Depremle Yaşamak - JEOFİZİK MÜHENDİSLİĞİ · 18.10.2012 Dr.Murat UTKUCU, SAÜ-Jeofizik 3 Sıvılaşma büyük olasılıkla drenajın iyi olmadığı siltli kum veya kum ve

18.10.2012 Dr.Murat UTKUCU, SAÜ-Jeofizik 1

Depremle Yaşamak

(SAU004)

Doç. Dr. Murat UTKUCUSakarya Üniversitesi, Jeofizik Mühendisliği Bölümü

A liquefaction susceptibility map -

excerpt of USGS

map for the San Francisco Bay Area. Many areas of concern in this region are also densely urbanized.

http://en.wikipedia.org/wiki/USGS

http://en.wikipedia.org/wiki/San_Francisco_Bay_Area

http://en.wikipedia.org/wiki/Urbanization


4.3.2. İkincil deprem tehlikeleri

İkincil deprem tehlikeleri:

1.

Zemin sıvılaşması

(Soil

liquefaction), 2.

Yer kaymaları

(Land slides), Kaya ve çığ

düşmeleri (rock

and

snow

avalanches)3.

Tsunamiler

(deprem dalgaları)

4.

Yangınlar

Zemin sıvılaşması

Suya doygun pekişmemiş

(nuconsolidated) zeminlerin (yani gevşek kum

ve killerin) yineleyen (devirsel) yükler altında hacimsel azalma

eğilimlerinden dolayı

artan

gözenek sıvı

basıncı

nedeniyle etkin gerilimin (effective

gerilim)

düşmesi sonucunda katı

durumdan sıvı

bir duruma geçmeleridir.

Burada devirsel (cycled load) yük bir deprem yüklemesi ise bu durumda deprem yer hareketi sıvılaşması

söz konusudur.

Deprem

kaynaklı

zemin sıvılaşması

kentlerde deprem riskine katkısı

olan en önemli ikincil tehlikedir.


Sıvılaşma büyük olasılıkla drenajın iyi olmadığı

siltli kum

veya kum ve çakıl gibi gevşek ya da yarı

gevşek taneli zeminler

geçirimsiz sedimenlarla örtülü olduğu ya da bu tür seviyeler

içerdiğinde oluşur.

Sıvılaşma hassasiyeti yüksek olan çökeller bir kaç

metre

kalınlıktaki yataklarda yer alan suya doygun genç

(Holosen yaşlı

yani geçmiş

10000 yılda çökelmiş) benzer taneli silt ve kumlardır. Bu tür çökeller daha çok nehir yatakları

ve

kumsallarda ve rüzgarlarl

ile toplanmış

kum ve silt

birikintilerinde görülür.

Yanda: Adapazarı

kenti akarsu fasiyesleri

(Bol vd. 2005).


Geologic

time scale. Time subdivisions

and

geologic

ages

in

millions

of years

(Ma) are

after

the Geological

Society

of America

1999

Geologic

Time Scale

(image

from Stoffer, 2006).


Adapazarı’nda, derin ve sığ

sondaj kuyu yerleri ve yıkılmış

ve ağır hasar görmüş

binaların sondajların ilk 10 m’lik

kısmındaki sıvılaşma kapasiteli

zemin (kum ve siltli

kum) oranları

ile karşılaştırılmaları. Noktalı

çizgili eğri içindeki alan sıvılaşma kaynaklı

temel yer değiştirmesinin yaygın

görüldüğü

alandır (Bakır vd. 2002, Bul. Seism. Soc. Am.).


Adapazarı’nda, kötü

zemin

koşullarının deprem

yer

hareketi

üzerinde

etkisinin

ve

zemin

sıvılaşmasının

derslik

örnekleri yaşanmıştır.

Adapazarı

havzası

plio-pleistosen

yaşlı eski

bir

göl

havzası

(!) olup

bu

havza

Sakarya nehrinin

genç

alüvyonları

ile örtülmüştür. Zemin

sıvılaşması

nedeniyle

binalar

bir

kat

yerin

içine

gömülmüş, kum fışkırmaları

görülmüş

ve

kaldırımlar

ve

yollarda

dalgalanmalar

olmuştur.

Bazı binalar sıvılaşma

yüzünden

pencereleri

bile hasar

görmemiş

bir

şekilde

temeliyle yan

yatmıştır.

Bununla

birlikte

1967 Mudurnu

Vadisi depreminin

ardından

yeni

iskan

yeri

olarak

önerilen

şehir

merkezinin

B-KB kesiminde sağlam

zeminli

tepelik

alanda

hasar

yok

denecek

kadar

az

olmuştur.

