Yersel lazer tarama yöntemi ile Elazığ- Palu demir yolu tünelinde deformasyonların izlenmesi
Monitoring of deformations in Elazığ-Palu railway tunnel with terrestrial laser scanning method
Yazar: ALPER YİĞİTOĞLU
Danışman: PROF. DR. FATMAGÜL KILIÇ GÜL
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Harita Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Geomatik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Jeodezi ve Fotogrametri = Geodesy and Photogrammetry

Özet:
Tüneller zaman içinde doğal afetler, tektonik hareketler ve litolojik özellikler vb. nedenler ile deformasyona uğrayabilmektedir. Tünellerdeki bu deformasyonları belirlemek ve izlemek için günümüzde en çok kullanılan yöntemlerden birisi de yersel lazer tarama (YLT) teknolojisidir.  YLT ile tünel yüzeyleri üç boyutlu (3B) olarak ölçülebilmekte ve çeşitli zamanlarda yapılan ölçümler karşılaştırılarak deformasyonun olup olmadığı ve büyüklüğü ortaya çıkarılabilmektedir. 
Bu çalışmada, Doğu Anadolu Fayının (DAF) depremsellik hareketlerinin, fayın geçtiği Palu demir yolunu etkileyip etkilemediği; altı farklı dönemde YLT ile yapılan ölçümlerden elde edilen nokta bulutlarının karşılaştırılması ile belirlenmiştir. 2018-2021 tarihleri arasında, Faro Focus 3D X 130 YLT aleti ile yapılan ölçümler toplam 110 oturum ile tamamlanmıştır. Periyotlar kendi ölçü setleri içinde Faro Scene 2021 yazılımında birleştirilmiş ve ortalama standart sapma değerleri 1.73 mm- 3.16 mm arasında değişmiştir. Bu şekilde her periyot için tünelin 3B nokta bulutu yüzey modeli oluşturulmuştur. Periyodlar arasında zamana bağlı yüzey değişim farklarının belirlenmesi için CloudCompare 2.13 yazılımı ile "Cloud to Cloud Distance" (C2C) yöntemi kullanılmıştır.  
Birinci ile üçüncü periyotlar arasında C2C hesaplamaları ve enkesitlerle yapılan karşılaştırmalar sonrası fay kırığının devam ettiği doğrultu boyunca ve civarında, tünel yüzeylerindeki dökülmelerle boşlukların arttığı, çalışma alanının güney doğu bölümünde 17 mm civarında yer değiştirmelerin ve deformasyonların olduğu gözlemlenmiştir. Bu tespitler sonrasında  24 Ocak 2020 tarihinde, tünelden 90 km uzaklıkta Sivrice ilçesinde 6.5 Mw büyüklüğünde bir deprem olmuştur. YLT ölçümlerinde elde edilen bulguların DAF hareketlerinin yorumlanması ve tahmin edilmesinde dikkat çekici bir etkisi olduğu düşünülmüştür. Sivrice depremi sonrasında çalışmalara devam edilmiştir. Üç periyot olarak yapılan bu YLT ölçümlerinde de önceki bulunan deformasyonların belirli oranlarda arttığı gözlenmiştir. Bu sonuçlara göre de depremlerin çok sık yaşandığı yerlerdeki mühendislik yapılarında, periyodik olarak yapılacak benzer ölçme ve değerlendirme araştırmalarının, depremlerin önceden tahmin edilmesinde ve yıkımlara karşı önlemler alınmasında önemli katkılar sağlayabileceği kanısına varılmıştır.

Anahtar Kelimeler: Yersel lazer tarama, nokta bulutu, deformasyon, Palu demir yolu tüneli

Abstract:
Tunnels can be deformed over time due to natural disasters, tectonic movements, lithological features, etc. . One of the most used methods to determine and monitor the deformation in tunnels today is terrestrial laser scanning (TLS) technology. TLS technology allows to collect three-dimensional (3D) data on tunnel surfaces and temporal surveys can be exploited to determine deformations.
In this study, the effects of the seismic movements of the East Anatolian Fault (EAF) to Palu railway were determined by comparison of point clouds obtained with TLS in six different periods. All measurements are conducted with the Faro Focus 3D X 130 YLT instrument were completed with a total of 110 sessions between 2018-2021. The 3D point cloud surface model of the tunnel for each period was created by registering the periods within their own measurement sets using Faro Scene 2021 software. The average standard deviation values in registrations vary between 1.73 mm and 3.16 mm. "Cloud to Cloud Distance" (C2C) method in CloudCompare 2.13 software was used to determine temporal changes in surfaces between periods.
C2C comparisons and calculations between the first and third periods showed  that  the gaps increased with the material losses on the tunnel surfaces along and around the direction where the fault rupture continued, and that there were displacements and deformations of around 17 mm in the south-eastern part of the study area. . Two and a half months after these findings, a 6.5 Mw earthquake has occurred in Sivrice district, 90 km from the tunnel, on January 24, 2020. It was interpreted that the findings obtained with TLS measurements had a remarkable effect on the interpretation and prediction of DAF movements.  The TLS measurements conducted in three periods revealed that the previously found deformations increased at certain rates. According to these results, it has been concluded that similar measurement and evaluation studies to be carried out periodically in engineering structures where earthquakes occur frequently can make significant contributions to predict earthquakes and take precautions against destruction.

Keywords: Terrestrial laser scanning, point cloud, tunnel measurement, deformation, Palu tunnel