Tüneller ve tünel jelojisi Yrd. Doç. İsa VURAL

Kütlelerin içinde yapılan iki taraf açık kazılara tünel denir Kütlelerin içinde yapılan iki taraf açık kazılara tünel denir. Genel anlamda yeraltı geçidi demektir. Tüneller, kullanım amaçlarına göre ulaşım tünelleri ve taşıma tünelleri olarak ikiye ayrılır.

taşıma tünellerinden baraj yapımında Ulaşım tünellerinden karayolu, demiryolu, yaya yolu, metro ve yaklaşım tünelleri ile taşıma tünellerinden baraj yapımında akarsuları çevirmek için inşa edilen derivasyon tünelleri içme ve sulama suyu tünelleri pis suları nakletmek için kullanılan tüneller yeraltı maden işletmeciliği sırasında otopark, çarşı vb yapımına alan kazanmak depo yapmak askeri amaçlar için tüneller yapılır.

Yeryüzünde yapılan ilk tünelin M. Ö Yeryüzünde yapılan ilk tünelin M.Ö.4000 yıllarında Babil Şehri yakınında ve Fırat Nehri altında açıldığı bilinmektedir. Karada ilk demiryolu tüneli 1825 yılında Fransa'da, 1826-1829'da da İngiltere'de açılmıştır. Alpler‘ de açılan tüneller, buradaki jeoloji yap ısının anlaşılmasına çok yardım etmiştir. Japonya'da 1918-1934'de Tokyo-Kobe arasında yapılan karayolu tünelinde 60 m yüksekliğinde mağaralara rastlanmış ve büyük debili sıcak su boşalımları olmuştur.

TÜNEL TERİMLERİ

TÜNEL TERİMLERİ Kilit (anahtar) taşı Kemer Galeri : Yeraltında bir tarafı açık olan boşluklara denir. Kuyu (baca veya şart) : Yerin derinliklerine. doğru dik olarak yapılan kazılardır. Baş aşağı (desandre) : Aşağı doğru eğimli galerilerdir. Baş yukarı : Yukarı doğru eğimli galerilerdir. Oda : Geniş daire veya buna benzer şekildeki boşluklardır. Bunlar, bekletme veya dinlenme mekanları olarak kullanılabilir.

TÜNEL TERİMLERİ Örtü : Tünelin üstünde bulunan zemindir. Örtü Kalınlığı : Tünelin üstünde bulunan örtünün kalınlığı. Taban (radye) : Tünel boşluğunun alt kısmıdır. Yan (ayak-duvar) : Tünelin yan kısımlandır. Tavan (kemer) : Tünelin üst kısımlarıdır. Üzengi : Kemerin ayakla birleştiği noktadır. Kalot : Üzenginin üzerinde kalan k ısımdır. Stros : Üzengi seviyesinin altında kalan kısımdır. Pasa : Tünel s ırasında tünelden çıkarılan kayaçlara denir. Ano : Bir işlemin uygulandığı parçaya denir. Uzunluğu, zeminin cinsi ve uygulanan yönteme göre 1,5 ila 9 m arasında olur.

Yurdumuzda da çok eskiden özellikle su getirmek için açılmış uzun galeri ve tüneller vardır. Silifke'nin kuzeydoğusundaki 11 km si tünel olan 45 km uzunluktaki Aksıfat galerisinden bugün de su naklinde yararlanılmaktadır. Aynı bölgede 25 km uzunluğunda olan Kızılgeçit Galerisi de yine köylere su naklinde kullanılmakta ve halen 100 l/s su nakletmektedir.

Türkiye'de son yıllarda yapılan en uzun tüneller, Mersin'in 20 km kuzeyindeki 7127 m uzunlukta olan Kadıncık-1 tüneli, Karadenizde Harşit hidroelektrik santralinin 6000 m dolayındaki su iletme tüneli, Toroslar‘ da Fevzipaşa dolayındaki 4820 m uzunluğunda olan Ayran Tüneli, Çankırı - Çerkeş arasındaki 3900 m uzunluğundaki tünel ile açılmakta olan 26,4 km uzunluğunda ve 7,6 m iç çapında yan yana iki tünelden oluşan Urfa Tüneli sayılabilir.

Tünel açılacak sahanın litoloji özellikleri, taşlarının cinsleri, yapısal karakterleri, yer altı suyunun durumu, yeraltı ısısı, yeraltı basıncı ve gazların etkileri göz önünde tutulur. Bu özellikler incelendikten sonra zeminin cinsine göre tünel açma yöntemi, tünel şekli ve boyutları saptanır.

