İlk kaplama betonu tamamlanmış bir natm tünelinde oluşan ani tabaka hareketinin 3B sayısal modellemesi

Bu çalışmada, Ankara-Polatlı-İzmir YHT hattı üzerinde yer alan T-05 Tünelinde meydana gelen ani deformasyonların nedenleri incelenmiş ve duraysızlıklar sonucu oluşan yenilme 3B sayısal model programı (FLAC3D) ile analiz edilmiştir. Tünel kazısı tamamlanmış ve iç kalıp betonu atılmamış durumda iken, ani olarak gelişen yüklemeler sonucunda tünel kaplaması üzerinde deformasyonların oluştuğu ve tünel duraylılığını tehdit ettiği tespit etmiştir. Bunun üzerine tünele gidilmiş ve tünelin kaybedilmemesine yönelik önlemler alınmıştır. Öncelikle tünel altyarısı pasa ile doldurulmuştur. Yükleme mekanizmasını anlamak amacıyla çalışmalara başlanmış ve tünel hattı ve çevresinde açılan sondaj logları incelenmiştir. Tünel geçkisi üzerinde belirlenen kaya kütle sınıfları esas alınarak, T-05 tünelinin inşası sırasında kullanılan kazı destek sınıfları incelenmiştir. Ardından tünel kazısına başlanmadan önce proje aşamasında belirlenen kazı destek sistemleri ile tünel açılırken yaşanan sorunlar (tünel ayna tavanında oluşan akmalar) ve alınan önlemler incelenmiştir. Tünel açılması sırasında gözlenen deformasyonlar alınan önlemler ile kontrol altına alınmıştır. Tünel açılması sırasında 5 farklı lokasyonda tavandan akmalar meydana gelmiştir. Bu akmaların toplam hacmi 840 m³' dür. Tavan duraylılığını sağlamak ve akmaları önlemek amacıyla beton enjeksiyonu yapılmıştır. Bu sayede tünelin duraylılığı sağlanmıştır. Bu aşamada 1293 ton beton enjeksiyonu uygulanmıştır. Ancak oluşan deformasyonlar ve akmalar sonucunda tünelin yaklaşık 12 m üzerinde bulunan sağlam tabaka altındaki destek azalmış ve muhtemelen tabaka ayrışması gerçekleşmiştir. Tünelde ilk kazı aşamasında gözlenen deformasyonlar gevşek kayaç formasyonundaki kazıya bağlı yenilmelerdir. Gevşek kayaç formasyonunun yenilmesi ile üst katmandaki sağlam zeminin altı boşalmıştır. Sağlam kayaç yapısı bu aşamada yenilmeye uğramamıştır. Sağlam kayaçlardaki yenilmeler, formasyonun gevrek olmasından kaynaklı ani bir şekilde oluşur. Zaman içerisinde tünel üzerinde bulunan sağlam tabakanın oluşturduğu kiriş aniden yenilmiştir. Ani yenilme gözlenen sağlam kayaçlar kaldıraç etkisiyle tünel üzerine yük aktarımında bulunmuştur. Tünel yaklaşık olarak merkezde birleştirildiği ve iç kaplama betonu yapım aşamasının devam ettiği süreçte, 16.11.2018 tarihinde tünelde ani deformasyonlar gözlenmiştir. Deformasyon üzerine 20.11.2018 tarihinde Prof. Dr. Bahtiyar ÜNVER ve TCDD mühendisleri tarafından saha gezisi yapılmıştır ve tünelde tabaka hareketleri kaynaklı ani duraysızlığın oluştuğu kararına varılmıştır. Tüneli duraylı hale getirebilmek için ilk olarak tünel altyarısı pasa ile doldurulmuştur. Ardından tahkimat elemanlarında birtakım değişiklikler yapılarak ve enjeksiyon uygulanarak tünel duraylı hale getirilmiştir. Yukarıda açıklanan mekanizma oluşturulan 3B sayısal model üzerinde analiz edilmiştir. Öncelikle deformasyonların oluşumundan önceki safhada kullanılan kazı destek sınıfı kullanılarak modelleme gerçekleştirilmiş ve tünel açılırken meydana gelmiş olan deformasyonlar modelde de gözlenmiştir. Bu aşamada kazı devam ederken alınan önlemler (tahkimat sistemlerinin değiştirilmesi) modele eklenerek model tekrar çözdürülmüştür. Model çözdürüldükten sonra deformasyonların % 24 azaldığı gözlenmiştir. Modelin ilerleyen kısmında tabaka hareketleri kaynaklı ani yenilmelerin 3B sayısal modellenmesi için dinamik analiz paketi kullanılmıştır. Çalışma kapsamında kullanılan dinamik modelleme yönteminin ani deformasyonların tahmininde etkili olduğu gözlenmiştir. Ani deformasyon ihtimali olan kayaç yapısında kazı öncesi dinamik modelleme ile olası kazaların önüne geçilebileceği düşünülmektedir. Ani yükleme sonucunda tünel üzerine etkiyen gerilme ve deformasyonlar analiz edilmiştir. Sonuç olarak tünelde gözlenen koşulların sayısal model kullanılarak büyük ölçüde analiz edilebileceği gösterilmiştir.