5/29/2017 1 INS13204 GENEL JEOFİZİK VE JEOLOJİ Yrd.Doç.Dr. Orhan ARKOÇ e-posta : orhan.arkoc@klu.edu.tr Web : http://personel.klu.edu.tr/orhan.arkoc
5/29/2017 2 BÖLÜM 9 KÜTLE HAREKETLERİ
5/29/2017 3 9.1. Giriş Kütle hareketleri, bir arazi üzerinde, yamaçlarda görülen her türlü yer değiştirme hareketine verilen genel isimdir. Kütle hareketleri, yeryüzünün az veya çok eğimli yüzeylerini oluşturan yamaçlarda ya da insanlar tarafından açılan kazı şevlerinde görülür. Ayrıca yeraltı boşluklarında görülen çökmeler de zemin yüzeyinde bu tür hareketlere neden olabilir. Kütle hareketleri, yamaç eğimi, jeolojik ve tektonik yapı ile kayaçların zemin özellikleri, kimyasal bileşim, ayrışma derecesi başta olmak üzere su, iklim koşulları, bitki örtüsü, titreşimler, yamaçların aşırı yüklenmesi ve yer çekimi kuvvetine bağlı olarak oluşabilmekte, inşa edilen yapıların konumunu şeklini değiştirip, insanlara zarar verebilmektedir.
5/29/2017 4 Kütle hareketlerinin nedenleri; A-Doğal nedenler: yamaç eğiminin değişmesi, yağış, suya doygunluk, litolojik özellikler, bitki örtüsünün olmaması, donma ve çözülme, deprem ve erozyon vb.. B- Yapay nedenler: yol yamaçlarında oluşturulan şevlerde, tünel, baraj ve kanal yapımı nedeniyle vb..
5/29/2017 5 Yamaç veya şevlerin duraylılığının (denge, stabilite) sağlanması mühendislik çalışmaları sırasında büyük önem kazanmakta, jeoloji, inşaat, çevre ve harita mühendislerini de yakından ilgilendirmektedir.
5/29/2017 6 Bu tür olaylar, olayın meydana geldiği yere, hareket eden malzemenin türüne, hızına ve şekline, kayma yüzeyinin olup olmamasına ya da hareket yüzeyinin şekline göre özel isimler alır. Bu parametrelere göre kütle hareketleri genel olarak 1) Düşme 2) Devrilme 3) Akma 4) Kayma [düzlemsel ve eğri yüzeyli (heyelân) kayma] 5) Çökme ve oturma 6) Karmaşık kütle hareketleri vb. isimlerle anılırlar.
5/29/2017 7
5/29/2017 8 Zemin veya kayalardan oluşan yamaç ve şevlerin özelliklerinin birbirlerinden çok farklı olması nedeniyle bunların mühendislik jeolojisi açısından dikkatlice incelenmesi gerekir. Ayrıca kütle hareketleri incelemelerinde, yüzey ve yeraltı jeolojisini içeren jeolojik araştırmalar yanında mühendislik jeolojisi çalışmaları içinde yer alan araştırma çukuru, yarma, sondaj ve laboratuar çalışmaları yapılmalı, jeofizik çalışmalar ile de desteklenerek geoteknik çalışmalar gerçekleştirilmelidir.
5/29/2017 9
5/29/2017 10 9.2.1. Düşme Düşme; değişik büyüklükteki zemin ya da kaya parçalarının, dik yamaçlardan (uçurum) ya da dağ doruklarından aşağıya düşmesi olarak tanımlanır. Düşme, dik yamaçlarda birbirleriyle tekrarlanan ve düşeye yakın çatlak takımlarını içeren kayalarda veya zemin-kaya ardalanmalı (tekrarlanmalı) ortamlarda daha sık görülür.
5/29/2017 11 Düşmenin esas nedeni, dik yamacı oluşturan kayaçta, çatlak ve kırıklarda birbirini izleyen donma ve erime olayları, yamaç topuğu oyulmaları, yapışma direncinin azalması, boşluk suyu basıncının artması ve yer çekimidir. Düşen malzemenin türüne göre, olaya kaya düşmesi, blok düşmesi ya da toprak düşmesi gibi adlar verilir.
5/29/2017 12 9.2.2. Devrilme Süreksizlik içeren kayaların orijinal konumlarının bozularak aşağı doğru dönerek yıkılmalarına devrilme denir. Devrilme çeşitleri; blok devrilmesi, bükülme devrilmesi ya da her ikisinin karışımı olan blok-bükülme devrilmesi şeklinde oluşabilir.
