Genisletilmis 4.Bolum Ders Notlari

YILDIZTEKNKNVERSTESnaatMhendisliiBlm

TNELDERSErginARIOLU

YILDIZTEKNKNVERSTES YILDIZ TEKNK NVERSTESNAATMHENDSLBLM

TNELDERS Geniletilmi4.Blm Geniletilmi4.Blm(Dierblmdeincelenenkonularnzetlenmesi,Jeolojikdayanmindeksi, GSIninalmnnverilmesivedierkayasnflamasistemleri(RMR,Q)ile y ( , Q) olanilintileri,kayaktlesininmekanikbyklkleri)

Prof.Dr.Mh.ErginARIOLUYapMerkeziAR&GEBlm20091


TNELDERSErginARIOLU

TEEKKR Deitirilmi GSI yntemine, 2002 ilikin sunu malzemesini temin eden, ve yazdklar y , , y kitabn, 2007, 4 ve 5 blmlerine ait pdf dosyalarn(*) cmerte kullanlmasn salayan Hacettepe niversitesi Jeoloji Mhendislii Blm retim yelerinden Prof. Dr. Reat ULUSAY Do. Dr. Harun SNMEZ e ve TMMOB Jeoloji Mhendisleri Odas, Ankara Yetkililerine burada teekkr edilir.(*) KayaktlesipuanlamasistemiRMR(1976,1979)veQ(Norwegian

GeotechnicalSystem,1974)ileilgili2

ayrntlalmlariin4ve5blmleriokunacaktr.Budosyalar http://www.inm.yildiz.edu.tr/anabilimdallari/ulastirmatr/index.htm sitesinekonulmutur.


TNELDERSErginARIOLU

Kaya ktlesi snflama sistemleri ile ilgili bilgiler ve saysal rnekler iin de aada belirtilen kaynaklara bavurulacaktr: Pskrtme Beton Ergin ARIOLU Ali YKSEL Ali Osman YILMAZ TMMOB Maden Mhendisleri Odas stanbul ubesi Yayn 2008 Yayn, Bilgi Fy: 1 ve Bilgi Fy: 2 Problem: 1, 2, 3, 4 Tnel/ Galerilerin Sismik Analizi Ergin ARIOLU Ali Osman YILMAZ TMMOB Maden Mhendisleri Odas stanbul ubesi Yayn, 2006, Bilgi Fy: 7Kitaplar, Yldz Teknik niversitesi Genel Ktphanesi ve Ulatrma Anabilim Dal Ktphanelerinde (Aratrma Grevlisi N Sevgi YALIN) mevcuttur N. mevcuttur.

3


TNELDERSErginARIOLU

LKBLMDENCELENENKONULARDANIKARTILANTEMELNOKTALAR LK BLMDE NCELENEN KONULARDAN IKARTILAN TEMEL NOKTALARBaarl tnel projesi aadaki hususlar eksiksiz salamaldr. o Tnel kaz ve nihai iksalar tm stabilite isteklerini yerine getirecektir. o Tnel ilerleme hz gncel teknolojinin limitleri iinde olacaktr. o ngrlen zaman/ bte programlarna uyumlu olacaktr olacaktr. o Proje boyunca yerli mhendislik/ tnel teknoloji olanaklar en st dzeyde kullanlacaktr. o Projede sfr can kayb esas alnacaktr. o Proje kapsamnda gzetilen kalite anlay tnel hizmet sresi boyunca (onarm + bakm) masraflarn minimize etmelidir. o Projede geri kazanm malzeme kullanm oran yksek olmaldr. Tnel projelerinin baars verilen proje koullarndaki jeolojik/ hidrojeolojik/ geoteknik risklerin en elverdii lde ortaya kartlmas ve gereken mhendislik nlemlerinin uygulanmasna yakndan baldr. Mhendislik jeolojisi geoteknik arazi/ laboratuar almalarnn btesi proje bedelinin % 1 3 arasnda olmaldr.4

