Çetinkaya-Divriği (Sivas) arasındaki tren yolu güzergahı boyunca şev duraylılıklarının araştırılması ve kinematik kontrollü olası duraysızlık modelinin üretilmesi

Abstract

Bu çalışmada; Sivas havzasının güney kenarında Çetinkaya - Divriği arasındaki demir yolu güzergâhında yer alan kaya şevlerinin kinematik kontrollü şev duraysızlıkları açısından incelenmesi amaçlanmıştır. Amaca yönelik olarak yapılan çalışmalar; arazi, laboratuvar ve büro çalışmaları olmak üzere üç aşamada gerçekleştirilmiştir. Arazi çalışmalarında; yarmaların yer aldığı jeolojik birimler tanımlanmış, kaya kütlesi özelliklerini belirlemeye yönelik eklem ölçümleri ve tanımlanmaları yapılmış, kayaların jeomekanik özelliklerini belirleyebilmek için gerekli kaya numuneleri toplanmıştır.Lokasyonlardaki gözlemler, söz konusu şevlerin duraylılıklarının eklemler tarafında kontrol edileceği gerçeğini göstermiştir. Bu nedenle şevlerin duraylılığı özellikle kinematik açıdan değerlendirilmiştir. Çalışma kapsamında ilk olarak inceleme alanında yer alan kaya şevlerinin de içerisinde yer aldığı kaya kütleleri süreksizlikler açısından değerlendirilmiştir. Söz konusu süreksizlikler saha çalışmaları sırasında ölçülen aralık, devamlılık, açıklık, yüzey pürüzlülüğü, dolgu malzemesi, su durumu, sürtünme açısı ve eklem yüzeyi dayanımı özellikleri bakımından incelenmiştir. Daha sonra arazi çalışmaları sırasında elde edilen süreksizlik yönelimleri stereografik izdüşüm tekniği ile değerlendirilmiştir. Elde edilen verilerin değerlendirilmesi sonucunda; kaya kütlelerinde üç hakim eklem seti belirlenmiş ve bu eklemlerin genel olarak ?yakın? aralıklı, ?orta? devamlı, ?orta-geniş? açıklığa sahip, ?dalgalı pürüzlü? ve ?orta bozunmuş` özelliklere sahip oldukları tesbit edilmiştir. Eklemlerdeki dolgu malzemesi genel olarak kalınlıkları 2.5-10 mm arasında değişen kalsit dolgu olarak gözlenmiş olmakla birlikte, dolgu malzemesi özellikle bozunmanın daha fazla olduğu yüzey ve yüzeye yakın seviyelerde ise kil dolgu olarak gözlenmiştir. Süreksizliklerde elde edilen sürtünme açıları ise 20 ile 40 arasında değişen değerler olarak belirlenmiştir. RMR sınıflama sistemi kullanılarak yapılan değerlendirme sonuçlarına göre; çalışma alanındaki kaya kütleleri zayıf kayadan orta kayaya kadar değiştiği belirlenmiştir.Çalışma alanındaki kaya şevlerinin duraylılıkları kinematik analizlerle değerlendirilmesi sonucunda, düzlemsel, kama ve devrilme gibi farklı duraysızlık türlerinin gelişebileceği olası şev yönelimleri ve lokasyonları belirlenmiştir. Gerçekleştirilen kinematik analizler, çalışma alanındaki kaya şevlerinin potansiyel duraysızlıklarının genel olarak KD-GB ve KB-GD olmak üzere iki yönde söz konusu olduğunu göstermiştir. Bu incelemelere göre düzlemsel, kama ve devrilme türü duraysızlıklar için kritik şev eğimleri sırasıyla 65°, 52° ve 50o dir. Çalışmaların son aşamasında; olası şev duraysızlığı bölgeleri haritalanarak, tren yolu güzergahı boyunca heyelana duyarlı alanlar öngörülmüştür.Anahtar Kelimeler: Demiryolu güzergâhı, kaya kütlesi, kinematik, süreksizlik, şev duraylılığı.

This study aims to determine the potential slope stability problems, kinematicaly controlled rock slopes along the railway line between Çetinkaya and Divriği at the south of Sivas basin. The investigation comprised three stages: field and office works and laboratory testing. Initially rock masses where the slopes take place were identified geologically, joints were then evaluated by means of Rock Mass Classification and kinematic slope instabilities. Thereafter, fresh rock samples were obtained from various representative locations and geo-mechanical properties of rock samples were determined by means of laboratory testing.Field observations showed that stability of the slopes are mainly controlled by joint systems in the rock masses. That?s why slope stabilities were evaluated kinematically. Discontinuities in the rock masses having slopes considered were evaluated according to their separation, aperture, continuity, roughness, fill material in it, water condition, friction angle and joint surface alteration. Orientations of discontinuities were then determined by means of stereographic projection method and three main joint sets were obtained. The results obtained from the evaluation of joints indicated that they can be classified as; moderately continuous and having tight aperture, wavy and rough surfaces, moderate-wide aperture, moderately altered surfaces. Fill materials in the joints were widespreadly calcite having a thickness of 2.5-10 mm, but fillings were observed as clay in surface and depth near to surface where the alteration is relatively high. Internal friction angle of joints varies from 20o to 40o. Rock masses were classified as; ?poor-fair rocks? according to RMR Rock Mass Classification System.Slope stabilities in the study area were evaluated by means of kinematic analyses and potential directions and locations fordifferent instabilities such as planar, wedge and toppling were determined. Kinematic analyses showed that the potential slope instabilities of rock slopes in the study area are in two main directions of NE-SW and SW-NE. Critical slope angles for planar, wedge and toppling failure are respectively 65°, 52° and 50° for appropriate direction of slope. As a last stage of the study, potential slope instability regions were mapped, and susceptible areas to failure were proposed along the railway line.Keywords: Railway line, rock mass, kinematic, discontinuity, slope stability.