ÖZET Yüksek Lisans Tezi SARAYKÖY-II GÖLET YERİ (ÇANKIRI) OFİYOLİT KARMAŞIĞINDAKİ KAYALARIN MÜHENDİSLİK JEOLOJİSİ Zoher ABUGONMİ Ankara Üniversitesi Fe

Transkript

1 ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ SARAYKÖY - II (ÇANKIRI) GÖLET YERİ OFİYOLİT KARMAŞIĞINDAKİ KAYALARIN MÜHENDİSLİK JEOLOJİSİ Zoher ABUGONMİ JEOLOJİ MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI ANKARA 2008 Her hakkı saklıdır

2 ÖZET Yüksek Lisans Tezi SARAYKÖY-II GÖLET YERİ (ÇANKIRI) OFİYOLİT KARMAŞIĞINDAKİ KAYALARIN MÜHENDİSLİK JEOLOJİSİ Zoher ABUGONMİ Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Jeoloji Mühendisliği Anabilim Dalı Danışman : Prof.Dr. Aydın ÖZSAN Bu tez çalışması kapsamında Çankırı İli, Eldivan İlçesi sınırları içerisinde bulunan Sarayköy-II gölet yerinin jeolojisi ve mühendislik jeolojisi özellikleri incelenmiştir. Gölet yeri ve çevresinde temel jeolojik birim Üst Kretase yaşlı Eldivan Ofiyolit karmaşığıdır. Karmaşık içerisinde radyolarit, çamurtaşı, spilit, serpantinit ve andezit bulunmaktadır. Gölet aks yerinde hakim birim radyolaritin petroğrafik, fiziksel, mekanik özellikleri incelenerek kaya kütle sınıflamaları yapılmış ve gölet yeri olabilirliği değerlendirilmiştir. Eksen yerindeki kayaçlar çok geçirimli ve geçirimli dir. Radyolaritin kuru birim ağırlığı kn/m 3 ile kn/m 3 arasında, ağırlıkça su emme oranı % 0.24 ile % 0.42 arasında, gözenekliliği % ile % 1.18 arasında, tek eksenli basma dayanımı 35.8 MPa ile 54.6 MPa arasında ve nokta yük dayanım indeksi 1.58 MPa ile 2.69 MPa arasında değişmektedir. Radyolarit çok düşük dayanımlı kaya sınıfında olup orta derecede, ileri derecede ve tamamen bozunmuş kayadır. RMR sınıfına göre zayıf kaliteli kaya ve bloklu ve GSI puanı 28 dir. Tektonizmanın etkisi ile kırıklı yapıya sahip radyolaritin geçirgenliğinin enjeksiyon perdesi ile azaltılması ve kazı sırasındaki şev duraylılıklarının yeniden incelenmesi gerekmektedir. Nisan 2008, 48 sayfa Anahtar Kelimeler: Gölet, Radyolarit, Süreksizlikler, Kinematik Analiz, RMR, Çankırı. i

3 ABSTRACT Master Thesis ENGİNEERİNG GEOLOGY OF THE ROCKS IN THE OPHIOLITIC COMPLEX AT THE SARAYKOY II (CANKIRI) DAM SITE Zoher ABUGONMİ Ankara University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Geological Engineering Supervisor: Prof. Dr. Aydın ÖZSAN In this thesis, geological and engineering geology properties of rocks investigated at Sarayköy -II dam site in Eldivan, Çankırı, Turkey. The Upper Cretaceous Eldivan Ophiolithic Melange is located in the dam site and its around. The Eldivan Ophiolithic Melange composed of radiolarite, mudstone, spilite, serpantinite and andesite. Petrographic, physical and mechanical properties of radiolarites, widespread rock unit of the dam site, are investigated. Dry unit weight, water absorption in weight, porosity, unconfined compressive strength and point load index of radiolarites are change between kn/m 3 and kn/m 3, % 0.24 and % 0.42, % ile % 1.18, 35.8 MPa ile 54.6 MPa and 1.58 MPa and 2.69 MPa respectively. Rocks in the dam axis have permeable and highly permeable based on Lugeon test. The radiolarites are poor rock, moderatly wheathered, highly weathered and completely weathered according to the ISRM (1981). The radiolarites are poor rock based on RMR classification system. GSI value of the radiolarites is 28. Bearing capasity problems of the rock units under the dam axis are unexpected. For decreasing permeability of the radiolarites should be grouted. After excavation of the abutments slope stability should be reanalysed. April 2008, 48 pages Key Words: Dam, radiolarite, discontinuity, kinematical analysis, RMR.Çankırı ii

4 TEŞEKKÜR Yüksek lisans tez çalışmam sırasında desteğini gördüğüm danışmanım Sayın Prof. Dr. Aydın ÖZSAN a ve bilgi ve deneyimlerinden yararlandığım saygıdeğer hocam Prof. Dr. Recep KILIÇ a saygı ve şükranlarımı sunarım. Jüri üyesi Gazi Üniversitesi Öğretim Üyesi Prof. Dr. Nail ÜNSAL a katkılarından dolayı teşekkür ederim. Petrografi incelemeleri sırasında değerli katkılarını sağlayan Doç. Dr. Yusuf Kağan KADIOĞLU na, yardımlarını gördüğüm Sayın Dr. Bünyamin ÜNAL a, tez yazımı süresince büyük destek gösteren saygıdeğer eşim Şükran ABUGONMİ ye ve tez çalışmaları sırasında bana yardımları dokunan herkese teşekkür ederim. Zoher ABUGONMİ Ankara, Nisan 2008 iii

5 İÇİNDEKİLER ÖZET.. i ABSTRACT... ii TEŞEKKÜR... iii SİMGELER DİZİNİ. vi ŞEKİLLER DİZİNİ... vii ÇİZELGELER DİZİNİ. ix 1. GİRİŞ Amaç ve Kapsam Materyal ve Yöntem Önceki Çalışmalar JEOLOJİ Stratigrafi Yapısal Jeoloji Yüzey ve Yeraltı Suyu ARAZİ ÇALIŞMALARI Sondajlar Geçirimlilik Deneyleri LABORATUVAR ÇALIŞMALARI Gölet Yerindeki Kayaların Mineralojisi ve Petrografisi Radyolaritlerin Fiziksel ve Mekanik Özellikleri Fiziksel özellikleri Mekanik özellikleri MÜHENDİSLİK JEOLOJİSİ Kaya birimlerinin yatay ve düşey dağılımı Toplam Karot Yüzdesi ve Kaya Kalite Katsayısı Bozunma Derecesi Geçirimlilik Süreksizlikler Kinematik analiz RADYOLARİTİN KAYA KÜTLE SINIFLAMALARI 38 iv

6 6.1 RMR Sınıflaması Jeolojik Dayanım İndeksi (GSI) Sınıflaması Taşıma Gücü SONUÇLAR KAYNAKLAR ÖZGEÇMİŞ v

7 SİMGELER DİZİNİ B D DKD G GB GD GBG GGD ha ISRM JRC K KB KD KKB R 2 RQD TCR YASS MPa RMR GSI Batı Doğu Doğu - Kuzeydoğu Güney Güneybatı Güneydoğu Güney - Güneybatı Güney - Güneydoğu Hektar Kaya Mekaniği Uluslararası Topluluğu Eklem pürüzlülük katsayısı Kuzey Kuzeybatı Kuzeydoğu Kuzey - Kuzeybatı Belirleme katsayısı Kaya kalite tanımı Toplam karot yüzdesi Yeraltısu seviyesi Mega Paskal Kaya Kütle Oranı Jeolojik Dayanım İndeksi vi

