Mutu tünelinde (Erzincan) karşılaşılan duraysızlıkların jeoteknik açıdan değerlendirilmesi
Geotechnical evaluation of instabilities in the Mutu tunnel (Erzincan)
Yazar: HAVVA KIRMIZIOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. AHMET ÖZBEK
Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
ÖZET
Tünellerde yapılan portal kazıları ve ayna kazıları sırasında, zayıf kayaç koşulları,
süreksizlikler, oluşan yeni gerilmeler nedeniyle zaman zaman istenmeyen duraysızlıklar
gözlenebilmektedir. Bu duraysızlıkların önlenebilmesi ve başarılı bir tünelcilik için kaya
kütlesi özelliklerinin doğru bir şekilde ortaya konması gerekmektedir. Kaya kütle
özelliklerinin belirlenmesine yönelik ampirik (görgül), analitik ve ölçme gözleme dayanan
çok farklı yöntemler geliştirilmiştir. Kaya kütlesi sınıflama sistemleri pratik
gereksinimlerin bir sonucu olarak ortaya çıkmış teorik bilgilerden oluşan sistemler olarak
görülse de, tünelcilik pratiğinde günlük işlerin bir parçası olarak en yoğun kullanım alanına
sahiptirler.
Bu çalışma kapsamında, Erzincan-Erzurum karayolunda inşası tamamlanan Mutu
Tünellerinde zayıf kaya koşullarına bağlı olarak portal ve tünel ayna kazısı sırasında oluşan
duraysızlıklar ve bu duraysızlıkların önlenmesine yönelik uygulanan destek yöntemleri
incelenmiştir. Erzincan Pülümür yol ayrımında inşa edilen Mutu tünelinde, Sol tüp
km:40+180-460, Sağ Tüp km:40+190-450 arası tez çalışma alanı olarak belirlenmiştir.
Tünel kazısı düzgün–kesme patlatma tekniği kullanılarak üst yarı, alt yarı ve invert olmak
üzere üç aşamada gerçekleştirilmiştir. Her bir tünel çift şeritli olacak şekilde iç çapı 8.80 m
olarak planlanmıştır. Tünelde destekleme elemanları olarak püskürtme beton, kaya bulonu,
çelik iksa, enjeksiyonlu çelik süren, çelik hasır ve fore kazıklar kullanılmıştır. Kaya
kütlesinin jeoteknik özelliklerinin belirlenmesine yönelik tünel içerisinde ve portallerde
süreksizlik ölçümleri, kaya kütlesi için yenilme ölçütü Hoek Brown yenilme kriteri, kaya
kütlesi özelliklerinin belirlenmesi amacıyla RMR, Q ve NATM sınıflama sistemleri, tünel
ve portal duraysızlığı için sistematik 3D deformasyon ölçümleri yapılmıştır.
Tünel kazısı genel olarak orta–ileri derecede serpantinleşmiş ve çok aşamalı tektonik
hareketlerin etkisi ile parçalanmış–ezilmiş ultra bazik seri (Mof) içerisinde açılmıştır.
Kayaçların jeolojik ve jeoteknik özellikleri dikkate alınarak km: 40+180-240, km: 40+240-420 ve km: 40+420-460 olacak şekilde üç farklı bölgeye ayırarak çalışmalar
gerçekleştirilmiştir. km: 40+180-240 arasında Nihai RMR değeri 27.30, Q değeri 0.03 ve
NATM sınıflamasına göre ise destek sınıfı C2 olarak tanımlanmıştır. km: 40+240-420
arasında Nihai RMR değeri 25, Q değeri 0.06 ve NATM sınıflamasına göre ise destek
sınıfı C2 olarak tanımlanmıştır. km: 40+420-460 arasında Nihai RMR değeri 26.70, Q
değeri 0.01 ve NATM sınıflamasına göre ise destek sınıfı C2 olarak tanımlanmıştır.
