Uygulamalı Jeofizik İÇİNDEKİLER

Transkript

1 Uygulamalı Jeofizik İÇİNDEKİLER BÖLÜM 1 1. GİRİŞ JEOFİZİK MÜHENDİSLİĞİ Jeofizik Mühendisliğinin Bilim Alanları Jeofizik Mühendisliği Yöntemleri JEOFİZİK MÜHENDİSLİĞİNİN UYGULAMA ALANLARI MÜHENDİSLİK JEOFİZİĞİ Jeofizik Mühendisliğinin Jeoteknik Mühendisliğinde Uygulamaları Jeofizik Yöntemlerin Jeoteknikte Kullanma Nedenleri ZEMİN ETÜTLERİNDE JEOFİZİK MÜHENDİSLİĞİNİN YERİ VE ÖNEMİ Yurt Dışında Zemin Etütleri İle İlgili Eğitim Türkiye de Zemin Etütleri İle İlgili Eğitim... 6 KAYNAKLAR... 7 BÖLÜM 2 2. SİSMİK YÖNTEMLERİN TEMEL İLKELERİ GİRİŞ SİSMİK TİTREŞİM DALGALARI Sismik Dalga Türleri: Sismik Dalga Yayılmasının Bağlı Olduğu Ortam Faktörleri SİSMİK DALGALARIN YAYILMASI Snell Yasası Huygens Prensibi SİSMİK DALGA YAYILIMINDAKİ DEĞİŞİMLER Sismik Dalgaların Dispersiyonu Sismik Enerjinin Katman Sınırlarında Bölüşümü Ardışık Yansımalar (Multiple Reflection) Sismik Dalgaların Saçılması (Difraction) Sismik Dalga Genliğinin Uzaklıkla Geometrik Değişimi Sismik Dalga Genliğinin Uzaklıkla Soğurulması SİSMİK YAPAY ENERJİ KAYNAKLARI Boyuna Dalga, P, Elde Edilmesi Kayma Dalgası veya Enine Dalga, S, Elde Edilmesi SİSMİK GÜRÜLTÜ SİSMİK CİHAZ TAKIMI Jeofon Sismik Cihaz Sismik Cihaz Kablosu VII

2 İçindekiler 2.8. SİSMİK KAYITLAR Sismik Zaman-Uzaklık Grafiklerinin Elde Edilmesi SİSMİK TOMOGRAFİ KAYNAKLAR BÖLÜM 3 3. SİSMİK KIRILMA YÖNTEMİ GİRİŞ SİSMİK KIRILMA YÖNTEMİNDE JEOFON DİZİLİM ŞEKİLLERİ Sismik Kaynak ve Jeofonların Tek Sıra Dizilimi (in line) Jeofon Diziliminin Bir Ucunda Vuruş Çift Taraflı Vuruş Çift Taraflı Dizilim Sismik Kaynak ve Jeofonlar Karşılıklı Dizilim (Broad Side) Sismik Kırılma Yönteminde Serilim Uzunluğu SİSMİK KIRILMA YÖNTEMİNDE DEĞERLENDİRME YÖNTEMLERİ Kesme Zamanı Yöntemi İki Taraflı Yöntem Gecikme Zaman Yöntemi (artı eksi yöntemi) KESME ZAMANI YÖNTEMİNDE YATAY TABAKALARIN ANALİZİ Yatay İki Tabakalı Ortamların Analizi Yatay Üç Tabakalı Ortamların Analizi N Adet Yatay Tabakalı Ortamların Analizi GECİKME ZAMANI YÖNTEMİ (ARTI-EKSİ YÖNTEMİ) Düz Yüzeylerde Gecikme Zamanı Düz Olmayan Yüzeylerde Gecikme Zamanı GENELLEŞTİRİLMİŞ KARŞILIKLI YÖNTEM EĞİK KATMANLARIN ANALİZİ Bir Katmanı Eğik Tabakalı Ortamların Analizi Farklı Eğik Tabakalı Ortamların Analizi FAYIN ATIM DERİNLİĞİNİN ELDE EDİLMESİ SİSMİK DÜZELTMELER GİZLİ KALAN KATMANLAR SİSMİK REFRAKSİYON VERİLERİNİN YORUMU KAYNAKLAR VIII

