Upload
cihatinac
View
2.078
Download
24
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Akkus(Ordu) ilcesinde yapılan kaya dolgu barajın gövde yeri ve çevresinde enjeksiyon öncesi ve sonrasında geçirimliliğin belirlenmesi amacıyla yapılan Basınclı Su Testleri (BST) ile tum enjeksiyon uygulamaları sonuclarıyla birlikte ayrıntılı olarak sunulmustur.
Citation preview
ÖNSÖZ
Bu çalışma, Karadeniz Teknik Üniversitesi Jeoloji Mühendisliği Bölümü, Uygulamalı
Jeoloji Ana Bilim Dalı’ nda Lisans Tezi olarak hazırlanmıştır.
Tez danışmanı olarak çalışmanın tüm aşamasında bilgi ve desteğini esirgemeyen,
çalışmanın gerçekleştirilmesi için gerekli ortamı hazırlayarak karşılaşılan güçlüklerin
aşılmasında yol gösterici olan Sayın Prof. Dr. Fikri BULUT’ a içten teşekkürlerimi sunarım.
Tez çalışmasının belli aşamalarında yardımcı olan Sayın Yrd. Doç. Dr. Hakan
ERSOY’a Maden Müh. Mustafa MISIR’ a, arazi çalışmalarında desteğini esirgemeyen
İnş.Müh. Şükrü SONGÜR’ e, Jeoloji Mühendisi İbrahim ALTUNTAŞ ‘a içten teşekkürlerimi
sunarım.
Tez çalışması sırasında göstermiş olduğu maddi, manevi her türlü fedakarlığı için,
babama anneme ve kardeşlerime en içten teşekürlerimi sunarım
Cihat İNAÇ
Trabzon 2012
I
II
III
ŞEKİLLER DİZİNİ
Şekil 1.Yer Bulduru Haritası..................................................................................................2
Şekil 2. Ordu İli Deprem Haritası..........................................................................................4
Şekil 3. Baraj yeri ve çevresinin jeolojik haritası...................................................................7
Şekil 5. Baraj yerinde yüzeylenen andezitlere ait bir görünüm (Sağ sahil)...........................9
Şekil 6. Andezitin ince kesit görüntüsü (Ç.N).....................................................................10
Şekil 7. SK-2 kuyusunun 12,00-14,00 metreler arası kademeye ait Lugeon geçirimlilik
katsayısının bulunması............................................................................................14
Şekil 8. Geçirimliliğe bağlı olarak enjeksiyon delgi derinliğinin belirlenmesi....................16
Şekil 8. Delik kotu ile max. su seviyesi arasındaki farkın (h) bulunması.............................16
Şekil 10. Cut-off üzerinde gövde altı ve sol yamaçta yürütülen enjeksiyon çalışmalarından
görünüm.................................................................................................................17
Şekil 11. Perde enjeksiyon kuyularının sıralaması..............................................................20
Şekil 12. Sol yamaçta yapılan kapak enjeksiyon çalışmasından bir görünüm.....................21
Şekil 13. Tünel kontak enjeksiyon delgisi açılırken bir görünüm.......................................22
Şekil 14. Tünel içine sızan yeraltı suyundan bir görüntü.....................................................23
Şekil 15.Tünel konsalidasyon enjeksiyon yapılırken bir görünüm......................................23
IV
TABLOLAR DİZİNİ
Tablo 1. Umut-1 Baraj yeri sondaj kuyularına ait derinlik ve koordinatlar.........................12
Tablo 2. Kayaların geçirimliliğe göre sınıflandırılması (Şekercioğlu, 1998)......................14
Tablo 3. Baraj alanında yapılan lugeon deneyi değerleri.....................................................15
Tablo 4. Perde ve kapak enjeksiyon şerbet bileşim oraları ve 5 metrelik kademeyeuygulanan
enjesiyon basınçları................................................................................................19
Tablo 5. Kontrol kuyuları basınçlı su testi sonuçları (Lugeon Değerleri)...........................24
V
ÖZET
Bu tez çalışmasında, Umut-1 Barajı ve Hidroelektrik Santral projesinin, enjeksiyon
uygulamaları ve geçirimsiz perde tasarımı incelenmiştir.
Çalışma alanı, Ordu ili Akkuş ilçesine bağlı Eğlenceli Mahallesi sınırları içerisinde yer
almaktadır.
İnceleme alanıda litostratigrafi birimleri olarak yaşlıdan gence doğru: Yolüstü
Formasyonu (Holosen) ile Alüvyon ve yamaç döküntüleri (Kuvaterner) ayırtlanmıştır.
Umut-1 Baraj yeri ve çevresindeki arazi çalışmalarında yüzeylenmeler ve sondajlardan
yararlanılmıştır. Çalışma alanının 1/25 000 ölçekli jeoloji haritası ve yüzeylenmelerden alınan
örneklerin mikroskobik incelenmesi yapılmıştır. Sondajlarda yapılan basınçlı su deneyleri ile
temel kayasının geçirgenlik durumu saptanmıştır. Baraj gövdesi altında oluşacak su
kaçaklarını önlemek için baraj gövdesinin sağ ve sol yakasında ve gövde altında enjeksiyon
perdesi oluşturulmuştur. Enjeksiyon perdesi baraj temelini oluşturan Holosen yaşlı Andezit
birimi içerisindedir.
