Nicel araştırma · 2026
Predicting and mitigating hydrogeological hazards in complex geological formations: the hybrid EN 1997-MCDA approach for flysch tunnels
Okur sorusu
Geliştirilen hibrit EN 1997-MCDA karar destek çerçevesi, tünel kazıları sırasında karşılaşılan hidrojeolojik risklerin ve deformasyonların dinamik olarak yönetilebileceğini ortaya koymuştur. Modelin sunduğu sistematik değerlendirme süreci, öznel mühendislik yargılarından kaynaklanan kararsızlıkları azaltarak şeffaf ve kanıta dayalı bir stabilizasyon yöntemi seçimi sağlamaktadır.
Öne çıkanlar
Karmaşık flis formasyonlarında yürütülen tünel kazıları, litolojik heterojenlik, mekanik anizotropi ve yeraltı suyunun killi kayaçlarda yol açtığı zamana bağlı bozunma nedeniyle jeoteknik açıdan en yüksek risk taşıyan mühendislik uygulamaları arasında yer almaktadır. Trans-Avrupa Koridoru Vc üzerinde bulunan Zenica Tüneli inşaatı sırasında, Kategori V olarak sınıflandırılan aşırı derecede bozulmuş flis kaya kütlelerinde (RMR < 21, RQD < 25%) meydana gelen tünel aynası göçükleri, hidrojeolojik süreçlerin yıkıcı etkisini açıkça göstermiştir. Geleneksel ampirik kaya kütlesi sınıflama sistemleri statik yapıları gereği inşaat esnasında hızla değişen yeraltı suyu basınçlarını ve dinamik deformasyonları anlık olarak değerlendirmede yetersiz kalmaktadır. Bu durum, Eurocode 7 (EN 1997) standartlarına uygun gözlemsel veriler ile çok kriterli karar analiz yöntemlerini birleştiren bütünleşik bir risk yönetim modelinin geliştirilmesini zorunlu kılmaktadır.
Araştırmada, Eurocode 7 esasları çerçevesinde tanımlanan G32 mühendislik jeolojisi gözetimi ve G42 jeoteknik deformasyon izleme görevlerinden elde edilen saha verilerini Çok Kriterli Karar Analizi (MCDA) ile birleştiren hibrit bir karar destek modeli önerilmiştir. Model, RMR değerinin 21 veya altına düşmesi, tünel konverjans hızının günlük 5 milimetreyi aşması veya yeraltı suyu debisinin dakikada 10 litrenin üzerine çıkması durumunda otomatik olarak aktive olmaktadır. Karar sürecinde Analitik Hiyerarşi Süreci (AHP) kullanılarak kaya kalitesi, hidrojeolojik tehlike, deformasyon dinamiği, iş güvenliği riski ve ekonomik verimlilik indeksinden oluşan beş temel kriter ağırlıklandırılmıştır. Ardından İdeal Çözüme Benzerliğe Göre Tercih Sıralaması Tekniği (TOPSIS) uygulanarak ileri drenaj sondajı, kendinden delgili bulonlama ile enjeksiyon ve birincil iksa sertleştirmesinden oluşan üç teknik alternatif gerçek zamanlı olarak derecelendirilmiştir.
Zenica Tüneli sol tüp kilometre 0+316.30 kesitinde gerçekleştirilen saha doğrulamasında, AHP analizi sonuçunda en yüksek ağırlık kaya kütlesi kalitesi (0.314) ve deformasyon dinamiğine (0.200) verilirken hidrojeolojik tehlike kriteri 0.182 ağırlık almıştır. Hesaplanan tutarlılık oranı 0.005 ile kabul edilebilir sınırın oldukça altında kalmıştır. TOPSIS algoritması sonuçunda, 15 metre uzunluğunda ileri drenaj sondajı yapılması alternatifi 0.759 bağıntılı yakınlık katsayısı ile ilk sırada yer almıştır. İleri drenaj borularının sahada uygulanmasının ardından gözenek suyu basıncı hızla düşürülmüş, tünel konverjans hızı günlük 5 milimetrelik kritik seviyeden 0.4 milimetreye gerilemiştir. Modelin tünelin kalan riskli kesimlerinde uygulanması sonuçunda daha önce beş kez yaşanan büyük tünel aynası göçükleri tamamen engellenmiş ve sıfır göçük seviyesine ulaşılmıştır.
