Tünel ve Kazı Destekleri: Geoteknik Modelleme Yaptırma

Tünel açmak, kayayı ya da zemini yalnızca “boşaltmak” değildir; dengeyi geçici olarak bozup yeniden kurma sanatıdır. Kazı, çevredeki gerilme alanını değiştirir; gevşeyen kütle yeni bir denge arar. Bu arayışta destek sistemleri—püskürtme beton, kaya bulonu, çelik kafes, umbrella arch, zemin çivisi, invert, kaplama—yerçekimi ve sahadaki gerilme–zaman–su üçgeniyle birlikte geoteknik bir senfoni kurar. Başarılı bir tünel projesi, bu senfoniyi yalnız şantiyede değil, sayısal bir model hattında da kurabilen ekiplerin ürünüdür: doğru başlangıç gerilmesi, gerçekçi malzeme ve süreksizlik temsili, aşama aşama kazı–destek ardışıklığı, yeraltı suyu–basınç rejimi, ölçümle kalibrasyon ve denetime hazır bir rapor zinciri…

1) Tasarım Felsefesi: Konverjans–Konfinman Okuryazarlığı

Tünelde kazı, boşluğun çevresinde yeniden dağılan gerilme ve azalan yan basınç anlamına gelir. Kaya–zemin kütlesi boşluğa doğru konverge olur; destek sistemi (püskürtme beton + bulon + çelik kemer) konfine edici bir tepki verir. Bu etkileşim, “destek ne kadar erken, ne kadar rijit ve hangi uzunlukta?” sorularına yön verir.
Uygulamalı ilke: Modelinizde destekleri zamanında devreye alın. “Erken püskürtme beton” ve “gecikmiş püskürtme beton” senaryolarını koşturup çevresel konverjans miktarını ve kaplama iç gerilmelerini karşılaştırın; karar cümlesini rapora koyun.

2) Yöntem Seçimi: NATM/SEM ile TBM Arasında Modellenebilir Köprü

• NATM/SEM (Yeni Avusturya Yöntemi / Sıralı Kazı Yöntemi): Aşama aşama kazı–destek; bölümleme (top heading–bench–invert), konsolidasyon süresi ve ön destekli ilerleme (pipe-roof, forepoling) gibi adımlar modelde zaman–mekân hassasiyeti ister.

• TBM (EPB–slurry): Yüz basıncının aktif kontrolü, arka tarafta halka (segment) montajı, enjeksiyon ve üstyapı oturma yönetimi söz konusudur.

Örnek Olay: Sığ bir metro tünelinde NATM senaryosu ile EPB senaryosu kıyaslandı. NATM’de üstyapı oturmaları daha geniş yayılırken, EPB’de doğru yüz basıncıyla pik oturma azaldı; ancak yüz basıncının aşırı tutulduğu durumda kabarma riski belirdi. Tasarım, epb yönünde seçildi; yüz basıncı bandı modelle belirlendi.

3) Başlangıç Gerilmesi ve Kütle Temsili: Hoek–Brown’dan Mohr–Coulomb’a Köprü

Kaya kütlesi çoğu zaman süreksizlikli ve zayıflama içeren bir ortamdır. Mühendislikte iki pratik temsil öne çıkar:

• Eşdeğer süreksizliksiz ortam: Kaya kütlesini (örn. Hoek–Brown) eşdeğer Mohr–Coulomb parametreleriyle temsil etmek, NATM/SEM planlarında verimlidir.

• Süreksizlik ağı (Joint network): Belirgin ana eklem takımları, fay zonu, blok düşmesi ve kama ayrılması riski varsa ubiquitous joint benzeri süreksizlik modelleri veya ayrık eklem kullanın.

Uygulama: İki ana eklem takımı olan zayıf filişte, tavan bölgesinde kama potansiyeli görüldü. Modelde eklem setleri arayüz olarak girildi; bulon yönleri eklemlerle kesişecek şekilde ayarlandı; kama düşmesi kontrol altına alındı.

4) Aşama Aşama Kazı–Destek Ardışıklığı: Zaman Bir Yük Değişkenidir

Gerçek tünel bir anda açılmaz. Top heading, bench, invert sırası; her adımda püskürtme beton uygulaması; bulonların gerilmesi; kafes kiriş yerleştirmesi; kaplama kalınlığı ve elastisite evrimi (erken yaş) zamanlı tanımlanmalıdır.
Örnek: 2–3 günlük gecikmelerle “gecikmiş invert” senaryosu çalıştırıldı. Gecikme, tavan–yanlarda konverjansı %15 artırdı, kaplama içindeki eksenel kuvvetlerde pikler oluşturdu. Karar: invert kapanışı hızlandırılmalı.

