TEKİRDAĞ-ÇERKEZKÖY İLÇESİNDE YER MÜHENDİSLİK ÖZELLİKLERİNİN JEOFİZİK ÖLÇÜMLER, JEOLOJİK GÖZLEMLER VE JEOTEKNİK DENEYLERLE BELİRLENMESİ Determination of The Ground Engineering Characteristics in Tekirdağ-Çerkezköy by Geophysical Survey, Geological Observations and Geotechnical Experiments A. Cem YOĞURTÇUOĞLU 1, M. Mücella CANBAY 2 ve Cengiz KURTULUŞ 2 ÖZET Bu çalışmada, Tekirdağ ili Çerkezköy ilçesinde jeolojik, jeoteknik ve jeofizik çalışmalar yapılarak yerleşime uygunluk açısından değerlendirilmiştir. Çalışma alanında genelde üst seviyelerde siltli birimler ve daha aşağıda ise killi birimler yer almaktadır. Üstteki siltli birimler yer yer karbonat çimentosu ile tutturulmuş olup, içinde karbonat yumruları bulunmaktadır. Zemin özelliklerini ortaya çıkartmak için uygun görülen 6 noktada derinlikleri 15 m. olan zemin sondajı 8 noktada karşılıklı sismik kırılma atışları ve 4 noktada ise düşey elektrik sondajı yapılmıştır. Araştırma sondajlarından sağlanan örselenmiş ve örselenmemiş örnekler üzerinde laboratuar deneyleri yapılmıştır. Yapılan çalışmalardan elde edilen veriler, çalışma alanının zemin özellikleri cinsinden iki ayrı kısımdan oluştuğunu göstermiştir. Birinci bölge olarak ayrılan kısımda P-dalga hızı birinci tabaka için 400-435 m/s, S-dalga hızı 140-160 m/s ve taşıma gücü ise ortalama 1.146 kg/cm 2 olarak saptanmıştır. Bu katmanın altında ise P-dalga hızı 1000-1100 m/s, S-dalga hızı 350-380 m/s ve taşıma gücü ortalama 2.903 kg/cm 2 olan yeşil renkli sıkı killer gözlenmiştir. İkinci bölge olarak nitelenen kısımda yüzeyde P ve S-dalga hızları 490-520 m/s ve 230-260 m/s ve taşıma gücü ortalama 1.834 kg/cm 2 olan bitkisel toprak ve onun altında P ve S-dalga hızları 1100-1250 m/s ve 490-520 m/s ve taşıma gücü ortalama 3.28 kg/cm 2 olan karbonatlı silt ve sıkı kilden oluşan bir formasyon gözlenmiştir. ABSTRACT In this study, the interpretation of the area in Çerkezköy town in Tekirdağ has been done for the point of view of habitation deriving the geoengineering parameters by means of geophysical survey, geological observations and geotechnical experiments. In the research area, the clayey units take place at the lower parts and are overlied by the silty units at the top. The silty units are fixed in some places by carbonate cement and include carbonate concretions. For this aim 6 drilles of 15 km. in depth were probed in suitable places. Seismic refraction studies at 8 points and resistivity measurements at 4 points were carried out. Laboratuary tests were done on the disturbed and undisturbed samples obtained from the drills. The data from these work indicated that the research area is formed of two zones. The P and S wave velocities are 400-435 m/s and 140-160 m/s respectively and the bearing capacity is 1.146 kg/cm 2 for the first layer of the zone which is denoted as the first zone. The P and S wave velocities and the bearing capacity of the second layer of this zone are 1000-1100 m/s, 350-380 m/s and 2.903 kg/cm 2 respectively. This layer is formed of green dense clay. The P, S wave velocities and the bearing capacity of the first layer of the zone denoted as the second zone are 490-520 m/s, 230-260 m/s and 1.834 kg/cm 2 respectively. The same parameters for the second layer of this zone are 1100-1250 m/s, 490-520 m/s and 3.23 kg/cm 2. This layer is formed of carbonated silt and dense clay. GİRİŞ Tekirdağ ili Çerkezköy ilçesi kuzeyindeki arazinin kullanımını saptamak ve mühendislik özelliklerini belirlemek amacıyla jeolojik, jeoteknik ve jeofizik yöntemler uygulanmıştır (Şekil-1). Alanda genelde üst seviyelerde siltli birimler, daha aşağıda ise killi birimler yer almaktadır. 