Çambaşı (Trabzon-Çaykara) barajı ve Uzungöl hidroelektrik santral yerlerinin mühendislik jeolojisi açısından incelenmesi

Abstract

ÖZET Bu araştırmada, Çambaşı (Trnbzon-Çaykara) barajı, ile tim tüneli ve hidroelektrik santral yerleri ile Uzungöl-I re gülatörü, iletim tüneli ve hidroelektrik santral yerleri Mü hendislik Jeolojisi ağısından incelenmiştir. Çalışma alanı, Trabzon iline bağlı Çaykara ilçesi ile Uzungöl bucağı arasında yer alır ve yaklaşık olarak 160 km^ lik bir alan kaplar. İnceleme alanında litostratigraf i birimleri olarak, alt tan Üste doğru: Çambaşı Formasyonu, Ataköy Formasyonu, Tas- kıran Granitoyıdi, Çaykarc Formasyonu, Lüger Traver tenler i, Alüvvonlar ve Yameç Döküntüleri ayırtlanmıştır. Çnmbnşı Formasyonu spilitleşmiş bazalt, metabazalt, ba zik tüf ve kireç taşından oluşmuştur. Formasyonun yaşı, kireç- tnşlarmda saptanan mikrofaunaya göre, Malm-Alt Kretase ola rak belirlenmiştir, Çsmbaşı Formasyonu ile geçişli olduğu kabul edilen Ata köy Formasyonu, genellikle kirectaşlarından ibaret olup, yer yp;r kiltcşı, kumtaşı, tüf it seviyeleri ve dolerit silleri içerir. Ataköy Formasyonunun yaşı, kireçtaşlarından sağlanan mikrofauna yardımıyla, Alt Kretase olarak saptanmıştır. Taşkıran Grenitoyidi subalkalen pranit, granit, mikro- rranit ve kuvarslı mikrodiyoritten meydana gelmiştir. Grani- toyidin yerleşim yası, crazi bulgularına göre, Alt Kretase sonu olarak kabul edilmiştir. Çaykara Formasyonu, üç Üyeye ayrılmıştır. Bunlar alttan üste doğru Hadi üyesi, Şahinkaya Üyesi ve Karona Üyesidir. Hr.di üyesi kireçtaşı, kumtaşı ve tüf it seviyeleri içeren bazal tik lav ve tüflerden oluşmuştur. Kireç taşları yer yer kır mızı, yer yer de yeşilimsi gri renklidir. Çambaşı Formasyonu ile tektonik dokanaklı olan bu üyenin yaşı, kırmızı renkli kireç taşlarında saptanan Globotruncana türlerine göre, Kampa- niyen olarak belirlenmiştir, Şahinkaya Üyesi dasitik lav tüf, tüf it, kırmızı ve gri renkli kireç taşları içerir. Ataköy For masyonu ile tektonik dokanaklı olan Şahinkaya Üyesi, Hadi Üyesini uyumlu olarak üstler ve Karona üyesi taralından uyum lu olarak üstlenir. Üyenin yaşı, kırmızı renkli kirectaşla rından sağlanan mikrofauna yardımıyla, Üst Kretase olarak saptanmıştır. Karona üyesi bozaltik lav. tüf aglomera ve gri renkli kirectaşlarından meydana gelmiştir. Birime, kirectaş larından elde edilen mikrofaunaya göre, Us t Kretase yaşı ve rilmiştir. XIVHaritalanan elanda, değişik konumlu diyabaz, kuvarslı mikrodiyorit, split, bazalt ve dasit daykları izlenmektedir. Travertenler, Hadi Fayı boyunca görülürler. Alüvyonlar Solaklı, Şerah ve Öğene Derelerinin vadi tabanlarında, akar su sekileri ise anılan vadilerin yamaçlarında yeralırlar. Yamaç döküntüleri kuru dereler içerisinde ve yamaçların eteklerinde görülmektedir. İnceleme alanındaki formasyonlar içerisinde yer yer iz lenen tortul k-eyaçlar genellikle katmanlıdır. Katmanların doğrultuları, çoğunlukla KD-GB, eğimleri ise 12-75° arasında KEî ve GD'ysdır. Çalışma alanında, Ataköy Formasyonu içeri sinde -asimetrik bir Benklinal bulunmaktadır. Senklinal ekse ninin konumu 70°/10° dir. Çatlaklar genellikle magmatik ka- yaçlnrda belirgin olarak izlonirler. patlakların istatistik değerlendirilmesi sonucu, bölgeyi etkileyen maksimum basınç kuvveti yönünün K 10°-20° B arasında olduğu belirlenmiştir. Haritalr.nan alanda izlenen faylar, KD-GB ve KB-GD doğrultu larında gelişmişlerdir. Eğimleri dik ya da dike yakın olduğu kabul edilen bu faylar, çoğunlukla fay zonu şeklinde izle nirler. İnceleme alanında, yapımı öngörülen hidroelektrik ener ji tesis yerleri ve güzergahlarındaki kayaçların jeomekanik özellikleri, arazi ve lnboratuvar çalışmalarıyla araştırıl mıştır. Arazi çalışmalarında, yüzeylenmeler ile sondaj ve gale rilerden yararlanılmıştır. Yüzey lenmelerde ve