Kaya Düşmesi Nedenleri ve Koruma Yöntemleri

Kaya düşmesi, can ve mal kaybına neden olan doğal afetlerden sayılmaktadır. Bugüne kadar ülkemizde çok sayıda kaya düşmesi olayı yaşanmıştır. Kaya düşmesi nedenlerini araştırmak ve bu afete çözüm yöntemleri geliştirmek, oluşabilecek zararların önüne geçebilmek adına oldukça önemlidir.

Kaya Düşmesini Tetikleyen Başlıca Nedenler

Kaya düşmesini tetikleyen başlıca nedenler şu şekilde sıralanabilir;

1-Donma-Erime Süreçleri ve Buz Çatlatması

Yılın büyük bir döneminde gece-gündüz sıcaklık arasındaki farklara bağlı olarak donma çözülme etkisinde kalan bölgeler fiziksel aşınmalara neden olmaktadır. Kayaçların kılcal çatlaklarına giren su tanecikleri, kayaçlardaki kılcal çatlakların tamamını doldurur. Gecelerin sıcaklığın çok düşük olmasından dolayı sıvı haldeki su eksi derecelerde katı hale gelerek hacimsel olarak büyüme sağlayarak kayaçlardaki çatlaklar arasındaki mesafeyi artırır. Gündüz sıcaklığın artışından dolayı hacim olarak genleşen buzlar eriyerek çözülür ve bu olay gece ve gündüz tekrarıyla sık sık görülür. Bu olayların tekrarından sonra ufak kılcallar büyük yarıklara dönüşerek kaya bloğunun ana kayadan kopmasına neden olmakta ve genellikle sıcaklık değişimlerin fazla olduğu mevsimlerde sıklıkla görülmektedir.

2-Isınma-Soğuma Süreçleri

Mekanik aşınmalara neden olan başka bir önemli etki çözülme olayıdır. Bu durum, yine gece gündüz sıcaklıklarının değişimlerinin farklarına bağlı olarak kaya yüzeyindeki ısınma ve soğuma olaylarının etkisiyle görülür. Suyun olmadığı zeminlerde ısınma ve soğuma olayları, daha etkilidir. Kayaç yüzeylerinde gündüz sıcaklığın artmasından dolayı genleşme görülmektedir. Fakat ısı kayacın derinliklerine etki etmediğinden o bölgede ısınma görülmez ve genleşme oluşmaz. Aynı zamanda bu olay gece soğumanın artmasından ve yüzeyde sıcaklığın etkisinden dolayı büzüşme görülür, orta kısımlarda değişme olmaz. Bu döngüden dolayı yüzeyde pullanma ve çatlamalar oluşmaktadır. Bunların yanı sıra bu çatlamalara kimyasalların da etkisi olmaktadır.

3-Islanma-Kuruma Süreçleri

Isınma ve soğumadan dolayı oluşan pullanma ve çatlamalardan daha az görülen başka bir olay da ıslanma ve kuruma olayıdır. Mevsim geçişlerinde görülen karların ısıya maruz kalmasından dolayı eriyerek sıvı hale gelmektedir. Zeminin ıslanmasından sonra kuruduğunda kaya zemininde bir büzüşmeye neden olmaktadır. Aynı zaman da ilkbahar aylarında yağmurun sık-sık yağıp güneşin çıkmasıyla kurumasında da görülmektedir. Bu olay çoğunlukla killi-marnlı kayaçlarda daha sık ve etkin görünmektedir, kalkerlerin de suya karşı geçirimli bir yapıya sahip olduğundan su emilimi görüldüğü ve suyu alıp vermesi daha kolay yapıda olduğundan bu kayaçlarda ıslanma ve kurulanma etkilerini az da olsa görmek mümkündür.

