ÖZET Yüksek Lisans Tezi KIRIKKALE, HACILAR CİVARINDAKİ ÜST PLİYOSEN KİLİNİN JEOTEKNİK ÖZELLİKLERİ VE TEKRARLI YÜKLER ALTINDA DAVRANIŞLARININ İNCELENME

Transkript

1 ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ KIRIKKALE, HACILAR CİVARINDAKİ ÜST PLİYOSEN KİLİNİN JEOTEKNİK ÖZELLİKLERİ VE YÜKLEME-BOŞALTMA ALTINDA DAVRANIŞLARININ İNCELENMESİ MUSTAFA ÇANGA JEOLOJİ MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI ANKARA 2005 Her hakkı saklıdır

2 ÖZET Yüksek Lisans Tezi KIRIKKALE, HACILAR CİVARINDAKİ ÜST PLİYOSEN KİLİNİN JEOTEKNİK ÖZELLİKLERİ VE TEKRARLI YÜKLER ALTINDA DAVRANIŞLARININ İNCELENMESİ Mustafa Çanga Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Jeoloji Mühendisliği Anabilim Dalı Danışman: Prof. Dr. Recep KILIÇ Kırıkkale nin batısındaki Hacılar kasabası güneyindeki Üst Pliyosen e ait birimlerin jeoteknik özellikleri incelenmiş ve ince taneli zeminler için tekrarlı yükler altında konsolidasyon davranışları incelenmiş, oturma miktarları hesaplanmıştır. İnceleme alanında ince taneli zeminler içinde kum ve çakıl bantları mevcutur. Sondajlardan alınan ince taneli CL ve CH zemin grubu örnekler ödometre deneyine tabi tutulmuştur. 1.0 kg/cm 2 basınç için ortalama hacimsel sıkışma katsayı (m v ) cm 2 /kg, buna bağlı oturma miktarı 6.86 cm dir. Ortalama sıkışma indeksi (C c ) , ortalama şişme indeksi (C s ) dir. Sıkışma ve şişme indekslerine bağlı ortalama oturma miktarı 6.36 cm olarak hesaplanmıştır. Oturma miktarlarının %90 nının tamamlanması için gereken süre (t 90 ) ve konsolidasyon katsayısı (C v ) bulunmuştur. Buna göre ortalama konsolidasyon katsayısı 4, cm 2 /s ve ortalama t 90 3,168 yıl bulunmuştur 2005, 109 sayfa. ANAHTAR KELİMELER: Üst Pliyosen, Jeoteknik özellikler, Konsolidasyon, Hacimsel sıkışma katsayısı, Sıkışma indeksi, Şişme indeksi, Oturma. i

3 ABSTRACT Master Thesis INVESTIGATION OF THE GEOTECHNICAL PROPERTIES AND RELOADING BEHAVIOURS OF UPPER PLIOCENE AGED CLAY KIRIKKALE, HACILAR Mustafa Çanga Ankara University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Geological Engineering Supervisor : Prof. Dr. Recep KILIÇ The geotechnical properties of the Upper Pliocene deposits at the south of Hacılar town (Kırıkkale, Türkiye) has been investigated. The consolidation behaviours of the fine grained soils under reloading conditions has been examined and settlement values have been calculated. Fine grained soils, including gravel and sand lences, exist in the study area. The oedometer tests have been caried out on the CL and CH group soils. The mean coefficient of volume compressibility (m v ) for 1.0 kg/cm 2 pressure is cm 2 /kg and related settlement value is 6.86 cm. Mean compression index (C c ) is , mean expansion index (C s ) is Related settlement value calculated by these indexes is 6.36 cm. In addition, time for 90 % consolidation (t 90 ) and coefficient of consolidation (C v ) have been determined. Mean t 90 is 3,168 years and C v is 4, , 109 pages. KEY WORDS: Upper Pliocene, Geotechnical properties, Consolidation, Coefficient of volume compressibility, Compression index, Expansion index, Settlement. ii

4 İÇİNDEKİLER ÖZET i ABSTRACT ii TEŞEKKÜR iii SİMGELER DİZİNİ vi ŞEKİLLER DİZİNİ viii ÇİZELGELER DİZİNİ ix 1. GİRİŞ Amaç ve Kapsam Materyal ve Yöntem Önceki araştırmalar Konum ve Ulaşım İklim 5 2. JEOLOJİ Genel Jeoloji Kasımağa formasyonu (Krk) İncek Formasyonu (Pli) Kızılırmak Formasyonu (Plk) Kuvaterner Alüvyon (Qal) Yapısal Jeoloji Depremsellik ARAZİ ÇALIŞMALARI Jeoteknik Amaçlı Sondajlar Standart Penetrasyon Testi (SPT) Deneyleri Örselenmemiş (UD) Numune Alınması LABORATUVAR ÇALIŞMALARI Jeoteknik ve İndeks Özellikler Doğal su içeriği Atterberg limitleri Likidite indisi Kıvam indisi Tane boyu dağılımı 23 iv

5 4.1.6 Kohezyon ve içsel sürtünme açısı Mineralojik Özellikler JEOTEKNİK DEĞERLENDİRMELER KONSOLİDASYON Zeminlerin Sıkışabilirliği Konsolidasyon teorisi Konsolidasyonun belirlenmesi Normal ve aşırı konsolide killer Hacimsel sıkışma katsayısına (m v ) göre oturmanın hesaplanması Tek yönlü birincil konsolidasyondan oturmanın hesabı Sıkışma indeksi (C c ) Şişme indeksi (C s ) Konsolidasyon Süresinin (t 90 ) Hesaplanması HACILARIN GÜNEYİNDEKİ KİLLERİN KONSOLİDASYON ÖZELLİKLERİ İnceleme Alanından Alınan Örneklerin Hacimsel Sıkışma Katsayısına (m v ) Göre Oturma Miktarları Şıkışma İndeksi (C c ) ve Şişme İndeksine (C s ) Göre Oturma Miktarlarının Hesaplanması Sıkışma ve Oturma Özellikleri Arasındaki İlişkiler Konsolidasyon Süresinin (t 90 ) Hsaplanması SONUÇLAR VE ÖNERİLER 57 KAYNAKLAR 60 EKLER 62 ÖZGEÇMİŞ 102 v

6 ÇİZELGELER DİZİNİ Çizelge.2.1. İncelem Alanı ve Civarında tarihleri arasında M 6.0 meydana gelen depremler 13 Çizelge 3.1.S1-S23 sondajlarının numarası, kotu, derinliği ve yeraltı suyu seviyeleri 15 Çizelge 3.2. N darbe sayılarına göre kıvam ve sıkılık çizelgesi 21 Çizelge 4.1 Kil örneklerinin XRD analiz sonuçlarına göre içerdikleri mineraller 24 Çizelge 5.1. GM grubu zeminlerin jeoteknik özelliklerinin en az, en çok ve ortalama değerleri 30 Çizelge 5.2. SW,SP,SM ve SC grubu zeminlerin jeoteknik özelliklerinin en az, en çok ve ortalama değerleri 30 Çizelge 5.3. ML ve MH grubu zeminlerin jeoteknik özelliklerinin en az, en çok ve ortalama değerleri 31 Çizelge 5.4. CL ve CH grubu zeminlerin jeoteknik özelliklerinin en az, en çok ve ortalama değerleri 31 Çizelge 6.1. Sıkışma indeksi Cc nin korelasyonları 45 Çizelge 7.1. Grup numaraları, örnek numaraları ve uygulanan basınç aralıkları 48 Çizelge 7.2. Grup numaraları, örnek numaraları, yapılardan gelen yük, ince taneli birimlerin kalınlıkları, hacimsel sıkışma katsayısı ve bunlara bağlı zeminlerde hesaplanan oturma miktarları 49 Çizelge 7.3. Hacimsel sıkışma katsayısına bağlı oturma miktarlarının en az, en çok ve ortalamaları 49 Çizelge 7.4. İnceleme alanından alınan killerin grup ve örnek numaraları,başlangıç boşluk oranları (e o ), sıkışma indeksi (C c ), şişme indeksi (Cs), yapılardan gelen gerilme ( p), efektif örtü yükü (P o ), prekonsolidasyon basıncı (P c ) konsolidasyon durumu, hesaplamada kullanılan eşitlik numarası, oturma miktarları (S). 51 Çizelge 7.5. S, P c, C c, C s, e o nın en az, en çok ve ortalalama değerleri 52 Çizelge 7.6. İnceleme alanından alınan killerin grup ve örnek numaraları, hacimsel sıkışma katsayıları (m v ), suyun birim ağırlığı (ρ w ), konsolidasyon katsayısı (C v ), drenaj durumu, kil tabakasının kalınlığı (H), boyutsuz zaman faktörü (T v ) ve konsolidasyon süresi (t 90 ) 55 Çizelge 7.7. Cv ve t 90 en az, en çok ve ortalama değerleri 56 ix

