İstanbul Paleozoyik İstifi’ndeki Dayklar ile Yan Kayalarının Dayanım ve Deformasyon Özelliklerindeki Farklılıklar

Abstract

Nüfus artışına bağlı olarak yeni yerleşim alanlarına gereksinim artmakta, bu alanlarda, altyapı hizmetleri ve diğer

mühendislik amaçlı pekçok yapının inşası zorunlu hale gelmektedir. Farklı türdeki mühendislik yapılarının (Örneğin

altyapı hizmetleri, derin kazılar, tüneller vb.) inşaası 1900’lü yılların ikinci yarısından itibaren İstanbul’da yoğun

olarak devam etmektedir. Önümüzdeki yakın gelecek için de pekçok büyük mühendislik projesi planlanmaktadır.

Günümüzde inşa edilen yapılar öncekilere göre daha büyük boyutlarda ve daha derinde yapılmaktadır. Böylece,

planlayıcı ve uygulayıcı mühendisler daha fazla jeolojik belirsizliğin yarattığı jeo-mühendislik sorunlarla

karşılaşılmaktadır. İstanbul’daki büyük mühendislik projelerinin önemli bir kısmı son yıllarda İstanbul Boğazı’nın

her iki yakasında ve genelde İstanbul Paleozoyik istifinde yoğunlaşmaktadır. Bu istif genel olarak çökel kayalardan

oluşmaktadır. Çökel kayalar pekçok yerde farklı bileşimlerde, belirgin olmayan yönlerde ve boyutlardaki

(milimetreden birkaç metre boyutlarına kadar) dayklar tarafından kesilmektedir. Bu istifteki çökel kayaları kesen

dayklar pekçok tünel projesinde, TBM sıkışması, stabilite ve su problemleri vb. beklenmeyen ve istenmeyen

durumları oluşturmaktadır. Bunların sonucunda da projelerde zaman kayıpları ve maliyet artışları yaşanmaktadır.

Bu çalışmanın amacı, İstanbul’daki daykların eksenel yükler altındaki dayanım ve deformasyon özelliklerinin

belirlenmesidir. Ayrıca, çalışılan kayaçların gevreklik özellikleri de değerlendirilmiştir. Bu bağlamda, tek eksenli

sıkışma dayanımı ve dolaylı çekme dayanımı deneyleri dayklar üzerinde gerçekleştirilmiştir. Bunlara ek olarak,

daykların ve yan kayaçlarının temel kaya özelliklerine göre mühendislik davranışları karşılaştırılmıştır. Deneylerden

elde edilen sonuçlara göre daykların ve yan kayaçların tek eksenli sıkışma dayanımları sırasıyla 46-277 MPa ve

33-158 MPa, Young modülleri ise 16-99 GPa ve 5-57 GPa arasında değişmektedir. Ayrıca magmatik kayaların

eksenel yükler altındaki gevrek kırılma türündeki yenilmeleri gerilme-şekil değiştirme diyagramlarında oldukça

belirgindir. İstanbul’da başta tüneller olmak üzere yeraltı kaya yapılarında karşılaşılan problemlerin tümü dikkate

alındığında; yan kayaçlar ile daykların dayanım ve deformasyon özelliklerindeki farklılıkların en önemli jeolojik

sorunlardan biridir. Bu çalışmadaki bulgular, bölgedeki yeraltı kaya yapılarının inşa aşamaları ve özelikle uzun

dönem performansları için ayrıntılı jeomekanik araştırmaların gerekliliğini ortaya koymaktadır.

Keywords

• Gevreklik,dayk,elastik özellikler,jeomekanik özellikler,istanbul

References

1. Altındağ, R. 2000. The role of rock brittleness on analysis of percussive drilling performance, (in Turkish), Proceedings of 5th National Rock Mechanics 2000, 105–112.
2. Amann, F., Button, E.A., Evans, K.F., Gischig, V.S., Blümel, M., 2011. Experimental study of the brittle behavior of clay shale in short-term unconfined compression. Rock Mechanics Rock Engineering, 44 (4), 415–430.
3. Andreev, G. E., 1995. Brittle failure of rock materials: test results and constitutive models. A. A. Balkema, Rotterdam, p. 446. Arıkan F., Ulusay R., Aydın N., 2007. Characterization of weathered acidic volcanic rocks and a weathering classification based on a rating system. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 66, 415–430.
4. Aydan, Ö., Geniş, M., Akagi, T. and Kawamoto, T., 2001. Assessment of susceptibility of rock bursting in tunnelling in hard rocks. Proc. of the International Symposium on Modern Tunneling Science and Technology (eds. Adachi), Swets&Zeitlinger, Vol. 1, 391-396.
5. Aysal N., Keskin M., Peytcheva I., Duru O., Akgündüz S., 2015. Geochronology, geochemistry and isotope systematics of a mafic-intermediate dyke complex in the İstanbul zone, Northern Turkey. Goldschmidt 2015, Prag, CEK CUM., 16-21, 155-155.
6. Biberoğlu, S., 2006. Engineering geological and geotechnical properties of volcanic dikes along the Marmaray Project Route, İstanbul. 5s. (in Turkish, unpublished)
7. Bieniawski, Z.T., 1967. Mechanism of brittle failure of rock part I—theory of fracture process. International Journal of Rock Mechanics Mining Science Geomechanics Abstracts, 4 (4), 395–406.
8. Bilgin, N., Çopur, H., Balci, C., Tumac, D. 2008. The selection of a TBM using full scale laboratory tests and comparison of measured and predicted performance values in Istanbul Kozyatagi-Kadikoy metro tunnels. World Tunnel Congress 2008 Proceedings Book, 1509-1516.

9. Bilgin, N., 2016. An appraisal of TBM performances in Turkey in difficult ground conditions and some recommendations. Tunnelling and Underground Space Technology, 57, 265-276.
10. Bilgin, N., Çopur, H., Balci, C. 2016. TBM excavation in difficult ground conditions: case studies from Turkey. Wiley, 354 p. Blindheim, O.T., Bruland, A., 1998. Boreability testing. Norwegian TBM tunnelling 30 years of Experience with TBMs in Norwegian Tunnelling. Norwegian Soil and Rock Engineering Association, Publication no 11, 29–34.
11. Dalgıç, S., 2000. The influence of weak rocks on excavation and support of the Beykoz Tunnel, Turkey. Engineering Geology, 58, 137–148.
12. Dalgıç, S., 2002. A comparison of predicted and actual tunnel behavior in the Istanbul Metro, Turkey. Engineering Geology, 63, 69-82. Damjanac, B., Fairhurst, C., 2010. Evidence for a long-term strength threshold in crystalline rock. Rock Mechanics and Rock Engineering, 43 (5), 513–531.
13. Diederichs, M.S., 2007. The 2003 Canadian Geotechnical Colloquium: Mechanistic interpretation and practical application of damage and spalling prediction criteria for deep tunneling. Canadian Geotechnical Journal, 44, 1082–1116.
14. Diederichs, M.S., Kaiser, P.K., Eberhardt, E., 2004. Damage initiation and propagation in hard rock during tunnelling and the influence of near-face stress rotation.