galerilerde, süreksizliklerin özellikleri belirlenerek Schmidt çekici de neyi., yüzeylenmel erden ve galerilerden alınan şekilsiz ör nekler üzerinde nokta yük direnci deneyi yapılmıştır. Ayrıca, galerilerin 1/100 ölçekli jeoloji kesitleri hazırlanmış ve galerilerin açıldığı kaya ortamı tünel kayası olma açısından sınıflandırılmıştır. Sondaj karotlarında yapılan Ölçümlerle kc.ya kalitesi özelliği belirlenmiş: sondaj karotları üzerinde Schmidt çekici ve nokta yük direnci deneyleri gerçekleştiril miştir. Sondajlarda yapılan tek lastik basınçlı su ve sızma deneyleriyle, hidrolik yapı temellerini oluşturan kayaçların geçirgenlik durumu saptanmıştır. Arazi çalışmaları sonucunda, Çambaşı barajı ve UzungÖl hidroelektrik santral yerlerindeki ayrışmamış kayaçların ge nellikle orta ve iyi kaliteli, sık çatlaklı, orta açıklıklı, orta pürüzlü, sert ve çok sert, yarı ve az geçirimi!, yüksek ve çok yüksek dirençli; orta ve yüksek derecede ayrışmış ka- ynçlcrın ise çoğunlukla çok kötü ve kötü kaliteli, yumuşak vo orta dirençli oldukları belirlenmiştir. Lnboratuvnrda, baraj yerinden alınan kaya bloklarından çıkarılan karot örnekleri ile denge bacaları ve hidroelektrik santral yerlerinde açılan sondajlardan alınan karotlar üze rinde, Türk Standartları esaslarına göre deneyler yapılmıştır. XVDeneylerle baraj yerindeki metobazaltm indeks özellikleri, sertliği, boyuna elastik dalga hızı, geçirgenliği, nokta yük, çekme ve basınç dirençleri, dinamik ve statik elastisite mo dülleri ve poisson oranı, denge bacalrrı ve hidroelektrik srmtral yerlerindeki kayaçların ise tek eksenli basınç di rençleri saptanmıştır. Deneyler sonucunda, baraj yerindeki metnbazaltm düşük poroziteli (P = % 2,44), az su emmeli (a » % 0,27), çok sert, yüksek ve çok yüksek dirençli ve orta moaÜİ oranlı ol duğu belirlenmiştir. Ayrıca, raetabazaltın fiziksel, mekanik ve elastik özellikleri açısından izotrop kabul edilebileceği sonucuna varılmıştır. fiarcj tipi topoğrafik koşullar, malzeme durumu, kazı şevlerinin stabilitesi, temel kayasının fiziksel, mekanik ve elastik özellikleri gibi faktörler göz önüne alınarak araş tırılmış ve en uygun baraj tipinin kemer veya beton ağırlık olacağı saptanmıştır. Uzungöl hidroelektrik santral yerindeki ç-rani teyidin, Çambaşı hidroelektrik santra lı-I ve II yerlerindeki metaba- zcltın ve Çambaşı iletim tüneline ait denge bacası-I yeri ıe cebri boru-I güzergahındeki dasitlerin, tek eksenli basınç direnci doneyi sonuçlarına göre yüksek dirençli oldukları belirlenmiştir. İletim tünelleri güzergahlarında yüzeylenen kayaçlar, Q sistemi kullanılarak tünel kayası olma açısından sınıflandı rılmış ve destek türü araştırılmıştır. Araştırmalar sonucun da, anılan güzergahlsrdaki ayrışmamış kayaçlarin zayıf, orta ve iyi kaya sınıflarında bulundukları ve bu kayoçlarda açı lacak tünellerden, 6 m lik çapa kadar olanları destek gerek tirmeyeceği belirlenmiştir. Yüksek derecede ayrışmış kayaçlar ile çatlak ve fay zonlcrınm çok zayıf kaya sınıfında yeral- dığı ve açılacak tünellerin kesinlikle desteklenmesi gerekti ği saptanmıştır. İnceleme alanında, inşası planlanan hidrolik yapı yer lerini etkileyebilecek boyutlarda heyelan bulunmamaktadır. Baraj gölünün su ile dolmasından sonrs, arenalaşmış granito- yjd ve yamaç döküntüleri içerisinde oluşabilecek küçük bo yutlu heyelanların, baraj için tehlikeli olmayacağı sanıl maktadır. İnceleme alanındaki akarsuların kimyasal analiz sonuç ları, akarsuların içme suyu olarak kullanılabileceğini gös termiştir. Dolayısıyla, baraj gövdesinde ve iletim tüneli beton kaplamalarında, su-beton etkileşmesi beklenmemektedir. XVI

