaluate the surface soil displacements expected to ocur due to opening of tunnelsthree different approaches are used. Firstly, the relationship developed by Chow(1994) inwhich the soil loss due to tunnel excavation is modelled as a line load acting at the centeralong the tunnel and soil displacements caused are calculated is used. Secondly, the so calledGauss Settlements Curve approach developed by investigators such as Peck(1969), O?Reillyand New(1982), Fujita(1989) and New O?Reilly(1991) is used assuming different volume lossratio values to obtain surface settlement profiles. As a third approach finite element analysesare carried out using the computer code called PLAXIS and soil displacements expected todue Tunnel excavations are determined. The surface settlements calculated using threedifferent methods are compared with each other the actual values measured in the field.As a result of the calculations are carried out on four of the sections studied, it is determinedthat surface settlements in the order of 8-30 mm maximum values caused by Tunnelexcavations opened at overburden depths varying between 16-34m can be closely estimatedwith all three methods used provided that appropriate values are used for relevantparameteres. Out of the three methods used the finite element solutions are found to be moreappropriate to properly define the soil displacement fields. As far as the other two sectionsstudied, one of which had an overburden thickness of more than 7 times the Tunnel diameter(47m) and the other included a 2 m thick rock layer at the Tunnel ceiling, the surfacesettlements were wery small (maximum 1-2mm) nd cloud not be properly defined with any ofthe methods used.