tunel - ergin arioglu

8/6/2019 TUNEL - ERGIN ARIOGLU

1/14

Yldz Teknik niversitesiTneller Dersi

YILDIZ TEKNK NVERSTESNAAT MHENDS

TNEL DERS

TNELLERDE STABLTE ANALZNN KAYA KTLESNN TE

DAYANIM KAVRAMI ile BELRLENMES ve HOEK vd. YENL

KAYMA DAYANIM PARAMETRELERNN (KOHEZYON, SEL

AILIMLARI

HazrlayanProf. Dr. Mh. Ergin ARIOLU

Yap Merkezi AR&GE Blm2010


2/14

2


Snek kaya ktleleri iin:Dairesel tnel kesitinde tavan/ tabanda maksimum teetsel gerilme

( ) ( )tt z = A.k -1 . = 3k -1 . .Z

(Dairesel kesit iin A=3)

Burada;

( )

xy

z

Yatay basn 1k = = = 0,33 +9,5.E . 0,001+

Dey basn ZBoyutsuz

(Shorey, 1994)

Ey= ncelenen noktada yerinde kayann elastik modl yatay yerinde llen/

kestirilen, GPa

Z= Derinlik, Z

z= Derinlik basnc

= Kaya birimlerinin ortalama birim arl

Stabilite says:

( )b,y b,y

tt

DayanmSF = = = 1

Gerilme 3k - 1 . .Z - Stabil -

SF


3/14

3


Ey= 5 GPa= 5000 MPa= 5.105 t/m2 llen deer

b,y= 400 t/m2 kestirilen deer

(Eer bu deer bilinmiyorsa mhendis eitli yaklamlar araclyla kaya ktlesinin

tek eksenli basn dayanmnb,y hesaplayacaktr. Kullanlacak yaklamlarda biri

olan Hoek vd. 2002 ileri ki blmde ayrntlekilde aklanmtr).

Stabilite saysn belirleyiniz.

zm:

k deerinin hesaplanmas

1k = 0,33 +9,5x5 0,001+ 1,33

50

Derinlik basnlar

( ) ( )3 2z = .Z = 2,65 t/m x50 m = 132,5 t/m

2

y Z = k. = 1,33x132,5 = 176,2 t/m

Stabilite says

( ) ( )b,y

z

400SF = = = 1,0

3k - 1 . 3x1,33 -1 x132,5

SF= 1 olduundan alacak tnelin stabilite sorununun olmayaca ifade edilebilir.

Deerlendirme notu:

Stabilite says, SF

o Tnel geometrik ekline (dairesel, at nal, elips vs.) dey

o xz

k =

(zellikle blgenin tektonik, topografik yapsna)

o Tnelin geecei formasyonlarn yerinde mekanik dayanmlarna (tek eksenli basn

dayanm, elastik modl)baldr. Proje koullarnda SF1 olmaldr.


4/14

4


o SF


5/14

5


izelge: Hoek, Carranza-Torres and Corkum (2002) Yenilme ltne GreGeoteknik Byklklerin ( , Cy , Ey , b,lab , b,y) Belirlenmesi Kaya ktlesinin yenilme lt

a

lab,b

3ylab,b31 sm

+

Yenilme lt faktrleri s, a

o atlaklk faktr

=

D39

100GSIexps

o Katmann yerinde krlma zarfnn stel bykl

( )3/2015/GSI ee6

1

2

1a o Malzeme -yerinde kaya ktlesi- faktr

= D1428 100GSIexpmm iy Kaya ktlesinin yerinde dayanm -tek eksenli basn- bykl (b,y)

alab,by,b s.