7 ŞEKİLLER DİZİNİ Şekil 1.1 İnceleme alanı yer belirleme haritası 6 Şekil 2.1 İnceleme alanının genelleştirilmiş stratigrafik dikme kesiti. 7 Şekil 2.2 İnceleme alanı ve çevresinin genel jeoloji haritası 10 Şekil.2.3 Kırıkkale ve çevresindeki faylar ve depremler 12 Şekil.2.4 Türkiye deprem bölgeleri haritası 13 Şekil 3.1 İnceleme alanındaki sondaj yerleri ve kesit hatları 16 Şekil 3.2 A Sahasının güneyen kuzeye görünüşü 17 Şekil 3.3 B sahasının güneyden kuzeye görünüşü 17 Şekil 3.4 C sahasının güneyden kuzeye görünüşü 18 Şekil 3.5 S12 nolu jeoteknik sondajı 18 Şekil 3.6 İnceleme alanı ve cevresinin uydu görüntüsü 19 Şekil 5.1 A sahası sondaj kuyularından geçen A-A mühendislik jeolojisi kesiti.. 25 Şekil 5.2 B Sahası sondak kuyularından geçen B-B mühendislik jeolojisi kesiti. 26 Şekil 5.3 C Sahası sondaj kuyularından geçen C-C mühendislik jeolojisi kesiti 27 Şekil 5.4 C Sahası sondaj kuyularından geçen D-D mühendislik jeolojisi kesiti 27 Şekil 5.5 D ve E Sahaları sondaj kuyularından geçen E-E mühendislik jeolojisi kesiti 28 Şekil 5.6 E Sahası sondaj kuyularından geçen F-F mühendislik jeolojisi kesiti. 29 Şekil 5.7 İnceleme alanından alınan ince taneli örneklerin plastisite kartındaki gösterimi. 37 Şekil 6.1 Yay-silindir model ile konsolidasyon teoremi 35 Şekil 6.2 σ ek gerilmesi sonucunda üstten ve alttan drene olmuş kil tabakasında efektif gerilme 36 Şekil 6.3 Odömetre deney düzeneği 37 Şekil 6.4 Artan yükler için konsolidasyon süresince şekil değiştirme zaman ilişkisi grafiği 38 Şekil 6.5 e-log P grafiği 39 Şekil 6.6 Zeminler için yükleme, boşaltma ve yeniden yükleme bölümlerini gösteren e-log P ilişkisi.39 Şekil 6.7 Prekonsolidasyon basıncını grafik yöntemle belirlenmesi 41 Şekil 6.8 Tek boyutlu konsolidasyonda yükseklik ve hacim değişimi 43 Şekil 7.1 Sıkışma indeksi ile şişme indeksi arasındaki ilişki.53 Şekil 7.2 Hacimsel sıkışma katsayına bağlı oturma miktarı ile şıkışma ve şişme indekslerine bağlı indekslerine bağlı oturma miktarları arasındaki ilişki 53 viii

8 1. GİRİŞ Mühendislik yapılarının temelindeki jeolojik birimler, uygulanan yüklere bağlı olarak farklı davranış gösterirler. Zeminin taşıma gücü kayanın taşıma gücüne göre daha düşük olmasına karşılık oturma miktarı daha yüksektir. Çakıl, kum gibi iri taneli zeminlerde yapı yükleri altında ani oturma gözlenirken, silt ve kil gibi ince taneli zeminlerde zamana bağlı oturmalar yüksek olmaktadır. Silo, depo v.b. gibi yapılarda dolma ve boşaltmaya bağlı tekrarlı yük altında oturmalar meydana gelmektedir. Bu tez kapsamında Kırıkkale nin batısındaki Hacılar kasabasının güneyindeki Üst Pliyosen yaşlı Kızılırmak Formasyonu içerisindeki zeminlerin jeoteknik özellikleri ve konsolidasyon özellikleri arazi ve laboratuvar yöntemleri ile incelenmiştir. Bu incelemelerde, söz konusu alandaki Tüpraş Orta Anadolu Rafinerisi ne ait yapı temellerinin zemin şartlarını inceleme amacı ile Tekar Sondaj Limited Şirketi tarafından 1987 ve 2003 yıllarında yapılan sondaj verilerinden yararlanılmıştır. Örneklerin Ankara Üniversitesi Mühendislik Jeolojisi Uygulama ve Araştırma Laboratuarı nda ve Tekar Limited Şirketi Zemin Mekaniği laboratuarında incelenmiştir. 1.1 Amaç ve Kapsam Kırıkkale nin güney batısında Hacılar kasabası güneyindeki Üst Pliyosen killerinin jeoteknik özellikleri, konsolidasyon özellikleri ve tekrarlı yükler altındaki sıkışma davranışlarını incelemek tezin amacını oluşturmaktadır. Özellikle petrol tanklarının temelindeki yükleme ve boşaltmaya maruz kalacak killerin davranışlarının önceden belirlenmesi yapı dizaynında alınacak önlemlerin belirlenmesi açısından önem kazanmaktadır. İnceleme alanında temel birimi oluşturan Üst Pliyosen yaşlı birimlerin, doğal su içeriği, tane boyu dağılımı, Atterberg limitleri, kıvamı, konsistansı, birim ağırlığı, kohezyon ve içsel sürtünme açısı, sıkışma katsayısı, hacimsel sıkışma katsayısı, 1

9 sıkışma indeksi, şişme indeksi, oturma miktarları ve konsolidasyon süreleri hesaplanmıştır Materyal ve Yöntem İnceleme alanını içine alan yaklaşık 56 km 2 bölgenin 1/25000 ölçekli jeolojisi haritası yapılmıştır. İnceleme alanında 11 adet 20 metre,10 adet 25 metre ve 2 adet 50 metre derinlikte toplam 570 m temel sondajı yapılmıştır. Sondajlar sırasında örselenmemiş ve örselenmiş örnekler alınarak ilgili Türk Standardları (TS) ve Amerikan Standardlarına (ASTM) uygun olarak sınıflama, fiziksel ve mekanik özellikleri ile tekrarlı yükler altındaki davranışı konsolidasyon deneyleri ile incelenmiştir. Tane boyu dağılımı ıslak elek analizi ile, kohezyon ve içsel sürtünme açısı konsolidasyonsuz ve drenajsız üç eksenli deneylerle ve konsolidasyon özellikleri Ödometre deneyi ile belirlenmiştir Önceki Araştırmalar Bölgede yapılan çalışmalar genellikle jeolojik amaçlı olup başlıcaları aşağıda özetlenmiştir. Norman (1972), Üst Kretase Alt Tersiyer boyunca sahanın batı kısımlarında turbiditik akıntılar, olistrostromlar ve su altı heyenlarının faal olduğu devamlı bir sedimantasyonun varlığından, doğu kısımlarında, bazik denizaltı lav ve tüflerinden ibaret bir formasyona Paloesen de bir plütonun yerleştiği, sahanın yükselerek aşındığı, aşınma yüzeyi üzerinde Paleosen sonlarına doğru bir transgresyonun başladığı neritik ve littoral malzemenin oluşumundan sonra Eosen sonlarına doğru bütün sahada bir regresyonun görülmekte olduğu ve karasal birimlerin çökeldiğini belirtmiştir. Neojen yaşlı yatay konumlu klastikler, kıvrılmış, yükselmiş ve aşınmış olan Üst Kretase-Alt Tersiyer yaşlı sedimanter birimler üzerine açısal bir uyumsuzlukla geldiğini belirtmiştir. 2

