dolgu barajlar tasarım rehberi

Transkript

T.C.
ORMANVESUİŞLERİBAKANLIĞI
DEVLETSUİŞLERİGENELMÜDÜRLÜĞÜ
DOLGUBARAJLAR
TASARIMREHBERİ
REHBERNO:003
EKİM 2012
ANKARA
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
ÖNSÖZ
Birçok medeniyetin kesişme noktası olan Anadolu'da yaklaşık 4000 yıldır süren hidrolik
mühendisliği çalışmaları, bilhassa Selçuklu ve Osmanlıların yaptıkları muhteşem eserler,
Türkiye'yi tarihi su yapıları açısından en zengin ve en dikkat çekici açık hava müzelerinden
birisi haline getirmiştir. Bugün ise ülkemiz, inşa halindeki barajların sayısı bakımından
Dünya’daki sıralamada üst sıralarda yer almaktadır. Ülkemizde her tipten barajlar inşa edilmiş
ve edilmektedir. Ayrıca; bu barajlar dolgu hacmi, yükseklik, rezervuar kapasitesi, kret uzunluğu
gibi teknik karakteristikleri ile de dünyadaki inşa edilmiş barajlar arasında ön sıralarda yer
almaktadır. Atatürk Barajı 84 milyon m3 dolgu hacmi ile dünya sıralamasında beşinci sırada
yer almaktadır.
Şubat ayında su tutma merasimine bizzat katılmış olduğum Deriner Barajı 249 m yüksekliği
ile ülkemizin en yüksek barajı, kendi sınıfında Dünya’nın 6. yüksek barajıdır. İnşaat ihalesi
safhasında bulunan Yusufeli Barajı’nın yüksekliği ise 270 metredir. Yusufeli Barajı
tamamlandığında Türkiye’nin en yüksek barajı olma özelliğine sahip olacaktır.
Ülkemizin su yapıları sahasında ulaşmış olduğu bu güzel seviye, bu sektörde çalışanların
fedakar çalışmaları ve mesleklerine olan saygının neticesinde oluşmuştur. Yıllardan beri
ülkemizde ve yurt dışında barajlar ve su yapıları alanından sayısız eserler kazandıran
mühendislerimizin ve müteahhitlerimizin çalışmalarını hepimizin malumlarıdır. Ülkemizdeki
baraj ve diğer su yapılarının projelendirilmesi ve inşası sürecine olumlu katkısı olacağını
düşündüğüm; Uluslararası Büyük Barajlar Komisyonu (ICOLD) kriterlerini esas alarak
ülkemiz ihtiyaçları ve şartları dikkate alınarak uygulanması konusunda proje ve uygulama
kriterleri ile ilgili olarak Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğü’nün (DSİ) Uluslararası Büyük
Barajlar Komisyonu Türk Milli Komitesi (TRCOLD) ve Türk Müşavir Mühendisler ve Mimarlar
Birliği (TMMMB) ile başlatmış olduğu çalışmanın neticesinde hazırlanan bu rehber
dokümanların bu sektörde çalışanlara büyük fayda sağlayacağı aşikardır.
Bu gayeye hizmet etmek için komitelerde görev alan, başta DSİ personeli olmak üzere bütün
mühendislik ve müşavirlik firmaları temsilcilerine teşekkür ederim.
Su gibi aziz olunuz.
Prof. Dr. Veysel EROĞLU
Orman ve Su İşleri Bakanı
DOLGU BARAJLAR
i
GİRİŞ
Ülkemizin su kaynaklarının yönetiminden ve geliştirilmesinden sorumlu olan Devlet Su İşleri
Genel Müdürlüğü geçmişinden günümüze kadar üstlenmiş olduğu görevleri başarı ile
tamamlamış ve insanımızın hizmetine sunarak kalkınmamıza ve refah düzeyimizin artmasına
büyük katkı sağlamış ve sağlamaya devam etmektedir.
Bugün itibari ile, Genel Müdürlüğümüz merkezde 15 Daire Başkanlığı, taşrada 26 Bölge
Müdürlüğü ve bünyesinde bulunan takriben 20200 personel ile çalışmalarına devam
etmektedir. Muhtelif yüksekliklere ve değişik maksatlara hizmet eden 741 adet baraj bugün
için işletmede olup, yenilerinin inşası da devam etmektedir.
Genel Müdürlüğümüzün vizyonu: Su kaynaklarımızın geliştirilmesi, korunması ve yönetimi
konularında dünya lideri olmaktadır.
Bu konuma gelmek için yapacağımız çalışmaları; diğer ilgili kurum ve kuruluşlar,
müteahhitlerimiz, mühendislik ve müşavirlik firmalarımız ve de akademisyenlerimizle
koordineli bir şekilde gerçekleştirmekteyiz.
1. Barajlar Kongresi’nin hazırlanması ve çıktıları buna çok güzel bir örnek oluşturmuştur. Bu
kongremizin maksadı takriben 1 yıla yakın bir süredir yapılan çalışmalar neticesinde
ülkemizdeki barajların/su yapılarının projelendirilmesi ve uygulanması sırasında kullanılacak
kriterlerin, Uluslararası Büyük Barajlar Komisyonu (ICOLD) kriterlerini baz alarak ülkemizin
ihtiyaçlarına göre uygulanmasında yol gösterecek rehber dokümanlar ile ilgili ilk çalışmaların
neticelerinin sunulmasıdır.
Bu rehber dokümanlar 8 ana başlık altında toplanmıştır.
Baraj ve su yapıları ile ilgili çalışmalarda büyük fayda sağlayacağına inandığım bu rehber
dokümanların hazırlanmasında emeği geçen tüm ilgililere içtenlikle teşekkür eder bu ve
benzer çalışmaların devamını dilerim.
Akif ÖZKALDI
DSİ Genel Müdürü
DOLGU BARAJLAR
ii
BU REHBER DOKÜMAN ORMAN VE SU İŞLERİ BAKANLIĞI’NIN KATKILARI İLE
DEVLET SU İŞLERİ GENEL MÜDÜRLÜĞÜ (DSİ), ULUSLARARASI BÜYÜK
BARAJLAR KOMİSYONU TÜRK MİLLİ KOMİTESİ (TRCOLD), TÜRK MÜŞAVİR
MÜHENDİSLER VE MİMARLAR BİRLİĞİ’NİN (TMMMB) ORTAK ÇALIŞMASI VE
TÜRKİYE MÜTEAHHİTLER BİRLİĞİ (TMB) VE TÜRKİYE İNŞAAT SANAYİCİLERİ
İŞVEREN SENDİKASI (İNTES)’NIN DESTEKLERİ SONCUNDA HAZIRLANMIŞTIR.
DOLGU BARAJLAR
iii
AÇIKLAMA
Bu rehber doküman, barajlar, hidroelektrik santrallar ve hidrolik yapıların planlama,
tasarım, proje hizmetlerini ve inşaatını yapan firmaların, bu konuda görev ifa eden
kamu kurum ve kuruluşlarının ve özel sektör yatırımcılarının çalışmalarına baz
olması gayesi ile Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğü, Uluslararası Büyük Barajlar
Komisyonu Türk Milli Komitesi, Türk Müşavir Mühendisler ve Mimarlar Birliği ile
akademisyenlerin bir yıla yakın süre ile çalışmaları sonucunda hazırlanmıştır.
Bu doküman ülkemizde bu konuda yapılan ilk çalışmalardan biri olup, ilgili
taraflardan
gelecek
görüş
ve
öneriler
çerçevesinde
revize
edilecek
ve
güncelleştirilecektir.
Bu doküman bu konuda çalışan, hizmet üreten ve imalat yapan kişi, firma, kurum ve
kuruluşlara rehber olması amacı ile hazırlanmış olmakla birlikte, tasarım, imalat,
montaj, inşaat, su tutma, işletme ve baraj emniyeti ile ilgili her türlü sorumluluk
tasarım, imalat, montaj ve inşaat işlerini yapan yüklenicilere aittir.
©Telif Hakkı
Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğü’nün önceden izni alınmadan bu yayının hiç bir
bölümü mekanik, elektronik, fotokopi, manyetik kayıt veya başka yollarla hiç bir
surette çoğaltılamaz, muhafaza edilemez, basılamaz.
DOLGU BARAJLAR
iv
İÇİNDEKİLER
1
GİRİŞ ...................................................................................................................1
2
TASARIM ANALİZLERİ .......................................................................................2
2.1
Şev Stabilitesi ......................................................................................................2
2.2
Gerilme - Deformasyon Analizleri ........................................................................3
2.3
Sıkıştırılmış Kaya Dolgunun Kesme Dayanımı ....................................................5
2.4
Kret Oturmasının Analitik Yöntemlerle Tahmini ...................................................8
2.5
Sızma Analizi .....................................................................................................10
3
KİL ÇEKİRDEKLİ DOLGU BARAJLAR ..............................................................12
3.1
Genel .................................................................................................................12
3.2
Homojen Dolgu Barajlar .....................................................................................14
3.3
Kum Çakıl (Yarı Geçirimli Veya Geçirimli) Dolgu Barajlar .................................15
3.3.1
Merkezi Kil Çekirdekli Kum-Çakil Dolgu Barajlar ...............................................15
3.3.2
Eğik Kil Çekirdekli Kum-Çakil Dolgu Barajlar .....................................................16
3.4
Kil Çekirdekli Kaya Dolgu Barajlar .....................................................................16
3.4.1
Merkezi Kil Çekirdekli Kaya Dolgu Barajlar........................................................16
3.4.2
Eğik Kil Çekirdekli Kaya Dolgu Barajlar .............................................................17
3.5
Karışık Zonlu (Kompozit) Dolgu Barajlar............................................................17
3.6
Gövde Dolgu Zonlarında Kullanılacak Malzeme Özellikleri ...............................18
3.6.1
Geçirimsiz Dolgu Malzemesi..............................................................................20
3.6.2
Yarı Geçirimli-Geçirimli Kum Çakıl Kabuk Dolgu Malzemesi .............................22
3.6.3
Kaya Kabuk Dolgu Malzemesi ...........................................................................23
3.6.4
Filtre Dolguları ...................................................................................................25
3.6.5
Memba Şev Koruması - Riprap..........................................................................27
3.6.6
Mansap Şevi Koruma Örtüsü .............................................................................29
3.7
Temel Tasarımı ..................................................................................................29
3.8
Ölçüm Aletleri ....................................................................................................30
3.8.1
Giriş ...................................................................................................................30
3.8.2
Harici Çökme Röperleri ......................................................................................30
3.8.3
Su Basınç Ölçer .................................................................................................30
3.8.4
Sızınıtı Ölçerler (V Ağızlı) ..................................................................................30
3.8.5
Su Kotu Ölçer ....................................................................................................30
3.8.6
İvme Ölçer .........................................................................................................30
3.8.7
Piyezometreler ...................................................................................................31
3.8.8
Basınç Ölçerler ..................................................................................................31
DOLGU BARAJLAR
v
3.8.9
Manyetik Ekstansometreler................................................................................31
4
ÖN YÜZÜ BETON KAPLI BARAJLAR...............................................................32
4.1
Analizler .............................................................................................................32
4.1.1
ÖBKB Tasarım Prensipleri .................................................................................33
4.1.2
ÖBKB Tasarım Analizleri ...................................................................................33
4.1.3
Basitleştirilmiş Elastisite Modülü Tahmini ..........................................................34
4.1.4
Koruyucu Tasarım Kavramları ...........................................................................35
4.1.5
El Hesapları İle Davranış Tahminleri .................................................................37
4.2
Temel Kazıları ve İyileştirmeler ..........................................................................45
4.2.1
Topuk Plağının Temel İyileştirmeleri ..................................................................46
4.2.2
Dolgu Temeli İyileştirmesi ..................................................................................47
4.2.3
Kapak ve Perde Enjeksiyonu .............................................................................48
4.3
Topuk Plağı ........................................................................................................48
4.3.1
Genel .................................................................................................................48
4.3.2
Topuk Plağı Boyutlandırılması ...........................................................................49
4.3.3
Topuk Plağı Genişliğinin Belirlenmesi................................................................49
4.3.4
Topuk Plağı Mansabının Geometrisi..................................................................52
4.3.5
Topuk Plağı Geometrisi .....................................................................................53
4.3.6
Topuk Plağı Stabilitesi .......................................................................................55
4.3.7
Topuk Plağında Donatı, Su Tutucu Ve Ankrajlar ...............................................57
4.4
Çevresel Derz Ve Su Tutucular .........................................................................58
4.4.1
Genel .................................................................................................................58
4.4.2
Tabandaki Metal Su Tutucular ...........................................................................59
4.4.3
Kesit Ortasındaki PVC Su Tutucular ..................................................................61
4.4.4
Üst Su Tutucuların Projelendirilmesi ..................................................................61
4.5
Ön Yüz Betonu ..................................................................................................62
4.5.1
Ön Yüz Betonunun Davranışı ............................................................................62
4.5.2
Ön Yüz Betonunun Boyutları .............................................................................63
4.5.3
Derzler Ve Genleşme Derzlerinde Kullanılacak Malzemeler .............................65
4.5.4
İnşaat Aşamasında Ön Yüz Beton Kaplama Arkasının Drenajı .........................67
4.5.5
Ön Yüz Betonunun Çatlak Davranışı .................................................................68
4.5.6
Çatlakların Kontrolü ...........................................................................................68
4.5.7
Beton Özellikleri .................................................................................................69
4.5.8
Donatı ................................................................................................................69
4.5.9
Ön Yüz Kaplama İle Yerinde Dökme Beton Bordür Arası Bağlantı Detayı ........71
4.6
Parapet Duvarı ...................................................................................................71
DOLGU BARAJLAR
vi
4.6.1
Giriş ...................................................................................................................71
4.6.2
Duvarın Yüksekliği .............................................................................................72
4.6.3
Parapet Duvar İle Ön Yüz Beton Arasındaki Derz .............................................72
4.6.4
Enine Derzler .....................................................................................................73
4.6.5
Yamaç Detayları ................................................................................................74
4.6.6
Kret Genişliği .....................................................................................................74
4.7
Ön Yüzü Beton Kaplı Kaya Dolgu Baraj Zonları ................................................74
4.7.1
Zonlar .................................................................................................................74
4.8
1A Zonu (Kohezyonsuz Silt, İnce Kum Zonu) ....................................................74
4.8.1
Filtre (2A Bölgesi) ..............................................................................................79
4.8.2
Ön Yüz Betonu Destek Malzemesi (2B Bölgesi)................................................84
4.8.3
İnşaat Aşamasında Yüzey Koruması .................................................................91
4.8.4
Gövde İçerisinde Batardo Kullanımı ..................................................................94
4.9
Baraj Ölçüm Aletleri ...........................................................................................94
4.9.1
Ölçüm Sistemleri ................................................................................................94
4.9.2
Geçmiş Örnekler ..............................................................................................101
4.10
Yardımcı Yapılar ..............................................................................................102
4.10.1
Dipsavak ..........................................................................................................102
4.10.2
Dolusavağa ve Su Alma Duvarlarına Bağlantı .................................................104
5
ASFALT ÇEKİRDEKLİ BARAJLAR .................................................................105
5.1
Giriş .................................................................................................................105
5.1.1
Tasarıma Yönelik Analizler ..............................................................................106
5.1.2
Kaya Dolgu Davranışı ......................................................................................106
5.1.3
Sonlu Eleman Yöntemleri ile Deformasyon/Gerilme Analizleri ........................109
5.2
Temel Tasarımı ................................................................................................111
5.2.1
Temel Kazıları ve Dolgu Temeli Özellikleri ......................................................111
5.2.2
Topuk Plağı – Temel Kayası Kontağı ..............................................................112
5.2.3
Enjeksiyonlar ...................................................................................................114
5.3
Asfalt Çekirdek .................................................................................................115
5.3.1
Asfalt Çekirdek Bileşenleri ve Özellikleri ..........................................................115
5.3.2
Asfalt Çekirdek Deformasyonları .....................................................................117
5.3.3
Asfalt Çekirdeğin Sahip Olması Gereken Optimum Birleşim ...........................118
5.4
Gövde Bölgeleri Ve Özellikleri .........................................................................120
5.4.1
Baraj Bölgeleri .................................................................................................120
5.4.2
Asfalt Çekirdek Filtre ve Destek Zonları...........................................................121
5.5
Ölçüm Aletleri ..................................................................................................122
DOLGU BARAJLAR
vii
5.5.1
Giriş .................................................................................................................122
5.5.2
Harici Çökme Röperleri ....................................................................................122
5.5.3
Su Basınç Ölçer ...............................................................................................123
5.5.4
Sızınıtı Ölçerler (V Ağızlı) ................................................................................123
5.5.5
Su Kotu Ölçer ..................................................................................................123
5.5.6
İvme Ölçer .......................................................................................................123
5.5.7
Piyezometreler .................................................................................................123
5.5.8
Basınç Ölçerler ................................................................................................123
5.5.9
Manyetik Ekstansometreler..............................................................................123
5.6
Tamamlanmış Ve İnşaatı Devam Eden Asfalt Çekirdekli Barajlar, Tipleri
Ve Özellikleri ....................................................................................................123
6
YARARLANILAN YAYINLAR ...........................................................................130 DOLGU BARAJLAR
viii
1
GİRİŞ
Bu rehber, dolgu barajların tasarımında kullanılacak yöntemleri sunmaktadır.
Rehberde dolgu barajlar dört kategoriye ayrılmış olup bunlar kil dolgu barajlar, ön
yüzü beton kaplı barajlar, geomembran uygulamalı dolgu barajlar ve asfalt çekirdekli
barajlardır.
Birinci bölümde genel olarak tüm dolgu barajların tasarım analizlerine ait esaslar
verilmektedir. İkinci bölümde kil dolgu barajlar, üçüncü bölümde ön yüzü beton kaplı
barajlar, dördüncü bölümde geomembran uygulamalı dolgu barajlar beşinci ve son
bölümde ise asfalt çekirdekli barajlarla ilgili esaslar verilmektedir.
DOLGU BARAJLAR
1
2
TASARIM ANALİZLERİ
2.1
Şev Stabilitesi
Dolgu barajların şevleri, statik şev stabilite analizi yapılarak projelendirilir. Analiz,
aşağıdaki yükleme durumları dikkate alınarak gerçekleştirilir:
Tablo 1.1: Analizlerde Yükleme Durumları ve Emniyet Katsayıları
Hal
Emniyet Katsayısı
Yükleme Durumu
İnşaat Sonu
1, 3
Olağan dışı
İnşaat Sonu Depremli (İED)
> 1, 0
Ekstrem
İşletme
1, 5
Olağan
İşletme Depremli (İED)
1, 2
Olağan dışı
İşletme Depremli (EED)
> 1, 0
Ekstrem
Ani Boşalma*
1, 2
Olağan dışı
Ani Boşalma Depremli (İED)**
> 1, 0
Ekstrem
Bu tablo tasarım mühendislerine yol gösterici mahiyettedir.
* Ön yüzü kaplamalı barajlarda dikkate alınmayacaktır.
** Sadece pompajlı depolamalar için uygulanacaktır.
Tüm incelenecek durumlar için şev stabilitesi analizleri kayma daireleri yöntemi ile
yapılacaktır ve istenen emniyet katsayılarının sağlanması aranacaktır. Kullanılacak
yazılıma deprem durumu sabit ivme olarak girilecekse K katsayısı kullanılmalıdır.
Yatay
eşdeğer
deprem
katsayısı
(K)
seçilirken
aşağıdaki
eşitliklerden
faydalanılabilir.
K=(0, 40~0, 60)amax
amax: Seçilen depremin pik ivmesi
DOLGU BARAJLAR
2
Towhata (2008)´da ise Noda ve diğerlerinin topladığı datalar kullanılarak 0.2´den
küçük ivmeler için PGA, 0, 2g den büyük yer ivmeleri için ise ((PGA)0, 333)/3 değerini
önermektedir
Bu değişken katsayı olası depremin frekans özellikleri ile doğrudan ilişkilidir. Deprem
dalgalarının uzun periyot bileşenleri hakimse büyük değer, küçük periyot bileşenleri
hakim ise küçük değer dikkate alınabilir. Ancak yarı-statik analizlerde kayan bir
kütleye sabit bir ivme uygulanarak sistem çözüldüğünden şev stabilitesi ile ilgili bilgi
vermekle birlikte kretteki oturmalar ile ilgili bilgi vermemektedir. Bu sebeple her
koşulda dinamik analizler ile krette oluşacak kalıcı oturmalar hesaplanmalıdır.
2.2
Gerilme - Deformasyon Analizleri
Tablo
1.2,
kaya
dolgu
barajların,
ölçülen
depremlerin
neden
olduğu
deformasyonlarını göstermektedir. Veriler, Swaisgood tarafından derlenmiş ve
Mayıs 1995’de Devlet Baraj Güvenliği Çalışanları Birliği Batı Bölgesi Konferansında
sunulmuştur. Rölatif oturma, ölçülen kret oturmasının baraj ile onun altındaki
alüvyonun toplam yüksekliğine bölümünün yüzde cinsinden tanımlanmasıdır.
Deprem Şiddet Endeksi, baraj yerinde meydana gelen kaydedilmiş ve tahmin edilen
pik zemin ivmeleri esas alınarak Swaisgood’un tablosuna eklenmiştir.
Tablo 1.2: Kaya Dolgu Barajlarda Deprem Nedeniyle Oluşan Deformasyonlar
Baraj Adı
Yer
Baraj
Tipi
DH, m
AT,
m
Deprem Adı
Yıl
Büyüklük
PGA,
g
Cogoti
La Villita
Pantabangan
Aya
Los Angeles
Makio
Matahina
Diayo
Namioka
La Villita
Minase
La Villita
El Infiemillo
North Dike (LA)
El Infiemillo
San Justo
Canili
Leroy Anderson
Cogswell
El Infiemillo
Nagara
La Villita
Tsengwen
Cogswell
El Infiemillo
Leroy Anderson
Miboro
La Villita
El Infiemillo
Magat
Oroville
Şili
Meksika
Filipinler
Filipinler
Kaliforniya
Japonya
Yeni Zellanda
Filipinler
Japonya
Meksika
Japonya
Meksika
Meksika
Kaliforniya
Meksika
Kaliforniya
Filipinler
Kaliforniya
Kaliforniya
Meksika
Japonya
Meksika
Tayvan
Kaliforniya
Meksika
Kaliforniya
Japonya
Meksika
Meksika
Filipinler
Kaliforniya
ÖBKB
GÇKB
GÇKB
GÇKB
GÇKB
GÇKB
GÇKB
GÇKB
GÇKB
GÇKB
ÖBKB
GÇKB
GÇKB
GÇKB
GÇKB
GÇKB
GÇKB
GÇKB
ÖBKB
GÇKB
GÇKB
GÇKB
GÇKB
ÖBKB
GÇKB
GÇKB
GÇKB
GÇKB
GÇKB
GÇKB
GÇKB
85.4
60.1
114.3
102.1
47.3
95.0
86.0
60.1
52.1
60.1
67.1
60.1
146.0
35.7
146.0
39.9
70.1
71.6
81.1
146.0
52.1
60.1
131.4
81.1
146.0
71.6
129.9
60.1
146.0
100.0
234.8
0.0
75.3
0.0
0.0
0.0
0.0
?
0.0
0.0
75.3
?
75.3
0.0
0.0
0.0
14.0
0.0
0.0
0.0
0.0
?
75.3
?
0.0
0.0
0.0
0.0
75.3
0.0
0.0
0.0
Illapei
Mich.-Guerro
Filipinler
Filipinler
Northridge
Naganoken
Edgecumbe
Filipinler
Nihonkai-Chubu
Playa Azul
Nigata
n/a
n/a
Northridge
Mich-Guerro
Loma Prieta
Filipinler
Loma Prieta
Sierra Madre
Playa Azul
Chiba-Toh
n/a
n/a
Northridge
n/a
Morgan Hill
Kitamino
n/a
n/a
Filipinler
Oroville
1943
1985
1990
1990
1994
1984
1987
1990
1983
1981
1964
1985
1979
1994
1985
1989
1990
1989
1991
1981
1987
1979
1976
1994
1975
1984
1961
1975
1975
1990
1975
7.9
8.1
7.7
7.7
6.7
6.8
6.3
7.7
7.7
7.3
7.5
7.5
7.6
6.7
8.1
7.1
7.7
7.1
5.8
7.3
6.9
7.6
5.3
6.7
5.9
6.2
7.0
7.2
7.2
7.7
5.9
0.20
0.13
0.58
0.58
0.43
0.57
0.33
0.38
0.08
0.09
0.08
0.04
0.12
0.42
0.13
0.26
0.38
0.26
0.46
0.05
0.27
0.02
0.16
0.10
0.08
0.41
0.15
0.04
0.09
0.05
0.10
Kret
Oturması
cm
37.8
32.9
27.7
20.1
8.8
15.0
11.9
6.7
5.8
14.3
6.1
12.2
13.1
3.0
11.0
3.7
4.3
4.3
4.3
6.4
2.1
4.6
4.0
2.1
3.7
1.5
2.7
2.4
2.4
0.6
0.9
Röl.
Oturm.
%
0.44
0.24
0.24
0.20
0.19
0.16
0.14
0.11
0.11
0.11
0.09
0.09
0.09
0.09
0.08
0.07
0.06
0.06
0.05
0.04
0.04
0.03
0.03
0.03
0.03
0.02
0.02
0.02
0.02
0.01
0.00
ESI
7.86
6.07
19.01
19.01
4.58
6.94
1.92
12.45
2.62
1.98
2.16
1.08
3.57
4.47
6.07
4.57
12.45
4.57
1.01
1.10
3.73
0.60
0.08
1.06
0.22
2.01
2.34
0.79
1.77
1.64
0.27
Burada:
DOLGU BARAJLAR
3
DH: Baraj yüksekliği, m
AT: Barajın altındaki alüvyon kalınlığı, m
GÇKB: Geçirimsiz çekirdekli kaya dolgu baraj
ÖBKB: Ön yüzü beton kaplı kaya dolgu baraj
PGA: Pik zemin ivmesi
Rölatif Oturma: Kret oturmasının baraj yüksekliği ve alüvyon yüksekliğinin toplamına
oranı, %
ESI: Earthquake Severity Index: Deprem şiddet endeksi: PGA*(Deprem Büyüklüğü4.5)3’dir.
Dolgu barajlarda sonlu elemanlar yöntemi ile çözümleme yapan bir yazılım yardımı
ile inşaat sonu ve işletme durumlarında depremsiz ve depremli (inşaat sonu için İED
veya daha küçük bir deprem seviyesi, işletmede EED) gerilme - deformasyon
analizleri yapılmalıdır. Bu analizler oturma payının belirlenmesi ve baraja tasarım
depreminin etkilerinin irdelenmesi amacı ile yapılacaktır.

Baraj İnşaatının Kademeli Olarak Modellenmesi: Baraj gövdesindeki gerilme
dağılımının doğru olarak alınabilmesi için yazılımda kurulacak modelin, inşaat
koşullarını da yansıtması gerekmektedir. Baraj gövdesi inşaatını da modele
ilave edebilmek için gövde geometrisi kademeli olarak oluşturulmalıdır. Modelin
kaç kademeden oluşacağına mühendis karar vermelidir. Eğer sonuçlar
beklenenden farklı çıkıyorsa, mühendis kademe yüksekliklerini azaltarak,
kademe sayısını artırabilir.

Gerilme - Deformasyon Analizleri İçin Temel Prensipler: Gerilme - deformasyon
analizleri inşaat sonu hali için baraj inşaatının kademeli olarak modellenmesi ve
yer çekimi ivmesi ile yüklenmesi, inşaat bittikten sonra inşaat sırasındaki
oturmaların sıfırlanarak barajın kret kotuna getirilmesini kapsar. Daha sonra
aynı modelde dinamik analizler de yapılabilir. İşletme hali için inşaattan sonra
depreme
maruz
kalmamış
olan
modelde
gölalanı
kademeli
olarak
doldurulmalıdır ve gerekli görülen işletme koşulları için dinamik analizler
yapılmalıdır.
DOLGU BARAJLAR
4

Dinamik Analizler İçin Temel Prensipler: Sonlu elemanlar metodu ile kurulan
sayısal modelde, zaman düzleminde dinamik analizler yapılmalıdır. Sismik risk
değerlendirme
raporlarına
dayanacak
zaman-ivme
grafiklerinin
yazılıma
fonksiyon olarak tanımlanması ve baraj modelinin bu fonksiyona dayanan
deprem yüklemesine hem inşaat sonu hem de işletme hallerinde maruz
bırakılması gerekmektedir. İnşaat sonu ve işletme halleri ayrı modellerde
incelenmeli ve deprem kaydı bittikten sonraki kalıcı deplasmanlar esas
alınmalıdır. Malzemenin depremi sönümleme özelliklerini de dikkate alacak
malzeme yenilme kriterleri kullanılmalıdır.

Sonuçların Yorumlanması: Bulunan oturma payları ve yatay deplasmanların
barajın İED depreminde işlevini sürdürebilmesi ve EED depreminde işlevini
yitirse
bile
stabilitesini
kaybetmemesi
koşullarını
sağlayıp
sağlamadığı
yorumlanmalıdır. Merkezi kil çekirdekli barajlarda toplam kalıcı deplasman filtre
genişliğinin yarısını aşmamalıdır. Kalıcı düşey deplasman ise baraj kret kotu ile
normal su seviyesi arasındaki farktan düşük olmalı, deprem sonrası baraj su
tutma kapasitesini devam ettirebilmelidir. Oturma payına göre baraj kretinde
yapılacak kamber düzenlemesine karar verirken deprem oturmaları da dikkate
alınmalıdır. Ancak oturma değerleri baraj yüksekliğinin %2’sini aşıyorsa, hava
payı da dikkate alınmalıdır. Sonuç olarak, inşaat sonrası ve su tutma
tamamlandıktan sonra EED sonrası normal su seviyesinin üzerinde 100 yıllık
taşkın hacmini depolayabilecek yüksekliğin sağlanması gerekmektedir. Dinamik
analizden çıkan sonuçların mertebeleri Makdisi ve Seed Metodu ve Bureau
Metodu ile kontrol edilebilir.
2.3
Sıkıştırılmış Kaya Dolgunun Kesme Dayanımı
Basit stabilite analizlerinde karmaşık malzeme modelleri yerine kohezyon ve kesme
dayanımı içeren Mohr-Coulomb modelleri kullanılmaktadır. Leps (1970), sıkıştırılmış
kaya dolgunun ve çakıl dolgunun kesme dayanımını büyük çaplı malzemenin
laboratuarda
üç
eksenli
testlerinden
faydalanıp
ölçmek
suretiyle
yeniden
incelemiştir. İçsel sürtünme açısıyla ölçülen kesme dayanımı, kırılma düzlemi
üzerinde normal gerilmeye karşı çizilmektedir. Kesme dayanımının belli bir
kohezyonu içermediğine dikkat edilmelidir. Veriler açık bir şekilde normal basınçlı
kesme dayanımının değişimini göstermektedir. Genel olarak Leps aşağıdakileri
bulmuştur:
DOLGU BARAJLAR
5

Yaklaşık 70 kPa’ın (10 psi) altındaki normal gerilmelerde, içsel sürtünme açısı
düşük yoğunluklu, kötü derecelendirilmiş zayıf parçacıklarda 45° civarında,
yüksek yoğunluklu iyi derecelendirilmiş sağlam parçacıklarda ise 60° kadar
yüksek bir aralıkta değişmektedir.

Sürtünme açıları, kırılma düzlemindeki normal basıncın her 10 kat artışında 6°7° kadar düşmektedir.

İyi derecelendirilmiş malzeme kötü derecelendirilmiş malzemeye göre daha
yüksek kesme dayanımı göstermektedir.

Yüksek yoğunluklu malzemeler düşük yoğunluklu malzemelere göre daha
yüksek kesme dayanımı göstermektedir.

Köşeli malzemeler yuvarlak malzemelere göre daha yüksek kesme dayanımı
göstermektedir (diğer faktörler eşit olduğunda).

Kuru malzemeler doymuş malzemelere göre daha yüksek kesme dayanımı
göstermektedir.
Diğer kaya dolgu ve çakıl dolgu barajlardan elde edilen veriler, ICOLD Bülten 92,
Kaya dolgu Barajların Kaya Malzemeleri’nde sunulduğu gibi, genel olarak Leps’in
raporladığı bulguları desteklemektedir.
DOLGU BARAJLAR
6
70
Isabella granite 4 in. USED 1948
Infiernillo diorite 8 in. CFE 1965
Cachuma gravel 3/4 in. USBR 1953
Infiernillo conglom 8 in. CFE 1965
Cachuma gravel 3 in. USBR 1953
Malpaso conglom 8 in. CFE 1965
Cachuma quarry 3 in. USBR 1955
Pinzandaran gravel 8 in CFE 1965
Oroville tailings 3 in. USED 1963
Infiernillo basalt 7 in. CFE 1966
Soledad gravel 4 in. CFE 1965
Infiernillo gness X 7 in. CFE 1966
Infiernillo gneiss Y 7 in. CFE 1966
65
Contreras gravel 7 in. CFE 1965
Santa Fe rock 7 in CFE 1965
60
Fort Peck sand No. 20 TML 1939
Scituate sand No. 8 TML 1941
Friction angle , in degrees
Ottawa std. sand – TML 1938
55
50
45
40
35
30
1
2
5
10
20
50
100
200
500
Normal pressureN, in pounds per square inch
Şekil 1.1: Büyük Üç Eksenli Testlerden Çıkan Kaya Dolgu Kesme Dayanımı (Leps, 1970)
Kaya dolgu kesme dayanımıyla ilgili çeşitli çalışmalar (Marsal 1973, Barton ve
Kjaernlsi 1981, Charles ve Watts 1980, ICOLD 1993, vd.) kaya dolgunun gerçek
davranışının lineer olmadığını doğrulamaktadır. Kayma gerilmesi ile normal gerilme
arasındaki ilişki:
τ =A*(σ’)b ‘dir.
Burada, τ kayma dayanımı, σ’ efektif normal gerilme A ve b’de kaya tipine bağlı olan
ampirik katsayılar olarak basitleştirilerek verilebilir. Görüldüğü üzere barajın değişik
yerlerinde sargılama basıncına göre kaya dolgunun davranışı değişmekte, alt
bölgelerde daha rijit, üst bölgelerde daha yumuşak bir davranışa rastlanmaktadır.
Dolayısı ile kaya dolgunun statik modellenmesinde iki teknik önerilir.
Şekil 1 kullanılarak sargılama basıncının değerlendirilmesi ile güvenli sürtünme
açıları seçilmesi ve basit Mohr-Coulomb plastisite modeli kullanılması (bu malzeme
modeli ile sadece şev stabilitesi analizleri gerçekleştirilebilir, deformasyon tahmini
mümkün değildir).
DOLGU BARAJLAR
7
2.4
Kret Oturmasının Analitik Yöntemlerle Tahmini
Barajın EED’ye gösterdiği tepki, deprem esnasında barajların gerçek performansına
dayanan ampirik analiz metotlarının kullanılmasıyla ve Makdisi ve Seed (1977) ile
Bureau (1997)’nin önermiş olduğu prosedürlerin kullanıldığı basitleştirilmiş analitik
metotlarla belirlenebilir.
Makdisi ve Seed Metodu: 1965’de Rankine konferansında, Newmark, şev
hareketlerinin potansiyel bir kayma kütlesindeki atalet kuvvetlerinin kırılma yüzeyi
sınırı boyunca mevcut verilen direnci aşması durumunda başlayacağını esas alarak,
dolgu barajlarda deprem kaynaklı yer değiştirmelerin tahmini için bir metot
önermiştir. Newmark, kayan kütleye rijit bir madde olarak davranmıştır. Makdisi ve
Seed (1977), Newmark’ın yaklaşımını bir dolgu barajın esnek bir yapı olarak tepki
gösterdiğini kabul ederek geliştirmişler ve yer hareketinin şiddetinin baraj kretine
olan etkisini tahmini için bir metot önermişlerdir. Analiz, o zaman verilmiş bir yer
hareketi için maksimum pik kret ivmesinin (ümax) tahminine göre temellendirilir ve
potansiyel kayan kütlenin maksimum ivmesi belirlenir (kmax). Bu ivme istem olarak
değerlendirilir ve genellikle kret ya da yer ivmesinin bir fraksiyonu olarak kullanılır.
Şevin kaymasını sağlayan ivme olan ky ise emniyet katsayısının 1.0 alındığı
geleneksel şev analizlerinde ortalama yatay ivmenin bulunması ile tahmin edilir. Bu
katsayı, durağan olmayan bir yatay kuvvetin (bir deprem nedeniyle oluşabilir) kayan
kütlenin ağırlığına oranı olarak tanımlanmaktadır. Ky’nin kmax’a oranı baraj kretindeki
yer değiştirmesinin tahmin edilmesinde kullanılabilmektedir. Tahmin edilen bu yer
değiştirmenin hem yatay hem de düşey bir bileşeni olabilir. Bu deformasyonlar
sadece olası bir davranış indeksi olarak değerlendirilmelidir.
Bureau (1997)’den alınmış Makdisi ve Seed tabloları Şekil 1.2’de gösterilmektedir.
Uygulamada önce kayan kütlenin üzerindeki atalet yükünü gösteren kmax Şekil
1.2´den kayan kütlenin derinliğine ve pik yer ivmesine göre seçilir. Ardından bu
ivmenin kayma ivmesi ile oranı bulunarak Ky/kmax’a deplasman tahmini yapılır.
DOLGU BARAJLAR
8
0.0
10.0000
M = 6.50
M = 7.50
M = 8.25
-0.1
Normalized Displacement (u/kmaxgTo)
Sliding Mass Depth Ratio (-y/h)
-0.2
-0.3
-0.4
-0.5
-0.6
-0.7
-0.8
1.0000
M = 6.50
M = 7.50
M = 8.25
0.1000
0.0100
0.0010
-0.9
-1.0
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
0.0001
0.0
2
Maximum Acceleration Ratio (kmax/u max)
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
Average Acceleration Ratio (ky/kmax)
Şekil 1.2: Makdisi/Seed Uygulaması (Bureau, 1997)
Bureau Metodu: Bureau (1997), dolgu malzemesi sürtünme açısının bazı değerleri
için Rölatif Kret Oturması ile Deprem Şiddet Endeksi (ESI) arasındaki ilişkiyi bir
tabloda sunmuştur (Şekil 1.3). Tablo, tipik kaya dolgu barajların sonlu eleman
analizleri esas alınarak yapılmaktadır. Unutulmamalıdır ki; oturma, tablodan okunan
değerle baraj yüksekliğinin çarpılması ile elde edilmeli sonra 100’e bölünmelidir. Bu
metodun kullanılması EED esnasında, 40°’lik bir sürtünme açısı kullanıldığında,
yaklaşık 2 m’lik bir oturmayı işaret etmektedir. 50°’lik bir sürtünme açısının
kullanılması, 1 m’lik bir kret oturmasını işaret edebilmektedir.
100.00
Rel. Crest Settlement (DeltaH/H) %
10.00
1.00
0.10
0.01
0.001
0.1
1.0
10.0
100.0
Earthquake Severity Index (ESI)
*Friction angle of the fill material
Şekil 1.3: Bureau (1997)
DOLGU BARAJLAR
9
ESI = PGA*(M – 4.5)3 (1.1)
Burada:
ESI =
Deprem şiddet endeksi
PGA =
Baraj yerindeki pik yatay zemin ivmesi
M=
Depremin büyüklüğü
Şekil 1.4’te gösterildiği gibi, rölatif oturma ile deprem şiddet endeksi arasında
kabaca bir ilişki vardır:
in Rölatif Oturması (%)
1
0,1
0,01
0,001
Şekil 1.4: Deprem Sırasında Kaya Dolgunun Performansı
2.5
Sızma Analizi
Barajlarda sızma analizleri aşağıdaki sebeplerle yapılır:
Dolguda Sızma Kontrolü: Şev Stabilitesi analizleri öncesinde işletme ve ani boşalma
durumları için freatik hattın belirlenmesi,
Temelde Sızma Kontrolü: Baraj temelinin sızma durumunu incelenmesi,
Sızma Tedbirlerinin Performansının Değerlendirilmesi: Geçirimsizlik perdeli ve
perdesiz
model
sonuçlarının
karşılaştırılarak
perdenin
performansının
değerlendirilmesi.
Sızma analizleri genellikle sonlu elemanlar metodunu kullanan ve suyun akışı
modellenebilen yazılımlar ile yapılır. Bu analizlerde Darcy formülü temel alınır.
DOLGU BARAJLAR
10
Q=A x k x i (Darcy fomülü) (1.2)
Burada:
Q: Sızma Miktarı
A: Sızma Alanı
i: Hidrolik eğim
Analizde kullanılacak model üç safhada oluşturulur;
Sayısal ağ modelinin oluşturulması: Bazı özel koşullarda fiziksel model deneyleri
önerilebilir ama mühendis sayısal modellerle sonuçlara daha hızlı ulaşır ve fiziksel
modellerin aksine pek çok farklı koşulu kuracağı sayısal modelde yapacağı birkaç
değişiklik ile kolayca inceleyebilir. Sayısal modelin hazırlanması sadece birkaç
geometrik şeklin çizilmesinden ibaret değildir. Modeli hazırlayan mühendisin proje
sahası
ile
ilgili
yeterli
bilgiye
sahip
olması
beklenmektedir.
Sonuçların
irdelenebilmesi için Darcy Kanunu ile elle yapılacak bir hesap faydalı olacaktır. Eğer
sonuçlar beklenenden çok farklı çıkarsa sayısal modelde, sınır koşullarının
kabulünde hatalar olabilir.
Malzeme parametrelerinin seçimi: Mazleme parametreleri mühendis tarafından,
malzeme deneylerine uygun olarak seçilmelidir. Eğer malzeme deneyleri yeterli
değilse kabul edilebilir uluslarası kaynaklar incelenmelidir.
Sınır koşullarının belirlenmesi: Sızma akımının oluşma sebebi iki nokta arasındaki
su kotu farkı ve sisteme giren ve sistemden çıkan akışlardır. Sınır koşulları bu iki
parametreden biri veya her ikisine göre belirlenir. Model kurulurken tanımlanan su
kotları ve debiler sınır koşullarıdır. Çözüme ulaşmak için en az bir noktada su kotu
sınır koşulu tanımlamak gerekir.
DOLGU BARAJLAR
11
3
KİL ÇEKİRDEKLİ DOLGU BARAJLAR
3.1
Genel
Dolgu Barajlar, gövdelerini kaya, kum-çakıl ve kil gibi doğal malzemelerin
oluşturduğu barajlardır. Geçirimsizliğin baraj gövdesinin merkezinde bulunan
geçirimsiz kil dolgu zonu ile sağlandığı dolgu barajlar “Merkezi Kil Çekirdekli Dolgu
Barajlar” olarak adlandırılır.
Gövde mansap eteğini toparlamak için dolgu şevini dikleştirmek, baraj aksındaki
jeolojik olumsuzluklardan kil çekirdek temelini kaçırmak veya kil malzemenin
miktarını azaltmak için kil çekirdeğin temelini membaya kaydırmak gerekebilir. Kil
çekirdeği bu şekilde tasarlanan Barajlar ”Eğik Kil Çekirdekli Dolgu Barajlar” olarak
adlandırılırlar.
Baraj yerinin topografyası, jeolojisi ve temel şartları (temeldeki alüvyonun
granülometresi, kalınlığı ve taşıma gücü vb.), baraj yüksekliği, baraj dolgusunda
kullanılacak malzemenin fiziksel özellikleri, miktarı, taşım mesafesi, deprem durumu
vb. göz önüne alınarak baraj kabuk dolgusunda kullanılmak üzere seçilen
malzemeye göre Kil Çekirdekli Dolgu Barajlar aşağıdaki şekilde sınıflandırılır:
a)
Homojen gövdeli barajlar
b)
Zonlu barajlar

