Çayeli-Pazar (Rize) arası ana yol şevlerinin mühendislik jeolojisi açısından incelenmesi

Abstract

ÖZET Bu. çalışmada, Çayeli -Pazar (Rize) arasında yaklaşık 36 km`lik bir sahanın jeolojisi yapılmış ve ana yol güzerga hındaki şevlerin mühendislik jeolojisi incelenmiştir. Sahaya ulaşım, Trabzon -Hop a Devlet Karayolu ile daima sağlanabil mektedir. Çalışma sahasında 1 i tostratigraf i birimleri, yaşlıdan gence doğru Mel yat Formasyonu, Pazar Formasyonu, Hami di ye Formasyonu, Deniz Taraçaları ve Alüvyonlardır. Melyat Formasyonu, çalışma sahasının %50 den fazlasını kapsar ve genelde volkanik piroklastlardan oluşur. Bunlarş bazaltik lav, tüf, breş ve aglomeralardır. Çok yoğun bir ay rışma gösterirler. Formasyona, KORKMAZ ve GEDİK (1988) tara fından saptanan fosillere göre Eosen yaşı verilmiştir. Yer yer tabakalanma gösterir ve genelde `kalın tabakalı` olup, tabakaların doğrultuları yaklaşık KD-SB, eğimleri 13°-2Ö° a- rasında GD:' yadır. Pazar Formasyonu, altta bloklu çakı l taşlarıyla başlar üste doğru kumtaşı, marn, silttaşı ve killi silttaşı, en üstte kırmızı renkli çakıllı kil seviyesi gelir. Yaşı yine önceki çalışmacılar tarafından Miyosen olarak bulunmuştur. Formasyon `kal ın-orta-ince tabakalı` olup, tabaka doğrultu ları yaklaşık KD-6B, eğimleri 10°~27° arasında KB -GD' yadır. Hami di ye Formasyonu, gevsek çimentolu bloklu-kumlu ça kıllar ile kum ve kil merceklerinden oluşur. Yaşı Pliyo Ku vaterner olarak önceki çalışmacılar ile aynı şekilde düş ünülmüştür. Deniz taraçaları iki seviyede tespit edilmiştir. Tara çalı gevşek çimentolu bloklu çakıl, kum, siltli kum ve çok az da killerden oluşur. Taraça-2 ise tabanda yaklaşık 5m. ka lınlığında gevşek çimentolu, bloklu kumlu çakıl seviyesi ile bunun üzerine çakıllı kumlu kalın bir silt ve kil seviyesi gel ir. Alüvyonlar deniz ve nehir çakıllarından meydana gelir. Formasyonları oluşturan birimlerde ölçülen çatlakların analizleri sonucu maksimum deformasyon kuvveti Melyat For masyonunda K66°B, Pazar Formasyonunda K79°D alarak bulunmuş tur. Çalışma sahasındaki kayaç ve zeminlerin mühendislik özelliklerini bulmak için arazi ve laboratuvarda çalışmalar yapı lmıştır. Arazide formasyonların yapısal özellikleri araştırıl mıştır. Kaya şevlerinde bir çatlağa ait yüzeyler birbirleri üzerinden kaydırılarak deneyler yapılmış, ortalama kayma açısı 35° bulunmuş ve `içsel sürtünme açısı (0)` etkisi ola rak alınmıştır (pürüzlülük dahildir). Laboratuvar deneyleri ile kayaç ve zeminlerin basınç dayanımları, içsel sürtünme açıları (0) ve kohezyon (c) de ğerleri bulunmuştur.Tek eksenli basınç dirençlerine göre kayaçlar `çok dü şük ve arta dirençli` kaya sınıfında bulunmuştur» Kayaçlar dan litik-kristal tüfler laboratuvarda yapılan tek eksenli çekme ve üç eksenli basınç deneyi sonuçları ile içsel sür tünme açıları (0) kuru halde 52°, doygun halde 44° ve kohez yon değerleri <c), kuru halde 67° kg /cm32 ve doygun halde 45 kg/cm55 alarak bulunmuştur. Zeminlerde konsol idasyonlu-drenajl ı kesme kutusu deney leri yapılmış ve ortalama efektif kohezyon (c'> 0,27 kg/cm5*, ortalama efektif sürtünme açısı (0') 26°değerleri bulunmuştur Çalışma sahasında ana yol üzerinde kaya ve semin sevi olmak üzere toplam beş şevin durayl ılığı incelenmiştir. Kaya şevlerinde düzlemsel kayma için `iki Boyutlu Ana liz Yöntemi `, kama tipi kayma için `Kama Tipi Kayma Anal izi, `Sadece Sürtünme Açısı içeren Kama Tipi Kaya Bloğu Stabilite Diyagramları` ve `Kohezyon (c), İçsel Sürtünme Açısı (o) ve Su Basıncını îçeren Kama Tipi Kayma Analizi` yöntemleri uygula narak çözümler yapılmış ve güvenlik katsayıları bulunmuştur. Zemin şevlerinde arazi gözlemlerine dayanılarak kabul edilen birçok kayma yüzeyi boyunca `Janbu'nun Dairesel Olma yan Kayma Yöntemi` zeminin kuru, sızıntı, yeraltı su seviyesi (YASS) ve doygun durumları gözönüne alınarak uygulanmış ve güvenlik katsayıları bulunmuştur. Kaya Sevi -1 'de, öncelikle düşmenin meydana gelebileceği anlaşılmış olup, düzlemsel ve kama tipi kayma analizleri ya pılmış ve güvenlik katsayıları 1 ile 1.6 arasında