Killi silttaşı zeminlerde farklı tünel enkesitlerinin mühendislik davranışları

Abstract

Bu çalışmada, Plaxis 2D programı kullanılarak aynı zemin koşulları içerisinde farklı tünel kesitleri modellenmiştir. Daha sonra bu modellerin arasındaki farklılıkları inceleyerek bir nümerik analiz yapılmıştır. Modellemelerde kullanılan parametreler gerçek zemin verileri ve literatürden alınmıştır. Modelleme yapılırken Plaxis 2D programının manuel ve örneklerinden yararlanılmıştır. Bu çalışmada ilk önce zemin tabakaları sabit tutulmuştur. Aynı kesitler kullanılarak tünel üst kotunun zeminden derinliği 15 m, 25 m ve 35 m olan üç farklı model yapılmıştır. İlk olarak tünelin içerisinde bulunduğu zeminin elastisite modülü 1 GPa alınarak hesaplamalar yapılmıştır daha sonra elastisite modülü 0,5 GPa'a düşürülerek aradaki farklar incelenmiştir. İlk tabakada hardening soil modeli tanımlanmıştır. İkinci tabaka tünelin içinde bulunduğu tabakadır ve Hoek-Brown zemin modeli tanımlanmıştır zemin cinsi drenajlı Killi - Silttaşıdır. Üçüncü tabaka ise en alt tabakadır ve Killi – Kireçtaşı yine Hoek-Brown modeli ile tanımlanmıştır. Bu çalışmada ilk olarak üç farklı tünel enkesiti çalışılmış, bunlar elips şekil, dairesel ve kemer çatılı kesitlerdir. Bu kesitlerin herbirinin yüksekliği ve eni aynı tutulmuştur. Plaxis programında bu kesitler Yeni Avusturya Tünel Açma Yöntemi ile modellenmiştir. Daha sonra TBM yöntemi ile dairesel bir tip kesit daha modellenmiştir. Bunun amacı aynı dairesel kesiti TBM ve NATM metoduna göre karşılaştırmaktır. Sonuçlar zemin deformasyonu, toplam yerdeğiştirme, eksenel kuvvet, kesme kuvveti ve eğilme momenti açısından karşılaştırılmıştır. Dairesel tip kesitte NATM ve TBM modelde farklı sonuçlar çıkmış bu sonuçlar incelenmiştir. Modellerde bulunan ortak özellik hepsinin maksimum yer değiştirmesi tünelin tepe noktasında meydana gelmiştir. Zemin deformasyonu en çok kemer kesit ve TBM metodunda en az NATM dairesel kesitte meydana gelmiştir. Toplam yerdeğiştirme en çok TBM metodunda en az NATM dairesel kesitte ortaya çıkmıştır. Eğilme momentleri açısından TBM kesit en düzgün gerilme dağılımına sahiptir. Dairesel NATM kesitler daha az oturma ve daha az kuvvet ve moment oluşturduğundan daha uygun görülmüştür. Zemin yüküne de bağlı olarak kemer kesitin köşe noktalarında eğilme momentleri, kesme kuvvetleri ve normal kuvvetleri dairesel yüzeylere göre yüksek bulunmuştur.