BÖLÜM 6 HEYELANLAR (ŞEV DURAYLILIĞI) ŞEV: Düzensiz veya düzenli geometriye sahip eğimli yüzey Doğal Yamaç Mühendislik Şevleri (Düzenli geometri) Düzensiz geometri Karayolu şevi Açık işletme şevi Dolgu şevi 1
Kaya veya toprak dolgu baraj İnşaat kazısı Pasa yığını Açık işletme Atık barajı Maden işletmelerindeki pasa yığınları ve atık barajları 2
G. Afrika Lahanos atık barajı Atık barajında makaslama yenilmesi Şevi oluşturan kaya birimlerin veya toprak zeminlerin makaslama yenilmesi ve/veya yerçekiminin etkisiyle dengeye ulaşana değin şev boyunca eğim aşağı doğru hareket ederek konumlarını değiştirmesi ŞEV DURAYSIZLIĞI-HEYELAN 3
(Foto: R.L. Schuster) HEYELAN (Doğal yamaç) Açık işletme Kaya düşmesi ŞEV DURAYSIZLIĞI (Mühendislik şevi) Kayma HEYELANLARIN/ŞEV DURAYSIZLIKLARININ ÖNEMİ Dünya nüfusundaki hızlı artış, yerleşimlerin büyümesi ve yamaçlarda yerleşimlerin artması, derin açık işletmeler, inceleme yapılmadan duraysız alanların yerleşime açılması, şev tasarımlarıyla ilgili yapılan bazı hatalar, doğa olaylarının katkısı vd. nedenlerle heyelanlar ve mühendislik şevlerindeki duraysızlıklar giderek artmaktadır. Çayyolu (Ankara) La Conchita-California (ABD) 4
(Foto:Ö.Aydan) Mühendislik şevlerindeki duraysızlıklar (Açık işletmede pasa şevi duraysızlığı) Depremlerin tetiklemesi (2005 Kaşmir depremi, Balakot kentindeki heyelan) Hatalı uygulamalar (Patlatma) Şev duraylılığı çalışmalarına duyulan gereksinim giderek artıyor Derin açık işletmeler Otoyol inşaatları Engebeli alanlardaki yerleşimler 5
ABERFAN FELAKETİ-Galler (pasa şevi duraysızlığı, 116 öğrencinin yitimi) Pasa yığınları - Atık depolama alanlarına duyulan gereksinimin artması - Yerleşimler ve maden işletmeleri civarında bu tür alanların sınırlı olması Atık ve pasa yığınlarının duraylılığının önemini arttırmıştır. ÇİN Tünel inşaatlarının artması ve girişlerde şev duraysızlığı sorunlarının önlenmesine yönelik gereksinimler BOLU TÜNELİ 6
HEYELANLARA/ŞEV DURAYSIZLIKLARINA NEDEN OLAN FAKTÖRLER Doğal Faktörler İnsan Etkileri DOĞAL FAKTÖRLER (a) Dış etkiler: Akarsu, göl veya deniz tarafından şevin (yamacın) topuğunun aşındırılması, sismik etkiler (deprem) ve volkanik aktivite. Topuğun aşınması Depremlerin Tetiklediği Şev Duraysızlıkları Bakacak yol dolgusu duraysızlığı (1999 Düzce depremi) 2004 Chuetsu depremi (Japonya) Foto: Ö.Aydan 7
Volkan Patlamaları St. Helen (ABD) volkanında moloz akması 18 Mayıs 1980 de 2.8 km 3 kayma ve moloz akması 22 km hareket ederek malzeme 9 köprüyü ve kilometrelerce yolu tahrip etmiştir. (Foto: USGS) Fugendake Mayuyama Shimabara Piroklastik akış Shimabara Körfezi (Japonya) (Aydan, 1992) 8
