INS13204 GENEL JEOFİZİK VE JEOLOJİ

Transkript

1 1 INS13204 GENEL JEOFİZİK VE JEOLOJİ Dr. Öğr.Üyesi Orhan ARKOÇ e-posta: Web :

2 2 BÖLÜM 13 JEOFİZİK VE JEOFİZİKTE ARAŞTIRMA YÖNTEMLERİ-İNŞAAT MÜH. İLİŞKİSİ

3 Giriş Jeofizik yeryuvarının ve diğer gezegenlerin fiziksel yapısını, yerin davranışını, depremleri inceleyen, yeraltı kaynaklarını (su, petrol, doğalgaz, maden yatakları, jeotermal alanlar), arkeolojik ve kültürel kalıntıları arayan, mühendislik yapıları ile kentsel yer seçimini belirleyen, fizik yasaları uyarınca matematiği ve jeolojiyi kullanarak yeraltının anlaşılmasını sağlayan, görüntüleyerek araştıran ve yeryuvarının dinamik davranışlarını belirleyen bilim dalıdır.

4 4 Jeofizik Bilimi, yeryuvarını oluşturan kayaçların ve yer malzemelerinin farklı fiziksel özelliklerine bağlı olarak geliştirilmiş çeşitli yöntemleri içinde barındırır: Bunlar; * Sismoloji * Sismik * Gravite * Manyetik * Elektrik yöntemler * Elektromanyetik yöntemler * Radyometrik yöntemler * Jeotermik yöntemler

5 5 Jeofiziğin Uygulama Alanları * Yerin iç yapısının araştırılması * Yerkabuğunun araştırılması * Jeolojik haritalama * Havza araştırmaları * Hidrokarbon araştırmaları (kömür, petrol, doğalgaz) * Jeotermal alanların araştırılması * Maden yataklarının araştırılması * Yeraltı suyu arama araştırmaları * Yeraltı suyu kirliliğinin araştırılması * Su yataklarına deniz suyu girişiminin haritalanması * Karstik boşlukların araştırılması * Mühendislik yapıları yer, temel, zemin araştırmaları * Mühendislik yapıları yapı, donatı araştırmaları * Arkeolojik ve kültürel yapıların araştırılması * Kentsel dönüşüm yer seçimi araştırmaları * Katı atık alanlarının ve yeraltı suyuna etkilerinin araştırılması

6 Jeofizik arama yöntemleri Gravite Bu yöntemde, Gravite alanı araştırılan sahada çeşitli yerlerde ölçülür. Aramalardaki amaç yoğunluk dağılımlarının, dolayısıyla da kayaç türleri ile ilişkilerinin bulunmasıdır. Bazen, sarkaç gibi bir aygıtla tüm gravite alanı, bazen torsiyon terazisi ile gravite alanının türevleri ve genellikle de bir gravimetre ile gravite alanının iki nokta arasındaki farkı ölçülür. Gravite verileri genellikle Bouguer ya da serbest hava anomali haritaları şeklinde gösterilirler.

7 7

8 Manyetik Manyetik etüt, manyetik alanın veya bileşenlerinin (düşey gibi) ilgi duyulan yerdeki bir seri noktada ölçülmesidir. Genellikle amaç manyetik maddelerin toplandığı yerlerin bulunması veya tabanın derinliğinin saptanmasıdır. Olağan alandaki farklar, farklı duyarlıklı (suseptibiliteli) maddelerin dağılımındaki ve artık mıknatıslanmadaki değişikliklere bağlanabilir.

9 K: manyetik duyarlılık 9

10 Elektrik Elektrik yöntemlerde, temel ilke yere çakılan elektrotlar ile verilen akımın yeraltındaki kayaçların iletkenlik değişimlerinden etkilenerek akışyolunu değiştirmesi ve bunun da elektrik eş-gerilim yüzeylerinde bozulmaya yol açmasıdır. Kayaç ve minerallerin elektrik özdirençleri; yoğunluk, sismik hız gibi birçok jeofizik özelliklerin aksine birbirinden çok farklı değerler gösterir. Ayrıca aynı kayaç su içeriğine veya ortam sıcaklığına bağlı olarak çok farklı özdirenç değerleri gösterebilmektedir. Elektrik özdirenç değerleri kısa mesafelerde hızla değişen değerler olduğu için elektrik yöntemler maden, yer altı suyu, yatay ve düşey süreksizlikler, su içeren katmanlar, yeraltındaki boşluklar ve temel kaya derinliğinin saptanmasında hızlı ve ekonomik olarak uygulanabilin bir Jeofizik yöntemdir.

11 11 ÖZDİRENÇ Aramalar sırasında bu elektrot dizilimleri ya aralıkları bozulmadan yana doğru kaydırılarak yeraltında yanal bir süreksizlik olup olmadığı veya elektrot dizilimlerinin orta noktası değişmeden açılımları arttırılarak derinlerdeki yatay katmanlaşmalar incelenebilir.

12 12 IP YÖNTEMİ Elektrik aramalarda yere verilen I akımı aniden kesildiğinde gerilimin elektrotları arasındaki gerilim farkının aniden değil yavaşça sıfıra düştüğü gözlenir. Gerilimin düşme biçimi ve süresi yeraltını oluşturan kayaçların ve minerallerin bazı özgün atomik özelliklerine bağlıdır. Indüksiyon polarizasyon olarak ta bilinen bu etki özellikle kalkopirit gibi sülfürlü cevherlerin aranmasında başarı ile uygulanır.

