1. T.C.
DOKUZ EYLÜL ÜNĠVERSĠTESĠ
MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ
JEOFĠZĠK MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ
MENEMEN OVASININ ZEMİN ÖZELLİKLERİNİN
JEOFİZİK ETÜTLERLE BELİRLENMESİ
BİTİRME PROJESİ
Hazırlayan
Fatih ERCAN
2009505057
DanıĢman
Yrd. Doç. Dr. ġenol ÖZYALIN
Haziran, 2014
ĠZMĠR
2. T.C.
DOKUZ EYLÜL ÜNĠVERSĠTESĠ
MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ
JEOFĠZĠK MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ
MENEMEN OVASININ ZEMİN ÖZELLİKLERİNİN
JEOFİZİK ETÜTLERLE BELİRLENMESİ
BİTİRME PROJESİ
Hazırlayan
Fatih ERCAN
2009505057
DanıĢman
Yrd. Doç. Dr. ġenol ÖZYALIN
Haziran, 2014
ĠZMĠR
3. T.C.
DOKUZ EYLÜL ÜNĠVERSĠTESĠ
MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ
JEOFĠZĠK MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ
2009505057 numaralı Fatih ERCAN tarafından hazırlanan “MENEMEN
OVASININ ZEMĠN ÖZELLĠKLERĠNĠN JEOFĠZĠK ETÜTLERLE
BELĠRLENMESĠ” konulu Bitirme Projesi incelenerek sınava girmesi uygun
görülmüĢtür.
23 / 06 / 2014
SINAV KOMĠSYONU
Yrd. Doç. Dr. ġenol ÖZYALIN
DANIġMAN
Doç. Dr. Orhan POLAT Öğr. Gör. Dr. Özer AKDEMĠR
ÜYE ÜYE
Prof. Dr. Ö. Rahmi PINAR
BÖLÜM BAġKANI
4. TEŞEKKÜR
Bitirme projemde bana danıĢmanlık yapan, ayrıca bugüne değin bölümde aldığım
her dersinde bana yardımcı olan ve hiçbir bilgisini benden esirgemeyen Sn. Yrd.
Doç. Dr. ġenol ÖZYALIN’a teĢekkürlerimi sunarım. Bölüm baĢkanımız ve kayıt
danıĢmanım Sn. Prof. Dr. Ö. Rahmi PINAR’a saygılarımı, sevgilerimi ve
teĢekkürlerimi bir borç bilirim. Mezuniyet aĢamasına gelene kadar her manada ders
aldığım bölümdeki akademisyen ve öğretim görevlisi değerli hocalarıma teĢekkür
ederim.
Eğitim hayatım boyunca maddi ve manevi hiçbir desteğini benden esirgemeyen
aileme, Ģahsi hiçbir çıkar gözetmeksizin bana yardımcı olan dostlarıma, iyi günde ve
kötü günde geleceği paylaĢmak istediğim yoldaĢıma sonsuz teĢekkürler.
5. ÖZET
Jeofizik yöntemler yardımıyla Ġzmir Menemen ovasının zemin özellikleri
belirlenmiĢtir. ÇalıĢma 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
aydınlatılmıĢtır. Yapılan sismik kırılma, MASW ve ReMi yöntemleri sayesinde yer
içinin Vp ve Vs hızları haritalanmıĢtır. Ayrıca mikrotremör ölçümleri sayesinde de
çalıĢma alanında kalan Menemen ovasının zemin hakim periyodu belirlenmiĢtir.
Anahtar sözcükler: Menemen ovası, zemin özellikleri, sismik kırılma, MASW,
mikrotremör.
6. iii
İÇİNDEKİLER
Sayfa
Tablo Listesi v
ġekil Listesi vi
BÖLÜM BĠR – GĠRĠġ 1
BÖLÜM ĠKĠ – 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 Ġle Olan ĠliĢkisi 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, birimsiz) 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 (SıkıĢmazlık) Modülü (K, kg/cm2) 13
2.1.3.8. Zemin Hâkim TitreĢim 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
7. iv
İÇİNDEKİLER
Sayfa
2.4.2. Mikrotremörlerin Genel Özellikleri 19
2.4.3. Mikrotremörlerin Kaynakları 19
2.4.4. Mikrotremörün Dalga Ġçeriği 20
2.4.5. Mikrotremörlerin Kullanım Amaçları 21
2.4.6. Mikrotremör Kayıtları 21
BÖLÜM ÜÇ – ÇALIġMA SAHASININ JEOLOJĠSĠ 23
3.1. GiriĢ 23
3.1.1. Paleojen YaĢlı Bornova KarmaĢığı 25
3.1.2. Neojen YaĢlı Karasal Çökeller 29
3.1.3. Neojen YaĢlı Volkanitler 29
3.1.4. Kuvaterner YaĢlı Alüvyon Birimi 33
BÖLÜM DÖRT – ARAZĠ VE SAHA ÇALIġMALARI 35
4.1. Ġnceleme Alanında Yapılan Jeofizik ÇalıĢmalar 35
BÖLÜM BEġ – SONUÇLAR 38
5.1. Jeofizik Değerlendirme Sonuçları 38
5.1.1. Sismik Kırılma Değerlendirmesi 38
5.1.2. MASW Değerlendirmesi 40
5.1.2.1. Bir Boyutlu (1D) MASW Değerlendirmesi 40
5.1.2.2. Ġki Boyutlu (2D) MASW Değerlendirmesi 42
5.1.3. Yer altının Dinamik ve Elastik Parametrelerinin Hesaplanması 43
5.1.4. ReMi Değerlendirmesi 46
5.1.5. Mikrotremör Değerlendirmesi 47
5.2. ÇalıĢmanın Genel Sonuçları 49
KAYNAKLAR 52
8. 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 36
Tablo 5.1. Sismik kırılma yönteminden elde edilen yer altı parametreleri 39
Tablo 5.2. MASW yönteminden elde edilen yer altı parametreleri 41
Tablo 5.3. Dinamik ve elastik parametreler 44
Tablo 5.4. Sismik kırılma ve MASW çalıĢmasından elde edilen
diğer parametreler 45
Tablo 5.5. Mikrotremör yönteminden elde edilen zemin parametreleri 48
9. vi
ŞEKİL LİSTESİ
Sayfa
ġekil 2.1. Sismik dalgaların yeryüzünde yayınımı 4
ġekil 2.2. P dalgası geometrisi 4
ġekil 2.3. S dalgası geometrisi 5
ġekil 2.4. Vp/Vs oranı ile Poisson oranının iliĢkisi 6
ġekil 2.5. Rayleigh dalgası yayılım geometrisi 17
ġekil 2.6. Love dalgası yayılım geometrisi 18
ġekil 3.1. Ġzmir ve çevresinin genelleĢtirilmiĢ jeoloji haritası (MTA) 24
ġekil 3.2. ÇalıĢma sahası ve çevresine ait stratigrafik kolon kesit (MTA) 26
ġekil 3.3. FiliĢ Fasiyesinde KumtaĢı – ÇamurtaĢından OluĢan KarmaĢık 27
ġekil 3.4. KumtaĢı – ġeyl Ardalanmasından OluĢan FiliĢ Birimi 28
ġekil 3.5. ÇalıĢma Sahasının Güneybatısındaki Andezitlerden Bir Görünüm 30
ġekil 3.6. ÇalıĢma Sahasında Dasitik Volkanizma Ürünlerinden Bir Görünüm 30
ġekil 3.7. Neojen YaĢlı Volkanitlerden Bir Görünüm
(Yanık Tepe-Yamanlar Köyü Batısı) 31
ġekil 3.8. Andezit Lavlarından Bir Görünüm 32
ġekil 3.9. ÇalıĢma Sahasındaki Volkanitlerin Yayılımı 32
ġekil 3.10. Menemen Ovasından Bir Görünüm 33
ġekil 3.11. Menemen Ovası Alüvyon Birimler 34
ġekil 3.12. Menemen Ovası Sondaj Kuyuları (Ġzsu 20 No’lu kuyu) 34
ġekil 4.1. Ölçüm koordinatlarının uydu üzerinde iĢaretlenmiĢ görüntüsü 37
ġekil 5.1. 1 Nolu Sismik Kırılma VarıĢ Zamanı ve Yer altı Kesiti 38
ġekil 5.2. 1 Nolu 1D MASW Dispersiyon ve Yer altı Kesiti 40
ġekil 5.3. 1 Nolu 2D MASW Yer altı Kesiti 42
ġekil 5.4. 1 Nolu ReMi S Dalgası Hızı Yer altı Kesiti 46
ġekil 5.5. 1 Nolu Mikrotremör PencerelenmiĢ Sinyal ve H/V Grafiği 47
10. 1
BÖLÜM BİR
GİRİŞ
Jeofizik yöntemler, zemin etüdü çalıĢmalarında sıklıkla kullanılmaktadır.
