Gebze-Köseköy arası 3. demiryolu hattı T5-1 tüneli güzergahının mühendislik jeolojisi
The engineering geology of Gebze-Kosekoy 3. railway line-T5-1 tunnel route
Yazar: SELMA ONUR KUTLAY
Danışman: DOÇ. DR. Yılmaz Mahmutoğlu
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering
Dizin: Ankara-İstanbul demiryolu = Ankara-İstanbul railroad ; Mühendislik jeolojisi = Engineering geology ; Yeni Avusturya tünel inşa yöntemi = New Austrian tunneling method

Özet:
Bu çalışmada, 3. Demiryolu hattı yapılması planlanan Gebze-Köseköy arasında gerçekleştirilen arazi ölçüm ve deneyleri ile laboratuvar verileri kullanılarak güzergah mühendislik jeoloji açısından değerlendirilmiş, hattın km: 53+930 – km: 54+160 arasında açılacak, 230 metre uzunluğundaki T5-1 Tüneli'nin mevcut Osmangazi Köprüsü Kuzey Yaklaşım Viyadüğü ayaklarının altından geçmesi nedeniyle kritik bir durum oluşturduğu anlaşıldığından, bu kesimdeki etkileşim statik ve dinamik koşullar göz önünde tutularak analiz edilmiştir.
Fizibilite çalışmaları kapsamında, güzergah boyunca ortalama 30 metre derinliğinde 36 adet araştırma sondajı ve derinlikleri yaklaşık 4 metre olan 83 adet gözlem çukuru açılmıştır. Tasarım ve analizlere temel oluşturacak verilerin elde edilmesi amacıyla, araştırma sondajlarının farklı derinliklerinde in-situ deneyler, elde edilen karotlar üzerinde ise laboratuvar deneyleri yapılmıştır. Tez kapsamında sürdürülen değerlendirme ve analizi yapılan mühendislik jeolojisi modelleri bu veriler üzerine dayandırılmıştır. 
Osmangazi Köprüsü Kuzey Yaklaşım Viyadüğü 'nün P2 ve P3 orta ayakları arasından geçecek olan T5-1 Tüneli ile ilgili önceki çalışmalar derlenmiş ve değerlendirilmiştir. Tünelli geçilecek kesimin 1/1000 ölçekli topografya haritası üzerine sondajlar, formasyon sınırları, fay ve tüneller yerleştirilerek mühendislik jeolojisi haritası hazırlanmıştır. 
T5-1 Tüneli'nin viyadük ayaklarına en yakın bölgedeki örtü kalınlığı yaklaşık 26 metre olup, bu bölgede yapılan sondajlardan tünelin ilk 120 metrelik kısmının Alt-Orta Triyas yaşlı Hereke Formasyouna ait masif, açık-gri renkli, kalın tabakalı, karst boşlukları içeren kireçtaşı içinde, sonraki 110 metrelik kısmının da Üst Triyas yaşlı Tepecik Formasyonuna ait ince tabakalı, demiroksit boyamalı, kırıklı-çatlaklı, konglomera görünümlü yumrulu kireçtaşı birim içerisinde kalacağı saptanmıştır. Ayrıca, arazide yapılan gözlemler sırasında, bu iki formasyonun arasından K30B doğrultu ve 75 KD eğimli bir fayın geçtiği anlaşılmıştır. 