8 ŞEKİLLER DİZİNİ Şekil 1.1 İnceleme alanının yerbulduru haritası.. 4 Şekil 2.1 İnceleme alanı ve çevresinin joloji haritası.. 6 Şekil 2.2 Mansap sol sahilindeki sık eklemli radyolaritlerden bir görünüm... 7 Şekil 2.3 Mansap sağ sahilindeki radyolaritlerden genel bir görünüm (GB ye bakış)... 7 Şekil 4.1.a. Amigdoidal dokulu bazalt, b. tali olarak bulunan ojit ve olivinlerin mikrofotografı (çift nikol).. 11 Şekil 4.2 Amigdoidal dokulu bazaltlarda plajiyoklaz mikrolitleri ve kloritleşmiş volkan camının mikrofotografı (çift nikol).. 12 Şekil 4.3 Amigdoloidal dokulu bazaltlarda opasitleşme gösteren piroksenlerin mikrofotografı (çift nikol).. 12 Şekil 4.4 İntersertal doku gösteren olivin bazaltın mikrofotografı (çift nikol) Şekil 4.5.a. Hiyaloplitik doku gösteren bazaltın mikrofotografı, b. Plajiyoklazların ve volkan camlarında görülen killeşmenin mikrofotogrtafı (çift nikol) Şekil 4.6.a. Elek dokusu gösteren serpantinit, b. opaklaşma gösteren serpantinit mikrofotografı (çift nikol).. 15 Şekil 4.7 Radyolaritlerde gözlenen silisleşme, karbonatlaşma ve demiroksitleşmenin mikrofotografı (çift nikol) Şekil 4.8 Silisleşmiş demiroksitleşmiş kayacın içerisinde Radyolariya fosilleri Şekil 4.9 Radyolarit karotlarının deney öncesi görünümü.. 18 Şekil 4.10 Radyolaritin tek eksenli basma dayanımına göre sınıflandırılması.. 19 Şekil 4.11 Radyolaritin dayanımı ile elastisite modülü ilişkisi Şekil 5.1 Sarayköy-II gölet yeri mühendislik jeolojisi haritası Şekil 5.2 Sarayköy-II gölet yeri mühendislik jeolojisi kesiti.. 22 Şekil 5.3 Sarayköy-II gölet yerindeki bozunmanın bölgelendirme kesiti Şekil 5.4 Gölet yerindeki geçirimliliğin Lugeon kümülatif eğrisinde gösterilmesi 26 Şekil 5.5 Gölet yerindeki geçirimliliğin bölgelendirilmesi. 27 Şekil 5.6 Sıkışma sonucunda radyolaritlerdeki gelişen kıvrımlar Şekil 5.7 Ölçüm yeri 1 deki Schmidt ağı alt yarım küre eşit alan dağılımı. 33 vii

9 Şekil 5.8 Ölçüm yeri 2 deki Schmidt ağı alt yarım küre eşit alan dağılımı. 33 Şekil 5.9 Ölçüm yeri 3 deki Schmidt ağı alt yarım küre eşit alan dağılımı. 34 Şekil 5.10 Ölçüm yeri 4 deki Schmidt ağı alt yarım küre eşit alan dağılımı Şekil 5.11 Ölçüm yeri 5 deki Schmidt ağı alt yarım küre eşit alan dağılımı Şekil 5.12 Ölçüm yeri 6 deki Schmidt ağı alt yarım küre eşit alan dağılımı Şekil 5.13 Ölçüm yeri 7 deki Schmidt ağı alt yarım küre eşit alan dağılımı Şekil 6.2 Radyolaritler için GSI puanının belirlenmesi Şekil 6.3 Hoek-Brown yenilme ölçütünde malzeme sabitlerinin belirlenmesi...43 viii

10 ÇİZELGELER DİZİNİ Çizelge 1.1 Sarayköy-II Göleti nin proje özellikleri... 1 Çizelge 4.1 Radyolaritin fiziksel ve mekanik özellikleri. 18 Çizelge 5.1 Sarayköy-II gölet yerinde açılan jeoteknik amaçlı sondajların yeri, derinliği, kotu, yeraltısuyu seviyesi ve kesilen birimlerin derinliği..21 Çizelge 5.2 Gölet yerindeki kayaların ortalama TCR ve RQD Çizelge 5.3 Gölet yerindeki mühendislik yapılarının temelindeki kayaların TCR ve RQD ile genel ortalaması 24 Çizelge 5.4 Lugeon birimine göre sınıflama ve eksen yerindeki kayaçların geçirimliliğinin % dağılımı Çizelge 5.5 Sarayköy-II gölet yerindeki radyolaritlerin süreksizlik takımları Çizelge 5.6 Süreksizlik aralığı sınıfı ve ve radyolaritteki dağılımı. 29 Çizelge 5.7 Süreksizlik açıklığı sınıfı ve radyolaritteki dağılımı 30 Çizelge 5.8 Süreksizliklerin devamlılığı ve radyolaritteki dağılımı 30 Çizelge 5.9 Süreksizlik pürüzlülük derecesi ve radyolaritteki dağılımı.. 31 Çizelge 5.10 Radyolaritteki süreksizliklerin dalgalılığının dağılımı Çizelge 5.11 Süreksizlik yüzeyleri bozunma derecesinin dağılımı. 32 Çizelge 6.1 Gölet yerindeki radyolaritin RMR sınıflaması. 38 Çizelge 6.2 Gölet yerindeki radyolaritler için yapısal özellik puanı ve süreksizlik yüzey koşulu puanlarının belirlenmesi ix

11 1. GİRİŞ Genel olarak vadi ve dere yataklarını, su depolamak amacıyla yapılan barajdan küçük yapılara gölet adı verilir. Göletler taşkın önleme, içme, kullanma ve sulama suyu sağlamak amacıyla inşa edilirler. Gölet yerinin geçirimliliği, taşıma gücü, göl alanı ve yamaçların duraylılığı gibi mühendislik jeolojisi özelliklerinin önceden belirlenmesi muhtemel hasarların önlenmesi bakımından önem taşımaktadır. Sarayköy-II Göleti, Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğü tarafından Çizelge 1.1 de verilen özelliklerde planlanmıştır (DSİ, 2001). Çizelge 1.1 Sarayköy-II Göleti nin proje özellikleri Gölet yüksekliği 25 metre Amacı Sulama Baraj tipi Zonlu toprak dolgu Talveg kotu 975 m Normal su kotu m Kret kotu 1000 m Dolusavak tipi Yandan alışlı Dolusavak yeri Sol sahil Gövde hacmi m 3 Depolama hacmi m 3 Sarayköy-II Gölet yeri, Çankırı ili Eldivan ilçesinin 3 km batısında Sakat Çayı üzerinde Kalesırtı ve Pehlivanarkası Sırtı arasındadır. Sarayköy e Ankara - Çubuk - Şabanözü veya Ankara - Çankırı - Eldivan yolu ile her mevsim ulaşım vardır (Şekil 1.1). İnceleme alanı 1/ ölçekli Çankırı G30c3 paftasında yer almaktadır. Bu tez çalışmasında Sarayköy-II Gölet yerinde bulunan Üst Kretase yaşlı Eldivan Ofiyolit Karmaşığına ait kayaların jeolojisi, mineralojisi, yapısal ve mühendislik özellikleri incelenmiştir. 1

12 1.1 Amaç ve Kapsam Bu çalışmanın amacı, Çankırı ili Eldivan ilçesinin 3 km batısında Sakat Çayı üzerinde yapımı planlanan Sarayköy-II Göleti ekseni ve göl alanında yer alan ofiyolitik kayaların jeolojik, minerolojik, yapısal, fiziksel ve mekanik özelliklerin inceleyerek mühendislik jeolojisi açısından değerlendirilmesidir. Bu kapsamda gölet alanında DSİ Genel Müdürlüğü nce daha önceki yıllarda açılmış sondaj kuyularına ait verilerden yararlanılmıştır. Arazide yapılan gözlemsel incelemeler ile ofiyolitik karmaşığa ait kayaların yayılımı ve genel kaya kütle özellikleri araştırılmıştır. Gölet ekseni ve göl alanında yapılan süreksizlik ölçümleri ile olası duraysızlık sorunları hakkında bilgiler elde edilmiştir. Gölet alanındaki Eldivan Ofiyolitik Karmaşığı nda radyolarit, çamurtaşı, spilitik, serpantinit ve andezit mevcuttur. Bu kaya birimlerinde tektonizmanın etkisi ile kırık, çatlak, kıvrım ve faylar gözlenir. Bu süreksizliklerin kaya birimlerinin gölet yeri olabilirliğini olumsuz etkileyecektir. İnceleme alanında, en geniş alanda yüzeyleyen birim radyolarittir. Bu nedenle radyolarit dışındaki kaya türleri bu çalışma kapsamında ayrılmamış diğer ofiyolitik karmaşık kayalar olarak nitelendirilmiş ve radyolarit üzerinde durulmuştur. 1.2 Materyal ve Yöntem Bu çalışma kapsamında öncelikle gölet yerine ait önceki çalışmalar derlenmiştir. DSİ Genel Müdürlüğü nce gölet yerinde yapılmış çalışmalara ait veriler ilgili kurumdan alınmıştır. Arazi çalışmaları sırasında öncelikle gölet sahasının 1/1000 ölçekli mühendislik jeolojisi haritası yeniden düzenlenmiştir. Gölet ekseni ve göl alanındaki farklı noktalarda süreksizlik ölçümleri ISRM (1981) esaslarına göre yapılmış, elde edilen 2