Baraj gövde temeli altında oluşturulan beton perde derinliği temel kayasının
geçirgenlik ve rezervurdaki maksimum su kotu göz önüne alınarak yapılmıştır.
VI
1.GENEL BİLGİLER
1.1. GİRİŞ
Bu çalışmada Ordu iline bağlı Akkuş ilçesi, Eğlenceli Mahallesi sınırlarında
Yeşilırmak havzasında bulunan Karakuş deresi ile yan kolları üzerinde, Üretici Firma “
NİSAN ELK. MEK ENERJİ SAN. VE TİC. LTD. ŞTİ. tarafından yapılması planlanan Umut-
1 Barajı ve çevresinin genel jeolojisi ve baraj gövdesi enjeksiyon uygulamaları incelenmiş
elde edilen veriler değerlendirilmiştir.
1.2. Coğrafik Konumu ve Durumu
UMUT- I projesi Ordu iline bağlı Akkuş ilçesi , Yeşilırmak havzasına bağlı Karakuş
deresi ve yan kolları olan üzerinde, 40o 41’ 90’’ – 40o 45’ 00 kuzey enlemleri ile 36o 53’ 80’’
– 37o 03’70 doğu boylamları arasında Tokat G38-d1, G37-c2 , G37-b3 nolu 1/25 000 ölçekli
topografik haritalarda yer almaktadır. Ordu, Karadeniz bölgesinin Orta Karadeniz bölümünde
yer alan bir ildir ve 40°18’ ve 41°08’ kuzey enlemleriyle 36°52’ ve 38°12’ doğu boylamları
arasında yer alır (Şekil 1). Batıdan Samsun, güneyden Tokat, doğudan Giresun illeri ve
kuzeyden Karadeniz’le çevrilidir.
Akkuş İlçesi Orta Karadeniz'in iç kısımlarında Canik Dağları üzerinde Argan Tepesi eteğinde
kurulmuştur. Doğusunda Kumru, batısında Erbaa ve Niksar, kuzeyinde Terme, Salıpazarı,
Ünye, Çaybaşı ve İkizce bulunur. İlçenin denizden yüksekliği 1340 m dir.
VII
Şekil 1.Yer Bulduru Haritası
VIII
1.3. İklim ve Bitki Örtüsü
Proje alanı Yeşilırmak Havzası içerisinde Karakuş Deresi ve yan kollarını
kapsamaktadır. Ordu ve Tokat il sınırları içerisinde kalan proje alanı Karadeniz ve İç Anadolu
iklim bölgeleri arasında bir geçiş bölgesidir. Yağışlar her mevsime dağılmış olup en çok yağış
mart, nisan ve mayıs aylarında gözlenir. Yazları serin geçen ve kışları pek soğuk olmayan
okyanus iklimine sahip bölgelerde geniş yapraklı ve kışın yaprağını döken, su isteği orta
derecede olan ağaç toplulukları bulunur. Kayın başta olmak üzere; kızılağaç, kestane,
ıhlamur, gürgen ağaçlarından oluşan ormanlar yer alır.
Proje alanında hidrojeolojik açıdan değer kaydedebilecek akan dere, üzerinde HES
yapımı planlanan Karakuş deresidir.
1.4. Morfoloji
İnceleme alanı engelebili bir morfoloji sunar. Yükseklikler 1280 metre ile 907
metreler arasında değişir. Yükseltiler doğudan batıya doğru artış gösterir. İnceleme alanındaki
önemli tepeler Tuzla Tepe (1200 m.), Düzkuruk Tepe (1257 m.), Hasan Tepe (907 m.),
Sekirtepe (1189 m.), Tekke Tepe (1280 m.), Düldüzü Tepe (1163 m.), Tarla Tepe (1103 m.)
ve Höcek Tepe (1142 m.)’dir.
1.5. Akarsular
İnceleme alanındaki en önemli akarsu Umut-1 Barajınında üzerinde yapılmış olduğu
Karakuş Deresi ve yan kollarıdır. Karakuş Deresinin yaklaşık doğu-batı doğrultusundaki
akarsular Sineklik deresi, Gürgenköprü deresi, Olcan deresi, Tilkicek deresi, Kayaalır deresi,
Ahmetlik deresi ve Karaağaç deresidir.
IX
1.6. Deprem Durumu
Proje alanı Kuzey Anadolu Fayı ve Doğu Anadolu Fayı ile etkileşim içerisindedir.
Proje sahası İmar-İskan Bakanlığı’nca hazırlanan “Türkiye Deprem Bölgeleme Haritası” na
göre 1. Derece deprem bölgesi içerisinde kalmaktadır (Şekil 2). Bölgede oluşan en şiddetli
deprem 26.12.1939 tarihinde gerçekleşen ve ülkemizde bu güne kadar kaydedilmiş en şiddetli
deprem olan Erzincan depremidir. Magnitüdü M=7.9, odak derinliği h=20 km dir.
