T.C.

DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

JEOFİZİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

MENEMEN OVASININ ZEMİN ÖZELLİKLERİNİN JEOFİZİK ETÜTLERLE BELİRLENMESİ

BİTİRME PROJESİ FİNAL SINAVI RAPORU

Hazırlayan

Fatih ERCAN

2009505057

DanışmanYrd. Doç. Dr. Şenol ÖZYALIN

Haziran, 2014İZMİR

TEŞEKKÜR

Bitirme projemde bana danışmanlık yapan, ayrıca bugüne değin bölümde aldığım

her dersinde bana yardımcı olan ve hiçbir bilgisini benden esirgemeyen Sn. Yrd.

Doç. Dr. Şenol ÖZYALIN’a teşekkürlerimi sunarım. Bölüm başkanımız ve kayıt

danışmanım Sn. Prof. Dr. Ö. Rahmi PINAR’a saygılarımı, sevgilerimi ve

teşekkürlerimi bir borç bilirim. Mezuniyet aşamasına gelene kadar her manada ders

aldığım bölümdeki akademisyen ve öğretim görevlisi değerli hocalarıma teşekkür

ederim.

Eğitim hayatım boyunca maddi ve manevi hiçbir desteğini benden esirgemeyen

aileme, şahsi hiçbir çıkar gözetmeksizin bana yardımcı olan dostlarıma, iyi günde ve

kötü günde geleceği paylaşmak istediğim yoldaşıma sonsuz teşekkürler.

ÖZET

Jeofizik yöntemler yardımıyla İzmir Menemen ovasının zemin özellikleri

belirlenmiştir. Çalışma alanının sınırları kuzeyde Buruncuk, doğuda Yanıkköy ve

Doğa, güneyde ise Musabey’in arasında kalan bölgedir. Genel anlamıyla ovanın

sediman birikimleri üst seviyededir. Jeofizik ölçümler sayesinde yer altı yapıları

aydınlatılmıştır. Yapılan sismik kırılma, MASW ve ReMi yöntemleri sayesinde yer

içinin Vp ve Vs hızları haritalanmıştır. Ayrıca mikrotremör ölçümleri sayesinde de

çalışma alanında kalan Menemen ovasının zemin hakim periyodu belirlenmiştir.

Anahtar sözcükler: Menemen ovası, zemin özellikleri, sismik kırılma, MASW,

mikrotremör.