3 Uygulamalı Jeofizik BÖLÜM 4 4. SİSMİK YANSIMA YÖNTEMİ GİRİŞ SİSMİK YANSIMA SİNYALİNİN ELDE EDİLMESİ Serilim Uzunluğu Jeofon Seçimi Yansıma Etütlerinde Gürültülerin Azaltılması Sismik Dalgaların Yansıması YATAY TABAKALI ORTAMLARIN SİSMİK YANSIMA ANALİZİ EĞİK TABAKALI ORTAMLARIN SİSMİK YANSIMA ANALİZİ SİSMİK YANSIMA VERİLERİNİN ELDE EDİLMESİ SİSMİK VERİ İŞLEM SİSMİK YANSIMA KESİTLERİNİN ELDE EDİLMESİ VE YORUMU KAYNAKLAR BÖLÜM 5 5. SİSMİK YÜZEY DALGALARI GİRİŞ Yüzey Dalgası Uygulama Alanları Yüzey Dalgası Yöntemlerin Avantajları YÜZEY DALGASI ANALİZİ Yüzey Dalgaların Elde Edilmesi Yüzey Dalgalarının Dispersiyonu Yüzey Dalgası Ters İşlemi (inversion): YÜZEY DALGASI İKİ KANALLI SPEKTRAL ANALİZİ (SASW) YÜZEY DALGASI ÇOK KANALLI SPEKTRAL ANALİZİ (MASW) MASW İnversiyonu KAYNAKLAR BÖLÜM 6 6. MİKROTREMÖR GİRİŞ MİKROTREMÖR ÖLÇÜLERİ NAKAMURA TEKNİĞİ TABAN KAYA DERİNLİĞİ SAPTAMASI RE-MI SPEKTRAL ANALİZİ RE-MI Veri İşlemi KAYNAKLAR IX

4 İçindekiler BÖLÜM 7 7. SELF-POTANSİYEL (SP) YÖNTEMİ GİRİŞ SP KAYNAKLARI Elektrokinetik Potansiyel Difüzyon Potansiyeli Nernst Potansiyeli Mineralizasyon Potansiyeli DOĞAL POTANSİYEL ÖLÇÜ CİHAZI SP ARAZİ ÖLÇÜ TEKNİKLERİ SP YÖNTEMİNDE DEĞERLENDİRME VE YORUM KAYNAKLAR BÖLÜM 8 8. ELEKTRİK ÖZDİRENÇ YÖNTEMİ GİRİŞ KAYAÇLARIN ELEKTRİK ÖZELLİKLERİ HOMOJEN ORTAMLARDA ELEKTRİK POTANSİYEL DAĞILIMI ELEKTROT DİZİLİM ÇEŞİTLERİ Wenner Sisteminde Elektrot Dizilimi Schlumberger Sisteminde Elektrot Dizilişi Dipol-Dipol Sistemi Elektrot Dizilişi Çoklu Elektrot Dizilimi ÖZDİRENÇ ÖLÇÜ SİSTEMİ ÖZDİRENÇ YÖNTEMİ ÖLÇÜSÜNDE DİKKAT EDİLECEK HUSUSLAR ÖZDİRENÇ DERİNLİK SONDAJI ÖZDİRENÇ DÜŞEY DERİNLİK SONDAJI Yatay Katmanlı Ortamların Özdirenç Analizi Schulumberger Elektrot Diziliminde Görünür Özdirenç Bağıntısı Wenner Elektrot Diziliminde Görünür Özdirenç Bağıntısı Dipol-Dipol Elektrot Diziliminde Görünür Özdirenç Bağıntısı Görünür Özdirençlerin Entegral İfadeleri Özdirenç Eğrilerinin Sayısal Süzgeçle Elde Edilmeleri Özdirenç Düşey Derinlik Sondajı Eğrilerinin Uygulamalı Elde Edilmesi EĞİK KATMANLARIN ÖZDİRENÇ ANALİZİ ÖZDİRENÇ YATAY DERİNLİK SONDAJI Düşey Katmanların ve Fayların Özdirenç Analizi Görüntü (image) Teoremi Görüntü Yöntemi Özdirenç Analizi X