Şekil 2. Ordu İli Deprem Haritası
1.7. Projenin Kapsamı
Umut-1 Barajı ve HES projesi kapsamında kurulacak olan üniteler ve malzeme
ocakları geniş bir alan içerisinde yayılım göstermekte olup, proje ünitelerinden bir kısmı Ordu
ili, Akkuş ilçesinde diğer kısımlar ise Tokat ili, Niksar ilçesi sınırları içerisinde kalmaktadır.
Proje kapsamında, santral binasında 2 adet yatay eksenli türbin bulunmaktadır. Tesis
toplam kurulu gücü 5,67 MW olarak projelendirilmiştir.
X
1.7.1. Baraj Gövdesi
Tipi : Kil çekirdekli kaya dolgu
Dolgu Hacmi : 1 326 000 m3
Talveg Kotu : 970 m.
Kret Kotu : 1016 m.
Temel Kotu : 971 m.
Kret Genişliği : 8 m.
Maksimum Su Seviyesi : 1011 m.
Minimum Su Seviyesi : 995 m.
Talvegden Yükseklik : 45 m.
Temelden Yükseklik : 54 m.
Kret Uzunluğu : 8 m.
1.7.2. Memba Batardosu
Tipi : Kil çekirdekli kaya dolgu
Dolgu Hacmi : 64,460 m³
Kret Kotu : 980 m.
1.7.2. Baraj Rezervuarı
Rezervuar Hacmi : 16,96 hm3
Göl Alanı : 0,627 km2
1.7.3. İletim Kanalı
Tipi : Dik duvarlı açık kanal
Toplam Uzunluğu : 5440 m.
Kanal Genişliği : 4 m
Kanal Yüksekliği : 2,6 m
Eğimi : 0,0002
XI
2. GENEL JEOLOJİ
2.1. İnceleme Alanının Genel Jeolojisi
Jeolojik harita alımında litostratigrafik birim ayırımı için Stratigrafi Adlama
Kuralları’na uygun resmi olmayan coğrafya veya litoloji adları ile önceki çalışmalarda
kullanılan birim adları kullanılarak kayaç birimleri alt başlıklara bölünerek incelenmiştir.
Akkuş İlçesi 1/500000 ölçekli Türkiye Jeoloji Haritası’nın Samsun paftasında bulunmaktadır.
Çalışma alanında, farklı ortam koşullarını yansıtan Senozoyik yaşlı stratigrafik
birimler yüzeylenmektedir. Bu birimler Senozoyik- Kuvaterner yaşlı Andezit, Kuvaterner
yaşlı alüvyon ve yamaç molozudur. Çalışma alanına ait jeoloji haritası Şekil 3’ de verilmiştir.
Ayrıca derivasyon (çevirme) tüneli ile başlayan ve cebri boruya kadar 5440 metrelik iletim
kanalı hattı jeoloji haritasına işlenmiştir (Şekil 3).
XII
Şekil 3. Baraj yeri ve çevresinin jeolojik haritası (Terlemez,Yılmaz 1980 dan değiştirilerek
alınmıştır).
XIII
2.1.1. Yolüstü Andezit ve Bazaltları
En genç volkanik faaliyetinin ürünü olan bu bazalt ve andezitler, inceleme alanında ve
çevresinde geniş bir alanda yüzeylemektedir. Herbir püskürme merkezi, genellikle birden
fazla lav kaynaklarına sahiptir. Ancak lav akıntıları birbirine karışmış ve birbirleriyle
doğrudan ilişkili olmayan volkanlar ayrı ayrı püskürme merkezleri olarak kabul edilmiştir
(Terlemez ve Yılmaz, 1980).
Proje alanında yüzeylenen bazaltik kayaçlar, genellikle gri, koyu gri ve siyah rekli,
tabakasız, lav kaynakları çevresinde bol gözenekli, yer yer urgansı lavlar ve cüruf halindedir
(Terlemez ve Yılmaz, 1980). Baraj gövde yeri ve çevresinde çok geniş bir alanda andezitler
yüzeylenme gösterir (Şekil 4). Andezitler içerisinde 1–6 mm büyüklükte feldispatlar, 2–3 mm
uzunluklarında amfibol pulları çıplak gözle izlenebilmektedir.
XIV
Şekil 4. Baraj yerinde yüzeylenen andezitlere ait bir görünüm (Sağ sahil)
XV
Şekil 5. Andezitin ince kesit görüntüsü (Ç.N)
Baraj yeri sağ ve sol sahilinden alınan örneklerden hazırlanan ince kesitlerin
mikrokopta incelenmesi sonucu aşşağıdaki bulgulara ulaşılmıştır.
