BALIKESİR ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ DERGİSİ

Transkript

1 BALIKESİR ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ DERGİSİ Cilt 16 Sayı 1 Haziran 2014 ISSN Journal of Balikesir University Institute of Science and Technology Volume 16 Number 1 June 2014 ISSN

2 BALIKESİR ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ DERGİSİ CİLT: 16 SAYI: 1 Haziran 2014 ISSN Sahibi Balıkesir Üniversitesi Adına: Prof. Dr. Mahir ALKAN Balıkesir Üniversitesi Rektörü Editörler : Yrd. Doç. Dr. Fırat EVİRGEN Doç. Dr. Hasan TUNER Fen Bilimleri Enst. Md. Yrd. Fen Edebiyat Fakültesi Öğretim Üyesi Yayın Kurulu : Prof. Dr. Cihan ÖZGÜR Doç. Dr. Zafer ASLAN Doç. Dr. Hüseyin KÜÇÜKÖZER Yrd. Doç. Dr. Fırat EVİRGEN Yrd. Doç. Dr. Arzu GÜMÜŞ PALABIYIK Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enst. Müdürü Balıkesir Üniversitesi Müh. Mim. Fakültesi Öğr. Üyesi Balıkesir Üniversitesi Necatibey Eğitim Fakültesi Öğr. Üyesi Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enst. Md. Yrd. Balıkesir Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi Öğretim Üyesi Dergide yayımlanan makaleler izin alınmaksızın başka hiçbir yerde yayımlanamaz. Yazışma Adresi: Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Çağış 10145, Balıkesir Tel: (0266) Faks: (0266) Elektronik Posta: fbedergi@balikesir.edu.tr Web:

3 BALIKESİR ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ DERGİSİ CİLT: 16 SAYI: 1 Haziran 2014 ISSN İÇİNDEKİLER: Kaynaşlı (Düzce) TOKİ Yerleşim Alanı Zeminlerinin Geoteknik Özelliklerinin Jeofizik ve Geoteknik Yöntemlerle Araştırılması Ali ATEŞ, Burak YEŞİL, Baran TOPRAK Rahmanlar Aglomerası na (Yağcılı/Manisa) Ait İnce Taneli Malzemelerin Jeoteknik Özellikleri ve Düzenli Katı Atık Sahalarında Kullanılabilirliği Ali Kamil YÜKSEL, Ahmet ÇONA Marmara Bölgesi' ndeki Hava Kirliliğinin Modellenmesi, Kirlilik Azaltımı ve Maruziyet Analizi Alper KILIÇ, Serdar KUM, Alper ÜNAL, Tayfun KINDAP Bazı Sudan Boyalarının Lineer, Lineer Olmayan Optik Özellikleri ve Kuantum Kimyasal Parametreleri Aslı EŞME, Seda GÜNEŞDOĞDU SAĞDINÇ Türkiye nin Kentsel Dönüşüm Deneyiminin Tarihsel Analizi M. Serhat YENİCE Kayış Mekanizmalarında Kayma Olayının Deneysel Analizi M. Nedim GERGER, Ali ORAL, Bülent TANIR

4 BAÜ Fen Bil. Enst. Dergisi Cilt 16(1) 1-13 (2014) Kaynaşlı (Düzce) TOKİ Yerleşim Alanı Zeminlerinin Geoteknik Özelliklerinin Jeofizik ve Geoteknik Yöntemlerle Araştırılması Ali ATEŞ 1, Burak YEŞİL 2*, Baran TOPRAK 3 1 Düzce Üniversitesi, Teknoloji Fak., İnşaat Müh. Bölümü, Konuralp/DÜZCE 2 Düzce Üniversitesi, Düzce MYO, İnşaat Teknolojisi Bölümü, Merkez/DÜZCE 3 Gazi Üniversitesi, Teknoloji Fak., İnşaat Müh. Bölümü, Beşevler/ANKARA Özet Kaynaşlı ilçesinde yapılaşmaya açılacak alanda yer mühendislik özelliklerinin ortaya çıkartılması amacı ile jeofizik, jeolojik ve goteknik yöntemler birlikte kullanılmış ve zemin geoteknik özellikleri araştırılmıştır. Kaynaşlı (Düzce), Kuzey Anadolu Fay zonunun önemli segmentlerinden Mudurnu cıvarında 2 kola ayrılan Düzce fayının Kuzey segmenti Zonunda yer alan, birinci derece deprem bölgesi niteliklerine sahip bir Pliyo-Kuvaterner çökelme alanıdır. Son otuz yıl içinde Kasım deprem öncesine kadar çarpık ve hızlı yapılaşmaya maruz kalmıştır. Çalışma alanı, Kaynaşlı Havzası nın etrafında bulunan Dağlardan kaynaklanan kalın alüvyon yelpazelerle (Kuvaterner) örtülmüştür. Yerleşim alanı birinci derece deprem bölgesinde yer alması ve ilçenin aktif faylar tarafından kesilen alüvyon yelpazeler üzerinde gelişmiş olması nedeniyle deprem tehlikesiyle karşı karşıya kalmış bir durumdadır. Kaynaşlı alüvyon zemini zayıf jeo-mühendislik parametrelerine sahiptir. Bu nedenle kuvvetli yer hareketleri (M>5.0) sırasında olumsuz zemin-yapı etkileşimine yol açmaktadır. Araştırmada, sahanın yaklaşık 4-12m lik kalınlığının ayrıntılı zemin kesitleri ölçülmüş, iri ve ince taneli alüvyal çökelim birimlerinin yanal ve düşeyde kalınlık değişimleri saptanmıştır. Çalışmalar yüzeyde yer alan üst toprak zeminle beraber altta yer alan birbirine geçişli olan formasyonların bulunduğunu göstermiştir. Üst zeminde kalınlığı 1.0 m civarında değişen bitkisel toprağın altında kalınlığı 5-8 m arasında değişen siltli kum ve çakıldan oluşan alüvyon tabakası bulunmaktadır. Bu tabakanın altında ise konkordans olarak çakıl ve siltli kum katmanları yer almaktadır. Arazide Standart Penetrasyon Testi (SPT) ve sismik kırılma çalışması yapılmış, laboratuar deneyleri ile zemin örneklerinin fiziksel-mekanik özellikleri belirlenmiştir. Elde edilen geoteknik parametreler ve jeolojik gözlemler sonucu Çalışma alanının sığ geoteknik haritası hazırlanmıştır. Anahtar Kelimeler: Geoteknik özellikler, taşıma gücü, Kaynaşlı ilçesi (Düzce) * Burak YEŞİL, burakyesil@duzce.edu.tr, Tel: (380) /7133 1

5 ATEŞ A., YEŞİL B., TOPRAK B. Techniques for Geophysical and Geotechnical Geotechnical Investigation of Characteristics of Kaynaşlı (Düzce) TOKİ Residential Area Soils Abstract The study has been undertaken at Kaynaşlı town of Duzce. The study was aimed at evaluating the competence of the nearsurface formations as foundation materials. Geophysical and geotechnical methods of investigations were adopted. Kaynaşlı (Duzce) is a Pliyo-Quaternary depositional area and located on the central segment of the Duzce Fault Zone, which is one of the most active seismotectonic belt of the Western Anatolia. Kaynaşlı (Duzce) urban area was developed, as the consequence of rapid and massive construction continued during the last 30 years, towards the north, the west and soutwest of Duzce. The investigated area located at the eastern margin of the Duzce Basin. This structure is covered by thick alluvial fan deposits (Quaternary), originated at the Kaynaşlı Mountain, to the urban arae. Negative soil-structure interaction revealed, during the strong ground motions (M>5.0) due to the poor geoengineering properties of the Kaynaşlı alluvial soil. In this research, detailed soil sections of the upper horizon (approx m), lateral and vertical changes in thickness of coarse and fine grained alluvial depositional units were measured. The seismic refraction and vertical electrical soundings were performed at 12 points and seismic and electrical studies were conducted at the same points. The undisturbed and disturbed samples were collected at every 1.5 m in the boreholes. The geophysical results revealed to distinct geoelectric sequences which consist of topsoil and interchaled formation beneath it. Top soil consists of organic layer about 1.0 m of depth at the surface and silty clay with thickness of 5-8 m. Gravel and silty clay layers were placed concordanity below the top soil. Geotechnical laboratory tests exerted on soil samples to obtain physical and mechanical properties. Shallow geotechnical mapping of the research area was prepared depending on the geotechnical tests results and geological features observed in field. Keywords: Geotechnical properties, bearing capacity, Kaynaşlı district (Düzce) 1. Giriş Ülkemizin büyük bir bölümü deprem kuşağında bulunmaktadır. Düzce, tarih boyunca maruz kaldığı depremlerde çok büyük can ve mal kaybına uğramıştır. Ancak, 12 Kasım 1999 depreminden sonra can ve mal kaybını en aza indirmek için Düzce Belediyesi ile Düzce Bayındırlık İl Müdürlüğü ortak bir çalışma başlatmıştır. Bu çalışma ile Düzce de inşa edilen yapılarda bir kalite standardına ulaşılmaya çalışılmaktadır. Bu aşamada sadece kullanılan malzeme ve betonun miktar ve kalite bakımından yeterli olup olmadığı, inşaatın her aşamasında titizlikte kontrol edilmekte ve gerekli laboratuar deneyleri ile test edilmektedir. 2

