Mühendislik Yapılarında Jeoloji Uygulamaları

Bu makale, mühendislik inşaatında ilk altı jeolojinin uygulanmasına ışık tutuyor.

1. Yapı Taşları:

Yapılarda kullanımları için şekillendirilmesi ve işlenmesi gereken çeşitli taş türleri vardır. İyi bir yapı taşı için belirli jeolojik ve fiziksel özellikler sağlanmalıdır. Dayanıklılık, taşıma kolaylığı ve taş ocağı açma işleminin yanı sıra hoş bir görünüm de taş inşa etmek için gereken önemli özelliklerden bazılarıdır.

Yapı taşının mineral bileşimini uygunluğunu ve dayanıklılığını belirlemek için bilmek gereklidir. Chert, pirit, yüksek mika içeriği gibi bazı mineraller zararlı ve zararlıdır ve bunları içeren kayalardan kaçınılmalıdır. Çirkin lekeleri kolayca çıkararak oksitleyen pirit gibi minerallerin bulunması kayaları istenmeyen bir duruma getirir. İri taneli kayaçlar, ince taneli kayalardan daha zayıftır.

Bir taşın dayanıklı olması için, orijinal boyutunu, gücünü ve görünümünü çok uzun süre muhafaza etmelidir. Bunlar ancak taşların atmosferin ve yağmurun hava koşullarına karşı koyabileceği kapasitede olduğunda mümkündür. İnşaat işleri için diğer özellikler ve iyi inşaat taşları için diğer özellikler, kırma dayanımı, yangına dayanıklılık, emme vb.

Binalar ve diğer yapılar için genellikle kullanılan kayalar, granit ve diğer ilgili magmatik kayaçlar ve kireçtaşı, mermer, kayrak, kumtaşıdır. Magmatik ve magmatik metamorfik kayaçlar arasında, genellikle kullanılan kayaçlar granitler ve gnayslardır.

Granitler, granüler yapıları nedeniyle, hoş renkleri ve yüksek basınç dayanımı ve düşük absorpsiyon gibi olumlu özellikleri kullanırlar. Granitler, iyi gelişmiş bağlantı noktalarına ve bölme düzlemlerine sahip olduklarından kolayca taşınırlar. Metal yol bazaltları ve doleritler için uygundur. Ancak bunlar genellikle karanlık veya donuk renkli olduklarından inşaat işleri için tercih edilmezler.

Kum taşları ve kuvarsitler bol miktarda bulunur ve bina işlerinde kullanılır. Buradaki aşırı sertlik nedeniyle kuvarsitler çalışmayı zorlaştırır ve duvarcılıkta tercih edilmeyebilir. Kolayca taş ocağı yapılan kireçtaşı çoğunlukla inşaat işleri için kullanılır. Onlar hafif ve hoş renklerde mevcuttur. Mermerlerde en çok dekoratif işler için kullanılır.

Bir metamorfik kayaç olan kayrak, eşit olarak ince katmanlara ayrılabilir ve binalarda çatı ve parke yapımında kullanılır. Laterit, dayanıklı bir kaya yapı taşı olarak kullanılır. Ayrıca özellikle Hindistan gibi tropikal ülkelerde kara yolu metali olarak kullanılır. Çimento betonunun binalarda ve diğer yapılardaki geniş kullanımı ile kayalar küçük boyutlu agregalara ezilerek çimento betonu yapımında kullanılır.

Beton granitleri yapmak için agregalar için, kuvarsitler ve bazalt çoğunlukla kullanılır. Günümüzde binalar beton ve betonarme duvarlar bazen çekici bir görünüm sergileyen ve aynı zamanda yağmur suyu ve atmosferik gazlara karşı koruyucu bir tabaka görevi görecek şekilde taşlarla karşı karşıya kalmaktadır.

Doğal taşlar binalara ihtişam ve güzellik sunar. Bunların yanı sıra, taş yapıların bakımı ve bakımı zor değildir ve buna bağlı olarak granitler ve kireçtaşı kaplama taşları olarak yaygın şekilde kullanılmaktadır.

Hindistan'ın Yapı Taşları:

Güney Hindistan'daki tapınakların ve halk yapılarının çoğu, Hindistan'ın en eski Archaean kayalıklarında bulunan granit ve cilalardan yapılmıştır. Karnokkit adı verilen çeşitli granit, Chennai yakınlarındaki Mahabalipuram'daki yedi pagodanın yapımında kullanılan mükemmel bir yapı taşıdır. Vindhyan kumtaşları ve ayrıca diğer eski oluşumların kumtaşları da Hindistan'da iyi yapı taşları olarak kullanılmaktadır.

Vindhyan kumtaşları, Saran'ın Budist Stupas'ı, Barhut, Sanchi, Agra yakınlarındaki İmparator Akbar'ın Fatehpur Sikri kenti, Agra ve Delhi'deki ünlü Babür binaları, Loksabha binaları, Rashtrapati Bhavan ve idari binaları gibi büyük yapıların yapımında kullanılmıştır. Yeni Delhi Hindistan Hükümeti ofis binaları. Vindhyan kumtaşları döşeme, çatı, telgraf direkleri, pencere pervazları vb. İçin kullanılır.