Kayaçta en fazla bulunan mineral plajiyoklastır. Özşekilsiz ve kirli görünümde olup
büyük oranda ayrışarak killeşmişlerdir (Şekil 5). Kayaçta bulunan boşlukların kenar
çeperlerinde zeolitleşme ve ikincil kuvars oluşumu gözlenmektedir (Şekil 6).
Şekil 6. Andezitin ince kesitinde zeolitler ve ikincil kuvars görüntüsü (T.N).
XVI
2.1.2. Alüvyon
İnceleme alanında alüvyon ve yamaç molozu, andezit birimi üzerinde diskordan
olarak yer alır. Sahada meydana gelen aşınma neticesinde, aşınan malzemenin çeşitli faktörler
ile taşınarak gerek düzlük alanlarda ve gerekse dere yataklarında depolanmalarıyla
oluşmuşlardır.
Proje alanında Karakuş deresi ve yan kolları yatakları boyunca alüvyon birikimlerine
rastlanmaktadır. İnceleme alanında alüvyon tutturulmamış, gevşek ve çok değişken
karakterlidir. Köşeli ve az yuvarlak taneler birlikte bulunur. Tane boyu mil-iri blok arasında
değişir. Tane türü değişken olup Kuvaterner öncesi tüm kaya birimlerinin parçalarını içerir ve
kalınlığı yaklaşık 4 - 5 metre civarındadır.
XVII
3. ENJEKSİYON UYGULAMALARI
3.1. Enjeksiyon Öncesi Çalışmalar
Baraj yerinde temel kayasının geçirimliliğini ve jeoteknik özelliklerini belirlemek
amacıyla toplamda 142.1 metre derinlikte 6 adet temel araştırma sondajı açılmıştır. Bu
sondajlarda yapılan basınçlı su deneyleri ile temel kayasının geçirgenliği saptanmıştır.
Sondajlara ait bilgiler Tablo 1’ de verilmiştir.
Tablo 1. Umut-1 Baraj yeri sondaj kuyularına ait derinlik ve koordinatlar
Yer Sondaj No Derinlik(m) X Y Z
Sağ Sahil SK-1 26.00 45 07 802 337 064 977Sağ Sahil SK-2 20.00 45 07 800 337 054 980Dere Yatağı SK-3 12.00 45 07 744 337 073 967Dere Yatağı SK-4 26.00 45 07 744 337 040 966Sol Yamaç SK-5 26.80 45 07 725 337 037 974Sol Yamaç SK-6 31.30 45 07 711 337 031 980
3.1.1. Geçirgenlik (Basınçlı Su Testi)
Enjeksiyon uygulamalarında geçirgenlik (hidrolik iletkenlik) genel anlamda kayaların
veya zeminin sıvı – gazları (akışkanları) iletme özelliği olarak tanımlanır. Enjeksiyon
yapılacak zemin veya kaya ortamında jeolojik birimlerin geçirimlilik değerlerinin bilinmesi,
enjeksiyon tipi seçimi, enjeksiyon karışımının miktarının belirlenmesi, enjeksiyon delgi
boylarının belirlenmesi açısından önemlidir.
Baraj yerini oluşturan temel kayasının geçirgenliği sondajlarda yapılan tek lastik
basınçlı su deneyleri ile belirlenmiştir. Tek lastik basınçlı su deneyinde deney kademesi 1-5
m. arasında değişmektedir. Her deney kademesinde 2, 4, 6, 8, 10 kg/cm2 basınç uygulanmış
ve aynı basınç değerleri ile geri dönülmüştür. Her basınç değerinde deney kademesine 5’er
dakika ara ile toplam 10 dakika su pompalanmıştır. Pompalanan su miktarı su saati yardımıyla
kaydedilmiştir.
XVIII
Basınçlı su deneyi ile elde edilen veriler Lugeon grafik yöntemine göre
değerlendirilerek kaya ortamının geçirgenliği belirlenmiştir. Bu yöntemde deney
kademesindeki emilme katsayıları ve gerçek basınç değerleri hesaplanmıştır. Emilme
katsayısı (1 dakikada 1 metrelik deney kademesşnde litre olarak emilen su miktarıdır)
aşağıdaki formüle göre hesaplanmıştır.
Emilme katsayısı = Q/(L×t)
Burada;
Q=Deney kademesine verilen su miktarı (lt)
L=Deney kademesinin uzunluğu (m)
t=Deney süresi (dk)
Gerçek basınçlar ise, kuyunun konumu, manometrenin deney kademesi ortasına olan
mesafesi ile yeraltı su seviyesi durumu göz önüne alınarak belirlenmiştir. Tij ve borulardaki
sürtünme kayıpları dikkate alınmamıştır.