6 BAÜ Fen Bil. Enst. Dergisi Cilt 16(1) 1-13 (2014) Gösterilen bu duyarlılık yapıların projelendirilmesi aşamasında gösterilmediği sürece, amaçlanan hedefe ulaşılması mümkün değildir. İyi bir projelendirme için zemin-yapı etkileşiminin, dolayısıyla da zeminin geoteknik özelliklerinin bilinmesi gerekmektedir. Bu çalışmada, Düzce Kaynaşlı ilçesinde TOKİ konutları için inşası planlanan alanda zemin özellikleri araştırılmıştır. Son yıllarda büyük ve devasa mühendislik yapılarının planlanması ve geniş alanlar tutması nedeniyle arazi çalışmalarına dayalı yöntemlerin maliyet açısından pahalı olmasıyla tamamlayıcı ve maliyet açısından daha ucuz yöntemler olan jeofiziksel yöntemlerin kullanılmasını gerekli kılmaktadır. Bundan dolayı bu çalışmada jeofizik ve geoteknik yöntemler bir arada olmak üzere Kaynaşlı TOKİ alanında yapılması planlanmış inşaat alanında her iki yöntem kullanılmış ve temel zeminin geoteknik özellikleri araştırmıştır. 2. Konu İle İlgili Önceki Çalışmalar Planlanan mühendislik yapıları eğer geniş bir alanı kaplıyorsa somut verilere dayanan diğer bir ifade ile örselenmiş ve örselenmemiş numune almayı içeren arazi deneyleri zaman almakla beraber aynı zamanda ekonomik olarak da pahalıya mal olmaktadır. Bunun için hem arazide geniş alanları ön etüd amacıyla taramak hem de arazi ve laboratuvar çalışmalarını pratikleştirmek ve tamamlayıcı olarak katkıda bulunmak amacıyla geoteknik ve jeofizik yöntem ve bulguların beraber kullanılmasının faydalı olduğu düşünülmektedir. Bu konuda Tonyalı ve Yıldırım [1] geoteknik ve jeofizik yöntemleri birlikte kullanarak zeminlerin özelliklerinin taşıma gücü ve oturma analizini temel alan yöntemlerin irdelenmesi ile ilgili olarak bir çalışma yapmışlardır, ve çalışma sonunda incelenen temel tipi ve boyutları için sismik yöntemlerle elde edilen nihai ve emniyetli taşıma gücü değerlerine göre yapısal analiz gerçekleştirmek yerine, bu verileri ön inceleme ve fizibilite aşamalarında değerlendirmenin daha faydalı olacağını belirtmişlerdir. Buna ek olarak, jeofizik yöntemlerin geniş çaplı arazi incelemelerinde, geoteknik çalışmaları kolaylaştırmak ve maliyetleri düşürmek maksatlı kullanılmasının uygun olacağını ilave olarak belirtmişlerdir. Buna benzer bir çalışma olarak Yalova ve Ankara nın Nallıhan ilçesine bağlı Çayırhan beldesinde, Kurtuluş ve Bozkurt [2,3] her iki yöntemi beraber uygulamışlar ve çalışma sonucunda zeminin yapılaşmaya uygunluk açısından yer mühendislik özelliklerini ortaya koymuşlardır. Sismik yöntemler kullanılarak bulunan nihai taşıma gücünün, kendi içinde ve diğer metotlar kullanılarak elde edilen değerlerle yeterince uyumlu olmadığını ortaya koymuşlardır. Sismik yöntemler içinde, laboratuar ve arazi deney sonuçlarıyla analiz yapan yöntemlere en yakın sonuçların, kayma dalgası hızlarını kullanarak hesaplama yapan yöntemler olduğunu ortaya koymuşlardır. 3. Materyal ve Metot 3.1. Çalışma alanı Düzce İli, Kaynaşlı İlçesi, 1 Pafta ve 294,295, 596 Parselinde ,44 m 2 inşaat alanında yapılacak olan 2B+Z+4 katlı 110 konutluk TOKİ inşaat alanının zemin özelliklerini belirlemek amacıyla Jeolojik, Jeofizik ve Jeoteknik zemin ölçümleri yapılmıştır. Çalışma alanı Düzce iline 15 km mesafede, D-100 karayoluna doğu-batı 3

7 ATEŞ A., YEŞİL B., TOPRAK B. uzanımlı olup bu karayolun güney ve kuzeyi boyunca yayılmış durumdadır. Bu çalışma alanıyla ilgili yer bulduru haritası Şekil 1 ve uydu görüntüsü Şekil 2 de verilmiştir. Şekil 1. Çalışma alanını (Düzce) yer bulduru haritası. Şekil 2. Çalışama alanı uydu görüntüsü [4] Yeraltı suyu konusuna gelince, çalışma alanında, mevsimlere bağlı olarak yüzeysel sular görülmekle beraber yeraltı suyuna rastlanılmamıştır Çalışma alanının jeolojisi Düzce jeolojik bakımdan IV. Zaman (kuarterler) alüvyon teşekküllerini kapsamaktadır. Alüvyon malzemeler akarsular boyunca oluşmuştur. Ova genel olarak toprak arazi ile kaplıdır. Yamaç, arazi ve tepelerde yer yer volkanik, andezit ve diyabaz kayalar ile kesilmiştir. Çalışma alanında, kuvaterner yaşlı alüvyonlar gözlenmektedir ve geniş yayılım gösteren ince elemanlı alüvyonlar, küçük boyutlu, çakıllı, kumlu, siltli, killi, az bloklu, yanal ve düşey geçişli seviyeler birbirleri içinde merceklenmeli, kamalanmalı, gevşek ve tutturulmamıştır (Şekil 3). Çalışma alanının olduğu bölgelerde yaklaşık 1.00m kalınlığında dolgu ve toprak yüzlek verir. Açılan sondajdan alınan örneklerin gözle yapılan tanımlamalardan yukarıdan aşağıya doğru; az kumlu siltli kil, siltli kil kum, siltli iri kumlu kil çakıl, iri kum çakıl serileri geçmektedir [5]. Bölgenin kuzeydoğu kısmında da kalker örtülerine rastlanmıştır. Çalışma alanı birinci derece deprem kuşağı üzerinde bulunmaktadır. 4

8 BAÜ Fen Bil. Enst. Dergisi Cilt 16(1) 1-13 (2014) Şekil 3. Çalışma alanının jeoloji haritası [5] 3.3. Materyal ve yöntem Çalışma alanından zemin profili ve zemin özelliklerini belirlemek amacı ile statik ve temel mühendislik çalışmaları için gerekli olan parametrelerin belirlenmesine yönelik olarak toplan derinliği 220 m olan, 11 adet örnek noktasında alüvyon zemini oluşturan kumlu çakıl tabakalarından örselenmiş örnek, ince taneli siltli çakıllı kum merceklerinden ise örselenmemiş zemin örneği, silindirik tüp numune alıcılar ile açılmış olan temel çukurlarından alınmıştır (Şekil 4) [6]. Şekil 4. Çalışma alanı sondaj dağılımı [7] 5