Orissa'daki üst Gondwana kayalarının Athgarh kumtaşları çok çeşitli harika güzellikler ve dayanıklılıktadır. Bu kumtaşları Puri-Jagannath, Bhubaneswar, Konark ve Budist mağaralarının Kandagiri ve Udayagiri'deki tapınaklarının yapımında kullanılmıştır. Andhra Pradesh'teki Tirupathi kumtaşları ve Tamil Nadu'nun Sathyavedu kumtaşları binalarda kullanılır ve bu kumtaşları da Gowanda oluşumlarından elde edilir.

Hindistan'da birçok yerde kireçtaşı bulunur. Bunlar mükemmel yapı ve süs taşları olarak hizmet eder. Prestijli Taj Mahal, Archaen Dharwars'in Makrana mermerleri ile inşa edildi. Kaliteli kireçtaşı, Andhra Pradesh'in Guntur ve Kurnool bölgelerinde bulunur.

Kaldırım taşları, masa tablaları, basamaklar ve çit taşları olarak kullanılan ünlü cadappa levhaları, kireçtaşının Yerraguntha (Cadappa bölgesi) ve Betamcherla (Kurnool bölgesi) yakınındaki Andhra Pradesh'te taş ocağındadır. İyi bir cila alırlar ve kalınlığı 1.25 m'ye kadar olan kalınlıklar 12 mm veya daha fazla olan levhalara bölünebilirler.

Maharashtra, Madhya Pradesh, Malabar'ın batı kıyısı ve diğer yerler iyi kalitede laterit oluşumu ile bilinir. Dayanıklı bir yapı taşıdır. Taze taş ocağı yapıldığında bloklar halinde kesilmesi sağlanır. Havaya maruz kaldığında sertleşir. Bol oluşundan dolayı kara metal olarak da kullanılır.

Slates, Kangra ilçesinde Dharmsala, Gurgaon ilçesinde Kund, Bihar'da Monghyr ve Nellore-Kurnool sınırındaki Markapur yakınlarında taş ocağı işletilmektedir.

Taş Ocakları:

İki farklı taşocakçılığı takip edilmektedir. Bir taşocakçılığı tipinde amaç, büyük ve paramparça olmayan bloklar şeklinde taşlar elde etmektir. Diğer türdeki amaç, beton agrega, kara metal ve çeşitli üretim süreçleri için kaba düzensiz taş şekilleri elde etmektir.

Taşocakçılığı yöntemleri yapıya, bölünmeye, sertliğe, bileşime ve diğer fiziksel özelliklerin yanı sıra birikintilerin konumuna ve karakterine bağlıdır.

Taşocakçılığındaki temel ilke, taş ocağının çalışma yüzünün, ayrılan kayanın serbest kalacağı ve çoğunlukla kendi ağırlığından dolayı ileri kayması gerektiği şekilde planlanması gerektiğidir. İstenilen kalitede ve kârlı bir şekilde yararlanılmaya değer miktarda bol miktarda kaya bulunup bulunmadığından emin olmadan önce bir depozit geliştirme çalışmasına başlamak doğrulanmayabilir.

Bir oluk veya dere boyunca yükseliş veya uçurum, çeşitli seviyelerde kesiti anlamak için değerli bir gösterge görevi görebilir ve ayrıca farklı seviyelerde kalite testlerine izin verir. Bu tür koşulların sahada bulunmadığı durumlarda, kaya kalitesinin verilerini toplamak için aralıklarla test delikleri açılması istenebilir.

Taş ocağında taşınan kayanın kalitesi ve özellikleri kullanımına bağlıdır. Örneğin kayanın kimyasal bileşimi kireç veya çimentoda fırın akısı olarak kullanılmasında önemli bir husustur. Fiziksel özellikler, kayaların yapı taşı veya ebat taşı yapmak için kimyasal özelliklerden daha önemli olduğu durumlarda önemlidir. (Boyut taşları, belirtilen şekil ve büyüklükte blok şeklinde gerekli olan taş kütlelerini ifade eder).

Taşocakçılığı yöntemleri jeolojik özelliklere bağlıdır. Taş ocağının üç önemli yöntemi vardır; Tak ve tüy yöntemi. Patlayıcı veya patlatma yöntemi ve makine ile kanal açma.

Takma ve kesme işleminde talaş ve tüy yöntemi taş ocağı kumtaşı içerisinde yapılır. Patlayıcı veya patlatma yöntemi kırma taş ocağında kullanılır. Metot delmek, patlayıcılarla patlama yapmak ve malzemeyi taş ocağı yapmaktır. Makine ile kanalize etme yöntemi, kalker ocağında kullanılır.

2. Su Temini:

Su temini kaynakları (i) nehirlerdeki yüzey suları ve depolama rezervuarları (ii) kuyulardaki yeraltı suları, derin sondajlar ve artezyen kuyularıdır. Yağmurun karaya düştüğü yerde, kısmen yüzeyden akıp, kısmen de toprağa süzülerek dağılır. Nemli ılıman alçak alanlarda, toplanan yağmurun üçte birinin aktığı, üçte birinin yere düştüğü ve buharlaşma ile dengenin kaybolduğu tahmin edilmektedir.