10 Akyürek ve diğerleri (1980); Eldivan, Şabanözü, Kalecik dolaylarında yaptıkları çalışmalarda bölgenin ayrıntılı stratigrafisini ortaya koyarak Ankara-Çankırı Yolu üzerindeki Baykuşboğazı Mevkii nde de Alt Triyas yaşlı fosilleri saptayarak daha önceki fosil bulgularını yinelemişlerdir. Bölgeye Alt Kretase sırasında tektonik süreçlerle gelerek yerleşen ofiyolitler, bölgenin kuzeyinde olduğu varsayılan bir dalmabatma zonundan üzerlemelerle Jura ve Alt Kretase yaşlı kireçtaşı bloklarını da içine alıp melanj karakteri kazandığını belirtmişler. Norman et al. (1980), Ankara Melanjını Permiyen, Triyas, Jura ve Kretase yaşlı kireçtaşları blokları, türbiditik kireçtaşları, yastık lavlar, aglomeralar, serpantinitler ve radyolaryalı çörtlerin şeyl ve volkanik kum karışımı bir matriks içinde gömülü olduğu bir topluluk olarak tanımlamaktadır. Oktay (1981), Çalışma Orta Anadolu masifinin çeşitli Plütonik Kayaçlarla kesilmiş ve bir ofiyolitik karmaşık tarafından üzerlenmiş kristalen temel üzerinde, Tersiyer Güncel yaşlı bir sedimanter örtünün varlığını belirtmiştir. İncelendiği alandaki bu örtünün Üst Paleosen Alt Eosen zaman aralığı içindeki temelden türemiş kırıntılı gerecin karasal koşullarda bir alüvyal yelpaze oluşturacak şekildeki depolanması ile gelişmiş bir istifle başladığını, Alt-Orta Eosen de kıyıda gelişmiş taban kırıntıları ve sonra sığ denizel karbonatları ile sürdüğü ve örtünün denizel kesiminin Üst Eosen de kısmen regresif havza içi turbiditlerle son bulduğunu, örtünün üst kısmının ise açısal diskordansla Pliyosen yaşlı karasal birimlerle örtüldüğünü vurgulamıştır. Ünalan (1981), Ankara nın güneybatısında yaptığı çalışmada yöre için geçerli bir stratigrafi oluşturmuştur. Buna göre Ankara Melanjı aslında Alt Triyas ta Kretase sonuna kadar uzanan sedimanter bir istife karşılık gelmektedir. İstifin tabanında Dikmen Grovakları adı altında tanınan Alt Triyas yaşlı birimin yer aldığını belirtmişlerdir. Akyürek vd. (1982), İnceleme alanının kuzey, kuzeybatısında yaptıkları çalışmalarda, Alt Triyas tan Kuvaterner e kadar kaya birimlerinin yüzeylediğini, Alt Triyas tan Alt Kretase ye kadar gözlenen ve alt kesimleri yeşil şist fasiyesinde olan, çeşitli birimlerden 3

11 oluşan bir istiften, bunlarla tektonik olan, alt kesimleri gözlenemeyen ofiyolitik bir kompleks olduğunu, ofiyolitik kompleksten sonra denizin derinleştiğini ifade eder. Ofiyolitik kompleks üzerine uyumsuzlukla gelen ve Eosen e kadar devam eden genelde türbidit karakterli derin deniz çökelimlerinin varlığını, Eosen den itibaren denizin yükselmeye başladığını ve üst Eosen den itibaren denizin kapandığını ve günümüze değin çökelimin karasal koşullarda, Eosen de ve Pliyosen de bölgede volkanizmaların olduğunu açıklamışlardır. Hakyemez vd. (1986), Bölgede yaptıkları çalışmalarda bölgenin stratigrafisini ortaya koymuşlardır. İnceleme alanında Triyas yaşlı Ankar Grubu birimlerini, Jura başından açılmaya başlayan okyanusun tabanını büyük tektonik dilimler halinde bulunan Eldivan Ofiyolit Kompleksi ve karışık bir birim olan Ahlat Ofiyolitli Melanjı ile Karabürçek Formasyonu oluşturmaktadır. Akyürek vd. (1996), Bolu H29, Çankırı H30, Ankara İ29, Kırşehir İ30-a,b paftalarını derleyerek tek bir açıklama altında toplamıştır. Haymana Havzası ile Çankırı Havzası birimlerini birbirleriyle deneştirmiş ve daha önceki çalışmalarında tanımladıkları iç düzeni kısmen korumuş olan Eldivan Ofiyolit Topluluğu nun tip kesitini Beynam Köyü güneyinde de saptamışlardır. İnceleme alanında yapılan tek mühendislik jeolojisi çalışması, Tekar Sondaj Limited Şirketi (1987 ve 2003 a, 2003 b, 2003 c) tarafından Rafineri yapıları için zemin etüd raporu şeklinde hazırlanmıştır. 4

12 1.4. Konum ve Ulaşım İnceleme alanı 38.5 o 40.5 o K ve 32.5 o 34.5 o D enlem ve boylamları arasında, 1/25000 ölçekli Kırşehir İ 30-c2 ile Kırşehir İ 30-b3 paftalarında bulunmaktadır. İnceleme alanı Kırıkkale nin güney batısına Hacılar kasabası ile Kızılırmak nehri arasındadır. Ulaşım Kırıkkale den Hacılar kasabasına giden asfalt yol ile sağlanmaktadır. İnceleme alanı ile Kırıkkale arasındaki uzaklık 7 km dir (Şekil 1.1.) İklim İnceleme alanı, tipik İç Anadolu Bölgesi iklim koşulları etkisi altındadır. Yazları sıcak ve kurak, kışları ise soğuk ve yağışlı geçer. Ankara Meteoroloji İstasyonu ndan alınan yıllarının sıcaklık ve yağış verilere göre ortalama yıllık toplam yağış mm dir En fazla yağış kış ve bahar aylarında, en düşük yağış ise 12.5 mm ile Ağustos ayında olmuştur. En sıcak ay 22.7 o C ile Temmuz, en soğuk ay ise 0.6 o C Ocak dır. 5

13 Şekil 1.1 İnceleme alanı yer belirleme haritası 6

14 2. JEOLOJİ 2.1 Genel Jeoloji İnceleme alanı ve çevresinde yaşlıdan gence doğru en altta Üst Kretase yaşlı granitlerden oluşmuş Kasımağa Formasyonu yer almaktadır. Üzerine Üst Miyosen Pliyosen yaşlı çakıltaşı, kumtaşı, silttaşı ve çamurtaşlarından oluşmuş İncek Formasyonu uyumsuz olarak gelmektedir. Kahverengi, kırmızı renkli kil ve silt içerisinde çakıl ve kum ara tabakaları ve merceklerinden oluşan Kızılırmak Formasyonu, İncek Formasyonu nu uyumlu olarak örter. Tüm birimleri yamaç molozu ve taraça şeklinde ve dere yaraklarında çakıl, kum, silt, kil ve bunların karışımından oluşan Kuvaterner alüvyon uyumsuzlukla örtmektedir (Bilgin vd. 1986). Üst Sistem Sistem Seri Formasyon Simge Litoloji Açýklama KUVATERNER Qal... Çakýl, kum, silt ve kil KIZILIRMAK ÝNCEK KASIMAÐA Plk Pli Krk Yer yer çakýltaþý,. tabakalý kumtaþý ara kil Çakýltaþý, kumtaþý, silttaþý ve çamur taþlarý Granitler Şekil 2.1 İnceleme alanının genelleştirilmiş stratigrafik dikme kesiti (ölçeksiz) 7