5) Destek Elemanlarının Sayısal Temsili: Gerçekçi Rijitlik ve Etkileşim

• Püskürtme beton: Kabuk/kısa kalınlık elemanı; erken yaşta zamanla artan E modülü.

• Kaya bulonu / zemin çivisi: Çizgisel eleman; ankraj–kayma diyagramı, serbest–bağlı uzunluklar.

• Çelik kafes/çerçeve: Çubuk/kafes elemanı; kabukla kompozit davranış.

• Umbrella arch / pipe roof: Tavan önünde boru dizisi; yarı mekânsal kabuk veya çubuk–kabuk hibridi; kütle stabilizesi.

• Segment kaplama (TBM): Halka kabukları + bulon/ankraj bağlantıları; derz rotasyon–kayma esnekliği.

Uygulamalı ipucu: Destek elemanlarını aynı görsel ölçek ve kimlik damgası ile raporlayın; sahada “hangi kesitte hangi destek varsayıldı?” sorusu 30 saniyede yanıtlanabilsin.

6) Ön Destek Stratejileri: Riskin Önüne Geçmek

Zayıf–heterojen zeminlerde forepoling, umbrella arch (pipe roof), jet grout tacı veya sütunlar kazı önünde kemer etkisi yaratır. Modelde bu ön destekler, tavan yönünde önceden aktive edilerek kazı adımından önce tanımlanmalıdır.
Örnek Olay: Şehir içinde gevşek kum–siltte umbrella arch ile ilerleme simüle edildi. Ön destekli senaryoda yüz kararlılığı arttı, üstyapı oturma piki %40 azaldı.

7) Yüz Kararlılığı ve EPB/Slurry Basıncı: İnce Ayar

EPB’de yüz basıncı düşükse göçme, yüksekse kabarma ve aşırı oturma/kalkma riski doğar. Slurry sistemde çamur sütunu ve filtrasyon etkileri önemlidir.
Uygulama: Üç basınç bandı (düşük–orta–yüksek) denendi. Düşük basınçta yüz gerisinde büyük boşluk, yüksek basınçta yüz önünde kabarma görüldü. Orta band seçildi; enjeksiyon hacmi ve kıvamı bu banda göre kalibre edildi.

8) Yeraltı Suyu ve Sızdırmazlık: Basınç, Perde, Enjeksiyon

Su, kazı–destek sistemini hafifletir ya da zorlar. Yüksek por basınçları, yüz kararlılığını bozar; killi–organik zeminlerde yumuşama, kumlarda akma riski artar.
Örnek: Sığ tünelde su tablası yüksek çıktı. Modelde geçirgenlik tensörü, drenaj hatları ve ön perde (jet grout) ele alındı. Perde ile oturma piki azaldı; yüz kararlılığı güçlendi; basınç düşümü kontrollü yürütüldü.

9) Şişen (Squeezing) ve Şişen Kil (Swelling): Uzun Vadeli Yük

Derin tünellerde squeezing (yüksek jeostatik gerilme altında yavaş sıkışma) ve kil–anjelitte swelling (su alımıyla şişme) kaplamayı zorlar. Modelde zaman bağımlı davranış (ör. visko–plastik yaklaşım) ve kaplama rezervi düşünülmelidir.
Örnek Olay: Fliş içinde derin tünelde zamanla artan konverjans gözlendi. Modelde visko-plastik parametrelerle 6–12 ay senaryoları koşturuldu; kaplama kalınlığı ve bulon aralığı yeniden ölçeklendi.

10) Süreksizlik Ağı: Eklem Takımları, Fay Zonu ve Kama Stabilitesi

Kaya kütlesinde kama düşmesi, bulon–kafes ve püskürtme beton birlikteliğiyle yönetilir. Modellerde eklem setleri yönlü sürtünme–kohezyon ve çekme mukavemeti ile tanımlanmalı; tavan–yan duvar kama analizleri yapılmalıdır.
Uygulama: Tavan kamasında iki eklem kesişimi kritik çıktı. 4 m aralıklı 6 m bulon + kafes sonrası kama stabil hale geldi; püskürtme beton kalınlığı ekonomik banda çekildi.