Yeraltı Suyu Kaynakları:

Yeraltı suyu, birkaç kaynaktan elde edilir. Kısmen, yeraltı suyu magmatik veya volkanik faaliyetlerden doğrudan bir katkıdır. Kristalleşme sürecinde yeraltı kaynağının bir parçası olmak için bitişik kayaya hareket eden su hariç tutulur. Magmatik kayaçların kristalleşmesinde dışlanan bu suya, genç su veya magmatik su denir. (Pek çok maden yatağı ve mineral damarları çocuksu suyuyla yapılmıştır).

Denizlerin altında biriken tortular, boşluklarda bir miktar su tutar. Bazı geçirimsiz sedimanlar biriktikten sonra, bu suyun bir kısmı, kullanılıncaya kadar çökeltilebilir ve çökeltilerde kalabilir. Çökeltilerinde çökeltilerde bu kadar sıkışmış olan suya, bağlı su denir. Bazı iç kuyularda yerel olarak karşılaşılan tuzlu su, birleşik sudur.

Yeraltı sularının ana kaynağı, çökeltinin toprağa batmakta olan bir kısmıdır. Yeraltı suyunun bu büyük kısmına meteorik su denir.

Yüzey kaynaklarından gelen su kaynakları, yalnızca nehirlerden ve göllerden yerel olarak elde edilen suları değil, aynı zamanda çoğunlukla tedarik edilecek bölgeden belirli bir mesafede bulunan su tutma rezervuarlarını da içermektedir. Bu nedenle, büyük bir nehrin yakınında yatan bir kasaba genellikle bu kaynaktan gelen suyu kullanır. Su süzülür ve gerekirse kullanılmadan önce kimyasal ve bakteriyolojik olarak saflaştırılır.

Nehir kaynakları, pahalı bir delme programı içerebilecek iyi kaynaklardan daha kolay elde edilebilir ve genellikle daha az maliyetli olabilir. Aksine, nehir suyunu kamuya arz etmeden önce arıtmanın maliyeti, kuyu suyunun arıtılmasında harcanan masraflardan daha yüksektir.

Göller ve nehirler, suyun elde edilebileceği en kolay yerdi. Bununla birlikte, en eski uygarlıkta bile, yeraltından su çekmek için kuyu açma ihtiyacının olduğu iyi bilinmektedir. Kayaların gözenek boşlukları su tutar. Çimento içermeyen kumtaşlarında gözenekler kayanın yüzde 20 ila 25'ini oluşturur.

Şeyllerde gözeneklilik hala daha yüksek olabilir. Bununla birlikte, sadece gözenekliliğin yanı sıra önemli derecede geçirgenliğe sahip kayalardan elde etmek mümkündür. Bu rezervuar kayaçlarına akifer denir. Akiferler çoğunlukla kumtaşlarından oluşur. Bazı kireçtaşı ve diğer kayaçlar da içlerinde kırılmalar halinde su içerir. Suyun hareket oranlarının fay ve eklem bölgeleri boyunca yüksek olması muhtemeldir.

3. Su Tablosu:

Su tablası, yeraltı suyu ile ilgili en önemli özelliklerden biridir. Su tablası, zeminin tamamen suya doygun olduğu ve kayaların gözenek boşluklarının biraz su ve hava içerdiği seviyenin altındadır. Su tablası tepelerin altında yükselir ve göllere ve akarsulara doğru düşer.

Şekil 18.1 Su tablası ve topografya arasındaki tipik ilişkiyi gösterir. Su tablası, belli ki kenarlarında nehir ve göllerin seviyesinde olacak. Zemin yüzeyinden su tablasına kadar olan derinlik büyük oranda kaya ve iklime bağlıdır. Nemli bölgelerde, doymuş toprağa yüzeyin birkaç metre derinliğinde ulaşılabilir.

Bataklıktaki su tablası, kara yüzeyinde ya da biraz üstündedir. Aksine, çöllerde su tablası yer seviyesinin yüzlerce metre altında olabilir. Genel olarak, su tablasının altındaki tüm kayaçlar, aşın yükün ağırlığına bağlı olarak yüksek basıncın gözenek alanını neredeyse sıfıra düşürdüğü bir seviyeye kadar ulaşana kadar suyla doyurulur. Alanın normal yeraltı su tablasından daha yüksek bir derinlikte bir miktar su tutabilen bazı geçirimsiz tabakalar vardır.

Geçirimsiz tabakaların, normal yeraltı suyu tablasının seviyesinden daha yüksek bir seviyede bir su kütlesini tutabileceği bazı durumlar olabilir. Bu gibi durumlarda, Şekil 18.2'de gösterildiği gibi, altta yatan zemin hemen hemen kuru iken, bir üst delik ile üst gövdenin suya girebileceği açıktır.