5 Uygulamalı Jeofizik ÖZDİRENÇ KESİTLERİ Elektrik Özdirenç Verilerinin Değerlendirme Ve Yorumu Abak Çakıştırma BİLGİSAYAR PAKET PROGRAMLARI İLE YORUM Düz Çözüm Ters Çözüm KAYNAKLAR BÖLÜM 9 9. ETKİSEL KUTUPLAŞTIRMA (IP) YÖNTEMİ GİRİŞ ETKİSEL KUTUPLAŞTIRMA ÇEŞİTLERİ Zar Polarizasyonu Elektrot Polarizasyonu IP ETKİLERİ IP ÖLÇÜ SİSTEMİ IP ÖLÇÜ TEKNİKLERİ Zaman bölgesi Aşırı voltaj Frekans Bölgesi Karmaşık Özdirenç (complex resistivity) veya Spektral IP Faz Açısı IP de Akım Etkisi GÖRÜNÜR ŞARJABİLİTE VE ÖZDİRENÇ İLİŞKİSİ NEGATİF IP IP UYGULAMALARI IP Yönteminin Sınırlılığı IP YÖNTEMİNDE DÜZ VE TERS ÇÖZÜM KAYNAKLAR BÖLÜM ELEKTROMAGNETİK YÖNTEMLER GİRİŞ EM İNDÜKSİYON PRENSİPLERİ EM ÖLÇÜ TEKNİKLERİ Frekans Bölgesi Ölçü Tekniği Meyil Açısı Tekniği Slingram Yöntemi EM DERİNLİK SONDAJLARI ZAMAN BÖLGESİ ÖLÇÜ TEKNİĞİ EM Transiyent Tekniği (TDEM) KAYNAKLAR XI

6 İçindekiler BÖLÜM JEORADAR YÖNTEMİ GİRİŞ JEORADAR YÖNTEMİNİN PRENSİBİ GPR ARAZİ UYGULAMA TEKNİĞİ JEORADAR ÖLÇÜLERİNİN DEĞERLENDİRME VE YORUMU KAYNAKLAR BÖLÜM MANYETOTELLÜRİK GİRİŞ MANYETOTELLÜRİK (MT) YÖNTEM MT Yönteminde Görünür Özdirenç KONTROLLÜ AUDİOMANYETOTELLÜRİK (CSAMT) YÖNTEM CSAMT Yönteminde Görünür Özdirenç ve Faz Farkı CSAMT Yöntemi uygulaması KAYNAKLAR BÖLÜM KÜTLE ÇEKİMİ (GRAVİTY) YÖNTEMİ GİRİŞ YERKÜRESİNİN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ KÜTLE ÇEKİMİ TEMEL İLKELERİ GRAVİMETRİ ÖLÇÜ CİHAZLARI Gravite Cihazında Düzeltme (Drift correction) MİKROGRAVİTE GRAVİTE ÖLÇÜ ALIMI GRAVİTE VERİLERİ DÜZELTMELERİ Enlem Düzeltmesi Yükseklik Düzeltmesi (serbest hava düzeltmesi) Ölçü Seviyeleri Arasındaki Kütle Düzeltmesi (Bouguer correction) Topografik Düzeltme GRAVİTE YÖNTEMİNDE YOĞUNLUK SAPTAMASI GRAVİTE VERİ İŞLEMİ GRAVİTE ANOMALİLERİNİN YORUMU Gravite Yöntemiyle Kütle (Reserve) Saptanması GRAVİTE YÖNTEMİ UYGULAMALARI KAYNAKLAR XII

