T.C.

SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

YALNIZARDIÇ BARAJI VE BERAT HİDROELEKTRİK SANTRALİ ENJEKSİYON UYGULAMASI

Halil İbrahim GÜNAYDIN

Danışman Yrd. Doç. Dr. Ömür ÇİMEN

YÜKSEK LİSANS TEZİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI

ISPARTA - 2017

© 2017 [Halil İbrahim GÜNAYDIN]

i

İÇİNDEKİLER

Sayfa İÇİNDEKİLER ....................................................................................................................................... i ÖZET .......................................................................................................................................................... iii ABSTRACT ............................................................................................................................................. iv TEŞEKKÜR ............................................................................................................................................. v ŞEKİLLER DİZİNİ ............................................................................................................................... vi ÇİZELGELER DİZİNİ......................................................................................................................... viii SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ................................................................................... x 1. GİRİŞ .................................................................................................................................................... 1 2. KAYNAK ÖZETLERİ..................................................................................................................... 4

2.1. Baraj Temellerinde Karşılaşılan Problemler .................................................... 4 2.2. Barajlarda Sızma Önlemleri......................................................................................... 5

2.2.1. Katof hendekleri ...................................................................................................... 7 2.2.2. Palplanş katoflar...................................................................................................... 7 2.2.3. Yerinde dökülen beton kazık perdeler ...................................................... 8 2.2.4. Bulamaç hendeği ..................................................................................................... 8 2.2.5. Diyafram duvarlar .................................................................................................. 9 2.2.6. Enjeksiyon perdesi................................................................................................. 10

2.3. Karışıma Giren Maddelere Göre Enjeksiyonlar .............................................. 12 2.3.1. Tanecikli (duraysız-çimento) enjeksiyonlar .......................................... 12 2.3.2. Taneciksiz (duraylı-kimyasal) enjeksiyonlar ........................................ 15

2.4. Uygulama Alanına Göre Enjeksiyonlar ................................................................ 18 2.4.1. Dolgu enjeksiyonu .................................................................................................. 19 2.4.2. Kompaksiyon enjeksiyonu ................................................................................ 19 2.4.3. Çatlatma enjeksiyonu ........................................................................................... 21 2.4.4. Yüksek basınç (jet) enjeksiyonu .................................................................... 22 2.4.5. Kontakt (temas) enjeksiyonu .......................................................................... 24 2.4.6. Konsolidasyon enjeksiyonu.............................................................................. 25 2.4.7. Perde enjeksiyonu .................................................................................................. 27

2.5. Uygulama Yöntemine Göre Enjeksiyonlar ......................................................... 28 2.5.1. Tek kademeli enjeksiyon.................................................................................... 28 2.5.2. Çok kademeli enjeksiyon.................................................................................... 28

2.6. Enjeksiyonla İlgili Yapılan Çalışmalar ................................................................... 31 2.7. Perde Enjeksiyonlarının Kontrolü .......................................................................... 48

3. MATERYAL VE YÖNTEM.......................................................................................................... 51 3.1. Çalışma Alanının Tanıtılması ...................................................................................... 51 3.2. Çalışma Alanının Jeolojik Yapısı ............................................................................... 55

3.2.1. Stratigrafik jeolojisi................................................................................................ 55 3.2.2. Yapısal jeoloji............................................................................................................. 57

3.3. Çalışma Alanının Hidrojeolojisi ................................................................................ 58 3.4. Çalışma Alanında Yapılan Geoteknik Araştırmalar ...................................... 60

3.4.1. Temel sondaj kuyuları.......................................................................................... 60 3.4.2. Basınçlı su ve permeabilite deneyleri ........................................................ 62 3.4.3. Presiyometre deneyleri....................................................................................... 67 3.4.4. Laboratuvar deneyleri......................................................................................... 69

3.5. Geoteknik Değerlendirmeler ..................................................................................... 71 3.5.1. Geçirimlilik................................................................................................................... 71

ii

3.5.2. Çalışma alanında temel kayanın mekanik özellikleri ve kalite sınıflamaları................................................................................................................ 72

3.6. Çalışma Alanında Enjeksiyon Uygulamaları ..................................................... 76 3.6.1. Perde enjeksiyon kuyuları ................................................................................. 85 3.6.2. Perde bağ kuyuları ................................................................................................. 89 3.6.3. Galeri aynalarında yapılan perde ışınsal kuyular ............................... 89 3.6.4. Enjeksiyon deliklerinin açılması ve yıkanması ..................................... 90 3.6.5. Enjeksiyonun yapılması ...................................................................................... 91 3.6.6. Kullanılan enjeksiyon malzemeleri ve ekipmanları........................... 92 3.6.7. Enjeksiyon şerbeti ve basıncı .......................................................................... 94 3.6.8. Enjeksiyonda refü şartı ve kuyularının doldurulması ..................... 94

4. ARAŞTIRMA BULGULARI........................................................................................................ 96 4.1. Enjeksiyondan Önce Çalışma Alanındaki Kayaçların İncelenmesi...... 96 4.2. Enjeksiyondan Sonra Kontrol Kuyularında Yapılan Basınçlı Su Testleri ..................................................................................................................................... 100

5. SONUÇ ................................................................................................................................................. 106 KAYNAKLAR......................................................................................................................................... 107 EKLER....................................................................................................................................................... 114

EK A. Şekiller.................................................................................................................................. 115 EK B. Grafikler............................................................................................................................... 121 EK C. Fotoğraflar......................................................................................................................... 123

ÖZGEÇMİŞ .............................................................................................................................................. 128

iii

ÖZET

Yüksek Lisans Tezi

YALNIZARDIÇ BARAJI VE BERAT HİDROELEKTRİK SANTRALİ ENJEKSİYON UYGULAMASI

Halil İbrahim GÜNAYDIN

Süleyman Demirel Üniversitesi

Fen Bilimleri Enstitüsü İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı

Danışman: Yrd. Doç. Dr. Ömür ÇİMEN

Mühendislik yapılarında karşılaşılan problemlerin başında gelen zayıf zeminler, insanlığın geçmişten beri üzerinde çalıştığı konulardan biridir. Zayıf zeminlerin iyileştirilmesi için birçok yöntem geliştirilmiş ve hala da geliştirilmektedir. Ancak bu noktada dikkat edilmesi gereken konu yapının özelliğine, bölge koşullarına ve zemin durumuna uygun olan yöntemin, doğru tekniklerle uygulanmasıdır. Zemin iyileştirme yöntemlerinden biri olan enjeksiyon, zemindeki çatlakları ve boşlukları enjeksiyon harcı ile doldurarak zemini daha yoğun ve daha sıkı hale getirme işlemidir. Bu yöntem baraj temellerinde geçirimsizliği sağlayarak sızma ve su kaçaklarının önlenmesi için dünyada yaygın kullanılmaktadır. Enjeksiyon uygulanacak zeminin geoteknik yapısı, enjeksiyonda kullanılacak şerbetin özelliğini ve enjeksiyon uygulama tekniğini belirlemektedir. Bu çalışmada Yalnızardıç Barajı ve Hidroelektrik Santrali’nde eksen üzerindeki muhtemel su sızıntılarının tespiti, sızıntıların önlenmesi için önerilen enjeksiyon uygulaması ve gerçekleştirilen enjeksiyon işleri incelenmiş ve elde edilen sonuçlar sunulmuştur. Anahtar Kelimeler: Zemin İyileştirme, Enjeksiyon, Baraj, Sızma. 2017, 128 sayfa

iv

ABSTRACT

M.Sc. Thesis

YALNIZARDIÇ DAM AND BERAT HYDROELECTRIC POWER PLANT IMPLEMENTATION OF GROUTING

Halil İbrahim GÜNAYDIN

Süleyman Demirel University

Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Civil Engineering

Supervisor: Asst. Prof. Dr. Ömür ÇİMEN

The weak grounds at the top of the problems encountered in engineering constructions are the ones that humans have been working on in the past. Many methods have been developed and are still being developed to heal poor soils. However, the point to be noted at this point is that the proper construction method is applied with the right techniques for the conditions of the region and ground. Grouting, one of the methods of soil improvement, is a process of making the soil more dense and tighter by filling the gravels and voids on the ground with grouting mortar. This method is widely used in the world to prevent seepage and water leakage by providing impermeability in dam bases. The geotechnical structure of the substrate to be injected determines the nature of the syrup to be injected and the injection application method. In this study, the probable water leakages on the axis, the injection application proposed and the grouting works carried out for the prevention of leakages were investigated in the Yalnızardıç Dam and Berat Hydroelectric Power Plant. And the results obtained are presented. Keywords: Ground Improvement, Grouting, Dam, Leakage. 2017, 128 pages

v

TEŞEKKÜR

Değerli Danışman Hocam Sn.Yrd.Doç.Dr. Ömür ÇİMEN, bu çalışmanın her aşamasında beni bilgi ve birikimi ile yönlendirmiş, karşılaştığım zorlukları aşmamda yardımcı olmuştur. Kendisine sonsuz teşekkürlerimi sunarım. Arazi çalışmalarımda yardımlarını esirgemeyen Jeoloji Mühendisi Ragıp ÖZTÜRK’e ve araştırmanın yürütülmesinde maddi ve manevi yardımlarını gördüğüm DSİ 13. Bölge Müdürlüğü 17. Sondaj Şube Müdürlüğü ve tüm personeline teşekkür ederim. Çalışmalarımın her aşamasında beni yalnız bırakmayan aileme sonsuz sevgi ve saygılarımı sunarım.

Halil İbrahim GÜNAYDIN

ISPARTA, 2017

vi

ŞEKİLLER DİZİNİ

Sayfa Şekil 2.1. Sızma kontrol önlemlerinde önerilen permeabilite katsayıları. ..... 7 Şekil 2.2. Bulamaç hendeği uygulama aşamaları. .......................................................... 9 Şekil 2.3. Diyafram duvar imalat aşamaları. ..................................................................... 10 Şekil 2.4. Perde enjeksiyon uygulama kesiti. .................................................................... 11 Şekil 2.5. Yüksek geçirimli zeminler üzerine inşa edilen dolgu barajlar için

iyileştirme yöntemleri.............................................................................................. 12 Şekil 2.6. Çimento karışımların viskozite ve çökelme hızı ....................................... 15 Şekil 2.7. Kompaksiyon enjeksiyonunun şematik gösterimi. ................................. 20 Şekil 2.8. Dolgu, kompaksiyon, çatlatma enjeksiyonu................................................ 22 Şekil 2.9. Jet enjeksiyonu işlemi................................................................................................ 24 Şekil 2.10. Kontakt enjeksiyonu işlemi. ............................................................................... 25 Şekil 2.11. Baraj tipine göre delgi konumları................................................................... 27 Şekil 2.12. Perde enjeksiyonu şematik gösterimi.......................................................... 28 Şekil 2.13. Alçalan kademe enjeksiyon yöntemi. ........................................................... 30 Şekil 2.14. Yükselen kademe enjeksiyon yöntemi ........................................................ 31 Şekil 2.15. Silis dumanı katkılı karışımların basınç mukavemeti değişimi.... 33 Şekil 2.16. Farklı karışımların basınç mukavemeti değişimleri............................ 34 Şekil 2.17. Numunelerin permeabilitesinin karışım tipi ile değişimi. ............... 35 Şekil 2.18. Yatay ve düşey kür edilmiş numunelerin basınç mukavemetinin su/katı oranı ile değişimi. ............................................... 36 Şekil 2.19. Silis dumanı katkılı silikat enjeksiyonu uygulanmış numunelerin gerilme deformasyon ilişkisi............................................... 41 Şekil 2.20. Lugeon basınçlı su deneyi.................................................................................... 49 Şekil 2.21. Çeşitli akış tiplerinin gösterimi ........................................................................ 50 Şekil 3.1. Çalışma alanının yeri ve ulaşım yolları. ......................................................... 51 Şekil 3.2. Baraj gövdesi plan kesiti.......................................................................................... 54 Şekil 3.3. Baraj gövdesi enkesiti. .............................................................................................. 54 Şekil 3.4. SK-1 kuyu karotu 0-7 m arası. ............................................................................. 60 Şekil 3.5. SK-1 kuyu karotu 7-11 m arası. .......................................................................... 60 Şekil 3.6. SK-1 kuyu karotu 67-71 m arası. ....................................................................... 61 Şekil 3.7. SK-10 kuyu karotu 0-4 m arası. .......................................................................... 61 Şekil 3.8. SK-10 kuyu karotu 12-17 m arası. .................................................................... 61 Şekil 3.9. Santral yeri bölgesinin deformasyon modülü derinlik ilişkisi ......... 67 Şekil 3.10. Santral yeri bölgesinin limit basınç derinlik ilişkisi............................. 68 Şekil 3.11. Santral yeri bölgesinin net limit basınç derinlik ilişkisi. ................... 68 Şekil 3.12. Baraj yeri enjeksiyon perde planı................................................................... 78 Şekil 3.13. Baraj gövdesi konsolidasyon enjeksiyon planı....................................... 79 Şekil 3.14. Baraj gövdesi enjeksiyon plan boykesiti .................................................... 80 Şekil 3.15. Enjeksiyon galeri tip kesiti .................................................................................. 81 Şekil 3.16. Enjeksiyon galeri kesiti ......................................................................................... 82 Şekil 3.17. Enjeksiyon perde detayı ....................................................................................... 83 Şekil 3.18. Konsolidasyon enjeksiyon detayı ................................................................... 83 Şekil 3.19. Sol sahil 4 nolu enjeksiyon galerisi ................................................................ 84 Şekil 3.20. Sağ sahil 3 nolu enjeksiyon galerisi ............................................................... 84 Şekil 3.21. Enjeksiyon galerileri ............................................................................................... 85 Şekil 3.22. Galeride perde enjeksiyonu uygulaması .................................................... 86

vii

Şekil 3.23. Eğik prekast enjeksiyon galerisi...................................................................... 86 Şekil 3.24. Karotlu temel sondaj kuyu konumları ......................................................... 88 Şekil 3.25. Perde bağ kuyuları ................................................................................................... 89 Şekil 3.26. Şekil 3.26. Enjeksiyon delgi planı.................................................................... 91 Şekil 3.27. Enjeksiyon ekipmanları ........................................................................................ 93 Şekil 4.1. Baraj eksen yeri bölgesindeki temel sondaj kuyularında RQD ve tek eksenli basınç değerleri.................................................................................. 96 Şekil 4.2. Baraj eksen yeri bölgesindeki temel sondaj kuyularında lugeon ve tek eksenli basınç değerleri ........................................................................... 96 Şekil 4.3. Baraj eksen yeri bölgesinin enjeksiyon öncesi kütlece su emme yüzdesi ............................................................................................................................... 98 Şekil 4.4. Baraj eksen yeri bölgesinin enjeksiyon öncesi gerçek porozite yüzdesi ............................................................................................................................... 98 Şekil 4.5. Baraj eksen yeri bölgesinin enjeksiyon öncesi derinliğe göre gerçek porozite yüzdesi ve kütlece su emme yüzdesi .......................... 99 Şekil 4.6. Kontrol kuyusu konumları..................................................................................... 100 Şekil 4.7. Baraj eksen yeri sol sahilde enjeksiyon öncesi ve sonrası geçirimlilik (lugeon) değerleri............................................................................ 105 Şekil 4.8. Baraj eksen yeri talvegde enjeksiyon öncesi ve sonrası geçirimlilik (lugeon) değerleri............................................................................ 105 Şekil 4.9. Baraj eksen yeri sağ sahilde enjeksiyon öncesi ve sonrası geçirimlilik (lugeon) değerleri............................................................................ 105

viii

ÇİZELGELER DİZİNİ

Sayfa Çizelge 2.1. Kimyasal enjeksiyonların uygulama alanları ........................................ 17 Çizelge 2.2. Lugeon değerlerine göre geçirimlilik sınıflaması ............................... 50 Çizelge 3.1. Yalnızardıç Barajı’nın karakteristikleri ..................................................... 52 Çizelge 3.2. Çalışma yeri yeraltı su seviyesi değerleri................................................ 59 Çizelge 3.3. Santral yeri, cebriboru hattı, enerji tüneli, denge baca bölgesi

yeraltı su seviyesi değerleri............................................................................. 59 Çizelge 3.4. Çalışma alanındaki SK-A, SK-B, SK-9, SK-10, ETSK-3A, CBSK-1,

CBSK-2, CBSK-3 no’lu sondaj kuyularında belirlenen geçirimlilik (lugeon) değerleri....................................................................... 63 Çizelge 3.5. Çalışma alanındaki SYSK-1, SYSK-2, SYSK-3, SYSK-4, SYSK-5,

DBSK-1 no’lu sondaj kuyularında belirlenen geçirimlilik (lugeon) değerleri.................................................................................................. 64

Çizelge 3.6. Çalışma alanındaki SK-1, SK-2, SK-3, SK-4, SK-5, SK-6, SK-7, SK-8, ESK-1, ESK-2 no’lu sondaj kuyularında belirlenen geçirimlilik (lugeon) değerleri....................................................................... 65

Çizelge 3.7. Çalışma alanındaki DSK-1, DSK-2 no’lu sondaj kuyularında belirlenen geçirimlilik (lugeon) değerleri .............................................. 66

Çizelge 3.8. Santral yeri bölgesindeki şaftlı zeminin permeabilite katsayıları.................................................................................................................... 66

Çizelge 3.9. Çalışma alanında elastisite modülü, poisson oranı ve tek eksenli basınç değerleri ..................................................................................... 69

Çizelge 3.10. Çalışma alanında üç eksenli basınç değerleri .................................... 70 Çizelge 3.11. Çalışma alanında su emme, özgül ağırlık ve porozite

değerleri ................................................................................................................... 70 Çizelge 3.12. Çalışma alanının atterberg limitleri, elek analizi ve zemin

sınıfı sonuçları....................................................................................................... 71 Çizelge 3.13. Baraj yeri talveg ve sol, sağ yamaç temel sondaj kuyuları

RQD değerleri ........................................................................................................ 73 Çizelge 3.14. Çalışma alanı baraj eksen yeri RMR kaya kalitesi

karakteristikleri ve kaya sınıflamaları ................................................... 74 Çizelge 3.15. Çalışma alanı santral yeri, cebri boru hattı, enerji tüneli çıkış

bölgesi, denge baca RMR kaya kalitesi karakteristikleri ve kaya sınıflamaları................................................................................................ 75

Çizelge 3.16. Sağ sahil 1311 kotu R2 enjeksiyon galerisi karotlu enjeksiyon kuyuları geçirimlilik değerleri .......................................... 87

Çizelge 3.17. Talveg 1272 kotu enjeksiyon galerisi geçirimlilik değerleri .... 87 Çizelge 3.18. Sol sahil 1311 kotu L2 enjeksiyon galerisi karotlu

enjeksiyon kuyuları geçirimlilik değerleri .......................................... 88 Çizelge 3.19. Ortalama katı madde alış miktarları ........................................................ 90 Çizelge 4.1. Baraj ekseni sol sahil bölgesinde enjeksiyon öncesi elastisite

modülü ve tek eksenli basınç değerleri.................................................... 97 Çizelge 4.2. Baraj ekseni talveg bölgesinde enjeksiyon öncesi elastisite

modülü ve tek eksenli basınç değerleri.................................................... 97 Çizelge 4.3. Baraj ekseni sağ sahil bölgesinde enjeksiyon öncesi elastisite

modülü ve tek eksenli basınç değerleri.................................................... 97 Çizelge 4.4. Kontrol kuyuları adet ve derinlikleri.......................................................... 101

ix

Çizelge 4.5. Sağ sahil 1311 kotu R2 enjeksiyon galerisi kontrol kuyuları geçirimlilik değerleri ........................................................................................... 101

Çizelge 4.6. Talveg 1273.5 kotu ve 1361 m kotu kuyuları geçirimlilik değerleri ...................................................................................................................... 102

Çizelge 4.7. Sol sahil 1311 kotu L2 enjeksiyon galerisi kontrol kuyuları geçirimlilik değerleri ........................................................................................... 103

Çizelge 4.8. Enjeksiyon perdesi toplam kuyu adetleri ve metreleri................... 104 Çizelge 4.9. Baraj eksen yerinde enjeksiyon perdesi öncesi ve sonrası

geçirimlilik (lugeon) değerleri....................................................................... 104

x

SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ BST Basınçlı su tecrübesi C Kohezyon Cp Viskozite Cpt Koni penetrasyon deneyi Dr Relatif sıkılık E Deformasyon modülü k Hidrolik iletkenlik (mm/sn) K Permeabilite kPa Kilopascal Lu Lugeon MPa Megapascal Pm Manometre basıncı (kg/cm2) PT Efektif basınç (kg/cm2) rpm 1 dakika içinde gerçekleştirilen devir sayısı SK Sondaj kuyusu Spt Standart penetrasyon deneyi Vp Sıkışma dalga hızı Vs Kayma dalga hızı WL Likit limit γk Kuru birim ağırlığı (gr/cm3) Фk Kayma gerilmesi (°) σ3 Çevre basıncı γs Özgül yoğunluk (gr/cm3) ϴ İçsel sürtünme açısı ν Poisson katsayısı

1

1. GİRİŞ

Toplumlar temel ihtiyaçlarını karşılayabilmek için, geçmişten günümüze dek

suyu bir havzada toplayıp başka bir alana taşımak amacıyla su yapıları yani

barajlar inşa etmişlerdir. Bu baraj yapıları, uygarlığın ilerlemesi ve teknolojinin

gelişmesiyle, tarım alanlarının sistemli sulanması, taşkın koruma ve çağımızın

vazgeçilmezi olan enerji gibi daha birçok amaç için tasarlanmaktadırlar.

Barajlar, kısaca bir akarsu yatağını uygun iki vadi arasını kapatarak arkasında

suyu depo ederler. Suyu doğrudan akarsu yatağından alan bir bölgenin içme

suyu, sulama, elektrik veya başka bir amaç için yapılan tesisleri, yaz aylarında

suyun debisinin azalması durumunda devreden çıkabilir. Kış ve bahar aylarında

şiddetli yağmur ve kar ile çevreye zarar verebilir. Bütün bu amaçlar

doğrultusunda baraj hazneleri yapılır.

Barajların işletilmesini zorlaştıran hasarlar ve bu hasarlara uygulanan onarım

çalışmaları, barajların güvenlik kriterlerine uygun olarak dikkatli bir şekilde

irdelenmeli, kayda alınmalı ve gerekli olan tedbirler araştırılmalıdır. Barajlarda

görülen problemlerle ilgili yürütülen çalışmalar, gelecek dönemlerde barajların

davranışı hakkında dünyadaki bilgi birikimine yeni halkalar eklerken bir

yandan da projelendirme, inşaat, işletme ve bakım alanlarındaki yenilikleri de

teşvik edecektir.

Barajlarda meydana gelen çeşitli problemlerle, mühendisler yeni teknikler

araştırmaya ve tehlike meydana getirecek durumları daha detaylı incelemeye

başlamışlardır. Yürütülen araştırmalarda baraj yapılarında meydana gelen

hasarların çoğunlukla temelde meydana gelen problemler nedeniyle ortaya

çıktığı anlaşılmıştır (Uzel, 1991).

Amerika Birleşik Devletleri’nde yürütülen bir araştırmada; 1975 ile 2001 yılları

arasında meydana gelen baraj hasarlarının sebepleri araştırılmış olup,

hasarların %70 oranında taşkın suyunun gövdeden taşması nedeniyle, %15’in

ise zemin ve gövdedeki su sızıntıları nedeniyle meydana geldiği tespit edilmiştir

(Yenigün, 2001; ASDSO, 2012).

2

Zemin, yapıları taşıyabilmek için her zaman uygun özellikte olmayabilir. Çözüm

olarak yapı başka bir alana inşa edilebilir veya mevcut zeminin olumsuz

özellikleri iyileştirilebilir. Yapıyı başka bir alana inşa etmek teknik ve ekonomik

açıdan zor olduğu için mevcut zeminin olumsuz özelliklerinin iyileştirilmesi

daha makul bir çözümdür. Zemine katkı maddeleri (çimento, kireç, bitüm, uçucu

kül, reçine vb.) enjekte ederek yapılan iyileştirme yöntemleri yaygın olarak

kullanılmakta olup çimento, kum-çakıl gibi taneli zeminlerde iyi sonuçlar

sunmaktadır. Çünkü bu katkı maddeleri tanelerin birbiri ile bağ oluşturmasını

ve zeminin mukavemet kazanmasına sağlar (Tunçdemir, 2004).

Zemin iyileştirmesi yapılacak alanda, iyileştirme yapılmadan önce ve

yapıldıktan sonra jeofizik testler yapılarak, zemin özelliğinde meydana gelen

değişimler değerlendirilebilir. İyileştirmenin gerekli olup olmadığını anlamak

için arazi ve laboratuvar deneyleri ile zemin özelliklerini çok iyi tespit

edebilmek gerekir. Zemin iyileştirme işlemi yapılacak alanda öncelikle jeofizik

yöntemlerle genel bir tespit yapılmalı, sonrasında gerekli görülen alanlardan

numune alınarak laboratuvar deneyleri yapılmalıdır (Kır, 2007).

Su yapılarının planlama, projelendirme ve uygulama aşamalarında temel sondaj

ve enjeksiyon çalışmaları büyük bir öneme sahiptir. Enjeksiyon; zemin içindeki

yapısal kusurlara ve zemin ile yapı arasındaki kalan boşluklara, genellikle

sondaj deliklerinden ve basınç altında akışkan malzemelerin enjekte edilmesi

işlemi olarak tanımlanır.

Barajlarda enjeksiyon; zeminde meydana gelen su kaçaklarının önlenmesi ya da

temel dayanımının güçlendirilmesi veya bu iki konunun birlikte yürütülmesi

amacıyla zemindeki kusurların iyileştirilmesi işlemidir. Enjeksiyon perdeleri,

bir ve birden fazla sıralarla enjeksiyon kuyularının açılması ve enjeksiyon

harcının bu kuyulara basınç altında verilmesidir.

Diğer zemin iyileştirme yöntemleri gibi enjeksiyon yönteminin başlangıcı da

geçmişe dayanmakla birlikte, bu yöntem hem enjeksiyon malzemeleri hem de

bu malzemelerin zemine enjekte edilmesi yönüyle devamlı bir değişim ve

3

ilerleme kaydetmektedir. Ancak dikkat edilmesi gereken konu, tüm bu işlemler

için aynı malzemenin ve parametrelerin kullanılmasının doğru olmayacağıdır.

Enjeksiyona giren malzemenin ve gerekli parametrelerinin (basınç, hız, hacim

vb.) zemin şartlarına (dane çapı dağılımı, rolatif sıkılık, geostatik gerilmeler vb.)

ve amacına göre tasarlanması gerekmektedir (Osmanoğlu, 2007).

Bu tez kapsamında, ilk olarak baraj temellerinde karşılaşılan sızma problemleri

ve bu problemlerin çözümü için uygulanan yöntemler detaylı bir şekilde

irdelenmiştir. Bölüm 3’de çalışma alanı tanıtılmış, zemin yapısı incelenmiş ve

temel sondaj deneyleri ile zeminin geçirimliliği araştırılarak uygulanacak olan

enjeksiyon yöntemi önerilmiştir. Bölüm 4’de enjeksiyon çalışmaları sonrası

açılan kontrol kuyularında yapılan basınçlı su deneyleri detaylı olarak

incelenmiştir.

4

2. KAYNAK ÖZETLERİ

2.1. Baraj Temellerinde Karşılaşılan Problemler

Barajlarda temeller, çoğunlukla geçirimsiz birimler içeren geçirgen kum ve

çakıldan meydana gelmekte olup bu malzemeye alüvyon denmektedir .

Alüvyonal zeminler, ince kumdan iri çakıla kadar geniş aralıkta olup tabakalı ve

heterojen bir yapıdadır. Geçirgen temellerde iki ana problem bulunmakta olup

birincisi meydana gelen sızmanın miktarı, diğeri ise sızıntıya sebep olan dış

kuvvetlerdir. Sızmanın engellenmesi amacıyla uygulanacak yöntemin türü;

barajın yapılış amacı, dere akış rejimi ve canlı yaşamıyla ilgili su ihtiyacı gibi

faktörlere göre tespit edilir. Zemindeki sızıntıdan kaynaklanan su kaybı, bir

depolama barajı için işin ekonomisi dikkate alınarak değerlendirilir ken aynı

durum tıkama barajı için geçerli değildir. Uygulanacak çözümler; maddi kaygılar

göz ardı edilerek, borulanma ile meydana gelecek hasar ve göçmelere karşı

güvenliği sağlamalıdır. Düşük yoğunluktaki kum ve çakıldan meydana gelen

zeminlerde özel bazı sorunlarla karşılaşılabilir. Gevşek yapılı kum ve çakıllar,

dinamik yüklerle çökmeye maruz kalır. Düşük yoğunluklu kohezyonsuz

kumlardan oluşan zemin, yapı stabilitesi bakımından uygun değildir. Bu sebeple,

uygun yöntemi saptamak için detaylı çalışılmalıdır. Gevşek ve kohezyonsuz kum

temellerin yoğunluğu, Standart Penetrasyon Deneyi ile belirlenebilir. Sıkılığı

%50’nin altında olan kohezyonsuz kum temellerde, üç eksenli basınç

deneylerinin yapılması gereklidir (Tosun, 2002).

Geçirimli zeminlerde meydana gelen problemler için zemin mekaniği esasına

dayalı teorik çözümler kullanılır. Bu teorik çözümlerin çoğu karmaşıktır ve

izotropik olmayan gerçek permeabilitenin veya zeminin dayanım özelliğinin

saptanması amacıyla oldukça pahalı arazi ve laboratuvar testlerine bağlıdır.

Dolgu barajlarda temel dizaynın deneysel esaslara göre yapılması gereklidir.

Ancak küçük barajlarda detaylı araştırmaya dayalı projelendirme pek

yapılmamaktadır (USBR, 1987).

5

Barajlarda kayaç temeller taşıma gücü bakımından uygundur. Bu temeller,

çoğunlukla küçük barajlarda herhangi bir problem meydana getirmemektedir.

Bu temelin seçilmesinde, kayacın homojen olduğu ve problem oluşturmayacağı

dikkate alınır. Ancak kayaç zeminli baraj yerleri zamanla azalmaktadır.

Tasarımcılar, nüfus artışı sebebiyle meydana gelen su ihtiyacını karşılamak için,

ideal olmayan temellerde çalışmak zorunda kalırlar. Bu tip temellerin

permeabilitesi araştırılır. Eğer kayaçtaki eklemler, çatlaklar, geçirgen tabakalar

veya düzlemler boyunca dokanak erozyonu ve yüksek su kayıpları

görülebilecekse, temelde enjeksiyon uygulanmalıdır (Shroff ve Shah, 1993).

