ANKARA VE CİVARINDA YÜZEY DALGALARININ ANALİZİ SURFACE WAVE MEASUREMENTS IN ANKARA AND ITS SURROUNDINGS

Transkript

1 ANKARA VE CİVARINDA YÜZEY DALGALARININ ANALİZİ Gülçin FELEK 1, Gündüz HORASAN 2 1 Jeofizik Mühendisi, Gazi Üniversitesi, Deprem Mühendisliği Uygulama ve Araştırma Merkezi, Maltepe, Ankara 2 Profesör, Sakarya Üniversitesi, Jeofizik Mühendisliği Bölümü, Esentepe, Sakarya E-posta: gulcinfelek@gazi.edu.tr ÖZET: Ankara ve yakın çevresinde, özellikle Ankara havzası içerisinde yer alan Plio-Kuvaterner zeminlerin sismik karakterizasyonlarının ve buna bağlı olarak sismik tehlike değerlendirmelerinin jeofiziksel yöntemlerle belirlenerek, bu zeminlerin makaslama dalgası hızları, yer salınım periyotları, zemin büyütme oranlarının belirlenmesi bu çalışmanın temel amaçlarından biridir. Ayrıca, sismik tomoğrafi (refraksiyon) ve yüzey dalgası yöntemleriyle bulunan kayma dalgası hızlarını karşılaştırmak ve yerin 2 boyutlu yatay ve düşey olarak tomografisi çekilerek tabakaların nasıl istiflendiğinin görüntülenmesi ve kayma dalga hızları, zemin titreşim periyotları ve zemin büyütme değerleri sismik, dinamik karakterizasyon çalışmalarına uygun şekilde belirlemek çalışmanın bir diğer hedefidir. Yapılan bu çalışmaların zeminlerin karakterizasyonunda (zemin sınıfları, zemin periyotları, zemin büyütmesi, kayma dalgası korelasyonu) kullanılabileceği ve faydalı olacağı düşünülmektedir. Bu değerlendirme sonuçları kullanılarak zeminlerin depremlere maruz kalındığında ne tür yer etkilerinin oluşabileceği hakkında ve buna bağlı olarak deprem mühendisliğine temel teşkil edecek yer bilimsel önerilerin alınması hususunda öneriler verilmiştir. ANAHTAR KELİMELER: Yüzey Dalgası Analizleri, Makaslama Dalgası Hızı, Saha Periyodu, Sismik Karakterizasyon, Ankara SURFACE WAVE MEASUREMENTS IN ANKARA AND ITS SURROUNDINGS ABSTRACT: One of the main purposes of this study is to determine shear wave velocity, site period and site amplification ratio of the Plio-Quaternary soils in Ankara and its vicinity, especially in the Ankara Basin by seismic characterization and related seismic hazard assessment with the geophysical methods. Additionally, the purpose of study is to correlate shear wave velocities that determined by refraction tomography and surface wave methods, display layers stacking by having 2 dimensional horizontal and vertical tomography of the ground and determine shear wave velocity, site period and site amplification ratio for the seismic and dynamic characterization studies. These studies are thought to be useful for the site characterization (soil classes, periods, soil amplification, shear wave correlation). By using results of the assessment suggestions were made about types of the site effect that could be formed when the ground is subjected to earthquakes and suggestions were made to take geo-scientific proposals which would constitute the basis of earthquake engineering. KEYWORDS: Surface Wave Analysis, Shear Wave Velocity, Site Period, Seismic Site Characterization, Ankara 1. GİRİŞ Yeraltı tabakalarının fiziksel özellikleri (makaslama modülü, elastisite modülü, sıkışmazlık modülü, doğal salınım periyodu, sismik büyütmesi, poisson oranı vb.) makaslama hızı (Vs) ile doğrudan ilişkilidir. Bu nedenle,

