Sar göl Fay Zonu Boyunca Meydana Gelen Deformasyonlar n Nedenleri Üzerine Bir Ara t rma

Transkript

1 Jeoloji Mühendisli i Dergisi 35 (2) Ara t rma Makalesi / Research Article Sar göl Fay Zonu Boyunca Meydana Gelen Deformasyonlar n Nedenleri Üzerine Bir Ara t rma An Investigation on the Causes of Deformations Formed Along the Sar göl Fault Zone M. Yalç n KOCA, Hasan SÖZB L R, Bora UZEL Dokuz Eylül Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Jeoloji Mühendisli i Bölümü, Buca, ZM R ÖZ Geli (received) : 10 May s (May) 2011 Düzeltme (revised) : 05 Temmuz (July) 2011 Kabul (accepted) : 06 Temmuz (July) 2011 Bu çal mada, Sar göl Fay Zonu boyunca gözlenen yüzey deformasyonlar incelenmi tir. Sar göl kasabas, Gediz Grabeni nin güneydo u ucunda yer al r. Çal ma alan nda yüzlek veren birimler, alttan üste do ru, Menderes Masifi ne ait metamorfik kayalar, Pliyo Pleyistosen ya l Asartepe formasyonu ve Holosen ya l alüvyonlard r. Asartepe formasyonu zay f çimentolanm k r nt l kayaçlardan olu maktad r ve metamorfik kayaçlar uyumsuzlukla örtmektedir. Haritalanan faylar, Sar göl alan n üç blo a ay r r. Sar göl yerle im alan n kat eden faylardan biri (Sar göl Fay ) kanallarda, asfalt yolda ve evlerin duvarlar nda deformasyonlara neden olmu tur y l nda Sar göl Fay n n yüzey deformasyonu boyunca meydana gelen dü ey yer de i tirme miktarlar cm olarak ölçülmü tür y l nda ayn hatta ölçülen yer de i tirme miktarlar m dir. Çal mada, on y ll k dönem içinde meydana gelmi olan cm lik ilave oturmalar n nedenleri ara t r lm t r. Listrik-normal büyüme fay olarak tan mlanan Sar göl Fay n n dü en blo u üzerinde geli en fay cebinde, zemin tabakalar fay n konveks ekilli aynas na do ru e imlidir. Bu cepte, yüzeyden itibaren m derinli inde, geçirimsiz özellikte, CH-tipi killer ve bu kil seviyesinin üzerinde de silt ve kum tabakalar yer almaktad r. Fay n aynas ve geçirimsiz kil tabakas üzerinde yer alan üçgende, a r ya lar sonras nda yüzey sular birikmektedir. Listrik faya do ru e im kazanm kumlu zeminlerin ya lar sonras nda su ve e imin etkisi ile borulanarak fay aç kl ndan kaçt tahmin edilmektedir. Aç kl k olu umu, konveks fay yüzeyinde dü en fay blo unun dönme hareketiyle aç klanm t r. Di er taraftan, su seviyesi dü ümü her metrede yakla k 1 ton/m 2 lik fazladan bir gerilme olu turmu ve normal konsolide olmu killi zeminler yeniden konsolidasyona u ram t r y llar aras kurakl k problemi ve a r su çekimine ba l olarak yeralt su seviyesinin dü ümüyle geli en alansal oturmalar (sübsidans) ve sismik aktiviteyle fay bölgesi boyunca meydana gelen dü ey yer de i tirmeler, bu çal mada ayr nt l olarak incelenmi tir. Anahtar Kelimeler: Gediz grabeni, Güncel deformasyon, Listrik normal fay, Mühendislik jeolojisi, Sar göl. M. Yalç n Koca E-Posta: yalcin.koca@deu.edu.tr

2 152 Sar göl Fay Zonu Boyunca Meydana Gelen Deformasyonlar n Nedenleri Üzerine Bir Ara t rma Koca, Sözbilir ve Uzel ABSTRACT In this study, causes of surface deformations observed along the Sar göl fault zone have been investigated. Sar göl Town is located at the southeastern end of the Gediz Graben. The rocks exposed in the study area, from bottom to top, are metamorphic rocks of Menderes Massif, Plio-Pleistocene aged Asartepe formation and Holocene alluvium. The Asartepe formation is made up of weakly cemented clastic rocks and unconformably overlies the metamorphic rocks. The mapped faults divide the Sar göl area into 3 different blocks. One of the fault passing throughout Sar göl municipality exhibits current deformational patterns on irrigational chanells, asphalt roads and cracks on the walls of several houses. The amount of vertical displacement of surface rupture along the fault is about cm in the year of On the other hand, the amount of displacement measured on the same profile in 2010 is m. In this study causes for the additional vertical displacements of cm which occurred in ten years were investigated in detail. Sar göl fault is defined as Listric normal growth fault in this study. Soil beds in the hanging wall fault pocket are sloped towards the concave-up fault surface. In this pocket, an impermeable CH-type clay level at a depth of m from the ground surface is located, and this level is overlaid by the silty and sandy soil beds. Surface water are accumulated in the area of triangular shape which is located on the clay level in front of the fault plane. It is estimated that sandy soils, which back-tilted toward listric fault, have been eroded from the open space of fault by the piping under the effect of water and back-tilting after the raining. Formation of the open space in the fault is explained by the rotational movement on the hanging wall of the fault. In addition, subsidence developed on the hanging wall of the fault due to the problem caused by decrease of the water level and drought in the years between 2000 and 2010 were computed. An extra load of 1.0 t/m 2 per meter of the decreasing water level was formed and the normally consolidated soil layers were overconsolidated. Amount of vertical displacement on the surface ruptures along the Sar göl fault depending on both seismic activity in the region and overconsolidation was investigated in detail. Key Words: Gediz graben, Recent deformation, Listric normal fault, Engineering geology, Sar göl. G R Gediz Grabeni nin do usunda yer alan Sar göl kasabas, güneyden Emcelli, Selimiye ve Sar göl faylar, kuzeyden ise T razlar ve Çapköy faylar ile s n rlanm bir alan üzerinde bulunmaktad r ( ekil 1). Sar göl Fay Zonu nu olu turan bu faylardan birço u aktiftir ve yüzey deformasyonlar kasaba s n rlar içinde aç kça gözlenebilmektedir. En güneyde, kuzeybat güneydo u uzan ml ve Asartepe formasyonu ile Menderes Masifi ne ait kayaçlar aras ndaki dokana temsil eden Emcelli Fay, birinci fay basama n n güney s n r n olu tururken; ikinci fay basama n güneyden Selimiye Fay, kuzeyden ise Sar göl Fay s n rlar. Sar göl yerle im alan n n kuzeydo usundaki üçüncü fay basama, Sar göl ve T razlar faylar aras nda Gediz Grabeni nin devam eklindeki graben içinde yer almaktad r ( ekil 1 ve 2).