15 2.1.1 Kasımağa Formasyonu (Krk) Bu formasyon genel olarak gabro, bazalt, diyabaz, tüf, kırmızı renkli kireçtaşı, radyolarit ve çamurtaşı gibi kayaçlardan oluşur. Kasımağa Formasyonu alttan üste doğru şu birimleri içerir. Gabro-mikro gabro, bazalt, bu birimleri besleyen diyabaz daykları üste doğru volkana spilitlerle ve gri yeşilimsi bazaltik tüflerle başlar, üste doğru tüfler içinde giderek karbonat oranı artarak şarabi renkli, çört bantlı kireçtaşı, radyolarit bantları ile ardalanmalar şeklinde devam eder. Daha üste doğru sarımsı, kahve rengimsi ve yer yer açık grimsi volkanik birimli kumtaşı ve silt taşlarına geçerler. Kasımağa Formasyonu nda bazaltlardan sonra üste doğru bazaltik tüf ve spilitler yer alır. Daha üste ise kireçtaşları seviyeleri seviyeleri üstüne volkanik kökenli kumtaşı çamurtaşı ardalanmalı bir şekilde devam eder ( Seymen 1982). Granit-granodiyorit ve porfirler; İnceleme alanı çevresinde yer yer granit, mikro granit, katalastik granit, granodiyorit, kuvars mikro diyorit, kataklastik granodiyorit, monzodiyorit ve bunların porfirleri olan granit porfir, granodiyorit porfir, monzodiyorit porfir olarak yer alırlar. Çalışma alanındaki granit, granodiyorit ve bunların porfirleri genellikle bileşimlerine göre koyu açık gri, pembemsi gri renklerdedir. Eklem yapısı belirgindir. Yer yer ileri derecede ayrışmıştır. Ayrışmaya bağlı olarak feldispatlar killeşmiş, serizitleşmiş, biotitler ise kloritleşmiştir (Seymen 1982) İncek Formasyonu (Pli) İncek Formasyonu karasal koşullarda oluşmuştur. Yamaç molozu, akarsu fasiyesi ve gölsel fasiyeslerden oluşur. Yamaç molozları az bir çamur içinde çakıltaşı yer yer kumtaşları ile temsil edilir. Akarsu fasiyesleri çapraz katmanlı çakıltaşı, kumtaşı, silttaşı, kiltaşı ve marnlardan oluşur. Gölsel fasiyesler Bayındır Üyesi olarak adlandırılmıştır. Birgili vd. (1975) tarafından Çankırı-Çorum havzasında İncik Formasyonu adı verilmiştir. 8

16 İncik Formasyonu topağrafyanın durumuna göre sırt ve yamaçlarda yamaç molozu şeklinde az tutturulmuş çakıltaşı, kumtaşı ve çamurtaşlarından oluşur. Çakıllar genellikle kırmızı çamur, silt ve kum matrikslidir. Üstünde bulundukları eski birimlere göre çakıllar değişiklik gösterirler. Kumtaşı ve çamurtaşı kısımlarda derecelenme, boylanma da çok kötüdür. Tabakalanma da belirsizdir. Çakıltaşı kumtaşı, çamurtaşları bir düzen göstermezler. Yamaç molozları akarsu fasiyesleri ile yanal geçişlidir. Akarsu fasiyesleri çakıltaşı, kumtaşı ve kil ve marnlardan oluşur. Bunlarda çapraz katmanlanma, birimler arasında merceklenme ve kamalanma görülür. Tabakalanma belirgindir. Çakıllarda matriks kil ile çamur ve kum, kumtaşlarında ise kildir. Üstünde Kızılırmak Formasyonu ile geçişlidir. İncek Formasyonu çoğu yerde eski birimler üzerine de diskordans olarak gelir (Bilgin vd. 1986). Bayındır üyesi; Gölsel kesimlerde oluşmuş kumtaşı, kiltaşı, marn anhidrit ve jips ardalanmasından oluşur. Birimlerde boylanma ve derecelenme gayet güzeldir. Birimler karbonat çimentosu ile tutturulmuştur. Tabakalanma düzenlidir. Anhidrid seviyeleri jipslere oranla daha yaygındır. Genellikle beyaz renklidirler. İçlerine çamur ve killerin karışması dolayısı ile kirli, sarımsı beyaz renkte de görülebilirler (Akyürek vd. 1982) Kızılırmak Formasyonu (Plk) Tutturulmamış yamaç molozu, kumtaşı ve yer yer jips ara seviyesi ve merceklerinden oluşur. Ayrıca bazı yerlerde tüf ve kireçtaşı seviyeleri içerir. Kızılırmak Formasyonu çalışma alanında karasal koşullarda oluşmuş en genç formasyonu oluşturur. Bu formasyonda yamaçlarda, akarsu ve gölsel ortamlarda çökelmiştir. Yamaçlarda kırmızı renkli çamur içinde çakıltaşından kum boyutuna kadar çeşitli boyutta malzeme kapsar. Çakıllar yöreye göre daha yaşlı birimlerden türemişlerdir ve çoğunlukla tutturulmamıştır. Havza ortasında gölsel fasiyeslere geçilir. Buralarda tutturulmamış kumtaşı, genellikle çamurtaşı ve bunlarla arakatkılı jips ve bazı yerlerde tüf ve kireçtaşı seviyeleri görülür. Tabaka yapıları gölsel seviyelerde belirginleşmektedir ve boylanma, derecelenme izlenebilmektedir (Bilgin vd 1986). 9

17 Şekil 2.2 İnceleme alanı ve çevresinin jeoloji haritası (MTA 1986 dan değiştirilerek) 10

18 2.1.4 Kuvaterner Alüvyon (Qal) Çalışma alanında Kuvaterner genellikle alüvyonlar ile temsil edilmiştir. Özellikle Kızılırmak Nehri boyunca olmak üzere yan dereler boyunca da yüzeyler. Boz ve kırmızı renkte, çakıl, kum, silt ve kil karışımından oluşur. Çakıllar, volkanik ve ofiyolit birimlerinden oluşur. 2.2 Yapısal Jeoloji Orta Anadolu bölgesi, kuzeyinde Kuzey Anadolu Fay Zonu (KAFZ), güneyinde Kıbrıs ın güneyinden geçen yay zonu, batıda Ege genişlemeli kuşağı ile doğuda Doğu Anadolu Fay Zonu (DAFZ) ile sınırlanır. Kırıkkale ve çevresini etkileyen önemli diri faylar Tuzgölü fayı, Ecemiş fayı ve Kırheşir-Kaman faylarıdır. (Şekil 2.3.) Ayrıca Faylar ve bunların meydana getirdiği depremler Şekil.2.4.de verilmiştir. Bölgede fayların çoğu doğrultu atımlıdır. Buna karşın KAF ın doğu bölgesindeki Kırıkkale-Erbaa fayı gibi faylar da neotektonik dönemin özgün yapılarıdır. Bölgenin güneyinde yer alan önemli tektonik yapı, yaklaşık km uzunlukta KD-GB uzanımlı, sol yanal atımlı Ecemiş fayının devamı kabul edilen Erciyes fayıdır.bölgenin orta kesiminde KB-GD uzanımlı Tuz gölü fayı, yaklaşık 200 km uzunlukta KB-GD doğrultulu sağ yönlü doğrultu atımlı bir faydır. Çoğu yerde eğim atım bileşeni açık bir şekilde görülür (Kılıç 2004). Kırşehir-Kaman fayı, Kırşehir ve Keskin arasında KB-GD ile KD-GB doğrultulu kısa uzunluklarda birçok faylardan oluşan bir kuşaktır. Bu bölgede Akpınar yakınında 1938 yılında meydana gelen 6.6 büyüklüğündeki bir depremi oluşturan kırığın neotektonik karakterli olduğunu ortaya koymuştur.kırıkkale-erbaa fayı, Niksar havzası yakınlarında Kuzey Anadolu fayından ayrılarak güneybatıya doğru Amasya, Çorum illerini izleyerek Kırıkkale ye uzanır (Kılıç 2004). 11

