Silvan barajı dolusavak şevlerinin stabilitesinin araştırılması ve güvenli şev tasarımı
Research on stabilization of Silvan dam spillway slopes and desing of safe slope
Yazar: YUNUS SAĞLAM
Danışman: PROF. DR. ASKERİ KARAKUŞ
Dicle Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining

Özet:
Bu çalışmada; Devlet Su İşleri (DSİ) Genel Müdürlüğünün GAP projesi kapsamında Diyarbakır ili Silvan ilçesinde yapımı devam eden Silvan Barajı İkmal İnşaatının Dolusavak Boşaltım Kanal inşasında yapılacak kazı şevlerinin statik ve dinamik koşullar altındaki stabilitesinin araştırılması ve kritik kesimlerinde daha güvenli şevlerin tasarlanıp şev destekleme (stabiliteyi arttırıcı) seçeneklerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla; literatür taraması, arazi çalışmaları, laboratuvar deneyleri ve şev stabilite analizlerinin yapılması şeklinde birbirini izleyen 4 aşamalı bir çalışma yürütülmüştür. Bu çerçevede öncelikle; Silvan bölgesinin morfolojisi, jeolojisi, yapısal jeolojisi ve hidrojeolojik verileri önceki çalışmalarda araştırılmıştır. İkinci aşamada ise; Sahadaki birimler incelenmiş, daha önce yapılmış jeoteknik sondaj verilerinden zemin profili, litolojisi ve sahada yapılan ölçümlerden bu birimlerin mühendislik jeolojisi ve kaya kütlesi özellikleri ile süreksizliklerin yönelimi tayin edilmiş ve sahada gözlemlenen yarmalardan ölçümler alınmıştır. İnceleme alanında yapılan jeoteknik çalışmalar neticesinde yeraltı suyu seviyesinin beklenen kayma düzlemleri içerisinde olmayışı şev stabilitesi açısından herhangi bir engel teşkil etmediği belirlenmiştir.  Bunların yanı sıra, sahada yapılan ölçümlerden oluşturulan jeoloji haritası ile mevcut sondajlardan elde edilen farklı birimlerin kalınlıkları, basamak genişliği, basamak yüksekliği ve şev açısı ile yeraltı su seviyesinin konumuna ait verileri kullanılarak şev stabilite analizinde kullanılmak üzere 6 adet kesit hazırlanmıştır. Üçüncü aşamada ise, sahadan alınan kaya ve zemin örnekleri üzerinde laboratuvarda birim hacim ağırlığı ve makaslama dayanımı parametreleri tayin edilmiştir. Sahada zayıf kaya kütlesi niteliğine sahip Midyat formasyonunun Tek eksenli basınç dayanımı, Hoek-Brown yenilme ölçütü, Jeolojik Dayanım İndeksi (GSI) ve zemin özelliği gösteren Yamaç molozu ile kontrolsüz dolgu malzemesinden elde edilen veriler kullanarak RocData v5.0 (Rocscience, 2015) programıyla ilgili şev stabilite girdi parametreleri belirlenmiştir. Çalışmanın son aşamasında ise, arazide ölçülen süreksizliklerin eğim/eğim açısı Dips v7.0 (Rocscience, 2019) programı yardımıyla Kinematik analiz yapılmıştır. Bunun sonucunda şevlerin Midyat formasyonu içerisinde oluşturulacak kesiminde düzlemsel, kama ve devrilme gibi süreksizlik denetimli duraysızlıkların beklenmeyeceğini, dolayısıyla hem bu birim hem de Yamaç molozu ile Kontrolsüz dolgu malzemesi açısından dairesel (kütlesel) kaymanın daha önemli olduğunu göstermiştir. Şevlerin depremli koşullardaki stabilitesinin değerlendirilmesi için sahada beklenen en büyük yatay yer ivmesi değeri, Türkiye Deprem Tehlike Haritası İnteraktif Web Uygulamasından (AFAD) yararlanılarak belirlenmiştir. Statik ve depremli durumlar dikkate alınarak kazı şevlerini temsil eden altı farklı kesit boyunca yapılan limit denge analizleri sonucunda, kazının tüm kesimlerinde projede öngörülen şev geometrileri için 1.3 gibi kabul edilebilir bir güvenlik katsayısından daha düşük değerler elde edilmiştir. Bu belirleme, öngörülen şev geometrilerinin statik durumda en az 1.3, depremli durumda ise en az 1.1 güvenlik katsayılarını veren daha güvenli şev destekleme (stabiliteyi arttırıcı) tasarımının araştırılmasını gerekli kılmıştır. Şev destekleme çalışmaları için uygulanabilirlik ve ekonomik koşullarda göz önüne tutularak, zemin çivisi, kaya bulonu, ibo bulon ve ön germeli kablo ankraj desteklemeleri alternatif halinde çalışılmıştır. Farklı şev destekleme seçenekleri için yapılan analizlere göre kazı şevlerinin yapılacağı alanın değişik kesimlerinde iki destekleme veya üç destekleme beraber tasarım yapılmasının emniyetli şevlerin oluşturulması açısından önem taşıyacağı sonucuna varılmıştır. Tüm analiz sonuçları birlikte değerlendirilerek, seçilen güvenlik katsayısı değerlerine göre güvenli olacak şev desteklemeler belirlenmiştir.