3 Jeoloji Mühendisli i Dergisi 35 (2) Ara t rma Makalesi / Research Article ekil 1. (a) Çal ma alan n n Bat Anadolu Grabenleri içerisindeki yeri (GG: Gediz Grabeni, KMG: Küçük Menderes Grabeni, BMG: Büyük Menderes Grabeni), (b) Sar göl yöresinde geli mi graben faylar ve bu faylar n olu turdu u I, II ve III- numaral fay basamaklar (Koca vd., 2000). Figure 1. (a) Location of study area in West Anatolian Grabens GG: Gediz Graben, KMG: Küçük Menderes Graben, BMG: Büyük Menderes Graben). (b) Graben faults in the Sar göl settlement area and 1 st, 2 nd, and 3 rd fault steps formed by their faults (Koca vd., 2000). Journal of Geological Engineering 35 (2) 2011

4 154 Sar göl Fay Zonu Boyunca Meydana Gelen Deformasyonlar n Nedenleri Üzerine Bir Ara t rma Koca, Sözbilir ve Uzel ekil 2. Çal ma alan ndan geçen enine jeolojik kesit (kesit hatt için ekil 1 e bak n z). Figure 2. Geological cross-section of study area (see Figure 1 for location of the cross section). Grabenin her iki kanad ndaki faylara ba l olarak deformasyonlar tarihsel dönem içerisinde süregelmi tir (Temiz vd., 1998). Sar göl ilçesindeki konutlarda geli en deformasyonlar (yüzey deformasyonlar ve bina hasarlar ), tarihinde etüt edilerek tarihli jeolojik etüt raporu Afet leri Genel Müdürlü ü (A GM) taraf ndan düzenlenmi tir ( ekiller 3 5). Raporda, bir konutta a r, çok say da konutta de i ik hasarlar ve bahçe duvarlar nda y k lma eklinde deformasyonlar n geli ti i belirtilerek olay n genel hayat etkilemedi i ifade edilmi tir. Belediye s n rlar içerisinde yer alan alanlar tarihlerinde de etüt edilmi ve tarihli jeolojik etüt raporu ayn kurum taraf ndan düzenlenmi tir. Raporda, beldede meydana gelen olaylar n tektonik krip özelli i ta d, yap ve zemin deformasyonlar n n 7269 say l yasa kapsam nda de erlendirilebilecek bir afet niteli inde oldu u belirtilmi tir. Raporda kullan lan tektonik krip terimi, depreme ba l olarak geli en kütle hareketini vurgulamaktad r. Deprem Ara t rma Dairesi Ba kanl taraf ndan düzenlenen raporda, bölgedeki hendek ve yüzey ara t rmalar sonucunda Sar göl Fay üzerinde krip türü (sismik aktiviteye ba l olmaks z n) bir hareketin geli ti i sonucuna ula ld belirtilmi tir. Sar göl ilçesi, merkez mahallelerinde, A GM taraf ndan yürütülen jeolojik çal malar n sonucu olarak tarihli jeolojik etüt raporu haz rlanm t r. Etüt raporunda, 94 binan n (85 konut, 9 i yeri) tektonik krip afetine maruz oldu u ve nakli gerekti i belirtilmi tir. Bu raporda tektonik krip tan m, depreme ba l olarak geli en kütle hareketi anlam nda kullan lmam t r.

5 Jeoloji Mühendisli i Dergisi 35 (2) Ara t rma Makalesi / Research Article ekil 3. Sar göl Fay boyunca gözlenen yüzey deformasyonlar. Figure 3. Surface deformations observed along the Sar göl fault. ekil 4. Sar göl Fay n n dü en blo u üzerinde yer alan a r hasarl beton bir binan n görünümü. Figure 4. A view of the heavily damaged concrete building located on the hanging wall of the Sar göl fault ve tarihlerinde haz rlanan jeolojik etüt raporlar nda, Sar göl Fay boyunca meydana gelen hareketler farkl ekillerde tan mlanm lard r tarihli raporda tektonik krip olay depreme ba l, sismik bir etki sonucu olu an afet olarak tan mlan rken, Deprem Ara t rma Dairesi Ba kanl teknik elemanlar nca haz rlanan tarihli raporda ise güncel deformasyonlar fay üzerinde sismik aktiviteye ba l olmaks z n meydana gelmi krip olarak tan mlanm t r. Journal of Geological Engineering 35 (2) 2011

