COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMLERİ KULLANILARAK ADAPAZARI ZEMİN SIKILIK DURUMUNUN HARİTALANMASI

Transkript

1 COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMLERİ KULLANILARAK ADAPAZARI ZEMİN SIKILIK DURUMUNUN HARİTALANMASI Can KARAVUL 1, T.Fikret KURNAZ 1, Günay BEYHAN 1, Alper KIYAK 1 karavul@sakarya.edu.tr, fkurnaz@sakarya.edu.tr, gbeyhan@sakarya.edu.tr, alper@aradur.com Öz: 1999 Kocaeli depreminde Adapazarı nda meydana gelen büyük yıkımların sadece yanlış yapılaşma nedeniyle değil Adapazarı ilinin sahip olduğu zemin özellikleri ile yakından ilgili olduğu yapılan incelemeler ile anlaşılmıştır.bu çalışmada, Adapazarı merkez bölgesine ait zemin elastik parametre dataları ile Coğrafi Bilgi Sistemleri kullanılarak oluşturulan haritalarla Adapazarı merkezinin zemin sıkılık durumu hakkında yorum yapılmıştır.zemin elastik parametreleri olan Elastiside Modülü, Poisson Oranı, Vs Hızı ve Kayma Modülüne ait datalar Coğrafi Bilgi Sistemleri kullanılarak haritalanmış ve bu haritaların birbiri ile olan ilişkileri ve uyumları da irdelenerek zemin sıkılık-gevşeklik durumu belirlenmiştir. Çizilen parametrik haritalara bakılarak çalışma alanı olarak seçilen Adapazarı merkez zemininin çok az bir kesiminin sağlam sıkılıkta, geriye kalan büyük kesiminin ise gevşek ve çok gevşek sıkılıkta malzemelerden meydana geldiği sonucuna varılmıştır Anahtar Kelimeler: Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS), Zemin Elastik Parametreleri, Zemin Sıkılık Durumu 1.Giriş Ülkemizin aktif bir tektonik yapı üzerinde bulunması ve doğal afetlere elverişli bir topoğrafyaya sahip olması nedeniyle, yerleşime açılmış alanlardaki yapılaşmalarda zemin özellikleri iyi olan bölgelerin tespit edilmesi ve bu bölgelerin zemin parametre haritalarının oluşturulması gerekliliği özellikle 1999 Marmara depreminde yaşanan can ve mal kayıpları ile iyice ortaya çıkmıştır. Adapazarı, muhtelif tarihlerde yıkıcı depremlere maruz kalmıştır. Depremlerde yaşanan acı sonuçların başlıca nedeni, Adapazarı gibi alüvyon zemin üzerine kurulu bir kentte zemin özellikleri iyi analiz edilmeden, zeminin taşıyabileceğinden çok daha fazla katlı yapılaşmalara gidilmiş olmasıdır. Deprem riski taşıyan yerleşim alanlarında zemin özelliklerini gözler önüne sürmek adına CBS (Coğrafi Bilgi Sistemleri) kullanılarak oluşturulacak zemin parametre haritaları ile yerleşim alanının zemin durumu ayrıntılı şekilde belirlenebilmekte ve bu sayede güvenilir yorumlar yapılabilmektedir. Bu konu üzerinde yapılacak çalışmalar sağlam yapılaşmanın temelini oluşturacaktır. Karavul ve diğ., (2004) Kocaeli ili gölcük ilçesi mikro zemin parametre haritalarının hazırlanması çalışmasını yapmıştır. Bu sayede Gölcük ilçesinin zemin durumu ve yapılaşmaya ait sorgulama sonuçları elde edilmiştir. Bu çalışmada ise Adapazarı ili merkez bölgesine ait 330 adet sismik etüd sonucu elde edilmiş parametrelerden analiz sonrası kalan 260 adet etüde ait parametreler ile oluşturulan haritalar ışığında zeminin sıkılık-gevşeklik durumu tespit edilmiştir. 2. Bölgenin Genel Jeolojisi Adapazarı ve çevresinin büyük kısmı bölgede geniş bir alana yayılmış olan Kuvaterner yaşlı alüvyon ile temsil edilmektedir. Adapazarı, Akyazı, Hendek ovalarını oluşturan bu birim pekişmemiş kum, silt, kil ve çakıldan oluşmaktadır. Alüvyonu oluşturan malzemeler Sakarya ve Mudurnu nehirleri tarafından Kuzey Anadolu Fay Zonu (KAFZ) boyunca ve güneydeki tepelerden taşınmıştır. Birim olarak genellikle çakıl-kum-silt serileri görülmektedir. Bu birimler merceksi veya bantlı şekilde düşük plastisiteli kil ve silt serileri içerirler. 1 Sakarya Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Jeofizik Müh. Böl.,Sakarya 1311

