Heyelan Jeofiziği

1. Doğal Afet ve Afet Yönetimi Sempozyumu (DAAYS’16), 2-4 Mart 2016, Karabük, Türkiye
© DAAYS’16, Karabük Üniversitesi, Karabük, Türkiye
RİSKLİ ALANLARIN BELİRLENMESİNDE YAPILAŞMA
JEOFİZİĞİ UYGULAMALARI
APPLICATIONS OF CONSTRUCTION GEOPHYSICS FOR THE
DETERMINATION OF RISKY AREAS
Seda TEMELa
, Ali Osman ÖNCELb,
, Serhan GÖRENc
a İstanbul Üniversitesi, İstanbul, Türkiye, E-posta: sedaalp85@gmail.com
b İstanbul Üniversitesi, İstanbul, Türkiye, E-posta: aliosman.oncel@gmail.com
c UBM YERBİLİMLERİ ŞTİ, İstanbul, E-posta: ubmteknoloji@gmail.com
Özet
Riskli alanların belirlenmesinde yapılaşma jeofiziği uluslar
arası standart olarak kabul edilmiştir. Bu makale
kapsamında riskli alan tanımında yer alan, göçme riski
olan bir bölgede, yapılaşma jeofiziği uygulamaları ile veriler
toplanmıştır. Çalışma temel kaya topografyasından ziyade
sığ alanlarda (25-30 metre) problemli kısımların tespiti
amacıyla yapılmıştır. Riskli alana müdahale ya da
iyileştirme çözüm önerileri sunmak için veri toplanan
sahanın durumunun ortaya çıkarılması hedeflenmiştir.
Yapılaşma Jeofiziği verileri analiz edilerek zeminde göçme
potansiyeli yüksek alanlar çalışma sonucunda ortaya
konulmuştur. Birden çok jeofizik yöntem ile aynı alanda
veri toplama olanağı, heyelan riskine bağlı olarak göçme
(afet) riskli yapının olduğu bir alanda, yerin farklı fiziksel
parametrelerinin belirlenip, değişiminin incelenerek riskli
yapıların izlenmesine olanak verdiği gösterilmiştir.
Anahtar kelimeler: Heyelan, Yapılaşma Jeofiziği, Sismik
Yöntemler.
Abstract
Construction geophysics has been accepted as
international standards in the identification of risk areas. In
this paper, field study based on by using modern
geophysical data acqusition of the area that is under
landslide risk were collected. The gathered geophysical
data were analysized and the weak zones were identified
and proposed, thus; possible solutions about strengthening
these areas were offered. Geophysical data acqusition
through the landslide risk area by using various modern
geophysical methods at the same time, changes in
different physical parameters could be observed to
enhance the quality of risk identification.
Keywords: Landslides, construction geophysics, seismic -
methods.
1. Giriş
Yapılaşma Jeofiziği yerleşim yeri olarak açılması planlanan
sahanın deprem riskini, zemin davranışını, dayanımını,
yapısını belirlenmek için gerekli yöntemleri, uygulamaları
ve analizleri kapsamaktadır. Yapılaşma Jeofiziği ile yerin
güvenli taşıma gücü, deprem tehlikesi, yer altının yapısı,
yamaç duraysızlığı, temel kayanın derinliği ve türü, yer altı
suyunun derinliği, kaya sökülebilirliği, zeminin gözenekliliği,
sıvılaşma riski gibi özellikler belirlenebilmektedir
(Ercan,2011) . Kentsel dönüşüm kapsamında kanunlar da
geçen riskli alan ifadesi, zemin yapısı veya üzerinde
bulunan yapılaşma sebebiyle can ve mal kaybına yol açma
riski taşıyan, ilgili kurumların görüşü de alınarak belirlenen
yerdir.
Yerleşim alanları ya da yeni yerleşime açılacak olan
alanlar doğal afetlerin olması beklenmeksizin Jeofizik
yöntemler ile hasarsız bir şekilde hem zamandan hem de
maliyetten kazanç sağlanarak yerin içi hakkında bilgi sahibi
olunabilmektedir. Yapılan çalışma da Sismik Yansıma,
Sismik Kırılma ve Çok Kanallı Yüzey Dalgalarının Analizi
ve Çok Elektrotlu Özdirenç Yöntemleri kullanılarak 4
profilde ölçü toplanmış, toplanan verilere veri işlem
uygulanarak elde edilen kesitler çalışmanın sonuçlar
kısmında açıklanmıştır.
