ún
P
üa ro
at fGiGiriú-Zeminlerin
-Ze
tünel açma yönünden
V fland
VÕQÕflandÕUÕlmasÕ-Tünellerde
karúÕlaúÕlan
Molaylar
sor
ve sorunlar-Tünellerde
yapÕlan jeolojik
alÕú
l m
TO
nel açma
a
çalÕúmalar-Tünel
yöntemleri- Yarmalar
úç sm
in an
Je S
ol úV
oj Rú
iD K
er AY
A
s
N
ot
la
BÖLÜM 11- TÜNEL
JEOLOJø6ø VE YARMA
11.1. Gø5øù


Toplumlarda artan nüfusla birlikte gereksinimlerde
gereks mler
artmaktadır.
rtm ktadır
ri gibi
g
za
Enerji, ulaşım, taşımacılık, sulama ve benzeri
konularr zaman
u nedenle
neden
elcilik
zaman tünel açımını gerektirmektedir. Bu
tünelcilik
çalışmaları giderek önem kazanmakta, özel tekniğin
kniğin ve teknolojinin
jinin
ğlamakt
uygulandığı yeni yöntemlerde belirgin gelişmeler sağlamaktadır.
Tüneller, karalarda yada su içinde demiryolu ve karayo
karayollarını
r
u çevirmek,
çe me
kısaltmak, su getirmek, baraj yapımında nehir suyunu
türmek
içme ve sulama suyu getirmek, şehir pis sularını uzaklara götürmek
ar için
ve trafiği hafifletmek, metro yapımı ve birçok amaçlar
yapılmaktadır.

Tüneller ekonomik bir maliyetle gerçekleştirilmelidir.

Tünellerde ekonominin yanı sıra yapının sağlamlığı ve sağlamlığı
etkileyen yerin jeolojisinin iyi bilinmesi gerekmektedir.
rÖ
1

ún
Pr
YeraltÕnda yatay veya e÷ik olarak yapÕlan iki ucu açÕk boúluklara
tünel, bir tarafÕ açÕk alana galeri, dik olarak yapÕlan kazÕlara kuyu
(baca-úaft), aúD÷Õya e÷imli olanlara baú DúD÷Õ, yukarÕ do÷ru olanlara
baú yukarÕ, geniú daire veya buna yakÕQ úekillerde olanlara oda,
tünelin üstünde bulunan zemine örtü, ve bunun kalÕnlÕ÷Õna da örtü
kalÕnlÕ÷Õ ve tünel kazÕlmasÕnda tünelden çÕkan kitlelere pasa denir.
üa
o
at f
M
ü
ú ç sm
in an
Je S
ol úV
oj Rú
iD K
er AY
A
s
N
ot
la
Tünel ya da galerinin en kesiti göz önüne
nüne alındığında
alındı
kazı
kaz boşluğunun
oşluğ
alt kısmına ‘Taban=Radye‛ üst kısmına ‘tavan=kemer‛,
kısımlara
tavan=k er , yan kısı
ara ise
is
‘ayak=duvar‛, tavanın ayaklarla birleştiği kısma
üzengileri
ma ‘üzengi‛,
üz
zengileri
birleştiren çizgiye ‘üzengi düzeyi‛ üzengi düzeyi
arasında
eyi ile tavan
t
asında
kalan kısma ‘kalot‛, taban arasındaki kısma ise ‘stross‛,
ss‛, adı
ad verilir. Bir
kerede açılan tünel uzunluğuna ise ‘ano‛ deyimi kullanılır.
l r.
Kilit
Kemer
Üzengi
Ayak
Kalot
Üzengi
Çizgisi
Stross
rÖ
Taban
2
ún
Pr
üa
o
at f
M
üh r. O
.ú s
çi ma
n
n
Je S
ol úV
oj Rú
iD K
er AY
A
s
N
ot
la
Tünel ve Galerilerin Sınıflandırılması:
lması:
A) AMAÇLARINA GÖRE
I. TRAFİK TÜNELLERİ
a) Demiryolu tünelleri,
b) Karayolu tünelleri,
c) Yaya geçidi tünelleri,
d) Denizaltı tünelleri,
a) Alt geçitler
II. ULAŞIM TÜNELLERİ
a) Cebri boru tünelleri,
b) Su ikmal tünelleri,
c) Kanalizasyon tünelleri,
d) Sanayi tünelleri,
e) Halk hizmetleri tünelleri
B) TÜNEL ÇİZGİSİNİN KONUMUNA GÖRE
1) Yamaç tünelleri,
2) Dağ içi-sıradağ içi tünelleri,
3) Akarsu civarı tünelleri,
4) Tepe altı tünelleri,
5) Tepe altı yanı tünelleri,
6) Su bölümü altı tünelleri,
7) Su altı tünelleri
rÖ
C) SU TABLASININ DURUMUNA GÖRE
1) Sulu tüneller,
2) Islak tüneller
3) Kuru tüneller.
3
11.2. ZEMøNLERøN TÜNEL AÇMA YÖNÜNDEN
SINIFLANDIRILMASI
ún

Pr
Tünel açÕlacak zemini, zeminin litolojisine (kaya türüne) ve su miktarÕna göre,
yumuúak ve sert zemin diye 2 kÕsma ayÕrmak mümkündür. Yumuúak
zeminlerde úX úekilde sÕQÕflandÕUÕlabilir:
 AkÕFÕ Zeminler: Toprak ve molozdan ibaret olan ve kazÕ ile birlikte akmaya
baúlayan zeminlerdir. Akma hÕ]Õ, su içeri÷i ile orantÕOÕGÕr.
 Çok HÕzlÕ AkÕFÕ Zemin: Çimentosuz kum ve çakÕllardan ibaret zeminlerdir.
Bunlar kuru iken de akarlar.
 Aka
Akan Zeminler: Killi ve siltli zeminlerdir. Bu tip zeminlerde çamur akmalarÕ
gö
görülür.
 6
6ÕNÕúan
n ze
zemin: Kil ve siltler daha az ihtiva ederse, buna sÕNÕúan zemin
r. BasÕnç
BasÕ altÕnda kÕUÕlmazlar. Fakat kabarÕr, dalgalanÕr ve kÕvrÕOÕrlar.
denir.
 ùLúen
en Zemin: Bunlar
B
bilhassa bentonit karakterinde kil minerali kapsayan
ze
dir. Bu zeminler su alÕnca úLúer ve hacimleri artar.
zeminlerdir.
üa
o
at f.
M Dr
üh . O
.ú s
çi ma
n
n
Je S
ol úV
oj Rú
iD K
er AY
A
s
N
ot
la