Elde edilen bulgular, zayıf ve suya hassas kaya kütlelerinde tünel iksa stratejilerinin yalnızca mekanik iksa elemanlarını artırarak değil, gözenek suyu basıncını kaynağında düşüren hidrojeolojik müdahalelerle yapılandırılması gerektiğini kanıtlamaktadır. Önerilen EN 1997-MCDA modeli, geleneksel sezgisel veya reaktif mühendislik kararlarının yerine şeffaf, izlenebilir ve sayısal verilere dayalı bir karar mekanizması getirmektedir. Çalışmanın sınırlılığı, model parametrelerinin tek bir tünel projesindeki beş ana göçük olayına ve uzman görüşüne dayalı ağırlıklandırmaya dayanmasıdır. Buna karşın araştırma, Eurocode 7 gözlemsel yöntem protokollerini dijital karar destek sistemleriyle bütünleştirerek altyapı projelerinde hidrojeolojik risklerin önlenmesine yönelik aktarılabilir ve pratik bir yöntem sunmaktadır.
Çalışma, Terzaghi'nin efektif gerilme prensibine, Eurocode 7 (EN 1997) jeoteknik tasarım ve G32/G42 gözlemsel izleme protokollerine (NF P 94-500) ve Çok Kriterli Karar Analizi (AHP ve TOPSIS) kuramsal altyapısına dayanmaktadır. Kaya kütlesindeki hidrojeolojik yüklenmenin efektif gerilmeyi düşürerek kesme dayanımını kaybettirmesi ve zamana bağlı deformasyon dinamikleri AHP ile ağırlıklandırılmakta, TOPSIS algoritmasıyla ideal çözüme yakınlık hesaplanmaktadır.
Çalışma; Marinos ve Hoek'in flis formasyonlarının jeoteknik davranışı üzerine klasik literatürünü, Terzaghi'nin efektif gerilme kuramını, Peck'in gözlemsel yöntem ilkelerini, Einstein ile Sousa'nın yeraltı yapılarında risk analizi ve karar destek sistemleri çalışmalarını ve Saaty ile Hwang ve Yoon'un AHP-TOPSIS karar verme yöntemlerini ele almaktadır. Ayrıca Eurocode 7 (EN 1997) standartları ile NF P 94-500 jeoteknik görev sınıflaması bütünleştirilmektedir.
Bu çalışmanın temel amacı, standartlaştırılmış mühendislik jeolojisi haritalamasını, G32 ve G42 jeoteknik izleme verilerini, model aktivasyon kriterlerini ve AHP-TOPSIS tabanlı çok kriterli karar analizini Eurocode 7 çerçevesinde birleştirerek zayıf flis formasyonlarındaki tünel kazılarında hidrojeolojik tehlikeleri gerçek zamanlı tahmin eden ve optimal iksa/iyileştirme tedbirlerini belirleyen hibrit bir karar destek modeli geliştirmektir (Bektašević et al., 2026).
Çalışmada, Eurocode 7 (EN 1997) jeoteknik gözetim ilkeleri ile Çok Kriterli Karar Analizi (MCDA) yöntemlerinden AHP ve TOPSIS entegre edilerek, tünel kazıları sırasında gerçek zamanlı tehlike tahmini ve stabilizasyon önlemi seçimi sağlayan hibrit bir karar destek çerçevesi önerilmiştir (Bektašević et al., 2026).
Zayıf ve suya doygun flis kaya kütlelerindeki tünel aynası göçükleri, yeraltı suyunun kil mineralleriyle etkileşimi sonuçu efektif gerilmelerin ve kayma mukavemetinin azalmasıyla doğrudan tetiklenmektedir (Bektašević et al., 2026).
Karar modelinin operasyonel doğrulama aşamasında, yeraltı suyu sızıntısı ve kaya bozulmasının belirlenmesinin ardından hibrit yaklaşım başarıyla devreye sokulmuş ve sol tüpte test edilmiştir (Bektašević et al., 2026).
TOPSIS algoritmasıyla yapılan değerlendirme sonuçunda, yeraltı suyu basıncını kaynağında düşüren ileri drenaj sondajı (A1) en yüksek puanı alarak optimal stabilizasyon önlemi seçilmiştir (Bektašević et al., 2026).
İleri drenaj sondajlarının uygulanmasıyla birlikte tünel konverjans hızları hızlı bir düşüş göstererek günlük 0 4 mm olan güvenli sınırın altına başarıyla stabilize edilmiştir. (Bektašević et al., 2026).