1 KO.Ü., Ö. İsmet Uzunyol M.Y.O., Teknik Programlar Bölümü, Marshall Yerleşkesi, HEREKE-KOCAELİ 2 KO.Ü. Mühendislik Fakültesi, Jeofizik Mühendisliği Bölümü, Vinsan Yerleşkesi, İZMİT-KOCAELİ 1
Üstteki siltli birimler yer yer karbonat çimentosu ile tutturulmuş olup, içinde karbonat yumruları bulunmaktadır. Bu formasyonların güvenli taşıma gücü, sarsım, esneme ve kayma gibi mühendislik özelliklerinin araştırılması amaçlanmıştır. Bu amaç için 6 noktada mekanik zemin sondajı, 8 noktada karşılıklı sismik kırılma atışları ve 4 noktada düşey elektrik sondajı yapılmıştır (Şekil-2). BÖLGENİN GENEL JEOLOJİSİ Çalışma alanı ve çevresi genel olarak Danişmen ve Ergene formasyonlarından oluşmaktadır Danişmen Formasyonu Şekil-1. Çalışma alanı lokasyon haritası. Alt-orta Miyosen yaşlı olan bu formasyon, havza ortasında Pliyosen-Kuvaterner yaşlı Ergene formasyonu altında yer alır ve 300 m. kalınlık gösterir. Formasyon, ayrıca alt ve üst olmak üzere iki üyeye ayrılır. Her iki üyenin tabanında yer alan kumtaşları ince ve orta taneli olup, çok az ayıklanmıştır. Aralarında tüflü ve konglomeratik seviyeler de bulunur. Kiltaşları ise ileri derecede laminalı ve kalkerlidir. Ayrıca linyit, silttaşı ve dolomitik kireçtaşı bantları içerir. Üyelerin kalınlığı havza ortasına doğru artar, 1500 m. ye ulaşır. Tabanları transgresyon belirten hafif diskordanslıdır. Üste doğru ise regresyon etkisi belirgindir. Alt üye kuzey şelf bölgesindeki Osmancık formasyonu ile eşdeğer düzeydedir (Yalçınlar 1976, Kasar 1983, Tuna ve Siyako 1983). 2
Şekil-2. Çalışma alanı sismik profil, özdirenç ve mekanik sondaj lokasyon haritası. 3
Ergene Formasyonu Havzanın orta ve kuzey bölgesinde geniş alanlarda yüzeylenen bu formasyon yatay durumlu ve bozulmamış (kırılmamış) olup, diğer formasyonları diskordanslı olarak örter. Pliyosen-Kuvaterner yaşta olan formasyon havza ortasındaki grabenler ve yarı grabenler içinde 1700 m. ye varan bir sediment birikimi gösterirse de normal olarak 500 m. den daha kalın değildir. Görünümü bir üçgeni andıran bu saha Meriç Irmağına katılan Ergene Irmağı Havzasıdır. Kuzeydoğu kenarında Istranca Dağları, güneyinde Tekirdağ, batısında Tunca, Meriç, Arda Irmaklarının birleşme noktası ve Meriç Irmağı vardır. Ergene Irmağına kuzeyden ve güneyden birçok dere katılır. Ergene Irmağı, Meriç - İpsala arasında Meriç Irmağına katılır. Meriç Irmağı ise Enez de Ege Denizi ne dökülür. Edirne den itibaren Meriç Irmağının iki yanında 10-15 km., Ergene Irmağının iki yanında ise 2-4 km. genişliğinde alüvyon vardır. Ergene kesimi denizden 50-250 m. Yüksekte bir plato şeklindedir. Bu kesimi güneyden sınırlayan Koru Dağı, Tekirdağ ve Ganos Dağı silsilesi, Ege ve Marmara Denizleri arasındaki su bölümü hattını da oluşturur. LİTOSTRATİGRAFİ İnceleme alanında yapılan mekanik sondaj sonucunda üst seviyelerde taneli birimler (silt boyutunda) aşağıda ise