Yumuúak Zeminlerde Tünel AçÕlmasÕ: Yumuú
Yumuúak zem
zeminlerde
e tünel
tü el açma
açm
ilerini tutamazlar.
t
r. Tabanda
Ta
Lúlemi baúlayÕnca, tavan ve yan duvarlar kendi kendilerini
kabarma ve çukurlaúma meydana gelir. Tavan ve
e yanlar çökmeye
ç
baúlar.
baúlar.
ir.
Taban ve yanlarÕn desteksiz durabilme kabiliyetine kemer
kemerlenme denir.
kille
Kemerlenme kayaçlarÕn cinsine ba÷OÕGÕr. Kemerlenme, sert killerde
1 gün;
kum ve çakÕllarda sÕIÕrdÕr. Yumuúak zeminlerde tünel açÕOÕrken
ken karúÕl
karúÕlaúÕlacak
en büyük güçlük, yer altÕ suyundan ileri gelir. Bu su çeúitli
çeúit yollarla
yolla
uzaklaúWÕUÕOÕr. Sert killer ve do÷al çimentolu kum taúlarÕ yeterli dirence
ce sahip
minlerde
olduklarÕndan ço÷unlukla deste÷e ihtiyaçlarÕ yoktur. Çok akÕFÕ zeminlerde
úlerle
yapÕlan tünel ve galerilerde tavan ve yanlar ahúap yada çelik kiriúlerle
kaplanmalÕGÕr.
Sert (Sa÷lam) Zeminlerde Tünel Açma: Tünel ve galeri açÕPÕnda tavanÕ
desteklemek gerekmezse böyle zeminlere sa÷lam zeminler adÕ verilir. Bu
zeminlerde az çatlaklÕ, çatlaklÕ, kÕUÕklÕ, faylÕ, parçalanmÕú ve ayrÕúPÕú bölgeler
veya killi, kumlu yumuúak kÕVÕmlar bulunabilir. Bu tür gevúek kÕVÕmlar destekle
korunurlar. Sa÷lam zeminlerde tünel açÕOÕrken, kaya patlamasÕ ve kemerlenme
gibi olaylarla karúÕ karúÕya kalÕQÕr.
rÖ
4

ún

Kaya patlamasÕ: yer kabu÷u içinde bulunan kayaçlar, kökeni çeúitli nedenlere
ba÷lanan basÕnç ve gerilmelerin etkisi altÕnda bulunurlar. Bilhassa derinlerde
galeri açÕOÕrken basÕnç altÕndaki kayalardan malzeme alÕQÕrken, kaya
patlamasÕ meydana gelir. Bu olayda irili ufaklÕ kaya parçalarÕ IÕrladÕ÷Õnda ölüm
ve yaralanma olaylarÕ meydana gelebilir. Ancak bu olay her zaman meydana
gelmez.
Kemerlenme: KayaçlarÕn içinde depo edilmiú bir gerilme olmasa dahi, tünelin
açÕlmasÕ ile beraber bir boúluk meydana gelir ve gerilmeler dolayÕVÕyla kütleler
bu boúlu÷a hareket etmek isterler. Fakat bu kütleler birbirine dayanÕr, bu
hareketi bir dereceye kadar önlerler. Bu hareketler, destek ve kaplamalarla
önlenmeye çalÕúÕOÕr. Kemerlenmeye bir çok faktör etki yapar. Bunlar,
tabakalarÕn yapÕVÕ, faylar, kÕUÕklar, kayaçlarÕn türü vs. Kemerlenmeye etki
yapan fa
faktörler úunlardÕr:
P
üa ro
at f.
M Dr
üh . O
.ú s
çi ma
n
n
Je S
ol úV
oj Rú
iD K
er AY
A
s
N
ot
la






Masif çatlaksÕz sert kayaçlarda, kemerlenme fazladÕr.
M
(÷er tabakalar
bak
yatay ve kalÕn ise, az çatlaklÕ ise, kaplama yapÕlmadan ilerlenebilir.
Çatlakk aralÕklarÕ
Ç
aral
tünel geniúli÷inden az ise, üstten düúme olur. Bu durumda
kaplama
ama yapÕOÕr.
yap
(÷er tabakalar
abakalar ççok ince, çatlaklar sÕk ise, kemerlenme yukarÕya do÷ru geliúir. Bu
durumda
tavan
desteklerle tutturulur.
dur
ta
Tabakalar dik ise
Tab
is kemerlenme
merlenm su durumuna ba÷OÕGÕr.
(÷er tabakalar e÷imli
(÷
imli ise, aúÕUÕ sökülme ve kemerlenme, çatlak sistemlerine,
tabakalarÕn
e÷im açÕVÕna
üstündeki yüke ba÷OÕGÕr.
tab
n e÷
VÕna ve tünelin
tün
Zeminlerin Tünel Açma Yönünden Sınıflandırılması:
Sınıflan r
A) Yumuşak zeminler (litoloji ve su rol oynar)
ar)
1. Akıcı zemin,
2. Akan zemin,
3. Çok hızlı akan zemin,
4. Sıkışan zemin,
5. Şişen zemin.
B) Sert zeminler (Litoloji ve süreksizliklere göre)
1) Som ve çatlaksız zemin,
2) Orta derecede çatlaklı zemin,
3) Çatlaklı zeminler,
4) Çok çatlaklı zeminler,
5) tamamen parçalanmış zeminler
Kaya ve Zeminde Tünellerdeki Sorunların Karşılaştırılması
Kayada Tünel Açma
Gerilmeler fazla
Duraylılık fazla
Geçici su sorunu
Masraf az
Zeminde Tünel Açma
Gerilmeler az
Duraylılık az
Devamlı su sorunu
Masraf çok.
rÖ
10
5
11.3. TÜNELLERDE KARùILAùILAN ÖNEMLø
OLAYLAR ve SORUNLAR

