Makale Dizisi: Kama Tipi Duraysızlık ve Çözüm Önerisi 2

Bu çalışma, heyelan ve şev duraysızlığı problemleri ile çözüm önerilerine yönelik tartışma ortamı ve yeni fikirler yaratılması amacıyla hazırlanan makale dizisinin ikinci bölümünü oluşturmaktadır.

Mart 2018 yılında, yapımı devam etmekte olan bir otoyol inşaatına henüz terasman kotuna gelmemiş yarma kazılarının stabilitesine yönelik ön inceleme ve değerlendirme yapılması amacıyla teknik gezi düzenlemiştir. Yarma kazısının devam ettiği Kasım 2018’de incelenen bölgede meydana gelen duraysızlık ön inceleme çalışmalarının doğruluğunu kanıtlar nitelikte olup yapılan değerlendirmeler bu yazıda sunulmuştur. Bu çalışma, Varyant Proje ve Mühendislik firmasının teknik ekibinde halihazırda çalışmakta olan mühendisler tarafından yapılmıştır.

Jeolojik - Jeoteknik Değerlendirme Mart 2018

Sandık yarma kesitinde devam eden ve yaklaşık olarak 1100 metre tül uzunluğa sahip olan kesimde, bitkisel toprağın altında farklı ayrışma ve dayanım koşullarına sahip andezit birimi gözlenmiştir. Yapılan ilk değerlendirmelerde kaya ortamında açılan yarma şevinde meydana gelebilecek duraysızlıkların süreksizlik kontrollü olacağı düşünülmüştür. Bu nedenle yerinde yapılan ön incelemede, açılan yarma şevinden süreksizlik yönelimi bilgileri alınmıştır.

Ön inceleme çalışmaları Mart 2018 döneminde bir inşaat mühendisi ve bir de jeoloji mühendisi eşliğinde yürütülmüş olup sol ve sağ yarma şevlerinde toplamda 2 noktada değerlendirmeler yapılmıştır.

Onaylı projesindeki geometrisi 1y / 1d olan yarma, en yüksek noktasında 4 şev yüksekliğinde (~40 metre) açılacaktır. Yapılan incelemelerde ikinci şevin tamamlanmak üzere olduğu tespit edilmiştir.

Jeololog pusulası yardımıyla süreksizlik setlerinden alınan eğim / eğim yönü bilgileri, şev yönelimi ve kaya birimin içsel sürtünme açısı kullanılarak kinematik analizler yapılmıştır.

Yapılan gözlemlerde sağ şevde yer yer su sızıntıları gözlenmiştir. Kaya kütlesi içerisinde gözlenen süreksizliklere bağlı ikincil geçirimlilik koşullarının kontrol ettiği sızıntılar eklem yüzeylerinin kaygan olmasına sebep olacaktır. Bu durum kaydırıcı kuvvetlerin güçlenmesi anlamına gelmekte olup, duraysızlık riskini arttıracaktır. Tüm bunlara ek olarak söz konusu teknik gezinin yapıldığı dönemin yağışlı bir mevsim olduğu da göz önüne alınmalıdır.

Yapılan ön değerlendirmelerde kinematik analizlerde girdi parametresi olan süreksizliklere ait içsel sürtünme açısı, literatür bilgilerine dayandırılmış olup, 30 derece olarak seçilmiştir.

Ön stabilite analizlerinde kullanılabilecek kaya süreksizliklerine ait tipik dayanım değerleri (Hunt, 1986).

Lokasyon-1’de yapılan kinematik analizlerde kama dışında düzlemsel ve devrilme türü duraysızlık riski tespit edilmemiştir. Kama türü kayma süreksizliklerin kesişmesi halinde meydana gelebilmektedir.

Lokasyon-1’de kinematik analiz sonuçları, hakim süreksizlik setlerinden 2m-1m / 6m-2m / 3m-2m / 3m-1m / 1m-6m arasında 5 farklı olasılığa bağlı olmak üzere kama tipi duraysızlık olabileceğini ortaya koymuştur.