YILDIZTEKNKNVERSTESnaatMhendisliiBlmDevamdr

TNELDERSErginARIOLU

Sondaj uzunluu en az projelendirilen tnel uzunluu kadar olmaldr. Tm saha verilerinin ok iyi yorumland ve iyi mhendislik hizmetinin verildii projelerde yukardaki snr deer aa ekilebilir. Kaya ktlesi snflama sistemlerinde kullanlan kaya kalite gsterge deeri RQD bir ok limitleri olduu unutulmamaldr (Karot alma ynne bal olarak deiken RQD tanm 10 cm den unutulmamaldr. tanm, cmdaha kk kaya paracklarnn deerlendirmeye alnmamas, hacimsel atlak miktar Jv (adet/m3) arasnda ok anlaml bir korelasyon kurulamamas vb.).

Kaya ktlesi snflamas sistemlerinin (RMR, Q, GSI vb.) kullanmnda maksimum zen gsterilmelidir. Bu sistemler mhendislere ok nemli tasarm kolaylklar (kaya ktlesininmekanik b klkl i t l stabilite t k ik byklkleri, tnel t bilit tanmlar, ik t ve b l iksa tr boyutlar, TBM t l makine il l tl tnel ki ilerleme h l hzlar vb.) sunarken, ayn zamanda ierdikleri isel yetmezlikleriyle (sreksizlik geometrisinin tanmlanmasndaki eksiklikler, kaya ktlesinin maruz kald gerilme koullar nn saysallatrmadaki kimi glkler, sismik yklemede atlakl kaya ktlelerinin davranlar konusunda yeterli bilgi birikiminin olmamas vb.) ciddi deerlendirme hatalar tadklar kesinlikle unutulmamaldr.

5


TNELDERSErginARIOLU

zellikle kaya ktlelerinde alan tnellerin iksalarna etki eden dey yklemenin bykl, tnel aklnn etrafnda oluan kemerlenme olgusu nedeniyle derinlik basncndan daha azdr. d Terzaghi Kemerlenme Teorisi, 1943 tnel iksalarna etki eden basnlarnn hesaplanmasnda kullanlabilir. K= Yatay basn/ Dey basn oran iin nerilen K=1 deerinin proje K K 1 koullarnda, zellikle s tnellerde dikkatle irdelenmesi gerekmektedir. Skma, tnel cidarnn kaz boluuna doru yapt radyal yerdeitirmesidir. Yenilme plastikleme eklindedir. Gzlenen yenilmeler genellikle ihbarl zellik gsterir. Dairesel kesitli tnellerde skma nn dzeyit Tnel cidarndaki teet gerilme = =1 y,b Kaya ktlesinin tek eksenli basn dayanm

koulundan belirlenebilir rnein y,b bykl Q ya gre belirlenebilir. Q b

y,b = 700. .Q 0,333(= Kaya younluu, t/m3) ve

,

t/m2

6


TNELDERSErginARIOLU

t= 2z= 2 (Derinlik basnc)= 2 H 2. 2..H olduu dikkate alndnda Hk=350.Q0,333

(Bu ifade hidrostatik gerilme koulu iin geerlidir)

eklinde yazlabilir. Verilen tnel derinlii H< Hk ise skma olumaz. Eer H>Hk ise tnel evresinde ciddi skma hareketi szkonusudur. (Dzey derecelenmesi iin Bkz 3. Ders notlar) Kaya patlamas eklinde gzlenen stabilite sorunu genellikle ok byk derinlik basnc altnda salam atlaksz kaya ktlesinin ani, tahripkar ekilde yenilmesidir. Dairesel kesitli tnelde kritik tnel derinliiS= = y,b t = = 0,5lab =1 2. .H

Hk> 0,09.lab , m eklinde f kl d formule edilebilir. ( l d l b l (Bu ifade h d f d hidrostatik gerilme k l ( z=y=1 iin geerlidir. k l koulu (K= ld lab= Salam numunenin tek eksenli basn dayanm, t/m2, = Kaya younluu, = 2,7 t/m3 alnmtr.).