19 İç Anadolu da baskın olan genişlemeli tektonik rejimin bir ayrıcalığını Ankara doğusunda güncel depremlerin karakterleriyle de belirlenen D-B doğrultulu sıkışma ve Ankara ile Çankırı arasında tanımlanan ve yine yerel bir sıkışma alanı meydana getiren tektonik kama oluşturmaktadır. Bu tektonik kamanın KAF ve Kırıkkale-Erbaa fayı arasında oluşan KB-GD sıkışma sonucu oluştuğu bildirilmiştir (Seyitoğlu vd. 2000). Şekil.2.3 Kırıkkale ve çevresindeki faylar ve depremler (AİGM 2004 den değiştirilerek) 2.3 Depremsellik İnceleme alanı ve çevresi 1996 yılında AİGM tarafından yapılan Türkiye Deprem Haritasında birinci derece deprem bölgesinde bulunmaktadır (Şekil 2.4). İnceleme alanı ve yakın çevresinde meydana gelen depremler Çizelge 2.1 de verilmiştir. İnceleme alanı, büyük hasar yapacak depremlerin merkezi olmamıştır, ancak bölgeyi etkileyen tektonik zonların etkisi altında kalmıştır (AİGM 1996). 12

20 Şekil. 2.4 Türkiye deprem bölgeleri haritası (AİGM, 1996) Çizelge 2.1 İnceleme Alanı ve Civarında tarihleri arasında M 6.0 meydana gelen depremler (AİGM 2004 ) TARİH ZAMAN(GMT) ENLEM(N) BOYLAM(E) DERİNLİK(Km) M s YER : Tosya : Erbaa : Kırşehir-Kaman : Yozgat : Osmancık : Tosya- Ladik : Çerkeş : Amasya : Orta Keskin Bala Bala 13

21 3. ARAZİ ÇALIŞMALARI Arazi çalışmaları kapsamında; inceleme alanı ve çevresinin 1/ ölçekli jeoloji haritası önceki araştırmalardan da yararlanarak yeniden düzenlenmiştir. Diğer alanlarda daha önceki yıllarda yapılmış sondaj verilerinden yararlanılmıştır (Şekil 3.1). Zeminin yatay ve düşey yöndeki değişimini belirlemek amacı ile jeoteknik amaçlı sondajlar yapılmıştır. Bu çalışma kapsamında, inceleme alanındaki A, B ve C numaralı sahalardaki jeoteknik amaçlı sondajlar ve laboratuvar çalışmaları sırasında çalışma ekibi içerisinde bulundum. Sondajlar sırasında her 1.5 m de bir iri taneli zeminlerin sıkılığını ve ince taneli zeminlerin kıvamını belirlemek amacı ile Standart Penetrasyon Testleri (SPT) yapılarak örselenmiş örnek (D), her 3.0 m de bir Shelby tüpü ile örselenmemiş (UD) örnek alınmaya çalışılmıştır. Sondaj kuyularında yeraltı suyu seviyesi ölçülmüştür. 3.1 Jeoteknik Amaçlı Sondajlar Sondajların derinlikleri 20.0 m ile 50.0 m arasında değişmektedir. A Sahasında 5 adet, B Sahasında 2 adet, C Sahasında 8 adet, D Sahasında 3 Adet ve E Sahsında 5 adet olmak üzere toplam derinliği 570 m olan 23 adet jeoteknik amaçlı sondaj açılmıştır. Sondajlar sırasondajların numarası, kotu, derinliği ve yeraltı suyu seviyeleri Çizelge 3.1 de verilmiştir. Yapı sahaları ve sondaj yerleri Şekil 3.1 de gösterilmiştir. Sahalarda yapılan sondajlara ait fotoğraflar Şekil de gösterilmiştir. Sondajlar sırasında kuyularda ölçülen yer altı suyu 715 m kotunda m derinliğinde iken 708 m kotunda m derinliğindedir. İnceleme alanın doğunda bulunan Kızılırmak Nehri 685 m kotunda bulunmaktadır ve yeraltısuyu bu nehre boşalmaktadır. 14

22 Çizelge 3.1 S1-S23 Sondajlarının numarası, kotu, derinliği ve yeraltı suyu seviyeleri Sondaj yerleri Sondaj no Kot (m) Derinlik (m) YASS (m) A Sahası S S S S S C Sahası S S S S S S S S B Sahası S S D Sahası S S S E Sahası S S S S S Toplam m 15

23 Şekil 3.1 İnceleme alanındaki sondaj yerleri ve kesit hatları 16

24 A Sahasý Şekil 3.2 A sahasının güneyden kuzeye görünüşü B sahasý Şekil 3.3 B sahasının güneyden kuzeye görünüşü 17

25 C Sahasý Şekil 3.4 C sahasının güneyden kuzeye görünüşü Şekil 3.5 S12 nolu sondaj yeri ve jeoteknik sondajın yapılışı (KD dan GB ya bakış) 18

26 Kýrýkkale Hacýlar Ýnceleme alaný Kapulukaya Barajý Şekil 3.6 İnceleme alanı ve çevresinin uydu görüntüsü (Google Earth 2005). 3.2 Standart Penetrasyon Testi (SPT) Temel sondajlarda, ince taneli zeminlerin kıvamını ve iri taneli zeminlerin sıkılığını belirlemek amacıyla her 1.50 m de bir standard penetrasyon testi (SPT) yapılmıştır. Deney sırasında dış çapı 2 inc, iç çapı 1 3/8 inc olan standard tip boyuna yarık numune alıcının ( Split-spoon sampler ) 63.5 kg ağırlığındaki şahmerdanın 0.76 m yükseklikten serbest düşmesi ile zemine 0.15 m lik kademeler halinde toplam 0.45 m çakılması için gerekli darbe sayısı tespit edilmiştir. İlk 0.15 m lik okuma, oturma kademesi olarak alınmış son iki kademedeki darbe sayısı toplamı zeminin penetrasyon direnci (N) olarak kayıt edilmiştir. Temel sondaj kuyularındaki SPT-N değerleri Ek.3 deki çizelgede gösterilmiştir. 19

27 SPT yapılan seviyelerde, boyuna yarık numune alıcının içinden çıkan zeminler örselenmiş numune olarak alınmış ve sınıflama deneylerinde kullanılmak üzere naylon torbalar içerisinde muhafaza edilerek laboratuvara gönderilmiştir. Sondaj sırasında ince taneli zeminlerin kıvamını ve iri taneli zeminlerin sıkılığını belirlemek amacı ile yapılan standart penetrasyon deneyi sırasındaki darbe sayılarını efektif örtü yükü dikkate alınarak Liao and Whitman 1986 ya göre aşağıdaki eşitliklerle ile düzeltilmişlerdir ve EK 3 de verilmiştir. N = C N f (Liao and Whitman 1986) (3.1) cor N. C N 1 = (Liao and Whitman 1986) (3.2) σ ' v N cor : Örtü basıncına göre düzeltilmiş SPT-N darbe sayısı C N : Düzeltme katsayısı N f : Arazide belirlenen SPT-N darbe sayısı σ v : Efektif örtü yükü, (kpa) Düzeltilmiş darbe sayılarına göre Skempton (1986) sıkılık ve kıvam tablosundan ince taneli zeminlerin kıvamları ve iri taneli zeminlerinde sıkılıkları bulunmuş ve jeoteknik değerlendirmeler ana başlığı altında verilmiştir. 20

28 Çizelge 3.2 N darbe sayılarına göre kıvam ve sıkılık çizelgesi (Skempton 1986) İnce taneliler için İri taneliler için N darbe sayısı Kıvam N darbe sayısı Sıkılık 0-2 Çok yumuşak 0-4 Çok gevşek 3-4 Yumuşak 5-10 Gevşek 5-8 Orta katı Orta sıkı 9-15 Katı Sıkı Çok katı N Çok sıkı N>30 Sert 3.3 Örselenmemiş (UD) Numune Alınması Sondaj sırasında geçilen zeminlerin fiziksel, sınıflama, dayanım ve oturma özelliklerini incelemek amacı ile her 3.00 m de bir cidarlı Shelby tüpü ile hidrolik baskı uygulanarak UD numuneler alınmaya çalışılmıştır. TS 1900 (1997) Türk Standardı na uygun olarak alınan tüp numunelerinin alt ve üstü düzeltilerek parafinlenmiş ve etiketlenerek laboratuvara gönderilmiştir. 21