9 ATEŞ A., YEŞİL B., TOPRAK B. Sahada gerçekleştirilen sondajlarda her 1.5 m de bir SPT testleri ile örselenmiş numune ile belirli seviyelerden örselenmemiş (UD) numuneler alınmış ve kuyu içlerinde Standard Penetrasyon Testi uygulanmıştır (Şekil 5) [7]. Bu test ile dış çapı mm iç çapı mm olan Standard yarık tüp kg ağırlığında bir tokmak ile cm yükseklikten serbest olarak düşürülmüş ve zemine 15 er cm olarak 3 giriş (45 cm) için vurulması gereken darbe sayıları saptanmıştır. Şekil 5. Çalışma alanında SPT sondaj çalışması Sondajların tamamlanmasından 24 saat sonra yeraltı suyu ölçümleri yapılmış ve açılan sondaj kuyularında yeraltı suyuna rastlanmamıştır. Alüvyon malzemenin jeofizik parametreleri; P ve dalga hızı ve (VP) ve S dalga hızı (VS) sismograf cihazıyla sismik kırılma yöntemi uygulanarak belirlenmiştir. Çalışma alanında 3 adet sismik 2 adet resitivite çalışması yapılmıştır. Ölçüler karşılıklı atış yapılarak alınmış olup, serim boyu 24 m, jeofon aralığı 2m ve atış noktası ile ilk jeofon arası uzaklık (offset) 2 m olarak belirlenmiştir. Jeofon kuplajı toprak tabakasının üst kısmı cm olarak kazınıp jeofonların zemine iyice sıkıştırılması ile sağlanmıştır. Enerji kaynağı olarak 10 kg lık bir balyoz kullanılmış ve sismik P dalgaları yere iyice oturtulmuş bir çelik levha üzerine bu balyozun impulsif vuruşu ile gerçekleşmiştir. S dalgaları ise yere oturtulmuş ve üzerine arazi aracı çıkartılarak sabitlenmiş ahşap bir kütüğün iki ucundan balyozla vurarak oluşturulmuştur [8]. Düşey elektrik sondaj çalışmasında maksimum 450 volt potansiyele sahip Geotron tipi dijital çıkışlı sığ resistivite cihazı kullanılmıştır. Açılan 11 temel araştırma sondajlarının değişik derinliklerinden alınan örselenmemiş zemin örnekleri naylon torbalara konarak derhal laboratuara gönderilmiş ve çeşitli testlere tabi tutulmuştur [9,10]. Laboratuarda ise; granülometri, tane birim hacim ağırlığı (ɤ), kıvam limitleri (WL, WP, PI) geçirgenlik (k), porozite (n), boşluk oranı (e), doygunluk yüzdesi (Sr), rölatif sıkılık (Dr), konsolidasyon katsayısı (Cv), hacimsel sıkışma katsayısı (Mv) gibi fizik parametreler ile maksimum kuru birim hacim ağırlığı (ɤ kmax ), optimum su içeriği (w op t), kohezyon (c) ve içsel sürtünme açısı (ϕ) gibi geoteknik özellikler belirlenmiştir [9,10]. Bu değerlerden elde edilen sınır taşıma gücü değerleri ise aşağıda şekilde (Eş.4) hesaplanmıştır [11,12,13]. Buna göre, q = K cn + γ D N Kγ BN (4) u 1 c 1 f q+ 2 2 γ 6

10 BAÜ Fen Bil. Enst. Dergisi Cilt 16(1) 1-13 (2014) Alüvyon malzemenin (kumlu çakıl ve siltli kum) gevşek veya orta sıkı zemin sınıfında olması nedeniyle bölgesel kayma kırılması durumu kabul edilmiştir. Bu amaçla drenajsız kesme kutusu deneyi ile elde edilen kohezyon değerleri yerine, azaltılmış değerler olan c* =(2/3)c değerleri, içsel sürtünme açısı (ϕ) değerleri yerine de azaltılmış değerler olan ϕ*=(2/3)tan ϕ değerleri kullanılmıştır. Temel sistemi ve genişliği olarak, B=1.5 m genişlikli sürekli temel alınmıştır. Bu durumda temek şekil katsayıları, K 1 =1, K 2 =0.5 olarak alınmıştır. Yeraltı suyunun temel zeminine etkisi olmadığı kabul edilmiş ve ortalama doğal birim hacim ağırlık kumlu çakıl birim için ɤ n =1.55 gr/cm 3, siltli kum birim için ɤ n =1.60 gr/cm 3 alınmıştır. Örnekler temel çukurunda temel taban seviyesinde alındığı için düşey efektif gerilme (P o '=ɤ.D f =0 olarak kabul edilmiş ve güvenlik katsayısı (G S ) 3.5 olarak alınmıştır ve örnek bir çalışma yapılmıştır [14]. 4. Arazi Çalışmalarının Bulguları Çalışma alanının özelliklerini ortaya koymak amacı ile yapılan sismik kırılma çalışmaları sonucunda V P1 : m/sn ve V S1 : m/sn hız değerine sahip, yüzeyden itibaren derinliği yer yer m civarında değişen gevşek örtü tabakasının varlığı tespit edilmiştir. Örtü tabakasının altında V P2 : m/sn ve V S2 : m/sn arasında hız değerine sahip tabaka siltli kil tabakası olarak değerlendirilmiştir. Sismik hızların ampirik bağıntılarda kullanılması ile bulunan dinamik zemin parametreleri Tablo 1 de verilmiştir. Tablo 1. V P ve V S dalga hızlarına göre hesaplanan zemin dinamik elastik parametreleri. Serim No S1 S2 S3 V P V S d E G (m/s) (m/s) (gr/cm 3 ) (kg/cm 2 ) (kg/cm 2 ) h , Tablo 1 (devam). V P ve V S dalga hızlarına göre hesaplanan zemin dinamik elastik parametreleri. K (kg/cm 2 ) K S (kg/cm 2 ) Oturma (cm) q S (kg/cm 2 ) Zemin Büyütmesi ( 0.002V ) 16+ p d= 10 T o (sn) (5) 7

11 ATEŞ A., YEŞİL B., TOPRAK B. dv E = 100 p s p s 2 s ( 3V + 4V )( V V ) (6) TV p1v s p2 h 100 Vp 12V p22 d V G = = (7) K 4 d V p 2 V s 2 3 = 100 (8) q = s 0 1 s1.02d V 10 (9) Yapılan sismik kırılma çalışması sonucu elde edilen V P ve V S hızları değerlendirildiğinde, yerel zemin sınıfı Z3 olarak bulunmuştur (Tablo 2). Çalışma alanında yer alan birimlere ait yataklanma katsayısı (Eş.10) aşağıdaki eşitlik ile hesaplanmıştır. K s Vp1 40 s1 V s1 = 10 ( 100q ) (10) Buna göre yataklanma katsayısı 1. Katman için Ks=678 ton/m 3 ve 2. tabaka için ise K s =2095 ton/m 3 olarak bulunmuştur. Tablo 2. Deprem yönetmeliğine göre zeminlerin sismik sınıflandırılması [15]. Deprem Yönetmeliğine V S T a -T b Göre Yerel Zemin Sınıflaması (m/sn) (sn) V p /V s G s (kg/cm 2 ) E d (kg/cm 2 ) q s (kg/cm 2 ) Z1 Çok Sıkı Zemin > >10000 > Z2 Sıkı-Katı Z3 Orta Sıkı- Bozuşmuş Z4 Gevşek-Yumuşak < <600 <1700 < Elektrik özdirenç bulguları Jeofizik resistivite düşey kesitlerde görülen düşük resistivite değerleri ( ohm), yeraltı suyu olanakları açısından zayıf kısımları, yüksek resistivite değerleri ( ohm) kesimler ise çakıllı, kumlu sert kıvamlı siltli kil tabakası olarak yorumlanmıştır Geoteknik bulgular Çalışma alanında yapılan sondaj çalışmasında alınan örselenmiş (SPT) ve örselenmemiş (UD) numuneleri üzerinde yapılan su içeriği deneyi sonucunda (Wn) % arasında bulunmuştur. Bu çalışmada zeminin doğal su içeriğinin göreceli olarak düşük olduğunu ve neminin doğal haldeki durumunda bulunduğunu göstermektedir. Çalışma alanında sondaj çalışmasında her 1.5m derinlikte yapılan Standard Penetrasyon Testinde 8

