Kaya Zeminde Tünel Tasarımı

Abstract

Bu çalışmada, Yeni Avusturya Tünel Açma Metodu ile kaya zeminde tünel tasarımı incelenmiştir. Bu kapsamda NATM prensiplerine göre çalışan Smap-3d ve Tuna-plus sonlu elemanlar programları kullanılarak tünel tasarımı gerçekleştirilmiştir. Tünelcilikte tasarım ve proje yaklaşımları incelenmiştir. Ampirik tasarım, gözleme dayalı tasarım, analitik tasarım, bütünleyen tasarım ve rehber tasarım yöntemleri hakkında bilgi verilmiştir. NATM’i diğer yöntemlerden farklı kılan ana ilkeler maddeler halinde açıklanmış ve ÖNORM B 2203/1994’e göre kaya davranışı irdelenmiştir. Özellikle ÖNORM B 2203’e göre yapılan kaya sınıfları ile bu ortamlarda beklenen kazı ve destekleme türleri gruplara ayrılarak incelenmiştir. Sayısal ve fiziksel modellemeyi içeren analitik tasarım metodu incelenmiştir. Kaya davranışının modellenmesi amacıyla oluşturulan Murrel ve Hoek kırılma kriterleri açıklanmıştır. Tünellerin desteklenmesine etki eden şişme, gevşeme ve dağ basınçlarından bahsedilmiştir. Özellikle tünel destekleme ve sağlamlaştırma sistemleri olan püskürtme beton, çelik hasır, çelik iksa ve kaya bulonu irdelenmiştir. Sonlu elemanlar yöntemi ve çalışma prensipleri açıklanmıştır. Smap-3d ve Tuna-plus sonlu elemanlar programları kullanılarak çözülen Çayeli Tüneli ile ilgili ulaşılan sonuçlar verilmiştir.

In this study, tunnel design in rock is investigated in respect of The New Austrian Tunnelling Method. Smap-3d and Tuna-plus finite element programs based on NATM principles are used. The design and project approaches in tunnel design are investigated. Empirical, observational, analytical, integrated and guided design methods are explained. The properties of NATM, which is different from other design methods are clarified and according to ÖNORM B 2203/1994, rock behaviour is studied. Specially, rock classifications of ÖNORM B 2203 together with excavation and support systems in this classifications are analysed. Empirical design method, which includes numerical and physical models is scrutinized. Murrel and Hoek failure criteria are detailed for understanding rock behaviour. Swelling, loosening and gravity pressure which effect tunnel support system are studied. Particularly, tunnel support and strengthening system that is shotcrete, wire mesh, steel rib and rock bolt are presented. Finite element method is explained. The design calculations of Çayeli Tunnel are made using Smap-3d and Tuna-plus finite element programs.