Su tablası koşulları, geçirgen ve geçirgen olmayan tabakaların değişmesi, katlanma ve hata çizgileri nedeniyle birçok alanda değişiklik gösterebilir. Geçirimsiz katmanlar yeraltı suyunun akışını engelleyebilir ve su geçirme horizonlarını izole edebilir ve sonuç olarak her bir geçirgen katman grubu kendi bağımsız su tablasına sahip olabilir. Bu tür tabakaların bitkileri genellikle Şekil 18.3'teki gibi bir tepe kenarı boyunca aralıklı yayların çizgilerinden sorumludur.

4. Artezyen Kuyuları:

Bazı yerlerde, yeraltı suyu iki tarafta geçirimsiz kayaçlar tarafından geçirgen bir bölgede tutulmaktadır. Bu şekilde tutulan su kapalı sudur ve geçirgen bölgeye akifer denir. Bu sınırlama suyu genellikle basınç altındadır ve bu nedenle onu kullanan bir kuyuda yükselir. Basınç altındaki bu sınırlı suya artezyen suyu denir. Suyun bitişik yeraltı suyu seviyesinin üzerine yükseldiği bir kuyuya artezyen kuyu denir.

Artezyen akışı için aşağıdaki koşullar gereklidir:

(i) Geçirgen bir bölge veya yatak, yani bir akifer.

(ii) Akiferdeki suyu sınırlandırmak için yukarıda ve aşağıda nispeten geçirimsiz kayalar.

(iii) Hidrolik degrade sağlamak için akiferin yeterli derecede daldırılması.

(iv) Akiferin su ile yüklenebileceği bir giriş alanı.

Bu koşullar Şekil 18.4'te gösterilmiştir. Akiferin üstündeki ve altındaki geçirimsiz kaya katmanının, kafa kaybına karşı sigortalanması gerekir. Yatakların eğimi, yapı devam ettiği sürece yapının alt tarafına doygunluk seviyesinden uzanan bir hidrolik gradyan sağlar. Artezyen suları en çok sedimanter kaya serilerinde geçirgen şeyller veya diğer tiplerle kaplanmış geçirgen kumtaşı katmanlarında bulunur.

Su sürekli olarak bir kuyudan pompalandığında, kayaların içinden deşarj oranı genellikle, pompalama oranından çok daha düşüktür ve kayaların içinden geçen akış, orijinal kafayı korumak için yetersiz olur ve sonuçta su tablası, kuyunun çevresine doğru ilerletilir. depresyon konisi veya tükenme konisi olarak adlandırılan depresif bir konik su tablası. Büyük bir boşaltma hızının pompalandığı derin bir kuyu, depresyon konisi aralığında bulunan komşu daha küçük kuyuların bir bitkinlik durumuna getirilmesine neden olabilir.

Kıyı Bölgelerinde ve Adalarda Yeraltı Suyu:

Kıyı bölgelerinde ve adalarda tatlı yeraltı suyunun varlığı ilgi konusudur. Bu tür bölgelerdeki tabakalar çoğunlukla kum, tırtıl, mercanlar, kireçtaşlarından vs. oluşan geçirgendir. Yağmur yağdıkça yağmur suyu bu tabakalardan sızar ve taze yer altı suyu olur.

Bununla birlikte, denizin tuzlu suyu, deniz suyunun tatlı sudan daha yoğundur olması nedeniyle, tatlı suyun üzerine akmasını sağlamak için yukarı süzülen şekilde alt tabakaya sızmaktadır. (Denizin 12 m'lik bir tuzlu su kolonunun 12.3 m'lik bir tatlı su sütununu dengelediği belirtilebilir). Şekil 18.6'da, taze su Colum H, tuzlu suyun h yüksekliği ile dengelenmiştir. Tatlı su tablasının deniz seviyesinden yüksekliği t ise.

o zaman, H = h + t = Sh

buradaki S = tuzlu suyun özgül ağırlığı.

(S - 1) h = t

H = t / S - 1

Hindistan'da Yeraltı Suyu Oluşumları:

Indus ve Ganj nehri ovaları, kuyuları besleyen devasa tatlı su rezervleridir. Engebeli bölgelerde yaylar geçirgen ve geçirgen olmayan kayaların yataklara yatırıldığı ve eğildiği veya katlandığı yerlerdir. Kayaların eklemler, çatlaklar ve faylar tarafından geçtiği yerlerde oluşurlar.

Veziküler bazaltlar, Decras tuzak oluşumlarında Maharashtra ve Madhya Pradesh'in iyi su veren iyi akiferleri oluşturur. Tamil Nadu'daki Gujarat, Güney Arcot, Pondicherry ve Doğu ve Andhra Pradesh'teki Batı Godavari bölgeleri artezyen kaynakları içermektedir.

Tanjore, Tamil Nadu'nun Madurai ve Trunelveli ilçelerinde, alt toprak, makul miktarda iyi su veren kil veya yumuşak bir kayadır. Kerala ve Karnataka gibi batı sahili bölgelerinde, substratum daha sonra yüzeyde iyi miktarda yeraltı suyu elde edilmesini sağlar. Hindistan'ın çeşitli bölgelerinde - Bombay, Pencap, Bihar, Assam, Himalayaların ve Keşmir'in eteklerinde termal ve mineral kaynaklar bulunmaktadır.