7 Uygulamalı Jeofizik BÖLÜM MANYETİK YÖNTEM GİRİŞ YERKÜRENİN MANYETİK ALANI KAYAÇLARIN MIKNATISLANMA ÖZELLİKLERİ Kalıntı veya Sürekli Mıknatıslanma MANYETİK ALANIN TEMEL İLKELERİ MANYETOMETRELER Manyetik Alanın Ölçümü MANYETİK ÖLÇÜLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ Tek Kutuplu Kütlelerin Anomalisi İki Kutuplu Kütlelerin Anomalisi ÇEŞİTLİ MANYETİK KÜTLELERİN ANOMALİLERİ KAYNAKLAR BÖLÜM KUYU JEOFİZİĞİ GİRİŞ KUYU JEOFİZİĞİNDE SİSMİK UYGULAMA Kuyudan Kuyuya (Crosshole) Kuyu Aşağı ve Kuyu Yukarı SİSMİK-ELEKTRİK ÖZDİRENÇ KONİK PENETRASYON (SCPT - RCPT) DENEYLERİ KUYU JEOFİZİĞİNDE ELEKTRİK UYGULAMALAR Kuyu İçi Elektrik Özdirenç Yöntemi Kuyu İçi Doğal Gerilim (SP) Yöntemi KAYNAKLAR BÖLÜM ZEMİNLERİN YAPISAL ÖZELLİKLERİNİN SAPTANMASI GİRİŞ ÇEŞİTLİ JEOLOJİK YAPILARIN KARAKTERİSTİK ANOMALİLERİ Sismik Yöntemlerin Aydınlattığı Yapısal Örnekler Elektrik Yöntemlerin Aydınlattığı Yapısal Örnekler Gravite Yönteminin Aydınlattığı Yapısal Örnekler MAĞARA VE YER ALTI BOŞLUKLARININ SAPTANMASI Mikrogravite İle Mağara ve Yer Altı Boşlukları Saptanması Sismik Yöntem ile Yeraltı Boşlukları Saptanması Jeoradar (GPR) İle Boşlukların Saptanması XIII

8 İçindekiler POTANSİYEL HEYELANLARIN SAPTANMASI KAYAÇLARIN SÖKÜLEBİLİRLİĞİ KAYNAKLAR BÖLÜM JEOFİZİK YÖNTEMLERİN YORUM NİTELİĞİ GİRİŞ Uygulamalarda En Uygun Jeofizik Yöntem Seçimi JEOFİZİK YÖNTEMLERİN KULLANIMLARI: DOĞAL KAYNAKLARDA YORUM Metalik Mineral Yataklarında Yorum Kömür Yataklarında Yorum Hidrokarbon Yataklarında Yorum Radyoaktif Maden Yataklarında Yorum ARKEOJEOFİZİK Arkeojeofizik Uygulamalar JEOTEKNİKTE JEOFİZİK YÖNTEMLERİN KULLANIMLARI KAYNAKLAR BÖLÜM HİDROJEOFİZİK GİRİŞ Jeofizik Mühendisliği Yöntemlerinin Uygulamaları YERALTISUYU İÇEREN KAYAÇLARIN ELEKTRİK ÖZDİRENÇ ÖZELLİĞİ HİDROJEOFİZİK UYGULAMALARI Yeraltısuyu Taşıyan Alüvyon Ortamların Karakteristik Anomalileri Yeraltısuyu Taşıyan Kaya Ortamların Karakteristik Anomalileri Yeraltısuyu Taşıyan Fay ve Kırık Sistemlerinin Karakteristik Anomalileri Su Kaçak Mevkilerinin Karakteristik Anomalileri Yeraltısuyu Taşıyan Fay ve Kırık Sistemlerinin Karakteristik SP Anomalileri Kuyu Jeofiziği Yeraltısuyu Uygulamaları Karakteristik Anomalileri YERALTISUYU ARAMALARINDA MANYETİK REZONANS SONDAJ (MRS) YÖNTEMİ JEOTERMAL KAYNAKLARA UYGULAMALAR KAYNAKLAR BÖLÜM ÇEVRE JEOFİZİĞİ GİRİŞ TATLI TUZLU SU GİRİŞİM MEVKİLERİNİN SAPTANMASI XIV