ZEMİNLERİN TÜNEL AÇMA YÖNÜNDEN SINIFLANDIRILMASI Zeminlerin içerdikleri su miktarına ve litolojiye göre yumuşak zemin ve sağlam zemin olarak ikiye ayrılırlar: A) Yumuşak Zemin: Malzemenin cinsine göre şöyle sınıflandırılabilirler. a- Hareketli zemin: Toprak ve molozdan ibaret olup kazıyla almaya başlarlar. Akma hızı su içeriği ile orantılıdır. b- Akan zemin: Killi ve siltli zeminlerdir. Bunlarda çamur akmaları görülür. c- Çok hızlı akan zemin: Çimentosuz kum ve çakıllardan ibaret olup, bunlar kuru iken de akarlar. Su ile akma hızı artar.

ZEMİNLERİN TÜNEL AÇMA YÖNÜNDEN SINIFLANDIRILMASI d- Sıkışan zemin :Az su içeren kil ve siltli zeminlerdir. Plastik sınırdadır. Basınç altında kabarır, dalgalanır ve kıvrılırlar. e- Şişen zemin: Bentonit vb kil mineralli zeminlerdir. Su alınca şişerler, hacimleri artar, kabarırlar ve o zaman hareket ederler. Montmorillonit, illit ve bentonitler su alınca daha fazla şişerler. Kaolin ise daha az şişer. Bu sebeple kil cinsi çok önemlidir, çünkü farklı davranırlar.

YUMUŞAK ZEMİNLERDE TÜNEL AÇILMASI Yumuşak zeminlerde tünel açılmaya başlanınca tavan ve yan duvarlar kendi kendilerini tutamazlar. Tabanda da kabarma ve çukurlaşmalar oluşur. Tünelde tavan ve yanların desteksiz durabilme kabiliyetine kemerlenme özelliği denir. Bu, tavandaki kayaçların litolojisine, yapısal durumuna, içindeki gerilme ve makaslama kuvvetlerine, büyüklüğüne ve basınç dirençlerine bağlıdır.

YUMUŞAK ZEMİNLERDE TÜNEL AÇILMASI Sert killerin kemerlenme müddeti bir gündür. Kum ve çakılların ise sıfırdır. Özellikle kum ve çakıllı yumuşak zeminlerde tünel açılırken basınç farkından dolayı tünele dolan bu su pompalarla atılır.

Killi zeminler su ile temasta şişer, kabarır, hacmi artar ve etrafa basınç yapar. Bu tür iyi çimentolu kumtaşı ve çakıl taşı desteğe lüzum göstermez. Çünkü bunlar yeterince makaslama ve gerilme dirençlerine sahiptir. Ancak tam emniyet düşüncesi ile iksa konabilir. Çimentosuz kum ve çakıllar çok hızlı akıcı zeminleri oluşturduğundan bunlarda açılacak tünellerin yanları ahşap ve çelik kirişlerle desteklenmeli veya çelik levhalarla kaplanmalıdır.

DESTEK TİPLERİ Tünel cinsine göre ahşap ve çelik destekler konur. Destekler aralıksız veya 30- 50 cm lik aralıklarla yerleştirilir. Ahşap takım destek şu parçalardan oluşur: Başlık latası, başlık, boylama, dikme, eşik, göğüsleme tahtası veya payandadan oluşur. Ayrışmamış zeminlerde tavandan 30 açı ile blonlama yapılır. Blonların boyu 2-10 m arasında olabilir. Duvarlara 0,8-1 m aralıklı yerleştirilir

Bulonlama ile tavanın sağlamlaştırılması

Terzaghi’nin Ayrışmış Zemin Sınıflamasına Göre Destek Tipleri 1- Tamamen parçalanmış, taşlaşmamış kum zeminlerde 60 cm den küçük aralıklı çelik kemerleme kullanılır. Taban desteklenmesi yapılır. Tel kafes ve şatkrit etkili olur. 2- Az şişen sığ derinlikteki tünel zeminlerinde 60 cm veya daha sığ bir taban destekli çelik kemer destek veya dairesel destekleme yapılır. 3- Şişme az ise şatkrit etkili olur. Destekler yerleştirilince tünel zemininin hava ile teması, su geçirmez kaplayıcılarla kesilir. Destekleme, kazı ile beraber yürütülmelidir. 4- Çok şişen zeminlerde 60 cm’den daha az aralıklı dairesel destek konur. Burada kaya blonlaması etkisizdir. Şatkrit kalınlığı, tünel çapı ile değişir. 5- Akıcı zeminlerde (kum,çakıl) aynada desteklerle veya göğüslemelerle ilerlenir. 6- Sulu akıcı zeminlerde özellikle killi ve siltli ortamlarda yanlar ve tavan besleme destekleri ile kuvvetlendirilir. Tabanda kabarma olu şur. İksaya çok dikkat edilmelidir.

