Yol Mühendisliğinde Yamaç ve Şevlerin Stabilitesi

... konulu sunumlar: "Yol Mühendisliğinde Yamaç ve Şevlerin Stabilitesi"— Sunum transkripti:

1 Yol Mühendisliğinde Yamaç ve Şevlerin Stabilitesi
Prof. Dr. Mahir VARDAR Dr. Müh. Muhterem DEMİROĞLU Uzm. Yük. Müh Cenk KOÇAK Ar. Gör. Gökhan ŞANS 15 Kasım 2012

2 Yamaç ve şev stabilitesi nedir?

3 Yamaç ve şev stabilitesi için neler bilinmeli?
Projenin amacı ve nitelikleri Proje Aşaması Topografya-Morfoloji Jeolojik durum Sismik etkiler-Depremsellik Kayaçların Mühendislik Jeolojisi Parametreleri Kayaçların Jeomekanik Parametreleri Yeraltısuyu Durumu ve drenaj koşulları

4 KAZI VE YAPIM ÖNLEMLERİ, İŞLEMLERİ, YÖNTEMLERİ
YOL GEOMETRİSİ YARMA-ŞEV GEOMETRİSİ 3 1 JEOLOJİ 2 KAZI VE YAPIM ÖNLEMLERİ, İŞLEMLERİ, YÖNTEMLERİ DEPREMSELLİK HESAPLAMA YÖNTEMLERİ 4 5

5 TOPOGRAFYA, JEODEZİ JEOMORFOLOJİ
u MEKAN VE BOYUT Geometrik bilgiler TOPOGRAFYA, JEODEZİ JEOMORFOLOJİ TEKNİK RESİM, TASARI GEOMETRİ, KARTOGRAFYA, UZAKTAN ALGILAMA, GPS, GİS, BİLGİSAYAR DESTEKLİ TASARIM

6 EVRİM VE SÜREÇLERİN TANIMI
KÖKEN - OLUŞUM EVRİM VE SÜREÇLERİN TANIMI Ortamsal ilişkiler JEOLOJİ + JEOFİZİK MİNERALOJİ, KRİSTALOGRAFİ PETROGRAFİ, PETROLOJİ, SEDİMANTOLOJİ, STRATİGRAFİ, PALEONTOLOJİ, YAPISAL JEOLOJİ, TEKTONİK, TEKTONOFİZİK, SİSMOLOJİ, JEOKİMYA

7 w Jeosistemin matematik tanımı DEPREMSELLİK HİDROJEOLOJİ
YER-TÜR-DURUM-BOYUT-BİÇİM NİTELİK-NİCELİK-KOŞULLAR ÇEVRE ETMENLERİ MÜHENDİSLİK JEOLOJİSİ MÜHENDİSLİK JEOFİZİĞİ DEPREMSELLİK HİDROJEOLOJİ ÇEVRE JEOLOJİSİ MALZEME JEOLOJİSİ

8 Mühendislik Jeolojisinde ORTAMLAR

9 Sistem Büyüklüğü - Kaya Davranışı

10 Yamaçlardaki olası su hareketleri

11 x Jeosistemin davranış modelleri JEOMEKANİK – JEODİNAMİK
ZEMİN MEKANİĞİ KAYA MEKANİĞİ (TOPRAK MEKANİĞİ) JEOKİMYA KONTİNUUM MEKANİĞİ KUVAZİKONTİNUUM MEKANİĞİ DİSKONTİNUUM MEKANİĞİ REOLOJİ

12 HEYELANLARIN KAREKTERİSTİK KISIMLARI
Heyelan başlangıç(taç) kısmı Gerilme çatlakları Esas ayna Tepe En Echelon fissür ve çatlaklar Esas kayma yüzü kesiti Kayma kaması Kayma yüzeyi Alçalan blok Yükselen blok Hareket yönü Kaynak Heyelan gölü Çökme bölgesi Kabarma bölgesi Enine çatlaklar Devrilen ağaçlar Kayan kitle Kaymayan temel Kayan kitlenin topuğu Boyuna çatlaklar Akma Akma ucu HEYELANLARIN KAREKTERİSTİK KISIMLARI

13

14

15

16

17 Zaman ve dinamik etkilerle dayanım azalması

18 Zamanla gelişen psödoplastikleşme sonucu direnç azalması

19 Harekete geçen süreksizlik yüzeylerindeki dayanım azalması

20 y ETKİLEŞİMLER JEOTEKNİK ÖGELER, ÖNLEMLER, İŞLEMLER,YÖNTEMLER
Jeosistem ile teknik girişim arasındaki ETKİLEŞİMLER ÖGELER, ÖNLEMLER, İŞLEMLER,YÖNTEMLER TEMEL – BARAJ – YOL - LİMAN YARMA - DOLGU HEYELANLAR TÜNEL – METRO - YERALTI SANTRALLARI - KUYULAR YERALTI MADEN OCAKLARI AÇIK OCAKLAR

