Geotechnical problems inherited from the improper nomenclature of the units in the Nur mountain region

Nurdağı'nı oluşturan birimlerin yanlış adlandırılmasından kaynaklanan jeoteknik sorunlar

Abstract

The Nur mountain attaining an elevation of 1800 m forms a natural obstacle between Bahçe and Kömürler plains, elevations of which are around 500 m. The Tarsus - Adana -Gaziantep (TAG) motorway, in order to connect the Çukurova region and Southeastern Anatolia, should cross the Nur mountain range. The previous (before 1990) general and petroleum geological studies misidentified the metamorphic rocks which are major constituents of the mountain, as shale-mudstone alternation. Since the reports prepared for the TAG motorway project were based upon the former geological studies, they include improper geologic-geotechnical models. A proper site selection of a large scale engineering structure such as a motorway, makes up 70% or more of the project in terms of cost, time, environment, and safety-security. Geology, hidrogeology, engineering geology, and geotechnical models, which are prepared in the given order, form an essential basis for a comprehensive geotechnical design. The reliability of each model depends on that of the former. In this sense, the hydrogeological - geotechnical models based upon the wrong geological model could not reflect the actual field conditions. The Ayran railway tunnel of 5.5 km long, constructed across this mountain range in 1890, still works efficiently without any reinforcement installation. If the actual field models are taken into account, the feasible alternative is to cross the mountain with a 6.0 km long tunnel, grade of which is around 0.2%. However, the models prepared before 1990 misinterpreted the metamorphic rocks as shale-mudstone alternation. Consequently, the designer did not consider an alignment with a long tunnel in a weak to extremely weak rock sequence. The first author has joined the project in 1990 and identified the metamorphic rocks, homoclinal structures, potential landslides, and the arial distribution of the water-discontinuity-clay WDC) trinity which characterize the mountain range. However, without accounting this study, the contractor has commenced the construction of the formerly defined wrong alternative in 1990. Instead of the aforementioned one tunnel, the alternative which is being built comprises 9 viaducts two of them are special, 4 tunnels (total length = 4.5 km), high cuts and fills, many structures, and high grades exceeding the standards. Nevertheless, the erection of the TAG motorway is ongoing. Moreover, the difference in cost (including the operation cost within the twenty-year interval) of the two alternatives (one of them is the 6.0 km long tunnel alignment proposed by the first author), exceeds ten billion US Dollars.

Özet

Yüksekliği 1800 m' ye ulaşan Nurdağı, yaklaşık 500 m kotundaki Bahçe ve Kömürler ovaları arasında, ulaşım açısından doğal bir engeldir. Çukurova'yı Güneydoğu Anadolu'ya bağlayacak olan Tarsus-Adana-Gaziantep (TAG) otoyolu bu dağı aşmak zorundadır. Genel jeoloji ve petrol jeolojisi amaçlı yapılan çalışmalar (1990 öncesi), bu dağın ana bileşeni olan başkalaşım kayaçlarını şeyl-çamurtaşı ardalanması olarak tanımlamışlardır. TAG otoyolu için hazırlanan raporlar, daha önceki jeolojik modelleri temel aldığından, gerçeği yansıtmayan jeolojik ve jeoteknik modeller üzerine kurulmuştur. Otoyol gibi büyük ölçekli mühendislik yapılarının yerinin doğru seçimi; maliyet, zaman, çevre ve güvenlik-emniyet açısından, o projenin %70 'i ve daha fazlasını oluşturmaktadır. Jeoteknik tasarım, sırasıyla hazırlanacak olan jeolojik, hidrojeolojik, mühendislik jeolojisi ve jeoteknik modeller üzerine oturur. Her modelin güvenilirliği bir önceki modelin güvenilirliğine doğrudan bağlıdır. Bu anlamda, TAG otoyolu projesinde, yanlış jeolojik model üzerine kurulan hidrojeolojik-jeoteknik modeller de gerçeği yansıtamamıştır. Aynı bölgede açılan ve toplam uzunluğu 5.5 km olan Ayran demiryolu tünelleri 1890'dan beri donatısız olarak görevini sürdürmektedir. Gerçek saha modelleri gözönüne alındığında, Bahçe ovasından Kömürler ovasına, demiryolu kotunun 50 m altında, yaklaşık 6.0 km uzunluğunda ve %0.2 eğimli tek bir tünelle geçmek en doğru çözüm olarak ortaya çıkmaktadır. Ancak TAG otoyolu, 1990 öncesi hazırlanan ve gerçeği yansıtmayan modeller (şeyl-çamurtaşı ardalanması) üzerine kurulduğu için uzun tünelli bir seçenekten doğal olarak kaçınılmıştır. İlk yazar, 1990 yılında projeye katılarak, bu dağın ana bileşeninin başkalaşım kayaçları olduğunu, tek yönlü yapıları, gizilgüçlü (potential) kayma alanlarını ve su-süreksizlik-kil (SSK) üçlüsünün alansal dağılımını ortaya koymuş ve raporlandırmıştır. Ancak, bu çalışmalar gözardı edilerek yanlış modellere dayalı olarak belirlenen geçkinin yapımına geçilmiştir. Yapımı halen sürmekte olan bu geçki, 6 km uzunluğundaki tek tünele karşılık, ikisi özel 9 köprü, 4 tünel (toplam uzunluk= 4.5 km), yüksek yarma-dolgu, çok sayıda sanat yapısı ve standartların üzerinde eğim içermektedir, iki seçenek arasındaki maliyet farkı, 20 yıllık işletme süresi gözönüne alındığında, 10 milyar ABD Dolarını aşmaktadır.