İÇİNDEKİLER

Sayfa

Tablo Listesi v

Şekil Listesi vi

BÖLÜM BİR – GİRİŞ 1

BÖLÜM İKİ – YÖNTEM 3

2.1. Sismik Kırılma Yöntemi 3

2.1.1.Sismik Dalgalar 3

2.1.1.1. Boyuna Dalgalar (P) 4

2.1.1.2. Enine Dalgalar (S) 4

2.1.2. Vp/Vs Oranının Poisson Oranı İle Olan İlişkisi 5

2.1.3. Dinamik Elastik Parametreler 7

2.1.3.1. Sismik P dalgası (Boyuna Dalga Hızı (Vp)) 7

2.1.3.2. Sismik S Dalgası (Kayma veya Kesme Dalgası (Vs)) 8

2.1.3.3. Yoğunluk: ρ (gr/cm3) 10

2.1.3.4. Poisson Oranı;( σ) 10

2.1.3.5. Kayma (Shear) Modülü (µ, kg/cm2) 11

2.1.3.6. Elastisite Modülü (E, kg/cm2) 12

2.1.3.7. Bulk (Sıkışmazlık) Modülü- (K kg/cm2) 13

2.1.3.8. Zemin Hâkim Titreşim Periyodu (To, sn) 14

2.1.3.9. Zemin Büyütmesi 14

2.2.Yüzey Dalgalarının Çok Kanallı Analizi (MASW) Yöntemi 15

2.2.1. Yüzey Dalgaları 17

2.2.1.1. Rayleigh Dalgası(R) 17

2.2.1.2. Love Dalgası(L) 18

2.3. ReMi Yöntemi 18

2.4. Mikrotremör Yöntemi 19

2.4.1. Mikrotremör Kavramı 19

iii

İÇİNDEKİLER

Sayfa

2.4.2. Mikrotremörlerin Genel Özellikleri 19

2.4.3. Mikrotremörlerin Kaynakları 19

2.4.4. Mikrotremörün Dalga İçeriği 20

2.4.5. Mikrotremörlerin Kullanım Amaçları 21

2.4.6. Mikrotremör Kayıtları 21

BÖLÜM ÜÇ – ÇALIŞMA SAHASININ JEOLOJİSİ 23

3.1. Giriş 23

BÖLÜM DÖRT – ARAZİ VE SAHA ÇALIŞMALARI 26

4.1. İnceleme Alanında Yapılan Jeofizik Çalışmalar 26

BÖLÜM BEŞ – SONUÇLAR 28

5.1. Jeofizik Değerlendirme Sonuçları 28

5.1.1. Sismik Kırılma Değerlendirmesi 28

5.1.2. MASW Değerlendirmesi 30

5.1.2.1. Bir Boyutlu (1D) MASW Değerlendirmesi 30

5.1.2.2. İki Boyutlu (2D) MASW Değerlendirmesi 32

5.1.3. Yer altının Dinamik ve Elastik Parametrelerinin Hesaplanması 33

5.1.4. ReMi Değerlendirmesi 36

5.1.5. Mikrotremör Değerlendirmesi 37

KAYNAKLAR 39

iv

TABLO LİSTESİ

Sayfa

Tablo 2.1. P dalgası hızı ile zeminlerin ya da kayaçların sökülebilirlikleri 7

Tablo 2.2. S dalga hızlarına göre kaya ve zeminlerin sınıflandırılması 9

Tablo 2.3. Zemin birimlerinin yoğunluk sınıflaması 10

Tablo 2.4. Poisson oranı ve Vp/Vs oranına göre Zemin/Kaya

ortamlarının sıkılığı 11

Tablo 2.5. Kayma modülü değerlerine göre zemin ya da kayaçların dayanımı 12

Tablo 2.6. Elastisite modülü değerlerine göre zemin ya da kayaçların

dayanımı 13

Tablo 2.7. Bulk modülü değerlerine göre zemin ya da kayaçların dayanımı 13

Tablo 4.1. Jeofizik Ölçüm Koordinatları 27

Tablo 5.1. Sismik kırılma yönteminden elde edilen yer altı parametreleri 29

Tablo 5.2. MASW yönteminden elde edilen yer altı parametreleri 31

Tablo 5.3. Dinamik ve elastik parametreler 34

Tablo 5.4. Sismik kırılma ve MASW çalışmasından elde edilen

diğer parametreler 35

Tablo 5.5. Mikrotremör yönteminden elde edilen zemin parametreleri 38

v

ŞEKİL LİSTESİ

Sayfa

Şekil 2.1. Sismik dalgaların yeryüzünde yayınımı 4

Şekil 2.2. P dalgası geometrisi 4

Şekil 2.3. S dalgası geometrisi 5

Şekil 2.4. Vp/Vs oranı ile Poisson oranının ilişkisi 6

Şekil 2.5. Rayleigh dalgası yayılım geometrisi 17

Şekil 2.6. Love dalgası yayılım geometrisi 18

Şekil 3.1. İzmir ve çevresinin genelleştirilmiş jeoloji haritası (MTA) 24

Şekil 3.2. Çalışma sahası ve çevresine ait stratigrafik kolon kesit (MTA) 25

Şekil 4.1. Ölçüm koordinatlarının uydu üzerinde işaretlenmiş görüntüsü 27

Şekil 5.1. 10 Nolu Sismik Kırılma Varış Zamanı ve Yer altı Kesiti 28

Şekil 5.2. 10 Nolu 1D MASW Dispersiyon ve Yer altı Kesiti 30

Şekil 5.3. 10 nolu 2D MASW Yer altı Kesiti 32

Şekil 5.4. 10 Nolu ReMi S Dalgası Hızı Yer altı Kesiti 36

Şekil 5.5. 10 Nolu Mikrotremör Pencerelenmiş Sinyal ve H/V Grafiği 37

vi

BÖLÜM BİR

GİRİŞ

Jeofizik yöntemler, zemin etüdü çalışmalarında sıklıkla kullanılmaktadır.

Bilindiği üzere zemin etüdü çalışmalarının etki derinliği düşük, yani rezidüel

kapsamdadır. Bu bağlamda, yapılacak çalışmaya ilişkin uygun Jeofizik yöntem

belirlenmeli, arazi çalışması yapılmalı ve sonuçları ortaya konmalıdır.

Sismik Kırılma yöntemi, zemin etüdü çalışmalarında etkin bir rol oynamaktadır.

Yöntemin uygulanabilirliğinin her arazi şartlarında gerçekleştirilebilmesi

bakımından, zemin etüdü raporlarının hazırlanmasında en sık kullanılan jeofizik

yöntemdir. Yöntemin temeli yeraltına yapay olarak gönderilen sinyalin, alıcılara

varacağı zamanın kaydedici tarafından kaydedilmesidir.

MASW yöntemi, yüzey dalgalarının çok kanallı analizinden oluşmaktadır.

Uygulaması sismik kırılma yöntemine benzese de, değerlendirme ve sonuç kısımları

oldukça farklıdır. Bu yöntemin uygulaması basit iken, değerlendirme kısmında

kişinin kendi inisiyatifine bağlı çalışmalar yapılır. Bu sebeple değerlendirme yapacak

kişinin bu yöntemle ilgili bilgi ve tecrübesinin yüksek olması gerekmektedir.

ReMi, kırılma mikrotremör yöntemi, derinlikle S dalgası hızı değişimini içerir. Bu

yöntem, diğer iki yöntemin dışında, doğal kaynaklıdır. Yani, yer içine herhangi bir

kaynaktan yayılan sinyal gönderilmemekte, yerin doğal sarsınım özelliğine bağlı

olarak ölçümler alınmaktadır. En az 5-10 kayıt alınması gerekmektedir. Her bir

kaydın uzunluğu da 30 sn olmalıdır.

Mikrotremör yöntemi de, doğal kaynaklı bir jeofizik yöntemdir. Bu yöntemde,

ölçümü alan kişiye göre değişen, en az 30 dakikalık titreşim kayıtları alınır. Bunlar

ilgili programlarca değerlendirilerek yeraltının hakim titreşim periyodu belirlenmeye

çalışılır.

1

İzmir İli, Menemen İlçesi’nde yapılan jeolojik-jeoteknik zemin etüdü

çalışmalarında, Jeofizik yöntemlerden Sismik Kırılma, MASW, ReMi ve

mikrotremör yöntemleri uygulanmıştır. Zemin etüdü çalışmalarının amacı, rezidüel

olarak araştırma yapılan arazinin yer altı jeolojisini saptamaya yöneliktir. Bu

bağlamda hazırlanan raporlarda, bina yüksekliği ve kat adedi gibi bilgilerden

yararlanılarak, temel derinliği, zemin büyütmesi, zemin yatak katsayısı ve zemin

hakim titreşim periyodu ile zeminin emniyetli taşıma gücü hesapları yapılır.

Yapılan çalışmalar sonucunda yer altı yapısını aydınlatıcı haritalar ve elastik

parametreler belirlenerek sonuçlar ortaya konmuştur. Menemen ovasının genel

jeolojisinden yararlanılarak elde edilen sonuçlar karşılaştırılmış ve birebir uyum

gözlenmiştir. Sediman havza içerisinde kalan alüvyon tabakaları tam olarak

kestirilmiş ve tabaka ayrımları saptanmıştır.