6 156 Sar göl Fay Zonu Boyunca Meydana Gelen Deformasyonlar n Nedenleri Üzerine Bir Ara t rma Koca, Sözbilir ve Uzel ekil 5. Yo un ya lar n oldu u dönemlerde, fay n dü en blo u üzerinde borulanma nedeni ile meydana gelen çukur. Figure 5. In the periods of heavy rains, the vertical hole occurred in the hanging wall of the fault due to piping. Sar göl Fay Zonu ile ilgili A GM taraf ndan haz rlanan tarihli raporda fay zonu Afete Maruz Bölge karar al nm t r. Yüzey deformasyonlar ndan dolay hasar görmü 94 binay içerecek ekilde bu zon Yerle ime Uygun Olmayan Alan olarak önceki çal malarda belirlenmi tir. Özel ah s ve kurumlar taraf ndan yapt r lan iki önemli çal ma bu saha için mevcuttur y l a ustos ay nda, Koca vd. (2000) taraf ndan, Sar göl ilçesi yerle im alan n n jeolojik ve jeoteknik özelliklerinin belirlenmesi ve ilçenin yerle ime uygunluk aç s ndan de erlendirilmesini hedefleyen Manisa li, Sar göl lçesi Yerle im Alan na Ait Jeoteknik Etüt Raporu adl çal ma yap lm t r. Bu çal mada, 25 farkl noktada derinlikleri m aras nda de i en karotlu zemin sondajlar yapt r lm, yerinde (in-situ) ve laboratuvarda yap lan deneylerden elde edilen sonuçlar dikkate al narak statik ve dinamik artlarda mevcut zeminler üzerindeki yap la malar n güvenlik s n rlar belirlenmi tir (Koca ve K ncal, 2001). lçede gözlenen faylar n etki alanlar, yap la malar n güvenlik s n rlar, i yeri ve konutlarda sismik aktiviteye ba l geli en yüzey deformasyonlar ve yeralt su durumu dikkate al narak inceleme alan yerle ime uygunluk aç s ndan s n fland r lm t r y l haziran ay nda, özel ah slar taraf ndan, Sar göl ilçesindeki güncel yüzey deformasyonlar n kapsayan ve Sar göl Fay boyunca uzanan alan n, Emcelli Fay n n günaybat da kalan k sm n n ve yeni yerle im alan n n mar Plan ve Revizyonuna Esas Jeolojik ve Jeoteknik Etüt Raporu haz rlanm t r. Bu raporda, tarihinde A GM taraf ndan onaylanarak afete maruz bölge ilan edilen, Sar göl Belediyesi mar Plan s n rlar içerisinde yer alan yüzey deformasyonlar n kapsayacak ekilde tampon bölge olu turulan 4.23 hektarl k alan n, yeniden yerle ime uygunluk de erlendirilmesi yap lm ve tampon bölge geni li i belirlenmi tir.

7 Jeoloji Mühendisli i Dergisi 35 (2) Ara t rma Makalesi / Research Article 2000 y l nda Dokuz Eylül Üniversitesi taraf ndan yap lan ara t rmalar (Koca vd., 2000) Sar göl Fay boyunca olu an deformasyon yap lar üzerindeki dü ey yer de i tirme miktar n n cm kadar oldu unu göstermi tir. Ayn hatta 2010 y l itibar yla ölçülen yer de i tirme miktarlar m dir y l ndaki yer de i tirme miktar n n dikkate al nmas durumunda; cm lik ilave dü ey yer de i tirmelerin 10 y ll k bir dönemde olu tu u ortaya ç kmaktad r. Ayr ca, fay bölgesi üzerindeki mülklerin sahipleri ile yap lan görü melerde bu ki iler; yo un ya lar n oldu u dönemlerde yer alt ndan gürültülü sesler geliyor eklinde ifadelerde bulunmu lard r. Yo un ya lar n oldu u dönemlerde, fay n dü en blo u üzerinde, 3-4 noktada ve derinli i 2 3 metreyi bulan dü ey çukurlar olu mu tur ( ekil 5). Sel sular n n saatlerce fay hatt üzerindeki bu çukurluklara akt yöresel yay n organlar nda belirtilmi tir (Sar göl Gazetesi, 2010). Bu durum yöre halk taraf ndan sel sular n fay yuttu eklinde ifade edilmektedir. Bu çal ma kapsam nda, Sar göl kasabas içinden geçen Sar göl Fay Zonu boyunca gözlenen yüzey deformasyonlar n n nedenlerinin belirlenmesi için a a da s ralanan çal malar yap lm t r: a) Sar göl de y ll k toplam ya ve s cakl k ortalamalar de erlendirilmi tir. Buna göre, 1964 ve 2010 y llar aras ndaki ya de i imi ekil 6 da ve s cakl k de i imi ise ekil 7 de görülmektedir ile 2004 y llar aras nda önemli bir kurakl n ya and, ayn dönemde ya lar n da oldukça azald anla lmaktad r. ekil 6. Y llara göre y ll k toplam ya n de i imi. Figure 6. The variation of annual precipitation according to the years. b) Yeralt su seviyesinin dü ü üne ba l olarak kil katmanlar nda on y ll k dönemde meydana gelen a r konsolidasyon olay ve sonucunda olu an alansal oturmalar hesaplanm t r. c) Yüzeyden itibaren 3.5 m derinlikte, iki silt tabakas (ML) aras nda yer alan, kal nl 2 m olan kumlarda (SP) borulanma sorununun olu abilece inin tespiti yap lm ve bu sorun fay cebi ad verilen jeoteknik modelle çözülmü tür. Yo un ya lar n oldu u dönemlerde fay cebinin Journal of Geological Engineering 35 (2) 2011