2 yeraltı tabakalarının Vs hızı değişimlerinin belirlenmesi yer mühendisliği açısından oldukça önemlidir. Son yıllarda yüzey dalgalarının çok-kanallı analizi (MASW) yöntemi Vs hızı değişimlerinin belirlenmesinde sismik kırılma yöntemi yanında yaygın olarak kullanılmaktadır. Özellikle sismik kırılma yönteminin uygulanamadığı durumlarda MASW yöntemi alternatif bir yöntem olarak görülmektedir. Sismik kırılma yöntemi ile ölçü alımında kullanılan dizilim geometrisi korunarak MASW kayıtları toplanabilmekte ve daha büyük araştırma derinliği elde edilebilmektedir. Yöntemin diğer üstünlükleri arasında hızlı veri toplama, kolay veri-işleme ve düşük hız problemini çözmesi gösterilebilir. Yüzey dalgası analiz yöntemlerinden MASW tekniği ile Vs30 değeri sağlıklı bir şekilde hesaplanabilmektedir. Vs30, IBC ve Eurocode-8 uluslararası standartlarında kullanılan temel parametrelerin başında gelmektedir. Yüzey dalgası analiz yöntemlerinde, yer altındaki tabakalı yapıların makaslama dalgası hızının (Vs) derinlikle değişiminin hesaplanması amacıyla Rayleigh dalgasının dispersif özelliğinden faydalanılır. Yüzey dalgası yöntemleri aktif kaynaklı ve pasif kaynaklı yöntemler olmak üzere iki ana grup altında toplanabilir. Aktif kaynaklı yöntemlerden olan MASW yöntemi nispeten sınırlı nüfuz derinliğine sahip olmasının yanında, etkin kaynak olarak kullanılması ile daha başarılı sonuçlar alınmaktadır. Özellikle Vs30 çalışmalarında ilk 30 metrenin önemi ve ince tabakaların tespitinde oldukça sağlıklı sonuçlar vermesi nedeniyle etkin kullanıma sahiptir. Diğer yöntemlere göre en büyük avantajı kaynağın kontrollü olmasıdır. Aktif kaynaklı yüzey dalgası yöntemleri kullanılarak yerin Vs dalga hız yapısı belirlenebilir. Ankara ve çevresinin Plio-Quaterner zemin yapısının sismik yöntemlerle belirlenerek deprem anında nasıl davranış sergileyeceğini, sismik cihazlar ile dinamik zemin parametrelerinin ve deprem tepkilerinin belirlenmesi için cisim dalgaları (Sismik Tomografi-Kırılma yöntemi) ile yüzey dalgalarının çok kanallı analiz yöntemi (Multi spectral Analysis of Surface Waves, MASW) ölçümlerinin karşılaştırılmasına dayanan arazi test metotları ile belirlenmesi bu çalışmada uygulanmıştır. İnceleme alanında arazinin uygunluğuna bağlı olarak toplam 10 adet sismik (aynı noktalarda 10 adet Sismik Tomoğrafi ve 10 adet MASW) serimi yapılarak sismik kırılma ve yüzey dalgası ölçümlerini alınması sağlanmıştır (Şekil 1). Şekil 1. İnceleme Alanı Google Earth Görüntüsü 2. ÇALIŞMADA KULLANILAN SİSMİK YÖNTEMLER

3 Bu çalışmada kullanılan jeofizik yöntemler Yüzey Dalgalarının Çok-kanallı Analizi (MASW) ile Sismik Tomoğrafi (Refraksiyon) yöntemleri karşılaştırmalı kullanılmış olup aşağıda detaylı olarak anlatılmıştır Sismik Tomoğrafi (Refraksiyon) Yöntemi Sismik yöntem; balyoz vuruşu, dinamit atış, ağırlık düşürme gibi yollarla yüzeyde yaratılan elastik dalgalarının yeraltı katmanlarından geçerek, ara yüzeylerde optik kurallara göre kırılmalara ve saçılmalara uğrayarak yüzeyde serili alıcılara (jeofon) ulaşması ve sismik aletle kayıt edilmesi esasına dayanır. Yol-zaman-mesafe arasındaki temel bağıntı kullanılarak katmanların ayrı ayrı sismik hızları, kalınlık, derinlik ve tabaka eğimleri bulunur. Böylece gerekli temel mühendislik parametreleri elde edilmektedir. Sismik çalışmalar genellikle boyuna dalga ölçümleriyle yapılmaktadır. Fakat araştırma