7


LAVEGSTERM

TNELDERSErginARIOLU

Yeraltyaplarnntasarmfelsefesi: Yeralt yaplarnn tasarm felsefesi:Kayaktle snflamasStini (1920) Barton (1977) Bieniawski (1978) Mller (1978) Mller Hoek Brown,(1992) Palmstrm(1995)

Kayaktlesinikullanarak snflandrma:

TasarmGerizmleredayanan amprikyaklamlar

RMR,GSI RMR GSIoatlaklarntariflenmesi o Blokboyutu o Przllk/dayanm o Tnelfaktrleri

ksa gereksinmeleri

Tnelprojelerindeyenilme/stabilitenin Tnel projelerinde yenilme/ stabilitenin belirlenmesi:Kayaktledavran Protodyakanov (1925) Terzaghi (1943) Labasse (1947) Caquot (1956) F.Mohr F Mohr (1956) Lauffer (1958) Dudddeck (1972) Wood (1975) Einstein(1979) Sakuira (1987) Hoek(1995) Hoek (1995) CarranzaTorres (1998) Singh (1999)

Jeolojikdayanm indeksi,GSI indeksi, GSIHoek BrownYenilme Erisi m(krlma) c(kohezyon) lab,b

TasarmAnalitikvenmerik Analitik ve nmerik ModellerTneliksa basnc

Denge noktas iksa

Tnelcidardeformasyonu

Zemin/kayaktlesiile iksa karakteristiinin etkileimi

Kaynak:Martin,D.,http://www.ndk.ethz.ch/downloads/publ/PDFZLGS1/6.pdfdendeitirilerek.

8


LAVEGSTERM

TNELDERSErginARIOLU

Krlmamodlar:GSIsnflamas

Kayaktlesi yZeminvekayaktlesininetkisi: kayapatlamas

Kaynak:Martin,D.,http://www.ndk.ethz.ch/downloads/publ/PDFZLGS1/6.pdfdenbirazdeitirilerek.

Kayaskma:Tnelcidarnnkazboluuna doruradyalhareketi 9


TNELDERSErginARIOLU

Kayaktlesinintanm: aya t es taKaya MalzemesiGerilme

Sreksizlikler

Mhendislik giriimi

Gerilme

Gerilme

Kaya Ktlesi zellikleri y(Hudson,1989)KK

S

Gerilme

o KM:Kayamalzemesi salam,atlaksz,laboratuarnumunesi (=5,4cmx10cm) o S:Sreksizlik atlaklar o KK:Kayaktlesi

10


LAVEGSTERM

TNELDERSErginARIOLU

Kayaktlesnflamasndaalnantemelelervebirrnek:RMR Kaya ktle snflamasnda alnan temel eler ve bir rnek: RMRlab,b=Sala , mkayann dayanm atlak sreklilii klilii Arazi gerilmeleri

Kayaktlepuanlamasistemi RMR=A1+A2+A3+A4+A5+B =0 %100

Ktdeniyiyedoru:atlak aral atlak y ynelimi

%1 %15:A1=Tekeksenlidayanm %3 %20:A2=RQD %5 %20:A3=atlakaral 0 %30:A4=atlaklarndurumu

Yeraltsuyu Yeralt suyu

RQD,Sondaj kalitesi(atlak skl) atlakekli atlakaklve ayrmaderecesi

0 %15:A5=Yeraltsuyu 0 %12:B=atlakyaylm

Kaynak:Martin,D.,http://www.ndk.ethz.ch/downloads/publ/PDFZLGS1/6.pdf

11


TNELDERSErginARIOLU

Birtnelprojesi stanbulMetroTneli iinkayapuanlamasistemininRMR89uygulamas:GDGayrettepestasyonu Zincirlikuyuaft Leventstasyonu

KB

Dolgu D l

Kumta,amurta Kumta amurta

Andezit A d i

Kayaktle parametreleri Tek eksenlibasn dayanm RQD Sreksizlikaral Sreksizlik aral Sreksizliklerindurumu Yeralt suyu Puan dzenlemesi ToplamPuan Snfnumaras Tanmlama Kaynak:Dalg,S,2002.