11) Şehir İçi Tünel ve Üstyapı Hasar Riski: Oturma–Eğim–Eğrilik

Kentte tünel açarken kritik soru: “Üstyapı ne kadar ve nasıl oturacak?” Model, oturma çukurunun genişlik–derinlik ve asimetrisini üretmeli; üstyapı taşıyıcı duvar–kiriş çizgileri boyunca eğim–eğrilik değerlendirmesi yapılmalıdır.
Örnek: Tarihi bir yığma bina altında EPB tünel senaryosu çalıştırıldı. Yüz basıncı ve arka enjeksiyon birlikte ayarlanarak pik oturma ve eğim limitleri altında kalındı; bina için çatlak izleme planı çıkarıldı.

12) Aletsel İzleme ve Gözlemsel Yöntem: Modelin “Canlı Kalibrasyonu”

Konverjans–konfinman felsefesi ölçümle bir bütündür. Konverjans noktaları, 3D taramalar, ekstensometre–inclinometre–piezometre, EPB’de tork–basınç–vites verisi… Model; ölçümle diyalog kurmalı, parametreler az ama etkili ayarlarla kalibre edilmelidir.
Uygulamalı ilke: Raporunuza mutlaka “kalibrasyon notu” koyun: “Yüz basıncı–oturma kıyası: basınç +0.05–0.10 MPa aralığında pikin %15 azaldığı gözlendi; model parametresi X buna göre güncellendi.”

13) Deprem Etkileri: Gömülü Yapıda Zaman–Frekans Boyutu

Tüneller gömülü oldukları için genellikle depremde iyi performans gösterir; ancak fay yakınında veya zayıf–heterojen dolgularda farklı cevaplar doğar. Modelde eşdeğer statik değerlendirme hızlı bir ön bakış sağlar; kritik projelerde zaman tanım alanı veya spektral yöntemlerle çevresel deformasyon kaplamaya aktarılmalıdır.
Örnek: Sığ metro tünelinde iki ivme kaydıyla yatay–düşey deplasmanlar üretildi; kaplamada moment–kesme pikleri okundu; derz bölgelerine yerel esneklik önerildi.

14) İnvert–İtmeli Kapama ve Çevrimsel Yük: Dayanım Rezervi

Invert, kaplamayı halka tamamlayan kilit taşı gibidir. Gecikmiş invert, halka kuvvet dengesini bozar. Aynı şekilde EPB’de çevrimsel basınç dalgalanmaları kaplamaya tekrarlı yük getirir.
Uygulama: Gecikmiş invert senaryosunda halka iç kuvvetleri arttı; invertin erken kapanması önerildi. EPB’de dalgalı basınç için tekrarlı yükleme koyuldu; esnek derz tasarımıyla pikler yumuşatıldı.

15) Mesh–Yakınsama Stratejisi: İnceyi Nereye, Neden?

Her yerde ince ağ çözüm süresini patlatır. İnce ağları tavan–kafa–invert buluşumları, eklem zonları, ön destek uçları, kaplama derzleri ve yüz çevresi gibi gerilme–geometri değişimlerinin yüksek olduğu yerlere yoğunlaştırın.
Örnek: NATM kesitinde tavan–yan duvar geçişleri inceltildi; kaplama içi p–m diyagramları mesh bağımsız banda girdi; süre %35 kısaldı.

16) Şantiye Prosedürlerinin Modelle Etkileşimi: Sıra, Hız, Bekleme

Metinde yazılı “şantiye adımları” modelde harfiyen canlandırılmalı: kazı boyu (advance length), püskürtme beton uygulama süresi, bulon delme–enjeksiyon–germe sırası, dinlendirme/sertleşme beklemeleri…
Vaka: Advance boyu 1.5 m’den 2.0 m’ye çıkarılınca tavan konverjansı %10 arttı; model çalışanları karar notu yazdı: “Bu zonda 1.5 m uygun; 2.0 m için ek umbrella şart.”

17) Uzun Tünellerde Farklı Zorlanma Alanları: Zonal Tasarım

Jeoloji değiştikçe tek bir tip kesit değil, zonal kesit ailesi gerekir. Modelinizde zonlar arası geçişleri (zayıf zon–fay–su taşıyan mercek) ardışık senaryolarla çalıştırın; destek sınıfını zon–parametre mantığıyla belirtin.
Örnek Olay: 7 km tünelde 4 zon tanımlandı; zayıf zon için umbrella + yüksek bulon yoğunluğu, sağlam zon için standart NATM kesiti seçildi; rapor “Zonal Destek Matrisi” olarak derlendi.

