Mersin-Anamur karayolu 143+000-143+260 kilometreleri arası şist birimindeki şev duraysızlık probleminin incelenmesi
Investigation of the slope instability problem in the schist units between 143+000-143+260 kilometers of the Mersin Anamur highway
Yazar: BELDE SİNEM SAKIN
Danışman: DOÇ. DR. KIVANÇ ZORLU ARAS
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Uygulamalı Jeoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, Mersin-Anamur D400 karayolunun 143+000-143+260 kilometreleri arasındaki yol yarmasında meydana gelen şev duraysızlık problemleri araştırılmıştır. Çalışma kapsamında, şevin jeolojik ve jeoteknik özelliklerini belirlemek ve şev tasarımına yönelik girdi parametrelerini elde etmek amacıyla, bölgede yapılmış olan arazi gözlemleri dikkate alınarak, şev üzerinde 60 m'lik bir adet düşey sondaj ile kuzeye 30 ° ve güneye 15 ° açıyla olmak üzere, 69 m'lik iki adet eğik sondaj yapılmıştır. Açılan sondaj kuyularında, kaya kütlesinin elastik ve geçirimlilik özelliklerini belirlemek amacıyla, presiyometre ve lugeon deneyleri yapılmıştır. Deneylerin yapılacağı seviyeler, dik sondaj kuyusundan elde edilen karotlar dikkate alınarak, özellikle litolojik ve yapısal değişimlerin olduğu yerler olarak belirlenmiştir. Çalışma kapsamında, kayanın fiziksel ve mekanik özelliklerinin belirlenmesinde, sondajlardan elde edilen karot örnekler üzerinde bir dizi laboratuvar deneyi gerçekleştirilmiştir. ISRM (1981) standartlarına uygun olarak yürütülen laboratuvar deneyleri; yoğunluk-birim hacim ağırlık, ağırlıkça ve hacimce su emme, nokta yükü dayanım indeksi, tek eksenli sıkışma dayanımı, üç eksenli sıkışma ve suda dağılmaya karşı duraylılık indeksi deneyleridir. Laboratuvar ve arazide yapılan (in situ) deney sonuçları şev analizlerinde girdi parametresi olarak kullanılmıştır. Arazi gözlemleri ve deney sonuçları birlikte değerlendirildiğinde, mevcut şevin şist ve klorit-şist birimlerinden oluştuğu ve genel olarak düşük dayanımlı kaya sınıfında yer aldığı belirlenmiştir. Yüzeye yakın kısımlarda yağış, sıcaklık gibi atmosferik koşulların, bozunma aşınma, dağılma, ayrışma, çözünme gibi değişimlere neden olduğu ve şev duraysızlığını tetiklediği tespit edilmiştir. Yüzeyden yaklaşık 5 m'lik derinlikte belirlenen bozunma zonunun varlığı, zayıf kaya niteliğindeki şistlerin jeomekanik özelliklerini değiştirmiş ve bu kısım, kayanın makaslama dayanımına etki eden parametreler üzerinde olumsuz bir etki oluşturmuştur. Yüzeyden itibaren 5 m'lik derinliğin altında kalan kısım ise yer yer kalsit dolgulu ve zayıf-orta kaya kütlesi özelliklerine sahiptir. Bu nedenle yapılacak şev analizlerinde, şevin yaklaşık 5m'lik kısmı ile nispeten daha iyi kaya kütle özelliklerine sahip bölümünün kaya kütle parametreleri ayrı ayrı değerlendirilmiştir. Zayıf ve eklemli kaya kütlelerinde kaya kütlesinin özelliklerini belirlemede, diğer kaya kütlesi sınıflama sistemlerinin yetersiz oluşu nedeniyle, söz konusu şev için GSI (Jeolojik Dayanım İndeksi) kullanılmıştır. GSI sisteminde yer alan kaya kütlesine ait parametreler, laboratuvar ve arazi deney sonuçları ile önerilmiş çizelgeler ve görgül ilişkiler kullanılarak belirlenmiştir. Çalışma alanındaki şev, yaklaşık 65 m yüksekliğinde olup, 2/3  (h/V) şev açısı ile 4 palyeden oluşmaktadır. Tez kapsamında, laboratuvar ve yerinde deney sonuçlarından elde edilen girdi parametreleri kullanılarak, geriye dönük analizler ve mevcut şev için duraylılık analizleri yapılmıştır. Analizlerde; Rocdata 5.0 ve Slide 7.0 bilgisayar programları kullanılmıştır. Şev duraylılık analizleri dairesel kayma modelinin yanı sıra birleşik kayma modeli de kullanılarak gerçekleştirilmiş olup, en kritik kayma dairesi ile belirlenen güvenlik katsayısı değeri dikkate alınmıştır. Analizler sırasında, yer ivmesi değeri, tehlikeli deprem bölgesi dışında kaldığı için dikkate alınmamıştır. Yapılan analizler sonucunda kaymanın şevin bozunma zonundan geçen dairesel bir düzlemde meydana geldiği tespit edilmiş ve kritik kayma dairesi için güvenlik katsayısı F = 1.43 olarak hesaplanmıştır. Bu değer, karayolu şevleri için öngörülen F ≥1.5 değerinin altında kalmakta ve şevin kritik bir konumda olduğunu göstermektedir.