29 4. LABORATUVAR ÇALIŞMALARI 4.1 Jeoteknik ve İndeks Özellikler Sondajlar sırasında farklı derinliklerden alınan 360 adet örselenmiş ve 162 adet örselenmemiş örneklerden genel olarak ince taneli zemin grubu örneklerin fiziksel, mekanik ve konsolidasyon özellikleri Ankara Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Jeoloji Mühendisliği Bölümü, Mühendislik Jeolojisi Araştırma ve Uygulama Laboratuvarı nda bunun dışında kalan zemin örneklerinin Tekar Sondaj Limited Şirketi laboratuarında ve ASTM (1994) standardına göre incelenmiştir. Zeminin doğal su içeriği (ω n ), tane boyu dağılımı, doğal birim ağırlığı (γ n ), doygun birim ağırlığı (γ sat ), Atterberg limitleri (LL, PL, PI), likidite indisi (LI) ve kıvam indisi (K) belirlenmiştir. Üç eksenli deneylerle zeminlerin kohezyonu ve içsel sürtünme açısı belirlenmiştir Doğal Su İçeriği Toplam 522 adet numunenin su içeriği ASTM D2216 (1994) standardına uygun olarak belirlenmiş ve EK 1 deki deney sonuç çizelgesinde verilmiştir. Zeminlerin su içeriği %3 ile % 54 arasında değişmektedir Atterberg Limitleri 359 adet ince taneli zemin örneğinin likit limit, plastik limit ve plastisite indisleri ASTM D4318 (1994) standardına uygun olarak belirlenmiş ve EK 1 de verilmiştir. Likit limitleri %26 ile %67 arasında, plastik limitleri % 9 ile % 46 arasında ve plastisite indisi ise %3 ile %39 arasında değişmektedir. 22

30 4.1.3 Likidite İndisi İnceleme alanındaki ince taneli zeminlerin kıvamının belirlenmesinde 328 adet numune üzerinde likitide indisi belirlenmiş ve sonuçlar EK 1 deki deney sonuç çizelgesinde verilmiştir. Zemin örneklerinin likitide indisleri % -4.4 ile % 2.9 arsında değişmektedir Kıvam İndisi Kıvam indisi 328 adet numune üzerinde belirlenmiştir. Sonuçlar Ek 1 deki deney sonuç çizelgesinde verilmiştir. Zemin örneklerinin kıvam indisleri % 0.07 ile % 5.5 arasında değişmektedir Tane Boyu Dağılımı Zeminlerin tane boyu dağılımı ıslak elek yöntemi ile ASTM-D 422 (1994) standartına göre yapılmıştır. Toplam 520 adet numunenin tane boyu dağılımı eğrileri çizilerek ıslak elek analizi sonuçları EK 1 de verilmiştir Kohezyon ve içsel sürtünme açısı Sondaj sırasında alınabilen örneklerden (UD) üç eksenli deney (UU) için örnekler alınmıştır. Deneylerde ASTM-D 2850 (1994) standartına göre σ 1 (düşey) ve σ 3 (yanal) asal gerilmeler altında örneklerin yenilme şartları ile kohezyon (c ) ve içsel sürtünme açısı (φ) hesaplanmıştır ve Ek 1 de deney sonuç çizelgesinde verilmiştir. 23

31 4.1 Mineralojik Özellikler Zeminler içinde hakim olan CL grubu örneklerden seçilen iki adet düşük plastisiteli kilin (CL) Maden Tetkik Arama Genel Müdürlüğü Maden Analizleri ve Teknoloji (MAT) Dairesi Laboratuvar ındaki Rigaku-Geigerflex XRD cihazında tüm kayaç analizi yapılmıştır. XRD analiz sonuçlarına göre en çokdan en aza göre sırasıyla S6 SPT8 nolu numunede simektit (montmorillonit), kalsit, kuvars, feldispat, klorit, illit, kaolinit amorf slika ve amfibol mineralleri, S12 UD5 simektit (montmorillonit), kalsit, kuvars, kaolinit, klorit, feldispat, illit, amorf silika, amfibol tespit edilmiştir. Örneklerin kil minerallerince zengin olması nedeniyle kil mineral tiplerini belirlemek amacıyla normal, fırınlanmış ve etilen glikolle doyurularak kil fraksiyonu çekimleri gerçekleştirilmiştir. Klorit minerali 14 A o daki piki, illit ise 10 A o daki piki ile tanımlanmıştır. Etilen glikolle muamele edilen örnekte simektit minerali 17 A o da pik vermiştir. 350 o C de ısıtıldığında da kaolinitin 7 A o daki pikinin yıkıldığı gözlenmiştir (Z.Karakaş, sözlü görüşme 2005)). Numunelerin alındığı derinlik, zemin grubu ve çoktan aza doğru mineralojik bileşimi Çizelge 4.1 de verilmiştir. Çizelge 4.1 Kil örneklerin alındığı sondaj ve numune no, derinlikleri, XRD analiz sonuçlarına göre içerdikleri mineraller ve birleşik zemin sınıflama sistemine göre sınıfı Numune Derinlik(m) Mineraller Zemin grubu S6 SPT Simektit, kalsit, kuvars, feldispat, klorit, illit, kaolinit, amorf silica, amfibol. CL S12 UD Simektit, kalsit, kuvars, kaolinit, klorit, CL feldispat, amorf slika, amfibol. İllit ve klorit mineralleri ise yine çevredeki granitlerin bünyesinde bulunan biyotitlerin ayrışması ile olabileceği gibi özellikle illit mineralinin detritik (kırıntılı ) olarak ortama gelmesi muhtemeldir. Kalsit mineralleri ise çevredeki kireçtaşlarının parçalanmasıyla gelmiş olabileceği gibi hidrotermal sularlada ortama taşınmış olabilir (Karakaş, sözlü görüşme 2005). 24

32 4. LABORATUVAR ÇALIŞMALARI 4.1 Jeoteknik ve İndeks Özellikler Sondajlar sırasında farklı derinliklerden alınan 360 adet örselenmiş ve 162 adet örselenmemiş örneklerden genel olarak ince taneli zemin grubu örneklerin fiziksel, mekanik ve konsolidasyon özellikleri Ankara Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Jeoloji Mühendisliği Bölümü, Mühendislik Jeolojisi Araştırma ve Uygulama Laboratuvarı nda bunun dışında kalan zemin örneklerinin Tekar Sondaj Limited Şirketi laboratuarında ve ASTM (1994) standardına göre incelenmiştir. Zeminin doğal su içeriği (ω n ), tane boyu dağılımı, doğal birim ağırlığı (γ n ), doygun birim ağırlığı (γ sat ), Atterberg limitleri (LL, PL, PI), likidite indisi (LI) ve kıvam indisi (K) belirlenmiştir. Üç eksenli deneylerle zeminlerin kohezyonu ve içsel sürtünme açısı belirlenmiştir Doğal Su İçeriği Toplam 522 adet numunenin su içeriği ASTM D2216 (1994) standardına uygun olarak belirlenmiş ve EK 1 deki deney sonuç çizelgesinde verilmiştir. Zeminlerin su içeriği %3 ile % 54 arasında değişmektedir Atterberg Limitleri 359 adet ince taneli zemin örneğinin likit limit, plastik limit ve plastisite indisleri ASTM D4318 (1994) standardına uygun olarak belirlenmiş ve EK 1 de verilmiştir. Likit limitleri %26 ile %67 arasında, plastik limitleri % 9 ile % 46 arasında ve plastisite indisi ise %3 ile %39 arasında değişmektedir. 22