12 BAÜ Fen Bil. Enst. Dergisi Cilt 16(1) 1-13 (2014) (SPT-N) alınan örselenmiş numuneler ile örselenmemiş (UD) numuneler üzerinde laboratuarda yapılan elek analizi deneyi sonucunda elde edilen % çakıl, kum, silt ve kil değerleri Tablo 3 de verilmiştir. Zemin iyi derecelenmiş olarak olarak sınıflandırılmıştır. Tablo 3 den de görüleceği gibi zemin genellikle ince taneli formasyonlardan (% ) oluşmaktadır. Tablo 3. Elek analizi sonuçları Çakıl (%) Kum (%) Kil ve silt (%) Zemin örneklerinin likit limitleri % 31 ile 47, Plastik Limitleri % 14 ile 24 ve Plastisite İndisleri ise % 13 ile 25 arasında değişmektedir. Genel olarak yüksek likit ve plastik limite sahip olan zeminler zayıf temel materyaller olarak kabul edilir. Bununla beraber plastiklik indisi % 20 nin altında olan zeminler iyi mühendislik özelliği gösterir. Test yapılan zemin örneklerinin kıvamlılık İndisi I C = olarak bulunmuştur. Bu değer zeminin sıkı-çok sert olduğunu belirtmektedir. Test yapılan zemin örneklerinin ortalama zemin sıkışabilirliği C C = orta sıkışabilir olarak tespit edilmiştir. Ortalama zemin plastisitesi PI=13-25 olarak bulunmuştur. Plastisite indisine göre şişme derecesi orta ve şişme yüzdesi olarak bulunmuştur [16]. Elde edilen zemin verileri değerlendirilmiş ve zemin sınıfı CL olarak belirlenmiştir. Kuru dayanım ortayüksek genleşme özelliği yok-çok yavaş, sağlamlık orta olarak belirlenmiş olup, kohezyon (c) kpa, içsel sürtünme açısı (ϕ), 6-11 olarak bulunmuştur Zemin taşıma gücünün değerlendirilmesi Çalışma alanında yer alan zeminlere ait taşıma gücü hesapları, SK-1 ( m) ve SK-5 No lu ( m) sondajlarda siltli kil tabakasından belirtilen derinliklerden alınan örselenmemiş numuneler üzerinde yapılan üç eksenli basınç dayanımı deneylerinden yararlanarak hesaplanmıştır. Buna göre; yüzeysel temeller için nihai taşıma gücü temel kazı derinliğinin (D f ) 1.50 m olması, temel genişliği (B) 1.00m olması ve mütemadi temel tipi seçilmesi durumunda zeminin kıvam ve dayanım özellikleri dikkate alındığında zemin emniyet gerilmesi (q all ); 1.4 q all 1.7 kg/cm2 arasında, temel kazı derinliğinin (D f ) 3.00m olması durumunda ise, 1.57 q all 1.75 kg/cm2 arasında bulunmuştur. Baskın periyodu 1/1 1.5 ve 1.5 katsayıları ile çarpılarak, yapı doğal periyotlarının ın yer almaması gereken amplifikasyon bölgesinin nin T o ;0.50 s için; T o1 =0.67*0.50=0.34 ve T o2 =1.50*0.50=0.75 arasında olduğu bulunmuştur. Jeofizik ve geoteknik sonuçlar çalışma alanında üstte siltli kil ve kumdan oluşan 5-7 m kalınlığında alüvyon ile onun altında yanal geçişli siltli kil ve çakıl tabakalarının diskordans olarak bulunduğunu göstermiştir. Geoteknik sonuçları göreceli olarak zeminin düşük su içeriğine sahip olduğunu, plastisite indisine göre zeminin şişme derecesinin orta ve şişme yüzdesinin % olduğu bulunmuştur. Yukarıdaki sonuçlara göre çalışma alanında, zeminde meydana gelebilecek deformasyonları engellemek için temel kazı derinliğinin en az m ye indirilmesi, doğal zeminden itibaren cm iri malzeme doldurarak cm tabakalar halinde kademeli olarak en az % 95 proktor sağlayacak şekilde sıkıştırılması, her kademede düzenli olarak sıkışma kontrolünün yapılması, sıkışmış bu dolgu tabakası üzerine 20 cm grobeton dökülmesi ve uygun temel sisteminin bunun üzerine inşası uygun görülmektedir. 9

13 ATEŞ A., YEŞİL B., TOPRAK B. Çalışma alanının zemin özellikleri Tablo 4 de bu özelliklere göre elde edilen çalışma alanının sığ geoteknik haritası Şekil 8 de verilmiştir. Sondaj No Tablo 4. Çalışma alanında yer alan zeminlerin indeks özellikleri. Numune Derinlik (m) Su İçeriği (%) Zemin Sınıfı LL (%) Atterg Limitleri PI (%) PI (%) Sıkışma İndici (C c ) Kıvamlılık İndisi (I c ) SK-1 SPT 1,50-1, CL SK-1 UD CL SK-1 SPT CL SK-2 SPT CL SK-2 UD CL SK-2 SPT CL SK-2 SPT SC SK-2 SPT GC SK-3 SPT SC SK-4 SPT SC SK-4 UD CL SK-5 SPT SC SK-5 SPT SC SK-8 UD CL SK-8 SPT CL SK-8 SPT CL SK-8 SPT CL SK-9 SPT CL SK-9 UD SC SK-9 SPT CL SK-9 SPT CL SK-9 SPT CL SK-10 SPT CL SK-10 UD CL SK-10 SPT CL SK-10 SPT SC SK-10 SPT CL SK-10 SPT CL SK-11 SPT CL SK-11 SPT CL SK-11 SPT CL

14 BAÜ Fen Bil. Enst. Dergisi Cilt 16(1) 1-13 (2014) Tablo 4 (devam). Çalışma alanında yer alan zeminlerin index özellikleri. Sondaj No Kıvam Sıkışabilirlik Şişme Kuru Dayanım Genleşme SK-1 Sert Orta Yok, Çok Az Hızlı Yavaş Yok, Çok Yavaş SK-1 Sert Orta Yok, Çok Az Hızlı Yavaş Yok, Çok Yavaş SK-1 Sert Orta Yok, Çok Az Hızlı Yavaş Yok, Çok Yavaş SK-2 Sert Orta Yok, Çok Az Hızlı Yavaş Yok, Çok Yavaş SK-2 Sert Orta Yok, Çok Az Hızlı Yavaş Yok, Çok Yavaş SK-2 Çok sert Orta Yok, Çok Az Hızlı Yavaş Yok, Çok Yavaş SK-2 Çok Sert Orta Yok, Çok Az Hızlı Yavaş Yok, Çok Yavaş SK-2 Çok Sert Orta Yok, Çok Az Hızlı Yavaş Yok, Çok Yavaş SK-3 Sert Orta Yok, Çok Az Hızlı Yavaş Yok, Çok Yavaş SK-4 Çok Sert Orta Yok, Çok Az Hızlı Yavaş Yok, Çok Yavaş SK-4 Çok Sert Orta Yok, Çok Az Hızlı Yavaş Yok, Çok Yavaş SK-5 Çok Sert Orta Yok, Çok Az Hızlı Yavaş Yok, Çok Yavaş SK-5 Çok Sert Orta Yok, Çok Az Hızlı Yavaş Yok, Çok Yavaş SK-8 Çok Sert Orta Yok, Çok Az Hızlı Yavaş Yok, Çok Yavaş SK-8 Çok Sert Orta Yok, Çok Az Hızlı Yavaş Yok, Çok Yavaş SK-8 Çok Sert Orta Yok, Çok Az Hızlı Yavaş Yok, Çok Yavaş SK-8 Çok Sert Orta Yok, Çok Az Hızlı Yavaş Yok, Çok Yavaş SK-9 Çok Sert Orta Yok, Çok Az Hızlı Yavaş Yok, Çok Yavaş SK-9 Çok Sert Orta Yok, Çok Az Hızlı Yavaş Yok, Çok Yavaş SK-9 Çok Sert Orta Yok, Çok Az Hızlı Yavaş Yok, Çok Yavaş SK-9 Çok Sert Orta Yok, Çok Az Hızlı Yavaş Yok, Çok Yavaş SK-9 Çok Sert Orta Yok, Çok Az Hızlı Yavaş Yok, Çok Yavaş SK-10 Çok Sert Orta Yok, Çok Az Hızlı Yavaş Yok, Çok Yavaş SK-10 Sert Orta Yok, Çok Az Hızlı Yavaş Yok, Çok Yavaş SK-10 Çok Sert Orta Yok, Çok Az Hızlı Yavaş Yok, Çok Yavaş SK-10 Çok Sert Orta Yok, Çok Az Hızlı Yavaş Yok, Çok Yavaş SK-10 Sert Orta Yok, Çok Az Hızlı Yavaş Yok, Çok Yavaş SK-10 Çok Sert Orta Yok, Çok Az Hızlı Yavaş Yok, Çok Yavaş SK-11 Sert Orta Yok, Çok Az Hızlı Yavaş Yok, Çok Yavaş SK-11 Çok Sert Orta Yok, Çok Az Hızlı Yavaş Yok, Çok Yavaş SK-11 Çok Sert Orta Yok, Çok Az Hızlı Yavaş Yok, Çok Yavaş Şekil 8. Kaynaşlı TOKI çalışma alanının sığ geoteknik haritası 11