Heyelan görülen sahalar da yer altının durumunu,
dayanımını gösteren ve heyelana neden olabilecek
etkenleri jeofizik yöntemler ile tespit eden çok sayıda
çalışma bulunmaktadır. Bu çalışmalar incelendiğinde
Sismik kırılma yöntemine heyelan temelinin tespiti ve
derinliğinin saptanmasında sıkça başvurulduğu
görülmüştür (Ogunsuyi,2010; Göktürkler ve diğ. 2008;
Mauritsch ve diğ. 2000). Heyelan temelinde bulunan
malzemenin yüksek oranda kil ve su içermesi Elektrik
özdirenç yönteminin de heyelan olan bölgelerin
saptanmasında çokça başvurulan yöntemlerden birisi
olmasında etkendir (Lapenna ve diğ. 2005; Sass ve diğ.
2008; Bogoslovsky ve Ogilvy, 1977).
2. Sismik Yansıma, Sismik Kırılma, Çok
Kanallı Yüzey Dalgalarının Analizi Yöntemi,
Çok Elektrotlu Özdirenç Yöntemi
Heyelan olan bir bölge de jeofizik yöntemler uygulanarak
heyelanın içyapısı, geometrisi, heyelan olan zeminin
özellikleri ve zeminin hareket yönü saptanabilmektedir.
Çok Kanallı Yüzey Dalgalarının (MASW) analizi yöntemi
son yıllarda zeminin afet riskli dayanımsız yerlerinin tespiti
amaçlı çalışmalarda sıkça kullanılan yöntemlerden birisidir.
Yapılan çalışma kapsamında da yararlanılan yöntem,
yüzey dalgalarından Rayleigh dalgasının dispersiyon
özelliğinden yararlanılarak yer içinin kayma dalgası (S
dalga) hızı değişiminin belirlenmesini sağlamaktadır. Yer
içinde S dalgasının yayınımı incelenen alan hakkında
sıvılaşma ve kayma potansiyeli gibi birçok detay
verdiğinden zemin sağlamlığının değerlendirilmesinde
ölçülen S dalga hızı önemli parametrelerden birisidir.
560

2. Temel, S. Öncel, A. O. ve Gören, S.
Sismik kırılma yöntemi düşük hızlı ara tabakaların olmadığı
alanlarda tabaka derinliklerinin ve görüntü olarak hız
değişimlerinin belirlenmesinde kullanılan en hassas
yöntemdir. Özellikle heyelan görülen alanlarda kayma
düzleminin yerini ve derinliğini saptamak için sıkça
başvurulan jeofizik yöntemlerden birisi olarak sismik
kırılma yöntemi kullanılır. Sismik yöntemlerin temelinde
arazide veri toplanırken kaynaktan çıkan cisim
dalgalarının, jeofonlara ilk varış zamanlarının veya ilk en
büyük genlik okunması yatmaktadır. Sismik kırılma
yönteminde ilk varış zamanlarının okunması ile yer içindeki
tabakaların kalınlık ve hızları en hassas şekilde tespit
edilebilmektedir. Alınan kırılma ölçümlerinin analizi
yapıldığında sismik hız malzemenin mekanik özelliklerine
(basınç, sıcaklık, sıvı, kırık) bağlı olduğundan kayma
düzlemi (heyelan) boyunca yer değiştiren malzeme
özelliklerinin saptanmasını sağlamaktadır. Heyelan
temelinde (taban blok) malzeme yapısı karmaşık
olduğundan sismik kırılma tomografisi uygulaması ile de
yatay ve düşey doğrultuda elde edilen çözünürlük
arttırılabilir.