Kum çakıl dolgu (Yarı geçirimli veya geçirimli)

Kaya dolgu

Karışık zonlu dolgu
Kil Çekirdekli Barajlarda gövde dolgusunda kullanılan malzemenin granülometresine
göre filtre tahkiki yapılarak filtre zonları tasarlanmaktadır. Rezervuarın ani boşalma
durumunda kilin memba kabuk dolgusuna yıkanmasını önlemek için kil ve kabuk
dolgu arasında düşey filtre tabakası tasarlanır. Kil çekirdek dolgusundan sızan
suların mansap şevinden çıkmasını ve buna bağlı olarak da borulanma riskini yok
etmek ve sızan suların dolguya zarar vermeden tahliye edilmesini sağlamak
amacıyla kil çekirdek mansabına düşey filtre ve buna bağlı olarak da mansap dolgu
tabanında yatay filtre tasarlanır.
Gövde dolgusunun memba ve mansap dolgu şevlerini korumak için çeşitli önlemler
alınır. Gövdenin memba şevindeki baraj dolgusunda rezervuardaki su dalgalarının
DOLGU BARAJLAR
12
olumsuz etkisini önlemek için riprap ve kabuk dolgu içindeki ince malzemenin
yıkanmasını önlemek için filtre tuvenan malzeme kullanılması uygun olacaktır.
Baraj mansap dolgusunda kum çakıl veya kil malzeme kullanılması halinde, mansap
şevi yağmur sularının erozyonuna maruz kalacaktır. Bunu önlemek amacı ile
mansap şevinin üzerinde koruyucu örtü tabakası tasarlanır.
Kil Çekirdekli Dolgu Barajlarda geçirimsizlik gövde dolgusunda kil çekirdek ile,
gövde temelinde ise geçirimsizlik perdesi (enjeksiyon, slurry trench, thinwall vb.) ile
sağlanmaktadır. Söz konusu geçirimsizlik perdesi Gövde kil çekirdek tabanından
başlayarak temelde geçirimsiz birime soketlenerek oluşturulmaktadır. Gövdenin
oturduğu aksta eğer alüvyon kalınlığı fazla değilse, alüvyon uygun bir şevle temel
kayasına kadar kazılarak kil dolgu temelinin ana kayaya oturması sağlanır. Bu
uygulamaya pozitif katof denir. Ancak alüvyon kalınlığının fazla olması durumunda
kazılması yatırım maliyetini arttıracağı için alüvyonun kaldırılması yerine, temel
geçirimsizliğini yüksek bir oranda sağlayabilecek bir çözüm olan alüvyon yüzeyinin
kil blanketle kaplanarak sızma boyunun uzatılması yoluna gidilir. Bu tür uygulamaya
yüzer katof denilir. Ancak bu çözümün uygulanabilmesi için genel olarak Barajın
talvegden yüksekliğinin 30 m’den az olması, alüvyonun uygun granülometrede
olması ve kil blanket kaplamasının oturma nedeni ile çatlamaması için gerek
alüvyonun gerek kil kaplamanın iyi sıkıştırılması gerekmektedir. Kil ile alüvyon
arasına uygun granülometride filtre malzeme ile bir geçiş filtresi, blanket üstüne ise
uygun kalınlıkta koruma amaçlı tunenan filtre tasarlanması uygun olacaktır. Blanket
kalınlığı ve uzunluğu su yükü ve alüvyon geçirimliliğine bağlı olarak hesaplanır.
Ancak ilk yaklaşımda blanketin su yükünün sekiz katı uzunluğunda ve 1 metreden
az olmamak kaydıyla su yükünün onda biri kalınlığında tasarlanması uygun
olacaktır.
Şekil 2.1: Kil Blanketli Dolgu Baraj Tipi
DOLGU BARAJLAR
13
3.2
Homojen Dolgu Barajlar
Homojen gövdeli baraj, geçirimsiz veya çok az geçirimli, aynı özelliklere sahip tek bir
malzemeden oluşmuş, geçirimsizlik fonksiyonuna, şev korumaları hariç bütün
gövdenin katıldığı bir Baraj tipidir. Rezervuar uzun süre dolu tutularak malzemenin
doygun hale gelmesinden sonra ani boşalmalarda, şevlerin kaymaması için çok
yatık şevli tertip edilmeleri gerekir. Barajın şevlerini korumak amacıyla memba
şevinde Riprap ve mansap şevinde koruyucu tabaka kullanılmaktadır. Riprap ve
kabuk dolgusu arasında, kabuk dolgusunun yıkanmaması amacı ile tranzisyon zonu
olarak filtre tuvenan malzeme kullanılır. Ayrıca kil çekirdekte oluşabilecek sızıntıların
baraj mansabına aktarılması amacıyla filtre zonları teşkil edilmektedir.
Şekil 2.2: Kil Çekirdekli Homojen Dolgu Tipi
Homojen dolgu baraj tipi, genelde yüksekliği 30 metrenin altında olan barajlarda
uygulanmaktadır. Ancak civardaki malzeme imkanlarından dolayı 30 metreden
yüksek barajların homojen dolgu baraj tipinde tasarlanmasının zorunlu olması
durumunda, aşağıdaki kesitten görüleceği gibi gövde memba ve mansap kabuk
dolgusu içerisine uygun aralıklarda, membada ani boşalma halinde oluşacak boşluk
suyu basınçlarının azaltılmasına, mansapta ise freatik hattın düşürülmesine
yardımcı olmak için filtre tasarımı yapılması uygun olmaktadır.
Şekil 2.3: Kil Çekirdekli Homojen Dolgu Tipi (yüksekliği 30m’den fazla olan barajlar için)
DOLGU BARAJLAR
14
3.3
Kum Çakıl (Yarı Geçirimli Veya Geçirimli) Dolgu Barajlar
Barajın kabuk zonları, yarı geçirimli veya geçirimli kum çakıl ve benzeri nispeten
ince daneli malzemelerden oluşturulmuştur. Baraj gövdesinin geçirimsizliği merkezi
kil çekirdek veya eğik kil çekirdek ile sağlanır. Kil çekirdeğin memba ve mansap
yüzlerinde kabuk dolgularının belirlediği tipte filtreler öngörülür. Çekirdeğin her iki
tarafında çekirdeği destekleyen kabuk dolguları yer almıştır. Eğer merkezi kil
çekirdek membaya doğru eğik veya ince olarak projelendirilmiş ise, mansap şevi
biraz daha dikleştirilebilir. Barajın şevlerini korumak amacıyla memba ve mansap
şevlerinde kabuk dolgu malzemesine göre gerekli zonlar teşkil edilir.
3.3.1
Merkezi Kil Çekirdekli Kum-Çakil Dolgu Barajlar
Şekil 2.4: Kil Çekirdekli Yarı Geçirimli-Kum Çakıl Dolgu Tipi
Şekil 2.5: Kil Çekirdekli Geçirimli Kum Çakıl Dolgu Tipi
DOLGU BARAJLAR
15
Şekil 2.6 Eğik Kil Çekirdekli Kum Çakıl Dolgu Tipi
3.3.2
Eğik Kil Çekirdekli Kum-Çakil Dolgu Barajlar
3.4
Kil Çekirdekli Kaya Dolgu Barajlar
Kaya
dolgu
tipi
gövdelerde,
barajın
kabuk
zonları
kaya
malzemeden
oluşturulmuştur. Baraj gövdesinin geçirimsizliği merkezi kil çekirdek veya eğik kil
çekirdek ile sağlanır. Kil çekirdeğin memba ve mansap yüzlerinde kabuk
dolgularının belirlediği tipte filtreler öngörülür. Kaya dolgu gövde tipinde kil
çekirdeğin mansabında yer alan ince (Fk) ve kalın filtrelerden (Fç) sonra, filtrelerin
mansap kabuğu kaya dolgusu içerisine yıkanmaması için bir geçiş tabakası tertip
edilir. Bu zon kaya ufağından oluşturulur.
Barajın kabuk dolgusu kaya malzemeden tasarlandığı için, barajın şevlerini korumak
amacıyla memba ve mansap şevlerinde herhangi bir zona gerek duyulmamaktadır.
3.4.1
Merkezi Kil Çekirdekli Kaya Dolgu Barajlar
Şekil 2.7: Kil Çekirdekli Kaya Dolgu Tipi
DOLGU BARAJLAR
16
3.4.2
Eğik Kil Çekirdekli Kaya Dolgu Barajlar
Şekil 2.8: Eğik Kil Çekirdekli Kaya Dolgu
3.5
Karışık Zonlu (Kompozit) Dolgu Barajlar
Genellikle, baraj tesislerinde çeşitli yapıların kazılarından elde edilen uygun
malzemelerin de ekonomik nedenlerle gövde dolgusunda kullanılma durumu vardır.
Bundan dolayı karışık malzeme zonlarından oluşan gövde tiplerinin uygulama alanı
geniştir.
Bu tip gövdelerde, mevcut malzemelerin (ocaktan ve kazılardan) etüdü ile teknik ve
ekonomik yönden en uygun tasarım seçilir. Mevcut malzeme durumuna göre gövde
memba ve mansap kabuk dolguları farklı malzemelerden oluşturulabilir. Memba
kabuğunda minimum su seviyesi üstünde mümkün mertebe geçirimli malzeme
kullanılmalıdır. Gövde mansap kabuk dolgusunda düşük kalitede ve az geçirimli olan
malzeme, kil çekirdeğin bitiminden hemen sonra kullanılmalı yanına iyi derecelenmiş
sağlam malzeme zonu teşkil edilmelidir.
Şekil 2.9 Karışık Zonlu Dolgu Baraj Tipi
DOLGU BARAJLAR
17
3.6
Gövde Dolgu Zonlarında Kullanılacak Malzeme Özellikleri
Suda çözülebilir, inorganik ve likit limiti 80’in üzerinde olan bir malzeme veya
sıkıştırma esnasında dağılabilen kaya malzeme dolguda kullanılmamalıdır.
Su muhtevası optimumda olan bir malzeme ile dolgu yapılabilir. Ancak, geç drene
olabilen kil malzemeyi dolguda kullanmak sakıncalı olabilir. Optimum su
muhtevasından %2 veya %5 fazla su muhtevasında olan bir malzemenin
kullanılması
uygundur.
Ancak
yöresel
iklim
şartlarının
dikkate
alınması
gerekmektedir.
Toprak dolgu barajlarda kullanılan kil malzeme, kaya dolgu ve kum çakıl barajlarda
da geçirimsiz zon dolgusu olarak kullanılabilir. Su kaybının minimumda tutulması
isteniyorsa geçirimsiz çekirdekte kullanılan malzemenin düşük permeabiliteli
olmasına özen gösterilmelidir.
Kaya dolgu barajlarda sağlam kaya malzemesinin kullanılması tercih edilir. Zayıf
kaya, tahallüllü veya zayıf çimentolu kum taşları da kullanılabilir. Ancak kazı
esnasında veya dolgu sırasında çok parçalanan ve ufalanan malzeme kaya
malzeme olarak vasıflandırılmamalıdır.
Soğuk iklimlerde don etkisine karşı dış kabuk dolgularında daha sağlam malzeme
kullanılmalıdır.
Dolguya Uygun Olmayan Malzeme ve Zeminler

Bitkisel toprak,

Ağaç, çalı, kök ve benzeri organik maddeler,

Kömür, kömür tozu dahil içten yanması söz konusu olan malzeme,

Bataklık veya suyla doygun hale gelmiş killi ve marnlı zeminler,

Süprüntü, enkaz gibi artık maddeler,

Suyla kolayca ufalanarak oturmalara sebep olacak malzeme,

Karlı, buzlu ve donmuş topraklar,

Ağırlıkça %20’den fazla jips bulunmayacak.

Malzeme Deneyleri

İnşaat aşamasında, şantiyede arazi laboratuvarı tesis edilmeli ve dolguya
başlamadan önce ve inşaat süresince deneylerle ilgili gerekli bütün çalışmalar
yapılmalıdır.
DOLGU BARAJLAR
18

Dolguya yerleştirilen malzemenin kalite kontrolü için aşağıda belirtilen
deneyler yapılmalıdır.
İnşaata Başlamadan Önce Yapılacak Deneyler
Dolgu işlerine başlamadan önce aşağıdaki standartlar uygulanacak ve deneyler
yapılacaktır.

Tane boyu dağılımı (ASTM D-422)

Özgül ağırlık (ASTM C-127, D-854)

Los Angeles Deneyi (ASTM C-131) (Grading 4)

Sodyum sülfat dayanıklılık deneyi (ASTM C-88)

Rölatif yoğunluk (ASTM D-2049)

Filtre deneyleri (belirtildiği üzere) TS 130

Atterberg limiti TS 1900

Hidrometri analizi TS 1900

Doğal nem muhtevası TS 1900

Sıkıştırma deneyi ASTM D 698

Organik yabancı madde
İnşaat Sırasında Yapılacak Deneyler

Geçirimli Malzemeler Üzerinde Yapılacak Deneyler
Tane boyu dağılımı
Sermeden önce (ASTM D-422)
Sıkıştırmadan sonra (ASTM D-422)
Los Angeles Deneyi (ASTM C-131)
Dayanıklılık Deneyi (ASTM C-88)
Sıkıştırmadan sonra yerinde yoğunluk
Arazide geçirimlilik

Geçirimsiz Çekirdek Malzemesi Üzerinde Yapılacak Deneyler
Tane boyu dağılımı (ASTM D-422) (TS 130)
DOLGU BARAJLAR
19
Hidrometri analizi (ASTM D-422)
Atterberg limitleri (ASTM D-423, D-424)
Organik yabancı madde (ASTM C-40)
Nem muhtevası (ASTM D-2216)
Sıkıştırma Deneyi (ASTM D-698)
Sıkıştırmadan sonra yerinde yoğunluk
Arazide geçirimlilik
3.6.1
Geçirimsiz Dolgu Malzemesi
3.6.1.1
Genel
Genel olarak dolgu barajlarda merkezi geçirimsiz kil çekirdek dolgusu daha geçirimli
kabuk dolgular ile desteklenirler. Memba kabuk dolgusu; inşaat sonu, ani boşalma,
deprem ve diğer yüklemelere karşı stabilite dolgusu görevini görür. Mansap kabuk
dolgusu da stabilite görevinin yanısıra drenaj görevini görerek sızmaları kontrol
eder. Kabuk dolguların sızma ve ani boşalma esnasında drenaj görevini yaparken
permeabilitenin kil çekirdekten memba ve mansap şevlerine doğru, içten dışa doğru
artmalıdır.
Geçirimsiz çekirdek inşaatı için kullanılacak malzeme özel teknik şartnamede
belirtilen esaslara uygun olmalıdır.
Tane boyu dağılımı TS 130 ile uyumlu olacak şekilde yapılacaktır.
Maksimum Tane Boyutu
yaklaşık 75 mm.
No. 4 (4.76 mm.) elekten geçen
%70 - 100
No. 200 (0.074 mm.) elekten geçen
Kil muhtevası (< 2 μ)minimum
Plastisite indeksi (TS 1900)
%40 - 90
%10
minimum %15
Malzeme zararlı miktarda ot, çim, kök veya diğer arzu edilmeyen malzemeyi ihtiva
etmeyecektir. Uygun görülmeyen malzeme dolguya serilmeden dışarı atılmalıdır.
DOLGU BARAJLAR
20
Şayet doğal su muhtevası optimum su muhtevasından ± %3’den daha fazla sapma
gösterir ise, malzeme temin sahasından veya depo sahasından nem ayarlaması için
gerekli işlemler yapılmalıdır.
Proje alanında ekonomik mesafede yukarıda verilen değerlerden daha düşük
nitelikte malzeme bulunması durumunda uygun tasarım yöntemleri izlenerek bu
malzemeler de kullanılabilinir.
Memba kabuk dolgusunun teşkilinde tabii drenajlı malzeme bulunamadığı zaman
yatay drenaj tabakaları teşkil edilmelidir.
Kil çekirdeğin genişliği sızma, borulanma ve sismik parametreler dikkate alınarak
tespit edilmelidir. Genel olarak kil çekirdeğin taban genişliği, maksimum su seviyesi
ile kuyruksuyu seviye farkının %25’ne eşit veya daha fazla olmalıdır. Kil çekirdeğin
kret seviyesindeki genişliği batardolarda en az 4.00 m, baraj gövdesinde en az 6.00
m olmalıdır.
3.6.1.2 Serme ve Sıkıştırma
Malzeme, optimum rutubette, sıkıştırma tabaka kalınlığı 15 cm olacak şekilde
serilecek ve baraj tipi keçi ayağı silindirle sıkıştırılacaktır. Kuru arazi kesafetinin
laboratuvarda normal proktor deneyi ile bulunan maksimum kuru kesafete oranı
%98’in altına düşmeyecektir. Dolguda kullanılan kil malzemenin (PI) Plastisite
İndisinin 15’in altında olmamasına özen gösterilmelidir.
Silindirin geçiş doğrultusu yaklaşık olarak gövde aksına paralel olacak ancak yamaç
eteklerinde, yamaç eteği doğrultusunda olmalıdır.
Malzemenin sıkıştırıldıktan sonra yerindeki su muhtevası aşağıda belirtildiği gibi
olmalıdır.

Ölçülen su muhtevası değerlerinin %99’u Standart Proktor optimum rutubet
muhtevası değerinden ± %3 farklı değerler içinde kalmalıdır.

Ölçülen su muhtevası değerlerinin %95’I Standart Proktor optimum rutubet
muhtevası değerinden ± %2 farklı değerler içinde kalmalıdır.
Tabakaların daha iyi kaynaşması ve yapışmasını sağlamak için serilen tabakaların
üzeri tırmıklanmalıdır.
DOLGU BARAJLAR
21
Kil dolgu zonu yapımına ara verilmesi halinde bir sonra ki sezon kile başlamadan
önce sıyrılacak kil tabakası tespiti için gerekli (proctor) deneyler yapılacak, uygun
şartı sağlayacak sıyırma tabakası kalınlığı tespit edilmelidir.
Kil çekirdek zonu tabakalarının yamaç kayasına veya yapıların beton bloklarına
karşı gelen yerlerde dolgunun iyi bir şekilde sıkışmasına özel dikkat gösterilmelidir.
Kaya ile çekirdek veya beton ile kil çekirdek dolgu kontağının sıkı bir şekilde
kaynaşması için tabaka kalınlığının 10 cm’ye azaltılmalı ve sıkıştırmanın buna göre
yapılmalıdır. Sıkıştırma ekipmanının yaklaşmasına imkan vermek için çekirdek
malzemeye yamaç kayasına doğru artan bir meyil verilmelidir. Kaya yüzeyine dik 3
m mesafe içinde bulunan bölgede özel sıkıştırma önlemi alınmalıdır.
3.6.2
Yarı Geçirimli-Geçirimli Kum Çakıl Kabuk Dolgu Malzemesi
3.6.2.1 Genel
Yarı geçirimli-geçirimli kum-çakıl kabuk dolgu için lüzumlu olan malzeme, projesinde
gösterilen geçirimli malzeme ocaklarından temin edilmelidir.
3.6.2.2 Malzeme Niteliği
Yarı geçirimli malzeme, geçirimlilik katsayısı K=10-4 – 10-6 cm/s arasında olan ve
içinde ince tane oranı %12’den az olan malzemedir.
Geçirimli malzeme, geçirimlilik katsayısı K= 10-4 cm/s’den az ince tane içeren kumçakıl ve blok olan malzemedir. İnce malzeme miktarı % 5’den fazla olmamalıdır.
Kum-çakıl karmaşığı malzemede max. tane çapı 7.5 cm’den daha büyük
olmamalıdır.
3.6.2.3 Malzemenin Serilmesi ve Sıkıştırılması
Projelerde sıkışmış tabaka kalınlığı belirtilmemişse, dolguya başlamadan önce
testler yapılacak, sıkıştırılmamış-sıkıştırılmış tabaka kalınlıkları tespit edilecektir.
Sıkışmış tabaka kalınlığının (2/3)’den büyük boyutta iri taşlar veya kaya parçaları
tabaka içinde bulunmayacaktır.
DOLGU BARAJLAR
22
Sulama, serilmeden hemen sonra veya sıkıştırma esnasında yapılacaktır.
Projelerde veya talimatlarda aksine bir madde olmadıkça sıkışmış tabaka kalınlığı
(25-30) cm.’dir.
Geçirimli malzeme, sıkışmış tabaka kalınlığı 30 cm olacak şekilde serilecek, yeteri
kadar sulanmasından sonra asgari 8 tonluk vibrasyonlu silindirle sıkıştırılmalıdır.
Dolgunun izafi sıkılık oranı Dort =
emax  e
= % 85’in altına düşmemelidir.
emax  emin
Geçirimli tabakanın sıkıştırılmasında paletli traktör kullanılıyorsa, bu halde traktör
pratik olarak en düşük hızla hareket etmelidir.
Sıkıştırmalarda birbirini takip eden geçişlerden önce sıkıştırma vasıtalarının
sıkıştırma alanının her noktasından geçmesi temin edilmelidir.
3.6.3
Kaya Kabuk Dolgu Malzemesi
3.6.3.1 Genel
Kaya dolgu için lüzumlu olan malzeme, projesinde gösterilen kaya malzeme
ocaklarından veya yeraltı kazılarından temin edilmelidir.
3.6.3.2 Malzeme Niteliği
Özgül ağırlık 2.60 gr/cm³’den büyük olmalıdır.
Don sonu direnç kaybı en fazla %10 olmalıdır.
Basınç dayanımı en az 500 kg/cm² olmalıdır.
Los Angeles aşınma kaybı 100 devirde en fazla %10, 500 devirde en fazla %40
olmalıdır. Malzeme iyi gronülometreye sahip olmalıdır. Kaya malzeme içinde siltkum-kil olmayacaktır. Kaya malzeme içinde 2.5 ile 10 cm çapında olan tane miktarı
dolgunun %10’unu geçmemelidir.
Kaya malzeme iyi granülometreye sahip olacaktır. Kaya malzemede tane çapı
maksimum 90cm en büyük tane hacmi 0, 750 m³ olmalıdır.
Kaya malzeme dolguda yapılan dökme-serme sıkıştırma işlemleri esnasında hiç bir
şekilde parçalanmayacak ve ayrışmayacak nitelikte olmalıdır.
DOLGU BARAJLAR
23
Kaba filtre zonuna bitişik olarak serilen malzeme yukarıda belirtilen malzemenin ince
kısmı olacak ve bu kısımdaki malzemenin maksimum boyutu yaklaşık olarak 30
cm’yi aşmayacaktır.
Kaya ocağının işletilmesi, malzemenin dolguya getirilmesi ve sıkıştırılması proje,
şartname ve talimat esaslarına uygun şekilde yapılmalıdır.
Kaya malzeme yatay tabakalar halinde düzgün bir şekilde serilmeli,
Serilme ve su ile yıkama sırasında aynı boyuttaki malzemelerin bir arada
toplanmasına izin verilmelidir.
Kaya malzeme içinde ayrışmış, kısa sürede ayrışabilecek, basınç altında
dağılabilecek malzeme olmamalıdır.
Kaya dolgu zonlarında uygun olmayan malzeme yıkanacak veya el aletleriyle
uzaklaştırılmalıdır.
Yıkama en az 50 mm ağızlıktan 7 kg/cm2’lik basınçta tazyikli su ile yapılacaktır.
Yıkamada sarfedilecek suyun miktarı, kaya dolgunun bir m3’ü için asgari 0.3-0.5 m3
olacaktır.
Kaba filtre veya kaya ufağı zonu ile temasta olan kaya dolgularda;
İnce malzeme maks. ebadı yaklaşık 30 cm, sıkışmış tabaka kalınlığı 40 cm
Orta malzeme maks. ebadı yaklaşık 60 cm, sıkışmış tabaka kalınlığı 100 cm
İri malzeme maks. ebadı yaklaşık 90 cm, sıkışmış tabaka kalınlığı 120 cm
olmalıdır.
İnce malzemede 6 pas
Orta malzemede 4 pas
DOLGU BARAJLAR
24
İri malzemede 4 pas sıkıştırma yapılması önerilir. İnşaat sırasında özel durumlarda
deneme dolgusu yapılarak değişiklik yapılabilir.
3.6.4
Filtre Dolguları
3.6.4.1 Genel
Ana gövde ve filtre dolguları için gerekli olan bütün malzeme, projelerde gösterilen
malzeme sahalarından veya İdare tarafından belirlenen gerekli kazılardan veya
malzeme depo sahalarından temin edilecektir.
Geçirimsiz çekirdek zonun memba ve mansap taraflarında bulunan ince ve kaba
filtre zonları çok iyi derecelenmiş olacak ve aşağıda belirtilen filtre kriterine
uymalıdır.
Filtre zonlarının görevi; baraj kil çekirdeğinden sızan suların en kısa yoldan ve en
kısa sürede baraj dolgusundan uzaklaştırılmasıdır. Bunun için filtre zonları yeterli
deşarj kapasitesine sahip olmalı, borulanmaya karşı önleyici ve stabiliteye destek
olmalıdır.
Filtre malzemesi, ariyet sahasından şartnameye uygun granülometride veya evsafta
temin edilebilirse tuvenan, aksi halde eleme ve yıkama suretiyle temin edilmelidir.
Bu
halde
filitre
malzemesi,
şantiye
çalışmalarının
başlaması
ile
beraber
granülometrisine göre tasnif edilmiş depolar halinde şantiyede dolgu işlerine hazır
halde depolanmalıdır.
3.6.4.2 Filtre Kriterleri
Taban malzemesi için : (TM)
Filtre malzemesi için : (FM)
FM – 15/TM – 15 = 5 – 40
TM – 15/TM – 85 ≤ 5
Filtre malzemesine ait tane dağılımı eğri taban malzemesine ait tane dağılımı
eğrisine kabaca paralel olmalıdır.
Filtre malzemelerinde 200 no’lu elekten geçen ince malzeme miktarı (%5)’den daha
fazla olmamalıdır.
DOLGU BARAJLAR
25
Taban malzemesi çakıl ihtiva ediyorsa ve içinde aynı zamanda ince malzemede
bulunuyorsa, filtre malzeme limitleri 4 no’lu elekten geçen malzemenin tane
dağılımına göre yapılır, çakıl dikkate alınmaz.
Şayet bu kriteryumlar verilen malzeme ile gerçekleşmezse bu halde zonlu filtre
kullanılır. Bu taktirde ince zon malzemesi olarak dikkate alınır ve bunun yanındaki
daha kaba malzemeli zon filtre zonu olarak kabul edilerek kriterler buna göre
uygulanır.
Filtreler için ayrıca aşağıdaki şartlar yerine getirilmelidir.
Yerleştirme esnasında tanelerin ayrışmasını ve boşluk meydana gelmesini önlemek
veya asgari hadde tutmak için filtre malzemesi (3")’den geçmelidir.
Filtre ve taban malzemesi tane dağılımı eğrileri ince kısımlarda mümkün olduğu
kadar birbirlerine paralel olmalıdır.
Drenaj borularına yakın kısımlardaki filtre malzemesi yeteri büyüklükte kaba
malzemeyi içermelidir. Drenaj borularındaki deliklerin veya aralıkların Max. ebadı
(FM 85)’in yarısı olacak şekilde seçilmelidir.
Filtrelerin inşaasında aşağıdaki hususlar dikkate alınmalıdır.
Filtreler yerleştirildiği zemin sağlam olmalıdır. Şayet gerekiyorsa sıkıştırılmalıdır.
Temiz filtre malzemesi yerleştirme sırasında yeteri kadar nem içermelidir. (%3 – 10)
Filtreler serbest drenajlı kum-çakıl dolgularında aranan şartlara uygun şekilde, rolatif
kesafeti (%85)’den büyük olacak şekilde sıkıştırılırlar.
Kalın malzemeli (maksimum tane ebadı 3") filtrelerin tabaka kalınlıkları 20 cm’den
aşağı olamaz. Daha ince malzemeli filtrelerin minimum tabaka kalınlıkları da 15
cm’den aşağı olamaz.
Filtre sistemi ile birlikte drenaj borusu kullanılan yerlerde bu borunun kapasitesi
sızan suyu toplayacak ve sevkedecek kapasitede olmalıdır.
Borular döşenirken, bu boruların aralıklarında tıkanma olmaması için uygun bir
geçirimli malzeme ile kaplanmalıdır. (Geotekstil vb.)
DOLGU BARAJLAR
26
Filtre Tane Dağılımı;
Elek Numarası veya Ağırlık Olarak
Göz Açıklığı
Geçen Yüzde Miktarı
İnce filtre
Kaba filtre
5" (127.00 mm.)
100
100
3" (76.2 mm.)
100
80-100
1 1/2" (38.1 mm.)
75-100
50-100
3/4" (19.1 mm.)
55-75
30-75
3/8" (9.53 mm.)
40-55
20-55
No. 8 (2ç38 mm.)
15-30
5-30
No. 16 (1.18 mm.)
5-20
0-20
No. 30 (0.59 mm.)
0-15
0-15
No. 200 (0.074 mm.)
<2
<2
İnce ve kaba filtre dolgularının malzemesi, ayrışmaya meydan vermeyecek bir
tarzda dökülüp serilecektir. Sıkıştırılmış tabaka kalınlığı ince filtre zonu için 40
cm’den ve kaba filtre zonu için 60 cm’den daha fazla olmayacak tabakalar halinde
serilecektir.
Sıkıştırmadan önce malzeme, 10 tonluk vibrasyonlu silindirlerle 4 pas geçerek
sıkıştırıldığında maksimum kuru yoğunluğa ulaşmasına yeterli olacak, üniform nem
miktarına sahip olacaktır.
3.6.5
Memba Şev Koruması - Riprap
3.6.5.1 Genel
Gövdenin memba şevinde dolgunun su dalgaları etkisi ile yıkanmasının önlenmesi
amacıyla konulan bir örtü tabakasıdır. Dalga yüksekliğine göre kayaların çapı ve
tabakanın kalınlığı tayin edilirse de genelde 0, 5-1.0 m çapında kayaları 1.0 m
tabaka kalınlığında düzenlenir. Memba dolgusunun dalga etkisi ile riprap kayalarının
arasından dışarı sürüklenmesini önlemek için riprap'in altında bir geçiş tabakası
(filtre) serilmelidir.
DOLGU BARAJLAR
27
3.6.5.2 Riprap Tane Dağılımı
Şevler üzerindeki riprap malzemenin riprap kalınlığına bağlı olarak granülometresi
özel teknik şartnamede belirtilen esaslara göre yapılmalıdır.
Tablo 3.1: Riprap Tane Dağılımı
Riprap
En az
%45-75
tabakası
kalınlığı
(cm)
Maksimum
Tane
ağırlığı
(kg)
60
680
275
13, 5-275
13, 5
75
1140
455
22, 5-455
22, 5
90
2270
910
45, 5-910
45, 5
%25
nisbeti
daha iri
(kg)
En çok %25’nin
nisbetinin daha iri olacağı
tane ağırlığı
aralığı
(kg)
(kg)
Kaya boyutu (D50) değerleri aşağıda verilmiştir.
Riprap tabakası kalınlığı (cm)
Ortalama tane boyu (D50) (cm)
60
38
75
45
90
53
3.6.5.3 Riprap Yerleştirilmesi
Riprap dolgusu ile baraj dolgusu birlikte yürütülmelidir.
Riprap dolgusu ana gövde dolgusundan 1, 0 m. aşağıda olacak şekilde ilerlemelidir.
Riprap dolgu malzemesi, filtre dolgu malzemesi üzerine dökülmelidir.
Riprap malzeme döküldükten sonra el aletleri ve diğer ekipmanla gerekli istifleme ve
yerleştirme çalışmaları yapılmalıdır.
3.6.5.4 Riprap Altında Filtre
Toprak dolgularda ve su ile temas eden yüzeylerde dolgu malzemesinin su etkisi ile
sürüklenip gitmemesi için riprap dolgu ile toprak dolgu arasına uygun görülecek
tuvenan malzeme konulmalıdır.
DOLGU BARAJLAR
28
3.6.6
Mansap Şevi Koruma Örtüsü
Geçirimli-Yarı Geçirimli veya Homojen Dolgu tipinde inşa edilen dolgu barajlarda
mansap şevini yağmur sularının erozyonundan korumak için (kullanılan malzemeye
bağlı olarak) 1 ila 0.50 m kalınlığında koruyucu örtü malzemesi kaya ocağı
artığından veya elek üstü malzemelerden temin edilecektir.
Memba, mansap koruyucu örtü inşaatları diğer dolgularla birlikte yürütülmelidir.
Aşamalar arası kot farkı maksimum 1, 00 m olmalıdır.
3.7
Temel Tasarımı
Baraj inşaatı ve işletmesi sırasında arazinin doğal koşullarında olmayan pek çok
kuvvet oluşur. Barajın ağırlığı, sıcaklık değişimleri, çatlaklardan sızacak sular ve göl
alanında depolanacak su gibi sebeplerle, temelde basınç, çekme ve kesme
kuvvetleri oluşur. Tüm bu kuvvetler baraj temelinin stabilitesini etkilemektedir. Baraj
ve yapılarının stabiliteleri kadar baraj temelinin stabilitesi de baraj emniyeti
açısından önemlidir.
Baraj ve temel sistemi yüksek dereceden hiperstatik bir sistemdir ve temel barajı,
baraj da temeli etkilemektedir. Bu sebeple tasarıma geçmeden önce baraj temelinin
geçirimlilik ve taşıma gücü gibi parametrelerinin çok iyi araştırılması gerekmektedir.
Alınacak tüm sızdırmazlık tebdirlerine rağmen yüksek hidrostatik basınçlar altında
bir miktar su sızacak ve bu durum ek gerilmelere sebep olacaktır.
Yapılacak temel sondajları ve deneyler neticesinde temelin taşıma gücü ortaya
konmalıdır. Gerekli taşıma gücü sağlanana kadar sıyırma kazısı kazısı yapılmalı ya
da daha ekonomik bir çözümse temel iyileştirilmesi yapılmalı ya da şevler yatırılmalı
ve gerekli taşıma gücü değeri sağlanmalıdır.
Tasarımcı kaya mekaniği yöntemleri ile temelin mukavemetini, deplasman özellikleri
ve yapıya yansımalarını ve sızma etkilerini çok iyi irdelemelidir. Temel ıslahının söz
konusu olduğu durumlarda öncelikle bir optimizasyon çalışması yapılmalı, temelin
iyileştirilmesi maliyeti, kötü malzemenin sıyırılması maliyeti, sevlerin yatırılarak
temele aktarılacak yükün daha da yayılmasının sağlanmasının maliyeti gibi
maliyetleri karşılartırmalı ve optimum çözüme karar vermelidir. Taşıma gücü
değerleri aşılmadan, stabilite sorunlarına izin verilmeden tasarım yapılmalıdır.
Sızdırmazlık perdesinin performansını öngörebilmek için sızma analizleri yapılmalı
DOLGU BARAJLAR
29
gerekirse perde uzatılmalıdır. Toprak temellerde ana kayaya kadar, borulanmayı
enegelleyecek şekilde temel malzemesi ile aynı deformasyon modülüne sahip
malzeme ile geçirimsizlik sağlanmalıdır. Kaya birimlerde ise enjeksiyon ile
sızdırmazlık sağlanır.
3.8
Ölçüm Aletleri
3.8.1
Giriş
Barajlar, büyük mühendislik yapıları olarak taşıdıkları önem nedeniyle işletme süresi
boyunca çeşitli ölçümlerle izlenmelidir. Kil çekirdekli barajlarda ölçüm ve izleme
faaliyetleri diğer dolgu barajlara benzerdir. Yatay ve düşey yönlü hareketler baraj
gövdesi yakınında belirlenen sabit referans noktalarına göre yapılabilir. Buna ek
olarak deformasyonlar, gerilmeler, temelde meydana gelecek sızma ve yük
değişimleri özel donanımlarla ölçülebilmektedir.
3.8.2
Harici Çökme Röperleri
Baraj gövdesi mansap şevinde ve krette konumlandırılırlar. Üç yönlü olarak
deformasyon ölçümüne imkan sağlarlar. Sabit bir noktaya göre meydana gelen
deformasyonun değeri ve doğrultusu belirlenir.
3.8.3
Su Basınç Ölçer
Mansapta filtre zonunun tabanına yerleştirilir. Bir nevi rasat kuyusu işlevi
görmektedir.
3.8.4
Sızınıtı Ölçerler (V Ağızlı)
Mansaba sızan suların ve eğer var ise drenaj galerilerindeki sızıntı suların
ölçülmesinde kullanılır.
3.8.5
Su Kotu Ölçer
İhtiyaca ve barajın amacına göre minimum su seviyesine ve normal işletme
seviyesine yerleştirilmektedir.
3.8.6
İvme Ölçer
Krette, sahillerde ve baraj topuğunda deprem etkilerini ölçmek amacıyla yerleştirilen
ve eş zamanlı çalışan cihazlardır.
DOLGU BARAJLAR
30
3.8.7
Piyezometreler
Baraj temelinde meydana gelecek sızmaları, YAS seviyesini, enjeksiyon perdesinin
efektifliğini ve temeldeki boşluk suyu basınçlarını ölçmek amacıyla kulanılan
cihazlardır.
3.8.8
Basınç Ölçerler
Dolgudaki oturmaların ve basınçların ölçülmesi için kullanılan cihazlardır.
3.8.9
Manyetik Ekstansometreler
Gövdede meydana gelecek düşey deformasyonların ölçümünde kullanılır. Mansapta
maksimum enkesitte asfalt çekirdeğe yakın bir bölgeye yerleştirilir.
DOLGU BARAJLAR
31
4
ÖN YÜZÜ BETON KAPLI BARAJLAR
4.1
Analizler
Birçok ÖBKB tasarımı geçtiğimiz yıllarda az miktarda analizle gerçekleştirilmiş,
yapısal analizler, projenin inşa süreci, rezervuarın ilk defa dolması ve normal proje
işletmesi boyunca barajın performansı hakkında mühendise ve işverene bilgi
sağlaması amacıyla önerilmiştir. Bu genel rasyonel küçük ve orta ölçekli bir çok
barajda sızma problemleri dışında başarı ile uygulanmıştır. Bununla birlikte 120
m’nin üzerinde ve/veya şekil faktörünün (A/H²) 3’ten daha küçük olduğu yerlerde
barajların performanslarında ciddi problemlere yol açmıştır. ÖBKB davranışı gövde
ve beton plağın etkileşimini içeren kompleks bir davranıştır, ve gövdenin doğrusal
olmayan davranışı, zamana bağlı değişen özellikleri ve bir çok değişik kaya tipinden
yapılması, davranışı karmaşıklaştırmaktadır. Son yıllarda sıkça kullanılmaya
başlayan kum-çakıl gövde dolgulu ön yüzü beton kaplı barajlar da ÖBKB olarak
isimlendirilmektedir; bununla birlikte geçirgenlik özelliklerinin son derece değişik
olması nedeni ile bu barajların ön yüzü beton kaplı kaya dolgu barajlarla aynı
kategoride değerlendirilmemelerini gerektirmektedir.
Bu bölümde ÖBKB’lerin çalışma prensiplerine göre son yıllarda bu konuda yapılan
araştırmalara bağlı olarak geliştirilen tasarım prosedürleri ve koruyucu tasarım
önerileri sunulmaktadır. Ampirik yöntemler ve sınırlı analizler ile elde edilen tecrübe
korunmakta, bununla birlikte büyük barajlar için (Temelden Yükseklik>120 m)
tasarımda daha gelişmiş bir pratik önerilmektedir. Son yıllarda ciddi miktarda inşaa
edilen büyük ÖBKB’lerden ve analitik çalışmalardan elde edilen bilgilerle bu
barajların plak ve gövde bölgelerinin tasarımı ve sızmayı azaltma odaklı tasarım için
bu dökümanda öneriler sunulmaktadır.
Türkiye gibi bir deprem ülkesinde baraj tasarımı deprem yüklerinden bağımsız
düşünülemez.
Dolayısı
ile
ÖBKB’ler
için
de
sismik
yükler
altında
kalıcı
deplasmanların tahmin edilmesi, şev eğimlerinin stabilite gereksinimlerini sağlaması
ve şevlerdeki yerel deplasmanların kabul edilebilir düzeyde olması sağlanmalıdır.
ÖBKB’ler gövde odaklı sismik tasarım ile birlikte plaka üzerinde olabilecek çatlama,
ayrılma, ezilme riskini de berarebinde getirmektedir. Bu bölümde bu davranışların
tahkiki ile ilgili yöntemler ve önlenmesi ile ilgili koruyucu tasarım çözümleri
verilmektedir.
DOLGU BARAJLAR
32
4.1.1
ÖBKB Tasarım Prensipleri
Ön yüzü beton kaplı barajlar, kayanın yüksek dayanımından yararlanarak su tutucu
önyüz betonunu desteklenmesi prensibi ile çalışır. Kayanın yüksek geçirgenliği
sızma durumunda bile borulanma tehlikesi yaşanmamasını sağlar, dayanımın
yüksek olması da duraylılık ve uzun süreli sehimleri engeller. Bu avantajlar yanında
bu tip barajların tasarımında göze alınması gereken yapısal sorunlar kısaca aşağıda
özetlenmektedir.
ÖBKB sistemlerinde sızma olağandır. Kaya dolgu ÖBKB’ler genelde açık bir sızma
hattı sağladığı için içsel su basıncının artmasına ve iç erozyona tabi olmamaktadır,
dolayısı ile sızma yapısal problem yaratmaz. Kum-çakıl dolgu barajlarda ise sızma
hattı geçirimsizlik nedeni ile açık değildir. Dolayısı ile bu barajlarda içsel erozyon
riski (borulanma) mevcut olup buna göre özel filtre veya katman tasarımı
gerekmektedir.
ÖBKB’ler yükseldikçe (120 m’den yüksek barajlarda) dolum aşamasında ön yüz
plaklarında ciddi çatlaklara, ciddi sızma artışlarına rastlanmış, hızlı boşaltma
yapılmak durumunda kalınmıştır (Barra Grande, Campos Novos, Mohale). Dolayısı
ile yüksek ÖBKB sistemlerde basınç ve çekme gerilmeleri betonun kritik sınırlarına
ulaşmaktadır.
ÖBKB’lerden ciddi deprem yüküne maruz kalan baraj sayısı çok azdır. En ciddi
deprem yüküne maruz kalan ZipingPu Barajı’nda ciddi hasar oluşmuş ve
boşaltılmak durumunda kalınmıştır. Kısa ve orta yüksekliklekteki ÖBKB’lerin küçükorta dereceli depremlerde ufak sızma artışları dışında davranışları müspet
görülmüştür. Yüksek deprem riski altında yapılan yapılarda plak kalınlığı mevcut
pratikten daha kalın olarak alınmaya başlanmıştır.
4.1.2
ÖBKB Tasarım Analizleri
ÖBKB’lerin tasarım analizleri;
Dolgunun gerilme deformasyon analizi
Şev stabilitesi tahkiki sızma tahkiki amaçlıdır.
Bununla birlikte depremselliği yüksek ve yüksek risk potansiyeline sahip barajlarda
ilave analizler yapılabilir.
DOLGU BARAJLAR
33
Ön yüzü beton kaplı barajlarda gerek ön yüzdeki çatlağın tahmininin zorluğu,
gerekse de gövde geçirimsizliğindeki bilinmeyenler nedeni ile nadir olarak sızma
analizi yapılır. Bununla birlikte işletme sırasında ölçülen sızmanın baraj güvenliğine
etkisini tespit etmek için bu analizler gerçekleştirilebilir. Sızma analizinin yapılmadığı
durumlarda bile yukarıdaki yapısal analizlerin asıl amacının barajın ciddi miktarda
sızmaya
yol
açacak
deplasmanlar
geçirmeyeceğini
kanıtlamak
olduğu
unutulmamalıdır. Zira ciddi miktarda sızma ile özellikle büyük barajlarda mansapta
felaket riski yanında, baraj boşaltılması gerekliliği ile oluşacak maddi zarar da baraj
işletimini ciddi şekilde etkileyecektir.
4.1.3
Basitleştirilmiş Elastisite Modülü Tahmini
Kaya dolgunun doğrusal olmayan ve sargılama basıncını gözönüne almadan
basitleştirilmiş
şekilde
bütün
dolgu
için
elastisite
modülü
hesaplanabilir.
Deformasyon modülleri, kaya dolgudaki boşluk oranına ve kaya dolgu malzemenin
karakteristiğine bağlı olarak geniş bir aralıkta değişmektedir (25-400 MPa).
Genel hatları ile:
Üniform olarak dağılmış kaya dolgu, Brezilya’daki Foz do Areia ve Segredo
Barajlarındaki gibi, düşük deformasyon modülüne sahiptir.
Sıkıştırılmış çakıl dolgu barajlar kaya dolgu barajlara göre önemli miktarda daha
yüksek modüle sahiptirler.
Gradasyon ve sıkıştırma dolgunun modülünü önemli derecede etkiler: gradasyon ve
sıkıştırma yapılmadan rastgele yerleştirilen dolguların elastisite modülleri düşük elde
edilebilir.
İnşaat esnasındaki düşey oturma ölçümlerinden ve hesaplanmış oturma ölçüm
aletinin üzerindeki düşey kaya yükünden elde edilen modül aşağıda verilmektedir:
Ev = H *γr * h / 1000 * s
(1)
Burada Ev düşey deformasyon modülü (MPa), H oturma ölçerin üzerindeki kaya
dolgunun düşey derinliği (m), γr kaya dolgunun birim hacim ağırlığı (kN/m3), h
oturma ölçerin altındaki kaya dolgu sütunu (yüksekliği) (m) ve s ölçme aletinin
oturması (m)’dır. Saha ölçümleri ışığında hesaplanmış modülleri (modül sınırları)
gösterilen bazı projeler aşağıda verilmektedir: (Tablo 3.1, Şekil 3.1)
DOLGU BARAJLAR
34
Tablo 3.1: Kaya Dolgu Barajlarda Basit Deformasyon Modülü
Proje Adı
Kaya Tipi
Deformasyon Modülü
(MPa)
Foz do Areia
Bazalt
32
Segredo
Bazalt
45
Aguamilpa
Çakıl
190
Salvajina
Temiz Çakıl
390
Alto Anchicaya
Hornblend-Diyorit
145
Golilas
Kirli Çakıl
210
400
350
300
Ev(MPa)
250
200
150
100
50
2.3-G
A - Cethana
B - Anchacaya
C - Foz do Arela
D - Segredo
E - Xingo
F Aguamilpa
G - Salvajina
H - Golillas
I - Shiroro
J - Lower Pieman
K - Mackintosh
L - Murcheson
M - Bastyan
N - Khao Laem
0 - Kotmale
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4