5. Baraj Alanları ve Rezervuarlar:

Nehir kaynaklarından farklı olarak, yayla yüzey kaynakları şehirler için su, su tutma rezervuarlarında depolanmakta ve kentlere boru hattı ve su kemeri ile taşınmaktadır. Barajlar aynı zamanda su iletmek için tünellerin yanı sıra hidroelektrik üretimi için suya daldırmak içindir.

Akışın bu şekilde kullanıldığı ve (yağmurun püskürme oranından farklı olan) ve suyun su tutulduğu yerlerde, su barajı ve baraj için yer seçiminde göz önünde bulundurulması gereken birçok jeolojik faktör vardır. Rezervuar maksimum su tutma verimliliğine sahip olmalı ve baraj güvenli bir şekilde kurulmalıdır.

Jeolojik tavsiye şu anda çoğu büyük inşaat mühendisliği şirketi için aranan bir gündür ve genellikle bir rezervuar için her boyutta bir alanın seçilmesi gereken yerlerde önemlidir.

Jeolojik koşullar incelendiğinde ve tatmin edici olduğu tespit edildiğinde, o zaman mühendis tarafından ele alınabilir, ancak mühendis karşılaşılması muhtemel problemleri ve ne zaman bir uzman tavsiyesine ihtiyaç duyulacağını anlamak için yeterli jeoloji bilgisine sahip olmalıdır.

İşler başlamadan önce ayrıntılı bir jeolojik inceleme yapılmalı ve ilerlemeleri sırasında tüm gözlemler devam etmelidir, çünkü ek bilgiler mevcut olabilir ve inşaat ilerledikçe kazı programını yönlendirmek için jeolojik tahminler gerekebilir.

Büyük bir barajın başarısızlığının, aşağı havzada yaygın bir felakete yol açtığı, uygun şekilde ve yüzlerce kişinin yaşadığı bir felaketle sonuçlandığı anlaşılmalıdır. Mühendisler ve personeli bu nedenle olağanüstü bir sorumluluğa sahiptir. Bazı yerlerdeki jeolojik problemler beklenmedik şekilde ortaya çıkabilir ve oldukça yetenekli profesyonel analize ihtiyaç duyan karmaşık olabilir.

Yapının kendisinin hatalı dizaynı nedeniyle değil, önceden yeterince anlaşılmayan jeolojik şartlar nedeniyle birçok baraj arızasının meydana geldiği doğru değildir. Zemin sızıntısının ciddiyeti fark edilmemişse ve baraj yüksek harcamayla yapılmışsa, baraj güçlü ve sağlam kalabilir, ancak su seviyesini yükselmeden, barajın amacını yitirebilir.

Yazar, büyük jeologların aşağıdaki en dokunuşlu sözlerini vermeyi teklif eder. Berkey gazetesinde Mühendislik projelerindeki jeologların sorumlulukları.

Barajlar dayanmalı. Hepsi değil, ve onlar hakkında her türlü belirsizlik var. Rezervuarlar su tutmalıdır. Hepsi yapmıyor ve suyun kaybedilmesinin birçok yolu var.

İş güvenli bir şekilde bir inşaat işi olarak yapılmalıdır. Hepsi değil, birçok tehlike kaynağı var.

Tüm yapı kalıcı olmalı ve çalışmanın orijinal tahminde bulunma hakkı vardır. Hepsi değildir ve çoğu jeolojik veya jeolojik bağımlılıktan kaynaklanan başarısızlıklarının veya aşırı maliyetlerinin birçok nedeni vardır.

Barajların Türleri ve Amaçları:

Barajlar, çeşitli amaçlar için amaçlanan baraj suyuna bariyer görevi görecek şekilde inşa edilmiştir. Başlıca kullanımlar, topluluk veya endüstriyel su temini, güç, sulama, taşkın kontrolü, dere sedimanlarının düzenlenmesi vb. İçin dere düzenlemesi ve depolaması sağlamaktır.

Ana baraj sınıfları toprak veya kaya dolgu ve duvar barajlarıdır. Dünya veya kaya dolgu türünün seçimi, temeli, malzeme kaynaklarını ve elbette proje ekonomisine dayanır. Temel malzemenin bir duvar barajını desteklemeyecek kadar zayıf olduğu ve güçlü kayaların yalnızca çok derin derinliklerde bulunduğu yerlerde, toprak veya kaya dolgulu barajlar kullanılır.

Sahada geçirimsiz kayaların bulunduğu yerlerde, bir duvar yapısını destekleyecek kadar güçlü olan küçük derinlikte bir duvar barajı veya toprak baraj inşa edilebilir. Seçim ekonomik analizin sonucudur.

Toprak barajları homojen olarak geçirimsiz olabilir veya geçirimsiz, çekirdekler ve kaplamalarla sağlanabilir. Genel beton baraj tipleri yerçekimi, kemer ve destek türleridir. Toprak ve duvar barajları inşaat için gerekli malzemenin ekonomik kaynaklarını gerektirir.