ún
Pr

Kayaçların ayrışması, aşınması, taşınması ve uygun ortamlarda
birikmesiyle meydana gelen zeminlerde tünel açılmasında
karşılaşılan olaylar zemini oluşturan malzeme türü ile yakından
ilgilidir.
Tünel açma işlemi başlayınca genellikle tavan ve yan duvarlar
kendini tutamaz, açılan tünel boşluğuna akarlar. Bu tür zeminler
daha çok toprak, moloz, çakıl ve kumlardan oluşmuştur. Akıcı çok
hızlı akıcı zeminler olarak isimlendirilirler.
üa
o
at f.
M Dr
üh . O
.ú s
çi ma
n
n
Je S
ol úV
oj Rú
iD K
er AY
A
s
N
ot
la



Zeminlerde tünel açılırken meydana gelen olaylarda en büyük rolü
yeralt
yeraltı suyu oynar.
Akıcı,
Ak
c çok hızlı akıcı zeminlerde tünel duvar ve tavanının
d
nm
desteklenmesi
gerekir. Destekleme, kazı sırasında ahşap, çelik
riş ya
a da çelik levhalarla yapılır ve kazı ile birlikte bunlarda
kiriş
ilir
ilerletilir.
Su içeriği
ği çok
ç d
düşük kil ve çimentolu kumtaşlarının yeteri kadar
kesm
kesme ve basınç dirençlerine sahip olmaları nedeniyle hemen
deste
er
gere
g
desteklenmelerini
gerektirmez.
Bununla beraber emniyet
aç
sın
eme yapılabilir.
yap
açısından
destekleme
 Tünel ve galerilerde karúÕlaúÕlan
lan Olaylar
Olay
1) Gerilmeler:
ni değişik
ğ ş nedenlere
re bağlı,
bağlı
ğ
Sert kayalarda tünel açılması esnasında, kökeni
gelmesind
etke
çeşitli olaylarla karşılaşılır. Bu olayların meydana gelmesindeki
ana etken
kayaların içinde bulunan gerilmelerdir. Bu gerilmelere doğal geri
gerilmeler denir.
n
Doğal gerilmeler, yer çekimi, kalıcı gerilmeler ve su basınçlarının
arın etkisi
kis ile
oluşur. Yer çekimi gerilmesi kayaların ağırlığından, su basınçları is
ise kayalar
kayaların
içerdiği boşlukların su ile dolmasıyla oluşur.
Kalıcı (Rezüdüel) gerilmeler; yerçekimi ve su basınçları dışında kalan
gerilmelerdir.
Kalıcı gerilmeler;
 Fiziko - kimyasal olaylar (kabarma, büzülme, genleşme, şişme vb.),
 Buzul erimesi ve kayaların erozyonu,
 Sedimantasyon
 Tektonik hareketler,
 Magmatik faaliyetler,
 Metamorfizma faaliyetleri ya da yeniden kristallenme,
 Nedeni iyi bilinmeyen bazı olaylar sonucunda oluşmaktadır.
rÖ
6
2.
ún

Pr


Sekonder gerilmeler (kazı sonrası):
Doğal gerilmeler altındaki kayaçlarda yapılan kazılarda oluşan
yeni gerilmelere ikincil gerilme denir. Sonuç olarak yeraltı yapısı
çevresinde üç zon oluşmaktadır.
Bu zonlar dıştan içe doğru;
Kazıdan etkilenmiş bölge (elastik bölge),
Koruyucu bölge,
Plastik bölge (gevşeme zonu): Bu zonda kohezyon ve içsel
sürtünme açısı etkilenmemiş kayaca göre daha düşük değerler
verir.
üa
o
at f.
M Dr
üh
. ú Os
çi ma
n
n
Je S
ol úV
oj Rú
iD K
er AY
A
s
N
ot
la
siy Gerilmeler
rilme
3. Tersiyer
2) Kaya Patlamaları
Doğal gerilmelerin etkisi altında bulunan kayalar
ar içinde açılan tünellerde,
le
erde, kazı
zı
türü ve hızına bağlı olarak tavan, taban ve yan duvarlarda,
d
larda birkaç
ç kg‛dan
kg‛dan
yüzlerce kg ağırlığındaki kayaların birden bire patlayarak
boşluğuna
yarak tünel
t
uğ na
düşmelerine kaya patlamaları denir.
Küçük parçalar halinde olanlara kaya fırlamaları (popping), büyük p
parçalar
halinde olanlara kapak atma, ani patlama (bumping), denir.
Kaya fırlama ve patlamalarına doğal gerilmelerin etkisinde jeolojik koşulların
da
ll
rolü büyüktür. Farklı dirençteki kayaların birlikte olmaları ve kırıkların varlığı
rlığ
kaya patlatmalarına etki olan faktörlerdendir. Kaya patlamaları, mikaşist
merceği, magmatik damar yada kırık zonuna en yakın yerlerde gelişmektedir.
rÖ
7
3. Kemerlenme