Sismik yansıma yöntemi yer içinde istiflenmiş tabakaların
hız ve yoğunluk farklarından yararlanarak yatay doğrultuda
yapısal değişiklikleri en hassas şekilde görüntülememize
olanak sağlar. Sismik kırılma yöntemine göre daha
derinden bilgi toplanabilmekte olup, P dalgası genliğindeki
değişimden yer içindeki süreksizlikler, kayma düzlemleri
gibi yapılar tespit edilebilmektedir. Heyelan görülen bir
sahada zeminde su içeriğinin yüksek olması ve taşınmış
malzemeden ötürü Çok elektrotlu özdirenç yöntemi ile veri
toplanıldığında düşük özdirenç değerleri okunmaktadır.
Elektrik özdirenç yöntemi yer içindeki tabakaları oluşturan
malzemeleri iletkenlik ya da özdirenç farkına göre
görüntüler. Elektrik özdirenç yöntemi yer altı suyu
aramalarında, çevresel ve mühendislik jeofiziği
uygulamalarında sıkça kullanılmaktadır (Reynolds, 1997).
Şekil 1’de Sismik Yansıma, Sismik kırılma ve Çok kanallı
Yüzey Dalgalarının Analizi yöntemleri kullanılarak veri
toplanan 4 Profil görülmektedir. Dört profilde her atış
noktasında 6 vuruş yapılarak Sinyal/Gürültü oranı
arttırılmıştır. Veri kalitesini arttırmak için hem alıcıların
yanında hem de alıcıların arasında atış yapılmıştır (Şekil
2).
Şekil 1. Yapılaşma Jeofiziği yöntemlerinden Sismik kırılma,
Sismik Yansıma ve Çok Kanallı Yüzey Dalgası Analizi ve
Çok elektrotlu özdirenç yöntemlerini kullanılarak veri
toplanan alanın uydu görüntüsü.
Şekil 2. Profil için örnek arazi seriminin gösterimi
Zeminin göçme riski olduğu bir sahada Sismik Kırılma,
Sismik Yansıma, MASW ve Çok Elektrotlu Özdirenç
Yöntemi ile veriler toplanmıştır. Tablo 1’de verilen veri
toplama parametreleri Sismik Kırılma, Sismik Yansıma,
MASW yöntemleri için aynı alınmıştır.
Tablo 1. 4 profil için kullanılan veri toplama parametreleri
Profil adı 1 2 3 4
Jeofon Sayısı ve
aralarındaki
mesafe (m)
36
3
36
2,5
24
3
12
2
Kullanılan Kaynak 10
kg’lık
balyoz
10
kg’lık
balyoz
10
kg’lık
balyoz
10
kg’lık
balyoz
Ofset mesafesi
(m)
6 5 6 4
Profil boyu (m) 117 97,5 81 30
Verinin uzunluğu
(msn)
2000 2048 2000 2000
Örnekleme aralığı
(msn)
1 0,25 0,125 0,125
Çok Elektrotlu Özdirenç yöntemi ile sadece 1 ve 2.
Profillerde veri toplanmıştır. Hat 1 için 40 elektrot
kullanılmış profil uzunluğu 120 metre elektrotlar arası
mesafe 3 metredir. Hat 2’de de 40 elektrot kullanılmış
elektrotlar arası mesafe 2.5 metre profil boyu 97.5
metredir. Dipol-dipol dizilim kullanılmıştır.
Sismik yansıma yöntemine ait veri işlem adımları Visual
Sunt isimli yazılımda yapılmıştır. İlk önce. sg2 formatında
toplanmış veriler program ile. SU formatına çevrilerek tek
bir dosyada toplanmıştır. Daha sonra en önemli veri işlem
adımı olarak geometri tanımlama yapılmıştır. Geometri
tanımlaması yapıldıktan sonra verinin frekans içeriğine
bakılmış gerekli görülmüş ise filtre uygulanmıştır. Filtreden
sonra genlik kazanç için AGC işlemi yapılmıştır. AGC
işleminden sonra veri CDP ortamına aktarılmış CDP
sıralama işlemi yapılmıştır. Bu işlemden sonra sırayla
veriye Normal Kayma Zamanı düzeltmesi için öncelikle hız
seçimi daha sonra NMO işlemi, yığma, dekonvolüsyon,
filtre, derinlik ortamından zaman ortamına geçiş işlemleri
uygulanmıştır.