B) SAĞLAM ZEMİNLERDE TÜNEL AÇMA Tünel açılırken tavan, desteklenmeye lüzum göstermezse böyle zeminlere sağlam zeminler denir. Sağlam zeminler çatlaklı, faylı, kırıklı ve killi tabakalarla ardalanmalı olabilirler. Çürük; kısımlar destek gerektirebilir. Tünel jeolojisi yapılırken değişik her zemin sınıflandırılıp haritalanır.

TÜNELLERDEKİ BASINÇLAR

Herhangi bir derinlikte oluşacak düşey gerilmeler, yatay gerilmelerin üç katı dolayındadır. Yerkabuğu içinde biriken bu gerilmeler ocak, galeri, tünel vb. açma ile basınçtan kurtularak serbest hale geçer ve kaya patlamaları gözlenir. Bu gerilmelerin, arazinin tektonik yapısı ile sıkı ilişkisi olduğu gözlenmiştir. Yerkabuğunda, herhangi bir noktada gerilmeler: a- Örtü tabakasının basıncına, b- Tektonik harekete, c- Magmatik olaylara, d- Metamorfik olaylara bağlıdır.

Antiklinal ve Senklinallerde Açilacak Tünellerde Basinç Kıvrım doğrultusuna dik açılacak tünellerde basınç, antiklinal eksen düzlemine yaklaştıkça azalır.

Antiklinal ve Senklinallerde Açilacak Tünellerde Basinç Ayrıca senklinallerde yeraltı su seviyesi yüksek, antiklinellerde alçak olur. Dolayısıyla suyun basınç etkisi senklinallerde daha fazla olur. Yamaçlardan geçirilen tünellerin üzerine farklı jeolojik yük gelir. Dolayısıyla tünele gelen basınç da fazla olur. Bu basınç, tabakaların doğrultu ve eğim dereceleri ile de değişir.

Şekil a ve b‘ de 1, 2 ve 3 no’lu tünellere gelen basınçlar her yönde uygun dağılacaktır. 4 no’lu tünelde ise içsel sürtünme aç ısı az olduğundan tavanın ortasında çok fazla basınç oluşacaktır. Faylı bölgelerde tünel açılmasında fayın aktif yada pasif olması, fayın doğrultusu, tünele göre konumu (yani faya paralel, fayın altında veya üstünde gibi), fay kuşağının geçirimliliği, dolgu malzemesi ve su basıncı bilinmelidir.

Faylı bölgelerde ani su baskınlarını önlemek için yeraltı suyunun drenajı yatay sondajlarla gerçekleştirilir. Şekil c‘ de tünel ekseni fay düzlemini kesince fay aktif değilse en az tehlikeli durum meydana çıkar. Şekil d‘ de ise 7 ve 9 nolu tüneller fay düzlemine paralel olarak geçirilmiştir ve herhangi bir tehlike göstermezler. Halbuki 8 no’lu tünel tehlikeli durumu yansıtmaktadır.

KEMERLENME Kazı yapılan ortamda gerilmelerin etkisiyle kayaçlar, açılan boşluğa doğru hareket etmek isterler. Kayaçların tünel boşluğuna doğru hareket etme isteği , kayaçlar birbirine dayalı olduğundan bu hareket bir dereceye kadar önlenir. Boşluğa doğru hareket eden kayaçlar tünel tavanında boşluk oluştururlar. Kayaçların tavan ve yanlarda desteksiz durabilme özeliğine kemerlenme denir. Kemerlenme, o halde bir dengelenme halidir. Kemerlenmeye tabakaların yapısı, çatlak, fay, desteksiz kısmın uzunluğu vb. etkir. Özellikle fay kuşaklarında kayaçlar parçalanmış ve ezilmiş olduğundan buralarda kemerlenme az, aşırı sökülme fazla olur.