ún
Pr

Kayaçlar içinde bir kazı yapıldığında, gerilmelerin etkisi ile
kayaçlar açılan boşluğa doğru hareket etmek isterler. Kayaçlar bu
hareketi birbirine dayanarak bir dereceye kadar önlerler ve
sonuçta denge oluşur. Bu denge haline kemerlenme denir.
Kemerlenme kayaçlarda açılan boşlukların destek gerekmeden
durabilme özelliği olarak da tanımlanabilir.
üa
o
at f.
M Dr
üh . O
.ú s
çi ma
n
n
Je S
ol úV
oj Rú
iD K
e AY
A
ot
la
Kemerlenme kayaçların;
1. Litolojik ve yapısal özelliklerine,
2. Yapısal özelliklerinin doğrultu ve eğimi ile tünel doğrultusu
2
arasındaki
ak ilişkiye,
3. Desteksiz
esteks kalan kısmın uzunluğuna bağlı olarak değişir.
4 Aşırı Sökülme
Yeraltı kazılarında profil fazlası kazılara
azılara aşırı
şırı ssökülme
me denir ve
olması istenmeyen bir olaydır.
Bununla beraber çoğu zaman yer altı kazılarında;

1. Kayanın türüne,
2. Ayrışma derecesine,
3. İçerdiği süreksizliklere,
4. Tünel çapına,
5. Tünel açma yöntemine,
6. Destek şekline ve
7. Kullanılan patlayıcının etkisine bağlı olarak % 0-56 arasında
değişik oranlarda meydana gelir.

rÖ
Aşırı sökülme; tünel maliyetini etkileyen en önemli faktörlerden biridir. Tünelin
tamamlanması için, kaplamanın dış kısmındaki boşlukların doldurulması ve ana kaya ile
bağlantısının yapılması gerekir. Bu ise ek çalışmayı dolayısıyla maliyeti artırır. Bu
nedenle tünel açılmasında işveren ile firma arasında anlaşmazlıklara neden olur.
8
Tabakalanma gösteren kayaçların
Düşey, eğimli ve yatay tabakalanma
sunmasına bağlı olarak gözlenen
aşırı sökülme oranları
ún
Pr
üa
o
at f.
M Dr
üh . O
.ú s
çi ma
n
n
Je S
ol úV
oj Rú
iD K
er AY
A
s
N
ot
la
17
 Tünel ve galerilerde karúÕlaúÕlan
lan sorunlar
soru
1) Su Sorunu
e ka
şşı karşıya kalın
Tünel ve galerilerin açılışında daima su problemleriyle
karşı
kalınabilir.
un her bakımdan
ba
zelliğini
Bu da güç ve pahalı sonuçlar doğurur. Bu nedenle suyun
özelliğini
iyi belirleyip ona göre tedbir almakta büyük kazanç vardır.
rdır
Etkileri;
1.
2.
3.
Şişme, kabarma ve heyelan oluşturabilir,
Isısı, cinsi ve içindeki ergimiş maddelerle betona ve çeliğe zarar verir,
İlerlemeyi engeller.
1.
2.
3.
Sondajlarla seviye düşürülür,
Tünel tabanında kanalla dışarıya atılır,
Yapılan yan galeriler ile dışarıya atılır.
Uzaklaştırması için;
rÖ
18
9
2) Isı Sorunu
ún
Isı çalışmayı güçleştiren etkenlerden biridir. Bu nedenle derinlerde açılan
tünellerde jeotermik gradyan nedeniyle ısının yüksek olacağı bilinen bir
gerçektir. Dolayısıyla tünellerde ısı probleminin çözümü, tünel açılması ile
ilgili yapılan ilk çalışmalarda göz önüne alınması gerekli konulardan biridir.
P
üa ro
at f.
M Dr
üh . O
.ú s
çi ma
n
n
Je S
ol úV
oj Rú
iD K
er AY
A
s
N
ot
la
 Yerkabuğunda yapılan çalışmalar her 100 m. derinlik için ortalama sıcaklık
artışının 1.8-3 °C derece arasında değiştiğini göstermektedir.
 Tünellerde sıcaklığı yükseltir.
 Başkaca kimyasal reaksiyonlar (oksidasyon, ayrışma, mineral dönüşümleri)
 Kaya
Kayaçların iletkenliğine
 Topografy
Topografyaya
 Tabakala
Tabakaların doğrultu ve eğimine
 Tünelin
nelin uzunluğuna
uğu ve,
 YAS durumuna
muna bağlıdır.
b
3) Gaz Sorunu
ik gazlar
gazla dışında
şın
ğişik orijinli
Tünellerde, atmosferi oluşturan karakteristik
değişik
oksit, karbonmonoksit,
onok
çeşitli gazlarla karşılaşılabilir. Bu gazlar karbondioksit,
zen hidro
azlar
metan, hidrojen sülfür, kükürt dioksit, su buharı bazen
hidrojendir. Gazlar
tünellerde çalışma koşullarını zorlaştırır.
Bunlar:
 Zehirli gazlar,
 Yanıcı gazlar,
 Patlayıcı gazlar,
 Diğer gazlar olabilir.
Karbondioksit:
Karbon monoksit
 Metan:
 Kükürt dioksit
 Hidrojen sülfür


rÖ
10

ún
Tünellerde Jeolojik YapÕQÕn Etkisi: TabakalarÕn durumu, kÕvrÕP úekilleri
(antiklinal ve senklinal); tünel eksenine ve kemerine farklÕ basÕnç gerilmesine,
yer altÕ sularÕQÕn etkisine ve kaçmasÕna etki eder. Örne÷in antiklinallerin
tepesinde gerilme çatlaklarÕ bulunur ve bu çatlaklarÕn etkisiyle kemerlenme
zayÕflanÕr, bu durumda da YASS aúD÷ÕdadÕr. Buna karúÕOÕk senklinallerde
kemerlenme iyidir. Fakat YASS yüksek olur. Bundan dolayÕ tünellerin,
antiklinallerin ve senklinallarÕn kanatlarÕnda yapÕlmasÕ tavsiye edilir.
Tünellerde Su Problemi: Yerkabu÷u içinde denge halinde bulunan yeraltÕ
sularÕ tünel açÕOÕp, boúluk meydana getirilince su akÕPÕnda da bir hareket baúlar
ve yeraltÕ su akÕPÕ bu boúlu÷a yönelir. Bundan dolayÕ; yüzey jeolojisi etütlerinde
ve sondajlarda YASS araúWÕUÕOÕr. Tünelin YASS’nin üstünde kalmasÕna dikkat
edilir. Bu mümkün olmazsa YASS sondajlarla düúürülür yada tünel içinden
kanallar atÕOÕr.
kanallarla
Tünellerde
ünell
Gaz Problemi: Tünellerde, dinamit patlamasÕ sonucu veya do÷al
úitli gazlar
gaz
olarak çeúitli
bulunur. Bu tür gazlarÕn uzun tünellerde çalÕúan insanlar
içi önemlili tehlikeler
tehlikele oluútururlar. Uzun tünellerde ve maden iúletmelerde bu tür
için
ava, baca
b
gazlar ve pis hava,
veya emicilerle dÕúarÕ atÕOÕr.
Tünellerde IsÕ Problemi:
Tünelle
ro mi: Derin
D
tünellerde ÕVÕ çalÕúmayÕ güçleútirir ve kan
dolaúÕPÕna etki eder. Bu
dolaúÕPÕ
u ÕVÕQÕn
n ayarlanmasÕ gerekir.
P
üa ro
at f.
M Dr
üh . O
.ú s
çi ma
n
n
Je S
ol úV
oj Rú
iD K
er AY
A
s
N
ot
la



