Download - 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
-
8/6/2019 TUNEL - ERGIN ARIOGLU
2/14
2
Yldz Teknik niversitesiTneller Dersi
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
-
8/6/2019 TUNEL - ERGIN ARIOGLU
3/14
3
Yldz Teknik niversitesiTneller Dersi
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.
-
8/6/2019 TUNEL - ERGIN ARIOGLU
4/14
4
Yldz Teknik niversitesiTneller Dersi
o SF
-
8/6/2019 TUNEL - ERGIN ARIOGLU
5/14
5
Yldz Teknik niversitesiTneller Dersi
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
+=
-
8/6/2019 TUNEL - ERGIN ARIOGLU
6/14
6
Yldz Teknik niversitesiTneller Dersi
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
-
8/6/2019 TUNEL - ERGIN ARIOGLU
7/14
7
Yldz Teknik niversitesiTneller Dersi
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
-
8/6/2019 TUNEL - ERGIN ARIOGLU
8/14
8
Yldz Teknik niversitesiTneller Dersi
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 :
-
8/6/2019 TUNEL - ERGIN ARIOGLU
9/14
9
Yldz Teknik niversitesiTneller Dersi
Jeolojik Dayanm ndisi (GSI)
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
Jeolojik Dayanm ndisi (GSI)
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)
-
8/6/2019 TUNEL - ERGIN ARIOGLU
10/14
10
Yldz Teknik niversitesiTneller Dersi
5 10 15 20 25 30 35 40
56789
2
3
4
56789
2
3
4
56789
1
10
100
Jeolojik Dayanm ndisi (GSI)
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
-
8/6/2019 TUNEL - ERGIN ARIOGLU
11/14
Yldz Teknik niversitesiTneller Dersi
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
-
8/6/2019 TUNEL - ERGIN ARIOGLU
12/14
12
Yldz Teknik niversitesiTneller Dersi
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.
-
8/6/2019 TUNEL - ERGIN ARIOGLU
13/14
13
Yldz Teknik niversitesiTneller Dersi
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,
-
8/6/2019 TUNEL - ERGIN ARIOGLU
14/14
14
Yldz Teknik niversitesiTneller Dersi
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