21 Kaya Şevlerinde yenilme mekanizmalarının gelişimi ile denetim ve destekleme çalışmalarının zamanlanması

22 Heyelanla sonuçlanan Deformasyon Süreci

23 z Jeoteknikte Optimizasyon JEOTEKNOLOJİ YÖNTEM, MAKİNA - EKİPMAN
PLANLAMA VE PROGRAMLAMA BİLGİSİ, MAKİNA BİLGİSİ, SONDAJ TEKNİĞİ, KAZI VE ÜRETİM MAKİNALARI, İŞ MAKİNALARI, SAĞLAMLAŞTIRMA- İYİLEŞTİRME – DESTEKLEME MAKİNA VE GEREÇLERİ, DRENAJ VE HAVALANDIRMA EKİPMANI, SERVOKONTROL-UZAKTAN KUMANDA TEKNOLOJİSİ

24 Heyelanlı yamaç ve şevlerde stabilitenin sağlanabilmesi için alınabilecek mühendislik önlemleri

25 Hangi koşullarda hangi önlem?

26 Filtre zonlu, enerji kırıcı palye düzenlemesi

27

28

29

30

31

32 Eğrisel yüzeyli kayma (heyelan) türleri
şev kayması topuk heyelanı taban kayması

33 Davranış belirleyici özelikler
Katı haldeki kayaçların davranışına doğrudan etki eden faktörlerin hepsine birden davranış belirleyici özelikler adı verilir. Bunlar; ayrık kayaç (zemin) niteliğindeki ortamlarda danelerin mineralojisi, boyutu, biçimi, dizilimi ve dağılımıdır. Benzer şekilde, kayalarda maddesel özellikler, süreksizlikler arasında kalan parçaların (birim kaya elemanlarının) boyutu, biçimi, dizilimi ve dağılımı da ortamın davranışını doğrudan yönlendirir. Maddesel (substanz) özellikler dışında kalan etmenler, doku adı altında toplanır.

34 Ayrık kayaçlarda davranış belirleyici etmenler
Dane boyutu Dane dizilimi ve biçimi Kimyasal bileşim Jeolojik Yapı Yeraltı suyu A- Suyun teğetsel kuvvete etkisi B- Suyun normal kuvvete etkisi C- Boşluk suyu basıncının gerilme durumunu değiştirici etkisi

35 t = ((h-a)0 + a(0 + H2O n) )/ h
V = h . b . 1 G = h . b . o N = h . b . o . cos T = h . b . o . sin Yeraltı suyu Etkisi t = ((h-a)0 + a(0 + H2O n) )/ h

36 YAMAÇ VE ŞEVLERDE DURAYLIK (STABİLİTE) ANALİZİ YÖNTEMLERİ
GENELLEŞTİRİLMİŞ YÖNTEM İSVEÇ DİLİM YÖNTEMİ (PETTERSON-FELLENİUS YÖNTEMİ) ETKİN GERİLME ANALİZLİ DİLİM YÖNTEMİ (BİSHOP YÖNTEMİ) DAİRESEL OLMAYAN KAYMA YÜZEYLERİ İÇİN GELİŞTİRİLMİŞ DİLİM YÖNTEMİ (JANBU YÖNTEMİ) Fi - DAİRESİ YÖNTEMİ ( TAYLOR YÖNTEMİ ) LOGARİTMİK SARMAL YÖNTEMİ ( RENDULİC YÖNTEMİ ) KAYMA DAİRESİNİN VE GERİLME ÇATLAĞININ KONUMLARINI BELİRLEYİCİ YÖNTEMLER Fellenius Yöntemi Çatlak Derinliği Yöntemi Jumikis Yöntemi Hoek ve Bray Yöntemi

37 GENELLEŞTİRİLMİŞ YÖNTEM

38 Teknik Kohezyon için: C = (G.d - N tan f ) / L Stabilite Oranı (Ns)

39 İSVEÇ DİLİM YÖNTEMİ (PETTERSON-FELLENİUS YÖNTEMİ)
Gs  1.0: güvensiz 1.0  Gs  1.2: kuşkulu 1.2  Gs  1.4: baraj için kuşkulu yarma ve dolgular için güvenli, Gs  1.5: güvenli