6. Tüneller:

Belki başka hiçbir mühendislik projesinde fizibilite, planlama, maliyetlendirme, tasarım, kullanılan teknikler ve inşaat sırasındaki ciddi kaza riski, tünel açma gibi saha jeolojisine bağlı değildir.

Bir tünelin inşa edildiği bölge, amacına göre belirlenirken, tünele verilen karar (bir köprü inşa etmek yerine), göreceli jeolojik zorluklardan etkilenir. Kesin tünel hattı, uygun ya da zor bir yerel jeolojik koşul seçeneği ile belirlenebilir.

Kayaların göreceli olarak çıkarılma kolaylığı ve kaya ve yüzün dengesi, ilerleme ve ayar maliyetlerinde ve ayrıca bir kaya delme makinesinin kullanılıp kullanılamayacağını ve toprağın desteklenip gerekmediğini ve toprağın desteklenip gerekmediğini bulmada ana faktörlerdir. basınçlı hava kullanılması gerekir.

Örneğin, doymuş kum ve çakılla doldurulmuş gömülü bir kanal veya derin ovalama beklenmeyen bir şekilde karşılanırsa, tünel yüzündeki su akışının sonucu ciddi bir kazaya neden olur.

Bir tünel açma projesinde aşağıdaki jeolojik faktörler dikkate alınmalıdır:

(a) Kaya ve toprak çekmede kolaylık.

(b) Kayaların gücü ve onları destekleme ihtiyacı.

(c) Patlayıcıların kullanıldığı tünel hattının planlanan çevresinin ötesinde (yani, kırılma) yanlışlıkla ne kadar kaya maddesi kazıldığı.

(d) Yeraltı suyunun koşulları mevcut ve aynı şekilde tahliye edilmesi gerekiyor.

(e) Çok uzun tünellerde geçerli olan olası yüksek sıcaklık ve bunun sonucunda havalandırma ihtiyacı.

Tünel çizgisi boyunca yukarıdaki şartlardaki değişimin derecesinin kapsamı, planlamada ve ayrıca maliyetlerde önemlidir. Değişim, tünelin belirli bir bölümünde hangi kaya türünün bulunduğunu ve kaya katmanlarının ve diğer anizotropik özelliklerin tünel yüzüne göre nasıl yönlendirildiğini ve kırılma ile ne kadar zayıfladığını kontrol eden yapı ile ilgilidir.

Bir tünelin kazılması için ideal jeolojik koşullar şunlardır:

(a) Bir tür kayaya rastlanır.

(b) Arıza bölgeleri ve izinsiz girişler yoktur.

(d) Kayaçlar geçirimsizdir.

Tek tip jeolojik koşullar altında, teknik değişikliklere ve hassas düzenlemelere hazırlık yapmak için zaman alıcı ihtiyaç duymadan tek tip bir ilerleme oranı olabilir. Kayanın kesim yapabilme kabiliyeti ve maliyet faktörü önemli hususlardır.

İnşaat aşağıdaki durumlarda çok pahalı hale getirilir:

(a) Çok miktarda su ile karşılanır.

(b) Aşırı kaya sıcaklığından dolayı, yer işçiler için uygun değildir.

Gevşek Zemindeki Tüneller:

Bir tünelin sığ derinliklerde sürüldüğü durumlarda (örneğin yaklaşık 15 m derinliklerde), çatı çökmesi ve radyal basınç nedeniyle yanların çökmesi tehlikesi vardır. Bu nedenle işlem ve astar sırasında önlem almak gerekir.

Bir tünelin büyük bir derinlikte sürüldüğü durumlarda (örneğin 30 m ila 60 m arasındaki derinliklerde) konsolide malzeme, suyla ıslanmadıkça iyice durabilir. Bu durumda, tavandaki ve yanlardaki basınç daha az olacaktır ve kayaların yukarıdan ve yandan düşme olasılığı daha düşüktür. Ancak tünelin baştan aşağı sıralanması gerekiyor.

Magmatik Kayaçlarda Tüneller:

Bu durumda yüksek kaya sıcaklıkları mevcuttur. Tünel derinliği arttıkça sıcaklık da artar. Sulama veya soğuk hava akımı sağlama yoluyla yüksek sıcaklığın üstesinden gelinebilir. Bu durumda kaynak suyu ile karşılaşılması muhtemel değildir. Birkaç durum dışında keresteye ihtiyaç duyulmayabilir. Astar da önlenebilir.

Sedimanter kayaçlar içindeki tüneller:

Bu durumlarda, ağır yaylar ile karşılanabilir. Bu nedenle, astar sağlamak için gereklidir. Bazen karbonlu gazlara rastlanır ve bunlar su jeti ile aşılır.

Metamorfik kayaçlar içindeki tüneller:

Tünel açmadaki ilerlemeler kayaların doğasına ve sertlik, uyum gibi özelliklerine bağlıdır. Tünel kazısı, magmatik ve metamorfik kayaçlar gibi birleşik kayalarda oldukça kolaydır. Örn: granit, kalker, mermer.