Bilindiği üzere zemin etüdü çalıĢmalarının etki derinliği düĢük, yani rezidüel
kapsamdadır. Bu bağlamda, yapılacak çalıĢmaya iliĢkin uygun Jeofizik yöntem
belirlenmeli, arazi çalıĢması yapılmalı ve sonuçları ortaya konmalıdır.
Sismik Kırılma yöntemi, zemin etüdü çalıĢmalarında etkin bir rol oynamaktadır.
Yöntemin uygulanabilirliğinin her arazi Ģartlarında gerçekleĢtirilebilmesi
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 oluĢmaktadır.
Uygulaması sismik kırılma yöntemine benzese de, değerlendirme ve sonuç kısımları
oldukça farklıdır. Bu yöntemin uygulaması basit iken, değerlendirme kısmında
kiĢinin kendi inisiyatifine bağlı çalıĢmalar yapılır. Bu sebeple değerlendirme yapacak
kiĢinin bu yöntemle ilgili bilgi ve tecrübesinin yüksek olması gerekmektedir.
ReMi, kırılma mikrotremör yöntemi, derinlikle S dalgası hızı değiĢimini içerir. Bu
yöntem, diğer iki yöntemin dıĢında, 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 kiĢiye göre değiĢen, en az 30 dakikalık titreĢim kayıtları alınır. Bunlar
ilgili programlarca değerlendirilerek yeraltının hakim titreĢim periyodu belirlenmeye
çalıĢılır.
11. 2
Ġzmir Ġli, Menemen Ġlçesi’nde yapılan jeolojik-jeoteknik zemin etüdü
çalıĢmalarında, Jeofizik yöntemlerden Sismik Kırılma, MASW, ReMi ve
mikrotremör yöntemleri uygulanmıĢtır. Zemin etüdü çalıĢmalarının amacı, rezidüel
olarak araĢtırma 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 titreĢim periyodu ile zeminin emniyetli taĢıma gücü hesapları yapılır.
Yapılan çalıĢmalar sonucunda yer altı yapısını aydınlatıcı haritalar ve elastik
parametreler belirlenerek sonuçlar ortaya konmuĢtur. Menemen ovasının genel
jeolojisinden yararlanılarak elde edilen sonuçlar karĢılaĢtırılmıĢ ve birebir uyum
gözlenmiĢtir. Sediman havza içerisinde kalan alüvyon tabakaları tam olarak
kestirilmiĢ ve tabaka ayrımları saptanmıĢtır.
12. 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 iĢlem sonucu olarak esneklik (elastik) dalgaları üretilir.
Bu dalgaların yeraltında yayılırken yansıma ve kırılmalarından oluĢacak 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 Ģekil 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, titreĢim
hareketi yayılma doğrultusu ile aynıdır. Daha yavaĢ yayılan S dalgaları, kayıt
aletlerinde ikincil olarak görülen ve titreĢim hareketi yayılma doğrultusuna dik olan
dalgalardır. S dalgaları sıvı içinde yayılamazlar. Yüzey Dalgaları ise Cisim
Dalgaları’na göre daha yavaĢ 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.
13. 4
ġekil 2.1. Sismik dalgaların yeryüzünde yayınımı
2.1.1.1. Boyuna Dalgalar (P)
Bu tip dalgalar, sıkıĢma veya ilk dalgalar olarak bilinirler ve sadece “P” dalgası
Ģeklinde ifade edilirler. Partikül yer değiĢtirmesinde Ģekil değiĢikliği olmadan hacim
değiĢikliği oluĢuyorsa, bu koĢullarla yayılan dalgalara boyuna dalga denir. Boyuna
dalgalarla sıkıĢma ve genleĢmeyi temsil eden titreĢim doğrultusu dalga yayınım
doğrultusuyla aynıdır.
ġekil 2.2. P dalgası geometrisi
2.1.1.2. Enine Dalgalar (S)
Enine dalgaların yayınımı sırasında elemanlarla Ģekil bozulmaları, yani açıları
değiĢimi gözlenir. Bunun nedeni dalga yayınımında partikül titreĢim doğrultusu
yayınım doğrultusuna diktir. Bu tür dalgalara enine veya “S” dalgaları denir.
14. 5
)2P(1
E
p
G
V
p
G
3
4
k
V
S
P
S dalgalarının iki Ģekli vardır. S dalgalarının yayınımında enine olan parçacık
salınımı yatay düzlem üzerinde ise dalga SH adını alır. Eğer parçacık hareketleri
düĢey düzlem üzerinde kalıyorsa SV dalgası olarak adlandırılır.
ġekil 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 iliĢki 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)
15. 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 ulaĢılır;
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 gerçekleĢmez. 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.
ġekil 2.4. Vp/Vs oranı ile Poisson oranının iliĢkisi
7.13
V
V
S
P
(2.3)
16. 7
2.1.3. Dinamik Elastik Parametreler
2.1.3.1. Sismik P dalgası (Boyuna Dalga Hızı, Vp )
Bu tür dalgalar, sıkıĢma veya ilk dalgalar olarak adlandırılırlar. Bu dalgaların
yayınımı sırasında sıkıĢmadan dolayı kübik genleĢme veya hacim değiĢikliği olur.
Boyuna dalgalarda sıkıĢma ve genleĢmeyi temsil eden titreĢim doğrultusu dalga
yayınım doğrultusuyla aynıdır. Dolayısıyla sıkıĢabilir (gevĢek) zeminlerde P dalgası
hızı düĢük, sıkıĢması 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
17. 8
2.1.3.2. Sismik S Dalgası (Kayma veya Kesme Dalgası, Vs )
Kayma dalgalarının yayınımı sırasında elamanlarda Ģekil bozulmaları, yani
açılarda değiĢim gözlenir. Bunun nedeni de dalga yayınımında parçacıkların titreĢim
doğrultusunun, dalga yayınım doğrultusuna dik olmasındandır. Doğal olarak kayma
dalgası hızları malzemenin Ģekil bozunumuna veya burulmaya karĢı direnci varsa
meydana gelmektedir. Suda S dalgası hızının 0 olmasının nedeni de suyun
burulmaya ve Ģekil değiĢtirmeye karĢı direncinin olmaması ve kesilebilmesi
özelliğindendir. Normalde P dalgası ile S dalgası birlikte artıp birlikte azalım eğilim
gösterirler, ancak suda P dalgası yaklaĢık olarak 1500 m/sn civarında bir değer
alırken S dalgası hızı 0’dır. Çünkü suyun sıkıĢma özelliği olmadığından P dalga hızı
yüksektir. Suda S dalgası hızının 0 olmasının nedeni ise suyun burulmaya ve Ģekil
değiĢtirmeye karĢı direncinin olmaması ve kesilebilmesi özelliğindendir (Tablo 2.2).
18. 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 YumuĢak Kil, siltli kil D
<200 GevĢek Kum D
<200
Yeraltısu düzeyinin yüksek olduğu yumuĢak
–suya doygun kalın alüvyonlu katmanlar
D
200–300 Katı kil-siltli kil C
200–400 Orta Sıkı Kum, çakıl C
400–700
YumuĢak süreksizlik düzlemleri bulunan
çok ayrıĢmıĢ 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 gevĢek volkanik
kayaçlar süreksizlik düzlemleri bulunan
ayrıĢmıĢ çimentolu tortul kayaçlar
B
>700 Sert kil siltli kil A
>700 Çok sıkı kum, çakıl A
>1000
Masif volkanik kayaçlar ve ayrıĢmamıĢ
sağlam metamorfik kayaçlar sert ve
çimentolu tortul kayaçlar
A
19. 10
2.1.3.3. Yoğunluk (ρ, gr/cm3
)
Boyuna dalga hızına göre ampirik olarak Gardner vd. (1974) tarafından verilen
yoğunluk aĢağıdaki formülden hesaplanır (Formül 2.4). Yoğunluk sınıflaması Tablo
2.3’de verilmiĢtir.