 Jeolojik yapıların tünel açılmasına
masına e
etkileri
Kayaçların jeolojik yapısı denilince akla süreksizlikler
sizlikler (tabaka, fay,
antiklinal, senklinal)
l)
çatlak, fissür, şistozite vb.) ve kıvrımlar (antiklinal,
akla gelir.
arın eksen
kse
Tünel açmada, süreksizliklerin doğrultu ve eğimi, kıvrımların
doğrultusu ile tünel doğrultusu arasındaki ilişkiler önemlidir.
mlidir
Doğrultuların birbirine paralel ya da dik olmalarına göre değişik
şik
olaylar meydana gelmektedir.
rı
11
1. TabakalarÕn etkisi
ún
Tabakaların yatay, düşey ve eğimli olması, tünellerde değişik
gerilmelerin ve bu gerilmelere bağlı olarak değişik olayların
meydana gelmesine neden olur. Ayrıca süreksizliklerin çatlak ara
uzaklıkları, doğrultu ve eğimleri de önemlidir.
üa
at
Pr
M
üh
. ú Os
çi ma
n
n
Je S
ol úV
oj Rú
iD K
er AY
A
s
N
ot
la
rÖ
2. Fayların etkisi








Faylar, kayaçların içerdiği makroskobik yapısal özelliklerden
elliklerden biridir. Oluşumlarında
ar a
kayaçları etkiyen gerilmelerin rolü büyüktür.
Doğada görülen fayların pasif veya aktif olmaları,
Fay düzlemlerinin eğim doğrultusu ile tünel doğrultusu arasındaki
ındaki ilişki,
iliş
Fay zonunun genişliği, dolgu maddesinin türü ve kalınlığı,
Fayın her iki tarafında su etkisi ile oluşabilecek farklı hidrostatik basınçlar,
Birbirini kesen fayların bulunması,
Fay dolgularındaki killerde şişme ve kabarmalar ve
Fayların aktif olmaları durumunda ise hareketler tünel desteklerini bozacak
acak
büyüklükte gerilmelerin oluşmasına neden olabilir.
12
3. Yamaçlarda açılan tüneller
Yamaçlarda açılan tünellerde, yamaç duraylılığının çok iyi
araştırılması gerekir. Süreksizliklerin yamaç içine yada dışına
eğimli olması, tünele gelen gerilmeler ve duraylılık açısından
önemlidir.
ún
Pr
üa
o
at
M
üh
. ú Os
çi ma
n
n
Je S
ol úV
oj Rú
iD K
er AY
A
s
N
ot
la
rÖ
4. Kıvrımların etkisi



Kıvrımlı kayaçların bulunduğu bir sahada tünel a
açılması
mas esnasında,
asın , kıvrım
k vr
türüne bağlı olarak değişik gerilmeler ve olaylarla
Doğada
görülen
aylarla karşılaşılır.
rşılaş
ğada görül
kıvrımların en belirginleri antiklinal ve senklinallerdir.
ir.
Tünel ve kıvrım eksenlerinin birbirine dik olması
ası durum
durumunda duraylılık
uraylılık
açısından en uygunu, tabaka eğimlerinin, tünelin açılma yönünde
olduğu haldir.
önünde o
ir.
Tabakaların tünelin girişine doğru eğimli olması, tünel kazısında
azısında p
pa
patlatma ve
e
ilerleme için kolaylık sağlar. Ancak bu durumda kazı ayna ve
tavanında
e tavan
ınd çatlak
ve tabaka yüzeylerine bağlı olarak, tünel içine doğru blok kaymaları
malar olabilir.
ab
Tünel ekseni ile tabaka doğrultularının dik olması durumunda, kazı
(tünel)
k
duvarlarında duraylılık sorunları ile karşılaşma olasılığı çok azdır.
13
11.4. TÜNELLERDE YAPILAN JEOLOJøK
ÇALIùMALAR

