1. T.C.
DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ
MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ
JEOFİZİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
MENEMEN OVASININ ZEMİN ÖZELLİKLERİNİN
JEOFİZİK ETÜTLERLE BELİRLENMESİ
BİTİRME PROJESİ FİNAL SINAVI RAPORU
Hazırlayan
Fatih ERCAN
2009505057
Danışman
Yrd. Doç. Dr. Şenol ÖZYALIN
Haziran, 2014
İZMİR
2. TEŞEKKÜR
Bitirme projemde bana danışmanlık yapan, ayrıca bugüne değin bölümde aldığım
her dersinde bana yardımcı olan ve hiçbir bilgisini benden esirgemeyen Sn. Yrd.
Doç. Dr. Şenol ÖZYALIN’a teşekkürlerimi sunarım. Bölüm başkanımız ve kayıt
danışmanım Sn. Prof. Dr. Ö. Rahmi PINAR’a saygılarımı, sevgilerimi ve
teşekkürlerimi bir borç bilirim. Mezuniyet aşamasına gelene kadar her manada ders
aldığım bölümdeki akademisyen ve öğretim görevlisi değerli hocalarıma teşekkür
ederim.
Eğitim hayatım boyunca maddi ve manevi hiçbir desteğini benden esirgemeyen
aileme, şahsi hiçbir çıkar gözetmeksizin bana yardımcı olan dostlarıma, iyi günde ve
kötü günde geleceği paylaşmak istediğim yoldaşıma sonsuz teşekkürler.
3. ÖZET
Jeofizik yöntemler yardımıyla İzmir Menemen ovasının zemin özellikleri
belirlenmiştir. Çalışma alanının sınırları kuzeyde Buruncuk, doğuda Yanıkköy ve
Doğa, güneyde ise Musabey’in arasında kalan bölgedir. Genel anlamıyla ovanın
sediman birikimleri üst seviyededir. Jeofizik ölçümler sayesinde yer altı yapıları
aydınlatılmıştır. Yapılan sismik kırılma, MASW ve ReMi yöntemleri sayesinde yer
içinin Vp ve Vs hızları haritalanmıştır. Ayrıca mikrotremör ölçümleri sayesinde de
çalışma alanında kalan Menemen ovasının zemin hakim periyodu belirlenmiştir.
Anahtar sözcükler: Menemen ovası, zemin özellikleri, sismik kırılma, MASW,
mikrotremör.
4. iii
İÇİNDEKİLER
Sayfa
Tablo Listesi v
Şekil Listesi vi
BÖLÜM BİR – GİRİŞ 1
BÖLÜM İKİ – YÖNTEM 3
2.1. Sismik Kırılma Yöntemi 3
2.1.1.Sismik Dalgalar 3
2.1.1.1. Boyuna Dalgalar (P) 4
2.1.1.2. Enine Dalgalar (S) 4
2.1.2. Vp/Vs Oranının Poisson Oranı İle Olan İlişkisi 5
2.1.3. Dinamik Elastik Parametreler 7
2.1.3.1. Sismik P dalgası (Boyuna Dalga Hızı (Vp)) 7
2.1.3.2. Sismik S Dalgası (Kayma veya Kesme Dalgası (Vs)) 8
2.1.3.3. Yoğunluk: ρ (gr/cm3) 10
2.1.3.4. Poisson Oranı;( σ) 10
2.1.3.5. Kayma (Shear) Modülü (µ, kg/cm2) 11
2.1.3.6. Elastisite Modülü (E, kg/cm2) 12
2.1.3.7. Bulk (Sıkışmazlık) Modülü- (K kg/cm2) 13
2.1.3.8. Zemin Hâkim Titreşim Periyodu (To, sn) 14
2.1.3.9. Zemin Büyütmesi 14
2.2.Yüzey Dalgalarının Çok Kanallı Analizi (MASW) Yöntemi 15
2.2.1. Yüzey Dalgaları 17
2.2.1.1. Rayleigh Dalgası(R) 17
2.2.1.2. Love Dalgası(L) 18
2.3. ReMi Yöntemi 18
2.4. Mikrotremör Yöntemi 19
2.4.1. Mikrotremör Kavramı 19
5. iv
İÇİNDEKİLER
Sayfa
2.4.2. Mikrotremörlerin Genel Özellikleri 19
2.4.3. Mikrotremörlerin Kaynakları 19
2.4.4. Mikrotremörün Dalga İçeriği 20
2.4.5. Mikrotremörlerin Kullanım Amaçları 21
2.4.6. Mikrotremör Kayıtları 21
BÖLÜM ÜÇ – ÇALIŞMA SAHASININ JEOLOJİSİ 23
3.1. Giriş 23
BÖLÜM DÖRT – ARAZİ VE SAHA ÇALIŞMALARI 26
4.1. İnceleme Alanında Yapılan Jeofizik Çalışmalar 26
BÖLÜM BEŞ – SONUÇLAR 28
5.1. Jeofizik Değerlendirme Sonuçları 28
5.1.1. Sismik Kırılma Değerlendirmesi 28
5.1.2. MASW Değerlendirmesi 30
5.1.2.1. Bir Boyutlu (1D) MASW Değerlendirmesi 30
5.1.2.2. İki Boyutlu (2D) MASW Değerlendirmesi 32
5.1.3. Yer altının Dinamik ve Elastik Parametrelerinin Hesaplanması 33
5.1.4. ReMi Değerlendirmesi 36
5.1.5. Mikrotremör Değerlendirmesi 37
KAYNAKLAR 39
6. v
TABLO LİSTESİ
Sayfa
Tablo 2.1. P dalgası hızı ile zeminlerin ya da kayaçların sökülebilirlikleri 7
Tablo 2.2. S dalga hızlarına göre kaya ve zeminlerin sınıflandırılması 9
Tablo 2.3. Zemin birimlerinin yoğunluk sınıflaması 10
Tablo 2.4. Poisson oranı ve Vp/Vs oranına göre Zemin/Kaya
ortamlarının sıkılığı 11
Tablo 2.5. Kayma modülü değerlerine göre zemin ya da kayaçların dayanımı 12
Tablo 2.6. Elastisite modülü değerlerine göre zemin ya da kayaçların
dayanımı 13
Tablo 2.7. Bulk modülü değerlerine göre zemin ya da kayaçların dayanımı 13
Tablo 4.1. Jeofizik Ölçüm Koordinatları 27
Tablo 5.1. Sismik kırılma yönteminden elde edilen yer altı parametreleri 29
Tablo 5.2. MASW yönteminden elde edilen yer altı parametreleri 31
Tablo 5.3. Dinamik ve elastik parametreler 34
Tablo 5.4. Sismik kırılma ve MASW çalışmasından elde edilen
diğer parametreler 35
Tablo 5.5. Mikrotremör yönteminden elde edilen zemin parametreleri 38
7. vi
ŞEKİL LİSTESİ
Sayfa
Şekil 2.1. Sismik dalgaların yeryüzünde yayınımı 4
Şekil 2.2. P dalgası geometrisi 4
Şekil 2.3. S dalgası geometrisi 5
Şekil 2.4. Vp/Vs oranı ile Poisson oranının ilişkisi 6
Şekil 2.5. Rayleigh dalgası yayılım geometrisi 17
Şekil 2.6. Love dalgası yayılım geometrisi 18
Şekil 3.1. İzmir ve çevresinin genelleştirilmiş jeoloji haritası (MTA) 24
Şekil 3.2. Çalışma sahası ve çevresine ait stratigrafik kolon kesit (MTA) 25
Şekil 4.1. Ölçüm koordinatlarının uydu üzerinde işaretlenmiş görüntüsü 27
Şekil 5.1. 10 Nolu Sismik Kırılma Varış Zamanı ve Yer altı Kesiti 28
Şekil 5.2. 10 Nolu 1D MASW Dispersiyon ve Yer altı Kesiti 30
Şekil 5.3. 10 nolu 2D MASW Yer altı Kesiti 32
Şekil 5.4. 10 Nolu ReMi S Dalgası Hızı Yer altı Kesiti 36
Şekil 5.5. 10 Nolu Mikrotremör Pencerelenmiş Sinyal ve H/V Grafiği 37
8. 1
BÖLÜM BİR
GİRİŞ
Jeofizik yöntemler, zemin etüdü çalışmalarında sıklıkla kullanılmaktadır.