Kaya ktlesinin yerinde ekme dayanm (,y)y

lab,by, m

s Yanal basn

3n= 3,max/ b,labsel srtnme asnn () belirlenmesi

( ) =

1an3yy

1an3yy1

.msma6)a2()a1(2

).ms(ma6sin

Kohezyon bykl[ ][ ] [ ])a2)(a1().ms(ma61)a2)(a1( )ms(m)a1(s)a21(C 1an3yy1a

n3yn3ylab,b

+=


6/14

6


izelgenin devam

Mohr-Coulomb yenilme ltne gre kaya ktlesinin yerinde basn dayanm[ ] ( ))a2()a1(2

s4/m)s8m(as4m

sin1

cosC21a

yyylab,by,b

++

=

evler iin :91.0

y,b

y,b

max,3

H.72.0

=

Tneller iin :94.0

y,b

y,b

max,3

H.47.0

=

Yukardaki ifadelerde b,y bykl Mohr-Coulomb yenilme ltne kar gelenyerinde basn dayanmn gstermektedir.

Kaya ktlesinin yerinde elastik modl bykl

40

10GSIlab,b

y 10.1002

D1E (GPa) (b,lab 100 MPa)

4010GSI

y 10.2

D1E (GPa) (b,lab > 100 MPa)

Burada :1, 3 = Sras ile en byk ve en kk asal gerilmelerb,lab= Laboratuvar tek eksenli basn dayanmmi= Laboratuvar malzeme faktr. eksenli basn deney sonularnn regresyonanalizi ile deerlendirilmesi sonucunda elde edilen byklk. Deney sonular bulun-muyorsa Hoek ve arkadalar (1995) kaynanda rapor edilen deerler alnabilir.my= Yerinde kaya ktlesine ait malzeme faktra, s = Yenilme ltne ait katsaylar. a , kayacn eksenli basn deneyindesergiledii davran ifade eder. a < 1 olmas malzemenin lineer olmayan davransergilediini gsterir. s ise ok byk lde kaya ktlesinin atlakllk durumunubelirtir. s=1 ise kaya ktlesinin atlaksz olduunu, daha ak deyile salam oldu-

unu ifade eder. s 0 -sfra yakn bir deer almas- durumunda ise kaya ktlesininok ar lde atlak ierdiini belirtir.GSI= Jeolojik Dayanm ndisiD= Teknik giriimler sonucunda (patlatma, mekanik kaz / ykleme) sonucunda kayaktlesine verilen hasarn derecesi -rselenme faktr-b,y= Kaya ktlesinin yerinde basn dayanm= sel srtnme as -yerinde kaya ktlesi-C= Kohezyon3,max= Maksimum yanal gerilmeH= ev durumunda ev ykseklii, tnel stabilite analizinde ise tnel aks derinlii

Ey= Yerinde elastik modl


7/14

7


EK 1 ekil a atlaklk faktr (s) ve krlma zarf stel byklnn (a),Jeolojik Dayanm ndisi (GSI) ve rselenme faktr (D) ile deiimleri(rnek : GSI= 20, D=0 ise s= 1.38x10-4, a=0.544 olarak kestirilmektedir).

K

rlmazarf

n

ns

telby

kl

,a

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

2

468

2

468

2

468

2

468

2

468

2

4

68

2

468

1E-7

1E-6

1E-5

1E-4

1E-3

1E-2

1E-1

1E+0

0.48

0.49

0.50

0.51

0.52

0.53

0.54

0.55

0.56

0.57

0.58

0.59

Jeolojik Dayanm ndisi (GSI)

a

tla

klkfaktr,s

=

D39

100GSIexps

( )3/2015/GSI ee6121a

D=1

D=0

D=0.5


8/14

8


EK 1 ekil b Jeolojik Dayanm ndisine bal olarak kaya ktlesinin yerinde basndayanm (b,y) ve yerinde malzeme faktrnn (my) belirlenmesi [rnek : GSI= 20,b,lab=10 MPa ve mi=5 (kilta) iin b,y =0.08 MPa=0.8 kgf/cm2=8 t/m2 ve my= 0.287bulunur]

Kaya

ktlesin

inyerin

de

bas

n

dayanm

,b,y

(MPa

)