33 4.1.3 Likidite İndisi İnceleme alanındaki ince taneli zeminlerin kıvamının belirlenmesinde 328 adet numune üzerinde likitide indisi belirlenmiş ve sonuçlar EK 1 deki deney sonuç çizelgesinde verilmiştir. Zemin örneklerinin likitide indisleri % -4.4 ile % 2.9 arsında değişmektedir Kıvam İndisi Kıvam indisi 328 adet numune üzerinde belirlenmiştir. Sonuçlar Ek 1 deki deney sonuç çizelgesinde verilmiştir. Zemin örneklerinin kıvam indisleri % 0.07 ile % 5.5 arasında değişmektedir Tane Boyu Dağılımı Zeminlerin tane boyu dağılımı ıslak elek yöntemi ile ASTM-D 422 (1994) standartına göre yapılmıştır. Toplam 520 adet numunenin tane boyu dağılımı eğrileri çizilerek ıslak elek analizi sonuçları EK 1 de verilmiştir Kohezyon ve içsel sürtünme açısı Sondaj sırasında alınabilen örneklerden (UD) üç eksenli deney (UU) için örnekler alınmıştır. Deneylerde ASTM-D 2850 (1994) standartına göre σ 1 (düşey) ve σ 3 (yanal) asal gerilmeler altında örneklerin yenilme şartları ile kohezyon (c ) ve içsel sürtünme açısı (φ) hesaplanmıştır ve Ek 1 de deney sonuç çizelgesinde verilmiştir. 23

34 4.1 Mineralojik Özellikler Zeminler içinde hakim olan CL grubu örneklerden seçilen iki adet düşük plastisiteli kilin (CL) Maden Tetkik Arama Genel Müdürlüğü Maden Analizleri ve Teknoloji (MAT) Dairesi Laboratuvar ındaki Rigaku-Geigerflex XRD cihazında tüm kayaç analizi yapılmıştır. XRD analiz sonuçlarına göre en çokdan en aza göre sırasıyla S6 SPT8 nolu numunede simektit (montmorillonit), kalsit, kuvars, feldispat, klorit, illit, kaolinit amorf slika ve amfibol mineralleri, S12 UD5 simektit (montmorillonit), kalsit, kuvars, kaolinit, klorit, feldispat, illit, amorf silika, amfibol tespit edilmiştir. Örneklerin kil minerallerince zengin olması nedeniyle kil mineral tiplerini belirlemek amacıyla normal, fırınlanmış ve etilen glikolle doyurularak kil fraksiyonu çekimleri gerçekleştirilmiştir. Klorit minerali 14 A o daki piki, illit ise 10 A o daki piki ile tanımlanmıştır. Etilen glikolle muamele edilen örnekte simektit minerali 17 A o da pik vermiştir. 350 o C de ısıtıldığında da kaolinitin 7 A o daki pikinin yıkıldığı gözlenmiştir (Z.Karakaş, sözlü görüşme 2005)). Numunelerin alındığı derinlik, zemin grubu ve çoktan aza doğru mineralojik bileşimi Çizelge 4.1 de verilmiştir. Çizelge 4.1 Kil örneklerin alındığı sondaj ve numune no, derinlikleri, XRD analiz sonuçlarına göre içerdikleri mineraller ve birleşik zemin sınıflama sistemine göre sınıfı Numune Derinlik(m) Mineraller Zemin grubu S6 SPT Simektit, kalsit, kuvars, feldispat, klorit, illit, kaolinit, amorf silica, amfibol. CL S12 UD Simektit, kalsit, kuvars, kaolinit, klorit, CL feldispat, amorf slika, amfibol. İllit ve klorit mineralleri ise yine çevredeki granitlerin bünyesinde bulunan biyotitlerin ayrışması ile olabileceği gibi özellikle illit mineralinin detritik (kırıntılı ) olarak ortama gelmesi muhtemeldir. Kalsit mineralleri ise çevredeki kireçtaşlarının parçalanmasıyla gelmiş olabileceği gibi hidrotermal sularlada ortama taşınmış olabilir (Karakaş, sözlü görüşme 2005). 24

35 5. JEOTEKNİK DEĞERLENDİRMELER İnceleme alanı üst yapılara göre A, B, C, D ve E olmak üzere beş ana sahaya ayrılmıştır (Şekil 3.1). Bölgelerde yapılan jeoteknik amaclı sondajların derinlikleri 20 m ile 50 m arasında değişmektedir. Sondaj verilerine göre sahalar için yapılan 6 adet mühendislik jeolojisi kesiti hazırlanmıştır. SPT N darbe sayıları Liao and Whitman (1986) eşitliğine göre düzeltilmiştir. Örnekler laboratuvarda incelenmiş ve Birleşik Zemin Sınıflama Sistemine (TS 1500) göre sınıflandırılmıştır. İnceleme alanında, en çoktan en aza doğru düşük plastisiteli inorganik kil (CL), yüksek plastisiteli inorganik kil (CH), düşük plastisiteli inorganik silt (ML), yüksek plastisiteli inorganik silt (MH), siltli kum (SM), killi kum (SC), iyi dereceli kum (SW), killi çakıl (GC), kötü dereceli çakıl (GP), iyi dereceli çakıl (GW), siltli çakıl (GM) mevcuttur. A sahasındaki S1, S2, S3, S4 ve S5 nolu sondajların ince taneli CL, CH, ML ve MH grubu zemin gözlenmiştir. S2, S3 ve S4 nolu sondajlardaki ince taneli zeminler içerisinde merceksel olarak bulunan ve kalınlıkları 3 m ile 10 m arasında değişen SM grubu siltli kum mevcuttur. SM içerisinde S2 ve S3 nolu sondajlarda m de yeraltı suyuna rastlanmıştır (Şekil5.1). A (GB) Kot m. S1 714 Ncor m m CL, CH, ML, MH S SM YASS SM Ncor S m 25 m Ncor SM SM S4 20 m Ncor SM CL, CH, ML, MH (KD) A S5 20 m Ncor Şekil 5.1 A sahası sondaj kuyularından geçen A-A mühendislik jeolojisi kesiti 25

36 B sahasında CL ve CH grubu kil ile bunlar içerisinde kalınlığı 2 m ile 7 m arasında değişen SM ve SW-SM grubu kum bantları mevcuttur. Kum içerisinde m derinlikte yeraltı suyu bulunmaktadır (Şekil 5.2). B (B) (D) B S14 S15 Kot(m) Ncor m m CL SW-SM CL ve CH YASS SM CL m Ncor SM Şekil 5.2 B Sahasındaki sondaj kuyularından geçen B-B mühendislik jeolojisi kesiti C sahasında 6 adet 25 m ve 2 adet 50 m arasında değişen 8 adet sondaj yapılmıştır. C sahasında C-C (Şekil 5.3) ve D-D (Şekil 5.4) mühendislik jeolojisi kesitleri yapılmıştır. C-C kesitindeki S6, S7, S8 ve S9 nolu sondajlarda genel olarak CL grubu kil kesilmiştir. Bu birim içerinde kalınlıkları 2 m ile 10 m arasında değişen SC, SM, SW mercek ve bantları mevcuttur. Bu kum bandı içerisinde derinliği m ile m arasında yeraltı suyuna rastlanmıştır. D-D kesitindeki S10, S11, S12, ve S13 nolu sondajlarda CL grubu kil kesilmiş bu birimin içinde 2 m ile 11 m arasında değişen kalınlıkta SM tipi siltli kum gözlenmiştir. Bu kumun içinde m derinliğinde yeraltı suyu bulunmaktadır. 26

37 Kot m C (G) S6 Ncor 49 SM CL m 20 m SM SC,SM ve SW CL CL S7 Ncor m CL CL S8 (K) S9 C Ncor Ncor SC,SM ve SW CL YASS SC,SM ve SW CL 25 m 25 m Şekil 5.3 C Sahası sondaj kuyularından geçen C-C mühendislik jeolojisi kesiti D (G) (K) D Kot m. S10 S11 S12 S Ncor Ncor Ncor Ncor , , ,15 25 m m YASS CL SM SM CL 4, , ,50 25 m CL SM CL Şekil 5.4 C Sahası sondaj kuyularından geçen D-D mühendislik jeolojisi kesiti CL YASS CL CL SM m 27