Bilindiği üzere zemin etüdü çalışmalarının etki derinliği düşük, yani rezidüel
kapsamdadır. Bu bağlamda, yapılacak çalışmaya ilişkin uygun Jeofizik yöntem
belirlenmeli, arazi çalışması yapılmalı ve sonuçları ortaya konmalıdır.
Sismik Kırılma yöntemi, zemin etüdü çalışmalarında etkin bir rol oynamaktadır.
Yöntemin uygulanabilirliğinin her arazi şartlarında gerçekleştirilebilmesi
bakımından, zemin etüdü raporlarının hazırlanmasında en sık kullanılan jeofizik
yöntemdir. Yöntemin temeli yeraltına yapay olarak gönderilen sinyalin, alıcılara
varacağı zamanın kaydedici tarafından kaydedilmesidir.
MASW yöntemi, yüzey dalgalarının çok kanallı analizinden oluşmaktadır.
Uygulaması sismik kırılma yöntemine benzese de, değerlendirme ve sonuç kısımları
oldukça farklıdır. Bu yöntemin uygulaması basit iken, değerlendirme kısmında
kişinin kendi inisiyatifine bağlı çalışmalar yapılır. Bu sebeple değerlendirme yapacak
kişinin bu yöntemle ilgili bilgi ve tecrübesinin yüksek olması gerekmektedir.
ReMi, kırılma mikrotremör yöntemi, derinlikle S dalgası hızı değişimini içerir. Bu
yöntem, diğer iki yöntemin dışında, doğal kaynaklıdır. Yani, yer içine herhangi bir
kaynaktan yayılan sinyal gönderilmemekte, yerin doğal sarsınım özelliğine bağlı
olarak ölçümler alınmaktadır. En az 5-10 kayıt alınması gerekmektedir. Her bir
kaydın uzunluğu da 30 sn olmalıdır.
Mikrotremör yöntemi de, doğal kaynaklı bir jeofizik yöntemdir. Bu yöntemde,
ölçümü alan kişiye göre değişen, en az 30 dakikalık titreşim kayıtları alınır. Bunlar
ilgili programlarca değerlendirilerek yeraltının hakim titreşim periyodu belirlenmeye
çalışılır.
9. 2
İzmir İli, Menemen İlçesi’nde yapılan jeolojik-jeoteknik zemin etüdü
çalışmalarında, Jeofizik yöntemlerden Sismik Kırılma, MASW, ReMi ve
mikrotremör yöntemleri uygulanmıştır. Zemin etüdü çalışmalarının amacı, rezidüel
olarak araştırma yapılan arazinin yer altı jeolojisini saptamaya yöneliktir. Bu
bağlamda hazırlanan raporlarda, bina yüksekliği ve kat adedi gibi bilgilerden
yararlanılarak, temel derinliği, zemin büyütmesi, zemin yatak katsayısı ve zemin
hakim titreşim periyodu ile zeminin emniyetli taşıma gücü hesapları yapılır.
Yapılan çalışmalar sonucunda yer altı yapısını aydınlatıcı haritalar ve elastik
parametreler belirlenerek sonuçlar ortaya konmuştur. Menemen ovasının genel
jeolojisinden yararlanılarak elde edilen sonuçlar karşılaştırılmış ve birebir uyum
gözlenmiştir. Sediman havza içerisinde kalan alüvyon tabakaları tam olarak
kestirilmiş ve tabaka ayrımları saptanmıştır.
Bu raporda, bitirme projesi kapsamında yapılan çalışmalardan birer örnek
sunulacaktır. Bu bağlamda, 15 noktada alınan ölçümlerden 10 no’lu noktadaki tüm
yöntem değerlendirmeleri verilecektir. Bunun yanı sıra, çalışmalar sonunda elde
edilen sismik Vp ve Vs hızlarının tabloları ile bu hız bilgileri ve tabaka kalınlıkları
ile elde edilen zeminin dinamik ve elastik parametreleri de tablo halinde verilecektir.
Ayrıca, sismik hız bilgilerinin yanı sıra mikrotremör yönteminden elde edilen
maksimum genlik ve zeminin hakim titreşim periyodu ile zeminin hakim frekansı da
tablo halinde sunulacaktır.
10. 3
BÖLÜM İKİ
YÖNTEM
2.1. Sismik Kırılma Yöntemi
Sismik prospeksiyon yöntemleri, yapay olarak elde edilen ve depreme benzeyen
sarsıntılarla yeraltının yapısını aramakta kullanılır. Yeryüzünde ya da yeryüzüne
yakın bir derinlikte belirli bir işlem sonucu olarak esneklik (elastik) dalgaları üretilir.
Bu dalgaların yeraltında yayılırken yansıma ve kırılmalarından oluşacak dalgalar
yeryüzünde alıcı aletlere kaydedilir. Kaydedilen parametre bir dalganın kaynaktan
çıkıp alıcıya gelmesi için geçen zamandır. Ayrıca kaynak ile algılayıcı arasındaki
uzaklık yeryüzü boyunca ölçülebildiğinden, bilinen bir parametre olarak hesaplarda
kullanılır.
2.1.1.Sismik Dalgalar
Sismik enerji kaynağından çıkıp yer içinden geçerek alıcıya veya jeofona gelirken
bir tek partikülün çizdiği şekil sismik dalgacık olarak adlandırılır. Normalde sismik
enerjinin çizdiği yol üzerinden geçilen her tabakanın homojen, izotrop ve tam elastik
olduğu varsayılır.
Deprem sırasında açığa çıkan enerji, ses veya su dalgalarına benzeyen ve sismik
dalgalar adı verilen dalgalar ile yayılır. Bu dalgalardan Cisim Dalgaları, P dalgaları
ve S dalgaları olarak ikiye ayrılır. P dalgaları, en hızlı yayılan bu yüzden deprem
kayıt aletlerinde (sismograf) en önce görülen dalgalardır. P dalgalarında, titreşim
hareketi yayılma doğrultusu ile aynıdır. Daha yavaş yayılan S dalgaları, kayıt
aletlerinde ikincil olarak görülen ve titreşim hareketi yayılma doğrultusuna dik olan
dalgalardır. S dalgaları sıvı içinde yayılamazlar. Yüzey Dalgaları ise Cisim
Dalgaları’na göre daha yavaş yayılırlar ancak genlikleri daha büyüktür. Hızı daha
fazla olan Love ve genliği daha büyük olan Rayleigh dalgaları olarak ikiye ayrılırlar.
Yapılarda yıkıma yol açan dalgalar S dalgaları ile yüzey dalgalarıdır.
11. 4
Şekil 2.1. Sismik dalgaların yeryüzünde yayınımı
2.1.1.1. Boyuna Dalgalar (P)
Bu tip dalgalar, sıkışma veya ilk dalgalar olarak bilinirler ve sadece “P” dalgası
şeklinde ifade edilirler. Partikül yer değiştirmesinde şekil değişikliği olmadan hacim
değişikliği oluşuyorsa, bu koşullarla yayılan dalgalara boyuna dalga denir. Boyuna
dalgalarla sıkışma ve genleşmeyi temsil eden titreşim doğrultusu dalga yayınım
doğrultusuyla aynıdır.
