SENİRKENT YERLEŞİM ALANINA AİT ZEMİN ÖZELLİKLERİNİN ReMi YÖNTEMİ İLE İNCELENMESİ

Transkript

1 SENİRKENT YERLEŞİM ALANINA AİT ZEMİN ÖZELLİKLERİNİN ReMi YÖNTEMİ İLE İNCELENMESİ Ali SİLAHTAR 1, M. Zakir KANBUR 2 1 Sakarya Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Jeofizik Mühendisliği Bölümü, asilahtar@sakarya.edu.tr 2 Süleyman Demirel Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Jeofizik Mühendisliği Bölümü, zakirkanbur@sdu.edu.tr ÖZET Nüfus oranındaki hızlı artışla birlikte yeni yerleşim alanlarına ihtiyaç duyulmaktadır. Bu durum bazı yerleşim alanlarının rastgele tepelere veya yamaçlara doğru gelişmesine neden olmaktadır. Çalışma alanı, Isparta nın Senirkent ilçesi, Beşparmak dağlarının yamacında bir yerleşim alanıdır. Bu alan yamaç molozu üzerinde büyümesine devam eden ve birinci dereceden deprem ve heyelan riskine sahiptir. Senirkent yerleşim merkezi için Vs30 bilgisi, üst yapı planlamasında mühendislik çalışmaları için önemli bir bilgidir. Şehir trafiğinin yoğun olduğu yerlerdeki Vs30 çalışmalarında yaygın bir şekilde uygulanan ReMi (Kırılma-Mikrotitreşim) yöntemi gerek zemin sınıflaması gerekse yapısal araştırmalar için kullanılan hızlı ve ekonomik yöntemlerden biridir. Bu çalışmada kuzey-güney, doğu-batı doğrultusunda birbirini kesen profiller boyunca toplam 18 noktada ReMi verisi elde edilmiştir. Bu veriler, derinliğe ve makaslama dalgası hızına dönüştürülerek tabakalaşma belirlenmiştir. NEHRP (National Earthquake Hazard Reduction Programme) zemin sınıflama kriterine göre değerlendirilen veriler, çalışma alanında B ve C olmak üzere iki ayrı zemin sınıfının mevcut olduğunu göstermiştir. Ayrıca kayma dalgası-derinlik profillerinden heyelan topuğu ve yamaç molozu birikimi alanları belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Senirkent, Vs30 (30 m derinlikte ortalama kesme dalgası hızı), Rayleigh dalgası dispersiyonu, ReMi (kırılma-mikrotitreşim), Zemin sınıflaması INVESTIGATION OF THE SOIL PROPERTIES IN THE SETTLEMENT PLACE OF SENIRKENT WITH ReMi TECHNIQUE ABSTRACT Increasing population requires new residential areas. This situation leads to random hills or slopes toward the development of some residential areas. The study area, Isparta Senirkent district is a residential area, which is located on the slopes of the mountain Beşparmak. This area continues to grow on the talus and has a first degree earthquake and landslide risks. Vs30 information for Senirkent settlement is important information for engineering work on the constructing planning. ReMi technique (Refracted-Mocrotremor Technique) is widely used for obtaining Vs30 information. It is one of the fastest and most economical method used for soil classification and structural studies and applied also in in crowded city traffic. In this study, the total of 18 points data were obtained along north-south, east-west direction profiles. These data were converted to depth and shear wave velocities. The data was interprated according to NEHRP (National Earthquake Hazard Reduction Program) ground classification criteria and determined the two classes, B and C. Also landslide heel-depth profile of shear wave and talus accumulation areas are identified. Keywords: Senirkent, Vs30 (30m depth average shear wave velocity), Rayleigh wave dispersion,. Remi (Refraction-Microtremor), Soil Clasification International Burdur Earthquake & Environment Symposium (IBEES2015) Uluslararası Burdur Deprem ve Çevre Sempozyumu 7-9 May 2015, Mehmet AkifErsoy University,