Tabakalı tortul kayaların olması durumunda tünel sürüşü yatakların çarpması boyunca olmalıdır, böylece aynı yataklar ilerleme yönünde karşılanacak ve çalışma koşulları aynı olacaktır. Sedimanter oluşumlarda, tünelin ana kısmı şeyl ve marnda olabilir, çünkü kesme işlemi kolay olacaktır.

Ayrıca, üst kumtaşı iyi bir çatı görevi görürken, alt sert kireçtaşı iyi bir zemin işlevi görebilir. Eğik tabakalarda kumtaşı içerisinde tünel açılması tehlikelidir. Kuru kaya koşullarında tehlikeli bir durum olmayabilir, ancak su sızdığında durum tehlikeli hale gelir (Şekil 18.17).

Tabakalı ince tabaka levhalarında bir veya daha fazla yatak tünele maruz bırakılır ve su yolunu bulabilir. Yatak düzlemleri boyunca hareket şansı vardır ve tünelin tüm uzunluğunun kesilmeye maruz bırakılması mümkündür.

Yatakların dik eğimli olduğu yerlerde tüneli kumtaşı içine yerleştirmekten kaçınmalıyız. Ayrıca, tünelin kumtaşı ile şeyl arasına yerleştirilmesi tavsiye edilmez, çünkü kumtaşı şeylden kayma ve tüneli bloke etme yükümlülüğü taşır.

Eğik tabakalardaki tüneller:

Bu durumda, tünel eğik bir tabaka suyunun çarpması boyunca sürülürse, çoğunlukla karşılanması muhtemeldir. Altındaki bitişik yatağa göre bir yatağın kayma tehlikesi vardır.

Antiklinal kıvrım üzerindeki tüneller:

Bu durumda, tünelin üzerindeki katın kemerinin altına bir çatı düşme korkusu var.

Senkron çizginin karşısındaki tüneller:

Bu durumda, bölümün gözenekli yataklarında artezyen şartlarında sudan ciddi problemler olacaktır.

Kazı Yöntemleri:

Yapışmaz toprak veya zayıf (yumuşak) kayalardan bir tünel yapılacaksa, asıl sorun, kazmak yerine toprağı desteklemektir. Genellikle kazı döner kesme kafasına sahip yumuşak zemin tünel açma makinesi kullanılarak gerçekleştirilir. Bu, kesici kafa ilerledikçe toprağa temas eden kalan tam yüz döner bir emiş sistemine sahip olabilir.

Küçük toprak dilimleri yarıklardan kesici kafanın içine beslenir. Çalışma yüzeyi, tünelde basınçlı hava olabilen veya karmaşık bir makinenin kullanıldığı basınçlı yüzey ile bir basınç perdesi ile sınırlandırılmış basınçlı sıvı ile desteklenir.

Tünelde kendisinin basınçlı havaya sahip olması için önceki yöntem, işçilere engellilik riskini içerir ve dekompresyondaki her vardiya sonunda verimsizce harcanan zaman gerektirir.

Daha sonraki başarılı gelişmelerde, hava yerine yüzünde tiksotropik kil eklenmiş çamur ve sudan oluşan bir bulamaç kullanılır. Kil bulamacın içindeki çökelmeye karşı direnç gösterir ve yüzünde bir sızdırmazlık keki oluşturma eğilimindedir. Makine ileriye doğru ilerledikçe, destekler arkasına monte edilir.

Tünel inşaatında güçlü (sert) kayalarda ilerleme oranını ve maliyetlerini düzenleyen ana etken çoğunlukla kazıların nispi kolaylığıdır. Geleneksel yöntemde, tünelin ardışık bölümleri, kayaya bir delik kalıbı delinerek ve patlayıcılarla ve ateşleme ile doldurularak patlatılır.

Herhangi bir desteğin gerekliliği ve sağlanacak desteğin türü, çatının ve ayrıca tünelin duvarlarının nispi dengesine bağlıdır. Küçük gevşek parçalar için geniş aralıklı kaya cıvataları ve tel örgü, kaya düşme riskinin olduğu yerlerde yakın mesafeli halka kirişleri kullanılabilir.

Son zamanlarda, patlayıcıların kullanımı, bazı büyük tünel açma projeleri için yavaş yavaş kaya delme makineleri ile değiştiriliyor. Yakından yerleştirilmiş tungsten karbür kesici uçlar içeren özel kesicilere sahip makineler, 300 MN / m2 üzerinde basınç dayanımı yüksekliğine sahip kayaların üstesinden gelebilir.

Yerel jeolojik koşullardan kaynaklanan zorluklar:

Yumuşak kaya tünellerini tutarken, heterojen kayaçlar ya da tünel yüzünde mevcut olan değişken koşullar maliyetlere katkıda bulunacak ciddi problemler yaratabilir. Bir kaya kil veya büyük çakıl taşları olan diğer bir toprakla neredeyse imkansız bir problemle karşılaşılırsa, bulamaç yüzlü makineler kullanılırken karşılaşılabilir.

