Zayıf kayalarda çivi destekli derin kazı davranışı
Nail supported deep excavation behavior in weakrocks
Yazar: ARİF ÇINAR
Danışman: PROF. DR. HAVVANUR KILIÇ ; PROF. DR. MEHMET MUHİT BERİLGEN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Geoteknik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu doktora tezinde zayıf kumtaşı birimlerdeki çivili kazı destekleme sistemi 1:1
ölçekli model deney ve sayısal analizler kullanılarak incelenmiştir. Model deney,
zemin araştırmalarından elde edilen malzeme parametreleri kullanılarak yapılan
sayısal ve limit denge analizlerine göre tasarlanmış ve uygulanmıştır. Bu tasarıma
göre yatayla 85° eğimli shotcrete kaplama, yatayda 7 ve düşeyde 5 sıra çivi ile 1.4
m derinlikte toplam 6 kademeli kazı yapılmıştır. Çivi delgileri yatayla 15° açılı, 125
mm çapında yapılmış ve 14 mm çaplı inşaat çeliği yerleştirilerek
enjeksiyonlanmıştır. Nihai kazı kademesinde yaklaşık 1 ay beklenmiş ve sonrasında
kesit üzerine sürşarj yükü uygulanarak tüm aşamalarda kesitin davranışı ölçüm
ekipmanları ile gözlenmiştir. Aletsel gözlemler, çivi kafalarına yük hücreleri (load
cell), enjeksiyonlu kısımlara gerinim ölçerler (strain gauge), düşey inklinometreler,
püskürtme beton üzerine optik reflektörler ve yükleme başlığı plakası üzerine
mekanik komparatörler yerleştirilerek yapılmıştır. Çivilerin çekme kapasitelerini
belirleyebilmek ve çekme yükündeki davranışını belirlemek için çivi sıyrılma
deneyleri yapılmıştır. Ayrıca çivi enjeksiyonlarının mukavemeti, enjeksiyonlardan
alınan örnekler üzerinde yapılan laboratuar basınç deneyleri ile belirlenmiştir.
Yapılan tüm aletsel gözlem sonuçları çizim ve grafikler ile değerlendirilmiştir. Bu
değerlendirmelere göre zayıf kayalarda çivilerin güvenli şekilde yapılabileceği, çivi
destekli kazı tasarımının ayrıntılı saha ve laboratuar deneyleri ile belirlenemeyen
kaya parametreleri sebebiyle yerel ve genel stabilitesinin aşırı güvenli tarafta
kaldığı sonuçlarına ulaşılmıştır.

Abstract:
This doctoral thesis examined the nailed excavation support system in weak
sandstone units with 1:1 scale model experiments and numerical analysis. The
model was designed and implemented according to numerical and limit equilibrium
analyses using material parameters obtained from experimental ground
investigations. According to this design, a 6-stage excavation was carried out at a
depth of 1.4 m with a shotcrete coating inclined at 85° to the horizontal, with 7 rows
of nails horizontally and 5 rows vertically. Nail drills were made with a 15° angle
to the horizontal, 125 mm in diameter, and 14 mm diameter construction steel was
placed and injected. Approximately one month wait for the final excavation stage.
A surcharge load was applied to the section, and the behavior of the section was
observed with measurement equipment at all stages. Instrumental observations
were made by placing load cells on the nail heads; strain gauges on the grouted
parts, vertical inclinometers, optical reflectors on the shotcrete, and mechanical
comparators on the loading head plate. Pull out tests were carried out to determine
the nails' tensile capacity and their behavior under tensile load. In addition, the
strength of nail injections was determined by laboratory pressure tests performed
on concrete samples. All instrumental observation results were evaluated with
drawings and graphics. According to these evaluations, it has been concluded that
nails can be installed safely in weak rocks and that the local and general stability of
the nail-supported excavation design remains on the extremely safe side due to the
rock parameters that detailed field and laboratory tests cannot determine.