killi seviyeler yer almaktadır. Üstteki taneli birimler yer yer karbonat çimentosuyla tutturulmuş durumdadır. Aşağıdaki killi seviyeler üstte karbonat yumrulu yeşil renkli ve sıkı yapıdadır. Daha alt seviyelerde ise grimsi siyah renkli ve sıkı yapıdadır. Çalışma alanının güney yönünde açılan MS 1, MS 5 ve MS 6 sondaj noktalarında taneli birimler 5-6 m. Derinliğe kadar devam etmektedir. Çalışma alanının güney yönünde açılan MS 2, MS 3 ve MS 4 sondaj noktalarında taneli birimler çok az kalınlıkta olup, hemen killi seviyelere girilmektedir. Örnek olarak MS 3 ve MS 5 kuyu logları sırasıyla EK-1 ve EK-2 de verilmektedir. Açılan mekanik sondaj kuyularında, yer altı suyunun statik su seviyesi 5-6 m. olarak ölçülmüştür. İnceleme alanında yüzey suyu olarak güneyde Marmara Denizi yer almaktadır. SONDAJ ARAŞTIRMALARI VE ARAZİ DENEYLERİ İnceleme alanında bina temellerinin oluşturacağı zeminin taşıma gücünün saptanması amacıyla, çalışmalara esas olmak üzere belirlenen 6 noktada sondaj kuyusu açılmış ve toplam 90 m. karot alınmıştır. Sürekli karot alınarak ilerlenen kuyularda 15 m. derinliğe kadar inilmiş ve her 1.5 m. de bir standart penetrasyon deneyi (SPT) yapılmıştır. Uygun yerlerde ise, örselenmemiş örnek alımı için Shelby tüpü kullanılarak ve hidrolik baskı verilerek örnekler alınmıştır. Örselenmeden korunan karot örnekleri üzerinde de laboratuarda gerekli deneyler yapılmıştır (Coates 1970). Laboratuar Deneyleri Laboratuar deneylerinde fiziksel olarak Atterberg limitleri, su muhtevası deneyi, piknometre ve granülometri deneyleri; mekanik deneylerde ise üç eksenli ve tek eksenli basınç deneyleri, direkt kesme deneyi yapılmıştır (Acatay ve Özkan 1970). MS 1 SONDAJ KUYUSU MS 1 kuyusundan 5.5-6 m. derinlikte alınan örnek üzerinde üç eksenli basınç deneyi, Atterberg limitleri ve su muhtevası deneyleri yapılmış olup, aşağıda verilmiştir. Üç Eksenli Basınç Deneyi İnceleme alanında zemini oluşturan siltli ve killi seviyelerden alınan numuneler üzerinde yapılmış olan üç eksenli basınç deneyi sonucunda 4
Kohezyon (C) : 0.48 kg/cm 2 İçsel sürtünme açısı ( ) : 6 Doğal birim hacim ağırlığı : 1.882 gr/cm 3 olarak bulunmuştur. Atterberg Limitleri Deneyi Numune üzerinde yapılan kıvam limitleri sonucunda Likit limit = 54.80 Plastisite indisi = 28.66 Plastik limit = 26.14 Zemin grup sembolü = CH olarak bulunmuştur (Deprem yönetmeliği 1998). Su Muhtevası Deneyi İnceleme alanında alınan örselenmemiş numunenin üzerinde yapılan su muhtevası deneyi sonucunda olarak bulunmuştur. MS 2 SONDAJ KUYUSU Su muhtevası = %32.47 MS 2 kuyusundan 5.5-6 m. derinlikte alınan numune üzerinde üç eksenli basınç deneyi, Atterberg limitleri deneyi ve su muhtevası deneyleri yapılmıştır. Ayrıca 2.5-3 m. derinlikte alınan numune üzerinde de elek analizi ve piknometre deneyi (özgül ağırlık deneyi) yapılmıştır. Buna göre: Üç Eksenli Basınç Deneyi İnceleme alanında zemini oluşturan siltli ve killi seviyelerden alınan numuneler üzerinde yapılmış olan üç eksenli basınç deneyi sonucunda aşağıdaki değerlere ulaşılmıştır: Kohezyon (C) : 0.52 kg/cm 2 İçsel sürtünme açısı ( ) : 5 Doğal birim hacim ağırlığı : 1.898 gr/cm 3 olarak bulunmuştur. Su Muhtevası Deneyi İnceleme alanında alınan örselenmiş numunenin üzerinde yapılan su muhtevası deneyi sonucunda: olarak bulunmuştur. Elek Analizi Deneyi Su muhtevası = %34.15 Alınan numune üzerinde laboratuarda yapılan elek analizi deneyi sonucunda dane çapı dağılımı aşağıdaki gibidir. D 10 : 0.18 D 30 : 0.42 D 60 : 0.80 Cc : 1.23 Cu : 4.44 Cu (üniformluk katsayısı) : 2-10 arasında değer taşıması durumunda sıvılaşma riskinden söz edilebilir. Buradaki değerde 4.44 olduğuna göre sıvılaşma riski var denilebilir. 5