2 1. GİRİŞ 13 Temmuz 1995 de Isparta nın Senirkent ilçesinde meydana gelen heyelan 74 kişinin ölümüne sebebiyet vermiştir. Birikinti konisi özelliği gösteren ilçe yerleşim merkezinin yarısından fazlası yamaç molozu akıntısı altında kalmıştır (Ertek, 1995; Karagüzel vd. 1996). Felaketin ardından heyelan risk alanlarının tespiti ve tedbiri üzerine birçok çalışma yapılmıştır(yalçınkaya, 1995; Ertek, 1995; Karagüzel vd. 1996; Kılıç, 2006; Arcak vd., 2006; Ulusay, 2007). Tüm bunların yanında çalışma bölgesini ilginç kılan detay Senirkent birinci derece deprem bölgesi olmasında karşın deprem etkilerini belirlemede en önemli parametrelerden biri olan yerel zemin koşullarının belirlenmesi üzerine herhangi bir çalışma bulunmamaktadır. Depreme dayanıklı yapı tasarımında statik ve dinamik yüklemeler altında zemin davranışının önceden kestirebilmesi son derece önemlidir. Gerek ulusal gerekse uluslararası zemin sınıfı yönetmeliklerince, deprem dalgalarına yerin tepkisini karakterize eden en önemli parametre Vs30 (30 m derinliğin ortalama kesme dalgası hızı) bilgisidir. Son yıllarda bu bilgiyi hızlı ve ekonomik olarak elde etmede SASW (Yüzey Dalgalarının Spektral Analizi), MASW (Yüzey Dalgalarının Çok Kanallı Analizi), ve ReMi (Sismik Kırılma-Mikrotitreşim) gibi birçok yöntem geliştirilmiştir. Bu tekniklerden ReMi Vs30 ve yeterli açılım ile 100 m derinliğe kadar tabaka kalınlıklarını belirlemede yaygın şekilde kullanılmaktadır (Louie, 2001; Kanbur vd. 2008, Gamal ve Pullammanappallil, 2011; Silahtar ve Kanbur, 2013). Yöntemin çevresel gürültüleri sismik kaynak olarak kullanılması, şehir merkezi gibi gürültünün yoğun olduğu alanlarda bu gibi çalışmaların yapılabilmesine imkan sağlamaktadır. Bu çalışmada ReMi yöntemi kullanılarak Senirkent yerleşim alanını temsil eder nitelikte profiller boyunca Tablo 1 de verilen NEHRP kriterlerine göre zemin sınıflaması yapılması amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda alınması planlanan beş profilden ikisinin ölçümleri tamamlanmıştır. Elde edilen sonuçların bölgedeki yapılaşmada zemin-yapı etkileşimine katkı sağlaması hedeflenmiştir. Tablo 1. NEHRP zemin sınıflaması kriterleri (Zor vd., 2007 den düzenlemiştir) Zemin Cinsi Zemin Özelliği S-dalgası Vs30 m/s A Kaya >760 B Sıkı zemin ya da zayıf kaya C Sıkı zemin D Gevşek zemin <180 Çalışma Alanın Tanıtılması ve Jeolojisi Senirkent, Isparta şehir merkezinin kuzey doğusunda Beşparmak dağlarının kuzey yamacının alt kısmında yaklaşık 970 m kotunda kurulmuş bir ilçedir (Şekil 1). Çalışma alanı; kuzeyinde doğu-batı yönünde uzanan alüvyonla dolmuş Uluborlu-Senirkent Ovası ile güneyinde kalan Atabey-Isparta Ovası arasında, tipik bir horst graben sisteminin içeresinde yer almaktadır. Buna dayanarak ova kuzeyden ve güneyden KD-GB yönlü faylar ile sınırlı olmasından ötürü tektonik yönden de aktif bir alandır (Ertek, 1995). Çalışma sahasını oluşturan ana jeolojik formasyonlar genel olarak Mesozoik ve Senozoik yaşlı masif ve killi kalkerlerden oluşmaktadır (Arcak, 2007). Yerleşim alanının üzerinde gelişmeye devam ettiği Kuvaterner yaşlı alüvyonal çökeller bölgenin en genç kayaç istifini oluşturmaktadır. Bununla birlikte ovanın güneyindeki dağlık alan(beşparmak dağları) jura ve kreatase yaşlı filişli serileri ve konglomeratik birimlerle karekterize edilmiş kireçtaşlarından oluşmuştur (Biricik, 1996). 70

