Örnek bir NATM tünelinde kazı derinliğinin deformasyonlara etkisinin araştırılması

Abstract

Nüfus artışının da etkisiyle trafik ve ulaşım sorunu kentlerin birincil problemleri haline gelmiştir. Bu durum ülkemizdeki ilgili kurumları da çeşitli yatırımlar yapmaya itmiştir. Böylelikle yerüstündeki ulaşım ve trafik problemlerine çözüm sunmak amacıyla yeraltının kullanımı kaçınılmaz olmuştur. Yerin altına inşa etmek zorunda kaldığımız ulaşım tünelleri, demiryolu tünelleri, temiz-atık su tünelleri gibi birçok yeraltı yapısı tünelcilik alanındaki gelişmeleri de beraberinde getirmiştir. Çalışmamızın da konusunu oluşturan, toplu taşıma ve hız özellikleri gibi bir çok yönden ulaşım problemine çözüm sunan metro tünelleri, son yıllarda ülkemizin metropollerinde de sıklıkla tercih edilmeye başlanmıştır. Tünelcilik alanındaki gelişmelerle birlikte birçok yöntemle tüneller açılabilir hale gelmiş, son olarak da makine ile kazı yapan Tunnel Boring Machine (TBM) diye adlandırılan tünel açma makineleri icat edilmiştir. Her ne yöntemle yapılırsa yapılsın mühendislik gereği yapılarda meydana gelecek deformasyon ve deplasmanların izin verilen sınırlar içerisinde kalması gerekmektedir. Bu çalışmada, tünelcilikte kullanılan metotlar ve deformasyon konusu ayrıntılı olarak incelenerek, Kocaeli bölgesinde NATM ile yapılması planlanan bir metro projesinin verileri, sonlu elemanlar metodu ile çalışan Plaxis 2D programı ile modellenmiştir. Tünelin inşa edileceği zeminin, yüzey kotundan olan derinliğinin deformasyonlara etkileri ve güvenlik sınırı araştırılmıştır. İlgili tünelin aksında yüzey kotunda yapılması planlanan bir bina yükünün de derinliklere bağlı olarak deformasyonlara etkisi araştırılmıştır. Çalışma sonucunda, modellenen tüneldeki maximum deformasyonun tünel aksı üzerinde yapı olduğu durumda, 17 metre derinlikte ve tünel tepe noktasında olduğu gözlenmiştir. Deformasyon 0,01295 m (yaklaşık 13 mm) mertebesinde ölçülmüştür. Efektif gerilmelerin tünel aksı üzerinde yapı olsun olmasın, derinlikle arttığı gözlenmiştir. Yer değiştirmelerin yüzeye yakın derinliklerde, tünel aksı üzerinde yapı olması durumunda maximum olduğu gözlenmiştir.Anahtar Kelimeler: Deformasyon, NATM, Plaxis, Sonlu Elemanlar Metodu, Tünel.

The utilization of underground tunnels has become inevitable in order to provide solutions to transportation and traffic problems on the surface. In order to provide solutions to transportation problems such as public transport and speed in the large metropolitan areas in our country, metro tunnels have recently become the preferred solution which constitute the subject of this study. In this study, the methods used in tunneling and deformation concept are examined in detail and the data of a metro project planned to be built with NATM in Kocaeli region is modeled with the Plaxis 2D program using the finite element method. By alternating the excavation depth and observing the deformations over the tunnel structure, proper safety limits have been investigated. Similarly the effect of constructing a planned building at the surface, over the tunnel axis is investigated depending on varying excavation depths. As a result of this study, it is observed that the maximum deformation in the modeled tunnel occurred at 17 meters deep and over the top of the tunnel with a building over the tunnel axis. The deformation was measured at a range of 0,01295 m (about 13 mm). Regardless of the building over the tunnel axis at the surface, it has been observed that effective stresses have increased significantly with the increasing excavation depth. In the case of a building structure over the tunnel axis at the surface, it has been observed that displacements are maximum at depths close to the surface.Keywords: Deformation, NATM, Plaxis, Finite Element Method, Tunnel.