Piknometre Deneyi (Özgül Ağırlık Deneyi) Alınan numune üzerinde yapılan piknometre deneyi sonucunda Zeminin Ortalama Özgül Ağırlığı : 2.608 olarak bulunmuştur. MS 3 SONDAJ KUYUSU MS 3 kuyusundan 5.5-6 m. derinlikte alınan numune üzerinde Direkt Kesme Testi deneyi ve Atterberg limitleri deneyi yapılmıştır. Buna göre: Direkt Kesme Testi Deneyi İnceleme alanında zemini oluşturan siltli ve killi seviyelerden alınan numuneler üzerinde yapılmış olan Direkt Kesme Testi deneyi sonucunda aşağıdaki değerlere ulaşılmıştır: Kohezyon (C) : 0.99 kg/cm 2 İçsel sürtünme açısı ( ) : 23 olarak bulunmuştur. Atterberg Limitleri Deneyi Numune üzerinde yapılan kıvam limitleri sonucunda Likit limit = %60.00 Plastisite indisi = %24.31 Plastik limit = %35.69 Zemin grup sembolü = OH veya MH olarak bulunmuştur. MS 4 SONDAJ KUYUSU MS 4 kuyusundan 5.5-6 m. derinlikte alınan numune üzerinde Direkt Kesme Testi deneyi, Atterberg limitleri deneyi ve Tek Eksenli Basınç deneyi yapılmıştır. Buna göre: Direkt Kesme Testi Deneyi İnceleme alanında zemini oluşturan siltli ve killi seviyelerden alınan numuneler üzerinde yapılmış olan Direkt Kesme Testi deneyi sonucunda aşağıdaki değerlere ulaşılmıştır: Kohezyon (C) : 1.96 kg/cm 2 İçsel sürtünme açısı ( ) : 13 olarak bulunmuştur. Atterberg Limitleri Deneyi Numune üzerinde yapılan kıvam limitleri sonucunda Likit limit = %64.00 Plastisite indisi = %31.91 Plastik limit = %32.09 Zemin grup sembolü = OH veya MH olarak bulunmuştur. Tek Eksenli Basınç Deneyi Alınan numune üzerinde yapılan tek eksenli basınç deneyinde q u : 5.89 kg/cm 2 olarak bulunmuştur. 6
MS 5 SONDAJ KUYUSU MS 5 kuyusunda 5.5-6 m. derinlikte alınan numune üzerinde Direkt Kesme Testi deneyi, Atterberg limitleri deneyi ve Tek Eksenli Basınç deneyi yapılmıştır. Buna göre: Direkt Kesme Testi Deneyi İnceleme alanında zemini oluşturan siltli ve killi seviyelerden alınan numuneler üzerinde yapılmış olan Direkt Kesme Testi deneyi sonucunda aşağıdaki değerlere ulaşılmıştır: Kohezyon (C) : 0.65 kg/cm 2 İçsel sürtünme açısı ( ) : 16 olarak bulunmuştur. Tek Eksenli Basınç Deneyi Alınan numune üzerinde yapılan tek eksenli basınç deneyinde q u : 1.95 kg/cm 2 olarak bulunmuştur. MS 6 SONDAJ KUYUSU MS 6 kuyusundan 5.5-6 m. derinlikte alınan numune üzerinde Direkt Kesme Testi deneyi ve Tek Eksenli Basınç deneyi yapılmıştır. Buna göre: Direkt Kesme Testi Deneyi İnceleme alanında zemini oluşturan siltli ve killi seviyelerden alınan numuneler üzerinde yapılmış olan Direkt Kesme Testi deneyi sonucunda aşağıdaki değerler elde edilmiştir. Kohezyon (C) : 0.65 kg/cm 2 İçsel Sürtünme Açısı ( ) : 16 Tek Eksenli Basınç Deneyi Alınan numune üzerinde yapılan Tek Eksenli Basınç deneyinde q u : 1.95 kg/cm 2 hesaplanmıştır. olarak YAPILAŞMA ALANININ GENEL JEOTEKNİK DEĞERLENDİRMESİ Zemin Profili İnceleme alanında zemin, üstte taneli birimler altta killer