Abstract:
In this study; it is aimed to investigate the stability of the excavation slopes under static and dynamic conditions and to design safer slopes in critical sections and to determine slope support (stability enhancing) options for the construction of the spillway discharge channel of the Silvan Dam Supply Construction in Silvan district of Diyarbakır province within the scope of the GAP project of the General Directorate of State Hydraulic Works (DSİ). For this purpose, a 4-stage study was carried out consecutively as literature review, field studies, laboratory tests and slope stability analyses. In this framework, firstly; morphology, geology, structural geology and hydrogeological data of Silvan region were investigated in previous studies. In the second stage; the units in the field were examined, the soil profile, lithology, engineering geology and rock mass properties of these units and the orientation of the discontinuities were determined from the geotechnical drilling data and measurements made in the field and measurements were taken from the slits observed in the field. As a result of the geotechnical studies carried out in the investigation area, it was determined that the groundwater level not being within the expected slip planes does not constitute any obstacle in terms of slope stability. In addition to these, 6 cross sections were prepared for slope stability analysis by using the geological map created from the measurements made in the field and the thicknesses of different units, track width, track height and slope angle obtained from the existing borings and the location of the groundwater level. In the third stage, unit volume weight and shear strength parameters were determined in the laboratory on rock and soil samples taken from the site. Uniaxial compressive strength, Hoek-Brown failure criterion, Geological Strength Index (GSI) of the Midyat formation, which has the characteristics of a weak rock mass in the field, and slope stability input parameters were determined by RocData v5.0 (Rocscience, 2015) using data obtained from slope rubble and uncontrolled fill material. In the last stage of the study, the slope/slope angle of the discontinuities measured in the field was analysed kinematically using Dips v7.0 (Rocscience, 2019). As a result, it was shown that discontinuity-controlled instabilities such as planar, wedge and overturning are not expected in the section of the slopes to be formed in the Midyat formation, therefore, circular (mass) slip is more important for both this unit and the slope rubble and uncontrolled fill material. In order to evaluate the stability of the slopes under seismic conditions, the maximum horizontal ground acceleration value expected at the site was determined using the Turkey Earthquake Hazard Map Interactive Web Application (AFAD). As a result of the limit equilibrium analyses performed along six different sections representing the excavation slopes considering static and earthquake conditions, values lower than an acceptable factor of safety of 1.3 were obtained for the slope geometries envisaged in the project in all sections of the excavation. This determination necessitated the investigation of a safer slope support design for the projected slope geometries, which yielded safety coefficients of at least 1.3 in the static case and at least 1.1 in the seismic case. Considering the feasibility and economic conditions for slope bracing, soil nail, rock bolt, ibo bolt and pre-stressed cable anchor bracing were studied as alternatives. According to the analyses performed for different slope support options, it was concluded that the design of two supports or three supports together in different sections of the excavation slope area would be important in terms of creating safe slopes. The results of all analyses were evaluated together and the safe slope supports were determined according to the selected safety coefficient values.