2.2. Barajlarda Sızma Önlemleri

Baraj temellerinde oluşan sızıntıların belli bir düzeyi aşmaması, hem baraj

güvenliği açısından hem de mansapta kalan yapılar ve yaşam alanlarının

güvenliği bakımından önem arz etmektedir. Barajlar sızıntı olmayacak şekilde

inşa edilse de her zaman bir miktar sızıntı oluşmaktadır. Burada dikkat edilmesi

gereken, bu sızıntıların sızıntının oluştuğu yerde, malzemeyi taşıyarak

borulanma meydana getirmesini engellemektir. Sızıntılar oluştuktan sonra

gerekli önlemleri almak zor ve maddi açıdan büyük yükler getirmektedir. Bu

nedenle barajların projelendirme aşamalarında kapsamlı çalışmalar yapmak,

barajı doğru projelendirmek gerekmektedir. (Mesci, 2006).

Baraj zemin iyileştirmesinde, enjeksiyonun ilk kez 1893 yılında New York şehri

yakınındaki bir barajda uygulandığı kayıtlara geçmiştir (Weaver, 1991). Temel

katof duvarı ile ilgili ilk çalışma, 1901 yılında ABD’de Pennsylvania’daki

Hilkston Run Barajında uygulanmıştır. Çimento kullanılarak yapılan ilk perde

enjeksiyon çalışması, 1912 yılında Estacada Barajı’dır. İlk projelendirilen

enjeksiyon çalışması ise, Colorado Nehri üzerinde 1932-1935 yılları arasında

yapılan Hoover Barajı’dır. Türkiye’de ilk sistemli enjeksiyon çalışması, Çubuk

Barajı’nda yapılmış olup sonrasında ise Sarıyar, Hirfanlı ve Demirköprü

Barajlarında güzel enjeksiyon uygulamaları yapılmıştır. 1970’den sonra sırayla

Keban, Oymapınar, Karakaya ve Atatürk Barajlarında çok kapsamlı enjeksiyon

6

çalışmaları yapılmıştır. Atatürk Barajında 1,2 milyon m2’lik alana yapılan perde,

dünyadaki en geniş alanlı olan çalışmadır (Eren ve Öktem, 1994).

Enjeksiyona giren karışım ve uygulanacak zemin arasındaki farklılıklar

sebebiyle, enjeksiyon uygulama yöntemleri ve enjeksiyona girecek malzemeler

hakkında belli bir genelleme yapmak kolay değildir (Akbulut, 1999).

Dolgu barajlarda sızıntının kontrol altına alınması için, katof hendekleri, paplanş

perdeler, yerinde dökülen beton kazık perdeler, bulamaç hendekleri, enjeksiyon

perdeleri ve geçirimsiz malzeme blanketi gibi değişik yöntemler

uygulanmaktadır (Tosun, 2004).

Geçirimsiz malzeme blanketleri, memba topuğundan rezervuara doğru

genişlemekte ve genellikle yamaçların tamamını veya bir kısmını

kaplamaktadır. Yatay drenaj blanketleri, barajda mansap topuğunda yapılmakta

olup serbest akımı oluşturarak ince zemin tanelerinin kaybedilmemesini ve

basıncın azalmasını sağlarlar. Drenaj maksatlı uygulanan basınç düşürücü

kuyular; su basıncının, memba topuğuna geçmesinden önce geçirimli

tabakalarda veya temeldeki daha derin zonlarda azalması amacıyla uygulanır.

Bu önlemlerin verimlilikleri, permeabilite ve derinliğe göre fark etmektedir.

Katof, düşük permeabilitedeki tabakaya uygun olarak bağlandığı zaman sızma

basıncı kontrol altına alınabilmektedir. Kısmi katof yapıların verimliliği,

temeldeki düşük ve yüksek permeabiliteli zeminlerin tabakalanmasına bağlıdır.

Temel içinde süreksizlik oluşturan düşük permeabiliteli tabakalar varsa kısmi

katoflar uygundur. Ancak pozitif katof yapısı yoksa sızma miktarı azalmaz ve

çıkış hidrolik eğimi yüksek olur (Fell vd., 1992).

Sızma kontrol önlemleri için önerilen permeabilite katsayısı aralıkları Şekil

2.1’de verilmiştir.

7

Şekil 2.1. Sızma kontrol önlemlerinde önerilen permeabilite katsayıları (Powell ve Morgenstern, 1985)

2.2.1. Katof hendekleri

Katof hendeğinin ekonomikliği ve uygulanabilirliği, inşası için yeraltı su

seviyesini düşürmenin gerekliliği, katof hendeği uygulamak için gerekli

ekipmanın bulunması ve inşa sırasında hendek şevinin stabilitesine bağlıdır

(USBR, 1987).

Zeminde meydana gelen sızma; maddi açıdan uygun ise geçirimsiz tabakaya

kadar yapılan bir hendek ile engellenebilir. Ayrıca temelde, bilhassa mansap

topuğunda meydana gelecek kaldırma kuvvetinin sebep olacağı bir borulanma

göçmesi engellenmiş olacaktır. Genellikle 10 m’den az derinlikte katof hendeği,

bu derinlikten fazlasında ise balçık hendeği ekonomik ve uygundur. (Tosun,

2004).

2.2.2. Palplanş katoflar

Baraj temelindeki geçirimli zeminde ince çelik malzemelerle geçirimsiz bir

perde yapılabilir. Paplanş katofu olarak adlandırılan bu yöntem; hem maliyetli

8

hem de birbirinden bağımsız olan paneller arasından sızıntı olması gibi

istenmeyen durumlar meydana getirir. Yine de, bu yöntem katof derinliğini

artırmak amacıyla kısmi katof hendekleriyle uygulanmaktadır. Bu tip katofların

kullanımı silt, kum ve ince çakıllı zeminler ile sınırlandırılmalıdır. İri çakıl ve sıkı

malzemeli durumlarda, palplanş çakmak hem zordur hem de maliyeti yükseltir.

İyi özellikteki zeminlerde, birleşim yerlerinde tıkamalar için özel madde

kullanıldığında ve geçirimsiz temel ile plakanın temasının iyi sağlandığı

durumda palplanş, % 80-90 oranında etkili olmaktadır. Kötü işçilikte veya

palplanşın geçirimsiz tabaka teması sağlanmadığında, bu uygulamanın etkisi

%50’yi geçemez(USBR, 1987).

2.2.3. Yerinde dökülen beton kazık perdeler

Bu yöntem, birbiri üzerine bindirilerek yerinde dökülen kazıklar şeklinde

yapılır. Her bir kazık, zemin ile karışım yapmış halde çimento harcından

meydana gelir. Bu uygulamada, kazıklar düşey dönüş yapan delikli şafttan harç

enjekte edilmesi ile yapılır. Araştırmalar bu yöntemin en az 40 cm en çok 20 m

derinlikte yapılmasının uygun olduğunu ancak killi malzemeler için pek de

uygun olmadığını göstermiştir (USBR, 1987).

Yerinde dökülen beton kazık perdeler, jet-grout ile de uygulanabilmektedir. Bu

uygulama ile yapılan perdelerde cep oluşma ihtimali oldukça yüksektir. Bu

sebeple güvenlik açısından bu yöntemin hala tereddütleri bulunmaktadır

(Tosun, 2004).

2.2.4. Bulamaç hendeği

Alüvyonal vadilerde, derin katof kazılacak zeminlerde en verimli uygulama,

bulamaç hendeğidir. Bulamaç hendeği uygulamasında, kazı sırasında bentonit

ile hendek duvarlarına destek yapılarak duvarın tutması sağlanır . (ICOLD,

1985).

9

Bentonit karışımı, kazılan hendeğe boşaltılır. Bu yöntemin, sabit bir seviyede ve

yeraltı su seviyesinin üstünde yapılması gerekir. Hendek kazılıp, bulamaçla

hendek duvarlarının stabilitesi sağlandıktan sonra, zemin bentonit ve çimento-

bentonit olmak üzere iki ayrı karışım kullanılarak geri doldurulur (Tosun,

2004).

Bulamaç hendeği uygulama aşamaları Şekil 2.2’de görülmektedir.

Şekil 2.2. Bulamaç hendeği uygulama aşamaları (1:Geçirimli zemin, 2:Geçirimsiz

tabaka, 3:Kazı ekipmanı, 4:İlerleme yönü, 5:Bentonit bulamacı ile dolu hendek, 6:Geri dolgu, 7:Tamamlanmış hendek dolgusu) (ICOLD, 1985)

2.2.5. Diyafram duvarlar

Diyafram duvarlar, sürekli paneller kullanılarak ve çimento-bentonit balçığı ile

destek yapılarak uygulanırlar. Bu balçık, hendekte kalır ve düşük stabilite alacak

şekilde kürü uygulanır. Bu yöntem düşük dayanım ve sıkışabilen özelliklere

sahiptir (Tosun, 2004).

Diyafram duvar imalat aşamaları Şekil 2.3’de görülmektedir.

10

Şekil 2.3. Diyafram duvar imalat aşamaları(a:Panel kazısı, b:Kazı stabilitesinin sağlanması ve çelik tüp yerleştirilmesi, c:Donatı elemanının yerleştirilmesi, d:Hendeğe taze beton dökümü) (Xanthakos, 1979)

2.2.6. Enjeksiyon perdesi

Enjeksiyon perdelerine örnek olarak basınçlı galeriler, tüneller, depolar, pompa

istasyonları ve santraller verilebilir. Perde enjeksiyonları, galeri ve tünel

çevrelerine radyal olarak uygulanır. Santraller ve depolarda ise çember şeklinde

yapılır. Tünel ve galerilerde sızmayı azaltmak, santrallerde ise suyun yapı içine

sızmasını engellemek , depolarda ise sıvı ve gazların çıkışını engellemek

amacıyla yapılır (Akbulut, 1999).

Dayanımı artırmak ve geçirimsiz bir tabaka meydana getirmek amacı ile birçok

farklı malzemeler enjeksiyon karışımına eklenmektedir . Bu malzemeler,

zemindeki çatlakların tıkanması ve zeminin bileşenlerinin birbiri ile

11

bağlayıcılığının oluşturulması için zeminde belli derinliklere kadar basınç

altında verilirler. Zemine aktarılan bu karışımlar genellikle çimento, asfalt, kil,

bentonit ve farklı kimyasal maddelerdir. Çimento kullanılarak yapılan

enjeksiyonda, çimento tanesinden daha büyük tane çapına sahip olan malzeme

başarılı sonuçlar verir. Ancak çimento veya çimento-kil ile yapılan enjeksiyon iri

alüvyonal zeminde birden fazla yapılırsa etkili olur. Asfalt malzemesi ile yapılan

enjeksiyon, tane boyutu ile sınırlıdır. Kil malzemesi kullanılarak uygulanan

enjeksiyonda, sızma kuvveti ile kil basit şekilde yıkanabilir. Kimyasal enjeksiyon

su ile aynı viskozitededir ve geçirgen zeminlere uygulanabilir. Fakat kimyasal

enjeksiyon, geçirgen örtü temellerde yüksek maliyetlidir. Enjeksiyon perde

yöntemi, ülkemizde ve dünyada yaygın olarak benimsenmiştir. Bu yöntem sık

uygulanan bir yöntemdir (Tosun, 2000).

Perde enjeksiyon uygulama kesiti Şekil 2.4’de görülmektedir.

Şekil 2.4. Perde enjeksiyon uygulama kesiti

Enjeksiyon perdesi düz bir aks üzerinde zemine delikler açıp belli karışımda

enjeksiyon malzemesini bu deliklere enjekte etme işlemleri ile oluşur. Bu perde

her şekil ve konumda yapılabilir. Perde enjeksiyon, tek sıra yada birden fazla

birbirine paralel sıralar olmak üzere yapılabilirler (U.S. Army, 1970).

Yüksek geçirimli zeminler üzerine inşa edilen dolgu barajlar için iyileştirme

yöntemleri Şekil 2.5’de görülmektedir (Tosun, 2004).

12

Şekil 2.5. Yüksek geçirimli zeminler üzerine inşa edilen dolgu barajlar için

iyileştirme yöntemleri (A:Memba geçirimsiz blanketi, B:Balçık Hendeği, C:Enjeksiyon Perdesi, D:Yatay dren, E:Basınç düşürme kuyusu, F:Ağırlık palyesi, G:Baca dren) (Tosun, 2004)

2.3. Karışıma Giren Maddelere Göre Enjeksiyonlar

Karışımına giren maddeler bakımından enjeksiyonlar, tanecikli (çimento) ve

taneciksiz (kimyasal) olarak ikiye ayrılır. Tanecikli enjeksiyonlar, çimento ve kil

enjeksiyonlardır. Taneciksiz enjeksiyonlar ise silikat ve organik polimerlerin

enjeksiyonunu içerir. Genellikle, viskozite, stabilite, katılaşma süresi ve tanecikli

enjeksiyonlarda ayrıca çimento tane boyutu enjeksiyonda önemli faktörlerdir.

2.3.1. Tanecikli (duraysız-çimento) enjeksiyonlar

Çimento, su ve portland çimento karışımlarından oluşan bu enjeksiyonlar düşük

maliyet, elde edilebilme kolaylığı, yüksek mukavemetlilik ve kimyasal

malzemeler ihtiva etmemesi sebebiyle sıkça kullanılırlar. Portland çimentonun

geç priz alması ve kaba deneleri nedeni ile geçirgenliği 10-1 cm/sn’den düşük

olan zeminlerde uygun olmaması gibi dezavantajları vardır. Çimento

karışımlarında su miktarı, karışımın plastisite ve basınç dayanımına önemli

ölçüde etki eder. (Littlejohn, 1982).

Çimento; enjeksiyonun yöntemi, uygulanış amacı ve uygulanacak zeminin

yapısına göre farklı maddelerle karışım yapıldığı gibi sadece su ile karıştırılarak

da uygulanabilir. Çimento+su, çimento+kil+su, çimento+kil+kaya tuzu,

çimento+bacakülü+su karışım şekillerinin başında gelmektedir. Çimento

13

enjeksiyonunda ayrıca, priz hızlandırıcı (CaCl2, NaCl2 ve NaSiO3), priz geciktirici

(doygun tuzlu su, karbonatlar, alçıtaşı, Fe ve Mg tuzları) kullanılabilir (Pamuk,

2006).

Çimento karışımlarında su/çimento oranı 1’i geçtiğinde sulanma, dayanımda

azalma ve büzülmede artış meydana gelir. Bunun tersi durumunda enjeksiyon

yapabilme zorlaşır ancak mukavemet artar. Belli oranlarda kimyasal katkılar

karışımın özelliklerini kontrol etmek için eklenmektedir. (Klein ve Polivka,

1958). Bu katkılar genel olarak şöyle sıralandırılmaktadır;

Priz hızlandırıcı ve geciktiriciler,

Akışkanlaştırıcılar,

Ayrışma önleyiciler,

Küçülmeyi önleyici şişen özellikli malzemeler,

Su tutucular.

Bunlar haricinde doğal malzemeler olarak kum, kil ve puzolanlar da

kullanılmaktadır. Kum ile geniş boşluklar doldurularak maliyeti düşürülebilir.

Çimentoya kil eklenmesiyle farklı dayanımlarda karışımlar yapılabilir (Domone,

1994).

Karışıma çimentonun %3’ü kadar bentonit eklemek danelerin çökelmesini

önler, viskoziteyi ve karışımı daha stabil yapar. Puzolanlar, uçucu kül ve silis

dumanı, portland çimentosuyla birlikte karışımın sertleşmesini etkiler. Uçucu

külün çimento ile kullanım aralığı uçucu kül/çimento oranı 1/4 - 20/1

arasındadır(Akbulut, 1999).

Çimento-kil karışımlar, sızmayı engellemede en uygun malzemeleridir. Bu

malzemelerle sertleşme yavaş ve belli priz süresi yoktur. Çimento-kil

karışımların sertleşmesi, kalsiyum klorit veya sodyum silikat katılarak

hızlandırılabilir. Belli rijitlikteki çimento-kil karışımın dayanımı, kilin cinsi ve

miktarı ile doğrudan orantılıdır (Johnson, 1958).

Ekonomiklik bakımdan kil karışımlar için en uygunu doğal killerdir. Karışıma

girecek kilin dane boyutu dağılımı önemlidir. Karışım için uygun bir kilin likit

14

limiti (WL) 60’dan az ve daha yüksek oranlarda kil mineraline sahip olmalıdır

(Domone, 1994). Montmorolit, fazla şişme özelliğine sahip olan en aktif kildir.

Kil karışımları çoğunlukla az alkalidir ve asidik malzemelerle çökeltiye girerler.

Karışım PH>7 olmalı, eğer değilse sodyum fosfat benzeri ayrıştırıcılarla bu

düzenlenmelidir (Kravetz, 1958).

Kil karışımlar yüksek mukavemetli olmasalarda geçirgenliği azaltıp suyun

hareket etmesini engellerler. Ayrıştırıcı katkılar kullanılarak enjeksiyon

karışımının kolayca enjekte edilmesi sağlanır. Bentonit su tutucu özelliğe

sahiptir ve küçük danelere (2 ’den küçük) sahip olması sebebiyle kalın ve orta

büyüklükte kum karışımlı enjeksiyonlarda kullanılırlar (Ischy ve Glossop, 1962).

Tanecikli enjeksiyon olan kil enjeksiyonları, sadece killeri içeren ve kum-çakıl

depozitlerinin permeabilite değerlerinin azaltılmasında kullanılırlar. Basınç

dayanımının az olması, enjeksiyon yapılan bölgeyi zayıflatması ve hemen

yıkanabilmesi gibi olumsuz özellikleri sebebiyle, sadece kilden olan enjeksiyon

nadir kullanılmaktadır. Yine de çimento-kil ve kimyasal-kil karışımlar oldukça

kullanılmaktadır(Özkan, 2006).

Günümüzde enjeksiyon uygulamalarında genellikle iki başlıca problem

bulunmakta olup ilki uygulamalarının zor olması, ikincisi enjeksiyon işleminin

maliyetinin yüksek olmasıdır. Enjeksiyona giren karışımın dane boyutunu

küçültmek enjeksiyonunun uygulanabilirliğini kolaylaştırır ancak maliyeti

yükseltir. Son yıllarda kimyasal karışımların yerini süper ince daneli çimentolar

almaktadır (Akbulut, 1999).

Daneli bir zeminin iyileştirilmesi için gerekli olan karışımın yoğunluğu,

viskozitesi, jelleşme süresi, dane boyutu dağılımı gibi özellikleri bilinmelidir.

Viskozite ve jelleşme, zemindeki boşluklarda şerbetin akışını düzenleyen

reolojik özelliklerdir. Çimento karışımlarının viskoziteleri zamanla pek

değişiklik göstermediği için enjeksiyonda önemli etkisi yoktur (Akbulut, 1999).

15

Farklı oranlarda su/çimento karışımların viskozite ve çökelme hızı değişimleri

Şekil 2.6’da verilmiştir.

Şekil 2.6. Çimento karışımların viskozite ve çökelme hızı (Kutzner, 1996)

2.3.2. Taneciksiz (duraylı-kimyasal) enjeksiyonlar

Kimyasal enjeksiyon, enjeksiyonun en yüksek dayanımı vermesi ve zeminin en

ince boşluklarına kadar enjekte edilebilmesi için çimento ile birlikte kullanılır.

Bu sebeple çimento enjeksiyonuna göre maliyeti daha yüksektir . Bazı kimyasal

enjeksiyonlar zehirli ve korozyon oluştururlar. Bu sebeple sadece zorunluluk

gerektiren durumlarda kullanılması gerekir. %10 ile %20 arasında ince tane

içeren zeminlere emdirme tekniğiyle uygulanan kimyasal enjeksiyonlarda

başlıca kullanılan maddeler silikatlar, reçineler, polimerler ve akrilamitlerdir.

Ancak en kabul göreni silikattır (Keskin, 2010).

Kimyasal karışımlar, katı danecik içermedikleri için ince kum ve kumlu siltlere

kolay enjekte edilebilirler. Maliyetleri sebebiyle, ortam ilk önce ucuz bir

karışımla doldurulduktan sonra kimyasal bir karışım eklenir. Kimyasal

enjeksiyon karışımlarının prizlenme süreleri 5 dakikadan birkaç saate kadar

değişmektedir. Özel bir sebep için uygun karışım oranı ve enjeksiyon yöntemi

belirlendiğinde bu göz ardı edilmemelidir. Zemin yapısı ve hava sıcaklığı

16

karışımın prizlenme süresi, viskozite ve boşlukları doldurma kabiliyetini

değiştirmektedir (Anon, 1957).

İki farklı yöntemle zemin enjeksiyonu yapılmaktadır. Bunlardan ilki tek aşamalı

yöntem olup bu yöntemde, karışımlar önce bir karıştırıcı ile karıştırılarak

zemine aktarılır. İki aşamalı yöntemde ise; enjektör derinlere ilerlediğinde

sodyum silikat çözeltisi zemine verilir ve yukarı geri çıkarılırken basınçlı su ve

kalsiyum klorit verilerek işleme son verilir. Sodyum silikat viskoziteyi diğer

kimyasal karışımlara nazaran daha yoğun hale getirmesi sebebi ile ilk aşamada

enjekte edilir (Karol, 1982).

Kullanım alanları bakımından birçok farklı özellikte taneciksiz enjeksiyon

vardır. Sodyum silikat, akralit, odun özü, üretan ve reçineler bunlar içinde en

yaygın olanlarıdır. Pahalı ve zehirlidirler ancak karışıma sonradan eklenen

kimyasal malzemelerle katılaşma süresini hızlandırıp mukavemeti artırabilirler .

Akralamitler organik monomerlerin karışımıdır ve polimeriye olması için su,

tepkime hızlandırıcılar ve başlandırıcılar gerekir. Akralamitlerin çok ince tane

boyutlu zeminlerde uygulanmasının avantajları çok fazladır ancak bu malzeme

pahalı ve çok zehirlidir. Krom-odun özü, bikarbonat eklenmesiyle jel duruma

geçer. Krom-odun özünün, geniş aralıktaki katılaşma zamanları kolayca kontrol

edilebilse de bu malzeme de pahalı ve zehirlidir. Epoksi ve polyester reçineleri,

reçinenin kendisi ve katalizör maddeden meydana gelen iki bileşenli bir yapıda

olup, tüm enjeksiyon çeşitleri arasında en fazla mukavemete sahiptir. Katılaşma

süresi kolayca kontrol edilse de yüksek viskoziteli oldukları için enjeksiyonda

zorluklara neden olmaktadır. (Özkan, 2006).

Uygulanacağı alana göre enjeksiyon türü Çizelge 2.1’de gösterilmiştir (CECW-

EG, 1995).

17

Çizelge 2.1. Kimyasal enjeksiyonların uygulama alanları (CECW-EG, 1995)

Uygulama Alanı

Kimyasal Enjeksiyon Türleri

Sodyum Silikat Akralit Odun Özü Poliüretanlar Reçineler

Dayanım artırma

Sık kullanılır Sık kullanılır Sık kullanılır Ender

kullanılır Ender

kullanılır Su akımını

azaltma Sık kullanılır Sık kullanılır Sık kullanılır Kullanılır

Ender kullanılır

Beton onarımı Kullanılır Kullanılır Kullanılır Sık kullanılır Sık kullanılır

Kanalizasyon onarımı

Kullanılır Kullanılır Kullanılır Sık kullanılır Sık kullanılır

Yük iletimi ve destekleme

Kullanılır Kullanılır Kullanılır Sık kullanılır Kullanılır

Ankrajların yerleştirilmesi

Ender kullanılır

Ender kullanılır

Ender kullanılır

Kullanılır Sık kullanılır

Sodyum silikat enjeksiyonu

Sodyum silikat enjeksiyonları çevreye karşı daha zararsız olmaları nedeniyle

kimyasal enjeksiyon türleri arasında en yaygın olanıdır . pH>10 durumunda

silika, silikat iyonudur. Çözeltide pH düştüğünde veya elektrolitik tuz

eklendiğinde durumunda çözeltinin jel kıvamına gelme süresi hızlanır (Özkan,

2006).

Organik polimer enjeksiyonları

1893’de Almanya’da üretilen ve 1964’den sonra kullanımı yaygınlaşan

akralamitin (C3H5NO) erime sıcaklığı 84.5oC, birim hacim ağırlığı 1.12 gr/cm3,

25oC’de buharlaşma basıncı 0.9 Pa’dır (NICNAS, 2002). Akralamit enjeksiyonu,

tane boyu 0.01 mm ve permeabilite katsayısı 1x10-5 cm/s olan zeminlere

yapılmaktadır. Suyun viskozitesine yakın bir viskozitede olduğu için zemine

yayılımı kolaydır (Lenzini ve Bruss, 1975).

Japonya’da 1970’lerde kanalizasyon projelerinde kullanılan akralamit

enjeksiyon yöntemi sırasında, karışımın jelleşme kıvamına başlamadan yeraltı

suyuna sızdığı, yeraltı suyu sondaj kuyularından alınan numunelerle yapılan

testlerde belirlenmiştir (Lenzini ve Bruss, 1975). 1990’da Amerika Birleşik

Devletleri Sağlık ve Güvenlik Bakanlığı’nın yayınlamış olduğu bültende,

Amerika’da kanalizasyonlardaki sızmaları önlemek için 250 ton civarı

akralamitin kullanıldığı belirtilmiş ve bu enjeksiyon çalışmalarında 600 ile 1000

18

arasında işçinin, akralamitten solunumla ve temas yoluyla etkilendiği aktarılmış

olup bu alanda çalışan işçilerin poliüretandan üretilen koruyucu elbise, lastik

eldiven, çizme ve gözlük gibi koruyucu donanım ve ekipman kullanılması

gerektiği belirtilmiştir. Avustralya’da yapılan çalışmada akralamitlerin,

Avustralya’da üretilmediğini, ancak 2000 yılında 5000 ton akralitin tekstil, boya,

kağıt, kozmetik, deri sanayi ve enjeksiyon çalışmalarında kullanıldığı ve bu

malzemenin sağlığı etkileyici sakıncaları açıklamıştır. Çevreye ve işçiye verdiği

zarar ile malzemenin pahalılığı sebebiyle akralamit kullanımı en son sırada yer

almalıdır (Özkan, 2006).

Akralit, akralamite nazaran daha az zehirli olması sebebiyle zamanla

akralamitlerin yerini almıştır. Akralamitler gibi akralitler de polimerizasyon

sonucu jelleşir. Metal akralitlerde (magnezyum akralit) kristalleşerek jelleşmeyi

sağlamak için trietinolamin ve amonyum veya sodyum persülfat kullanılır.

Katılaşma süresini geciktirmek için karışıma potasyum ferrisiyanit eklenir.

Akralitlerin yumuşak jel kıvamındadır. Akralitle enjeksiyonu uygulanmış

kumun basınç dayanımı 1.5 MPa’dan fazla ve viskozitesi 1 cP (0.001Pa.s)

civarındadır. Düşük viskozite ve uzun jelleşme zamanı (120 dakikadan daha

fazla), akralitleri enjeksiyonda kullanışlı kılar (CECW-EG, 1995).

2.4. Uygulama Alanına Göre Enjeksiyonlar

Enjeksiyon uygulaması temel olarak üç adımda gerçekleştirilmekte olup

sırasıyla, enjeksiyonun yapılacağı alanda belirlenen noktalara sert geçirimsiz

anakayaya kadar deliklerin açılması, zeminin jeolojik karakteristikleri ve zemin

üzerine yapılacak yapının cinsine göre enjekte edilecek karışımın hazırlanması

ve son adım olarak açılan enjeksiyon deliğine bu karışımın enjekte edilmesi

işlemleridir (Balkıs, 2009).

Zeminlerin geoteknik özelliklerini iyileştirmek için zemin boşluklarının

emülsiyon, solüsyon ve süspansiyon kıvamında akışkanlarla basınç altında

doldurulması olan enjeksiyonlar; dolgu enjeksiyonu, kompaksiyon enjeksiyonu,

19

çatlak enjeksiyonu, yüksek basınç enjeksiyonu, kontakt (temas) enjeksiyonu,

konsolidasyon enjeksiyonu ve perde enjeksiyonu olarak sınıflandırılabilir.

2.4.1. Dolgu enjeksiyonu

Dolgu enjeksiyonu; tünel, galeri, denge bacası, şaft vb. yapılarda göçük

boşluklarını ve kaplama betonu ile temel kaya veya beton ile çelik kaplama

arasındaki boşlukları doldurmak için uygulanan enjeksiyon yöntemidir

(Şekercioğlu, 1993).

Dolgu enjeksiyon uygulaması, sığ derinliklerde ve tek evrede uygulanmakta

olup enjeksiyon deliği aşağıdan yukarıya doğru veya enjeksiyon kuyusu

delindikçe yukarıdan aşağıya doğru uygulanır. Kısa mesafelerde yapılan

uygulamada enjeksiyon kuyusu delindikten sonra enjeksiyon işlemi uygulanır.

Uygulamanın derin noktalara yapılmasının gerektiği veya kuyunun sıkı halde

olduğu kesitlerde, enjeksiyon harcının nüfuzunu iyi şekilde sağlamak için

enjeksiyon basıncını yükseltmek ve enjeksiyonu kademeli olarak uygulamak

gereklidir. Kademeli enjeksiyonda kuyu istenen derinliğe kadar delinir ve

karışım enjekte edilir. Karışım sertleştikten sonra kuyu tekrar ikinci kademe

enjeksiyon için delinir ve aynı işlem tekrarlanır (Akbulut, 1999).

2.4.2. Kompaksiyon enjeksiyonu

1930’larda ABD'de uygulanmaya başlanan kompaksiyon enjeksiyon yöntemi,

genellikle zayıf veya yumuşak zeminlerin stabilitesinde, temel ve döşemelerin

alttan desteklenmesinde, yapı oturmalarının kontrol altına alınmasında, farklı

oturmalar oluşturan yapıların temellerinin rehabilite edilmesinde

kullanılmaktadır (Warner ve Brown, 1982).

Kompaksiyon enjeksiyonu, viskoz bir karışımın zemine basınç altında verilmesi

işlemidir. Zemin içine basılan karışım, basıldığı alanda zemini sıkıştırmakta,

böylece bu uygulama ile basılan karışımın zemindeki boşluklara girmeden

zemin içinde bir kütle meydana getirmesi amaçlanmaktadır. Zemini içerden

20

sıkıştırmak maksadı ile gerçekleştirilen bu işlem için yüksek basınçlara ihtiyaç

vardır. Su-çimento-kum ve bentonit karışımlarından meydana gelen bu şerbet

zemine 4 bar basınç ile uygulanır (Genç, 2008).