Burada;
Peff= Gerçek Basınç
Pm= Manometrede Okunan Basınç (bar.(kg/cm2)
H(statik yük) = Yeraltı suyu olmaması durumunda, deney kademesinin orta
noktasından manometreye kadar olan düşey uzaklık (m)
H'(statik yük) =Yeraltı suyu olması durumunda, yeraltısuyu düzeyinden manometreye
kadar olan düşey uzaklık (m)
Pc= Tij ve borulardaki sürtünme kaybı
Peff=Pm + H/10-Pc (Deney yeraltı suyunun altında)
Peff =Pm + H'/10-Pc (Deney yeraltı suyunun üstünde)
Emilme katsayısı ordinata, gerçek basınç değerleri apsise işlenerek çizilen grafikte 10
kg/cm2 basınca karşılık gelen emilme katsayısı değeri Lugeon geçirimlilik katsayısı (1
Lugeon = 1.3×10-7 m/s : 10 atmosfer gerçek bassınç altında 1 dakikada 1 metre deney
kademesinde 1 litre su basılmasıdır) olarak bulunmuştur (Şekil 7) . Geçirgenlik katsayısına
göre çatlaklı kaya ortamının geçirimlilik sınıflaması Tablo 2 ‘ de verilmiştir.
XIX
Şekil 7. SK-2 numaralı kuyunun 12,00-14,00 metreler arası kademeye ait Lugeon geçirimlilik
katsayısının bulunması
Tablo 1. Kayaların geçirimliliğe göre sınıflandırılması (Şekercioğlu, 1998).
Lugeon Geçirimlilik Değeri Geçirimliliğe Göre Kaya Sınıfı
< 1 Geçirimsiz Kaya
1 – 5 arası Az Geçirimli Kaya
5 – 25 arası Geçirimli Kaya
> 25 Çok Geçirimli Kaya
Baraj yerini oluşturan andezit içerisinde yapılan basınçlı su testlerinin
değerlendirilmesi sonucu temel kayasının geçirgenliği açısından aşağıdaki bulgular elde
edilmiştir Tablo 3.
XX
Tablo 2. Baraj alanında yapılan lugeon deneyi değerleri
KUYU NO DERİNLİK (M)
LUGEON DEĞERİ
PERMEABİLİTE m/s
ÖZELLİK
SK- 1
3.00-5.00 38,23 4.96x10-6 Çok Geçirimli5.00-7.00 37,48 4.87x10-6 Çok Geçirimli9.00-11.00 27,04 3,51x10-6 Çok Geçirimli11.00-13.00 36,73 4.77x10-6 Çok Geçirimli13.00-15.00 PAKER TUTMADI15.00-17.00 37,41 4.86x10-6 Çok Geçirimli17.00-19.00 24,36 3,17x10-6 Geçirimli19.00-22.00 PAKER TUTMADI24.00-26.00 27,61 3,59x10-6 Çok Geçirimli
SK- 2
2.00-4.00 33,54 4,36x 10-6 Çok geçirimli4.00-6.00 17,53 2,27x10-6 Geçirimli6.00-8.00 29,00 3,77x10-6 Çok geçirimli8.00-10.00 PAKER TUTMADI10.00-12.00 11,95 1,55x10-6 Geçirimli12.00-14.00 11,15 1,45x10-6 Geçirimli14.00-16.00 6,00 0,78x10-6 Geçirimli16.00-18.00 4,84 0,62x10-6 Az Geçirimli18.00-20.00 7,44 0,96x10-6 Geçirimli
SK- 36.00-8.00 PAKER TUTMADI8.00-10.00 4,41 0,57x10-6 Az geçirimli10.00-12.00 12,49 1,62x10-6 Geçirimli
SK- 4
8.00-10.00 18,06 2,35x10-6 Geçirimli12.00-14.00 6,28 0,82x10-6 Geçirimli14.00-16.00 7,01 0,91x10-6 Geçirimli16.00-18.00 PAKER TUTMADI18.00-20.00 8,74 1.13x10-6 Geçirimli20.00-22.00 5,41 0,70x10-6 Geçirimli22.00-24.00 14,35 1,87x10-6 Geçirimli24.00-26.00 11,66 1,52x10-6 Geçirimli
SK- 5
2.00-4.00 20,28 2,64x10-6 Geçirimli
6.00-8.00 38,33 4,98x10-6 Çok geçirimli
8.00-10.00 8,77 1,14x10-6 Geçirimli
10.00-12.00 6,28 0,82x10-6 Geçirimli
12.00-14.00 32,73 4,25x10-6 Çok Geçirimli
14.00-16.00 28,79 3,74x10-6 Çok Geçirimli
18.00-21.00 15,33 1,99x10-6 Geçirimli
21.00-23.00 8,19 1,06x10-6 Geçirimli
23.00-26.00 1,00 0,13x10-6 Az Geçirimli
SK- 6
4.00-6.00 11,94 1,55x10-6 Geçirimli
6.00-8.00 16,72 2,17x10-6 Geçirimli
8.00-10.00 13,05 1,70x10-6 Geçirimli
10.00-12.00 3,00 0,39x10-6 Az Geçirimli
14.00-16.00 9,41 1,22x10-6 Geçirimli
16.00-18.00 6,14 0,80x10-6 Geçirimli
18.00-20.00 5,08 0,66x10-6 Geçirimli
20.00-22.00 2,71 0,35x10-6 Az Geçirimli
22.00-24.00 9,13 1,19x10-6 Geçirimli
XXI
24.00-26.00 8,63 1,12x10-6 Geçirimli
26.00-28.00 1,75 0,23x10-6 Az Geçirimli
28.00-30.00 5,07 0,65x10-6 Geçirimli
Tablo 3 te verilen bilgiler doğrultusunda baraj gövde temel kayası; sol sahil az
geçirimli-geçirmli, sağ sahil çok geçirimli-geçirimli özelliktedir. İlgili veriler ve baraj temeli
ile max. su seviyesi arasındaki yükseklik farkı göz önünde bulundurularak askıda kalacak
şekilde geçirimsizlik perdesi oluşturmak için gerekli enjeksiyon perde derinliği, Şekil 8 ‘ de
verilen 2 numaralı formül kullanılarak 35 metre olarak hesaplanmıştır.