Söz konusu lokasyonda ön çalışmalar ve gözlemler neticesinde kinematik analizlere bağlı olarak kama tipi duraysızlık riski beklenmektedir. Söz konusu duraysızlığın daha ayrıntılı bir şekilde ortaya konabilmesi için kritik olduğu düşünülen geometri için “Swedge” programı kullanılarak analitik analizler yapılmıştır. Bu analizlerde süreksizlikliğin kohezyon ve içsel sürtünme açısı değerleri, önceki onaylı raporlar ve ilgili literatür kaynakları referans gösterilerek seçilmiştir.

Öngörülen dayanım parametreleri çerçevesinde;

Statik koşul için güvenlik katsayısı: 7.1

Dinamik koşul için güvenlik katsayısı: 5.3 olarak bulunmuştur.

Sonuç olarak kinematik analizlerle süreksizliklere bağlı olarak gelişebilecek potansiyel duraysızlık riskleri ortaya konmuştur. Sonrasında yapılan analitik analizlerde bulunan güvenlik katsayıları ise söz konusu süreksizlik yönelimlerinin potansiyel bir duraysızlığa sebebiyet vermeyeceği göstermiştir. Ancak inceleme alanındaki söz konusu yarma kesiminde izlenen kaya biriminin sık eklemli bir yapı sergilemesi küçük ölçekli de olsa dökülmelerin ve/veya kopmaların gelişebileceğini göstermektedir. Tüm bunlara ek olarak inceleme alanında jeolojik – jeoteknik araştırmaların (sondaj, jeofizik vb.) ve laboratuvar deney sonuçlarının olmaması da veri belirsizliği durumunu açıkça ortaya koymaktadır.

Kinematik anlamda kama tipi duraysızlık potansiyelinin mevcut olması kazıların kontrollü şekilde yapılmasını gerektirmekte ve bununla birlikte de şevde meydana gelebilecek olası bir hareketin öngörülenden daha kritik dayanım parametrelerine bağlı olarak gelişebileceği de bu çerçevede unutulmamalıdır.

Mart 2018’de Yapılan Ön İnceleme Sonuçları ve Öneriler

Lokasyon-1’de söz konusu ön çalışmalar ve gözlemler neticesinde kinematik analizlere bağlı olarak kama tipi duraysızlık riski beklenmektedir. İncelenen yarma tülünde daha dik olan 1y / 1d yarma şevleri süreksizlik kontrollü duraysızlıklar için daha kritiktir. Bu çerçevede 1y / 1d şev eğimiyle açılacak yarmada kama tipi duraysızlıkları önleyecek paternde ve boyda bulonlama ve tüm yüzey boyunca çelik hasır ve püskürtme beton uygulamasının yapılması uygun olacaktır. Ayrıca bu çözüm yoluyla şev yüzeyinin atmosferik koşullardan korunması amaçlanmaktadır. Bu uygulama olası küçük çaplı (toptan göçmeye neden olmayacak) kopma ve dökülmelerin engellenmesinde de yardımcı olacaktır.

Yarmanın açılacağı birimlerin çok parçalı ve kırıklı yapısı sebebiyle kopma ve dökülmeler ile karşılaşılması olasıdır. Bu istenmeyen durumun önüne geçilmesi adına tüm şev yüzeyleri altıgen çelik tel ile örtülecek, çelik tel ile beraber tüm şev yüzeylerine 8 cm püskürtme beton uygulaması yapılacak, bu sistem 4.00 m aralıkla 2 sıralı olarak L=2.00 m boyunda (Ø28 mm) bulonlar ile şev yüzeylerine tutturulacak ve 4.00 m aralıkla 2 sıralı olarak L=3.00 m boyunda (Ø50 mm) barbakan yapılacaktır.

Jeolojik – Jeoteknik Değerlendirme Kasım 2018

Devam eden yarma kazıları terasman kotuna yaklaşmış olup bu sırada Kasım 2018’de yapılan teknik gezide Lokasyon-1’de kama tipi duraysızlık mekanizmasının kontrol ettiği bir duraysızlık izlenmiştir.