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 düĢük
1.20-1.40 DüĢük
1.40-1.90 Orta
1.90-2.20 Yüksek
>2.20 Çok Yüksek
2.1.3.4. Poisson Oranı ( σ, birimsiz)
Formasyonun enine birim değiĢmesinin boyuna birim değiĢmesine 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 yaklaĢtıkça 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 değiĢmektedir. Poisson oranı birimlerin katılığını bir baĢka
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)
20. 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 GevĢek ∞-2.49
0.3-0.39 GevĢek 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 Ģekil değiĢtirmeye karĢı 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 aĢağı etkenden kuvvetin hesaplanmasında, büyük
makinelerin çalıĢmaları sonucu ortaya çıkan yüksek miktardaki titreĢimlerin
etkilerinin, patlatma ve depremin etkisi altında kalan bölgelerdeki yapıların stabilitesi
ve güvenliği için bilinmesi gereken önemli bir parametredir.
Makaslama gerilmelerine yani yatay kuvvetlere karĢı formasyonun direncini
gösterir. Sıvıların makaslamaya karĢı direnci olmadığından bu parametre sıfırdır.
Kayma modülü ne kadar yüksekse, formasyonun makaslama gerilmelerine yani
yatay kuvvetlere (yatay deprem yükü) karĢı direnci o kadar fazla demektir (Tablo
2.5). Kramer (1996) tarafından verilen kayma modülü formül aĢağıda yer almaktadır
(Formül 2.6).
µ = (d*Vs
2
)/100 (kg/cm2
) (2.6)
21. 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. BaĢka bir deyiĢle uygulanan düĢey basınç
yönünde yerin düĢey 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)
Ġki tabakalı bir sisteme göre her bir tabaka için Elastisite Modülünü çözecek
olursak Formül 2.8’e ulaĢırız;
E= G*(3*Vp
2
-4*Vs
2
)/( Vp
2
-Vs
2
)
(G: Kayma modülü)
(2.7)
(2.8)
22. 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 sıkıĢmasının ölçüsüdür (Tablo
2.7). Dalga teorisinden elde edilen bulk modülü aĢağıdaki formülde yer almaktadır
(Formül 2.9). Bu formül Bowles (1988) tarafından düzenlenmiĢtir.
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)
23. 14
2.1.3.8. Zemin Hâkim Titreşim Periyodu (T0 , sn)
Zeminin doğal olarak titreĢtiği periyodudur. Periyot, doğal yada yapay
etkenlerden oluĢmuĢ, periyodu 0.05-2 saniye arasında olan yer titreĢimleridir. Belli
bir alanda, belli bir periyodun tekrarlanma sayısı maksimum olmaktadır. Maksimum
tekrarlı olan periyot, hakim periyot olarak tanımlanmaktadır. Zemin Hakim TitreĢim
Periyodu, yapının kendisinin periyoduna eĢit veya çok yakın olmamalıdır. Yakın
olması halinde rezonans olayı oluĢur ve deprem anında yapılar tehlikeye girer.
Sismik kırılma yöntemiyle bu parametre sağlıklı olarak bulunur.
Türkiye deprem yönetmeliğinde T0 hesabı; T0 =4H/VS denklemi önerilmektedir
(Keçeli, 1990). Bu bağıntı taban kayası üzerinde tek bir tabaka durumu için
geçerlidir. Zemin birkaç tabakadan oluĢuyor ise, her tabakanın VS değeri için ayrı bir
T0 değeri hesaplanır.
2.1.3.9. Zemin Büyütmesi
Yapı temeli tabanı ile ana kaya arasında değiĢik kalınlıklarda göreceli yumuĢak
bir katman ya da zon varsa bunlar içinden geçen deprem dalgasının genliği kırılma
ya da yansımalarla büyür. Dolayısıyla, sismik dalgaların ivmeleri de yer yüzeyine
ulaĢtıklarında beklenenden daha büyük olur. Formül 2.10’da basitleĢtirilmiĢ hali
mevcuttur.
A=2/T
T=Tabakalar arası imperdans
P=Kütle yoğunluğu
Tezcan ve Ġpek (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)
24. 15
2.2.Yüzey Dalgalarının Çok Kanallı Analizi (MASW) Yöntemi
Yüzey dalgası analiz yöntemlerinde, yer altındaki tabakalı yapıların kesme dalgası
hızının (Vs) derinlikle değiĢiminin 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 ulaĢılması
gereken sahalarda etkin olarak kullanılabilmektedir. Bunun yanında, MASW
yöntemi daha sınırlı nüfus derinliğine sahip olmasının yanında, etkin kaynak
kullanılması ile daha baĢarılı sonuçlar alınmaktadır. Özellikle Vs30 çalıĢmalarında
ilk 30 metrenin önemi ve ince tabakaların tespitinde oldukça sağlıklı sonuçlar
vermesi nedeniyle etkin kullanıma sahiptir. Yüzey dalgası analiz yöntemleri
aĢağıdaki üç adımda gerçekleĢtirilir:
(1) Yüzey dalgalarının alıcılar ile kaydedildiği arazi aĢaması,
(2) Veri iĢlem ve dispersiyon eğrilerinin eldesi,
(3) Dispersiyon eğrisinin farklı yöntemlerle ters çözümlenmesinden elde edilen,
Vs değerlerinin derinlikle değiĢimi 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 araĢtırmaları, 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 oluĢturmak
için kullanılır.
Buradan yola çıkarak, sismik kırılmanın tersine bir üst seviyeye oranla düĢük hıza
sahip birimlerinde tespit etmek mümkündür.
MASW yöntemi, tabakalı yerküre modeli için Rayleigh dalgasında baskın bir
etkisi olan S-dalga hızına dayanır. DönüĢmüĢ faz hızları ile derinliğe bağlı bir
boyutlu S-dalga hızı fonksiyonunu tanımlayan S-dalga hızı profilleri elde edilir.
25. 16
MASW yönteminde, gürültüyü etkili bir Ģekilde kontrol etmek olasıdır. Bu
nedenle, en yüksek sinyal/gürültü oranı sağlanır. Makaslama dalgası hız profilinde
tam bir veri iĢlem, yüzey dalgalarının kazancı, frekans bağımlı faz hızı eğrisinin
yapılandırılması ve frekans bağımlı faz hızı eğrisinin ters-çözüm iĢleminden oluĢur.
Burada dikkat edilmesi gereken husus, makaslama dalgası hız derinlik profilini
doğru saptayabilmek için geniĢ bantlı yüzey dalgalarının en az gürültüyle
kaydedilmesidir.
MASW yönteminde bant-geniĢliği, araĢtırmanın 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 araĢtırma derinliğine sahiptir. Aynı zamanda, daha yüksek
“modlu” veri frekansa ek olarak kaynak uzaklığına bağlı olan dönüĢmüĢ S-dalga
hızının çözünürlüğünü artırır. Ġlk 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. Veri
toplanmasından sonra, her bir atıĢ topluluğunun “ground roll” dalgası faz hızları
hesaplanır. “Ground roll” dalgasının frekans ve faz hız dizileri baĢlangıç doğrusu
boyunca verinin analiz edilerek hesaplanmasını gerektirir. Bu iki dizi, her bir atıĢ
topluluğundan frekans bağımlı faz hızı eğrilerini tam olarak çıkarmak için çok
önemli bir sınırlamadır (Park vd. 1999). Ters-çözüm iĢlemi, derinlik profiline eĢ bir
S-dalga hızının oluĢturulması için her bir frekans bağımlı faz hızı eğrisine
uygulanmalıdır (Xia vd. 1999). DönüĢen S-dalga hız profili, jeofon aralığının
ortasına yerleĢtirilmelidir (Miller vd. 1999). BaĢlangıç modelleri, ters-çözüm
iĢleminin yakınsamasında anahtar bir etkendir. Regresyon analizi gibi iki boyutlu
veri iĢlem teknikleri ise, bölgesel anomalileri arttırmak için S-dalga hızının düĢey
kesitine kolay bir Ģekilde uygulanabilir. 2-boyutlu S-dalgası hız haritasında çatlaklı
26. 17
bölgeler, boĢluklar, örtülü dolgu alan sınırları ve benzeri alanlar, düĢük hız bölgeleri
S-dalga anomalileri ile gösterilirken, ana kaya yüzeyi, genellikle, yüksek S-dalga hız
gradyanı ile iliĢkilendirilir.