ún
Bir bölgede tünel açÕPÕ düúünüldükten sonra, ekonomik analiz çalÕúmalarÕyla
beraber, jeolojik araúWÕrmalarda baúlar. Maliyet bir çok faktörlerin
fonksiyonudur. Bu faktörlerin en önemlileri; tünel açÕlacak yerin jeolojik ve
hidrojeololjik úartlarÕ, tünel uzunlu÷u-úekli-çapÕGÕr.
Ön AraúWÕrmalar: Temel ön araúWÕrmalarÕ, topo÷rafik ve jeolojik haritalar
üzerinde baúlar ve kabaca güzergah tayin edilir. Tünel giriú-çÕNÕúÕ, buralara
gelen yükler, olmasÕ muhtemel kaymalar, örtü kalÕnlÕ÷Õ, kayaçlarÕn
süreksizlikleri, cinsleri, hidrojeolojik úartlar, gaz problemleri vs. ele alÕQÕr.
sü
AyrÕntÕOÕ ÇalÕúmalar: Bu çalÕúmalarda tünel içerisinde bulunmasÕ muhtemel
kütlelerin derinlikleri, kaya türleri, yapÕsal özellikleri, mekanik özellikleri,
kütlele
ayrÕúma
úm ve
e kazÕlabilme
ka
nitelikleri tayin edilir. Kütlelerin kazÕlabilme dereceleri;
sert ve yumuúak
yumu
olmalarÕna, su ile doygun bulunmalarÕna ve ayrÕúma
d
ne ba÷OÕGÕr.
ba÷OÕGÕ AyrÕca yer altÕ sularÕQÕn durumu, sularÕn etki yapabilece÷i
derecesine
erimeye karúÕÕ duya
duyarlÕ kayaçlarÕn varlÕ÷ÕQÕn bilinmesi gerekir. AyrÕca tünelden
oÕkan m
malzemenin
in ise yarayÕp
yaray yaramayaca÷ÕQÕn bilinmesi gerekir.
P
üa ro
at f.
M Dr
üh . O
.ú s
çi ma
n
n
Je S
ol úV
oj Rú
iD K
er AY
A
s
N
ot
la






YapÕlan bu çalÕúmalar haritalar üzerine iúlenir ve gerekti÷inde
gere
güzergah
de÷Lútirilebilir.
Bu çalÕúmalar sÕrasÕnda, sondajlardan çÕkan örnekler üzerinde
zerinde laboratuarda
l
da
en
çeúitli deneyler yapÕlarak, kayaçlarÕn çeúit ve özellikleri belirlenir.
Tünel açÕOÕrken ve açÕldÕktan sonra tünel içinde rastlanan jeolojik
olojik özellikler
ellik
1/50 veya 1/100 ölçekli haritaya iúlenir.
 Tünelin içinde gözlenilen çeúitli özellikler (kayaç türleri, ayrÕúma
Õúma
aylar,
dereceleri, tabakalarÕn çeúitli özellikleri, süreksizlikleri, kÕUÕk, çatlak, faylar,
NÕvrÕmlar, boúluklar vs) haritaya iúlenir.
Su debileri ölçülür, tünel içi çalÕúmalarÕ sonucu hangi bölgelerin tahkim
edilece÷i, ne tür tahkimat (ahúap,beton) kullanÕlaca÷Õ, zemin sÕQÕrlarÕ gösterilir.
rÖ
14
Tünel Jeolojisi Çalışmaları:
ún
Pr
A- Ekonomik analiz Çalışmaları
1)
Tünel açılacak yerin jeolojik ve hidrojeolojik koşulları,
2)
Tünelin uzunluğu, şekli, çapı ve derinliği,
3)
Kaplama cinsi,
4)
İşçilik giderleri ve çalışılan günler,
5)
Makinelerin arızalanması vb.
B- Jeolojik Araştırmalar:
1) Ön jeolojik araştırmalar,
2) Ayrıntılı jeolojik araştırmalar,
3) Tünel açılırken yapılan çalışmalar,
4) Tünel bittikten sonra yapılan çalışmalar.
Ön jeolojik araştırmalar
1)
1)
1/25.000,
1/10.000, 1/5.000 ölçekli haritalar,
1
1/
2)
Hava fotoğrafları, kesitler, jeofizik, sondaj vs.
H
3)
Yayınlar vs.
4)
Kayaların
ların türleri, dokuları, litolojisi, düşey ve yanal değişimleri,
kristallenme
ve çimentolanma dereceleri,
stallen
5)
Jeolojik
eolojik yapı,
yap süreksizlikler, çatlak aralıkları, dolgu türü, porozite vb.
Kayaçların
fiziksel, mekanik, elastik ve teknolojik özellikleri
6)
yaçların fiz
Örtü
kalınlığı,
7)
Ö
al ğ çeşitli gerilmeler ve tünele etkileri
8)
Hidrojeolojik
jik durum
um
9)
Isı
I ve gaz durumları,
mlar
10) Depremsellik.
msell
üa
o
at f.
M Dr
üh . O
.ú s
çi ma
n
n
Je S
ol úV
oj Rú
iD K
er AY
A
s
N
ot
la
2) Ayrıntılı jeolojik araştırmalar
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Kayaların derinlikleri, litolojik ve yapısal
sal özellikleri,
özellikl
mekanik
ik ö
özellikleri,
zellikle
eri
ayrışma durumu vs.
Şişme- kabarma,
Karstlaşma,
Çatlama, oturma vb.
Kazı malzemesinin kullanılabilirliği,
YÜS ve YAS‛larının kaplamaya etkisi,
Su ve taş örneklerinin analizi,
Yerinde deneyler,
Kayaların kazılabilme dereceleri, destek türleri, tünel çapı ve şeklinin
nin
belirlenmesi.
3) Tünel Açılırken Yapılan Jeolojik Çalışmalar
Ortamın jeolojik özelliklerinin 1/50, 1/100 ölçekli kesitlere işlenmesi.
4) Tünel bittikten sonra yapılan çalışmalar
1. Tünel içi kesiti,
2. Destek ve sağlamlaştırma açısından sınıflama,
3. Aşırı sökülme yüzdeleri
rÖ
15
11.5. TÜNEL AÇMA YÖNTEMLERø
•
•
ún
üa
at
Kayalarda Tünel Açma Yöntemleri
Zeminlerde Tünel Açma Yöntemleri
Pr
M
üh
. ú Os
çi ma
n
n
Je S
ol úV
oj Rú
iD K
er AY
A
N
ot
la
rÖ
31
A- Kayalarda Tünel Açma Yöntemleri
ntemleri
Kayalarda açılan tünel açma yöntemleri iki ana
na grupta toplanır.
pla
I. Kazı, delme ve patlatma yöntemi
1) Tam kesit (kemerlenme süresi uzun)
2) Kalot-stross yöntemi (kemerlenme süresi kısa olan kayalarda)
yalarda)
3) Çok galeri yöntemi (zayıf kayalarda)
a) Yan galeri yöntemi
b) Kemer galeri yöntemi.
II. Tünel açma makineleri ile
1) Tam kesit tünel açma makineleri
2) Parçalı kesit kazı makineleri
16
B- Zeminde Tünel Açma Yöntemleri
ún
Zeminde açılan tünellerde uygulanan tünel açma yöntemleri başlıca iki ana
grupta toplanır.
Pr
I. Zemin iyileştirilmesi:
üa
o
at f.
M Dr
üh . O
.ú s
çi ma
n
n
Je S
ol úV
oj Rú
iD K
er AY
A
s
N
ot
la
1) YAS düzeyinin düşürülmesi,
2) Enjeksiyon,
3) Zeminin dondurulması,
4) Basınçlı hava ile.
I. Makine
Makin ile tünel açma;
II.
-ka yöntemi (Örtü kalınlığı < 10m)
1) Aç-kapa
2) Kalkan yöntemi (Örtü kalınlığı > 10m)
rÖ
17
I. Delme-Patlatma ile Tünel Açma

