Kaya ve taneli malzemelerde yanal gerilmelerin tahkimat tasarımı üzerindeki etkileri

Abstract

Bu çalışma kapsamında düşey gerilmelerin kaya ve taneli malzemelerde (kil, silt vb.) yanal olarak iletilme özellikleri incelenmiştir. Genel olarak 4 ana konuyu içeren tezin ilk aşamasında kaya ortamında kazılan dairesel açıklıklar için duraylılık analizi yapılarak muhtemel yenilme bölgeleri belirlenmiştir. Bu anlamda, Bray ve Brown'ın gerilme nüfuz oranı bağıntıları, Kirsch bağıntıları ve Mohr-Coulomb yenilme ölçütü kullanılarak yeni bir yenilme bölgesi sınır tayini bağıntısı türetilmiştir. Plastik zon tayini üzerine literatürdeki diğer yaklaşımlara da değinilerek yanal gerilmelerin düşey gerilmelere olan oranı arttıkça tavan-taban bölgesinde, azaldıkça yan duvarlar hizasında yenilme bölgesi (plastik zon) kalınlığının arttığı belirtilmiştir. İkinci aşamada tünelcilikte kullanılan püskürtme beton tahkimatının (polimer fiber katkılı ve katkısız) yanal gerilme iletme özelliklerine bağlı olarak farklı zemin şartları için kullanılabilirliği değerlendirilmiştir. Bu amaçla yapılan deneysel çalışmalarda polimer fiber katkının püskürtme betonun elastisite modulü, poisson oranı ve dolayısıyla tahkimat katılığını azalttığı görülmüştür. Üçüncü aşamada ağırlıklı olarak silt tane boyutuna sahip zeminde kazılan iki adet dik temel çukurunun duraylılığı incelenmiş ve yanal tahkimat basıncı sağlayacak bir dayanım duvarı gerekliliği yüzey yüklerinin zemin içerisindeki gerilme dağılımları üzerine etkisi dikkate alınarak değerlendirilmiştir. Ayrıca zeminden aktarılan yanal gerilmeleri karşılayacak tahkimat basıncı değerleri hesaplanmış ve incelenen bir otoyolun trafiğe kapatılması veya dayanım duvarı inşa edilmesi gerektiği belirlenmiştir. Tezin son aşamasında ise Çayeli Bakır İşletmeleri yeraltı macun dolgu barikatına gelen yanal gerilmeler incelenerek dolgu özelliklerine uygun alternatif barikat tahkimatı tasarımları oluşturulmuştur.