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 yavaĢ 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; düĢey ve yatay doğrultuda karıĢık salınmalardan
meydana gelerek bütün yeryüzü boyunca yayılırlar. Eliptik bir yörünge boyunca olan
parçacık hareketlerinden oluĢurlar. Yörünge uzun ekseni elips olduğundan, bu tür
dalgalar P ve S dalgalarının bileĢkesi olarak düĢünülebilir. Derine doğru etkileri
azalır.
ġekil 2.5. Rayleigh Dalgası Yayılım Geometrisi
27. 18
2.2.1.2. Love Dalgası (L)
Yalnız yatay doğrultuda yayılan yüzey dalgalarına Love Dalgaları adı verilir.
DüĢük hızlı yüzey tabakaları içerisinde meydana gelirler. Salınım düzlemleri yatay
olduğu halde, yayınım doğrultusuna dik salınan parçacık hareketlerinden oluĢurlar.
Love dalgaları saçılım (dispersiyon) gösterirler.
ġekil 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 geçiĢleri izlenerek
tabakaların Vs hızlarına ulaĢılır. Vs hızları, tabakaların sağlamlığının bir
göstergesidir.
ReMi yöntemiyle, gürültülerden yararlanarak, düĢey jeofonlar vasıtasıyla
tabakaların kalınlıkları ve bu tabakalara ait S dalgası hızları bulunur. DüĢük hız
tabakalarında veya sinyal/gürültü oranının yeterli olmadığı durumlarda hesaplamalar
zorlaĢır. 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 değiĢimi saptanabilir. Fakat 30
metreden sonra iyi ayrımlılıklar elde edemez hale geliriz. Bulacağımız hız değerleri
28. 19
tam doğru olmayabilir. Kırılma ile ReMi yöntemi birbirini tamamlayıcı özelliktedir.
Ġkisinde de aynı serim düzeni kullanılabilir ve bu ikisi de aynı anda kullanılarak sığ
ve derin hız bilgilerine ulaĢılabilir.
2.4. Mikrotremör Yöntemi
2.4.1. Mikrotremör Kavramı
Depremler ve sismik patlamalar dıĢında, doğal ve doğal olmayan nedenlerle
oluĢan, periyotları birkaç dakikayı aĢmayan, yeryüzünün titreĢim hareketlerine genel
olarak mikroseism (çok küçük yer sarsıntıları) denir. Mikrotremör (titreĢimcik)
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 Ģekilleri düzgün değildir.
-Grup halindeki titreĢimleri sürekli kısadır.
-Genellikle yapay nedenlerle oluĢur.
2.4.3. Mikrotremörlerin Kaynakları
Mikrotremörler rüzgar, okyanus dalgaları, jeotermal reaksiyonlar, küçük
magnitüdlü yer sarsıntıları gibi doğal etkiler yanında kültürel gürültüler olarak
tanımlanan ve baĢta trafik hareketleri olmak üzere insanların yaĢam sürecinde neden
oldukları hareketlilikten kaynaklanmaktadır.
Gözlenen bu birçok çeĢit mikroseismleri kısaca özetlemek gerekirse;
Düzenli ve Düzensiz diye ikiye ayırabiliriz:
29. 20
Düzenli Mikroseismler;
*Trafik, endüstriyel makineler ve rüzgarla oluĢan 0.01-0.5 sn periyotlu
mikroseismler.
*KarıĢık rüzgarların oluĢturduğu, 1-4 sn periyotlu mikroseismler.
*Kasırgalar ve tayfunlar gibi Ģiddetli rüzgarlar sırasında okyanuslarda oluĢan, 2- 6
sn periyotlu mikroseismler.
*Hava basıncıyla oluĢan, 4-10 sn periyotlu mikroseismler.
*Muson ve benzeri tipteki rüzgarlarla oluĢan, 4-10 sn periyotlu mikroseismler.
*Su dalgalarının kıyıya çarpmasıyla oluĢan, 10-20 sn periyotlu mikroseismler.
Düzensiz Mikroseismler;
*Deniz dalgaları ile oluĢan, 1-4 sn periyotlu mikroseismler.
*Rüzgarların, ağaçlara ve binalara etkimesiyle oluĢan, 1-4 sn periyotlu
mikroseismler.
*Aletlerin tepe kısmında oluĢan hava akımlarının neden olduğu, 20-100 sn
periyotlu mikroseismler.
*Yerin donması sonucu oluĢan, 40-200 sn periyotlu mikroseismler.
2.4.4. Mikrotremörün Dalga İçeriği
Japonya’da birçok noktada yapılmıĢ mikrotremör ölçümleri sonucunda,
titreĢimciklerin depreme dayanıklı bina yapımımda, sismik faktörlerin
saptanabilmesi amacıyla kullanılabileceği ortaya çıkarılmıĢtır.
Genel olarak rüzgar, okyanus dalgaları ve kültürel gürültüler gibi yüzeysel
kaynakların yüzey dalgaları ürettikleri, buna karĢı derin kaynaklı ve küçük
magnitüdlü yer hareketlerinin neden olduğu titreĢimlerin ise düĢey yönlü cisim
dalgaları olarak yayıldıkları benimsenir.
Kısacası günümüze kadar mikrotremörlerin yüzey dalgaları mı yoksa cisim
dalgaları mı olduğu konusunda çeĢitli araĢtırmacılarca ayrı görüĢler ileri sürülmüĢtür.
30. 21
Bunlar;
-Akamatsu (1956); Mikrotremörleri bu titreĢimciklerin, Rayleigh ve Love
dalgalarının birleĢiminden oluĢmuĢ, karıĢık yüzey dalgaları olduğunu belirtmiĢtir.
-Kubotera ve Otsuka (1970); Aso Caldera alanında 1-3 sn periyotlu
mikrotremörleri gözlemiĢler ve bunların aslında Love dalgaları olduğunu ve etkin
periyotlarının zemin tabaka kalınlığı ile iliĢkisi olduğunu belirtmiĢlerdir.
-Aki (1957); YapmıĢ olduğu çalıĢmada mikrotremörlerin verilen bir frekansta
belirli bir hıza sahip olan yüzey dalgaları olduğunu belirlemiĢ ve yatay hareketleri
Love dalgaları olarak nitelemiĢtir.
-Kanai (1983); Mikrotremörlerin yer içinde S dalgalarının yenilemeli
yansımaların sonucu olduğunu düĢünmüĢtür.
-Wilson (1953); 4-100 Hz frekans aralıklı mikrotremörleri incelemiĢ ve üç
bileĢenli 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 oluĢtuğunu belirtmiĢtir.
2.4.5. Mikrotremörlerin Kullanım Amaçları
-Zemin cinsleri ve tabakalanmasının belirlenmesi
-Yer hareketinin yerel zemin koĢulları etkisiyle oluĢturabileceği büyütme
özelliklerinin belirlenmesi ve projenin oluĢmasında önemli olan zemin hakim
periyodunun bulunmasında etkin olarak faydalanılmaktadır.
-Mikrobölgelendirme çalıĢmalarında yaygın olarak kullanılan mikrotremörler
sayesinde sismik bölgelendirme yapılabilmektedir.
-Sismik bölgelendirme yapılmıĢ yerin geoteknik risklere karĢı farklı risk
derecelerinin tanımlanması amaçlı, esaslar dikkate alınarak oluĢturulur.