Kumta Mak. Mak 136,4MPa(12) 5075%(13) 0,6 2m(15) 0,62 m(15) okprzl yzeyler(20) Islak (7) okuygun(0) (67) II yikaya Min. Min 55MPa(7) 2550%(8) 60 200mm(8) 60200 mm (8) okprzlyzeyler (20) Nemli (10) Orta (5) (48) III Ortakaya Mak. Mak 37,5MPa(4) 5075%(13)

amurta Min. Min 31MPa(4) 2550%(8) 60 200mm(8) 60200 mm (8) Przlyzeyler (10) Nemli (10) Orta (5) (35) IV Zayfkaya Mak

Fayzonugeileri Min 9,0MPa(2) 30 a = 0,5

1 + 3 1 3 1 3 1 . 2 2 1 3 + 1 o Kayazarferisi: 3 1 = ( 1 3 ) . 1 1 3 + 1 31 1/2 deeriyenilmeifadesininteetnoktasndakieiminigsterir. n =


TNELDERSErginARIOLU

L b t Laboratuarnumunesineaitmalzemefaktr: i it l f kt o eksenli basn dayanm deneylerinden bulunur veya o Hoek vd. 1995 kaynanda rapor edilen malzeme faktrleri alnr (Bkz Ulusay ve Snmez, 2007 kaynana).

Deerlendirme: Kaya ktlelerindeki yenilme lt zemin mekaniinde kullanlan Mohr Coulomb yenilme ltnden farkldr. yle ki, kaya ktlelerinde yenilme ltnn analitik ifadesi dorusal deildir. Yenilme ltnn dorusal olmayan zellii hassas bir ekilde kaya ktlesinin genel zelliini belirleyen GSI ile denetlenmektedir. d l k di

32


TNELDERSErginARIOLU

eksenlideneyverisininolmaddurumdam b n belirlenmesi: eksenli deney verisinin olmad durumda mllabnbelirlenmesi:Kayatr SnfKlastik

Grup

riKonglomera (22)

OrtaKumta (19)

nceSiltta (9)

okinceKilta (4)

Grovak (18) Tebeir Ta (18)

SEDMANTERKlastik Olmayan

Organik Kmr (18) Karbonatl Kimyasal Foliasyonsuz Mermer (9) Migmatit (30) Gnays 33 Granit (33) Granodiyorit (30) Diyorit (28) Gabro 27 Norit 22 Aglomera (20) Bre (20) SparitikKireta (10) Jips (16) Hornfels (19) Amfibolit 31 ist (10) Dolerit (19) Mikritik Kireta 8 Anhidrit (13) Kuvarsit 24 Milonit (6) Fillit (10) Riyolit (16) Dasit (17) Andezit 19 Bazalt (17) Tf (15) Sleyt 9 Obsidyen (19)

METAMORFK

Dk foliasyonlu Foliasyonlu* Ak Koyu

MAMATKPskrkpiroklastik Kaynak:Hoekvd.,1995

Bre (18)

33


LAVEGSTERM

TNELDERSErginARIOLU

Hoek BrownYenilmeltneBirSaysalrnek: Hoek Brown Yenilme ltne Bir Saysal rnek:Veriler: o Litoloji: kumta o Tekeksenlibasndayanm:lab,b=40MPa o Salamnumuneninmalzemefaktr:mlab=19 o rselenmefaktr:D=0 makineilekaz (Baknzfotoraflar)

stenen: GSI=100 masifatlaksz veGSI=50iinkayaktlesineait1=f(3)yenilmeifadelerinikartnz. Vesonularnirdeleyiniz.

zm: Kayaktlesineaitmalzemefaktrlerininhesaplanmas GSI=100iin GSI 100 100 100 my = mlab .exp = 19.exp = 19 28 28 14D GSI 100 100 100 s = exp = exp =1 9 9 3D 34