40 ETKİN GERİLME ANALİZLİ DİLİM YÖNTEMİ (BİSHOP YÖNTEMİ)
Bishop Yöntemi, çalışma biçimi açısından İsveç Dilim Yöntemi ile büyük benzerlik gösterir. Burada da dairesel kayma yüzeyi üzerinde dilimler oluşturulmakta, önce her dilim ve daha sonra da tüm kütle için tutucu ve kaydırıcı etmenler biribirleriyle oranlanarak güvenlik sayısı hesaplanmaktadır. Yöntemin farklı ve ilgi çeken yanı ise, geçirgenliği düşük ve dolayısıyla çok uzun zamanda ve güçlükle drene olabilen zeminlerdeki boşluk suyu basıncını (pu) dikkate alması ve etkin (effektif) gerilme analizlerinden yararlanmasıdır.

41 DAİRESEL OLMAYAN KAYMA YÜZEYLERİ İÇİN GELİŞTİRİLMİŞ DİLİM YÖNTEMİ (JANBU YÖNTEMİ)

42 Fi - DAİRESİ YÖNTEMİ (TAYLOR YÖNTEMİ)
Yöntemin uygulanması sırasında şev veya yamaç ölçekli olarak çizildikten sonra, tahmini kayma dairesi geçirilir. Kayan kütlenin ağırlığı planimetre ile ağırlık merkezi de ipe asılarak saptanır. a uzunluğu formülden elde edilir. Analitik olarak momentin eşitliğinden C b a = C L r yazılır ve buradan da moment kolu uzunluğu a = L r / b olur Denge koşulunu sağlayan birim kohezyonun bulunabilmesi için kuvvet üçgenin çizilmesi ve bunun için de önce A noktasının belirlenmesi gereklidir.

43 LOGARİTMİK SARMAL YÖNTEMİ ( RENDULİC YÖNTEMİ )
Toplam Moment: M = C r1 2  e 2a tanf da olduğu için M = C ( r22 - r12 )/ 2 tanf Kayma yüzeyinin denklemi r = r0 e a tan f Güvenlik Sayısı: Gs = (C ( r22 - r12 )/ 2 tanf) / Gd

44 KAYMA DAİRESİNİN KONUMUNU BELİRLEYİCİ YÖNTEM Fellenius Yöntemi
Yöntemde; yalnızca kohezyonu olan (sürtünmesiz) homojen zeminlerde en güvensiz kayma dairesinin konumunun, oluşturulan şevin veya mevcut yamacın eğimine bağlı olduğu varsayılmaktadır. Fellenius’a göre bu dairenin merkezi, şevin topuk ve tepe noktalarından a ve b açılarına göre çizilen doğruların kesişme noktasıdır. Değişik şev eğimleri veya şev açıları için kullanılması gereken a ve b değerleri bir çizelgede toplanmıştır. Eğimi ve yüksekliği bilinen bir şevin a ve b açılarının değerleri çizelgede bulunduktan sonra, grafik veya analitik yoldan M ve C noktalarının yerleri saptanır.

45 Gerilme çatlağının derinliği:
GERİLME ÇATLAĞININ KONUMLARINI BELİRLEYİCİ YÖNTEMLER Çatlak Derinliği Yöntemi Gerilme çatlağının derinliği: hç = 2 C tan ( (f/2) ) / g Merkez Açısı (‘): q‘= 180-2(arctan(ym/xm)-arctan(yc / xc))

46 GERİLME ÇATLAĞININ KONUMLARINI BELİRLEYİCİ YÖNTEMLER Jumikis Yöntemi
Kayma dairesi merkezinin bulunması için burada da, şevin eğimine göre çizelgeden alınan a ve b açılarından yararlanılarak önce bir M’ noktası saptanır. Jumikis yönteminde, M noktasının kesin yeri verilememekte, olası konumu hakkında yaklaşımda bulunulabilmektedir. Düzensiz şev geometrilerinin, yeraltısuyu etkisinin ve inhomojenliğin dikkate alınamaması da yöntemin başka bir zayıf yönüdür.

47 GERİLME ÇATLAĞININ KONUMLARINI BELİRLEYİCİ YÖNTEMLER Hoek ve Bray Yöntemi
Hoek ve Bray; kuru veya suya doygun, kohezyonsuz, fakat sürtünmeli ve homojen yapılı zeminlerde kritik kayma dairesi merkezini ve olası gerilme çatlağının yerini belirlemeye yarayan abaklar geliştirmişlerdir. İçsel sürtünme açısı ve şev eğiminin bilinmesi durumunda bu abaklardan yararlanılabilmektedir.