2.4.6. Mikrotremör Kayıtları
Mikrotremör kayıtlarının analizinde elde edilen spektrumlardan zemin
özelliklerini belirleyebilmek için, en az birkaç noktada karĢılaĢtırmalı gözlem
gerekmektedir. Mikrotremör kayıtları farklı noktalarda farklı zamanlarda alına
31. 22
bilindiği gibi bir bölgedeki titreĢim özelliklerinin noktalar arasında ya da seçilen bir
referans noktasına göre gösterdiği değiĢimin belirlenmesi istenildiğinde genellikle bir
hat üzerinde yerleĢtirilen ve çok sayıda sismometreden oluĢturulan bir tertiple eĢ
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 değiĢime bağlı olarak nasıl değiĢtiğini belirlemek için
uzun süreli ölçümler yapılması gerekmektedir. Ancak bu sayede istenen sonuca
yaklaĢılabilir. Gündüz kültürel gürültülerin çok fazla olduğu için ölçümlerin gece
yapılması önerilir.
Mikrotremörlerin genlikleri üzerinde meteorolojik koĢulların 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 görmüĢler ve
mikrotremör gözlemlerinin sakin bir havada yapılmasının sonuca yaklaĢılmasında
yararlı olacağı kanısına varmıĢlardır.
Ölçü alınan yer çatlaklı ve kırıklı olmamalıdır. Ölçüm yapılan yerden tren geçerse
doğu-batı yönü olan Mavi’nin genliği maksimum olur.
32. 23
BÖLÜM ÜÇ
ÇALIŞMA SAHASININ JEOLOJİSİ
3.1. Giriş
ÇalıĢma sahası ve yakın yöresi Türkiye’nin (Levha Tektoniği) kuramı
çerçevesinde “Ġzmir–Ankara Zonu “ adıyla anılan bölgesel tektonik kuĢak içinde yer
alır. ÇalıĢma sahasında yapılan gözlemler sonucu yaĢlıdan gence doğru bir dizilim
içerisinde;
• Paleojen yaĢlı kumtaĢı – Ģeyl ardalanması, kumtaĢı – Ģeyl mercekleri, kumtaĢı
blokları ile tek taĢ konumlu kireçtaĢı bloklarından oluĢan Bornova KarmaĢığı
• Neojen yaĢlı akarsu yatağı, delta ve göl ortamlarında çökelmiĢ çakıltaĢı, kumtaĢı,
kiltaĢı, marn- silttaĢı- kireçtaĢı ardalanmasından oluĢan Karasal Çökeller
• Neojen yaĢlı andezit, bazalt, dasit, riyolit ve bunların piroklastikleri olan tüf ve
aglomeradan oluĢan Volkanik Birimler
• Kuvaterner yaĢlı az pekleĢmiĢ veya pekleĢmemiĢ düzeylerden oluĢan kumlu,
çakıllı kil veya killi kum ve çakıl malzemelerden oluĢmuĢ Alüvyon Birimi
ayırtlanmıĢtır. Ġzmir ve çevresinin genelleĢtirilmiĢ jeoloji haritası verilmiĢtir (ġekil
3.1). ÇalıĢma sahası ve çevresine ait stratigrafik kolon kesit (ġekil 3.2)’de
sunulmuĢtur. ÇalıĢma alanının jeolojisi AteĢli (2002)’den alınmıĢtır.
34. 25
3.1.1. Paleojen Yaşlı Bornova Karmaşığı
Batı Anadolu’nun bölgesel tektonik kuĢakları incelendiğinde de doğuda
metamorfik kayaçlardan oluĢmuĢ Menderes Masifi, ortada Ġzmir – Ankara Zonu ve
en batıda ise Karaburun KuĢağının yer aldığı görülür. FiliĢ türü kayalar mafik
volkanitler ve yer yer kireçtaĢı bloklarının bulunduğu ortadaki kuĢak ise Ġzmir –
Ankara Zonu olarak tanımlanmıĢ olup bu zonun bir kolu olarak yorumlanır.
Ġzmir ve dolayında geniĢ yayılımlar gösteren ve filiĢ türü kayalar bazik
volkanikleri ve ofiyolitleri içeren birim “Bornova KarmaĢığı “olarak adlandırılır.
FiliĢ; duraysız bir ortamın bir anlamda tektonik etkinliklerinin denetiminde
bulunan bir ortamın ürünüdür. Bu nedenle filiĢ, batım (subduction) zonlarında oluĢan
okyanus hendeğinde (oceanic trench) çökelir. Bornova karmaĢığı (matrix) geniĢ bir
bölgede filiĢ fasiyesinde kumtaĢları ve çamurtaĢlarından meydana gelmiĢtir (ġekil
3.3).
Bornova KarmaĢığı olasılıkla Geç Eosende büyük boyutlu ters bindirmelerle
(reverse foult) Menderes Masifi üzerine itilmiĢtir. Bu son tektonik devinimler
özellikle filiĢ hamuru içersinde Ģiddetli makaslamalarla belirgin bir deformasyona
uğramıĢtır.
36. 27
ġekil 3.3. FiliĢ Fasiyesinde KumtaĢı – ÇamurtaĢından OluĢan KarmaĢık
Bornova filiĢi çalıĢma sahasının kuzey ve kuzeybatısında, orta kesimlerde,
Yamanlar Köyü çevresinde Karagölün kuzeybatısındaki alanda ve Kayadibi Köyü
güneyinde yüzlek vermektedir. Birim koyu – gri, yeĢilimsi – gri renkte kumtaĢı - Ģeyl
ardalanmasından oluĢmuĢtur.
KumtaĢları ince – kalın katmanlı ve yer yer bloklu yapıdadır. ġeyllerle
ardalanmalı veya Ģeyller içinde mercek Ģeklindedir. KumtaĢı bileĢenleri kuvars,
mika, feldspat ve kaya kırıntılarından oluĢur. Ġnce taneli, iyi pekleĢmiĢ ve
dayanımlıdır. TortullaĢma ile eĢ yaĢlı küçük ölçekli kıvrımlar sunarlar. KumtaĢı
katmanlarının alt yüzeyleri genellille aĢınmalı olup oygu – dolgu yapılar gözlenir.
ġiddetli deformasyon geçiren kumtaĢları çok çatlaklı ve kırıklı olup, çatlaklar kalsit
dolguludur (ġekil 3.4).
37. 28
ġeyller gri, yeĢilimsi – gri renkli sarımsı – gri ayrıĢma renkli, çok ince katmanlı ve
laminalıdır. KumtaĢı ile ardalanmalı veya kumtaĢı bloklarını sarar Ģekildedir.
Yarılımlı ve az dayanımlıdır. ÇalıĢma sahasının bazı kesimlerinde Ģeyllerde karbonat
oranı artmakta kalkerli Ģeyl özelliği sunmaktadır.
FiliĢ içerisindeki kireçtaĢı filiĢ birimi içinde kapanan tektaĢlar olup önemli
yükseltiler biçiminde arazide gözlenirler. KireçtaĢı – FiliĢ dokanakları belirgin olarak
gözlenmektedir. Bu kesin sınır aradaki direnç ve aĢınma farkından oluĢmaktadır.
Ayrıca, dokanağın tektonik olduğu yanal geçiĢlerdeki uyumsuzluktan anlaĢılır.
KireçtaĢı daha masif olduğundan, tektonizma bunlarda daha belirgin olarak
gözlenmektedir. KumtaĢları ise faylanmalardaki ezik zonlardaki kaolinitik alterasyon
ile belirlenir.
ġekil 3.4. KumtaĢı – ġeyl Ardalanmasından OluĢan FiliĢ Birimi
Bornova FiliĢinin alt dokanağı çalıçma alanında gözlenememektedir. Birimi
Neojen yaĢlı karasal çökeller açısal uyumsuz olarak üstler.
38. 29
Bornova FiliĢinin çakıltaĢı üyesindeki çakıllarda bulunan Paleosen fosilleri ile bu
çakılların iyi yuvarlaklaĢmıĢ olmasından dolayı birimin yaĢının Paleosen veya daha
genç olduğu söylenebilir.
3.1.2. Neojen Yaşlı Karasal Çökeller
Akarsu yatağı delta ve göl ortamlarında çökelmiĢ çakıltaĢı, kumtaĢı, kiltaĢı
ardalanmasından oluĢan bu birimler, Bornova KarmaĢığını uyumsuz olarak örterler.
Birim çalıĢma sahasının kuzeybatısında ve güneydoğusunda gözlenmektedir.
