Zor koşullarda TBM ile açılan tünellerin performans analizi: Silvan ve Nurdağı tünelleri
Performance analysis of tunnels opened with TBM under difficult conditions: Silvan and Nurdagi tunnels
Yazar: DENİZ AYDIN
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA AYHAN
Dicle Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining

Özet:
Tünel Açma Makinesi (TBM) ile zor koşullarda tünel açma konusunda yeterince çalışma yapılmadığı ve yapılan çalışmaların sınırlı düzeyde kaldığı literatür çalışmalarından görülmüştür. Zor kazı koşulları; TBM ile açılan tünellerin kazı performansını, konvansiyonel yöntemle açılan tünellere oranla çok daha fazla etkilemektedir. TBM'in kazı koşullarına göre sonradan yeniden tasarlanmasının mümkün olmaması durumu göz önünde bulundurulduğunda, jeoteknik çalışmanın sağlıklı yapılmasının gerekliliği ortaya çıkmaktadır. Bunun yapılmadığı tünellerde telafisi mümkün olmayan sorunlarla karşılaşılmaktadır.
Bu çalışmada TBM ile zor koşullarda açılan Silvan ve Nurdağı tünellerinde yaşanan problemler ve bu problemlerin kazı performansına etkileri ayrıntılı incelenmiş, uygulanan çözüm yöntemlerine geniş yer verilmiştir. Bununla birlikte çalışma parametreleri ve formasyon özelliklerinin TBM performansına etkisi analiz edilmiştir. Bu kapsamda öncelikle Silvan ve Nurdağı tünellerinin açılan kısımları boyunca itme, tork, tork/itme oranı, penetrasyon, penetrasyon indeksi, kesici kafa dönüş hızı değişimleri incelenmiştir. Daha sonra formasyon bazında itme kuvveti ve penetrasyon, tork ve penetrasyon, kesici kafa dönüş hızı ve rpm, penetrasyon ve spesifik enerji arasındaki ilişkiler araştırılmıştır. Son olarak da MATLAB programı ile, bu parametrelerin penetrasyon ve spesifik enerji üzerine ikili etkileri ortaya konmuştur. 
Birinci bölümde; tünel çeşitleri, tünel açma yöntemleri ve tünel açımında karşılaşılabilecek problemler hakkında bilgi verilmiştir. İkinci bölümde; TBM tipleri, TBM performansına etki eden parametreler, performans tahmin yöntemleri ve daha önce yapılmış tez çalışmaları ayrıntılı verilmiştir. Üçüncü bölümde; Diyarbakır Silvan sulama tüneli ve Gaziantep Nurdağı hızlı tren tüneli projeleri geniş bir biçimde ele alınmış, bu tünellerin yapım çalışmaları sırasında karşılaşılan problemler ile bu problemlerin çözümleri için uygulanan yöntemler analiz edilmiştir. Dördüncü bölümde, iki tünelde yaşanan problemlerin kazı performansına etkisi (itme kuvveti, tork, spesifik enerji) ve keski tüketimi değerlendirilmiştir. Beşinci bölümde sonuç ve önerilere yer verilmiştir. 
Anahtar Kelimeler: TBM, tünelcilik, gazlı zemin, karstik boşluk, TBM performansı.

Abstract:
It has been seen from the literature that there are not enough studies on tunneling under difficult conditions with TBM and the studies are limited. Difficult excavation conditions affect the excavation performance of tunnels opened by TBM much more than conventional tunnels. Considering that it is not possible to redesign the TBM according to the excavation conditions later, it becomes necessary to carry out the geotechnical study in a comprehensive way. In the tunnels where comprehensive geotechnical studies are not done, irreparable problems are encountered.
In this study, the problems experienced in Silvan and Nurdağı tunnels opened under difficult conditions with TBM and the effects of these problems on excavation performance are examined in detail and the solution methods applied are given widely.
In addition, the effect of study parameters and formation characteristics on TBM performance was analyzed. In this context, firstly, thrust, torque, torque / thrust ratio, penetration, penetration index and rpm changes were examined along the opening parts of Silvan and Nurdağı tunnels for each formation. Then, the relations between thrust and penetration, torque and penetration, torque and rpm, penetration and specific energy were investigated. Finally, the double effects of these parameters on penetration and specific energy have been presented with MATLAB program.
In the first chapter; types of tunnels, tunneling methods and problems that may be encountered in tunneling are given. In the second chapter; types of TBMs, parameters affecting TBM performance, performance estimation methods and previous studies are given in detail. In the third chapter; Diyarbakır Silvan irrigation tunnel and Gaziantep Nurdağı high speed train tunnel projects are discussed thoroughly and the problems encountered during the construction of these tunnels and the methods used to solve those problems are analyzed. In the fourth chapter, the effects of the problems experienced in two tunnels on the excavation performance (thrust force, torque, specific energy) and disc consumption are evaluated. In the fifth chapter, results and recommendations are given.
Key Words: TBM, tunnelling, gassy ground, karstic, TBM performance.