Şekil 3.1 Deformasyon Modülü ve Boşluk Oranı Arasındaki İlişki (Pinto ve Marques,
1998)
4.1.4
Koruyucu Tasarım Kavramları
4.1.4.1 Gövde
Ön yüz betonunun açık geçiş imkanı sağlayan yüksek geçirimliğe sahip iyi dayanımlı
kaya tarafından desteklenmesi ÖBKB’ler için ideal durumdur. Çünkü ön yüz betonu,
DOLGU BARAJLAR
35
barajın memba yüzeyinde bulunduğundan dolgu malzemeleri suya doygun
olmayacak ve bu nedenle ÖBKB’nin içinde bir deprem esnasında veya sonrasında
artmış boşluk suyu basıncının bir sonucu olarak herhangi bir deformasyon meydana
gelmeyecektir. Membadan mansaba doğru geçirgenliği artan bir kaya bölgelenmesi
yapılmalıdır.
Eğer dolgu yarı geçirgen kumlardan veya çakıllardan oluşmaktaysa, işlemden
geçirilmiş alüvyon veya kırma kayadan oluşan eğik bir drenaj bölgesi memba
bölgelerini mansap kum, çakıl ve kaya dolgu bölgelerinden ayırmak için
sağlanmalıdır. Bu drenaj bölgesi barajın sağ sahilinden sol sahiline ve tabanından
kretine kadar devamlı olmalıdır. Debi miktarlarının, deformasyonların ve derz
hareketlerinin ölçülmesi, barajların deprem sonrasındaki kapsamlı performanslarının
değerlendirilmesi için alınmalıdır.
4.1.4.2 Şev Eğimi Seçimi
50°’lik bir sürtünme açısı ile 1.3Y:1D’lik bir eğim kullanılarak basit bir sonsuz şev
stabilitesi analizi, iyi sıkıştırılmış kaya dolgu için yeterli olan 1.55’lik bir güvenlik
katsayısını vermektedir. 1.2Y:1D’lik dik eğimler, bazı ÖBKB’nin mansap şevlerinde,
ulaşım yolları arasındaki palyelerde kullanılmıştır. Çünkü modern sıkıştırma
ekipmanları
kolayca
ve
rutin
olarak
yoğun
yüksek
dayanımlı
bir
dolgu
yaratabilmektedir. ÖBKB’nin şev eğimleri aşağıdaki hususlar dikkate alınarak
seçilmektedir:
Barajın yüksekliği: Oldukça yatık eğimler 120 m’yi aşan barajlar için seçilmektedir.
Kaya dolgunun kalitesi: Daha yatık eğimler daha zayıf kalitedeki kaya malzemesi
kullanıldığında seçilmektedir.
ÖBKB’nin inşa edildiği bölgenin depremselliği: Daha yatık eğimler, proje yoğun
depremselliğin bulunduğu bir bölgede inşa edildiğinde seçilmektedir.
Nispeten
yüksek
statik
güvenlik
katsayıları
ÖBKB’lerin
şev
stabilitesi
gerçekleştirilirken tahmin edilebilir. Bu kısmen mevcut yüksek sürtünme kesme
dayanımının, kısmen de doygunluğun eksikliği ve boşluk suyu basıncının
sonucudur. Ayrıca depremli ve depremsiz sınır denge stabilitesi analizlerinde, zayıf
temel derzlerinde hem dolgu ve hem de temelden geçen potansiyel kayma yüzeyleri
kontrol edilmelidir (Casinader ve Stapledon, 1979, Gosschalk ve Kulasinghe, 1985).
DOLGU BARAJLAR
36
4.1.4.3 Plaka Kalınlığı
Ön yüz plağının kalınlığı son yıllardaki tasarımlarda giderek küçültülmektedir. Küçük
ve orta büyüklükte barajlardan büyük barajlara ekstrapole edilen bu davranış bir çok
büyük barajda görülen davranış nedeni ile yeniden değerlendirilmektedir. Büyük
barajlarda (Temelden Yükseklik>120 m) klasik kalınlık belirleme denklemi kati
tasarım için kullanılmamalıdır. Bu tip sistemlerde basınç ezilmesi ve buna bağlı
büyük kırıklar görüldüğü için plak kalınlığının daha büyük alınması gerektiği açıktır.
Büyük deprem riski taşıyan barajlarda plak kalınlığı tasarımın önemli bir parçasıdır.
Zira plakların birbirine vurarak ezilmesi, çekmede derz açılmasından daha fazla
zarar vermektedir (Bkz. ZipingPu Barajı). Dolayısı ile deprem riski ciddi olan
barajlarda da plaka kalınlılığının güvenli tarafta seçilmesi önerilir.
4.1.4.4 Plaka Donatısı
ÖBKB’lerde sızmalar çevresel derzlerden ve betonun içindeki çatlaklardan dolayı
oluşmaktadır. Çatlak kontrolünde önemli bir etken olan plağın donatısı son yıllardaki
tasarımlarda giderek küçültülmektedir. Küçük ve orta büyüklükte barajlardan büyük
barajlara ekstrapole edilen bu davranış bir çok büyük barajda görülen davranış
nedeni ile yeniden değerlendirilmektedir. 0.3% civarına kadar gerileyen donatı ile
gerçekleştirilen bir çok barajda müspet davranış görülse de, diğer bir çok barajda da
çok ciddi sızmalar olduğu belirtilmiştir. Sızma kontrolü için özellikle dolgunun inşaat
sonundaki deformasyon modülünün düşük olduğu durumlarda (Eeq<=50 MPa)
donatı oranı en fazla 0.6% olarak seçilebilir. Donatı arttırılması sızmanın kontrolü
için tasarımcının elindeki en etkili yöntemdir, zira paspayının değiştirilmesi, plaka
kalınlığının veya beton kalitesinin değiştirilmesi çatlama davranışını donatı
oranındaki değişim kadar etkilememektedir (Arici, 2011). Donatının plaka içerisinde
tek veya çift hat üstünde yerleştirilmesinin plaka davranışına ciddi bir etkisi
bulunmamıştır.
4.1.5
El Hesapları İle Davranış Tahminleri
El hesapları ile davranış tahminleri modelleme yoluyla elde edilen sonuçların
kontrolü için basit ve yararlı yöntemlerdir. Özellikle bilgisayar programlarında içsel
öngörülerin ciddi olarak arttığı düşünülürse elde edilen sonuçların tutarlılığının tespiti
büyük önem kazanmaktadır. Aşağıda inşaat sıkışması, oturması, beton plakanın
DOLGU BARAJLAR
37
hareketi ve sızma tahmini ile ilgili literatürde yayınlanmış el hesabı yöntemleri
sunulmaktadır.
4.1.5.1 Tahmini İnşaat Oturması
Dolgu içindeki herhangi bir yerde inşaat esnasındaki oturma, deformasyon modülü,
ilgilenilen kısmın aşağısındaki sıkıştırılabilen malzemenin kalınlığı ve sıkıştırılabilen
malzemenin üzerindeki yüke bağlı olarak değişkenlik gösterir. Basit bir bağıntı,
deformasyon modülünün (Ev) gerilmenin (sıkıştırılabilen malzemenin üzerindeki yük)
şekil değiştirmeye (en üstteki tabakanın oturmasını tabakanın kalınlığına oranı)
oranı, oturmayı tahmin etmede kullanılabilmektedir. Ayrıca inşaat esnasında oturma
ölçümlerinin
ışığında
bağıntı
deformasyon
modülünün
hesaplanmasında
kullanılabilmektedir. Eğer örneğin, dolgu baraj içerisindeki bir sütun 10 tabakaya
bölünürse, en alttaki tabaka üst kısmındaki oturma (0.1 H kalınlığında), bir tabakanın
(0.1 H kalınlığında) yüküyle meydana gelir ki, alt tabakanın üst tarafında meydana
gelen oturma;
S = (γr * H2)/(100 * Ev) şeklindedir.
(2)
Burada;
S = Oturma (m)
γr = Kaya dolgunun birim hacim ağırlığı (kN/m3)
H = Barajdaki sütun yüksekliği (m)
Ev = Düşey deformasyon modülü (MPa)
Örneğin, 100 MPa’lık bir deformasyon modülüne sahip 200 m yüksekliğindeki bir
ÖBKB’nin 20 m kalınlığındaki en alt tabakasının üstündeki oturma, birim hacim
ağırlığı 22 kN/m3 olan bir adet 20 m kalınlığa sahip kaya dolgu yükü altında 0, 09
m’dir. Dokuz tabaka kaya dolgu altında (180 m) barajın tabanındaki 20 m
kalınlığındaki tabakanın en üstünde 0, 8 m olabilmektedir (0, 09 x 9). Barajdaki
maksimum oturma barajların ortalarında meydana gelebilmektedir. Bu noktada, 5
adet sıkıştırılmış malzeme aşağıda ve 5 adet sıkıştırılmış malzeme yukarıda
bulunmaktadır. 200 m yüksekliğindeki bir baraj örneğinde orta yükseklikteki oturma
2.2 m olabilir (0.09 x 5 x 5). En alttaki tabakanın tabanının oturmadığına dikkat
edilmelidir. Çünkü analiz sıkıştırılamayan bir temeli kabul etmektedir. Aynı zamanda,
DOLGU BARAJLAR
38
barajların tamamlandığı anda, krette oturma meydana gelmemektedir. Çünkü ilave
yük yoktur.
Yukarıdaki örnek her bir tabaka yüzeyinin oturmasının, o tabakanın bulunduğu kotun
üzerinde ve altında üretilmiş dolgu tabakalarıyla orantılı olacaktır. Dolgu örnekteki
gibi 10 tabakaya bölünürse, her bir tabakanın oturması yaklaşık olarak Tablo 3.2’de
gösterilen dağılım faktörüyle orantılı olacaktır. Maksimum oturmanın barajın
ortalarında olduğu göz önüne alındığında, düşey oturmalarının dağılımı kabaca
parabolik olduğu görülebilir. Barajın bitirildiği gün kretteki ve tabandaki oturma
sıfırdır.
Tablo 3.2: Tahmini Oturma Hesabı için Faktörler
Tabaka Numarası
Her Bir Tabaka Üzerinde Dağılım Faktörü
Bulunan Tabaka Sayıları
0
10
0
1
9
9
2
8
16
3
7
21
4
6
24
5
5
25
6
4
24
7
3
21
8
2
16
9
1
9
10
0
0
Bu basit teknikler, inşaat esnasında baraj kısmen tamamlandığında, deformasyon
modülünün sağlamasının yapılması amacıyla kullanılabilir.
DOLGU BARAJLAR
39
Tablo 3.3: Bazı ÖBKB’lerin İnşaat ve Davranış Parametreleri - Pinto ve Marques (1998)
DOLGU BARAJLAR
40
4.1.5.2 Tahmini İnşaat Sıkışması
İnşaat esnasında, kaya dolgunun baskısından dolayı oturmaya sebep olur.
Yukarıdaki verilerden türetilen oturma ifadeleri kullanılarak değerlendirilebilen bir
toplam sıkışma tahmini yapılabilir. Barajdaki bir sütunun yüksekliğinin (H) yüzdesi
cinsinden sıkıştırma, barajdaki her bir 10 tabakanın oturmasının toplamına eşittir.
Buna göre aşağıdaki bağıntı türetilmektedir:
C = S x 100/H x (9+8+7+6+5+4+3+2+1+0) = 45 x γr x H / E
(3)
Böylece, E’nin 100 MPa’a ve γr’nin 0.022 kN/m3’e eşit olduğu, örnekteki 200 m
yüksekliğindeki bir kaya dolgu sütununun sıkışması (C) sütun yüksekliğinin % 2’sidir.
Bu basit uygulamaların kullanılması ile kaya dolgu barajın inşaat esnasındaki
kapsamlı sıkışması tahmin edilebilmektedir.
4.1.5.3 Ön Yüz Betonu Deformasyonunun Tahmini
Pinto ve Marques (1998), rezervuar yükü altında, maksimum ön yüz betonu
deformasyonunun tahmini için amprik bir yaklaşım sunmaktadırlar. Maksimum yüzey
deformasyonu ön yüzün normalinde ölçülmekte olup, baraj yüksekliğinin % 40 ile %
50’si civarında meydana gelmektedir. Ön yüz hareketleri, inşaat esnasındaki
oturmalarla beraber, H2/Et ile orantılıdır. Et, rezervuar yükü altındaki hareket
yönünde ölçülmüş deformasyonun enine modülü olup, inşaat esnasında ölçülen
deformasyon düşey modülünden (Ev) daha büyüktür. İnşaat esnasında meydana
gelen kaya dolgu sıkışması daha yüksek bir deformasyon enine modülü ile daha
yoğun bir dolgu oluşturmaktadır. Pinto ve Marques tarafından geliştirilmiş veri tabanı
Tablo 3.3’de sunulmaktadır.
Önceden belirtildiği gibi, vadi şekil faktörü (A/H2) inşaat deformasyon modülünü
etkilemektedir (Ev). Dar vadilerde, daha düşük şekil faktörleri ile kemerlenme vadi
boyunca etkili olup, maksimum yüksek kesitte bir kaya dolgu düşey sütunundaki
yükü azaltmaktadır. Böylece ölçülen oturmada azalmaktadır. Daha az oturma daha
büyük bir düşey deformasyon modülü ile sonuçlanmaktadır (Ev). Bu durumda,
belirtilen enine modül hesaplanan Ev’den çok az büyük olabilir. Tahmini Et ile Ev
arasındaki oran, Tablo 3.3’deki formüller kullanılarak, barajın ön yüzünde ölçülen
maksimum yer değiştirme ve düşey oturma değerine bağlıdır. Ölçülmüş oranlar
daha sonra vadi şekil faktörüne bağlı olarak, Şekil 3.2’de görüldüğü gibi, çizilmiştir.
Şekilden görülebildiği üzere, Et/Ev’nin daha büyük oranları daha büyük şekil
faktörüne karşılık gelmektedir (A/H2). Pinto ve Marques tarafından yapılan analizler,
DOLGU BARAJLAR
41
Şekil 3.3’de gösterilmektedir. Örneğin inşaat esnasındaki düşey deformasyon
modülü (Ev) 100 MPa’a ve barajın bulunduğu vadinin şekil faktörü 4’e eşit ise tam
dolu rezervuar yükü altında 200 m yüksekliğindeki bir barajdaki tahmini maksimum
ön yüz deformasyonu 0.4 m civarında olabilmektedir.
Vadinin şekli, inşaat esnasındaki deformasyon modülü ve barajın maksimum
yüksekliği arasındaki basit ilişkiler rezervuarın ilk kez dolması esnasındaki barajın
performansının tahmininde kullanılabilmektedir.
Şekil 3.2: Enine Ve Düşey Modüllerin Oranının A/H2’nin Fonksiyonu Olarak İfadesi
(Pinto ve Marques, 1998)
9
A - Cethana
B - Anchacaya
C - Foz do Areia
D - Segredo
E - Xingo
F Aguamilpa
G - Salvajina
H - Golillas
8
7
E T /E V
6
5
I - Shiroro
J - Lower Pieman
K - Mackintosh
L - Murcheson
M - Bastyan
N - Khao Laem
0 - Kotmale
E T /E V =
4
3
2
1
0
2
1
3
4
5
A/H
6
7
9
8
2
Şekil 3.3: Maksimum Ön Yüz Betonu Sapmasının H2/Ev’ye Olan Oranı (Pinto ve Marques, 1998)
1.4
1.2
D (m)
1
A - Cethana
B - Anchicaya
C - Foz do Areia
D - Segredo
E - Xingo
F Aguamilpa
G - Salvajina
H - Golillas
I - Shiroro
J - Lower Pieman
K - Mackintosh
L - Murcheson
M - Bastyan
N - Khao Laem
0 - Kotmale
0.8
0.6
0.4
0.2
0
100
200
300
400
2
500
600
700
800
900
2
H /EV (m /MPa)
DOLGU BARAJLAR
42
4.1.5.4 Temelden Ve Ön Yüz Betonundan Geçen Sızmanın Tahmini
Sızma, ÖBKB’nin bütün performansı ile ilgili anahtar bir parametredir. Büyük sızma
miktarları, çevresel derzde meydana gelmiş bir hasarın ve/veya ön yüz betonunun
bazı kısımlarının çatladığının bir göstergesidir. Temelden geçen sızmanın aynı
zamanda büyük sızma oranlarına katkısı da bulunabilmektedir.
Sızma, geçirgen ortamlardaki akımların davranışlarıyla ya da enjeksiyon perdesinin
ve süreksizliklerin etkilerini içine alan daha karmaşık metotlarla tahmin edilebilir
(Giesecke vd., 1992).
ÖBKB’lerin temel tasarım konsepti, ön yüz destek malzemesi, filtreler, geçişler,
drenaj altı ve baraj gövdesini içeren barajın bazı dolgu bölgelerinin büyük sızma
miktarları meydana geldiğinde bile duraylı (stabil) kalmalıdır. Kaya dolgunun büyük
debileri kabul etme ve geçirme yeteneği literatürde iyi bir şekilde bilinmektedir. Bu
nedenle dolgu bölgeleri ve temel davranışı uygun bir şekilde tasarlanmış ve inşa
edilmişse büyük sızma miktarları emniyetin tehlikede olduğunu gösteren bir
gösterge olmaz ancak daha fazla iyileştirici yöntemler sızmayı azaltmak için
gerekebilir.
4.1.5.5 Çatlaklardan Geçen Debi
Derzlerde, tasarım ve inşaat aşamasındaki uygun iyileştirmelerin önemi, çevresel
derzdeki açılmalar veya ön yüz betonundaki çatlaklardan, potansiyel açıklıklardan
sızan miktarın tahminleri geliştirilerek aracılığıyla gösterilmektedir. Bir çatlaktan
geçen debi miktarı genellikle çatlak genişliğinin küpüyle orantılı olarak ifade
edilmektedir. C. Louis (1969), kübik denklem kullanarak ve deneysel çalışmalar
ışığında, bir çatlaktan geçen debi için aşağıda verilen bir model geliştirmiştir.
q
(4)
Burada:
q = birim debi miktarı (m3/sn/çatlak uzunluğu miktarı (m)
g = yer çekimi ivmesi = 9.81 m/sn2
w = çatlak genişliği (m)
DOLGU BARAJLAR
43
i = hidrolik eğim = h/d
h = çatlaktan geçen akıma bağlı yük kaybı (m)
d = yük kaybının meydana geldiği çatlak derinliği
v = suyun kinematik viskozitesi ( 20 0 C’de 1 * 10-6 m2/sn’dir)
m = pürüzlülük katsayısı, yaklaşık olarak çatlak içindeki sokulumların boyutuna
eşittir (m)
Eğer pürüzlülük katsayısı (m), w çatlak genişliğinin bazı katı ya da oranıyla (a)
tanımlanırsa, yukarıdaki bağıntı şöyle yazılabilir:
(5)
Kayadaki pürüzsüz bir derz yüzeyi veya betondaki ön biçimlendirilmiş bir derz gibi
pürüzsüz kenarlara sahip bir çatlak için a değeri yaklaşık 0.1 (m = 0.1 w) olabilir.
Betondaki bir kılcal çatlak gibi pürüzlü kenarlara sahip bir çatlak için, ise a değeri
yaklaşık olarak 1.0 veya 2.0 olabilir (m = 1.0w veya 2.0w). Tablo 3.4, farklı
pürüzlülük katsayılarına ve genişliklerine sahip 1 m uzunluğundaki çatlaklarda
meydana gelebilecek akışın büyüklüğü ile alakalı bir açılım sağlamaktadır.
Unutulmamalıdır ki, yukarıdaki denklem türbülanslı akımlar için kullanılamaz. Bu
nedenle yukarıdaki eşitlik 0, 2 l/sn/m civarını aşan debi miktarları için uygulanabilir
değildir. Avustralya’daki birkaç barajda uygulanan C. Louis denkleminin kullanımı ile
ilgili bir tartışma Casinader ve Rome (1988) tarafından hazırlanmış bir bildiride
bulunabilmektedir.
Tablo 3.4: Bir Çatlaktan Geçen Debi Miktarlarının Tahmini
Çatlak
Genişliği
(mm)
Pürüzlül
ük, a
Yük
Kaybı, h
(m)
Çatlak
Derinliği
(m)
Eğim, h/d
Debi
Miktarı, q
(m3/sn/m)
Debi
Miktarı,
(l/sn/m)
0.1
0.1
100
0.6
166.7
1.24E-04
0.12
0.3
0.1
100
0.6
166.7
3.35E-03
3.35
0.1
1
100
0.6
166.7
3.31E-05
0.03
0.3
1
100
0.6
166.7
8.95E-04
0.90
0.1
2
100
0.6
166.7
1.39E-05
0.01
0.3
2
100
0.6
166.7
3.75E-04
0.38
DOLGU BARAJLAR
q
44
Tabloda gösterilen örnekler için, sabit bir çatlak genişliğinden geçen sabit bir yük
kaybı değeri kılcal çatlaklar ile hasar görmüş veya zayıf yapılmış derzlerde meydana
gelen tahmini debi miktarlarını göstermek için kullanılmıştır. Tablodan görüldüğü
üzere takribi 0.1 mm genişliğindeki kılcal çatlaklar, pürüzlü kenara sahip yüksek bir
eğim altında bile, büyük bir debi miktarının geçmesine izin vermeyecektir. Debi
miktarları, çatlak genişliği 0.3 mm veya daha geniş olması ile çatlak kenarlarının
pürüzsüz olması durumunda önemli bir şekilde artmaktadır. Özellikle çevresel
derzde, derz detaylarının geliştirilmesi ve ön yüz betonu desteğinin inşaatında büyük
bir özen gösterilmesi açıktır.
4.2
Temel Kazıları ve İyileştirmeler
ÖBKB’de temel zemin çalışmaları aşağıdaki bölümleri içermektedir:
Kazılar
Baraj gövdesinin ve topuk plağı altındaki temel için hazırlıklar: Bu çalışmalar, baraj
gövdesinde ve topuk plağının altındaki stabil ve uygun olmayan zeminin kazılarak
kaldırılmasını içermektedir. Eğer zeminin kazılarak kaldırılması pratik bir çözüm
değilse, malzemenin borulanması ve erozyonunu önleyecek tedbirler alınmalıdır.
Topuk plağı altında yer alan delgi ve enjeksiyon ve/veya pozitif cut-off lar
Topuk plağının hem memba hem de mansap tarafındaki bozuklukların ve çatlakların
özel yöntemlerle iyileştirilmesi
Temel ve sahillerin (sağ ve sol) drenajı
Yukarıda sözü edilen tekniklerin kombinasyonları
Özet olarak, temel iyileştirmeleri aşağıda verilen temel hedefleri sağlamalıdır.
Topuk plağının altında ve etrafında sızmanın etkin bir şekilde kontrolu
Baraj gövdesi ve topuk plağının altındaki zeminde bulunan stabil ve uygun olmayan
malzemenin kaldırılması
Temeli oluşturan yüzeyin beton dökümüne, filtre ve kaya dolguya hazırlanması
Topuk plağının, ön yüz betonunun ve çevresel derzin farklı oturmalarının
sınırlandırılması
DOLGU BARAJLAR
45
4.2.1
Topuk Plağının Temel İyileştirmeleri
Baraj gövdesinin memba şevinin, barajın sağ ve sol sahili kestiği çizgi boyunca,
kabul edilebilir bir derinlikte uygun bir temel zemini üzerine oturtulan ve sürekliliği
olan betonarme topuk plağı (Sadece inşaat derzi ve süreklilik arzeden donatı ile ),
kaya temel ile ön yüz beton plağı arasında geçirimsizliği sağlayan uygun bir bağlantı
elemanı görevini görmektedir.
Topuk plağı, kaya temele çelik ankraj çubukları ile bağlanarak kapak ve perde
enjeksiyonu için başlık betonu olarak da hizmet vermektedir.
Topuk plağı genel olarak, sağlam, su basıncı altında sürüklenmeyecek ve
enjeksiyonla iyileştirilebilecek bir kayaya oturtulmaktadır.
Genel olarak, sert, uygun, aşınmayan kaya kütlelerinde, topuk plağı kazıları için
yüzeyin temizlenmesi ve hazırlanması aşağıdaki hususları içermektedir:
Zemin yüzeyindeki kırıklı, çatlaklı, boşluklu ve derzli bölümlerden yumuşak
malzemenin kazılması,
İnşaat kaydı amacıyla topuk plağı temel yüzeyinde detaylı jeolojik haritanın
hazırlanması,
Kaya yüzeyine zarar verilmeden yüksek basınçlı hava ve su ile temizlenmesi zarar
oluşacaksa hava ile temizlenmesi,
Zemin temizlendikten sonra kırıklı, çatlaklı, boşluklu yerlerin betonla doldurulmasıdır.
Bu ya topuk plağının altındaki temel betonunun dökümünde ya da topuk plağı
dökümünde eş zamanlı olarak yapılabilir.
Şili’de ki birçok barajda olduğu gibi Santa Juana ve Puclaro’da da topuk plağı
alüvyon zemin üzerine inşa edilmiştir. Alüvyon üzerine oturan barajların yükseklikleri
28’den 106 metre olan kadar değişmektedir. Ülkemizde de Arkun Barajı yaklaşık 60
m alüvyon üzerine oturmaktadır. Bu projelerde alüvyon zemin içine düşey
sızdırmazlık perdeleri yapılarak bu perdeler mafsallı topuk plaklarına bağlanmıştır.
ÖBKB’ler alüvyon zemin üzerine oturtulduğunda, yerinde kalan zeminin tüm statik
ve dinamik şartlar altında stabil kalması ve ön yüz betonundaki çatlaklar veya topuk
plağındaki derzlerdeki hareketlenmelerin aşırı bir sızmaya neden olmayacak şekilde
temel etrafındaki deformasyonların küçük olması önemlidir.
DOLGU BARAJLAR
46
Alüvyon üzerine oturan ÖBKB’lerdaki temel tasarım düşünceleri şunlardır:
Alüvyon sıkışabilirliği düşük ve sismik yükler altında stabil olmalıdır.
Gerilme olmaksızın alüvyon etrafında oluşabilecek deformasyonların absorbe
edilebildiğinden dolayı esnek bir yapı tasarlanmalıdır ve bu diyafram duvarı topuk
plağına bağlar. Bu bağlantının tasarım detayı Şekil 3.4’de gösterilmektedir.
Şekil 3.4: Vadi Topuk Plağı, Düşey Geçirimsizlik Perde Duvarına Mesnetli
4.2.2
Dolgu Temeli İyileştirmesi
Barajın sağ ve sol sahilinde, topuk plağının hemen mansabında ve baraj ekseninin
membasında sağlam kayanın ortaya çıkması için sıyırma kazıları yapılmalıdır.
Alüvyon üzerine oturan barajlarda topuk plağı sağlam kayaya oturtulmak istenirse,
topuk plağından itibaren baraj su yüksekliğinin 1/3’ü mesafeye kadar kaldırılmak
koşulu ile alüvyon malzemenin baraj gövdesi altında kalmasına yapılacak detaylı
jeoteknik araştırmalar neticesinde müsaade edilebilir. Bu durumda topuk plağı
kazısının mansap şevi, önyüz betonu şevinden daha yatık olmalı ve önyüz betonu
ile kazı yüzeyi arasında tabandan itibaren genişleyen bir zon oluşturulmalıdır.
Ancak; yapılan dinamik analizlerde, alüvyon maksimum tasarım depremi altında
dayanım kaybına maruz kalıyorsa, daha detaylı bir analiz yapılarak alüvyonun
kaldırılıp kaldırılmamasına karar verilmelidir.
Bu durumda; dayanım kaybının ve bunun güvenlik katsayısında yaratacağı etki
dikkate alınarak kaldırılması gereken alüvyonun miktarı belirlenmelidir.
Özellikle topuk plağından itibaren projenin durumu da dikkate alınarak seçilen uygun
mesafede ince daneli malzemenin kaya dolgu içerisine yıkanmasını önlemek
DOLGU BARAJLAR
47
amacıyla kaldırılmayan sürüklenebilir malzemenin filtre malzemesi ile korunması
gerekmektedir.
Stabilite sağlanması amacıyla gövde şevlerinin lokal olarak yatırılması gerektiğinden
yerinde bırakılan malzeme çok zayıf olmamalıdır.
Ön yüzdeki aşırı hareketleri önlemek amacıyla, baraj aksının memba tarafında
yerinde bırakılan ve büyük oranda su basıncına maruz kalacak malzemenin
elasitisite modülü ile kaya dolgudan beklenen modül değerlerinin birbirine yakın
olması sağlanmalıdır.
Topuk plağının en az 10 m mansabı ile hidrolik yükün 1/3’ü mesafe içerisinde
çıkıntıların ve düşey yüzeylerin yumuşatılması önerilir.
ANCOLD Rehberinde 2 m den daha yüksek çıkıntıların 0.5H:1V eğime getirilmesi
önerilmektedir.
4.2.3
Kapak ve Perde Enjeksiyonu
Ön yüzü beton kaplı barajlarda enjeksiyon perdesi, baraj gövdesi dışında enjeksiyon
başlık betonu görevi gören ve ankrajlarla temel kayasına bağlanmış topuk plağı
üzerinde oluşturulmaktadır.
Ön yüzü beton kaplı barajlarda enjeksiyon perdesi boyutlandırılırken “DSİ Jeoteknik
Hizmetler ve YAS Daire Başkanlığının Enjeksiyon İşleri Teknik Şartnamesi”ndeki
esaslara uyulmalıdır.
4.3
Topuk Plağı
4.3.1
Genel
Topuk plağı, ön yüz betonu ile baraj temelindeki geçirimsizlik perdesini birleştiren bir
bağlantı elemanı olarak tariflenebilir.
Topuk plağı boyutları, baraj yüksekliği ile baraj temelini oluşturan formasyonların
mühendislik özelliklerine bağlıdır.
Topuk plağı altında taşıma gücü yönünden zayıf özellikteki jeolojik birimlerin sınırları
proje aşamasında net olarak belirlenmelidir.
DOLGU BARAJLAR
48
Topuk plağı boykesiti boyunca kazının derinleştirilerek sağlam zemine oturtulması
her zaman ekonomik olmayabilir. Bu tip durumlarda topuk plağı tabanının sağlam
formasyona kadar sıyrılarak kaldırılması ve yerine proje kotuna kadar beton ile
doldurulması gerekebilir.
Her koşulda topuk plağı ve altında yapılan beton dolgu yekpare bir yapı olarak
kayma ve devrilmeye karşı yeterli güvenlikte olmalıdır.
Yukarıda sıralanan nedenlerden dolayı topuk plağının oturacağı yüzeylerde
yeterince jeolojik araştırma yapılmalı, ana kayanın farklı birimlerinin bütün
parametreleri (tek ve üç eksenli basınç dayanımları, deformasyon modülü, kayma
dayanımı, çatlak sistemi ve özellikleri, Q, RMR, vb.) elde edilmeli ve nihai
projelendirilmeye geçilmelidir.
4.3.2
Topuk Plağı Boyutlandırılması
Topuk plağı genişliği kayanın sağlamlığına, enjeksiyon yapılabilir olmasına ve
içindeki ince ve parçalı kısımlarının yüksek su basıncı altındaki davranışına (su
basıncı altında sürüklenmemesine) göre 3 -10 m arasında değişecek şekilde
belirlenebilir.
Topuk plağı altında hidrolik gradyan değerleri genel olarak 15~20 arasında
değişebilmektedir. Plak kalınlığı ise aşağıdaki eşitlik ile hesaplanabilmesine rağmen;
minimum 0.30~0.40m. olarak teşkil edilmekte ve genellikle inşaat kolaylığı (donatı
yerleşimi ve sürekliliği, topuk plağı geometrisinin teşkil edilmesi vb.) açısından
boykesit boyunca sabit bir değer almaktadır.
T=plinth kalınlığı (m) = 0.3 + 0.003H (6)
(H=topuk plağı “A” hattı ile maksimum su seviyesi arasındaki fark)
4.3.3
Topuk Plağı Genişliğinin Belirlenmesi
Topuk plağı hem enjeksiyon perdesinin teşkil edilmesi için bir platform sağlamakta
hem de sızma yolunu uzatarak istenen gradyan değerlerini sağlamaktadır. Ancak
topuk plağı genişliğinin “A” hattı düzleminde yamaca doğru artırılması, kazı
miktarında ciddi artışlar yaratacak, topuk plağı tabanında eğimin artmasına ve
stabilite güçlüklerine sebebiyet verecek, ayrıca palye yüksekliğinin artması sebebiyle
kazı şevlerinin yatıklaşması ve kazı hacminde ek bir artış daha yaratacaktır. Bu
hususların tamamının bertaraf edilebilmesi için, sabit bir genişlikte dış topuk plağı ile
DOLGU BARAJLAR
49
bu plağın hemen mansabında bir iç topuk plağı tasarlanarak gerekli hidrolik gradyan
sağlanabilir (Şekil 3.5).
Kazıdaki Muhtemel
T
f
Potential economy in excavation
External plinth
Dış
0.5
1
Ön
İç
Face slab
3
1
Internal plinth
H / 15
Şekil 3.5: Tipik İç+Dış Topuk Plağı Kesiti (“A” Hattı Düzlemine Dik Kesit) (Marulanda ve Pinto 2000)
Bu husus ilk defa J.B. Cooke (Cooke, 1999) tarafından iç topuk plağı olarak
önerilmiş ve yüksek barajlarda başarı ile uygulanmıştır. Dış topuk plağı (“A” hattı
membasında kalan kısım) üç sıra enjeksiyona izin verecek şekilde en az 4~5 m.
olarak seçilmelidir.
Topuk plağı betonunun oturacağı birimlerin zayıf özellikte ve ince tanelerin
sürüklenebilir olması durumunda topuk plağı tabanında ek önlemler alınmalıdır. En
genel uygulamalar, topuk plağı mansabında (iç topuk plağı) beton veya püskürtme
betonu ve bunların üzerinde ve mansabında filtre zonlarının teşkili ile sızma
boyunun uzatılması şeklindedir. Ana kayanın altere veya zayıf zonlarının yüksek
basınç altında kaya dolgunun içine yürümesini engellemek için filtre zonları baraj
yüksekliğinin en az %40’ı bir mesafe kadar devam ettirilmelidir.
İç topuk plağı minimum 20 cm. kalınlığında betonarme betonu (Donatı oranı % 0.2)
ile teşkil edilmeli ve dış topuk plağına PVC su tutucu ile bağlanmalıdır.
İç topuk plağı püskürtme betonu ile teşkil edilir ise kalınlığı en az 15 cm. olmalı,
hasır çelik ile desteklenmeli ve dış topuk plağı betonuna yine PVC su tutucu ile
bağlanmalıdır.
İç topuk plağının üst kısmında yine çevresel derzde olduğu gibi filtre malzemesi
teşkil edilmeli ve böylelikle olası çatlaklardan kaya dolgu içerisine malzemenin
sürüklenmesi engellenmelidir.
Dış topuk plağının tabanında diyafram cut-off perde yapılması da sızma yolunu
uzatabilecek bir başka alternatiftir.
DOLGU BARAJLAR
50
Üzerinde enjeksiyon işlemi yapılacak olan dış topuk plağı betonu, ana kayaya
ankrajlar ile bağlanmalıdır.
İç topuk plağı dış topuk plağı ile yekpare döküldüğü örnekler mevcut olmakla birlikte,
olası eğim değişimlerini ve ilk beton dökümünde ve enjeksiyon sırasında gerilme
yoğunlaşmalarını değerlendirerek yekpare veya mafsallı yapıya karar verilmelidir.
Beton dökümüne geçilmeden önce ana kaya yüzeyi basınçlı su ile yıkanmalı, bütün
zayıf parçalar ortamdan uzaklaştırılmalı, gerekmesi halinde yüzey pürüzlülüğü
artırılmalı ve yüzeyde tam aderans sağlanmalıdır.
Maksimum kabul edilebilir hidrolik gradyan değeri ana kayanın durumuna göre
Tablo 3.5’ten seçilebilir. Ancak; ana kayanın cinsi, ayrışma derecesi, çatlakların
hangi malzeme ile dolu olduğu, gibi faktörlere bağlı olarak topuk plağı genişliğine
(dış + iç topuk plağı) karar verilmelidir.
Tablo 3.5: Ana Kayanın Durumuna Göre Maksimum Hidrolik Gradyan Değerleri
A
B
C
D
E
F
G
H
I
Sürüklenmeyen
1/18
>70
I ile II
1 ile 2
<1
1
II
Az sürüklenebilir
1/12
50-70
II ile III
2 ile 3
1 ile 2
2
III
Sürüklenebilir
1/6
30-50
III ile IV
3 ile 5
2 ile 4
3
IV
Çok sürüklenebilir
1/3
0-30
IV ile VI
5 ile 6
>4
4
A = Ana kayanın sınıflandırılması (“I” en iyi, “IV” en kötü)
B = Ana kayanın durumu
C = Minimum Oran: Topuk plağı genişliği/rezervuar su yüksekliği
D = Kaya Kalitesi Sınıflandırması, RQD, (%)
E = Ayrışma Derecesi
: I: sağlam ve masif kaya
VI: kalıntı zemin
F = Süreklilik Derecesi
: 1= çok sağlam kaya 6: kırılgan kaya
G = Ayrışmış makro süreksizliklerin sayısı, her 10 m. de bir
H = Kazı Klası:
1 = patlatma gerektiren
2 = ağır kırıcı ve bir miktar patlatma gerektiren
3 = hafif kırıcı ile kazılabilir
4 = dozer bıçağı ile kazılabilir
Ayrıca maksimum hidrolik gradyan değerleri Bieniawsky kaya sınıflamasına göre
ICOLD tarafından aşağıdaki şekilde de önerilmiştir. Bu, yukarıda verilen tablo (Tablo
3.5) ile birlikte değerlendirilerek topuk plağı genişliğine karar verilmelidir.
DOLGU BARAJLAR
51
Kaya Kütle Oranı, RMR
> 80
60 – 80
40 – 60
20 – 40
< 20
Maksimum Gradyan
20
16
12
6
2
“RMR-Q” ve “RMR-GSI” dönüşümleri için aşağıdaki eşitlikler kullanılabilir (Sönmez
ve Ulusay, 2007).
RMR = 9 lnQ + 44 (RMR<23 )
RMR = GSI + 5
(7)
(RMR>23 )
Ayrıca; özellikle çok çatlaklı ve kırıklı birimler ile boşlukları dolduran malzemenin
ince tane içermesi halinde topuk plağı altında hidrolik gradyanın 1.5 değerine kadar
düşürülmesi gerekebilir.
4.3.4
Topuk Plağı Mansabının Geometrisi
Topuk plağının hemen mansabındaki temel geometrisi, çevresel derzin davranışına
direkt olarak etki eder.
Bu sebeple topuk plağı mansabının geometrisinde ani değişikliklere izin verilmemeli
ve tedrici olarak geçiş yapılmalıdır. Topuk plağı tabanı ile çevresel derzin
arkasındaki dolgu yüksekliği (h0) 0.60~1.00 m. arasında teşkil edilmelidir. Kazı
sonrası, sağlam birimlerin istenilen kotun daha altında olmasından dolayı dolgu
betonu uygulaması yapılması halinde, beton dolgu eğimleri Şekil 3.6’da gösterildiği
üzere tedrici olarak projelendirilmelidir.
Şekil 3.6: Topuk plağı Tabanında Tipik Beton Dolgu Kesiti (“A” hattı düzlemine dik kesit)
DOLGU BARAJLAR
52
Çevresel derz altına yerleştirilen 2A zonunun yeterli miktarda sıkıştırılması, derzin
davranışındaki önemli parametrelerden biridir. Büyük titreşimli silindirlerin çevresel
derze yaklaşamaması bu zondaki sıkışmanın yetersiz olmasına ve dolayısıyla
beklenenden yüksek derz hareketlerine sebep olmaktadır. Bu nedenle 2A zonunun
sıkıştırılmasına özel önem verilmelidir. Bazı uygulamalarda iş makinesinin ucuna
monte
edilmiş
dikdörtgen
kesitli
sıkıştırıcılar
bu
bölgenin
sıkıştırılmasında
kullanılmaktadır. Dar vadilerde, topuk plağı eğiminin yüksek oluşu çevresel derzdeki
dolgu yüksekliğini artırmaktadır. Bu ise artan kemerleme itkileri sonucunda çevresel
derzlerde ve başlangıç anoları bölgelerinde, beklenilenden çok daha yüksek düşey
yönde oturmalar meydana getirmektedir. Dış topuk plağı kazıya alınarak plak
eğimleri azaltılabilir ancak bu durumda da kazı miktarı oldukça artacaktır. Kaya
dolgunun temin edileceği ocak nispeten uzak ve temel kayası dolguda
kullanılabilecek özellikte ise bu husus ekonomik bir çözüm olabilecektir. Bu durum
geçerli değil ise, iç topuk plağının oturacağı kısımlarda tedrici kesitte beton dolgular
teşkil edilerek çevresel derzde açılma ve oturma değerleri azaltılabilir. Bu hususa
yine ekonomik mukayeseler sonucunda karar verilmelidir.
4.3.5
Topuk Plağı Geometrisi
Topuk plağı geometrisi genellikle, düzlem normalindeki yatay konturların teşkili ile
sağlanır. Maksimum kesite denk gelen bölgelerde topuk plağı baraj aksına paralel
konumdadır. Bu durumda geometri aşağıdaki şekilde ifade edilebilir (Şekil 3.7).
m
1
= arctg1/m
m
A
1
Y
X
X1
90º
B
ho
Şekil 3.7: Maksimum Kesitte Yatay Topuk Plağı Geometrisi
Bu halde “AB” düzlemi ön yüz betonuna dik konumdadır. Bu husus yamaç kısımları
için de geçerlidir. Topuk plağının “X” noktalarını takip eden çizgisel doğru “A hattı”
olarak ifade edilir.
DOLGU BARAJLAR
53
“A” hattı parapet duvar taban kotundan başlayıp maksimum kesitte topuk plağı
taban kotuna kadar istenilen eğim değişim kotlarında (bkz. Şekil 3.8 “Y1” noktası)
yatay konturlar halinde çizilebilir. Bu eğim değişim noktalarından planda çizilen
yaylar ile parapet duvar taban kotundan çizilen yatay konturların kesişim noktaları
belirlenerek, topuk plağı tabanı düzlemi geometrisi çıkartılır. “ho” değeri bütün topuk
plağı boyunca sabit bir değer seçilmelidir (0.60 -1.00 m aralığında) Bu değer, 2A
zonunun sıkışması ve yerleşimi için yeterlidir.
Y1
EL 1
n:
m:1
1
EL 2
L1 - 2
= 0° for horizontal plinth
Şekil 3.8: Topuk plağı ve Ön Yüz Betonunun Planı
Bu durumda (“EL1”, “EL2” eğim değişim noktaları) aşağıdaki eşitlikler yazılabilir:
(8)
Bu eşitliklerde düşey 1 birim olmak üzere “m” ön yüz betonu eğimini, “n” ise topuk
plağı taban eğimini göstermektedir. Aşağıda, yamaç bölgesindeki topuk plağı “A”
hattı düzlemi normalindeki geometri tanımlanmıştır. Burada dikkat edilmesi gerekli
husus “AB” düzleminin ön yüz betonuna dik olması gerektiğidir (Şekil 3.9).
DOLGU BARAJLAR
54
m
A
1
Y
90º
h
B
Şekil 3.9: Topuk Plağı “A” Hattı Normalindeki Kesit
“h” yüksekliği ve
açısı aşağıdaki denklemler ile hesaplanabilir.
(9)
“h” yüksekliği eğimli topuk plağı bölgelerinde azalmaktadır. Ancak her koşulda 2A
zonu için gerekli yüksekliği sağlamalıdır. Planda “Y” ve “X” noktalarının koordinatları
aynı olduğundan ve aşağıdaki eşitlik ile topuk plağı geometrisi hem planda hem de
topuk plağı düzlemi normalinde tanımlanmış olacaktır.
tan  
m 2  sin 2 
1 2