Kalınlıkları yaklaĢık 20 – 40 metre arasında olup yanal olarak süreksizdir. ÇakıltaĢı
birimi kahverengi, kırmızımsı ve sarı renklidir. Genellikle masif görünüĢlü, belirsiz
katmanlı ve iyi pekleĢmiĢtir. Çakıl bileĢenleri ortalama 5 – 10 cm. büyüklüğünde, az
yuvarlaklaĢmıĢ kötü boylanmıĢ yeĢilimsi – gri kumtaĢı, sarımsı – yeĢil Ģeyl, kuvars,
çört ve kalsit çakıllarıdır. Bu çakıllar kil, silt boyutundaki kırıntılarla tutturulmuĢtur.
Alt düzeylerde iri çakıl bileĢenlerle baĢlayan birim, üste doğru dereceli olarak
kumtaĢına geçer. KumtaĢı kırmızımsı sarı renkte olup iyi pekleĢmiĢtir.
Birimin alt dokanağı, paleosen yaĢlı Bornova FiliĢi üzerine açısal uyumsuzlukla
gelir. Birimin Neojen yaĢlı volkaniklerle (andezit, bazalt, dasit, riyolit, tüf ve
aglomera) olan dokanağı yanal ve düĢey geçiĢli olup kuvaterner yaĢlı alüvyon birimi
ile dokanağı açısal uyumsuzdur.
3.1.3. Neojen Yaşlı Volkanitler
ÇalıĢma sahasında Neojen karasal çökellere eĢlik eden ve çekme (tension)
tektoniğine bağlı olarak geliĢen Miyosen Volkanizmasının ürünleri çoğunlukla
andezit, yer yer bazalt – dasit, riyolit, bunların piroklastikleri olan tüf ve aglomeraları
içerir. Volkanitler kendileri ile yaĢıt olan Neojen karasal çökellerle yanal – düĢey
geçiĢlidir (ġekil 3.5).
39. 30
ÇalıĢma alanında dasit ve andezit bileĢimli volkanik kayalar ile asidik bileĢimli,
küçük ölçekli, yarı volkanit sokulumları yer alır. Birim çalıĢma sahasının kuzey ve
güney kesimlerinde oldukça geniĢ bir yayılım sunmaktadır. Dasitik tüfler çalıĢma
sahasında güneybatısında gözlenir. Dasitik tüfler beyazımsı – gri renkli, sarımsı gri
ayrıĢma renklidir. KumtaĢı – Ģeyl parçaları ve volkanik kırıntaları içerir. Kayaç bol
kırıklı ve çatlaklıdır. Kırık ve çatlaklar yer yer opal yumruları ve kuvars damarları ile
doldurulmuĢtur (ġekil 3.6).
ġekil 3.5. ÇalıĢma Sahasının Güneybatısındaki Andezitlerden Bir Görünüm
ġekil 3.6. ÇalıĢma Sahasında Dasitik Volkanizma Ürünlerinden Bir Görünüm
40. 31
Dasit lavları çalıĢma sahasının doğusunda gözlenir. Dasit lavları yeĢilimsi – gri ve
sarımsı turuncu renklidir. Çok belirgin olarak lav akma yapıları gösterir. Kayaç
tektonizma sonucu çok çatlaklı ve kırıklıdır. Andezitik tüfler Yamanlar Köyünün
batısında ve Yanık Tepe doğusunda yüzlek verirler. Andezitik tüfler sarımsı – kahve
renkli, beyazımsı gri ayrıĢma renklidir. KöĢeli volkanik kırıntılar ve filiĢ parçaları
içerir (ġekil 3.7).
ġekil 3.7. Neojen YaĢlı Volkanitlerden Bir Görünüm (Yanık Tepe-Yamanlar Köyü Batısı)
Aglomeralar çalıĢma sahasının güneybatısında, batısında, kuzeybatısında,
Gavurini Deresi, Yanıktepe ve Çökek Tepe çevresinde yayılım gösterir. Genellikle
sarp kayalıkları oluĢturur. Aglomeralar kahverengi, koyu gri renkli, kırmızımsı
ayrıĢma renklidir. KöĢeli andezit blok ve çakıllarının tüf ara madde ile
tutturulmasından oluĢmuĢtur.
Andezit lavları çalıĢma sahasının değiĢik yerlerinde, dar alanlarda gözlenir.
ÇalıĢma alanının en yüksek kesimlerini oluĢturan andezit lavları, gri – koyu gri
renkli, kırmızımsı kahverengi ayrıĢma renklidir. Çok belirgin olarak lav akma
yapıları gözlenir (ġekil 3.8-ġekil 3.9).
41. 32
Yukarıda tanımlanan volkanik birimler birbirleri ile uyumlu olup kuvaterner yaĢlı
alüvyon birimi ile açısal uyumsuzdur.
ġekil 3.8. Andezit Lavlarından Bir Görünüm
ġekil 3.9. ÇalıĢma Sahasındaki Volkanitlerin Yayılımı
42. 33
3.1.4. Kuvaterner Yaşlı Alüvyon Birimi
Birim çalıĢma sahasının kuzey ve kuzeybatısında gözlenir (ġekil 3.10). Blok,
çakıl ve kum boyutundaki pekleĢmemiĢ veya az pekleĢmiĢ malzemelerden oluĢur.
Emiralem Boğazından batıya doğru açılan Menemen Ovası tamamen alüvyonlarla
kaplıdır (ġekil 3.11). Düzlük kesimleri kaplayan alüvyonlar, Gediz Nehri tarafından
taĢınmıĢtır. Ayrıca yan dereler de küçük alüvyon konileri oluĢturmuĢlardır. Bölgede
yapılan derin sondajlar ve jeofizik rezistivite ölçümleri sonuçlarına göre, alüvyonun
200 metre kalınlığa kadar ulaĢtığı tespit edilmiĢtir (ġekil 3.12). Ovada Gediz
Nehrinin sık sık yatak değiĢtirmesi sonucu iri ve ince malzeme dağılımı eski
mecralar boyunca farklılıklar gösterir. Emiralem Boğazı çıkıĢından itibaren eski
yataklar boyunca kumlu ve çakıllı iri malzeme, yaygın ve kalın seviyeler
oluĢturmuĢtur. TaĢkın ovası özelliğindeki kesimlerde ise, siltli – killi seviyeler hakim
durumdadır. Birim, Neojen birimleri açısal uyumsuz olarak üstler.
ġekil 3.10. Menemen Ovasından Bir Görünüm
44. 35
BÖLÜM DÖRT
ARAZİ VE SAHA ÇALIŞMALARI
4.1. İnceleme Alanında Yapılan Jeofizik Çalışmalar
ÇalıĢma sahasında yer altı yapısını aydınlatmaya yönelik çalıĢmalar yapılmıĢtır.
Ġnceleme alanında jeofizik yöntemlerden sismik kırılma, MASW, ReMi ve
mikrotremör yöntemleri uygulanmıĢtır.
Sismik kırılma yöntemi 15 noktada uygulanmıĢtır. ÇalıĢmalarda 24 adet P jeofonu
kullanılarak yeraltının P dalga hızı kestirilmiĢtir. Her bir serimde jeofon aralıkları 5
m seçilmiĢ ve ofset uzaklığı da jeofon aralığı kadar, yani 5 m seçilmiĢtir. Her bir
serimde düz, orta ve ters atıĢlar gerçekleĢtirilmiĢtir.
MASW yöntemi de 15 noktada, serimler boyunca alınmıĢtır. ÇalıĢmalarda 4,5
Hz’lik jeofonlar kullanılmıĢ ve jeofon aralıkları da 5 m seçilmiĢtir. Bu yöntemde
yakın ofset kullanılmıĢ, o da 5 m belirlenmiĢtir. Sismik kırılma yönteminde olduğu
gibi, düz, orta ve ters atıĢlar gerçekleĢtirilerek yeraltının S dalgası hız değiĢimi
saptanmıĢtır. MASW yöntemi 1D ve 2D olarak değerlendirilerek yer altı kesitleri
oluĢturulmuĢtur.