alanını oluşturan zeminlerin dinamik elastik parametrelerini de hesaplamak gerekirse, enine dalga ölçümleri de yapılmalıdır. Boyuna dalgalar (P dalgası) küçük genlikli ve yüksek frekanslı olup, hızlı yayılabilen dalgalardır. Enine dalgalar (Vs dalgası) ise, büyük genlikli ve düşük frekanslı olup, boyuna dalgalara göre düşük hızlarla yayılabilen dalgalardır. Bu nedenle, enine dalgaları daha net kaydedebilmek için, boyuna dalgaları söndürmek veya düşük genlikle ölçü almak gerekmektedir. Sismik dalga hızları ilerlediği ortamın yoğunluğuna, içerdiği su miktarına, çatlaklık, porozite ve çimentolanma derecesine bağlıdır. Enine dalgalar bu faktörlere, boyuna dalgalara nazaran daha fazla duyarlıdırlar. Enine dalga ölçümleri; yapıların kurulacağı alanlarda temeli oluşturan zeminlerin sınıflamasını daha belirgin yapabilmek, dinamik sabitleri verebilmek, yanal yüklere karşı davranışları bilmek ve zeminin etkin doğal (hakim) titreşim periyotlarını hesaplayabilmek için yapılır. Çalışma sahasında sismik tomografi profil yerleşimi; araştırma derinliği 30 m olacak şekilde ofset (grup dışı alıcı) uzaklığı 15,6,1.5 m jeofon (grup içi) uzaklığı 3 m olarak seçilmiştir. Ölçümler alınırken atış yapılan yer 0. metre kabul edilip, 1. jeofon 15. metrede 15,18,21,...,48. metreye kadar 12 adet jeofonlar (alıcı) serilmiştir. 0.9, 19.5, 31.5, 40.5,54 ve 63 metrelerden atışlar yapılarak zeminin tabakalanma modelleri elde edilmiştir. Tomografi ölçümleri SeisImager/SW TM V.2.2 yazılımı kullanılarak yorumlanmıştır. Yazılımın detayları yüzey dalgası bölümünde anlatılmıştır. Atışlar sonucu oluşan dalgaların varış zamanları programdan okunarak hızzaman grafiği elde edilir. Yapılan çalışmalardan elde edilen sismik tomoğrafi (Refraksiyon) profiline ait örnek bir grafik Şekil 2 de verilmiştir. Şekil 2. Yapılan çalışmalardan elde edilen örnek bir sismik tomografi profili (SİS-6)

4 2.2. Yüzey Dalgası Yöntemi Yüzey dalgalarının yayılım hızı (faz hızı) frekansa (veya dalga boyuna) bağlıdır. Bu özelliğe dağılım (dispersion) denir. Bu eşsiz karakteristik her yayılan frekans için farklı bir dalga boyu olması sonucunu doğurur (Park, ve diğ., 1999). Yeraltı tabakalarının makaslama dalgası hızları, oluşturulan dağılım eğrisi kullanılarak geri hesaplama işlemi ile elde edilebilir. Geleneksel yöntemlerin aksine yüzey dalgaları yöntemleri bu özellikten dolayı elastik dalga denklemine dayanır ve bu analizler tamamen frekans alanında gerçekleştirilir (Hayashi, 2008). Deneysel verinin edinilmesindeki ilgilenilen frekans aralığı ve mekansal örnekleme farklılıkları yöntemler arasındaki ana ayrılık olsa da yüzey dalgası yöntemlerinin analizinin prosedürünün tamamı, Rayleigh dalgalarının tabakalı ortamdaki dağılım doğasına bağlı oldukları için aynı ana üç adıma dayanmaktadır (Foti, 2005). Bu adımlar: 1) Deneysel verinin alınması, yani sismik dalgaların mekanik sensörlerle saptanması ve kaydedilmesi, 2) Deneysel dağılım eğrisini oluşturmak için sinyal işlemesi, ve 3) Kesme dalgası hız profilinin elde edilmesi için hesaplanmış olan dağılım eğrisinin ters çevrimi (inversion) (Foti, 2005, Jin ve diğ., 2006). Dağılım ilişkisinin kurulması doğru makaslama dalgası hızı profilni hesaplamak için çok kritik bir adımdır. Dağılım ilişkisinin saflığı, spesifikliği ve doğruluğu ters çevrilmiş makaslama dalgası