SUMMARY In this research, the conduct tunnel and hydroelectrical power house site of Çambaşı (Trabzon-Çaykara) dara and those of Uzungöl-I regulator have been investigated from the Engi neering Geological point of view. The study area is located between Çaykara town and Uzungöl county in the province of Trabzon and covers an area of about 160 kilometer square. In the investigated area., as stratigraphic units, from bottom to top, Çambaşı Formation, Ataköy Formation, Taşkıran Granitoid, Çaykara Formation, Lüger Travertines, Alluvium and slope debris have been distinguished. Çambaşı Formation includes spilitized basalt, metabasalt, basic tuff and limestones. In terms of microfauna found within the limestones, the age of the formation has been determined as Malm- Lower Cretaceous. Ataköy Formation which is assumed transitional to the Çambaşı Formation consists generally of limestones with clay- stone, sandstone, tuff ite levels and dolerite sills in placesi By microfauna encountered in the limestones, the age of the Ataköy Formation have been found as Lower Cretaceous. Taşkıran Granitoid comprises alcali granite, granite, micropranite and quartz-bearing microdiorite. In the light of field evidence, the emplacement age of the granitoid has been reckoned as late Lower Cretaceous. Çaykara Formation has been devided into three members. These are, from bottom to top, Hadi member, Şahinkaya member and Karona member. The Hadi member is composed of basaltic lava and tuffs containing limestone, sandstone and tuff ite levels. The li mestones are red in colour in some places and greenish-gray in others. The age of this member, having a tectonic contact with the Çambaşı Formation, has been determined as -Cain pan i an by the Globotruncana species within the red-coloured limes tones. The Şahinkaya member comprises dacitic lava, tuff, tuffite, red and gray limestones. This member possessing o tectonic contact with the Ataköy Formation overlies confor mably the Hadi member and is conformably overlain by the Ka rona member. On the basis of the microfauna observed in the red limestones, the age of the member has been determined as Upper Cretaceous. The Karona member encompasses basaltic lava, tuff, aglomerate and gray colored limestones. According to the microfauna obtained from the limestones, the unit has been given te Upper Cretaceous age. XVIIIn the mapped area, diabase, quartz-bearing microdiorite, applite, basalt and dacite dykes of various attitudes have been observed. Travertens are seen along Hadi Fault. Alluvial deposits are encountered on the valley bottom of the Solaklı, Şerah end Öğene rivers, whilst the terraces are located on the slope of the same valleys. Slope debrises are observed in the dry streams and on the toe of the slopes» The sedimentary rocks observed locally within the forma tions, in the investigation area, are generally bedded. The beds commonly strike in NE-SW and dip 12°-75° towards NW or SE. In the study area there is an asyraetrical syncline in the Ataköy Formation. The attitute of the synlinal axis is 70a/10°. Joints are generally characteristic in the igneous rocks. As o results of the statistical interpretation of the joints, the direction of the maximum pressure affected the region has been determined as N lO^-SO0 W. The faults obser ved in the mapped area strike mainly in NE-SW and NW-SE. These faults whose dips are assumed vertical or nearly ver tical are observed as fault zones. In the research area, the geomechanical features of the rocks on the locations and sits of the proposed hydroelectric energy institute, have been searched on the basis of field and laboratory work. In the field work, beside rock outcrops drill holes and galleries have extensively been used. The characteristics of discontinuites in the galleries and outcrops have been found and Schmidt Hammer test has been done on the outcrops and in the galleries. The point load test was performed on irregu larly shaped