Şekil 4. Geçirimliliğe bağlı olarak enjeksiyon delgi derinliğinin belirlenmesi
(Şekerçioğlu,1998’den uyarlanmıştır).
XXII
Şekil 9. Delik kotu ile max. su seviyesi arasındaki farkın (h) bulunması
3.2. Enjeksiyon Çalışmaları
Enjeksiyon genel olarak çimento, kum, bentonit veya kimyasal bir maddenin su ile
oluşturulan şerbetlerin belirli bir basınç altında kaya ve zemin içine zerk edilmesi veya
sokulmasıdır.
Baraj, santral, tünel, regülatör, kanal vb. yapılarla ilgili olmak üzere enjeksiyon yapılır.
Bu büyük yapıların inşa edileceği temellerde oluşacak su kaçaklarını önlemek, kayadaki
geçirimsizlik perdesini oluşturmak, zeminin taşıma gücünü arttırmak, temel kayayı
sağlamlaştırmak, tünellerin beton arkasındaki boşluklarını doldurmak, tünellerdeki su
sızıntıları önlemek, cebri borularla beton arasındaki boşlukları doldurmak vb. için enjeksiyon
çalışmaları yapılmaktadır. Umut-1 Barajında enjeksiyon işleri, gövde tabanı kazı çalışmaları
ve baraj çekirdek hendeği (Cut-off) kazısı bitirildikten sonra baraj çekirdeği altında başlamış
sağ ve sol sahiller boyunca devam ettirilmiştir. (Şekil 10).
Şekil 10. Cut-off üzerinde gövde altı ve sol yamaçta yürütülen enjeksiyon
çalışmalarından bir görünüm
XXIII
3.2.1. Enjeksiyon Terimleri
3.2.1.1 Ano
Baraj yerinde, tünel ve galerilerde enjeksiyonlar bir doğrultu boyunca yapılır. Bu
doğrultunun 12 veya 24 m’lik her bir kesimine ano denir. Bir anoda enjeksiyon çalışması
bitirilmeden bir diğer anoda uygulama yapılmamaktadır. Enjeksiyonu yapılacak yerlerde
baraj-tünel-gölet ekseni, anolara bölünerek her anonun enjeksiyonu müstakil düşünülür.
3.2.1.2. Kademe
Bir deliğin enjeksiyonunun iyi yapılması için deliğin bölümlere ayrılarak her
bölümünün enjeksiyonu ayrı bir delik gibi yapılmalıdır. Deliğin ayrılan bu bölümlerine
kademe denir. Kademe boyları en fazla 5 metre olarak alınmıştır.
3.2.1.3. Refü
Bir delik veya delik kademesinin enjeksiyonuna son verebilmek için manometrede
okunacak refü basıncı, karışımın enjekte edilemediği, kuyunun doyduğu andaki basınçtır.
3.2.1.4. Manometre Basıncı
Kademeye uygulanacak toplam basıncı sağlamak için kuyu başındaki manometrede
okunması gereken basınçtır.
3.2.2. Enjeksiyon Metodu
Umut-1 Barajı perde enjeksiyonu çalışmalarında, yükselen kademe yöntemiyle
enjeksiyon yapılmıştır. Bu yöntemde kuyu taban derinliğine kadar delinir ve tıkaç deliğin
istenilen derinliğine tutturulur. Kuyu tabanından yukarıya doğru zeminin yapısına göre 2.5
veya 5'er m'lik aralıklarla sistematik paker tutturularak enjeksiyon yapılmıştır.
XXIV
3.2.3. Enjeksiyon Basıncı
Türkiye’de barajlarda enjeksiyon konusunda en etkin uygulayıcı kuruluş DSİ Genel
Müdürlüğü’nün hazırladığı Sondaj ve Enjeksiyon Teknik Şartnamesi (1987)’ye göre baraj
yerinde perde, sağlamlaştırma (konsolidasyon - kapak) ve kontak enjeksiyonu uygulamaları
için basınçlar aşağıda verilmiştir.