Kompaksiyon enjeksiyonunda zemini sıkıştırıp stabil hale getirebilmek

amacıyla yüksek viskoziteli çimento, kil karışımları uygulanır. Katı hale gelen

karışım, sıkışmayan sert yumru ve kolon şeklinde bir yapı haline gelir.

Kompaksiyon enjeksiyonları her türlü zeminde kullanılmasında bir sakınca

olmamasına rağmen genellikle ince kum ve orta büyüklükte kum danelerinden

meydana gelen zeminlerde kullanılırlar. Bu yöntemin avantajlarından birisi en

zayıf ve boşluklu zemin tabakalarında bile çok verimli olmasıdır. Karışıma giren

malzeme danelerinin büyüklüğü zeminde şişmeye sebep olabilir. Bu nedenle

kompaksiyon enjeksiyonu oturmaların önüne geçilmesi, yapı altında sonradan

yapılacak iyileştirme çalışmaları, tünel projeleri ve açık kazı yapılan

çalışmalarda temelin desteklenmesi amacıyla uygulanabilir. Enjeksiyon zemin

yüzeyinden aşağıya sağlam tabakaya doğru veya aşağıdan zemin yüzeyine doğru

kademe kademe yapılmaktadır. Eğer enjeksiyon bir binanın altında destek

oluşturmak için yapılacaksa enjeksiyonun aşağı doğru kademeler yöntemi

halinde olmasının daha başarılı sonuç verecektir (Stille, 1982).

Şekil 2.7’de kompaksiyon enjeksiyonunun şematik gösterimi verilmiştir.

Şekil 2.7. Kompaksiyon enjeksiyonunun şematik gösterimi (Kap, 2014)

21

2.4.3. Çatlatma enjeksiyonu

Çatlatma enjeksiyonu olarak bilinen yöntem, yapılarda oluşacak oturmaların

önüne geçmek veya farklı oturma yapmış yapıları düzeltmek için uygulanan

enjeksiyon türüdür. Bu yöntemde ilk önce zemin çatlatılarak bu çatlaklara

şerbet enjekte edilir. Düşey açılmış kuyuda yatay yönde basınç verilerek

zeminde çatlaklar oluşturulur. Bu çatlakların genişlemesi ile zemin sıkışır ve en

son açılmış bu kuyudan basınç altında enjeksiyon edilen viskozitesi yüksek

şerbet zeminde meydana gelen çatlakları doldurur (Mutman, 2007).

İlk Avrupa'da geliştirilmiş olan çatlatma yöntemi, diğer enjeksiyon yöntemlerine

göre daha yenidir. Bu yöntemde zemin, kararlı ancak vizkozitesi düşük çimento

ile yüksek basınçlarda (40 bar) enjeksiyon yapılarak çatlatılır. Bu yöntemin

ortaya çıkışı tünel veya kazı çalışmaları sırasında oluşan oturmaları önlemek

amacıyla yapılan çalışmalara dayanır. Çatlatma enjeksiyon yöntemi, genellikle

emdirme enjeksiyonunun yapılmasının uygun olmadığı az geçirimli, ince daneli

zeminlerde yapılmaktadır (Kap, 2014).

Çatlatma enjeksiyon işlemi sonucunda zemin içinde ağaç dallarına benzeyen

şekilde sertleşmiş çimento kanalları oluşmakta ve böylece zemin bölgesel olarak

sıkıştırılmakta ve stabil hale getirilmektedir . Karışım ilk önce yüksek basınçta

basılarak zemin çatlatılır ve bu çatlaklar basılan karışım ile doldurulur. Zeminde

meydana gelen bu çatlakların çapı, uzunluğu ve hacmi enjeksiyon basıncı ve

mevcut geostatik gerilmelere bağlıdır (Tunçdemir, 2004).

Çatlatma enjeksiyonu bozulmuş kaya ve alüvyon zeminlerde uygulanmakta olup

bu enjeksiyonun amacı daneli zeminlerde enjeksiyon yapılmış çatlaklar kümesi

meydana getirmektir. Silt ve kil’den meydana gelen zemin yapıları bu yöntem

için pek de uygun değildir. Enjeksiyon çatlaklarda hızla ilerlerken karışımla

dolan boşluklar kendi aralarında bir bağ meydana getirerek geçirgenliği azaltır,

zeminin mekanik karakteristiklerini iyileştirir ve zemini sıkıştırarak stabil hale

getirir (Akbulut, 1999).

22

Zeminin özelliklerine bağlı olmak üzere enjeksiyon deliğindeki basınç belli bir

seviyeyi geçtiğinde zemin içinde çatlamalar meydana gelir. İlk önce şerbetin

hareket etmesi için düşük basınç uygulanır. Sonrasında ise akışın meydana

gelmesi için uygun bir basınç gereklidir. Bu basınç, akışın kuyunun birim

uzunluğu oranı ve karışımın viskozitesi ile doğru orantılı ancak zeminin

geçirgenliği ile ters orantılıdır. Zeminde önce dikey daha sonra yatay çatlaklar

meydana gelir. Yatay çatlakları dolduran karışım, özellikle zeminin düşey yönde

kabarmasını sağlar (Akbulut, 1999).

Şekil 2.8’de dolgu, kompaksiyon ve çatlatma enjeksiyonunun şematik gösterimi

verilmiştir.

Şekil 2.8. (a)Dolgu, (b)kompaksiyon, (c)çatlatma enjeksiyonu (Akbulut, 1999)

2.4.4. Yüksek basınç (jet) enjeksiyonu

Jet enjeksiyonu, diğer enjeksiyon yöntemlerine göre daha yeni ve daha

pahalıdır. Jet enjeksiyonu, enjeksiyon malzemelerinin zemin içinde

karıştırılması işlemidir. Enjeksiyon delme makinesi ile gereken derinliğe kadar

inildikten sonra, sondaj serisi kendi ekseni etrafında dönerek yavaşça yukarı

çekilir. Bu sırada malzeme çok yüksek basınçla (400-700 bar) zeminine

borularda bulunan enjektörlerden püskürtülmek suretiyle aktarılır. Zemin

enjeksiyon malzemesiyle biririne karışarak stabil bir yapı oluşturur (Demiröz ve

Karaduman, 2009).

23

Jet enjeksiyonu sonrası oluşan zemin yapısına çimentolu zemin “soilcrete”

denmektedir. Bu yöntem ile zemin sıkıştırılarak iyileştirilir ve düşük

permeabiliteli, yüksek mukavemete sahip bir yapı elde edilir. Bu amaca yönelik

uygulanan yöntemler arasında en iyi metod jet enjeksiyondur (Bakım, 2007).

Jet enjeksiyon uygulaması en çok; derin temellerde, tünel çalışmaları öncesi

zemin rehabilitesi ve tünel duvarının desteklenmesi, yeni temellerin takviyesi,

eski zayıf zeminlerin güçlendirilmesi, iksa duvar çalışmaları, zeminde sızıntıya

karşı geçirimsiz perdeler, şevlerin stabilite edilmesinde, zemin ankrajları, sığ

kazılarda şevlerin dayanımının artırılması, kazı yapılan alanda tabandan suyun

gelmesinin önlenmesidir (Lunardi, 1977).

Jet enjeksiyonu yapıların zeminden desteklenmesi veya geçirimsiz perdelerin

oluşturulması istenen alanlarda uygulanır. Bu yöntem bütün zeminlerde

uygulanabilir. Ayrıca derinlerdeki gevşek zeminler yüksek basınç enjeksiyonu

ile sıkıştırılabilir. Zemine verilecek karışım, ön araştırmalarla ve uygulama

yapılacak alan üzerinde gerekli testler yapılarak saptanır. Jet enjeksiyonunun

uygulanabilmesi için, uygun derinliğe kadar delinerek zemin yatay dönüş yapan

su jetine maruz bırakılır (Akbulut, 1999).

Jet enjeksiyonunda zemin çimento veya bentonit karışımları ile enjeksiyon

borusu yukarı çekilmek suretiyle yüksek basınçlı, aşındırıcı su veya hava jeti

tarafından delgi ucundaki bir enjektör ile çok yüksek basınç altında jet

oluşturulur. Uygulama kuyunun altından yukarı doğru yapılır. Hava basıncı ile

çıkartılan harmanlanmış zemin yerine karışım aynı anda aktarılır. Jet

enjeksiyonu yöntemiyle 40 metreden fazla derinliklere kadar zemin

stabilizasyonu yapılabilmektedir (Akbulut, 1999).

Jet enjeksiyonu uygulama açısından üçe (kolon, perde, kanat ) ayrılır. Kolonlar

jet delgisinin kendi ekseni etrafında döndürülmesi ile elde edilir. Perde

enjeksiyonunda jet yalnızca düşey bir düzlemde verilir ve delgi yukarı

çekilirken sızdırmaz perdeler meydana gelir. Kanat enjeksiyonunda ise yelpaze

şeklinde bir kütle meydana getirmek için sabit iki enjektör kullanılır. Jet

24

enjeksiyonunda karışımlar, kolay şekilde enjekte edilebilmesi için düşük

viskozite li olmalıdır. Bu faktör dışında karışımının özelliklerinde değişiklik

yapılabilir (Akbulut, 1999).

Yüksek basınç (jet) enjeksiyon aşamaları Şekil 2.9’da gösterilmiştir.

Şekil 2.9. Jet enjeksiyonu işlemi (Kır, 2007)

2.4.5. Kontakt (temas) enjeksiyonu

Kontakt enjeksiyonu, beton kaplama ile zemin arasında kalan boşlukların veya

beton ile çelik arasında kalan boşlukların doldurulmasıdır. Tünel ve su yapıları

çevresindeki boşlukların kapatılmasında uygulanan bu yöntem arka dolgu

olarak da bilinmektedir (Akbulut, 1999).

Zeminde meydana gelen boşluklar aşırı sökülme, donma sürecinde betonda

oluşan büzülme veya tünel duvarının konumunun tam yerleştirilememesi gibi

sebepler sonucu meydana gelir. Kontak enjeksiyonlarının uygulanması için

tünel kaplama betonunun prizini alması ve 28 günlük basınç dayanım

değerlerine ulaşması gerekmektedir. Bu yöntemde uygulanan basınçlar, projeye

ve tünel yüksekliğine göre belirlenir (Özkan, 2006).

Kontakt (temas) enjeksiyon işlemi Şekil 2.10’da gösterilmiştir.

25

Şekil 2.10. Kontakt enjeksiyonu işlemi (Mutman, 2007)

2.4.6. Konsolidasyon enjeksiyonu

Konsolidasyon enjeksiyon yönteminin asıl amacı zemindeki kaya yapısını daha

dayanıklı hale getirmek için yüksek dayanımlı sıkışmayan karışımı çatlak ve

boşluklara enjekte etme işlemidir. Konsolidasyon enjeksiyon işlemi ile

zemindeki sızma engellenir (Özgan vd., 2011).

Tünel imalatı esnasında, meydana gelen boşluğun cidarlarında kalan kaya yapısı

mevcut karakteristiklerini yitirir. Yeni çatlakların meydana gelmesi gibi

faktörler tünel açılımı esnasında püskürtme beton, çelik hasır, çelik iksa vb.

güçlendirici desteklerle geçici olarak yapılır. Tünel kazısı yapılıp duvarlara

kaplama betonu imalatı ve dolgu enjeksiyon çalışmaları bitirildikten sonra 15

gün katılaşma için beklenir. Daha sonra konsolidasyon enjeksiyonu işlemi

yapılır. Konsolidasyon enjeksiyon delgileri, tünelde 3 metrelik kesitlerde

şaşırtmalı olacak şekilde düzgün bir sıra ile yapılır. Önceden dolgu enjeksiyonu

uygulaması için açılmış olan enjeksiyonu delikleri derinleştirilir ve dolgu

enjeksiyonlarındaki gibi aşağıdan başlayarak, yukarı doğru olacak şekilde işlem

yapılır. Konsolidasyon enjeksiyon deliklerinin boyu 5 metreyi aşması halinde,

enjeksiyon işlemi iki kademe olacak şekilde uygulanır. Enjeksiyon işlemi

bitirildikten sonra zemine verilen karışımının sertleşmesi beklenerek delik

26

boşluğu kalın harç ile kapatılarak pürüzsüz olacak şekilde delik ağzı sıvanır

(Özkan, 2006).

Baraj temelinde meydana gelen deformasyonların minimuma düşürülmesi,

gövdede oluşacak kaymaya karşı direncin sağlanması, gövde ile zemin

düzleminde geçirimsiz bir yapının oluşturulması, temeldeki zemin yapısının

sızma ile yıkanmasının engellenmesi ve yamaçlarda duraylılığının geliştirilmesi

maksadıyla uygulanan konsolidasyon enjeksiyonlarının konumları barajın

karakteristiklerine göre değişiklik gösterebilir (Şekil 2.11). Dolgu barajlarda,

gövde yapısının alüvyon vb. zeminler üzerine yapılması durumunda enjeksiyon

uygulamasından önce, yapının oturacağı zemin düzeltilerek titreşimli

silindirlerle ile sıkıştırılır ve enjeksiyon uygulamalarına başlanır. Dolgu tipi

baraj, kaya zemin üzerine oturacak ise gevşek ve ayrışmış malzemeler

kaldırılarak gerekli görülen yerlerde bu kaldırılan malzemeler yerine beton

yapılır. Daha sonra çalışma alanında enjeksiyon uygulama işlemine geçilir.

Konsolidasyon enjeksiyonları, geçirimsiz çekirdek tabakası altına uygun

aralıklarda uygun basınçlar ile uygulanır. Çoğunlukla dolgu barajlarda

enjeksiyon perde ekseni ile baraj ekseni aynı hattadır. Böylelikle perde

enjeksiyon delik hattı, barajın gövdesinin tam ortasından uzanır. Beton ağırlık,

beton kemer, silindirle sıkıştırılmış katı dolgu, silindirle sıkıştırılmış beton

barajlarda, gövde içindeki galerilerden perde enjeksiyonu yapılır. Ön yüzü

geçirimsiz malzeme ile kaplanmış (beton, membran vb.) barajlarda ise

enjeksiyon perdesi, akış yukarı şev eteğindeki “plinth” adı verilen yastık betonu

altında yapılır. Beton tipi baraj temellerinde kazı sınırının 0.5 m üstüne kadar

kazı için patlatma yapılması, geri kalan kazının diğer yöntemlerle

tamamlanması gibi bir kısıtlama bulunmasına rağmen, temel zeminde kaya

patlatmalardan sonucu zarar görür. Bu sebeple temel kayanın fiziksel özellikleri

ve patlatmalar sonucu aldığı zarara göre kabul edilmiş bir karelaja uygun

olarak, enjeksiyon kuyuları açılır ve konsolidasyon enjeksiyon uygulması

gerçekleştirilir. Ayrıca beton barajlarda betonun dayandığı kaya şevlerinde de

yukarıda bahsedilen sebeplerden dolayı konsolidasyon enjeksiyon uygulaması

gerçekleştirilir (Tolun, 1995).

27

Şekil 2.11. Baraj tipine göre delgi konumları (Tolun, 1995)

2.4.7. Perde enjeksiyonu

Perde enjeksiyonu, hidrolik yapılar , tüneller, su, doğalgaz ve petrol depoları vb.

yapılarda kayanın ve zeminin bir aks boyunca birbirine bağlanması ile sızmanın

minimuma indirilmesi ve sızma boyunun uzatılması işlemidir (Özgan vd., 2011).

Barajda gövde altından ve ekseninden veya eksene yakın yerinden haznede

toplanan suyun mansap tarafına sızmasını engellemek ve başka yapılardan da

suyun gelmesini kesmek veya sızma boyunu uzatmak maksadıyla yapılan

işlemdir(Şekercioğlu, 1998).

Bu yöntemin asıl yapılış amacı, temelde geçirimsiz bir yapı oluşturmak ve

böylece aynı zamanda temelin mukavemetini artırmaktır. Basınçlı ve basınçsız

su testleri sonucu ulaşılan verilerle zeminlerin geçirimlilik (permeabilite)

sınıflaması yapılmaktadır. Bu sınıflamalar sonucu elde edilen sınır değerler

enjeksiyon deliklerinin uzunluklarının hesaplanmasında etkili olur. Enjeksiyon

uygulanacak alanda, geçirimli yapıları, bu yapılar altındaki geçirimsiz anakayaya

perde enjeksiyonu ile bağlamak gerekmektedir. Ancak bu bağlantıyı yapmanın

28

zor olduğu durumlarda (anakaya çok derinlerdeyse), enjeksiyon perdesi askıda

kalabilir. Böylece perde enjeksiyon tabanı ile anakaya üzerinde kalan geçirgen

ve yarı geçirgen malzemelerden meydana gelecek su sızıntılarının engellenmesi

için sızma boyu uzatılmış olur. Enjeksiyon perde uzunluklarının

belirlenmesinde kesin bir yöntem yoktur ancak USBR (United States, Bureau of

Reclamation) tarafından geliştirilmiş gözlemsel yöntemler bulunmaktadır

(Şekercioğlu, 1998).

Baraj gövdesinde perde enjeksiyon uygulaması Şekil 2.12’de gösterilmiştir.

Şekil 2.12. Perde enjeksiyonu şematik gösterimi (Alkaya, 2011)

2.5. Uygulama Yöntemine Göre Enjeksiyonlar

2.5.1. Tek kademeli enjeksiyon

Tek kademeli enjeksiyon yöntemi, derin olmayan enjeksiyon çeşitleri olan

kontak, konsolidasyon, temel ve rezervuar enjeksiyonlarında

uygulanabilmektedir. Ancak zeminin karmaşık ve bozuk olduğu alanlarda çok

kademeli enjeksiyon yöntemi de uygulanabilir (Kap, 2014).

2.5.2. Çok kademeli enjeksiyon

Derin enjeksiyon yapılması gereken zeminlerde tek kademeli enjeksiyon

uygulaması yetersiz kalmakta ve çok kademeli enjeksiyon uygulanması

29

gerekmektedir. Çok kademeli enjeksiyon, yükselen ve alçalan kademe olmak

üzere ikiye ayrılır (Kap, 2014).

Alçalan kademe enjeksiyon yönteminde, enjeksiyon kuyusu ilk kademe için

önceden belirlenmiş olan derinliğe kadar delinir, daha sonra delik enjeksiyon

işlemine geçilmeden önce yıkanarak basınçlı su testi yapılır ve enjeksiyon

işlemine geçilir. Karışım sertleşmeye başlarken kuyudaki çimento karışımı

yıkanır ve ikinci kademe için ilk kademede yapılan çimento karışımı prizini

aldıktan sonra aynı işlemler bu kademe için tekrarlanır. Kuyu derinleştikçe

kademelerde uygulanan basınç artırılır. Bu yöntemin tercih edilme nedeni

sızıntıları minimuma indirecek bir sistem olmasına rağmen dezavantajları ise

kademelerde uygulanan işlemlerin fazla olması ve çimento priz süresi

beklendiği için çok fazla zaman alan bir uygulama olmasıdır. Alçalan kademe

yöntemi, enjeksiyon kuyusunda yıkıntı meydana gelebilecek çatlaklı, ince daneli

zeminlerde ve karstik boşlukların doldurulması amacıyla uygulanır. Ancak bu

yöntemde, kademe enjeksiyonu bitirildiğinde, enjeksiyon kuyusundaki çimento

karışımının yıkanmasından ziyade, çimento şerbeti sertleştikten sonra yeniden

delinerek diğer kademelerin uygulanmasına geçilmelidir. Kademeli enjeksiyon

yönteminde istenen derinliğe inilmeden önce, delme işlemi esnasında, sondaj

suyunun tamamı veya % 70'ten fazlasının kaçaklardan kaçması durumunda,

sondaj işlemine ara verilir (Özkan, 2006).

Alçalan kademe enjeksiyon yönteminin şematik gösterimi Şekil 2.13’de

verilmiştir.

30

Şekil 2.13. Alçalan kademe enjeksiyon yöntemi (Özkan, 2006)

Yükselen kademe enjeksiyon yöntemi, her derinlikte enjeksiyon yapmaya

olanak sağlar ve bu yöntemde enjeksiyon deliği tabana kadar delinir. Enjeksiyon

kuyusu yıkanır. Daha sonra istenilen derinliğe tıkaç tutturularak kapatılır. Ve

enjeksiyon işlemi uygulanır. Bu yöntemle aşağıdan yukarıya doğru sistematik

şekilde tıkaç tutturulmak suretiyle enjeksiyon uygulaması yapılır. Tüm delik

açma çalışması bittikten sonra enjeksiyon işlemine geçildiği için bu uygulama

oldukça kısa sürmektedir (Özkan, 2006).

Bu yöntemde yüzeyden meydana gelecek sızmaların minimuma indirilebilmesi

mümkündür. Ayrıca bu uygulama delikte yıkıntı oluşabilecek taneli ve çatlaklı

temellerde ve karstik boşlukların stabilizasyonunda uygulanır (Kap, 2014).

Yükselen kademe enjeksiyon yöntemi Şekil 2.14’de gösterilmiştir (Özkan, 2006).

31

Şekil 2.14. Yükselen kademe enjeksiyon yöntemi (Özkan, 2006)

2.6. Enjeksiyonla İlgili Yapılan Çalışmalar

Zeminlerde geçirimsizliğin ve stabilizasyonun sağlanması amacıyla uygulanan

enjeksiyon yöntemleri hakkında geçmişten günümüze kadar pek çok araştırma,

deney ve testler yapılmış olup her geçen gün yeni metodlar geliştirilmiş ve yeni

malzemelerin uygulanabilirliğine yönelik araştırmalar yapılmıştır . Arazide

uygulanan deney ve araştırma çalışmaları genellikle enjeksiyon yönteminin

uygulanmasına yönelik olmasına rağmen laboratuvar çalışmaları deneysel

amaçlı olarak gerçekleştirilmektedir. Laboratuvar ortamında yapılan

çalışmalarda enjeksiyon şerbetlerinin mekanik ve fiziksel karakteristikleri ile bu

şerbetlerle yapılan enjeksiyonlu temellerin geoteknik karakteristiklerinin

incelenmesini içermektedir. Arazide yapılan çalışmalarında ise incelenecek

temel için optimum enjeksiyon şekli belirlenmektedir. Arazide yapılan

çalışmaların kapsamı; zemin cinsi, enjeksiyon uygulama yöntemi, enjeksiyon

yapılış amacı ve enjeksiyon şerbet tipi vb. kriterlere göre belirlenmektedir

(Akbulut, 1999).

Yapılan çalışmalarda çeşitli su/çimento oranlarında ince daneli çimentolar la,

farklı hızlarda karıştırıcı ve çalkalayıcılarla farklı enjeksiyon şerbetleri

oluşturulmuştur. Bu farklı şerbetlerin dayanım mukavemetlerinin karıştırıcı ve

32

çalkalayıcı ile olan ilişkileri araştırılmış olup deneylerde ince daneli normal

portland çimentolar ile farklı beş karıştırma tekniği uygulanmıştır. Su/çimento

oranı 1/1, 2/1, 3/1 ve 4/1 olarak belirlenen şerbetler karıştırıcılarda 1 ve 10

dakika olarak karıştırılmış olup 10 dakika karıştırılan şerbetlerin 1 dakika

karıştırılan şerbetlere nazaran daha hızlı çökeldiği halde karışımların aynı

çökelme yüzdesine sahip oldukları görülmüştür . Bunun yanında şerbet

karıştırma süresinin artması ile birlikte viskozitenin yükseldiği gözlenmiştir.

Karıştırma süresi ile priz süresi arasında bir ilişki gözlemlenmemiştir. Ancak

Blender karıştırıcıyla yapılan şerbetin basınç dayanımının daha fazla olduğu

görülmüştür (Schwarz ve Krizek, 1992).

Yapılan araştırmalarda çimento ve çimentonun ağırlıkça %5, %10, %15 ve %20

oranında silis dumanı eklenmiş olup enjeksiyon şerbetinin mukavemeti ve

sulanma miktarları araştırılmış olup gerçekleştirilen deneylerde %20 silis

dumanı karıştırılmış şerbetten en fazla basınç mukavemetinin elde edildiği

referans olarak alınan çimento şerbetinden %10 yüksek olduğu görülmüş ve bu

şerbette sulanma kabiliyetinin azaldığı belirlenmiştir. Çimentoya çeşitli

oranlarda silis dumanı eklenerek oluşturulan şerbetlerin viskozite, sulanma,

tiksotropi, küçülme ve basınç mukavemetinin zamanla değişimleri

araştırılmıştır. Araştırmalarda çimento ile çimento ağırlığının %5, 10, 15 ve 20

oranlarında silis dumanından meydana gelen farklı şerbetler oluşturulmuştur.

Silis dumanı katılmayan şerbetlerde su/çimento oranı 4/10 olarak alınırken bu

oranı silis dumanının eklenmesi ile artırılmıştır. Ayrıca çimento ağırlığının

%0,8-%1,2 oranında süper akışkanlaştırıcı kullanılmış olup basınç mukavemet

değerlerinin ve vizkozitenin silis dumanı oranı ile yükseldiği görülmüştür. %20

silis dumanı karıştırılan şerbetin en yüksek basınç mukavemetini verdiği

görülmüştür. Silis dumanı oranının artması ile sulanmanın azaldığı anlaşılmıştır

(Aitcin vd., 1984).

Silis dumanı katkılı karışımların 7. ve 28. günde basınç mukavemeti değişimi

Şekil 2.15’de verilmiştir.

33

Şekil 2.15. Silis dumanı katkılı karışımların basınç mukavemeti değişimi (Aitcin vd., 1984)

Çimento, bentonit, uçucu kül ve hava sürükleyici katkı maddeleri ile

karışımların mukavemet değerleri incelenmiş olup kum ve uçucu kül malzemesi

%50 ve %100 oranlarında uygulanmıştır. %0,5 bentonit ve %1 hava sürükleyici

katkı maddeleri bazı şerbetlerde katılmıştır. Şerbetler karıştırıldıktan sonra 7,1

cm çapında ve 14 cm yüksekliğinde flexi-glas kalıplara dökülmüş ve %100

nemde 28 gün kür edilmiştir. Yapılan çalışmalardan sonra %50 kum ve %50

uçucu kül karıştırılmış su/çimento oranının 1/1 olan karışımın en yüksek

mukavemet değerini verdiği görülmüştür (Sandra ve Jeffrey, 1992).

Yapılan çalışmalarda çimento, bentonit, akışkanlaştırıcı ve hava sürükleyici

katkılarla farklı su/çimento oranlarında şerbetler hazırlanmıştır. Çimento

ağırlığının %4’ü kadar bentonit, %1’i kadar da akışkanlaştırıcı ve hava

sürükleyici katkılar uygulanmıştır. %50 relatif sıkılıktaki çakılla gerçekleştirilen

deneylerde 15 cm çapında 30 cm boyundaki silindir kalıplarla yapılan

şerbetlere 100 kPa düşey basınç verilerek enjeksiyon uygulanmıştır. En yüksek

dayanım, 3/10 su/çimento oranında olan ve akışkanlaştırıcı madde eklenen

şerbetlerden meydana gelen enjeksiyon edilmiş deney numunelerinde 30 MPa

olarak görülmüştür. En kötü dayanım ise %4 bentonit katkılı karışımlarla

meydana gelmiştir. Enjeksiyon yapılmış numunelerin basınç dayanımları

su/çimento oranı ile ters orantıda olarak su/çimento artarken dayanımın

azaldığı fakat zamanla da arttığı görülmüştür (İncecik ve Ceren, 1995).

34

Yapılan çalışmalarda geçirimsiz bir tabaka oluşturmak için yaygın olarak

uygulanan zemin-çimento-bentonit karışım şerbetlerinin esneme kabiliyetlerini

geliştirmek ve zeminin geçirimliliğini azaltmak için laboratuvar ortamında

kimyasal katkılar içeren şerbet numuneleri hazırlanmıştır. Zemin olarak ince

kum ve silt katkı maddesi olarak ise çelik lif (ÇL), karbon lif (KL), kevlor (KE),

polipropilen lif (PL), styrene-latex (SB), acrylic latex (AC), epoksi reçinesi (ER)

ve asfalt emülsiyonu (AE) kullanılarak karışımlar oluşturulmuş olup bunlara ek

olarak katkısız numuneler de hazırlanarak numunelerin çekme, eğilme, basınç

mukavemetleri, elastisite modülü ve geçirgenlikleri araştırılmıştır.Yapılan

karışımlarında %63-70 zemin, %12-14 çimento, %5-0.2 bentonit, %15-18 su ve

katkı maddesi %0-0.4 oranlarında karıştırılmış ve katkı cinsi , zemin türü, kür ve

karıştırma süresi vb. kriterler olarak seçilmiştir. Karışımlar 100 mm çapında,

200 mm boyundaki kalıplara konularak her bir kalıp 30 saniye sarsma tablası

üzerinde bekletilerek deney uygulanıncaya kadar numuneler %100 nemde kür

edilmiştir. Yapılan deneylerde kullanılan katkıların tümünün elastisite

modülünü, basınç dayanımını ve permeabiliteyi katkısız numuneye nazaran

azalttığı sonucuna ulaşılmıştır. Katkı eklenen numunelerin 7 ve 28 günlük

basınç dayanımları katkısız numuneye göre %40 daha az olduğu görülmüştür

(McFarlane ve Holtz, 1992).

Farklı katkı tipleri ile oluşturulan karışımların basınç mukavemet değerleri

Şekil 2.16’da görülmektedir.

Şekil 2.16. Farklı karışımların basınç mukavemeti değişimleri (Akbulut, 1999)

35

Çelik lif, Kevlor ve Styrene butadiene latex eklenerek iyileştirilen deney

numuneleri çekme dayanımını katkısız deney numunesi nazaran azaltırken

asfalt emülsiyonu düşük elastik modüllü olsada çekme, eğilme ve basınç

dayanımını katkısız numuneye nazaran fazla değiştirmediği görülmüştür. Katkı

maddeleri ile dayanıklı hale getirilen zeminin çekme dayanımı kayda değer

derecede yükselse de Styrene butadiene lateks çekme dayanımı, kontrol

numuneye göre %9-14 oranında yükselmiştir. Katkılı silt karışım numuneleri

genellikle kum numunelerden daha az dayanım sağladığı anlaşılmıştır.

Permabilite; akrilik, polimer lateks ve asfalt emülsiyon malzemesi ile azalmış ve

en büyük azalma asfalt emülsiyonunda görülmüştür (McFarlane ve Holtz, 1992).