Yanda: Adapazarı’nda bir sondajda S

dalga hızının derinlikle değişimi (Bakır vd. 2002).


Adapazarı

baseni doğu batı doğrultusunda 2-B yapısı

ve

bu yapı

üzerinde hesaplanan deprem dalgaları. (Goto

vd.

2002).

Basenin derin olduğu yani temel kayanın derinde olması

durumunda yer hareketi genliği artmakta ve süresi uzamaktadır.


Sıvılaşma

çeşitli şekillerde olabilir. Yanda: Yatay yayılma (lateral

spreading). Yer altındaki bir tabakanın sıvılaşması

sonucu yüzeysel blokların

yatay hareketi. Yaygın olarak 0.3-3 derece eğimlerde oluşur. Özellikle nehir kenarları

vb. yerlerdeki köprü,

boru hattı

ve yapılara zarar verir.Yukarıda 1999 izmit

depremi

sırasında Sakarya nehri kenarında yatay yayılma.


1999 İzmit depreminde Gölcük’de

körfez sahilinde sıvılaşma kaynaklı

yatay yayılma sonucu gelişen açılma çatlakları

ve zemin

oturması

(EERI Special

Supplement, 2000).


1995 Kobe

depremi sonrası.. On the

port

islands

settlement

was

so

pervasive

that

any

structure

built

on deep

pilings, like

this

elevated

roadway, appeared

to

have

risen

a full

meter. The

world's

longest

suspension

bridge, under

construction

but having

such

foundations, was

hardly

damaged

at all. (from

a report

by

J.-P. Bardet

at USC

and

others

at Gifu

Univ.; used

by

permission)

http://geoinfo.usc.edu/gees/Reports/Report2/Report2.html

http://geoinfo.usc.edu/bardet/

http://www.seismo.unr.edu/ftp/pub/louie/class/100/bardet.txt


1964 Great Alaska (Mw=9.3) deprem

i sırasında Anchorage

altındaki kum

tabakalarındaki ve kil zemin içindeki kum ve silt

banlarındaki sıvılaşma çok sayıda

yıkıcı

yer kaymalarına yol açmıştır. Duyarlı

kil tabakası

içinde dağılmış

sıvılaşma bant ve mercekleri dayanımın satabilite

için gerekli seviyenin altına

düşmesine neden olmuştur.

Yanda, 1964 depremi sırasında bir otoyol temeli altındaki zemindeki yatay yayılma temelin ayrılmasına yol açarak büyük çatlaklar oluşturmuştur


Genellikle bir yapı

altındaki sığ

bir zemin tabakasının sıvılaşması

sonucu yukarıda 1964 Nigata

(Japonya) depreminde gözlendiği gibi zemin

taşıma kaybı

(loss

of bearing

strength) oluşabilir. Yapıların eğilmesine ve oturmasına neden olur. Sıvılaşma çok önceleri bilinmesine rağmen 1964 Nigata

ve Alaska

depremleri sismolog ve deprem mühendislerinin

dikkatlerini sıvılaşmaya tam olarak yoğunlaştırmasına yol açmıştır.

Earthquake of June 16, 1964, Niigata, Japan: The M

7.4 earthquake killed 26 and destroyed 3,018 houses and moderately or severely damaged 9,750 in Niigata prefecture. Liquefaction-Differential Settlements: Aerial view of leaning apartment houses in Niigata produced by soil liquefaction and the behavior of poor foundations. Most of the damage was caused by cracking and unequal settlement of the ground such as is shown here. About 1/3 of the city subsided by as much as 2 meters as a result of sand compaction.


1999 İzmit depremi sonrası Adapazarı’nda zeminin taşıma

kapasitesi kaybı

şeklindeki sıvılaşması (Yandaki

E.Yalçınkaya

izniyla

ve üstte

Bakır vd

2002’den). Üstteki resimde 4-katlı

binada oturma miktarı

çökme

0.8 m


1999 Düzce depremi sonrası. Evim tek katlı

bir şey olmaz demeyin. Sıvılaşma potansiyelini dikkate alın…

(Demirtaş

vd., DAD raporu)


Sıvılaşmanın en zarar verici şekli, Yer yüzeyinde ya da deniz tabanında 3 dereceden büyük eğimli yamaçlarda neden olduğu yer akmalarıdır. Suya doygun sedimanların sıvılaşması

ve eğim aşağı

hareket

etmesidir. Onlarca km genişliğinde materyal saatte onlarca km hızla yamaç

aşağı

hareket eder. Yıldız: deprem dış

merkezi.