Perde enjeksiyon basınçları;
Efektif Basınç (kg/cm2), PT = (0.33).H
Sağlamlaştırma (kapak) enjeksiyon basınçları;
Efektif Basınç (kg/cm2), PT = (0.23).H
Konsolidasyon enjeksiyon basıncı;
Efektif Basınç (kg/cm2), PT = 2,5
Kontak enjeksiyon basıncı;
Efektif Basınç (kg/cm2), PT = 2 olarak verilmektedir.
Burada,
H (metre) = enjeksiyon yapılan kademenin orta noktasından, enjeksiyonu yapılan
kuyunun ağzına kadar olan uzaklıktır.
Umut-1 barajında ve normal koşullarda hazırlanan enjeksiyon şerbet bileşim oraları
Tablo.4’de belirtilmiştir.
Tablo 3. Perde ve kapak enjeksiyon şerbet bileşim oraları ve 5 metrelik kademeye uygulanan
enjesiyon basınçları
( 1/3 Ç/S : 1 Torba Çimento/150 Litre Su)
ENJEKSİYON Karışım GERÇEKLEŞEN BASINÇ
(bar)
KUYU NO
Kademe Derinliği
Oranı AÇIKLAMA
m..den m…e (Ç/S) B1 0,00 5,00 1\3 (6 mikser)
2\3 (6 mikser) 1/1 (6 mikser) 7/5 (20 mikser) 7/5+%25 kum 2,0/10,0 REFÜ
A1 0,00 5,00 1\3 (6 mikser) 2/3 (6 mikser) 2,0/10,0 REFÜ
XXV
3.2.4. Enjeksiyon Türleri
Umut-1 Barajı enjeksiyonu çalışmaları kapsamında gövde temeli altında perde ve
kapak enjeksiyonu, tünellerde ise kontak ve konsolidasyon enjeksiyonu yapılmıştır. Perde ve
kapak enjeksiyonlarının plan ve kesitleri Ek.1 de verilmiştir.
3.2.4.1. Perde Enjeksiyonu
Özellikle hidrolik bir yapı olan baraj gövdesinin altında, eksene yakın yerlerde baraj
göl suyunun sızmasını önlemek veya sızma boyunu uzatarak gelecek suyun veya kaçacak
suyun miktarını azaltmak için yapılan enjeksiyonlardır. Perde enjeksiyonlarıyla geçirimsizlik
veya kabul edilebilir bir geçirimlilik sağlanır. Perde enjeksiyonları yeraltında suya karşı
geçirimsiz perdeler veya bir başka deyişle yeraltı barajları oluşturmak amacıyla yapılırlar.
Perde enjeksiyonunda önce ano başı kuyularının enjeksiyonları yapılır (A), sonra ortaya
girilerek (B) kuyusu enjeksiyonu yapılır. Sonra (A,B) ve (B,A) arasına girilerek (D) kuyuları
açılıp, enjeksiyonu yapılır. Son olarakta (A,D) - (D,B), (B,D) - (D,A) arasındaki (C) kuyuları
açılarak enjeksiyonu yapılmıştır (Şekil 11).
Şekil 11. Perde enjeksiyon kuyularının sıralaması
3.2.4.2. Kapak (Sağlamlaştırma) Enjeksiyonu
Genel olarak derinlik artıkça zeminin sağlamlık derecesi de artar. Baraj yerinde
sıyırma ve Cut–off kazıları sırasında patlatmanın etkisi, yüzeyden itibaren sığ derinliklerde
ayrışmanın etkisi gibi nedenlerle temel zayıflık gösterir. Bu zayıflıkların etkilerinin
giderilmesi için baraj gövdesi altında sığ derinliklerde (0 – 10m.) kapak (sağlamlaştırma)
enjeksiyonları yapılmıştır (Şekil 11). Kapak enjeksiyon kuyuları başlangıçta 5 metre olarak
XXVI
açılmış fakat, 0 – 4 metreler arası yüzeysel çatlaklardan enjeksiyon şerbetinin sızması sonucu
kuyu derinliği 10 metre olarak tercih edilmiştir. Kapak delgileri dizgisi, perde enjeksiyon
dizgisinin akış aşağısında ve yukarısında olmak koşulu ile 2 sıra şaşırtmalı olarak
yerleştirilmiştir. Perde enjeksiyonları ara uzaklığı 2.5 m olarak alınmıştır. Kapak dizgileri ara
uzaklıkları 3 m’dir. Enjeksiyon ve delgi sitemleri perde enjeksiyonlarında olduğu gibi
uygulanmıştır.
Şekil 12. Sol yamaçta yapılan kapak enjeksiyon çalışmasından bir görünüm
3.2.4.3. Kontak (Dolgu) Enjeksiyonu
Değişik iki metaryal kontağı (örneğin tünel kaplama betonu ile temel kaya, beton ile
çelik kaplama) arasında kalan boşlukların çimento ile doldurulması için yapılan enjeksiyon
işlemidir. Kontak delgisi yapılırken delme makinesinde kullanılan soğutma suyu beton ve
kaya boşluğu arasına geldiğinde suyun kaybolmasıyla delginin bittiği anlaşılır. Kontak
enjeksiyonu tünel tavan ve tabanından açılan deliklere yapılmıştır (Şekil 12). Delikler
açıldıktan sonra mekanik paker deliğe tutturulur ve tek kademede enjeksiyon yapılmıştır.
