Zayıf kayalarda tbm ile kazılan tünellerin 3-boyutlu sayısal modellemesi
3d numerical modelling of tbm excavated tunnels in weak rocks
Yazar: ALAATTİN SAKCALI
Danışman: PROF. DR. HÜSEYİN YAVUZ
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Maden İşletme Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining ; Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining
Dizin: Deformasyon = Deformation ; Gerilme = Stress ; Sayısal modelleme = Numerical modelling

Özet:
Tünellerin açılmasında farklı yöntemler kullanılmasına rağmen son yıllarda hem daha güvenli olması hem de hızlı kazı imkânı sağlaması nedeniyle TBM ile kazı çok tercih edilen bir yöntem haline gelmiştir. Tünel kazılarının TBM ile gerçekleştirilmesinde artış olsa da zor kazı koşullarında sorunların yaşanması kaçınılmaz olmuştur. Tasarımcılar karşılaşılan zorlukların önüne geçmek için farklı TBM türleri geliştirmişlerdir. TBM ile kazının artışı araştırmacıların da ilgisinin bu yöne kaymasına neden olmuştur. Araştırmacılar gerek arazi ve laboratuvar, gerekse analitik çalışmalar ile tünel davranışlarını incelemişlerdir. Bu tez çalışmasında zayıf kaya kütlelerinde tek kalkanlı TBM ile açılan tüneller sonlu farklar yöntemiyle modellenmiştir. Kalkanlı TBM ile açılan tünellerde kalkan çevresinde oluşan deformasyonlar ve kalkan ile temas haline gelen kaya kütlesinin kalkana etkidiği basınçlar incelenmiştir. Kalkana etkiyen basınçlar göz önünde bulundurularak kalkan sıkışma riskleri de değerlendirilmiştir. Ayrıca, kalkan ilerlemesinin ardından yerleştirilen tahkimat üzerine etkiyen basınçlar da incelenmiştir. Model sonuçları arazide segment ile kaya kütlesi arasından alınan mesafe ölçümleri ve konuyla ilgili literatür çalışmalarının sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Bu tez çalışmasının sonucunda önerilen eşitlikler kullanılarak, zayıf kaya kütlelerinde TBM ile kazılan tünellerde kalkan ve segment çevresinde oluşacak deformasyon ve gerilmeler tahmin edilebilir. Ayrıca kalkanın sıkışma riski değerlendirilerek TBM ile kazıya başlamadan önce gerekli önlemler alınabilir.

Abstract:
Even though different methods are used to open tunnels, in recent years, excavation with TBM has become a preferred method because it is safer and provides faster excavation. Despite the increase the use of TBM in tunnel excavations, it has become inevitable to encounter problems in difficult ground conditions. Designers have developed different kinds of TBM in order to avoid the encountered difficulties. The increase in excavation with TBM causes interest of researchers to shift to this trend. Researchers have investigated tunnel behaviour with both field and laboratory, as well as analytical studies. In this thesis, tunnels excavated by single shield TBM in weak rock masses were modelled by the finite difference method. Deformations that occur around the shield and the pressure of rock mass when contacted with the shield in tunnels opened with shielded TBM were investigated. Shield jamming risks were also evaluated by considering the pressure that imposed on shield. In addition, pressure imposed on support after shield advancement was investigated. Model results were compared with the distance measurements taken between the segment and rock mass in the field and results of previous studies available in the literature. As a result of this thesis study, deformations and stresses around the shield and the segment can be determined using the equations proposed for tunnels excavated with TBM in weak rock masses. Also, necessary precautions can be taken by evaluating the jamming risks before starting the excavation with TBM.