Yapılan ilk incelemelerde şevduraysızlığının masif andezit birimi altında gözlenen çok – tamamen ayrışmış (killeşmiş) seviye sebebiyle tetiklendiği öngörülmüştür. Bölgenin karşıdan görünüşü itibariyle sağ ve solunda, killeşmiş karakterde dolguya sahip süreksizlikler görülmektedir. Yerinde yapılan incelemelerde duraysızlık sonucunda palye hendeklerinde 1 – 1.5 m civarında alt kota ve yol eksenine doğru ötelenme gerçekleşmiştir.

Lokasyon-1’de söz konusu duraysızlığın izlendiği yarmanın en üst şevinde, andezit birimine göre daha zayıf bir örtü birimi izlenmektedir. Andezit birimi içerisinde yer alan süreksizliklerin çok zayıf, ayrışmış (killeşmiş) dolgu malzemesinin etkisi ve yönelimi ile hareket etmesi sonucunda yarma şevinin en üst seviyesinde bulunan bu örtü birimi de dairesel şekilde mobilize olmuştur. Bu durumda, kama tipine bağlı gelişmiş dairesel kayma ile yarmada kompleks bir duraysızlık meydana geldiği söylenebilir.

Yapılan incelemelerde kazı sırasında yapılan patlatmalar sonrasında bazı kaya blokların serbest halde şev yüzeylerinde askıda kaldığı gözlenmiştir. İlerleyen dönemlerde söz konusu bu blokların atmosferik koşullar ve yer çekimi etkisiyle hendeklere düşebileceği öngörülmektedir. Hendeklerde birikebilecek malzemenin yüzey suyu drenajını engelleyebileceği dikkate alınarak söz konusu serbest blokların temizlenmesi önerilmiştir.

Lokasyon-1’in yakın çevresinde, kama tipi duraysızlığa sebep olan süreksizlik setleri ve benzerleri sağ şev boyunca sık sık izlenebilmiştir. Birbirleriyle kesişen bu süreksizliklerin, yer yer küçük ölçekte kütlelerin de mobilize olmasına sebebiyet verdiği tespit edilmiştir.

Aşağıdaki şekilde duraysızlığın meydana geldiği bölgeden alınarak karakterize edilen süreksizliklere ait yönelim bilgileriyle yapılan kinematik analiz sunulmuştur. Kinematik analizde de açıkça görüldüğü üzere şevduraysızlığının mekanizması kama tipi kayma olup söz konusu süreksizliklerin kesişim noktası kritik bölge içerisinde yer almaktadır. Kinematik analizlerde kullanılacak içsel sürtünme açısı, süreksizlik dolgusu dikkate alınarak ilgili literatürde belirtilen fay ve makaslama zonu, killi malzeme için verilen 8 derece olarak öngörülmüştür.

Sonraki aşamada şevduraysızlığına sebep olan süreksizliklerin yönelim bilgileri, yarma şevi yönelimi ve dayanım parametreleri girdi parametre olarak kullanılarak Swedge programı yardımıyla analitik analiz yapılmıştır. Buradaki amaç, geri analiz yoluyla kayma anındaki (F=1) süreksizlik parametrelerine ulaşmaktır.

Analitik analizle kayma koşulu olan F=1 durumundaki dayanım parametreleri tayin edilmiştir. Buna göre bu kesimde süreksizlik dolgularının ayrışmış (killeşmiş) olması halinde dikkate alınacak süreksizlik dayanım parametreleri;

c (kohezyon) : 15 kPa,

Ø (içsel sürtünme açısı) : 8 derece olarak belirlenmiştir.

Edinilen bilgilere göre yarma şevinde izlenen sağlam ve masif kaya biriminin kazılabilmesi için kontrollü ve ardışık şekilde birden fazla patlatma yapılması gerekmiştir. Bu dinamik etkinin de söz konusu stabilite potansiyelini tetiklemiş olabileceği düşünülmüştür. Bu yaklaşımdan, kama tipi bloklar oluşturabilecek süreksizliklerden ve diğer zayıf seviyelerin tüm şev boyunca varlığından yola çıkarak söz konusu yarma için yeni bir teknik inceleme organize edilmiştir. Aralık 2018’de düzenlenen teknik gezide ise yarma tülü boyunca izlenen süreksizlik yönelimleri ile zayıf seviyeler haritalanmıştır.