Şekil 2.2. P dalgası geometrisi
2.1.1.2. Enine Dalgalar (S)
Enine dalgaların yayınımı sırasında elemanlarla şekil bozulmaları, yani açıları
değişimi gözlenir. Bunun nedeni dalga yayınımında partikül titreşim doğrultusu
yayınım doğrultusuna diktir. Bu tür dalgalara enine veya “S” dalgaları denir.
12. 5
)2P(1
E
p
G
V
p
G
3
4
k
V
S
P
S dalgalarının iki şekli vardır. S dalgalarının yayınımında enine olan parçacık
salınımı yatay düzlem üzerinde ise dalga SH adını alır. Eğer parçacık hareketleri
düşey düzlem üzerinde kalıyorsa SV dalgası olarak adlandırılır.
Şekil 2.3. S dalgası geometrisi
2.1.2. Vp/Vs Oranının Poisson Oranı İle Olan İlişkisi
Kayaçların elastik özelliklerinin belirlenmesi yanında bunlara bağlı olarak
hızlarının bilinmesi önemli yer tutar. Elastisite parametreleri ile dalga hızları
arasındaki ilişki formül 2.1’deki gibidir:
Hızlar elastisite sabitleri k ve G ile yakından ilgilidir. k ve G modülleri önemli bir
parametre olan Poisson oranının () hesaplanmasında kullanılır. P ve S dalgalarının
birbirine oranı formül 2.2’deki haliyle;
21
)1(1
V
V
S
P
2)V/V(2
2)V/V(
2
SP
2
SP
(2.1)
(2.2)
13. 6
bağıntısı ile verilir. Bu bağıntıdan Poisson oranı Vp/Vs hız oranı cinsinden
bulunabilir. Poisson oranının genellikle ¼ olan değeri yukarıdaki bağıntıda yerine
konarak formül 2.3’e ulaşılır;
olarak bulunur. Bu da katı cisimlerde P dalgasını S dalgasından 1.7 kez daha hızlı
yayıldığını ifade etmektedir. Sıvılarda Rijidite modülü G=0 olduğundan dolayı S
dalgası yayınımı gerçekleşmez. Derinde bulunan Sedimenter kayaçların pek çoğu 0.2
ile 0.36 arasında Poisson oranında sahip olduğu Vp/Vs hız oranı 1.6 ile 2.2
arasındadır.
Şekil 2.4. Vp/Vs oranı ile Poisson oranının ilişkisi
7.13
V
V
S
P
(2.3)
14. 7
2.1.3. Dinamik Elastik Parametreler
2.1.3.1. Sismik P dalgası (Boyuna Dalga Hızı (Vp ))
Bu tür dalgalar, sıkışma veya ilk dalgalar olarak adlandırılırlar. Bu dalgaların
yayınımı sırasında sıkışmadan dolayı kübik genleşme veya hacim değişikliği olur.
Boyuna dalgalarda sıkışma ve genleşmeyi temsil eden titreşim doğrultusu dalga
yayınım doğrultusuyla aynıdır. Dolayısıyla sıkışabilir (gevşek) zeminlerde P dalgası
hızı düşük, sıkışması zor zeminlerde (kaya) P dalgası hızı yüksek çıkacaktır (Tablo
2.1).
Tablo 2.1: P dalgası hızı ile zeminlerin ya da kayaçların sökülebilirlikleri (Bilgin,
1989)
P dalgası hızı (m/sn) Sökülebilirlik
300–600 Çok Kolay
600–900 Kolay
900–1500 Orta
1500–2100 Zor
2100–2400 Çok zor
2400–2700 Son Derece zor
15. 8
2.1.3.2. Sismik S Dalgası (Kayma veya Kesme Dalgası (Vs ))
Kayma dalgalarının yayınımı sırasında elamanlarda şekil bozulmaları, yani
açılarda değişim gözlenir. Bunun nedeni de dalga yayınımında parçacıkların titreşim
doğrultusunun, dalga yayınım doğrultusuna dik olmasındandır. Doğal olarak kayma
dalgası hızları malzemenin şekil bozunumuna veya burulmaya karşı direnci varsa
meydana gelmektedir. Suda S dalgası hızının 0 olmasının nedeni de suyun
burulmaya ve şekil değiştirmeye karşı direncinin olmaması ve kesilebilmesi
özelliğindendir. Normalde P dalgası ile S dalgası birlikte artıp birlikte azalım eğilim
gösterirler, ancak suda P dalgası yaklaşık olarak 1500 m/sn civarında bir değer
alırken S dalgası hızı 0’dır. Çünkü suyun sıkışma özelliği olmadığından P dalga hızı
yüksektir. Suda S dalgası hızının 0 olmasının nedeni ise suyun burulmaya ve şekil
değiştirmeye karşı direncinin olmaması ve kesilebilmesi özelliğindendir (Tablo 2.2).
16. 9
Tablo 2.2: S(kayma veya kesme) dalga hızlarına göre kaya ve zeminlerin
sınıflandırılması. (DBYBHY, 2007)
Kayma
Dalgası
Hızı (m/sn)
Yerel Birim Türü
Zemin
Grubu
<200 Yumuşak Kil, siltli kil D
<200 Gevşek Kum D
<200
Yeraltısu düzeyinin yüksek olduğu yumuşak
–suya doygun kalın alüvyonlu katmanlar
D
200–300 Katı kil-siltli kil C
200–400 Orta Sıkı Kum, çakıl C
400–700
Yumuşak süreksizlik düzlemleri bulunan
çok ayrışmış metamorfik kayaçlar ve
çimentolu tortul kayaçlar
C
300–700 Çok katı kil, siltli kil B
400–700 Çok katı kum, çakıl B
700–1000
Tüf ve aglomera gibi gevşek volkanik
kayaçlar süreksizlik düzlemleri bulunan
ayrışmış çimentolu tortul kayaçlar
B
>700 Sert kil siltli kil A
>700 Çok sıkı kum, çakıl A
>1000
Masif volkanik kayaçlar ve ayrışmamış
sağlam metamorfik kayaçlar sert ve
çimentolu tortul kayaçlar
A
17. 10
2.1.3.3. Yoğunluk: ρ (gr/cm3
)
Boyuna dalga hızına göre ampirik olarak Gardner vd. (1974) tarafından verilen
yoğunluk aşağıdaki formülden hesaplanır (Formül 2.4). Yoğunluk sınıflaması Tablo
2.3’de verilmiştir.
ρ = d=0.31*Vp
0.25
(gr/cm3
)
Tablo 2.3: Zemin Birimlerinin Yoğunluk Sınıflaması: (Keçeli, 1990)
Yoğunluk: ρ (gr/cm3) Tanımlama
<1.20 Çok düşük
1.20-1.40 Düşük
1.40-1.90 Orta
1.90-2.20 Yüksek
>2.20 Çok Yüksek
2.1.3.4. Poisson Oranı;( σ)
Formasyonun enine birim değişmesinin boyuna birim değişmesine oranı olarak
tanımlanır. Mühendislik jeofiziğinde poisson oranı, etüt sahasındaki zemin ve
kayacın suya doygunluk derecelerini aydınlatma açısından önemlidir. Vp ve Vs dalga
hızları yardımıyla bulunur. Poisson oranı kesinlikle 0.5 değerini geçemez.