m 2 1  2  tan 2   1
m 

4.3.6
(10)
Topuk Plağı Stabilitesi
Yukarıda bahsedildiği üzere, topuk plağının geometrik yerleşiminin ön yüz plağının
uzatılması ve ilave kazı yapılarak sağlanması hali ile topuk plağı betonu altında
yüksek hacimli betonların teşkil edilmesi hali ekonomik mukayese sonucunda
belirlenmelidir. Ancak ulaşım ve taşıma yollarının topuk plağını kesmesi durumu ve
eğimin ani değişmesi hallerinde de topuk plağı tabanında büyük beton blokların
teşkil edilmesi gerekebilir. Bu durumda, beton blokların kayma ve devrilmeye karşı
her yöndeki güvenlik katsayıları hesaplanmalıdır. Stabilite hesapları yapılırken şu
hususlara dikkat edilmesi tavsiye edilmektedir:
Alttan kaldırma kuvveti hesabında, beton bloğun memba topuk ucundaki su
basıncının rezervuar su basıncına eşit olduğu, mansap ucunda ise su basıncı
DOLGU BARAJLAR
55
değerinin sıfır olacak şekilde lineer değiştiği varsayılır. Ayrıca, topuk plağı hendek
kazısı sonrası mansapta bir kontrol kesiti var ise, topuk ucunda bu kot dikkate
alınmalıdır. İç topuk plağı uygulanması halinde, iç topuk plağı ucundaki su basıncı
değeri ile rezervuar su seviyesi arasında lineer değişecek şekilde alttan kaldırma
kuvveti alınmalıdır.
Ön yüz betonunun, çevresel derzden ayrılabileceği kabul edilerek, bu etki dikkate
alınmamalıdır.
Enjeksiyon için dikkate alınan ankrajlardan gelebilecek pasif kuvvetler, emniyetli
olmakla birlikte hesaplarda kullanılmamalıdır.
Kaya dolgunun pasif itkisi, bu itkinin oluşabilmesi için göreceli büyük deplasmanlar
gerektirdiğinden dolayı hesaplarda dikkate alınmamalıdır.
Temel kayasında zayıf ve kil dolgulu katmanların bulunmadığı durumlarda sürtünme
katsayısı =0, 60~0, 70 değerinde seçilebilir.
Ancak her projenin kendine özgü koşulları da hesaplarda dikkate alınmalıdır. Örnek
olarak;
-
Beton dolgunun çok yüksek olması halinde en olumsuz jeolojik koşulların
dikkate alınması,
-
0, 50 m. gibi düşük bir değer olması halinde öngörmeli ankraj kullanılması,
-
Zayıf birimlerin kaldırılması sonrası ortaya çıkacak geometrik koşullara göre
kaydırmazlık (kesme veya kaymaya karşı) dişlerinin kullanılması veya kaya
dolgunun basıncının hesaplarda dikkate alınabilmesi için topuk oluşturulması
vb. yöntemler bu tip uygulamalara örnek olarak gösterilebilir.
ICOLD hesaplarda aşağıda verilen güvenlik katsayılarının her ikisinin de
sağlanmasını önermiştir.
-
Hesaplarda ana kayanın kohezyonu dikkate alındığında, kayma güvenlik
sayısı, F.S.=1, 50
-
Hesaplarda ana kayanın kohezyonu dikkate alınmadığında, kayma güvenlik
sayısı, F.S.=1, 00
DOLGU BARAJLAR
56
(11)
(12)
Burada;
N
= Kayma düzlemindeki normal kuvvetlerin toplamı,
U
= Kayma düzlemindeki kaldırma kuvveti,

= Kayma Düzlemindeki içsel sürtünme açısı,
C
= Kayma düzlemindeki kohezyon,
L
= Kayma düzleminin uzunluğu,
T
= Kaydıran kuvvetler toplamı.
Devrilmeye karşı güvenlik katsayısının en az 1, 5 olması önerilir ve tabanda çekme
bölgeleri dışındaki bölgelerde yer alan ankrajların etkileri dikkate alınmamalıdır.
4.3.7
Topuk Plağında Donatı, Su Tutucu Ve Ankrajlar
Topuk plağında genellikle sadece üst yüzde her iki yönde % 0, 3 pursantaja karşı
gelen donatı kullanılmaktadır. Bu bölgede paspayı değerinin 100 mm. olarak
seçilmesi önerilmektedir. İç topuk plağında ise donatı oranı % 0, 2 seçilmesi ve
donatı merkeze yerleştirilmelidir.
Su tutmadan önce, topuk plağı ile ön yüz betonunun temas yüzeyindeki gerilmelerin
karşılanması ve su tutucuların korunması açısından bu bölgelerde de donatı
kullanılmaktadır.
Topuk plağı ve donatısı sürekli olmalı ve inşaat derzi dışında su tutucu içeren
derzler ve anolar oluşturulmamalıdır. Ancak inşaat derzlerinde tam aderansın
oluşması için gereken her türlü önlem alınmalıdır.
Tabanda ankrajlar hem enjeksiyon basıncının karşılanması hem de beton ile ana
kaya arasında aderansın sağlanması için konstrüktif olarak teşkil edilir. Tipik olarak
26/2.00m/2.00m veya
24/1.50m./1.50m olarak donatı tipleri ve karelajları
kullanılmaktadır.
DOLGU BARAJLAR
57
4.4
Çevresel Derz Ve Su Tutucular
4.4.1
Genel
Çevresel derz ön yüz betonu ile topuk plağı betonunu plak boyunca birbirine
bağlayan ve geçirimsizliği sağlayan en önemli derz elemanıdır. Barajın dolması ile
birlikte topuk plağından ayrılmakta ve aşağıdaki şekilde gösterildiği üzere 3 farklı
yönde deplase olmaktadır.
Şekil 3.10: Çevresel Derz Boyunca Farklı Yönlerdeki Yer Değiştirmeler
Genel olarak çevresel derz boyunca oturmalar; kaya dolgunun deformasyon
modülüne, kaya dolgunun serilme koşullarına (katman kalınlığı, sıkıştırmada
yeterince su kullanımı, sıkıştırma enerjisi) ve bu bölge ve çevresindeki inşaat
kalitesine bağlı olarak değişkenlik göstermektedir.
Çevresel Derzin Projelendirilmesi
Çevresel derz detayları baraj yüksekliğine ve proje özelliklerine (topoğrafya vs) bağlı
olarak değişmekle birlikte 150 m’nin altında olan projelerde kullanılan detaylar Şekil
3.10’da, 150 m den yüksek olan barajlarda Şekil 3.11’de verilen detayın kullanılması
tavsiye edilir.
Şekil 3.10’da görüldüğü üzere, iki farklı nokta sızdırmazlık önlemi alınmıştır. Bunlar,
üstte hipolan bant ve uçucu kül dolgu ve tabanda bakır su tutucu şeklindedir.
DOLGU BARAJLAR
58
Şekil 3.11’de görüldüğü üzere, üç farklı nokta sızdırmazlık önlemi alınmıştır. Bunlar,
üstte hipolan bant ve uçucu kül dolgu, ortada PVC su tutucu ve tabanda bakır su
tutucu şeklindedir. Bu noktada dikkat edilecek husus, bütün detaylar teşkil edildikten
sonra ön yüz betonu ile topuk plağının dokanak yüzeyinde yüksek ezilme
gerilmesinin oluşmasını engelleyecek yeteri kadar mesafenin bırakılmasıdır.
1
2
10
11
7
3
3
11
4
10
6
1
5
8
6
10
1
2
3
4
5
6
9
7 Styrofoam
filler
Hypalon band
7
8 Sand-asphalt
mixture
Mastic filler Hypalon şerit
8
Yapay köpük dolgu
9 Filter
zone
Compressible wood filler
9
malzemesi Kum –
Mastik dolgu malzemesi
10 Steel reinforcement
PVC waterstop
asfalt karışımı
Sıkıştırılabilir ahşap 10
11 Anti-spalling
reinforcement
Copper waterstop
11
Filtre zonu
dolgu mal. PVC su
Neoprene cylinder
Çelik donatı
tutucular
B k
t t
Ezilme donatısı
Şekil 3.11: 148 m. Yüksekliğindeki Salvajina Barajında Uygulanan Çevresel Derz Detayı
4.4.2
Tabandaki Metal Su Tutucular
Çevresel derzin tabanında teşkil edilen su tutucular çoğunlukla bakır olmak üzere
birkaç barajda paslanmaz çelik ve PVC su tutucularda kullanılmıştır. Sıklıkla
kullanılan bakır su tutucu geometrisi Şekil 3.12’de verilmiştir.
DOLGU BARAJLAR
59
Su tutucu taban genişliği (250 mm~500 mm)
0.8 mm ile 1.2 mm arasında değişen et kalınlıkları
Topuk plağı betonu içine gömülmüş sızma yolunu uzatan düşey parça
Çevresel derzin ortasındaki düşey rib
Şekil 3.12: Tabandaki Su Tutucu Detayı
Şekil 3.12’de (3) ile gösterilen çıkıntılar sızma yolunu uzatmak için düşünülmüştür ve
beton ve demirin yerleştirilmesini engellemeyecek yüksekliğe kadar uzatılmalı veya
bir miktar açı ile teşkil edilmelidir. Şekil 3.12’de (4) ile gösterilen düşey parça, su
tutucu yırtılmadan, çevresel derz deformasyonlarını başarı ile karşılayacak
yükseklikte olmalıdır. Su tutucu taban boyu kendi yerleşimi için yeterli boyda olmalı
ve betonun sıkıştırılmasına engel olmamalıdır.
Metal su tutucunun tabanında hem altındaki malzemenin aşındırıcı etkisinden
korumak hem de yerleşimi için bir yüzey oluşturabilmek açısından, kum-asfalt veya
kum-çimento karışımı teşkil edilir. Bu sayede derzin açılması halinde tabana bir
miktar süneklilik de kazandırılmış olur. Yastık üzerinde neopren veya bitümlü keçe
veya bir PVC şeritte su tutucunun yastıklanması için kullanılır. Prizini almamış
betonun veya su basıncının su tutucuyu ezmemesi için merkezdeki düşey rib
ekseninde neopren bir şerit teşkil edilmelidir. Ayrıca inşaat sırasında metal su
tutucunun zarar görmemesi için üzerinde ahşap dolgu ile korunması gereklidir.
Bütün su tutucuların yerleştirilirken bindirme noktalarına özen gösterilmeli ve bu
noktalarda kaynağın tam nüfuzu sağlanmalıdır. Bu noktalarda kaçakların olmadığı
gerekli testlerle teyit edilmelidir. Ayrıca ahşap payandalar ve destekler ile su
tutucular korunmalıdır.
DOLGU BARAJLAR
60
4.4.3
Kesit Ortasındaki PVC Su Tutucular
Bu bölgede genellikle dambıl veya yassı (düz) şeklindeki su tutucular (bkz. Şekil
3.13) kullanılır.
Şekil 3.13: PVC Su Tutucu Detayı
A
B
C
D
A
B
C
D
Orta yuvarlaklı
dambıl şeklinde
Center bulb waterstop
with barbells
su
tutucu
Center bulb waterstop with ribs
orta yuvarlaklı su
Flat waterstop Nervürlü
with barbells
with ribs
Flat waterstop tutucu
Ön yüz betonu topuk plağından ayrılırken PVC orta su tutucuları yırtmasını
engellemek için genellikle su tutucuların üst ve alt kısımlarında neopren silindirler
teşkil edilir.
Orta su tutucuların yüksek çevresel derz hareketleri sonrası performansları ve
betonun
yerleşimini
ve
sıkışmasını
engellemeleri
hep
bir
soru
işareti
oluşturmaktadır. Şayet orta su tutucular teşkil edilecek ise, ön yüz betonu ile topuk
plağı temas yüzeyinin yeterli mesafede olması sağlanmalıdır.
4.4.4
Üst Su Tutucuların Projelendirilmesi
Üst su tutucuların projelendirilmesinde ince daneli kohezyonsuz malzeme (silt ve
uçucu kül vb.) öncelikli olarak kullanılması tavsiye edilmektedir. Kohezyonsuz
malzeme bulunmadığı durumlarda elastik özellikte mastik dolgu malzemesi de
uygulanabilir.
Üst su tutucu detayı Şekil 3.14’de verilmektedir.
DOLGU BARAJLAR
61
5
8
1
9
3
2
4
1
2
3
4
5
7
Fine sand
İnce kum ve
Filter material
kohezyonsuz
Filtre
Filter material
with 5%silt
cement
malzemesi
Toe slab
% 5 çimentolu filtre
Face slab
malzemesi Topuk
6
6
7
8
9
Sand-asphalt pad
Kum waterstop
- asfalt koruyucu
Copper bottom
yastık Bakır alt su
Silty fill
tutucu
Normal transition
material
Siltli dolgu
Geçiş malzemesi
Şekil 3.14: Çevresel Derzde İnce Taneli Kohezyonsuz Malzeme (Tipik Kesit)
4.5
Ön Yüz Betonu
4.5.1
Ön Yüz Betonunun Davranışı
Ön yüzü beton kaplı barajların geçirimsizliğini sağlayan bu yapı elemanı, işletme ve
deprem yüklemelerinden oluşan çekme ve basınç gerilmelerini güvenli bir şekilde
taşımak üzere tasarlanmaktadır.
Kaya veya kum çakıl dolgunun deformasyon şekli aynı zamanda dolguya mesnetli
ön yüz beton kaplamanın da deformasyon şeklini göstermektedir.
Bazı vadi şekillerinde, kaya dolgunun vadiye doğru deplasmanı, ön yüz beton
kaplamasında yüksek gerilmeler oluşturmaktadır. Ön yüz kaplamasında hasar
oluşmuş ve oluşmamış barajlar grafik üzerinde işaretlenmiş ve bir güvenlik sınırı
formülü ile belirlenmiştir. Bu sınırın altında kalan barajların ön yüz
kaplamasında hasar meydana gelmiştir (Pinto 2007) (Şekil 3.15).
DOLGU BARAJLAR
62
Şekil 3.15: Vadi Şekil Faktörü İlişkisi (Pinto 2007)
Hasar durumunun değerlendirilmesinde diğer bir yaklaşım, deformasyon yüzdesinin
vadi şekil faktörüne bağlı değişimi ile işletme aşamasındaki barajların hasar durumu
göz önüne alınarak hazırlanmıştır (Şekil 3.16)
Şekil 3.16: Merkezi Derzlerde Su Tutmanın Neden Olduğu Yatay Gerilmeler Ve Sonuçları
4.5.2
Ön Yüz Betonunun Boyutları
Ön yüz kaplama plaklarının genişliği genellikle 12 ile 18 m arasında değişmekte olup
ülkemizde genel olarak 15 m olarak uygulanmaktadır.
DOLGU BARAJLAR
63
Vadi şekli ve topoğrafik koşulların tasarımı doğrudan etkilemesi, plakların 12 m’den
daha düşük genişlikte seçilmesine neden olmaktadır.
Plakların genişliği ve plaklar arası yapılacak inşaat, büzülme veya genleşme
derzleri, vadi şeklinin ve yamaç kazılarının dikkate alınacağı gerekmesi durumunda
3 boyutlu deformasyon analizi sonuçlarına göre belirlenecektir.
Aşağıdan yukarı doğru beton kaplama imalatına başlamadan önce, döküm
ekipmanının imalata başlayabileceği seviyeye kadar konvansiyonel yöntemlerle
başlangıç
anoları
imal
edilmektedir.
Aynı
plak
içerisinde
soğuk
derz
oluşturulmamasına dikkat edilmelidir.
Kaplama kalınlığı 6.1 veya 6.2 formüllerinde belirtildiği üzere seçilmeli, detay proje
aşamasında gerekli olması durumunda yapılacak 3 boyutlu deformasyon analiz
sonuçlarına
göre
gerilmelerin
limit
durumlarına
göre
kalınlık
tekrar
değerlendirilmelidir.
Formülde belirtilen “k” katsayısı 0, 002 ile 0, 0065 arasında değişmekte olup her
ülkenin kendi tecrübesine göre belirlenmiştir.
k = 0, 0065 (Sıkıştırılmamış kaya dolgular için)
k = 0, 0020 (Brezilya’da inşa edilen kaya dolgu barajlarda)
k = 0, 0035 (Çin’de inşa edilen kaya dolgu barajlarda)
H = Topuk plağı ile normal su seviyesi arası yükseklik
e0 = 0, 30m ~ 0, 35m
e = eo + k* H
H
(13)
e = 0.0050H
H>100 m
(14)
esabit = 0.3~0.4 m
H<60 m
(15)
Kaplama kalınlığının seçiminde diğer bir etken hidrolik eğimdir. ANCOLD hidrolik
eğim için üst limiti 200 olarak önermiştir (Casinader ve Rome, 1988). Fakat limit
değerin üzerinde yapılmış barajlar da bulunmaktadır (Şekil 3.17).
DOLGU BARAJLAR
64
G= ≤ 200
(16)
Burada:
G = hidrolik eğim
t = Hesap yapılan kottaki kalınlık
H = hesap yapılan kot ile rezervuar su seviyesi arası kot farkı
Şekil 3.17: Hidrolik Eğim İle Kaplama Kalınlığı İlişkisi (Materon, 2002)
4.5.3
Derzler Ve Genleşme Derzlerinde Kullanılacak Malzemeler
4.5.3.1 Çevresel Derz
Çevresel derz detayı aşağıdaki şekilde verilmektedir.
DOLGU BARAJLAR
65
4.5.3.2 Düşey Genleşme Derzi
4.5.3.3 Düşey Büzülme Derzi
DOLGU BARAJLAR
66
4.5.3.4 Yatay İnşaat Derzi
4.5.3.5 Genleşme Derz Malzemesi
Yapımı tamamlanmış ön yüzü beton kaplı dolgu barajların genleşme derzlerinde
çoğunlukla sıkışabilir ahşap kullanılmasının yanı sıra günümüzde kimyasal dolgu ve
mantar gibi malzemeler de kullanılmaktadır. Kimyasal dolgu (likit poliüretan)
seçiminde dikkat edilmesi gereken önemli hususlar;
4.5.4