Numunelerin permeabilitesinin karışım tipleri ile değişimleri Şekil 2.17’de

görülmektedir.

Şekil 2.17. Numunelerin permeabilitesinin karışım tipi ile değişimi (Akbulut,1999)

Çimento esaslı karışımlar ile enjeksiyon uygulanan kum zeminlerin geoteknik

özellikleri araştırılmış olup çimento, çimento-sodyum silikat, çimento-bentonit,

çimento-kalsiyum silikat, çimento-silis dumanı ve çimento-uçucu kül

karışımlarının vizkosite, katılaşma süresi, sulanma ve basınç dayanımı

araştırılmıştır. Su/katı oranı 1/1 olan karışımlarla kuma enjeksiyon yapılmış ve

daha sonrasında 38 mm çapında 74-90 mm boyunda numuneler hazırlanmıştır.

Suda kür uygulanan numunelerin 7 ve 28 günlük basınç dayanımları

araştırılmıştır. Çimento karışımı en fazla basınç dayanımı göstermiş olup silis

36

dumanlı karışımın basınç dayanımı bentonitli karışıma göre daha yüksek olduğu

görülmüştür. Buna rağmen en yüksek sulanma çimentolu numunelerde, en

düşük sulanma ise diğer karışımlarda olmuştur. Enjeksiyon uygulanan

karışımlarda bentonitli karışımlar, çimento ve silis dumanlı karışımlardan daha

çok basınç ve çekme mukavemeti göstermiştir (Vipulanandan ve Shenoy, 1992).

Çimento enjeksiyonu uygulanan kum zemindeki boşlukların yöneliminin

incelendiği araştırmalarda, Ottawa kum zemine ince çimentolu enjeksiyon

uygulanmıştır. Zemindeki boşluğun su/çimento oranı ve şerbetteki danelerin

çökelme karakteristikleri incelenmiştir. %65 relatif sıkılıktaki Ottowa kumuna

70 kPa enjeksiyon basıncı altında ince daneli çimento karışımı enjekte edilerek

7 ve 28 günlük geçirgenlik, basınç ve çekme dayanımları incelenmiştir (Şekil

2.18). Numunelerden yarısı yatay, yarısı düşey kür edilmiş olup düşey kür

edilen numunelerin permeabilitelerinin daha az olduğu, su/çimento oranı

arttıkça permeabilitelerinin arttığı anlaşılmıştır. Yatay kür numunelerin

su/çimento oranı 3/2 ise basınç dayanımı yüksek, 1/1’de ise bir fark yoktur

(Krizek ve Helal, 1992).

Şekil 2.18. Yatay ve düşey kür edilmiş numunelerin basınç mukavemetinin su/katı oranı ile değişimi (Krizek ve Helal, 1992)

Normal portland ve ince daneli çimento ile farklı su/çimento oranlarında

karışımlar hazırlanmış olup bu karışımlara farklı oranlarda silis dumanı,

akışkanlaştırıcı ve su tutucu katkı maddeleri eklenmiştir. Hazırlanan bu

karışımların reolojik karakteristikleri ve enjeksiyona uygunlukları

araştırılmıştır. Uygulanan deneylerde 0,44 poroziteli kuvars kumu ile 0,35

37

poroziteli Ottowa kumu kullanılmıştır. Hazırlanan bütün karışımlara süper

akışkanlaştırıcı kimyasal madde eklenmiştir. İnce çimento ile hazırlanan

karışımlarının vizkoziteleri normal portland çimentoile hazırlananlardan daha

fazla olduğu görülmüştür. İnce daneli çimento ile hazırlanan karışımlarının

enjeksiyon edilebilme kabiliyetleri su/çimento 1,2 ve 2 oranlarında %100

olduğu ve enjeksiyon kabiliyetinin arttığı görülmüştür. Çimento ağırlığının

%6’sı kadar eklenen silis dumanının ile enjeksiyon edilebilme kabiliyeti ve

sulanma azalmış ve viskoziteyi artmıştır (Perret vd., 1997).

İki farklı enjeksiyon düzeneği ve farklı karışımlarla yapılan araştırmalarda

yapılan deneylerde enjeksiyon uygulama basıncı, enjeksiyon şerbet oranı,

karışımın jel haline gelme süresi, çevre faktörlerinin uyguladığı basınç ve zemin

permeabilitesinin enjeksiyon türüne olan etkileri incelenmiştir . Çalışmalarda ilk

önce üç eksenli basınç deneyinin uygulanabileceği 500 mm yükseklikteki

enjeksiyon uygulama deney düzeneği ile yoğunluğu 1.52-1.45 gr/cm3, kayma

gerilmesi =35-41° ve permeabilitesi 2.7xl01 - 5.8x104 cm/sn aralığında değişen

karışımlar hazırlanarak su ile doyurulmuş ortama enjekte edilmiştir. Enjeksiyon

uygulama esnasında numunelerdeki boşluk suyu basıncı, enjeksiyon oranı ve

enjeksiyon basıncı araştırılmıştır. Sonrasında ise aynı karakteristikteki

numuneler, 800 mm çap ve yükseklikteki numuneye düşey doğrultuda 100 kPa

basınç uygulayarak enjeksiyon yapılmıştır. İki farklı deney düzeneğinde de

enjeksiyon çubuğu ile düzeneğin düşey kenarından numune ortasına enjeksiyon

işlemi uygulanmıştır. Zeminin dayanımını yükseltmek ve permeabiliteyi

azaltmak amacıyla uygulanan enjeksiyon yöntemleri ile laboratuvar ortamında

yapılan deney düzeneklerinin sonuçları arasında ciddi farklılıklar görülmüştür.

Laboratuvar çalışmalarında enjeksiyon basıncı ile enjeksiyon edilebilme

kabiliyetinin yükselmiş, permeabilite azalmış, çevre basıncının artması ile

enjeksiyon kabiliyeti de azalmış ve enjeksiyon yapılan numunenin şeklinin,

enjeksiyon basıncı ve enjeksiyon oranı ile olan ilişkiye bağlı olduğu

görülmüştür. Enjeksiyon basıncının ise zeminin permeabilite ve çevre basıncına

göre değişiklik gösterdiği görülmüştür (Mori vd., 1992).

Çimento, çimento-uçucu kül, çimento-silis dumanı ve çimento-kil karışımlarının

kullanıldığı çalışmalarda daneli zemine daneli karışımlarla enjeksiyon

38

uygulaması yapılmıştır. Yapılan bu çalışma kapsamında gerçekleştirilen

deneylerde zemin dane boyutu, zemin boşluğu, karışım oranları, enjeksiyon

uygulama basıncı, farklı katkı maddelerinin cinsi ve oranı, zaman vb.

parametreler göz önüne alınmıştır. 0,50 rölatif sıkılıktaki enjeksiyon işlemi

yapılmış zeminlerde, silis dumanlı numunelerde basınç dayanımının arttığı ve

permeabilitenin azaldığı görülmüştür. Uçucu kül ile yapılan enjeksiyonda basınç

dayanımı azalmış ve permeabilite yükselmiştir. Kil karışımlı enjeksiyon

numunelerinde basınç dayanımının azalmıştır (Akbulut, 1999).

Zemin enjeksiyonu üzerine yapılan çalışmalarda, enjeksiyon karışımı ve

enjeksiyon basıncının zeminin dayanımı üzerindeki değişimleri ve karışımın

enjeksiyon yapılabilirliği incelenmiştir . Yapılan laboratuvar deneylerinde dane

çapı 0,6 mm’den küçük olan olan zeminlerde enjeksiyonun uygulanamadığı

görülmüştür (Akbulut ve Sağlamer, 2002).

Zemin sınıfı GP ve SP olan iki farklı zemin numunesinden hazırlanan rölatif

sıkılıkları %25, %50, %75 ve %100 olan sekiz farklı numuneye, farklı basınçlar

altında (100 kPa, 150 kPa ve 200 kPa) üç farklı su/çimento oranlarında (0.7, 1.0

ve 1.5) laboratuvar ortamında enjeksiyon uygulaması yapılmış olup enjeksiyon

uygulanmış numuneler 7 ve 28 gün suda küre bırakılmıştır. Daha sonra bu

numunelere serbest basınç deneyi uygulanmıştır. Çalışmalarda enjeksiyon

basıncının serbest basınç dayanımını değiştirmediği, karışımın su/çimento

oranı arttıkça serbest basınç dayanımının azaldığı görülmüştür. Çalışmaların

ikinci aşamasında, üç farklı zemin yapısına sahip arazide enjeksiyon uygulaması

yapılmıştır. Enjeksiyon uygulanmış yapılmadan önce bu zeminlerde SPT, CPT ve

sismik kırılma deneyleri yapılmış ve daha sonra su/çimento oranı 1 olan

enjeksiyon harcı, derinliğe göre değişen basınçlarda (100 kPa, 150 kPa ve 200

kPa) enjekte edilmiş ve 28 gün sonra bu zeminler incelemiştir. Yapılan

incelemeler sonucunda Vp hızının %64, Vs hızının %36 arttığı ve bu artışlara

bağlı olarak yerel zemin sınıflarında bir sınıf yükselme meydana geldiği

görülmüştür. Ayrıca yapılan üç boyutlu analizde, son limit gerilmesinin

enjeksiyon işlemi öncesine nazaran %30 ile %60 arasında yükseldiği

görülmüştür (Mutman, 2007).

39

Yapılan çalışmalarda toprak ve kaya dolgu barajların temellerinin

iyileştirilmesinde polimer-çimento karışımlarının etkisi araştırılmış olup

karışımların akışkanlığının ve dayanımının zaman içinde değişimi incelenmiştir.

Zemin içerisinde polimer-çimento karışımlarının yayılımı ve en uygun

su/çimento oranının tespit edilebilmesi için gerekli yaklaşımlar yapılmıştır.

Sertleşmeyi arttırmak amacıyla hızlandırıcı olarak sodyum silikat, kalsiyum

klorit ve metil metilakrilit, su tutucu olarak kalsiyum lignosülfanat karışımlara

eklenmiştir. Karışımlarında Hindistan portland çimentosu, karışımların %90-95

oranında kimyasal katkı maddeleri ve polimerler kullanılmış olup değişik

hızlarda karıştırıcılarla karışımlar karıştırılmıştır. Su/çimento oranları 0.6 ve 1

olan karışımların spesifik ağırlık, pH, viskozite, jelleşme süresi, sulanma, jel

dayanımı vb. karakteristikeri belirlenmiş ve yapılan deneylerde metil ve

sodyum silikatın daha fazla basınç dayanımı verdiği anlaşılmıştır (Shroff ve

Shah, 1992).

Yapılan çalışmalarda ince daneli çimento (MC-500) kullanılarak sodyum silikatlı

farklı oranlara sahip karışımların karakteristikleri laboratuvar ortamında

araştırılmıştır. Akışkanlık, jelleşme süresi gibi faktörlerin karışım oranları ile

olan ilişkisini ortaya çıkarmak üzere yapılan çalışmalarda , karışım oranlarının

basınç dayanımı üzerindeki etkisi ortaya çıkarılmıştır . Su/çimento oranları 1.0

ile 0.2 olarak hazırlanmış karışımlarda karışım hacminin %10’u ile %80’i

arasında değişen sodyum silikat ile farklı enjeksiyon karışımları hazırlanmıştır.

Hacimce %20 sodyum silikat ile hazırlanan karışımlarda su/çimento oranı 2/1

ile 5/1 aralığında olan numunelerle deneyler yapılmıştır. İkinci yapılan

deneylerde su/çimento oranı 2/1 ve hacimce % 10 ile %60 arasında değişen

karışımlarla bir seri deney yapılmıştır. Deneylerde kullanılan çimento (MC-500)

D50=3.5 µm ve 8800 cm2/gr inceliktedir. Ayrıca sodyum silikatın birim hacim

ağırlığı 1,38 gr/cm3, viskozitesi 180 cp, PH=11.3, SiO2/Na20=3.22’dir. Yüksek

hızlı mikser ile karıştırılan karışımlar 37.5 mm çapında ve 6.4 mm kalınlıkta

fleksi-glas kaplara dökülmüş ve küre bırakılmıştır. Küre bırakılan karışımların

renk değişimi gözlemlenerek değerlendirmeler yapılmıştır. %20 sodyum silikat

içeren, akışkanlığı ve basınç dayanımı orantılı değişim gösteren karışımlarda,

40

su/çimento oranının yükseldikçe basınç dayanımı azalmıştır. Çimento/su oranı

1/2 olan numunelerde sodyum silikatın %10-60 yükselmesiyle 28 günlük

basınç dayanımının %30 yükseldiği görülmüştür. Numunelerde su arttıkça

çekme dayanımı %20-50 arasında düşmüştür ancak çimento/sodyum silikat

oranının yükselmesiyle yükselmiştir. Karışımların koyu yeşile rengine dönmesi

dayanımın arttığını göstermiştir (Liao vd., 1992).

Enjeksiyon uygulaması yapılan kumların enjeksiyon yapılabilirlik, katılaşma

süresi, çekme ve basınç dayanımları, sulanmaları, viskoziteleri vb. gibi

özelliklerini belirlemek amacıyla çimento, sodyum silikat, silis dumanı

kullanılarak meydana gelen karışımlarının incelenmiştir . Yapılan laboratuvar

deneylerinde, çimento karışımlarına çimento ağırlığının %5-10-15 oranında

silis dumanı (dane boyutu 0,1-0,15 m mikron aralığında değişiklik gösteren)

ve silikat karışımlarına silikat ağırlığının % 1,5-10 oranında eklenmiştir.

Hazırlanan enjeksiyon karışımlarının prizlenme süreleri, sulanmaları ve

viskoziteleri hesaplanmış olup sonuç olarak; silis dumanının karışımların

jelleşme süresini ve çökelmelerini düşürdüğü görülmüştür. Bunun yanında silis

dumanı arttıkça karışımların viskoziteleri de yükselmiştir. Daha sonra yapılan

bu karışımlar 38 mm çapında, 90 mm boyunda kum zemin numunelere 13,8 kPa

basınç altında enjekte edilmiş ve çimentolu numuneler suda silikatlı

numunelerse nemli plastik ortamda küre bırakılmışlardır. Normal portland

çimento ile yapılan ve su/katı oranı 1 olan karışımlar D10=1,65 mm, D60=2,3

mm ve Cu=1,49 olan kum ortama enjekte edilmiştir. Sulu sodyum silikat (%50)

karışımları D10=0,65 mm ve D60=0,72 mm, CU ve CC = 1 olan Ottowa kumuna

enjekte edilmiştir. 28 gün sonunda %5 silis dumanı katkılı karışım, çimento

karışımına göre %30 daha fazla çekme mukavemeti göstermiş ve silikat katkılı

karışımlarda silis dumanının artmasıyla çekme dayanımının azaldığı

görülmüştür. Ayrıca silikat katkılı karışımlar içinde %5 silis dumanı optimum

sonuç göstermiştir. %1 ve %5 silis dumanı katkılı silikat karışımlarla yapılan

enjeksiyon uygulamaları yapılan numunelerin basınç dayanımını %50 ile %100

oranında arttırdığı ve %10 oranda silis dumanı katkılı silikat karışımların ,

çimento karışımına benzer sonuçlar gösterdiği anlaşılmıştır (Ata ve

Vipulanandan, 1997).

41

Silis dumanı katkılı silikat enjeksiyonu uygulanmış numunelerin gerilme

deformasyon ilişkisi Şekil 2.19’da verilmiştir (Akbulut, 1999).

Şekil 2.19. Silis dumanı katkılı silikat enjeksiyonu uygulanmış numunelerin gerilme deformasyon ilişkisi (Akbulut, 1999)

Üretan enjeksiyonu yapılan kumun permeabilite ve dayanım karakteristikleri ile

üretanın geçirimli zeminlerde uygulanabilirliğinin araştırıldığı çalışmalarda,

laboratuvar ortamında bir seri deneyler gerçekleştirilmiştir. Üretan, su ile

reaksiyon gören hidrolik bir reçine olup serbest akan sıvılarda yarı-geçirimsiz

katı hal meydana getirebilir. Sıvı fazda 20-60 cp viskozite ve 6,8-7,5 pH

değerlere sahip olan üretan, katılaştığında 1,5-2 kPa çekme dayanımı

göstermiştir. Karışımların viskozite, jelleşme süreleri ve numunelerin

geçirimliliklerinin incelendiği çalışmada, dayanım deneylerinde %50 jel süresi

düzenleyici, %45 su ve %5 jel katılaştırıcıdan meydana gelen karışımlar

kullanılmıştır. Deneylerde enjeksiyon uygulanan kum zeminin su oranı %0.08,

özgül yoğunluğu γs=2.65 gr/cm3, γmin=l.49 gr/cm3, γmax=l.73 gr/cm3 ve hidrolik

iletkenliği kmin=2.10-2 mm/s, relatif sıkılığı Dr=%50 ve içsel sürtünme açısı

ϴ=35°’dir. Kum zemin 300 mm çapında 600 mm boyunda akrilik kap içine

yerleştirilmiş ve 2 lt/dk’lık hızla üretan enjeksiyonu uygulanmıştır. Enjeksiyon

uygulanan numuneler 24 saat süre sonunda kalıptan çıkarılmış ve 70 mm

42

çapında numuneler hazırlanmıştır. Çalışmalar sonucunda üretan karışımlarının

viskozitelerinin 43-225 cp, jelleşme sürelerinin 15-21 dk arasında değişiklik

gösterdiği anlaşılmıştır. Enjeksiyon işlemi uygulanmış numunelerin hidrolik

iletkenliği k=4.6xl0-8 mm/sn - 1.5x10-8 mm/sn aralığında değişmiş ve 7. günde

kayma gerilmesinin 12,4 kPa olmuştur (Lowther ve Gabr, 1997).

Son 20 yılda detaylı çalışmalara konu olan enjeksiyon karışımlarının, zemin

içindeki davranışları ve zeminde geçirimsiz bir yapı meydana getirme

kabiliyetleri incelenmiştir. Yapılan çalışmalarda enjeksiyon uygulanan bölgenin

etki alanı, enjeksiyon uygulama basıncının yükselmesi ile genişlemiştir. Ancak

bunun meydana gelmesi için enjeksiyon uygulama basıncının, enjeksiyon

karışımının akma direncinden fazla olması gerekmektedir (Akbulut, 1999).

Zayıf ve geçirgen olan zeminlerde uygulanan sertleştirme enjeksiyonları,

çimento ya da sodyum silikat içeren karışımlarla uygulanmaktadır. Çimento

zemin içerisindeki boşluğu doldurarak sert ve geçirimsiz bir tabaka oluşturur.

Esnek enjeksiyon uygulamalarında ise malzemeleri birbirine bağlayan çimento

bulunmaz. Bunun yerine çeşitli boyutlardan meydana gelen dolgu malzemeleri

bulunur. Sertleştirme enjeksiyonları, esnek enjeksiyonlara nazaran daha yaygın

olarak kullanılmaktadır. Yapılan çalışma larda, farklı enjeksiyon teknikleri

kullanılarak, esnek enjeksiyon yöntemlerinin barajlarda iyileştirici olarak

kullanılabilirlikleri ve sertleşen enjeksiyonlarınsa bir baraja verebileceği

zararların belirlemesi üzerine bir sıra permeabilite ve kutu filtre deneyleri

yapılmıştır. Bu deneylerden elde edilen sonuçlara göre; kompaksiyon

enjeksiyon yönteminin, esnek enjeksiyonda büyük avantajlar sağladığı

görülmüştür. Bunun başlıca nedeni, kompaksiyon enjeksiyon yönteminin

merkezdeki çekirdek tabakada çatlamaya yol açmamasıdır. Permeabilite deney

sonuçları, esnek enjeksiyonda malzeme boyutunun dağılım eğrisinin, uzun

vadeli stabilite üzerinde büyük bir etkiye sahip olduğunu göstermiştir. Kil

çekirdek tabakasının çevresine enjekte edilen harcın toprağı nasıl etkilediğini

incelemek amacıyla hem sertleşen hem de esnek enjeksiyon ile filtre kutu

deneyleri yapılmıştır. Bu deneylerden elde edilen sonuçlara göre, sertleşen

enjeksiyon dolguda çatlaklara neden olmaktadır. Çatlak oluşumunun başlıca

43

nedeni sertleşen harçların büzülme (çekme) yeteneğidir. Esnek enjeksiyonda ise

çatlama meydana gelmemiş ve merkez çekirdekle uyum sağlamıştır (Lagerlund,

2009).

İran’daki Kamal-Saleh Barajı’nın, anakaya özelliklerini belirlemek için RMR

(Kaya Kütle Değerlendirme) ve GSI (Jeolojik Dayanım Endeksi) sistemleri

kullanılmıştır. RMR sonuçları, baraj temeli boyunca yapılan Lugeon testleri ile

karşılaştırılmış olup baraj temelindeki kaya kütlesinin RQD (kaya niteliği) ve

RMR değerlerinin düşük olmasına rağmen, geçirgenlik ve Lugeon değerlerinin

de düşük olduğu görülmüştür. Yüzeye yakın olan kırıkların sık ve boyutlarının

büyük olması gibi faktörler yüzeye yakın bölgede daha yüksek bir geçirgenliğe

neden olurken, derinlerde (20-25 m) geçirgenliğin düşük olduğu görülmüştür.

Çalışmalarda kuyu aralıkları 1,5 m’den az ve derinliği 20 m’den düşük olan

enjeksiyon uygulamasının verimli olacağı sonucuna varılmış olup önerilen bu

enjeksiyon modelinin sahada uygulandıktan sonra yapılan testlerde

geçirgenliğin 1-3 lugeon değeri aralığına düştüğü görülmüştür (Uromeihy ve

Farrokhi, 2012).

Etiyopya'nın Geba Nehri üzerine inşa edilecek bir baraj zemininin geoteknik

araştırmaları, harita ve planlama işleri, etüt ve sondaj çalışmaları, ve

laboratuvar deneyleri dahil olmak üzere bir takım araştırmalar yapılmıştır.

Çalışma alanında zeminin jeolojik karmaşıklığı (kalkerli bölgeler, kalker-şistli

bölgeler), RQD (kaya niteliği) ve Lugeon sonuçlarının değişkenliğinden de

anlaşılmaktadır. 63 farklı noktada basınçlı su testi yapılmış olup sonuçların

yaklaşık üçte ikisinin enjeksiyon gerektiren değerde olduğu görülmüştür. Sonuç

olarak Baraj ekseninde orta bölgede bulunan alüvyon çökellerinin kazılması ve

sol sahil için 100 m, orta temel için 35 m ve sağ sahil için 60 m derinliğe iki ila üç

sıra olmak üzere enjeksiyon perdelerinin yapılması önerilmiştir (Berhane ve

Walraevens, 2013).

Yapılan çalışmalarda Ürdün’de 1999 ve 2003 yılları arasında, marn ve kalkerli

zemin üzerine inşa edilen 67 m yüksekliğindeki Mujib Barajı’nda gerçekleşen

bir olay analiz edilmiştir. Yapılan ilk araştırmalarda orta düzeyde geçirgenlik

44

gösteren baraj temeli için 50 m derinliğe kadar uzanan normal bir enjeksiyon

yapılması önerilmiş olup baraj gövdesinin alt kısmı inşa edilirken az miktarda

bir su sızıntısı görülmüştür. Daha sonra kurak bir yazın ardından meydana

gelen yoğun yağış, rezervuarı bir gecede maksimum su seviyesine (194 m)

kadar doldurmuştur. Sonra aniden sağ sahilde bir sızıntı başlamıştır. Bu sızıntı

sabah 140 lt/sn'ye ulaşmış ve sonraki iki hafta boyunca 240 lt/sn'ye kadar

yükselmiştir. Yapılan çalışmalar sonucu ikinci bir enjeksiyon programı

uygulanmış olup bu sızıntı yaklaşık 3 lt/sn’ye düşürülmüştür. Yapılan

değerlendirmelerde, sızıntının ani şekilde artan hidrolik basınç yüzünden

karstik boşlukları dolduran enjeksiyon malzemesinin yıkanması sebebiyle

meydana geldiğini tespit edilmiştir (Wiesner ve Ewert, 2013).

Yapılan çalışmalarda Artvin Deriner Barajı’nda yapılan enjeksiyon uygulamaları

incelenmiş olup temel kayaçlarının geoteknik özellikleri araştırılmış ve

uygulanacak olan optimum enjeksiyon yöntemi belirlenmiştir. Elde edilen

verilere göre, ana kayaya baraj gövdesi boyunca kuyuları 6 m aralıklarda ve 20

m derinlikte iki sıra olmak üzere perde enjeksiyonu uygulanması gerektiği

görülmüştür (Özçelik, 2014).

Çalışmalarda üç boyutlu bir jeolojik modeli, gerçek zamanlı bir veri toplama

teknolojisiyle birleştirilerek enjeksiyonu izleme ve analiz etme amaçlanmıştır.

Bu birleşik model sistemi, gerçek zamanlı enjeksiyon veri işleme ve izleme,

jeolojik durumların öngörülmesi ve görüntülenmesi, kayadaki iyileşmelerin

belirlenmesi ve enjeksiyon parametrelerinin analizinin görselleştirilmesi gibi

yöntemleri kapsamaktadır. Bu sistem Çin’deki bir hidroelektrik baraj projesinde

kullanılmış olup sistemin tutarlı olduğunu, ayrıca sistemin inşaat süreçlerini

uzaktan izlemede saha mühendislerine mantıklı imalat planı yapmalarını

sağlamada ve optimum enjeksiyon uygulamalarını belirlemede başarılı olduğu

görülmüştür (Zhong vd., 2015).

İran’daki Nargesi Barajı’nın gövde aksındaki geçirgenlik ve uygulanacak

enjeksiyon tipinin belirlenmesinin incelendiği bu çalışmada öncelikle kaya

kütlesi değerlendirme (RMR) ve jeolojik dayanım endeksi (GSI) sistemleri

45

kullanılarak kaya kütlesi sınıflandırması yapılmıştır. Daha sonra da güç endeks

testi (SPI), hidrolik testi (JHA) ve lugeon testi yapılarak uygun enjeksiyon

yöntemi belirlenmiştir. Sonuç olarak toplam baraj alanının %56’sının lugeon

değerinin 3’den az olduğu görülmüştür. Ayrıca baraj alanının %59’unda akış

kaydı görülmemiştir. Elde edilen verilere göre SPI ile RQD (kaya niteliği)

değerleri arasında makul bir korelasyon olduğu gözlenmiştir (Azimian ve

Ajalloeian, 2015).

Yapılan çalışmalarda GIN yönteminin uygulanabilirliği incelenmiş olup

günümüzde çatlaklı kayaların enjeksiyon uygulamalarında, ampirik yöntemlerin

kullanılmakta olduğu ve bu ampirik yöntemlerin arasında Avrupa'da en popüler

olanının GIN yöntemi olduğunu görülmüştür. Sonuç olarak bu metodun, analitik

çözümler sonucu elde edilen teorik tahminlerden daha makul olduğu sonucuna

varılmıştır (Rafi ve Stille, 2015).

Şanlıurfa’daki ön yüzü beton kaplı kaya dolgu tipi olan Mezra Barajında,

zemindeki olası problemleri tespit etmek için, anakayanın dayanıklılığı ve baraj

ekseni boyunca geçirgenliği araştırılmıştır. Baraj çoğunlukla alüvyon, yamaç

molozu ve kalker yapısı üzerine konumlanmıştır. Baraj temelindeki alüvyon ve

yamaç molozu kalınlığı yaklaşık 10 m olup Gaziantep'in Eosen-Oligosen yaşlı

kalkeri üzerine yerleşmiştir. Sahada ve laboratuvarda yapılan çalışmalar

sonucunda, anakaya yapısının önerilen Mezra Barajı’nın tasarımı için uygun

olduğu ve sol sahilde açığa çıkan kalkerlerin sağ sahilde olanlara kıyasla daha

kaliteli olduğu gözlemlenmiştir (Agan, 2015).

Kimyasal enjeksiyon yöntemi, zeminlerde sızdırmazlığı sağlamak amacıyla

geliştirilmiş eski ve yaygın bir yöntemdir. Ancak bu yöntem bazen pahalı ve

istenen etkiyi gösterememektedir. Bu nedenle yeni malzemeler ve enjeksiyon

yöntemleri bir çok araştırmaya konu olmaktadır. Yapılan çalışmalarda ise uçucu

kül, çimento, kireç ve plastikleştirici katkı malzemeleri kullanılarak oluşturulan

kil süspansiyon karışımlarının özellikleri incelenmiş ve barajlarda sızdırmazlık

için optimum enjeksiyon karışımı olarak %6 plastikleştirici katkı malzemesi

olan (NaPO3)6 ve %2 kireç karışımı önerilmiştir. Bu karışım yakın zamanda

46

Moravia havza alanı üzerindeki bir gölet temelinde uygulanacak olup uygun

görülmesi halinde Labe bölgesinde yapılacak olan barajlarda da kullanılacaktır

(Kociánová vd., 2015).

Çalışmalarda kötü derecelenmiş çakıl, GP sınıfına ait dere kumu ve kırmataş

zemin türleri %40, %60 ve %80 relatif sıkılıkta, enjeksiyon karışımları

su/çimento oranları 0.8, 1.0 ve 1.5 olarak hazırlanmış ve 150kPa'lık sabit bir

basınç altında çimento enjeksiyonu gerçekleştirilmiştir. Enjeksiyon uygulanmış

numuneler 7 ve 28 gün boyunca suda küre bırakıldıktan sonra serbest basınç

deneyi yapılmıştır. Kayma ve basınç dalga hızları kullanılarak elastisite

modülleri hesaplanmış ve dere kumu kullanılarak üretilen enjeksiyon

numunelerinin, kırmataş kullanılarak üretilen enjeksiyon numunelerine

nazaran daha yüksek dayanıma sahip olduğu gözlemlenmiştir (İnal, 2015).

Avrupa’da görülen en ciddi doğal afetlerden biri olan taşkınlar, her felakette

ciddi boyutlarda maddi hasara ve birçok insanın yaşamını kaybetmesine neden

olmaktadırlar. Çek Cumhuriyeti’nde 1997 ve 2002’de kayıtlara geçen iki ciddi

sel felaketi yaşanmıştır. Meydana gelen bu sel felaketlerinin önlenmesi amacıyla

nehir yataklarına barajlar inşa edilerek taşkın suyu kontrol altına alınmıştır.