Bu oran 0.5’e yaklaştıkça suya doygunluk artar. Bu oran, gözeneksiz ortamlarda 0-
0.25 arası, orta dereceli gözenekli ortamlarda 0.25-0.35 arası ve gözenekli ortamlarda
ise 0.35-0.50 arasında değişmektedir. Poisson oranı birimlerin katılığını bir başka
ifadeyle gözenekliliğini ifade etmektedir (Tablo 2.4). Birimsizdir. Vp ve Vs hızına
göre ampirik olarak Bowles (1988) tarafından verilen Poisson oranı formül 2.5’den
hesaplanır.
P= (Vp
2
-2*Vs
2
)/(2* Vp
2
-2*Vs
2
)
(2.4)
(2.5)
18. 11
Tablo 2.4: Poisson oranı ve Vp/Vs oranına göre Zemin/Kaya ortamlarının sıkılığı.
(Ercan, 2001)
Poisson Oranı;( σ) Sıkılık Vp/Vs
0.5 Cıvık- Sıvı ∞
0.4-0.49 Çok Gevşek ∞-2.49
0.3-0.39 Gevşek 2.49-1.87
0.20-0.29 Sıkı Katı 1.87-1.71
0.1-0.19 Katı 1.71-1.5
0-0.09 Sağlam Kaya 1.5-1.41
2.1.3.5. Kayma (Shear) Modülü (µ, kg/cm2
)
Cismin şekil değiştirmeye karşı gösterdiği dirençten Kayma modülü, S dalga hızı
ve yoğunluğun yardımıyla bulunur. Kayma modülü elastisite modülünde bulunması
için gereken parametrelerden biridir. Birimi kg/cm2
dir. Kayma modülü özellikle
heyelan sahalarında yamaç aşağı etkenden kuvvetin hesaplanmasında, büyük
makinelerin çalışmaları sonucu ortaya çıkan yüksek miktardaki titreşimlerin
etkilerinin, patlatma ve depremin etkisi altında kalan bölgelerdeki yapıların stabilitesi
ve güvenliği için bilinmesi gereken önemli bir parametredir.
Makaslama gerilmelerine yani yatay kuvvetlere karşı formasyonun direncini
gösterir. Sıvıların makaslamaya karşı direnci olmadığından bu parametre sıfırdır.
Kayma modülü ne kadar yüksekse, formasyonun makaslama gerilmelerine yani
yatay kuvvetlere (yatay deprem yükü) karşı direnci o kadar fazla demektir (Tablo
2.5). Kramer (1996) tarafından verilen kayma modülü formül aşağıda yer almaktadır
(Formül 2.6).
µ = (d*Vs
2
)/100 (kg/cm2
) (2.6)
19. 12
Tablo 2.5: Kayma modülü değerlerine göre zemin ya da kayaçların dayanımı.
(Keçeli, 1990)
Kayma Modülü (µ, kg/cm2) Dayanım
<400 Çok zayıf
400–1500 Zayıf
1500–3000 Orta
3000–10000 Sağlam
>10000 Çok sağlam
2.1.3.6. Elastisite Modülü (E, kg/cm2
)
Bir malzemeye kuvvet uygulandığında, malzemede meydana gelen uzamalar
elastik sınırlar içerisinde gerilmelerle orantılıdır. Buna Hook Kanunu denir. Cisme
bir kuvvet uygulandığında meydana gelen gerilmenin boyuna uzama miktarına
Young Modülü (Elatisite Modülü) denir. Başka bir deyişle uygulanan düşey basınç
yönünde yerin düşey yamulmasını tanımlar (Tablo 2.6). Mühendislik Jeofiziğinde
dinamik elastisite modülü P-S dalgalarının hızlarının yanı sıra birde yoğunluğun
bilinmesi ile bulunabilir (Formül 2.7). Bu modülün birimi kg/cm2
’dir.
E= 2µ(1+σ) kg/cm2
(µ= Kayma (Shear) Modülü, σ= Poisson Oranı)
İki tabakalı bir sisteme göre her bir tabaka için Elastisite Modülünü çözecek
olursak Formül 2.8’e ulaşırız;
E= G*(3*Vp
2
-4*Vs
2
)/( Vp
2
-Vs
2
)
(G: Kayma modülü)
(2.7)
(2.8)
20. 13
Tablo 2.6: Elastisite modülü değerlerine göre zemin ya da kayaçların dayanımı.
(Keçeli, 1990)
Elastisite Modülü – E- kg/cm2 DAYANIM
<1000 Çok zayıf
1000–5000 Zayıf
5000–10000 Orta
10000–30000 Sağlam
>30000 Çok Sağlam
2.1.3.7. Bulk (Sıkışmazlık) Modülü- (K kg/cm2
)
Bulk Modülü, bir çepeçevre saran basınç altında sıkışmasının ölçüsüdür (Tablo
2.7). Dalga teorisinden elde edilen bulk modülü aşağıdaki formülde yer almaktadır
(Formül 2.9). Bu formül Bowles (1988) tarafından düzenlenmiştir.
K=(E/3(1-2σ) kg/cm2
K=((d(Vp
2-4/3Vs
2)/100) kg/cm2
Tablo 2.7: Bulk modülü değerlerine göre zemin ya da kayaçların dayanımı. (Keçeli,
1990)
Bulk Modülü (µ, kg/cm2 ) Sıkışma
<400 Çok Az
400–10000 Az
10000–40000 Orta
40000–100000 Yüksek
>1000000 Çok Yüksek
(2.9)
21. 14
2.1.3.8. Zemin Hâkim Titreşim Periyodu (T0 , sn)
Zeminin doğal olarak titreştiği periyodudur. Periyot, doğal yada yapay
etkenlerden oluşmuş, periyodu 0.05-2 saniye arasında olan yer titreşimleridir. Belli
bir alanda, belli bir periyodun tekrarlanma sayısı maksimum olmaktadır. Maksimum
tekrarlı olan periyot, hakim periyot olarak tanımlanmaktadır. Zemin Hakim Titreşim
Periyodu, yapının kendisinin periyoduna eşit veya çok yakın olmamalıdır. Yakın
olması halinde rezonans olayı oluşur ve deprem anında yapılar tehlikeye girer.
Sismik kırılma yöntemiyle bu parametre sağlıklı olarak bulunur.
Türkiye deprem yönetmeliğinde T0 hesabı; T0 =4H/VS (Keçeli A. 1990) denklemi
önerilmektedir. Bu bağıntı taban kayası üzerinde tek bir tabaka durumu için
geçerlidir. Zemin birkaç tabakadan oluşuyor ise, her tabakanın VS değeri için ayrı bir
T0 değeri hesaplanır.
2.1.3.9. Zemin Büyütmesi
Yapı temeli tabanı ile ana kaya arasında değişik kalınlıklarda göreceli yumuşak
bir katman ya da zon varsa bunlar içinden geçen deprem dalgasının genliği kırılma
ya da yansımalarla büyür. Dolayısıyla, sismik dalgaların ivmeleri de yer yüzeyine
ulaştıklarında beklenenden daha büyük olur. Formül 2.10’da basitleştirilmiş hali
mevcuttur.
A=2/T
T=Tabakalar arası imperdans
P=Kütle yoğunluğu
Tezcan ve İpek (1974) tarafından verilen zemin büyütme formülü ise iki tabakalı
çözümler için etkili bir sonuç sergilemektedir (Formül 2.11).