2 Şekil 1. Adapazarı Merkez Jeoloji Haritası (MTA, 1998) Bölgeye hakim olan zemin değişik yoğunluklarda çakıllı ve siltli kumdan oluşmaktadır. İnceleme alanı da genelde bu birimlerden oluşmaktadır. Alüvyon kalınlığı havza kenarlarından havza ortalarına doğru artmaktadır. Kent merkezinin kuzeydoğusunda DSİ (Devlet Su İşleri) tarafından yapılan 303 m lik sondajda ana kayaya ulaşılamamıştır. Komazawa ve diğ. (2001) yaptıkları jeofizik çalışmada alüvyon kalınlığının yaklaşık 1000 m olduğunu ifade etmişlerdir. Havza güneyinde Sakarya ve Mudurnu nehirlerinin ovaya girdiği alanlarda oldukça gevşek pekişmemiş çakıllı birimler daha egemendir. Özellikle havzanın doğu kenarındaki çakıllı birimler, havzayı kenardan besleyen alüvyon yelpazelerine aittir. Havzanın orta kesimlerinde, Sakarya ve Mudurnu nehirleri boyunca gözlenen fasiyes değişimleri, havzanın gelişimi süresince gerçekleşen yatak değişimlerinin bir doğal sonucudur. Bölgede yüzeyelenen birimler yaş sırasına göre Tablo 1 de gösterilmiştir. 1312

3 Tablo 1. Adapazarı Yakın Çevresinde Yüzeylenen Kayaçların Jeolojik Özellikleri Formasyon Simge Yaş Kalınlık Litoloji Ve Renk Oluşum Ortamı Tabakalanma Yüzeylenme Hendek Grimsi Sarı-Yeşil Renkli Şeyl Ve Kumtaşı Ardalanmalı, Adapazarı Formasyonu Oh Alt Ordovisiyen Grimsi Yeşil-Mor Renkli Kumtaşı Arakatkılı Şeyl Sığ Deniz Orta,Kalın Kuzeydoğusu,Çamdağ Orta Ve Üst Yılanlı Dcy Ordovisiyen-Alt Açık-Koyu Gri,Siyah Yer Yer Beyaz Renkli Rekristalize Sığ Deniz-Şelf İnce,Orta Adapazarı Kuzeyi, Formasyonu Karbonifer Kireçtaşı,Dolomitik Kireçtaşı,Dolomit Kalın Kuzeydoğusu Çakraz Permiyan Formasyonu Pt r ç Triyas 1500 Gri Dolomit,Şeyl,Kırmızı Kumtaşı,Rekristalize Karasal İnce,Kalın Adapazarı Kuzeyi, Kireçtaşı,Gereçli Çakıltaşı Çamurtaşı Taşkısığı Mevkii Akveren Meastrihtiyen Sarı,Beyaz,Grimsi Yeşil Yer Yer Kırmızı Renkli Killi İnce,Orta Adapazarı Kenti Güney Formasyonu Kta (Üst Kretase)- Alt. Kireçtaşı,Marn,Kiltaşı,Çakıltaşı,Resifal Kireçtaşı,Ve Kalın Ve Üneybatı Kenarı Eosen Volkanitler (Andezit,Bazalt) Çaycuma Alt-Orta Sarı,Gri,Grimsi Yeşil Renkli Mika Pullu Kumtaşı Yamaç Ve Sığ İnce Orta Yer Formasyonu Tç Eosen Çamurtaşı,Marn,Çakıltaşı,Nummulitli Kırıntılı Deniz Ortamı Yer Kalın Adapazarı Batısı Kireçtaşı Katmanlı Yığılca Alt-Orta Koyu Gri,Kahverengimsi Gri,Kırmızımsı Gri Renkli Adapazarı Batı-Güney Üyesi Tçy Eosen Piroklastik Kayalar,Andezit,Ve Bazalt Orta, Kalın Batısı Akarsu,Sellenme Adapazarı Güneyindeki Örencik Pliyosen-.. Kırmızı,Sarımsı Kırmızı,Kahverengi Renkli Çkıltaşı Ve Alüvyon Orta-Kalın Yüksek Dağların Kuzey Formasyonu Tör Miyosen Kumtaşı,Çamurtaşı Ve Kiltaşı Yelpazesi Etekleri 1313