Abstract:
In this thesis study, instability problems which occur in the road slope between 143+000- 143+260 kilometers of Mersin-Anamur D400 highway were investigated. Within the scope of this study, in order to determine the geological and geotechnical properties of the slope and to obtain the input parameters for the slope design, 30 ° to the north and 15 ° to the south with a vertical drilling of 60 m on the slope, two 69 meters inclined drillings were made by considering the field observations made in the region. In order to determine the elastic and permeability properties of the rock mass, pressiometer and lugeon tests made in the borehole. The levels at which tests are carried out, have been determined as the locations where especially lithological and structural changes occur, by considering the cores obtained from the vertical drilling. In the scope of the study, a series of laboratory tests were carried out on the core samples obtained from the drillings in determining the physical and mechanical properties of the rock. Laboratory tests conducted in accordance with ISRM (1981) standards are; density-unit weight, water absorption, point load index, uniaxial compressive strength, triaxial compressive strength and slake durability tests. Test results obtained from laboratory and field (in situ) tests are used as input parameters in slope stability analyses. When the field observations and the test results are evaluated together, it is determined that the existing slope is formed of schist and chlorite-schist units and is generally in the low-strength rock class. It has been determined that the atmospheric conditions such as precipitation and temperature, cause changes such as weathering, abrasion, dispersion, alteration, solution and trigger the slope instability near the surface. The existence of weathered zone at a depth of about 5 m from the surface changed the geomechanical properties of the schist of weak rock quality and this part has a negative effect on the parameters affecting the shear strength of the rock. The part below the depth of 5 m from the surface has the properties of calcite-filled and weak-medium rock mass in some places. For this reason, in the analysis of the slopes, approximately 5 m of the slope and the part with relatively better rock mass characteristics were evaluated separately considering with rock mass properties. In determining the rock mass properties of weak and jointed rocks, because of the inadequacy of other rock mass classification systems, GSI (Geological Strength Index) was used for this slope. Stability constants of the rock mass in the GSI system are determined by laboratory tests, in-situ tests, tables and empirical relations. The slope in the study area is about 65 m high and consists of 4 benches with a slope angle of 2/3 (h / V). Using input parameters obtained from the laboratory and on-site test results, back analyses and slope stability analyses for the existing slope were carried out. Rocdata 5.0 and Slide 7.0 computer programs are used in analyses. The slope stability analyses were performed by using the combine slide model as well as the circular slide model and the factor of safety determined by the most critical slide cycle was taken into consideration. During the analyses, because of being outside of the dangerous earthquake zone, the ground acceleration was not considered. As a result of the analyses, it was determined that the slide was circular plane passing through weathered zone and the factor of safety for the critical slide circle was calculated as F = 1.43. This value is below F ≥1.5 for road slopes and indicates that the slope is in a critical position.