Sert kaya haddeleme kesicileri sert kayalar için etkilidir ancak yumuşak topraklarda kullanılmayabilir. Tünel hattı boyunca toprakların mukavemet değişiminin, tünel yüzü kazılırken uygun desteğin kullanılabilmesi için tahmin edilmesi gerekir. Bunu yapmamak aşırı kazıya neden olabilir.

Toprak tipleri arasındaki bariz kuvvet farklılıklarının yanı sıra (örneğin yapışmaz kum ve kısmen konsollanmış kil arasında), gözeneklilik ve doyma ile ilgili farklılıklar önemli farklılıklar üretebilir. Su içeriğindeki küçük bir değişiklik, aksi takdirde sabit bir toprağı akan toprağa değiştirebilir. Kararsız alanın toprakları, içine kimyasal madde veya çimento enjekte edilerek veya dondurularak konsolide edilebilir.

Sert kayaların içinden tünel açarak belirli kayaları kazmanın göreceli zorluğu kısmen patlayıcıların mı yoksa kaya delme makinesinin mi kullanıldığına bağlıdır. Bununla birlikte, her iki yöntem de bazı önemli faktörleri paylaşır. Her iki durumda da kazı oranı, kayaların ezilme mukavemeti ile ters orantılıdır ve doğrudan çatlama miktarı ile ilgilidir.

Patlayıcıların kullanıldığı süreçte, mukavemet ile ilişki, mika-şist gibi bazı zayıf kırılgan olmayan kayaların patlamalara tepki gösterme ve belirli bir şarj için iyi çekmediği ve kırılmaları çok daha büyük bir rol oynadığı için karmaşıktır. oynar.

Çatlaklar sadece gazları patlamadan genişletmek için yollar değil, aynı zamanda kayanın ayrılacağı zayıflık düzlemleri olarak da işlev görür. Tünelde delme kolaylığı deliklerinin açılması, kaya yüzünün sertliğine ve aşındırıcılığına ve ayrıca içindeki sertliğin değişmesine bağlıdır. Matkap, sert ve yumuşak durumlar arasında keskin bir sınırda sapma eğiliminde olabilir.

Sorun çıkarması en muhtemel olan sert mineraller, kuvars, çakmaktaşı veya çentik gibi damarlar veya nodüler yapılar olarak oluşabilecek silis çeşitleridir. Demir taşı nodülleri içeren şeyller de garip bir karışım olarak sorun çıkarabilir. Nispeten sert mineraller ve güçlü kayalar genellikle termal metamorfizma ile oluşur.

Zayıf ve yumuşak bir kalkerli şist, güçlü bir sert calchornfels'e dönüşebilir. Bunun, rezervuarın, büyük granit sızıntısı mahsulünün mahsulüne karşılık gelen yüksek bir zeminde olduğu bazı hidroelektrik projelerinde önemli bir jeolojik faktör olduğu bulunmuştur.

Termal bölgedeki tünel açma, granite yaklaşıldığı için giderek daha zor hale gelme eğilimindedir. Zayıflık uçakları nedeniyle aşırı miktarda kayaç maddenin çıkarılması aşırı kırılmaya ve ayrıca çatıdan kaya düşmesine neden olabilir.

Mükemmel bölüme tekabül eden miktarın üzerinde kazıların belli bir yüzdesi genellikle sözleşmede ele alınmaktadır. Kazı sırasında ortaya çıkan kopma, birleşme yoğunluğuna ve yatak düzlemleri, şistozite gibi diğer zayıflık düzlemlerinin varlığına bağlıdır. Genel olarak, iyi kırılmış kayalara sahip kayaçlar salgını verirken, düzgün şekilde püskürtülen kütlesel düzgün kaya, temiz bir bölüm verecektir.

Aşırı salgın ve çatıdan düşme riski aşağıdaki durumlarda sorumludur:

(a) Arıza bölgelerinde, özellikle gevşek sementlenmiş breşler ise.

(b) Eklem geliştirmiş tünelden daha dar olan bacalarda.

(d) Gevşek biçimde sıkıştırılmış parça kayaların katmanlarında.

(e) Çatı katında veya tünel boyunca grevde ve dik bir eğime sahip ince ve kuvvetli ve zayıf kaya tabakalarının bulunduğu yerler (kireçtaşı ve şeyl üzerindeki değişiklikler).

Bir tünele sızmak:

Geçirgen kayaçlar ve eklemler yoluyla bir tünele sızmanın ölçüsü, dikkate değer önemli bir faktördür. Bu, yeraltı suyu koşulları, kayaların kütlesel geçirgenliği ve jeolojik yapı bilgisi ile değerlendirilmelidir.

Örneğin, granit, gnays, şist ve bu tür kristal kayaçlar, eklemler ve hatalar boyunca ve belki de kesişen herhangi bir bentin kenarlarında olası akış dışında, genellikle kuru haldedir.

In the case of pervious rocks, the flow of groundwater into the tunnel is likely to increase in fault zone and at synclinal axes. Fissures filled with water especially in limestone's present a serious hazard. This must be insured against by probing ahead of the working face with small horizontal bore holes.