5/29/2017 13 9.2.3. Akma Yamaçlarda kayaçların ayrışması sonucu oluşmu kumlu, killi zeminlerde, toprak ya da taş -toprak karışımından oluşan tutturulmamış ya da gevşek tutturulmuş yüzeysel örtünün, su miktarının artması sonucunda bazen çok hızlı bazen de yavaş, yamaç aşağı hareketine akma denir. Akan malzeme, su içeriği artışıyla bazen bir sıvı gibi akar bazen de çok yavaş fakat sürekli olarak yer değiştirir.
5/29/2017 14 Yavaş akma (krip): Zemin, ayrışmış /çatlaklı kaya veya yüzey molozu gibi yamacın yüzeysel kısmının, yamaçtan aşağıya doğru sürekli, fakat çok yavaş ve gözle fark edilemeyecek bir hızda (senede yaklaşık 1 cm - 3 cm) yer değiştirme hareketine yavaş akma veya krip adı verilir.
5/29/2017 15 Hızlı akma: Yukarıda açıklanan krip olayının oluştuğu toprak ve kayalarda su miktarı azdır. Su miktarının artması ve darbe-titreşim (deprem gibi) etkisi sonucu boşluk suyu basıncının artması, zeminin duraylılığı üzerinde olumsuz bir etkiye neden olur. Bu durumda, birikmiş olan malzeme gözle görülebilecek şekilde büyük bir hızla ve âdeta bir sıvı niteliğinde yamaç aşağı akışa geçer. Hızlı akma, akan malzemenin niteliğine göre; moloz akması (iri çakıl ve bloklar), kum akması, toprak akması ve çamur akması gibi adlar alır.
5/29/2017 16 9.2.4. Kayma Kayaçların yamaç aşağı, bir yüzey boyunca hissedilebilir bir şekilde hareket etmesine kayma adı verilir. Kaymalar, kayma yüzeylerinin şekline göre kaya kaymaları (ötelenmeli kaymalar) olarak da adlandırılan düzlemsel kaymalar ile genellikle zeminlerde görülen eğri yüzeyli kaymalar (heyelânlar) olmak üzere iki ana grupta toplanırlar.
5/29/2017 17 9.2.4.1. Düzlemsel kaymalar Yerli kayaların zayıflık zon veya düzlemlerinden oluşan tabaka, çatlak,şistozite gibi süreksizlikler üzerinde ya da fay yüzeyleri boyunca sınırlı bir şekilde aşağı doğru hareket etmelerine düzlemsel kaymalar denir. Kayma tek bir süreksizlik düzlemi ya da bir fay düzlemi üzerinde (düzlemsel kayma) olabileceği gibi kesişen iki süreksizlik düzleminin meydana getirdiği bir kama kütlesinin (baklava dilimi biçimli), bu iki düzlem üzerinde ve kesişme hattı boyunca aşağı hareket etmesiyle kama tipi kayma oluşur.
5/29/2017 18 9.2.4.2. Heyelânlar (eğri yüzeyli kaymalar) Toprak, kil, silt, kum, kaya karışımından oluşan ayrışmış ya da az tutturulmuş zeminler ile aşırı sık çatlaklı, bloklu, parçalı zeminleşmiş kayaların, eğri bir yüzey üzerinde, aşağıya ve dışarıya doğru hissedilebilir bir şekilde hareket etmesine heyelân adı verilir
5/29/2017 19
5/29/2017 20 Bir heyelânda, gerekli mühendislik önlemleri alınmadan, heyelân topuğunun yerinden kaldırılması, kayma işleminin tetiklenip yeniden başlamasına neden olabilir. Heyelânlar, özellikle kontrolsüz yapay dolgular ve dik yamaçları oluşturan fizikselkimyasal olarak çok ayrışmış zemin niteliği taşıyan kayalar ile zemin ve yamaç molozlarında bilhassa aşırı yağışlardan sonra çok sık meydana gelmektedir. Bu tür güzergâhlarda kazı ve inşaat yapılmadan önce gerekli jeolojik ve geoteknik çalışmaların eksiksiz yapılması gerekmektedir.
5/29/2017 21 9.2.5. Çökme ve oturma Jeolojik anlamda; kayaçların yataya yakın bir arazide herhangi bir düzleme bağlı olmadan, düşey ya da düşeye yakın bir şekilde hareket etmesine çökme, yük ve çeşitli kuvvetler etkisi ile kayaçların dolayısı ile üzerindeki yapının aşağıya doğru hareket etmesine de oturma adı verilir.