A=2(p.VS )alt tabaka /(p.VS )üst tabaka
(2.10)
(2.11)
22. 15
2.2.Yüzey Dalgalarının Çok Kanallı Analizi (MASW) Yöntemi
Yüzey dalgası analiz yöntemlerinde, yer altındaki tabakalı yapıların kesme dalgası
hızının (Vs) derinlikle değişiminin hesaplanması amacıyla Rayleigh dalgasının
dispersif özelliğinden faydalanır. Yüzey dalgası yöntemleri aktif kaynaklı ve pasif
kaynaklı yöntemler olmak üzere iki ana grup altında toplanabilir. Pasif kaynaklı
yöntemler daha derin nüfus gücüne sahiptir. Özellikle ana kaya derinliğine ulaşılması
gereken sahalarda etkin olarak kullanılabilmektedir. Bunun yanında, MASW
yöntemi daha sınırlı nüfus derinliğine sahip olmasının yanında, etkin kaynak
kullanılması ile daha başarılı sonuçlar alınmaktadır. Özellikle Vs30 çalışmalarında
ilk 30 metrenin önemi ve ince tabakaların tespitinde oldukça sağlıklı sonuçlar
vermesi nedeniyle etkin kullanıma sahiptir. Yüzey dalgası analiz yöntemleri
aşağıdaki üç adımda gerçekleştirilir:
(1) Yüzey dalgalarının alıcılar ile kaydedildiği arazi aşaması,
(2) Veri işlem ve dispersiyon eğrilerinin eldesi,
(3) Dispersiyon eğrisinin farklı yöntemlerle ters çözümlenmesinden elde edilen,
Vs değerlerinin derinlikle değişimi olarak özetlenebilir.
Dispersiyon eğrisinin elde edilmesi kritik bir adımdır. Ters çözümleme ile elde
edilen Vs hız profilinin doğruluğu büyük oranda frekansa ve faz hızına bağlı olan
dispersiyon eğrisinin doğruluğuna ve özelliklerine bağlıdır.
MASW araştırmaları, aynı kaynak-alıcı diziliminin doğrusal bir hat boyunca, sabit
aralıklarla kaydırılmasıyla, birden fazla kayıt (12 veya daha fazla kanallı) içeren 2
boyutlu (yüzey ve derinlik) makaslama dalgalarının hızlarının haritalarını oluşturmak
için kullanılır.
Buradan yola çıkarak, sismik kırılmanın tersine bir üst seviyeye oranla düşük hıza
sahip birimlerinde tespit etmek mümkündür.
MASW yöntemi, tabakalı yerküre modeli için Rayleigh dalgasında baskın bir
etkisi olan S-dalga hızına dayanır. Dönüşmüş faz hızları ile derinliğe bağlı bir
boyutlu S-dalga hızı fonksiyonunu tanımlayan S-dalga hızı profilleri elde edilir.
23. 16
MASW yönteminde, gürültüyü etkili bir şekilde kontrol etmek olasıdır. Bu
nedenle, en yüksek sinyal/gürültü oranı sağlanır. Makaslama dalgası hız profilinde
tam bir veri işlem, yüzey dalgalarının kazancı, frekans bağımlı faz hızı eğrisinin
yapılandırılması ve frekans bağımlı faz hızı eğrisinin ters-çözüm işleminden oluşur.
Burada dikkat edilmesi gereken husus, makaslama dalgası hız derinlik profilini
doğru saptayabilmek için geniş bantlı yüzey dalgalarının en az gürültüyle
kaydedilmesidir.
MASW yönteminde bant-genişliği, araştırmanın derinliği ve çözünürlüğü
arttırıldığı zaman yüksek sinyal/gürültü oranı hesaplanan frekans bağımlı faz hızı
eğrisinde yüksek doğruluğa neden olur. Daha yüksek “modlu” veri, temel “modlu”
veriden daha derin araştırma derinliğine sahiptir. Aynı zamanda, daha yüksek
“modlu” veri frekansa ek olarak kaynak uzaklığına bağlı olan dönüşmüş S-dalga
hızının çözünürlüğünü artırır. İlk olarak, standart CDP formatında birkaç çokkanallı
kayıt toplanmalıdır. Yüzey dalga verilerinin elde edilmesi için yüzeyden etkiyen
darbe türü kaynaklar için normalde 4 – 5 Hz’den küçük alçak tepki frekanslı alıcılar
seçilmelidir.
Sismik kaynak, jeofon (alıcı), yakın açılım (ofset), alıcı aralığı gibi veri
parametreleri, “Ground roll” dalga sinyallerini arttırmak için ayarlanmalıdır (Park vd.
1999). Veri toplanmasından sonra, her bir atış topluluğunun ‘ground roll’ dalgası faz
hızları hesaplanır. ‘Ground roll’ dalgasının frekans ve faz hız dizileri başlangıç
doğrusu boyunca verinin analiz edilerek hesaplanmasını gerektirir. Bu iki dizi, her
bir atış topluluğundan frekans bağımlı faz hızı eğrilerini tam olarak çıkarmak için
çok önemli bir sınırlamadır (Park vd. 1999). Ters-çözüm işlemi, derinlik profiline eş
bir S-dalga hızının oluşturulması için her bir frekans bağımlı faz hızı eğrisine
uygulanmalıdır (Xia vd. 1999). Dönüşen S-dalga hız profili, jeofon aralığının
ortasına yerleştirilmelidir (Miller vd. 1999). Başlangıç modelleri, ters-çözüm
işleminin yakınsamasında anahtar bir etkendir. Regresyon analizi gibi iki boyutlu
veri işlem teknikleri ise, bölgesel anomalileri arttırmak için S-dalga hızının düşey
kesitine kolay bir şekilde uygulanabilir. 2-boyutlu S-dalgası hız haritasında çatlaklı
24. 17
bölgeler, boşluklar, örtülü dolgu alan sınırları ve benzeri alanlar, düşük hız bölgeleri
S-dalga anomalileri ile gösterilirken, ana kaya yüzeyi, genellikle, yüksek S-dalga hız
gradyanı ile ilişkilendirilir.
2.2.1. Yüzey Dalgaları
Yüzey dalgaları: Dünya'nın yüzeyi boyunca yayılan, P ve S Dalgaları'ndan sonra
kayıtçılara gelen ve depremlerde esas hasarı yapan dalgalardır. Yüzey Dalgaları,
Cisim Dalgaları’na göre daha yavaş yayılırlar ancak genlikleri daha büyüktür. Hızı
daha fazla olan Love ve genliği daha büyük olan Rayleigh dalgaları olarak ikiye
ayrılırlar.
2.2.1.1. Rayleigh Dalgası(R)
Deniz dalgalarına benzerler; düşey ve yatay doğrultuda karışık salınmalardan
meydana gelerek bütün yeryüzü boyunca yayılırlar. Eliptik bir yörünge boyunca olan
parçacık hareketlerinden oluşurlar. Yörünge uzun ekseni elips olduğundan, bu tür
dalgalar P ve S dalgalarının bileşkesi olarak düşünülebilir. Derine doğru etkileri
azalır.
Şekil 2.5. Rayleigh Dalgası Yayılım Geometrisi
25. 18
2.2.1.2. Love Dalgası(L)
Yalnız yatay doğrultuda yayılan yüzey dalgalarına Love Dalgaları adı verilir.
Düşük hızlı yüzey tabakaları içerisinde meydana gelirler. Salınım düzlemleri yatay
olduğu halde, yayınım doğrultusuna dik salınan parçacık hareketlerinden oluşurlar.
Love dalgaları saçılım (dispersiyon) gösterirler.