bulunmuş tur. Şevde alınacak en önemli ve ekonomik tedbir şeve giren yüzey ve yeraltı sularının drene edilmesidir. Bunun yanısıra hemen düşebilecek bloklar kontrollü olarak düşürülmelidir, Kontrollü olarak düşürülmesi mümkün olmayan, ileride tehlike oluşturabilecek bloklar da kaya çivileri ile saglamlaştırı lmalıdır. Blok ve küçük parçaların düşüşünü sürekli kontrolde tutabilmek için çelik hasırlardan da yararlanılabilir. Kaya Şevi-2'de, yalnızca düşme-devri İme olabileceğinden Kaya Sevi-1'deki önlemler burada da geçerlidir. Zemin Sevi-3'de, zemin kuru halde iken şev genelde `du rayl ı ` olduğu, doygun durumda ise her an bir kaymanın meyda na gelebileceği ani aşı 3. mıştır. Sevin altındaki yolun emniyet li alana çekilmesi gerekli görülmüş, çok dar kıyı şeridinde bunun ancak dolgu ile mümkün olacağı kanısına varılmıştır. Zemin Sevi -4 'de, zemin kuru halde iken şev genelde ` u zun süreli durayl ı ` olduğu, YASS (yeraltı su seviyesi) dikka te alındığında 3'ncü kayma yüzeyi hariç şev genelde ` kısa süreli duraylı` olduğu ve doygun durumu gözönüne alındığında 2, 3 ve 4' üncü kayma yüzeyleri boyunca kaymanın olabileceği ortaya konmuştur» Diğer yüzeylerin ise `kısa süreli duraylı` olduğu anlaşılmıştır. Şevde, durayl ı lığının sağlanması için yüzey ve yeraltı suları öncelikle drene edilmelidir. Bunun yanısıra, yamaç düzenlemesinden traşlama veya kademelendirme yap ılar ak ç ö z üme gidil eb i 1 i r. Zemin Sevi -6 'da, zemin kuru halde iken şev genelde `kı sa süreli duraylı` olduğu ve doygun durumu göz önüne alındı ğında kabul edilen her kayma yüzeyi boyunca kaymanın olabi leceği anlaşılmıştır. Bu şevde durayl ılığın sağlanabilmesi için, şeve girebilecek tüm sular drene edildikten sonra yo lun hemen şev tarafından sağlam temele inilerek yoldan iti baren 9 m.'lik bir istinat duvarı yapılması ile çözüme gidi lebilir. Daha sonra zemin yüzeyi sertleştiri lerek suyun ze min ile teması da. önlenmelidir. VÎII

SUMMARY In this study, an area approximately 3&kma between Çayeli and Pazar (RIZE) was geologically searched and slopes around the coast-road were also analysed in terms of geo logical engeneering. The area is reached via the Trabzon-Hopa State Highway. The 1 i thostrat i graphic units in the study area -from the oldest to the youngest are Mel yat Formation, Pazar Formati on, Hami diye Formation, Sea-Terraces and Alluviums» The Mel yat Formation comprises more than 50 % of the study area and consists o-f volcanic pyroclastics» The volcanic pyroclastics including lavas, tuffs, breccias and agglomerates have a wide range of alteration »On the basis of their fossil contents Korkmaz and Gedik (1988) classified them as Eocene in age» The Formation is partially layered» Layers are generally thick and strike approximately NE-SW and dip SE between 13° and 20°, The Pazar Formation starts with pebblestone including blocks at the lower levels followed by sandstone, mar 1, clayey si İt sone toward the upper levels, and reaches the clayey level in red pebbles at the uppermost level. Age of the for mation was attributed as Miocene by Korkmaz and Gedik in 1988 based on their fossil contents» The formation, being `thick-middle-thin` layered, strikes approximately in NE-SW direction and dips to NW-SW at 10° and 27°. The Hami diye Formation is composed of blacky-sandy pebbles and clay-lenses with unconsolidated cement. It's age is considered to be PI io-Quaternary as putforward by previo us researchers (Korkmaz and Gedik, 1988). Sea-terraces were differentiated into two different levers» Terrace- 1 comprises blocky-pebbles with unconsoli dated clays, sands, silty-sands and very little clayes. Terrace- 2 is made of a block-sandy pebble level with approximately 5 m« thick unconsolidated cement at the base, and above is a pebbled-sand combined with a thick silt and clay level « Al luvi urns are made up of beach and river pebbles. Analysis of fracture measurements taken from the Mel yat Formation revealed the maximum deformation power to be N66°W and those meausured at the Pazar