9 Uygulamalı Jeofizik KATI VE SIVI ATIK MEVKİLERİNİN SAPTANMALARI TAŞ OCAĞI VE MADEN OCAĞI PATLATMALARINDA ZEMİN ÖZELLİKLERİNİN SAPTANMASI KAYNAKLAR BÖLÜM MÜHENDİSLİK SİSMOLOJİSİ GİRİŞ YERKABUĞUNUN YAPISI VE DEPREMLERİN OLUŞUMU DEPREMLERİN ÖNCEDEN TAHMİN ÇALIŞMALARI DEPREM İLE İLGİLİ TEMEL TANIMLAR Deprem Odağı (Hypocentre) ve Dış Merkez (Epicentre) Saptanması Depremlerin Odak Derinliğine Göre Sınıflandırılması Deprem Şiddeti Tahmini Mercalli Deprem Şiddet Ölçeği Deprem Büyüklüğünün (Magnitute) Tahmini Depremin Büyüklüğü (Richter ölçeği) Depremin Müddeti Sismik Moment Deprem İvmesi Sismik Katsayı Sismik Tehlike Analizi Deprem Büyüklüğü ile Enerjisi Arasındaki İlişki Deprem Etki Alanı Deprem Enerjisinin Uzaklıkla Değişimi SİSMOGRAFLAR DEPREM ŞİDDETİNİ ETKİLEYEN GENEL FAKTÖRLER Deprem Hasarlarını Artıran Zemin Özellikleri SIVILAŞMA TEHLİKESİNİ BELİRLEME YÖNTEMLERİ Depremde Sıvılaşma Olasılığını Artıran Faktörler Zemin Sıvılaşmasını Değerlendirme Teknikleri Sıvılaşma Analizi İçin jeofizik Yöntemlerin Kullanımı Zemin Sıvılaşması Analizinde V S Kullanımın Avantajları Eşik İvme Değerleri Kullanarak Sıvılaşma Analizi Çevrimsel Direnç Oranı (CRR) Eşik İvme Kriteri ( Dobry ) ZEMİNLERİN DAVRANIŞ SPEKTRUMLARI Çeyrek Dalga Boyu ile Zemin Hakim Periyodu Saptanması Zeminlerin Tasarım Spektrumları Zemin Periyodu ile Bina Periyodu Arasında Etkileşim XV

10 İçindekiler ZEMİNLERİN DEPREM ŞİDDETİ BÜYÜTMESİNİN SAPTANMASI Zeminlerin Özelliğinin Deprem Şiddetini Büyütmesinin Saptanması Deprem Dalgalarının Yayılma Yollarının Deprem Şiddetini Büyütmesi Şiddetli Yer Sarsıntısı Lokal etkileri ve Ağır Hasar Mevkileri ZEMİN SINIFLAMASINA BAĞLI DEPREM HASARLARI SINIFLAMASI DEPREM ZEMİN ETÜDÜ YAPAN MÜHENDİSLİK BİLİM VE GÖREV ALANLARI KAYNAKLAR BÖLÜM JEOTEKNİKTE JEOFİZİK YÖNTEMLERİN UYGULANMASI GİRİŞ JEOFİZİK MÜHENDİSLİĞİNİN JEOTEKNİKTE UYGULAMA ALANLARI Jeofizik Yöntemlerle Mühendislik Yapılarının Temel Etütleri JEOTEKNİK PARAMETRELERİ İLE SİSMİK HIZLAR ARASINDAKİ İLİŞKİLER ZEMİNİN DİNAMİK ELASTİK PARAMETRELERİ SİSMİK HIZLAR İLE MÜHENDİSLİK ÖZELLİKLERİ ARASINDAKİ DENEYSEL BAĞINTILAR STANDART PENETRASYON TESTİ N (SPT (N)) VE V S ARASINDA DENEYSEL BAĞINTILAR SİSMİK HIZLAR İLE MÜSAADE EDİLEBİLİR ZEMİN TAŞIMA KAPASİTESİ, OTURMASI VE YATAK KATSAYISININ SAPTANMASI Giriş Zemin Taşıma Kapasitesi Sismik Hızlar ile Zemin Taşıma Kapasitesi Saptanması [Vp/Vs] Oranının Güvenlik Faktörü Olarak Kullanılması Zeminlerin Yoğunluk Tanımı Tekil Temeller için Müsaade Edilebilir Taşıma Kapasitesinin Saptanması SİSMİK TAŞIMA KAPASİTESİ UYGULAMASI Zemin Oturmasının Elde Edilmesi Zemin Yatak Katsayısının Elde Edilmesi ZEMİN SINIFLAMASI JEOTEKNİK ZEMİN ETÜTLERİNDE SİSMİK KAYITLARDA TEKNİK SORUNLARIN ÇÖZÜMÜ ZEMİN İYİLEŞTİRMESİNİN JEOFİZİK YÖNTEMLERLE KONTROLÜ KAYNAKLAR XVI