Çok Kanallı Yüzey Dalgalarının Analizi ve Sismik Kırılma
Verilerinin veri işlemleri SeisImager programı ile
incelenmiş ve veri işleme tabi tutulmuştur. Sismik Kırılma
verileri geometri tanımlama, alçak ve yüksek geçişli
süzgeç uygulama, ilk varış zamanlarının işaretlenmesi,
zaman uzaklık grafiklerinin elde edilmesi işlemlerinden
geçmiştir. Sismik Kırılma Tomografisi için model
oluşturulmuş program tarafından ters çözüm işlemi
561

3. Temel, S. Öncel, A. O. ve Gören, S.
yapılmıştır. MASW yönteminde toplanan verilere sırasıyla
geometri düzenleme, süzgeç uygulanması, frekans
ortamına veri aktarıldıktan sonra dispersiyon eğrilerinin
temel modlarının seçilmesi, model tanımlaması ilgili
program modülü tarafından ters çözüm işlemi yapılarak S
dalgası derinlik kesitinin elde edilmesi aşamalarından veri
geçirilmiştir.
Çalışmanın bir diğer aşamasında veri toplanılan profiller
için zemin parametreleri hesaplanmıştır. Şekil 3’ de de
görülen zemin parametrelerinden Poisson oranı; endeki
deformasyonun boydaki deformasyona oranıdır. Poisson
oranı ortamda sıvı varlığı ile ilgili bilgi veren önemli zemin
parametrelerinden birisidir. Ortam sıvı olması durumunda
Poisson oranı (τ) 0.5 olur iken, ortam katılaştığı zaman
poisson oranı sıfıra yaklaşmaktadır. Kesme (shear)
modülü (µ) cismin şekil değişikliğine karşı verdiği dirençtir.
Tam sıvılar ve gazlar için kesme modülü sıfırdır. Bulk
modülü (K) cismin hidrostatik basınç altında hacminde
görülen azalmadır. Elastisite modülü (E) boyuna
gerilmenin boyuna deformasyona oranıdır. Elastisite
modülü elastik deformasyonu da tanımlamaktadır. Yatak
katsayısı, yük altında zeminin birim alanının birim yer
değiştirmesine karşı olan direncidir.
Şekil 3. Profil 4 için MASW, Sismik Yansıma ve Sismik
Kırılma kesitleri
3. SONUÇLAR
Profil 1’de MASW kesitinde inceleme yapılacak olunursa
yüzeyde görülen malzemenin hızı 218-293 m/sn aralığında
değişmektedir (Şekil 4). Bu hız aralığı Avrupa Zemin
İnceleme ve Zemin sınıflandırma (Eurocode) standartları
tablosuna göre incelendiğinde sıkı ya da orta sıkı kum,
çakıl ve ya sert kil malzemeye karşılık gelmektedir. Bu
hızın düşük olduğu alan bir yatay süreksizliği işaret
etmektedir. Hızın düşük olduğu yapı farklı nedenlerle
mekanik direnci düşük olduğu için kayabilir. Yansıma kesiti
ise tabakalanma hakkında bilgi vermektedir. Profil 1’e ait
yansıma kesitinde turuncu ile gösterdiğimiz çizgiler kayma
potansiyeli yüksek ve yapılaşma için riskli alanları
gösterirken kırmızı ile çizilen alanlarda arazide zeminin
dayanımını iyileştirecek herhangi bir işlem yapılırsa kırmızı
çizgi ile gösterilen süreksizlik yüzeyi baz alınarak
yapılmalıdır. MASW kesitinde düşük S dalga hızlı yerler
yansıma kesitinde de düşük özdirenç değerleri vermiştir.
Profil 2’de ise profilin güneyinde görülen (son kısmı) düşük
hızlı bölüm dikkati çekmektedir (Şekil 5). Hızın düşük
olduğu alanın yansıma kesitinde de görülebildiği
söylenebilir. Malzemenin dayanımı düşünce çökmeye bağlı
düşeyde de hareketlenme oluşmaktadır. Profil 2’nin
güneyinde görülen farklılaşma özdirenç kesitinde de tespit
edilmiştir.
