Khasab — Tibat (Umman) sahil yolu şevlerinde kaya düşmesiriski azaltma yöntemlerinin araştırılması

Abstract

Khasab - Tibat Sahil Yolu İyileştirme Projesi, Umman Ulaştırma ve İletişim Bakanlığı ile STFA Oman LLC firması arasında 17 Haziran 2014 tarihinde imzalanan yapım anlaşmasına göre gerçekleştirilen bir projedir. Bu proje, Khasab ilini Tibat'a bağlayan sahil karayolunda meydana gelen kaya düşmeleri nedeniyle yaşanan can ve mal kayıplarını önlemek amacıyla mevcut yolun düzeltilmesi veya yeniden inşa edilmesini, ayrıca kıyı ve şev koruma işlerini içerir. Toplamda 27 km'lik 6 bölümden oluşan projede, şev stabilizasyonu, kaya dolgusu, kıyı koruma dolgusu ve menfez inşası gibi çeşitli işler gerçekleştirilmiştir. Çalışma, Khasab - Tibat sahil yolunun 0+000 km ile 15+105 km arasındaki şev koruma işlerini incelemekte ve gelecekteki benzer projeler için de kaynak olarak kullanılması hedeflemektedir. Khasab - Tibat sahil yolunun 15 km'lik bölümünde kaya düşmelerini önlemek için şev stabilitesi ve kaya düşmesi analizleri yapılarak, uygun koruma önlemleri seçilip tasarlanmıştır. Bu çalışma, benzer projeler için bir örnek metodoloji sunma amacı taşımakta olup; bu doğrultuda izlenen metodoloji, üç temel aşamadan oluşmaktadır. Aşama 1- Veri Toplama: Saha ve laboratuvar çalışmaları ile gerekli veriler toplanmıştır. Bu veriler, daha sonraki analizlerin temelini oluşturmuştur. Aşama 2- Analizler ve Risk Değerlendirmesi: Tehlikelerin ön değerlendirmesi için analizler yapılmış, risk ölçümü için detaylı çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Bu analizler, mevcut durumun, olası risklerin ve risk büyüklüğünün belirlenmesine yardımcı olmuştur. Aşama 3- Tasarım ve Öneriler: Son aşamada, tasarım özellikleri ve muhtemel koruma önlemleri önerilmiştir. Elde edilen analiz sonuçlarına dayanarak uygun koruma önlemleri belirlenmiş ve tasarım özellikleriyle sunulmuştur. Bu metodoloji, Khasab - Tibat sahil yolunun 15 km'lik bölümünde kaya düşmelerini etkili bir şekilde önlemek amacıyla kullanılmıştır. Aşama 1, temel olarak saha araştırmalarının, laboratuvar testlerinin gerçekleştirilmesini ve veri toplama sürecini içerir. Bu aşamada, Khasab - Tibat sahil yolunun proje kapsamındaki 15 km'lik bölümü, insansız hava araçları kullanılarak taranmış ve bu taramalar sonucunda sahil yolu boyunca konumlanan kaya şevleri, belirli kriterlere göre sıralanmış, 1'den 82'ye kadar alt bölümlere ayrılmış ve numaralandırılmıştır. Belirlenen bu bölgelerde süreksizlik hatları ölçülmüş, doğal şev yüzeyinden ve ayrışmış süreksizlik yüzeylerinden Schmidt çekici ölçümleri ile pürüzlülük katsayısını (JRC) belirlemek için Barton tarağı ölçümleri alınmıştır. Bu verilerin, standart profillerle karşılaştırılarak, taze yüzey ve ayrışmış yüzey için tek eksenli basınç dayanımı değerleri ve JRC katsayıları hesaplanmıştır. Bazı bölgelerde kaya ve zemin numuneleri alabilmek için sondaj çalışmaları yapılmış ve elde edilen numuneler, mekanik ve fiziksel laboratuvar deneylerine tabi tutulmuştur. Kaya düşmesi riskini değerlendirebilmek için yol ve trafik durumuyla ilgili veriler toplanmıştır. Her bir bölge, insansız hava araçlarıyla havadan ve lazer ile karadan taranmış; bu yöntemlerle elde edilen koordinatlı fotoğraflar, Agisoft PhotoScan Professional Version 1.4.3 ile işlenmiştir. Netice iribariyle şevlerin ortofoto haritası oluşturulmuştur. Aynı program aracılığıyla şevlerin bulut verileri ile eş yükselti haritasına ulaşılmıştır. Ortofoto haritası üzerinde potansiyel yenilme tehlikesi olan kayalar boyutlandırılmış, sistemli bir şekilde numaralandırılmış ve riskli bölgelerden analizler için kesitler alınmıştır. Aşama II'de, Khasab Tibat sahil