malzemenin sünek olması

ısı değişimlerine karşı elastikiyetini kaybetmemesi
İnşaat Aşamasında Ön Yüz Beton Kaplama Arkasının Drenajı
Topuk plağının mansap temel kotundan daha derinde olması durumunda temelden
sızan suların ve yağmur sularının kaplama mansabında hidrostatik basınç
oluşturmasını engellemek için inşaat aşaması boyunca drenaj kuyuları veya drenaj
boruları kullanılmalıdır.
DOLGU BARAJLAR
67
4.5.5
Ön Yüz Betonunun Çatlak Davranışı
4.5.5.1 Çatlakların Sınıflandırılması
4.5.5.1.1 Büzülme Çatlağı (TİP A)
Betonarme kaplamanın büzülmesi neticesinde oluşan çatlaklardır. Kaplama kalınlığı
boyunca devam eden bu tür çatlaklar kaçınılmaz olup kabul edilebilir çatlaklardır.
Tamirat işlemi gerektirmeyen çatlaklardır.
4.5.5.1.2 Yapısal Çatlak (TİP B)
Bu çatlaklar, inşaat aşaması ve inşaat sonu durumlarında kaya dolguda meydana
gelen oturmalar neticesinde oluşmaktadır. Kaplama ile dolgu arasındaki rijitlik farkı,
kaplamada gerilmelere ve çatlak oluşmasına neden olmaktadır. Bu tür çatlaklar
genellikle baraj yüksekliğinin üçte bir yüksekliğinde meydana gelir ve sızmaya karşı
herhangi bir problem teşkil etmez. Bu tür çatlaklar, çimento şerbeti veya kauçuk
membran ile onarılabilir.
4.5.5.1.3 Yapısal Çatlak (TİP C)
Bu çatlaklar, dolgunun aşamalı imali, komşu iki dolgu malzemenin farklı
deformasyon
karakteristiğinden
veya
kazı
sonrası
temel
topografyasında
tümseklerin bırakılması sonucu meydana gelir. Ön yüz kaplamanın mesnedini
oluşturan zonun beton dökümünden önce iyileştirilmemesi sonucu su tutmadan
oluşan deformasyondan ötürü oluşan çatlaklar da Tip-C türü çatlak olarak
sınıflandırılır.
4.5.6
Çatlakların Kontrolü
Tip-A çatlaklarının kontrolu tamamen betonun karışımına bağlıdır. Puzolanlı çimento
kullanımı ve kürleme ile bu tür çatlaklar önlenebilir.
Tip-B çatlaklarının kontrolu donatının kesit merkezine değil memba yüzüne yakın
yerleştirilmesi ile mümkündür.
Tip-C çatlaklarının kontrolu kazı sonrası kaplama altında temel kayasında kalan
tümseklerin ortadan kaldırılması ile kontrol edilebilir.
ICOLD’un 141 No’lu bülteninde, merkezi derzlerde aşağıda belirtilen tasarım
unsurlarının uygulanması önerilmektedir.
DOLGU BARAJLAR
68
4.5.7
-
Kavlamaya karşı donatı uygulaması
-
Çift sıra donatı uygulaması
-
Sıkışabilir dolgu malzemesi kullanımı
-
Kaplama kalınlığının lokal olarak kalınlaştırılması
-
Beton karışım çalışmalarında uçucu kül vs. katkı malzemelerin kullanımı
Beton Özellikleri
4.5.7.1 Karışım
Beton karışımı, büzülme çatlaklarını azaltmaya ve durabiliteyi arttırmaya yönelik
olarak tasarlanmalıdır.
Beton kaplamada 28 günlük dayanım genellikle 20 MPa değeri uygulanmaktadır.
Ayrıca baraj yerinin konumu, içinde bulunduğu koşullar, göl suyunun niteliği ve
benzeri etkiler dikkate alınarak 25 MPa alınması önerilmektedir.
Daha yüksek dayanımlı betonlar daha fazla çimento gerektirdiğinden büzülme
çatlaklarının artmasına da sebebiyet vermektedir. Büzülme çatlaklarının kontrolu
çimento dozajının azaltılması ve uygun kürleme tekniği ile mümkündür. Günümüzde
karışımlarda
puzolanlı
çimento
kullanımı
ile
beton
dayanımı
azaltılmadan
hidratasyon ısısı düşürülmektedir. Sonuç olarak, puzolanlı karışımlarda beton
dayanımı zamana bağlı olarak artmakta, elastisite modülü artmakta, çekme
dayanımı artmakta buna karşı büzülme çatlakları da azalmaktadır.
Su/Çimento oranının sınırlandırılması betonun geçirimsizliğini ve durabilitesini
arttırmaktadır.
4.5.7.2 Agrega
Genellikle maksimum dane çapı 38 mm kullanılmaktadır. Daha büyük agrega
kullanılması halinde döküm sırasında inşaat derz bölgelerinde ve su tutucu etrafında
ilave özen gösterilmelidir.
4.5.8
Donatı
Bir veya iki sıra olmak üzere düzgün aralıklarla yerleştirilen donatılar, çevresel
derzlerde kesilmelerinin yanında inşaat derzlerinde sürekli olarak teşkil edilmektedir.
DOLGU BARAJLAR
69
Temel kazısında, topografyadan ötürü meydana gelen tümsek veya çıkıntılar,
kaplamada eğilmeden ötürü gerilme artışına neden olacağından bu tür geçişlerde
ilave donatı gerekecektir.
4.5.8.1 Donatı Oranı
Literatürde genellikle çevresel derze yakın 10m’lik bölgede her iki doğrultuda donatı
yüzdesi 0.4% seçilmektedir.
Ön yüz beton kaplamasında kullanılan tipik donatı miktarları aşağıda verilmektedir
(Tablo 3.6).
Tablo 3.6: Tipik Donatı Yüzdeleri
Bölge
Yatay Donatı Oranı
Düşey Donatı Oranı
Çevresel Derz
0.40 %
0.40 %
Çevresel Derz Haricinde
0.30 %
0.35 %
Yapılacak
Kaplama
Altı Yapılacak
Deformasyon
Deformasyon Analiz
Topografyada Ani Değişim Analiz Sonuçlarına Göre
Sonuçlarına
Göre
Gösteren Bölgeler
Belirlenmelidir.
Belirlenmelidir.
Vadi şekline, dolgu karakteristikleri, temel koşulları ve topoğrafik koşullara bağlı
olarak deformasyon şekli değişiklik gösteren ön yüz beton kaplamasında donatı
yüzdelerine, gerekmesi durumunda gerilme analizleri yapılarak değerlendirilmelidir.
4.5.8.2 Donatı Aralığı ve Paspayı
Gerilme dağılımına ve buna bağlı çatlak genişliğine göre donatının yerleştirileceği
bölge önem teşkil etmektedir. Bu tür gerilme yığılmalarının olmadığı bölgelerde
eksene yerleştirilen donatı, gerilme yığılması olması durumunda paspayı dikkate
alınarak yüzeylere yaklaştırılmalıdır. Paspayının 100 mm ile 150 mm arasında
seçilmesi önerilmektedir.
4.5.8.3 Yüzey Çatlamasına Karşı Donatı
Yüksek ÖBKB’lerde, inşaat ve su tutma aşamalarında çevresel derzde yüksek
basınçlar oluşmaktadır. Yüksek basınçlar altında betonda oluşabilecek yüzey
DOLGU BARAJLAR
70
çatlamasına
karşı
ilgili
bölgelerde
ve
su
tutucu
etrafında
ilave
donatı
gerektirmektedir.
4.5.9
Ön Yüz Kaplama İle Yerinde Dökme Beton Bordür Arası Bağlantı Detayı
Ön yüz beton kaplamada oluşacak çekme gerilmelerini azaltmak için kaplama ile
yerinde dökme beton bordür arasındaki ara yüzeyin sürtünmesinin azaltılması
gerekmektedir.
Bunun için bitüm veya plastik örtü olmak üzere iki malzeme önerilmektedir. Bitüm
alternatifinin
seçilmesi
halinde,
ön
yüz
kaplama
donatısının
yerine
yerleştirilmesinden önce yerinde dökme beton bordürün tüm yüzeyi püskürtme
yöntemi ile bitüm kaplanmalıdır.
4.6
Parapet Duvarı
4.6.1
Giriş
4.6.1.1 Dolgu Hacminin Azaltılması
Merkezi kil çekirdekli kaya dolgu barajlardan farklı olarak, ÖBKB’ler baraj kretinin
hem memba hem de mansap tarafında beton parapet duvar yapımına imkân
vermektedir.
Kret seviyesinde yer alan parapet duvarın ana amacı, dolgu hacminin azaltılmasıdır.
Özellikle baraj mansabına doğru vadi açılıyorsa azalan dolgu hacmi baraj yüksekliği
ile birlikte artmaktadır.
Genelde ÖBKB’lerde memba tarafına yakın tek bir parapet duvar tasarlanmaktadır.
Ancak biri kretin mansap tarafında diğeri de kretin memba tarafında olmak üzere iki
adet parapet duvarı ile kaya dolgu hacminde ilave kazanımlar elde etmek mümkün
olmaktadır.
Genel olarak, mansap tarafındaki parapet duvarın yüksekliği memba tarafındaki
parapet duvardan daha düşük olmaktadır.
4.6.1.2 Krette Artan Çalışma Mesafesi
Ön yüz beton dökümü inşaatı sırasında etkili inşaat çalışması için gerekli olan kayar
kalıplar ve diğer teçhizatları desteklemek amacıyla krette vinçlerin kullanımı
DOLGU BARAJLAR
71
gerekmektedir. Buna ilaveten personel, teçhizatların taşınması ile beton, çelik ve
diğer malzemelerin götürülmesi için bir ulaşım yolu gereklidir. Bu çalışmaları
yapmak için 8 m veya daha fazla genişlikte bir çalışma platformu istenmektedir.
Parapet duvarın kullanımı, ön yüzü beton döküm inşaatı için parapet duvarın
temelinde yeterli bir çalışma platformu sağlar. Buna ek olarak parapet duvar dalga
sıçratma bariyeri olarak da hizmet vermektedir.
4.6.2
Duvarın Yüksekliği
Parapet
duvarın
tasarımı,
ÖBKB’lerin
ortaya
çıkışından
beri
sürekli
güncellenmektedir. Yüksekliği yaklaşık 50 m olan ilk ÖBKB’de, parapet duvar
yaklaşık 1-1.5 m arasındaydı. Geliştirilen sıkıştırma makineleri ve inşaat yapım
teknikleri ile beraber daha yüksek yapılan ÖBKB’lerde 4 m’den 8 m’ye değişen
yükseklikte parapet duvarlar yapma imkânı elde edilmiştir. En uygun boyutlu parapet
duvar için, kazanılacak kaya dolgu hacmine karşılık yapılacak duvarın maliyeti ile
ilgili bir ekonomik analiz yapılması gereklidir. Bu analiz içerisinde beton, donatı, derz
iyileştirme ve parapet duvar arkasında sınırlı bir aralıkta kaya dolgunun yerleştirme
maliyeti yer almalıdır. Bir takım proje için baraj yükseklikleri ve parapet duvar
yükseklikleri Tablo 3.7’de verilmektedir.
Parapet duvarın en üst noktası (Kret Kotu) muhtemel maksimum taşkın sırasında
üsten aşmayacak şekilde seçilmektedir.
Ön yüzü beton kaplı barajlardaki kamber uygulaması parapet duvara verilecek
yükseklik fazlası ile yapılmaktadır.
Bu yükseklik fazlası verilirken,
a) Barajın işletme sırasındaki oturması
b) Su tutma sırasındaki düşey deplasman
c) Deprem sırasındaki dinamik kalıcı deformasyon
değerleri dikkate alınmalıdır.
4.6.3
Parapet Duvar İle Ön Yüz Beton Arasındaki Derz
Parapet duvar ile ön yüz beton arasındaki derz, rezervuardan gelen sızıntıları karşı
bir engel sağlamalıdır. Parapet duvar ile beton kaplama arasındaki derz, normal su
seviyesinin en az 0.50 m üzerinde yer alması önerilmektedir. Taşkın sırasında
duvar, rezervuar su yüküne maruz kalmaktadır.
DOLGU BARAJLAR
72
Tablo 3.7: Parapet Duvar Yüksekliği
Baraj Yüksekliği
Parapet Duvar Yüksekliği
(m)
(m)
El Pescador
43
5
Shiroro
125
4
Golilas
125
7
Khao Laem
130
5
Mohale
145
7.5
Salvajina
148
8
Areia
160
6
Aguamilpa
185
8
Shuibuya
233
9
Baraj
Minimum derz uygulaması, derzin temelinde ya da ortasına yerleştirilmiş bir su
tutucudan ve destekleme sağlama amacıyla derz temelindeki harçtan ibarettir.
Günümüzde, ön yüz yüzeyine dik derz yerine düşey derzler kullanılmaktadır. Düşey
derzler daha kolay inşa edilmekte ve sarkık kalıplara karşı beton dökme
zorluğundan da kurtarmaktadır. Derz tasarımında derzin havayla temas eden
yüzlerinde keskin uçlardan sakınılması gerekmektedir.
İyi bir derz tasarımına ek olarak; duvarın, derzin ve ona komşu destek dolgusunun
iyi kalitede yapılması ön yüz betonu, ön yüz beton derzi ve parapet duvarın uygun
performans göstermesini sağlamada eşit derecede önemlidir.
4.6.4
Enine Derzler
Enine derzler, ön yüz betonundaki düşey derzlerle uyumlu olacak şekilde
yerleştirilirler. Bu derzler, yaygın olarak 15 m aralıklı ya da ön yüz betonu
genişliğinin yarısına da yerleştirilebilir.
Devamlı bir su tutucu duvarın ortasında ve memba topuğunun temelinde
kullanılmaktadır. Su tutucu, parapet/ön yüz beton temelindeki su tutucuya bağlanır.
DOLGU BARAJLAR
73
Bu yapı, duvardaki enine derzden parapet/ön yüz betonu derzine su tutucunun
devamlılığını sağlar.
4.6.5
Yamaç Detayları
Barajın kretindeki kaya dolgu kotu parapet duvarın üst kotunun 1.5 – 2 m altına
kadar yerleştirilmektedir.
Barajın kretindeki sağ ve sol sahile kadar devam eder ve ulaşım yoluna bağlanır.
Bu da barajın kret seviyesinden kenardaki parapet duvarın en üst noktasına kadar
en fazla %10 - 15’lik bir eğimle kademeli bir geçiş gerektirmektedir. Bu detayın
geometrisi topografyaya, barajın en üst noktasındaki zemin şartlarına ve dolusavak
gibi komşu yapıların konumuna bağlıdır.
4.6.6
Kret Genişliği
ÖBKB’lerde kret genişlikleri, barajın kullanımına, yapım teçhizatlarının kullanımı için
gerekliliklerine ve barajın yüksekliğine göre değişmektir.
Son yıllarda yapılan uygulamalarda parapet duvar tabanındaki çalışma platformu
genişliği 150 m ye kadar olan barajlarda 8-10 m, 150 m den yüksek barajlarda 10-12
m önerilmektedir.
4.7
Ön Yüzü Beton Kaplı Kaya Dolgu Baraj Zonları
4.7.1
Zonlar
4.8
1A Zonu (Kohezyonsuz Silt, İnce Kum Zonu)
İçinde 150 mm’ye kadar kaba çakıl malzemenin müsaade edileceği bu zon, ince
gradasyona sahip kohezyonsuz silt ve ince kum malzemeden oluşacaktır. Bu zon
malzemesinin kohezyonsuz olmasına özellikle önem verilecektir. Zon, 20-30 cm’lik
tabakalar halinde serilerek ve düşük sıkıştırma enerjisi kullanılarak sıkıştırılacaktır.
Bu zonun işlevi, ön yüzey beton kaplamasında çatlak oluşması durumunda, ince
malzemenin su basıncı altında çatlaklardan sürüklenerek çatlakları tıkamasıdır.
Bu zonun, topuk plağı ile ön yüz betonarme kaplamanın birleşim derzinde
oluşabilecek bir açılma durumunda su basıncı altında sürüklenerek 2A zorunu
tıkama fonksiyonu da bulunmaktadır.
DOLGU BARAJLAR
74
Buna ilaveten, son zamanlarda yapılan projelerde, uçucu kül veya kohezyonsuz silt
malzeme de çevresel derzin hemen üzerinde paketler halinde kullanılmaktadır.
1A zonunun hangi yükseklikte ve genişlikte yapılacağına, vadi şekli, dolgu
malzemesi özellikleri, minimum su seviyesi, baraj yüksekliği ve barajın amacı gibi
kriterler dikkate alınarak tasarımcı tarafından karar verilmelidir.
Yukarıda tanımlanan özelliklerde malzemenin olmadığı durumlarda uçucu kül
paketler halinde çevresel derz boyunca 1 m3/m olacak şekilde 1A zonu teşkil
edilebilir.
1B Zonu (Zayiat Dolgu Zonu)
1A zonunun duraylılığını sağlaması amacıyla yerleştirilecek bu zon, silt, kil, kum ve
çakılların rastgele karışımından oluşabilir. 20-30 cm’lik tabakalar halinde yerleştirilip,
sıkıştırılacak olan bu zonun teşkilinde genel olarak kazılardan gelen malzemenin
kullanılması uygun olmaktadır.
2A Zonu (Çevresel Derz Filtre Zonu)
Çevresel derzin arkasında yaklaşık 1.5 m yüksekliğinde teşkil edilen bu zon, kumçakıl malzemeden oluşan filtre zonudur. Çevresel derzdeki su tutucularda bir sorun
olması halinde sızıntı ile taşınan silt parçacıklarını tutarak, sızıntıya karşı ikinci bir
bariyer olarak hizmet edecektir. Bu zon, hemen hemen beton agregasının kalitesine
yakın filtre malzemelerden oluşmakta olup projelerde gösterilen geçirimli malzeme
ocağından temin edilerek gradasyona uygun olarak serilecektir.
2A zonu, 20-40 cm’lik tabakalar halinde serilerek, iş makinesi ucuna monte edilmiş
dikdörtgen
levha
şeklindeki
sıkıştırıcılarla
yüksek
sıkıştırma
enerjisi
ile
sıkıştırılacaktır (2B zonu ile aynı sıkıştırma enerjisi kullanılmasına dikkat edilmelidir).
Serilen 2A zonunun serilme aşamasında segregasyona uğramamasına ve inşaat
sırasında sürüklenmeye maruz kalmamasına dikkat edilmeli ve gerekli önlemler
alınmalıdır.
2A Zonunun gradasyonu, 1A Zonunda kullanılan malzemeye filtre oluşturacak
şekilde teşkil edilecektir. Ayrıca, malzemenin kendi içsel stabilitesi de, malzeme
içerisinde borulanma olmaması için tahkik edilecektir. Bu zonda kullanılan
malzemenin ince kısmı kohezyonsuz olacaktır.
DOLGU BARAJLAR
75
2A zonunda kullanılan malzemenin istenen gradasyonda hazırlanması, taşınması,
yerleştirilmesi,
serilmesi
veya
sıkıştırılması
aşamalarında
gradasyonun
değişmemesine ve segregasyona uğramamasına dikkat edilmelidir.
2B Zonu (Yastık Zonu)
Bu zonun işlevi, ön yüz beton kaplamasına destek oluşturmaktır. 40 cm’lik katmanlar
halinde yerleştirilecek olan bu zon titreşimli silindirlerle yüksek sıkıştırma enerjisi ile
(Minimum 10 ton ağırlığında silindirlerle en az 4 pas olacak şekilde ) sıkıştırılacaktır.
Baraj kretinde parapet duvarın hemen altında başlayan bu zon, barajın yüksekliğine
bağlı olarak 2-4 m genişlikte olacak şekilde teşkil edilecektir.
Bu zonda gösterilen malzeme, beton agrega malzemesi kalitesinde olacak şekilde,
hem kırmataş olarak kaya ocağından hem de geçirimli gereç alanından kum-çakıl
dere yatağı malzemesi olarak alınarak eleme ve yıkama işlemleri ile getirilerek
kullanılacaktır.
3A Zonu (Geçiş Zonu) Kaya Dolgu
3A zonu, 2B zonu ile herhangi bir işleme tabi tutulmadan serilip yerleştirilecek olan
3B kaya dolgu zonu arasında geçiş zonu olarak yerleştirilmiştir. Dolayısıyla, bu
zonun gradasyonu, hem 2B zonuna filtre oluşturacak, hem de kendi danelerinin 3B
zonuna
borulanmaması
için
gerekli
filtre
kriterlerini
sağlayacak
şekilde
oluşturulacaktır.
En büyük dane çapı 30 cm ve en fazla 45 cm’lik katmanlar halinde yerleştirilecek
olan bu zon, 10 ton veya daha ağır titreşimli silindirlerle en az 4 pas uygulanacak
şekilde sıkıştırılacaktır.
3A Zonu (Geçiş Zonu) Kum-Çakıl Dolgu
3A zonu, 2B zonu ile herhangi bir işleme tabi tutulmadan serilip yerleştirilecek olan
3B kum-çakıl dolgu zonu arasında geçiş zonu olarak yerleştirilmiştir. 2B ve 3B zonu
arasında filtre kriterlerini (borulanma kriteri) sağlaması durumunda bu zon
kullanılmayacaktır.
DOLGU BARAJLAR
76
En büyük dane çapı 20 cm ve en fazla 30 cm’lik katmanlar halinde yerleştirilecek
olan bu zon, 10 ton veya daha ağır titreşimli silindirlerle en az 4 pas uygulanacak
şekilde sıkıştırılacaktır.
3B Zonu (Kaya Dolgu)
Baraj gövdesinde ön yüz beton kaplamanın davranışını önemli derecede etkileyen
bu
zonda
kullanılacak
malzemenin
kalitesine,
sıkıştırmada
yeterince
su
kullanılmasına (En az 300 l/m3 ve su basıncı 7 bar) ve yüksek sıkıştırma enerjisi ile
(örneğin 6 pas ve 15 tonluk silindirlerle) sıkıştırılmasına özel önem verilmelidir.
Kati projede gösterilen kaya gereç alanından alınacak olan kaya dolgu malzeme ile
oluşturulacak bu zon, maksimum dane çapı 60 cm ve maksimum katman kalınlığı 90
cm’lik
katmanlar
halinde
yerleştirilerek
titreşimli
silindirlerle
iyi
şekilde
sıkıştırılacaktır.
3B Kumlu Çakıl Dolgu Zonu
Baraj gövdesinde 3A geçiş zonunun hemen mansabında olan bu zonda, kati projede
gösterilen geçirimli gereç alanından alınacak olan kumlu çakıl malzeme, hiçbir
işleme tabi tutulmadan kullanılacaktır. Maksimum 80 cm’lik katmanlar halinde
yerleştirilecek olan zon, titreşimli silindirlerle yüksek sıkıştırma enerjisi ile
sıkıştırılacaktır.
Bu zonda kullanılacak malzemede 200 No’lu elekten geçen malzeme miktarı da
dikkate alınarak düşey ve yatay drenaj önlemleri alınmalıdır.
3E Drenaj Zonu:
Gerek ön yüz plağından gerekse sahillerden sızan suların gövde içerisinden hızlı bir
şekilde deşarj edilmesini sağlamak amacıyla düşey ve yatay drenaj zonlar şeklinde
oluşturulan bu zonda çakıl filtre niteliğinde malzeme kullanılacaktır.
Drenaj zonu düşey veya membaya eğimli (B/6) olarak projelendirilebilir.
Baca dren zonunun devamı şeklinde uzanan yatay drenaj zonu, talveg seviyesi
üzerinde mansap yönünde eğim verilecek şekilde projelendirilmelidir.
DOLGU BARAJLAR
77
Drenaj zonu çakıl filtre niteliğinde olacak ve kati projede gösterilen geçirimli gereç
alanından istenen gradasyona getirilerek kullanılacaktır.
Bu zonun gerekliliğine uygulama sırasında dolgunun geçirimliliği ile ilgili tespitler
yapıldıktan sonra karar verilecektir.
Drenaj zonunda kullanılacak malzemenin maksimum dane çapı 7.5 cm olması
tavsiye edilmektedir.
3C Zonu ( Kaya Dolgu)
Baraj gövdesinde eksenin mansap tarafında yer alan bu zonda, kati projede
gösterilen kaya gereç alanından alınacak kaya malzeme maksimum dane çapı 90
cm ve maksimum katman kalınlığı 120 cm’lik katmanlar halinde yerleştirilmelidir.
Bu zonda kullanılacak malzemenin sıkıştırılmasında yeterince su kullanılmasına (en
az 300 l/m3 ve su basıncı 7 bar) ve orta seviyede sıkıştırma enerjisi ile (örneğin 4
pas ve 10 tonluk silindirlerle) sıkıştırılmasına özel önem verilmelidir.
Kazılardan dolgu teşkiline uygun malzeme çıkması durumunda, bu malzeme, baraj
ekseninin mansabında 3C içerisinde bir zon teşkil edecek biçimde uygulanacaktır.
3D Mansap Koruyucu Dolgu Zonu:
Mansap yüzeyi koruyucu dolgu zonu olarak, kati projede gösterilen kaya gereç
alanından alınacak kaya malzeme ile teşkil edilecek bu zonda kullanılacak malzeme
en az 1.00 m çapında olacaktır.
Bu zon iş makinesi ile yerleştirilecektir.
DOLGU BARAJLAR
78
Yer, baraj
yüksekliğine, kaya
Ö
Mansap yüzü
büyük kayalar
Baraj Kesiti
1A: Kohezyonsuz İnce Taneli Malzeme
Seçilmiş Kaya Dolgu
1B: Rastgele Dolgu
Dolgusu
Topuk
Nehir
3B: 1 m Tabakalı Ocak Taş
Döşemesi
Ö
Kay
a
Top
Yatağı
Bölge
Tabaka
Malzeme
2A
0.4 m
Filtre
2B
0.4 m
3A: 0.4 m Tabakalı
Kırma Kaya
Dağılım
Yamaç
36 mm altı
75 mm altı
Şekil 3.18: ÖBKB Kaya Dolgu Bölgeleri
4.8.1
Filtre (2A Bölgesi)
Filtre Gereksinimleri
Toprak ve toprak-kaya dolgu barajların tasarımlarında, geçirimsiz çekirdeğin
mansap şevine ya da baca dren sistemi etrafına yerleştirilen filtrelerin önemi
tanımlanmıştır (ICOLD, 1994). Filtre dren sistemi, korumanın en önemli ikinci hattını
meydana getirir. Eğer çevresel derzdeki su tutucular bozulursa derz arasından
sızma meydana gelir. 2A bölgesi silt ve ince kum parçacıklarını tutmalıdır. Büyük
DOLGU BARAJLAR
79
yük kayıpları, tıkalı filtre ara yüzlerinde ve/veya filtrenin memba yüzünde derzler
etrafında kalan kum ve siltlerin içerisinde meydana gelir. Buna ilave olarak filtreler,
derzlerde sıkışan malzemeden ya da tıkalı ara yüzlerden daha fazla geçirgendir. Bu
temel özellikleri aşağıdaki kıstaslar özetlemektedirler (ICOLD, 1994):
Alıkoyma
fonksiyonu:
Klasik
Terzaghi
kıstası
D15/d85<4
bu
gereksinimi
göstermektedir. Bu denklemde aşağıdaki semboller kullanılmaktadır:
D15= Filtredeki parçacık boyutu (koruyucu ya da daha kaba malzeme), parçacık
ağırlığının %15’i daha küçük ve
d85= Temeldeki parçacık boyutu (korunan ya da daha ince malzeme) parça
ağırlığının %85’i daha küçük
Geçirgenlik
fonksiyonu:
Klasik
Terzaghi
kıstası
D15/d15>4
bu
gereksinimi
göstermektedir. Bu kıstas için 2A ve 2B bölgelerinde sıkı sıkıya bağlı kalmak gerekli
değildir.
Yukarıda fonksiyonları yerine getirmek için 2A bölgesi fitresi (ICOLD, 1994):
İşleme, yerleştirme, dağıtım ve sıkıştırma sırasında, dağılımda bir değişiklik veya
ayrışma olmamalı
Kohezyon özelliği göstermemeli ya da kimyasal, fiziksel ya da biyolojik durum
sonucunda çimentolaşmamalı. Vaughan (1982), kohezyon için kum kalesi testini
önermiştir:
Laboratuvarda uygulanması uygun olan bu test, filtrenin kohezyonunu incelemek
için tasarlanmıştır. Bu sıkıştırılmış filtre malzemesinin nemli halde silindirik ya da
konik örneğinden ibarettir. Sıkıştırılmış bir kalıp ya da çocukların plajlarda kullandığı
küçük kalıplar kullanılır. Derin olmayan bir tepsi içi su ile doldurulur (eğer kalıp
kullanılıyorsa aynı çocukların yaptığı kum kaleler gibi yapılır). Su yükselip filtre
içindeki içsel emmeyi yok ettiğinden dolayı eğer örnek gerçek açısıyla çöküyorsa
filtre kohezyonsuzdur. Eğer kohezyon zamanla biçim alıyorsa örnekler değişik
zamanlarda görmek amacıyla depolanır. Bu test, sıfır efektif kapalı basınç ve çok
küçük kesme gerilmesi ile yapılan bir basınç testi olup, kohezyonun çok küçük bir
düzeyi içinde duyarlı bir detektörüdür.
İçsel stabilitenin olması için, filtre içerisindeki kaba malzemenin ince malzemeye
oranı, alıkoyma (borulanma) kıstasını karşılamalıdır.
DOLGU BARAJLAR
80
Toprak ve Toprak-Kaya Barajlardaki Filtreler
Toprak ve toprak-kaya barajlarının projelerinde kullanılan kıstaslar ve araştırmalar,
ÖBKB’lerin 2A bölgesi tasarım kıstasları içinde geçerlidir. 1980’li yıllarda Dr. Sherard
ve US Soil Conservation Service tarafından yapılan araştırmaların sonucunda
(Sherard vd, 1984a, 1984b, 1985, 1989) toprak ve toprak-kaya barajlarda filtre
malzemenin dağılım seçimine büyük önem verilmiştir. Tablo 3.8, Tablo 3.9 ve
ICOLD 1994 verilen proje kıstasları, günümüzde US Soil Conservation Service, US
Bureau of Reclamation ve US Army Corps of Engineers (USDA SCS 1986; USBR,
1987; USCOE, 1994) tarafından kullanılmaktadır.
ÖBKB 2A Bölgesi Dağılımı
Aguamilpa’da 2A bölgesi (2F Bölgesi) için kullanılan malzemenin dağılımı, Şekil
3.19’da gösterilmektedir. ÖBKB için 2A tipik bölgesinin dağılımı ile geçirimsiz
çekirdekli kaya dolgu barajlardaki tipik ince filtre dağılımı arasında birçok farklılıklar
vardır:
¾ inch malzeme üstü oranı ÖBKB’ler için 2A bölgesinde çok daha fazla olup (%20–
40), geçirimsiz çekirdekli barajlarda bu oran % 0–15 mertebesindedir.
Kum boyutundaki malzemelerin oranı ise ÖBKB için 2A bölgesinde düşük olup
(%30-60), geçirimsiz çekirdekli barajlarda ince taneli filtre için bu oran %55–80 veya
90 mertebesindedir.
200 nolu elek altı malzeme oranı, ÖBKB için 2A bölgesinde çok daha fazla olup
(%5-10 veya 12), geçirimsiz çekirdekli barajlarda ince taneli filtre için bu oran %0–5
mertebesindedir. İnce malzemenin çok büyük değerler alması (özellikle %10
yukarısı) geçirgenliği %100 hatta daha fazla oranda düşürür ve kohezyon özelliği
gösteren malzemeye neden olur. Aguamilpa’da 2F bölgesi (2A bölgesi) için yapılan
testler, 7x10-5 cm/sn’lik bir geçirgenliğin geçirimsiz çekirdekli bir baraj için tipik bir
ince filtreden %100’den hatta çok daha fazla oranda düşük olduğunu göstermiştir.
Tablo 3.8: Filtreler için Kıstaslar (ICOLD, 1994; USDA SCS, 1986; USBR, 1987a; USCOE, 1994)
Temel Zemin Kategorisi
DOLGU BARAJLAR
Temel Zemin Tanımı ve Filtre Kıstası
200 nolu elekten geçen
81
oran (0.075 mm)
(Not 2)
Not 1
1
%85’den daha ince taneli
D15≤9xd85 (Not 3)
siltler ve killer
2
%40-85’den daha ince
taneli kumlar, siltler, killer, D15≤0.7 mm
siltli ve killi kumlar
3
%15-39’den daha ince siltli
ve killi kumlar ve çakıllar
D15 
40  A
( 4 xd 85 )  0.7 mm )  0.7 mm
40  15
(Not 3)
%15’den daha ince taneli
D15≤4xd85 (Not 6)
kumlar ve çakıllar
4
4 nolu elekten (4.75 mm) daha büyük parçacıkları içeren zeminlerin kategori
adlandırılması, 4 nolu (4.75 mm) elekten geçenlerin %100’e düzeltilme esasına
dayalı temel zemin granülometri eğrisi ile belirlenir.
Filtreler, maksimum 75 mm (3 inç) dane boyutuna sahip olmalı ve 200 nolu elekten
geçenler maksimum %5 ve ince taneli malzemelerin plastisite indisi (PI) 0 olmalıdır.
Tablo 3.9’da verilen D90’dan D10’a ilgili kıstas, filtre dağılımı tasarlamak için
kullanılmalıdır. Bu kıstas yerleştirme sırasında ayrışmayı önlemede yardımcı olmak
amacıyla üniform filtre dağılımı kullanmak için projeciyi zorlar. PI, ASTM-D-4318’e
uyumlu 40 nolu (0.425 mm) elekten geçen malzeme ile saptanır. Yeterli geçirgenliği
sağlamak için filtreler, 0.1 mm’den küçük olmamak şartıyla D15, 4xd15’e eşit veya
büyük olmalıdır.
9xd85, 0, 2 mm’den küçük ise, 0, 2 mm kullanılmalıdır.
A= herhangi bir yeniden işleme sonrasında 200 nolu (0, 075 mm) elekten geçen
temel malzeme yüzdesi
4xd85, 0, 7 mm’den küçük ise, 0, 7 mm kullanılmalıdır.
4 nolu kategoride d85, 4, 75 mm’den büyük daneler için herhangi bir düzeltme
yapılmaksızın temel zeminin asıl granülometre eğrisinden saptanabilir.
Tablo 3.9: Ayrışmadan Korunmak için D10f ve D90f Sınırları (ICOLD, 1994; USDA SCS, 1986; USBR, 1987)
DOLGU BARAJLAR
82
Minimum D10
Maksimum D90
(mm)
(mm)
<0, 5
20
0, 5 – 1, 0
25
1, 0 – 2, 0
30
2, 0 – 5, 0
40
5, 0 – 10
50
10 – 50
60
ÖBKB’lerde, tipik 2A bölgesinde ince taneli malzemelerin (200 nolu elek altı) ve iri
taneli parçacıkların (¾ inç üstü) daha yüksek oranda olmasından dolayı, malzeme
geçirimsiz çekirdekli barajlardaki ince filtreye nazaran yerleştirme sırasında
ayrışmaya karşı daha duyarlıdır. Ayrışma, bölgenin dış yüzeylerinde daha kolay
oluşur. Önemli sızdırmama kıstası ayrışma meydana gelmedikçe Aguamilpa Barajı
dağılımı tarafından karşılanır.
2A bölgesi için alternatif bir dağılım, Şekil 3.19 ve Tablo 3.10’da Aguamilpa dağılımı
ile beraber gösterilmiştir. Bu alternatif dağılımda, ¾ inç malzeme üstü oranı % 0 -15
arasında sınırlanır, kum boyutlu parçacık oranı % 50-75 olup, 200 nolu elekten
geçen ince taneli malzeme oranı % 0-5 olarak sınırlandırılır. Buna ilave olarak,
alternatif dağılım daha üniformdur. Aguamilpa Barajındaki dağılımın ortalama
üniformluluk katsayısı, D60/D10, 10/0.13=77 iken; alternatif dağılımın ortalama
üniformluluk katsayısı 3.60/0.18=20’dir. Lesotho’daki 140 metrelik Mohale Barajının
2A bölgesi alternatif dağılım yapılıktan sonra modellenmiştir.
Alternatif dağılım, döküm sırasında ayrışma meydana getirmez ve ince taneli
karışım, döküm sırasında stabilite için bir bağ sağlar ve geçirgenlik 10-2 cm/sn
düzeyinde kalarak geçirimsiz çekirdekli kaya dolgu barajın ince taneli filtre değerleri
ile aynı olur. Malzemenin D15 boyutu, 0.15 mm’den 0.6 mm’ye değişen değerlere
sahiptir. Bu ince kum ve silt boyutundaki malzeme için mükemmel bir filtre özelliği
gösterecektir.
DOLGU BARAJLAR
83
10 mm civarından 100 nolu elekten (0, 15 mm) üzeri %2-10’ oranı sınırına kadar
değişen beton kumunun dağılımı, 2A bölgesi kullanımı için kabul edilebilir bir
alternatifi oluşturur.
No. 4
U.S. Standard Sieve
8
16
30
50
100 200
0
90
10
80
20
70
30
60
40
50
50
40
60
30
70
20
80
10
90
0
Percent retained
Percent finer by weight
3/4 in
3 in
100
100
1000
10
100
1.0
0.1
0.01
0.001
Grain size in millimeters
Gravel
Coarse
Fine
Coarse
Sand
Medium
Fine
Silt
Clay
Şekil 3.19: 2A Bölgesi Dağılımı
Tablo 3.10: 2A Bölgesi için ÖBKB Dağılım Limitleri
US Standart Eleği
4.8.2
Boyut
(mm)
Alternatif Dağılım
1 ½”
38.1
100
¾”
19.1
85-100
No.4
4.76
50-75
No.16
1.19
25-50
No.50
0.297
10-25
No.200
0.074
0-5
Ön Yüz Betonu Destek Malzemesi (2B Bölgesi)
Beton ön yüzünün altında bulunan malzemenin dağılımı (Şekil 3.18’deki 2B
Bölgesi), inşaat tecrübelerinin kazanılması ve tasarımların gelişme göstermesi ile
değişim göstermektedir. Bu değişim, daha az oranda iri taneli malzeme ve daha
DOLGU BARAJLAR
84
fazla oranda ince taneli malzeme kullanımını, özellikle de 0, 074 mm ve 4.76
mm’den (No.4 ve 200 elekleri) geçen ince taneli malzemenin daha fazla kullanıldığı
karışımların yolunu açmıştır.
250-330 mm maksimum boyutlu ve 50-75 mm minimum boyutlu dağılımlar yoğun
ayrışma sebebiyle tatmin edici sonuçlar vermemiştir. Yüzey sıkıştırmasından sonra,
inşaat çalışmalarının sonucu olarak yüzey kayaları gevşemiştir. En dış yüzey düz bir
yüzey haline gelmemiş ve aşırı beton dökülmesi yaygın bir durum halini almıştı.
ICOLD Bülten 70 Öneriler, 1989
Ön yüz betonunu destekleyen malzeme için önerilen dağılım (ICOLD Bülten 70’de
gösterildiği gibi) Tablo 3.11’de gösterilmektedir:
Tablo 3.11: 2B Bölgesi için Bülten 70 Dağılım Limitleri
Boyut
Geçen yüzde,
(mm)
Ağırlıklı
3”
76.2
100
1 ½”
38.1
70-100
¾”
19.1
55-80
No.4
4.76
35-55
No.30
0.59
8-30
No.200
0.074
5-15
US Standart Elekler
Bülten 70 sınıflandırmasının amacı, maksimum dane boyutunu sınırlamak, döküm
sırasında ayrışma yapmayacak bir dağılımı sağlamak ve kabul edilebilir bir
geçirimlilik değeri elde edilmesi için yeterli miktarda ince taneli malzeme içermesi
içindir. 1x10-4 cm/s’lik bir hedef geçirgenlik değeri önerilebilir. Tipik olarak,
aşağıdakiler sınıflandırılır: 200 nolu elekten geçen %5-15 ve en az %40 oranında
kum boyutlu parçacıklara sahip ortalama bir malzeme elde etmek için 38-76 mm
arasında maksimum boyuta sahip, 4, 76 mm’den daha ince taneli malzeme oranı
%35-55 (4 nolu elek) olacak şekilde kullanılması gerekir.
Bu dağılım, düşük geçirgenliği ve biraz da kohezyonu temsil etmektedir.
Malzemenin kırılgan doğasından dolayı, inşaat aşamasında kaya dolgu bölgelerinin
DOLGU BARAJLAR
85
etrafında deformasyonlar meydana geldiği zaman açık çatlaklar görünebilir.
Brezilya’daki Xingo Barajında (Marulanda ve Pinto, 2000) ve Çin’deki Tianshengqiao
Barajında (TSQ1) (Mori, 1999) bu olay meydana gelmiştir.
Xingo: Xingo’da I Bölgesi (2B Bölgesi) dağılımı, %35-55 kum ve 200 elekten geçen
malzeme %10-15 oranı şeklindedir. Dolgu sırasında I bölgesindeki yüzey çatlakları
sol yamaca yakın yerlerde gözlemlenmiştir. Çatlakların ortalama genişliği 20 mm ve
bazıları dikey yönde 56 mm genişliğindeydi. Yaklaşık 15 mm’lik sapmalar rapor
edildi. İlk olarak, yüzeydeki çatlaklar mastik malzeme ile doldurularak dolguya
devam edildi. Üst kotlarda aynı bölgelerde yeni çatlaklar oluştuğu gibi eski
çatlakların etrafında da yeni çatlaklar gözlemlendi. Ön yüz beton imalatına
girilmeden önce, çatlaklar kumla dolduruldu ve yüzey tekrar derecelendirilerek
titreşimli
silindirle
sıkıştırılmıştır.
Xingo’daki
çatlaklar,
bölgeler
arasındaki
deformasyon karakteristiklerinin farklı olma nedeniyle açıklanmıştır. Çökme değerleri
ile hesaplanan deformasyon modülü, III bölgesinde (3B Bölgesi) 68 MPa, IV
bölgesinde ise (3C Bölgesi) sadece 24 MPa’dır. İnşaat aşamasında, vadi kesiti
etrafındaki kaya dolgu, üstündeki kaya dolgu yükü nedeniyle çöktü. Maksimum
kesitte meydana gelen bu aşağıya doğru hareket, kaya dolgunun yamaç
bölgelerinde çekme gerilmesi yaratarak vadi kesitine doğru çökmelere neden
olmuştur. Taneli, kohezyonsuz, kaya dolgu bölgeleri tehlike oluşturmadan bu
deformasyonları alırlar. Kırılgan, yüksek oranda ince taneli, beton yüzü destekleyen
malzeme I Bölgesi (2B Bölgesi) çatlak oluşturmadan bu deformasyonları
alamamaktadır.
Xingo’da meydana gelen deformasyonlar ve çökmeler, su tutulduktan sonra kaya
bölgeleri etrafında devam etti. İlk 1.5 yıl esnasında yaklaşık 110 l/sn’lik bir düzeyde
sızma miktarı normal davranış olarak kabul edilmiştir. Dolayısıyla, 6 hafta boyunca
oturma oranları önemli oranda artmış olup, daha sonra artıştan önceki oranlara
dönmüştür. Sızma oranları 180 ile 200 l/sn değişen oranlarda artmıştır. İnşaat
aşamasında, I Bölgesindeki (2B Bölgesi) çatlakların meydana geldiği yerde yapılan
su altı gözlemlerinde önemli derecede çatlaklar bulunduğu tespit edilmiştir. Bir yerde
bu açıklık 8 metre boyunda 15 mm genişliğinde bulunmuş olup, 300 mm civarında
bir sapma iki döşeme arasında gözlemlenmiştir.
Devam eden çökmeler ve artan sızmalar birbiri ile yakın derecede bağlantılıdır
(Soussa, 1999). Ön yüz betonunda meydana gelen ilk çatlaklar, I Bölgesindeki (2B
Bölgesi) çatlaklar için açıklanan benzer davranışın sonucudur. İnce taneli malzeme
DOLGU BARAJLAR
86
oranı fazla olan kaya dolgu konseptinin olduğu yerde, sızmalar az geçirimli
malzemeye sahip baraj dolgusuna doğru hareket eder. Bu bölgedeki sızmanın
sonucu olarak, çökmelerin artan miktarda olması ıslanmaya ve doygunluğa bağlı
olduğu düşünülmektedir. Artan çökmeler çatlakların genişliğinin daha fazla olmasına
yol açmıştır. Büyük olasılıkla, I Bölgesinde (2B Bölgesi) çatlaklar tekrar açılarak
artan miktarda sızmalara izin verecektir. Çatlakların tekrar açılması, kirli kum
dökülmesinden
sonra
neden
tam
bir
geçirimsizlik
sağlanmadığını
ayrıca
açıklamaktadır.
Tianshengqiao: Çin’de bulunan 180 m yüksekliğindeki TSQ1 Barajında ön yüz
beton destek malzemesinin, IIB Bölgesi (2B Bölgesi) maksimum dane boyutu 80
mm ve ince malzeme oranı da % 10-15 arasındadır. Barajın mansap yüzünden kaya
dolgular yapılarak baraj 7 aşamada yükseltilmiştir. Ön yüz betonu da 3 aşamada
yapılmıştır. Mori (1999), barajın mansap yüzüne takip eden aşamalar ile ek dolgular
yapılırken IIB Bölgesinde 100 mm genişliğinde 3 m derinliğinde birçok dikey
çatlaklar gözlemlenildiğini rapor etmiştir. 30 mm genişliğinde ve 3-4 m derinliğindeki
çatlaklar %10 çimento ve %90 uçucu kül karışımlı enjeksiyonla doldurulmuştur. 30
mm’den daha geniş çatlaklar ise %5 çimento, %35 uçucu kül ve %60 kumdan
oluşan bir enjeksiyon karışımıyla doldurulmuştur. Çatlakların gözlemlendiği alanda
ana donatının altına ilave bir donatı konulmuştur. Ön yüz betonu donatısı, üçüncü
aşama beton dökümünde arttırılmıştır.
Yeniden Düzenlenen ICOLD Bülten 70 Dağılımı
İnşa aşamasında çatlayabilecek ve işletme sırasında tekrar açılabilecek olan 2B
bölgesinde
fazla
miktarda
ince
taneli
malzeme
içeren
kırılgan
malzeme
konmasından kaçınılmalıdır. İşletme sırasında açılan ya da tekrar açılan çatlaklar,
ilave deformasyonların oluşması durumunda ön yüz betonunun çatlamasına neden
olabilir. Bu çatlakları önlemek amacıyla bu bölge tamamıyla kohezyonsuz olmalıdır.
Çünkü deformasyon meydana geldiği zaman 2B bölgesi malzemesi herhangi bir
çatlak oluşmadan hareketlere uyum göstermelidir. Kohezyonsuz ince taneli
malzeme oranı %5, 4 nolu elekten geçen malzeme oranı %40-50 ve maksimum
dane çapı 80mm olan kırılmış ve işlemden geçmiş iyi kalitedeki (beton agrega
kalitesine yaklaşan) malzeme önerilmektedir. Ön yüz betonu destekleme malzemesi
için yeniden düzenlenen Bülten 70 dağılımı Tablo 3.12 ve Şekil 3.20’de
gösterilmektedir.
DOLGU BARAJLAR
87
Tüm parçacıkların temsil edildiği iyi dağılımlı bir malzeme elde etmek için, malzeme
kırılarak, yıkanarak ve elekten geçirilerek üretilmelidir. Doğal kum ile kırılmış
kayanın karıştırılması ile üretilen boşluklu dağılımdan kaçınılmalıdır. Dikkatle
yapıldığında bu malzeme döküm zamanında ayrışmaya meydan vermeyecek ve 10ton’luk titreşimli silindir ile 4 pas yapılarak kolayca sıkıştırılacaktır. Bu malzemenin
geçirgenliği, sıkıştırıldığında normal olarak 10-2 cm/sn aşacaktır. Eğer kohezyonlu
ince taneli malzeme kullanılırsa malzeme daha az geçirgen olacak ve kırılmalara
yatkın bir davranış gösterebilecektir. Yeniden düzenlenen 2B bölgesi dağılımı ve
Bülten 70 dağılımı arasındaki ana farklılık 200 nolu elekten geçen ince taneli
malzeme yüzdesidir.
Tablo 3.12: 2B Bölgesi için ÖBKB Dağılım Limitleri
US
Standart Boyut
Elekler
(mm)
Yeniden
Düzenlenen
2B
Bölgesi
Sınırları
3”
76.2
100
1 ½”
38.1
70-100
¾”
19.1
55-80
No.4
4.76
35-60
No.16
1.19
18-40
No.50
0.297
6-18
No.200
0.074
0-7
(kohezyonsuz)
R.J. Casinader (2002), aşağıdaki dağılımın kullanılması halinde, 2B bölgesinin
tutma fonksiyonunun sağlanabileceğini ifade etmiştir:
80 mm
4.76 mm (4 nolu elek)
%100 geçen
%30-50 geçen
0.074 mm (200 nolu elek) kohezyonsuz ince taneli %2-10 geçen
Bu kabul edilen dağılım, döküm sırasında ayrışmaya meydan vermez ve kaya
dolgunun daha sonra oluşabilecek deformasyonu sırasında çatlak oluşturmaz.
Vaughn’in kum kalesi testi, önceden de altı çizildiği gibi malzemenin kohezyonsuz
DOLGU BARAJLAR
88
olup olmadığını belirlemek için kullanılır. Çoğu zaman 200 nolu elekten geçen
malzemenin %10’dan fazlası kohezyon özelliği gösterecek ve açık çatlakları
destekleyecektir.
U.S. Standard Sieve Size
No. 4
8
16
30
50
100 200
0
90
10
80
20
70
30
60
40
50
50
40
60
30
70
20
80
10
90
Percent retained
Percent finer by weight
3/4 in
3 in
100
100
0
1000
10
100
1.0
0.01
0.1
0.001
Grain size in millimeters
Gravel
Coarse
Fine
Coarse
Sand
Medium
Fine
Silt
Clay
Şekil 3.20: Yeniden Düzenlenen 2B Bölgesi Dağılımı
3” Altı Kırılmış Malzeme
3” altı kırılmış malzeme, birçok ÖBKB’nin ön yüz betonunu destekleme malzemesi
için kullanılmıştır. Sert ve yeterli özellikteki bazalt ve granitler kullanıldığında nihai
dağılımlar, %5’den daha az oranda ince taneli malzeme ve 4 nolu elekten %10 ile
%25 arasında geçen kum içermektedir. 145 m yüksekliğindeki Mohale ÖBKB’de ve
20 m yüksekliğindeki Keenleyside (çok sert granit) ÖBKB’de, 2B bölgesi dağılımı
Tablo 3.13’de gösterilmektedir.
Yukarıdaki malzemeler döküm sırasında bir miktar ayrışma yapabilecek iri taneli bir
görünüm gösterirler. Bunun nedeni içerisindeki kum boyutlu malzemenin düşük
yüzdesidir.
Keenleyside Barajında malzeme, ÖBKB’nin beton ön yüzü destekleme malzemesi
ve yaklaşım kanalı beton kaplamasının alt dreni olarak kullanılmıştır. Tablo 3.13’de
gösterildiği gibi, test dağılımının geçirgenliği, Şekil 3.21’de gösterilen test düzeneği
kullanılarak sahada ölçülmüştür. Malzemenin hem ön yüze destek hem de yüksek
kapasitede dren yapabilmesi amacıyla testlere gerek duyulmuştur. Test için
kullanılan malzeme, sahada yapılan dökümle eş zamanlı olarak yatay tabakalar
halinde test düzeneğine yerleştirilmiştir. Malzemenin ölçülen geçirgenliği 1-2
cm/s’dir.
DOLGU BARAJLAR
89
Materon (1998), dünyanın birçok yerinde ve birçok barajında 2B bölgesi ön yüz
betonu destekleme malzemesinin karakteristiklerini özetlemiştir. Brezilyalının
tecrübeleri Tablo 3.14’de özetlenmektedir:
Tablo 3.13: Sert, Sağlam Bazalt ve Granit 3” Altı Kırılmış Malzeme Dağılımı
US
Standart
Eleği
Boyut
mm
Geçen yüzde,
Ağırlıklı
Mohale
Lesotho
Keenleyside
British Columbia
Ölçülen Dağılım
Hedef Dağılım
Ortalama
Dağılım
Test Dağılım
3”
76.2
100
100
100
100
1 ½”
38.1
70-90
60-95
78
92
¾”
19.1
30-55
30-65
36
60
No.4
4.76
8-25
8-35
15
22
No.16
1.19
3-17
3-20
10
12
No.50
0.297
1-10
0-10
6
8
No.200
0.074
0-5
0-5
3
4
Tablo 3.14: Brezilya ÖBKB’leri 2B Bölgesi Karakteristikleri (Sobrinho, vd., 2000)
Baraj
Fox do
Segredo
Areia
Ita
Xingo
Dolgu Tipi
Kırılmış
Sağlam
Bazalt
Kırılmış
Sağlam
Bazalt
Kırılmış
Sağlam
Bazalt
Gri
Sağlam ve Kırılmış
Sağlam
Aşınmış
Bazalt
Granit/
Gnays
İşlenmiş
Gnays
Maks. 4”
Temeldeki
genişlik, m
13
8
10
12
10
12
Kretteki
genişlik, m
4
5
3+4
4/6
3+4
3+4
Tabaka
kalınlığı, mm
400
400
400
400
400
400
100
75
75
100
75
100
50
45
60
70
50
80
12
20
25
44
15
45
1
2
5
10
7
11
Maks.
Parçacık
boyutu
25.4 mm, %
geçen
4 nolu elek, %
geçen
100 nolu elek,
DOLGU BARAJLAR
Machadi
nho
Itapebi
90
% geçen
0
200 nolu elek,
% geçen
0
1
7
2
7
Sıkıştırma:
Yatay yüzey
(paslar/silindir)
Yukarı şev
(paslar/silindir)
4/10 ton
vibrasy
onlu
6 pas
4/10 ton
vibrasyo
nlu
4 statik +
6/vibrasy
onlu
4/9 ton
vibrasy
onlu
Ekstrüd
e Duvar
6/9
ton
vibrasyonl
u
4 statik +
6/vibrasyo
nlu
4/10 ton
vibrasyo
nlu
Ekstrüde
Duvar
4/9 ton
vibrasyo
nlu
Ekstrüde
Duvar
Boşluk Oranı
0, 31
0, 21
0, 175
0, 31
0, 19
21, 2
22, 7
21, 5
21, 2
19, 7
22
Yeterli
Yeterli
Yeterli
Çatlak ve İnşa
Oturma
halinde
Yoğunluk,
kN/m3
İnşa
aşamasındaki
performans
540
İnşa
halinde