13 verilerden egemen süreksizlik takımlarının yönelimi belirlenerek gölet yerindeki yamaçların duraylılığı kinematik analizlerle incelenmiştir. DSİ Genel Müdürlüğü tarafından açılan sondajlar sırasında alınan karotlara ulaşılamamıştır. Bu nedenle, özelliklerin incelenmesinde, gölet yerindeki radyolaritlerden alınan blok ve el örneklerinden yararlanılmıştır. Blok örneklerden elde edilen karotlar üzerinde petrografik, fiziksel ve mekanik özellikleri Ankara Üniversitesi Jeoloji Mühendisliği Bölümü Mühendislik Jeolojisi Laboratuvarı nda ilgili standartlara göre incelenmiştir. Radyolaritin süreksizlik ölçümlerine göre kinematik analizleri yapılarak duraylılığı ile ilgili bilgiler elde edilmiştir. Sondajlar sırasında yapılan Lugeon deneyleri ile elde edilen geçirimlilik değerleri kullanılarak gölet eksen yerinin geçirimliliğini gösteren kesit hazırlanmıştır. Radyolaritin taşıma gücü hesaplanmış, RMR kaya kütle sınıflaması ve jeolojik dayanım indeksi (GSI) sınıflaması yapılmıştır. 1.3 Önceki Çalışmalar Akyürek vd. (1976) tarafından gerçekleştirilen çalışma, inceleme alanı ve yakın çevresinde jeolojik incelemeye yönelik yapılan tek ve en kapsamlı incelemedir. Çalışmada, Eldivan-Şabanözü dolayının litolojik birimleri incelenmiş ve Eldivan Ofiyolitik Karmaşığındaki kaya birimleri ayırtlanmıştır. Bu kaya birimlerini radyolarit, bazalt, spilitik bazalt, çamurtaşı ve serpantinitlerin oluşturduğu ortaya konmuştur. Üst Kretase yaşlı bu karmaşığın tektonik kuvvetlerle bölgeye yerleştiğini ve tektonizmadan etkilenmiş olduğu ifade edilmiştir. Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğü V. Bölge Müdürlüğü (2001) tarafından, Saraköy II Göleti Mühendislik Jeolojisi Planlama Raporu kapsamında inceleme alanında sondaj kuyuları açılarak kaya kütlelerinin düşey ve yanal yöndeki dağılımı araştırılmış, karot örnekleri alınmış ve geçirimlilik deneyleri yapılmıştır. 3

14 Kılıç (1999) Çankırı civarındaki ofiyoliti oluşturan kaya birimlerin ve bazaltların jeomekanik özellikleri ile ayrışma derecelerini inceliyerek birleşik ayrışma indeksi kavramını önermiştir. Karagüzel ve Kılıç (2000), Ankara melanjı içerisindeki ofiyolit kayaçların ayrışma derecesinin geçirimlilik ve enjeksiyon üzerine etkisini incelemişlerdir. Şekil 1.1 İnceleme alanının yerbulduru haritası 4

15 2. JEOLOJİ 2.1 Stratigrafi İnceleme alanı ve çevresinde Üst Kretase yaşlı Eldivan Ofiyolitik Karmaşığı, üzerinde Pliyosen yaşlı çökeller ile Kuvaterner alüvyon mevcuttur. Ofiyolitik Karmaşık Üst Kretase yaşlı Eldivan Ofiyolitik Karmaşığı, Çankırı, Sarayköy, Şabanözü ve Eldivan yerleşimlerinin bulunduğu alanda geniş bir yayılım göstermektedir (Şekil 2.1). Ofiyolitik karmaşık en tipik olarak Eldivan güneyinde izlenir (Akyürek vd. 1976). Eldivan Ofiyolitik Karmaşığı nı oluşturan kaya birimleri arasında düzenli bir stratigrafik istiflenme, düşey ve yanal geçişler bulunmamaktadır. Bugünkü bulunduğu ortama tektonik süreçlerle gelerek yerleşmiştir. Bu süreçte karışık seriyi oluşturan farklı yaşlarda blokları birbirleriyle karışmıştır. Eldivan Ofiyolitik Karmaşığı nı oluşturan birimler, birbirleriyle tektonik dokanaklıdır. Spilitler, yastık lavlar ve tüfitler denizaltı volkanizmasını belirler. Radyolaritler, şeyller ve çamurtaşları derin deniz çökellerini temsil eder. Gölet yeri ve dolayında Üst Kretase yaşlı Eldivan Ofiyolitik Karmaşığı na ait kayalar bulunmaktadır. Bunlar, bazalt, spilitik bazalt, serpantinit, çamurtaşı, kiltaşı ve radyolarittir. Eksen yeri ve göl alanının büyük bir kısmını radyolaritler oluşturmaktadır. Diğer kaya türleri oldukça sınırlı bir alanda yayılım göstermektedir. Bu nedenle bu çalışma kapsamında radyolarit birimi üzerine yoğunlaşılmıştır. Radyolaritler, kırmızı, kahverengi, gri renkli, ince tabakalı ve sık kıvrımlıdır (Şekil ). Mikroskop altında çeşitli radyolarya kavkı parçaları ile kil ve silt boyutunda tanelerden oluşur. Bazalt, spilitik bazalt, serpantin ve çamurtaşı irili ufaklı yüzlekler şeklinde olup, birbiri ile iç içe bulunduğundan 1/1000 mühendislik jeolojisi haritasında ayrılmamış volkanik kayalar olarak belirtilmiştir. Bazaltlar oldukça ayrışmış, yer yer 5

16 killeşmişlerdir. Spilit bazaltlar yastık yapıları, albitleşmiş feldspatları ve boşluklarda bulunan kalsit çökeltileri ile arazide belirgindirler. & & & & & & & & & Şekil 2.1 İnceleme alanı ve çevresinin jeoloji haritası 6

17 Şekil 2.2 Mansap sol sahilindeki sık eklemli radyolaritlerden bir görünüm Şekil 2.3 Mansap sağ sahilindeki radyolaritlerden genel bir görünüm (GB ye bakış) 7

18 Pliyosen çökelleri Ofiyolit karmaşığın üzerinde sarımsı, kahverenkli Pliyosen yaşlı, gevşek çimentolu kil, silt, kum ve çakıldan oluşan örtü tabakası bulunmaktadır. İnceleme alanında görülmememktedir. Alüvyon İnceleme alanında alüvyon Sakat Çayı boyunca dar bir alanda görülmektedir. Kalınlığı sondaj verilerine göre en fazla 2.70 metredir. Ofiyolitik Karmaşığa ait kaya birimlerine ait kum, çakıllı ve yer yer iri bloklu alüvyonlarından oluşur. 2.2 Yapısal Jeoloji Eldivan Ofiyolit Karmaşığı tektonik olarak yerleşmiştir. Bu nedenle karmaşık içindeki birimlerde önemli oranda tektonik deformasyonlar gözlenir. İnceleme alanındaki radyolaritler, ince tabakalı ve çok kıvrımlıdırlar. Eksen yeri ile göl alanında kısa mesafelerde birçok kıvrım yapısı gösterirler. Öte yandan radyolaritler sıkışma gerilmelerinin etkisiyle yer yer önemli oranda kırıklı ve çatlaklı bir yapı kazanmışlardır. 2.3 Yüzey ve Yeraltı Suyu Sarayköy-II Göleti Sakat Çayı üzerine kurulacaktır. Sakat Çayı yaz aylarında kurumakta olup, bahar ve kış aylarında akışa geçmektedir. DSİ tarafından açılan sondaj kuyularında yeraltı suyu seviyesi metre arasında ölçülmüştür. 8

19 3. ARAZİ ÇALIŞMALARI İnceleme alanındaki kaya birimlerini temsile eden el örnekleri ile blok örnekleri alınmıştır. 1/1000 ölçekli jeoloji haritası yapılarak süreksizlik ölçümleri yapılmıştır. Sondajlar sırasında Lugeon deneyleri yapılmış, karotlar üzerinde karot yüzdesi ve kaya kalite katsayısı hesaplanmıştır. 3.1 Sondajlar Gölet yerindeki birimlerin düşey ve yanal yönde dağılımını belirlemek, karot numuneleri almak ve birimlerin geçirimliliğini belirlemek amacıyla yapılan sondaj çalışmaları DSİ Genel Müdürlüğü tarafından gerçekleştirilmiştir. Gölet eksen yerinde 6 adet ve dolusavak yerinde 1 adet olmak üzere 7 adet toplam 180 m temel araştırma sondajı açılmıştır. Gölet yerinde açılan jeoteknik amaçlı sondajların yeri, derinliği, kotu, yeraltı suyu seviyesi ve kesilen birimler Çizelge 5.2 de verilmiştir. 3.2 Geçirimlilik Deneyleri Sondajlar sırasında kayalardaki basınçlı su deneylerinde 2 m ve alüvyondaki geçirimlilik deneylerinde ise 1.5 m lik aralıklarla yapılmıştır. Basınçlı su deneylerinde geçirimlilik Lugeon birimi, geçirimlilik deneylerinde ise geçirimlilik katsayısı (K) cinsinden ifade edilmiştir. Lugeon deneyinde basınç kademeleri 2, 4, 6, 8, 10, 8, 6, 4, 2 şeklindedir. 9