18) TBM Segment Kaplaması: Derz Esnekliği, Bağlantı ve Ark Enjeksiyonu

Segmentli kaplama, sürekli bir kabuk değildir. Derzlerde kayma–rotasyon esnekliği, bulon ön yükleri ve arka enjeksiyonun dolgu–boşluk davranışı, halka iç kuvvetlerini belirler.
Uygulama: Derz esnekliği düşük alındığında moment pikleri büyüdü; gerçekçi esneklikle p–m dağılımı dengelendi. Ark dolgusu için iki kıvam senaryosu, üstyapı oturma piki üzerinde belirgin fark yarattı.

19) Güçlendirme ve Acil Durum Senaryoları: Gerçekçi Alternatifler

Beklenmeyen su girişleri, yüz kaybı, aşırı oturma veya kama düşmeleri için acil güçlendirme paketleri (çelik çelenk, ek bulon, hızlı priz püskürtme beton, enjeksiyon) modelde hazır olmalı.
Uygulama: Şehir içinde ani su giriş senaryosu koşuldu; yüz önünde slurry yoğunluğu artırımı + arka enjeksiyon kombinasyonu ile oturma kontrol edildi; “acil eylem kartı” rapora eklendi.

20) Raporlama: Karar–Kanıt–Aksiyon Üçlüsünü Standartlaştırmak

Rapor; yönetici özeti (hangi karar, hangi kanıtla, hangi aksiyon), teknik anlatı (malzeme–süreksizlik–mesh–kazı/ardışıklık–yüz basıncı–su rejimi), ekler (konverjans–oturma grafik ve CSV’leri, görsel kimlik damgaları) halinde derlenmelidir. Tüm görseller aynı ölçek–kamera–renk politikasıyla üretilmeli; her görselde model–parametre–tarih–hash damgası bulunmalıdır.

21) V&V–QA–Arşiv: Denetimde Savunulabilir Üretim Hattı

• Girdi Kapısı: Jeoloji kesitleri, laboratuvar ve saha verisi menşei; TBM parametre aralıkları; destek katalogları.

• Model Kapısı: Mesh bağımsızlığı kısa notları; eklem–derz–arayüz parametre gerekçesi; aşama–zaman planı.

• Çıktı Kapısı: Konverjans–oturma–yüz deplasmanı–kaplama iç kuvvet kabul bandı; koşullu–koşulsuz kabul notları.
  Arşivde her sonuç salt-okunur saklanır; sürüm–kimlik–hash damgalarıyla “aynısını yeniden üret” talebi saatler içinde karşılanır.

22) Kapsamlı Vaka 1 – Sığ Metro NATM: Tarihi Doku Altında İlerleme

Bağlam: Yığma bina–kamusal altyapı altında sığ NATM tünel.
Akış: Forepoling + kısa advance; erken püskürtme beton; yoğun izleme.
Sonuç: Konverjans ve oturma ölçümleriyle kalibrasyon; oturma piki limit altında; bina çatlak izleme planı çalıştı; koşulsuz kabul.

23) Kapsamlı Vaka 2 – EPB ile Kum–Silt: Yüz Basıncı Ayarı

Bağlam: Yeraltı suyu yüksek; EPB tercih edildi.
Akış: Düşük–orta–yüksek yüz basıncı bandı + arka enjeksiyon kıyası; üstyapıda eğim–eğrilik değerlendirmesi.
Sonuç: Orta band + optimize enjeksiyon ile oturma piki düştü; yüz kararlılığı sağlandı; izleme–geri besleme ile basınç dinamik bandı tanımlandı.

24) Kapsamlı Vaka 3 – Derin Zayıf Kaya: Squeezing Yönetimi

Bağlam: Yüksek jeostatik gerilme, filiş–şist geçişi; uzun vadeli sıkışma.
Akış: Visko-plastik parametrelerle 6–12–24 ay senaryoları; invert–bulon–kafes kombinasyonları.
Sonuç: Kaplama iç kuvvetleri ve konverjans kontrol altına alındı; invert erken kapanışı şart; güçlendirme planı zonal yayımlandı.

25) Yol Haritası: Bugün–Yarın–Öbür Gün

• Kısa Vadede: Aşama–zaman şablonu; NATM ve EPB kütüphaneleri; ön destek ve derz esnekliği profilleri; rapor derleyici.

• Orta Vadede: İzleme–model kalibrasyon döngüsü; zonal destek matrisi; acil durum senaryoları; TBM parametre analitiği.

• Uzun Vadede: Dijital ikiz; TBM canlı verisiyle yüz basıncı ve enjeksiyon için otonom mini taramalar; üstyapı eğim–eğrilik alarmına bağlı model tetikleri.