15 ATEŞ A., YEŞİL B., TOPRAK B. 5. Tartışma ve Çalışmanın Değerlendirmeler Çalışma alanında sismik ve geoteknik yöntemler birlikte kullanılmıştır. Bu alana TOKİ idaresi toplu konut yapmayı planlamıştır. Bu amaçla yapılmış olan deneyler sonucunda her iki yöntemle bulunan sonuçların paralellik taşıdığı görülmüştür. Elde edilen parametreler temel zeminin yapılaşmaya uygun olup taşıma gücü ve oturma açısından bir riskin olmadığını ortaya koymuştur. Bu çalışmadaki temel amaç çalışma alanının geoteknik zemin özelliklerinin araştırmasıyla beraber her iki yöntemin benzer sonuçlar verip vermediğinin araştırılmasına dayanmaktadır. İnşaat mühendisliği disiplininde ağırlıklı olarak arazi deneyleri kullanılırken, Jeoloji ve Jeofizik Mühendisliği disiplinlerinde daha çok sismik ve jeofizik yöntemler kullanılmaktadır. Bu çalışma ilgili yöntemler arasında tezat olmadığını her iki yöntemin birlikte kullanılabildiğini göstermiştir. Ve burada esas belirtilmek istenen noktanın somut verilere dayalı arazi yöntemlerinin yanında tamamlayıcı olarak da sismik ve jeofizik yöntemlerin kullanılmasının uygun olacağının görülmüş olmasıdır. Kaynaklar [1]. Yıldırım H., Tonyalı İ. Zemin İnceleme Yöntemlerini Kullanan Taşıma Gücü Analiz Metodlarının İncelenmesi, 4. Geoteknik Sempozyumu 1-2 Aralık 2011, Çukurova Üniversitesi, 1-2 Aralık 2011, Adana. [2]. Kurtuluş, C., Bozkurt, A., Çayırhan İlçesi nin, Ankara, Zemin Özelliklerinin Jeofizik Ve Geoteknik Yöntemlerle Araştırılması, Uygulamalı Yerbilimleri Sayı:2, 15-27, [3]. Kurtuluş, C., Bozkurt, A., Jeofizik Ve Geoteknik Metotlarla Mühendislik Uygulamaları: Yalova da Arazi Uygulaması, Uygulamalı Yerbilimleri Sayı:1, 1-14, [4]. Kaynaşlı ilçesi sınırlarını gösteren bir uydu görüntüsü, [5]. M.T.A Genel Müdürlüğü ve Ankara Üniversitesi (A.U), 1999, 17 Ağıstos 1999 Depremi Sonrası Düzce (Bolu) İlçesi Alternatif Yerleşim Alanlarının Jeolojik İncelenmesi, TÜBİTAK Yer Deniz Atmosfer Bilimleri ve Çevre Araştırma Grubu Raporu 59. [6]. ASTM D Standard Test Method for Standard Penetration Test (SPT) and Split-Barrel Sampling of Soils. [7]. Ateş, A., (2012) tarihli TOKİ Jeolojik ve Geoteknik Etüt Raporu [8]. ASTM D Standard Guide for Using the Seismic Refraction Method for Subsurface Investigation. [9]. TS , 2006, İnşaat Mühendisliğinde Zemin Laboratuvar Deneyleri - Bölüm 1: Fiziksel özelliklerin tayini, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, TS , 2006, İnşaat mühendisliğinde zemin laboratuvar deneyleri-bölüm 2: Mekanik özelliklerin tayini, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, [10]. ASTM D 2487 (American Society for Testing for Materials), 2000, Standard Particle for Classification of Soils for Engineering Porposes (Unified Soil Classifications Systems). Annual Book of ASTM Standards. [11]. Terzaghi, K., Theoretical Soil Mechanics Wiley, New York. [12]. Terzaghi, K.,ve Peck, R.B.,1948 Soil Mechanics In Engineering Practice Wiley, 729, New York. 12

16 BAÜ Fen Bil. Enst. Dergisi Cilt 16(1) 1-13 (2014) [13]. Terzaghi, K., Peck, R.B Soil Mechanics in Engineering Practice. New York(Milley) 2nd. Ed. [14]. Tezcan, S.S., Keçeli, A., Özdemir Z., (2006). Allowable bearing capacity of shallow foundations based on shear wave velocity, Technical Note, İstanbul. [15]. Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik (1998) [16]. Holtz, W.G., Gibbs, H.J., Engineering Properties Of Expansive Clays. Transaction, ASCE, Vol.121, Notasyon V P : P dalga hızı, ɤ n : Doğal birim hacim ağırlığıdır V S : S dalga hızı, D f : Temel derinliği K : Balk modülü B : Temel genişliği E : Elastisite modülü ϕ : İçsel sürtünme açısı G : Kayma modülü c : Kohezyon ԛ u : Sınır taşıma gücü N c, N q, N ɤ : Taşıma gücü faktörleri q s : Zemin emniyet gerilmesini K 1, K 2 : Temel şekil katsayıları M w : Moment büyüklüğü L : Fay uzunluğu (km) 13

17 BAÜ Fen Bil. Enst. Dergisi Cilt 16(1) (2014) Rahmanlar Aglomerası na (Yağcılı/Manisa) Ait İnce Taneli Malzemelerin Jeoteknik Özellikleri ve Düzenli Katı Atık Sahalarında Kullanılabilirliği Ali Kamil YÜKSEL 1,*, Ahmet ÇONA 2 1 Balıkesir Üniversitesi, Jeoloji Mühendisliği Bölümü, Balıkesir 2 TOKİ Yeni Mahalle 1. Etap, B 6.Blok D:8, Balıkesir Özet Düzenli bir katı atık depolama alanı için depolama tabanını oluşturacak alt ve üst geçirimsizlik tabakasının permeabilite değeri 1x10-8 m/sn veya bu değerden daha küçük olmalıdır. Bu amaçla Manisa Yağcılı köyü ince taneli zeminlerinde permeabilite deneyleri uygulanmıştır. Burada amaç, güvenli geçirimsizliği sağlamak ve atık suların yer altı sularına karışmasını önlemektir. Yağcılı numunelerinin plastisite indisleri ve likit limitleri yüksek değerlerle temsil edilmektedir. Elde edilen likit limit ve plastisite indisi değerlerine göre numuneler, plastisite kartında MH yani yüksek plastisiteli silt olarak belirlenmiştir. Çağış köyü numuneleri % 12 kum, % 69 silt ve % 19 kil tane boyutlu malzemelerden oluşmaktadır. Ayrıca geçirgenlik katsayısı çizelgesinde numuneler pratik olarak geçirimsiz olarak belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Katı atıklar, jeoteknik özellikler, yer altı suları, geçirgenlik. Geotechnical features and evaluation of usage in sanitary landfills of fine graded soils of Rahmanlar Aglomera (Yağcılı/Manisa) Abstract Permeability value of lower and upper layers forming storage floor should be 1x10-8 m/sn or less than for a sanitary solid waste landfill. For this aim, permeability tests were done on Manisa Yağcılı village fine graded soils for the purpose comparing the usage in solid waste landfills. The main goal in here is gaining safe permeability conditions and preventing mixing of waste waters to ground waters. Yağcılı samples represent with high plasticity index and liquid limit. Samples are MH that is to say high plasticity silt on plasticity chart according to their liquid limit and plasticity index * Ali Kamil YÜKSEL, akyuksel@balikesir.edu.tr ( ). 14