Bu raporda, bitirme projesi kapsamında yapılan çalışmalardan birer örnek

sunulacaktır. Bu bağlamda, 15 noktada alınan ölçümlerden 10 no’lu noktadaki tüm

yöntem değerlendirmeleri verilecektir. Bunun yanı sıra, çalışmalar sonunda elde

edilen sismik Vp ve Vs hızlarının tabloları ile bu hız bilgileri ve tabaka kalınlıkları

ile elde edilen zeminin dinamik ve elastik parametreleri de tablo halinde verilecektir.

Ayrıca, sismik hız bilgilerinin yanı sıra mikrotremör yönteminden elde edilen

maksimum genlik ve zeminin hakim titreşim periyodu ile zeminin hakim frekansı da

tablo halinde sunulacaktır.

2

BÖLÜM İKİ

YÖNTEM

2.1. Sismik Kırılma Yöntemi

Sismik prospeksiyon yöntemleri, yapay olarak elde edilen ve depreme benzeyen

sarsıntılarla yeraltının yapısını aramakta kullanılır. Yeryüzünde ya da yeryüzüne

yakın bir derinlikte belirli bir işlem sonucu olarak esneklik (elastik) dalgaları üretilir.

Bu dalgaların yeraltında yayılırken yansıma ve kırılmalarından oluşacak dalgalar

yeryüzünde alıcı aletlere kaydedilir. Kaydedilen parametre bir dalganın kaynaktan

çıkıp alıcıya gelmesi için geçen zamandır. Ayrıca kaynak ile algılayıcı arasındaki

uzaklık yeryüzü boyunca ölçülebildiğinden, bilinen bir parametre olarak hesaplarda

kullanılır.

2.1.1.Sismik Dalgalar

Sismik enerji kaynağından çıkıp yer içinden geçerek alıcıya veya jeofona gelirken

bir tek partikülün çizdiği şekil sismik dalgacık olarak adlandırılır. Normalde sismik

enerjinin çizdiği yol üzerinden geçilen her tabakanın homojen, izotrop ve tam elastik

olduğu varsayılır.

Deprem sırasında açığa çıkan enerji, ses veya su dalgalarına benzeyen ve sismik

dalgalar adı verilen dalgalar ile yayılır. Bu dalgalardan Cisim Dalgaları, P dalgaları

ve S dalgaları olarak ikiye ayrılır. P dalgaları, en hızlı yayılan bu yüzden deprem

kayıt aletlerinde (sismograf) en önce görülen dalgalardır. P dalgalarında, titreşim

hareketi yayılma doğrultusu ile aynıdır. Daha yavaş yayılan S dalgaları, kayıt

aletlerinde ikincil olarak görülen ve titreşim hareketi yayılma doğrultusuna dik olan

dalgalardır. S dalgaları sıvı içinde yayılamazlar. Yüzey Dalgaları ise Cisim

Dalgaları’na göre daha yavaş yayılırlar ancak genlikleri daha büyüktür. Hızı daha

fazla olan Love ve genliği daha büyük olan Rayleigh dalgaları olarak ikiye ayrılırlar.

Yapılarda yıkıma yol açan dalgalar S dalgaları ile yüzey dalgalarıdır.

3

Şekil 2.1. Sismik dalgaların yeryüzünde yayınımı

2.1.1.1. Boyuna Dalgalar (P)

Bu tip dalgalar, sıkışma veya ilk dalgalar olarak bilinirler ve sadece “P” dalgası

şeklinde ifade edilirler. Partikül yer değiştirmesinde şekil değişikliği olmadan hacim

değişikliği oluşuyorsa, bu koşullarla yayılan dalgalara boyuna dalga denir. Boyuna

dalgalarla sıkışma ve genleşmeyi temsil eden titreşim doğrultusu dalga yayınım

doğrultusuyla aynıdır.

Şekil 2.2. P dalgası geometrisi

2.1.1.2. Enine Dalgalar (S)

Enine dalgaların yayınımı sırasında elemanlarla şekil bozulmaları, yani açıları

değişimi gözlenir. Bunun nedeni dalga yayınımında partikül titreşim doğrultusu

yayınım doğrultusuna diktir. Bu tür dalgalara enine veya “S” dalgaları denir.

4

S dalgalarının iki şekli vardır. S dalgalarının yayınımında enine olan parçacık

salınımı yatay düzlem üzerinde ise dalga SH adını alır. Eğer parçacık hareketleri

düşey düzlem üzerinde kalıyorsa SV dalgası olarak adlandırılır.

Şekil 2.3. S dalgası geometrisi

2.1.2. Vp/Vs Oranının Poisson Oranı İle Olan İlişkisi

Kayaçların elastik özelliklerinin belirlenmesi yanında bunlara bağlı olarak

hızlarının bilinmesi önemli yer tutar. Elastisite parametreleri ile dalga hızları

arasındaki ilişki formül 2.1’deki gibidir:

Hızlar elastisite sabitleri k ve G ile yakından ilgilidir. k ve G modülleri önemli bir

parametre olan Poisson oranının () hesaplanmasında kullanılır. P ve S dalgalarının

birbirine oranı formül 2.2’deki haliyle;

2)V/V(2

2)V/V(2

SP

2SP

(2.1)

(2.2)

5

bağıntısı ile verilir. Bu bağıntıdan Poisson oranı Vp/Vs hız oranı cinsinden

bulunabilir. Poisson oranının genellikle ¼ olan değeri yukarıdaki bağıntıda yerine

konarak formül 2.3’e ulaşılır;

olarak bulunur. Bu da katı cisimlerde P dalgasını S dalgasından 1.7 kez daha hızlı

yayıldığını ifade etmektedir. Sıvılarda Rijidite modülü G=0 olduğundan dolayı S

dalgası yayınımı gerçekleşmez. Derinde bulunan Sedimenter kayaçların pek çoğu 0.2

ile 0.36 arasında Poisson oranında sahip olduğu Vp/Vs hız oranı 1.6 ile 2.2

arasındadır.