hızı profilinin uygunluğunu etkileyen önemli özellikleridir (Jin, ve diğ., 2006). Aktif kaynaklı yüzey dalgaları, sismik enerjinin belirli bir konumda jeofon serimine göreceli olarak özellikle üretildiği ve kaynak enerji yere uygulandığında kaydın başladığı anlamına gelmektedir. Yüzey Dalgasının Çokkanallı Analizi (MASW) (Park, 1999) ve Yüzey Dalgasının Spektral Analizi (SASW) (Nazarian, 1984; Stokoe ve diğ., 1994) yöntemleri, aktif kaynaklı yüzey dalgası yöntemleri olarak sınıflandırılır. Bu yöntemlerde herhangi bir zaman kırılması mevcut değildir ve jeofon serimine göre çeşitli ve genellikle konumları bilinmeyen doğal olaylarla (rüzgar, dalga hareketi) ve/veya yapay kaynaklardan (toplumsal gürültü, yani trafik, makina ve benzeri) üretilen ortam enerjisinin hareketi kaydedilir (SeisImagerSW Kullanım Kılavuzu 2.2, 2006). Bu çalışmada aktif kaynaklı Yüzey Dalgalarının Çok Kanallı Analizi yöntemi (Multi spectral Analysis of Surface Waves, MASW) kullanılmış olup bu yöntemlerde elde edilen dispersiyon eğrileri kullanılarak yüksek çözünürlüklü ve güvenilir 1 B Vs profilleri oluşturulmuştur. Ölçümler, GEODE marka sinyal biriktirmeli sismograf (Şekil 1) ve 12 adet doğal frekansı 4.5 Hz olan jeofonlar yardımı ile alınmıştır. İnceleme alanında arazinin uygunluğuna bağlı olarak toplam 10 adet MASW serimi yapılarak sismik kırılma ve yüzey dalgası ölçümlerini alınması sağlanmıştır (Şekil 1). MASW yönteminde jeofon aralığı 3 metre olarak belirlenmiş olup, ölçümler 33 metrelik profil boyunca, 1 sn örnekleme aralığı ile 2 sn kayıt alınmıştır. Bu şekilde, daha sığ tabakaların hızları hakkında yüksek çözünürlüklü ve daha hassas kayıtlar alınmıştır. Ölçümler 6 ve 15 metre olmak 2 farklı vuruş uzaklığına göre biriktirmeli alınmıştır. Biriktirme sayısı ortam gürültüsüne bağlı olarak 3 ile 5 arasında seçilmiştir. Üç farklı vuruş uzaklığına ek olarak hem veri işleme de kullanılmak üzere, hem de MASW yönteminin ana varsayımlarından biri olan yanal homojenliği test etmek için 6 ve 15 metre mesafeden ters atış ölçümleri de alınmış ve veri işlemlerine dahil edilmiştir (Şekil 3).

5 Şekil 3. GEODE sismograf aletinin ve ölçümlenen profillerinin araziden görünümü Aktif yüzey dalgası ölçümlerinin analiz işleminde SeisImager/SW TM V. 2.2 yazılımı kullanılarak, ölçülen yüzey dalgası kayıtları işlenmiş ve analiz edilmiştir. SeisImager/SW kullanımı kolay olmasına karşın yüzey dalgası verisinin çok-kanallı aktif ve pasif kaynaklı analizinin yapılmasını sağlayan güçlü bir programdır. Program dört ayrı modül içerir (Pickwin TM V , Plotrefa TM V , WaveEq TM V and GeoPlot TM V ). Ayrıca, ayrı bir modül olmayan yüzey dalgası analiz sihirbazını içerir. Sihirbaz yüzey dalgası analizi ile alakalı üç modülü içerir, yani Pickwin, WaveEq ve GeoPlot (sadece 2-B analiz için) modüllerini. Sihirbaz, işlem adımlarına göre bu modüllerin spesifik fonksiyonlarını etkinleştirir. SeisImager/SW 1-B yüzey dalgası analizi için temel olarak iki modülden oluşur (Pickwin ve WaveEq). Bu çalışmada, yüzey dalgası yöntemlerinin analiz aşamalarında, yeraltı yapısının 1-B makaslama dalgası hızını elde etmek için bu iki ana modül kullanılmıştır. Analiz adımları esnasında ilk olarak, Pickwin modülünde jeofon aralığı, yakın ofset ve kanal sayısı (yani, ofset aralığı) gibi veri alım parametreleri tanımlanmıştır. Daha