5/29/2017 22 Oturmada hareket genellikle yavaştır. Çökme tarifi, bazı araştırmacılar tarafından, oturma ile aynı anlamda da kullanılmaktadır. Çökme ve oturmalar sonucunda zemin yüzeyinde binalar, yollar ve borular çatlar, akarsu yatakları ve yeraltı su akiferlerinin durumu değişir, sonuçta mal ve can kaybı gibi zararlar meydana gelir. Bu nedenle bu tür hareketlerin olması muhtemel ya da hareketlerin görüldüğü sahalarda devamlı ve hassas ölçümlerin yapılması gerekir. Ölçümlerle hareketin yönü, miktarı, zamana bağlı olarak saptanır ve grafiklerle gösterilir.
5/29/2017 23 Çökmenin doğal ve yapay olmak üzere iki tür nedeni vardır. Yer altında bulunan ve suya hassas jips, tuz, kireçtaşı gibi kayaçların sular tarafından eritilip mevcut alandan uzaklaştırılması ile oluşan çökmeler (örn. dolin, obruk vb.) ve oturmalar 'doğal nedenler'i; yer altından su alınması, bataklık sahaların kurutulması, sularının drene edilmesi, maden çıkarılması, tünel yapımı için yer altında yapılan kazılar ya da zeminin yüklenmesi gibi insanlar tarafından gerçekle tirilen çe itli faaliyetler 'yapay nedenler'i oluştururlar
5/29/2017 24 9.2.5.1. İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ AÇISINDAN OTURMA KAVRAMI Zeminler boşluklu bir malzeme oldukları için hacimsel sıkışabilme özelliğine sahiptirler. Yeni yapılan dolgular gibi zemin kütleleri kendi ağırlıkları altında sıkışabildiği gibi, bütün zeminlerde uygulanan dış yükler altında sıkışma meydana gelebilmektedir. Bir proje sahasında yüzeyden itibaren yer alan zemin tabakalarının toplam sıkışması sonucu zemin yüzünde veya temel altında meydana gelen düşey yer değiştirme toplam oturma, değişik noktalar arasında oluşan oturma miktarları arasındaki farklar ise farklı oturma olarak bilinmektedir.
5/29/2017 25 Bu nedenle zemine oturan bina, köprü ayağı, baraj vb. bütün mühendislik yapılarının tasarımında temel zeminine aktaracakları gerilmeler etkisi altında meydana gelecek oturmaların da dikkate alınması gerekmektedir. Genel olarak tekil temeller altında meydana gelecek oturma miktarının 25 mm de erini a maması tavsiye edilirken, killi zemin tabakalarına oturan radye temeller altında 100 mm değerine kadar toplam oturmalara izin verilebilmektedir.
5/29/2017 26 9.2.6. Karmaşık kütle hareketleri Doğada meydana gelen kütle hareketlerinin bazılarında, kütle hareketi türlerinin birkaçı bir arada oluşabilir. Birden fazla türde meydana gelip, birbiri ardı sıra bir arada görülen kütle hareketlerine karmaşık kütle hareketi denir.
5/29/2017 27 9.3. Kütle Hareketlerinin Nedenleri Kütle hareketlerinin oluşumundaki temel faktör yer çekimi etkisinin kayma yönündeki bileşenidir. Buna ilâveten, kayacın litolojisi, kimyasal özelliği, bünyesinde yer alan süreksizlikler, yeraltı suyu, dış yükler ve gerilme dağılımları kütle hareketinin oluşumunu kontrol eden temel faktörler içerisinde yer alır.
5/29/2017 28
5/29/2017 29 9.4. Kütle Hareketlerinin Önlenmesi Kütle hareketlerine karşı alınacak önlemlerin en başında, bu olayları meydana getirecek sebepleri ortadan kaldırmak gelmektedir. Bunun için temelde yapılması gereken, kaydırıcı kuvvetleri azaltmak ve kaymaya karşı koyan kuvvetleri arttırmaktır.
5/29/2017 30 Yamaç ve şevlerde stabiliteyi sağlayıcı çözümlerin başında, yamaç eğiminin, şev yüksekliğinin ve yükün azaltılması, kademelendirme yapılması (*palye), topuğa yük konulması veya dayanma yapılarının (istinat duvarları, palplanşlar) inşaası, drenaj ve eğik yüzeylerin püskürtme beton ile sıvanması gibi önlemler sayılabilir.
5/29/2017 31 BÖLÜM 9 KÜTLE HAREKETLERİ
5/29/2017 32 INS13204 GENEL JEOFİZİK VE JEOLOJİ Yrd.Doç.Dr. Orhan ARKOÇ e-posta : orhan.arkoc@klu.edu.tr Web : http://personel.klu.edu.tr/orhan.arkoc