3 2. YÖNTEM Bu çalışmada yerel zemin özelliklerini ortaya koyabilmek için ReMi tekniği kullanılmıştır. Yöntem Senirkent yerleşim alanını temsil eder nitelikte belirlenen profiller üzerinde uygulanmıştır (Şekil 2). Literatürde yöntemin kuramsal detayları ve uygulamaları geniş bir şekilde yer almaktadır (Louie, 2001; Başokur, 2005; Kanbur vd, 2008; Gamal ve Pullammanappallil, 2011). Yöntemin uygulaması ana hatlarıyla üç aşamadan oluşmaktadır. Bunlar; araziden çevresel gürültülerin çizgisel olarak kaydedilmesi, veri kaydından yavaşlama(hızın tersi)- frekans dönüşümü yapılması ve ters çözüm işlemi olarak sıralanabilir (Şekil 3). Şekil 1. Çalışma alanın yer bulduru haritası Vs30 bilgisi hedef alındığı için; 24 kanallı sismograf kullanılarak jeofon aralığı 5 m, örnekleme aralığı 1 ms kayıt boyu 8 sn lik sismik kayıtlar elde edilmiştir (Şekil 3). ReMi spekral oranın yükseltilmesi amaçlanarak ölçüm noktalarında 8-12 arasında tekrarlamalı ölçümler yapılmıştır. 71

4 Şekil 2. Çalışma alanında belirlenen ölçüm noktaları Her bir ölçüm noktasından elde edilen zaman-uzaklık ortamındaki tekrarlı verilere SeisOpt ReMi programı kullanılarak τ-ρ dönüşümü uygulanmış ve birleştirilmiş güç spektrumları elde edilmiştir. Güç spektrumları üzerinde uyumlu faza karşılık gelen frekans-yavaşlama çiftleri belirlenerek dispersiyon eğrisi elde edilmiştir(şekil 3b). Frekans bağımlı faz hızı eğrisinin oluşturulmasının ardından kurumsal veri ile frekans bağımlı yavaşlık eğrisinin ters çözümü ile 1 boyutlu derinlik-vs hız bilgisi ortaya çıkarılmıştır (Şekil 3). Tek boyutta elde edilen hız bilgileri profiller boyunca birleştirilerek 2 boyutlu derinlik-vs kesitleri oluşturulmuştur (Şekil 4 ve 5). Şekil 3. ReMi veri işlem aşamaları 72

5 3. BULGULAR VE SONUÇLAR Senirkent yerleşim alanını kapsayan profiller boyunca ReMi tekniği ile iki boyutlu derinlik-kayma dalgası hız kesitleri ortaya çıkarılamaya çalışılmıştır. Elde edilen kesitlerden zemin sınıflaması ile birlikte aynı zamanda heyelan kesiti ve yamaç molozu birikinti alanları da belirlenmeye çalışılmıştır. Şekil Profilden elde edilen iki boyutlu derinlik-vs kesiti Şekil Profilden elde edilen iki boyutlu derinlik-vs kesiti Çalışma alanında birbirine dik 1 km lik iki profil boyunca toplam 18 noktada elde edilen veriler yöntemin kuramına uygun olarak tek tek bir boyutlu analiz edilmiş daha sonra bunlar birleştirilerek Şekil 4 ve 5 de gösterilen iki boyutlu derinlik-vs kesitleri elde edilmiştir. Vs30 tespiti yapılması amaçlandığından profil boylarının kısa tutulmasından (115 m) kesitler yatayda 40 m yi göstermektedir. Söz konusu kesitler incelendiği zaman sığ kısımda düşük hızlı örtü tabakanın, alt katmalarda ise nispeten biraz daha yüksek hızlı yamaç molozu birikinti seviyesinin varlığı göze çarpmaktadır. Elde edilen hızlar Navarro vd. (2010) da verilen aşağıdaki eşitlikte yerine konulduğu zaman Tablo 1 de verilen zemin sınıflaması ölçütlerine göre çalışma alanı B ve C zemin sınıfı olarak tanımlanmıştır. 73