sonra veriyi faz hızı-frekans (v-f) alanına dönüştürmek için, analiz edilen saha koşullarına göre sahanın başlangıç hızı (sıfıra eşit) ve maksimum beklenen bitiş faz hızları belirlenmiştir. Bu, daha güvenilir sonuçlar elde etmek için farklı sahalar için bitiş faz hızının farklı ayarlanması gerektiği anlamına gelmektedir. v-f alanında dağılım eğrilerini elde etmek için başlangıç ve bitiş frekansları da literatürde verilen bilgilere göre tanımlanmıştır. Genelde bu değerin MASW kayıtları için 5-30 Hz olmaları tüm sahalar için çoğunlukla uygun olarak kabul edilmiştir (Park ve diğ., 1999; Louie, 2001; Hayashi, 2008). Bu birimlere değerler atandıktan sonra, dönüşüm yöntemi MASW kayıtları için faz kaydırma olarak seçilmiştir. Buna ek olarak, SeisImager/SW Kullanım Kılavuzu V. 2.2 de önerildiği üzere dönüşüm işlemi esnasında MASW kayıtlarına maksimum ve minimum dalga boyu sınırlamaları uygulanmıştır. Son olarak, sahanın deneysel bir dağılım eğrisi elde edilmiştir. Burada bahsedilen prosedürün tamamı SeisImager yazılımın Pickwin modülünde gerçekleştirilmiştir. Dağılım eğrisinin oluşturulmasından sonra, 1-B profilinin ilk modelini kurmak ve ters çevrim işlemi için doğrusal olmayan en küçük kareler yöntemini uygulamak için WaveEq modülü etkinleştirilmiştir. Bu adımda ilk olarak oluşturulan faz hızı na frekans grafikleri (dağılım eğrisi), veri noktalarının kalitesinin göreceli göstergesi olan sinyal-gürültü oranı (S/N) eğrileri baz alınarak kontrol edilmiştir. Düşük kalite veriyi ve Rayleigh dalgasının yüksek modunu kaldırmak için gerekli tüm düzenlemeler bu aşamada uygulanmıştır. Arazi çalışmaları Ankara Çayının çevresinde bulunan genç ve yaşlı alüvyon malzeme üzerinde ölçümler alınmıştır. Analizlerin ilk aşamasındaki ilk model oluşumu sırasında verilen katman sayısı parametresi nihai sonuçları da olabildiğince az etkilemesini sağlamak ve profildeki her değişikliği saptayabilmek için 10 olarak seçilmiştir. Bu sayı yüzey dalgası yöntemlerinin kör şekilde (sondaj olmadan) uygulandığı zaman alınan katman sayısı ile aynıdır (Xia ve dig, 2002). Son olarak çalışmalarda aktif (MASW) yüzey dalgası yöntemlerle elde edilen sonuçlar veri işlemine tabi tutularak yorumlanmış, yüksek çözünürlüklü ve derin sismik profillerinin elde edilmesine olanak sağlanmıştır (maksimum 30 m). Yapılan veri işlem çalışmalardan elde edilen örnek bir

6 dispersiyon eğrisi ve buna ait 1-B profili Şekil 4 te verilmiştir. Bu yöntem ile elde edilen sonuçların Sismik Tomoğrafi ile elde edilen sonuçlarla birlikte yorumlanması, birbirleri ile uyumunun karşılaştırılması açısından daha güvenilir sonuçların elde edilmesine olanak sağlamaktadır. Phase velocity (m/sec) Frequency (Hz) MASW 600 Depth (m) S-wave velocity (m/s) Dispersion curve : S-6_comb.rst Şekil 4. MASW yöntemi ile yapılan veri işlem çalışmalardan elde edilen dispersiyon eğrisi ve buna ait 1-B profili (Sismik-8 ölçümü) 3. SİSMİK KARAKTERİZASYON ÇALIŞMALARI İLE ELDE EDİLEN DİNAMİK ZEMİN PARAMETRELERİ Yürütülen saha çalışması sonucunda Sismik tomoğrafi (Refraksiyon) ve MASW deneylerinden elde edilen dinamik parametreleri bulunarak zeminlerin dinamik yüklere karşı davranışı belirlenmiştir Dinamik Elastik Parametreler Zeminlerin gerilmeler altındayken elastik özelliklerinin bilinmesi, zemin mekaniğinde temel problemlerinin çözümü için