Çalışmanın bulguları, Kategori V olarak sınıflandırılan aşırı derecede bozulmuş flis kaya kütlelerinde meydana gelen tünel göçüklerinin temel tetikleyicisinin kontrolsüz yeraltı suyu sızması ve buna bağlı efektif gerilme azalmaları olduğunu ortaya koymaktadır. Bu hidrojeolojik etkileşim, kaya kütlesinin kayma mukavemetini hızla düşürmekte ve konverjans hızlarını kontrolsüz seviyelere taşımaktadır.
Yazarlar, bu göçük mekanizmasının önüne geçebilmek için geleneksel ve statik kaya sınıflama sistemlerinin ötesine geçen dinamik bir yaklaşım önermektedir. Bu doğrultuda geliştirilen hibrit model, mühendislik jeolojisi gözetimi (G32) ile jeoteknik izleme (G42) verilerini gerçek zamanlı olarak bir araya getirerek tehlikeleri büyümeden önce teşhis etmektedir.
Literatürde yer alan klasik tünel iksa yaklaşımları genellikle kaya yapısının taşıma kapasitesini artırmaya odaklanırken, bu çalışmada yeraltı suyu kontrolünün önemi vurgulanmaktadır. Karar modelinde en yüksek önceliği alan ileri drenaj sondajı (A1) uygulaması, hidrostatik basıncı kaynağında kırarak kaya kütlesinin stabilizasyonunu sağlamış ve literatürdeki taşıma gücü merkezli tartışmalara yeni bir boyut kazandırmıştır.
Sonuç olarak, Eurocode 7 prensipleri ile entegre edilen bu çok kriterli karar destek çerçevesi, tünel şantiyelerindeki teknik ekiplerin hızlı ve kanıta dayalı kararlar almasına imkân tanımaktadır. Ekonomik optimizasyonun da sürece dahil edilmesi, hem can güvenliğini garanti altına almakta hem de göçük sonrası oluşabilecek yüksek rehabilitasyon maliyetlerinin önüne geçmektedir.
Yazarlar, geleneksel Bieniawski (1989) RMR sınıflama sisteminin tünel koşullarını statik olarak ele alan sınırlarını vurgulamakta; buna karşın önerilen dinamik EN 1997-MCDA modelinin akışkan-kaya etkileşiminden kaynaklanan zaman bağımlı flis bozulmalarını gerçek zamanlı yakalayabildiğini göstermektedir (Bektašević et al., 2026).
Yazarlar, Saaty (1980) tarafından geliştirilen Analitik Hiyerarşi Süreci tutarlılık sınırlarını temel alarak, karar verme matrisinin tutarlılık oranını (CR) 0.005 olarak hesaplamış ve mühendislik sezgilerinin matematiksel olarak doğrulanabilir olduğunu göstermiştir (Bektašević et al., 2026).
Bu çalışma, literatürde statik kaya sınıflama sistemleri ile gerçek zamanlı jeoteknik karar alma ihtiyacı arasındaki köprüyü kuran özgün bir işlev üstlenmektedir. Karmaşık flis formasyonlarında tünel açımı sırasında karşılaşılan zamana bağlı bozunmaları ve yeraltı suyu kökenli aniden gelişen göçükleri yalnız ampirik indekslerle açıklamak imkânsızdır. Makale, Eurocode 7 standartlarındaki G32 mühendislik jeolojisi gözetimi ve G42 jeoteknik izleme görevlerini AHP-TOPSIS çok kriterli karar analiziyle hibritleştirerek operasyonel bir karar destek mekanizması sunmaktadır. Böylece tünel açımı sırasında ortaya çıkan hidrojeolojik risklere karşı teknik etkinliği, iş güvenliğini ve ekonomik verimliliği eşzamanlı değerlendiren analitik bir standart kazandırmaktadır.
Makale, literatürdeki geleneksel kaya mekanik yaklaşımını ve ampirik sınıflama sistemlerini (Bieniawski'nin RMR'ı ve Barton'ın Q sistemini) doğrudan karşılaştırıp genişletmektedir. Önceki çalışmaların flis kaya kütlelerini zaman içerisinde değişmeyen statik ortamlar olarak ele almasını eleştirmekte; Terzaghi'nin efektif gerilme prensibi ile killi birimlerin suyla teması sonuçu gelişen fizikokimyasal yumuşama süreçlerini merkeze koymaktadır. Klasik uygulamalarda tünel stabilitesi bozulduğunda yalnızca birincil iksa sertliğinin artırılması yoluna gidilerken, bu çalışma Einstein ile Sousa ve Einstein tarafından geliştirilen risk tabanlı karar alma paradigmalarını AHP-TOPSIS yaklaşımıyla birleştirerek suyun kaynağında kontrol edilmesini teorik ve pratik olarak önceliklendirmektedir.