50mm screen
(typical each end)
Pipe filled with drain rock
90° weir
(150 deep)
A
A
As-built Test Setup - Longitudinal Section
Not to Scale
Dimensions in
Place and compact drain rock
in 100 mm horizontal lifts
5 mm steel plate
10 mm neoprene gasket
Cross Section A-A
Not to Scale
Şekil 3.21: Keenleyside, Geçirgenlik Test Düzeneği
4.8.3
İnşaat Aşamasında Yüzey Koruması
İnşaat aşamasında yüzey koruması için Bordür Metodu kullanılmalıdır. Bu metot,
her tabakadan sonra memba tarafında bir beton bordür yapımı ve beton bordüre
DOLGU BARAJLAR
91
karşı onu takip eden tabakanın sıkıştırılmasından ibarettir. Bordür betonunda
kullanılacak beton karışımı aşağıda verilmektedir.
Çimento
: 70-75 kg/m3
Agrega, ¾ “ : 1173 kg/m3
Kum : 1173 kg/m3
Su
: 125 l
Bu makinenin kalıbı, memba yüzünün eğimi ile aynı olacak şekilde tesis edilir.
Bordür yapımı aşağıdaki aşamalardan oluşmaktadır:
2B bölgesinin sıkıştırılmış yüzeyinin yatay bir yüzeye sahip olacak şekilde
düzenlenmesi,
Memba yüzü eğiminde ve 2B tabakası serim yüksekliğinde bordür yapılması,
Belirtildiği gibi kuru bir karışım kullanılması,
Arazi personeli tarafından ya da topuk plağı noktasında sabitlenmiş bir noktada
monte edilen bir alet ile makinenin doğrultusunun kontrol edilmesi,
2B zonu malzemesi bordür uygulamasından en az 1 saat sonra serilmelidir.
Topuk plağının talveg kotuna kadar olan bölümünde bordür içerisinde borular
bırakılarak bordür arkasındaki zonun içerisinde su basıncı oluşması önlenmelidir.
Katman halindeki bordürler, sıkıştırma nedeniyle yanal basınçlara karşı dayanıklı
olmalıdır. İki tabakada ya da daha aşağıdaki bordüre bağlanan bordür inşaatında,
2B bölgesi destekleme malzemesinin iki tabakada sıkıştırılması muhtemelen bu
zorluğunun üstesinden gelme amaçlıdır.
Ön yüz beton ve bordür arasında bir bağ oluşmasını önlemek için bordürün
yüzeyinde bir yalıtım malzemesi kullanılma uygulamaları bulunmaktadır.
DOLGU BARAJLAR
92
Truck mixer
Stage I - Curb Extruded
Extruding curb
machine
Extruded face
protection
Typical Extruded Curb
1.4
Zone 2A
Plinth
Dam slope
1
1
8
Stage II - Transition Placing
Tractor or grader
Transition, Zone 2B
Stage III - Compaction
Vibratory roller
Şekil 3.22: Beton Bordür Yapımı ve Onu Takip Eden Tabakanın Sıkıştırılması
Mühendislik parametreleri açısından zayıf nitelikli malzemenin, ön yüzü beton
kaplamanın davranışını önemli derecede etkileyen baraj taban genişliğinin 2/3’ü
uzunluğundaki bölgenin dışında kullanılması önerilmektedir.
DOLGU BARAJLAR
93
4.8.4
Gövde İçerisinde Batardo Kullanımı
ÖBKB barajlarda memba batardosunun gövde dışında ayrı bir yapı olarak
projelendirilmesi tercih edilmektedir.
Ancak özel durumlarda ÖBKB’lerde inşaat sırasında nehir derivasyonuna bir
esneklik kazandırması amacıyla 50 yıllık taşkını silme (hava paysız) geçirebilecek
şekilde baraj içerisinde bulunan bir batardo projelendirilebilir. Bu durumda baraj
gövdesi dışında veya bitişik daha düşük tekerrür debili (Q2,
5, 10
gibi) taşkını
karşılayacak şekilde bir ön batardo yapısı tasarlanması gerekebilir.
Daha düşük geçirgenliğe sahip 2B zonu veya dış yüzey üzerindeki bordür beton
tabakası batardo içerisinden gelen akımı kontrol etmek amacıyla kullanılır.
4.9
Baraj Ölçüm Aletleri
4.9.1
Ölçüm Sistemleri
Ön yüzü beton kaplı barajlarda kullanılan ölçüm tesislerinin genel kullanım yerleri ve
ölçüm özellikleri Tablo 3.15’de verilmektedir.
Tablo 3.15: Ölçüm Cihazları
Ölçüm Özelliği
Yerleştirileceği Bölge
Tipik Ölçüm Cihazı
Doğrultu
Krete yakın noktalar ve mansap
şevi boyunca
Harici çökme röperi
Ön
yüz
beton
plağının
deformasyonu
ve
gövde
dolgusu içerisindeki oturma ve
toplam basınçlar
Ön yüz beton kaplaması, gövde
dolgusu, baraj temeli
Birim
deformasyon
ölçer,
inklinometre,
oturma
ölçer,
ekstensometre, elektro level
Derzlerdeki açılma, kapanma
ve çatlak
Ön yüz beton
çevresel derzleri
Derz ölçer, çatlak ölçer
Su basıncı
Baraj temeli ve sahiller
Piyezometre, rasat kuyusu
Sızma miktarı
Galeriler, baraj mansap topuğu
V ağızlı sızıntı ölçer
Deprem etkisi
Kret, baraj topuğu
İvme kaydedici, kuvvetl, yer
hareketi ölçer, mikro sismik
kaplama
ve
4.9.1.1 Piyezometre
Baraj temel kayası ve alüvyon içi ile sağ ve sol sahillerde enjeksiyon perdesinin
efektifliğini ölçmek için kullanılan piyezometreler, rasat borulu veya titreşim telli
olmak üzere iki tiptir (Şekil 3.23).
DOLGU BARAJLAR
94
Şekil 3.23: Tipik Titreşim Telli Piyezometre Yerleşimi
4.9.1.2 Oturma Ölçer
İnşaat aşaması, su tutma ve işletme aşamalarındaki oturmaları gözlemlemek için
kullanılan cihaz hidrolik veya elektriklidir (Şekil 3.24).
DOLGU BARAJLAR
95
Şekil 3.24: Tipik Oturma Ölçer Yerleşimi
4.9.1.3 Basınç Ölçer
Gövde dolgusunda oturmaların ölçümünün yanında basınçların da ölçülmesi, analiz
modelinin sahadaki imalat ile uyumluluğunu teyit etmek için önerilmektedir (Şekil
3.25).
DOLGU BARAJLAR
96
Şekil 3.25: Tipik Basınç Ölçer Yerleşimi
4.9.1.4 Deformasyon Ölçer
Şekil 3.26: Tipik Deformasyon Ölçer Yerleşimi
4.9.1.5 Isı Ölçer
Ön yüz beton kaplamasına mesnetlik edecek bölgeye yerleştirilen ısı ölçerler
genelde kaplamaların birleşim derzlerine denk getirilmektedir. Derz birleşimlerinden
herhangi bir sızma olması halinde kaçağın yerinin belirlenmesine yardımcı
olmaktadır. Fiberoptik ve ısı sensörü olmak üzere iki sistem bulunmaktadır.
Fiberoptik sistemin avantajı döşenen hat boyunca ölçüm alınabilmesidir. Fakat
DOLGU BARAJLAR
97
inşaat
aşamasında
fiberoptik
hattın
zarar
görmesi
durumunda
tekrar
kullanılamamaktadır (Şekil 3.27).
Şekil 3.27: Tipik Isı Ölçer Yerleşimi
4.9.1.6 Elektro-Level
İnklinometreye ek olarak, ön yüz kaplamasının su tutma aşamasında ve işletme
ömrü boyunca yaptığı sehimi gözlemlemek için kullanılır (Şekil 3.28).
Şekil 3.28: Tipik Elektro-Level Yerleşimi
DOLGU BARAJLAR
98
4.9.1.7 Derz Ölçer
Elektrikli veya mekanik olan bu cihazlar ön yüz kaplamasında yer alan derzlerde
oluşan açılma ve kapanmaları gözlemlemek üzere kullanılmaktadır. Derz hareketinin
değerlendirilmesi durumuna göre bir, iki veya üç eksenli derz ölçerden biri seçilmesi
uygun olmaktadır (Şekil 3.29, 3.30).
Şekil 3.29: Tipik Tek Eksenli Derz Ölçer Yerleşimi
Şekil 3.30: Tipik Üç Eksenli Derz Ölçer Yerleşimi
DOLGU BARAJLAR
99
4.9.1.8 İvme Ölçer
Baraj
kret,
temel
ve
sahillerde
kuvvetli
yer
hareketi
ölçümü
amacıyla
kullanılmaktadır. Bu ivme ölçerlerin eş zamanlı olarak devreye girmesi önemlidir.
4.9.1.9 Harici Çökme Röperi
Harici çökme röperleri, düşey ve yatay doğrultuda oluşacak yer değiştirme
miktarlarını ölçmek amacıyla krete yakın seviyelerde ve mansap kısımlarında bir
sıra halinde yerleştirilebilir (Şekil 3.31).
Şekil 3.31: Tipik Harici Çökme Röperi Yerleşimi
4.9.1.10 V Ağızlı Sızıntı Ölçer
Drenaj galerisinde veya baraj mansap topuğunda toplanan sızıntı sularının
ölçülmesi, için V ağızlı savaklar kullanılmaktadır (V-Notch Weir) (Şekil 3.32).
DOLGU BARAJLAR
100
Şekil 3.32: Tipik Sızıntı Ölçer Savak Yerleşimi
4.9.1.11 Su Kotu Ölçer
Şekil 3.33: Tipik Su Kotu Ölçer Yerleşimi
4.9.2
Geçmiş Örnekler
Şekil 3.34: Kum-Çakıl Dolgu Barajda Ölçüm Aleti Yerleşimi
DOLGU BARAJLAR
101
Şekil 3.35: Maksimum Kesit Kaya Dolgu Barajda Ölçüm Aleti Yerleşimi
4.10
Yardımcı Yapılar
Bu bölüm ön yüzü beton kaplı barajlardaki beton plağın yardımcı yapılarla
bağlantılarını ve karşılıklı ilişkilerini kapsamaktadır.
4.10.1
Dipsavak
ÖBKB barajlarda tipik bağlantı detayı Şekil 3.36’da gösterilmektedir.
Low level
outlet tower
Spit anchor
Rodflex fiberglass
membrane
Rodimperm
membrane
Existing
waterstop
Joint around tower
0
0.25
0.5 meters
Şekil 3.36: Dipsavak Ve Ön Yüz Betonu Bağlantısı
DOLGU BARAJLAR
102
Şekil 3.37: Kondüvi Ön Yüz Beton Birleşim Detayı
Şekil 3.38 Kondüvi İle Ön Yüz Betonu Birleşim Kesiti
DOLGU BARAJLAR
103
4.10.2
Dolusavağa ve Su Alma Duvarlarına Bağlantı
Ön yüz betonuna bitişik duvarlara çok dik yamaç gibi davranılmalıdır. Duvarın,
çevresel derzin ve destekleyici filtrenin bir parçası olan topuk plağının tasarım
detaylarında, verilen özel geometrik kısıtlamalara dikkat edilmelidir. Mümkün
olduğunda, dolgu deformasyonlarının bir sonucu olarak su tutucunun muhtemel
kopmasını ve ön yüz betonunun dik yapılı duvardan veya doğal yamaçtan ayrılma
eğilimini önlemek için bu duvarların yüksekliği kısıtlanmalıdır (Şekil 3.39).
Concrete face rockfill dam
Concrete gravity dam
Vertical face
Membrane
Concrete face
Protective cap
Lean concrete
Bituminous filler
4mm x 200mm or similar
0
0.2 meters
Waterstop
Şekil 3.39: Dolusavak Ve Ön Yüz Betonu Bağlantısı
DOLGU BARAJLAR
104
5
ASFALT ÇEKİRDEKLİ BARAJLAR
5.1
Giriş
Asfalt çekirdekli kaya dolgu barajlar, geçirimsizliğin kil çekirdekli barajlarda olduğu
gibi merkezde temin edildiği barajlardır. Geçirimsizliği sağlayacak malzemenin hem
nitelik hem de nicelik olarak uygun olmadığı veya taşıma mesafesinin kabul edilebilir
sınırlar dışında kaldığı durumlarda seçilebilecek en uygun baraj tipleri arasındadır.
Kayanın yüksek geçirgenliği sızma meydana gelse bile borulanma tehlikesi
yaşanmasını engeller. Asfalt çekirdek serme ve sıkıştırma işlemleri kil çekirdekli
dolgu barajlarda olduğu gibi olumsuz hava şartlarına çok bağımlı olmadan
yürütülebilmektedir. Yüksek dayanımlı dolgu kayası baraj gövdesinde duraylılığı
sağlar ve deformasyonları engeller.
Geçirimsizlik merkezde bulunan asfalt çekirdek ile sağlandığından, asfalt çekirdek
imalatına özel itina gösterilmesi zorunludur. Özellikle dünyada şimdiye kadar çok
yüksek asfalt çekirdekli bir baraj imalatı henüz gerçekleşmediğinden, asfalt
çekirdeğin olası sızıntılara veya kendisini destekleyen dolgu malzemeleri ile birlikte
sergileyeceği davranışa dikkat edilmelidir. Bu amaçla proje aşamasında sayısal
yöntemler kullanılarak gerekli ve yeterli analizler yapılmalı, imalat safhasında
şantiyede kontrollük hizmetleri ise özenle yürütülmelidir.
Asfalt çekirdekten kabuklara doğru, ince malzemeden daha kalına doğru giden bir
zonlama yer almaktadır. Aşağıda tipik bir asfalt çekirdekli kaya dolgu baraj kesiti
verilmektedir.
Şekil 5.1: Asfalt Çekirdekli Baraj Tipik Enkesiti
DOLGU BARAJLAR
105
1: Asfalt Çekirdek
2: Filtre/Geçiş zonu
3: Geçiş zonu
4A – 4B: Kaya dolgu
5: Riprap – Koruyucu zon (Gerekmesi halinde)
5.1.1
Tasarıma Yönelik Analizler
Tasarıma yönelik analizler toplam deformasyonun, şev stabilitesinin ve şev
eğimlerinin ve barajın temelinde meydana gelecek olası oturmaların belirlenmesine
yöneliktir. Diğer taraftan asfalt çekirdekte imalat nedeniyle veya deprem nedeniyle
meydana gelebilecek aksaklıkların değerlendirilmesi amacıyla sızma tahkiklerinin
yapılması da tasarım açısından gereklidir.
Fakat diğer taraftan asfalt çekirdeğin ve gövde zonlarının, yukarda verilen tasarıma
yönelik analizleri dışında;

İki ve üç boyutlu gerilme deformasyon analizleri yapılması,

Üç eksenli testlerle malzeme özelliklerinin belirlenmesi,

Baraj temeli karakteristiklerini ortaya çıkarmak amacıyla belirsizliklerin
giderilmesine yönelik jeofizik metodların uygulanması,
tasarıma yönelik gerekebilecek ve önerilen diğer çalışmalardır.
Baraj gövdesi bütünü için yapılması gereken yarı - statik ve dinamik şev stabilitesi
analizleri yanında, asfalt çekirdek davranışının rezervuar doldurulması ve deprem
durumlarında detaylı olarak incelenmesi gereklidir.
Tüm baraj tiplerinde olduğu gibi asfalt çekirdekli barajların yarı – statik ve dinamik
analizlerinde öncelikle baraj yerinde sismik tehlikenin belirlenmesi gerekli ve
zorunludur.
5.1.2
Kaya Dolgu Davranışı
Gövde dolgusunda kullanılacak kaya dolgunun niteliği ve dolayısıyla sahip olacağı
içsel sürtünme açısı, şev stabilite analizlerini ve dolgu şevlerini belirleyen esas
faktördür. Kaya dolgu parametreleri temel olarak aşağıda sıralanan kriterleri
sağlamalıdır veya sıralanan limitlerin dışında değerler varsa bütün kriterler beraber
değerlendirilerek kayanın kullanılabilirliğine karar verilmelidir.
 Don sonrası direnç kaybı %10’u aşmamalıdır.
DOLGU BARAJLAR
106
 Özgül ağırlığı 2.6 t/m³’den az olmamalıdır.
 Los Angeles aşınma kaybı 100 devirde en fazla %10, 500 devirde en fazla
%40 olmalıdır.
 İçerisinde silttaşı, kiltaşı, şeyl vs. gibi bağlayıcısı az olan kayaçlar
bulunmamalıdır.
 Dane çapı 90 cm’i geçmemelidir.
 Sahip olacağı gradasyon ile, filtre ve destek zonları içerisine girişimde
bulunmamalıdır.
 Sodyum sülfat don kaybı %10’u aşmamalıdır.
Bilindiği üzere kaya dolgunun davranışı elastik ve lineer değildir. Kaya dolgu
üzerinde bulunan basınç kayma dayanımını ve hacimsel uzamaları artırmaktadır.
Ayrıca kaya dolgu davranışı yoğunluğa, şekle ve gradasyona bağlıdır.
Dolgu imalatı yapılırken serme ve sıkıştırma işlemleri sırasında, deneme dolguları
yapılarak kayanın projede öngörülen ve şartnamelerde yazılan özellikleri sağlayıp
sağlamadığı kontrol edilmelidir. Kaya dolgu için dane çapına göre ince, orta ve kaba
olarak sınıflandırma yapılırsa sırasıyla maksimum dane çapı ve sıkışmış tabaka
kalınlıkları ince malzemede 30 cm – 40 cm, orta malzemede 60 cm – 100 cm, iri
malzemede 100 cm – 120 cm olmalıdır.
Deformasyon
modülleri,
dolgudaki
boşluk
oranı
ve
dolgu
malzemenin
karakteristiğine bağlı olarak 25-400 mPA aralığındadır. Genelde üniform bir dağılıma
sahip kaya dolgu örneğin çok iyi sıkıştırılmış çakıl dolguya göre daha düşük
deformasyon modüllerine sahiptir. Dolayısıyla bu noktada kaya dolgu gradasyonu
yüksek elastik modül temini için önemli bir parametre olmaktadır.
Dolguda kullanılan kayanın içsel sürtünme açısı doğrudan kayanın kesme
dayanımını belirlemektedir. Günümüze kadar kaya dolgulardan elde edilen içsel
sürtünme açısı değerleri Leps tarafından verilen eğriler ile de uyum içerisindedir.
DOLGU BARAJLAR
107
70
Isabella granite 4 in. USED 1948
Infiernillo diorite 8 in. CFE 1965
Cachuma gravel 3/4 in. USBR 1953
Infiernillo conglom 8 in. CFE 1965
Cachuma gravel 3 in. USBR 1953
Malpaso conglom 8 in. CFE 1965
Cachuma quarry 3 in. USBR 1955
Pinzandaran gravel 8 in CFE 1965
Oroville tailings 3 in. USED 1963
Infiernillo basalt 7 in. CFE 1966
Soledad gravel 4 in. CFE 1965
Infiernillo gness X 7 in. CFE 1966
Infiernillo gneiss Y 7 in. CFE 1966
65
Contreras gravel 7 in. CFE 1965
Santa Fe rock 7 in CFE 1965
60
Fort Peck sand No. 20 TML 1939
Scituate sand No. 8 TML 1941
Friction angle , in degrees
Ottawa std. sand – TML 1938
55
50
45
40
35
30
1
2
5
10
20
50
100
200
500
Normal pressureN, in pounds per square inch
Şekil 5.2: Leps Eğrisi
Leps eğrisinden görüleceği üzere, normal basınç içsel sürtünme açısı değerinde asıl
belirleyicilerdendir. Kayma gerilmesi ile normal gerilme basitleştirilmiş şekilde:
τ =A*(σ’)b formülü ile birbiriyle ilişkilidir.
τ : Kayma dayanımı
σ’ : efektif normal gerilme
A ve b : kaya tipine bağlı ampirik katsayılar
Formül ve eğri birlikte değerlendirildiğinde, kaya dolgunun normal gerilmenin düşük
olduğu kabuk bölgelerine doğru daha yüksek içsel sürtünme açısına, normal
gerilmenin fazla olduğu dolgunun iç bölgelerinde ise daha düşük içsel sürtünme
açısına sahip olduğu sonucu ortaya çıkmaktadır.
DOLGU BARAJLAR
108
5.1.3
Sonlu Eleman Yöntemleri ile Deformasyon/Gerilme Analizleri
5.1.3.1
Limit Denge Analizleri (Yarı – Statik Metod)
Sonlu elemanlar metodları ile yatay yükle limit denge analizleri gerçekleştirilebilir.
Artımsal dinamik analiz olarak bilinen bu tip analizlerde deprem yükü faktörlerle
arttırılarak şev ya da dolgunun göçme yüzeyi ve göçmenin oluştuğu yükleme
durumu belirlenir. Bu yüklemenin kmax değerine oranı da dolgunun güvenlik faktörü
olarak değerlendirilebilir. Basit Mohr-Coulomb kohezyon ve sürtünme açısı değerleri
ile yapılabilecek bu analizden elde edilen deformasyon değerleri sadece göçme
yüzeylerini gösterme açısından önemlidir. Bu analizlerden elde edilen gerilmeler ve
deformasyonlar barajın sismik performansı için bir gösterge olarak kullanılamaz;
sadece göçme kamasını belirlemek için kullanılmalıdır. Analizler sonucunda
güvenlik sayısının 1’in altına düştüğü durumlarda üç boyutlu analizlerden elde
edilecek kalıcı deformasyon ve gerilme değerlerine bakılmalıdır. Üç boyutlu sonlu
elemanlar modelleri ile yapılacak sınır stabilite analizlerinin daha yüksek güvenlik
faktörü sağlaması beklenebilir.
5.1.3.2 Statik Analizler
Statik analizler deformasyon tahmini için kullanılmalıdır. Bu analizlerde kret ve
gövde deformasyonun gerçekçi tahmini için:

Yapım aşamalarının modellenmesi gerçek deformasyonların elde edilmesi
ve plak-gövde etkileşiminin modele doğru yansıtılması için gerekmektedir.

Gövde elemanları için basit doğrusal olmayan elastik modeller ya da
karmaşık plastisite modelleri gerekmektedir.