Sonuçlar ve Öneriler

Mart 2018’de yapılan ilk incelemelerde sahada belirlenen süreksizlik setlerinin kama tipi duraysızlığa neden olabileceği tespit edilmiş olup bu doğrultuda yapılan analizlerde veri eksikliğini tamamlamak için onaylı proje ve ilgili literatür kaynaklarından alınan dayanım parametreleri kullanılmıştır.

Mart 2018’de tespit edilen 1m-2m (eğim/eğim yönü: 50/130-57/240) süreksizlik setlerinin kama tipi duraysızlık potansiyeline sahip olduğu ortaya konmuştur. Devam eden yarma kazıları sırasında Kasım 2018’de meydana gelen duraysızlığa neden olan süreksizlik setlerinin yönelim değerleri ise 40/120-58-244 olarak ölçülmüştür. Yapılan değerlendirmelerde de açıkça görüleceği gibi Kasım 2018’de kama tipi duraysızlığa neden olan süreksizlik setleri, ilk incelemelerde tespit edilenlerle oldukça uyumludur.

Kasım 2018’de izlenen şevduraysızlığı için geri analiz yapılmış olup, duraysızlığın gerçekleşmesine sebep olan zayıf seviyenin dayanım parametreleri tespit edilmiştir.

Geri analizlerde bulunan dayanım parametreleri dikkate alınarak, sahada yapılan incelemelerde tespit edilen hâkim süreksizlik yönelimleri üzerinde kinematik ve analitik analizler yapılmıştır. Kinematik analizlerde kama tipi duraysızlığa neden olabilecek hâkim süreksizlik setleri belirlenmiştir.

Lokasyon-1’de en sık rastlanan süreksizlik yönelimlerinin oluşturduğu setler dikkate alınarak yapılan analitik analizde güvenlik sayısı 0.82 olarak bulunmuştur. Geriye dönük analizde hesaplanan dayanım parametreleri, o noktada izlenen ayrışma yüzeyinin kalınlığı, su akışı ve patlatma gibi kaymayı tetikleyici sebeplere bağlı olmak üzere rezidüel seviyeye indirgenmiştir. Söz konusu bu parametrelerin tamamının bir araya gelmesi kuşkusuz ki mevcut kama tipi duraysızlığın meydana gelmesine sebep olmuştur. Alınacak önlemlerle, şev yüzeyinin atmosferik etkilerle olan ilişkisinin kesilmesiyle birlikte ayrışma seviyelerinin dayanım parametrelerinin rezidüel seviyelere inmesinin önüne geçilmesi düşünülmektedir. Bu doğrultuda doruk parametrelerle tekrarlanan analitik analizlerde ise güvenlik sayısı 3.08 olarak bulunmuştur.

Hareketin olduğu bölgede yapılacak rehabilitasyon çalışmaları şu şekilde olacaktır;

Bu kesimde, süreksizliklerin oluşturduğu kamanın mobilize olması sonucu hareket eden kütlenin kontrollü bir kazı ile sahadan uzaklaştırılması,

Yapılacak bu kazı sırasında şev tepesinden itibaren 8 cm kalınlığında püskürtme beton, çelik ağ ve L=2m boyunda bulon ve barbakan uygulaması yapılması,

Yapılacak kazı sonucu oluşacak boşlukta kontrolsüz su akışının önlenmesi için heyelanın artan kilometre tarafında bir düşüm oluğu imal edilmesi ve suyun ilk palyeye kadar bu oluk yardımıyla taşınması,

Enkesitte ve planda gösterilmiş olan kazı sınırı tahmini olarak verilmiş olup esas kazı sınırı imalat aşamasında yerinde belirlenecektir.

İlk şevin önüne, hem şev yüzeyinin düzgün bir görünüme ve geometriye kavuşması hem de palyesiz durumda kalacak şeve topuk oluşturması açısından 10m yüksekliğinde 1Y/1D şev eğimi ile harçlı kaya dolgu teşkil edilmesi uygun görülmüştür.