Ma

lzeme

faktr-yerind

e-my

mi=5

mi=10

mi=15

5 6 7 8 9 2 3 4 5 6 7 810

2

4

6

8

2

4

6

8

2

4

68

2

4

0.01

0.10

1.00

10.00

3

4

5

67

89

2

3

4

5

6789

2

1.00

10.00

Jeolojik Dayanm ndisi, GSI

mi=20mi=25mi=30

b,lab=10 MPa

b,lab=20 MPab,lab=30 MPab,lab=50 MPab,lab=70 MPab,lab=100 MPab,y= lab.sa

my= mi

D1428 100GSIe

Laboratuvarbasn dayanm :

Laboratuvarmalzeme faktr :


9/14

9



Ko

hezyon,

C(t/m2)

b,lab= 1000 t/m2b,lab= 2000 t/m2b,lab= 3000 t/m2

b,lab= 1000 t/m2b,lab= 2000 t/m2b,lab= 3000 t/m2

Kohezyon,

C(t/m2)

5 10 15 20 25 30 35 40

56789

2

3

4

56789

2

3

4

56789

1

10

100

=0o

5 10 15 20 25 30 35 40

56789

2

3

4

56789

2

3

45

6789

1

10

100

=10o

Laboratuvartek eksenli

basn dayanm


EK 1 ekil c Kohezyon byklnn (C), isel srtnme a

s

n

n () 0o ve 10o deerleri iinlaboratuvar tek eksenli basn dayanm (b,lab) ve Jeolojik Dayanm ndisi (GSI) ile deiimi(rnek : =0 ykleme koulunda GSI=20, b,lab= 10 MPa=1000 t/m

2 iin kohezyon deeriC= 4 t/m2 olarak kestirilmektedir)


10/14

10


5 10 15 20 25 30 35 40

56789

2

3

4

56789

2

3

4

56789

1

10

100


Ko

hezyon,

C(t/m2)

=20o

b,lab= 1000 t/m2b,lab= 2000 t/m2b,lab= 3000 t/m

2

Laboratuvartek eksenli

basn dayanm

EK 1 ekil cnin devam Kohezyon byklnn (C), isel srtnme asnn () 0o ve 10odeerleri iin laboratuvar tek eksenli bas

n dayan

m

(b,lab) ve Jeolojik Dayanm ndisi(GSI) ile deiimi


11/14


Jeolojik DayaJeolojik Dayanm Indeksi, GSI

sel

srtnmea

s

,

Yerindekohezyon/laboratuvarbas

ndayanm

,Cy

/b,lab

EK 2 a) sel srtnme as ()=f[Jeolojik Dayanm ndeksi (GSI), laboratuvar malzeme faktr (mi)] deiibasn dayanm (Cy / b,lab)= f[ Jeolojik Dayanm ndeksi (GSI), laboratuvar malzeme faktr (mi)] deiim

a b

Malzeme faktr


12/14

12


izelge 1 Hoek and Brown Krlma ltnn Kayma Byklklerinin (Krlma As,sel Srtnme As, Kayma Gerilmesi ve Kohezyon) Belirlenmesi (Kumar, 1998)

Genelletirilmi Hoek-Brown yenilme lt

a

lab,b

3y

lab,b

31 s.m

+= (1)

Krlma noktasnda normal gerilme ve kayma gerilme deerleri1(x)

+ 1 313 (2)= 1 31 (3)

1 (4)3 (5)

131 (6)

Krlma as

( )2/1

1a

lab,b

3y

2/1

3

12/1 s.ma.m1tg

++

=

(7a)

[ ] += 24tg)(1)( 2/122/1 (7b) Tek eksenli basn dayanmna normalize edilmi normal ve kayma gerilmelerinin

belirlenmesi

(2) ifadesinden

1a

lab,b

3yy

a

lab,b

3y

lab,b

3

lab,bs.ma.m2

s.m

++

++= (8a)

1 Mohr dairelerinin analitik ifadesi2

31221

22

=

dir. Bu ifadenin trevi ( )31/ alnrsa krlma noktasna ait normal gerilme ve kayma geril-melerini tanmlayan ifadeler oluturulabilir.