Şekil 2.4. Vp/Vs oranı ile Poisson oranının ilişkisi

2.1.3. Dinamik Elastik Parametreler

(2.3)

6

2.1.3.1. Sismik P dalgası (Boyuna Dalga Hızı (V p ))

Bu tür dalgalar, sıkışma veya ilk dalgalar olarak adlandırılırlar. Bu dalgaların

yayınımı sırasında sıkışmadan dolayı kübik genleşme veya hacim değişikliği olur.

Boyuna dalgalarda sıkışma ve genleşmeyi temsil eden titreşim doğrultusu dalga

yayınım doğrultusuyla aynıdır. Dolayısıyla sıkışabilir (gevşek) zeminlerde P dalgası

hızı düşük, sıkışması zor zeminlerde (kaya) P dalgası hızı yüksek çıkacaktır (Tablo

2.1).

Tablo 2.1: P dalgası hızı ile zeminlerin ya da kayaçların sökülebilirlikleri (Bilgin,

1989)

2.1.3.2. Sismik S Dalgası (Kayma veya Kesme Dalgası (V s))

P dalgası hızı (m/sn) Sökülebilirlik

300–600 Çok Kolay

600–900 Kolay

900–1500 Orta

1500–2100 Zor

2100–2400 Çok zor

2400–2700 Son Derece zor

7

Kayma dalgalarının yayınımı sırasında elamanlarda şekil bozulmaları, yani

açılarda değişim gözlenir. Bunun nedeni de dalga yayınımında parçacıkların titreşim

doğrultusunun, dalga yayınım doğrultusuna dik olmasındandır. Doğal olarak kayma

dalgası hızları malzemenin şekil bozunumuna veya burulmaya karşı direnci varsa

meydana gelmektedir. Suda S dalgası hızının 0 olmasının nedeni de suyun

burulmaya ve şekil değiştirmeye karşı direncinin olmaması ve kesilebilmesi

özelliğindendir. Normalde P dalgası ile S dalgası birlikte artıp birlikte azalım eğilim

gösterirler, ancak suda P dalgası yaklaşık olarak 1500 m/sn civarında bir değer

alırken S dalgası hızı 0’dır. Çünkü suyun sıkışma özelliği olmadığından P dalga hızı

yüksektir. Suda S dalgası hızının 0 olmasının nedeni ise suyun burulmaya ve şekil

değiştirmeye karşı direncinin olmaması ve kesilebilmesi özelliğindendir (Tablo 2.2).

8

Tablo 2.2: S(kayma veya kesme) dalga hızlarına göre kaya ve zeminlerin

sınıflandırılması. (DBYBHY, 2007)

Kayma

Dalgası Hızı

(m/sn)

Yerel Birim Türü

Zemin

Grubu

<200 Yumuşak Kil, siltli kil D

<200 Gevşek Kum D

<200Yeraltısu düzeyinin yüksek olduğu yumuşak

–suya doygun kalın alüvyonlu katmanlarD

200–300 Katı kil-siltli kil C

200–400 Orta Sıkı Kum, çakıl C

400–700

Yumuşak süreksizlik düzlemleri bulunan çok

ayrışmış metamorfik kayaçlar ve çimentolu

tortul kayaçlar

C

300–700 Çok katı kil, siltli kil B

400–700 Çok katı kum, çakıl B

700–1000

Tüf ve aglomera gibi gevşek volkanik

kayaçlar süreksizlik düzlemleri bulunan

ayrışmış çimentolu tortul kayaçlar

B

>700 Sert kil siltli kil A

>700 Çok sıkı kum, çakıl A

>1000

Masif volkanik kayaçlar ve ayrışmamış

sağlam metamorfik kayaçlar sert ve

çimentolu tortul kayaçlar

A

2.1.3.3. Yoğunluk: ρ (gr/cm 3 )

9

Boyuna dalga hızına göre ampirik olarak Gardner vd. (1974) tarafından verilen

yoğunluk aşağıdaki formülden hesaplanır (Formül 2.4). Yoğunluk sınıflaması Tablo

2.3’de verilmiştir.

ρ = d=0.31*V p0 . 2 5 (gr/cm 3)

Tablo 2.3: Zemin Birimlerinin Yoğunluk Sınıflaması: (Keçeli, 1990)

Yoğunluk: ρ (gr/cm 3) Tanımlama

<1.20 Çok düşük

1.20-1.40 Düşük

1.40-1.90 Orta

1.90-2.20 Yüksek

>2.20 Çok Yüksek

2.1.3.4. Poisson Oranı;( σ)

Formasyonun enine birim değişmesinin boyuna birim değişmesine oranı olarak

tanımlanır. Mühendislik jeofiziğinde poisson oranı, etüt sahasındaki zemin ve

kayacın suya doygunluk derecelerini aydınlatma açısından önemlidir. Vp ve Vs dalga

hızları yardımıyla bulunur. Poisson oranı kesinlikle 0.5 değerini geçemez .

Bu oran 0.5’e yaklaştıkça suya doygunluk artar.  Bu oran, gözeneksiz ortamlarda 0-

0.25 arası, orta dereceli gözenekli ortamlarda 0.25-0.35 arası ve gözenekli ortamlarda

ise 0.35-0.50 arasında değişmektedir. Poisson oranı birimlerin katılığını bir başka

ifadeyle gözenekliliğini ifade etmektedir (Tablo 2.4). Birimsizdir. Vp ve Vs hızına

göre ampirik olarak Bowles (1988) tarafından verilen Poisson oranı formül 2.5’den

hesaplanır.

P= (Vp2-2*V s

2)/(2* V p2-2*V s

2)

Tablo 2.4: Poisson oranı ve Vp/Vs oranına göre Zemin/Kaya ortamlarının sıkılığı.