4 3. Bölgenin Tektonik Durumu Çalışma alanı olan Adapazarı, Kuzey Anadolu Fay Zonu (KAFZ) üzerinde yer almaktadır. KAFZ, yaklaşık 1500 km uzunluğunda olup, Türkiye ve dünyanın en aktif fay kuşaklarından biridir. Adapazarı, kalın bir alüvyon dolgu, yani zayıf bir zemin üzerinde yer alması nedeniyle muhtelif tarihlerde meydana gelmiş olan şiddetli depremlerde büyük hasar görmüştür. Bunun yanında, zemin koşullarından ötürü, deprem esnasında sıvılaşma ve zemin büyütmesi açısından büyük potansiyele sahiptir. Çok sayıda araştırmacı (Ketin, 1948, Tokay, 1973, Seymen, 1975, Tatar, 1975, Sipahioğlu, 1984, Şengör ve diğ., 1985, Barka ve Gülen, 1987, Şaroğlu, 1988, Karavul, 1996) tarafından incelenen Kuzey Anadolu Fay Zonu (KAFZ), ilk olarak Paleotektonik dönemde Arab Levhası nın saatin tersi yönünde dönerek Anadolu Levhasını sıkıştırması sonucunda oluşmuştur. Neotektonik dönemde Anadolu Levhası, KAFZ ve Doğu Anadolu Fay Zonu (DAFZ) boyunca güney batıya doğru kaymaktadır. KAFZ doğuda Bingöl Karlıova dan başlayarak batıda Saros körfezine kadar uzanmaktadır. Sakarya Nehri K Mudurnu Çayı İZMİT GÖLCÜK DEĞİRMENDERE SAPANCA GÖLÜ Sapanca Gölü ADAPAZARI ARİFİYE HENDEK 17.Ağustos.1999 Gölcük-Adapazarı AKYAZI 1967 Mudurnu-Adapazarı GEYVE Plio-Kuvaterner Havza Çökelleri İznik Gölü İZNİK 0 10 km Şekil 2. Adapazarı ve Çevresinin Neo-Tektonik Haritası (Koçyiğit ve diğ., 1999) Şekil 2 de inceleme alanı ve çevresindeki faylar görülmektedir. Marmara bölgesinin güncel tektoniğini inceleyen araştırmacılar, Kuzey Anadolu Fayı nın Mudurnu vadisi civarında iki kola ayrıldığını belirtmişlerdir. Bu kollar; İzmit ten geçip Marmara Denizi ve Saros Körfezi boyunca Yunanistan a kadar uzanan kuzey kol, Geyve, İznik, Bursa, Balıkesir üzerinden Edremit körfezine kadar uzanan güney koldur (Şekil 2). Marmara denizindeki çukurlar ile Sapanca, İznik ve Manyas Gölleri, Kuzey Anadolu Fay Zonu na ait kolların doğrultu atımlı hareketleriyle ilişkili olan çek ayır (pull apart) mekanizmasının ürünleri olarak değerlendirilmektedir. 1314

5 4. Coğrafi Bilgi Sistemleri Kullanılarak Adapazarı İl Merkezinin Zemin Sıkılık Özelliklerinin Haritalanması 4.1. Dataların Elde Edilmesi Ve Süzgeçten Geçirilmesi Datalar, Enlemi ile Boylamı arasında kalan 35 km 2 lik alanı kapsayan Adapazarı merkezinde 330 adet sismik kırılma yöntemi ile yapılan zemin etüt raporlarından elde edilmiştir.bu veriler 17 Ağustos 1999 Marmara depreminden sonra belediye tarafından yaptırılan genel zemin etüt raporundan ve vatandaşlar tarafından parsel bazında yaptırılan zemin etüt raporlarından elde edilmiştir. Çalışma alanını kapsayan 1/13000 ölçekli pafta anahtarı, mahalle sınırları imar pafta alanları, kadastral pafta alanları, donatı alanları, yollar sayısallaştırılmış ve projeksiyonlanmıştır.bu harita üzerine elde edilen datalar koordinatları ile işlenmiş ve paftalara dağılımlarına bakılmıştır. Şekil K-1 Paftası Analiz Öncesi ve Sonrası Durumu 28-K-1 paftası içinde yer alan 10 adet zemin sismik kırılma çalışması verilerinin dağılımına bakıldığında (Şekil 3) saçılmaların olduğu görülmektedir.bu saçılmalara sebep olan datalar o paftanın zemin parametre değerlerinin güvenilirliğini azaltmaktadır.güvensiz olan bu datalar atıldığında Şekil 3 de görüldüğü gibi saçılmalar azalmakta ve datalar daha güvenilir hale gelmektedir. Şekil 4. Analiz Öncesi ve Sonrası Genel Durum 1315