18 YÜKSEL A. K., ÇONA A. value. Yağcılı village samples consist of on average 12 % sand, 69 % silt and 19 % clay grain size materials. Yağcılı samples were determined as practically impervious on the coefficient permeability table. Keywords: Solid wastes, geotechnical properties, ground waters, permeability. 1. Giriş Depolanan katı atıkların sahip olduğu su içeriğine, depolama alanına gelen yağış suları da eklendiğinde kirlilik değeri yüksek, önemli miktarda atık su ortaya çıkmaktadır. Bu atık suyun yer altı suyuna ve çevreye zarar vermemesi için kontrol altına almak amacıyla depolama alanı tabanında bir sızdırmazlık tabakası oluşturulmaktadır. Doğal geçirimsiz malzeme olarak killer ekonomikliği ve teminindeki kolaylığı nedeniyle öncelikle tercih edilmektedir. Bu amaçla doğal geçirimsiz malzeme olarak Yağcılı köyü ince taneli malzemelerinin katı atık sahalarında kullanılabilirliği bu çalışma kapsamında araştırılmıştır (Şekil 1). Düzenli katı atık sahalarındaki geçirimsiz kil tabakaları 30 cm lik sıkıştırılmış katmanlar şeklinde döşenir. Sıkıştırılmış olan kil tabakasının geçirimlilik katsayısı, Çevre Bakanlığı nın ilgili çevre yasasında maksimum 1x10-8 m/sn olması öngörülmektedir [1]. Bu kapsamda Yağcılı köyü numuneleri üzerinde bir takım permeabilite deneyi yapılmış ve istenilen geçirimsizlik katsayısı değeri ve jeoteknik özellikler belirlenmeye çalışılmıştır. Şekil 1. İnceleme alanının yer bulduru haritası (KAFZ: Kuzey Anadolu Fay Zonu; DAFZ: Doğu Anadolu Fay Zonu; İTSZ: İç Torid Sütur Zonu; İ.Z.: İstanbul Zonu; İAESZ: İzmir-Ankara-Erzincan Sütur Zonu; T.H.: Trakya Havzası; RIZ: Rodop Istranca Zonu) [2]. 15

19 BAÜ Fen Bil. Enst. Dergisi Cilt 16(1) (2014) 2. Stratigrafi İnceleme alanının yer aldığı Savaştepe (Balıkesir) Soma (Manisa) arasında İzmir- Ankara Sütur Zonu doğuda Torid ve batıda Pontid birimlerini ayırmaktadır. İnceleme alanının batısında yer alan Pontidler, Sakarya Zonu nun Jura öncesi kayaçlarından, doğuda yer alan Toridler ise grovak ve şeyllerden oluşan fliş içerisinde Mesozoyik yaşlı büyük kireçtaşı bloklarından ve ultramafik kayaçlardan oluşmaktadır. Alt-Orta Eosen yaşlı Başlamış Formasyonu, Bornova Fliş Zonu üzerinde uyumsuz olarak yer almaktadır. Neojen yaşlı volkanoklastik ve sedimanter kayaçlar kendilerinden daha yaşlı tüm birimleri uyumsuz olarak örtmektedir. Şekil 2. İnceleme alanının içerisinde yer aldığı Savaştepe-Soma arasının jeoloji haritası [3] 2.1. Karakaya kompleksi İlk kez Bingöl vd. (1975) tarafından adlandırılan Karakaya Kompleksi şiddetlice deforme olmuş, kısmen metamorfizma geçirmiş Permiyen ve Triyas yaşta klastik ve volkanik kayaçlardan oluşmaktadır [4]. Karakaya Kompleksi iki bölüme ayrılmaktadır. Yapısal ve muhtemelen stratigrafik olarak altta yer alan Alt Karakaya Kompleksi, Paleozoyik sonu veya Triyas ta yeşilşist ve mavişist fasiyesinde metamorfizma geçirmiş 16

20 YÜKSEL A. K., ÇONA A. mafik lav, mafik piroklastik kaya, şeyl ve kireçtaşı ardalanmasından oluşmuştur [5]. Üst Karakaya Kompleksi ise kuvvetlice deforme olmuş Permiyen veya Triyas yaşta klastik, volkanoklastik ve volkanik kayalardan oluşmaktadır. Ayrıca birim içerisinde çok sayıda Karbonifer ve Permiyen yaşta ortama yabancı kireçtaşı blokları yer almaktadır [5]. Karakaya Kompleksi nin çökelme ortamını ve tektonik gelişimini izah eden iki model bulunmaktadır. Bunlardan rift modeli ilk olarak Bingöl vd. (1975) tarafından önerilmiş, Yılmaz (1981), Şengör ve Yılmaz (1981), Şengör vd. (1984), Şengör (1984), Koçyiğit (1987), Genç ve Yılmaz (1995) ve Göncüoğlu vd. (2000) tarafından ise aynı model geliştirilmiştir [4,6-12]. Rift modelinde, Karakaya Kompleksi kayaları Geç Permiyen yaşında bir riftte oluşmuş, bu rift daha sonra okyanusal bir kenar denize dönüşmüş ve en Geç Triyas ta kapanmıştır. Bir diğer model olan dalma-batma-eklenme modeli ise ilk kez Tekeli (1981) tarafından önerilmiş, Pickett vd. (1995), Pickett ve Robertson (1996) ve Okay (2000) tarafından aynı model geliştirilmiştir [13-16]. Dalma-batma-eklenme modeline göre ise Karakaya Kompleksi, Paleo-Tetis in Triyas ta kuzeye Lavrasya aktif kıta kenarı boyunca dalma-batması ile oluşmuş bir eklenir prizmayı temsil etmektedir Bornova fliş zonu İlk kez Brinkmann (1971) tarafından tanımlanmış olan bu zon İzmir-Ankara Sütur Zonu ile Menderes Masifi arasında yer alan karmaşık kayalardan oluşmaktadır [17]. Erdoğan (1990) İzmir-Bornova civarında yaptığı incelemelerde bu birime Bornova Karmaşığı adını vermiştir [18]. Bornova Fliş Zonu Mastrihtiyen-Daniyen yaşında ve fliş fasiyesinde bir matriks ve bu matriks içerisinde yer alan boyları 20 km yi geçen neritik kireçtaşı bloklarından oluşmaktadır [3,19-21]. Erdoğan ve Güngör (1992) matriks ile sarılmış bu kireçtaşı bloklarının Triyas tan Kampaniyen e kadar değişik yaşlar verdiğine değinmişlerdir [19]. Orta-kalın tabakalı, çok kırıklı ve boşluklu, yer yer çok kolay ayrışabilme özelliğindedir. Bornova Fliş Zonu nun matriksini egemen olarak grovaklar ve seyrek şeyller oluşturur. Arazi çalışmalarında tabakalanma gözlenmeyen grovaklar genelde açık kahverengi, gri ve sarımsı renkte ve bol kırıklıdır. Şeyller ise bu grovaklar arasında yer yer ara seviye şeklinde gözlenmektedir. Fliş içinde blok olarak yer alan Mesozoyik kireçtaşları ise masif, rekristalize ve genelde dolomitiktir. Fliş içerisindeki ultramafik kayalar ise inceleme alanının kuzeydoğusunda ve güneybatısında mostra vermektedir. Bu mostralarda gözlenen ultramafik kayalar yer yer serpantinleşmiştir ve genelde harzburjitten oluşmaktadır Başlamış formasyonu İlk kez Akdeniz (1980) tarafından tanımlanmış olan formasyon başlıca gri, kahverengi ve beyazımsı renk tonlarında, orta-kalın tabakalı marn-kireçtaşı-kumtaşı ve çakıltaşlarından oluşmaktadır [22]. Bornova Flişine ait kayaçlar üzerinde uyumsuz olarak çökelen bu birimin en iyi gözlendiği yer Gelenbe doğusu ve inceleme alanının dışında Akhisar-Sındırgı karayolu üzerinde bulunan Başlamış Köyü ve çevresidir. Tabanda ofiyolit çakıllarından oluşan bir çakıltaşı ile başlayan formasyon üste doğru kumtaşı, marn ve kireçtaşına geçiş yapar. Okay ve Siyako (1993) formasyondan aldıkları örneklerde Erken-Orta Eosen yaşı veren fosiller tespit etmiş, Akdeniz (1980) ise formasyonun alt kesimlerinde İlerdiyen-Kuveziyen, üst kesimlerinde ise Lütesiyen yaşlarını veren fosiller tespit etmiştir [20, 22] Rahmanlar aglomerası İnceleme alanının kuzeydoğusunda ve güneydoğusunda yayılım gösteren birimlerdir. Rahmanlar aglomerası, genellikle yuvarlak ve yarı köşeli, çoğunluğu andezit çakıl ve bloklarının tüf ile tutturulmasından oluşur. Aglomeraların arasında kalın tüfit ve ince 17