Formation to be N79°E. Labaratory and field studies were carried out to discover the engineering characteristics of the rocks and the soi 1 » Structural characteristics of the formations were investigated in the field. Experiments were done by sliding the surfaces belonging to a fracture in the rock-slopes over each other and an average angle of 35° was obtained and `the angle of internal friction` was taken as` (0) (the roughness hurdle has been taken into accout). IXThe values of pressured-resistance of the soil and the rocks, the angle of Internal friction (0) and cohesion (c) were ascertained through lab experiments. Rocks were classified as `very low` and `middle resistance` rocks according to the Unconfined Compressive Strength. The angle of internal friction (0) of litic-crystal tuffs of rocks was found to be 52° when dry, and 44° when saturated. The cohesion values were 67° kg/cma when dry and 45 kg/cma when saturated through the unconfined Compressive, Indirect Tensile and, Triaxial Compressive strength experiment. In the field, the consolidated drained shear box experiments were conducted and the following were found out; average friction angle (0') 26° and average effective cohesion (c') 0,27 kg/cma. On the studying area totally five rock and soil slopes at the coastal road have been analysed. At rock slopes `Two Dimensional Analysis Method` for plane slipping analysis, `Wedge-Type Slipping Analysis`, `Rock-Block Stabilite Diagrams Including Only Friction-Ang le` and `Cohesion(c), The Angle of Internal Friction (0) and Wedge-Type Slipping Analysis Including Water Pressure` were applied to get solutions; thereon safety coefficients were estimated. `Janbu's Non-Circular Failure Method` was applied by considering underground-water level, its dry and saturated states along many slipping soil found out as a result of area observations on soil slopes, then safety coffients were obtained accordingly. It has been found out that an immediate fall down is likely to occur at rock-slope 1. Safety coefficients of 1 to 1.6 were obtained by carrying out plane and Wedge-Type Slip ping Analysis. The most important and economic precoution to be taken with the slope is to drain underground and surface waters. Moreover, blocks likely to fall down soon must be lowered under control, on the ather hand, those blocks which cannot be lowered and may cause, harm in the future must be connec ted to rocks with rock nails. Steel wicker can also be uti lized to control the fall of block and smoll pieces. The precautions to be taken for Rock-Slope 1 can olse be taken for Rock-Slope 2 where falling or upsetting is li kely to happen. ît has been found out that, on the soil slope 3, the slope, is generally ` stable ` when the soil is dry and a sudden slip when it is saturated is likely to occurs at any time. The road by the slope must be reconstructed in safe ares. This reconstruction is possible only through filling the sea along side the narrow sea coast. It has been determined that on the soil slope 4, the slope is generally `long-term stable` when the soil is dry and the slope is generally `short-term stable` except the 3 rd surface slipping when considered U.W.L. (Underground Wa ter Level) and along 2 nd, 3 rd and 4 th slipping surfaces slope may occur when its saturted state is taken into acco unt. All other surfaces are `short-term stable`. Surface and Underground Waters are to be drained immediately to providethe stability with the slope. On the other hand, the regula tion of the slope and making steps on it may help solve the problem. It has been faund out that, on the soil slope 6, the slope is generalle `short-term stable` when the soil is dry and it is likely to slip along each accepted slipping surfa ce when considered its saturated state. After draining the water leaking into the slope, a 9m. high reliance wall can be built by the road after reaching the stiff soil. Then the contact of water with the soil must be prevented by harde ning the soil surface. XI