6 Daha sonra bu işlem tüm paftalara uygulanarak 70 adet sismik datanın güvenilir olmadığı tespit edilmiştir(şekil 4). Çalışma alanına ait ham datalardan güvensiz datalar çıkarıldıktan sonra 260 adet sismik data kalmış ve çalışma bu güvenli datalar ile yapılmıştır Zemin Sıkılık Haritalarının Hazırlanması Çalışma alanı olan Adapazarı il merkezi ; kalın, suya doygun bir alüvyon tabakası ile örtülüdür. Bu sebeple 17 Ağustos 1999 depreminde il merkezinde zemin sıvılaşmaları görülmüştür. Zemin açısından problemli olan bu bölgede bina yapılırken hiçbir zemin iyileştirmesi yapılmamıştır. 5-6 katlı binaların temel derinlikleri 1-1,5m yi geçmemektedir. Binalar genellikle mütemadi veya radyal temel üzerine kurulmuş ve bitişik nizamda yapılmıştır. Bu sebeple zemine oldukça fazla yük binmektedir. 1-1,5 derinliği olan gevşek veya suya doygun zemin üzerine oturtulan bu betonarme binalar deprem olmasa dahi risk taşımaktadır. Çalışma alanına elde edilen sismik verilere göre Elastiside modülü (Şekil 5), Vs Hızı (Şekil 6),Kayma modülü (Şekil 7), Poisson oranı (Şekil 8) haritaları görülmektedir. Bu haritalar da sınıflama (lejant), bayındırlık ve İskan Bakanlığının hazırlamış olduğu deprem yönetmeliğine uygun yapılmıştır. Elastiside değerleri 200 ile 1580 kg/cm 2 arasında, Poisson oranı değerleri 0.25 ile 0.48 arasında, Vs Hızı değerleri 80 ile 200 m/sn arasında,kayma Modülü 72 ile 580 kg/cm 2 arasında değişmekte ve m derinliğini temsil etmektedir. Elde edilen bu haritalar incelendiğinde Adapazarı il merkezinin %99 luk kısmının Z4 sınıfından (deprem yönetmeliğine göre) oluştuğu görülmüştür.. Bu haritalar C.B.S. Mapinfo Professional ve Vertical Mapper modelleme programları kullanılarak oluşturulmuştur. Şekil 5. Elastisite Haritası 1316

7 Şekil 6. Kayma Modülü Haritası Şekil 7. Vs Hızı Haritası 1317

8 Şekil 8. Poisson Oranı Haritası Sonuçlar Bu çalışmada Adapazarı nda yapılaşmanın yoğun olduğu şehir merkezi incelenmiştir. Şehir merkezi genelde Kuvaterner yaşlı alüvyondan oluşmaktadır. 17 Ağustos 1999 depreminden önce bu alüvyon zemin üzerinde bulunan binaların çoğu depremle birlikte büyük hasar görmüş ve yıkılmıştır. Deprem sonrasında bu bölgede zemin araştırmasına yönelik çok sayıda çalışma yapılmıştır. Çalışmamızda, deprem sonrasında Adapazarı merkezinde yapılmış sismik çalışmalara ait veriler incelenmiş ve Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) kullanılarak sismik parametre haritaları oluşturulmuştur. Oluşturulan haritalar Adapazarı merkezindeki zemin durumunu açıkça ortaya koymuştur. Adapazarı nda yer altı su seviyesinin 0,5 4m arasında değişmesi Vp ve Vs hızlarının çok düşük çıkmasında önemli bir etkendir. Suya doygun olan ve kil gibi bağlayıcı malzemenin bulunmadığı alanlar zemin sıvılaşması potansiyeline sahiptir. Haritalara bakıldığında çalışma alanının hemen hemen tamamının gevşek ve çok gevşek sıkılıkta olduğu görülmektedir. Olası yeni depremlerde 1999 depreminde yaşanan acı olayların tekrarlanmaması için, Adapazarı nda yapılacak yeni yapılaşmalarda merkeze km uzaklıkta Adapazarı nın kuzeyinde yer alan, zemin açısından daha iyi özelliklere sahip alanların seçilmesi uygun olacaktır. KAYNAKLAR 1. AKARTUNA, M., Armutlu Yarımadası nın Jeolojisi, İ.Ü. Fen Fakültesi Monografisi Sayı 20, İstanbul 2. BOL, E., Adapazarı zeminlerinin geoteknik özellikleri, Doktora Tezi, SAÜ Fen Bil.Enst., Sakarya 3. DOĞU, A.H., Trabzon ili Çimenli beldesinin mikro zemin parametre haritalarının oluşturulması, Yüksek Lisans Tezi, SAÜ Fen Bil.Enst., Sakarya 4. KARAVUL ve diğ., Kocaeli ili Gölcük ilçesi mikro zemin parametre haritalarının oluşturulması, Fatih Ünv. 3. Coğrafi Bilgi Sistemleri Bilişim Günleri, İstanbul 5. Adapazarı Merkez Jeoloji haritası (MTA, 1998) 6. Adapazarı ve çevresinin Neo-Tektonik Haritası (Koçyiğit ve diğ., 1999) 1318