Tünelde geçilecek kaya ortamı, RMR, Q ve GSI kaya kütle sınıflandırma sistemleri göz önünde tutularak sınıflandırılmıştır. Bu sınıflamalardan elde edilen sonuçlar ÖNORM-B (NATM) sınıflama sistemi ile ilişkilendirilerek, tünel kazı destek tipi (ÖNORM 2203)'e göre B3 olarak belirlenmiştir
Tünelin Osmangazi Köprüsü Kuzey Yaklaşım Viyadüğü altından geçen kısmındaki kritik en kesitler hazırlanmıştır. Bu kesitler sayısallaştırılarak sınır koşulları belirlenmiş ve model üzerine taşınmıştır. Daha sonra sonlu elemanlar yöntemiyle (Phase-RS2) fay ve viyadük ayaklarına göre kritik olan tünel kazıları sırasında oluşacak etkileşimler irdelenmiştir. Tünel kesiti önce desteksiz durumda oluşacak maksimum deformasyonlar açısından incelenmiş ve kazı sonrası tünel çevresinde oluşan maksimum deformasyonun 1,78 mm. olduğu tespit edilmiştir. Ardından B3 kazı destek tipinde önerilen destek sistemlerine göre destekli durum açısından irdelenmiş, bu durumda da maksimum deformasyonun 1,76 mm.'ye gerilediği görülmüştür. Son olarak 1. Derece deprem bölgesinde yer alan tünel için dinamik analiz de yapılmış, a=0,4 g deprem ivmesi için tünel bölgesinde meydana gelecek maksimum deformasyonun yaklaşık 3 mm. civarında olduğu saptanmıştır. T5-1 tüneli ile K30B75KD doğrultu ve eğimli fay arasındaki  etkileşimi daha iyi anlayabilmek için, mevcut kesitin yaklaşık 10 metre ilerisinde tünel ekseniyle fayın kesiştiği noktada yeni bir kesit daha oluşturularak bu kesit için de analiz yapıldığında maksimum deformasyonun deprem durumunda 3,6 mm. olduğu görülmüştür.
Yapılan analizler sonucunda tünel kazısından dolayı oluşacak maksimum deformasyonların mm. düzeyinde kaldığı, dolayısıyla tünel açılmasında herhangi bir sorunla karşılaşılmayacağı ortaya çıkmıştır.

Abstract:
In this thesis, it is aimed to evaluate the study area with the principals of engineering geology by using field measurements and experiments with laboratory data, which is planned to be constructed 3rd Railway line between Gebze-Köseköy, and to examine the T5-1 in terms of tunneling. 
To be able to evaluate the study area in terms of engineering geology, total of 36 exploration drillings with an average depth of 30 meters along the route and 83 observation pits with an average depth of 4 meters were opened, field and laboratory tests were performed on the data obtained from the drillings. 
The literature review was carried out to obtain additional data about the T5-1 Tunnel which will pass through between P2 and P3 feet of Osmangazi Bridge North Approach Viaduct. The engineering geology map is prepared by placing the engineering geology parameters (drillings, formation boundaries, fault, etc.) in the topography map of the tunnel area. 
Tunnel cover thickness is approximately 26 meters. The first 120 meters of the tunnel in this area will be excavated in the limestones with massive, light gray colored, thick bedded, karst cavities belonging to the Lower - Middle Triassic aged Hereke Formation and the next 110 meters with thin - bedded, fractured conglomerate limestone belonging to the Upper Triassic Tepecik formation. It was understood from the field observation that these two formations were cut by a normal fault having  K30B,75 KD orientation.
Units to be encountered in tunnel were evaluated in terms of RMR, Q and GSI rock mass classification then these assessments were correlated together with ÖNORM-B (NATM) classification system, tunnel excavation support type was determined as B3. 
Most critical sections of tunnel were analyzed for deformations by using a finite element method Phase (RS2). As a boundary condition, the existing T-6 tunnel which is parallel to T5-1 Tunnel, 14 meters from the P2 foot, was considered to be rigid in the modeling as it is far from the T5-1 tunnel excavation (45 meters). The design of T5-1 tunnel was carried out considering of the loads acting on the piles under the P2 and P3 feet. In order to determine the geological situation, 12 borehole in the study area were taken into account. The tunnel section was first examined in terms of maximum deformations that would occur in case of excavation without support. As a result of the design, the maximum deformation resulting from the tunnel excavation is 1.78 mm, so there would be no problems during excavation of the tunnel. Additionally, according to the support elements proposed in the B3 excavation support type, deformations that will occur after supporting of underground opening are evaluated. In this case, the deformation decreases to 1.76 mm. In last stage, a seismic analysis was repeated to carry out the effect of an earthquake on tunnel stability. In this analysis, maksimum deformation is approximately 3 mm. To understand relation between T5-1 Tunnel and the fault, another two dimentional numerical modal at 10 meters ahead  of the first section was evaluated similarly. The maksimum deformation for this cross-section is 3,6 mm.
As a result of these study, it was understood that during construction of T5-1 Tunnel, there will be no unstability problem effecting the feet of the viaduct of the Osmangazi Bridge.