Tabaka Litolojisi ve Yap ısının Tünellerin Açılmasına Etkisi a-Masif, çatlaksız kayaçlarda tünel desteksiz açılabilir.Kemerlenme fazladır. b-Yatay tabakalı kayaçlarda çatlak açıklığı, tünel açıklığından çoksa kaplama yapılmadan tünel açılabilir

c- Çatlak açıklığı tünel genişliğinden az ise üstten düşme olur c- Çatlak açıklığı tünel genişliğinden az ise üstten düşme olur. Bu durumda kemer şekilli, kaplama yapılır d- Tabakalar ince, çatlaklar sıksa kemerlenme yukarıya doğru olur. Şekil’de h ile gösterilen aşırı sökülme, tünel genişliğinin 1/2'sine kadar ulaşabilir. Bu durumda tavan, sık destekle tutturulur.

e- Tabakalar dik ise ağırlık, sürtünme direnci ile yok edilir ve kemerlenme iyi olur. Burada aşırı sökülme h tünel genişliğinin 1/4'ü kadardır. f- Tabakalar eğimli olursa kemerlenme çatlak sistemine, tabakaların a ile gösterilen eğim açısına ve tünel üzerindeki yüke bağlıdır. Tünel açımı sırasında, tünelin alt, üst ve yanlarından düşen kayalar için fırlama denir Burada aşırı sökülme h, tünel genişliğinin 1/2- 1/4'ü arasında değişir. Yani h=1/2b veya h=1/4 b dir. Killi ve siltli kültelerde ise kırılma yerine bükülme ve kabarmalar gözlenir.

AŞIRI SÖKÜLME Sağlam, homojen ve süreksizliği az kayaçlarda tünele istenilen şekil ve çap verilebilir. Tünel açılırken, süreksizlikten dolayı kayaçlar çoğu zaman istenilen çaptan daha büyük çapta oyulur. Tünel açılması planlanırken 2 profil çizgisi esas alınır.

Birinci çizgi A çizgisi veya asgari beton çizgisidir Birinci çizgi A çizgisi veya asgari beton çizgisidir. İkincisi B çizgisi veya ödeme çizgisidir. Tünel içindeki beton kaplamanın en küçük çapı, tünelin temiz iç çap’ıdır. Bundan sonra tünel beton kalınlığı gelir. Tünel beton kalınlığına, kaplama kalınlığı da denir. Kaplama kalınlığı, tünel iç çapının (beton iç çapının) her 30 cm’si için 1,25 cm hesaplanır. Yani 6 m beton iç çapı olacak bir tünelde beton kaplama kalınlığı 25 cm olmalıdır. A çizgisi tünelin temiz iç çapına beton kalınlığı eklenerek bulunur. Bu çizgi, tünel çeperine teğet olmalıdır. B çizgisi, kazılan tüm boşluk ile A çizgisi arasında kalan hacmi ortalayan teorik bir çizgisidir.

B çizgisine, ödeme çizgisi de denir B çizgisine, ödeme çizgisi de denir. B çizgisinin dışında meydana gelen dökülme oyulmalara aşırı sökülme veya profil fazlası denir. Aşırı sökülme kayacın cinsine, ayrışma derecesine, süreksizliklere, tünel çapına, tünel açma tekniğine, inşaat yapma yöntemine, kullanılan patlayıcının cinsine, etkisine, destek şekline, destek ile patlatma arasında bırakılan mesafeye vb. ne bağlı olarak % 0 - 56 arasında değişir. Genellikle bu miktar, kaya türlerine göre % 7 - % 25 arasındadır. Çok ortalama bir değer alınmak isteniyorsa % 10 - % 11 idir.

TÜNEL ENİNE KESİTLERİ Tüneller, sıkılaşmamış zeminlerde daireseldir. Diğer zeminlerde çoğunlukla at nalı, n, yarım daire vb. şekillerde açılır. Tünel enine kesitinin şekli kayacın cinsine ve inşa yöntemine bağlı olabilmektedir.

TÜNELLERDE SU Tünel açılıp, boşluk oluşturulunca, yeraltı suyu bu boşluğa doğru yönelir. Bu nedenle ilk incelemelerde gözlem kuyuları yapılarak tünel güzergahının yeraltı su durumu öğrenilir. Tünelin yeraltı su seviyesi üzerinde kalmasına dikkat edilir. Bu mümkün değilse, su seviyesi, açılacak pompaj kuyularında yapılacak pompalama ile tünel tabanına kadar düşürülür. Yani tünel tabanına kadar tüm su drene edilir.