Kontak ve konsolidasyon enjeksiyonlarının ano boyları 6 metre olarak belirlenmiştir.
XXVII
Şekil 13. Derivasyon tüneli kontak enjeksiyon deliğinin açılması
3.2.4.4. Konsolidasyon Enjeksiyonu
Tünellerde yapılan enjeksiyonların temel amacı sağlamlaştırma olmasına rağmen,
diğer bir görevi de tünel kaplama betonu ano birleşim yerlerinden (derzlerinden
kontaklarından) girebilecek yeraltı suyunun bu yerlerden uzaklaştırılmasıdır (Şekil 13).
Tüneller delme – patlatma yöntemiye açıldığından sağ ve sol perde betonunda 2 metrelik
delik açıldıktan sonra mekanik paker tutturularak konsolidasyon enjeksiyonu yapılmış ve
tünel güzergahındaki kayaların geçirimsizliği sağlanmıştır (Şekil 14).
XXVIII
Şekil 14. Tünel içine sızan yeraltı suyundan bir görüntü
Şekil 15.Tünel konsalidasyon enjeksiyonu yapılırken bir görünüm
XXIX
3.3. Enjeksiyon Sonrası Çalışmalar
3.3.1. Basınçlı Su Testi
Çekirdek hendeği üzerinde enjeksiyon çalışmaları sırasında altı adet kontrol kuyusu
açılmıştır. Bu kontrol kuyularına ait basınçlı su testi sonuçları tablo 6’da verilmiştir. Deney
sonucunda elde edilen bu verilere göre K.K.4 ve K.K.5 numaralı kuyularda lugeon
değerlerine bu kısımdaki temelin geçirimsizliği sağlanmamış ve bu kuyularda ve çevresinde
15, 20, 25 m. derinliğinde yeni kuyular açılarak ilave perde enjeksiyonu yapılmıştır.
Tablo 4. Kontrol kuyuları basınçlı su testi sonuçları (Lugeon Değerleri)
1 Lugeon =1,3×10-7 m/s
Derinlik(m) K.K.1 K.K.2 K.K.3 K.K.4 K.K.5 K.K.6
0-5 0,4 1,2 0,2 25,2 1,4 3,7
5-10 0,6 1,8 0,5 25,2 1,8 4,9
10-15 1,2 0,8 0,8 22,3 13,8 1,7
15-20 0,2 0,6 5,2 14,6 26,4 1,2
20-25 0,2 0,5 6,7 17,0 30,0 0,9
25-30 0,5 0,8 4,8 15,8 30,0 3,8
30-35 0,7 0,8 3,9 16,5 28,4 1,6
XXX
4. SONUÇLAR
Umut-1 Barajı gövde temeli altında geçirimsizliği sağlamak amacı ile perde
enjeksiyon çalışmaları yapılmıştır.
Perde enjeksiyonu yapılmadan önce baraj 6 adet temel araştırma sondajı yapılmıştır.
Açılan bu kuyulara basınçlı su testi uygulanmış ve baraj gövde temel kayası; sol sahil az
geçirimli - geçirimli, sağ sahil çok geçirimli- geçirimli özellikte olduğu belirlenmiştir.
Enjeksiyon çalışmalarında 35 metre derinliğinde toplam 106 adet enjeksiyon kuyusu
açılmış ve kuyulara 1,510,533 m3 çimento şerbeti enjekte edilmiştir.
Uygulanan enjeksiyon çalışmalarından sonra açılan K.K.1, K.K.2, K.K.3, K.K.4
K.K.5 ve K.K.6 numaralı kontrol kuyularında yapılan basınçlı su testleri sonuçları
incelendiğinde geçirimli olan K.K.4 ve K.K.5 numaralı kuyulara ve çevresine ilave perde
enjeksiyonu yapılmıştır.
XXXI
5. KAYNAKLAR
Altuğ S., 1971. Lugeon Basınçlı Su Deneyi, EİE yayını.,77-76
Sümerman K., 1974. Lugeon Basınçlı Su Deneyinin Uygulama İlkeleri, EİE Yayını 74-76
Şekercioğlu E., 1998.Yapıların Projelendirmesinde Mühendislik Jeolojisi, JMO Yayınları No:28, Ankara
ÖZKAN, H. 1994. Erdemir Su Temini Projesi, Kızılcapınar Barajı, Uygulama Sonu
Mühendislik Jeolojisi Raporu, DSİ, 232. Şube Müdürlüğü, Zonguldak
Özkan H., 2006.Enjeksiyon Yöntemleri ve Uygulamaları, 124-145
Terlemez İ. ve Yılmaz A., 1980. Ünye - Ordu - Koyulhisar - Reşadiye Arasında Kalan
Yörenin Stratigrafisi, Türkiye Jeoloji Kurumu Bülteni, C. 23,179-191
XXXII