12 Mayıs 2008 Depreminin (ÇİN) Neden Olduğu Bazı Heyelanlar Balakot kenti (2005, Pakistan) (b) İklim etkileri: Aşırı yağışlar ve karın ani erimesi (yeraltı ve yerüstü suları-gözenek suyu basıncındaki artışlar), Hareket Babadağ (Denizli) ilçesindeki yamaç hareketi Yağış Yağış (Çevik ve Ulusay, 2004; Tano vd., 2006) 9
Türkiye de 1971-1989 arasında heyelanların mevsimlere göre dağılımı (Yüzer, 2006 dan) Campbell (1975) Kaliforniya da gerçekleştirdiği çalışmada, yağışın 6.35 mm/saat lik bir eşik değeri aşması halinde moloz yığınlarının tetiklenerek aktığını saptamıştır. Karın erimesi: 2005 Kuzulu (Koyulhisar-Sivas) heyelanı Kayma Akma (c) Bozunma nedeniyle şevi oluşturan malzemelerin veya süreksizliklerin makaslama dayanımında azalma. Süreksizliklerde dayanım azalması Malzemenin bozunması sonucu dayanım azalması (d) Şevde gerilme durumunun değişmesi. 10
İNSAN ETKİLERİ (a) Dış Yükler: Yapı inşası, şev üstüne dolgu yığılması vb. gibi nedenlerden kaynaklanan statik, trafik ve patlatma gibi dinamik etkiler (b) Denetimsiz kazı yapılması (örneğin; topukta kazı, özellikle yerleşim alanlarında veya civarında taşocağı ve maden işletmeleri) (c) Boşluk suyu basıncının artması (gömülü alt yapı elemanlarından kaçakların olması) ve su tablasındaki ani değişimler (d) Bitki örtüsünün tahrib edilmesi Yapılaşma Yığın Dış Yükler Yamaçlarda yapılaşma ve malzeme yığımı (Ankara) Dragline Açık işletmede ağır kazı ekipmanının şev tepesine çok yakın konumda çalışması (Yatağan Eskihsar Linyit İşletmesi) 11
Malzeme dökümü Dış yüklerin etkisi Ümitköy-Çayyolu (Ankara) 26 Mayıs 2007 Kabaran kesim 12
PASA İLE YÜKLENMİŞ OCAK ŞEVİ PASA MARN LİNYİT Denetimsiz Kazı Yapılması Harşit-Gümüşhane Karayolu (Yüzer, 2006) 13
TOPUKLARDA DENETİMSİZ KAZI YAPILMASI Heyelan nedeniyle boşaltılmış alan Dere yatağı (Haziran 2007) 14
Kullanım ve atık su şebekelerinden yamaçlara su kaçağı Babadağ (Denizli) Hasarlı alt yapı elemanından su kaçağı Hasarlı su borusu HEYELANLARIN ETKİLERİ Heyelanların Sonuçları: 1. Can kayıpları 2. Ekonomik zararlar ZARARLAR 1. Doğrudan Zararlar (can kayıpları ve gözle görülebilir hasarlar) 2. Dolaylı Zararlar (doğrudan zararlara göre çoğu kez daha fazla olmakla birlikte, ihmal edilen zararlardır): a) Heyelanlardan etkilenen alanlarda sanayi, tarım, ormancılık ve madencilik sektörlerindeki üretim kayıpları. Orman alanlarındaki zararlar Tarım alanlarındaki zararlar (pasa kayması) (Yatağan-Muğla) 15
b) Heyelan nedeniyle ulaşım hatlarınının servise kapanması sonucu ürünlerin ve hammaddelerin zamanında yerine ulaştırılamamasıyla ilgili kayıplar. (La-Conchita heyelanı California (ABD), 1995) c) Heyelana maruz kalmış veya heyelana duyarlı bölgelerdeki yerleşimlerde binaların değerlerinin düşmesi ve vergi kayıpları, turistik bölgelerde turizm gelirlerinin azalması. Babadağ (Denizli) da yamaç hareketinden etkilenmiş bazı yapılar 16