specimens collected from the galleries and out crops. In addition, 1:100 sclale geological cross sections of the galleries has been prepared and the rocks through which the galleries were constructed have been classified in terms of being tunnel rock. In the light of measurements made on drill cores the rock quality designation have been deter mined; whilst the Schmidt Hammer and the point load strenght tests were carried out. Using the results obtained via the single packer pressured water and leakage experiments, the permeability characteristic of rocks forming the hydralip building foundations has been determined. On the base of fieldwork, unaltered rocks on the sites of Çambagı dam and Uzungöl hydroelecktric power station have generally been defined as medium and well in quality, densely jointed, intermediately spaced, medium roughness, stiff and very stiff, semi and poorly permeable, highly and extremely strong; whilst intermediately and intensely altered rocks were usually determined as very bad in quality, soft and of medium strenght. The experiments on the coresamples cutting off rocks blocks from dam site and on the cores taken from drillings which are drilled at the compensating chamber sites and the hidroelectrical power house sites have been done, depending on Turkish Standards. In the experiments, index properties, XVIIIhardness, longitidunal elastic wave velocity, permeability; point load, tensile and compressive strenghts, dinamic and static elasticity moduli and poisson's ratio of the metaba- salt at the dam site and uniaxial compressive strenghts of the rocks at the compensatin chambers and hydroelectrical power house sites have been determined. As a result of the laboratory work, it was found that motabosalt at the site of dam has lower porosity (P=% 2,44), little water absorbtion as (#0,27), high stiffness, very strong and extremely strong, and average modulus ratio. In edition, it was concluded that the metabasalts was isotrop with reference to its physical, mechanical and elastic pro perties. The dam type has been searched in term of topographic conditions, state of metarial, stability of excavated slopes, physical, mechanical and elastic feautures of the foundation rock, and the most favurable dam type was found to be an arch or gravity type. On the base of the uniaxial compessive strenght results, granitoid on the Uzungöl hydroelectrical power house site, metabasalt on the Çambaşı hydroelectrical power house-I and II sites and dacite on the Çambaşı compensating chamber-I site and penstock-I route have boon determined to be very strong. By using Q system the rocks exposed on the route of the conduct tunnels were classified as tunnel rocks and, the type of support have been investigated. As a result of investiga tions, the sound rocks located at the routes mentioned, were classified as `weak, medium and good rock`. It was determined that the tunnels which would be constructed in these rocks with a rr.dius up to six meter would not need any support. Ho wever, highly weathered rocks, joint and fault zones fall into the class of `weak rock` The tunnels which. would be constructed in these rocks were found to have to be supported. In the investigated area, landslides of large scale that affect the planned hydrolic building sites has not been found. It is thought that after the filling of the dam lake with wa- tor landslides of small size that can be occured in the are- nitized granitoid and slope debris would not be unsafe for the dam. ` The chemical analysis results of the water of Solaklı ri ver and its tributaries showed that it may be used as drinking water. Therefore, water-concreate affectation on the dam body and on the lining concreate of the conduct tunnels is not ex pected. xrx