20 4. LABORATUVAR ÇALIŞMALARI 4.1 Gölet Yerindeki Kayaların Mineralojisi ve Petrografisi Gölet yeri ile çevresinde yüzlek veren ofiyolitik kayalardan alınan el örneklerinin incekesitleri yapılarak minerolojisi ve petrografisi incelenmiştir. Aynı zamanda incekesitlerin mikrofotoğrafları Ankara Üniversitesi Jeoloji Mühendisliği Bölümü Petrografi Araştırma ve Uygulama laboratuvarında hazırlanmıştır. İnceleme alanındaki ofiyolitik birimler içindeki bazalt iki gruba ayrılmaktadır. I. grup bazaltlar amigdoloidal dokulu olup, yer yer gözenek yapısı sergilerler. Bu gözenekler kalsedon ve kalsit tarafından doldurulmuştur. Amigdoloidal dokulu bazaltlar spilitik bileşimindedir. Kalsedon dolgudan dolayı benekli bir yapı sergilemektedirler (Şekil 4.1.a, b). II. grup bazaltlar ise siyah renkli, gözenek içermeyen, afanitik dokuludur. Bu bazaltların ana bileşimini plajiyoklaz ve mikrolitleri oluşturmakta ve bunun yanında tali olarak olivin ve ojitler yer almaktadır. Bazaltlarda volkan camının bir kısmı ve piroksenlerin bir kısmı kloritleşmiştir (Şekil 4.2). Plajiyoklazlar labrador ve anortit bileşimindedir. Ancak bazı plajiyoklazlar spilitleşme sonucu albite dönüşmüştür. Kaya içerisinde yer alan piroksen ve olivinler bazen opasitleşme göstermektedir (Şekil 4.3) 10

21 a 0.2mm b 0.2mm Şekil 4.1.a. Amigdoidal dokulu bazalt, b. tali olarak bulunan ojit ve olivinlerin mikrofotografı (çift nikol) II. grup bazaltlar intersertal (Şekil 4.4) ve hiyaloplitik dokulu (Şekil 4.5) olup, başlıca labrador, anortit, piroksen ve yer yer olivinlerden oluşmaktadır. Buradaki bozunma türleri amigdoloidal bazaltlarla benzer özelliktedir. Kayadaki olivin ve ojitler ortalama olarak 0,50 µm çapında ince kristallerden oluşmaktadır. Daha çok opasitleşme ve kısmende opaklaşma görülmektedir. 11

22 0.2mm Şekil 4.2 Amigdoidal dokulu bazaltlarda plajiyoklaz mikrolitleri ve kloritleşmiş volkan camının mikrofotografı (çift nikol) 0.2mm Şekil 4.3 Amigdoloidal dokulu bazaltlarda opasitleşme gösteren piroksenlerin mikrofotografı (çift nikol) 12

23 0.2mm Şekil 4.4 İntersertal doku gösteren olivin bazaltın mikrofotografı (çift nikol) II. grup bazaltlardaki plajiyoklazlar daha çok sosoritleşme ve kısmende killeşme göstermektedirler. Volkan camlarının önemli bir bölümü tazeliğini korumakta ancak az oranda killeşme de gösterebilmektedir (Şekil 4.5.a, b). Bazaltlarda ikincil olarak kalsit ve epidotlar görülmektedir. Kalsitler daha çok boşlukları dolduracak şekilde ve kısmende anortitçe zengin plajiyoklazların bozunması ile epidot ise kayaç içerisindeki kırık ve çatlakların dolguları şeklinde görülmektedir. Olivinler az da olsa kenarlarından itibaren iddingsitleşmişlerdir. Ojitler nispeten daha taze ve yer yer karbonatlaşma ve opasitleşme göstermektedirler. Klorit oluşumu daha çok volkan camının bozunmasıyla kayaçta yer almaktadır. Bu kayaçlarda herhangi bir yönlenme veya düzenli bir mineral dizilimi gözlenmemiştir. Ofiyolitik kayaların en önemli bölümünü oluşturan serpantinitler daha çok yeşil ve kahverengimsi yeşil renklidir. Tektonik yerleşimi sırasında önemli ölçüde deformasyona uğrayarak ezilme ve kıvrımlama yapıları göstermektedir. Bunlar mikroskop altında elek dokusu göstererek başlıca serpantinleşmiş olivin ve piroksenlerden oluşmaktadır. Serpantinleşme, karbonatlaşma ve demir hidroksitleşme en önemli bozunma ürünlerini oluşturmaktadır. Serpantin grubu mineralleri daha çok antigorit ve kısmen de krizotil şeklinde görülmektedir (Şekil 4.6.a, b). 13

24 a 0.2mm b 0.2mm Şekil 4.5.a. Hiyaloplitik doku gösteren bazaltın mikrofotografı, b. Plajiyoklazların ve volkan camlarında görülen killeşmenin mikrofotogrtafı (çift nikol) Ofiyolitik kayalar içerisinde yayılımları oldukça geniş alanlar kaplayan kırmızımsı kahve renkli oldukça sert ve kompakt mikritik dokuya sahip olan radyolaritler yer almaktadır. Radyolaritler deformasyonlardan etkilenerek kıvrımlanma ve yer yer mikro faylanma göstermektedirler. Radyolaritlar mikroskop altında mikritik dokuya sahip olup, ileri derecede silisleşme, demiroksitleşme ve kısmen de karbonatlaşma göstermektedirler (Şekil 4.7). Bu kayalarda radyolaria fosili ve kavkıları yer almaktadır. Karbonatlaşma daha çok kayanın boşluk ve çatlaklarını dolduracak şekildedir. 14

25 a 0.2mm b 0.2mm Şekil 4.6.a. Elek dokusu gösteren serpantinit, b. opaklaşma gösteren serpantinit mikrofotografı (çift nikol) 0.2mm Şekil 4.7 Radyolaritlerde gözlenen silisleşme, karbonatlaşma ve demiroksitleşmenin mikrofotografı (çift nikol) 15

26 0.2mm Şekil 4.8 Silisleşmiş demiroksitleşmiş kayacın içerisinde Radyolariya fosilleri (küçük yuvarlak) 4.2 Radyolaritlerin Fiziksel ve Mekanik Özellikleri Gölet yerindeki sondajlarından alınan karotlar temin edilemediğinden araziden alınan bloklardan laboratuvarda karotlar alınmış ve radyolaritin birim hacim ağırlığı, ağırlıkça su emme oranı ve görünür gözenekliliği, tek eksenli basma dayanımı ve nokta yük dayanım indeksi belirlenerek Çizelge 4.1 de verilmiştir Fiziksel özellikleri Birim Hacim Ağırlığı Radyolaritlerin kuru vr doygun birim hacim ağırlığı 9 adet örnek üzerinde belirlenmiştir. Kuru birim ağırlık kn/m 3 ile kn/m 3 arasında değişmekte olup, ortalama kn/m 3 olarak belirlenmiştir. Doygun birim hacim ağırlık ise kn/m 3 ile kn/m 3 arasında ve ortalama kn/m 3 tür (Çizelge 4.1). DSİ Genel Müdürlüğü tarafından DSK1 nolu kuyudan alınan karot üzerinde yapılan deney sonucunda kuru birim ağırlık 25.9 kn/m 3 ile 26.1 kn/m 3 arasında ve ortalama 26.0 kn/m 3 dür. 16

27 Ağırlıkça Su Emme Radyolaritlerin ağırlıkça su emmesinin belirlenmesi amacıyla 8 adet karot numunesi üzerinde deneyler yapılmıştır. Ağırlıkça su emme oranı % 0.24 ile % 0.42 arasında ve ortalama % 0.31 olarak belirlenmiştir (Çizelge 4.1). DSİ tarafından DSK1 nolu kuyuda yapılan deney sonucunda ağırlıkça su emme % 1.1 ile % 2.1 arasında ve ortalama % 1.70 dir. Hacimce Su Emme Radyolaritlerin hacimce su emmesinin belirlenmesi amacıyla DSİ tarafından DSK1 nolu kuyuya ait örneklerde yapılan deney sonucunda hacimce su emme % 1.1 ile % 5.5 arasında değişmekte ve ortalama % 3.8 dir. Gözeneklilik Radyolaritlerin gözenekliliğinin belirlenmesi amacıyla 8 adet karot numunesi üzerinde deneyler yapılmıştır. Görünür gözeneklilik % 0.69 ile % 1.18 arasında ve ortalama % 0.87 olarak saptanmıştır (Çizelge 4.1). DSİ Genel Müdürlüğü tarafından DSK1 nolu kuyuya ait karot örneklerinde yapılan deney sonucunda, efektif gözeneklilik % 2.90 ile % 5.40 arasında değişmekte ve ortalama % 4.40 dır Mekanik özellikleri Tek Eksenli Basma Dayanımı Radyolaritlerin kırılgan olması sebebiyle bloklardan standartlara uygun ölçülerde karot elde edilmesinde zorluklarla karşılaşılmıştır. Alınabilen 4 adet örneğin tek eksenli basma dayanımı belirlenmiştir (Şekil 4.9). Tek eksenli basma dayanımı MPa ile MPa arasında değişmektedir (Çizelge 4.1). 17