Rezervuar yüklemesi asfalt çekirdeğin davranışını ve ortaya çıkan
gerilmeleri değerlendirmek açısından önemlidir.
Analizler girdileri deneylere dayanmayıp bir takım tahminleri ve öngörüleri içeriyorsa,
her mühendislik hesabı gibi bu hesaplardan elde edilen sonuçlar da bir davranış
indeksi olarak kabul edilmeli, parametrik analizlerle tasarım seçimlerinin davranışa
etkisi araştırılmalıdır.
DOLGU BARAJLAR
109
5.1.3.3 Zamana Bağımlı Dinamik Analizler
Zamana bağımlı analizler asfalt çekirdek ve çekirdeği çevreleyen dolguların birbiriyle
olan etkileşimini modellemek için kullanılan oldukça karışık bir yöntemdir. İki ve üç
boyutlu sonlu elemanlar yöntemi bu metod için geçerlidir. Analizlerde;

Sismik riskin çözümü yapılan baraja uygun olarak üç yer hareketi ile
modele yansıtılması,

Sönümlemedeki artışın dolguya yansıtılması,

Seçilen zaman aralığının çözüm yapan bilgisayar kapasitesine bağlı olarak
mümkün olduğunca küçük seçilmesi,
sonuçların sağlığı açısından önemlidir.
5.1.3.4 Üç Boyutlu Analizler
Üç
boyutlu
analizler
baraj
davranışı
hakkında
detaylı
bilgi
edinmeyi
sağlayabilmektedir. Fakat model oluşturma ve malzeme modellemede yaşanacak
problemler ile sonlu eleman modelinin sahip olabileceği boyutlar çözümü oldukça
zor ve karmaşık bir hale sokmaktadır. Dolayısıyla üç boyutlu analizlerin deprem riski
ve barajın sahip olduğu riskin yüksek olduğu yerlerde yapılması önerilmektedir.
Üç boyutlu analizlerde;

Asfalt çekirdek ve gövde dolgusunun aşamalı ve birlikte yürütülen imalatı
modellenmeli ve asfalt çekirdek ile asfalt çekirdeği çevreleyen destek
zonları etkileşimi modele uygun bir şekilde yansıtılmalı.

Malzemelerin lineer olmayan davranışları modelde kullanılmalı.

Rezervuar yüklemesi statik analizlerde belirtildiği gibi modelde kullanılmalı.
5.1.3.5 Gövde Şev Eğimleri
Asfalt çekirdekli barajlar, geçirimsizliğin çekirdekte sağlandığı kaya dolgu barajlar
olduğundan pratikte mansap dolgusunda su etkileri hiç bir koşulda hesaplarda
gözönüne alınmamaktadır. Memba tarafında ise işletme durumunda su etkileri
gözönüne alınmalıdır. Gövde şev eğimlerini asıl belirleyen faktörler, diğer kaya
DOLGU BARAJLAR
110
dolgu barajlara benzer olarak baraj yüksekliği, barajın inşa edildiği bölgenin
depremselliği ve dolguda kullanılan kayanın kalitesidir.
Stabilite analizlerinde, eğer gövde altında nispeten daha zayıf bölgeler var ise,
kayma dairelerinin temelden geçmediği kontrol edilmelidir. Dolguda kullanılan
kayanın kalitesi ve sahip olduğu içsel sürtünme açısının gövde şevlerini belirleyen
asıl faktör olduğundan emin olunmalıdır.
5.1.3.6 Tasarım Depremi
İşletme Esaslı Deprem (İED) : İED, baraj yerinde sadece küçük ve kabul edilebilir
seviyede
hasar
seviyesi
ile
sonuçlanabilecek
yer
hareketlerinin
düzeyini
göstermektedir. İED 100 yıllık periyodu aşmayan % 50 ihtimalli yer hareket seviyesi
olarak tanımlanır. Barajlar, yardımcı yapılar ve ekipmanlar fonksiyonel olarak
yerinde kalmalı ve İED’yi aşmayan deprem hareketlerinin meydana gelmesiyle
oluşabilecek hasarlar kolayca tamir edilebilmelidir.
Emniyet Esaslı Deprem (EED) : EED tasarlanan veya analiz edilen baraj için,
maksimum yer hareketini meydana getirecektir. EED yüklenmesine maruz
kalındığında barajın su tutma kapasitesini sürdürebilmesi gereklidir.
Maksimum Güvenilir Deprem (MCE) : MCE, tahmini tektonik çerçevede ya da şu
an bilinenlerle coğrafik olarak tanımlanan tektonik şartlarla ya da tanımlı bir fay
boyunca görülen makul derecede olası en büyük depremdir. MCE, tahmin edilen
büyüklüğün üst sınırıdır.
Fay geometrisinin ve aktivitesinin iyi bilindiği yerlerde, MCE’nin tahmininde
deterministik metot kullanılmalıdır. Olasılıksal yöntem ile elde edilen MCE değeri
deterministik yöntemle bulunan değer ile uyum içinde olmalıdır. Yüksek risk
oranında sınıflandırılan projeler için, tasarımda 10 000 yıllık tasarım periyodu
önerilmektedir.
5.2
Temel Tasarımı
5.2.1
Temel Kazıları ve Dolgu Temeli Özellikleri
Asfalt çekirdekli bir barajın temel tasarımında kazılar, gövde dolgusu ve asfalt
çekirdek – temel kayası kontağında imal edilen topuk betonu, topuk betonu
üzerinden veya bu beton altında bırakılacak galeriden yapılacak enjeksiyonlar ve
gövde boyunca drenajın sağlanması konuları incelenmelidir.
DOLGU BARAJLAR
111
Gövde dolgusu altında yapılacak gerekli kazılardan sonra, yapılması öngörülen
iyileştirmeler ile olası sızmalar kontrol edilebilmeli, gövde şev stabilitesini sıkıntıya
sokabilecek ve uygun olmayan bütün malzeme kaldırılmalı, bütün temel boyunca
destek zonları, filtreler ve kaya dolgu için uygun dolgu zemini hazırlanmalıdır. Asfalt
çekirdek
–
destek
zonları
ve
kaya
dolgu
bölgesinde
farklı
oturmalar
sınırlandırılmalıdır.
Sağ ve sol sahilde, topuk plağı altında ve gövde dolguları altında sağlam kaya
ortaya çıkarılmalıdır. Alüvyon, yamaç molozu ve benzeri malzeme gövde altında tüm
kesit boyunca ortadan kaldırılmalıdır. Eğer temelde bırakılması öngörülen bir
malzeme varsa bu malzeme çok iyi tariflenmeli, malzemenin elastik modülü ile kaya
dolgunın elastik modülü birbirine yakın değerlerde olmalıdır.
5.2.2
Topuk Plağı – Temel Kayası Kontağı
Topuk plağı, kaya temel ile asfalt çekirdek arasında geçirimsiz bir yüzey oluşturarak
asfalt çekirdeğin uygun bir şekilde yerleştirilmesi için bağlantı elemanı olarak görev
almaktadır. Diğer taraftan topuk plağı imalatı ile hem enjeksiyon perdesi için uygun
bir platform elde edilmekte hem de enjeksiyon için başlık betonu ihtiyacı ortadan
kalkmaktadır.
Enjeksiyon için diğer bir seçenek ise baraj ekseni boyunca (sağ sahil – sol sahil
boyunca), sağlam kayada açılacak bir enjeksiyon galerisi kullanılarak enjeksiyonun
galeri içerisinden yapılması seçeneğidir. Galeri açılmasının diğer bir faydası da
işletme dönemi boyunca meydana gelebilecek olası kaçaklara karşı enjeksiyon
yapabilme olanağının sürekli sağlanabilmesidir.
Topuk plağı altında temizleme ve yüzeyin hazırlanması işlemleri;
 Zemin yüzeyindeki kırıklı, çatlaklı, boşluklu ve derzli bölümlerden yumuşak
malzemenin kazılmasını,
 Topuk plağı temel yüzeyinde detaylı jeolojik haritanın hazırlanmasını,
 Kaya yüzeyine zarar verilmeden yüksek basınçlı hava ve su ile
temizlenmesi, zarar oluşacaksa hava ile temizlenmesini,
 Zemin temizlendikten sonra kırıklı, çatlaklı, boşluklu yerlerin betonla
doldurulmasını içermektedir.
DOLGU BARAJLAR
112
Topuk plağı ile asfalt çekirdek birleşiminde en az 10 mm kalınlığında bir mastik
tabaka oluşturulmalıdır. Beton yüzey temizlenmeli ve sıcaklığı yaklaşık 150 °C’ye
getirilmelidir. Mastik dolgu genişliği tabandaki asfalt çekirdek kalınlığından her iki
yanda en az 50 cm daha geniş bir yüzeye uygulanmalıdır. İnşaat derzlerinde
kullanılacak su tutucular da en az 150 °C’ye dayanabilecek nitelikte olmalıdır.
Aşağıdaki şekilde tipik bir birleşim detayı örnek olarak verilmektedir.
1:
Asfalt çekirdek
2 – 3:
Filtre – geçiş zonları
4a: Kaya Dolgu (İnce)
Şekil 5.3: Asfalt Çekirdek – Topuk Plağı Birleşim Detayı
Enjeksiyon galerisi ile asfalt çekirdek birleşimini gösteren ve uygulanmış olan başka
bir örnek ise aşağıda verilmiştir.
1: Asfalt çekirdek
T: Filtre – geçiş zonu
3: Geçirimli malzeme
Şekil 5.4: Galeri Üzerinde Asfalt Çekirdek – Topuk Plağı Birleşim Detayı
DOLGU BARAJLAR
113
5.2.3
Enjeksiyonlar
Baraj temelinde geçirimsizliği sağlamak üzere, temel kayasının sahip olduğu
özelliklere bağlı olarak çeşitli yöntemler kullanılabilir. Enjeksiyon perdesi yapılması,
diyafram betonarme duvar yapılması veya bulamaç hendeği yapılması gibi
yöntemler geçirimsizliğin teşkil edilmesinde kullanılan üç ana yöntemdir. Bu
yöntemlerden hangisinin veya hangilerinin kombine edilerek kullanılacağı kayanın
kökenine, çatlaklı veya masif oluşuna ve baraj temelinden beklenen sızma
performansına bağlıdır.
Öncelikle jeolojik ve geoteknik açıdan yapılacak temel araştırmaları neticesinde
temel kayasında lujyon değerleri belirlenmelidir. Lujyon değerleri için geçirimlilik
sınıflaması aşağıda verildiği gibi yapılabilir.
Tablo 5.1: Lujyon Değerleri Ile Geçirimlilik Arasındaki Ilişki
Lujyon Değerleri
Geçirimlilik Değeri (cm/s)
10
2
25
10
3
5-25
10
4
5
10
5
>25
1-5
1
Kaya Sınıflaması
Çok Geçirimli
Geçirimli
Az Geçirimli
10
6
Geçirimsiz
<1
Enjeksiyon perdesi kalınlığı karstik kaya temellerde ve çatlaklı kayalarda alışın fazla
ve geniş çaplı olması nedeniyle oldukça kalın olabilecektir. Delik aralıkları proje
aşamasında yapılan değerlendirmelerden sonra, arazide yapılacak uygulama
sonrasında ortaya çıkan alış değerlerine bağlı olarak artırılabilir veya azaltılabilir.
Enjeksiyon karışımının çimento ile zenginleştirilmiş olmasına yani çimento/su>1.5
olmasına dikkat edilmelidir.
Asfalt çekirdekli barajlarda enjeksiyon perdesi boyutları için aşağıda verilen
maddeler uygulanmalıdır:

Hidrolik yükseklik H/3 + c formülü ile bulunabilir (c katsayısı temel kayanın
geçirimliliği ve kritikliğine bağlı olarak 7.5 - 23 arasında değişmektedir),

Yapılan basınçlı su tecrübeleri sonuçlarına göre Lugeon değerinin 1’e
yaklaştığı seviyelere kadar inilmesi(pratikte 1 değeri geçirimsizlik sınırıdır),
DOLGU BARAJLAR
114

Yer altı su seviyesinin gözetilmesi,
Uygulamada topuk plağı üzerinde 3 sıra enjeksiyon deliği yeri bırakılmakta, bu üç
deliğin orta delgisi derin perde enjeksiyonu için kullanılmakta ve bu deliklerin memba
ve mansabındaki delikler kısa kapak enjeksiyonları için ayrılmaktadır. Kapak
enjeksiyonları delgi derinlikleri genelde zeminin geçirimliliğine bağlı olarak 5 – 10 m
arasında uygulanmalıdır. Kapak enjeksiyonları ve perde enjeksiyonu arasındaki
mesafe en fazla 3 m olmalıdır. Enjeksiyon basınçları ile enjeksiyon şerbeti
karışımlarına uygulama aşamasında yapılacak enjeksiyon şartnamesine göre karar
verilmelidir.
5.3
Asfalt Çekirdek
5.3.1
Asfalt Çekirdek Bileşenleri ve Özellikleri
Asfalt çekirdek, geçiş zonu ve filtre zonu genel olarak 0.20 m’lik kademeler halinde
birlikte sıkıştırılarak imal edilmektedir. 0.20 m’den daha yüksek uygulamalar son
yıllarda gelişen serme – sıkıştırma teknolojisi ile artmaktadır.
Şekil 5.5: Yerleştirme Ve Sıkıştırmadan Sonra Asfalt Çekirdek Enkesiti
30 m’den daha yüksek barajlarda asfalt çekirdek kalınlığı 50 cm ile 150 cm arasında
olmalıdır. Diğer taraftan artan su yüküne göre yani baraj yüksekliğinin artması
durumunda bu kalınlığın 10 ile 20 cm arasında artırıldığı da görülmektedir. Pratikte
asfalt çekirdeğin baraj temelinde maksimum kalınlığı, baraj yüksekliğinin %1’i kadar
alınabilir. Son yıllarda yapımı tamamlanan barajlarda, gelişen teknoloji ile birlikte
asfalt çekirdek kalınlığı baraj temelinden krete doğru azalarak imal edilebilmektedir.
Kalınlık azaltması çekirdeğin memba yüzünde uygulanan bir eğimle sağlanmaktadır.
Buna karşın çekirdeğin mansap yüzü diktir. Memba yüzünde uygulanan bu eğim,
memba ve mansap tarafında bulunan dolguların farklı oturmalarına çekirdeğin uyum
göstermesini sağlamak amacıyla yapılmaktadır.
DOLGU BARAJLAR
115
Asfalt çekirdek içinde kullanılacak dolgunun (filler), kum ve çakıl dane çapı aralığı 0
– 18 mm arasında olmalıdır. İşlenebilirliği ve sıkıştırmayı artırmak için yuvarlak
köşeli doğal kum ilavesi genellikle kullanılan bir yöntemdir. Asfalt çekirdekteki bitüm
oranı genellikle ağırlığın %6’sı oranında kullanılmalıdır. Bu oran %5.5 ile %6.5
arasında değişmektedir. Bu değişimin nedeni kullanılan agreganın sahip olduğu
özelliklerdir. Boşluk oranı ise hacmen %3’den daha az olmalıdır. İşletme
koşullarında düşey gerilme (σ1) ve yatay gerilme (σ3) gerilme arasındaki fark
nedeniyle ortaya çıkan kayma gerilmesi boşlukların artmasına neden olmaktadır. Bu
nedenle kaya dolgunun, asfalt çekirdeğin ve asfalt çekirdek yanlarında bulunan
destek zonlarının profesyonel bir şekilde sıkıştırılması büyük önem taşımaktadır.
Asfalt çekirdek genellikle tam baraj ekseninde yerleştirilmektedir. Fakat barajın
efektif enkesit alanının artırılması gerekli bir ihtiyaç ise asfalt çekirdek daha
membaya yakın bir şekilde konumlandırılabilir. Çok yüksek olmayan barajlarda
şimdiye kadar yapılan uygulamalarda da gözlenebildiği gibi mansaba doğru asfalt
çekirdeğe çok keskin olmayan bir eğim verilmekte, baraj tabanından krete doğru
asfalt çekirdek kalınlığı azaltılmaktadır.
Tablo 5.2: Çeşitli Barajlar Için Asfalt Çekirdek Karışımları
Agrega
Baraj
Yüksek
lik (m)
Çekirdek
kalınlığı (m)
(Kret/Temel)
Storglomvatn
125
0.5/0.9
Storvatn
90
0.5/0.8
Berdalsvatn
62
0.5
Styggevatn
52
0.5
Riskallvatn
45
0.5
Katlavatn
35
0.5
Doğal çakıl
mm
Vestredalstjern
32
0.5
Langavatn
26
0.5
DOLGU BARAJLAR
Dolgu malzemesi
Eklenen
Agregadan
kırılarak
(%)
üretilen (%)
Tip Dane boyutu
Toplam
içerik
(%)
Doğal çakıl + %50
kırmataş 0-18 mm
13
maksimum
6.5
12
Bitüm
İçerik
(%)
Tip
minimum 6.5
kırmataş
kireçtaşı
6.3
B180
4–5
7 - 8 kırmataş
kireçtaşı
6.2
B60
11
6–8
4 - 6 kırmataş
kireçtaşı
6.1
B60
12
5–7
5 - 7 kırmataş
kireçtaşı
6.3
B60
11
1–5
6.3
B60
0-16
12.5
6.5
6.3
B65
Doğal çakıl
mm
0-16
12.5
6.5
6 kırmataş
kireçtaşı
6.3
B65
Doğal çakıl
mm
0-16
12.5
6.5
6 kırmataş
kireçtaşı
6.3
B65
Kırmataş gnays
16 mm
0-
kırmataş 0-20 mm
Kırmataş gnays
16 mm
0-
kırmataş 0-20 mm
6 - 10
kırmataş
kireçtaşı
6 kırmataş
kireçtaşı
116
Uygun karışımlar ile imal edilmiş asfalt çekirdeklerde geçirimlilik katsayısı
K  10
9
m/s mertebesinde olmaktadır. Aşağıdaki tabloda çeşitli barajlar için asfalt
çekirdek karışım oranları verilmektedir.
Asfalt çekirdek sıkıştırma sırasında 140 – 155 °C arasında bir sıcaklığa sahip
olmalıdır. Eğer sıcaklık 155 °C’yi aşarsa soğutma işlemine başvurulmalıdır.
5.3.2
Asfalt Çekirdek Deformasyonları
Asfalt çekirdek elasto – plastik bir malzeme davranışı sergilemelidir. Böylece dolgu
yükü, su yükü ve deprem gibi yüklemeler nedeniyle ortaya çıkacak farklı oturmalara
uyum sağlayabilmelidir. Bu amaçla çekirdek ve çekirdeğin hemen memba ve
mansabında yer alan geçiş zonlarının iyi bir şekilde kenetlenmesi, deformasyon
modüllerinin de birbirine yakın olması gereklidir. Asfalt çekirdek kendi kendini tamir
edebilme (self healing) yeteneği sayesinde, özellikle depremler nedeniyle
oluşabilecek aşırı deformasyonlarda sızdırmazlık özelliğini kaybetmemelidir.
Asfalt çekirdeğin elastikliği çeşitli nedenlere bağlıdır. Özellikle serme – sıkıştırma
sırasında meydana gelen ilk oturmalar bile asfalt çekirdeğin içeriğinde bulunan
malzemelerin granülometrisinden ve bitüm malzemesi özelliklerinden direk olarak
etkilenmektedir. Şimdiye kadar asfalt çekirdekler üzerinde yapılan üç eksenli
deneylerden alınan sonuçlara göre 0.1MN/m²’lik bir yük altında bile asfalt çekirdek
herhangi bir işlev kaybına uğramamaktadır.
Kil çekirdekli barajlarda olağan bir tartışma konusu olan hidrolik kırılma (hydraulic
fracture) konusu asfalt çekirdekli barajlar için de bir tartışma konusu olarak
değerlendirilmelidir. Bilindiği gibi hidrolik kırılma çekirdek içindeki boşluk suyu
basıncının toplam düşey gerilmeyi aştığında ortaya çıkmaktadır. Baraj enkesitinde
oldukça küçük bir bölümü kapsayan dar asfalt çekirdeğin elastik modülü kendisini
çevreleyen destek zonlarının veya kaya dolgunun sahip olduğu elastik modülden
çok daha düşüktür. Bu nedenle asfalt çekirdek üzerine gelecek düşey gerilmeler
destek zonları ve kaya dolgu üzerine gelecek düşey gerilmelerden çok daha az
olacak ve bu durum asılma etkisi (hanging effect) ortaya çıkarabilecektir. Destek
zonlarının sahip olacağı elastik modül asfalt çekirdek ile kaya dolgu arasında
süspansiyon görevini yerine getirebilecek nitelikte olmalıdır.
Diğer taraftan, daha rijit bir asfalt çekirdek yapılması seçeneği daha az esnek ve
daha az geçirgen bir asflat çekirdek ortaya çıkmasına neden olacaktır. Bu durum
DOLGU BARAJLAR
117
asfalt çekirdekte kendiliğinden iyileşebilme özelliğinin kaybı anlamına gelecektir.
Asılma etkisinin minimize edilebilmesinin en iyi yolu, kaya dolgudan asfalt çekirdeğe
doğru elastik modüllerin tüm yükleme koşullarına uygun olarak seçilebilmesinden
geçmektedir.
Asfalt çekirdekli bir barajı projelendirirken, asfalt çekirdek ve diğer baraj bölgelerinin
farklı yüklemeler altındaki deformasyonlarını görebilmenin tek yolu sonlu elemanlar
veya sonlu farklar metodunu kullanarak modelin kurulması, gerekirse parametrik
çalışmalar
yaparak
kullanılacak
malzemelerin
mühendislik
parametrelerinin
belirlenmesi gereklidir.
Asfalt çekirdeğin deprem yükleri gibi tekrarlı yükler altındaki davranışına yönelik
literatürde çok fazla araştırmaya rastlanmamaktadır. Yapılan bir kaç araştırmada
alınan sonuçlar ise asfalt çekirdeğin tekrarlı yüklere dayanabileceğini, herhangi bir
çatlama veya geçirgenlikte bir kayıp olmadan görevini devam ettirebileceğini
göstermektedir. Deprem yükleri altındaki davranışı etkileyen faktörler baraj
gövdesindeki zonlamanın uygunluğu, temel koşulları ve barajın bulunduğu yerin
sismik aktifliğidir.
Asfalt çekirdeğin deprem yükleri altında sahip olacağı elastik modül ve poisson oranı
yerleştirme sıcaklığı ve uygun asfalt çekirdek karışımı elde edilmesine bağlıdır.
Günümüze kadar yapılan araştırmalarda sönüm oranının 0.05 ile 0.3 arasında geniş
bir bantta yer aldığı görülmüştür. Sıcaklık artışı ile birlikte daha akışkan bir yapıya
kavuşan asfalt çekirdek daha düşük elastik modüllere sahip olmaktadır.
5.3.3
Asfalt Çekirdeğin Sahip Olması Gereken Optimum Birleşim
Asfalt çekirdekte aşağıda verilen karakteristikler bir arada bulunmalıdır:
 Su yüküne karşı geçirimsizlik,
 Deformasyonların belli limitlerde tutulması ve hidrolik kırılmaya karşı stabil
kalmak,
 Kayma gerilmelerine karşı dayanım,
 İşlenebilirlik
DOLGU BARAJLAR
118
Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, karışım içindeki bitüm oranına göre asfalt
çekirdekte bazı karakteristikler ortaya çıkmaktadır. Bu karakteristikleri ortaya çıkaran
durum asfalt çekirdeğin karışımı olmaktadır.
Bitüm oranının asfalt çekirdeğin fiziksel özellikleri üzerindeki etkisi aşağıdaki şekil ile
tariflenebilmektedir. Optimum eğriden uzaklaşıldıkça asfalt çekirdeğin sahip olacağı
özellikler 1’den 6’ya kadar numaralandırılmıştır.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Rijit
Mineral birleşim fazlalığı
Yoğunluk
Yerleştirilebilirlik
Akışkan bileşenler
Yumuşak
Bitüm
Şekil 5.6: Asfalt Çekirdek – Bitüm Oranı Ilişkisi
Asfalt çekirdekte agrega kompozisyonu Fuller’in gradasyon eğrisi ile uyumlu
olmalıdır.
Eğri aşağıda gösterilmektedir.
Şekil 5.7: Fuller Eğrisi
DOLGU BARAJLAR
119
Dane boyutu eğride gösterildiği gibi minimum 0, 075 mm ile maksimum 16 – 18 mm
arasındadır.
Asfalt çekirdek karışımında kullanılan agregalar bir beton karışımında kullanılan
agregaların sahip olması gereken tüm koşulları sağlamalıdır. Diğer taraftan asfalt
çekirdek karışımının kalitesi açısından agregalar üzerinde araştırılması gereken iki
önemli parametre bulunmaktadır. Bunlar yassılık indisi (flakiness index) ve darbe
değeri (impact value) parametreleridir. Eğer agreganın sahip olduğu yassılık indisi
limitler dışında ise yassı agregaların çokluğu nedeniyle adhezyon sorunu ortaya
çıkmakta ve optimum sıkıştırma yapılamamaktadır. Darbe değerinin yüksek olması
ise gevrek ve çabuk kırılabilen bir agregaya işaret etmektedir. Bu durum asfalt
çekirdek durabilitesini etkileyen olumsuz bir faktördür.
5.4
Gövde Bölgeleri Ve Özellikleri
5.4.1
Baraj Bölgeleri
Asfalt çekirdekli bir baraj enkesiti kil çekirdekli kaya dolguya benzer özellikler
taşımaktadır. Genellikle merkezde asfalt çekirdek, hemen bitişiğinde memba ve
mansapta destek – filtre zonları, destek ve filtre zonlarından sonra ise farklı
gradasyonlara sahip kaya dolgu kabuk zonları bulunmaktadır.
Asfalt çekirdek kesintisiz olarak temelden krete kadar tek bir hatta uzanabileceği
gibi, temelde iki sıra halinde yükselmeye başlayarak bir tanesi baraj yüksekliğinin
hemen hemen yarısına kadar diğeri ise krete kadar uzanacak şekilde de
tasarlanabilmektedir. Bu şekilde Hong Kong‘da tasarlanmış olan High Island Water
Scheme projesine ait tipik enkesit ve baraja ait zonlar aşağıda gösterilmektedir.
A.
1.
2.
3.
DOLGU BARAJLAR
Rezervuar su kotu
Asfalt çekirdek
Ana çekirdek
İkincil Çekirdek
120
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
Geçiş bölgeleri
Riprap
Kontrol ve galerisi
Talveg
Kaya dolgu
Temel döşemeleri
Enjeksiyon perdesi
Ana kaya
Şekil 5.8: High Island Water Scheme Tipik Enkesiti
Kesit ortasında bulunan kontrol galerisi ile asfalt çekirdek ve filtre zonlarının birleşim
detayı ise aşağıdadır.
Şekil 5.9: High Island Water Scheme Asfalt Çekirdek – Kontrol Galerisi Birleşim Detayı
Klasik şekilde inşa edilen asfalt çekirdekli bir barajda 1 ile gösterilen asfalt çekirdek
temelden krete kadar uzanmaktadır. Ayrıca yine son döneEED inşa edilen ve
projelendirilen asfalt çekirdekli barajlarda, asfalt çekirdek tekil bir zon olarak
geçirimsizliği sağlamaktadır.
5.4.2
Asfalt Çekirdek Filtre ve Destek Zonları
Asfalt çekirdek memba ve mansap yüzlerinde uygulanan geçiş bölgesi kalınlığı 1, 00
m ile 2, 00 m arasında olmalıdır.
Asfalt çekirdek mansabında bulunan geçiş bölgesi düşey bir filtre olarak
çalışmaktadır. Bu nedenle diğer baraj türlerinde olduğu gibi sızması muhtemel suları
drene edebilme kapasitesi yüksek ve uygun gradasyonda olmalıdır. Diğer taraftan
barajın yerleştirildiği vadi ekseni boyunca da meydana gelecek sızmanın toplanarak
mansaba drene edilmesi gerekmektedir.
Filtre/geçiş bölgelerinde pratik olarak malzemelerin maksimum dane çapının 60 mm
olması,
d 50  10 mm ve d15  10 mm koşullarının sağlanması tavsiye edilmektedir.
Köşeli kırmataş genellikle yuvarlak doğal çakıllardan daha durağan bir destek
DOLGU BARAJLAR
121
bölgesi oluşturmaktadır. Asfalt çekirdek, filtre/geçiş zonları ve kabuk zonları
arasındaki dane boyutu farkları çok fazla olmamalıdır. ICOLD (1992) ye göre dane
boyutu sıralaması aşağıdaki gibi olmalıdır:
d 100 çekirdek  d 10 filtre / geçiş
ve
d 100 filtre / geçiş  (1 / 4) d 100 kabuk
Şiddetli bir deprem durumunda, asfalt çekirdekte meydana gelebilecek bir yırtılma
durumunda filtre zonlarındaki ince malzeme asfalt çekirdekte meydana gelen yırtığı
mümkün olduğunca tıkayarak sızmayı azaltabilir. Fakat bu durumda asfalt
çekirdeğin sahip olduğu karışım ve geçirimsizlik özellikleri zarar görebilecektir.
Filtre zonları ile kaya dolgu arasında bulunan destek zonlarının üniformluğu ve
sıkıştırılma derecesi tüm baraj gövdesinin deformasyonunu ve gövde şev eğimlerini
belirlemektedir. Destek zonlarında dane çapları genellikle 0 – 200 mm arasındadır.
Sıkıştırma sırasında daha önce de belirtildiği gibi asfalt çekirdek ve filtre/geçiş
bölgesi 0.20 m’lik tabakalar halinde ve beraber iamal edilmektedir. Destek zonu ise
genellikle daha yüksek tabaka kalınlıklarına (0.40 m gibi) sahip olarak imal
edilmektedir.
5.5
Ölçüm Aletleri
5.5.1
Giriş
Barajlar, büyük mühendislik yapıları olarak taşıdıkları önem nedeniyle işletme süresi
boyunca çeşitli ölçümlerle izlenmelidir. Asfalt çekirdekli kaya dolgu barajlarda ölçüm
ve izleme faaliyetleri diğer dolgu barajlara benzerdir. Yatay ve düşey yönlü
hareketler baraj gövdesi yakınında belirlenen sabit referans noktalarına göre
yapılabilir. Buna ek olarak deformasyonlar, gerilmeler, temelde meydana gelecek
sızma ve yük değişimleri özel donanımlarla ölçülebilmektedir.
5.5.2
Harici Çökme Röperleri
Baraj gövdesi mansap şevinde ve krette konumlandırılırlar. Üç yönlü olarak
deformasyon ölçümüne imkan sağlarlar. Sabit bir noktaya göre meydana gelen
deformasyonun değeri ve doğrultusu belirlenir.
DOLGU BARAJLAR
122
5.5.3
Su Basınç Ölçer
Mansapta filtre zonunun tabanına yerleştirilir. Bir nevi rasat kuyusu işlevi
görmektedir.
5.5.4
Sızınıtı Ölçerler (V Ağızlı)
Mansaba sızan suların ve eğer var ise drenaj galerilerindeki sızıntı suların
ölçülmesinde kullanılır.
5.5.5
Su Kotu Ölçer
İhtiyaca ve barajın amacına göre minimum su seviyesine ve normal işletme
seviyesine yerleştirilmektedir.
5.5.6
İvme Ölçer
Krette, sahillerde ve baraj topuğunda deprem etkilerini ölçmek amacıyla yerleştirilen
ve eş zamanlı çalışan cihazlardır.
5.5.7
Piyezometreler
Baraj temelinde meydana gelecek sızmaları, YAS seviyesini, enjeksiyon perdesinin
efektifliğini ve temeldeki boşluk suyu basınçlarını ölçmek amacıyla kulanılan
cihazlardır.
5.5.8
Basınç Ölçerler
Dolgudaki oturmaların ve basınçların ölçülmesi için kullanılan cihazlardır.
5.5.9
Manyetik Ekstansometreler
Gövdede meydana gelecek düşey deformasyonların ölçümünde kullanılır. Mansapta
maksimum enkesitte asfalt çekirdeğe yakın bir bölgeye yerleştirilir.
5.6
Tamamlanmış Ve İnşaatı Devam Eden Asfalt Çekirdekli Barajlar, Tipleri Ve
Özellikleri
Hydropower and Dams, World Atlas, 2011’e göre 2011 yılı itibariyle 55 tanesi yapım
aşamasında olmak üzere dünya üzerinde yaklaşık 150 adet asfalt çekirdekli baraj
bulunmaktadır. Bu barajların çoğu Almanya, Norveç ve Çin’de bulunmaktadır.
Şimdiye kadar tamamlanan en yüksek asfalt çekirdekli baraj 1997 yılında işletmeye
açılan ve 128 m yüksekliğe sahip Storglomvatn barajıdır. Yapım aşamasında olan
DOLGU BARAJLAR
123
en yüksek baraj ise Çin’de bulunan ve tamamlandığında 198 m yüksekliğe sahip
olacak Houziyan Barajıdır.
Tablo 5.3
DOLGU BARAJLAR
124
Tablo 5.4
DOLGU BARAJLAR
125
Tablo 5.5
DOLGU BARAJLAR
126
Tamamlanmış bazı projelere ait tipik kesitler aşağıda verilmektedir.
Murwani Barajı, Suudi Arabistan
A:
1:
T:
2:
Rezervuar su kotu
Asfalt çekirdek
Geçiş zonu
Yarı geçirimli malzeme
3:
4:
5:
6:
Geçirimli malzeme
Kaya dolgu
Kontrol ve enjeksiyon galerisi
Enjeksiyon perdesi
Şekil 5.10
Grosse Dhünn Barajı, Almanya
A:
1:
2:
3:
Rezervuar su kotu
Asfalt çekirdek
Geçiş zonu
Küçük boyutlu kaya dolgu
4:
5:
6:
İri boyutlu kaya dolgu
Sınıflanmamış kaya dolgu
Kontrol ve enjeksiyon galerisi
Şekil 5.11
DOLGU BARAJLAR
127
Finstertal Barajı, Avusturya
A: Rezervuar su kotu
1: Asfalt çekirdek
2a: Geçiş zonu – buzultaş
2b: Geçiş zonu – sınıflanmış kırmataş
3a: Sınıflanmış kaya dolgu
3b: Kaya dolgu – buzultaş
4: Riprap
5: Yatak malzemesi – buzultaş içerikli
Şekil 5.12
Breitenbach Barajı, Almanya
A: Rezervuar su kotu
1: Kaya dolgu
2: Kil çekirdek
3: Geçiş zonu
4: Kontrol galerisi
5: Enjeksiyon perdesi
6: Asfalt çekirdek ile aynı özellikte blanket
6: Asfalt çekirdek
Şekil 5.13
DOLGU BARAJLAR
128
Feistritzbach Barajı, Avusturya
Şekil 5.14
A:
1:
2:
3:
4:
5:
6:
7:
8:
9:
10:
Rezervuar su kotu
Asfalt çekirdek
Asfalt çekirdek kanalı
Destek zonu, maksimum dane çapı 60 mm
Filtre zonu, tabaka kalınlığı 20 cm, dane çapı 0 – 60 mm
Filtre zonu, tabaka kalınlığı 20 cm, dane çapı 0 – 60 mm
Kontrol galerisi
Enjeksiyon perdesi
Kaya dolgu, tabaka kalınlığı 60 cm, maksimum dane çapı 40 cm
Kaya dolgu, tabaka kalınlığı 130 cm, maksimum dane çapı 100 cm
Riprap, maksimum dane çapı 70 cm
Günümüze kadar bazı barajlarda ölçülen sızma değerleri şu şekildedir;
Tablo 4.6: Bazı Asfalt Çekirdekli Barajlarda Ölçülen Sızma Değerleri
Asfalt Çekirdek Alanı
Sızma Miktarı
(m²)
(l/s)
İskoçya
20 000
1.6
Finstertal
Almanya
37 000
2.5
Berdalsvatn
Norveç
-
2.5
Styggevatn
Norveç
-
20
Storvatn
Norveç
79 000
10
Lastioulles Nord
Fransa
-
75
Lastioulles Sud
Fransa
-
4.2
Baraj Adı
Yeri
Megget
Sızma değerlerinden görüleceği üzere, sızma açısından asfalt çekirdekli barajların
deformasyonu oldukça iyidir.
DOLGU BARAJLAR
129
6
YARARLANILAN YAYINLAR

Referans EM-1110-2-2300 BÖLÜM 7 ve ICOLD BULLETIN 91

Referans: EM 1110-2-2300 Bölüm 5, USBR Design Standarts No:13 Bölüm
3.11~3.17, ICOLD Bulletin 129 Bölüm 4

Referans: EM 1110-2-2300 Bölüm 10

AMAYA, F., and MARULANDA, A., ”Golillas Dam-Design, Construction and
Performance”, Concrete Face Rockfill Dams-Design, Construction and
Performance”, J.B. Cooke and J.L. Sherard, Editors, ASCE, Detroit, October
1985.

AMAYA, F., MARULANDA, A., ”Colombian Experience in the Design and
Construction of Concrete Face Rockfill Dams”, J.Barry Cooke Volume,
Concrete Face Rockfill Dams, ICOLD, 20th Congress, Beijing, China,
September 2000.

ANGUITA, P., ALVAREZ, L. And VIDAL, L., ”Two Chilean CFRDs Designed
on Riverbed Alluviums”, Proceedings, International Symposium on High EarthRockfill Dams- Especially CFRD, Lİ Eding, (China) Chairman, Beijing, China,
October 26-29, 1993.

ANTHINIAC P., CARRERE, A., DEVELAY, D., ANDRZEJEWSKI, R. H., “The
Contribution of Numerical Analysis to the Design of CFRDs”, Hydropower &
Dams, Issue Four, 2002.

APPENDIX, M, Deformation Analysis, San Roque Multipurpose Project,
Feasibility Study, March 1999.

ARRAU, L., IBARRA, I., and NOGUERA, G., “Performance of Cogoti Dam
under Seismic Loading”, Proceedings, Concrete Face Rockfill Dams, Design,
Construction, and Performance, ASCE, October 1985.

ASCE, Task Committee on Instrumentation and Dam Monitoring Performance,
”Guidelines for Instrumentation and Measurements for Monitoring Dam
Performance”, ASCE American Society of Civil Engineers, Reston, Virginia,
2000.

ASTENEH, A., et al., “Preliminary Report on the Seismological and
Engineering Aspects of the October 17, 1989 Santa Cruz (Loma Prieta)
Earthquake”, Report No. UCB/EERC-89/14, Earthquake Engineering
Research Center, University of California at Berkeley, October 1989.

BARTHOLOMEW, C.L., MURRAY, B.C. and GOINS, D.L., Embankment Dam
Instrumentation Manual, A Water Resources Technical Publication, United
States Department of the Interior (Bureau of Reclamation), January 1987.

