Tünel delme makinesi (TBM) ile açılan ikiz tünellerde yüzeyde oluşan oturmaların sonlu elemanlar metodu ile incelenmesi
Comparison of surface settlements on twin tunnels excavated by tunnel boring machine (TBM) with finite element analysis
Yazar: BADESU DUMANOĞLU
Danışman: PROF. DR. SEYHAN FIRAT
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Delme makinesi = Drilling machine ; Plaxis = Plaxis ; Sonlu elemanlar yöntemi = Finite element method ; Tüneller = Tunnels ; Zemin oturması = Ground subsidence

Özet:
Tüneller, yatay yönde veya belirli bir eğimle yer altında yapılan kazılarla oluşturulan yapılar olup geçmişten günümüze yer altı madenciliğinde, karayolu, demiryolu, metro gibi ulaşım sektöründe, temiz/atık su derivasyon sistemlerinde ve hidroelektrik santralleri gibi birçok alanda kullanılmaktadır. Özellikle tüm dünyada ulaşım sektöründe kullanılan tüneller; popülasyonun yoğun olduğu şehirlerde ulaşım yollarının yetersizliği sebebiyle ve trafiğin azaltılması amacıyla; hem alternatif ve hızlı bir ulaşım dalı olması hem de halihazırda var olan yoğun kentleşme bölgelerinde yer yüzünde herhangi bir alana ihtiyaç duymaması ve herhangi bir yapılaşmayı bozmaması sebebiyle oldukça tercih edilmektedir. Tüneller birçok yöntem ile kazılmaktadır ve bunlardan bazıları; konvansiyonel tünel yöntemleri, tam mekanize tünel yöntemleri ve aç-kapa tünel yöntemi olarak sıralanabilir. En yaygın kullanılanlar; konvansiyonel tünel yöntemlerinden biri olan Yeni Avusturya Tünel Metodu (NATM) ve tam mekanize tünel yöntemlerinden biri olan Tünel Delme Makinesi (TBM) ile tünel açma yöntemidir. Hangi yöntemin kullanılacağı tasarımı yapılacak projenin maliyeti, proje süresi, konumu, güzergâhı, jeolojik koşullar, yapı etkileşimi ve yer altı su seviyesi gibi birçok etkene bağlıdır. Bununla birlikte genel olarak yoğun yapılaşmanın olduğu ve tünelin yüzeye yakın olduğu projelerde TBM ile tünel açma yöntemi tercih edilmektedir. Bu tezde özellikle kentleşmenin yoğun olduğu yerlerde tercih edilen TBM yöntemi ile açılan tünellerde meydana gelecek tünel gerilmelerinin ve bu kazılara bağlı yüzeyde oluşacak oturmaların bir sonlu elemanlar programı yardımı ile tahmini yapılmıştır. Yapılan numerik analizlerde ikiz tüneller dikkate alınmış olup birkaç değişken seçilmiş ve değişkenlere bağlı elde edilen sonuçlar kıyaslanmıştır. Bunun için belirlenen değişkenler; zemin koşulu, örtü yüksekliği ve tünel yerleşimi olarak sıralanabilir. Analizlerde Plaxis 2D programı kullanılmış ve ilgili program sonlu elemanlar yöntemi ile (FEM) deformasyon analizlerinde, dinamik analizlerde, stabilite analizlerinde, temel, ankrajlı duvar, yol dolgusu, oturma analizi ve tünel tasarımı gibi birçok geoteknik mühendisliği dalında kullanılmaktadır.

Abstract:
Tunnels are constructed by excavation under the ground in a horizontal direction or with a certain slope. Tunnels are used in many areas such as underground mining, transportation sector such as highway, railway, subway, clean/waste water diversion systems and hydroelectric power plants from past to present. They are used especially in the transportation sector all over the world in the cities with high population due to the inadequacy of the transportation roads and in order to reduce the traffic. It is also highly preferred based on it is an alternative and fast transit system and it does not need any space on the surface in already existing dense urbanization areas and does not affect any superstructures. Tunnels are excavated by many methods and some of them can be listed as; conventional tunneling methods, fully mechanized tunneling methods and cut-cover tunneling method. The most commonly used methods are; New Austrian Tunneling Method (NATM) which is one of the conventional tunneling methods and tunnel excavation with Tunnel Boring Machine (TBM) which is one of the fully mechanized tunneling methods. The decision of the excavation method depends on many factors such as the cost of the project to be designed, the duration of the project, location of the project, alignment, geological conditions, interaction with surrounding structures and groundwater level. In addition to this, TBM tunneling method is preferred in projects where generally there is dense urbanization and where the tunnel is close to the surface. In this thesis, the tunnel stresses that occurs in the tunnels opened with the TBM method, which is preferred especially in areas where urbanization is intense, and the surface settlements due to these excavations are estimated with a finite element program. Twin tunnels are taken into account in the numerical analyzes and several variables are selected and the results obtained depending on the variables are compared. The variables determined for this comparison can be given as; soil material, overburden depth and tunnel layout. The program Plaxis 2D which is used in the analysis generally uses for many geotechnical engineering branches such as deformation analysis, dynamic analysis, stability analysis, foundation, anchored wall, embankment, settlement analysis and tunnel design with the finite element method (FEM).