büyük önem taşımaktadır. Elastik parametreler, cisimlerin gerilmeler altında hacim ve biçim değiştirmelerini kontrol eden parametrelerdir. Zeminlerin deformasyonları da birinci derecede bu parametrelere bağlıdır. Yoğunluk (ρ ); P dalga hızı kullanılarak aşağıdaki bağıntıdan hesaplanabilir. ρ=0,2.v p+1,6 gr/cm 3 ; burada V p; p dalga hızı (km/sn), ρ; yoğunluk (gr/cm 3 ) Cisimlerin elastik özelliklerini kontrol eden bu parametreler Poisson Oranı, Dinamik Kayma (Rijitide) Modülü, Dinamik Elastisite (Young) Modülü, Dinamik Bulk Modülü ve Zemin Büyütmesi dir. Zemin Büyütmesi; Amp= 68* (Vs) -0.6 (Vs<1100m/sn) Amp=1 (Vs>1100m/sn) (Midorikawa, 1987) 50 S-wave velocity model : S-6_comb.rst Average Vs 30m = m/sec Poisson oranı; gerilmeler altındaki yapıların, boyuna değişiminin enine değişimine oranıdır. Birimsiz olup, sismik V p ve V s hızları ile bulunur (Prakla Seismos AG 1983). = (Vp / Vs)² - 2 / 2 (Vp / Vs)² - 2 formülü ile hesaplanır. Gözeneklilik; Ø = *ln(Vp)+1.56 bağıntısından hesaplanabilmektedir (Watkins ve diğ., 1972). Birimler sahip oldukları gözeneklilik oranına %Ø göre genel olarak, %Ø > 25 ise Yumuşak 25 > %Ø > 15 ise Orta Sert %Ø < 15 ise Sert şeklinde sınıflandırılmaktadır.

7 Dinamik Kayma (Rijitide) Modülü; V s dalga hızının ve yoğunluğun bilinmesi ile bulunur. Zemin ve depremle ilgili hasarların tespiti açısından önemli bir parametredir. Ayrıca yanal kuvvetler altındaki kayacın mukavemet kabiliyetinin göstergesidir. G = ρ. V s² /9,81 kg/cm² formülü ile hesaplanır. Dinamik Elastisite (Young) Modülü; Sismik V p ve V s hızları ve yoğunluğun bilinmesiyle bulunur. Yük altındaki bir cismin elastislik kabiliyetinin, jeolojik birimlerinde sertliğinin ve sağlamlığının göstergesidir. E = 2 (1 + ).G kg/cm² formülü ile hesaplanır. Dinamik Bulk Modülü; Kayacın sıkışmazlığını kontrol eden modüldür. K = E / 3 (1 2 ) kg/cm² formülü ile hesaplanır. Yerel Zemin Sınıflandırması; Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik (ABYYHY) yaklaşımı esas alınarak gerekli olan sınır koşulları ile ilgili bilgiler, yerel zemin koşulları ve özellikle üst 30 metredeki kayma dalgası hızı değişimidir. Zemin Hakim Titreşim Periyotu; Deprem zararlarından açıkça görülmüştür ki; zemin şartları ile deprem hasarları arasında yakın bir ilişki vardır. Çeşitli tecrübelerden elde edilen bilgiler küçük bir yerleşim alanı içinde bile, deprem etkilerinin farklılıklar gösterdiğini ortaya koymaktadır. Zeminlerin deprem anındaki davranışlarında en üstteki 0-25 m lik seviyenin sismik davranışı büyük rol oynamaktadır. Bundan ötürü zeminin titreşimi ile genlik ve periyotlar üst seviyedeki toprağın titreşimine çok daha bağlıdır. Çok tabakalı formasyonların deprem anındaki davranışları tek tabakalı yapılarınkinden daha karmaşıktır. Tp = 4 H 1 / Vs H 2 / Vs H n-1 / V s n-1 (Sakai, Y., 1968); Tp = Zemin hakim titreşim periyodu dur. Yukarıda verilen zeminlerin dinamik elastik parametrelerine göre her iki yöntemle elde edilen sonuçlar aşağıda Tablo 1 de verilmiştir. Tablo 1. Sismik tomoğrafi (Refraksiyon) ve MASW deneylerinden elde edilen dinamik elastik zemin parametrelerine ait sonuçlar