ún
Pr

Bu yönteme alışıla gelmiş yöntem veya klasik yöntem de demektir.
Yöntem 100 yılı aşkın bir süredir aşağı yukarı aynı şekilde
sürdürülmektedir. Bu nedenle çok iyi bilinen ve oldukça güvenli bir
yöntemdir. Hemen her türlü kaya şartlarında başarı ile kullanılmakta
ve uygulanabilmektedir.
Delme ve patlatma yöntemiyle tünel açma, sırasıyla aşağıdaki
işlemleri içeren evrelerin tekrarı şeklindedir:
üa
o
at f.
M Dr
üh . O
.ú s
çi ma
n
n
Je S
ol úV
oj Rú
i
KA
rs YA
N
ot
la







Önceden kararlaştırılmış bir şekle göre aynada patlatma deliklerinin
açılması,
Bu deliklerin önceden kararlaştırılmış cins ve miktarda patlayıcıyla
doldurulması,
du
Deliklerin ateşlenmesi,
Delik
Oluşan gazın alınması için havalandırma sağlaması,
O
Düşme
ü
ihtimali
ihtim olan gevşemiş kayaların düşürülmesi,
Yeni ilerlenen
lerlene kısma gerekiyorsa iksa yapılması,
Pasanın
P
n taşınma
taşınması,
rÖ
Aynada jumbolarla patlatma için deliklerin açılma aşamasının görünümü
18
Delme- Patlatma ile Tünel Açmanın Üstünlükleri



ún
Yıllardan beri uygulamış olmasının verdiği tecrübe,
Gerekli ilk malzeme teçhizatının ucuzluğu,
Her türlü kaya şartlarına uygulanabilmesidir.
Bu üstünlük kaya şartlarının tünel güzergahı boyunca değiştiği durumlarda
(fay zonlarının, ayrışma zonlarının bulunması, kayacın basınç mukavemetinin
çok değişmesi gibi) veya çok yüksek mukavemetli kayalarda
uygulanabilecek tek yol olabilir.
P
üa ro
at f.
M Dr
üh . O
.ú s
çi ma
n
n
Je S
ol úV
oj Rú
iD K
er AY
A
s
N
ot
la
Yöntemin Sakıncaları
1.
2.
3.
Uzun za
zaman alır, ilerleme yavaş olur.
Aşırı sökülmenin
men önüne geçilemediğinden tünel çapını ve şeklini aynen
sağlamak
am oldukça
oldukç zordur.
Ne kadarr hassas
N
hassasiyet gösterilirse gösterilsin, patlamanın sebep olduğu
gevşemelerden
kaçınılmaz.
gevş
erden kaç
II. Makine ile Tünel Açma

1950‛li yıların ortasından kayada tünel açma
çma makinelerinin
ma elerin geliştirilmesi
tirilmesi ve
v
kullanılmaya başlanması ile tünel açımında yeni bir devir
dev başlamıştır.
ıştır İşçi
şç
maliyetlerinin giderek artması ve daha hızlı tünel açımına
gerek
duyulması,
ç
g
yulması,
tünel açma makinelerinin ortaya çıkmasının esas sebepleri
arasındadır.
epleri aras
Tünel açma makineleri iki türlüdür;


Tam Kesit Tünel Açma Makineleri
e sayıda
say
y a
Bir tam kesit tünel açma makinesi ön yüzüne çeşitli cins ve
ihazların
kesicilerin yerleştirilmiş olduğu dönen bir kafa ile içinde gerekli cihazların
ve kumanda bölümünün olduğu gövdeden ibarettir.
Yarım Kesit Tünel Açma Makineleri
Bu makinelere ayrıca "Kollu Tünel Açma Makineleri" de denir. Kollu tünel
açma makineleri genellikle palette olup, bir kol üzerinde dönen küçük bir
kafaya yerleştirilmiş kesiciler yardımı ile kayayı keserek ilerler.
Tünel Açma Makinesi Seçiminde, Kayaların
1) Sertliği,
2) Basınç direnci (yaklaşık 1000 kg/cm2)
3) Kemerlenme süresi,
4) Kazılabilme ve tünel açılabilme özellikleri bilinmelidir.
rÖ
19
ún
üa
at
P
M
üh
. ú Os
çi ma
n
n
Je S
ol úV
oj Rú
iD K
er AY
A
s
N
ot
la
rÖ
Tam
m Ke
Kesit ve
e Kollu Tün
Tünel Açma Makinelerinin görünümü
Makine ile Tünel Açma Yöntemlerinin
emlerinin Üstü
Üstünlükleri
ri