Barajlarda oluşan sızıntılar, daha çok barajın yaşı, baraj gövdesi ve temelindeki

malzemenin düzensiz çökmesi ve inşaat sırasında gerekli sıkıştırmanın

yapılmaması sonucu meydana gelmektedir. Sızma meydana gelen barajlarda

bazı iyileştirme yöntemleri uygulanarak barajın emniyetli hale getirilmesi

gerekmektedir. Yapılan çalışmalarda, barajlardaki sızma probleminin

iyileştirme teknolojisi ve geliştirilmiş en ideal enjeksiyon yönteminin

belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla kil, kireç ve iki farklı uçucu kül ile

karışımlar hazırlanmış ve bu karışımların fiziksel ve mekanik özellikleri

belirlenmiştir. Enjeksiyonun nihai özelliklerine uçucu külün katkısı incelenmiş

ve değerlendirilmiş olup uygulanan enjeksiyonu kontrol etmek için yeraltı

radarı kullanılmıştır (Kociánová vd., 2016).

Çalışmalarda süper yüksek kemerli barajların karmaşık temelleri için en uygun

enjeksiyon modeli geliştirilmiştir. Bu geliştirilen model Çin’in güneybatısındaki

Xiluodu Barajı’nda kullanılmış olup uygulanan temel enjeksiyonunun kalitesi,

47

basınçlı su testi, akustik dalga hızı testleri, elastik modül testleri ve temel

enjeksiyonunun tamamlanmasından sonra kayaçların panoramik çekiminden

elde edilen sonuçlarla değerlendirilmiştir. Sonuçlar, uygulanan enjeksiyon

modelinin, süper yüksek kemerli barajlar için deformasyonu ve buna bağlı olan

çatlama riskini etkin bir şekilde azaltmak için uygulanabileceğini göstermiştir

(Lin vd., 2016).

Yapılan çalışmalarda Bazoft Barajı’ndaki enjeksiyon işlemini etkileyen faktörler

değerlendirilmiştir. Bazoft Barajı, İran'ın Chaharmahal ve Bakhtiari bölgeleri

arasında 211 m yüksekliğinde bir hidroelektrik kemer barajdır. Baraj yerinin

ana kayası, sol yamacın orta ve üst bölümlerinde Asemari formasyonu (kireç

marn ve marnlı kalker), sağ yamaç, nehir yatağı ve sol yamacın alt kısmında ise

Jahrom (kalker ve dolomit) formasyonudur. Baraj alanının sağ ve sol yamacında

iki deneme enjeksiyon programı uygulanmıştır. İlk aşamada, mevcut veriler ve

jeolojik raporlar kullanılarak, sondaj kanallarının 5 m'lik bölümleri için Q

sistemi, SPI, enjeksiyon basıncı ve enjeksiyon karışım oranları tespit edilmiştir.

Ardından, SPSS yazılımı (sürüm 21) kullanılarak elde edilen parametrelerle

tahminler yapılmış ve en uygun enjeksiyon yöntemi belirlenmiştir (Nia vd.,

2016).

Çin'in Yellowriver'de bulunan Xixiayuan Barajı’nda meydana gelen sızıntıyı

araştırmak için bir dizi analiz gerçekleştirilmiş olup sızıntının kontrol altına

alınması için geomembran yalıtım ve enjeksiyon perde duvarı uygulaması

birlikte uygulanmıştır. Baraj rezervuar dolumu 30 Mayıs 2007'de başlamış ve su

seviyesi 2 Ekim 2007'de deniz seviyesinden 133.6 m yüksekliğe ulaşmıştır. 16 -

18 Ekim 2007 tarihleri arasında barajda iki su kaçağı noktası tespit edilmiştir.

Olası kaçak yollarını belirlemek için on araştırma sondajı yapılmış olup

sızıntının meydana geldiği noktalar tespit edilmiş ve kazı çalışmaları yapılmıştır.

İncelemeler sonucu, sızıntının sebebinin inşaat kusuru olduğu anlaşılmıştır

(Dong vd., 2016).

Bakhtiari Barajı’nda sızmaya karşı uygulanacak olan enjeksiyon yönteminin

geliştirilmesi için baraj alanında sırasıyla sol ve sağ yamaçta 60 ve 100 m

derinliklerde test kuyuları açılmıştır. Sahada Sarvak (kalker) formasyonu

48

hakimdir. Q-sistem parametreleri, kaya göbeklerinin göz muayenesi ile

değerlendirilmesi, lugeon değerleri ve SPI değerleri incelenerek kaya kütlesinin

geçirgenliği hesaplanmıştır (Bidar vd., 2016).

Sulama ve elektrik üretimi amacıyla Kahramanmaraş’ta bulunan Kandil

Barajının, geoteknik ve jeolojik araştırmaları incelenmiştir. Bu çalışmalar

kapsamında sondaj etütleri, basınç testleri, analizler ve laboratuvar deneyleri

yapılmış olup sahada üç geçirgen, bir geçirimsiz zemin yapısı tespit edilmiştir.

Kaya Kütlesi Sınıflandırma Sistemi (RMR) kullanılarak yapılan

değerlendirmelerde anakaya’nın iyi kaya olarak değerlendirilen amfibolitlerden

meydana geldiği görülmüştür. Laboratuvar verileri ve sahanın durumu

değerlendirilerek, baraj gövdesinde kullanılacak malzemeler için iki farklı taş

ocağı seçilmiştir. Ayrıca batardo inşaatı için de başka bir taş ocağı daha

belirlenmiştir (Özçelik, 2016).

Beton barajlar yaşlandıkça, temellerinde meydana gelen sızıntının ve buna bağlı

olarak yükselen negatif basıncın düşürülebilmesi için iyileştirici enjeksiyon

uygulamalarının yapılması gerekmektedir. Kayma gerilmesine karşı güvenliği

düşük olan İsveç’deki bir baraja ilişkin meydana gelen vakaya dayanarak

yapılan çalışmada, iyileştirmeye yönelik enjeksiyon işlemleri sırasında

Eurocode 7’deki risk yönetimi çerçevesi ile baraj emniyeti incelenmiş ve

değerlendirilmiştir (Spross vd., 2016).

2.7. Perde Enjeksiyonlarının Kontrolü

Enjeksiyon işlemi biten her anoda en az bir tane olmak üzere, o anoda en fazla

enjeksiyon alışı yapan iki kuyu arasında (bu kuyulara paralel olarak) veya o

anodaki kuyuların en fazla alış yapan kademelerini kesecek şekilde eğimli

olarak açılan kontrol kuyularında yapılan su testlerinde su kaçakları formül 2.1

ile kontrol edilir (DSİ, 1993).

(2.1)

49

Q = Su testi yapılan kademeye verilen su (litre),

L = Su testi uygulan kademe boyu (metre),

Pt = Su testi yapılan kademeye uygulanan enjeksiyon basıncı (kg/cm2),

t = Toplam su testi süresi (dk)

Lugeon basınçlı su testi

Enjeksiyon kontrol delikleri ve araştırma kuyularında, kayaçların geçirimliliği

hakkında bilgi edinmek için basınçlı su testi (Şekil 2.20) yapılmaktadır. Deneyde

çeşitli basınçlar altında kayaya sızan suyun miktarı ölçülür (Koçer, 2012).

Şekil 2.20. Lugeon basınçlı su deneyi (Canik, 1997).

Pm = Manometreden okunan basınç (kg/cm2)

H = Yeraltı su seviyesinden manometreye kadar olan mesafe (m) ( su varsa)

H' = Deney kuşağının ortası ile manometre arasındaki mesafe (m) (su yoksa)

Peff = Deney kuşağındaki gerçek basınç (kg/cm2)

Pc = Manometre ile deney kuşağı arasındaki lastikte, tijlerde, bağlantı

yerlerinde, vanalarda ve manometreden sonraki borularda meydana

gelen yük kaybı (kg/cm2)

Bir Lugeon birimi; 10 atmosfer gerçek basınç altında, 1 dakikada, 1 metre

uzunluğundaki kuşaktan litre olarak sızan su miktarıdır. Lugeon tek ve çift lastik

deneyleri 1, 2, 3, 5 ve 10 m’lik kuşaklarda yapılır. 10'ar dakika süre ile artan ve

50

azalan basınçlar uygulanır. Bu basınçlar genellikle 2-4-6-8-10-8-6-4-2 veya 3-6-

10-6-3 şeklindedir. Deneye başlamadan önce pompa kapasitesi, yeraltı su

seviyesi ölçümü ve her basınç kademesinde 10 dakikadaki kaçan su miktarları

kaydedilir. Ancak en iyisi kaçak miktarlarını 5 dakikada bir kaydetmektir.

Yamaç molozunda basınçlı su deneyi yapılmaz (Lugeon, 1933).

Basınçlı su deneylerinde çatlaklar ile verilen debi arasındaki ilginin gerçeğe en

yakın bir yorumunu yapmak için en azından üç farklı basıncın uygulanması ve

elde edilen eğrilerin deney kuşağındaki karotlarla karşılaştırılması gerekir.

Çünkü Lugeon basınçlı su deneylerinde laminer akımı verebilen eğriler nadiren

görülmektedir. Çeşitli akış tiplerinin grafikleri Şekil 2.21'de verilmiştir (Canik,

1997).

Şekil 2.21. Çeşitli akış tiplerinin gösterimi (ISRM, 1995).

Hesaplanan Lugeon deneylerine göre kayacın geçirimliliği hakkında ise Çizelge

2.2'deki sonuçlar çıkarılır (Canik, 1997).

Çizelge 2.2. Lugeon değerlerine göre geçirimlilik sınıflaması (Lugeon, 1933).

LUGEON KAYA SINIFI < 1 Geçirimsiz

1 - 5 Az Geçirimli

5 - 25 Geçirimli

> 25 Çok Geçirimli

51

3. MATERYAL VE YÖNTEM

3.1. Çalışma Alanının Tanıtılması

Yalnızardıç Barajı ve Berat Hidroelektrik Santrali, Akdeniz Bölgesi’nde Antalya

ili sınırları içerisinde Alanya ilçesinin kuzeydoğusunda yer almakta olup Göksu

havzasındaki Gevne Çayı’nın mevcut su potansiyelinden yararlanarak enerji

üretmek amacı ile planlanmıştır.

Çalışma alanı, Akdeniz Bölgesi’nde, Göksu nehri havzasında ve bu nehrin yan

kolu Ermenek çayının memba kolu olan Gevne Çayı üzerinde, bu çayın 1385.00

m ile 1205.00 m kotları arasında yer almaktadır. Çalışma alanına ulaşım,

Alanya-Konya yolu üzerinden sağlanmaktadır. Ulaşım yolu asfalt kaplamalı olup,

her mevsim ulaşıma açıktır. Çalışma alanının yeri ve ulaşım yolları Şekil 3.1’de

verilmektedir.

Şekil 3.1. Çalışma alanının yeri ve ulaşım yolları

Yalnızardıç Barajı’nın karakteristikleri Çizelge 3.1’de verilmiştir.

Proje Sahası

52

Çizelge 3.1. Yalnızardıç Barajı’nın karakteristikleri

Amacı Enerji üretimi

Akarsu Gevne Çayı / Göksu Nehri

Kurulu güç 33.13 MW

Yıllık enerji üretimi 90.00 GWh/yıl

Hidroloji

Drenaj alanı 261.90 km²

Yıllık ortalama su miktarı 276.10 hm³

Yıllık ortalama debi 8.76 m3/s

Yıllık ortalama akım 259.50 hm3

Taşkın Debileri

Q2.33 169.90 m3/s

Q5 229.90 m3/s

Q10 266.20 m3/s

Q25 309.70 m3/s

Q50 340.40 m3/s

Q100 369.70 m3/s

Q1000 472.50 m3/s

QKAD 1259.10 m3/s

Baraj Gölü

Maksimum Su Seviyesi 1359.39 m

Normal Su Seviyesi 1358.50 m

Minimum Su Seviyesi 1293.83 m

Minimum Enerji İşletme Su Seviyesi 1309.00 m

Toplam Depolama Hacmi 109.525 hm³

Aktif Depolama Hacmi 97.428 hm³

Ölü Hacim (Min. Enj. İşl. Kotu Altı) 12.097 hm³

Rusubat Hacmi 3.89 hm³

Normal Su Seviyesinde Göl Alanı 3.39 km²

Memba Batardosu

Tipi Karşıdan alışlı kontrolsüz

Tasarım Debisi (Kat. Debi) 120,94 m³/sn

Çıkan Debi 52,33 m³/sn

Kret Kotu 147,84 m

Kret Boyu 10 m

Enerji Kırıcı Tipi Enerji Kırıcı Havuzlu / Tip-II

Enerji Kırıcı Havuz Uzunluğu 19,00 m

Enerji Kırıcı Havuz Duvar Yüksekliği 6,75 m

Mansap Batardosu

Tipi Kil Çekirdekli Kum Çakıl Dolgu

Kret Kotu 1272.00 m

Kret Uzunluğu 34.34 m

Kret Genişliği 5.00 m

Talveg Kotu 1269.00 m

53

Çizelge 3.1. Yalnızardıç Barajı’nın karakteristikleri (devamı)

Temel Kotu 1263.50 m

Talvegten Yükseklik 3.00 m

Temelden Yükseklik 8.50 m

Mansap Batardosu Dolgu Hacmi 3074.43 m³

Derivasyon Tüneli

Tipi Dairesel Kesitli Tünel

Yeri Sağ Sahil

Tünel Çapı 4.00 m

Tünel Uzunluğu 230.00 m

Dipsavak

Amacı Dereye deşarj

Su Alma Yapısı Düşey Şaft

Düşey Şaft Çapı 2.00 m

Düşey Şaft Uzunluğu 13.63 m

Cebri Boru Çapı 0.80 m

Cebri Boru Uzunluğu 170.30 m

Baraj Gövdesi

Tipi Silindirle Sıkıştırılmış Beton

Kret Kotu 1361.00 m

Kret Uzunluğu 303.14 m

Kret Genişliği 12.00 m

Talveg Kotu 1269.00 m

Temel Kotu 1263.00 m

Talvegten Yükseklik 92.00 m

Temelden Yükseklik 98.00 m

Memba Şevi 1:0.2 (D:Y)

Mansap Şevi 1:0.7 (D:Y)

Gövde Dolgu Hacmi 571293.04 m³

Tipi Karşıdan Alışlı, Kontrollü

Yeri Gövdenin Üstünde

Deşarj Kapasitesi(Qkad,öte) 1064.18 m³/s

10 000 Yıllık Taşkın Debisi, Q10000 575.20 m³/s

Kadastrofal Taşkın Debisi, QKAD 1259.10 m³/s

Eşik Kotu, Eşik Net Genişliği 1350.0,19.0 m

Deşarj Kanalı Genişliği 25.00 m

Dolusavak Su Yükü, Ho 8.50 m

Maksimum Su Seviyesi 1359.39 m

Kapak Sayısı (Radyal Kapak) 3 adet

Kapak Boyutları (BxH) 6.33x10.00 m

54

Yalnızardıç Barajı ve Berat Hidroelektrik Santrali’ ne ait baraj gövdesi plan

kesiti Şekil 3.2’de, baraj gövdesi enkesiti Şekil 3.3’de verilmiştir. Ayrıca göl alanı

ve yapı yerleri Ek A.1’de verilmiştir.

Şekil 3.2. Baraj gövdesi plan kesiti (DSİ, 2013)

Şekil 3.3. Baraj gövdesi enkesiti (DSİ, 2013)

55

3.2. Çalışma Alanının Jeolojik Yapısı

3.2.1. Stratigrafik jeolojisi

Derebucak formasyonu

Çalışma alanında baraj eksen yerinde, Çamlık formasyonunun altında baraj

rezervuar alanı ve santral yerinde, temel kayayı, Alt Trias bitümlü şist,

kireçtaşları ve Orta Trias karbonat çimentolu konglomera, kumtaşı, kiltaşı ve

kireçtaşı kompleksi temsil etmektedir . Bu formasyon kapsamındaki tortul

kayaçlar; üst zonlarda yüzeyden itibaren yer yer kalın bir alterasyon kil zonu

olmak üzere, kalın ve ince tabakalar halinde ve sıralı bir şekilde bulunmakta

olup konglomeralar; çeşitli büyüklüğe sahip kireçtaşı, kumtaşı vb. çakıllı ve

blokludur.

Bu formasyon kapsamındaki kayaçlar; jeosenklinal havzasının iki farklı

safhasını (trangresyon ve resresyon) temsil etmekte olup konglomeralar ve

kumtaşlarında dereceli tabakalaşma, metakiltaşı ve kireçtaşları homojen

tabakalaşma özelliklidir. Bu formasyonu teşkil eden, metakiltaşı, kumtaşı,

bitümlü şist ve kireçtaşları, klivajlı (şistoziteli, tabakaların dilim dilim

bölünmesi özelliği) bir yapı özelliğine sahiptir. Bu formasyondaki kayaçlar

düşey ve yatay yönde münavebeli bir geçiş özelliği göstermekte olup bu

formasyonun tabakaları tektonik deformasyonlara bağlı olarak sedimantasyon

sırasındaki ilk yatay durumlarından farklı bir yapı kazanmış, kıvrımlar şeklinde

bükülmüş tabakaları eğimli, dik ve devrik halde kırık sistemli (çatlak, yarık ve

faylı) bir yapı özelliği kazanmıştır.

Bu formasyon inceleme alanında baraj aksının yaklaşık 400 m menbasında yer

alan Cırlasun Köprüsünden itibaren kuzeye ve kuzeybatıya doğru

yüzeylenmekte olup, baraj göl alanının tümüne yakın bölümü bu formasyon

üzerinde yer almaktadır. Ayrıca baraj yerinin yaklaşık 3 km güneyinde NW-SE

yönlü bir fay boyunca yükselerek Gevne Çayı vadisi boyunca 1-1,5 km

genişliğindeki bir alanda NW-SE yönünde uzanarak yüzeylenmektedir.

56

Santral yerinde; açılan 5 temel sondaj kuyusundan elde edilen bilgilere göre

yüzeyde kalınlığı 3,5 m - 14 m arasında değişen kil örtüsü, kuyu derinlikleri

boyunca çok kırıklı (çatlaklı ve yarıklı) kireçtaşı ve altere bitümlü şist tabakaları

kesilmiştir. Bitümlü şistler, kuyu derinlikleri boyunca alterasyon sonucu

teşekkül eden kil zonları ile münavebeli haldedir.

Enerji tüneli çıkışında (ETSK-3A kuyu yeri) 0-7 m kil, 19 m kuyu tabanına kadar

bitümlü şist ara tabakalı kristalize kireçtaşı kesilmiştir. Cebri boru hattındaki

CBSK-1 kuyusunda 0-2 m kil, 20 m kuyu derinliği boyunca bitümlü şist ara

tabakalı kristalize kireçtaşı, CBSK-2 kuyu yerinde ise 0-20 m'de alterasyon kili,

20-45 m zonunda altere bitümlü şistler (Klivajlı bitümlü metakiltaşı ara

tabakalı) yer almaktadır. Cebri boru hattı şaft yerinde açılan CBSK-3 temel

sondaj kuyusu yerinde ise 0-2 m kil, 2-13 m zonunda kristalize kireçtaşı, 13-

45,5 m zonunda kristalize kireçtaşı, metakiltaşı bitümlü şist, alterasyon kili

münavebesi, 45,5-67,0 m derinlikleri arasında kristalize kireçtaşı yer

almaktadır. Denge baca yerinde açılan DBSK-1 temel sondaj kuyusundan elde

edilen bilgilere göre, yüzeyden itibaren çok kırıklı 20 m kristalize kireçtaşları ve

bu zonun altında kuyu tabanına kadar 20-80 m kristalize kireçtaşı, metakiltaşı,

bitümlü şist münavebesi kesilmiştir.

Çamlık formasyonu

Bu formasyon, orta-kalın tabakalı Jura-Kretase dolomitik kireçtaşları ve

kireçtaşlarından oluşmuştur. Eksen yerinden alınan numunelerde yapılan

petrografik analizlerde dolomitik kireçtaşı tespit edilmiştir .

Bu formasyonun kireçtaşı üyesi; baraj yeri mansabında Gevne vadisi sağ ve sol

sırtlarında dolomit üyesinin üstünde ve onunla yanal ve dikey geçişli olarak

yüzeylenmektedir. Sol sırtlarda Köleçalı mevkii ve civarında, sağ sırtlarda ise

Çalbalı tepesi ve sırtları boyunca görülmektedir. Baraj yerinde, sağ yakada, baraj

aksı istikametinde kret kotunun 50 m üstünde tabanı başlamakta ve NW -SE

yönünde dolomitle geçişlidir.

57

Çalışma alanında baraj yeri mansap tarafında (baraj yeri dışında) özellikle

Köleçalı mevkiinde kireçtaşının çok karstik olduğu görülmüştür. Burada karstik

topografya hakim olup, yaklaşık 1 km uzunluğunda ve 500 m genişliğindeki bir

alan ile bu alanın Gevne vadisine doğru 750 m uzunluğunda ve 40-50 m

genişliğinde iki ayrı polye düzlüğü bulunmaktadır. Ayrıca, polye alanları içinde

ve dışında çapları birkaç metre ile 10 m arasında değişen çok sayıda derin dolin

(su yutan) çukurları yer almaktadır . Baraj eksen yerinde sağ sahilde açılan

temel sondaj kuyularından elde edilen bilgilere göre temel kaya yüzeyde ve fay

zonlarında şiddetli alterasyona uğramıştır.

Karotlardan alınan alterasyon malzemelerinin laboratuvar analizleri yapılmış

olup bu raporların sonuçlarında, Birleştirilmiş Zemin Sınıflama Sistemine göre

zemin tipi CL, SM, SC olarak belirlenmiş ve bu numunelerin kil bölümünün

Atterberg (kıvam) limitleri tespit edilmiştir.

Alüvyon

Çalışma alanında baraj eksen yeri, rezervuar alanında ve santral yerindeki

Gevne çayı yatağı boyunca temel kaya üstünde çok az çakıllı, genellikle akarsu

taşkın akımlarının taşıdığı kil, şilt, kum, çakıl, moloz ve kaya bloklarından

müteşekkil sığ bir Kuaterner alüvyon örtüsü yer almaktadır.

Yamaç molozu

İnceleme alanında baraj yeri rezervuar sağ yakasında piknik alanında, barajın

yaklaşık 300 m mansabında sağ yakada yol boyu 500 m takip edilebilen sağ

yamaçların azami 3 m kalınlığa sahip bloklu çakıllı kumlu siltli kil niteliğindeki

yamaç molozu ile örtülü olduğu görülmektedir.

3.2.2. Yapısal jeoloji

Çalışma alanında baraj eksen yeri, rezervuar alanı, santral yeri, cebri boru

hattında ve denge baca sondaj kuyusu civarında yapılan yüzey jeolojisi

incelemelerinden ve sondajlı yeraltı jeolojisi çalışmalarından elde edilen

bilgilerin değerlendirilmesi sonucunda; Gevne Çayı vadisi, iki eğim atımlı

58

normal fay arasındaki bloğun aşağı doğru çökmesi sonucu meydana gelen dar ve

uzun graben yapıda olduğu belirlenmiştir. Ayrıca baraj eksen yeri sol sahilde bu

grabenin sol yamaç kıyı çizgisi fayına paralel ikinci bir eğim atımlı normal bir

fayın varlığı belirlenmiştir.

Sağ sahilde SK-6, SK-10 kuyuları bölgesindeki eğim atımlı normal faylanmaya

bağlı olarak SK-6 kuyu bölgesindeki temel kaya şiddetli alterasyona uğramıştır.

Santral yeri, cebri boru hattı, enerji tüneli çıkış bölgesinde temel kaya şiddetli

tektonik deformasyonlara uğramış olup; bu bölgede makro planda eğim atımlı

ters faylanma gerçekleşmiştir. Santral yeri ve cebri boru hattında; çok kalın ve

klivajlı bir kayaç özelliğindeki temel kaya formasyonunda, kayaçların litolojik

özellikleri ve tektonik deformasyon etkileri ile yüzeyde ve yüzeyden itibaren

derinlere doğru bazı seviyelerde şiddetli alterasyon zonları ve kil tabakaları

teşekkül etmiştir.

Çalışma alanında baraj gövdesi jeolojik boykesiti Ek A.2’de, santral yeri ve denge

baca bölgesi jeolojik haritası Ek A.3’de verilmiştir.

3.3. Çalışma Alanının Hidrojeolojisi

Çalışma alanında baraj eksen yerinde yeraltı suyunun hareket yönü ve

değişimlerinin belirlenmesi için karotlu, sondaj kuyularına ilave olarak karotsuz

SK-C, SK-D.... SK-G kuyuları açılmış olup, bu kuyularda ölçülen yeraltı su

seviyelerinden faydalanılarak yeraltı su seviyesi kotu belirlenmiştir. Çalışma

alanındaki sondaj kuyuları yerleşim planı Ek A.4’de verilmiştir.

Çalışma alanında, akarsu alüvyon örtüsü ve temel kayanın çatlak, yarık, fay ve

alterasyon zonları yeraltı suyu taşımaktadır. Bu çalışma kapsamında enerji

tüneli giriş bölgesi dahil, baraj eksen yeri bölgesi ve santral yeri, cebri boru

hattı, enerji tüneli çıkış bölgesinde ve denge baca yerindeki kuyuların yeraltı su

seviyelerinden faydalanılarak hesaplanan yeraltı su seviyesi kotları Çizelge 3.2

ve Çizelge 3.3'de verilmiştir. Baraj eksen yeri bölgesi ve santral yeri, cebri boru

hattı ve enerji tüneli çıkış bölgesinde, yeraltı suyu akımı yamaçlardan akarsuya

59

doğrudur. Santral yeri ve denge baca bölgesi hidrojeolojik kesiti Ek A.5’de

verilmiştir.

Çizelge 3.2. Çalışma yeri yeraltı su değerleri (DSİ, 2013)

Temel Araştırma Sondajı Yeraltı Su Seviyesi

Kuyu No

Kuyu Yeri Derinliği

(m) Kotu (m)

Ölçüm Tarihi

Derinliği (m)

Kotu (m)

SK-1 Sol Sahil 100 1372.38 14.10.2012 38.90 1333.48

SK-2 Sol Sahil 70 1311.59 14.10.2012 17.78 1293.81

SK-3 Sol Sahil 80 1292.15 14.10.2012 7.55 1284.60

SK-4 Talveg 80 1270.61 14.10.2012 2.70 1267.91

SK-5 Sağ Sahil 80 1283.57 14.10.2012 15.00 1268.57

SK-6 Sağ Sahil 70 1323.43 14.10.2012 44.00 1279.43

SK-7 Sağ Sahil 70 1345.90 24.07.2012 33.70 1312.20

SK-8 Sağ Sahil 100 1374.60 24.07.2012 45.60 1329.00

SK-9 Sağ Sahil 45 1309.36 14.10.2012 38.34 1271.02

SK-10 Sağ Sahil 49 1333.78 14.10.2012 28.30 1305.45

SK-A Sağ Sahil 77 1305.80 14.10.2012 37.10 1268.70

SK-B Sağ Sahil 70 1278.74 14.10.2012 10.20 1268.54

SK-C Sol sahil 122 1381.32 14.10.2012 50.90 1330.42

SK-D Sağ sahil 26 1284.28 14.10.2012 15.25 1269.03

SK-E Sağ sahil 65 1323.16 29.11.2012 42.13 1281.03

SK-F Sol sahil 47 1305.59 14.10.2012 34.20 1271.39

SK-G Sağ sahil 44 1302.59 29.11.2012 32.52 1270.07

DSK-1 Derivasyon t. girişi 23 1284.37 06.10.2012 15.55 1268.82

DSK-2 Derivasyon t. çıkışı 19 1283.05 06.10.2012 15.15 1267.90

ESK-1 Enerji tüneli girişi 72 1371.67 29.11.2012 61.45 1310.22

ESK-2 Enerji tüneli girişi 89 1388.71 29.11.2012 70.90 1371.81

Çizelge 3.3. Santral yeri, cebriboru hattı, enerji tüneli, denge baca bölgesi yeraltı su seviyesi değerleri (DSİ, 2013)

Temel Araştırma Sondajı Yeraltı Su Seviyesi

Kuyu No Kuyu Yeri Derinliği

(m) Kotu (m)

Ölçüm Tarihi

Derinliği (m)

Kotu(m)

SYSK-1 Santral yeri 30 1224.7 16.11.2011 17,72 1206.98

SYSK-2 Santral yeri 23 1217.0 16.11.2011 10,03 1206.97

SYSK-3 Santral yeri 23 1215.9 16.11.2011 9,29 1206.61

SYSK-4 Santral yeri 36 1220.5 16.11.2011 10,66 1209.84

SYSK-5 Santral yeri 30 1225.7 16.11.2011 7.82 1217.88

CBSK-1 Cebri boru hattı 20 1282.6 05.12.2011 18.95 1263.65

CBSK-2 Cebri boru hattı 45 1239.6 05.12.2011 9.12 1230.48

CBSK-3 Cebri boru hattı 67 1262.4 05.12.2011 18.37 1244.03

ETSK-3A Enerji tüneli çakışı 19 1326.0 05.12.2011 7.30 1318.7

DBSK-1 Denge baca yeri 80 1389.0 05.12.2011 24.10 1364.9

60

3.4. Çalışma Alanında Yapılan Geoteknik Araştırmalar

3.4.1. Temel sondaj kuyuları

Bu çalışma kapsamında proje alanında karotlu temel sondaj kuyuları açılmış ve

ayrıca eksen yeri yeraltı su seviyesi kotu haritası çizilebilmesi için karotsuz SK-

C, SK-D ……. SK-G açılmış olup; karotlu kuyularda yerinde gerekli deneyler ve

alınan zemin ve karot numunelerde laboratuvar deneyleri yapılmıştır.

SK-1 ve SK-10’a ait araştırma kuyu karotlarından bazıları Şekil 3.4, 3.5, 3.6, 3.7

ve 3.8’de görülmektedir.

Şekil 3.4. SK-1 kuyu karotu 0-7 metre arası (DSİ, 2013)

Şekil 3.5. SK-1 kuyu karotu 7-11 metre arası (DSİ, 2013)

61

Şekil 3.6. SK-1 kuyu karotu 67-71 metre arası (DSİ, 2013)

Şekil 3.7. SK-10 kuyu karotu 0-4 metre arası (DSİ, 2013)

Şekil 3.8. SK-10 kuyu karotu 12-17 metre arası (DSİ, 2013)

62

3.4.2. Basınçlı su ve permeabilite deneyleri

Çalışmalar kapsamında açılan temel sondaj kuyularında, sondaj işlemine paralel

olarak kademeler halinde zemin şartlarında permeabilite deneyleri, kayada

basınçlı su deneyleri yapılmış olup elde edilen bilgilere göre zemin ve kaya

ortamların geçirimlilik değerleri hesaplanmıştır. Bu hesaplanan permeabilite

katsayısı ve temel kayanın bu kuyular civarlarını temsil eden geçirimlilik

(Lugeon) değerleri kademeler halinde Çizelge 3.4, Çizelge 3.5, Çizelge 3.6,

Çizelge 3.7'de, alüvyon tabakalardaki permeabilite katsayıları Çizelge 3.8’de

verilmiştir.