Avcılar (İstanbul) Marmara Denizi Balaban Heyelanı (birkaç bin yıl yaşında eski bir heyelan) (Yüzer, 2006) d) Heyelan bölgesi dışındaki akarsularda ve sulama kanallarında su kalitesinin olumsuz yönde etkilenmesi. e) Heyelanın yakın çevresinde meydana gelmesi olası yeni heyelanlara karşı önlem alınması amacıyla uygulanabilecek iyileştirme ve koruma çalışmalarıyla ilgili harcamalar. f) Ölüm, yaralanma ve psikolojik travmalar nedeniyle ortaya çıkan iş gücü kayıpları. g) Heyelana bağlı olarak gelişebilecek su baskını vd. ikincil fiziksel etkiler. 17
(Foto: Servicio Aerofotografico Nacional de Peru) Türkiye de doğal afetlerin yüzdeleri (Yüzer, 2006) Heyelanlar 2. sırada yer almaktadır AFETİN TÜRÜ ETKİLENEN KONUT SAYISI AFET OLAYLARININ YAKLAŞIK ORANI Deprem 230.508 %54 Heyelan 77.307 %18 Su Baskını 60.194 %14 Kaya Düşmesi 360.79 %8 Yangın 11.944 %3 Çığ 5.664 %1 Diğerleri 8.124 %2 429.820 100% DEĞİŞİK ÜLKELERDEN ÖRNEKLER Nevados Huascaran Moloz Çığı (Peru, 1970) - And Dağları ndan akan moloz Yungay ve Ranrahirca kentlerini örttü - M7.75 olan depremin tetiklemesiyle meydana geldi - 50-100x10 6 m 3 moloz 14 km aktı. - 18000 den fazla insan yitimi 18
1972 Po Shan Road (Hong Kong) Heyelanı -50000 m 3 akma -12 katlı bir binada 67 kişinin yitimi FAKTÖRLER: -60 0 lik şev ilave kazıyla 70 0 ye dikleştirilmiş -Aşırı yağış (Foto: Geotechnical Control Office, Hong Kong Government) La Conchita Heyelanı (Kaliforniya, ABD) Eski bir heyelanın aktive olması. Hareket çok yavaş, can kaybı yok. 4 Mart 1995 Aşırı yağış nedeniyle kaymış eski malzeme moloz akmasına dönüşerek 36 yapıyı ağır hasara uğrattı. 200.000 m 3 malzeme kaydı ve 10 kişinin yitimiyle sonuçlandı. 10 Ocak 2005 (Foto.: USGS) 19
MÜHENDİSLİK ŞEVLERİYLE İLGİLİ TİPİK DURAYSIZLIKLAR Panama Kanalı 80 km uzunluğundaki kanalın 1904 1914 arasında Amerikalılar tarafından tamamlanması sırasında 60 dan fazla heyelan olmuş. Öngörülen kazı 70 milyon m³ iken, 175 milyon m³ e çıkmıştır. (Doğu-Batı Culebra Kaymaları,1915) PANAMA KANALI KAZILARINDAKİ HEYELANLAR (Doğu Culebra Kaymaları,1925-74) (Doğu Cucaracha Kayması,1986) 20
PANAMA KANALI: DÜN VE BUGÜN VAIONT BARAJ FELAKETİ (İtalya) 21
Kayma öncesi Hareket eden kütle Baraj civarında etkilenen yerleşimlerden biri CHUQUIMATA AÇIK İŞLETMESİNDEKİ (ŞİLİ) DURAYSIZLIK Doğu şevi (1968 sonları) (Hoek & Bray, 1977) Doğu şevi (18 Şubat 1969) (12 milyon ton malzeme) 22
ÜLKEMİZDE HEYELAN Türkiye de Orta ve Doğu Karadeniz bölgelerinde heyelan ve moloz-çamur akması türünde, Doğu Anadolu, İç Anadolu ve Akdeniz bölgelerinde ise kaya düşmesi türünde kütle hareketleri daha sık görülüyor. Doğu ve Orta Karadeniz bölgesindeki heyelanlar: (Bölgenin yaklaşık %90 ı heyelana duyarlı!) (1929 1990 Tortum, Geyve, Ayancık, Sinop, Of, Sürmene, Sera/Trabzon, Maçka- Çatak Tarımsal alan, konut, alt ve üst yapı kayıplarının karşılığı belli değil! Türkiye deki Önemli Heyelanlar Of-Sürmene Heyelanı (H.N.PAMİR, 1930) 1929 Temmuz 146 can kaybı, 2500 den fazla bina yıkılmış. Of-Zisino köyünde 9 milyon m³, Sürmene Kaçalar Dağında 15 milyon m³ moloz birikmiş. 