6 (1) Burda hi ve Vi derinlik ve derinliğe karşılık gelen makaslama dalgası hızı. Şekil 6. Birleştirilmiş 2.5 boyutlu derinlik-vs kesiti Derinlik-hız kesitlerinden şekil 4 üzerinde kesikli çizgiler ile belirtilen m/s hız değişimine sahip kısımlar; Ulusay (2007) de ifade edilen yamaç molozu birikinti alanlarına karşılık geldiği düşünülmektedir. Bununla birlikte şekil 5 üzerinde kesik çizgiler ile ifade edilen alan ise tipik bir heyelan kesitini ifade etmektedir. Şekil üzerinde a ile belirtilen bölümün Kayma yüzeyi topuğu, b ile belirtilen kısmın ise heyelan topuğu olarak düşünülmüştür. Her iki profilden elde edilen 2 boyutlu kesitler şekil 2 de belirlenen ölçüm noktalarına göre ölçekli olarak şekil 6 da bir araya getirilerek 2.5 boyutlu derinlik-vs kesiti oluşturulmuştur. Böylece Senirkent yerleşim alanın tabakalaşma yapısına dair genel bir bakış ortaya çıkarılmıştır. Çalışma kapsamında alınması planlanan diğer ölçümler ile daha detaylı sonuçların ortaya çıkacağı öngörülmektedir. Sonuç olarak bu çalışmada Senirkent yerleşim alanının sığ kısmına ait Vs ve zemin özellikleri ReMi yöntemi kullanılarak ortaya konmuştur. Aynı zamanda heyelan açısından risk barındıran çalışma alanın bu yönü, elde edilen kesitler ile irdelenmiştir. KAYNAKLAR Arcak, Ç., Özden, Ş., Kurucu, Y., Altınbaş, Ü., Bolca, M., Türk, T İç Ege ( Isparta-Senirkent) Bölgesinde Kitle Hareketlerine Duyarlı Alanlarda Toprak Degradasyon Riskinin Belirlenmesi ve 74

7 Zararların Önlenmesi için Hassas Bölgelerin CBS Destekli Modellenmesi ve Haritalanması. 1. Heyelan Sempozyumu, Trabzon. Ayşe Kılıç, A Senirkent Heyelan Alanının Rezistivite ve Sismik Yöntemlerle Araştırılması (Yüksek Lisans Tezi). Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Jeofizik Mühendisliği Anabilim Dalı, Isparta. Başokur, A. T Yapı Yeri İncelemelerinde Makaslama Dalgası Hız Kesitinin ReMi Yöntemi ile Saptanması. Deprem Sempozyumu, Kocaeli. Biricik, S Senirkent de Sel Afetleri. Marmara Üniversitesi, Marmara Coğrafya Dergisi sayı 1, s.9-30 Ertek, A Senirkent Seli. Türk Coğrafya Dergisi, sayı 30, s Gamal, M.A. and Pullammanappallil, S Validity of the Refraction Microtremors (ReMi) Method for Determining Shear Wave Velocities for Different Soil Types in Egypt. International Journal of Geosciences Vol.2 No.4. Kanbur, Z., Görmüş, M., Kanbur, S Isparta Yerleşim Alanı Kuzey Kesiminin Sığ S-Dalgası Kesitinin Çıkarılmasında Kırınım-Mikrotitreşim Tekniğinin (Remi) Kullanılması. Hacettepe Üniversitesi Yerbilimleri dergisi, 29(2), Karagüzel, R., Bozcu, M., Yalçin, A., Yılmaz, K Senirkent (Isparta) Moloz Çamur Akması Ön Mühendislik Jeolojisi Değerlendirilmesi. Türkiye Jeoloji Kurultayı Bülteni, 11, Louie, J.N Faster, better: shear-wave velocity to 100 meters depth from refraction microtremor arrays. Bulletin of the Seismological Society of America, 91(2), Navarro, M., Feriche, M., García-Jerez, A., Vidal, F., Enomoto, T Local Site Effects in Granada Town (southern Spain) based on Array Microtremor Measurements. 9. International Workshop on Seismic Microzoning and Risk Reduction, Mexico Silahtar, A. ve Kanbur, M.Z Zemin Sınıfı ve Tabakaşma nın ReMi (Kırılma-Mikrokırınım) Tekniği ile Belirlenmesi: Isparta, Çünür Örneği. 2. Türkiye Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı, Hatay. Ulusay, R Heyelanlar ve Mühendislik Şevlerindeki Duraysızlıklar: Türleri, Etkileri ve Zararların azaltılması. Sel-Heyelan-Çığ Sempozyumu, Samsun, Yalçınkaya, S Senirkent Isparta Feyezanı. DSİ Genel Müdürlüğü Bülteni, Zor, E., Cevher, M., Mengüç, G., Soydabaş, M., Bilgiç, A., Ayan, E., Özalaybey, S Kocaeli İlinde Zemin Sınıflaması Ve Sismik Tehlike Değerlendirme Çalışmaları. 6. Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, İstanbul,