(Ercan, 2001)

(2.4)

(2.5)

10

Poisson Oranı;( σ) Sıkı l ık V p /V s

0.5 Cıvık- Sıvı ∞

0.4-0.49 Çok Gevşek ∞-2.49

0.3-0.39 Gevşek 2.49-1.87

0.20-0.29 Sıkı Katı 1.87-1.71

0.1-0.19 Katı 1.71-1.5

0-0.09 Sağlam Kaya 1.5-1.41

2.1.3.5. Kayma (Shear) Modülü (µ, kg/cm 2 )

Cismin şekil değiştirmeye karşı gösterdiği dirençten Kayma modülü, S dalga hızı

ve yoğunluğun yardımıyla bulunur. Kayma modülü elastisite modülünde bulunması

için gereken parametrelerden biridir. Birimi kg/cm2 dir. Kayma modülü özellikle

heyelan sahalarında yamaç aşağı etkenden kuvvetin hesaplanmasında, büyük

makinelerin çalışmaları sonucu ortaya çıkan yüksek miktardaki titreşimlerin

etkilerinin, patlatma ve depremin etkisi altında kalan bölgelerdeki yapıların stabilitesi

ve güvenliği için bilinmesi gereken önemli bir parametredir.

Makaslama gerilmelerine yani yatay kuvvetlere karşı formasyonun direncini

gösterir. Sıvıların makaslamaya karşı direnci olmadığından bu parametre sıfırdır.

Kayma modülü ne kadar yüksekse, formasyonun makaslama gerilmelerine yani

yatay kuvvetlere (yatay deprem yükü) karşı direnci o kadar fazla demektir (Tablo

2.5). Kramer (1996) tarafından verilen kayma modülü formül aşağıda yer almaktadır

(Formül 2.6).

µ = (d*V s2)/100 (kg/cm2)

Tablo 2.5: Kayma modülü değerlerine göre zemin ya da kayaçların dayanımı.

(Keçeli, 1990)

(2.6)

11

Kayma Modülü (µ, kg/cm 2) Dayanım

<400 Çok zayıf

400–1500 Zayıf

1500–3000 Orta

3000–10000 Sağlam

>10000 Çok sağlam

2.1.3.6. Elast is i te Modülü (E, kg/cm 2 )

Bir malzemeye kuvvet uygulandığında, malzemede meydana gelen uzamalar

elastik sınırlar içerisinde gerilmelerle orantılıdır. Buna Hook Kanunu denir. Cisme

bir kuvvet uygulandığında meydana gelen gerilmenin boyuna uzama miktarına

Young Modülü (Elatisite Modülü) denir. Başka bir deyişle uygulanan düşey basınç

yönünde yerin düşey yamulmasını tanımlar (Tablo 2.6). Mühendislik Jeofiziğinde

dinamik elastisite modülü P-S dalgalarının hızlarının yanı sıra birde yoğunluğun

bilinmesi ile bulunabilir (Formül 2.7). Bu modülün birimi kg/cm2’dir.

E= 2µ(1+σ) kg/cm 2

(µ= Kayma (Shear) Modülü, σ= Poisson Oranı)

İki tabakalı bir sisteme göre her bir tabaka için Elastisite Modülünü çözecek

olursak Formül 2.8’e ulaşırız;

E= G*(3*V p2-4*V s

2)/( Vp2-V s

2)

(G: Kayma modülü)

Tablo 2.6: Elastisite modülü değerlerine göre zemin ya da kayaçların dayanımı.

(Keçeli, 1990)

(2.7)

(2.8)

12

Elastisite Modülü – E- kg/cm 2 DAYANIM

<1000 Çok zayıf

1000–5000 Zayıf

5000–10000 Orta

10000–30000 Sağlam

>30000 Çok Sağlam

2.1.3.7. Bulk (Sıkışmazl ık) Modülü- (K kg/cm 2 )

Bulk Modülü, bir çepeçevre saran basınç altında sıkışmasının ölçüsüdür (Tablo

2.7). Dalga teorisinden elde edilen bulk modülü aşağıdaki formülde yer almaktadır

(Formül 2.9). Bu formül Bowles (1988) tarafından düzenlenmiştir.

K=(E/3(1-2σ) kg/cm 2

K=((d(Vp2-4/3V s

2)/100) kg/cm 2

Tablo 2.7: Bulk modülü değerlerine göre zemin ya da kayaçların dayanımı. (Keçeli,

1990)

Bulk Modülü (µ, kg/cm 2 ) Sıkışma

<400 Çok Az

400–10000 Az

10000–40000 Orta

40000–100000 Yüksek

>1000000 Çok Yüksek

2.1.3.8. Zemin Hâkim Ti treşim Periyodu (T 0 , sn)

Zeminin doğal olarak titreştiği periyodudur. Periyot, doğal yada yapay

etkenlerden oluşmuş, periyodu 0.05-2 saniye arasında olan yer titreşimleridir. Belli

(2.9)

13

bir alanda, belli bir periyodun tekrarlanma sayısı maksimum olmaktadır. Maksimum

tekrarlı olan periyot, hakim periyot olarak tanımlanmaktadır. Zemin Hakim Titreşim

Periyodu, yapının kendisinin periyoduna eşit veya çok yakın olmamalıdır. Yakın

olması halinde rezonans olayı oluşur ve deprem anında yapılar tehlikeye girer.

Sismik kırılma yöntemiyle bu parametre sağlıklı olarak bulunur.

Türkiye deprem yönetmeliğinde T0 hesabı; T0 =4H/VS (Keçeli A. 1990) denklemi

önerilmektedir. Bu bağıntı taban kayası üzerinde tek bir tabaka durumu için

geçerlidir. Zemin birkaç tabakadan oluşuyor ise, her tabakanın VS değeri için ayrı bir

T0 değeri hesaplanır.