Düzgün, pürüzsüz bir yüzey elde edilir. Bu şek
şekildeki
ki bir kesit
kesit en
n yüksek
yük
uyg dağılımı
dağılım sağlar,
ar
duraylılığı ve gerilmelerin tünel etrafında en uygun
Patlama tahribatı olmadığından tünel etrafındaki kaya ilk hali
ha ile kalır.
r. Bunu
Bunun
sonucu olarak daha az iksa gerekir,
Patlama yönteminde kaçınılmaz olan aşırı sökülme, eklem sıklığına
ığına vve konuma
o
erec bet
bağlı olarak, ya yoktur ya da çok azdır. Böylece kaplama için gerecek
beton ve
kaplama miktarı daha az olacaktır.
Daha az insan gücüne ihtiyaç vardır, işçi sayısı azaldığından birim insan başına
baş na
düşen ilerleme ve iş güvenliği artmış olacaktır.
20
TÜNEL AÇILIRKEN YAPILAN İŞLEMLER
ún
1) Tünelin kazılması,
Pr
2) Gerekli hallerde destek uygulanması,
üa
o
at f.
M Dr
üh . O
.ú s
çi ma
n
n
Je S
ol úV
oj Rú
iD K
er AY
A
s
N
ot
la
3) Kazılan malzemenin taşınması,
4) Dren
Drenaj, havalandırma, aydınlatma, kaplama, izalasyon.
SarÕyer-ÇayÕrba÷Õ Karayolu
arayolu Tüneli
neli
rÖ
21
ún
üa
at
Pr
M
üh r. O
.ú s
çi ma
n
n
Je S
ol ú V
SarÕyer-ÇayÕrba÷Õ
yer-ÇayÕrb
Karayolu
olu Tüneli
neli güzergâhÕ
güze
jeolojik-geoteknik zemin kesiti (YÕldÕUÕm, 2010)
YA
tla
rÖ
22
ún
üa
at
P
M
üh
. ú Os
çi ma
n
n
Je S
ol ú V
oj R ú
SarÕyer
Õyer giriúi
KA
Y
A
s
N
ot
la
rÖ
øç kaplama çalÕúmalarÕ
23
ún
Pr
üa
o
at f.
M D
üh
. ú Os
çi ma
n
n
Je S
ol úV
oj Rú
i
KA
YA
N
ot
la
Düúey deplasman
Yatay deplasman
Gerilme
Gerilmeler
rÖ
24
ún
üa
at
P
M
ú ç sm
in an
Je S
ol ú V
oj R ú
AY
A
N
ot
la
rÖ
50
25
ún
üa
at
P
M
TEŞEKKÜRLER
h.
O
úç sm
in an
Je S
ol ú V
51
YA
tla
rÖ
52
26
ún
Pr
üa
o
at
M
üh
. ú Os
çi ma
n
n
Je S
ol ú V
AY
A
ot
la
TEŞEKKÜRLER
rÖ
54
27
ún
üa
at
P
M
üh
TEŞEKKÜRLER
. ú Os
çi ma
n
n
Je S
ol ú V
R
55
YA
tla
TEŞEKKÜRLER
rÖ
56
28
ún
üa
at
P
M
úç
in
sm
an
57
Je S
ol ú V
R
YA
tla
TEŞEKKÜRLER
rÖ
58
29
ún
üa
at
P
M
üh
. ú Os
çi ma
n
n
Je S
ol ú V
59
YA
tla
rÖ
60
30
ún
üa
at
P
M
úç
in
sm
an
61
Je S
ol ú V
YA
tla
rÖ
62
31
ún
Pr
üa
o
at f.
M D
üh
.ú
çi
n
sm
an
63
Je S
ol ú V
oj R ú
YA
tla
TEŞEKKÜRLER
rÖ
64
32
ún
üa
at
P
M
üh
TEŞEKKÜRLER
. ú Os
çi ma
n
n
Je S
ol ú V
R
65
YA
tla
TEŞEKKÜRLER
rÖ
66
33
ún
üa
at
P
M
üh
TEŞEKKÜRLER
. ú Os
çi ma
n
n
Je S
ol ú V
67
YA
tla
rÖ
68
34
URFA SULAMA TUNELø ÖRNEöø
ún
üa
at
P
M
Dr
üh . O
.ú s
çi ma
n
n
Je S
ol ú V
oj R ú
KA
rs YA
N
ot
la
rÖ
 Betonla
la kap
kaplanmÕú, çapÕ 7.62 m, uzunlu÷u 26.4 km.
D
ne
DünyanÕn
en uzun su
sulama tünellerinden biridir.
35
11.6. YARMALAR


ún
Pr
Üstü açÕk bÕrakÕlan, büyük hendek úeklindeki kazÕlara yarma denir.
Sert Zeminlerde Yarma Açmak: Yatay yada çok az e÷imli tabakalar
içinde açÕlan bir yarma da ancak donma sonucu duvarlardan az veya
önemsiz miktarlarda moloz dökülebilir. E÷imli tabakalarda ise bazen
kaymalar meydana gelebilir. AyrÕca yarma yamaçlarÕndaki kÕUÕk ve
çatlaklar kaymalar için önemlidir. Yarmalarda duvarlar ender olarak dik
EÕrakÕOÕr. Genellikle simetrik olarak úevlendirilir.
Yumuúak Kayaçlarda Yarma: Kil, kum, silt gibi yumuúak malzeme
Yu
içinde yyarma açÕlmasÕ halinde, daha çok harfiyatÕn yapÕlmasÕ gerekir.
Bunlarda çok düúük açÕOÕ úevlerin yapÕlmasÕ tercih edilir. Killi
Bunlar
formasyonlarda
a
nlard açÕlan yarmalarda, üstten gelen ya÷mur sularÕ içeri
VÕzarak dengeyi
bozar ve kaymalara sebep olur. Bu durumda
deng
yarmalarÕn
tepesinde hendekler açÕlarak sular (kanallar açÕlarak)
yarm
Õn tepes
edilir.
drene e
üa
o
at f.
M Dr
üh . O
.ú s
çi ma
n
n
Je S
ol úV
oj Rú
iD K
er AY
A
s
N
ot
la

rÖ
36
Download

PProfof PPr P sman Osm Sİİ VRV YA KAYA İnşaat t M s M İ çin