Şekil 4. Profil 1 için MASW, Sismik Yansıma ve Çok
Elektrotlu Özdirenç Yöntemi kesitleri
Şekil 5. Profil 2 için MASW, Sismik yansıma ve Çok
Elektrotlu Özdirenç yöntemi kesitleri
Profil 3’te kesitte görülen S dalga hızları incelendiğinde
göçme riski olan bir zemin olduğu görülebilmektedir.
Burada profilin doğusunda görülen düşük hızlı tabaka
Profil 2’nin güneyi ile benzerlik göstermektedir (Şekil 6). Bu
iki profilde de görülen düşük hız değerleri zeminin sıcaklık,
sıvı etkisi ve gerilimdeki değişim gibi etkenlerden ötürü
düşme, kopma göstererek taşınabileceğinin işareti olabilir.
Alanda okunan en yüksek hız değeri Vs=389 m/sn
civarındadır.
Profil 4’te Sismik yansıma kesitinde kaymanın olduğu
düşünülen bölgeler işaretlenmiştir. MASW kesitinde ise
hızın profillerin uç kısımlarına doğru düştüğü görülmektedir
(Şekil 7).
Dört profilde de elde edilen MASW kesitlerinde okunan
maksimum kayma dalgası hızlarına bakıldığında bu
562

4. Temel, S. Öncel, A. O. ve Gören, S.
zeminlerin kaya özelliği göstermediği yani S dalga hızının
760 m/sn’ den küçük olduğu ve kaya niteliği taşımadığı
görülmüştür. Bu da mevcut alanda meydana gelen göçme
olayının rastlantısal olmadığını, bina yapılmadan önce
yapılaşma jeofiziği çalışmaları yapılmadığının
göstergesidir.
Şekil 6. Profil 3 için MASW, Sismik Yansıma ve Sismik
Kırılma yöntemi kesitleri
Kaynaklar
[1] Ercan A., 2011,Yapılaşma Jeofiziği, JFMO Eğitim
Yayınları, Ankara.
[2] Dondurur D., 2009, Deniz Sismiğinde Veri İşlem,
JFMO Eğitim Yayınları Ankara, ISBN: 978-9944-
89-751-8.
[3] Yılmaz O., 2001, A Seismic Data Analysis:
Processing, Inversion and Interpretation of Seismic
Data, Society of Exploration Geophysicists, ISBN-13:
978-1-56080-094-1
[4] Kearey P., Brooks M., Hill I., 2002, An Introduction to
Geophysical Exploration, BlackwellScience Third
Edition, London, ISBN:0-632-04929-4R.
[5] Ogunsuyi, O.,2010, Geophysical Characterization of
Peace River Landslide, Thesis (Master), University of
Alberta.
[6] Göktürkler G., Balkaya Ç., Erhan Z., 2008,
Geophysical Investigation of Landslide: The Altındağ
Landslide Site, İzmir, Journal of Applied Geophysics,
65,84-96.
[7] Mauritsch H.J., Seiberl W., Arndt R., Römer A.,
Schneiderbauer K., Sendlhofer G.P., 2000,
Geophysical Investigation of Large Landslides in the
Carnic Region of Southern Austria, Enginerring
Geology , 56, 373-388.
[8] Lapenna V., Lorenzo P., Perrone A., Piscitelli S., Rizzo
E., Sdao F., 2005, 2D Elektrical Resistivity Imaging
of some Complex Landslides in the Lucanian A
pennine Chain ,Southern Italy, Geophysics, 70, 3,
B11-B18.
[9] Sass O., Bell R., Glade T., 2008, Comparison of GPR
2D – Resistivity and Traditional Techniques for the
Subsurface Exploration of the Öschingen Landslide,
SwabianAlb (Germany), Geomorphology ,93,89-103
[10] Bogoslovsky V. A., Ogilvy A. A., 1977, Geophysical
Methods for the Investigation of Landslides,
Geophysics, 42 (3) ,562-571.
[11] Reynolds J.M., 1997, An Introduction to Applied and
Enviromental Geophysics, Wiley, ISBN:0-471-96802-
1.
563