BARTON, N., KJAERNSLI, B., ”Shear Strength of Rockfill”, Journal
Geotechnical Engineering, ASCE, Vol.107 N.7.

BRACOLD (ed), II Symposium on CFRD dams, Bracold-Engevix-Cope,
Florianopolis, Brazil, October 1999.

BUDWEG, F.M.G., ”Steel Fiber Reinforced Concrete for the Face Slab of
Rockfill Dams”, Proceedings International Symposium on Concrete Faced
Rockfill Dams, International Committee on Large Dams, China, September
2000.
DOLGU BARAJLAR
130

BUREAU, G., “Evaluation Methods and Acceptability of Seismic Deformations
in Embankment Dams”, Proceedings, 19th Congress on Large Dams,
Florence, Italy, May 1997.

BUREAU, G., et al, “Effects on Dams of the Loma Prieta Earthquake of
October 17, 1989”, Newsletter, US Committee on Large Dams, Issue No. 90,
November 1989.

BUREAU, G., et al, “Seismic Analysis of Concrete Face Rockfill Dams”,
Proceedings, Concrete Face Rockfill Dams, Design, Construction, and
Performance, ASCE, October 1985.

BUREAU, G., SİNAN, I., “Seismic Response of Los Angeles Dam, CA, during
the 1994 Northridge Earthquake”, 16th USCOLD Annual Lecture, Seismic
Design and Performance of Dams, San Diego, CA, July 1996,

CARTER, T.G, AMAYA F., JEFFERIES, M.G., and ELDRIDGE, T.L., “Curtain
Grouting For the Antamina Dam, Peru-Part 1-Design and Performance”.
Grouting and Ground Treatment.Proceedings of the Third International
Conference, ASCE, Vol. 2 No. 120, February 2003.

CASINADER, R.J. and STAPLEDON, D.H., “The Effect of Geology on the
Treatment of the Dam- Foundation Interface of Sugarloaf Dam, ”Proceedings,
13th ICOLD Congress on Large Dams, Vol. 1, Q.48-R.32, 1979.

CASINADER, R.J. and WATT, R.E., ”Concrete Face Rockfill Dams of the
Winneke Project, ” Concrete Face Rockfill Dams – Design, Construction, and
Performance, J.B Cooke and J.L. Sherard, Editors, ASCE, Detroit, October
1985.

CASINADER, R.J., ROME G., “Estimation of Leakage Through Upstream
Concrete Facing of Rockfill Dams”, Proceedings, 16th ICOLD Congress on
Large Dams, Q.61, R.17, San Francisco 1988.

CASINADER, R.J., STAPLEDON, D.H., “The Effect of Geology on the
Treatment of the Dam-Foundation Interface of Sugarloaf Dam”, Proceedings,
13th Congress on Large Dams, Q.48, R.32, New Delhi, 1979.

CASINADER, R.J., ROME G., “Cracking of upstream concrete membranes on
rockfill dams with special reference to Winneke dam”, Proceedings, 15th
Congress on Large Dams, Lausanne, 1985.

CASINADER, R.J.”Comments on draft ICOLD Bulletin on the CFRD”, 2002.

CASTRO, J., LI LIU X., MACEDO G., Caracoles dam-Analysis of the behavior
of the combined plinth-cutoff wall”, Proceedings, Second Symposium on
Concrete Face Rockfill Dams, Brazilian Committee on Dams, Florianopolis,
Brazil, October 1999.

CHARLES, J. A., WATTS, K.S., ”The Influence of Confining Pressure on the
Shear Strength of Compacted Rockfill Dams”, Geotechnique, Vol.29, No.4,
1980.

CHEN, M., LI, Y., LI, W. and CAO, S., ”Researches on Crack Prevention
Techniques of Face Slab Concrete in Wuluwati High Concrete Faced Sandy
Gravel Rockfill Dam, ” Proceedings International Symposium on Concrete
Faced Rockfill Dams, International Committee on Large Dams, China,
September 2000.
DOLGU BARAJLAR
131

CLEMENTS, R.P., ”Post-Construction Deformation of Rockfill Dams”, Journal
of Geotechnical Engineering, Vol.110, No.7, July 1984.

COOKE, J.B. , “ Progress in Rockfill Dams ( 18th Terzaghi Lecture )”, Journal
of Geotechnical Engineering, ASCE, v.110, No. 10, 1984.

COOKE, J.B. , ”Design of Width of Plinth for the CFRD”, Memo No.142,
January 1997.

COOKE, J.B. and SHERARD, J. L., “Concrete Face Rockfill Dam: II.Design”,
Journal of Geotechnical Engineering, Volume 113, No.10.American Society of
Civil Engineers, October 1987.

COOKE, J.B. and SHERARD, J. L., Editors, “ Concrete Face Rockfill DamsDesign, Construction and Performance” , Proceedings, Symposium sponsored
by the Geotechnical Engineering Division, ASCE, Detroit, Michigan, 1985.

COOKE, J.B. and SUNDARAM, A.V. “ Section 16, Concrete Face Rockfill
Dams”, Davis’ Handbook of Applied Hydraulics”, 4th edition, Zipparro, V.J. and
Hasen, H. Editors, McGraw-Hill, New York, 1992.

COOKE, J.B., “Cogswell Dam, History
Unpublished Memo No.131, August 1995.

COOKE, J.B., “Memo No. 178, Khao Laem Dam Performance, 1984-2000”,
June 2001.

COOKE, J.B., “Progress in Rockfill Dams, Discussions and Closure”,
Discussions by: R. Casinader, W.L. Chadwick, C.A. Fetzer, M.D. Fitzpatrick,
E.M. Fucik, Jorge E. Hacelas and Carlo A. Ramirez, A.C. Houslby, A.
Maralunda and C.S. Ospina, Bayardo Materon, A. H. Merritt, N. G. K. Murti,
Ivor L. Pinkerton, Pietro De Porcellinis, C.F. Ripley, James L. Sherard, Arthur
G. Strassburger, William F.Swinger, H.Taylor, and author closure, Journal of
Geotechnical Engineering, ASCE, v.112, No.2, 1986

COOKE, J.B., “Wishon and Courtright Concrete Face Dams”, by J. Barry
Cooke, Symposium on Rockfill Dams, Transactions ASCE, Vol.125, Part II,
1960.

COOKE, J.B., ”Khao Laem Dam Performance, 1984-2000”, Memo No. 178,
June 2001.

COOKE, J.B., ”Progress in Rockfill Dams, ” The Eighteenth Terzaghi Lecture
presented at the American Society of Civil Engineers, 1982 Annual
Convention Journal of Geotechnical Engineering, ASCE, Vol.110, No. 10,
October 1984

COOKE, J.B., ”The Concrete-faced Rockfill Dam”, Water Power & Dam
Construction, January 1991.

COOKE, J.B., ”The Plinth of the CFRD Dam”, Proceedings, International
Symposium on Concrete Faced Rockfill Dams, ICOLD, 20th Congress, Bijing,
China, September2000.

COOKE, J.B., ”CFRD Perimeter Joint Waterstops” , Memo No.143, 1997.

COOKE, J.B., ”CFRD Plinth Layout”, Memo No.90, Revision, July1COOKE
J.B., ”Shiroro Leakage and Repair”, Memo No.81, with Addendum, October
2000.
DOLGU BARAJLAR
and
Seismic
Performance”,
132

COOKE, J.B., ”CFRD Vertical Joint Waterstops” , Memo No.147, 1997.

COOKE, J.B., “The Concrete Face Rockfill Dam”, Non-Soil Water Barriers for
Embankment Dams, 17th Annual USCOLD Lecture Series, San Diego, CA,
April1997.

COOKE, J.B., ”Memo No.130, Turimiquire Dam 1980-1995 Performance”,
October 1995, Revised, May2000.

COOKE, J.B., ”Memo No.161, CFRD Time/Settlement Curves”, August 1998.

COOKE, J.B., ”Memo No.178, Khao Laem Dam Performance, 1984-2000”,
June 2001.

COOKE, J.B., ”Table of CFRD Experience” Memo No.134, 1997.

COOKE, J.B., ”The Development of Today’s CFRD Dam, ” Concrete Face
Rockfill Dams, Proceedings, Second Symposium on CFRD, Florianopolis,

COOKE, J.B., ”CFRD-Zone Designation and Zone 2”Memo No.97, 1988.

COOKE, J.B., ”CFRD-Zone Under Face-Designation and Grading” Memo
No.74, 1985.

COOKE, J.B., Editor, ”Symposium on Rockfill Dams”, Transactions, ASCE,
Vol.104, 1960.

DEERE, D.U., ”Cement Bentonite Grouting for Dams, ” Grouting in
Geotechnical Engineering, Wallace Hayward Baker, Editor, ASCE, New York,
NY, 1982,

DING, L., ZHOU, X., YANG, K., CHAO, H., CUI, Y., ”Research on the Siltation
Self-Healing Watertight Structure for Super High CFRD” Proceedings,
International Symposium on Concrete Faced Rockfill Dams, International
Committee on Large Dams, China, September 2000.

EERI,
“Northridge
Earthquake,
January
17,
1994,
Preliminary
Reconnaissance Report”, Earthquake Engineering Research Institute, March
1994.

EERI, “Southern Peru Earthquake of 23 June 2001, Reconnaissance Report”,
Earthquake Engineering Research Institute, Vol.19. January 2003.pp.57-71.

EIGENHEER, L.P., DE QUEIROS, T., BARBOSA DE SOUZA, R.J., ”Xingo
Concrete Face Rockfill Dam”, Proceedings, Second Symposium on Concrete
Face Rockfill Dams, Brazilian Committee on Dams, Florianopolis, Brazil,
October1999.

FITZPATRICK, M.D., COLE, B.A., KINSTLER, F.L. and KNOOP, B.P. ,
”Design of Concrete-faced Rockfill Dams”, Concrete Face Rockfill Dams,
Design, Construction, and Performance, J.B. Cooke and J.L. Sherard, Eds.,
American Society of civil Engineers, Detroit, October 1985.

FITZPATRICK, M. D., LIGGINS, T. B., LACK, L. J., KNOOP, B.P.,
”Instrumentation and Performance of Cethana Dam”, Proceedings, 11th
Congress on Large Dams, Q42, R9, Madrid, 1973.

FITZPATRICK, M. D., LIGGINS, T.B., BARNETT, R.H.W., ”Ten years
Surveillance of Cethana Dam”, Proceedings, 14th Congress on Large Dams,
Q52, r51, Rio de Janeiro, 1982.
DOLGU BARAJLAR
133

FITZPATRICK, M.D, ”Design of Concrete-faced Rockfill Dams”, Concrete
Face Rockfill Dams, Design, Construction, and Performance, J.B. Cooke and
J.L. Sherard, Eds., American Society of civil Engineers, Detroit, October 1985.

FITZPATRICK, M.D., COLE, B.A., KINSTLER, F.L., and KNOOP, B.P.,
”Design of Concrete-faced Rockfill Dams”, Concrete Face Rockfill Dams,
Design, Construction, and Performance, J.B. Cooke and J.L. Sherard, Eds.,
American Society of Civil Engineers, Detroit, October 1985.

GIESECKE J., ROMMEL M., SOYEAUX R. 1991, “Seepage flow under dams
with jointed rock foundation”, Proceedings, 17th Congress on Large Dams,
Vienna, 1991.

GIESECKE J., ROMMEL M., SOYEAUX R., 1991, ”Seepage flow under dams
with jointed rock foundation”, Proceedings, 17th Congress on Large
Dams.Vienna, 1991.

GOMEZ, G.M., ”Concrete Face Behavior of Aguamilpa Dam”, Concrete Face
Rockfill Dams, Proceedings, Second Symposium on CFRD, Florianopolis,

GONZALEZ-VALENCIA, F., MENA-SANDOVAL, E., ”Aguamilpa Dam
Behavior”, Proceedings, 17th Annual USCOLD Lecture Series, Non-Soil
Water Barriers for Embankment Dams, San Diego, CA, April 1997.

GONZALEZ-VALENCIA, F. and MENA-SANDOVAL, E., ”Aguamilpa Dam
Behavior”, Seventeenth Annual USCOLD Lecture Series, Non-Soil Water
Barrier for Embankment Dams, United States Society on Dams, San Diego,
California, April 1997.

GOOD, R.J., BAIN, D.L.W. and PARSONS, A.M., ”Weak Rock in Two Rockfill
Dams”, Concrete Face Rockfill Dams-Design, Construction and Performance,
J.B. Cooke and J.L. Sherard, Editors, ASCE, Detroit, October 1985.

GOOD, R.J., ”Kangaroo Creek Dam, Use of a Weak Schist as Rockfill for a
Concrete Faced Rockfill Dam”, Proceedings, 12th Congress on Large Dams,
Q44, R33, Mexico City, 1976.

GOSSCHALK, E.M., KULASINGHE, A.N.S., “Kotmale and Observations on
CFRD”, Concrete Face Rockfill Dams-Design, Construction, and Performance,
J.B. Cooke and J.L. Sherard, Editors, ASCE, Detroit, October 1985.

GRATWICK, C., JOHANESSON, P., TOHLANG, S., TENTE, T. and
MONAPATHI, N., ”Mohale Dam, Lesotho”, Proceedings, International
Symposium on Concrete Faced Rockfill Dams, International Committee on
Large Dams, China, September 2000.

GUOCHENG, J. and ZENGKAI, Z, .”High Concrete Face Rockfill Dams in
China”, Proceedings, International Symposium on Concrete Faced Rockfill
Dams, Beijing, China, September 2000.

HACELAS, J.E., and RAMIREZ, C.A., ”Salvajina: A Concrete-Faced Dam on a
Difficult Foundation, ” Water Power and Dam Construction, Vol.38, No.6,
June1986.

HACELAS, J.E., RAMIREZ, C.A., AND REGALADO, G., ”Construction and
Performance of Salvajina Dam, ” Concrete Face Rockfill Dams – Design,
Construction, and Performance, J.B. Cooke and J.L. Sherard, Editors, ASCE,
Detroit, October 1985.
DOLGU BARAJLAR
134

HACELAS, J.E., RAMIREZ, C.A. , ”Salvajina Concrete Face Gravel/Rockfill
Dam-Measurement of some Significant Features”, Proceedings, 15th ICOLD
Congress, Vol.5, Q.56, R.8, 1985.

HACELAS, J.E., RAMIREZ, C.A. and REGALADO, G., ”Construction and
Performance of Salvajina Dam”, Concrete Face Rockfill Dams-Design,
Construction and Performance, J.B. Cooke and J.L. Sherard, Editors, ASCE,
Detroit, October 1985.

HE. G. “Technical Study on CrestOverflow of Concrete Faced Rockfill Dams”
Proceedings, International Symposium on Concrete Faced Rockfill Dams,
ICOLD, 20th Congress, Beijing, China, September 2000.

HUNTER, G., FELL, R., ”The Deformation Behavior of Rockfill”, UNICIV
Report No.405, The University of New South Wales, Sydney, Australia,
January 2002.

HUNTER, G., GLASTONBURY, J., ANG, D., FELL, R., ”The Performance of
Concrete Face Rockfill Dams”, UNICIV Report No.413, The University of New
South Wales, Sydney, Australia, January 2003.

Hydropower & Dams, “Progress at Current Major CFRD Projects”, Issue Four,
2003.

ICOLD, “Rock Materials of Rockfill Dams”, International Commission on Large
Dams, Bulletin 92, 1993.

ICOLD, ”Rockfill Dams with Concrete Facing-State of the Art”, International
Commission on Large Dams, Bulletin 70, 1989.

ICOLD, ”Selecting Seismic Parameters for Large Dams- Guidelines”,
International Commission on Large Dams, Bulletin 72, 1989.

ICOLD, Proceedings, International Symposium on Concrete Faced Rockfill
Dams, International Committee on Large Dams, China, September 2000.

ICOLD, ”Use of granular Filters and Drains in Embankment Dams”,
International Commission on Large Dams, Bulletin 95, 1994.

JANSEN, R.B., ”Estimation of Embankment Dam Settlement caused by
Earthquake”, Water Power & Dam Construction, December1990,

JIA, J., HAO, J., LU, X., QU, Y., XU, L., and CHEN, X.”New Surface Water
Stop System Suitable to 100M-234M CFRD Perimeter Joint”, Proceedings,

JIANG, G. and ZHAO, Z. , ”High Concrete Face Rockfill Dams in China”,
International Committee on Large Dams, China, September 2000.

JIANPING, T., ”Integral Model Test and Research on SR Anti-seepage and
Watertight Structures of Perimetric Joint for 230m High Concrete Faced Dam”,

KASHIWAYANAGI, M., KOIZUMI, S., ISHIMURA, Y. and KAKIAGE, H., ”A
Fundamental Study on the Face Slab Joint Behavior of the CFRD”,
DOLGU BARAJLAR
135

KOLLGAARD, E.B., and CHADWICK, W.L., editors, “Development of Dam
Engineering in the United States”, prepared in commemoration of the 16th
ICOLD Congress, United States Committee on Large Dams, New York,
Pergamon Press, 1988.

LARSON, E., ”Plugging Leaks with Concrete and Plastic”, Hydro Review,
p.52, May2003.

LEPS, T.M., ”Review of Shearing Strength of Rockfill”, Journal of the Soil
Mechanics Foundations Division, ASCE, v.96, SM4, 1970.

LI EDING (China) Chairman, International Symposium on High Earth-Rockfill
Dams-Especially CFRDs, Proceedings, Beijing, China, 3 Volumes (English),
October 26-29, 1993.

LI, S.Y., ”A Concrete-Faced Rockfill Dam Constructed on a Deeply Weathered
Foundation (Reece, formerly Lower Pieman Dam)”, Proceedings, 17th ICOLD
Congress. Vienna, Q.66, R.85, 1991.

LI, NENGHUI, MA, GUICANG, GUO, DIHUAN, HE, GUOLIAN, ”Large
Leakage and its Treatment of Zhushuqiao Dam”, Proceedings, Workshop on
Dam Safety Problems and Solutions-Sharing Experience, International
Committee on Large Dams, Seoul, Korea, May2004.

LIAO, R., XIONG, Z., ZHANG, Y., ”Design of Water Stops at Peripheral Joint
of Shuibuya Concrete Face Rockfill Dam in China”, Proceedings, International
Symposium on Concrete Faced Rockfill Dams, International Committee on
Large Dams, China, September 2000.

LOMBARDI, G. and DEERE, D.U.;”Grouting Design and Control using the GIN
Principle”, Water Power and Dam Construction, Vol.45, June 1993,

LOUIS, C., “ A Study of Groundwater Flow in Jointed Rock and its Influence
on the Stability of Rock Masses”, Rock Mechanics Progress Report No. 10,
Imperial College, London, September 1969.

MACEDO-GOMEZ, G., CASTRO-ABONCE, J. and MONTANEZ-CARTAXO,
L., ”Behavior of Aguamilpa Dam”, J. Barry Cooke Volume, Concrete Face
Rockfill Dams, Beijing, 2000

MACEDO-GOMEZ, G., ”Concrete Face Behavior of Aguamilpa Dam”,
Proceedings, Second Symposium on Concrete Face Rockfill Dams, Brazilian
Committee on Dams, Florianopolis, Brazil, October1999.

MACHADO, B.P, ”Pichi Picun Leufu – The First Modern CFRD in Argentina”,
Proceedings, International Symposium on High Earth-Rockfill Dams, Chinese
Society of Hydroelectric Engineering and ICOLD, Beijing, 1993.

MACKENZIE, P.R. and MCDONALD, L.A., ”Mangrove Creek Dam: Use of Soft
Rock for Rockfill”, Concrete Face Rockfill Dams, Design, Construction and
Performance, J.B. Cooke and J.L. Sharard, Eds., American Society of Civil
Engineers, Detroit, October 1985.

MACKENZIE, P.R., MCDONALD, L.A., ”Use of soft Rock in Mangrove Creek
Dam”, 20th ANCOLD General Meeting, 1980.

MAKDISI, F. I., SEED, H. B., “A Simplified Procedure for Estimating
Earthquake – induced Deformations in Dams and Embankments”, Report No.
UCB/EERC-77/19, Earthquake Engineering Research Center,
University of California at Berkeley, August 1977.
DOLGU BARAJLAR
136

MARQUES Filho, P.L., MACHADO, B.P., CALCINA, A.M., MATERON, B.,
PIERINI A., ”Pichi-Picun-Leifu a CFRD of Compacted Gravel”, Proceedings,
Second Symposium on Concrete Face Rockfill Dams, Brazilian Committee on
Dams, Florianopolis, Brazil, October 1999.

MARSAL, R.J., “Mechanical Properties of Rockfill, in Embankment Dam
Engineering – Casagranda Volume”, John Wiley, 1976.

MARULANDA, A., PINTO, N.L. de S., ”Recent Experience on Design,
Construction, and Performance of CFRD Dams”, J. Barry Cooke Volume,
Concrete Face Rockfill Dams, ICOLD, 20th Congress, Beijing, China,
September 2000.

MARULANDA, A.PINTO, N.DES. (ed.), J.Barry Cooke Volume, Concrete
Faced Rockfill Dams ICOLD, 20th Congress, Beijing, China, September 2000.

MARULANDA, A., AMAYA, F., MILLAN, M., ”Antamina Tailings Dam”,
Beijing, China, September 2000.

MATERON, B., ”Alto Anchicaya Dam-Ten Years Performance”, Proceedings,
Concrete Face Rockfill Dams-Design, Construction and Performance,
COOKE, J.B. and Sherard J.L. editors, ASCE, 1985.

MATERON, B., ”Responding to the Demands of EPC Contracts”, Water Power
and Dam Construction, August2002.

MATERON, B., ”Transition Material in the Highest CFRDS”, Hydropower &
Dams, Issue6, 1998.

MATERON, B., MORI, R.T., ”Construction Features of CFRD Dams”, J.Barry
Cooke Volume, Concrete Face Rockfill Dams, Beijing, 2000.

MATSUMOTO, N., KADONATSU, T., TAKASU, S., YOSHIDA, H.,
TANIGUCHI, M., ”Performance of Dams to the Tottori Earthquake of 6
October 2000”, Proceedings, Workshop, Modern Techniques for DamsFinancing, Construction, Operation, Risk Assessment, ICOLD, German
Committee on Large Dams, p.341, September 2001.

MATSUMOTO, N., TAKAHASHI, M., SATO, F., ”Repairing the Concrete
Facing of Minase Rockfill Dam”Proceedings, 15th International Congress on
Large Dams, Q59, R13, Lusanne, 1985.

MAURO, V., HUMES, C., LUZ, P.A. de C. and ALVES, A.J., ”Machadinho
HPP-Main Dam Design”, Concrete Face Rockfill Dams, Proceedings, Second
Symposium on CFRD, Florianopolis, Brazil, October 1999.

MONTANEZ-CARTAXO, L.E., HACELAS, J.E. and CASTRO-ABONCE, J.,
”Design of Aguamilpa Dam”, Proceedings, International Symposium on High
Earth-Rockfill Dams (Especially CFRD), Volume I, Beijing, China, October
1993.

MORI, R.T. and SOBRINHO, J.A., ”Application of a New Waterstop on the
Concrete Face Slabs of Ita CFRD”, Concrete Face Rockfill Dams,
Proceedings, Second Symposium on CFRD, Florianopolis, Brazil, October
1999.

MORI, R.T., ”Deformations and Cracks in Concrete Face Rockfill Dams”,
Concrete Face Rockfill Dams, Proceedings, Second Symposium on CFRD,
DOLGU BARAJLAR
137

MORRIS, M.M., ”Design and Construction of Terror Lake Dam”, Concrete
Face Rockfill Dams, Design, Construction, and Performance, J.B. Cooke and
J.L. Sherard, Eds., American Society of Civil Engineers, Detroit, October
1985.

NEWMARK, N. M., “Effects of Earthquakes on Dams and Embankments”,
Rankine Lecture, Geotechnique 15, No.2, pp. 139-160, 1965.

NOGUERA, G. and VIDAL, L., ” Design and Construction of Chile’s Puclaro
Dam”, International Water Power & Dam Construction, September 1999

PEARCE, C.E., ”Discussion of Galloway, The Design of Rockfill Dams” ASCE
Transactions,

PENG, Z., ”Analysis of Deformation of Xibeikou CFRD in Eight Years of
Operation”, Proceedings, International Symposium on Concrete Faced Rockfill
Dams, Beijing, China, September 2000.

PENMAN, A. D. M., ”The Behavior of Concrete Faced Rockfill Dams”,
Hydropower & Dams, p85, Issue 2, 1998.

PENMAN, A. and FILHO, P.R., ”Instrumentation for CFRD Dams”, J. Barry
Cooke Volume, Concrete Face Rockfill Dams, Beijing, 2000.

PINTO, N. L., MARQUES, P.L., “Estimating the Maximum Face Deflection in
CFRDs”, Hydropower and Dams, Issue 6, 1998,

PINTO, N.L.DE S., ”Questions to Ponder on Designing Very High CFRDs”,
Hydropower & Dams, Volume 8, Issue 5, 2001.

PINTO, N.L. de S and MORI, R.T., 1A New Concept of a Perimetric Joint for
Concrete Face Rockfill Dam”, Proceedings of the 16th Congress of the
International Commission on Large Dams, San Francisco, 1988

PINTO, N.L. de S., FILHO, P.L.M., and MAURER, E., ”Foz do Areia Dam
Desing, Construction, and Behavior”, Concrete Face Rockfill Dams, Desing,
Constroction, and Performance, J.B. Cooke and J.L. Sherard, Eds.American
Society of Civil Engineers, Detroit, October 1985.

PINTO, N.L.DE S., ”Questions to Ponder on Designing Very High CFRDs”,
Hydropower & Dams, Volume 8, Issue 5, 2001.

PINTO, N.L.DE S., MATERON, B., MARQUES FILHO, P.L., ”Design and
Performance of Foz do Areia Concrete Membrane as Related to Basalt
Properties”, Proceedings, 14th Congress on Large Dams, Q55, R51, Rio de
Janeiro, 1982.

PRUSZE, Z., DE FRIES, K., and LUQUE, F., ”The Desing of Macagua
Concrete Face Rockfill Dam”, Concrete Face Rockfill Dams, Desing,
Construction, and Performance, J.B.Cooke and J.L. Sherard, Eds.American
Society of Civil Engineers, Detroit, Octeber 1985

REGALADO, G., MATERON, B., ORTEGA, J.W., VARGAS, J.”Alto Anchicaya
Concrete Face Rockfill Dam-Behavior of the Concrete Face Membrane”,
Proceedings, 14th Congress on Large Dams, Q55, R30, Rio de Janeiro, 1982.

RESENDE F., MATERON, B., “Ita Method-New Construction Technology for
the Transition Zone of CFRDs”, CFRD 2000, Proceedings, International
Symposium on Concrete Faced Rockfill Dams, 18th September 2000, Beijing,
China.
DOLGU BARAJLAR
138

RITCHIE, D.G, GARCIA, J.P, AMAYA, F., and JEFFERIES, M.G., ”Curtain
Grouting For the Antamina Dam, Peru-Part 2-Implementation and Field
Modifications”, Grouting and Ground Treatment. Proceedings of the Third
International Conference, ASCE, Vol.2. No.120., February 2003.

ROGERS, R. L., ”Boondooma Dam”, Concrete Face Rockfill Dams, Desing,
Construction, and Performance, , J.B.Cooke and J.L. Sherard, Eds.American
Society of Civil Engineers, Detroit, Octeber 1985

SEED, H.B., MAKDISI, F.I., DEALBA, P., “The Performance of Earth Dams
during Earthquakes”, Water Power & Dam Construction, August 1980,

SHERARD, J. L., “Concrete-face rockfill dam (CFRD)”, Special Memorial
Issue, Journal of Geotechnical Engineerings, ASCE, v. 113, No.10, p.10951201, 1987. “Assessment” Paper No:21852, Sherard, J. L. And Cooke, J.B.
“Design” Paper No: 21853, Cooke, J. B. and Sherard, J.L. Discussions on
1985 Symposium papers. Closure by Cooke, J.B. Journal of Geotechnical
Engineering, ASCE, v 115, No.3, 1989.

SHERARD, J.L., discussion of “ Design Features of Salvajina Dam, ” by J.M.
Sierra, J.E. Hacelas and C.A. Ramirez, Concrete Face Rockfill Dams,
Brazilian Committee on Dams, Florianopolis, Brazil, October 1999.

SHERARD, J.L., ”Embankment Dam Cracking, ” chapter in Embankment Dam
Engineering-Casagrande Volume, John Wiley&Sons, New York, 1973.

SHERARD, J.L., ”Hydraulic Fracturing in Embankment Dams”, Proceedings,
Symposium on Seepage and Leakage from Dams and Impoundments, ASCE,
May1985.

SHERARD, J.L., ”Sinkholes in Dams of Coarse, Broadly-graded Soils,
”ICOLD, 13th Congress on Large Dams, Q.49, R.2, New Delhi, 1979.

SHERARD, J.L., DUNNIGAN, L.P. and Talbot, J.R., ”Basic Properties of Sand
and Gravel Filters”, Journal of Geotechnical Engineering, ASCE, June1984a.

SHERARD, J.L., DUNNIGAN, L.P. and Talbot, J.R., ”Filters for Silts and
Clays”, Journal of Geotechnical Engineering, ASCE, June1984b.

SHERARD, J.L., DUNNIGAN, L.P., ”Critical Filters for Impervious Soils”,
Journal of Geotechnical Engineering, ASCE, July1989.

SHERARD, J.L., DUNNIGAN, L.P., ”Filters and Leakage Control in
Embankment Dams”, Symposium on Seepage and Leakage from Dams and
Impoundments, ASCE, May1985.

SHI, J., ZHU, B., LIANG, C., ”Characteristic and Experience of the Design,
Construction and Performance of TSQ-1 Concrete Face Rockfill Dam”,
Beijing, China, September2000.

SIERRA J.O., RAMIREZ, C. A., and HACELAS, J. E. “Desing Features of
Salvajina Dam”, Concrete Face Rockfill Dams, Desing, Construction, and
Performance, , J.B.Cooke and J.L. Sherard, Eds.American Society of Civil
Engineers, Detroit, Octeber 1985.

SIERRA, J.M., ”Concrete Face Dam Foundations”, De Mello Volume, Editor,
Edgard Bluchter, Sao Paulo, 1989.

SIERRA, J.M.RAMIREZ , C.A., and HACELAS, J.E., “Design Features of
Salvajina Dam”, Concrete Face Rockfill Dams – Design, Construction, and
DOLGU BARAJLAR
139
Performance,
October1985.
J.B.Cooke
and
J.L.Sherard,
Editors,
ASCE,
Detroit,

SOBRINHO, J.A., SARDINA, A.E., and FERNANDEZ, A.M., ”Barragem de ItaProjeto e Construcao”, II. Symposium on CFRD dams, Bracold-EngevixCopel, Florianopolis, Brazil, October1999.

SOBRINHO, J.A., SARDINHA, A.E., ALBERTONI, S.C., DIJKSTRA, H.H.,
”Development Aspects of CFRD in Brazil”, J. Barry Cooke Volume, Concrete
Face Rockfill Dams, ICOLD, 20th Congress, Beijing, China, September 2000.

SOUZA, R.J.B., CAVALCANTI, A.J.C.T., SILVA, S.A., and SILVEIRA, J.F.,
”Xingo Concrete Face Rockfill Dam-Behavior of the Dam on the Left Abutment
, ” Concrete Face Rockfill Dams, Proceedings, Second Symposium on CFRD,

STEELE, I.C. and COOKE J. B., “Section 19, Concrete Face Rockfill Dams”,
Davis’ Handbook of Applied Hydraulics”, 3rd edition, Davis, CV. and
Sorenson, K.E. editors, McGraw-Hill, New York, 1969.

STEVEN, S.. et al., ”Desing of Crotty Dam Spillway”, Proceedings
Int.Symposium on High Eart – Rockfill Dams, Chinese Committee on Large
Dams, 1993.

STEWART, J. P., et al., “Northridge Earthquake-Geotechnical Structures”,
Geotechnical News, June 1994.

SWAISGOOD, J.R., ”Estimating Deformation of Embankment Dams Caused
by Earthquakes”, Presented at Association of Dam Safety Officials (ASDSO)
Western Regional Conference, Red Lodge, Montana, May 1995.

TAN, JIANPING, ”Integral Model Test and Research on SR Anti-seepage and
Watertight Structures of Perimetric Joint for 230 m High Conctere Faced
Dam”Proceedings, International Symposium on Concrete Faced Rockfill
Dams, International Committee on Large Dams, China, September2000.

TEPEL, R.E., et al, “Seismic Response of Eleven Embankment Dams, Santa
Clara County, California, as Measured by Crest Monument Surveys”, 16th
USCOLD Annual Lecture, Seismic Design and Performance of Dams, Los
Angeles, CA, July 1996.

TERZAGHI, K., Discussion on “Wishon and Courtright Concrete Face Dams”,
by J. Barry Cooke, Symposium on Rockfill Dams, Transactions ASCE,
Vol.125, Part II, 1960.

Terzaghi Lectures, 1974-1982, Geotech Special Publication No.1.

THONGSIRE, T., SUTTIWONG, P., ”Safety Surveillance and Remedial Works
for Khao Laem Dam”, Proceedings, International Symposium on High EarthRockfill Dams, Beijing, 1993.

United States Army Corps of Engineeers, Waterstop and Other Preformed
Joint Materials for Civil Works Structures, EM 1110-2-2102, September 1995.

US Department of Agriculture, Soil Conservation Service, ”Soil Mechanics
Note No.1, ”Guide for Determining the Gradation of Sand and Gravel Filters,
January1986.
DOLGU BARAJLAR
140

US Department of the Army Corps of Engineers, ”Earth and Rock-Fill DamsGeneral Design and Construction Considerations, ”EM-1110-2-2300, July
1994.

US Department of the Army Corps of Engineers, ”Engineering and DesignSeepage Analysis and Control for Dams”, EM 1110-2-1901 September1986.

US Department of the Interior, Bureau of Reclamation, ”Design Standards
No.13-Embankment Dams” , 1987.

USCOLD, “Observed Performance of Dams during Earthquakes”, US
Committee on Large Dams, July 1992.

USCOLD, ” Guidelines for Selection of Seismic Parameters for Dam Projects”,
US Committee on Large Dams, May 1996.

VITHALANI, J., BEENE, R.R. , ”The Use of Soft Rock for R.D. Bailey Dam”,
Proceedings, 12th ICOLD Congress, Vol.1, Q.44, R.15, 1976.

WANGXIJIONG, D.L., ”Key Technical Study forShuibuya CFRD”,
International Committee on Large Dams, China, September2000.

WATAKEEKUL, S. and COLES, A. J., “Cutoff Treatment Method in Karstic
Limestone-Khao Laem Dam”, Proceedings, 15th ICOLD Congress on Large
Dams, Q.58, R.2, Lausanne, 1985.

Water Power & Dam Construction, Volume 43, Number 1, January 1991;
Volume 44, Number 4, April 1992; Volume 45, Number 2, February 1993;
Volume 51, Number 3, March 1999.

WU, G. Y., FREITAS, M.S.JR., ARAYA, J.A.M., HUANG, Z.Y. and MORI,
R.T., ”Tianshengqiao-1 CFRD-Monitoring & Performance – Lessons & New
Trends for Future CFRDs (China)”, CFRD 2000, Proceedings, International
Symposium on Concrete Faced Rockfill Dams, 18 September 2000, Beijing,
China.

WU, G.Y., FREITAS, M.S. Jr., ARAYA, J.A.M. and HUANG, Z.Y., ”Planning
and Construction of Tianshengqiao 1 CFRD (China)”, Proceedings,

WU, G.Y., FREITAS, M.S.Jr., ARAYA, J.A.M. and HUANG, Z.Y., ”Planning
and Construction of Tianshengqiao 1 CFRD (China)”, Proceedings,

WU, HONGYI., WU, J., WANG, S., WU, Q., CAO, K., ”Ten Years Surveillance
of Chengbing Concrete Face Rockfill Dam”, Proceedings, International
Symposium on Concrete Faced Rockfill Dams, Beijing, China, September
2000.

ZUYU, C., ”Breaching of the Gouhou Concrete Face Sand and Gravel Dam”,
Proceedings, International Symposium on High Earth-Rockfill Dams, Beijing,
1993.

ICOLD, ” Geomembrane Sealing Systems
Commission on Large Dams, Bulletin 135, 2010.

BEHROOZ GHAHREMAN NEJAD, PHILLIP SODEN, HOSSEİN TAİEBAT
and STEVE MURPHY, Seismic Deformation Analysis of a Rockfill Dam with a
DOLGU BARAJLAR
for
Dams”,
International
141
Bituminous Concrete Core Materials, 2010 Science and Engineering 10
(2010) 012106.

ICOLD(1982) Bituminous Cores For Earth And Rockfill Dams, International
Commission on Large Dams, Bulletin 42, Paris.

ICOLD(1992) Bituminous Cores For Fill Dams, International Commission on
Large Dams, Bulletin 84, Paris.

KAARE HÖEG (1993), Asphaltic concrete cores for embankment dams,
Statkraft, Veidekke, Norwegian Geotechnical Institute.

PATRİCK J. CREEGAN and CARL L. MONISMITH, Asphalt-concrete water
barries for embankment dams, ASCE Press, New York.

WANG WEİBİAO, K.HÖEG, Developments İn The Design And Construction
Of Asphalt Core Dams, Hydropower and Dams Issue Three, 2010.
DOLGU BARAJLAR
142

dolgu barajlar tasarım rehberi

Transkript

Benzer belgeler

FILLERINA Dermo-kozmetik dolgu Aktif bileşenler

7. BARAJLAR 7.1 Giriş Baraj, su biriktirmek amacı ile hazne

HAZİRAN 2010

fransızca konuşulan avrupalı ülkelerde ıslamofobı ve ırkçılık

30 KAZI 2. CLT.indd - University of Toronto

Esatlı Köyü (Ordu-Mesudiye) Kaya Üstü Resim ve Yazıtları ile

John Peter OLESON – Nicholas K. RAUH

2015 Sayı 1 - Bingöl Üniversitesi

Topuk ağrısı - TOTBİD Dergisi

Ata Okulu Ekim 2010 Gazetesi

Prof. Dr. Mehmet KÜLEKÇİ

SinemaTVKanallarında