8 4. SONUÇLAR Bu çalışmada aktif yüzey dalgası ve sismik tomoğrafi (Refraksiyon) yöntemleri kullanılarak Vs hız profillerinin ve buna bağlı olarak sismik zemin karakterizasyonlarının yapılması hedeflenmiştir. Bu çalışmada; farklı sismik yöntemlerle alınan ölçümler sonucunda aynı noktanın hız değerleri, yoğunluk, poisson, dinamik zemin parametrelerinin karşılatırılması sonucunda elde edilen sonuçlar birbiriyle uyumlu çıkmış olup, deprem anındaki salınım periyotları ve zemin büyütme oranları belirlenmiştir. Yüzey dalgası ve sismik tomografi verilerinin değerlendirilmesi sonucu, yer kesitleri ve tabakalara ait P, S hızları ve kalınlıkları bulunmuştur. Bulunan bu değerler yardımıyla da tabakalara ait parametreler ile zemin hakim titreşim periyotu (T P) hesaplanmıştır. Tablo halinde her ölçüm noktasının ve tabakanın, zemin parametreleri verilmiştir. Yüzey dalgası çalışmasında elde edilmiş olan dispersiyon eğrisine uygulanan ters çözüm işlemi ile Vs dalga hızı ve ortalama Vs30 hızı elde edilmiştir. Bu nedenle, en az 30m derinliğe kadar tabakaları karakterize etmek için uygun jeofon tipi, jeofon mesafesi ve ofset uzunluğu belirlenmiştir. Bazı MASW ölçümleri uzak alan etkisinden etkilenmiş olsa da, sonuçlar çalışma esnasında gerçekleştirilen çabanın çok tatmin edici sonuçlar verdiğini kanıtlamıştır. Nihai modeller yüzey dalgası analizleri esnasında Rayleigh dalgasının temel modunun kaydedilmesi varsayımı üzerine oluşturulmuştur. Aktif yüzey dalgası ölçümlerinin işlenmiş kayıtlarından elde

9 edilen sonuçlar Tablo 1 de verilmiştir ve her iki sismik karakterizasyon çalışması arasındaki uyum açıkça görülebilir. Çalışmalar dahilinde incelenen sahada, Ankara çayı ana yatağından uzaklaşıldığında, ince taneli malzeme çökeliminden dolayı kesme dalgası hızı değerleri düşme eğilimdedir. Çalışmalarından elde edilen sismik verilerden de görüleceği üzere, çökelim sistemleri arasındaki eşik değer sınırı ile birlikte farklı zemin tipleri kayma dalgası hızı ile tanımlanabilmektedir. Vs dalga hızlarının 300 m/sn den küçük olan yerler alüvyon birimini temsil etmektedir. Bu değerden büyük olan hızların Pliosen zeminlere ait olduğu anlaşılmaktadır. Çalışma sahasında geniş alana yayılmış Plio-Kuvaterner sedimanter birimler niceliksel olarak analiz edilmiş ve sonuçlar pekişmemiş, kalın alüvyon sedimanların bölgede çok geniş bir alana yayılmış olduğunu göstermiştir. Yakın dönem çökelim birimleri olan alüvyal çökeller (Kuvaterner alanlar) Vs30 verisini temel alarak uygulanan IBC 2009 ve Eurocode-8 tasarım koduna göre D sınıfı ( m/s arası) ve Türk tasarım Koduna Göre D-Z3 ve D-Z4 zemin grubu ve sınıfı saha olarak tanımlanmıştır (Sismik-2 ile -8 arası). Üst Plioyosen - Pleistosen sedimanter birimler ise IBC 2009 ve Eurocode-8 tasarım koduna göre C sınıfı (>360 m/s) ve Türk tasarım Koduna Göre C-Z3 zemin grubu ve sınıfı saha olarak tanımlanmıştır (Sismik-1 ve -10). Zemin sınıflandırmasında Vs30 verisini göz önünde bulunduran sismik tasarım kodlarına göre Türk Tasarım Kodu gibi stratigrafik bilgilerin göz önünde bulundurulduğu kodlar sahaları kategorize etme işleminde önemli avantaj sağlamaktadır. Bu gibi bir sınıflandırma prosedürü gerçekleştirmek için zemin büyütme oranları ve özellikle de temel periyot verisi bu ölçümün sonuçları Vs30 verisinin bağımsız bir dağılımını gösterdiğinden, bu süreç esnasında bir sınıflandırma parametresi olarak kullanılabilir. Yani, bu iki veri alanları daha doğru şekilde kategorize etmek için birlikte kullanılabilir. KAYNAKLAR