8 158 Sar göl Fay Zonu Boyunca Meydana Gelen Deformasyonlar n Nedenleri Üzerine Bir Ara t rma Koca, Sözbilir ve Uzel bir tünek akifer gibi çal t ve borulanma olay n n bu mekanizmayla ba lant l oldu u aç klanm t r. d) Sar göl Fay n n dü en blo u üzerinde meydana gelen toplam yer de i tirme miktar yukar daki olaylarla ve sismik aktiviteye ba l geli en hareketlerle ili kilendirilerek aç klanm t r. Ayr ca, Dokuz Eylül Üniversitesi taraf ndan 2000 y l nda yap lan sondajlara ait kütükler (loglar) ile laboratuvar deney sonuçlar (Koca vd., 2000) bu çal mada dikkate al nm ve jeolojik kesitler yeniden yorumlanarak on y ll k süreç içinde geli en olaylara yeni bir bak aç s getirilmi tir. Bu kapsamda, Sar göl Fay n n tan m yeniden yap lm ve fay n dü en blo u üzerinde gerek sismik aktiviteye gerekse yeralt suyu dü ümlerine ba l olarak meydana gelen alansal oturmalar fay cebi modeli ile aç klanm t r. ekil 7. Y llara göre y ll k ortalama s cakl n de i imi. Figure 7. The variation of annual mean temperature according to the years. YÖNTEM De i ik nedenlerle su düzeylerinin dü mesi durumunda, efektif gerilme toplam gerilmeye yakla acak ekilde büyüyerek konsolidasyona neden olur. Su seviyesinin on y l içinde yakla k 20 metre dü mesi, zemin katmanlar n n a rl klar n n artmas na neden olmu ve iki farkl derinlikte yer alan killi zemin seviyelerini a r konsolidasyona u ratm t r. Yeralt su seviyesi dü ümüne ba l olarak killi zeminlerin oturma miktarlar hesaplanm t r. Bu hesaplamalarda, Koca vd. (2000) taraf ndan yap lan konsolidasyon deneylerinin sonuçlar kullan lm t r. Oturma miktarlar yla, fay n dü en blo u üzerinde, on y ll k dönemde gerçekle en ek dü ey yer de i tirme miktarlar kar la t r lm t r. lave dü ey yer de i tirmelerin, sadece hesaplanan oturma de erleriyle kar lan p kar lanmayaca veya ne kadar n n kar land belirlenmi tir. Sar göl Fay n n dü en blo u üzerinde 9 11 m derinlikte, geçirimsiz kil katman üzerinde yer alan, üçgen ekilli ve k sa kenar fay düzlemine

9 Jeoloji Mühendisli i Dergisi 35 (2) Ara t rma Makalesi / Research Article yaslanm bir fay cebinin olu tu u, bu cebin yo un ya lar sonras nda yüzey sular ile belli bir doygunlu a eri ti i varsay lm t r. Bu ara t rmada, siltli ve kumlu siltli zeminlerin statik elastisite modülü, düzeltilmi SPT-N 30 de erleri kullan larak Bowles (1998) taraf ndan önerilen a a daki formüle göre hesaplanm t r: E s = 300 (SPT-N ) (1) Kayma modülünün (G s ) hesaplanmas nda ise, Tokimatsu (1988) taraf ndan önerilen a a daki formül kullan lm t r: E G s (2) 1 2 s burada Poisson oran d r ve siltli zeminler için bu çal mada 0.30 olarak al nm t r. Killerde bu de er aras nda de i mektedir (Wroth ve Wood, 1978). SK-11 sondaj n n 13.0 ve 13.7 metreleri aras ndan (I numaral kil katman ) Shellby tüpü kullan larak konsolidasyon deneyi için örselenmemi zemin örne i al nm t r. Örnek, deney halkas n n içerisine mümkün oldu unca örselenmeden yerle tirilmi tir. Deneyde kullan lan konsolidasyon aleti, ASTM D standartlar na göre imal edilmi, belirli yükler alt nda zeminde meydana gelen dü ey yer de i tirmeleri ölçen, zeminin s k ma indisi (C c ), s k ma say s (a v ) ve hacimsel s k ma katsay s (m v ) gibi parametreleri belirlemede kullan lan bir cihazd r. Konsolidasyon deney aleti 5 cm çap nda, 2 cm yüksekli inde deney halkas, üst ve alt k s mlar na konulan poroz ta lar ve konsolidasyon hücresinden olu maktad r. DEPREM ETK NL N N DE ERLEND R LMES Sar göl ve yöresinde yer alan faylar kuzeydo uya do ru e imlidirler. Faylar n do rultular genellikle vadiye paraleldir. Vadiye paralel çok say da fayla grabenin taban kademeli olarak çökmü tür. Bu faylar günaybat dan kuzeydo uya do ru (grabenin ortas na) do ru gençle irler den 2011 y l na kadar Gediz Grabeni üzerinde 40 tan fazla hasar verici deprem (Mw> 5.5) meydana gelmi tir (Koeri, 2011). Bunlardan en bilineni 1969 Ala ehir depremidir. 6.5 büyüklü ündeki deprem 30 km uzakl ktaki Sar göl ilçesinde de etkili olmu tur. Arpat ve Bingöl (1970) fay n yüzey deformasyonlar üzerinde 3 13 cm dü ey at m ölçmü lerdir ve tarihleri aras nda Sar göl yöresinde hasar verici deprem olmamas na kar n 285 adet mikro deprem kaydedilmi tir (Koeri, 2011). Bu depremlerin büyük bir bölümü son be y lda meydana gelmi tir. Depremlerin büyüklüklerine göre da l mlar ekil 8 de verilmi tir. Bu depremlerin 228 tanesi Ala ehir Sar göl Buldan aras nda uzanan normal faylar boyunca meydana gelmi tir. Sar göl de son on y l içerisindeki en büyük depremin büyüklü ü 3.7 olup tarihinde meydana gelmi tir. Bu depremlerin odak derinlikleri 3 16 km aras nda de i mektedir. ekil 9 daki sismotektonik harita üzerinde 11 y ll k dönem içinde meydana gelmi depremlerin d merkezleri ile mevcut graben faylar n n konumlar aras ndaki ili kiler görülmektedir. Journal of Geological Engineering 35 (2) 2011