4-Bitkilerin Çözülme Etkileri

Kayaç kılcallarındaki otlu bitkilerin köklerinin salgılamış olduğu asitler, kayaçlarda kimyasal aşınmalara neden olmaktadır. Bunların yanı sıra ağaç köklerinin ağacın büyümesine orantılı olarak büyümesinden dolayı kayaç çatlaklarını büyütmekte ve mekanik olarak ayrıştırarak fiziksel bozulma görülerek kayaç bloklarının düşmesine neden olmaktadır. Ağaç köklerinden dolayı ana kayadan ayrılmalar olur. Kayaç yosunları ve likenler bulundukları kaya bloklarının yüzeyinde köklerinde salgıladıkları kimyasallar nedeniyle kayaçlarda kimyasal aşınmalar gerçekleştirirler. Kaya düşmelerinde bitkiler sulardan sonra kayaçların ayrışmasında ikinci büyük etki göstermektedirler.

5-Tuz Çatlatması

Yazın havaların sıcak olmasından dolayı suların buharlaşması nedeniyle suların çekilmesinden sonra yer altında bulunan tuzlu sular, kristalleşme göstererek kayaç bloklarındaki çatlakları doldurmaktadır. Boşluklardaki tuzların hacimsel değişiminden dolayı iç basınç oluşturur ve geceleyin ısı değişiminden dolayı soğuk havalarda kayaç bloklarında kama etkisi göstererek çatlaklardaki hacimsel değişimin düşmesini engellemektedir. Böylelikle bu işlemler defalarca tekrarlandıktan sonra kaya bloğundaki çatlaklar büyür ve kaya bloğunun mekanik olarak ayrışmasına, bloğun düşmesine neden olur.

6-Şeve Paralel Çatlaklar

Kayaç düşmesinin diğer bir ana sebebi de arazideki jeolojik durumlardır. Bunlar kaya bloğuna paralel haldeki çatlakların elverişsiz yapıda olmasıdır. Bu çatlaklar şevle aynı yönde olduğundan dolayı kayaçların düşmesine daha fazla etki göstermektedir.

7-Sismik Hareketler

Kayaç şev duraylılığını tetikleyen en önemli faktörlerden biride yeryüzü hareketi olarak depremlerdir. Depremler sonucunda oluşan hareketlerinden sonra kayaçlarda kırılmalar ve düşmeler gözlenir.

Kaya Düşmelerine Karşı Koruma Önlemleri

1-Orman

Yamaçta az sayıda ağacın varlığı yuvarlanan taş ve kayaların durdurulmasında ve maksimum sıçrama yüksekliklerinin minimize etmesinde katkı sağlayabilmektedir. Yuvarlanan taş ve kayalar maksimum hızlarına yaklaşık 40 m’den sonra ulaşmaktadırlar, dolayısıyla potansiyel tehlike bölgelerinde 20 m’den fazla açıklık bırakmamaya özen gösterilmelidir.

2. Hendekler

Şevin topuk kısmında kaya tutucu hendekleri, şev taban kısmında yeterli bir alan olması durumunda hendekler ekonomik açıdan en uygun yöntemdir. Yaklaşık 75°’den fazla eğimli şevlerde kayalar yüzeye yakın kalma eğiliminde olup, topuğun yakınında bir yerde dururlar. 55° ile 75°arasında bulunan eğimli arazilerde düşen kaya bloklarının zıplama ihtimalinin olmasından dolayı hendekler topuk kısmından biraz daha uzağa yapılmalıdır, bu sebeple daha geniş bir hendeğe ihtiyaç duyulmaktadır. 40°ile 55° arasında bulunan eğimli arazilerde kayalar yuvarlanarak hendeğin içine doğru bir yol izlerler.

3. Bariyerler

Mevcut durumda hendeklerin gücünü artırmak veya şevlerin tabanında yakalama zonları oluşturmada etkilidir bariyerler. Bariyer çeşit olarak bulunan şevin boyutuna, bölgenin yapısına ve düşen kaya bloğunun enerjisine bağlıdır. Tüm bariyerler çarpmanın etkisiyle esnek bir yapıda olup ve gelen enerjiyi sönümleyici yapıda olmalıdır. Büyük enerjili kayaların enerjilerini sönümlemek için hem esnek yapıda olmalı hem de gelen yükü güvenli bir şekilde karşılayacak yapıda olmalıdır.