Aksu, T.F. (2006) Jeofizik elektrik yöntemlerinde 2 boyutlu tomografi ve arazi uygulamaları, Yeraltı suyu Araştırmalarında Uygulanan Yöntemler ve Saha Uygulamaları Seminer Notları, Jeofizik Mühendisleri Odası Berge, M.A. (2002). Sığ aramacılıkta sonlu farklar yöntemi ile iki-boyutlu düz çözüm özdirenç modellemesi, Lisans Tezi, Dokuz Eylül Üniversitesi, Jeofizik Mühendisliği Bölümü İzmir. Bernard, J., Orlando, L., and Vermeersch, F. (2008). Multi-electrode resistivity imaging for environmental applications, 31 p. (www. iris-instruments.com) Bernard, J., Orlando, L., and Vermeersch, F. (2004). Electrical rezistivity imaging for environmental applications. 16th International Geophysical Congress and Exhiition of Turkey, Abstracs Book, Candansayar, M.E., 2005, Doğru akım özdirenç yöntemi ile yeraltı suyu aramaları, Mühendislik Jeofiziği ve Uygulamaları Semineri Notları, Jeofizik Mühendisleri Odası, Griffiths, D. H., and Barker, R. D. (1993). Two-dimensional resistivity imaging and modelling in areas of complex geology, Journal of Applied Geophysics, 29, Griffiths, D.H., Turnbull, J. and Olayinka, A.I. (1990). Twodimensinal resistivity mapping with a computercontrolled array,first Break, 8: 4, Miller, R.D., Xia, J., Park, C.B., Ivanov, J.M. (1999). Multichannel analysis of surface waves to map bedrock, Kansas Geological Survey, the Leading Edge, December, SeisImager/SWTM V. 2.2 Manual. (2006). Geometrics Inc San Jose, California, USA., 281 p. Park, C.B., Miller R.D. Xia J. (1999). Multi-channel analysis of surface waves, Geophysics, 64(3), Hayashi, K. (2008). Development of surface-wave methods and its application to site investigations, PhD Thesis, Kyoto University, 278 p.

10 International Code Council (ICC), International building code, structural and fire 1122 and life-safety provisions (seismic, wind, accessibility, egress, occupancy and roof 1123 codes). Whittier, CA. Foti, S. (2005). Surface wave testing for geotechnical characterization, surface waves in geomechanics direct and inverse modeling for soil and rocks, Lai and Wilmanski (Ed.), CISM Lecture Notes, Springer-Verlag, Wien- Newyork, Jin, X., Luke, B., Louie, J. (2006). Comparison of Rayleigh wave dispersion relations from three surface wave measurements in a complex-layered system, Proc., ASCE Geocongress (Atlanta), ASCE Press, New York. Nazarian, S. (1984). In situ determination of elastic moduli of soil deposits and pavement systems by spectralanalysis-of-surface-waves method. Ph.D. dissertation, Univ. of Texas, Austin. Stokoe, II., K.H., Wright, S.G., Bay, J.A., Roesset, J.M. (1994). Characterization of geotechnical sites by SASW method, in geophysical characterization of sites, ISSMFE Technical Committee #10, edited by R.D. Woods, Oxford Publishers, New Delhi. Okada, H. (2003). The microtremor survey method, Geophysical Monograph Series no. 12, Published by Society of Exploration Geophysicists (SEG), Tulsa. Louie, J.N. (2001). Faster, better: shear-wave velocity to 100 meters depth from refraction microtremor arrays, Bull. Seism. Soc. Am., 91: 2, Xia, J., Miller, R.D., Park, C.B., Hunter, J.A., Harris, J.B., Ivanov, J. (2002). Comparing shear-wave velocity profiles inverted from multichannel surface wave with borehole measurements, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 22:3,