TÜNELLERDE SU Yeraltı su seviyesi yan galeriler, kanallar vb ile dışarıya atılarak da düşürülür. Gerekirse tünel içinde özel yerlerde toplanarak dışarıya pompalanır. Tünel tabanının %0.3 dolayında eğimli olması, biriken suyun kendiliğinden dışarı almasını sağlar. Tüneller o halde doğada bir yeraltı suyu dreni gibi görev yaparlar.

Jeolojisi yapılırken su girebilecek kuşaklar ve seviyeler saptanmalıdır. Su, magmatik kayaçların çatlaklarından, metamorfik kayaçların şistozite düzlemleri boyunca, kireçtaşlarında erime boşlukları, tabaka yüzleri ve çatlaklardan gelmektedir. Tortul kayaçların senklinal yapıları yeraltı suyunun toplanmasına neden olduğundan tünellerin senklinallerden geçmesi istenmez.

Çatlaklı kayaçlarda su, çatlaklardan sızar veya damlar Çatlaklı kayaçlarda su, çatlaklardan sızar veya damlar. Damlamalar kimi zaman sağanak yağmur şeklinde olabilir. Bu durumu heterojen ortamlarda görmek mümkündür. Burada, gelen suyun debisi çatlak genişliği, beslenme alanı genişliği ve beslenme miktarına bağlıdır. Yeraltı suyunun seviyesi mevsimlere göre değiştiğinden, tünellerde de su miktarı mevsimlere göre değişir.

Gelen suyun debisinde azalma ve çoğalmalar olabilir Gelen suyun debisinde azalma ve çoğalmalar olabilir. Tünele ilk gelen su miktarı genellikle giderek azalır, çünkü tünelde olan su boşalımı nedeniyle hidrolik eğim giderek azalmaktadır. Bu gibi durumlarda boşalma kotu önce yüksekte, sonra giderek kotaşağı seviyelere düşmektedir.

Tünel açılırken çıkan sular uzun zaman özellikle debi ve sıcaklığı kontrol edilerek not edilir. Tünele gelen bu sular, debisi ve geldiği yerle birlikte haritaya işaretlenmelidir. Tünellerdeki suyun fiziksel ve kimyasal özellikleri de önemlidir. Suyun sıcaklığı, pH, rezistivitesi, içerdiği kimyasal maddeler ve bu maddelerin uzun sürede çelik veya betona etkileri titizlikle incelenmelidir.

TÜNELLERDE GAZ Tünellerde, su buharı ve CH4 , CO2 , H2S, SO2 en çok rastlanan gazlardır. Bunlar gaz cepleri veya gaz boşlukları da bulunur. Yerleri kestirilemez. CH4 (Metan) : Renksiz, kokusuz ve yanıcıdır. Bataklık gazı da denir. Havadan hafiftir. Tüm petrol ve kömür sahalarında bulunur. CH4 %3,5-19,5 hava ile karışırsa, ateşle temas ile patlama olur. Buna grizu denir. Metana tüm kömürlü kuşaklarda, ayrıca bitümlü şist alanlarında cepler şeklinde rastlanır. CO2 : Magmatik bölgelerde volkanizmanın son ürünü olarak çıkabilir. Ayrıca kömür tabakalarında bunların yanmasıyla oluşur. Renksiz, kokusuz, havadan 1,5 defa daha ağırdır. Bu nedenle galeri ve tünellerin alt kısımlarında toplanır. CO2, betona ve çelik tünel kaplamalarında aşındırıcı etki yapar. Boğucu etkisi vardır.

CO(Karbonmonoksit) : Havadan hafif, zehirlidir. Renksiz ve kokusuzdur CO(Karbonmonoksit) : Havadan hafif, zehirlidir. Renksiz ve kokusuzdur. Kömür havzalarında görülür H2S : Havadan 1,7 defa daha ağırdır. Sülfür, sülfat ve sülfidli organik maddelerin ayrışmasıyla oluşur. Havada %1`den az orandaki karışımı zehirleyicidir. % 6 oranından fazla olursa patlar. Sıcak ve mineralli sularda bulunabilir. SO2 : Renksiz, suda kolay erir. Volkanik bölgelerde bulunur. Betona çok etkir. Tünel inşaatlarında pis hava ve iş makinelerinin eksoz gazlarının dışarıya atılması ve temiz hava verilmesi çok önemlidir. Temiz hava alttan verilir. Pis hava üstten, baca ve emicilerle dışarıya atılır.