ReMi yöntemi 11 noktada alınmıĢtır. Bilineceği üzere ReMi yöntemi doğal
kaynaklı yöntem olduğundan herhangi bir kaynak kullanılmamıĢtır. Ölçümler, hali
hazırda sismik kırılma ve MASW yöntemleri için serilen serimler üzerinden
alınmıĢtır. 11 serimde 8 saniyelik 8 tane gürültü kaydı alınarak, değerlendirmeler
yapılarak yer altı yapısının kesiti oluĢturulmuĢtur.
Mikrotremör yöntemi 15 noktada alınmıĢtır. Her bir noktada 40 dakikalık yer
içinin doğal salınımları kaydedilerek değerlendirmeler yapılmıĢtır. Bu ölçümlerde
yer içinin doğu, kuzey ve düĢey bileĢenlerinin değiĢimleri kaydedilmiĢtir.
47. 38
BÖLÜM BEŞ
SONUÇLAR
5.1. Jeofizik Değerlendirme Sonuçları
5.1.1. Sismik Kırılma Değerlendirmesi
Sismik kırılma yöntemi değerlendirmeleri 2 tabaka çözümüne göre yapılmıĢtır. 15
noktada alınan sismik kırılma ölçümlerinin değerlendirmelerinden sadece birinci
noktadaki değerlendirmeye yer verilecektir. Diğer ölçüm değerlendirme sonuçları
ilgili tabloda verilecektir (Tablo 5.1).
1 nolu sismik kırılma çalıĢma sonucunda birinci tabakanın ortalama kalınlığı
yaklaĢık 10,0 m’ dir. Birinci tabakada Vp hızı 169,00 m/sn, ikinci tabakada Vp hızı
200,00 m/sn olarak bulunmuĢtur (ġekil 5.1).
ġekil 5.1. 1 Nolu Sismik Kırılma VarıĢ Zamanı ve Yer altı Kesiti
48. 39
Sismik kırılma yönteminden elde edilen birinci tabakanın kalınlıkları ile birinci ve
ikinci tabakaların Vp hızları aĢağıdaki tabloda verilmiĢtir (Tablo 5.1).
Tablo 5.1. Sismik kırılma yönteminden elde edilen yer altı parametreleri
Sismik
Serim
1. Tabakanın
Ortalama
kalınlığı (m)
1. Tabakanın Vp
hızı (m/sn)
2. Tabakanın Vp
hızı (m/sn)
1 10,0 169,00 200,00
2 10,0 303,00 415,00
3 7,50 273,00 345,00
4 8,00 261,00 291,00
5 7,50 190,00 200,00
6 12,0 185,00 197,00
7 7,00 413,00 490,00
8 10,0 201,00 258,00
9 6,00 194,00 198,00
10 15,0 247,00 269,00
11 5,00 200,00 235,00
12 15,0 222,00 242,00
13 8,00 188,00 316,00
14 15,0 267,00 349,00
15 7,00 372,00 624,00
49. 40
5.1.2. MASW Değerlendirmesi
MASW yöntemi değerlendirmesi bir boyutlu (1D) ve iki boyutlu (2D) olarak
yapılmıĢtır.
5.1.2.1. Bir Boyutlu (1D) MASW Değerlendirmesi
1 nolu 1D MASW çalıĢması sonucunda birinci tabakanın ortalama Vs hızı 135,00
m/sn, ikinci tabakanın ortalama Vs hızı 154,00 m/sn olarak bulunmuĢtur (ġekil 5.2).
ġekil 5.2. 1 Nolu 1D MASW Dispersiyon ve Yer altı Kesiti
50. 41
MASW yönteminden elde edilen birinci tabakanın kalınlıkları ile birinci ve ikinci
tabakaların Vs hızları aĢağıdaki tabloda verilmiĢtir (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
51. 42
5.1.2.2. İki Boyutlu (2D) MASW Değerlendirmesi
1 nolu 2D MASW çalıĢması sonucunda yer altı iki boyutlu olarak modellenmiĢtir
(ġekil 5.3).
ġekil 5.3. 1 nolu 2D MASW Yer altı Kesiti
52. 43
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 olmuĢtur. Bu bağlamda, Zemin Jeofizik Analiz adlı paket
program kullanılmıĢ ve hesaplamalar ilgili programdaki formüllerce yapılmıĢtır
(Özçep, 2005).
Zeminler için jeofizik-geoteknik parametrelerin belirlenmesi 2 tabaka
çözümlerine göre yapılmıĢtır. Programa girdi verisi olarak elde edilen P dalga hızı, S
dalga hızı ve ilk tabakanın kalınlığı girilmiĢ, çıktı verisi olarak da yoğunluk,
maksimum kayma modülü, Elastisite modülü, Poisson oranı, Bulk modülü, zemin
hakim titreĢim periyodu ve zemin büyütmesi değerleri alınmıĢtır.
Yapılan sismik kırılma çalıĢmalarından elde edilen sonuçlara göre çalıĢma alanını
temsil edebilecek dinamik ve elastik parametre değerlerine göre tabakaların
özellikleri Ģunlardır:
Sismik kırılma çalıĢmalarında yapılan değerlendirme sonrasında dinamik-
elastik parametreler Tablo 5.3’de belirtilmiĢtir. Ayrıca, diğer parametreler de Tablo
5.4’de verilmiĢtir.
55. 46
5.1.4. ReMi Değerlendirmesi
1 nolu ReMi çalıĢması sonucunda yer altının S dalga hız kesiti elde edilmiĢtir
(ġekil 5.4). Diğer noktalara örnek teĢkil etmesi maksadıyla, sadece birinci noktadaki
ReMi değerlendirmesi sonucu elde edilen yer altı Vs hız kesiti verilmiĢtir.
ġekil 5.4. 1 Nolu ReMi S Dalgası Hızı Yer altı Kesiti
56. 47
5.1.5. Mikrotremör Değerlendirmesi
1 nolu Mikrotremör çalıĢmasının değerlendirmesi yapılmıĢ ve mikrotremörler
pencerelenerek yatay düĢey spektral oran (H/V) belirlenmiĢtir (ġekil 5.5). Zemin
hakim titreĢim periyodu 1,25 sn’dir ve bu periyotta gözlenen maksimum genlik
4,56’dır.
ġekil 5.5. 1 Nolu Mikrotremör PencerelenmiĢ Sinyal ve H/V Grafiği
57. 48
Mikrotremör yöntemi ile 15 noktada elde edilen zeminin hakim frekansı, hakim
titreĢim periyodu ve H/V (maksimum genlik) aĢağıdaki tabloda verilmiĢtir(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
(H/V)
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
58. 49
5.2. Çalışmanın Genel Sonuçları
Yapılan jeofizik etütler ile Menemen ovasının zemin özellikleri belirlenmiĢtir.
Sismik kırılma ve MASW (1D ve 2D) değerlendirmeleri sonucunda elde edilen Vp
ve Vs hızları ile tabaka kalınlıklarından yararlanılarak zeminin dinamik ve elastik
parametreleri hesaplanmıĢtır. Ayrıca, ReMi değerlendirmeleri ile Vs hız kesitine
katkıda bulunulmuĢtur. Mikrotremör değerlendirmesi ile de yeraltının tabakalı
yapısının hakim titreĢim periyodu ile göreli zemin büyütmeleri elde edilmiĢtir.
Vp dalga hızına göre belirlenen sökülebilirlik; ilk tabakada “çok kolay” iken
ikinci tabakada “kolay”dır.
Vs dalga hızına göre belirlenen zemin grupları; her iki tabakada da “D Grubu;
gevĢek kum, yumuĢak kil-silt, çakıl, kalın alüvyon” zeminleri iĢaret etmektedir.
Yer altı tabakalarının yoğunluk değerleri; yüzeydeki ilk tabakada “çok düĢük”
olarak tanımlanırken, ikinci tabakada “düĢük” olarak tanımlanmaktadır.
Poisson oranı değerleri ile yapılan tanımlamada; yer altı tabakaları sıkı katı ve
gevĢek olarak tanımlanmıĢlardır.
Kayma modülü değerlerine göre belirlenen zeminin veya kayanın dayanım
parametresi; birçok noktanın yüzeyden itibaren var olan ilk tabakasında “çok zayıf”
değerini alırken, kiminde “zayıf” değerini almakta, ölçüm yapılan arazinin
doğusundaki dağdan ötürü de kimi noktalardaki dayanım “orta” düzeyde değerler
almıĢtır.