Şekil 2.6. Love Dalgası Yayılım Geometrisi
2.3. ReMi Yöntemi
ReMi, adı kırılma – mikrotremör olarak bilinen jeofizik bir yöntemdir. ReMi
yöntemiyle S dalgası hızı bulunur. Kentsel alanlarda kaynak kullanılmasına gerek
yoktur. 12 veya 24 kanallı sismik ölçüm cihazı ile ölçüm yapılır. 30 saniyelik gürültü
kayıtları alınır. Ölçümler tekrar edilir. Yüzey dalgası faz geçişleri izlenerek
tabakaların Vs hızlarına ulaşılır. Vs hızları, tabakaların sağlamlığının bir
göstergesidir.
ReMi yöntemiyle, gürültülerden yararlanarak, düşey jeofonlar vasıtasıyla
tabakaların kalınlıkları ve bu tabakalara ait S dalgası hızları bulunur. Düşük hız
tabakalarında veya sinyal/gürültü oranının yeterli olmadığı durumlarda hesaplamalar
zorlaşır. Ayrıca kuyu içi yöntemlerde alınan kayıtlar da kuyu civarı ile sınırlıdır.
Kırılma yönteminde sığ derinliklere ait hız bilgileri iyi bir ayrımlılıkta elde edilir.
ReMi yönteminde ise 100 metreye kadar hız değişimi saptanabilir. Fakat 30
metreden sonra iyi ayrımlılıklar elde edemez hale geliriz. Bulacağımız hız değerleri
26. 19
tam doğru olmayabilir. Kırılma ile ReMi yöntemi birbirini tamamlayıcı özelliktedir.
İkisinde de aynı serim düzeni kullanılabilir ve bu ikisi de aynı anda kullanılarak sığ
ve derin hız bilgilerine ulaşılabilir.
2.4. Mikrotremör Yöntemi
2.4.1. Mikrotremör Kavramı
Depremler ve sismik patlamalar dışında, doğal ve doğal olmayan nedenlerle
oluşan, periyotları birkaç dakikayı aşmayan, yeryüzünün titreşim hareketlerine genel
olarak mikroseism(çok küçük yer sarsıntıları) denir. Mikrotremör(titreşimcik) ifadesi
0.05 ile 2 sn. aralıklı periyotlar için kullanılır.
2.4.2. Mikrotremörlerin Genel Özellikleri
-Periyotları çok küçüktür.(0.05-2 sn).
-Genlikleri 0.1 mikron mertebesindedir.
-Gündüzleri geceden daha aktiftir.
-Dalga şekilleri düzgün değildir.
-Grup halindeki titreşimleri sürekli kısadır.
-Genellikle yapay nedenlerle oluşur.
2.4.3. Mikrotremörlerin Kaynakları
Mikrotremörler rüzgar, okyanus dalgaları, jeotermal reaksiyonlar, küçük
magnitüdlü yer sarsıntıları gibi doğal etkiler yanında kültürel gürültüler olarak
tanımlanan ve başta trafik hareketleri olmak üzere insanların yaşam sürecinde neden
oldukları hareketlilikten kaynaklanmaktadır.
Gözlenen bu birçok çeşit mikroseismleri kısaca özetlemek gerekirse;
Düzenli ve Düzensiz diye ikiye ayırabiliriz:
27. 20
Düzenli Mikroseismler;
*Trafik, endüstriyel makineler ve rüzgarla oluşan 0.01-0.5 sn periyotlu
mikroseismler.
*Karışık rüzgarların oluşturduğu, 1-4 sn periyotlu mikroseismler.
*Kasırgalar ve tayfunlar gibi şiddetli rüzgarlar sırasında okyanuslarda oluşan, 2- 6
sn periyotlu mikroseismler.
*Hava basıncıyla oluşan, 4-10 sn periyotlu mikroseismler.
*Muson ve benzeri tipteki rüzgarlarla oluşan, 4-10 sn periyotlu mikroseismler.
*Su dalgalarının kıyıya çarpmasıyla oluşan, 10-20 sn periyotlu mikroseismler.
Düzensiz Mikroseismler;
*Deniz dalgaları ile oluşan, 1-4 sn periyotlu mikroseismler.
*Rüzgarların, ağaçlara ve binalara etkimesiyle oluşan, 1-4 sn periyotlu
mikroseismler.
*Aletlerin tepe kısmında oluşan hava akımlarının neden olduğu, 20-100 sn
periyotlu mikroseismler.
*Yerin donması sonucu oluşan, 40-200 sn periyotlu mikroseismler.
2.4.4. Mikrotremörün Dalga İçeriği
Japonya’da birçok noktada yapılmış mikrotremör ölçümleri sonucunda,
titreşimciklerin depreme dayanıklı bina yapımımda, sismik faktörlerin
saptanabilmesi amacıyla kullanılabileceği ortaya çıkarılmıştır.
Genel olarak rüzgar, okyanus dalgaları ve kültürel gürültüler gibi yüzeysel
kaynakların yüzey dalgaları ürettikleri, buna karşı derin kaynaklı ve küçük
magnitüdlü yer hareketlerinin neden olduğu titreşimlerin ise düşey yönlü cisim
dalgaları olarak yayıldıkları benimsenir.
Kısacası günümüze kadar mikrotremörlerin yüzey dalgaları mı yoksa cisim
dalgaları mı olduğu konusunda çeşitli araştırmacılarca ayrı görüşler ileri sürülmüştür.
28. 21
Bunlar;
-Akamatsu (1956); Mikrotremörleri bu titreşimciklerin, Rayleigh ve Love
dalgalarının birleşiminden oluşmuş, karışık yüzey dalgaları olduğunu belirtmiştir.
-Kubetera ve Otsuka (1970); Aso Caldera alanında 1-3 sn periyotlu
mikrotremörleri gözlemişler ve bunların aslında Love dalgaları olduğunu ve etkin
periyotlarının zemin tabaka kalınlığı ile ilişkisi olduğunu belirtmişlerdir.
-Aki (1957); Yapmış olduğu çalışmada mikrotremörlerin verilen bir frekansta
belirli bir hıza sahip olan yüzey dalgaları olduğunu belirlemiş ve yatay hareketleri
Love dalgaları olarak nitelemiştir.
-Kanai (1983); Mikrotremörlerin yer içinde S dalgalarının yenilemeli
yansımaların sonucu olduğunu düşünmüştür.
-Wilson (1953); 4-100 Hz frekans aralıklı mikrotremörleri incelemiş ve üç
bileşenli sismometre kullanarak yaptığı ölçümler sonucunda parçacık hareketinin
Rayligh dalga türüne benzer olduğu 9 Hz’den yüksek olan mikrotremörlerin cisim
dalgaları, 9 Hz’e yakın olanların ise yüzey dalgalarından oluştuğunu belirtmiştir.
2.4.5. Mikrotremörlerin Kullanım Amaçları
-Zemin cinsleri ve tabakalanmasının belirlenmesi
-Yer hareketinin yerel zemin koşulları etkisiyle oluşturabileceği büyütme
özelliklerinin belirlenmesi ve projenin oluşmasında önemli olan zemin hakim
periyodunun bulunmasında etkin olarak faydalanılmaktadır.
-Mikrobölgelendirme çalışmalarında yaygın olarak kullanılan mikrotremörler
sayesinde sismik bölgelendirme yapılabilmektedir.
-Sismik bölgelendirme yapılmış yerin geoteknik risklere karşı farklı risk
derecelerinin tanımlanması amaçlı, esaslar dikkate alınarak oluşturulur.
2.4.6. Mikrotremör Kayıtları
Mikrotremör kayıtlarının analizinde elde edilen spektrumlardan zemin
özelliklerini belirleyebilmek için, en az birkaç noktada karşılaştırmalı gözlem
gerekmektedir. Mikrotremör kayıtları farklı noktalarda farklı zamanlarda alına
29. 22
bilindiği gibi bir bölgedeki titreşim özelliklerinin noktalar arasında ya da seçilen bir
referans noktasına göre gösterdiği değişimin belirlenmesi istenildiğinde genellikle bir
hat üzerinde yerleştirilen ve çok sayıda sismometreden oluşturulan bir tertiple eş
zamanlı kayıtların alınması yoluna gidilmektedir.