Deniz altında oluşanları

deniz altı

yer kayması

(submarine

land

slide) ya da turbide

sediman

akımı

(turbidity

currents) olarak bilinir. En bilinen

örneği 1929 Grand Bank (M7.2) depremi sonrasında Newfoundland açıklarında kıtasal yamacın akması

şeklinde yaşanmıştır.


Depremin dakiklar

sonrasında 12 transatlantik telefon/telgraf kablosu toplam

28 yerde kopmuştur. Her bir kesikliğin tam yer ve zamanlarından suya doygun sedimanların

60-100 km/saat hızla denizaltı

yer kayması

(turbidity

current) oluşturduğu belirlenmiştir. 28 can kaybı

yaşanmıştır.

Depremce tetiklenen denizaltı

kayması

(200 km^3) çamur ve kum taşıyan bir

turbidity

current’e

dönüşmüş

ve yaklaşık 1000 km doğuya hareket etmiştir (Fine

vd. 2005, Marine

Geol.).

Bu akma Kanada tarihindeki en kötü

sonuçlu 3-8 m, genlikli tsunamiyi

oluşturmuş

Newfoundland-Burin

yarımadasında genlik 13 m’ye

kadar çıkmıştır. Üstte, bu depremin modellenen tsunamisinin

1 saat aralıklarla

hareketi ve sonrası.

Turbidity

suda asılı

bağımsız katı

taneciklerce neden olunan bulanıklıktır. Turbidite, turbidite

akıntıları

sonucu çökelen çökellerin oluşturduğu jeolojik formasyonlardır (Üstte en sağda).


Deprem yer hareketi gözenek sıvı

basıncını

yükseltmesi etkin gerilmeyi düşürür ve kumun (zeminin) makaslama dayanımını

azaltır.

Eğer kumun üzerinde kuru bir toprak ya da geçirimsiz katman varsa su fazlalığı

çevreleyen katmanların içindeki çatlaklardan yüzeye

çıkar ve beraberinde sıvılaşmış

kumu da getirerek “kum kaynaması (sand boils)”

ya da “kum volkanı

(sand volcanoes)”

olarak bilinen

yapıları

oluşturur.


Sun Fransisco

körfezi çevresinde sıvılaşma kapasitesi haritası.


San Fransisco

şehrinde alçak seviyelerde yapılan dolgularda 1906 SF depremi sırasındaki sıvılaşma sonucu yıkım ve zemin

çökmeleri. (G.K. Gilbert,

USGS photo).

1906 SF depremi sonrasında doldurulan sığ

bir körfezin dolg

u malzemeleri üzerindeki The

Marina District

semtinde 1989 Loma

Prieta

depremi

sırasında sıvılaşma sonucu büyük zarar meydana gelmiştir (USGS foto).


Yer kaymaları, kaya ve çığ

düşmeleri

Depremin kuvvetli yer hareketi doğal yamaçların (eğimlerin) zayıflamasına hareket etmesine neden olabilir. Sonuç

olarak oluşan

yer kaymaları

ve kaya-çığ

düşmelerinin bir çok büyük deprem dağlık alanları

etkilediğinden deprem afetine önemli katkıları

olabilir.

Japonyada

1964 sonrası

oluşan M>6.8 depremler sonucundaki can kayıplarının yarıdan fazlasının depremlerce tetiklenen yer kaymaları

nedenli olduğu belirlenmiştir.

Depremlerin magnitüdleri

ile yer kayması

dağılımının korelasyonu yer kaymalarının M=4’den küçük depremlerce tetiklenmelerinin olası

olmadığını

ancak bu eşikten sonra yer kaymalarından etkilenmesi olası

maksimum alanın hızlıca arttığı

ve M=9.2’de 500.000 km2’ye

ulaştığını

göstermiştir.

Genellikle nemli dağlık bölgelerde toprak ve kayanın eğim aşağı hareketi ile oluşurlar.


1965 Seattle Washington depremi (M6.5) sonrasında Union Pacific Railway hattında hasar. Deprem 7 can kaybına ve 12.5milyon $ maddi kayba neden olmuştur (solda).

Demiryolu hasarı

121 m’lik

kesimde yamaç

kenarı

dolgusunun hareketi sonucu oluşmuştur. Episantrdan

uzaklık 60 km’den fazladır.

Photo Credit: University of California, Berkeley

1999 Düzce depremi sonrasında gelişen yer kayması

İstanbul- Ankara bölünmüş

karayolu Bolu Dağı

geçişinin geliş

istikametini

kapanmasına yol açmıştır (Sağda) (Demirtaş

vd., DAD raporu).