Taş sepetleri ve beton bloklar: 0.75 m’ye kadar çaplardaki kayalar için efektif koruma bariyerleridir.

Jeofabrik‐zemin bariyerleri:  Bu tür bir bariyerin kaya düşmelerini durdurma kapasitesi, çarpma enerjisine kıyasla bariyerin kütlesine, tabandaki kesme direncine ve yenilmeden deforme olma kapasitesine bağlıdır.

4. Kayaç Tutma Çitleri ve Sönümleyiciler

Kayaç tutma çitleri ve sönümleyicilerin özellik olarak, rijit bir yapıda olmamasından dolayı düşen kaya bloğunun enerjisini karşılayacak yapıda olmalıdır. Bir kaya bloğunun çarpmasının ardından ağlar enerjiyi sönümleyerek oluşacak tehlikelerin önüne geçer. Bu yöntemin düşen kayaların tutmada etkili olduğundan, yapısal olarak maliyeti düşük tasarımlar yapmak mümkündür.

5-Perdeli Ağ Yöntemi

Kaya bloklarına yakın kaya parçalarının kayaların düşmesine karşılık yüzeye ağ serilerek kaya bloklarının düşmesinde insanların üzerine ve yola sıçramasının önüne geçmekte ideal bir yöntemdir. Kopup düşen kaya bloklarının enerjileri ağ tarafından sönümlendiğinden dolayı topuk kısmında büyük çaplı hendek ihtiyacı gerek yoktur.

Zincirleme bağlı ağlar yaklaşık boyutları 0.6-1 m’den küçük boyutta kaya düşmelerine karşı tedbir almakta olumlu etki göstermekte iken, yaklaşık büyüklüğü 1-3 m boyutları arasında olan kaya blokları için halkalı ağlar veya örgülü tel ipler daha idealdir. Ağın kendi ağırlığını tutamadığı durumlarda ağı güçlendirilmiş çelik tellerle güçlendirmek mümkündür. Düşen kaya bloklarının ağlara çarpmanın etkisiyle momentumun minimize olması için ağların kaya zeminini üst taraflarında serilmesi gerekmektedir. Ağlar şevin yüzeyine ve tabanına ankrajlanmaz düşen kapa parçalarının kendi yolunda şevin topuğundaki hendeğe düşmesini sağlar ağın arkasında birikip ağın yırtılması istenmez aksi takdirde kaya parçaları birikirse ağın yırtılmasına neden olurlar.

6-Kaya Sundurmaları ve Tüneller

Kaya düşmelerinin önüne geçilebilmek maksadıyla yapılan çalışmaların karşılığında maliyetin yüksek olduğu durumlarda kaya sundurma tünelleri yapılması ya da kara yolunu bulunduğu yerde tünelden geçirmek daha kullanışlı olmaktadır. Kaya düşmesinin görüldüğü yollarda eğimin çok olduğu durumlarda kaya sundurma tünenlerin tepeleri hafif eğimli olması gelen kaya bloklarının enerjisini sönümlemek için kaplamalar yapılmalıdır.

Sundurma tünellerinin en önemli tasarım amacı, yastık malzemesinin enerjiyi ve ağırlığı sönümleme özelliğidir. Yastığın enerjiyi sönümlediği gibi gelen enerjiyi daha geniş alanlara yayarak enerjinin bir noktada toplanmasını önlemektir aynı zamanda yastık tek kullanımlık olmayıp tekrardan kullanılacak şekilde salmam olmalıdır.

Kaynaklar;
Ömer BULUT -BİTLİS MERKEZ MUŞTAKBABA MAHALLESİ KAYA DÜŞME POTANSİYELİNİN İNCELENMESİ VE ÇÖZÜM ÖNERİLERİ
Kaya Şev Mühendisliği -Duncan C. Wyllie -Christopher W. Mah