2.1.3.9. Zemin Büyütmesi

Yapı temeli tabanı ile ana kaya arasında değişik kalınlıklarda göreceli yumuşak

bir katman ya da zon varsa bunlar içinden geçen deprem dalgasının genliği kırılma

ya da yansımalarla büyür. Dolayısıyla, sismik dalgaların ivmeleri de yer yüzeyine

ulaştıklarında beklenenden daha büyük olur. Formül 2.10’da basitleştirilmiş hali

mevcuttur.

A=2/T

T=Tabakalar arası imperdans

P=Kütle yoğunluğu

Tezcan ve İpek (1974) tarafından verilen zemin büyütme formülü ise iki tabakalı

çözümler için etkili bir sonuç sergilemektedir (Formül 2.11).

A=2(p.VS )alt tabaka /(p.VS )üst tabaka

2.2.Yüzey Dalgalarının Çok Kanallı Analizi (MASW) Yöntemi

Yüzey dalgası analiz yöntemlerinde, yer altındaki tabakalı yapıların kesme dalgası

hızının (Vs) derinlikle değişiminin hesaplanması amacıyla Rayleigh dalgasının

(2.10)

(2.11)

14

dispersif özelliğinden faydalanır. Yüzey dalgası yöntemleri aktif kaynaklı ve pasif

kaynaklı yöntemler olmak üzere iki ana grup altında toplanabilir. Pasif kaynaklı

yöntemler daha derin nüfus gücüne sahiptir. Özellikle ana kaya derinliğine ulaşılması

gereken sahalarda etkin olarak kullanılabilmektedir. Bunun yanında, MASW

yöntemi daha sınırlı nüfus derinliğine sahip olmasının yanında, etkin kaynak

kullanılması ile daha başarılı sonuçlar alınmaktadır. Özellikle Vs30 çalışmalarında

ilk 30 metrenin önemi ve ince tabakaların tespitinde oldukça sağlıklı sonuçlar

vermesi nedeniyle etkin kullanıma sahiptir. Yüzey dalgası analiz yöntemleri

aşağıdaki üç adımda gerçekleştirilir:

(1) Yüzey dalgalarının alıcılar ile kaydedildiği arazi aşaması,

(2) Veri işlem ve dispersiyon eğrilerinin eldesi,

(3) Dispersiyon eğrisinin farklı yöntemlerle ters çözümlenmesinden elde edilen,

Vs değerlerinin derinlikle değişimi olarak özetlenebilir.

Dispersiyon eğrisinin elde edilmesi kritik bir adımdır. Ters çözümleme ile elde

edilen Vs hız profilinin doğruluğu büyük oranda frekansa ve faz hızına bağlı olan

dispersiyon eğrisinin doğruluğuna ve özelliklerine bağlıdır.

MASW araştırmaları, aynı kaynak-alıcı diziliminin doğrusal bir hat boyunca, sabit

aralıklarla kaydırılmasıyla, birden fazla kayıt (12 veya daha fazla kanallı) içeren 2

boyutlu (yüzey ve derinlik) makaslama dalgalarının hızlarının haritalarını oluşturmak

için kullanılır.

Buradan yola çıkarak, sismik kırılmanın tersine bir üst seviyeye oranla düşük hıza

sahip birimlerinde tespit etmek mümkündür.

MASW yöntemi, tabakalı yerküre modeli için Rayleigh dalgasında baskın bir

etkisi olan S-dalga hızına dayanır. Dönüşmüş faz hızları ile derinliğe bağlı bir

boyutlu S-dalga hızı fonksiyonunu tanımlayan S-dalga hızı profilleri elde edilir.

MASW yönteminde, gürültüyü etkili bir şekilde kontrol etmek olasıdır. Bu

nedenle, en yüksek sinyal/gürültü oranı sağlanır. Makaslama dalgası hız profilinde

tam bir veri işlem, yüzey dalgalarının kazancı, frekans bağımlı faz hızı eğrisinin

yapılandırılması ve frekans bağımlı faz hızı eğrisinin ters-çözüm işleminden oluşur.

15

Burada dikkat edilmesi gereken husus, makaslama dalgası hız derinlik profilini

doğru saptayabilmek için geniş bantlı yüzey dalgalarının en az gürültüyle

kaydedilmesidir.

MASW yönteminde bant-genişliği, araştırmanın derinliği ve çözünürlüğü

arttırıldığı zaman yüksek sinyal/gürültü oranı hesaplanan frekans bağımlı faz hızı

eğrisinde yüksek doğruluğa neden olur. Daha yüksek “modlu” veri, temel “modlu”

veriden daha derin araştırma derinliğine sahiptir. Aynı zamanda, daha yüksek

“modlu” veri frekansa ek olarak kaynak uzaklığına bağlı olan dönüşmüş S-dalga

hızının çözünürlüğünü artırır. İlk olarak, standart CDP formatında birkaç çokkanallı

kayıt toplanmalıdır. Yüzey dalga verilerinin elde edilmesi için yüzeyden etkiyen

darbe türü kaynaklar için normalde 4 – 5 Hz’den küçük alçak tepki frekanslı alıcılar

seçilmelidir.

Sismik kaynak, jeofon (alıcı), yakın açılım (ofset), alıcı aralığı gibi veri

parametreleri, “Ground roll” dalga sinyallerini arttırmak için ayarlanmalıdır (Park vd.