63

Çizelge 3.4. Çalışma alanındaki SK-A, SK-B, SK-9, SK-10, ETSK-3A, CBSK-1, CBSK-2, CBSK-3 no’lu sondaj kuyularında belirlenen geçirimlilik (lugeon) değerleri (DSİ, 2013)

Derinlik (m)

Geçirimlilik, Lugeon (Lu)

Kuyu No

SK-A SK-B SK-9 SK-10 ETSK-

3A CBSK-1 CBSK-2 CBSK-3

2-4 4.4 12.4 4.5 - - - - -

4-6 4.4 10.8 8.9 9.1 - - - 7.4

6-8 3.4 4.3 1.0 2.0 2.3 3.6 2.8 9.1

8-10 3.9 2.8 2.2 5.9 2.6 3.0 2.8 2.1

10-12 1.7 4.9 3.2 3.2 2.9 1.9 2.5 3.7

12-14 1.4 6.2 0.4 6.9 2.5 2.4 2.4 1.9

14-16 2.5 4.7 0.4 12.1 0.6 0.7 2.8 0.7

16-18 1.4 6.9 0.9 5.4 0.6 0.8 3.1 0.6

18-20 2.3 5.1 0.4 4.9 - 0.6 2.6 0.4

20-22 3.1 5.6 0.5 2.8 - - 2.5 1.4

22-24 3.6 5.6 0.5 6.3 - - 2.0 1.0

24-26 59.2 6.6 0.8 2.0 - - 1.8 2.2

26-28 24.8 28.7 0.5 2.6 - - 1.8 2.4

28-30 11.7 31.4 0.5 3.0 - - 1.7 1.9

30-32 6.1 26.8 0.5 1.0 - - 1.7 2.4

32-34 2.7 26.6 0.5 5.2 - - 1.9 1.5

34-36 3.0 40.9 0.3 5.1 - - 1.8 2.0

36-38 30.6 46.2 0.5 1.8 - - 1.6 1.2

38-40 8.7 38.0 0.7 4.6 - - 1.4 1.9

40-42 50.0 5.7 0.5 1.2 - - 1.0 2.6

42-44 48.7 8.3 0.5

(42-43) 2.3 - - 0.8 1.5

44-46 1.1 1.8 - 2.4 - - - 2.1

46-48 2.4 4.4 - 1.1

(46-49) - - - 1.3

48-50 2.4 1.7 - - - - - 0.9

50-52 2.4 3.0 - - - - - 1.6

52-54 2.4 3.4 - - - - - 2.3

54-56 2.4 4.3 - - - - - 1.1

56-58 3.6 1.9 - - - - - 1.0

58-60 1.5 2.7 - - - - - 0.9

60-62 1.1 4.1 - - - - - 1.0

62-64 3.0 3.7 - - - - - 0.8

64-66 37.8 4.1 - - - - - 1.1

66-68 2.1 3.2 - - - - - -

68-70 1.4 2.5 - - - - - -

70-72 3.4 - - - - - - -

72-74 1.7 - - - - - - -

74-76 1.1 - - - - - - -

Ortalama 9.4 10.9 1.3 4.1 1.9 1.9 2.1 2.0

64

Çizelge 3.5. Çalışma alanındaki SYSK-1, SYSK-2, SYSK-3, SYSK-4, SYSK-5, DBSK-1 no’lu sondaj kuyularında belirlenen geçirimlilik (lugeon) değerleri (DSİ, 2013)

Derinlik (m)

Geçirimlilik, Lugeon (Lu)

Kuyu No

SYSK-1 SYSK-2 SYSK-3 SYSK-4 SYSK-5 DBSK-1

2-4 - - - - - 3.2

4-6 - - - - - 2.2

6-8 - 2.9 - - - 1.9

8-10 - 1.2 - - - 1.6

10-12 - 4.2 - 3.1 3.1 0.5

12-14 1.1 1.7 - 3.3 3.3 0.6

14-16 1.3 1.5 7.5 2.4 2.4 0.5

16-18 1.3 1.7 13.0 1.8 1.8 0.4

18-20 5.9 1.2 16.9 1.2 1.2 0.7

20-22 2.2 1.1 13.4 1.6 1.2 1.2

22-24 1.2 - - 1.2 1.2 1.0

24-26 0.8 - - 1.2 1.2 1.3

26-28 0.9 - - 0.9 0.9 1.2

28-30 0.8 - - 0.9 0.9 1.5

30-32 - - - 1.0 - 1.1

32-34 - - - 0.9 - 1.2

34-36 - - - 0.7 - 1.2

36-38 - - - - - 1.3

38-40 - - - - - 0.9

40-42 - - - - - 1.0

42-44 - - - - - 1.2

44-46 - - - - - 0.9

46-48 - - - - - 0.9

48-50 - - - - - 0.8

50-52 - - - - - 0.9

52-54 - - - - - 1.0

54-56 - - - - - 1.0

56-58 - - - - - 1.1

58-60 - - - - - 0.8

60-62 - - - - - 1.0

62-64 - - - - - 0.9

64-66 - - - - - 0.9

66-68 - - - - - 1.3

68-70 - - - - - 0.9

70-72 - - - - - 0.9

72-74 - - - - - 0.8

74-76 - - - - - 0.7

76-78 - - - - - 1.0

78-80 - - - - - 0.7

Ortalama 1.8 1.9 12.7 1.6 1.7 1.1

65

Çizelge 3.6. Çalışma alanındaki SK-1, SK-2, SK-3, SK-4, SK-5, SK-6, SK-7, SK-8, ESK-1, ESK-2 no’lu sondaj kuyularında belirlenen geçirimlilik değerleri (DSİ, 2013)

Derinlik (m)

Geçirimlilik, Lugeon (Lu)

Kuyu No

SK-1 SK-2 SK-3 SK-4 SK-5 SK-6 SK-7 SK-8 ESK-1 ESK-2

0-3 5.7 6.3 6.8 - - 13.8 10.3 10.9 - -

3-6 5.9 2.7 7.9 - 6.2 11.8 6.1 13.4 5.1 0.4

6-9 3.4 1.8 4.2 1.3 5.3 13.4 7.7 14.2 13.4 1.6

9-12 0.9 0.8 3.3 1.0 1.3 6.8 6.5 12.0 3.7 2.9

12-15 1.7 2.4 2.0 1.3 0.6 5.3 1.5 6.2 2.1 1.6

15-18 5.5 4.1 2.0 5.1 1.2 3.2 1.4 1.3 1.5 3.0

18-21 1.4 0.4 2.0 5.6 38.6 4.1 0.6 0.7 2.4 3.0

21-24 2.2 0.3 1.4 25.1 60.6 3.4 0.8 0.3 3.0 0.9

24-27 48.4 0.2 1.0 5.6 2.5 1.9 1.1 0.3 2.5 1.5

27-30 3.2 0.2 0.7 3.6 2.4 0.3 1.0 0.7 2.5 1.8

30-33 2.6 0.4 0.3 2.9 1.4 0.7 1.1 13.9 2.4 1.1

33-36 1.6 1.1 0.7 3.3 1.2 1.5 0.8 2.0 2.2 2.4

36-39 0.7 2.1 0.2 7.3 1.4 2.2 0.5 1.5 1.6 3.2

39-42 2.4 1.3 0.9 10.6 1.5 1.7 0.7 1.2 1.4 0.7

42-45 2.9 0.6 0.8 5.6 1.5 0.3 1.0 0.2 1.7 0.5

45-48 2.9 0.4 2.1 8.0 1.2 0.7 0.5 0.1 0.9 1.1

48-51 2.4 13.8 3.1 2.1 1.2 0.1 0.9 0.5 1.2 2.2

51-54 2.6 4.6 1.0 3.2 1.2 0.2 0.7 0.2 1.3 1.3

54-57 3.6 2.0 1.0 3.9 2.0 0.9 0.7 0.4 1.0 2.7

57-60 4.3 0.2 1.0 4.0 2.1 0.3 0.6 0.0 0.9 2.3

60-63 3.8 1.0 1.0 2.6 1.8 0.1 0.9 1.3 0.8 1.1

63-66 2.7 0.4 0.4 1.8 2.0 0.1 0.7 0.8 0.5 1.1

66-69 1.3 0.1 2.5 1.6 2.0 0.1 0.8 0.8 0.7 0.6

69-72 1.9 - 2.8 1.7 1.3 - - 0.2 1.0 0.8

72-75 3.7 - 1.7 1.2 1.0 - - 0.4 - 0.7

75-78 2.8 - 1.8 0.3 1.2 - - 1.4 - 1.5

78-81 1.4 - 2.0 0.3 0.9 - - 0.6 - 1.1

81-84 1.4 - - - - - - 0.2 - 1.8

84-87 1.2 - - - - - - 0.8 - 0.6

87-90 2.4 - - - - - - 0.3 - 1.0

90-93 4.0 - - - - - - 0.8 - -

93-96 0.9 - - - - - - 0.1

96-100 1.2 - - - - - - 0.1

Ortalama 9.4 2.1 2.0 4.4 5.5 3.2 2.0 2.7 2.3 1.5

66

Çizelge 3.7. Çalışma alanındaki DSK-1, DSK-2 no’lu sondaj kuyularında belirlenen geçirimlilik (lugeon) değerleri (DSİ, 2013)

Derinlik (m)

Geçirimlilik, Lugeon (Lu)

Kuyu No

DSK-1 (derivasyon tünel girişi) DSK-2 (derivasyon tünel çıkışı)

2-5 11.3 22.1 (3-6 m)

5-8 52.3 36.7 (6-9 m)

8-11 1.5 (Permeabilite gelişimli zon) 2.9 (9.12 m)

11-14 2.1 (Permeabilite gelişimli zon) 54.8 (12-15 m)

14-17 63.7 (Permeabilite gelişimli zon) 22.0 (15.19 m)

17-20 0.6 -

20-23 0.5 -

23-26 - -

26-29 - -

29-32 - -

32-35 - -

35-38 - -

38-41 - -

41-44 - -

44-47 - -

47-48 - -

Ortalama 18.9 27.7

Çizelge 3.8. Santral yeri bölgesindeki şaftlı zeminin permeabilite katsayıları (DSİ, 2013)

Kuyu No

Kuyu No. ve (Permeabilite Deneyi

Kademesi), (m)

Permeabilite Katsayısı, Ortalama,

cm/s

ETSK-3A (0-6 m) 1.97xl0-3

CBSK-1 (0-6 m) 2.22xl0-3

CBSK-2 (0-6 m) 2.87xl0-3

CBSK-3 (0-4 m) 3.25xl0-3

SYSK-1 (0-12 m) 7.00xl0-3

SYSK-2 (0-6 m) 1.12xl0-3

SYSK-3 (0-14 m) 2.66xl0-3

SYSK-4 (0-10 m) 1.54xl0-3

67

3.4.3. Presiyometre deneyleri

Presiyometre deneyi, zemindeki kayaçların niteliklerini belirlemek için yapılan

kuyu içi yanal yükleme deneylerinden biridir. Bu deney sonucunda, zeminin

basınç-deformasyon ilişkilerini ölçülür. Deneyde çapça genişleyebilen silindirik

bir prob önceden delinmiş bir kuyuya indirilip şişirilir ve bu esnada prob

içerisindeki basınç ve hacim değişiklikleri ölçülür.

Çalışmalar kapsamında; santral yerinde açılan SYSK-1, SYSK-2, SYSK-3, SYSK-4

nolu temel sondaj kuyularında sistematik bir şekilde presiyometre deneyleri

yapılmış olup deney sonuçları Şekil 3.9, 3.10 ve 3.11’de verilmiştir.

Şekil 3.9. Santral yeri bölgesinin deformasyon modülü derinlik ilişkisi

0200400600800

10001200140016001800200022002400260028003000320034003600

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32

Def

orm

asyo

n M

od

ülü

Ep

(kg/

cm2 )

Derinlik (m)

SYSK-1

SYSK-2

SYSK-3

SYSK-4

68

Şekil 3.10. Santral yeri bölgesinin limit basınç derinlik ilişkisi

Şekil 3.11. Santral yeri bölgesinin net limit basınç derinlik ilişkisi

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32

Lim

it B

asın

ç Pl

(kg

/cm

2)

Derinlik (m)

SYSK-1

SYSK-2

SYSK-3

SYSK-4

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32

Net

Lim

it B

asın

cı P

l-Po

(kg

/cm

2)

Derinlik (m)

SYSK-1

SYSK-2

SYSK-3

SYSK-4

69

3.4.4. Laboratuvar deneyleri

Çalışmalar kapsamında, baraj eksen yeri bölgesi, enerji tüneli girişinde ve

santral yeri, cebri boru hattı ve enerji tüneli çıkış bölgesi, denge baca yerlerinde

açılan temel sondaj kuyularının kanatlarında yapılan deneyler sonucunda

Çizelge 3.9’da elastisite modülü, poisson oranı ve tek eksenli basınç değerleri,

Çizelge3.10’da üç eksenli basınç değerleri, Çizelge 3.11’de su emme, özgül

ağırlık ve porozite değerleri, Çizelge 3.12’de atterberg limitleri, elek analizi ve

zemin sınıfı sonuçları verilmiştir.

Çizelge 3.9. Çalışma alanında elastisite modülü, poisson oranı ve tek eksenli basınç değerleri (DSİ, 2013)

Sondaj No Derinlik (m) Elastisite Modülü

Ɛ GPa

Poisson Oranı V

Tek Eksenli Basıncı

qu (kg/cm2)

SK-1 9,00-9,50 14,10 0,283 558

SK-1 25,40-26,00 18,71 0,236 728

SK-2 10,35-10,80 13,83 0,301 580 SK-2 22,50-22,80 18,55 0,248 749

SK-3 20,00-21,00 17,37 0,241 687

SK-3 31,00-31,65 20,43 0,245 849

SK-3 38,30-39,00 17,13 0,251 722

SK-4 10,60-10,80 14,86 0,302 583 SK-4 41,00-41,70 13,64 0,294 566

SK-5 15,00-15,80 15,71 0,270 637

SK-5 23,10-24,00 11,43 0,311 413

SK-6 27,50-27,90 22,42 0,230 793

SK-7 15,00-15,50 18,96 0,234 776

SK-7 27,00-28,00 18,25 0,241 756

SK-7 30,70-31,00 18,50 0,252 734

SK-7 36,40-37,00 12,40 0,246 481

SK-8 1,60-2,00 15,74 0,318 630

SK-8 14,10-14,35 10,86 0,321 432

SK-8 23,30-23,90 12,42 0,272 512

SK-8 43,25-43,70 12,07 0,316 461

SK-9 11,50-12,00 20,25 0,223 760

SK-9 41,00-41,40 21,21 0,236 816

SK-10 40,50-40,95 9,30 0,312 386

DSK-1 1,10-2,00 19,29 0,239 737

DSK-1 14,40-15,00 13,38 0,285 567

DSK-2 17,10-17,50 15,52 0,248 654

ESK-1 11,00-11,45 15,73 0,370 145

ESK-1 33,00-33,95 16,77 0,330 264

ESK-1 57,00-58,00 36,06 0,220 849

ESK-2 70,30-71,00 32,61 0,270 339

ESK-2 83,60-83,90 11,49 0,350 168

70

Çizelge 3.10. Çalışma alanında üç eksenli basınç değerleri (DSİ, 2013)

Sondaj No Derinlik (m)

Üç Eksenli Basınç Deneyi

Kohezyon C

(kgf/cm2)

İçsel Sürtünme Açısı ɸ (o)

SK-1 14,00-15,00 118,80 47 SK-2 29,10-30,00 122,60 47

SK-4 13,30-14,00 108,70 49

SK-5 14,00-15,00 112,60 50

SK-6 51,40-52,00 95,70 44

SK-7 17,15-17,75 98,60 45 SK-8 5,00-6,00 121,00 49

SK-8 15,50-15,95 76,10 43

SK-9 20,00-20,45 126,00 48

SK-9 40,00-41,00 132,10 52

SK-10 36,00-36,70 64,50 42 DSK-1 16,00-17,00 121,6 51

Çizelge 3.11. Çalışma alanında su emme, özgül ağırlık ve porozite değerleri (DSİ, 2013)

Sondaj No

Derinlik (m)

Su Emme Deneyi (%) Özgül Ağırlık

Gs

Porozite (%)

Kütlece Hacimce Görünür Porozite

Gerçek Porozite

SK-1 10,80-11,00 0,87 2,28 2,66 2,28 6,00

SK-1 39,60-39,75 1,38 3,58 2,68 3,58 4,20

SK-2 11,40-11,70 0,58 1,53 2,68 1,53 7,90

SK-3 38,30-39,00 0,61 1,64 2,72 1,64 6,10

SK-4 13,30-14,00 0,75 2,01 2,73 2,01 8,10

SK-5 15,00-16,00 0,90 2,36 2,66 2,36 8,40

SK-6 27,50-27,90 0,90 2,47 2,82 2,47 7,10

SK-6 35,80-35,90 1,33 3,50 2,70 3,50 8,59

SK-7 15,00-15,50 1,28 3,31 2,63 3,31 8,99

SK-7 30,70-31,00 0,32 0,87 2,75 0,87 6,20

SK-8 1,60-2,00 0,61 1,62 2,69 1,62 9,50

SK-8 5,00-6,00 1,81 4,73 2,68 4,73 6,80

SK-8 43,25-43,70 0,72 1,93 2,74 1,93 8,10

SK-9 13,70-14,00 0,68 1,85 2,77 1,85 7,30

SK-9 13,70-14,00 0,87 2,33 2,70 2,33 8,80

SK-9 39,80-40,00 0,41 1,11 2,74 1,11 7,70

SK-9 39,80-40,00 1,37 3,60 2,68 3,60 5,60

SK-10 26,70-26,80 1,53 4,06 2,73 4,06 7,53

DSK-1 1,10-2,00 0,51 1,39 2,76 1,39 6,10

DSK-1 2,00-2,85 0,60 1,70 2,85 1,70 5,90

DSK-1 14,40-15,00 1,02 2,72 2,74 2,72 7,50

DSK-2 13,15-13,45 0,84 2,23 2,70 2,23 6,40

SYSK-1 12,10-12,25 0,23 - 2,81 0,66 -

SYSK-2 8,40-8,65 0,41 - 2,65 1,08 -

71

Çizelge 3.12. Çalışma alanının atterberg limitleri, elek analizi ve zemin sınıfı sonuçları (DSİ, 2013)

Sondaj No

Derinlik (m)

Atterberg Limitleri Elek Analizi (% Geçen) Zemin Sınıfı LL PL PI 4 10 40 200

DSK-1 23,40-23,70 29 15 14 95 95 93 86 CL

SK-6 11,00-12,00 39 12 27 83 65 46 32 SC

SK-7 7,00-8,00 NP NP NP 67 58 46 34 SM

SK-8 6,50-6,90 24 12 12 88 78 63 56 CL

SK-10 4,00-5,00 NP NP NP 89 78 50 28 SM

CBSK-1 8,60-8,70 23 15 8 - - - - -

CBSK-2 8,50-9,90 30 17 13 - - - - SC

CBSK-2 16,30-16,75 25 15 10 - - - - GC

ETSK-2 14,30-14,75 29 17 12 - - - - -

ETSK-3A 2,50-3,00 40 19 21 - - - - -

SYSK-1 3,50-3,70 46 22 24 - - - - -

SYSK-2 4,40-4,75 50 21 29 - - - - -

SYSK-4 5,00-5,80 30 17 13 - - - - -

SYSK-4 12,50-13,70 23 16 7 - - - - -

SYSK-5 22,30-22,50 30 18 12 - - - - -

3.5. Geoteknik Değerlendirmeler

3.5.1. Geçirimlilik

Eksen yerinin geçirimliliği

Çalışma alanında, Çizelge 3.4, 3.5, 3.6 ve 3.7’de görüldüğü gibi baraj eksen

yerinde 0-30 m’de geçirimli ve bazı bölgelerde kısmen çok geçirimli zonlar yer

almakta olup, bu derinlikten sonra ise az geçirimli seviyeler; kuyu tabanlarına

doğru ise geçirimsiz zonlar yer almaktadır. Sağ yamaçta eksen yeri kuyularına

çok yakın olan SK-A ve SK-B kuyularında ise Çizelge 3.4'de de görüldüğü gibi

yeraltının düşey ve yatay yönde heterojen ve anizotropik şartlarının değişimi

sebebiyle 25-45 m zonunda çok geçirimli seviyeler bulunmaktadır.

Göl alanının geçirimliliği

Çalışmalarda göl alanının geçirimliliği konusunda yapılan araştırmalar

sonucunda eksen yerinin mansabında Gevne çayı sol yamacından boşalan

toplam debisi yaklaşık 100 l/s olan kaynağın, kaynak zonu gerisinde sol

sahildeki geçirimli formasyonlardan beslendiği, bu formasyonlarla baraj gölü

72

arasında yer alan formasyonların geçirimsiz bir bariyer teşkil ettiği

belirlenmiştir (Ek A.6).

3.5.2. Çalışma alanında temel kayanın mekanik özellikleri ve kalite

sınıflamaları

Çalışma alanında; derivasyon tüneli dahil, baraj eksen yeri, denge bacası, enerji

tüneli giriş ve çıkışı, cebri boru hattı ve santral yerinde bu çalışma kapsamında

açılan temel sondaj kuyularının karotlarından, temel kayayı temsil eden

ortalama RQD değerleri belirlenmiş olup baraj yeri sol yamaç, talveg ve sağ

yamaçta kaya kalitesi sınıflamasına esas teşkil eden RQD ortalama değerleri

Çizelge 3.13’de verilmiştir.

Temel kayanın bu çalışma kapsamında elde edilen bilgilerden RQD değeri,

yeraltı suyu durumu, çatlak aralığı, çatlak özellikleri ve ayrıca yerinde kaya

şartlarını kütle olarak temsil eden tek eksenli basınç direnci (quk) dikkate

alınarak RMR (Rock Mass Rating) sistemine göre sınıflaması yapılmıştır.

Temel kayanın RMR puanları toplamı ve kaya kalitesi sınıfları, bölgelere ve

derinliğe göre Çizelge 3.14 ve Çizelge 3.15'de detaylı bir şekilde belirtilmiştir.

73

Çizelge 3.13. Baraj yeri talveg ve sol, sağ yamaç temel sondaj kuyuları RQD değerleri (DSİ, 2013)

Kademe Derinliği

(m)

RQD, %

Kuyu Numarası

SK-1 SK-2 SK-3 SK-4 SK-5 SK-6 SK-7 SK-8 SK-9 SK-10

0-3 - 0.0 0.0 - 29 - 0.0 60 0 -

3-6 27 0.0 13 40 56 - 0.0 53 0 0

6-9 54 25 0.0 55 83 - - 46 7 9

9-12 56 52 0.0 55 78 - 0 12 35 4

12-15 90 22 7 68 92 - 11 63 56 6

15-18 70 50 49 14 87 - 44 78 54 0

18-21 47 69 56 48 64 0.0 46 92 55 4

21-24 41 70 32 4 92 0.0 46 98 57 8

24-27 66 63 9 5 74 - 69 84 46 29

27-30 40 88 58 41 59 25 73 91 40 46

30-33 11 87 87 47 84 0.0 82 69 87 16

33-36 36 22 74 63 95 12 83 84 93 56

36-39 44 39 59 40 47 12 89 86 66 39

39-42 18 31 84 44 84 34 74 81 74 60

42-45 26 19 83 62 84 50 43 94 86 46

45-48 12 55 59 40 95 55 51 93 - 55

48-51 25 20 75 21 81 73 66 86 - 59

51-54 23 65 87 29 94 73 33 92 - -

54-57 18 55 86 33 34 79 62 94 - -

57-60 12 78 49 16 41 44 85 56 - -

60-63 19 67 90 74 82 91 77 82 - -

63-66 39 78 65 81 86 75 90 88 - -

66-69 89 80 67 77 81 90 80 74 - -

69-72 61 - 52 75 77 - - 78 - -

72-75 45 - 94 88 79 - - 91 - -

75-78 59 - 68 87 94 - - 92 - -

78-81 39 - 96 88 64 90

81-84 96 - - - - - - 93 - -

84-87 53 - - - - - - 92 - -

87-90 62 - - - - - - 82 - -

90-93 61 - - - - - - 90 - -

93-96 82 - - - - - - 91 - -

96-99 65 - - - - - - 96 - -

Ortalama 46 49 56 50 75 45 55 80 50 27

74

Çizelge 3.14. Çalışma alanı baraj eksen yeri RMR kaya kalitesi karakteristikleri ve kaya sınıflamaları (DSİ, 2013)

Kaya Yeri ve Numarası

Temel Kayanın Ortalama Mekanik Özellikleri

RMR Puanları Kaya Sınıfı

ve Kaya Kütlesi

Sınıflaması Tek eksenli basınç

(kg/cm2) RQD (%)

Çatlak frekansı

(ortalama) adet/m

Tek eksenli basınç

RQD Çatlak aralığı

Çatlak durumu

Yeraltı suyu

durumu

Toplam RMR

puanı

Baraj eksen yeri, sol sahil (SK-1,

SK-2,SK-3) 226 50 12 12 8 8 0 4 32

IV. Sınıf kötü (zayıf) kaya

Baraj eksen yeri, Talveg kuyusu

SK-4 200 50 12 12 8 8 0 4 32

IV. Sınıf kötü (zayıf) kaya

Baraj eksen yeri, Sağ sahil (SK-5,

SK-7, SK-8, SK-9, SK-10)

244 55 7 12 13 8 10 7 50 lll. Sınıf kötü (orta) kaya

Baraj eksen yeri, Enerji tüneli girişi (ESK-1,

ESK-2)

111 57 7 12 13 8 0 4 37 IV. Sınıf kötü (zayıf) kaya

Derivasyon tüneli giriş ve çıkışı (DSK-

l,DSK-2)

222 36 12 12 8 8 0 4 32 IV. Sınıf kötü (zayıf) kaya

75

Çizelge 3.15. Çalışma alanı santral yeri, cebri boru hattı, enerji tüneli çıkış bölgesi, denge baca RMR kaya kalitesi karakteristikleri ve kaya sınıflamaları (DSİ, 2013)

Kaya Yeri ve Numarası

Temel Kayanın Ortalama Mekanik Özellikleri

RMR Puanları

Kaya Sınıfı ve Kaya Kütlesi Sınıflaması

Tek eksenli basınç (yerinde kaya şartları)

RQD (%)

Çatlak frekansı

(ortalama) adet/m

Tek eksenli basınç

RQD Çatlak aralığı

Çatlak durumu

Yeraltı suyu

durumu

Toplam RMR

puanı

Santral yeri (SYSK-1, SYSK-2, SYSK-3, SYSK-4,

SYSK-5)

138 42 12 12 8 8 10 0 38 IV. Sınıf, kötü (zayıf)kaya

Cebri boru hattı (CBSK-1)

143 20 18 12 3 5 0 0 30 IV. Sınıf, kötü (zayıf)

kaya

Cebri boru hattı (CBSK-2)

19 32 13 2 8 8 0 0 18 V. Sınıf, çok kötü (Çok zayıf) kaya

Cebri boru hattı (CBSK-3)

17 26 15 2 8 8 0 0 18 V. Sınıf, çok kötü (Çok zayıf) kaya

Denge baca yeri (DBSK-1)

103 57 8 12 13 8 0 4 37 IV. Sınıf, kötü (zayıf)

kaya

Enerji tüneli çıkışı (ETSK-3A)

76 13 20 7 3 5 0 0 15 V. Sınıf, çok kötü (Çok zayıf) kaya

76

3.6. Çalışma Alanında Enjeksiyon Uygulamaları

Çalışma alanında baraj eksen yerinin 0-30 m arasında geçirimli ve bazı

bölgelerde kısmen çok geçirimli tabakalar yer almakta olup , bu derinlikten

sonra ise az geçirimli seviyeler; kuyu tabanlarına doğru ise geçirimsiz tabakalar

yer almaktadır. Sağ yamaçta eksen yeri kuyularına yakın olan SK-A, SK-B

kuyularında ise yeraltının düşey ve yatay yönde heterojen ve anizotropik

şartlarının değişimi sebebiyle 25-45 m zonunda geçirimli ve çok geçirimli

seviyeler bulunmaktadır. Bu sebeple, belirlenen geçirimlilik şartları göz önünde

bulundurularak eksen yerinde, sıra aralıkları 3 m olan 2 kuyu sıralı enjeksiyon

perdesi inşa edilmiştir. Baraj eksen yerindeki bu geçirimli tabakalarda

geçirimsizliği sağlamak için uygulanan enjeksiyon perde planı Şekil 3.12’de,

perde detayı Şekil 3.17’de, enjeksiyon boykesiti Şekil 3.14’de verilmiştir.

Eksen yerinde sağ ve sol sahilde bulunan geçirimli tabakalar ve yeraltı suyu

akımının yamaçlardan akarsuya doğru uzanması nedeniyle yamaçlarda

geçirimsizliği sağlamak için galerilerde yapılan enjeksiyon perdesi yamaçtaki

yeraltı su seviyesi kotu ile barajın maksimum su seviyesi kotunun kesim

noktasına kadar uzatılarak, enjeksiyon perdelerinin bu noktalara bağlanması

sağlanmıştır. Buna göre perde enjeksiyon galeri boyları, sol sahilde (Şekil 3.19)

37 m, sağ sahilde (Şekil 3.20) ise 45 m yamaçlara doğru uzatılmıştır. Enjeksiyon

galeri tip kesiti Şekil 3.15’de, galeri plan kesiti Şekil 3.16’da verilmiştir.

Eksen yerinde temel kayanın bazı seviyelerinde (SK-7 kuyusunun 41.5 m - 43.5

m seviyelerinde), rezervuarın basınçlı su şartlarında yıkanarak geçirimliliğin

artabileceği bitümlü şist zonu bulunduğu için derin enjeksiyon perdesi, eksen

yerinde bu zonlardan daha derin seviyelere bağlanmıştır.