Bu çalışma, yer altı kazılarında hidrojeolojik tehlike yönetimi ve karar destek sistemleri konusunda literatür taraması yapacak araştırmacılar için metodolojik ve kavramsal bir sentez sunmaktadır. Eurocode 7 standartlarında yer alan jeoteknik görev kategorilerinin (NF P 94-500 uyarınca G32 ve G42) operasyonel izleme protokollerine dönüştürülmesi ve bu verilerin çok kriterli karar analizine girdi oluşturması literatüre belirgin bir yenilik getirmektedir. Ayrıca karar süreçlerine Ekonomik Verimlilik İndeksinin (IE) eklenmesi, teknik müdahalelerin yalnızca jeomekanik başarımını değil toplam proje risk maliyetini de optimize eden bütüncül bir bakış açısı sağlamaktadır. Araştırmacılar için metodolojik izlenebilirliği yüksek bir model örneği oluşturmaktadır.
Makalenin doğrulanmış yöntemi, bulguları ve kuramsal çerçevesi; tez ve makale çalışmalarında kullanılacağı bölümle birlikte aşağıdaki araştırma taslaklarına dönüştürülmüştür.
Bu çalışma, RMR ve Q gibi statik kaya sınıflama sistemlerinin sınırlılıklarını vurgulamak ve dinamik izleme sistemlerinin gerekliliğini savunmak amacıyla literatür taraması bölümünde temellendirici kanıt olarak kullanılabilir (Bektašević et al., 2026).
Makaleyle bağlantısı: Makalenin sonuç bölümünde (S. 12), modelin tek bir projede doğrulanmış olmasının kısıtlılık oluşturduğu ve farklı jeolojik koşullara sahip tünel projelerinde gelecekte doğrulanması gerektiği açıkça ifade edilmiştir (Bektašević et al., 2026).
Tezin yöntem bölümünde, saha verilerinin standartlaştırılması ve çok kriterli karar destek algoritmalarına dönüştürülmesi adımları açıklanırken bu çalışmadaki operasyonel iş akışı örnek metodoloji olarak aktarılabilir (Bektašević et al., 2026).
Makaleyle bağlantısı: Makalenin tartışma ve gelecek çalışmalar kısmında (S. 12), verilerdeki epistemik belirsizlikleri ve uzman yargılarındaki değişkenliği daha iyi yönetebilmek için bulanık mantık (FAHP) yaklaşımlarının modele eklenmesi gerektiği vurgulanmıştır (Bektašević et al., 2026).
Tezin tartışma ve sonuç bölümünde, önerilen jeoteknik modellerin genellenebilirliği ve gelecekte yapılması gereken saha doğrulamaları tartışılırken yazarın bu yönlendirici çıkarımı destekleyici referans olarak sunulabilir (Bektašević et al., 2026).
Makaleyle bağlantısı: Yazarlar tartışma bölümünde (S. 12), gelecekteki çalışmaların IoT tabanlı hidro-mekanik izleme ve dijital ikiz sistemleri vasıtasıyla gerçek zamanlı otomatik ağırlıklandırma yapan otonom karar sistemlerine odaklanması gerektiğini belirtmişlerdir (Bektašević et al., 2026).
Elektronik burun teknolojileri, koku moleküllerini ve tehlikeli kimyasalları kendilerine özgü kimyasal imzalar üzerinden gerçek zamanlı olarak tespit ederek acil müdahale olanağı sunmaktadır.
Simona Mariana Popescu ve 10 yazar · Frontiers in Environmental Science · Doğa Bilimleri
SeismoQuakeGNN hibrit modeli, bölgesel seviyedeki deprem büyüklüğü tahminlerinde %88,00 R2 skoru, 0,07 MSE ve %98,00 sınıflandırma doğruluğuna ulaşarak geleneksel makine öğrenimi ve bağımsız derin öğrenme modellerine üstünlük sağlamıştır.
A. Anny Leema ve 5 yazar · Frontiers in Artificial Intelligence · Doğa Bilimleri
İstanbul Boğazı güneyinde müdahalesiz durumda 5 saat sonunda sızan 3.153 ton petrolün yaklaşık 44 kilometrekarelik deniz alanını kirlettiği ve Prens Adaları yönüne ilerlediği tespit edilmiştir.
Cihat Aşan · International Journal of Environment and Geoinformatics · Doğa Bilimleri