1999). Veri toplanmasından sonra, her bir atış topluluğunun ‘ground roll’ dalgası faz

hızları hesaplanır. ‘Ground roll’ dalgasının frekans ve faz hız dizileri başlangıç

doğrusu boyunca verinin analiz edilerek hesaplanmasını gerektirir. Bu iki dizi, her

bir atış topluluğundan frekans bağımlı faz hızı eğrilerini tam olarak çıkarmak için

çok önemli bir sınırlamadır (Park vd. 1999). Ters-çözüm işlemi, derinlik profiline eş

bir S-dalga hızının oluşturulması için her bir frekans bağımlı faz hızı eğrisine

uygulanmalıdır (Xia vd. 1999). Dönüşen S-dalga hız profili, jeofon aralığının

ortasına yerleştirilmelidir (Miller vd. 1999). Başlangıç modelleri, ters-çözüm

işleminin yakınsamasında anahtar bir etkendir. Regresyon analizi gibi iki boyutlu

veri işlem teknikleri ise, bölgesel anomalileri arttırmak için S-dalga hızının düşey

kesitine kolay bir şekilde uygulanabilir. 2-boyutlu S-dalgası hız haritasında çatlaklı

bölgeler, boşluklar, örtülü dolgu alan sınırları ve benzeri alanlar, düşük hız bölgeleri

S-dalga anomalileri ile gösterilirken, ana kaya yüzeyi, genellikle, yüksek S-dalga hız

gradyanı ile ilişkilendirilir.

16

2.2.1. Yüzey Dalgaları

Yüzey dalgaları: Dünya'nın yüzeyi boyunca yayılan, P ve S Dalgaları'ndan sonra

kayıtçılara gelen ve depremlerde esas hasarı yapan dalgalardır. Yüzey Dalgaları,

Cisim Dalgaları’na göre daha yavaş yayılırlar ancak genlikleri daha büyüktür. Hızı

daha fazla olan Love ve genliği daha büyük olan Rayleigh dalgaları olarak ikiye

ayrılırlar.

2.2.1.1. Rayleigh Dalgası(R)

Deniz dalgalarına benzerler; düşey ve yatay doğrultuda karışık salınmalardan

meydana gelerek bütün yeryüzü boyunca yayılırlar. Eliptik bir yörünge boyunca olan

parçacık hareketlerinden oluşurlar. Yörünge uzun ekseni elips olduğundan, bu tür

dalgalar P ve S dalgalarının bileşkesi olarak düşünülebilir. Derine doğru etkileri

azalır.

Şekil 2.5. Rayleigh Dalgası Yayılım Geometrisi

2.2.1.2. Love Dalgası(L)

Yalnız yatay doğrultuda yayılan yüzey dalgalarına Love Dalgaları adı verilir.

Düşük hızlı yüzey tabakaları içerisinde meydana gelirler. Salınım düzlemleri yatay

17

olduğu halde, yayınım doğrultusuna dik salınan parçacık hareketlerinden oluşurlar.

Love dalgaları saçılım (dispersiyon) gösterirler.

Şekil 2.6. Love Dalgası Yayılım Geometrisi

2.3. ReMi Yöntemi

ReMi, adı kırılma – mikrotremör olarak bilinen jeofizik bir yöntemdir. ReMi

yöntemiyle S dalgası hızı bulunur. Kentsel alanlarda kaynak kullanılmasına gerek

yoktur. 12 veya 24 kanallı sismik ölçüm cihazı ile ölçüm yapılır. 30 saniyelik gürültü

kayıtları alınır. Ölçümler tekrar edilir. Yüzey dalgası faz geçişleri izlenerek

tabakaların Vs hızlarına ulaşılır. Vs hızları, tabakaların sağlamlığının bir

göstergesidir.

ReMi yöntemiyle, gürültülerden yararlanarak, düşey jeofonlar vasıtasıyla

tabakaların kalınlıkları ve bu tabakalara ait S dalgası hızları bulunur. Düşük hız

tabakalarında veya sinyal/gürültü oranının yeterli olmadığı durumlarda hesaplamalar

zorlaşır. Ayrıca kuyu içi yöntemlerde alınan kayıtlar da kuyu civarı ile sınırlıdır.

Kırılma yönteminde sığ derinliklere ait hız bilgileri iyi bir ayrımlılıkta elde edilir.

ReMi yönteminde ise 100 metreye kadar hız değişimi saptanabilir. Fakat 30

metreden sonra iyi ayrımlılıklar elde edemez hale geliriz. Bulacağımız hız değerleri

tam doğru olmayabilir. Kırılma ile ReMi yöntemi birbirini tamamlayıcı özelliktedir.

İkisinde de aynı serim düzeni kullanılabilir ve bu ikisi de aynı anda kullanılarak sığ

ve derin hız bilgilerine ulaşılabilir.

18

2.4. Mikrotremör Yöntemi

2.4.1. Mikrotremör Kavramı

Depremler ve sismik patlamalar dışında, doğal ve doğal olmayan nedenlerle

oluşan, periyotları birkaç dakikayı aşmayan, yeryüzünün titreşim hareketlerine genel

olarak mikroseism(çok küçük yer sarsıntıları) denir. Mikrotremör(titreşimcik) ifadesi

0.05 ile 2 sn. aralıklı periyotlar için kullanılır.

2.4.2. Mikrotremörlerin Genel Özellikleri

-Periyotları çok küçüktür.(0.05-2 sn).

-Genlikleri 0.1 mikron mertebesindedir.

-Gündüzleri geceden daha aktiftir.

-Dalga şekilleri düzgün değildir.

-Grup halindeki titreşimleri sürekli kısadır.

-Genellikle yapay nedenlerle oluşur.

2.4.3. Mikrotremörlerin Kaynakları

Mikrotremörler rüzgar, okyanus dalgaları, jeotermal reaksiyonlar, küçük

magnitüdlü yer sarsıntıları gibi doğal etkiler yanında kültürel gürültüler olarak

tanımlanan ve başta trafik hareketleri olmak üzere insanların yaşam sürecinde neden

oldukları hareketlilikten kaynaklanmaktadır.

Gözlenen bu birçok çeşit mikroseismleri kısaca özetlemek gerekirse;

Düzenli ve Düzensiz diye ikiye ayırabiliriz:

Düzenli Mikroseismler;

*Trafik, endüstriyel makineler ve rüzgarla oluşan 0.01-0.5 sn periyotlu

mikroseismler.

*Karışık rüzgarların oluşturduğu, 1-4 sn periyotlu mikroseismler.