28 Şekil 4.9 Radyolarit karotlarının deney öncesi görünümü Çizelge 4.1 Radyolaritin fiziksel ve mekanik özellikleri Örnek No Kuru birim hacim ağırlık (kn/m 3 ) Doygun birim hacim ağırlık (kn/m 3 ) Kütlece su emme oranı (%) Görünür gözeneklilik (%) Tek eksenli basınç dayanımı (MPa) Nokta yükü dayanım indeksi (MPa) Z Z Z Z Z Z Z Z Z En düşük En yüksek Ortalama Standard. sapma Radyolarit tek eksenli basma dayanımına göre orta - düşük dayanımlı kaya sınıfına girmektedirler (Şekil 4.10). Öte yandan, DSİ tarafından DSK1 nolu kuyuda yapılan tek eksenli basınç dayanımı deneyleri sonucunda tek eksenli dayanım 8.50 MPa ve statik 18

29 elastisite modülü GPa olarak bulunmuştur. Buna göre radyolaritler çok düşük dayanımlı ve düşük modül oranlı dır (Deere and Miller 1966) (Şekil 4.11). Nokta Yükü Dayanım İndeksi Sarayköy-II gölet yerindeki radyolaritlerin dayanım parametrelerinin belirlenmesine yönelik olarak gölet yerinden alınan bloklardan temin edilen karot numuneleri üzerinde tek eksenli basınç dayanımı deneyleri gerçekleştirilemeyen numunelerden 3 adetinde nokta yükü dayanım indeksi deneyleri yapılmıştır. Nokta yükü dayanım indeksi 1.58 MPa ile 2.59 MPa arasında değişmektedir. Radyolarit Şekil 4.10 Radyolaritin tek eksenli basma dayanımına göre sınıflandırılması 19

30 Radyolarit Şekil 4.11 Radyolaritin dayanım - elastisite modülü ilişkisi (Deere and Miller 1966) 20

31 5. MÜHENDİSLİK JEOLOJİSİ Sarayköy-II gölet yeri, dipsavak ve dolusavak yerlerinde sondajlar yapılarak ile süreksizlik ölçümleri yapılmıştır. Sondaj ve süreksizlik ölçümlerinin yapıldığı noktalar Şekil 5.1 deki mühendislik jeolojisi haritasında gösterilmiştir. 5.1 Kaya Birimlerinin Yatay ve Düşey Dağılımı Sondaj karotları incelendiğinde gölet yerinde alüvyon ve yamaç molozunun altında, radyolarit, çamurtaşı, spilit, serpantinit ve andezit olduğu belirlenmiştir. Sondajların numarası, yapıldığı yer, kotu, yeraltı suyu seviyesi ve karşılaşılan birimlerin derinliği Çizelge 5.1 de verilmiştir. Bu verilere göre hazırlanan gölet eksen yeri jeoloji kesiti Şekil 5.2 de sunulmuştur. Çizelge 5.1 Sarayköy-II gölet yerinde açılan jeoteknik amaçlı sondajların yeri, derinliği, kotu, yeraltısu seviyesi ve kesilen birimlerin derinliği (DSİ, 2001) Sondaj no SK1 SK2 Yeri Gölet ekseni sol sahil Gölet ekseni sol sahil Derinlik (m) Kot (m) YASS (m) SK3 Talveg SK4 SK5 Gölet ekseni sağ sahil Gölet ekseni sağ sahil SK6 Dipsavak DSK1 Dolusavak düşü havuzu Birim ve derinliği m : Yamaç molozu m : Radyolarit, çamurtaşı m :Yamaç molozu m : Radyolarit m : Çamurtaşı m : Radyolarit m : Alüvyon m : Radyolarit, çamurtaşı m : Yamaç molozu m : Spilit m : Çamurtaşı m : Spilit m : Radyolarit m : Andezit m : Radyolarit m : Serpantinit, spilit m : Çamurtaşı m : Radyolarit m : Alüvyon m : Radyolarit, spilit m : Radyolarit, çamurtaşı m : Alüvyon m : Radyolarit 21

32 A r Dolusavak K 0 20m r SK1 ym SK2 L6 L5 DSK1 L1 L7 v al SK3 SK6 L2 r L3 ym SK4 v r L4 SK5 A SK1Sondaj yeri ve no al Alüvyon r Radyolarit L1 Süreksizlik ölçümü ym Yamaç molozu v Ayrılmamış (spilit, çamurtaşı, andezit ve serpantinit) En yüksek su kotu Şekil 5.1 Sarayköy-II gölet yeri mühendislik jeolojisi haritası A KB (m) SK SK5 GD A ym SK2 Baraj ekseni (K20B) ve kotu (1000 m) SK4 r m r v 20 m SK3 al SK6 ym L L 20 m v 30 m m (m) AÇIKLAMALAR al Alüvyon ym Yamaç molozu r v 20 m Radyolarit Ayrılmamış spilit, çamurtaşı, andezit ve serpantinit. Yeraltı suyu seviyesi SK1 Sondaj yeri ve no 950 Şekil 5.2 Sarayköy-II gölet yeri mühendislik jeolojisi kesiti 22

33 Alüvyon ile yamaç molozu kum, çakıl ve blok boyutundaki volkanik kökenli malzemeden oluşmuştur. Sol sahilde 2.50 m kalınlıkta yamaç molozu altında radyolarit ve çamurtaşı mevcuttur. Sağ sahilde, 4.0 m kalınlığındaki yamaç molozu altında radyolarit, çamurtaşı, spilit, serpantinit ve andezit yer almaktadır. Gölet yerinde sol ve sağ sahilde 0.20 m ile m arasında değişen derinliklerde yeraltı suyuna rastlanmıştır (Çizelge 5.1). Dolusavak düğü havuzu yerinde 10 m derinlikte DSK1 nolu temel araştırma sondajı açılmıştır 2 metreye kadar bloklu alüvyon daha sonra ise 10 metreye kadar radyolarit mevcuttur. Sol sahilde açılan SK1 ve SK2 nolu sondajlar dolusavak yerinde açılmış olup, esas itibari ile radyolarit ve çamurtaşı kesilmiştir. Gölet sahasında araştırma amacıyla açılmış tüm sondajlar incelendiğinde genel olarak radyolarit, çamurtaşı, spilit ve andezit bulunmakta ve bunlar kısa mesafelerde değişiklik göstermektedir. Gölet eksen yerinde hakim birim radyolarittir. 5.2 Toplam Karot Yüzdesi ve Kaya Kalite Katsayısı Sondajlardan alınan karotlarda, ofiyolitik kayalardaki kaya kalitesini belirlemek amacıyla toplam karot yüzdesi (TCR) ve kaya kalite katsayısı (RQD) hesaplanmıştır. Bu amaç dahilinde sondaj kuyularındaki her kaya birimine ait karot yüzdesi (TCR) ve kaya kalite değerlerinin (RQD) ortalaması ayrı ayrı bulunmuş; daha sonra sondajlardaki farklı birimler birlikte düşünülerek her sondaj kuyusu için ortalama TCR ve RQD hesaplanmış ve sonuçları Çizelge 5.2 de verilmiştir. Ayrıca, eksen yeri, sol yamaç, talveg, sağ yamaç, dolusavak yeri ve dolusavak düşü havuz yeri için kayaçların ortalama TCR ve RQD ve genel ortalaması hesaplanarak Çizelge 5.3 de verilmiştir. 23

34 Çizelge 5.2 Gölet yerindeki kayaların ortalama TCR ve RQD değerleri Sondaj No Lokasyon Derinlik (m) Sondajlarda geçilen kaya birimleri Kiltaşı Radyolarit Spilit Andezit Sondajlarda geçilen birimlerde ortalama TCR ve RQD değerleri Çamurtaşı Radyolarit Spilit Andezit TCR RQD TCR RQD TCR RQD TCR RQD SK1 Eksen x 30 sol sahil SK2 Eksen x x 20 sol sahil SK3 Talveg 20 x SK4 Eksen x x 20 sağ sahil SK5 Eksen x x x x 30 sağ sahil SK6 Dipsavak 10 x DSK1 Dolusavak düşü yeri 10 x Çizelge 5.3 Gölet yerindeki mühendislik yapılarının temelindeki kayaların TCR ve RQD değerleri ve genel ortalaması LOKASYON Çamurtaşı Radyolarit Spilit Andezit TCR RQD TCR RQD TCR RQD TCR RQD Gölet ekseni sol sahil Talveg alüvyon Gölet ekseni sağ sahil Dipsavak Göl alanı sol sahil Göl alanı sağ sahil Dolusavak düşü havuzu Genel ortalama Çizelge 5.2 deki verilere göre genel ortalama değerler baz alındığında Spilitler çok zayıf ; radyolarit ve andezit zayıf ve çamurtaşı çok zayıf kaya kalitesindedir. TCR ve RQD, kayaların dayanımı hakkında nicel bilgiler vermektedir. Dayanım ve taşıma gücü hakkında sayısal sonuçlara varabilmek için laboratuvar verilerine de ihtiyaç vardır. Elde edilen tüm sonuçlar birlikte değerlendirilmelidir. Sondajlardan alınan karot numuneleri sahanın küçük bir kesimini yansıtmakta ve laboratuvar verileri süreksizlik içermeyen sağlam kayaya aittir. Halbu ki süreksizlikler ve bozunma derecesi kayanın dayanım parametrelerini ve jeomekanik davranışını doğrudan kontrol etmektedir. 24