30 35 m derinlikte göller oluşmuş. Sera Heyelanı (K. ERGUVANLI) Şubat 1951 de Trabzon-Akçaabat ın 7 km güneyindeki Sera Deresi vadisine 5 milyon m³ kadar piroklastik malzemenin kayması ile vadi kapanmış ve 30 35 m derinliğinde, 125 m genişliğinde ve 1.6 km uzunluğunda bir göl oluşmuştur. Sera Heyelanı (Maçka-Trabzon.1951) GÖL SEFASI! (Yüzer, 2006) 23
Doğu Karadeniz Heyelanları (ÖNALP, A., TARHAN, F., SEVİNÇ, H., 1987) 92 Heyelan incelenmiştir. 1970-95 arasında aşırı yağış (sel), denetimsiz insan girişimi ve yüksek topoğrafik eğim nedenleri ile oluşan bu heyelanlarda 236 can kaybı olmuştur. Işıklar (Trabzon-Gümüşhane Karayolu) Moloz Akması Mayıs 1959 da şiddetli yağışlarla topuğu aşınan Değirmendere yamaçlarında 150.000 m³ volkanik malzemeden oluşan moloz akması olmuş. Çatak (Maçka-Trabzon) Moloz Akması Haziran 1988 yılında şiddetli yağışlardan sonra potansiyel heyelan sahasındaki volkano-sedimanter malzemeden oluşan 500.000 m³ moloz akması. 64 can kaybı. Ayrışmış zon Ana kaya Yol kazısı Yağış-süzülme Çatak (Maçka-Trabzon) Moloz Akması (Yüzer,2006) Doğu Karadeniz Heyelanları Modeli SON 12 YILA AİT ÖRNEKLER (a) Senirkent Moloz Akması Felaketi 13 Temmuz 1995: Moloz akması, 74 kişinin yitimi. Kaynak: Torosların kuzey eteklerindeki kireçtaşları KAPIDAĞ Kaynak bölge Moloz çevirme kanalı Senirkent 24
Senirkent İçin Hazırlanmış Moloz Akması Duyarlılık Haritası (Tonoz vd., 2007) (b) Babadağ Heyelanı (Türk Japon ortak araştırma projesi) Gündoğdu Mah. K Meteoroloji Hareket izleme YASS izleme Lab. deneyleri Tezgahlarda ivme ölçümü AE ölçümü 25
Tipik yapısal hasarlar 26
720 680 KB 1 2 GD 630 580 Kumtaşı-marn ardalanması Kayma yüzeyi 2 Çalışma sırasında ölçülen yeraltısuyu seviyesi 1 İncelenen diğer su sevisi Gökdere 530 A Tezgahlardan kaynaklanan titreşimlerinin dikkate alındığı aralık İlçe yerleşim alanı 0 50 (m) A' Yapılardaki düşeyden sapmaların ölçülerek hareket yönünün ve hareketten etkilenen alanın belirlenmesi 27
Hareket hızı: 3.8-15 mm/yıl Etkiyen faktörler: 1. Yağış-yeraltısuyu 2. Malzeme özellikleri 3. Alt yapıdan su kaçakları 4. Eski depremler ve dokuma tezgahları ile ilgili sarsıntılar (?) En kritik koşul: Aşırı yağışlı bir dönem sonrasında ilçenin çevresinde 20 km çaplı bir alanda büyüklüğü 6 dan yüksek bir depremin meydana gelmesi. BABADAĞ Boşaltılacak kısım 28
c) 17 Mart 2005 Kuzulu (Koyulhisar-Sivas) Heyelanı 2. Aşama: Akma 1. Aşama: Kayma 12.5x10 6 m 3 malzeme (Gökçeoğlu vd., 2005) (Ulusay vd., 2007) 29