21 BAÜ Fen Bil. Enst. Dergisi Cilt 16(1) (2014) silttaşı tabakaları da gözlenebilmektedir. Bu tüfit seviyesi ise yer yer kaolenleşmiştir. Rahmanlar Aglomerası, inceleme alanında doğrudan Bornova Flişi üzerinde uyumsuz olarak bulunmaktadır. Aralarında bulunan tüfit ve silttaşı, aglomeraların sedimantasyonu anında ortama geldiklerini ve birlikte çökeldiklerini göstermektedir. Bu çalışmada, düzenli katı atık sahalarında kullanılacak geçirimsiz malzeme olarak kaolenleşmiş bu tüfitlerden yararlanılmıştır Savaştepe formasyonu Konglomera, kiltaşı, marn ve tüfit ardalanmalı birim Savaştepe Formasyonu olarak adlandırılmıştır. Formasyon, Soma Savaştepe karayolu üzerinde izlenilmektedir. Marn, kiltası, tüfit, konglomera ardalanmasından oluşmuştur. Konglomeralar, alttaki birimlerin çeşitli boyuttaki çakıllarını kapsamaktadır. Savaştepe Formasyonu, Bornova Fliş ine ait birimler üzerine diskordan olarak gelmektedir. Üstte ise alüvyon ile örtülüdür. Yaklaşık 250 metre kalınlık gösteren Savaştepe Formasyonu, Savaştepe Soma arasında geniş bir yayılım gösterir. Kadınköy ile Beyce köyü arasındaki marnlardan araştırmacılar tarafından elde edilen fosile göre birimin yaşı Pleyistosen olarak kabul edilmiştir [23] Alüvyon İnceleme alanının kuzeybatısında ve ayrıca küçük akarsular çevresinde dar şeritler boyunca yüzeyler. 3. Jeoteknik Özellikler Yağcılı Köyü (Manisa) ve çevresinde mostra veren Rahmanlar Aglomerası na ait kaolenleşmiş ince taneli zeminlerin jeoteknik özelliklerini belirlemek amacıyla araziden örselenmiş ve örselenmemiş numune alınarak laboratuarda, indeks, Atterberg, elek, kompaksiyon, permeabilite ve serbest basınç deneyleri yapılmıştır. Örselenmemiş numuneler Shelby tüpleri ile hidrolik baskıyla alınmıştır. Laboratuarda yapılan tüm deneyler için TS 1901 e göre numune alınmış, TS 1900 ve TS 2028 e göre deneyleri yapılmış, TS 1500 e göre tanımlamaları yapılmıştır [24-27]. Laboratuar deneyleri sonucunda elde edilen fiziksel özellikler Tablo 1 de gösterilmiştir. Numunelerin tane çapı dağılımlarının belirlenmesi için yıkamalı elek analizi ve hidrometre deneyleri yapılmıştır. İnceleme alanına ait numunelerinin çakıl, kum, silt ve kil tane çapı bileşenlerinin ağırlıkça yüzdeleri ortalama olarak % 12 Kum, % 69 Silt ve % 19 Kil tane boyundaki malzemelerden oluşmaktadır. İnce taneli zeminlerin mühendislik davranışları büyük ölçüde içerdikleri su miktarına bağlı olarak değişiklik göstermektedir. İçindeki su miktarı arttırılınca killi bir zeminin kıvamı katı durumdan viskoz bir sıvı kıvamına kadar değişebilir. Buna bağlı olarak, zeminin mukavemeti, yük altında şekil değiştirmesi ve sıkışma gibi mühendislik özelliklerinde farklılıklar meydana gelmektedir [28]. Killerin kıvamında su içeriğine bağlı olarak meydana gelen değişimleri deneysel olarak saptayabilmek için kıvam limitleri tanımlanmıştır. Yağcılı numunelerinin kıvam limitlerini belirlemek amacıyla numuneler üzerinde TSE 1900 a göre laboratuar deneyleri yapılmıştır (Tablo 2) [25]. 18

22 YÜKSEL A. K., ÇONA A. Şekil 3. İnceleme alanının jeoloji haritası Kıvam limitlerinden likit limit ve plastisite indeksi değerleri kullanılarak, örnekler birleştirilmiş zemin sınıflandırma sistemine göre sınıflandırılmışlardır. On adet numune 19

23 BAÜ Fen Bil. Enst. Dergisi Cilt 16(1) (2014) üzerinde yapılan deneylerden, plastisite kartındaki dağılımları incelendiğinde tüm örneklerin A doğrusunun altında kalarak zemin sınıfının MH (yüksek plastisiteli silt) grubunda yer aldığı görülmüştür (Şekil 4). Ayrıca Yağcılı Köyü numuneleri Burmister (1951) ve Leonards (1962) plastisite indeksine dayalı sınıflandırmaları yapılmıştır [29,30]. Burmister (1951) sınıflamasına göre numuneler yüksek plastisiteli çok yüksek plastisiteli zemin olarak tanımlanmıştır [29]. Leonards (1962) plastisite indeksi sınıflamasına göre ise plastik-çok plastik zemin olarak belirlenmiştir [30]. Tablo 1. İnceleme alanından alınan numunelerin fiziksel özellikleri. ÖZELLİKLER Doğal Birim Hacim Ağırlığı γ n (kn/m 3 ) Kuru Birim Hacim Ağırlığı γ k (kn/m 3 ) Doygun Birim Hacim Ağırlığı γ d (kn/m 3 ) Tane Özgül Ağırlığı Gs Doğal Su İçeriği ω n (%) Tabi Boşluk Oranı e (%) Tabi Porozite n (%) En Yüksek DEĞİŞİM ARALIĞI En Düşük Aritmetik Ortalama 18,15 17,22 17,68 13,31 12,10 12,63 18,20 17,32 17,76 26,10 25,37 25,67 49,64 41,92 44,62 1,09 0,95 1,032 0,52 0,49 0,5073 Tablo 2. İnceleme alanındaki numunelerin kıvam limitleri ve plastisite indeksi değerleri. Kıvam limitleri Değişim aralığı En Düşük En Yüksek Ortalama Likit limit (LL) 83,22 96,00 89,89 Plastik limit (PL) 44, Plastisite indeksi (PI) ,54 42,15 Kıvamlılık indeksi (Ic) 1, ,07 Aktivite (A) 1,62 3,33 2,33 Likitlik indeksi (I L ) -0,10-0,04-0,07 Aktivite, plastisite indisinin zeminin 0,002 mm çapına karşılık gelen geçen yüzdesine oranı olarak tanımlanır [31]. Örneklerin aktivite sınıflaması, Gillot a (1987) göre yapılmıştır [32]. Yağcılı numunelerinin aktivite değeri A=2,33>1,25 olduğu için aktif kil olarak tanımlanır. Likitlik indeksi, bir zeminin doğal su içeriği ile plastik limiti arasındaki farkın plastisite indeksine oranıdır ve I L ile gösterilir. İnce taneli zeminlerde likitlik indeksi, konsolidasyon derecesi hakkında da bir bilgi verebilmektedir. Bu doğrultuda Yağcılı numunelerinin Reminger ve Rutledge (1952); Means ve Parcher (1963) likitlik indeksine göre sınıflandırması yapılmıştır (Şekil 5) [33,34]. Yapılan konsolidasyon 20