TÜNELLERDE SICAKLIK Tünellerin sıcaklığı jeotermik gradyanla ilgilidir. Jeotermik gradyan, yer sıcaklığının 1 °C artması için inilmesi gereken derinlik olup, birimi metredir. Sıcaklık artışı kayaçların topoğrafyaya, tabakalanma şekline, tabaka eğimine, tünelin uzunluğuna ve yer altı su durumuna bağlıdır. 25-28 derecelik sıcaklığın rahatsız edici etkisi yeterli havalandırma ile yok edilebilir. Dünyanın en uzun demiryolu tünel Simplon tüneli inşaatında, tünel ortasında suda sıcaklık 56 Co ye ulaşmıştır. İtalya"daki Iselleyi İsviçrede"ki Brig"e bağlayan tünel, Leone dağının altından 1300 m’yi aşan derinlik ciddi sıcaklık problemleri ile karşılaşılmasına sebep olmuştur. Tünel açılmasında, içeriye girildikçe sıcaklık miktarı haritaya işlenmelidir.

TÜNELLERDE SICAKLIK Volkanik olmayan bölgelerde jeotermik gradyan ortalama olarak 100 metre derinlik için 2°C - 3°C veya kilometre başına yaklaşık 30°C dir. Fakat bu kabaca bir ortalamadır; Gerçekte jeotermik gradyan yeryer çok farklılık gösterir ve 100 m. derinlik için 1°C dan daha küçük veya 5°C den daha büyük değerler alabilir. Normal jeotermal gradyan 33 metredir. Yani yer altına inildikçe her 33 metrede 1 Co derece sıcaklık artışı olması beklenir. Eğer artış 33 metreden daha fazla bir derinlikte gerçekleşirse negatif, daha az bir derinlikte gerçekleşirse pozitif jeotermal gradyan alan olarak adlandırılır. Pozitif jeotermal gradyan alanlar, jeotermal enerji kaynaklarına işaret eder.

TÜNEL JEOLOJİSİ ÇALIŞMALARI Tünel açılması düşünülünce, ekonomik tahlil çalışmaları ile birlikte jeoloji ve jeofizik araştırmalar da başlar. Maliyete etki yapan en önemli faktör, tünel açılacak yerin önce jeoloji ve hidrojeoloji koşulları, tünel uzunluğu, şekli, çapı , derinliği,kaplamanın cinsi, işçilik, çalışılan günler, makinelerin arızalanması vb’dir. İlk jeoloji incelemelerinin yeterince yapılmamış olması, ileride işin uzamasına ve maliyetin artmasına neden olur. Bir tünelin jeoloji incelemesi dört safhada tamamlanır:

1) Ön İnceleme: Tünel dolayının topoğrafya ve yapılmışı varsa jeoloji haritalarının incelenmesi ile başlar. Kabaca tünel güzergahı saptanır. Alternatif güzergah önerilir. Tünel giriş çıkışı ile buralara gelecek yükler, olması muhtemel kaymalar, örtü kalınlığı, hidrojeolojik koşullar, sıcaklık ve gaz sorunları üzerinde durulur. Bunun için 1/25000, 1/10000 veya 1/5000 ölçekli topoğrafya ve jeoloji haritalarından yararlanılır. Mevcut harita yoksa yapılır. Arazide yapılan yüzey güzergah jeolojisi çalışmalarında aşağıdaki hususlar araştırılır;

Kayaçların cinsi, doku, köken, litoloji, düşey ve yatay doğrultularda değişimleri, kristallenme ve çimentolanma derecesi, Arazinin jeoloji yapısı süreksizlikler, tabaka kalınlıkları, poroziteleri, düşey ve yatay basınçlara etki dereceleri, Güzergah dolayındaki kayaçların fiziksel, statik, mekanik özellikleri ve delinebilme kabiliyetleri, Örtü kalınlığı, Hidrojeoloji durumu, yerüstü ve yeraltı sularının durumları, akiferler, kaynaklar ve debileri, beslenme koşulları, drenaj şekilleri ile suların kimyasal bileşimleri, Sıcaklık ve gaz durumu, Yörenin depremselliği.