olarak iki ana grupta toplanabilir. Yapının güney kısmında taneli birimler, bitkisel toprağın altında 2.5-5 m. kalınlığa sahiptir. Yapının kuzeyinde ise bitkisel toprağın altında taneli birimler oluşturan tabaka oldukça ince olup, hemen altında killer başlamaktadır. Zemin Grubu ve Yerel Zemin Sınıfı İnceleme alanında üstte yer alan ve yaklaşık 3.5 m. ye kadar derinleşen bitkisel toprak ve tutturulmamış siltin zemin grubu (D) ve yerel zemin sınıfı Z 4 olarak saptanmıştır. Bu tabakanın altında gözlenen birim orta plastisiteli sert kil olarak ayırt edilmiş olup, zemin grubu (C) ; yerel zemin sınıfı ise Z 3 olarak belirlenmiştir (Deprem Yönetmeliği 1998). Yapılaşma Alanının Görünür ve Olası Jeoteknik Sorunları İnceleme alanında gözlenen silt ve killi birimlerde olası jeoteknik sorunlar olarak üstteki siltler için sıvılaşma riskinden söz edilebilir. Killi birimler için ise üniform olmayan farklı oturma riski vardır denilebilir. Ancak yer altı suyunun olması durumunda, killerde dayanımın önemli derecede azalması göz önünde bulundurulmalıdır. 7
DEPREM DURUMU Bölgesel Depremsellik Özelliği Ülkemiz genç bir tektonik kuşak üzerinde bulunmaktadır. Bu kuşak üzerinde oluşmuş önemli kırık hatları depremleri üretmektedir. Bu kırık hatları boyunca oluşan depremler, şiddetleri ve sayılarına göre sınıflandırılarak değişik deprem bölgeleri ayırt edilmiştir. İnceleme alanı 1.derece deprem bölgesinde yer almaktadır. Deprem Riski Analizi İnceleme alanı Kuzey Anadolu Fay Kuşağı etki alanı kapsamında bulunmaktadır. Tarihsel dönemde ve 20.yüzyılda başlatılan aletsel dönemde yapılan kayıtlara göre, 1881-1986 yılları arasında İstanbul da 4.2-7.5 magnitüdlü 144 deprem olmuştur. 1881-1986 yılları arasında yapılan istatistiksel gözlemlerde 5.5 magnitüdünde bir depremin oluşma riski; 25 yıllık periyod için % 83.3 49 yıllık periyod için % 97.0 73 yıllık periyod için % 99.5 97 yıllık periyod için % 99.9 6.5 magnitüdünde bir depremin oluşma riski; 25 yıllık periyod için % 46.2 49 yıllık periyod için % 70.4 73 yıllık periyod için % 83.7 97 yıllık periyod için % 91.0 7.5 magnitüdünde bir depremin oluşma riski; 25 yıllık periyod için % 19.3 49 yıllık periyod için % 34.4 73 yıllık periyod için % 46.6 97 yıllık periyod için % 56.6 olarak belirlenmiştir. Ayrıca Poisson modeli ile 1999 yılından sonra M=6.0, 6.5 ve 7.5 olan depremlerin 20 yıl içinde olma olasılıkları sırasıyla % 91, % 69 ve % 43 olarak bulunmuştur. Dönüş periyotları ise M=6.0, 6.5 ve 7.5 büyüklüğündeki depremler için sırasıyla 8 yıl, 17 yıl ve 72 yıl bulunmuştur. Gumbel I ve Gumbel III modelleri ile 1999 yılından sonra M=6.0 depremin 20 yıl içerisinde olma olasılıkları % 98 ve % 96 olarak bulunmuştur. M=6.0 magnitüdündeki depremin dönüş periyodu Gumbel I ve Gumbel III modelleri ile 6 ve 7 yıl hesaplanmıştır. M=7.0 magnitüdündeki depremin dönüş periyodu Gumbel I modeli ile 11 yıl, Gumbel III modeli ile 30 yıl bulunmuştur. JEOFİZİK ÇALIŞMALAR Sismik Kırılma Çalışması Çalışma alanında karşılıklı atışlı, 12 kanallı P ve S dalgası kırılma ölçümleri alınmıştır. Kayıtlarda gürültü analizi yapılarak S/N oranı yükseltilmiştir. Ölçümlerden elde edilen verilerden P ve S dalga hızları saptanmış ve bu hızlar kullanılarak yerin zemin parametreleri bulunmuştur. Taşıma gücü ve zemin emniyet gerilmesi hesaplanmıştır (Phillips ve diğ. 1990, Kurtuluş 2000). Yapılan jeolojik, jeofizik ve jeoteknik çalışmalar, zemin parametreleri açısından çalışma alanının iki bölgeden oluştuğunu göstermektedir (Şekil-3). Çalışma alanının 1.bölge olarak tanımlanan kuzey kısmında yüzeyden ortalama derinliği 1.5 m. ile 3.5 m. arasında değişen kahverengi bitkisel toprak tabakası belirlenmiştir. Bu tabakanın V p hızı 400-435 m/s ve V s hızı 140-160 m/s olarak saptanmıştır. Bu 8