---

Sonuç

Tünel ve kazı destekleri, “hangi kesiti seçelim?” sorusundan ibaret değildir. Asıl mesele, dengeyi yeniden kurmasürecini ölçü–model–destek–zaman dörtgeniyle yönetebilmektir. NATM/SEM yaklaşımında aşama–aşama kazı–destek ardışıklığı, EPB–slurry TBM’de yüz basıncı–arka enjeksiyon ikilisi, zayıf–heterojen kütlede ön destek–umbrella ve süreksizlik yönetimi, şehir içinde üstyapı hasar riskinin eğim–eğrilik diliyle okunması, derin tünellerde squeezing–swelling etkilerinin uzun vadeli hesabı… Bunların her biri, tek bir model dosyasının değil; disiplinli bir model hattınınkonularıdır.

Bu hattın omurgası V&V–QA–arşiv disiplinidir: girdi kapısında jeoloji–laboratuvar–saha menşei, model kapısında mesh–eklem–derz–zaman planı, çıktı kapısında konverjans–oturma–kaplama iç kuvvet metrikleri ve koşullu/koşulsuz kabul cümleleri. Görseller tek ölçek–tek kamera, sonuçlar kimlik–sürüm–hash damgalarıyla denetime hazırdır. İzleme verisi geldikçe model canlı kalibre olur; EPB’de yüz basıncı veya NATM’de advance–invert ritmi kanıtla ayarlanır; üstyapı oturma piki sayılarla yönetilir.

Gerçek vakalar gösteriyor: doğru zonal tasarım ve zamanında invert ile NATM kesiti stabil kalır; EPB’de orta basınç bandı ve iyi enjeksiyon, oturma piki ve yüz kararlılığını dengeler; derin zayıf kayada visko-plastik okuma, uzun vadeli konverjansı öngörülebilir kılar. Son kertede, geoteknik modelleme yaptırmak, bir “analiz almak” değil; öğrenen bir kütüphane kurmaktır. Her proje, süreksizlik–yüz basıncı–enjeksiyon–zaman parametreleri hakkında kuruma yeni bir ders bırakır; bu dersler şablonlara işlendikçe ekipler dosya–ayar peşinde koşmak yerine karar üretir. Tünel, o zaman yalnız “açılan bir boşluk” değil; kanıtla kurulmuş, denetimde savunulabilir bir denge olur.

Modelleme, günümüzde yalnızca tasarım süreçlerinin bir parçası değil; aynı zamanda düşünce biçimlerini dönüştüren, analiz kabiliyetini artıran ve fikirleri görünür kılan güçlü bir araç olarak öne çıkıyor. Mimarlıktan mühendisliğe, oyun tasarımından veri görselleştirmeye kadar birçok alanda modelleme, karmaşık yapıları anlaşılır hale getirmek ve çok boyutlu düşünmek için kullanılıyor. Bireyin bir fikri somutlaştırma yolculuğunda modelleme, hem yaratıcı hem de sistematik bir yol sunuyor.

Bu platformda modellemeye tek bir açıdan yaklaşmıyoruz. Üç boyutlu (3D) modelleme elbette temel başlıklardan biri; ancak mimari modelleme, endüstriyel ürün tasarımı, karakter modelleme, veri ve sistem modelleme, parametrik tasarım gibi çok daha geniş bir çerçeveyi kapsıyoruz. Amacımız yalnızca teknik bilgi vermek değil; aynı zamanda modelleme pratiğinin arkasındaki düşünsel yapıyı, yöntemleri ve farklı disiplinlerdeki uygulama biçimlerini de görünür kılmak. Böylece bu alanla ilgilenen herkes, sadece nasıl yapılacağını değil, neden ve hangi bağlamda yapıldığını da anlayabiliyor.

Akademik bir yaklaşımla hazırlanan bu site, hem öğrenmek isteyenlere hem de bilgisini derinleştirmek isteyen profesyonellere hitap ediyor. Teknik içerikler, güncel yazılım önerileri, örnek projeler ve yöntem yazılarıyla zenginleştirilmiş bir yapı sunuyoruz. Modelleme, yalnızca bilgisayar destekli bir üretim süreci değil; aynı zamanda düşüncenin yeniden yapılandırılmasıdır. Bu doğrultuda, hem uygulamaya hem de teoriye dokunan içeriklerle, farklı alanlardaki modelleme meraklılarını ortak bir bilgi zemini etrafında buluşturmak istiyoruz.