Tünel ekseni boyunca topoğrafîk ve jeolojik kesitler hazırlanır Tünel ekseni boyunca topoğrafîk ve jeolojik kesitler hazırlanır. Jeolojik incelemelerle beraber jeofizik incelemeler, özellikle rezistivite ve sismik yöntemlerle yeraltındaki kayaçların cinsleri, değişimleri, bozuşma kalınlıkları vb. araştırılır. Tünel güzergahına 500 -1000 m aralıkla ve gereken derinlikte sondajlar yapılır. Bu sondajlar, tünel taban seviyesinin 20-50 m altına kadar inmelidir.

2)Detay İnceleme: Ön incelemede elde edilen bilgiler çok daha detaylandırılır. Yapılan sondajlarda alınanan karotlar lab. deneylerine tabi tıutularak, kayaçların fiziksel ve mekanik özellikleri saptanır. Jips, anhidrit, serpantin ve kil mineralleri ile bunların yayılışı saptanır. Jipste açılan tüneller şişme kabarma ve göçme nedeniyle kullanılamaz hale gelir. Şehir içinde, tünellerden dolayı binalarda çatlama, oturma olabileceği, gaz ve su borularında çatlama ve kırılmaların tehlike yaratacağı düşünülmelidir.

Detay inceleme sonucu tünel güzergahı değiştirilebilir ve yeni güzergah belirlenebilir. Tünel güzergahında açılan galeri ve kuyularda, yerinde bazı deneyler yapılır. Bu çalışmalar sonucu tünelin şekli ve çapı saptanır. Planlar hazırlanıp, maliyeti hesaplanır. Çoğu zaman, açılan araştırma kuyularından yeterli bilgi derlenir. Bu kuyulardan, tünel açıldıktan sonra da drenaj, nakliye, havalandırma, gözlem kuyusu vb gibi işlerde yararlanılır.

3)Tünel Açılırken Yapılan İnceleme: Tünel açılırken ve açıldıktan sonra gözlenen jeoloji özellikleri 1/50 ile 1/100 ölçekli özel kesitlere işlenir. Tünel (ayna) dikdörtgen ise taban ve iki yanında, kenarlar bir arada kesitte gösterilir. Ayrıca ayna kesitleri hazırlanır. Tünel kesitleri daire ise 70o açılı taban ve iki yan bir arada kesitleri hazırlanır. Kesit hazırlamak için tünelin içi mümkünse aydınlatılır. Sağlam ve dayanıklı kayaçlar, basınçlı su ile yıkanır, hatta fırçalanarak temizlenir. Tünel girişten itibaren ölçülüp, her metreye boya ile değeri yazılır.

Tünel kesitleri.

Yumuşak kayaçlarda açılan tünellerde jeoloji çalışmaları, tünel açılmasına paralel sürdürülür. Bu çalışmalardan aşağıdaki özellikler araştırılır ve bulgular kesite işlenir. 1- Formasyon sınırları, tabakalanrın yapısal özellikleri. 2- Litoloji ve petrografi özellikleri ile bunların düşey ve yatay doğrultudaki değişimleri. 3- Her türlü süreksizlikler, çatlak, kırık, milonit, kuşaklar, fayların ve tabakaların doğrultu ve eğimleri, çatlak açıklıkları, çatlakların dolu veya boş olması, dolgu malzemesinin cinsi, fay kili ve breşinin kalınlığı, çimentolanma derecesi ve fayların hareket yönü. 4- Ayrışma kuşakları ve yerleri.

5- Erime boşlukları, mağaralar, bunların doldurulma derecesi, boyutlan ve yönleri ile dolgu malzemesinin cinsi, uzanışları ve eğimleri. 6- Hidrojeoloji özellikleri, su sızmalan, damlamalar, kaynaklar, sulann bıraktığı demir hidroksit, silis, CaC03 vb. gibi tortu veya tortu bırakmadığı, suların debileri ve fizikokimyasal özellikleri. 7- Akma ve göçme kısımları. 8- Tünel içi sıcaklık ölçüleri. Elde edilen tünel özel kesiti, yüzey jeolojisi ile karşılaştırılır. Birbirleriyle bağıntıları, benzer ve farklı yönleri ile bunun nedenleri araştırılır.

4)Tünel Bittikten Sonra İnceleme: Tünel içindeki yapısal özellikler, kolayca görülmesi ve ölçülmesi için daha önce kireçle veya fosforlu kalemle boyanır. Tünel içinde görülen kayaçların mühendislik özellikleri yani ayrışma dereceleri, basınç dirençleri, elastisite modülleri, suya karşı dirençleri göz önüne alınarak sınıflandırılır. Pekçok yerde Terzaghi Sınıflaması (1946) kullanılır.