Elastisite modülü değerlerine göre belirlenen dayanım parametresine göre ise;
ovadaki yer altının tabakalı yapısının dayanımı “çok zayıf” ve “zayıf” olarak
tanımlanabilinecek değerler almıĢtır. Bilhassa yüzey örtüsünün olduğu birinci tabaka,
yani “zemin”, düĢük dayanım değerleri almıĢtır. Ġkinci tabakadan itibaren ise kalın
alüvyon tabakasının derinlere doğru etkimesi ile kısmi olarak da olsa yüksek
dayanım değerleri aldığı görülmektedir.
59. 50
SıkıĢmazlık modülü değerlerine göre yapılacak sınıflamada, bilhassa zemin
olarak tanımlanan birinci tabakadaki sıkıĢma değerleri “çok az” iken birçok noktada
da ikinci tabakadaki sıkıĢma değerleri “çok az” ile “az” arasında değiĢmektedir.
Taneler arası bağın az olması, boĢluk oranının fazla olması ve gevĢeklikten
ötürü dayanım, sıkılık ve sıkıĢma değerleri bu değerleri almaktadır. Kalın alüvyon
tabakalarında düĢük sıkılık ve sıkıĢma parametreleri gevĢek zemini iĢaret eder. Aynı
Ģekilde dayanım, alüvyon birimlerde zayıf zeminleri iĢaret eder.
Zemin hakim titreĢim periyodu, anakayadan gelen etkinin yüzey tabakası
tarafından genliğinin büyütüldüğü periyotlardaki titreĢimlerdir. Ovadaki çalıĢmalar
sonucunda, ovanın genel hakim titreĢim periyodunun 0,7 sn ile 1,4 sn civarında
değiĢtiği, yine ölçüm yapılan arazinin doğusundaki dağlık bölgenin etkisinin düĢük
periyot değerleri sayesinde gözlendiği ortaya çıkarılmıĢtır. Ovanın ortalarında ise
yüksek periyot değerleri elde edilmiĢtir. Bu değerler sıkıĢma, dayanım ve sıkılık gibi
parametreler ile belirlenen gevĢek ve kötü zeminin bir göstergesidir. Kötü, gevĢek,
kumlu ve alüvyon birimlerde yüksek hakim periyot değerleri elde edilir.
Yer içinde bir deprem meydana geldiğinde sismik dalgalar seyahatlerinin
büyük bir kısmını anakaya içindeki sağlam kayalarda yaparlar. Yeryüzüne
yaklaĢtıkça ise “zemin” adı verilen ayrıĢmıĢ birime varırlar. Zeminler, anakayadaki
deprem etkisini çoğu zaman büyüterek yüzeye iletirler. Menemen ovasında gözlenen
zemin büyütmeleri 1,30 ile 6,00 arasında değiĢmektedir. Yine tahmin edileceği
üzere, çalıĢma alanının doğusundaki dağın etkisi düĢük zemin büyütmeleri Ģeklinde
gözlenmiĢtir. Yüksek zemin büyütme değerleri, ovada, ölçüm yapılan arazinin batısı
ile K-G boyunca uzanan noktalarda gözlenmektedir.
60. 51
Tüm bu sonuçlar ıĢığında ortaya konması gereken husus, Menemen ovasındaki
alüvyon birimlerin Ģu an tarımsal faaliyet amaçlı olarak kullanılmasıdır. Ülkemizde
teknoloji ve ulaĢımın geliĢmesi ve artması ile Ģehirler de geniĢlemekte, kırsal araziler
kentsel dönüĢüm projeleri ile mühendislik yapılar ile dolmaktadır. Menemen
ovasındaki tarım arazilerinin olası kentsel dönüĢüm ile yapılaĢması, birçok sorunu
beraberinde getirebilir. Sonuçta Menemen ovası kalın bir alüvyon tabakasından
oluĢmaktadır. Bu kalın alüvyon tabakasında gevĢek, suya doygun kumlu, gevĢek
birimler vardır. Bu birimler, deprem etkisi altında sıvılaĢma tehlikesini getirmektedir.
Bunun yanı sıra, ovanın havza yapısından ötürü rezonans kontrastı ile oluĢan zemin
büyütmeleri, yani deprem etkisinin kaç kat büyütüleceği, arttırılacağı da önem
kazanmaktadır. Zemin büyütmeleri ile zemin sıvılaĢması tehlike analizleri, depreme
dayanıklı yapı tasarımında dikkate alınması gereken iki husustur.
Menemen ovasının yerel zemin özelliklerinin ortaya konduğu bu çalıĢma
sayesinde, tarımsal amaçlı kullanılan ovanın olası kentleĢme projesi ile birçok
sorunla karĢı karĢıya kalacağı gözlenmiĢtir. Bilhassa yer altı sulama kanallarının ya
da atık alanlarının dolgu malzemesi ile kapatılması yüzünden ortaya çıkarılacak
boĢluk sorunları ciddi önem kazanacaktır. KentleĢme sorunu içerisine girilebilinecek
ovada sismik tehlike ve risk çalıĢmalarının yapılması elzemdir.
61. 52
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, 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, 35, 415-
456.
AteĢli Y. 2002. Yamanlar Dağı ve Menemen Ovasının Ġçme Suyu Amaçlı
Hidrojeolojisi. Yüksek Lisans Tezi (YayınlanmıĢ), Dokuz Eylül Üniversitesi Fen
Bilimleri Enstitüsü, Ġzmir, s. 11.
Bilgin N. 1989. ĠnĢaat ve Maden Mühendisleri için Uygulamalı Kazı Mekaniği.
Ġstanbul; Birsen Yayınevi.
Bowles JE. 1988. Foundation Analysis and Design. New York-USA; McGraw-
Hill Book Co.
Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik. 2007. (EriĢim
Tarihi: 07 Haziran 2014), http://www.koeri.boun.edu.tr/depremmuh/eski/DBYBHY-
2007-KOERI.pdf.
Ercan A. 2001. Yer AraĢtırma Yöntemleri. Ġstanbul; Bilimtey Yayınları.
Gardner GHF vd. 1974. Formation velocity and density-The Diagnostic Basics for
stratigraphic traps. Geopshysics, 36, 770-780.
Gaull vd. 1990. Probabilistic earthquake risk maps of Australia. Australian
Journal of Earth Sciences, 37, 169-187.
62. 53
ĠZSU. 20 nolu sondaj kuyusu.
Kanai K. 1983. Engineering Seismology. Japan-Tokyo; University of Tokyo
Press.
Keçeli A. 1990. Sismik Yöntemlerle Müsaade Edilebilir Dinamik Zemin TaĢıma
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), 115-124.
MTA. ÇalıĢma sahası ve çevresine ait stratigrafik kolon kesit.
MTA. Ġzmir ve çevresinin genelleĢtirilmiĢ jeoloji haritası.
Midorikawa S. 1987. Tasarım Depremine Göre Ġzosismik Haritanın Tahmini.
Journal of Structural Engineering, 33(B), 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. Ġstanbul
Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, Jeofizik Mühendisliği Bölümü, Ġstanbul.
Park CB vd. 1999. Multichannel Analysis of Surface Waves (MASW).
Geophysics, 64, 800-808.
Tezcan S, Ġpek M. 1974. Shear Wave Propagation in Layered Soils. Ġstanbul;
Boğaziçi Üniversitesi Yayınları.
63. 54
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, 176.
64. 55
ÖZGEÇMİŞ
Bitirme projesini hazırlayan Fatih ERCAN 04.12.1988 tarihinde Ġzmir’de doğdu.
Ġlköğretimini Çamlık Ġlköğretim Okulu’nda, orta öğretimini de Buca Teknik Lisesi
Bilgisayar Bölümü’nde tamamladı. Yükseköğretimine Dokuz Eylül Üniversitesi
Torbalı Meslek Yüksek Okulu Jeoteknik Teknikerliği önlisans programı ile baĢladı.
Daha sonra Dikey GeçiĢ Sınavı ile Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi
Jeofizik Mühendisliği Bölümü’ne geçiĢ yaptı. Kurum stajını Jeosis Mühendislik
firmasında yaptı. 2014 yılında Jeofizik mühendisi olarak mezun oldu.