35 5.3 Bozunma Derecesi Kayaçların bozunma derecesi ISRM (1981) e göre karotlar ve arazi gözlemlerine göre incelenerek sınıflandırılmş, gölet eksen yerindeki bozunma zonları Şekil 5.3 de gösterilmiştir. Kayaçlar genellikle orta derecede, ileri derecede ve tamamen bozunmuştur. A KB (m) SK SK5 GD A W5 W4 W3 W2 30 m SK2 20 m 950 (m) Baraj ekseni (K20B) ve kotu (1000 m) SK4 SK3 W4 W3 W2 20 m 10 m L L 20 m 30 m AÇIKLAMALAR ISRM (1981) e göre bozunma derecesi W1 Taze W2 Az bozunmuş W3 Orta bozunmuş W4 İleri bozunmuş W5 Tamamen bozunmuş? SK6? W2 W3 W Şekil 5.3 Sarayköy-II gölet yerindeki bozunmanın bölgelendirme kesiti 5.4 Geçirimlilik Gölet eksen yeri ve göl alanındaki birimlerin geçirimliliğinin bilinmesi, projenin amacına ulaşabilmesi için gerekmektedir. Kayaların geçirimsizliğini kontrol eden en önemli değişkenler, ilksel ve ikincil gözenekliliği, süreksizlikler ve bozunma derecesidir. Kaya ilksel gözenekliliği oluşumunda kazanmakta ve daha sonra tektonizmanın etkisi ile ikincil gözeneklilikler oluşmaktadır. Gözeneklilik arttıkça geçirimlilik artar. 25

36 Kayalarda geçirgenliğin belirlenmesi için en uygun yöntem sondaj kuyularında yapılan Lugeon basınçlı su deneyi dir. Bu deneyde, artan basınçla su akımı gerçekleştirilir ve gölet yapıldıktan sonraki şartlar oluşturulmaya çalışılır. Böylece temel kayasında herhangi bir geçirimsizlik problemi olduğunda ekonomik ölçülerde giderilme yoluna gidilir. Genel bir kural olarak 30 m den yüksek göletler için 1 Lugeondan daha az su kaçağı olan bir kaya geçirimsiz olarak kabul edilir. Bu sınır yüksekliği 30 m den düşük göletler için 3 Lugeondur. 1 Lugeon birimi 10 kg/cm 2 (1 atm) gerçek basınç altında 1 dakikada 1 metrelik uzunluktan geçen su miktarı olarak ifade edilmektedir (Lugeon 1933). Lugeon birimine göre sınıflama ve eksen yerindeki kayaçların geçirimliliğinin % dağılımı Çizelge 5.4 de, Lugeon kümülatif eğrisi Şekil 5.4 de verilmiştir. Çizelge 5.4 Lugeon birimine göre sınıflama ve eksen yerindeki kayaçların geçirimliliğinin % dağılımı Lugeon birimi Lugeon Deney yüzdesi Kümülatif yüzde Tanım > Çok geçirimli Geçirimli Az geçirimli < Geçirimsiz Toplam Deney Yüzdesi (%) Şekil 5.4 Gölet yerindeki geçirimliliğin Lugeon kümülatif eğrisinde gösterilmesi 26

37 Tüm sondajlarda basınçlı su deneyleri yapılmıştır. Bunun yanında SK1, SK5, SK6 SK7 ve SK8 nolu kuyuların üst kısımlarında geçirimlilik, geçirimlilik deneyleri ile belirlenmiştir. Alüvyonun geçirimliliğini belirlemek amacıyla sondajlarla geçirimlilik deneyleri yapılmıştır. DSİ tarafından açılan sondajlar sırasında kayalardaki basınçlı su deneylerinde 2 m, alüvyondaki geçirimlilik deneyleri ise 1.5 m lik aralıklarla yapılmıştır. Basınçlı su deneylerinde geçirimlilik Lugeon birimi, geçirimlilik deneylerinde ise geçirimlilik katsayısı (K) cinsinden ifade edilmiştir. Lugeon deneyinde basınç kademeleri 2, 4, 6, 8, 10, 8, 6, 4, 2 şeklindedir. Gölet eksen yerindeki kaya birimlerinin geçirgenlik dağılımı Şekil 5.5 te sunulan kesit üzerinde gösterilmiştir. Sondaj kuyularında yapılan basınçlı su deneylerine ait veriler değerlendirildiğinde, Şekil 5.4 te görüleceği gibi Gölet yerindeki ofiyolitik kayaların %58 inin çok geçirimli ve %30 nun geçirimli olduğu olduğu belirlenmiştir. Gölet eksen yerinde enjeksiyon hesapları yapılarak geçirimsizlik perdesinin oluşturulması gerekmektedir. A KB (m) SK SK5 GD A III II m II III IV SK Baraj ekseni (K20B) ve kotu (1000 m) SK3 SK6 20 m IV III III 10 m IV (m) 20 m AÇIKLAMALAR I Geçirimsiz (< 1 Lugeon) II Az geçirimli (1-5 Lugeon) IV SK4 L L III III 20 m IV II 30 m III Geçirimli (5-25 Lugeon) IV Çok geçirimli (> 25 Lugeon) Şekil 5.5 Gölet yerindeki geçirimliliğin bölgelendirilmesi 27

38 5.5 Süreksizlikler Kaya kütlelerinde gelişen kayma yüzeylerinin oluşumunu etkileyen etmenlerin en önemlileri boşluk suyu basıncı, jeolojik yapı, litolojik özellik, gerilme miktarı ve süreksizliklerdir. Kaya kütlesindeki süreksizliklerin eğimleri duraylılığı etkileyen en önemli faktördür (Goodman 1989). Gölet yerinde bazalt, spilit bazalt, serpantinit ve çamurtaşı ileri derecede ayrışmış olduğundan süreksizlik ölçümleri alınamamıştır. Bu nedenle radyolaritlerin süreksizlik özelliklerinin belirlenmesine yönelik çalışmalar sağ ve sol sahilde gerçekleştirilmiştir. Süreksizliklerin doğrultu ve eğimi jeolog pusulası ile ölçülmüştür. Süreksizlik aralığı, süreksizlik açıklığı, pürüzlülük-dalgalılık, süreksizlik devamlılığı ve dolgu tipi ISRM (1981) esaslarına göre belirlenmiştir. Sağ sahilde 132 ve sol sahilde 435 olmak üzere toplam 567 adet süreksizlik ölçülmüştür. Radyolaritler, ilk çökelme ortamı ve sıkışma gerilmelerinin etkisiyle kıvrımlı bir yapı kazanmışlardır (Şekil 5.6). Süreksizlikler şekil 5.1 de gösterilen 7 noktadaki yol yarmalarında, göl alanındaki yamaçlarda yüzeyleyen radyolaritlerde ölçülmüştür. Göl alanının sol ve sağ sahilinden, gölet eksen yeri yamaçlarında belirlenen ölçüm yerlerindeki süreksizlik doğrultu ve eğimleri, eşitalan stereografik izdüşüm yöntemiyle DIPS 5.0 (Rocscience 2002) bilgisayar programında değerlendirilmiş, sağ ve sol sahildeki egemen süreksizlik takımları belirlenmiştir (Çizelge 5.5). Şekil 5.6 Sıkışma sonucunda radyolaritlerdeki gelişen kıvrımlar 28