Tüne açılması sırasında hazırlanan raporlar, sonradan tünel dolayında açılacak yeni tüneller için değerli bir bilgi kaynağıdır. Tünel inşaatında başarı, jeoloji çalışmalarının hatasız ve sondaj verilerinin doğru değerlendirilmesine bağlıdır.

Terzaghi’nin, DSİ tarafından değiştirilmiş tünel kayası sınıflaması. B- Tünelin tabandaki genişliği, Ht- Tünel yüksekliği, Hp- Kaya yükü (m).

TÜNEL AÇMA YÖNTEMLERİ Tünel açılacak zeminin litolojisine, yumuşak yada sert oluşuna, hidrojeoloji koşullarına, tünel çapı ve şekline göre uygulanan pek çok tünel açma yöntemleri vardır.

TÜNEL AÇMA YÖNTEMLERİ 1-Patlatıcı, Kazma ve Kürek Yöntemi: Patlatıcı kullanılarak sert ve sağlam kültelerde tünel açılırken aynada delikler açılır. Bu deliklere yerleştirilen patlatıcı önce iç merkez deliklerinden başlamak üzere mikrosaniye farklarla patlatılır. İç merkez delikleri arasındaki mesafe az olup, konulan patlatıcı diğer deliklerden fazladır

1,2,3: İç merkez delikleri 4,5,6,7:Dış merkez delikleri 8,12:Yan delikler 9,10,11: Tavan delikleri 13,14,15: Taban delikleri Aynada patlatma delikleri Ortalama 0,25-0,60 m2 için bir delik hesaplanır. Deliklerin derinliği 0,70-1,4 m’dir. Tabaka konumuna göre deliklerin doğrultusu ve patlatma sırası;

Patlamadan önce kopan parçalan taşıma işlemi başlar Patlamadan önce kopan parçalan taşıma işlemi başlar. Sonra kaplama yapılır. Bu işlemler tekrarlanarak tünel ilerler. Patlatmadan sonra kütle kendini tutuyorsa kemerlenme var demektir. Bu durumda destek gerekmez

Kemerlenme müddetine göre tünel açma yöntemi uygulanır. Bunlar ; a- Kemerlenme süresi uzun olan sert kültelerde; örneğin granit, mermer, kireçtaşı vb. gibi, küçük çaplı tünel açılırken tam kesit yöntemi uygulanır

Kalot-stros yöntemi ile tünel açılması b- Kemerlenme süresi kısa olan masif, çatlaklı kültelerde ise kalot-stros yöntemiyle tünel açılır. Bu yöntemle önce tünelin üst kısmında dinamitle ilerlenir. Sonra alt kısım açılır. Kalot-stros yöntemi ile tünel açılması

c- Daha zayıf kültelerde çok galerili yöntem olan yan galeri, orta galeri ve kemer galeri yöntemleriyle tünel açılır. Burada aynanın iki yanında küçük yan galeriler açılır. 1-Yan galeri 2-Kemer galeri 3-Orta galeridir. Çok galerili yöntemle tünel açılması

Kaz-kapa yöntemi ile tünel açılması d- Örtü kalınlığı 10 m’ye kadar olan gevşek zeminlerde tüneller "kaz-kapa" yöntemiyle açılır. Bu yöntem ucuz ve pratiktir. Burada önce yarma yapılır, sonra beton dökülüp kapatılır. Kaz-kapa yöntemi ile tünel açılması

e- Örtü kalınlığı fazla ise "kalkan" yöntemiyle tünel açılır e- Örtü kalınlığı fazla ise "kalkan" yöntemiyle tünel açılır. Bu yöntemde ayna desteklenir. f- Keson tünel, yüzen keson ve çelik tüneller: Bunlar özellikle gevşek, geçirimli, siltli olan yumuşak zeminlerde ve su içi tünellerinde, tünel dışarıda yapılır ve sonra yerine konur.

g-Tünel açma makineleri ile kazı: Son yıllarda tünel, tam ayna profili genişliğinde, matkap başlığı ile sondaj şeklinde açılır (TBM- Tunnel Boring Machine). Bu tür tünel açmaya, oyarak tünel açma da denir. Bu makinelerin 3-6 m çaplı dönücü kesicileri ile tünel açılır. h- Kayacı eriterek yapılan kazı: Bu yöntem henüz deneme aşamasında olup elektrik akımı verilip boşluk oluşturulur. Gelecekte uygulanması beklenmektedir.