tabakanın taşıma gücü 1.146 kg/cm 2 olarak hesaplanmıştır. Bu tabakanın altında V p hızı 1000-1100 m/s, V s hızı 350-380 m/s arasında değişen ve taşıma gücü 2.903 kg/cm 2 olan ve sondaj çalışmalarından yeşil renkli sıkı killer gelmektedir. Bu kısımda yer alan formasyonların diğer sismik verileri Çizelge-1 de verilmektedir. Yapılan sismik kırılma çalışmaları sonucunda, çalışma alanında 2.bölge olarak adlandırılan güney kısmında yüzeyden 1 m. ile 1.5 m. arasında değişen yer yer kahverengi bitkisel toprak, yeşilimsi kahverenkli karbonatlı silt ve molozdan oluşan bir tabaka belirlenmiştir. Bu tabakanın V p ve V s dalga hızları 490-520 m/s ve 230-260 m/s ve taşıma gücü ise ortalama 1.834 kg/cm 2 bulunmuştur. Bu tabakanın altında V p ve V s dalga hızları 1100-1250 m/s ve 490-520 m/s, taşıma gücü ise ortalama 3.28 kg/cm 2 olan karbonatlı silt ve sıkı kilden oluşan bir formasyon gözlenmiştir. Bu kısımda yer alan formasyonlara ait zemin parametreleri izleyen Çizelge-2 de verilmektedir. 9
Şekil-3. Çalışma alanının krokisi. 10
Çizelge-1. Çalışma alanının 1. bölgesinde yer alan formasyonların zemin parametreleri. TABAKALAR ELASTİK PARAMETRELER BİRİM Bitkisel Yeşil Renkli Toprak Sıkı Kil BOYUNA DALGA HIZI (V p ) m/s 435 1030 ENİNE DALGA HIZI (Vs) m/s 150 380 YOĞUNLUK (d) gr/cm 3 1.42 1.76 KAYMA MODÜLÜ ( ) kg/cm 2 318.54 2535.94 ELASTİSİTE MODÜLÜ (E) kg/cm 2 912.64 7208.25 POISSON ORANI ( ) - 0.43 0.42 BULK MODÜLÜ (k) kg/cm 2 2254.21 15250.15 ZEMİN TAŞIMA GÜCÜ (q u ) kg/cm 2 1.146 2.903 ZEMİN EMNİYET GERİLMESİ (q s ) kg/cm 2 0.38 0.97 HAKİM TİTREŞİM PERİYODU (T 0 ) s 0.61 EFEKTİF İÇSEL SÜRTÜNME AÇISI ( c ) 13.76 15.80 DRENAJSIZ İÇSEL SÜRTÜNME AÇISI ( cu ) 7.76 9.07 TEK EKSENLİ BASINÇ DAYANIMI ( B ) kg/cm 2 0.65 8.65 YATAK KATSAYISI (K s ) t/m 3 791 2062 ZEMİN BÜYÜTMESİ - 2.32 Çizelge-2. Çalışma alanının 2.bölgesinde yer alan formasyonların zemin parametreleri. TABAKALAR ELASTİK PARAMETRELER BİRİM Bitkisel Yeşil Renkli Toprak Sıkı Kil BOYUNA DALGA HIZI (V p ) m/s 510 1150 ENİNE DALGA HIZI (Vs) m/s 240 500 YOĞUNLUK (d) gr/cm 3 1.47 1.69 KAYMA MODÜLÜ ( ) kg/cm 2 845.55 3117.46 ELASTİSİTE MODÜLÜ (E) kg/cm 2 2304.28 8359.79 POISSON ORANI ( ) - 0.36 0.34 BULK MODÜLÜ (k) kg/cm 2 2700.33 8752.01 ZEMİN TAŞIMA GÜCÜ (q u ) kg/cm 2 1.834 3.285 ZEMİN EMNİYET GERİLMESİ (q s ) kg/cm 2 0.61 1.10 HAKİM TİTREŞİM PERİYODU (T 0 ) s 0.52 EFEKTİF İÇSEL SÜRTÜNME AÇISI ( c ) 26.30 28.90 DRENAJSIZ İÇSEL SÜRTÜNME AÇISI ( cu ) 16.53 18.58 TEK EKSENLİ BASINÇ DAYANIMI ( B ) kg/cm 2 1.05 5.30 YATAK KATSAYISI (K s ) t/m 3 630 4613 ZEMİN BÜYÜTMESİ - 2.17 11