24 YÜKSEL A. K., ÇONA A. deneylerine göre likitlik indeksi -0,04 ile -0,1 arasında olup numunelerin aşırı konsolide olduğu saptanmıştır. Şekil 4. Yağcılı Köyü numunelerinin plastisite kartı üzerindeki dağılımları. Şekil 5. Yağcılı Köyü numunelerinin likitlik indeksine göre sınıflaması [33,34]. Baraj inşaatı, havaalanı inşaatları ve katı atık sahaları gibi önemli yapılarda kullanılacak killi toprakların bünyelerine su almaları durumunda şişme davranışlarını önceden tahmin edebilmek için şişme potansiyeli bakımından değerlendirilmesinde büyük yarar vardır. Van der Merve (1964) ve Ulusay a (2001) göre Yağcılı numuneleri orta - yüksek şişme potansiyelli topraklar olarak tanımlanmışlardır (Şekil 6) [35,36] sayılı çevre yasasının ilgili katı atık depolama yeri yönetmeliklerinde, mineral sızdırmazlık kil tabakasının kalınlığı, sıkıştırılmış olarak evsel katı atık depolama tesisinde 60 cm, tıbbi ve tehlikeli katı atık depolama tesislerinde ise 90 cm dir. Bu tabakalar en çok 30 cm lik tabakalar halinde sıkıştırılarak döşenmektedir [1]. Sıkıştırma işlemi sonucunda zeminin [37]: 21

25 BAÜ Fen Bil. Enst. Dergisi Cilt 16(1) (2014) Kayma direnci yükselir Sıkışabilirliği azalır Geçirimliliği azalır Şişme büzülme davranışı kontrol altına alınabilir Aşınabilirliği azalır veya gecikir Sıvılaşma yeteneği kaybolabilir Dondan aşırı etkilenmez Şekil 6. Numunelerin a) Van Der MERWE (1964) ve b) Ulusay ın (2001) şişme potansiyeli abakları üzerindeki dağılımları [35,36] Yağcılı Köyü numuneleri üzerinde laboratuarda, standart proktor kompaksiyon deneyleri yapılmış ve numunelerin maksimum kuru birim hacim ağırlığı (γ k maks ) ve buna karşılık gelen optimum su içerikleri (ω opt ) belirlenmiştir. Sonuç olarak ortalama maksimum kuru yoğunluk ve ortalama optimum su içeriği değerleri 14,70 kn/m 3 ve % 26 olarak belirlenmiştir. Düzenli katı atık depolama yapılacak sahada kullanılacak geçirimsiz malzemenin uygun olup olmadığını belirlemeye yarayacak en önemli özelliklerden biri de zeminin geçirimliliğidir. İstenilen kompaksiyon derecesinde sıkıştırılmış olan kil tabakasının geçirimlilik katsayısının maksimum 1x10-8 m/sn (1x10-6 cm/sn) olması öngörülmektedir [1]. Yönetmeliklerdeki geçirimlilik değerlerinin sağlanması ile katı atık sahalarındaki çöp sızıntı sularının yeraltı ve yüzey sularına karışması engellenmiş olunmaktadır. Yağcılı numunelerinin geçirimlilik (permeabilite) özelliğini belirlemek amacıyla çalışma sahasından alınan numuneler üzerinde maksimum kuru birim hacim ağırlığında ve optimum su içeriğinde laboratuarda düşen seviyeli permeabilite deneyi yapılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre numunelerin en düşük permeabilite değeri 1,0x10-8 cm/sn, en yüksek 1,1x10-7 cm/sn ve ortalama permeabilite değeri 5,6x10-8 cm/sn olarak belirlenmiştir. Sonuç olarak Yağcılı Köyü ve çevresinde yüzlekler veren Rahmanlar Aglomerası na ait ince taneli kaolenleşmiş malzemelerin Çevre Bakanlığı nın Katı Atıkların Kontrolü Yönetmeliği ne göre düzenli katı atık sahalarında kullanılması uygundur [1]. Ayrıca Gillot (1987) zeminler için geçirgenlik katsayısı çizelgesine göre bu numuneler pratik olarak geçirimsiz kabul edilebilir (Şekil 7) [32]. 22

26 YÜKSEL A. K., ÇONA A. Numuneler üzerinde yapılan serbest basınç deneyleri sonucu elde edilen verilere göre de en düşük 2,19 kg/cm 2, en yüksek 2,65 kg/cm 2 ve ortalama 2,32 kg/cm 2 olarak belirlenmiştir. Kohezyon (c) değerleri ise en düşük 1,09, en yüksek 1,32 ve ortalama olarak 1,22 değerleri belirlenmiştir. Kohezyonlu zeminler, serbest basınç mukavemetine göre sınıflandırılabilirler. Buna göre Çağış numuneleri Ulusay (2001) ve Uzuner (1996) sınıflandırmasında sert zemin özelliği göstermektedir [31,36]. Şekil 7. Zeminler için geçirgenlik katsayısı çizelgesi [32]. 4. Sonuçlar Elde edilen veriler sonucunda Yağcılı köyü ve çevresinde yüzlekler veren Rahmanlar Aglomerası na ait numunelerin ortalama tane özgül ağırlığı 25,67 kn/m 3 tür ve numuneler yine ortalama olarak % 12 kum, % 69 silt ve % 19 kil tane boyutlu malzemelerden oluşmaktadır. Numunelerin ortalama likit limit değeri % 89,89 ve plastik limit değeri % 47,73, bu değerlere göre plastisite indisi değeri yine ortalama % 42,15 olarak belirlenmiştir. Elde edilen likit limit ve plastisite indeksi değerlerine göre numuneler, plastisite kartında MH yani yüksek plastisiteli silt olarak belirlenmiştir. Plastisite indeksine dayalı sınıflandırmaya göre yüksek plastisiteli çok yüksek plastisiteli ve plastik-çok plastik malzeme olarak belirlenmiştir. Yapılan aktivite sınıflamasına göre numuneler aktif killer grubunda yer almaktadır. Düşen seviyeli permeabilite deneyinden elde edilen değerler ortalama olarak 5,6x10-8 cm/sn olarak belirlenmiştir. Bu değerlere göre numuneler, Gillot (1987) geçirgenlik katsayısı çizelgesinde pratik olarak geçirimsiz olarak belirlenmiştir. Çevre Bakanlığı nın de düzenlenen Katı Atıkların Kontrolü Yönetmeliği nde düzenli katı atık sahalarda kullanılacak kil tabakasının maksimum geçirimlilik katsayısı 1x10-6 cm/sn olarak belirtilmiştir. Yağcılı köyü ve çevresinde yüzlekler veren Rahmanlar Aglomerası na ait ince taneli malzemelerin bu değerleri sağlamasından dolayı, bu bölgeden sağlanacak malzemelerin düzenli katı atık sahalarda kullanılmasında bir sakınca olmadığı belirlenmiştir. Van der Merve (1964) ve Ulusay a (2001) göre Yağcılı numuneleri orta - yüksek şişme potansiyelli topraklar olarak tanımlanmışlardır. Yağcılı numunelerinde serbest basınç deneyleri yapılmış ve ortalama olarak 2,32 kg/cm 2 olarak belirlenmiştir. Elde edilen değerler Ulusay (2001) ve Uzuner in (1996) serbest basınç mukavemetine göre sınıflandırma tablolarında kullanılmış ve buna göre numuneler sert zemin olarak belirlenmiştir. İnce taneli zeminlerde likitlik indeksi konsolidasyon derecesi hakkında bilgi verebilmektedir. Bu doğrultuda Yağcılı numunelerinin likitlik indeksine göre sınıflandırması yapılmış ve aşırı konsolide killer grubunda yer aldığı belirlenmiştir. 23