10 160 Sar göl Fay Zonu Boyunca Meydana Gelen Deformasyonlar n Nedenleri Üzerine Bir Ara t rma Koca, Sözbilir ve Uzel ekil 8. Sar göl ve yak n yöresinde (Enlem: , Boylam: ) ve tarihleri aras nda meydana gelen depremlerin frekans da l m. Figure 8. Histogram of the frequency distribution of earthquakes occurred in the Sar göl and it s vicinity between and Sismotektonik aktivitenin en yo un oldu u bölge Sar göl Fay n n güneydo usudur ( ekil 9). I, II ve III numaral fay basamaklar üzerinde (Emcelli, Selimiye ve Sar göl faylar n kapsayan alan) ve Sar göl yerle im alan s n rlar içinde (fay n yerle im alan içerisindeki uzunlu u 3 km dir) meydana gelen deprem say s 64 olarak belirlenmi tir. 1.7 < Mw < 3.7 aras nda büyüklü e sahip, d merkezleri Sar göl Fay Zonu üzerinde yer alan küçük depremlerin, hangi faydan kaynakland bilinmemektedir. MÜHEND SL K JEOLOJ S Asartepe formasyonu üzerine uyumsuz olarak gelen Kuvaterner ya l alüvyonlar n kal nl Sar göl ve yöresinde 0 40 metre aras nda de i mektedir ( ekil 1). Alüvyon kal nl, graben taban n n ortas na do ru artarak 40 metreye ula maktad r. Birime ait litolojik veriler 25 noktada aç lm sondajlara ait loglardan elde edilmi tir ( ekil 10). Sondajlardan elde edilen zemin profilleri de erlendirildi inde; Sar göl ve Emcelli fay zonlar aras nda kalan alanda zemin grubunun, genellikle dü ük plastisiteli siltlerden (ML) olu tu u anla lmaktad r ( ekil 10). Sar göl Fay n n kuzeyinde kalan alanlardaki bask n zemin gruplar killi-siltli kumlard r. Sar göl yerle im alan n n zemini genel hatlar yla derine do ru belli ba l dört farkl seviyeden olu maktad r ( ekil 11). Sar göl Fay n n dü en blo u üzerinde yer alan zemin profilinin metre derinlikten sonraki kesiminde siltlerle ardalanmal plastik kil zonlar n n (II ve IV numaral zemin katmanlar ) varl dikkat çekmektedir ( ekil 11). Sar göl Fay n n taban

11 Jeoloji Mühendisliþi Dergisi 35 (2) Araĩt rma Makalesi / Research Article bloþunda yer alan zeminlerin penetrasyon dirençleri, tavan bloþundakilere (düĩen blok) göre daha yüksek deþerlerdedir. SK-19 da yüzeyden 0 2 m derinlikte yer alan nispeten düĩük penetrasyon dirençlerine sahip (SPT- N30ƍ=13) zon hariç, tüm zemin seviyelerinde SPT-Nƍ30 deþerleri aral þ nda elde edilmiĩtir. Ĩekil y llar aras nda meydana gelmiĩ küçük depremlerin d ĩ merkezlerinin Sar göl fay zonu boyunca daþ l mlar ( verileri kullan lm ĩt r). Figure 9. Epicenter distribution of the small earthquakes occurred in the Sar göl fault zone between the years 2000 and 2011 (data used from Sar göl Fay n n düĩen bloþu üzerinde aç lm ĩ olan SK-11, SK-12 ve SK-24 numaral sondajlara ait zemin profillerine bak ld þ nda; SK-11 den SK-12 ye doþru zemin profilinin en üst kesiminde, SK-11 de 3.5 m kal nl kta ve yanal yönde devams z yumuĩak siltler yer almaktad r. Yumuĩak siltlerin jeoteknik özelliklerine bak ld þ nda (Dr = %30, Jn= 17.1 kn/m3, Zn = 0.26, ø = 27, Es = 42 kg/cm2, Gs = 16 kg/cm2); bu tür zeminlerin gözenekli, düĩük yoþunluklu, kayma dayan m düĩük, s k ĩabilir zeminler olduþu anlaĩ lmaktad r. Yumuĩak siltler 2 m kal nl þa sahip kötü derecelenmiĩ kumlar (SP) üzerinde yer al rlar ve çok düĩük kayma ve deformasyon modülüne sahiptirler (Gs=16 kg/cm2, Es=42 kg/cm2). Kumlu zemin zonu Sar göl Fay n n tavan bloþunda faya doþru eþimlidir (Ĩekil 12). Journal of Geological Engineering 35 (2) 2011