13 13 DOĞAL GERİLİM (SP) YÖNTEMİ Elektrik arama yöntemlerinin en eskisi olan doğal gerilim yöntemi, yeryüzündeki iki nokta arasında doğal olarak gözlenen gerilim farkının ölçümüne dayanır. Bir milivolttan birkaç volta kadar değişen bu gerilim farkı çoğu kez yeraltısuyununda etkisi ile doğal büyük bir pil oluşturan sülfürlü cevher kütleleri civarında veya sıcak sıcak sulu ortamlar üzerinde gözlenir.

14 14 ELEKTROMANYETİK YÖNTEM Elektromanyetik yöntemler, bir kaynaktan yayılan değişken elektrik (E) ve manyetik (H) alan şiddetlerinin oluşturduğu elektromanyetik dalgalara yer tabakalarının verdiği tepkiye dayanır. Kaynağın veya vericinin doğal yada yapay olmasına, ölçümlerin frekans veya zaman ortamında yapılmasına, araştırmaların havadan veya yeryüzünden yürütülmesine kadar birçok çeşidi vardır.

15 Sismik Sismik yöntemde bir kaynakta oluşturulan elastik dalgaların yerin içinde kırılarak veya yansıyarak yayılmalarına ilişkin yol alış(seyahat) zamanları ölçülür. Bu zaman-uzaklık kayıtları işlenerek katmanlı(tabakalı) ortamların kalınlık ve sismik hızları belirlenir ve yer altı modelleri oluşturulur.

16 16

17 17

18 18

19 Radyoaktif yöntem Uranyum metalinin aranmasına yönelik yapılan radyoaktif yöntemler ile yapısal jeolojiye yönelik haritalamalar yapılabilir.

20 Mikro tremor Mikro tremor ölçümleri ile deprem mühendisliğinde yer yapı ilişkisi açısından önemli bir yer tutan zeminin hakim periyodu ve büyütmesinin belirlenmektedir. Bu yöntem diğer yöntemlere kıyasla arazide daha kolay uygulanabilir olması hem de maliyet açısından daha uygundur. Sismik gürültü ya da tirteşimcik olarak da adlandırılan yerin çok küçük peryodlu(< 1 s.), düşük genlikli ( mikron ) ve sürekli salınımlarının sismometre yardımıyla ölçülmesi ile uygulanır.

21 21 Zemin Büyütmesi Deprem esnasında açığa çıkan enerjinin ürettiği elastik dalgalar yer içinde genelde sert jeolojik birimler içinde ilerleyerek ortama yayılır. Bu dalgalardan yüzeye ulaşanlar, yolculuklarının en son bölümünde ana kayaya göre oldukça farklı özelliklere sahip gevşek zemine ulaşırlar. Bu zemin adeta bir süzgeç gibi bazı frekanstaki dalgaları sönümlerken bazı frekanstaki dalgaların ise genliğini artırır. Genellikle zeminin bu etkisi, dalga genliklerini artırmaya yönelik olduğu için yerin bu etkisi zemin büyütmesi olarak adlandırılır. Bir yapı inşa edilmeden önce yapının inşa edileceği zeminin zemin büyütme değeri mutlaka tespit edilip, yapı bu parametre göz önünde bulundurularak tasarlanmalıdır.

22 22 Zemin Hakim Titreşim Periyodu Yapılacak yapı ile zeminin titreşim periyotlarının birbirlerinden farklı olması gerekir. Çünkü yer ve yapının aynı titreşim periyoduna sahip olması, olası bir deprem anında yer ile yapının aynı periyotta salınım yapmasına yani rezonans dediğimiz duruma neden olur ki bu durumda yapı maksimum hasar alır. Bu konuda yapılması gereken, yer ile yapının farklı titreşim periyotlarında olmasını sağlamaktır. Bir yerin zemin hakim titreşim periyodu sabittir.

23 23 Amaç, yer ile yapının titreşim periyotlarının farklı olmasını sağlamak olduğuna göre ve yerin ölçülerek bulunmuş olan titreşim periyodu belli olduğuna göre yapılması gereken tek şey yapıyla yerin titreşim periyotlarının farklı olmasını sağlayacak şekilde yapı tasarlamak olacaktır. Örneğin yapının inşa edileceği zeminin, ölçülerek bulunan hakim titreşim periyodu 0,7 saniye ise yapı tasarlanırken titreşim periyodunun 0,7 saniye olmaması gerektiği bilinir. Çünkü yapı ile yer aynı titreşim periyotlarına sahip olursa, olası bir depremde yer ve yapı aynı frekansta salınım yapacağı için rezonans dediğimiz olay gerçekleşecek ve yapı maksimum hasar alacaktır. İşte bu yüzden yapılar inşa edilmeden önce jeofizik etütlerden biri olan mikrotremör etütleri mutlaka yapılmalıdır.

24 24

25 25 INS13204 GENEL JEOFİZİK VE JEOLOJİ Dr.Öğr.Üyesi Orhan ARKOÇ e-posta: Web :