Kazı Derinliğinin Püskürtme Beton Dayanımı Üzerindeki Etkisi: Sayısal Bir Yaklaşım

Abstract

Uygun ve güvenilir destek sistemlerinin seçimi, tünelcilikte maliyet ve güvenliği etkileyen en önemli faktörlerden birisidir. Farklı araştırmacılar tarafından önerilmiş olan görgül kaya sınıflama yöntemleri destek tipinin seçiminde büyük kolaylık sağlamaktadır. Bu konuda kullanılan diğer bir yöntem sayısal analizlerdir. Görgül olarak elde edilen destek tipinin sayısal olarak da analiz edilmesi sonucunda daha güvenilir ve ekonomik destek tipi belirlenebilmektedir. Bu çalışmada, farklı kaya sınıfları için RMR89 tarafından önerilen püskürtme betonun dayanımı ile kazı derinliği arasındaki ilişkileri incelemek amacıyla Sonlu Elemanlar Yöntemi (FEM) kullanılarak sayısal modellemeler yapılmıştır. Modellemelerde, Zayıf, Orta ve İyi kaliteli kaya sınıfındaki kaya kütleleri ve farklı kazı derinlikleri dikkate alınmıştır. Kazı derinliğinin artması bağlı olarak, destek sisteminin yenilmeden çalışabilmesi için püskürtme beton dayanımının ne kadar olması gerektiği araştırılmıştır. Yapılan analizlere göre püskürtme beton dayanımının 30 MPa alınması durumda, İyi kaliteli Kaya sınıfında 450 m, Orta kaliteli Kaya sınıfında 310 m, Zayıf kaliteli Kaya sınıfında ise 200 m kazı derinliğinde püskürtme betonda yenilmeler meydana gelmektedir. Bu derinliklerden sonra destek sisteminin duraylı kalabilmesi için püskürtme beton dayanımının artırılması gerekmektedir. Püskürtme beton dayanımı 40 MPa'ya çıkarıldığında, İyi kaliteli Kaya sınıfında 530 m, Orta kaliteli Kaya sınıfında 420 m ve Zayıf kaliteli Kaya sınıfında ise 260 m kazı derinliğine kadar destek elemanlarında yenilme meydana gelmemektedir. İyi kaliteli kaya sınıfında 20 MPa dayanımlı püskürtme beton için yapılan analizlerde, 410 m örtü kalınlığına kadar destek sisteminde yenilme meydana gelmemektedir. Bu çalışmadan elde edilen sonuçlar, kazı derinliğinin artması sonucunda, destek sistemlerinin yenilmemesi için püskürtme beton dayanımın artırılması veya bir alt kaya sınıfı için önerilen destek sistemlerinin seçilmesi gerektiğini göstermektedir