Elektrik (Rezistivite) Çalışması Çalışma alanının elektrot açılımına uygun bölgelerinde Schlumberger elektrot sistemi uygulanarak yeraltının elektrosu çekilmiştir. Yapılan elektrik çalışması sonucunda çalışma alanının 1.bölgesinde 1-2 m. derinliğe kadar yer alan formasyonların özdirencinin 20-44 m. arasında değiştiği gözlenmiştir. Bunun altında 6-8 m. derinliğe kadar yer alan formasyonların özdirenci 10-15 m. olarak saptanmıştır. Bu derinliğin altında 12.5 m. derinliğe kadar özdirenci 50-55 m. olan formasyonlar yer almaktadır. Bu derinlikten sonra yer alan formasyonların özdirenci 70 m. olarak saptanmıştır. Çalışma alanının güney kısmında (2.bölge) yapılan elektrik sondajı sonucunda yüzeyden 1.8 m. derinliğe kadar yer alan toprak tabakasının özdirencinin 23-30 m. arasında değiştiği gözlenmiştir. Bunun altında 6 m. derinliğe kadar yer alan formasyonların özdirenci 50 m. olarak saptanmıştır. 6 m. den daha derinde yer alan formasyonların özdirenci ise 9.5 m. olarak hesaplanmıştır. Yapılan özdirenç çalışmaları ile sondaj çalışmalarının karşılaştırılması sonucunda yer altı su seviyesinin yaklaşık 5-7 m. aşağıda olduğu anlaşılmaktadır. SONUÇLAR VE ÖNERİLER İnceleme alanında yapılan jeolojik, jeofizik (sismik kırılma, rezistivite) ve mekanik sondaj çalışmaları deneştirilerek aşağıdaki sonuçlara ulaşılmıştır: 1. İnceleme alanında, üst seviyelerde kahverengimsi bitkisel toprak ve yer yer tutturulmuş silt seviyeleri ve bunların altında ise oldukça sıkı orta plastisiteli killer yer almaktadır. 2. Çalışma alanı 3.Derece Deprem Bölgesi içerisinde bulunmakta olup, Etkin Yer İvme Katsayısı A 0 =0.20 dir. 3. Birinci bölge olarak ayrılan kısımda P-dalga hızı birinci tabaka için 400-435 m/s, S-dalga hızı 140-160 m/s ve taşıma gücü ise ortalama 1.146 kg/cm 2 olarak saptanmıştır. Bu tabakanın altında ise P-dalga hızı 1000-1100 m/s, S-dalga hızı 350-380 m/s ve taşıma gücü ortalama 2.903 kg/cm 2 olan yeşil renkli sıkı killer gözlenmiştir. 4. İkinci bölge olarak nitelenen kısımda yüzeyde P ve S-dalga hızları 490-520 m/s ve 230-260 m/s ve taşıma gücü ortalama 1.834 kg/cm 2 olan bitkisel toprak ve onun altında P ve S dalga hızları 1100-1250 m/s ve 490-520 m/s ve taşıma gücü ortalama 3.28 kg/cm 2 olan karbonatlı silt ve sıkı kilden oluşan bir formasyon gözlenmiştir. 5. Yapılan elektrik (özdirenç) çalışması sonucunda fabrika sahasının lojman ve arıtma tesisinin bulunduğu kısımlarda yüzeyden 1-2 m. derinliğe kadar yer alan formasyonların özdirencinin 20-44 m. arasında değiştiği gözlenmiştir. Bunun altında 6-8 m. derinliğe kadar yer alan formasyonların özdirenci ortalama 10-15 m. olarak saptanmıştır. Bu derinliğin altında 12.5 m. derinliğe kadar özdirenci 50-55 m. olan formasyonlar yer almaktadır. Bu derinlikten sonra yer alan formasyonların özdirenci 70 m. olarak saptanmıştır. Yapılan özdirenç çalışmalarıyla sondaj çalışmalarının karşılaştırılmaları sonucunda yer altı su düzeyinin yaklaşık 5-7 m. aşağıda olduğu anlaşılmıştır. 6. Çalışılan alanda Zemin Hakim Titreşim Periyodu 1.bölgede 0.61 s. ve 2.bölgede ise 0.52 s. olarak saptanmıştır. 7. İnceleme alanında üstte yer alan ve yaklaşık 3.5 m. ye kadar derinleşen bitkisel toprak ve tutturulmamış siltin zemin grubu (D) ve yerel zemin sınıfı Z 4 olarak saptanmıştır. Bu tabakanın altında gözlenen birim orta plastisiteli sert kil olarak ayırt edilmiş olup, zemin grubu (C), yerel zemin sınıfı ise Z 3 olarak belirlenmiştir. 12