12 162 Sar göl Fay Zonu Boyunca Meydana Gelen Deformasyonlar n Nedenleri Üzerine Bir Ara t rma Koca, Sözbilir ve Uzel ekil 10. Sar göl fay zonu üzerindeki bask n zemin tipleri ve önceden aç lm sondajlar n lokasyonlar. Figure 10. Dominant soil types on the Sar göl fault zone and locations of the boreholes drilled beforehand. Orta kat killerin üzerinde yer alan siltli zeminler kapilarite etkisiyle yüksek doygunluk derecelerine eri ebilir. Toplam 13 metrelik siltli zonun 7.5 metreden sonraki kesimi nispeten daha yüksek kayma modülüne sahip orta s k -s k siltlerden (G S =28 kg/cm 2, E S =72 kg/cm 2 ) olu maktad r ( ekil 11). II numaral zonu, dü ük penetrasyon direncine sahip (SPT N 30 = 8 10), plastik özellikte, yakla k s k ma dayan m 0.5 kg/cm 2 olan CH-türü killer olu turur. SK-11 ve SK 24 numaral sondajlarda 4 metre kal nl kta kil kesilmi tir. SK 11 de 11.5 metrede, SK 24 te ise 9 metrede kile girilmi tir. Dü ük plastisiteli siltler içerisinde yanal yönde kamalanan II numaral plastik kil zonu Sar göl fay n n yükselen blo u üzerinde yer alan sondajlarda kesilmemi tir ( ekil 12). III numaral zonu dü ük plastisiteli sitler olu turur. Genellikle kat zemin özelli ine sahip olan bu zonda ölçülen penetrasyon direnci de erleri SPT N 30 = aras nda, kayma modülü de erleri ise 27 kg/cm 2 < G S < 46 kg/cm 2 dolaylar ndad r. Bu özellikleri nedeniyle, III numaral zonu olu turan dü ük plastisiteli siltler ya s k abilir zemin özelli ine sahip de ildir ya da oturman n büyük bir bölümünü tamamlam durumdad r.

13 Jeoloji Mühendisliþi Dergisi 35 (2) Araĩt rma Makalesi / Research Article Ĩekil 11. (a) Sar göl Fay n n düĩen bloþu üzerinde aç lm ĩ olan sondaj profilleri, (b) Sondaj profillerden elde edilen zeminlerin jeoteknik özellikleri. Figure 11. (a) Geotechnical descriptions of the soils drilled in the hanging wall of the Sar göl fault,(b) the geotechnical properties of the soils obtained from the drillings. Journal of Geological Engineering 35 (2) 2011

14 164 Sar göl Fay Zonu Boyunca Meydana Gelen Deformasyonlar n Nedenleri Üzerine Bir Ara t rma Koca, Sözbilir ve Uzel ekil 12. Sondaj verilerinden yararlan larak elde edilen jeoteknik kesit. Figure 12. Geotechnical cross-section obtained by using the borehole data metre aras nda yer alan IV numaral zonu plastik özellikteki kat killer olu turur. CHtürü bu killerin penetrasyon dirençleri SPT N 30 = civar nda, s k ma dayan mlar ise q U = 1,0 kg/cm 2 dir. Bu zon az s k abilir kil özelli indedir. ON YILLIK DÖNEM Ç N MEYDANA GELEN YERALTI SUYU DE MLER VE OTURMA M KTARLARI On y ll k dönem içindeki yeralt suyu de i imlerine bak ld zaman ( ekil 13), 2008 y l ndan sonra yeralt su seviyesinde h zl bir dü ü gözlenir. Bu durum, bölgede, 2008 y l ndan sonra meydana gelen kurakl k ve a r su çekimi ile aç klanabilir. Koca vd. (2000) taraf ndan arazide yap lan gözlemler, Sar göl Fay boyunca olu an deformasyon yap lar üzerindeki yer de i tirme miktar n n cm kadar oldu unu göstermi tir. Bugün itibariyle ölçülen yer de i tirme miktarlar m civar ndad r ( ekil 13). Bu de erlendirmede, yüzeyde yer alan killi, kumlu siltler (ML) ve iki plastik kil zonunun aras nda kalan, nispeten yüksek penetrasyon dirençlerine sahip di er killi, kumlu siltlerin (ML) oturmalar n tamamlad varsay lm t r ( ekil 13 ve 14).

15 Jeoloji Mühendisli i Dergisi 35 (2) Ara t rma Makalesi / Research Article ekil 13. Y llara göre meydana gelen oturma miktarlar ve yeralt su seviyesi de i imleri [X 1 : Su seviyesinin dü ümü nedeniyle meydana gelen oturmalar (alansal oturmalar), X 2 : A r kurakl k nedeniyle meydana gelen yeralt su seviyesindeki dü ümler]. Figure 13. The values of settlements and changes of the groundwater levels according to the years [X 1 : Settlements (subsidances) occurred due to the decrease of the groundwater level. X 2 : The decrease of the groundwater level due to over drought]. YERALTI SU SEV YES DÜ ÜMLER NE BA LI OLARAK GEL EN GER LME ARTI LARI Sar göl yerle im alan nda 3-4 kat geçen bina say s son derece s n rl d r. Yap lardan zemine aktar lan dü ey uniform yüklerin ortalama olarak q V = 75 kpa mertebesinde oldu u tahmin edilmi tir (q V = 0,75 kg/cm 2 ). Bu yükler temel geni likleri ile orant l olan alanlarda zemine aktar ld ndan, derinlerdeki zemin tabakalar nda belli bir gerilme art olu turmalar na ra men bir konsolidasyona neden olmazlar. Zeminlerin oturmas na neden olan esas etkenler, ya zemin tabakalar ndaki yeralt su seviyesinin ya da bölgede derin bir akiferin piezometrik su seviyesinin dü mesidir ( ekil 13). Journal of Geological Engineering 35 (2) 2011

16 166 Sar göl Fay Zonu Boyunca Meydana Gelen Deformasyonlar n Nedenleri Üzerine Bir Ara t rma Koca, Sözbilir ve Uzel ekil 14. Yeralt su seviyesinin dü ümüne ba l olarak meydana gelen gerilme art lar. Figure 14. Stress increments due to the decrease of the groundwater level. Zeminin herhangi bir noktas ndaki toplam gerilme, buraya etkiyen suyun piezometrik su bas nc kadar eksik gerçekle ir. Bu durumda efektif gerilmeler etkili olur (s = s u). Su seviyesinin bir ekilde dü ürülmesi ile efektif gerilmeler toplam gerilmelere yakla arak büyür. Zemin tabakalar n n a rl n n artmas na ba l olarak efektif birim hacim a rl ( ) söz konusudur. Olu an ek yük, zeminlerin konsolidasyon sürecini h zland r r. Buna göre:

17 Jeoloji Mühendisli i Dergisi 35 (2) Ara t rma Makalesi / Research Article Su seviyesi 15 inci metrede ise (5 metre dü üm); s A = 17.1 * 10 + ( )*5 = = kpa ( ekil 13 ve 14). s A1 = = kpa (Su seviyesi 10 metredeyken A 1 seviyesindeki gerilme art ) Ds A1 = = kpa (A 1 noktas ndaki gerilme art ) s A0 = 17.1 * 10 = 171 kn/m 2 = 171 kpa ( ekil 13 ve 14). s A2 = 17.1 * 10 + ( ) * * (18 10) + ( ) * 1 = = kpa (Su seviyesi 10 metredeyken A 2 noktas ndaki gerilme) Su seviyesi A 2 noktas n n alt na inmi olmas durumunda; s A1 = 17.1 * * * 1 = = kpa s A1 = = kpa ( ekil 13 ve 14) Ds A2 = = 169 kpa (A 2 noktas ndaki gerilme art ) s A3 = ( ) * 5 = = kpa (Su seviyesi 10 metredeyken A 3 noktas ndaki gerilme). Su seviyesi A 2 noktas n n alt na inmi olmas durumunda; s A3 = * 5 = = kpa ( ekil 13 ve 14) Ds A2 = = 219 kpa (A 3 noktas ndaki gerilme art ) s A3 = (18 10) * 5 = kpa Su seviyesi A 3 noktas n n alt na inmi olmas durumunda; s A3 = * 5 = = kpa ( ekil 13 ve 14) Ds A3 = = 269 kpa olarak elde edilir (A 4 noktas ndaki gerilme art ). Toplam gerilmeler, tabakalar n kendi a r l klar ndan kaynaklanan, yeralt suyunun yüzdürücü etkisinin yok varsay ld gerilme durumu olarak tan mlanabilir ( ekil 15). Toplam gerilmeler a-çizgisiyle temsil edilirken, b-çizgisi yeralt su seviyesi (yüzdürücü) 10 metredeyken olu an aktif gerilmeleri, c- çizgisi 2011-Ocak ay itibariyle yeralt su seviyesi 28 metredeyken olu an aktif gerilmeleri, d-çizgisi üst yap dan kaynaklanan 75 kpa l k bir ek yükün sonucunda olu an son durumu gösterir ( ekil 15). Su seviyesinin 10 ve 30 m seviyelerinde olmas durumunda 265 kpa l k gerilme art meydana gelmektedir ( ekil 15). Piezometrik düzeydeki 20 m lik dü ümlerin olu turaca 265 kpa mertebesindeki gerilmeler, yakla k olarak katl bir yap n n zemine aktaraca yüklere e de erdir. Bu boyuttaki gerilmelerin de, tüm alanda s k abilir zemin kesitinde etkili olaca aç kt r. Sar göl esnaf çar s ve Yukar Koçakl lar Caddesi üzerinde yer alan i yerlerine ait kald r mlarda yap lan güncel ölçümlerde, dü ey yer de i tirme miktar m olarak belirlenmi tir y l ndaki yer de i tirme miktar n n 40 cm olarak kabul edilmesi durumunda; cm lik ilave oturmalar n [ = 60 cm ve/veya = 85 cm] son 10 y ll k süre içinde ( y llar aras nda) olu tu u ortaya ç kmaktad r ( ekil 14) y l ndan itibaren a r su çekimi, y ll k s cakl klar n önceki dönemlere göre artmas ( y llar aras nda y ll k ya miktar çok dü ük gerçekle mi tir) ve yeralt su seviyesindeki ani dü ümler zemin tabakalar n n a rl klar n n artmas na neden olmu tur. Journal of Geological Engineering 35 (2) 2011

18 168 Sar göl Fay Zonu Boyunca Meydana Gelen Deformasyonlar n Nedenleri Üzerine Bir Ara t rma Koca, Sözbilir ve Uzel ekil 15. Konsolidasyona neden olan farkl derinliklerdeki etkili gerilme art lar : (a) Toplam gerilmeler, (b ve c) Efektif gerilmeler. Figure 15. Effective stress increments at different depths causing consolidation: (a) Total stresses, (b and c) Effective stresses.