Mutu tüneli giriş portal alın şevinin sağ kısmında ciddi bir duraysızlık meydana gelmiş,
portal şevinin özellikle sağ hat üzerinde kalan kısmı stabilitesini yitirmiş ve heyelan
olmuştur. Bu alanda uygulanan flüt yapısı ve şemşiye süren yöntemi ile gerekli
iyileştirmeler sağlanarak portal duraylı hale getirilmiştir. Mutu tüneli çıkış portalinde
doğrultusu tünel eksenine paralel bir fay nedeniyle yüzeyde sinkhole oluşturacak şekilde
bir göçük meydana gelmiştir. Göçüğün önlenebilmesi amacıyla flüt yapısı ile birlikte
konsolidasyon enjeksiyonu uygulamasıyla bu alan duraylı konuma getirilmiştir. Yapılan
deformasyon ölçümlerinde yerdeğiştirme vektörü değerleri tünel içerisinde 0.05-11.92 mm
arasında değişirken, portallerde 44.70-63.71 mm arasında değiştiği belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler: Kaya özellikleri, Portal, Tünel, Duraylılık Analizi, Mutu

Abstract:
During portal and tunnel face excavations in the tunnels, undesirable instabilities can be
observed from time to time due to weak rock conditions, discontinuities, and new stresses.
For avoiding from those instabilities and for successful tunnelling, the properties of the
rock mass must be accurately determined. Very different methods to determine rock mass
properties have been developed based on empirical analytical and measurementobservation.
While rock mass classification systems are seen as systems of theoretical
information emerging as a result of practical needs, they are intensively used during daily
work in tunnelling practice.
In this study, instabilities that evolved in portal and face excavation of Mutu Tunnel
constructed on Erzincan-Erzurum highway in weak rock condition and support methods
applied to prevent those instabilities have been investigated. In the Mutu Tunnel
constructed along the Erzincan-Pülümür road, the region in between Left tube km: 40 +
180-460, and Right tube km: 40 + 190-450 was determined as the study area. Tunnel
excavation was carried out with using a smooth-cut blasting technique in three stages,
namely top heading, bench and invert. Each tunnel was planned to be 8.80 m in inner
diameter with double lane. In the tunnel, shotcrete, rock bolt, steel rib, forepoling, wire
mesh and pored pilewere used as supporting elements. In order to determine the
geotechnical properties of the rock mass, measurements of discontinuity in the tunnel and
the portal; Hoek Brown criterion for rock mass failure; RMR, Q and NATM classification
systems for determination of rock mass properties, and 3D deformation measurements for
determining the tunnel and portal stabilities were made.
The tunnel excavation was opened in the moderate to highly serpentinized ultra-basic
series (Mof) that fragmented and crushed under the effect of multi-stage tectonic
movements. Considering the geological and geotechnical characteristics of the rocks,
studies were carried out by in three different regions as km: 40 + 180-240, km: 40 + 240-
420 and km: 40 + 420-460, km: 40 + 180-240. For the rocks in between km: 40 + 180-240,
final RMR value is defined as 27.30, the Q value is 0.03, and the support class as C2
according to the NATM classification. For the rocks in between km: 40 + 240-420, the
final RMR value is defined as 25, the Q value is 0.06, and the support class as C2
according to the NATM classification. For the rocks in between km: 40 + 420-460, the
final RMR value is defined as 26.70, the Q value is 0.01 and the support class is C2
according to the NATM classification.A serious instability has occurred in the right side of the entrance portal of the Mutu
Tunnels, especially part on right side of the portal had lost its stability, and landslide
occurred. This area has been supported by flute structure and umbrella forepoling, and
stability of portal has been supplied. There is a one sinkhole developed on surface due to
fault that oriented along the tunnel axis in exit portal of the Mutu Tunnel. In order to
prevent subsidence, consolidation injection was applied with the flute structure, and
stability of region has been supplied. In the deformation measurements, displacement
vector values were found to vary between 0.05-11.92 mm in the tunnel and 44.70-63.71
mm in the portals.

Key Words: Rock properties, Portal, Tunnel, Stability Analysis, Mutu