Kaya düşmeleri depremlerce neden olunan en yaygın yamaç

duraysızlığıdır. Kaya

parçaları

içeren bir hacmin oluşturduğu kaya çığı

(rock

avalanche) tehlikeli ve ölümcüldür.

M=6.0 ve daha büyük depremlerin kaya çığı

oluşturma riski yüksektir. Kaya çığlarında kaya hacmi yüzlerce km/saat’lik hızla kaynağından bir kaç

km uzağa yer

değiştirebilir.

Yer kaymaları

ile ilgili rapor edilen ölümlerin

%90’ı

kaya çığı, hızlı

toprak akmaları

ve kaya düşmeleri nedeniyledir.


Şimdiye kadar kaydedilen en büyük yer kayması

denizde olan

M7.7’lik bir depremin tetiklediği Peru’daki Nevados

Huascaran

(6654 m) dağı

yamaçlarından kitlevi

kaya ve çığ

düşmesidir.

Kaya ve çamurdan oluşan 50-100 milyon m3’lük malzeme 30 m

yüksekliğinde bir dalga halinde 100 km/sn’yi

aşan bir hızla

hareket etmiş

ve Yungay

ve Ranrahirca

kasabalarını

ve bazı

köyleri 10m kalınlığında toprak altında bırakarak 18000 can kaybına neden olmuştur.



Depremle Yaşamak (JFM )

Doç. Dr. Murat UTKUCUSakarya Üniversitesi, Jeofizik Mühendisliği

Bölümü


Tsunamiler

Tsunami, öncelikle depremlerin neden olduğu yer hareketine tepki olarak okyanuslarda veya sahil bölgelerinde oluşan çok uzun dalga boyu ve periyodundaki bir dizi okyanus dalgasına

verilen isimdir.

Yer kaymaları

(depremler nedeni ile de oluşabilir), volkanik patlama ve fışkırmalar ve nükleer patlamalar da tsunami

üretebilir.

Okyanus tabanındaki düşey deprem faylanması

üstteki su kütlesini yer değiştirtir ve oluşa büyük dalgalar her yönde yayılır.

Küresel ölçekte sonuçları

olan önemli bir ikincil deprem tehlikesidir.

“Tsu“ liman

anlamında “harbor”

“Nami“

dalga anlamında


Tsunaminin

başlangıç büyüklüğüne etki eden faktörler:

Deprem sırasında deniz tabanına ulaşan düşey yer hareketi miktarı

(bir kaç

metre mertebesinde),

Depremin magnitüdü

(özellikle M>7.5) ve sığ

odak derinliği

Faylanma

özellikleri (faylanma

tipi, faylanma

boyutları

gibi),

sediment

çökmeleri ve

ikincil faylanmalarla

kontrol edilir.

Tsunamilerin

başlangıç anından sonraki büyüklüğüne etki eden faktörler:

Deprem kaynağı

civarında su derinliği,

Okyanus batimetrisi

ve

Sahil hattı

şeklidir


Tsunami

hızı

su derinliğine bağlıdır. Derin okyanusta bir yolcu uçağı

hızında

(800km/sn civarı), uzun dalga boylu ve düşük genliklidir.

Sahile yaklaştıkça derinlikteki azalma ile hızı

azalır, dalga

boyu kısalır ve genliği artar.

Sahile ilk ulaşan dalga sıklıkla en yüksek dalga değildir.

Yanda çeşitli depremlere ait tsunami

dalga kayıtları

marigramlar

(mareogram).


Tsunami

dalgası

gelmeden deniz suyu geri çekilebilir ve tsunami

habercisidir.

Tsunami

dalgası

sahilden dik bir

basamak gibi görünür.

Bir çok tsunami

bir kaç

saat süren

dalga serisi olarak gelir

Dalgalar arasındaki zaman aralığında karayı

işgal eden önceki

bir dalganın geri çekilmesi gelen dalganın gelişine göre daha çok hasar yapar.

From: Nature Publishing Group

Kalutara

Beach, Sri Lanka

From: Digital Globe

Aşağı

çekilme etkisi

Kalutara

Beach, Sri Lanka

Kaynak: Lynette

Cook


Sri Lankalı

Victor Desosa, köyü

Galbokka’nın

sakinlerini kurtarmıştır.

Çünkü

su çekilmesinin tsunami

habercisi olduğunu

ve ne yapması

gerektiğini biliyordu. Sadece 1 köylüsü

tsunamide

öldü.