Akan malzeme ÖNCE SONRA These classification systems are simple, but not used widely. Landslide (or slope instability) classification should be based on: 1. Morphology (failure surface and slope geometry) 2. The way in which movement occurs 3. The rate of movement 4. The size of the material (grain size distribution of material) 5. The parent material involved 6. The age of the failure 7. Combinations of the above 30
Varnes system pays regard primarly to: The morphology of slope movements The mechanism of the failure Material type Rate of movement ŞEV DURAYSIZLIĞI TÜRLERİ VARNES SINIFLAMASI (1978) Dr.David Varnes, Golden, Colorado, USA (Golden-Colorado; Foto: Yüzer, 1994) DURAYSIZLIK TÜRÜ MALZEMENİN TÜRÜ TOPRAK ZEMİNLER ANA KAYA İNCE TANELİ İRİ TANELİ DÜŞME Zemin düşmesi Moloz düşmesi Kaya düşmesi DEVRİLME Zemin devrilmesi Moloz devrilmesi Kaya devrilmesi DÖNEL (Dairesel) Sınırlı sayıda birim Zeminde dairesel kayma Molozda dairesel kayma Kayada dairesel kayma KAYMA ÖTELENMELİ Çok sayıda birim Zeminde blok türü ötelenme Zemin kayması Molozda blok türü ötelenme Moloz kayması Kayada blok türü ötelenme Kaya ötelenmesi YANAL YAYILMA Zemin yayılması Moloz yayılması Kaya yayılması AKMA Zemin akması (Zeminde krip) Moloz akması Kaya akması (Derin krip) KARMAŞIK KAYMALAR Yukarıda belirtilen diğer duraysızlık türlerinden ikisinin veya birkaçının birleşmesiyle gelişen duraysızlıklar 31
DÜŞME Ürgüp (2007) (ABD) İtalya'nın kuzeyindeki Ronchi di Termeno bölgesinde toprak kayması sonucu bir çiftliğe düşen dev kayanın yol açtığı tahribatın fotoğrafları (21 Ocak 2014) http://www.bbc.co.uk/turkce/haberler/2014/01/140131_italya_kaya.shtml http://www.bbc.co.uk/turkce/haberler/2014/01/140131_italya_kaya.shtml 32
http://www.bbc.co.uk/turkce/haberler/2014/01/140131_italya_kaya.shtml DEVRİLME (Kastamonu kuzeyi) 33
a) Dönel (dairesel) Kayma: KAYMA b) Ötelenmeli kayma b.1) Düzlemsel kayma Kayma düzlemi Süreksizliğin izi Eskihisar işletmesi b.2) Kama tipi kayma Kayma düzlemi Altındağ (Ankara) Süreksizliğin izi S1 S2 34
b.3) Çok yüzeyli kayma Olası iki yenilme yüzeyiçekirdek Fay Zayıf taban Sert tabaka Yumuşak tabaka Kaya şevi Pasa yığını Dolgu baraj b.4) Türkiye de bir açık işletmede pasa yığınlarında dairesel olmayan kayma S N Crest 600 m 500 m Zayıf taban veya süreksizlik + Fay yüzeyi _ Tabakalanma Fay Zayıf taban Kaya şevi Pasa yığını 35
YANAL YAYILMA Yanal kaya yayılması Yanal zemin yayılması Andezit aglomerası KAYA Makaslama Kaymış moloz KİL 0 50 100 Kil ve kum (m) AKMALAR - Zemin akması - Çamur akması - Kum akması - Moloz akması Kaynak alan Ana kol Birikme bölgesi Santa Tecla (Las Colinas, San Salvador) Kuzulu (Koyulhisar, Sivas) California (ABD) Kurtuluş köyü-2003 Bingöl depremi 36
Kaynak kaya 1995 Senirkent Moloz Akması Akma kanalı Senirkent Senirkent Senirkent in doğusu Doğal drenaj kanallarında birikmiş moloz malzemesi 37