8. Çalışılan alandaki 1.5 m. ve 3.5 m. derinlere kadar uzanan bitkisel toprak tabakasının spektrum karakteristik periyotları T A (s) = 0.20, T B (s) = 0.90, bunun altında yer alan kil tabakasının spektrum karakteristik periyotları ise T A (s) = 0.15, T B (s) = 0.60, olarak belirlenmiştir. 9. Çalışılan alandaki bitkisel toprak tabakasının zemin büyütmesi 2.17-2.32 arasında değişmektedir. 10. 1.bölgede yer alan 1.tabakanın Efektif İçsel Sürtünme (Kayma Mukavemeti) Açısı ( ) = 13.76, 2.tabakanın Efektif İçsel Sürtünme (Kayma Mukavemeti) Açısı ( ) = 15.80 olarak bulunmuştur. 2.bölgede yer alan 1.tabakanın Efektif İçsel Sürtünme (Kayma Mukavemeti) Açısı ( ) = 26.30, 2.tabakanın Efektif İçsel Sürtünme (Kayma Mukavemeti) Açısı ( ) = 28.90 olarak elde edilmiştir. 11. Çalışma alanının 1.bölgesinde yer alan 1.tabakanın Toplam Gerilmeler altındaki Drenajsız İçsel Sürtünme Açısı ( cu ) = 7.76, 2. tabakanın Toplam Gerilmeler altındaki Drenajsız İçsel Sürtünme Açısı ( cu ) = 9.07 olarak saptanmıştır. Çalışma alanının 2.bölgesinde yüzeyde yer alan 1.tabakanın Toplam Gerilmeler altındaki Drenajsız İçsel Sürtünme Açısı ( cu ) = 16.53, 2. tabakanın Toplam Gerilmeler altındaki Drenajsız İçsel Sürtünme Açısı ( cu ) = 18.58 olarak saptanmıştır. 12. Çalışma alanının 1.bölgesinde yüzeyde yer alan 1.tabakanın Tek Eksenli Basınç Dayanımı ( B ) = 0.65 kg/cm 2, 2.tabakanın Tek Eksenli Basınç Dayanımı ( B ) = 8.65 kg/cm 2 olarak bulunmuştur. Çalışma alanının 2.bölgesinde yüzeyde yer alan 1.tabakanın Tek Eksenli Basınç Dayanımı ( B ) = 1.05 kg/cm 2, 2.tabakanın Tek Eksenli Basınç Dayanımı ( B ) = 5.30 kg/cm 2 olarak saptanmıştır. 13. Poisson modeli ile 1999 yılından sonra M = 6.0, 6.5 ve 7.5 olan depremlerin 20 yıl içinde olma olasılıkları sırasıyla %91, %69 ve %43 olarak bulunmuştur. Dönüş periyotları ise M = 6.0, 6.5 ve 7.5 büyüklüğündeki depremler için sırasıyla 8 yıl, 17 yıl ve 72 yıl bulunmuştur. 14. Çalışma alanının 1.bölgesinde yüzeyde yer alan 1.tabakanın yatak katsayısı 630 ton/m 3, 2.tabakanın yatak katsayısı ise 4613 ton/m 3 olarak bulunmuştur. Çalışma alanının 2.bölgesi civarlarında yüzeyde yer alan 1.tabakanın yatak katsayısı 791 ton/m 3, 2.tabakanın yatak katsayısı ise 2062 ton/m 3 olarak bulunmuştur. 15. 1.bölgede yapılan mekanik sondaj esnasında uygulanan SPT deneyleri sonucunda q u : N-3/5 formülünden hareketle zemin emniyet gerilmesi ortalama 0.73 kg/cm 2 ve 2.bölgede ise 0.8 kg/cm 2 olarak elde edilmiştir. 13
KAYNAKLAR ACATAY A. ve ÖZKAN O., 1970. Zemin Mekaniği. COATES D.F., 1970. Rock Mechanics Principles, Mines Branch Monography 874. DEPREM YÖNETMELİĞİ, 1998. T.C. Bayındırlık ve İskan Bakanlığı. KASAR S., 1983. Tekirdağ-Şarköy-Keşan-Enez bölgesinin jeolojisi ve hidrokarbon olanakları, T.P.A.O. ARAMA GRUBU, Arşiv No: 1771. KURTULUŞ C., 2000. Sismik yöntemlerle belirlenen ampirik taşıma gücü bağıntısı ve uygulaması, Uygulamalı Yerbilimleri Dergisi, KO.Ü. Yayın Organı, c.1, no.6, s.51-59. PHILLIPS D.E., HAN D.H. and ZOBACK M.D., 1989. Emprical relationships among seismic velocity, effect pressure, porosity and clay content in sandstone, Geophysics, 54, 82-89. TUNA D. ve SİYAKO M., 1983. Trakya Havzası kaya stratigrafi birimleri korelasyon tablosu, T.P.A.O. Arşiv No: 9283. YALÇINLAR İ., 1976. Türkiye Jeolojisine Giriş. 14
EK-1 15
EK-1 16
EK-2 17
EK-2 18