LAVEGSTERM

TNELDERSErginARIOLU

GSI=50iin GSI 100 50 100 my = mlab .exp = 19.exp 28 = 3,18 28 14D

GSI 100 50 100 s = exp 0, = exp = 0 0038 9 9 3D

GSI=100ve50>GSI=30olduundan a 0,5 alnabilir. y y ( ) Kayaktlesinintekeksenlibasndayanm(3=0): y,b = lab,b .sa GSI = 100 y,b = 40x10,5 = 40 MPa GSI = 50 y,b lab,b y,b = 40x ( 0 0038 ) 0,0038 = 2, 46 40 = 0,060,5

= 2 46 MPa 2,

eksenlibasngerilmesialtndakayaktlesininyenilmeifadeleri: g y y 1 = 3 + lab,b my . 3 + s lab,b GSI = 100 iin 1 = 3 + 40 19. 3 + 1 40 GSI = 50 iin0,5 a

= 3 + 40. ( 0, 475. 3 + 1 )

0,5

1 = 3 + 40 3,18. 3 + 0, 0038 40

0,5

= 3 + 40. ( 0,0795. 3 + 0,0038 )

0,5

Yenilmeifadelerinindeiimleri1=f(3)eklindeizilmitir.35


LAVEGSTERM

TNELDERSErginARIOLU

GSI=100 atlakszkayaktlesi;salamlaboratuarnumunesinin

o Genel: Mohr Coulomb yenilmeltnegrebelirlenmesi Zeminmekaniindenbilindiigibi(,c)geoteknikmalzemeninMohr Coulomb yenilmeltdorusal dr.Veanalitikifadesi dr Ve analitik ifadesi

1 = 2ctg + + 3 tg2 + 4 2 4 2 1 = lab,b + k 3 dir. k = tg 2 + 4 2 Kohezyon : lab,b c = lab b 2 k sel srtnme as k 1 tg = 2 k36


LAVEGSTERM

TNELDERSErginARIOLU

o Kohezyondeeri:

c = 0, 41713 + 0,28907lab,b 0, 00051878 ( lab,b )

2

(Al Awad,2002) ( (Baknzekil) )

lab,b=40MPa c 11,2MPa o selsrtnmeas:

c=

lab,b 2 k

11,2 = ,

40 2 k

k = 1,79 k = 3,19 , ,

k = tg2 + = 3,19 4 2o Krlmaas yatayile

= 31,51

= 45 +

31,5 = 45 + = 60,75 2 21

3

37


LAVEGSTERM

TNELDERSErginARIOLU

e te e se bas daya llentekeksenlibasndayanmnn,llenkohezyoniledeiimi: , e o e yo e de

c = 0, 41713 + 0,28907lab,b 0,00051878 ( lab,b )(r=0,905)llenKohe ezyon,c,MPa

2

llenTekEksenliBasnDayanm,lab,b,MPa (r=Korelasyonkatsays)Kaynak:Al Awad,2002,http://docs.ksu.edu.sa/KSU_PORTAL/sites/Colleges/Papers/%5BNo.37%5D.pdf

38


LAVEGSTERM

TNELDERSErginARIOLU

o Mohr Coulomb yenilmezarf

1 = lab,b + k 3 1 = 40 + 3 19 3 3,19eklindeyazlabilir.BuifadenindeiimiHoek Brownyenilmeltnnizildiiekildegsterilmitir. Aktr A kt ki salam numuneye ait i l l it incelenen yenilme l tl i i aralarnda il ltlerinin l d nemli bi f k vardr. B f k li bir fark d Bu fark byk lde Mohr Coulomb yenilme kriterinde kullanlan malzeme faktr mlab e atanan deerden kaynaklanmaktadr. Kumta iin bu deer verilen izelgeden mlab=19 olarak alnmtr. Deneysel kaya mekaniinde ok iyi bilindii gibi szkonusu malzeme faktrnn ortalama deeri alt ve st snrlar iinde iinde deimektedir. Ayrca, Arolu a gre ayn litoloji iin atanan mlab deerleri, deneysel almalarda p g g , y Hoek un rapor ettii deerlerden farkllk gstermektedir. Douglas, 2002 doktora almasnda sayfa 3.29 da kumta iin malzeme faktrnn 11 ile 19 arasnda deitii belirtilmitir. Ksaca mlab= 19 deerinden daha kk bir deer atand zaman iki zarfn uyumu artacaktr.