13/14

13


izelgenin devam

1a

lab,b

3yy1a

lab,b

3yy

lab,b

3y

lab,b

s.ma.m1

s.ma.m2

s.m

++

++

+= (9b)

Bu bantlarda 3 terimi yok edilir ve isel srtnme as cinsinden yazlarak,normalize edilmi gerilmeler

y

a1

1a1

1

y

ylab,b m

s

a

sin1.

sin

sin1.

2

a.m

m

1 +

= (8b)

a

lab,bya

lab,bsm

a

sin1

cos.2 + += (9c)

eklinde ifade edilebilir.

Kohezyon byklnn belirlenmesi

Mohr-Coulomb krlma ltnde kohezyon

C= - . tg (10)ifadesi ile tan

mlanmaktad

r.ev stabilite analizinde, verilen tek eksenli basn dayanm iin normal gerilmebykl, (8b) ifadesinden aka grlecei zere,= f (my, s, a, )dir. my, s ve amalzeme faktrleri ise (GSI, D, mi)nin fonksiyonudur (Bkz. EK 1 izelge, ekil a,b).

Daha ak deyile mi malzeme faktr -laboratuvar-, Jeolojik Dayanm ndisi (GSI)

ve rselenme faktr (D) biliniyorsa my, s ve a faktrleri EK 1 izelge, ekil a,bde

belirtilen ampirik bantlar yardm ile hesaplanabilir. Bu durumda, stabilite analizinde

incelenen nokta/dilime kar

gelen normal gerilme bykl iin, (8b) ifadesin-den isel srtnme asnn bulunmas gerekmektedir. Dier kelimelerle, (8b) ifa-desini sfr yapan deeri aranmaktadr. deeri yle bulunabilir :

Y1 = / b,lab (I)Y2 = f (my,a,s,) (II)izilecek Y1 ve Y2 - deiken alnacak- erilerinin kesim noktasnn apsis deeri

aranan isel srtnme asn belirleyecektir.Kumar (1999), yukarda aklanan yntemi daha da basitletirmitir. yle ki (8b)ifadesini,


14/14

14


izelgenin devam

a1a1

lab,by

y a

sin1.

sin

sin1s.m

a.m

2

+

=

+ (8c)( I ) ( II )

eklinde yazarak verilen GSI, mi, my, s, a, /b,lab deerleri iin izilecek ( I ) ve ( II )- deiken alnacak- erilerinin kesim noktasnn apsisi aranan isel srtnmeasn tanmlayacaktr [rnein (I) erisinin deeri 2.0 olarak hesaplansn. Bu dee-

rin (II) erisini kestii noktann apsisi, aranan isel srtnme asn=23otanmlaya-caktr (Bkz. ekil a).

ekil a Kaya ktlesinin isel srtnme asnn bulunmas

( II ) erisinin a deerinden, daha ak anlatm ile, Jeolojik Dayanm ndeksi (GSI)

byklnden etkilenmedii burada belirtilmelidir. ekil adan elde edilen dier bir

pratik neme sahip sonu ise udur : Verilen (/b,lab) deeri iin ( I ) erisinin bykdeer almas, dier bir ifade ile my ve s deerlerinin klmesi durumunda -kaya

ktlesinin rnein; kilta ve ok ar lde atlakl-ayrm olma durumu- isel

srtnme as () ok kk deerler almaktadr.

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70

sel srtnme as, ( )

89

2

3

4

56789

2

3

4

56789

2

3

0.10

1.00

10.00

o

a1

a

sin1

sin

sin1 +

( II ) erisi

( I ) erisi

2[(my./b,la

b)+s](1-a) /(my.a

)

a=0.50a=0.55a=0.60

tunel - ergin arioglu

Documents