11 Uygulamalı Jeofizik BÖLÜM ZEMİN ETÜTLERİ GİRİŞ Türkiye de Zemin Etütleri Yurtdışında Zemin Etüdü Raporları Hazırlama Usul ve Esasları TÜRKİYE DEPREM BÖLGELERİ HARİTASI MİKROBÖLGELEME (BÖLGESEL) ZEMİN ETÜTLERİ Mikrobölgeleme Çalışmalarının Gerektirdiği Mühendislik Ürünleri Mikrobölgeleme Çalışmalarında Jeofizik Mühendisliğinin Hizmetleri Mikrobölgeleme Çalışmalarında Jeoloji Mühendisliğinin Hizmetleri PARSEL VE ADA BAZINDA ZEMİN ETÜDÜ ZEMİN ETÜTLERİNDE MÜHENDİSLİK DİSİPLİNLERİNİN GÖREV VE SORUMLULUK ALANLARI DEPREM ZEMİN YAPI ÜÇLÜSÜNDE GÜVENİLİR BİNALAR İÇİN ZEMİN ETÜTLERİ İLE İLGİLİ ETÜT MODELİ Mikrobölgeleme Bazında Etütlerde Saptanması Önemli Öncelikler Parsel Bazında Etütlerde Saptanması Önemli Öncelikler JEOFİZİK MÜHENDİSLİĞİ ZEMİN ETÜTLERİ DEPREM HASARI SORUMLULARININ TESPİTİNDE YASAL SORUNLAR KAYNAKLAR BÖLÜM MÜHENDİSLİK YAPILARINA UYGULANAN JEOFİZİK YÖNTEMLER GİRİŞ SİSMİK TEST Ultrasonik Puls Hızı Testi Beton Mukavemetinin Sismik Hız ile Saptanması Mikrosismik İvme Ölçer (accelerometer) Mikrotremör ELEKTRİK TEST Korozyon Oluşumu ve Katodik Koruma Doğal Potansiyel Testi Elektrik Özdirenç Testi Elektromanyetik Testi Paşometre (Pashometer) Jeoradar Testi KAYNAKLAR XVII

12 İçindekiler EK - A A.1. FOURIER SERİSİ, FREKANS SPEKTRUMU VE DÖNÜŞÜMÜ A.2. AYRIK FREKANS SPEKTRUMU A.3. PERİYODİK OLMAYAN FONKSİYONLARIN FREKANS SPEKTRUMU A.4. İMPULS FONKSİYONU A.5. EVRİŞİM (CONVOLUTION) A.6. KARŞIT İLİŞKİLİ FONKSİYONLAR EK - B B.1. ELASTİK ORTAMDA DALGA DENKLEMİ EK - C C.1. HOMOJEN ORTAMLARDA ELEKTRİK POTANSİYEL DAĞILIMI C.2. TABAKALI ORTAMLARDA POTANSİYEL DAĞILIMI EK - D D. DÜZ VE TERS ÇÖZÜM (FORWARD AND INVERSION SOLUTION) VEYA DİREKT VE ENDİREKT ÇÖZÜM PRENSİBİ EK - E E. EM DALGA DENKLEMİ EK - F F. RADYOAKTİF YARI ÖMÜR EK - G G. BİRİM SİSTEMLERİ G.1. SI G.2. SI Elektrostatik ve elektromanyetik birimler G.3. SI Birimlerin dönüştürülmesi G.4. SI. Pascal kg/cm 2 Dönüşümü G.5. Özdirenç ve IP ölçü karnesi örneği: KAYNAKLAR İndeks XVIII