39


LAVEGSTERM

TNELDERSErginARIOLU

Hoek BrownYenilmelt Hoek Brown Yenilme lt 1=f(3) deiimi )deiimi250 225 200

GSI=100atlaksz(s=1)kaya ktlesiSalam laboratuarrnei

Mohr Coulomb yenilmezarf atlaksz(s=1)kaya ( ) y ktlesiSalam laboratuarrnei

EnBykAsalGer rilme,1,MPa a

175 150 125 100 75 50

GSI=50 GSI= 50atlakl(s=0,0038) kayaktlesi

y,b=lab,b=40MPa

25 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

y,b=2,46MPa

EnKkAsalGerilme,3,MPa40


LAVEGSTERM

TNELDERSErginARIOLU

Hoek BrownKrlmaltndekirselenmeyernekler: Hoek Brown Krlma ltndeki rselenmeye rnekler:

o Delme patlatmailemikt D=0 D=rselenmederecefaktr(0 1)

o Delme patlatmailemiiyi(veyamakineilekaz) D=1

Kaynak:http://www.liv.ac.uk/seismic/teaching/chapter01.pdf

41


TNELDERSErginARIOLU

Tnelamamakinesi TBM uygulamalariinkayapuanlamasistemi RMRsnflandrmasnagredeitirilmiiksasz kalmasresiaba:

Saysal rnek: Ortalama jeolojik dayanm indeksi GSI= 40 iin

TavanA kl(*),m

iksasz k l ik kalma sresi k saattir? i ka tti ? RMRGSI= 40 o Tavan akl 6 m ise, iksasz kalma sresi 2 saattir 2 saattir. o Eer tavan akl 1.5 m ise, iksasz kalma sresi 40 saattir.

ksasz KalmaSresi,saat k l

(*)

Tavanakl:Dahancedenyerletirilmiiksa iletnelarn kl h d l l k l l arasndakiiksasz yataymesafedir.42

Kaynak:Lauffer,1988.


TNELDERSErginARIOLU

GncelletirilmiQsistemiiletneliksa aba:ESR=Edeerboyut kazdestekoran Ksa sreli maden kazlar iin ESR=25, Kk karayolu ve demiryolu tnelleri iin ESR=1,21,3 Byk karayolu ve demiryolu tnelleri , enerji santralleri, tnel girileri iin ESR=0,9 1,1, Yer alt nkleer enerji santralleri, , demiryolu istasyonlar ve gaz nakil tnelleri iin ESR= 0,5 0,8 dir.KSAKATEGORLER

Saysal rnek: Tnel kaz genilii 10 m, byk karayolu tneli iin ESR= 1, tnelin getii kaya ktle kalitesi Q ortalama deeri Q=0,4 (ok zayf kaya ktlesi) iin gereken destek sistemi nedir? Bulunanlar: ksa destek kategorisi 6 blgeye dmektedir Destein lifle glendirilmi pskrtme 6. dmektedir. beton ve bulonlama ile yaplmas ve kalnlnn 12 cm olmas gerekmektedir. Kaya saplamasnn uzunluu 3 metre bulunurken, pskrtme beton kullanlan yerlerde tavan saplamalar arasndaki aralk 1,5 m mertebesindedir.Kaynak:Grimstad veBarton,1993denalntlayanUlusay,Snmez,2007.

43

Genisletilmis 4.Bolum Ders Notlari

Documents

Transcript of Genisletilmis 4.Bolum Ders Notlari