39 Çizelge 5.5 Sarayköy-II gölet yerindeki radyolaritlerin süreksizlik takımları Sağ yamaç Sol yamaç Ölçüm yeri 1 Ölçüm yeri 2 Ölçüm yeri 3 Ölçüm yeri 4 Ölçüm yeri 5 Ölçüm yeri 6 Ölçüm yeri 7 S1. K49D, 40KB S2. K60B, 75GB Şev: K55D, 72KB S1. K16B, 35KD S2. K79D, 45KB Şev: K53D, 71KB S1. K29B, 75GB S2. K32D, 10KB Şev: K40D, 82KB S1. K57B, 35KD S2. K48B, 65GB S3. K25D, 78KB Şev: K40D, 52KB S1. K10D, 65GD S2. K59B, 70GB S3. K39D, 55KB Şev: K34D, 70GD S1. K55B, 40GB S2. K23D, 65GD S3. K60B, 72GB Şev: K35D, 59GD S1. K52D, 53KB S2. K18B, 65GB S3. K80B, 75GB S4. K16D, 30GD Şev: K35D, 75GD Süreksizlik aralığı Radyolaritlerde sağ ve sol yamaçtaki süreksizlikler yakın aralıklı - çok yakın aralıklı - son derece yakın aralıklı dır (Çizelge 5.6). Çizelge 5.6 Süreksizlik aralığı sınıfı ve ve radyolaritteki dağılımı Tanım Aralık (mm) % Dağılım Sağ yamaç Sol yamaç Son derece yakın aralıklı < Çok yakın aralıklı Yakın aralıklı Orta aralıklı Geniş aralıklı Çok geniş aralıklı Son derece geniş aralıklı >

40 Süreksizlik açıklığı Gölet yerindeki radyolaritlerin süreksizlik açıklığı sağ ve sol yamaçta çok dar açık dır (Çizelge 5.7). Çizelge 5.7 Süreksizlik açıklığı sınıfı ve radyolaritteki dağılımı Süreksizlik açıklığı Tanım % Dağılım < 0.1 mm Çok dar / yapışık mm Dar / yapışık Kapalı mm Kısmen açık mm Açık mm Orta geniş Boşluklu 21 > 10 mm Geniş cm Çok geniş cm Oldukça geniş Açık --- > 1 m Boşluklu --- Süreksizlik devamlılığı Gölet yerindeki radyolaritlerde sağ yamaçtaki süreksizlikler orta devamlı - düşük devamlı, sol sahildeki süreksizlikler ise orta devamlılık dır (Çizelge 5.8). Çizelge 5.8 Süreksizliklerin devamlılığı ve radyolaritteki dağılımı % Dağılım Tanım Devamlılık(m) Sağ yamaç Sol yamaç Çok düşük devamlılık < Düşük devamlılık Orta devamlılık Yüksek devamlılık Çok yüksek devamlılık > Süreksizlik pürüzlülüğü Sağ yamaçta süreksizlik yüzeylerinin pürüzlülüğü düz, sol sahildeki süreksizlik yüzeylerinin pürüzlülüğü kaygan-parlak tır (Çizelge 5.9). Düz ve kaygan - parlak 30

41 yüzeyler süreksizlik kontrollü yenilmeleri kolaylaştırmakta ve şev duraylılığı için olumsuz bir durum oluşturmaktadır. Çizelge 5.9 Süreksizlik pürüzlülük derecesi ve radyolaritteki dağılımı Tanım JRC % Dağılım (Eklem pürüzlülük katsayısı) Sağ yamaç Sol yamaç Kaygan-parlak Düz Pürüzlü Çıkıntılı Basamaklı Süreksizliklerde dalgalılık Sağ sahildeki süreksizliklerin dalgalılığı az dalgalı - düzlemsel ve sol sahilde düzlemsel dır (Çizelge 5.10). Çizelge 5.10 Radyolaritteki süreksizliklerin dalgalılığının dağılımı Tanım % Dağılım Sağ yamaç Sol yamaç Düzlemsel Az dalgalı Dalgalı Kavisli Kıvrımlı Süreksizlikler yüzeylerinin bozunma derecesi Süreksizlik yüzeylerinin bozunma derecesi araştırılmış, sağ yamaçtaki süreksizlik yüzeylerinin bozunmamış - az bozunmuş ve sol sahilde ki yüzeylerin az bozunmuş olduğu görülmüştür (Çizelge 5.11). 31

42 Çizelge 5.11 Süreksizlik yüzeyleri bozunma derecesinin dağılımı Tanım % Dağılım Sağ yamaç Sol yamaç Bozunmamış Az bozunmuş Orta derecede bozunmuş 3 15 İleri derecede bozunmuş Tamamen bozunmuş Kinematik Analiz Gölet yerindeki radyolaritlerde ölçüm yerlerinde belirlenen süreksizlik ve şev yönelimlerine bağlı olarak kinematik analizler yapılmış ve sonuçları aşağıda verilmiştir. Şekillerde sunulan süreksizliklerin yönelimleri ile o ölçüm yerindeki şevin eğim yönü Çizelge 5.5 te sunulmuştur. Ölçüm yeri 1: Egemen süreksizlik takımlarının konumları ve şev yönelimi dikkate alındığında, S1 nolu süreksizliğin şevin eğim yönü ile yaklaşık aynı yönelimde olduğu görülmektedir. Bununla birlikte S1 nolu süreksizlik takımının eğim miktarı da şev eğiminden daha azdır. Buna göre, kinematik değerlendirmede S1 nolu süreksizlik takımında düzlemsel yenilme olasılığı bulunmaktadır (Şekil 5.7). Ölçüm yeri 2: Süreksizlik takımları incelendiğinde ise özellikle S2 nolu süreksizlik takımının şev yönelimi ile olumsuz bir konumda olduğu ve ölçüm yeri 1 de olduğu gibi burada da S2 nolu süreksizlik takımının düzlemsel yenilme olasılığı taşıdığı görülmektedir (Şekil 5.8). 32

43 Şekil 5.7 Ölçüm yeri 1 deki Schmidt ağı alt yarım küre eşit alan dağılımı Şekil 5.8 Ölçüm yeri 2 deki Schmidt ağı alt yarım küre eşit alan dağılımı 33

44 Ölçüm yeri 3: S2 nolu süreksizlik takımının eğim yönü ile şev eğim yönü aynıdır. Kinematik olarak ele alındığında oldukça düşük bir eğime sahip olan S2 nolu süreksizlik takımı düzlemsel yenilme riski taşımaktadır. Öte yandan S1 ve S2 nolu süreksizlik takımlarının kesişimi sonucu oluşan düzlemlerde de kama tipi yenilmeler gözlenebilir (Şekil 5.9). Arazide buna benzer küçük ölçekli duraysızlıklara rastlanmıştır. Şekil 5.9 Ölçüm yeri 3 deki Schmidt ağı alt yarım küre eşit alan dağılımı Ölçüm yeri 4: 3 adet süreksizlik takımı belirlenmiştir. Bu süreksizlik takımlarının yönelimleri ve eğim miktarları şevin yönelimi ve eğim derecesi ile karşılaştırıldığında hiçbir süreksizlik takımının kinematik olarak düzlemsel yenilme riski taşımadığı belirlenmiştir. Ancak S1 ve S2 nolu süreksizliğin kesişimi sonucu kama türü yenilme riski mevcuttur (Şekil 5.10). 34

45 Şekil 5.10 Ölçüm yeri 4 deki Schmidt ağı alt yarım küre eşit alan dağılımı Ölçüm yeri 5: 4 nolu ölçüm yerinde benzer şekilde 3 ana süreksizlik takımı elde edilmiş olup, bu süreksizliklerden S1 nolu olanı düzlemsel yenilme riski taşımaktadır. S3 nolu süreksizlik takımı ise şevin eğim yönü ile zıt bir eğim yönüne sahiptir. Süreksizlik düzlemlerine ait makaslama parametreleri tam olarak bilinmemekle birlikte bu süreksizlik takımından kaynaklanan devrilme türü yenilmeler beklenilebilir. S1 ve S2 nolu süreksizlik takımlarının oluşturduğu düzlemler de kama türü yenilme potansiyeline sahiptir (Şekil 5.11). Arazide hem sağ sahilde hem de sol sahilde kama türü yenilmelerle karşılaşılmıştır. Ölçüm yeri 6: 3 ana süreksizlik takımı belirlenmiştir. Bu süreksizlik takımlarının hiçbiri kinematik olarak duraysızlık riski taşımamaktadır (Şekil 5.12). 35

46 Şekil 5.11 Ölçüm yeri 5 deki Schmidt ağı alt yarım küre eşit alan dağılımı Şekil 5.12 Ölçüm yeri 6 deki Schmidt ağı alt yarım küre eşit alan dağılımı Ölçüm yeri 7: 4 adet ana süreksizlik takımı belirlenmiştir. Bu süreksizliklerden S3 ve S4 nolu olanı kama türü yenilme riski meydana getirmektedir. Bu ölçüm yerinde üçten fazla süreksizlik takımının bulunması aşırı çatlaklı bir yapının bir göstergesidir. Bu nedenle bu noktada yapısal kontrollü yenilmeler yerine, dairesel veya çoklu yüzeyli kaymalar gözlenebilir (Şekil 5.13). 36