yolunda kaya düşmesi riskinin değerlendirilmesi için öncelikle gözlemsel bir değerlendirme yapılmıştır. Bu değerlendirme, çalışma alanının özellikleri, şevlerin yüksekliği ve eğimi, yol ile şev arasındaki mesafe ve şev yüzeyindeki kayaların durumu (masif, kırıklı, parçalı) gibi kriterlere dayanarak gerçekleştirilmiş, şevlerin, olası kaya düşmesi riski belirlenerek, harita üzerinde "yüksek riskli," "orta riskli" ve "risk yok" şeklinde bölgelere ayrılmıştır. Gözlemsel risk değerlendirmesinin akabinde, kaya düşmesi riskinin sayısal olarak değerlendirilmesi için Kaya Düşmesi Tehlike Derecelendirme Sistemi (RHRS) kullanılmıştır. RHRS, şev yüksekliği (a), hendek etkinliği (b), ortalama araç riski (AVR) (c), karar verme görüş uzaklığı yüzdesi (d), yol genişliği (e), jeolojik karakter (f), blok boyutu (g), iklim ve şevde suyun varlığı (h), kaya düşmesi tarihçesi (i) parametrelerinin puanlandırılması yoluyla yapılır. RHRS'de derecelendirmeler 0 ile 100 arasında değişen değerler için üstel bir fonksiyon (y = 3x) ile ifade edilir. Burada y, RHRS çizelgesinde karşılık gelen puanı temsil eder. Her bir parametre için bir puanlar hesaplanır. Toplam puan, ilgili bölge için kaya düşme riskine dair puanı verir. RHRS, Aşama I'de belirtilen tüm alt bölgeler için uygulanmış ve yol kesimlerinin tehlike seviyelerini belirlemek için bir karar destek aracı olarak kullanılmıştır. Proje kapsamında, RHRS analizleri sonucunda düşük puan alan bölgeler, daha karmaşık analizler yapmadan korunması gereken yol kesimlerinden ayrıştırılmıştır. Aşama III, tasarım özellikleri ile birlikte koruma önlemlerinin belirlenmesini içerir. Bu amaçla, Bieniawski kaya kütle sınıflaması olan RMR'ın geliştirilmiş bir versiyonu olarak bilinen ve dünya genelinde kaya kütlesi koşullarını tanımlamak için birçok mühendis tarafından sistemli bir araç olarak kullanılan, şev kütle puanlaması olan "SMR" derecelendirmesi kullanılmıştır. SMR temel kaya kütle oranından (RMR), kazı yöntemi, şev ve süreksizliklerin konumu arasındaki geometrik ilişkiden yararlanarak sayısal bir değer ortaya koyar. SMR puanlamasına göre; önerilen destek sistemleri, destek duvarları ve şevde palye inşası, kazı ile şevin kontrollü şekillendirilmesi, yüzey drenajı, derin drenaj püskürtme beton, topuk duvarı, sistematik bulonlama, spot bulonlama, topuk hendeği (trenci), topuk veya şev bariyerleri ve şev temizliğidir. Ayrıca, projenin kapsamına bağlı olarak özel yöntemler de önerilmiştir. Özel yöntemler; mevcut yolun deniz doldurularak şevden uzaklaştırılmasını, kaya düşmesine karşı enerji sönümleyici bariyer uygulaması, destek duvarı, püskürtme beton ve enjeksiyon gibi mühendislik yöntemlerinin biri veya birkaçının birlikte uygulanmasını içerir. RHRS analizinde düşük puan elde edilmiş, SMR analizinde ise yüksek puan elde edilmiş şevlerde herhangi bir uygulama önerilmemiştir. SMR puanı düşük olan bölgelerde ise öncelikle kinematik analiz yapılmış ve şevde oluşabilecek muhtemel yenilme mekanizması belirlenmiştir. Sonrasında her bir şevin kendi içinde riskli bölgelerinin belirlenmesi için şev yüzeyinden alınan kesitlerle limit denge analizleri yapılmış ve şevin güvenlik katsayısı araştırılmıştır. Şev güvenlik katsayısının proje için referans kabul edilen 1.3 değerinden düşük olduğu bölgelerdeki herhangi bir yenilme durumunda, yol üzerine kaya düşmesi senaryosu Rocscience'ın Rocfall 5.0 yazılımı kullanılarak modelleme avantajıyla incelenmiştir. Analiz sonuçlarına göre; kaya parçasının yola düşme riski bulunan bölgelerde güçlendirmelere izin verilmiştir. Tez çalışması kapsamında, 42 numaralı şevde kaya düşmesi riskinin azaltılması için yapılan tasarım çalışmalarına yer verilmiştir.