Gövde eksen yerinde kazı ve iyileştirmeler yapıldıktan sonra bütün yapı temel

alanı 2 m aralıklarla konsolidasyon (blanket) enjeksiyonu ile ayrıca iyileştirilmiş

olup baraj gövde alanında uygulanan konsolidasyon enjeksiyon planı Şekil

3.13’de, detayı ise Şekil 3.18’de verilmiştir.

77

Derivasyon tünelinde, tünel hattı boyunca 3 m aralıklı, şaşırtmalı kesitler

halinde tünel tavanında 2 sıra kuyulu kontakt enjeksiyon yapılmıştır.

Enerji tüneli inşasında 3 m aralıklı, şaşırtmalı kesitler halinde 2 m derinliğinde

ışınsal olarak açılan kuyularda kontakt ve konsolidasyon enjeksiyonu

yapılmıştır. Her kesitte en az 6 kuyu açılmış ve ardışık kesitlerin kuyuları her bir

kesitin orta yerine gelecek şekilde yapılmıştır.

Santral yeri temel alanı, düşük RQD'li kristalize kireçtaşları ve klivajlı bitümlü

şistler düşey ve yatay yönde şiddetli alterasyon zonlarına sahip olup yeraltı su

seviyesi altında ve heterojen bir özellik göstermektedir. Hali hazırda birçok

mühendislik yapısı temelinde, özellikle zamana bağlı olarak, geriye dönüşü

olmayan oturmaların gerçekleştiği ve yapılara zarar verdiği tespit edilmiştir.

Temeldeki oturmalara karşı çok hassas özellikli olan hidroelektrik santral

temellerinde bu husus çok önemli görülmelidir. Bu sebeple, santral temel

alanında gerekli kazı işlemlerinden sonra 3m sıra aralıklı, karelajlar teşkil

edecek şekilde konsolidasyon enjeksiyonu yapılmıştır.

78

Şekil 3.12. Baraj yeri enjeksiyon perde planı (DSİ, 2013)

79

Şekil 3.13. Baraj gövdesi konsolidasyon enjeksiyon planı (DSİ, 2013)

80

Şekil 3.14. Baraj gövdesi enjeksiyon plan boykesiti (DSİ, 2013)

81

Şekil 3.15. Enjeksiyon galeri tip kesiti (DSİ, 2013)

82

Şekil 3.16. Enjeksiyon galeri kesiti (DSİ, 2013)

83

Şekil 3.17. Enjeksiyon perde detayı (DSİ, 2013)

Şekil 3.18. Konsolidasyon enjeksiyon detayı (DSİ, 2013)

84

Şekil 3.19. Sol sahil 4 nolu enjeksiyon galerisi (DSİ, 2013)

Şekil 3.20. Sağ sahil 3 nolu enjeksiyon galerisi (DSİ, 2013)

85

3.6.1. Perde enjeksiyon kuyuları

Çalışmalar kapsamında sol ve sağ sahilde L-1, L-2, R-1, R-2 olmak üzere 4 adet

enjeksiyon galerisi açılmış olup ayrıca 1273,5 m kotundan 1361 kotuna çıkan

eğik galeriler yapılmıştır. Açılan Enjeksiyon galerileri Şekil 3.21’de

görülmektedir.

Şekil 3.21. Enjeksiyon galerileri

Öncelikle taban sağ ve sol yamaç galerileri ile 1311 kotundaki yatay galerilerde

(L2 ve R2) kuyu aralıkları 3 m ve iki sıra halinde yapılmıştır. Birinci sıra perde

kuyuları 80 m ikinci sıra perde kuyuları ise 30 m ve yüzeye dik konumda

açılmıştır. Üst kotlarda yer alan R1 galerisi ve sol sahilde ise açıktan yapılan

kuyular tek sıra halinde 70 m derinlikte ve membaya doğru 10 derece eğimli

olarak açılmıştır. Kuyu derinlikleri 1311 kotundaki galeri tabanından 20 m alta

inecek şekilde tasarlanmıştır. Baraj tabanında ve alt galerilerde (L2 ve R2)

açılan enjeksiyon kuyularının derinlikleri ise yaklaşık olarak 1195 m kotuna

inecek şekilde açılmıştır. Çalışma alanında galeride perde enjeksiyon

uygulaması Şekil 3.22’de, eğik prekast enjeksiyon galerisi Şekil 3.23’de

verilmiştir.

86

Şekil 3.22. Galeride perde enjeksiyonu uygulaması

Şekil 3.23. Eğik prekast enjeksiyon galerisi

Enjeksiyon çalışmaları sırasında açılan karotlu temel sondaj kuyularında

yapılan basınçlı su deneylerinden hesaplanan geçirimlilik değerleri Çizelge 3.16,

3.17 ve 3.18’de, konumları ise Şekil 3.24’de verilmiştir.

87

Çizelge 3.16. Sağ sahil 1311 kotu R2 enjeksiyon galerisi karotlu enjeksiyon kuyuları geçirimlilik değerleri (Karaca, 2016)

DENEY KADEMESİ DERİNLİĞİ (m)

GEÇİRİMLİLİK, LUGEON (Lu)

Kuyu Numarası

R2/P0+096 (5.27m)* R2/P0+144 (10.2 m)* R2/P0+192

0-5 4.2 (P) [1-3-1]** 2.8 (D) [1-2-1]** 3.1

[1-2-1]**

5-10 0.2 (D) [1-3-1]** 0.1

[1-3-1]**

10-15 1.1 (11-15) [1-3-1]** 0.3

[2-4-2]** 0.3

[2-4-2]**

15-20 1.8

[3-6-10-6-3]** 0.6

[3-6-3]** 2.1

[3-6-3]**

20-25 0.7 [3-6-10-6-3]**

5.7 [3-6-10-6-3]**

1.6 [3-6-10-6-3]**

25-30 0.3 0.3 0.9

30-35 0.5 0.8 0.4

35-40 0.6 1.1 1.6

40-45 0.4 1.1 1.5

45-50 0.2 0.1 0.6

50-55 - 0.3 0.7 (D)

55-60 1.0 0.2 2.1

60-65 1.0 0.3 3.3

65-70 1.0 1.1 3.0

70-75 1.0 1.0 1.1

75-80 1.0 0.2 2.6

Ortalama 1.1 1.0 1.6

Çizelge 3.17. Talveg 1272 kotu enjeksiyon galerisi geçirimlilik değerleri (Karaca, 2016)

DENEY KADEMESİ

DERİNLİĞİ (m)

Geçirimlilik (Lu) DENEY KADEMESİ

DERİNLİĞİ (m)

Geçirimlilik (Lu)

Kuyu No Kuyu No

L2/P0-006 (3.3)* L2/P0-006 (3.3)*

0-5 - 50-55 0.8

5-10 2.9 [1-3-1]** 55-60 2.2

10-15 0.6 [2-4-2]** 60-65 4.5

15-20 0.3 [3-6-3]** 65-70 5.4

20-25 2.3 [3-6-10-6-3]** 70-75 2.8

25-30 1.0 75-80 0.4

30-35 3.0 80-85

35-40 1.5 85-90

40-45 0.8 Ortalama 2.0

Not:

(5.27 m)* : Yeraltı su seviyesi (m)

[1-3-1]**:Tatbik edilen BST basınçları,

(D) : Boşlukların ince malzeme ile dolması hali

(P) : Permeabilite gelişimli hali

88

Çizelge 3.18. Sol sahil 1311 kotu L2 enjeksiyon galerisi karotlu enjeksiyon kuyuları geçirimlilik değerleri (Karaca, 2016)

DENEY

KADEMESİ

DERİNLİĞİ

(m)

GEÇİRİMLİLİK (Lu)

Kuyu No

L2/PO+120

(1.5 m)*

L2/PO+168

(0.6 m)*

L2/PO+144

(1.5 m)*

L2/PO+192

(16.45 m)*

L2/PO+216

(17.80 m)*

0-5 0.8 [2-4-2]** 1.2 [2-4-2]** 1.4 [2-4-2]** 1.4 [2-4-2]** 0.7

[0.5-1- 0.5]**

5-10 0.6

[2-4-6-4-2J** 1.4

[2-4-6-4-2J** 1.2

[2-4-6-4-2]** 0.8

[2-4-6-4-2]** 0.7 [1-2-1]**

10-15 0.4 [2-4-6-8-10-8-6-4-2]**

0.8 [2-4-6-8-10-8-6-4-2]**

1.1 [2-4-6-8-10-8-6-4-2]**

0.4 [2-4-6-8-10-8-6-4-2]**

1.2 [3-6-10-6-3]**

15-20 0.8 0.6 0.5 1.2 0.8 20-25 0.8 0.2 0.4 0.4 0.7 25-30 0.9 0.3 0.5 0.5 0.7 30-35 0.5 1.4 0.7 0.8 0.7 35-40 2.3 0.3 0.6 0.3 0.7 40-45 2.2 0.2 0.6(D) 0.3 0.4 45-50 0.3 0.2 1.4 0.5 1.8

50-55 0.9 0.2 0.6 0.8 3.2

55-60 0.7 0.4 0.6 3.5 2.5

60-65 0.4 0.2 0.8(P) 3.5 0.3

65-70 2,0 0.2 1.0 3.8 1.6

70-75 1.8 0.3 1.1 0.7 2.9

75-80 1.3

[3-6-10-6- 3]** 0.5 2.3(P) 0.6 0.8

Ortalama 1.0 0.5 0.9 1.2 1.2

Not:

L2/PO+120, L2/PO+168, L2/PO+144, L2/PO+192:

10-15 m’den sonraki kademelerde tatbik edilen BST basıncı : [2-4-6-8-10-8-6 4-2]**

L2/PO+216:10-15 m’den sonraki kademelerde tatbik edilen BST basıncı:[3-6-10-6-3]**

Şekil 3.24. Karotlu temel sondaj kuyu konumları

89

3.6.2. Perde bağ kuyuları

Sağ ve sol sahilde düşey olarak delinen perde ile 1361 kotundan delinen eğimli

perdeyi birbirine bağlamak için 1311 kotunda yer alan R2 ve L2 galerilerinden

memba yönünde kuyular açılarak bağlantı enjeksiyonları yapılmıştır. Kuyu

aralıkları 3 metrede bir kesit geçecek şekilde tasarlanmıştır. Her kesitte 3 adet

olmak üzere 15 derece açılarla, 15 m derinliklerde açılmıştır. Perde bağ kuyuları

ile üst galeriden gelen perde kuyuları birbirleriyle çakışarak geçirimsizlik

perdesinin bütünlüğünü sağlanmıştır. Perde bağ kuyularının açıları ile gösterimi

Şekil 3.25'de verilmiştir.

Şekil 3.25. Perde bağ kuyuları

3.6.3. Galeri aynalarında yapılan perde ışınsal kuyular

Sağ ve sol sahil 1311 kotundaki galeri aynasında perdenin devamı olarak eğimli

ışınsal perde kuyuları açılmıştır. Kuyuların tamamı açılı olarak açılmış ve 5'er

metre kademeler halinde enjeksiyonları yapılmıştır.

Enjeksiyon kuyuları alış miktarları Çizelge 3.19’da verilmiştir

90

Çizelge 3.19. Ortalama katı madde alış miktarları (Karaca, 2016)

Enjeksiyon

Yeri

Ortalama Katı Madde Alışı, kg/m

Enjeksiyon

Kuyuları

Kontrol

Kuyuları

Işınsal

Kuyuları

Bağlantı

Kuyuları

Sağ Sahil 47.15 22.77 16.72 50.36

Talveg 40.18 53.30 - -

Sol Sahil 35.33 16.60 261.11 17.38

Ek B.1’de L2 galerisi perde bağlantı kuyu alış grafiği, Ek B.2’de ise R2 galerisi

perde bağlantı kuyu alış grafiği verilmiştir.

3.6.4. Enjeksiyon deliklerinin açılması ve yıkanması

Uygulanan bütün enjeksiyonlardaki enjeksiyon delikleri, kuyu taban çapı

minimum 56 mm olarak, her türlü eğimde, su sirkülasyonlu rotari tip sondaj

makineleriyle delinmiştir. Ano başı enjeksiyon kuyuları ve basınçlı su testi

yapılacak sondaj kuyularının delgilerinde kapalı matkap kullanılmamıştır. Perde

enjeksiyon deliklerinde, sapma miktarının aynı yönde %2’den fazla olmamasına

özen gösterilmiştir.

Enjeksiyona başlamadan önce delik tabanından başlanarak yukarıya doğru su

jeti ile yıkama yapılmıştır. Yıkama işleminde, her enjeksiyon kademesinin her

bir metresi için en az bir dakika süreyle yapılmasına özen gösterilmiştir.

Böylece deliğin kestiği dolgulu çatlaklar ve eklemlerdeki dolgu materyalinin

yıkanması sağlanmıştır. Yıkama işleminde deşarj suyunun (delikten geri gelen

suyun) delik içinde en az 60 cm/s’lik bir geri dönüş hızına sahip olmasına dikkat

edilmiştir. Yıkama işlemine, su jeti delik dibine tutturularak dönüş suyu berrak

gelinceye kadar devam edilmiştir. Yıkama işlemi 20 dakikadan fazla sür üp,

dönüş yıkama suyunun tam berraklaşmadığı durumlarda yıkama işlemine son

verilmiştir.

91

3.6.5. Enjeksiyonun yapılması

Baraj gövde ekseninde yapılan perde enjeksiyonunda önce 24 m’lik parçalara

bölünerek anolar tespit edilmiş ve birbirine yakın 3 ano ele alınarak enjeksiyon

işlemine başlanmıştır. Ele alınan anoların ano başı delikler i (A delikleri) faz

derinliğine kadar delinmiş ve aşağıdan yukarı doğru faz faz enjekte edilerek 3

adet A deliğinin enjeksiyonları yapılmıştır. Sonra her anonun ortasına gelen (iki

A deliğinin orta noktasındaki) B delikleri açılmış ve enjeksiyonları yapılmıştır.

Daha sonra A ve B deliklerinin ortasına gelen C deliği açılmış ve enjeksiyonları

yapılmıştır. En son A-C, C-B, B-C, C-A deliklerinin ortasındaki D delikleri açılmış

ve enjeksiyonları yapılmıştır. Böylece, daralan aralıklar şeklinde delgi ve

enjeksiyon işlemleri bitirilerek enjeksiyonu yapılacak diğer bölüme geçilmiştir.

Çalışmalar kapsamında sahada uygulanan enjeksiyon delgi planı Şekil 3.26’da

verilmiştir.

Şekil 3.26. Enjeksiyon delgi planı

Yapılan enjeksiyon çalışmalarında aşağıdan yukarı doğru çıkan kademeler

metodu uygulanmıştır. Bu uygulamada delik, projede belirtilen derinliğe kadar

delinmiş, yıkanmış ve varsa her kademenin basınçlı su deneyleri yapılmıştır.

Bundan sonra tıkaç en alttaki kademeyi enjekte etmek üzere yerleştirilmiş ve en

alttaki kademenin enjeksiyonu yapılmıştır. Sonra tıkaç, bir üstteki kademeyi

enjekte etmek üzere yukarıya alınmış ve aşağıdan yukarıya doğru ikinci

kademenin enjeksiyonu yapılmıştır. Bu işleme topografya yüzeyine kadar

devam edilmiştir. Enjeksiyon uygulamalarında kademe derinlikleri 5 m olarak

alınmıştır.

92

Delik projede belirtildiği üzere delinirken yıkantı olduğu veya devir daim

suyunun %70 ve daha fazlasını kaçırdığı durumlarda ise delme işlemi

durdurulmuş ve bu kısımların üstlerinden lastik tutturularak enjeksiyonları

yapılmıştır. Priz müddeti sonunda delik delme işlemine devam edilmiştir. Aynı

durum tekrar meydana gelmişse, delme işlemi durdurulup o kısımlarında

enjeksiyonları yapılmıştır. Deliğin projede belirtilen derinliğe kadar delme

işlemi bittikten sonra aşağıdan yukarıya doğru çıkan kademeler metodu ile

enjeksiyonları yapılmıştır.

3.6.6. Kullanılan enjeksiyon malzemeleri ve ekipmanları

Baraj gövdesinde yer alan galeri ve diğer ünitelerde yapılan enjeksiyon

çalışmalarında özgül yüzey alanı değeri 3.50 cm2/gr ile 4.30 cm2/gr arasında

değişen CEM 42.5 R çimento tipi kullanılmıştır. Enjeksiyon işlemi sırasında

kumu ve çimento taneciklerini askıda tutarak enjeksiyon harcının duraylı

olmasını ve suyun karışımdan ayrışmasını azaltmak için enjeksiyon

karışımlarına, 1/10 bentonit/su oranında bentonit eklenmiştir. Kullanılan

bentonitin özellikleri, TSE EN ISO 13500 standardına uygun sodyum bentonit

olarak seçilmiştir. Enjeksiyonlarda fazla alış yapan kademelerde, çimento

ağırlığının % 25, 50, 100, 200'ü kadar kum, çimento şerbetlerine ilave edilerek

kullanılmıştır. Kullanılan kumun ağırlıkça 16 no'lu elekten % 95'i, 50 no'lu

elekten % 50’si geçmiştir. 200 no'lu elekten ise % 5'ten fazlası geçmemiştir.

Enjeksiyonda kullanılan kilin likit limiti % 40'dan, plastisite endeksi % l5’den

fazladır. İçerisinde 2 mm'den daha büyük tane yoktur ve tanelerin en az % 35'i,

0.002 mm'den küçüktür. Kil kuru halde öğütülmüş veya su içinde çamur halde

karıştırılarak kullanılmıştır. Enjeksiyon uygulamasında kullanılan su ise

betonda kullanılan karma suyu niteliğinde temiz ve berrak olan sudur.

Karıştırıcı ve çalkalayıcı

Kullanılan karıştırıcılar, 700 lt hacme sahip olup çimento, su, kum, bentonit ve

kimyasal katkı maddelerini homojen halde birbirine karıştırmak için mekanik

olarak çalışmaktadır. Kullanılan çalkalayıcılar, karıştırıcı hacminin 2 katına

93

eşittir. Hazırlanmış olan enjeksiyon karışımını süspansiyon halinde muhafaza

etmek için mekanik karıştırıcıya sahiptir.

Enjeksiyon pompası

Enjeksiyon uygulanan kuyuda en az 40 kg/cm2 çalışma basıncı ve bu basınç

altında en az 100 l/dk, serbest çalışma basıncı altında ise en az 120 l/dk debiye

sahip dubleks tipli enjeksiyon pompaları kullanılmıştır.

Manometre

Düşük basınçlı enjeksiyonlarda 10 kg/cm2, yüksek basınçlı enjeksiyonlarda 40

kg/cm2 ’lik kadrana sahip olan manometrelerin 10 kg/cm2’lik olanları en az 0.5

atm, 40 kg/cm2’lik olanları da en az 1 atm basıncı gösteren bölmelere sahiptir.

Kaydedici

Kuyu başında şerbet gidiş hızını, miktarını ve basıncını otomatik olarak devamlı

kaydeden cihazları (recorder) kullanılmıştır.

Tıkaç

Enjeksiyon çalışmalarında kademeli enjeksiyon yapılırken tıkaçlar kullanılmış

olup bu tıkaçlar kuyu içine sıkıca tutturulmuştur. Tıkaçlar enjeksiyon

işlemininin yapıldığı kademenin diğer kademe ile bağlantısı kesmektedir.

Şekil 3.27. Enjeksiyon ekipmanları (a:Çalkalayıcı, b:Karıştırıcı, c:Enjeksiyon

pompası, d:Manometre, e:Packer)

94

3.6.7. Enjeksiyon şerbeti ve basıncı

Enjeksiyon karışımı hazırlanırken çimento / su oranı = 1/1 + %1 bentonit + %

1-2 oranında süper akışkanlaştırıcı (Daracem 185) kullanılmıştır.

Perde enjeksiyon deliklerinde genel olarak sağlam kayada PT = 033 x H, sağlam

olmayan kayada PT = 0.23 x H formülü uygulanmıştır. Kontakt enjeksiyonunda,

1-3 kg/cm2 arasında bir basınç uygulanmıştır. Konsolidasyon enjeksiyonu etkin

basıncı (kademe orta noktasında uygulanacak basınç) tünellerde PT = 2 + (0.33 x

H), temellerde PT = 0.23 x H formülüne göre hesaplanmıştır.

PT : Kademedeki etkin basınç (kg/cm2)

H : Kademe ortası ile kuyu ağzı manometresi arasındaki uzaklık (m)

3.6.8. Enjeksiyonda refü şartı ve kuyularının doldurulması

Basınçlı su testi yapılmış ve sonuçlar geçirimsiz çıkmışsa, enjeksiyona ince bir

karışım ile başlanmıştır. Delgi esnasında devir daim su kaybı ve boşluk

geçilmesi, su testi esnasında istenen basıncı bulamaması gibi bir durum

meydana gelmişse enjeksiyona daha kalın bir karışımla başlanmıştır. Enjeksiyon

türüne göre önceden öngörülen miktardaki karışımın enjekte edilmesine

rağmen refü basıncının 1/3'ü veya daha fazlasına ulaşılamamışsa, kumlu ve

diğer katkılı karışımlara geçilmiştir. Refü şartına ulaşıldığında karışım

inceltilmiştir. Refü basıncı 20 dakikalık süre boyunca uygulanmış, karışım türü

ve refü basıncına göre belirlenen karışım yeme oranı (l/dk) sınır değerin altında

gerçekleşmişse refüye ulaşılmış kabul edilmiştir.

Önceden öngörülen miktardaki karışımın enjekte edilmesine rağmen refü

olmamışsa pompa hızı azaltılmış, priz hızlandırıcı katkılar kullanılmış veya

enjeksiyon işlemine ara verilmiştir. Dinlendirme işleminde enjeksiyona ara

verilir verilmez kuyu su ile yıkanmıştır. Refü koşullarının sağlanmasından sonra

kuyu ağzına uygun alet (manometre, paker, tahta tıkaç vb .) bağlanıp enjekte

edilen karışımın prizini alıp sertleşmesine kadar beklenmiştir.

95

Doldurulması gereken araştırma kuyuları ve enjeksiyon deliklerinde yapılacak

tüm işlemler bitirildikten sonra kuyu kalın harçlı karışımlarla doldurularak

kapatılmıştır. Yatay ve yukarıya doğru olan deliklerdeki doldurma işlemi, delik

ağzından lastik tıkaç tutturularak kalın harçlı karışımların basılması suretiyle

yapılmıştır. Harç prizini alıncaya kadar tıkaç delik ağzında bırakılmıştır. Tıkaç

yeri, daha kalın ve çabuk priz alan katkılı çimento harcı ile daha sonra

doldurulmuştur.

96

4. ARAŞTIRMA BULGULARI

4.1. Enjeksiyondan Önce Çalışma Alanındaki Kayaçların İncelenmesi

Çalışma alanında enjeksiyondan önce açılan temel sondaj kuyularında yapılan

zemin araştırmaları sonucu, baraj gövde eksenine yakın kuyuların derinlik

boyunca ortalama RQD ve tek eksenli basınç değerleri Şekil 4.1’de, derinlik

boyunca ortalama lugeon ve tek eksenli basınç değerleri Şekil 4.2’de verilmiştir.

Şekil 4.1. Baraj eksen yeri bölgesindeki temel sondaj kuyularında RQD ve tek

eksenli basınç değerleri

Şekil 4.2. Baraj eksen yeri bölgesindeki temel sondaj kuyularında lugeon ve tek

eksenli basınç değerleri

SK-1 SK-2 SK-3 SK-4 SK-5 SK-6 SK-7 SK-8 SK-9 SK-10

46 49 56 50 75 45 55 80

50 27

643 664,5 704,5

583 637

413

703

610

788

386

RQD Tek Eksenli Basınç (qu) kg/cm2

SK-1 SK-2 SK-3 SK-4 SK-5 SK-6 SK-7 SK-8 SK-9 SK-10

9,40

2,10 2,00

4,40 5,50

3,20 2,00

2,70

1,30

4,10

643 664,5 704,5

583 637

413

703

610

788

386

Lugeon Tek Eksenli Basınç (qu) kg/cm2

97

Baraj eksen yeri bölgesinde enjeksiyondan önce yapılan temel araştırmaları

sonucunda, sol sahil, talveg ve sağ sahil ortalama elastisite modülü ve tek

eksenli basınç değerleri metre bazında sırasıyla Çizelge 4.1, 4.2 ve 4.3’de

görülmektedir.

Çizelge 4.1. Baraj ekseni sol sahil bölgesinde enjeksiyon öncesi elastisite modülü ve tek eksenli basınç değerleri

Derinlik Elastisite Modülü Ɛ

GPa

Tek Eksenli Basıncı

qu (kg/cm2)

0-10 metre arası 13,97 569

10-20 metre arası 17,96 718

20-30 metre arası 18,63 738

30-40 metre arası 18,78 785

Çizelge 4.2. Baraj ekseni talveg bölgesinde enjeksiyon öncesi elastisite modülü ve tek eksenli basınç değerleri

Derinlik Elastisite Modülü Ɛ

GPa

Tek Eksenli Basıncı

qu (kg/cm2)

0-10 metre arası 14,86 583

10-20 metre arası 15,71 637

20-30 metre arası 11,43 413

30-40 metre arası 13,64 566

Çizelge 4.3. Baraj ekseni sağ sahil bölgesinde enjeksiyon öncesi elastisite modülü ve tek eksenli basınç değerleri

Derinlik Elastisite Modülü Ɛ

GPa

Tek Eksenli Basıncı

qu (kg/cm2)

0-10 metre arası 18,00 695

10-20 metre arası 14,91 604

20-30 metre arası 17,70 687

30-40 metre arası 13,40 534

Baraj eksen yeri bölgesinde enjeksiyondan önce yapılan temel araştırmaları

sonucunda, sol sahil, talveg ve sağ sahilde ortalama kütlece su emme yüzdesi

Şekil 4.3’de, gerçek porozite yüzdesi ise Şekil 4.4’de görülmektedir.

98

Şekil 4.3. Baraj eksen yeri bölgesinin enjeksiyon öncesi kütlece su emme yüzdesi

Şekil 4.4. Baraj eksen yeri bölgesinin enjeksiyon öncesi gerçek porozite yüzdesi

Baraj eksen yeri bölgesinde enjeksiyondan önce yapılan temel araştırmaları

sonucunda, derinliğe göre gerçek porozite yüzdesi ve kütlece su emme yüzdesi

Şekil 4.5’de görülmektedir.

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

Kütlece Su Emme Yüzdesi (%)

0,86 0,83

0,99

%

Sol Sahil

Talveg

Sağ Sahil

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

Gerçek Porozite (%)

6,05

8,25 7,68

%

Sol Sahil

Talveg

Sağ Sahil

99

Şekil 4.5. Baraj eksen yeri bölgesinin enjeksiyon öncesi derinliğe göre gerçek

porozite yüzdesi ve kütlece su emme yüzdesi

Baraj eksen yerindeki kayaçların RQD, tek eksenli basınç ve lugeon değerleri

arasındaki ilişki her araştırma kuyusu için ortalama değerler alınarak Şekil 4.1

ve Şekil 4.2’de gösterilmiştir. Şekil 4.1’de ortalama en yüksek tek eksenli basınç

değeri SK-9 kuyusunda olmasına rağmen RQD değerinin en yüksek olduğu

araştırma kuyusu SK-8’dir. Şekil 4.2’de ise SK-9 kuyusunun ortalama en düşük

lugeon değerini verdiği görülmektedir. Ancak SK-1 kuyusunun ortalama en

yüksek lugeon değerini vermesine rağmen en düşük tek eksenli basınç değerini

vermediği açıktır. Bu nedenle tek eksenli basınç, RQD ve lugeon değerleri

arasında direk ilişki kurulamamıştır.

Baraj eksen yerinin enjeksiyon öncesi elastisite modülü ve tek eksenli

basınçları, hem konumsal olarak hem de metreler bazında ortalama değerler

alınarak Çizelge 4.1,4.2 ve 4.3’de gösterilmiş olup elastisite modülü ile tek

eksenli basınç değerleri arasında doğru orantılı bir ilişkinin olduğu

görülmektedir. En yüksek elastisite modülü ve tek eksenli basınç değerleri baraj

ekseni sol sahil bölgesinin 20-30 metre aralığında, en düşük değerleri ise baraj

eksen yeri talveg bölgesinin 20-30 metre aralığında alınmıştır. Ayrıca Şekil 4.3

ve 4.4’de baraj eksen yerinde kütlece su emme yüzdesi en yüksek bölgenin sağ

sahil, en düşük bölgenin talveg, gerçek porozite yüzdesi en düşük bölgenin sol

sahil, en yüksek bölgenin ise talveg bölgesi olduğu görülmüştür. Böylece

elastisite modülü, tek eksenli basınç ve gerçek porozite yüzdesi arasında doğru

1,02

0,92

0,90

0,97

6,44

6,94

8,32

7,55

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00

30-40

METRE

20-30

METRE

10-20 METRE

0-10 METRE

Gerçek Porozite (%) Kütlece Su Emme Yüzdesi

100

orantılı bir ilişkinin olduğu anlaşılmaktadır. Baraj eksen yeri bölgesinin gerçek

porozite ve kütlece su emme yüzdeleri Şekil 4.5’de verilmiş olup gerçek porozite

yüzdesinin en yüksek olduğu aralık 10-20 metre arasıyken kütlece su emme

yüzdesi ise 30-40 metre arasında olduğu görülmektedir.

4.2. Enjeksiyondan Sonra Kontrol Kuyularında Yapılan Basınçlı Su Testleri

Çalışma alanında enjeksiyon perde imalatı tamamlandıktan sonra, test amacıyla

perde kuyularını değişik açılarla birden fazla kuyuyu kesecek şekilde kontrol

kuyular açılmış ve su testleri yapılmıştır. Kontrol kuyu derinlikleri duruma göre

70 metre ile 95 metre arasında değişmektedir. Kontrol kuyusu konumları Şekil

4.6’da, kontrol kuyularına ait isim, derinlik ve adetleri Çizelge 4.4'de, kontrol

kuyularının geçirimlilik değerleri ise Çizelge 4.5, Çizelge 4.6 ve Çizelge 4.7’de

verilmiştir.