47 Şekil 5.13 Ölçüm yeri 7 deki Schmidt ağı alt yarım küre eşit alan dağılımı Radyolaritleri oldukça dik açılarla bölen süreksizlikler nedeniyle özellikle her iki sahilde de kama ve düzlemsel yenilme türleri beklenebilir. Bunun yanı sıra 7 nolu ölçüm yerinde olduğu gibi aşırı kırıklanma ve bozunma nedeniyle gölet yeri mansap tarafındaki bazı zonlarda da dairesel ve çoklu yüzeyli yenilmeler gözlenmiştir. Süreksizlik yüzeylerine ait kohezyon ve içsel sürtünme açısı bu çalışma kapsamında araştırılamadığından kinematik analizler sonucu belirlenen şev duraylılığı açısından riskli bölgelerde sayısal analizler yapılamamıştır. 37

48 6. RADYOLARİTİN KAYA KÜTLE SINIFLAMALARI 6.1 RMR Sınıflaması Bu çalışmada Sarayköy-II gölet yerindeki radyolaritlerin kütlesel özelliklerinin ortaya konulması amacıyla RMR sistemi (Bieniawski 1989) yardımıyla kaya kütle sınıflamaları yapılmıştır. Radyolaritlerin RMR puanları Çizelge 6.1 de verilmiştir. Çizelge 6.1 Gölet yerindeki radyolaritin RMR sınıflaması Değişken Seçilen değer RMR puanı Tek eksenli basınç dayanımı 46,98 MPa 47 MPa 5.5 Kaya kalite katsayısı (RQD) (%) Süreksizlik aralığı 2 20 cm 6 Süreksizlik durumu Devamlılık : m 1 Açıklık : mm 4 Pürüzlülük : Kaygan 0 Dolgu : Yumuşak dolgu<5 mm 2 Bozunma: Bozunmuş (orta - az) 3 Yeraltısuyu durumu Nemli 10 Temel RMR Puanı 39.3 Şevlerde yapılacak herhangi bir kazı çalışmasında, yapılan kinematik analizlerde bazı süreksizlik sistemlerinin şev eğimi ile aynı yönde olduğu belirlenmiştir. Bu durumda Çizelge 6.1 de bulunan temel RMR puanından (39.3) 5 puan çıkartılmak suretiyle bulunan puan (34.3) radyolaritlerin toplam RMR puanını temsil etmektedir. Buna göre gölet yerindeki radyolaritler RMR puanına göre ( 34) zayıf kaliteli kaya olarak tespit edilmiştir. Öte yandan bu çalışma kapsamında radyolaritlerin deformasyon modülü, toplam RMR puanı kullanılarak aşağıdaki eşitlik yardımıyla hesaplanmıştır (Serafim and Pereira 38

49 1983). Buna göre gölet yerindeki radyolaritlerin elastisite modülü 3.98 GPa olarak belirlenmiştir. [(RMR 10) / 40] E m = 10 [(34 10) / 40] E m = 10 E m = E m = 3.98 GPa 6.2 Jeolojik Dayanım İndeksi (GSI) Sınıflaması Jeolojik Dayanım İndeksi (GSI) kavramı Hoek et al. (1995) tarafından önerilmiştir. Homejen ve izotrop kaya kütlelerinin dayanımlarının bir ifadesi olan Hoek-Brown görgül yenilme ölçütünde başlangıçta RMR puanları kullanılarak kaya kütle sabitleri (m b, s, a) belirlenirken, 1995 yılından sonra sisteme Jeolojik Dayanım İndeksi (GSI) kavramı eklenmiştir. Başlangıçta RMR ve Q sınıflaması puanları ile ilişkilendirilirken, GSI daha sonraki yıllarda tek başına bir sınıflama sistemi olarak kullanılmaya da başlanmıştır (Ulusay ve Sönmez 2002). Bu çalışma kapsamında radyolaritlerin jeolojik dayanım indekslerinin hesabında Sönmez ve Ulusay (1999) yöntemi kullanılmıştır. Buna göre, Sarayköy II gölet yerindeki radyolaritler için Çizelge 6.2 deki değişkenler kullanılmıştır. Çizelge 6.2 Gölet yerindeki radyolaritler için yapısal özellik puanı ve süreksizlik yüzey koşulu puanlarının belirlenmesi Değişken Seçilen değer Hacimsel eklem sayısı (Jv) 12 Yapısal özellik puanı (SR) 35 Süreksizlik yüzey koşulu puanı (SCR) Pürüzlülük 0 Bozunma 3 Dolgu

50 Gölet yerinde yapılan süreksizlik ölçümlerinde 1 m 3 lük bir yüzeydeki eklem sayısı 10 ile 15 arasında olduğundan hacimsel eklem sayısı 12 olarak kabul edilmiştir. Çizelge 6.2 de sunulan veriler kullanılarak yapısal özellik puanı (SR) ve süreksizlik yüzey koşulu puanı (SCR) kullanılarak radyolaritlerin GSI puanı belirlenmiştir (Şekil 6.2). GSI = 28 Şekil 6.2 Radyolaritler için GSI puanının belirlenmesi 40

51 Buna göre radyolaritlerin yapısal özellik puanı 35 ve süreksizlik yüzey koşulu puanı 5 değerleri göz önüne alındığında gölet yerindeki radyolaritlerin GSI puanı 28 olarak bulunmuştur. Elde edilen bu değer, tektonik faaliyetler sonucunda oldukça kıvrımlı/kırıklı bir yapı kazanan radyolaritlerin kütlesel olarak oldukça bloklu ve örselenmiş karakterde olduğunu işaret etmektedir. 6.3 Taşıma Gücü Gölet gibi büyük yapıların temelindek kayalardan daha yüksek taşıma gücü beklenmelidir. Bu nedenle bu tip yapıların dizaynı, üzerine oturdukları birimin taşıma kapasitesine göre yapılır (Goodman 1989). Zayıf kayalarda aşırı yüklemeden dolayı büyük oranda oturmalar ve ani yenilmeler meydana gelebilir. Bu nedenle, kaya üzerine yapılacak temelin tasarımı, en az herhangi bir zemin üzerinde düşünülen bir temelin tasarımındaki hassasiyetle ve dikkatle yapılmalıdır. Radyolaritlerin taşıma gücü aşağıda sunulduğu gibi Hoek-Brown (1980) ölçütü yardımıyla hesaplanmıştır. Gölet yerindeki radyolaritler gerek yüzey araştırmaları, gerekse sondaj çalışmalarına ait RQD değerleri göz önüne alındığında genellikle ileri derecede eklemli bir yapı sunmaktadırlar. Bu tip kaya kütlelerinde izin verilebilir taşıma gücünün belirlenmesinde Hoek-Brown sabitlerini içeren Wyllie (1992) tarafından önerilen eşitlik kullanılabilmektedir. C f1. s 0.5. σ c. [1 + (m. s ) 0.5 ] q a = F q a : İzin verilebilir taşıma gücü C f1 : Temel şekline bağlı boyutsuz düzeltme faktörü s, m b : Hoek-Brown malzeme sabitleri σ c : Sağlam kayanın tek eksenli basınç dayanımı F : Güvenlik katsayısı Gölet ekseninin uzunluğu (L) yaklaşık 140 m ve genişliği (B) 30 m olarak alındığında temel şekline bağlı boyutsuz düzeltme faktörü (C f1 ) L/B = 5 olduğu için 1.05 olarak alınmaktadır (Sowers 1970). 41

52 Hesaplamalarda radyolaritlerin tek eksenli basınç dayanımı 47 MPa alınacaktır. Öte yandan sağlam kaya sabiti (m i ) Hoek et al. (1995) tarafından ince tabakalı klastik kayalar için 4 olarak önerilmiş olup, radyolaritler için de aynı değer kullanılmıştır (Şekil 6.3). Bunun yanı sıra aynı araştırmacılar tarafından önerilen sınıflamalarda zayıf kaya kütleleri için m b /m i oranını 0.08 olarak verilmiştir. Bu durumda m b katsayısı 0.32 olarak bulunmaktadır. Diğer bir sabit olan s ise Şekil 6.3 te sıfır olarak sunulmasına rağmen, RocLab 1.0 programında aynı kaya kütlesi için yapılan hesaplamada s sabiti olarak belirlenmiştir. Tüm bu değişkenler Wyllie (1992) tarafından önerilen eşitlikte yerlerine konulduğunda ve güvenlik katsayısı 3 alındığında, gölet yerindeki radyolaritler için kütlesel olarak emniyetli taşıma gücünün 1.70 MPa hesaplanmıştır. Radyolaritler için RocLab 1.0 programında yapılan hesaplamalarda kaya kütlesinin kohezyonun MPa ve içsel sürtünme açısı 9.78 derece belirlenmiştir. Radyolaritin taşıma gücü, göletin bazalt üzerine uygulayacağı yükten daha büyüktür ve taşıma gücü problemi beklenmeyecektir. 42

53 Şekil 6.3 Hoek-Brown yenilme ölçütünde malzeme sabitlerinin belirlenmesi (Hoek et al. 1995) 43