Köyü

yakınındaki köylerde can kaybı

oranı

nüfuslarının

%70 –

90

arasında değişmekteydi

BİLGİNİN GÜCÜ


Solda: Pasifik çevresinde tsunami lokasyonları. İÖ

47’den bu yana meydana

gelmiş

1274 tsunami. A)Gri dairelerin çapı

bir derece karelik enlem-boylam içindeki olay sayısıyla orantılıdır. B) Önemli uzak tsunami

kaynakları. Daireler etkilenen alan ve deprem magnitüdüne

bağlı

olarak büyümektedir

(Lockridge, 1985, 1985b). Sağda: Pasifik

çevresindeki tsunamilerin

kökenlerini

n

bölgelere göre sınıflandırılması.


Solda: Geçmiş

2000 yıl boyunca Pasifik çevresinde meydana gelmiş tsunamilerin

nedenleri. Sağda: Geçmiş

2000 yıl boyunca Pasifik

okyanusundaki en büyük can kayıplarına neden olan tsunamiler.

2004 Sumatra

depremi Hint okyanusu çevresinde Endonezya, Sri Lanka, Hindistan, Tayland, Maldivler, Somali, Myanmar, Malezya, Madagaskar, Şeyseller ve Kenya gibi ülkeleri etkilemiştir. Tatilde bulunan bir çok Avrupalı

turistte (500 İsveçli, 500 Alman) ölmüştür.


200 bin üzerinde ölüm, 125 bin yaralı, 45 bin kayıp meydana gelmiş

ve 1 milyon üzerinde insan

yer değiştirmiştir. Yanda tsunami öncesi ve sonrası.

2004 Sumatra

depremi tsunamisi kayıtlı

tarihin en ölümcül

tsunamisidir. 2004 öncesinde Pasifikteki en ölümcül tsunami

1782 depremi sonrasında yaşanan ve 50.000’ne yakın ölüme yol açan tsunamidir.


Atlantik okyanusundaki en büyük tsunami

1755 Lizbon depreminin neden olduğu tsunamidir. Sarsıntı

yıkımı, çıkan yangın ve tsunami

vurması

sonucu toplam can kaybı

100.000’ni aşmıştır.


1929 Grand Banks

depremi sonrası

oluşan denizaltı

yer

kaymasının tsunami oluşturması.

Japonya’da tsunami tehlikesi. 1993 depremi

sonrasında gelişen tsunaminin

etkilediği alan

ve dalga yükseklikleri. Dalga yüksekliklerindeki değişime dikkat ediniz.

Okushiri

Island, 1993


1990’lı

yıllarda dünya çapında meydana gelmiş

deprem kaynaklı

önemli tsunamiler.


Solda

MÖ1410-MS1999 yılları

arasında Türkiye ve çevresinde meydana gelmiş

57 tsunami

(Altınok

ve Ersoy 2000).

Sağda Atatürk Havalimanı

güneyinde Yeşilköy sahilinde 2, 2.5 ve 3 m’lik

tsunami

dalgalarının işgal edeceği hesaplanan karasal alanlar

(Alpar

vd.)


Son 2000 yılda Marmara’da 16 depremin tsunami

ürettiği ve bunlardan 6’sının hasar oluşturduğu rapor edilmiştir (Ambraseys, 2002). Haritada küçük ve büyük oklar bunların olası

lokasyonlarını

göstermektedir.


Yangınlar:

Deprem sarsıntısının gaz borularına, elektrik hatlarına ve yanıcı

kimyevi

maddelerin depolarına zarar vermesi yangınlara yol açabilir. 1906 San Francisco, 1923 Konto

(Tokyo) ve

1995 Kobe

depremleri sonrası

çıkan yangınlar önemli örnekleridir.

1999 İzmit depremi sonrası

Tüpraş rafinerisinde çıkan yangın da

Türkiye’deki önemli bir örnektir.

1989 Loma

Prieta

depremi sonrası

1906 SF depremi yangını


1995 Kobe

depremi sonrasındaki yangında Kobe

şehrinin önemli bir

kısmı

yanmıştır. Kopan gaz hatlarında Gaz hatlarında çıkan yangınlara yolların yıkılması/tıkanması

sonucu

müdahale edilememiş

ve bu can kayıplarında önemli artışa neden olmuştur.

Gelecek ders görüşmek üzere…

TEŞEKKÜRLERDr. Murat UTKUCU

Documents

Depremle Yaşamak - JEOFİZİK MÜHENDİSLİĞİ · 18.10.2012 Dr.Murat UTKUCU, SAÜ-Jeofizik 3 Sıvılaşma büyük olasılıkla drenajın iyi olmadığı siltli kum veya kum ve