Şekil 4.6. Kontrol kuyusu konumları

101

Çizelge 4.4. Kontrol kuyuları adet ve derinlikleri (Karaca, 2016)

Lokasyon Kuyu adı Derinlik (m) Eğim açısı

SOL SAHİL L2

GALERİSİ KOT 1311

CH 5 85 31

CH 6 80 28

SAĞ SAHİL R1

GALERİSİ KOT 1361

CH 3 56 43

CH 4 58 45

SAĞ SAHİL R2

GALERİSİ KOT 1311

CH 9 65 37

CH 10 90 32

TALVEG CH 7 70 42

CH 8 70 29

Çizelge 4.5. Sağ sahil 1311 kotu R2 enjeksiyon galerisi kontrol kuyuları geçirimlilik değerleri (Karaca, 2016)

DENEY KADEMESİ DERİNLİĞİ (m)

GEÇİRİMLİLİK, LUGEON (Lu)

Kuyu Numarası

R2-CH-9 (4.8m )* R2-CH-10 (0.5m )*

0-5 4.2 [1-2-1]** 1.6

5-10 9.5 [1-3-1]** 1.1

10-15 1.6 [2-4-2]** 1.6

15-20 2.2 [3-6-3]** 0.3 [3-6-3]**

20-25 0.6 [3-6-10-6-3]** 0.9 [3-6-10-6-3]**

25-30 8.7 1.1

30-35 0.7 0.9

35-40 1.0 0.4

40-45 1.2 0.3

45-50 4.9 0.2

50-55 1.0 0.8

55-60 1.2 1.3

60-65 0.9 0.7

65-70 0.3

70-75 0.4

75-80 0.5

80-85

85-90

Ortalama, Lu 2.9 0.7

Not:

(0.5 m)* : Yeraltı su seviyesi (m)

20-25 kademesi dahil tüm kademelerde tatbik edilen BST basıncı [3-6-10-6-3]

102

Çizelge 4.6. Talveg 1273.5 kotu ve 1361 m kotu kuyuları geçirimlilik değerleri (Karaca, 2016)

DENEY

KADEMESİ DERİNLİĞİ

(m)

Geçirimlilik (Lu)

Kuyu No Talveg CH-8

(4.5 m)* Talveg CH-7

(0.5 m)* Rl-CH-3- [1360 m]

(0.5 m)* Rl-CH-4- [1360 m]

(0.5 m)*

0-5 - 1.0 [1-2-1]** 1.9(D) [1-2-1]**

5-10 - 1.5 [1-3-1]** 0.3 [1-3-1]** 0.3 [1-3-1]**

10-15 - 0.6 [2-4-2]** 0.9 [2-4-2]** 1.7 [2-4-2]**

15-20 2.1 [3-6-3]** 1.4 [3-6-3]** 1.1 [3-6-3]** 1.3 [3-6-3]**

20-25 3.2

[3-6-10-6- 3]**

1.2

[3-6-10-6-3]**

0.7

[3-6-10-6-3]**

0.1

[3-6-10-6-3]**

25-30 2.2 1.8 1.2 0.4

30-35 2.4 3.2 0.6 0.4

35-40 6.5 1.1 0.8 1.1

40-45 18.6 (D) 1.3 0.5 1.1

45-50 1.5 (D) 2.5 0.2

50-55 0.5 1.6 1.3

55-60 1.5 1.1 0.8 (55-58 m)**

60-65 0.6 1.2

65-70 1.0 0.9

Ortalama 3.6 1.5 0.8 0.9

Not:

D : Dolgu gerçekleşen zon

[1360 m] : Kuyu kotu

(55-60 m)** : Kademe derinliği

[3-6-3]** : Tatbik edilen BST basınçları

20-25 kademesi dahil tüm kademelerde tatbik edilen BST basıncı [3-6-10-6-3]

103

Çizelge 4.7. Sol sahil 1311 kotu L2 enjeksiyon galerisi kontrol kuyuları geçirimlilik değerleri (Karaca, 2016)

DENEY KADEMESİ DERİNLİĞİ (m)

GEÇİRİMLİLİK (Lu)

Kuyu No

L2-CH-6 (0.5m)* L2-CH-5 (0.5m)*

0-5 0.8 [1-2-1]** 1.0 [1-2-1]** 5-10 0.8 [1-3-1]** 0.6 [1-3-1]**

10-15 0.7 [2-4-2]** 1.6 [2-4-2]** 15-20 0.1 [3-6-3]** 0.9 [3-6-3]**

20-25 0.6

[3-6-10-6-3]** 0.7

[3-6-10-6-3]** 25-30 0.3 0.1

30-35 4.0 0.3

35-40 0.3 0.4

40-45 0.5 0.6

45-50 0.6 0.3 50-55 0.7 0.7 55-60 0.4 0.5 60-65 0.8 0.6

65-70 0.9 0.5 70-75 1.2 0.5 75-80 1.3 0.5

80-85 - 0.6 85-90 - 0.9

Ortalama 0.9 0.6 Not:

(0.5)* : Yeraltı su seviyesi

[1-2-1]** : Tatbik edilen BST basınçları

20-25 kademesi dahil tüm kademelerde tatbik edilen BST basıncı [3-6-10-6-3]

Çalışma alanında uygulanan enjeksiyon perdesinin toplam kuyu adetleri ve

metreleri Çizelge 4.8’de verilmiştir.

104

Çizelge 4.8. Enjeksiyon perdesi toplam kuyu adetleri ve metreleri (Karaca, 2016)

GALERİ YERİ ADET DERİNLİK (m)

SOL SAHİL L2

GALERİSİ KOT 1311

Perde Kuyuları 126 7680

İlave Kuyuları 10 345

Kontrol Kuyuları 3 240

Işınsal 11 455

Perde Bağlantı 74 1110

Drenaj 26 910

SOL SAHİL L1

GALERİSİ KOT 1361

Perde Kuyuları 40 2294

İlave Kuyuları 2 140

Işınsal 4 250

Drenaj 10 250

SAĞ SAHİL R2

GALERİSİ KOT 1311

Perde Kuyuları 122 7220

İlave Kuyuları 21 1408

Kontrol Kuyuları 3 225

Işınsal 10 275

Perde Bağlantı 147 2205

Drenaj 32 1120

SAĞ SAHİL R1

GALERİSİ KOT 161

Perde Kuyuları 71 3780

İlave Kuyuları 15 596

Kontrol Kuyuları 2 114

Baraj eksen bölgesinde enjeksiyon işleminden önce açılan araştırma kuyuları ile

enjeksiyon sonrası açılan kontrol kuyularındaki geçirimlilik değerleri arasında

bir karşılaştırma yapılmış olup Çizelge 4.9 ve Şekil 4.7, 4.8, 4.9’da verilmiştir.

Ayrıca CH-6, CH-7 ve CH-9 kontrol kuyularının karot fotoğrafları EK C’de

verilmiştir.

Çizelge 4.9. Baraj eksen yerinde enjeksiyon perdesi öncesi ve sonrası geçirimlilik (lugeon) değerleri

Kuyu No

Sol Sahil Talveg Sağ Sahil

SK-2 SK-3 SK-4 SK-5 SK-6 SK-7 SK-10 SK-9

Lugeon 2,1 2 4,4 5,5 3,2 2 4,1 1,3

Ortalama 2,05 4,95 2,65

Kuyu No CH-6 CH-5 CH-8 CH-7 CH-9 CH-10

Lugeon 0,9 0,6 3,6 1,5 2,9 0,7

Ortalama 0,75 2,55 1,8

105

Şekil 4.7. Baraj eksen yeri sol sahilde enjeksiyon öncesi ve sonrası geçirimlilik

(lugeon) değerleri

Şekil 4.8. Baraj eksen yeri talvegde enjeksiyon öncesi ve sonrası geçirimlilik

(lugeon) değerleri

Şekil 4.9. Baraj eksen yeri sağ sahilde enjeksiyon öncesi ve sonrası geçirimlilik

(lugeon) değerleri

Baraj eksen bölgesinin enjeksiyon öncesi ve sonrası ortalama lugeon değerleri

bölgesel bazda Şekil 4.7, 4.8 ve 4.9’da görülmekte olup sol sahilde 4,95 Lu’dan

0,75 Lu’ya, talvegde 4,95 Lu’dan 2,55 Lu’ya, sağ sahilde ise 2,65 Lu’dan 1,80

Lu’ya düşmüştür. Hesaplanan bu lugeon değerlerine göre sol sahilde %37,

talvegde %52, sağ sahilde ise %68’lik bir azalma meydana gelmiştir.

0123

EnjeksiyonÖncesi

EnjeksiyonSonrası

2,05

0,75

Sol Sahil

0

5

EnjeksiyonÖncesi

EnjeksiyonSonrası

4,95

2,55

Talveg

0

2

4

EnjeksiyonÖncesi

EnjeksiyonSonrası

2,65 1,80

Sağ Sahil

106

5. SONUÇ

Dünyada dolgu baraj temellerindeki sızmanın kontrol altına alınabilmesi ve

stabilitenin sağlanabilmesi için, enjeksiyon yöntemi genel bir kabul görmüştür.

Enjeksiyon verimi üzerinde etkili olan yöntemsel faktörlerin, ülkemiz

koşullarına uygun olması ve bu uygulamanın diğer yöntemlere nazaran daha

ekonomik çözümler sağlaması, ülkemizde bu yöntemin tercih edilmesinde etkili

olmuştur.

Bu tez çalışmasında, barajlarda karşılaşılan problemlerden biri olan

geçirimsizlik probleminin Yalnızardıç Barajı ve Berat Hidroelektrik

Santralindeki çözümü için uygulanan enjeksiyon yönteminden bahsedilmiş,

uygulanan enjeksiyon işlemleri detaylı bir şekilde ele alınmıştır.

Baraj gövde eksenine yakın noktalarda enjeksiyon öncesi açılan araştırma

kuyularındaki geçirimlilik değerleri ile enjeksiyon sonrası açılan kontrol

kuyularındaki geçirimlilik değerleri karşılaştırılmış olup aşağıdaki sonuçlara

ulaşılmıştır:

1. Enjeksiyon öncesinde sol sahil bölgesinde açılan araştırma kuyularında

belirlenen geçirimlilik 2,05 lugeon iken, enjeksiyondan sonra 0,75

lugeon’a düşmüştür.

2. Talveg bölgesinde açılan araştırma kuyularında belirlenen geçirimlilik

4,95 lugeon iken enjeksiyondan sonra 2,55 lugeon’a düşmüştür.

3. Sağ sahil bölgesinde açılan araştırma kuyularında belirlenen geçirimlilik

2,65 lugeon iken enjeksiyondan sonra 1,80 lugeon’a düşmüştür.

4. Hesaplanan ortalama lugeon değerlerine göre sol sahilde %37, talvegde

%52, sağ sahilde ise %68’lik bir azalma meydana gelmiş olup sonuçlar

enjeksiyonun başarılı olduğunu göstermiştir.

Yapılan uygulamanın geçerliliği ve değerlerin önerilen sınırların altında olduğu

belirlenmiş olup uygulama esaslarının bu çalışma kapsamı içindeki jeolojik

yapıya uygun olduğu sonucuna varılmıştır. Baraj ekseni boyunca, temel kayadan

su kaçağı beklenmemektedir. Yapılan araştırmanın zemin iyileştirme,

enjeksiyon ve geçirimsizlik amaçlı çalışmalara örnek olması amaçlanmıştır.

107

KAYNAKLAR Agan, C., 2015. Engineering Geological and Geomechanical Assessments of the

Proposed Mezra Dam Site (Şanlıurfa, Turkey), Arabian Journal of Geosciences, 8, 2371-2381.

Aitcin, P.C., Ballivy, G., Parizeau, R., 1984. The Use of Condensed Silica Fume in

Grouts, Innovative Cement Grouting, Special Publication, 82p, Detroit. Akbulut, S., 1999. Enjeksiyon İle Granüler Zeminlerin Geoteknik Özelliklerinin

İyileştirilmesi, Doktora Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 178s, İstanbul.

Akbulut, S., Sağlamer, A., 1999. Zemin İyileştirmesinde Kullanılan Enjeksiyon

Yöntemleri. X. Mühendislik Sempozyumu İnşaat Mühendisliği, 427-438, Isparta.

Akbulut, S., Sağlamer, A., 2002. Estimating The Groutability of Granular Soils: a

New Approach. Tunnelling and Underground Space Technology, Cilt 17, No 4, 371-380.

Alkaya, D., Yeşil, B. 2011. Cindere Barajı Enjeksiyon Uygulamaları. Pamukkale

Üniversitesi, Mühendislik Bilimleri Dergisi, Cilt: 17, 1, 9-18, Denizli. Anon., 1957. Chemical Grouting. Report of The Task Committee on Chemical

Grouting. Proc. American Society of Civil Engineers, Journal Soil Mechanics and Foundation Division, 83 (SM4), 1-101.

ASDSO, 2012. Dam Failure Sand Incidents.

http://www.damsafety.org/news/?p=412f29c8-3fd8-4529-b5c98d47364c1f3e Ata, A., Vipulanandan C., 1997. Silica Fume in Silicate and Cement Grouts and

Grouted Sand. Geotechnıcal Special Publıcatıon, ASCE, 242-257. Azimian, A., Ajalloeian, R., 2015. Permeability and Groutability Appraisal of the

Nargesi Dam Site in Iran Based on the Secondary Permeability Index, Joint Hydraulic Aperture and Lugeon Tests, Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 74, 845-859.

Bakım, M.A., 2007. Enjeksiyon Yöntemleriyle Zemin İyileştirilmesi. Süleyman

Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstisitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 157s, Isparta.

Balkıs, A., 2009. Enjeksiyon Yöntemleriyle Zemin İyileştirilmesi. 3. Geoteknik

Sempozyumu, Çukurova Üniversitesi, Adana. Berhane, G., Walraevens, K., 2013. Geological Challenges in Constructing the

Proposed Geba Dam Site, Northern Ethiopia, Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 72, 339-352.

108

Bidar, A.S., Nia, A.R. ve Zolfaghari, A., 2016. Estimation of the Grout Take Using Empirical Relationships (Case Study: Bakhtiari dam site), Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 75, 425-438.

Canik, B., 1997. Mühendislik Jeolojisi Ders Notları, Anadolu Üniversitesi, Fen

Fakültesi, Ankara. CECW-EG, 1995. Engineering and Design-Chemical Grouting. Publication

No:EM1110-1-3500, Proponent:CECW-EG, Publication Date:January 1995, http://www.usace.army.mil Metin içinde gösterimi: (CECW-EG, 1995)

Demiröz, A., Karaduman, M., 2009. Zemin İyileştirme Metotları. Teknik Online

Dergi, 8 (3). Domone, P.L.J., 1994. Structural Grouts. Published by Blackie Academic and

Professional, pp. 2-150, Glasgow. Dong, H., Chen, J., Li, X., 2016. Delineation of Leakage Pathways in an Earth and

Rockfill Dam Using Multi-Tracer Tests, Engineering Geology, 212, 136-145.

DSİ Genel Müdürlüğü, 1993. Sondaj ve Enjeksiyon Teknik Şartnamesi, Ankara. DSİ Genel Müdürlüğü, 2013. Yalnızardıç Barajı ve Berat Hes Projesi Jeoteknik

Etüd Raporu, Ankara. Eren, M., Öktem, A., 1994. Atatürk Barajı Enjeksiyon Uygulamaları. DSİ 40. Yıl Su

ve Toprak Kaynaklarının Geliştirilmesi Konferansı, Ankara. Fell, R., Macgregor, P. ve Staplan, D., 1992. Geotechnical Engineering of

Embakment Dams, Balkema Publishers, Brookfield, 675p. Genç, D., 2008. Zemin Mekaniği ve Temeller. TMMOB Jeoloji Mühendisleri Odası

Yayınları, Ankara. ICOLD, 1985. Filling Materials for Watertight Cutoff Walls. International

Commission on Large Dams, Bulletin, 51. Iscy, E., Glossop, R., 1962. An Introduction to Alluvial Grouting. Proc. Institution

of Civil Engineers, 22, pp. 449-474. İnal, E., 2015. Zeminlerin Taşıma Gücünün Çimento Enjeksiyonu İle

İyileştirilmesi. Fırat Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 78s. Elazığ.

İncecik, M. and Ceren, I., 1995. Cement Grouting Model Tests. Bulletin of the

Technical University of Istanbul, Volume: 48, No:2, Istanbul.

109

Johnson, S.J., 1958. Cement and Clay Grouting of Foundations: Grouting with Clay-Cement Grouts. Proc. American Society of Civil Engineers, Journal Soil Mechanics and Foundations Division, 84(SM1, Paper 1545), pp. 1-12.

Kap, Ö.F., 2014. Ayazağa Su Tünelinde Yapılan Konsolidasyon Enjeksiyonu ile

Kaya Kütlesi Özellikleri Arasındaki İlişkinin Jeoistatistiksel Analizi. İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 107s, İstanbul.

Karaca, C., 2016. Yalnızardıç Barajı ve Berat HES Projesi Enjeksiyon Sonuç

Raporu. Temson Sondajcılık LTD. ŞTİ., Ankara. Karol, R.H., 1982. Chemical Grouts and Their Properties, in Grouting in

Geotechnical Engineering, Speciality Conf., New Orleans (ed. W. H. Baker), American Society Civil Engineers, New York, pp. 359-77.

Keskin, A., 2010. Enjeksiyon Tekniğiyle Zemin İyileştirme. BÜLTEN (150), 16. Kır, A.E., 2007. Yer Mühendislik Parametrelerinin İyileştirme Öncesi Ve

Sonrasında Jeofizik Yöntemlerle Belirlenmesi. İstanbul Kültür Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 108s, İstanbul.

Klein, A., ve Polivka, M., 1958. The Use of Admixtures in Cement Grouts. ASCE

Journal of Soil Mechanics and Foundations Division, Vol. SM1. Kravetz, G.A., 1958. Cement and Clay Grouting of Foundations: The use of Clay in

Pressure Grouting. Proc. American Society of Civil Engineers, Journal Soil Mechanics and Foundations Division, 84(SM1, Paper 1546), pp. 1-30.

Kociánová, M., Černý, V. ve Drochytka, R., 2015. Development of Grout for

Additional Seal Embankment Dams. 7th Scientific-Technical Conference Material Problems in Civil Engineering, MATBUD.

Kociánová, M., Drochytka, R., Cerný, V., 2016. Technology of Remediation of

Embankment Dams by Optimal Grout, Procedia Engineering, 151, 257-264.

Koçer, A., 2012. Beton Ağırlıklı Bir Barajda Enjeksiyon Uygulamaları: Boyabat

Barajı. Niğde Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 155s, Niğde.

Krizek, R.J., Helal, M., 1992. Anisotropic Behavior of Cement-Grouted Sand,

Grouting, Soil Improvement and Geosynthetics. Geotechnical Engineering Division of ASCE, Volume:2, No:30, pp. 541-550, Lousiana.

Kutzner, C., 1996. Grouting of Rock and Soil, pp. 10-195, Balkema, Netherlands. Lagerlund, J., 2009. Remedial Injection Grouting of Embankment Dams With

Non-Hardening Grouts. Licentiate Thesis, Department of Civil and

110

Architectural Engineering, Division of Soil and Rock Mechanics, Stockholm, Sweden.

Lenzini, P.A., Bruss, B., 1975. Ground Stabilization: Review Of Grouting and

Freezing Techniques for Underground Openings. Department of Transportation Report, No: FRA ORD and D 75-95, 86 pp.

Liao, H.J., Krizek, R.J. ve Borden, R. H., 1992. Mechanical Properties of Micro Fine

Cement/Sodium Silicate Grouted Sand, Grouting, Soil Improvement and Geosynthetics. Geotechnical Engineering Division of ASCE, Volume: 2, No: 30, Lousiana.

Lin, P., Zhu, X., Li, Q., Liu, H. ve Yu, Y., 2016. Study on Optimal Grouting Timing for Controlling Uplift Deformation of a Super High Arch Dam, Rock Mechanics and Rock Engineering, 49, 115-142.

Littlejohn, G.S., 1982. Design of Cement Based Grouts. Grouting in Geotechnical

Engineering, In Proc. of an ASCE Conf., New Orleans, New York. Lowther, J., Gabr, M.A., 1997. Permeability and Strength Characteristics of

Urethane-Grouted Sand, Grouting. Geotechnical Special Publication of ASCE, No:66, Utah.

Lugeon, M., 1993. Methods de recherches terrasement et impermeabilisation,

Barrages et Geologie, Libraire des Iniversite. Lunardi, P., 1977. Ground Improvement by Means of Jet-Grouting. Ground

Improvement, 1(2), 65-86. Mcfarlane, T.S., Holtz, R.D., 1992. Selection and Laboratory Evaluation of

Modifying Additives for Soil-Cement-Bentonit, Grouting, Soil Improvement and Geosynthetics, Geotechnicals Engineering Division of ASCE, Volume:2, No:30, pp. 1006-1018, Lousiana.

Mesci, B., 2006. Dolgu Baraj Gövdelerindeki Sızmaların Ve Freatik Hattın

İncelenmesi: Seferihisar Barajı Uygulaması. İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 93s, İstanbul.

Mori, A., Tamura, M., Hayashi, H., ve Shibata, H., 1992. Some Factors Related to

Injected Shape in Grouting, Grouting, Soil Improvement and Geosynthetics, Geotechnical Engineering Division of ASCE, Volume: 2, No: 30, pp. 313-324, Lousiana.

Mutman, U., 2007. Düşük Basınçlı Çimento Enjeksiyonu İle Zemin Özelliklerinin

İyileştirilmesi. Kocaeli Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 255, Kocaeli.

NICNAS, 2002. Acrylamide, Priority Existing Chemical Assessment, Report

no:23, National Industrial Chemicals Notification and Assessment Scheme (NICNAS), Austria, (www.nicnas.gov.au).

111

Nia, A.R., Lashkaripour, G.R. ve Ghafoori, M., 2016. Prediction of Grout Take

Using Rock Mass Properties, Bulletin of Engineering Geology and the Environment, In Press.

Osmanoğlu, D., 2007. Tünellerde Zemin İyileştirilmesi Ve Stabilitenin Sonlu

Elemanlar Yöntemi İle Plaxis Programında Analiz Edilmesi. İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 121s, İstanbul.

Özçelik, M., 2014. Foundation Consolidation Grouting Applications in Deriner

Dam and Hydroelectric Power Plant (Artvin, Turkey), Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 73, 493–498.

Özçelik, M., 2016. Assessment of Engineering Geological Design Parameters for

Kandil (CFRD) Dam, Kahramanmaras-Turkey, Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 75, 439-449.

Özgan E., Serin, S., Bektaş, S., 2011. Çimento Enjeksiyonu Yapılmış Zeminlerde

Kaliforniya Taşıma Oranının (CBR) İncelenmesi. 6th International Advanced Technologies Symposium (IATS’11), Elazığ, Turkey.

Özkan, H., 2006. Enjeksiyon Yöntemleri ve Uygulamaları. Ankara. Pamuk, R., 2006. Ermenek Barajındaki Enjeksiyon Uygulamaları ve Geçirimsiz

Perde Çalışmaları. Mersin Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 107s, Mersin.

Perret S., Ballivy, G., Khayat, K. ve Mnif, T., 1997. Injectability of Fine Sand with

Cement-Based Grout. Geotechnical Special Publication of ASCE, No:66, pp. 289-305, Utah.

Powell, J.J.M., Morgenstren, N.R., 1985. The Use and Performance of Seepage

Prediction Measures in Seepage and Leakage from Dams and Impoundments. Volpe, R.L. and Kelly, W.E. (eds), ASCE.

Rafi, J.Y., Stille, H., 2015. Applicability of Using GIN Method, by Considering

Theoretical Approach of Grouting Design, Geotechnical and Geological Engineering, 33, 1431-1448.

Sandra, T., Jeffrey, C.E., 1992. The Effects of Fillers and Admixtures on Grout

Performance, Grouting Soil Improvement and Geosynthetics. Geotechnical Engineering Division of ASCE, Volume:2, No:30, Lousiana.

Schwarz, L.G., Krizek, R.J., 1992. Effects of Mixing on Rheological Properties of

Microfine Cement Grout, Grouting Soil Improvements and Geosynthetics. Geotechnical Enginnering Division of ASCE, Volume:2, No:30, Lousiana.

112

Shroff, A.V., Shah, D.L., 1993. Grouting Technology in Tunneling and Dam Construction. Balkema Publishers, Brookfield, 235-298.

Spross, J., Johansson, F., Uotinen, L.K.T. ve Rafi, J.Y., 2016. Using Observational

Method to Manage Safety Aspects of Remedial Grouting of Concrete Dam Foundations, Geotechnical and Geological Engineering, 34, 1613-1630.

Stille, H., T, G., A, F., 1982. FEM Analysis of Rock Mechanics Problems With

JOBFEM. BEFO Swedish Rock Eng. Res. Found. Şekercioğlu, E., 1998. Yapıların Projelendirilmesinde Mühendislik Jeolojis i.

TMMOB Jeoloji Mühendisleri Odası Yayınları, No:28, Ankara. Tolun, M.G., 1995. Barajlar ve Hidroelektirik Tesislerin Planlama Düzeyinde

Projelendirme Kriterleri. EİEİ Eğitim Notları, DOLSAR Mühendislik Limited Şti., Ankara.

Tosun, H., 2000. Dolgu Barajlarda Enjeksiyon Perdesi Tasarım Esasları ve

Türkiye Pratiği. Zemin Mekaniği ve Temel Mühendisliği Sekizinci Ulusal Kongresi, İstanbul, 1.

Tosun, H., 2002. Dolgu Baraj Depremselliği ve Tasarım Esasları. DSİ Genel

Müdürlüğü, Ankara, 208 s. Tosun, H., 2004. Geçirimli Zeminler Ve İyileştirme Esasları. Türkiye Mühendislik

Haberleri, Sayı 430. Tunçdemir, F., 2004. Temel Zeminlerinin Enjeksiyon Tekniğiyle İyileştirilmesi.

Türkiye Mühendislik Haberleri, 430, 2004/2, 59-64. Uromeihy, A., Farrokhi, R., 2012. Evaluating Groutability at the Kamal-Saleh

Dam Based on Lugeon Tests, Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 71, 215-219.

U.S.Army, 1970. Grouting Methods and Equipment. Technical Manual,

Department of the Army and the Air Force, Washington. USBR (U.S. Department of Interior Bureau of Reclamation), 1987. “Design of

Small Dams” Third Edition. Denver, Dupont CO, 2011. Erişim Tarihi: 14.02.2011. http://www.dupont.ca

Uzel, T., 1991. Barajların Güvenliği. Yıldız Teknik Üniversitesi Yayınları, 259s,

İstanbul. Vipulanandan, C., Shenoy, S., 1992. Properties of Cement Grouts and Grouted

Sands with Additives, Grouting Soil Improv and Geosynthetics, Geotechnical Engineering Division of ASCE, Volume:1, No:30, pp. 500-511, Lousiana.

113

Vipulanandan, C., Jasti, V. ve Reddy, G., 1997. Behavior of Lightweight Cementitious Cellular Grouts, Grouting, Geotechnical Special Publication of ASCE, No: 66, pp. 197-211, Utah.

Warner, J., Brown, D.R., 1982. Compaction Grouting. Proceedings of Conference

on Grouting in Geotechnical Engineering, New Orleans. Weaver, K.D., 1991. Dam Founding Grouting. ASCE Publications, 178pp. Wiesner, E., Ewert, F.K., 2013. Resolving Serious Seepage Through Karstified

Limestone at the Mujib Dam, Jordan, Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 72, 149–162.

Wyllie, D.C., 1992. Foundation on Rock, Chapman & Hall. Xanthakos, P.P., 1979. Slurry Walls. McGraw-Hill Series in Modern Structures. Yenigün, K., 2001. Barajların Güvenliği ve Dolusavak Boyutlarının Risk Düzeyine

Etkisi. İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yayımlanmamış Doktora Tezi, İstanbul.

Zhong, D.H., Yan, F.G., Li, M.C., Huang, C.X., Fan, K., Tang, J.F., 2015. A Real-Time

Analysis and Feedback System for Quality Control of Dam Foundation Grouting Engineering, Rock Mechanics and Rock Engineering, 48, 1947-1968.

114

EKLER EK A. Şekiller EK B. Grafikler EK C. Fotoğraflar

115

EK A. Şekiller

Şekil A.1 Baraj gölü alanı ve yapı yerleri

116

Şekil A.2 Baraj gövdesi jeolojik boykesiti

117

Şekil A.3 Santral yeri ve denge baca bölgesi jeolojik haritası (DSİ, 2013)

118

Şekil A.4 Sondaj kuyuları yerleşim planı (DSİ, 2013)

119

Şekil A.5 Santral yeri ve denge baca bölgesi hidrojeolojik kesiti (DSİ, 2013)

120

Şekil A.6 Çalışma alanı jeoloji haritası (DSİ, 2013)

121

EK B. Grafikler

Grafik B.1 L2 galerisi perde bağlantı kuyu alış grafiği (DSİ, 2013)

122

Grafik B.2 R2 galerisi perde bağlantı kuyu alış grafiği (DSİ, 2013)

123

EK C. Fotoğraflar

Fotoğraf C.1 Yalnızardıç barajı’nın mansaptan görünüşü

Fotoğraf C.2 SSB baraj gövdesi inşa çalışmaları

124

Fotoğraf C.3 Enjeksiyon harcının enjekte edilmesi

Fotoğraf C.4 Prefabrik eğik galerinin montajı

125

Fotoğraf C.5 CH-9 kontrol kuyusu karotu (0-4 m) (Karaca, 2016)

Fotoğraf C.6 CH-9 kontrol kuyusu karotu (36-40 m) (Karaca, 2016)

Fotoğraf C.7 CH-9 kontrol kuyusu karotu (64-65 m) (Karaca, 2016)

126

Fotoğraf C.8 CH-7 kontrol kuyusu karotu (0-4m) (Karaca, 2016)

Fotoğraf C.9 CH-7 kontrol kuyusu karotu (12-16 m) (Karaca, 2016)

Fotoğraf C.10 CH-7 kontrol kuyusu karotu (56-60 m) (Karaca, 2016)

127

Fotoğraf C.11 CH-6 kontrol kuyusu karotu (0-4 m) (Karaca, 2016)

Fotoğraf C.12 CH-6 kontrol kuyusu karotu (8-12 m) (Karaca, 2016)

Fotoğraf C.13 CH-6 kontrol kuyusu karotu (44-48 m) (Karaca, 2016)

128

ÖZGEÇMİŞ Adı Soyadı : Halil İbrahim GÜNAYDIN Doğum Yeri ve Yılı : Antalya, 1992 Medeni Hali : Bekar Yabancı Dili : İngilizce E-posta : hibgunaydin@gmail.com Eğitim Durumu Lise :Antalya Lisesi (Anadolu) (Antalya 2006-2010) Lisans :Süleyman Demirel Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi,

İnşaat Mühendisliği Bölümü (Isparta 2010-2014) Mesleki Deneyim Antalya Büyükşehir Belediyesi, Fen İşleri Dairesi Başkanlığı (2014-halen)