Mikrotremör kayıtlarının alınması için birkaç dakikalık kısa bir süre
gerekmektedir. Fakat mikrotremör özelliklerinin günün farklı saatlerinde özellikle
kültürel gürültü seviyesindeki değişime bağlı olarak nasıl değiştiğini belirlemek için
uzun süreli ölçümler yapılması gerekmektedir. Ancak bu sayede istenen sonuca
yaklaşılabilir. Gündüz kültürel gürültülerin çok fazla olduğu için ölçümlerin gece
yapılması önerilir.
Mikrotremörlerin genlikleri üzerinde meteorolojik koşulların da önemli etkisi
bulunmaktadır. Gaull ve diğ. (1990), rüzgarlı havada yapılan mikrotremör
gözlemlerinden elde edilen verilerin Fourier spektrumları ile sakin bir havada elde
edilenlerin Fourier spektrumlarının oldukça farklı olduğunu görmüşler ve
mikrotremör gözlemlerinin sakin bir havada yapılmasının sonuca yaklaşılmasında
yararlı olacağı kanısına varmışlardır.
Ölçü alınan yer çatlaklı ve kırıklı olmamalıdır. Ölçüm yapılan yerden tren geçerse
doğu-batı yönü olan Mavi’nin genliği maksimum olur.
30. 23
BÖLÜM ÜÇ
ÇALIŞMA SAHASININ JEOLOJİSİ
3.1. Giriş
Çalışma sahası ve yakın yöresi Türkiye’nin (Levha Tektoniği) kuramı
çerçevesinde “İzmir–Ankara Zonu “ adıyla anılan bölgesel tektonik kuşak içinde yer
alır. Çalışma sahasında yapılan gözlemler sonucu yaşlıdan gence doğru bir dizilim
içerisinde;
• Paleojen yaşlı kumtaşı – şeyl ardalanması, kumtaşı – şeyl mercekleri, kumtaşı
blokları ile tek taş konumlu kireçtaşı bloklarından oluşan Bornova Karmaşığı
• Neojen yaşlı akarsu yatağı, delta ve göl ortamlarında çökelmiş çakıltaşı, kumtaşı,
kiltaşı, marn- silttaşı- kireçtaşı ardalanmasından oluşan Karasal Çökeller
• Neojen yaşlı andezit, bazalt, dasit, riyolit ve bunların piroklastikleri olan tüf ve
aglomeradan oluşan Volkanik Birimler
• Kuvaterner yaşlı az pekleşmiş veya pekleşmemiş düzeylerden oluşan kumlu,
çakıllı kil veya killi kum ve çakıl malzemelerden oluşmuş Alüvyon Birimi
ayırtlanmıştır. İzmir ve çevresinin genelleştirilmiş jeoloji haritası verilmiştir (Şekil
3.1). Çalışma sahası ve çevresine ait stratigrafik kolon kesit (Şekil 3.2)’de
sunulmuştur. Çalışma alanının jeolojisi Ateşli Y. (2002)’den alınmıştır.
33. 26
BÖLÜM DÖRT
ARAZİ VE SAHA ÇALIŞMALARI
4.1. İnceleme Alanında Yapılan Jeofizik Çalışmalar
Çalışma sahasında yer altı yapısını aydınlatmaya yönelik çalışmalar yapılmıştır.
İnceleme alanında jeofizik yöntemlerden sismik kırılma, MASW, ReMi ve
mikrotremör yöntemleri uygulanmıştır.
Sismik kırılma yöntemi 15 noktada uygulanmıştır. Çalışmalarda 24 adet P jeofonu
kullanılarak yeraltının P dalga hızı kestirilmiştir. Her bir serimde jeofon aralıkları 5
m seçilmiş ve ofset uzaklığı da jeofon aralığı kadar, yani 5 m seçilmiştir. Her bir
serimde düz, orta ve ters atışlar gerçekleştirilmiştir.
MASW yöntemi de 15 noktada, serimler boyunca alınmıştır. Çalışmalarda 4,5
Hz’lik jeofonlar kullanılmış ve jeofon aralıkları da 5 m seçilmiştir. Bu yöntemde
yakın ofset kullanılmış, o da 5 m belirlenmiştir. Sismik kırılma yönteminde olduğu
gibi, düz, orta ve ters atışlar gerçekleştirilerek yeraltının S dalgası hız değişimi
saptanmıştır. MASW yöntemi 1D ve 2D olarak değerlendirilerek yer altı kesitleri
oluşturulmuştur.
ReMi yöntemi 11 noktada alınmıştır. Bilineceği üzere ReMi yöntemi doğal
kaynaklı yöntem olduğundan herhangi bir kaynak kullanılmamıştır. Ölçümler, hali
hazırda sismik kırılma ve MASW yöntemleri için serilen serimler üzerinden
alınmıştır. 11 serimde 8 saniyelik 8 tane gürültü kaydı alınarak, değerlendirmeler
yapılarak yer altı yapısının kesiti oluşturulmuştur.
Mikrotremör yöntemi 15 noktada alınmıştır. Her bir noktada 40 dakikalık yer
içinin doğal salınımları kaydedilerek değerlendirmeler yapılmıştır. Bu ölçümlerde
yer içinin doğu, kuzey ve düşey bileşenlerinin değişimleri kaydedilmiştir.
35. 28
BÖLÜM BEŞ
SONUÇLAR
5.1. Jeofizik Değerlendirme Sonuçları
5.1.1. Sismik Kırılma Değerlendirmesi
10 nolu sismik kırılma çalışma sonucunda birinci tabakanın ortalama kalınlığı
yaklaşık 15,0 m’ dir. Birinci tabakada Vp hızı 247,00 m/sn, ikinci tabakada Vp hızı
269,00 m/sn olarak bulunmuştur (Şekil 5.10).
Şekil 5.1. 10 Nolu Sismik Kırılma Varış Zamanı ve Yer altı Kesiti
Sismik kırılma yönteminden elde edilen birinci tabakanın kalınlıkları ile birinci ve
ikinci tabakaların Vp hızları aşağıdaki tabloda verilmiştir (Tablo 5.1).
37. 30
5.1.2. MASW Değerlendirmesi
MASW yöntemi değerlendirmesi bir boyutlu (1D) ve iki boyutlu (2D) olarak
yapılmıştır.
5.1.2.1. Bir Boyutlu (1D) MASW Değerlendirmesi
10 nolu 1D MASW çalışması sonucunda birinci tabakanın ortalama Vs hızı
180,00 m/sn, ikinci tabakanın ortalama Vs hızı 159,00 m/sn olarak bulunmuştur
(Şekil 5.25).
Şekil 5.2. 10 Nolu 1D MASW Dispersiyon ve Yer altı Kesiti
38. 31
MASW yönteminden elde edilen birinci tabakanın kalınlıkları ile birinci ve ikinci
tabakaların Vs hızları aşağıdaki tabloda verilmiştir (Tablo 5.2).