19 Jeoloji Mühendisli i Dergisi 35 (2) Ara t rma Makalesi / Research Article Sar göl Fay n n Dü en Blo u Üzerinde Yeralt su Seviyesi Dü ümlerine Ba l Geli en Alansal Oturmalar Zemin tabakalar n n a rl klar ndaki art lar, 2010 y l itibariyle (Yeralt su Seviyesi (YASS): 30 m) 265 kpa ya ( = 2-4 kg/cm 2 aral nda) eri mi tir ( ekil 15). A rl k art lar zeminde gerilme art lar na neden olmakta ve bunun sonucunda oturmalar meydana gelmektedir. I ve II numaral plastik kil zonlar (CH) s k abilir zemin özelli inde olduklar ndan, bu seviyeler su seviyesi dü ümlerine ko ut olarak konsolidasyona u ram lard r. Konsolidasyon deneyi sonucunda, hacimsel s k ma say s m v = cm 2 /kg ve konsolidasyon katsay s ise c v = cm 2 /dak olarak belirlenmi tir. Konsolidasyon katsay s ve hacimsel s k ma say s de erleri dikkate al nd nda; killer orta s k abilirlikte (0.02 cm 2 /kg < m v < cm 2 /kg) kohezyonlu zemin olarak s n fland r lm t r. CH-I: 4.0 m ve CH-II: 5 m oldu undan, toplam s k abilir kil tabakas kal nl 9.0 m olarak elde edilir. Gerilme art = 265 kpa için toplam oturma miktar E itlik 1 gere ince 45 cm olarak hesaplanm t r. H c = H o m v (3) H c = 900 * * 2.65 H c = 45cm Boyutsuz zaman faktörü T v a a daki gibi hesaplan r: cv t T v = (4) 2 H dr Burada, c v : konsolidasyon katsay s, t : ba lang çtan itibaren geçen zaman (sn, dak vs), H dr : drenaj yolu uzunlu udur (cm). Drenaj yolu uzunlu u (H dr ), kil tabakas n n her iki taraf n n belirli bir geçirimlili e sahip oldu u varsay ld ndan, hesaplamalarda H/2 olarak al nm t r. Nihai konsolidasyon oturmas na kar l k gelen zaman da E itlik 3 ten hesaplanm t r. Tv90 2 t 90 = H (5) dr c v burada, Tv 90 = olarak, farkl konsolidasyon yüzdelerine kar l k gelen T v - Zaman faktörleri tablosundan (Aytekin, 2000) elde edilmi tir. Böylece, E itlik 5 ten * 450 t 90 = = dakika elde edilir. Bu de er, yakla k 391 güne (13 aya) kar l k gelmektedir. Yeralt su seviyesi 30 metreye dü tükten sonraki 13 ayl k dönemin sonunda, oturmalar n % 90 n n tamamlanm oldu u ortaya ç kmaktad r. FAY CEB OLU UMU VE ÖNEM SK-24 te, 9. metrenin alt nda kesilen CHtürü killer, SK-11 de 11.5 metreden sonra yer almaktad r ( ekil 13). Bu zon, fay önünde geçirimsiz bir perde görevi yapmakta ve a r ya lar sonras nda üzerinde yer alan zemin katmanlar n suya doygun halde tutabilmektedir. Yüzeyden itibaren, özellikle ilk 5.5 m lik zonun suya doygun ko ullarda meydana getirebilece i mühendislik problemi, yüksek penetrasyon direncine sahip s k kumlarda (Dr = %52) su nedeniyle olu an bo luk suyunun daneler aras nda meydana getirece i gev emeye ba l borulanmad r (piping). Suya doygun ko ullarda, suyun etkisiyle gev ek zemin özelli ine geçen bu zon, SK-11 ile SK-12 aras ndaki erit boyunca ( ekil 13) yüzey deformasyonlar olu turabilecek niteliktedir. Suya doygun hale gelmi kumlu zonda, karbonat içeri i yüksek zemin Journal of Geological Engineering 35 (2) 2011

20 170 Sar göl Fay Zonu Boyunca Meydana Gelen Deformasyonlar n Nedenleri Üzerine Bir Ara t rma Koca, Sözbilir ve Uzel kesitlerinde, erimeye ba l olarak bo luk olu umlar da gözlenebilecektir. Fay yüzeyi ile birlikte SK-24 te 9. metrenin alt nda yeralan CH-plastik kil zonu (I numaral kil zonu) yandan ve alttan geçirimsiz bir cep olu turmaktad r ( ekil 16). Zemin katmanlar n n e im yönlerinin fay n aynas na do ru olmas, bu cepte suyun birikmesini olanakl hale getirmektedir. Zemin katmanlar n n ekil 16 daki gibi yerle imi, özellikle yo un ya lar sonras nda yüzeyden itibaren 9 10 m kal nl ndaki siltli-kumlu zonu tünek akifer ekline dönü türmektedir. Yo un ya lar s ras nda zemin belli bir doygunlu a eri mekte, kurak mevsimlerde ise do al su içeri inde kalmaktad r. Zemin, suyunu Sar göl Fay n n iç bükey yüzeyi boyunca kil tabakas n n alt na bo altmaktad r. Suyun bo alabilece i tek nokta fay aynas ile kil tabakas aras ndaki faylanma etkisi ile olu mu örselenmi zondur ( ekil 16). Yo un ya lar n oldu u dönemlerde, fay n dü en blo u üzerindeki 3-4 noktada olu an ve derinlikleri 2 3 metreyi bulan dü ey çukurlar, suya doygun ko ullardaki kumlu zemin tabakas n n borulanmas sonucu fay n kayma yüzeyi boyunca akmas yla olu maktad r. Sar göl Fay boyunca, özellikle fay n dü en blo u üzerinde deformasyonlar n daha yo un olarak gözlenmesinin nedenlerinden biri de, yukar da bahsedilen cep olu umunun gerçekle mesidir. Zemin katmanlar n n faya do ru e im kazanmas ve bu zona do ru e ilerek deforme olmas faylanman n etkisiyledir. Bu nedenle, cep olu umuna bu çal mada fay cebi ad verilmi tir. ekil 16 da, fay cebinde olu tu u dü ünülen tünek akifer ve yeralt suyu ak m yönleri gösterilmi tir. Zemin tabakalar n n e im yönünden dolay, suyun hareket yönünün fay aynas na do ru olmas ve tünek akiferde biriken suyun konik fay yüzeyi boyunca geçirimsiz kil tabakas n n alt na do ru ilerlemesi de olu turulan jeolojik modelde görülmektedir. ekil 16. Fay cebinde olu an tünek akifer ve jeolojik modeli (ölçeksiz). Figure 16. Perched aquifer formed in the fault pocket and its geological model (not to scale).