38 D sahasında S16, S17, S18 ve E sahasında S20 ve S23 nolu sondajlar yapılmış ve bu sondajlardan geçen mühendislik jeolojisi kesiti Şekil 5.5 de verilmiştir. CL grubu kil içinde kalınlıkları 2 m ile 10 m arasında değişen SM grubu zemin bulunmaktadır. D sahasında, yeraltı suyu gözlenmemiştir. E sahasında S19, S20, S21, S22 ve S23 nolu sondajlarda m ile m arası değişen yeraltı suyu mevcuttur. E (B) (D) E Kot m. 712 S16 S17 S18 Ncor Ncor Ncor SM SM SM CL m 20 m 20 m 40 80m CL SM 10.8 S20 Ncor S SM YASS CL 8.8 SM m 20 m Ncor CL CL Şekil 5.5 D ve E Sahaları sondaj kuyularından geçen E-E mühendislik jeolojisi kesiti. 28

39 F (GB) (KD) F Kot m. 708 S19 S21 S23 Ncor Ncor Ncor CL ve ML 39 CL ve ML SM GM ve SM CL ve ML CL m 20m 20m 10 20m SM GM ve SM CL ve ML GM ve SM CL SM YASS Şekil 5.6 E Sahası sondaj kuyularından geçen F-F mühendislik jeolojisi kesiti İnceleme alanındaki GW, GP, GM ve GC türü çakılın doğal su içeriği % 3 ile % 54 arasında, doğal birim ağırlığı kn/m 3 ile kn/m 3 arasında, doygun birim ağırlığı kn/m 3 ile kn/m 3 arasında, 4 nolu elek üstünde kalan malzeme oranı % 37 ile % 72 arasında, 200 nolu elekten geçen malzeme oranı %3 ile %47 arasında, uniformluk katsayısı 22 ile 60 arasında, eğrilik katsayısı 0.68 ile 2.73 arasında, düzeltilmiş SPT N cor darbe sayıları 9 ile arasında değişmektedir (Çizelge 5.1). Çakıllar, SPT N (cor) düzeltilmiş darbe sayılarına göre çok sıkı dır. SW, SM ve SC türü kumun doğal su içeriği % 3 ile % 32 arasında, doğal birim ağırlığı kn/m 3 ile kn/m 3 arasında, doygun birim ağırlığı kn/m 3 ile kn/m 3 arasında, 4 nolu elek üstünde kalan malzeme oranı % 6 ile % 25 arasında, 200 nolu elekten geçen ince tane oranı %1 ile %56 arasında, uniformluk katsayısı 6 ile 70 arasında, eğrilik katsayısı 0.64 ile 4 arasında, düzeltilmiş SPT N cor darbe sayıları 6 ile arasında değişmektedir (Çizelge 5.2). Kumların SPT N (cor) darbe sayılarına çok sıkı dır. 29

40 Çizelge 5.1 GM grubu zeminlerin jeoteknik özelliklerinin en az, en çok ve ortalama değerleri Özellikler Örnek GM Sayısı En az Ençok Ort. SS SH Doğal su içeriği (ω n )% Tabii birim ağırlığı (γ n )kn/m Doygun birim ağırlığı (γ sat )kn/m nolu elek üstü % nolu elek altı % Uniformluk katsayısı (C u ) Eğrilik katsayısı (C c ) SPT-N cor Çizelge 5.2 SW, SM, SP ve SC grubu zeminlerin jeoteknik özelliklerinin en az, en çok ve ortalama değerleri Özellikler Örnek Sayısı SP,SW,SM ve SC En az En çok Ort SS SH Doğal su içeriği (ω n ) % Tabii birim ağırlığı (γ n )kn/m Doygun birim ağırlığı (γ sat )kn/m nolu elek üstü % nolu elek altı % Uniformluk katsayısı (c u ) Eğrilik katsayısı (c c ) SPT-N cor ML ve MH türü zeminlerin doğal su içeriği % 8 ile % 36 arasında değişmektedir. Doğal birim ağırlığı kn/m 3 ile kn/m 3 arasında, doygun birim ağırlığı kn/m 3 ile kn/m 3 arasında değişmektedir. Likit limit % 17 ile % 66, plastik limit % 15 ile % 46, plastise indisi % 2 ile % 25 arasında değişmektedir. 4 nolu elek üstü % 1 ile % 20 arasında, 200 nolu elek altı % 50 ile % 98 arasındadır. Konsolidasyonsuz ve drenajsız üç eksenli deney sonuçlarından elde edilen kohezyon 54 kn/m 2 ile 157 kn/m 2 arasında, içsel sürtünme açısı 13 o ile 25 o arasında değişmektedir. Likidite indisi (LI) % -3.1 ile %2.9 arasındadır. Kıvam indisi (K) % 0.69 ile % 4.1 arasında olup plastik kıvamdadır. Düzeltilmiş SPT-N cor darbe sayıları 12 ile arasındadır (Çizelge 5.3). Siltlerin SPT N (cor) darbe sayılarına göre kıvamı katı-çok katı dır. 30

41 Çizelge 5.3 ML,MH grubu zeminlerin jeoteknik özelliklerinin en az, en çok ve ortalama değerleri Özellikler ML ve MH Örnek En Sayısı En az Ort SS SH çok Doğal su içeriği (ω n ) % Birim ağırlığı (γ n ) kn/m Doygun birim ağ. (γ sat )kn/m Likit Limit (LL) % Plastik Limit (PL) % Plastisite İndisi (PI) % nolu elek üstü % nolu elek altı % Kohezyon (c) kn/m İçsel sürtünme açısı (φ) o Likidite İndisi (LI) % Kıvam İndisi (K) % SPT-N cor Çizelge 5.4 CL,CH grubu zeminlerin jeoteknik özelliklerinin en az, en çok ve ortalama değerleri Özellikler Örnek Sayısı CL ve CH En az En çok Ort SS Doğal su içeriği (ω n ) % Doğal birim ağırlığı (γ n ) kn/m Doygun birim ağırlığı (γ sat )kn/m Likit Limit (LL) % Plastik Limit (PL) % Plastisite İndisi (PI) % nolu elek üstü % nolu elek altı % Kohezyon (c) kn/m İçsel sürtünme açısı (φ) o Likidite İndisi (LI) % Kıvam İndisi (K) % SPT-N cor

42 CL ve CH türü zeminlerin doğal su içeriği % 7 ile % 40 arasında değişmektedir. Doğal birim ağırlığı kn/m 3 ile kn/m 3 arasında, doygun birim ağırlığı kn/m 3 ile kn/m 3 arasında değişmektedir. Likit limit % 29 ile % 67, plastik limit % 7 ile % 33, plastisite indisi % 11 ile % 39 arasındadır. 4 nolu elek üstü % 1 ile % 39 arasında, 200 nolu elek altı % 51 ile % 95 arasındadır. Konsolidasyonsuz ve drenajsız üç eksenli deneylerinden elde edilen kohezyon 29 kn/m 2 ile kn/m 2 arasında, içsel 0 o ile 23 o arasında değişmektedir. Likidite indisi (LI) değerleri % -4.4 ile % 1.46 arasında olup plastikdir. Kıvam indisi (K) değerleri % 0.07 ile % 1.81 arasındadır. Düzeltilmiş SPT-N cor darbe sayıları 9 ile arasındadır. (Çizelge 5.4). Killerin SPT N (cor) darbe sayılarına göre kıvamı katı-çok katı dır CL CH CL CH MH - OH CL CL - ML ML ML - OL MH - OH Likit limit, LL (%) Şekil 5.7 İnceleme alanından alınan ince taneli örneklerin plastisite kartındaki gösterimi 32