Tablo 5.2. MASW yönteminden elde edilen yer altı parametreleri
Sismik
Serim
1. Tabakanın
Ortalama kalınlığı
(m)
1. Tabakanın Vs
hızı (m/sn)
2. Tabakanın Vs
hızı (m/sn)
1 5,30 135,00 154,00
2 3,80 208,00 236,00
3 3,50 225,00 183,00
4 8,30 153,00 160,00
5 4,50 140,00 157,00
6 5,00 130,00 150,00
7 9,00 348,00 350,00
8 5,50 125,00 150,00
9 3,00 144,00 152,00
10 5,00 180,00 159,00
11 2,20 155,00 170,00
12 3,00 144,00 180,00
13 4,00 144,00 175,00
14 5,00 205,00 273,00
15 3,80 268,00 376,00
39. 32
5.1.2.2. İki Boyutlu (2D) MASW Değerlendirmesi
10 nolu 2D MASW çalışması sonucunda yer altı iki boyutlu olarak
modellenmiştir (Şekil 5.40).
Şekil 5.3. 10 nolu 2D MASW Yer altı Kesiti
40. 33
5.1.3. Yeraltının Dinamik ve Elastik Parametrelerinin Hesaplanması
Sismik kırılma ve MASW yöntemi sonucunda elde edilen P dalga hızı, S dalga
hızı ve derinlik bilgilerini kullanarak yeraltının dinamik ve elastik parametrelerini
hesaplamak olanaklı olmuştur. Bu bağlamda, Zemin Jeofizik Analiz adlı paket
program kullanılmış ve hesaplamalar ilgili programdaki formüllerce yapılmıştır
(Özçep F. 2005).
Zeminler için jeofizik-geoteknik parametrelerin belirlenmesi 2 tabaka
çözümlerine göre yapılmıştır. Programa girdi verisi olarak elde edilen P dalga hızı, S
dalga hızı ve ilk tabakanın kalınlığı girilmiş, çıktı verisi olarak da yoğunluk,
maksimum kayma modülü, Elastisite modülü, Poisson oranı, Bulk modülü, zemin
hakim titreşim periyodu ve zemin büyütmesi değerleri alınmıştır.
Yapılan sismik kırılma çalışmalarından elde edilen sonuçlara göre çalışma alanını
temsil edebilecek dinamik ve elastik parametre değerlerine göre tabakaların
özellikleri şunlardır:
Sismik kırılma çalışmalarında yapılan değerlendirme sonrasında dinamik-
elastik parametreler Tablo 5.3’de belirtilmiştir. Ayrıca, diğer parametreler de Tablo
5.4’de verilmiştir.
43. 36
5.1.4. ReMi Değerlendirmesi
10 nolu ReMi çalışması sonucunda yer altının S dalga hız kesiti elde edilmiştir
(Şekil 5.54).
Şekil 5.54. 10 Nolu ReMi Dispersiyon ve S Dalgası Hızı Yer altı Kesiti
44. 37
5.1.5. Mikrotremör Değerlendirmesi
10 nolu Mikrotremör çalışmasının değerlendirmesi yapılmış ve mikrotremörler
pencerelenerek yatay düşey spektral oran (H/V) belirlenmiştir (Şekil 5.66). Zemin
hakim titreşim periyodu 1,26 sn’dir ve bu periyotta gözlenen maksimum genlik
2,00’dir.
Şekil 5.5. 10 Nolu Mikrotremör Pencerelenmiş Sinyal ve H/V Grafiği
45. 38
Mikrotremör yönteminden elde edilen zeminin hakim frekansı, hakim titreşim
periyodu ve H/V (maksimum genlik oranı) aşağıdaki tabloda verilmiştir(Tablo 5.5).
Tablo 5.5. Mikrotremör yönteminden elde edilen zemin parametreleri
Mikrotremör
Noktası
Zemin Hakim
Frekansı (Hz)
Zemin Hakim
Titreşim
Periyodu (sn)
Maksimum
Genlik
1 0,802 1,25 4,56
2 1,160 0,86 2,95
3 1,196 0,83 1,45
4 0,945 1,05 2,30
5 0,848 1,18 4,35
6 1,148 0,87 5,12
7 1,154 0,86 1,39
8 1,020 0,98 1,31
9 1,020 0,98 1,64
10 0,793 1,26 2,00
11 0,684 1,46 6,00
12 0,754 1,36 2,93
13 0,921 1,08 6,04
14 1,091 0,92 2,16
15 1,530 0,65 1,35
46. 39
KAYNAKLAR
Akamatsu K.1956. Wagakuni sangyo hatten no ganko keitai – kikai kigu kogyo ni
tsuite. The Flying Geese Pattern of Industrial Development of Our Country – The
Case of the Machine- and Tool-Making Industries. In:Hitotsubashi Rons.
Hitotsubashi University, 36, p. 514–526
Aki K. 1957. Space and time spectra of stationary stochastic waves, with special
reference to micro-tremors. Bulletin of the Earthquake Research Institute, v. 35, p.
415-456.
Ateşli Y. 2002. Yamanlar Dağı ve Menemen Ovasının İçme Suyu Amaçlı
Hidrojeolojisi. Yüksek Lisans Tezi (Yayınlanmış), Dokuz Eylül Üniversitesi Fen
Bilimleri Enstitüsü, İzmir.
Bilgin N. 1989. İnşaat ve Maden Mühendisleri için Uygulamalı Kazı Mekaniği.
İstanbul; Birsen Yayınevi.
Bowles JE. 1988. Foundation Analysis and Design. New York-USA; McGraw-
Hill Book Co.
Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik. 2007. (Erişim
Tarihi: 24 Eylül 2013), http://www.koeri.boun.edu.tr/depremmuh/eski/DBYBHY-
2007-KOERI.pdf.
Ercan A. 2001. Yer Araştırma Yöntemleri. İstanbul; Bilimtey Yayınları.
Gardner GHF vd. 1974. Formation velocity and density-The Diagnostic Basics for
stratigraphic traps. Geopshysics, vol. 36, no. 6, p. 770-780.
Gaull vd. 1990. Probabilistic earthquake risk maps of Australia. Australian
Journal of Earth Sciences, 37, p. 169-187.
47. 40
Kanai K. 1983. Engineering Seismology. Japan-Tokyo; University of Tokyo
Press.
Keçeli A. 1990. Sismik Yöntemlerle Müsaade Edilebilir Dinamik Zemin Taşıma
Kapasitesi ve Oturmasının Saptanması. Jeofizik, 4, 83-92.
Kramer Steven L. 1996. Geotechnical Earthquake Engineering. Berkeley-USA;
Prentice Hall.
Kubotera A, Otsuka M. 1970. Nature of non-volcanic microtremor observed on
the Aso Caldera. Journal of Physics of the Earth. 18(1), p. 115-124.
MTA. Çalışma sahası ve çevresine ait stratigrafik kolon kesit.
MTA. İzmir ve çevresinin genelleştirilmiş jeoloji haritası.
Midorikawa S. 1987. Tasarım Depremine Göre İzosismik Haritanın Tahmini.
Journal of Structural Engineering, 33(B), p. 43-48.
Miller RD vd. 1999. Multichannel Analysis Of Surface Waves to Map Bedrock.
The Leading Edge, 18(12), 1392-1396.
Özçep F. 2005. “ZeminJeofizikAnaliz”, Microsoft ® Excel Programı. İstanbul
Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, Jeofizik Mühendisliği Bölümü, İstanbul.
Park CB vd. 1999. Multichannel Analysis of Surface Waves (MASW).
Geophysics, 64, 800-808.
Tezcan S, İpek M. 1974. Shear Wave Propagation in Layered Soils. İstanbul;
Boğaziçi Üniversitesi Yayınları.
48. 41
Xia J vd. 1999. Estimation of Near-Surface Velocity By Inversion of Rayleigh
Wave. Geophysics, 64, 691-700.
Wilson CDV. 1953. The Origins and Nature of Microseisms in the Frequency
Range 4 to 100 Hz. Proceedings of the Royal Society of London. Series A, 217,
p.176.