19

*Kasırgalar ve tayfunlar gibi şiddetli rüzgarlar sırasında okyanuslarda oluşan, 2- 6

sn periyotlu mikroseismler.

*Hava basıncıyla oluşan, 4-10 sn periyotlu mikroseismler.

*Muson ve benzeri tipteki rüzgarlarla oluşan, 4-10 sn periyotlu mikroseismler.

*Su dalgalarının kıyıya çarpmasıyla oluşan, 10-20 sn periyotlu mikroseismler.

Düzensiz Mikroseismler;

*Deniz dalgaları ile oluşan, 1-4 sn periyotlu mikroseismler.

*Rüzgarların, ağaçlara ve binalara etkimesiyle oluşan, 1-4 sn periyotlu

mikroseismler.

*Aletlerin tepe kısmında oluşan hava akımlarının neden olduğu, 20-100 sn

periyotlu mikroseismler.

*Yerin donması sonucu oluşan, 40-200 sn periyotlu mikroseismler.

2.4.4. Mikrotremörün Dalga İçeriği

Japonya’da birçok noktada yapılmış mikrotremör ölçümleri sonucunda,

titreşimciklerin depreme dayanıklı bina yapımımda, sismik faktörlerin

saptanabilmesi amacıyla kullanılabileceği ortaya çıkarılmıştır.

Genel olarak rüzgar, okyanus dalgaları ve kültürel gürültüler gibi yüzeysel

kaynakların yüzey dalgaları ürettikleri, buna karşı derin kaynaklı ve küçük

magnitüdlü yer hareketlerinin neden olduğu titreşimlerin ise düşey yönlü cisim

dalgaları olarak yayıldıkları benimsenir.

Kısacası günümüze kadar mikrotremörlerin yüzey dalgaları mı yoksa cisim

dalgaları mı olduğu konusunda çeşitli araştırmacılarca ayrı görüşler ileri sürülmüştür.

Bunlar;

-Akamatsu (1956); Mikrotremörleri bu titreşimciklerin, Rayleigh ve Love

dalgalarının birleşiminden oluşmuş, karışık yüzey dalgaları olduğunu belirtmiştir.

20

-Kubetera ve Otsuka (1970); Aso Caldera alanında 1-3 sn periyotlu

mikrotremörleri gözlemişler ve bunların aslında Love dalgaları olduğunu ve etkin

periyotlarının zemin tabaka kalınlığı ile ilişkisi olduğunu belirtmişlerdir.

-Aki (1957); Yapmış olduğu çalışmada mikrotremörlerin verilen bir frekansta

belirli bir hıza sahip olan yüzey dalgaları olduğunu belirlemiş ve yatay hareketleri

Love dalgaları olarak nitelemiştir.

-Kanai (1983); Mikrotremörlerin yer içinde S dalgalarının yenilemeli

yansımaların sonucu olduğunu düşünmüştür.

-Wilson (1953); 4-100 Hz frekans aralıklı mikrotremörleri incelemiş ve üç

bileşenli sismometre kullanarak yaptığı ölçümler sonucunda parçacık hareketinin

Rayligh dalga türüne benzer olduğu 9 Hz’den yüksek olan mikrotremörlerin cisim

dalgaları, 9 Hz’e yakın olanların ise yüzey dalgalarından oluştuğunu belirtmiştir.

2.4.5. Mikrotremörlerin Kullanım Amaçları

-Zemin cinsleri ve tabakalanmasının belirlenmesi

-Yer hareketinin yerel zemin koşulları etkisiyle oluşturabileceği büyütme

özelliklerinin belirlenmesi ve projenin oluşmasında önemli olan zemin hakim

periyodunun bulunmasında etkin olarak faydalanılmaktadır.

-Mikrobölgelendirme çalışmalarında yaygın olarak kullanılan mikrotremörler

sayesinde sismik bölgelendirme yapılabilmektedir.

-Sismik bölgelendirme yapılmış yerin geoteknik risklere karşı farklı risk

derecelerinin tanımlanması amaçlı, esaslar dikkate alınarak oluşturulur.

2.4.6. Mikrotremör Kayıtları

Mikrotremör kayıtlarının analizinde elde edilen spektrumlardan zemin

özelliklerini belirleyebilmek için, en az birkaç noktada karşılaştırmalı gözlem

gerekmektedir. Mikrotremör kayıtları farklı noktalarda farklı zamanlarda alına

bilindiği gibi bir bölgedeki titreşim özelliklerinin noktalar arasında ya da seçilen bir

referans noktasına göre gösterdiği değişimin belirlenmesi istenildiğinde genellikle bir

21

hat üzerinde yerleştirilen ve çok sayıda sismometreden oluşturulan bir tertiple eş

zamanlı kayıtların alınması yoluna gidilmektedir.

Mikrotremör kayıtlarının alınması için birkaç dakikalık kısa bir süre

gerekmektedir. Fakat mikrotremör özelliklerinin günün farklı saatlerinde özellikle

kültürel gürültü seviyesindeki değişime bağlı olarak nasıl değiştiğini belirlemek için

uzun süreli ölçümler yapılması gerekmektedir. Ancak bu sayede istenen sonuca

yaklaşılabilir. Gündüz kültürel gürültülerin çok fazla olduğu için ölçümlerin gece

yapılması önerilir.

Mikrotremörlerin genlikleri üzerinde meteorolojik koşulların da önemli etkisi

bulunmaktadır. Gaull ve diğ. (1990), rüzgarlı havada yapılan mikrotremör

gözlemlerinden elde edilen verilerin Fourier spektrumları ile sakin bir havada elde

edilenlerin Fourier spektrumlarının oldukça farklı olduğunu görmüşler ve

mikrotremör gözlemlerinin sakin bir havada yapılmasının sonuca yaklaşılmasında

yararlı olacağı kanısına varmışlardır.

Ölçü alınan yer çatlaklı ve kırıklı olmamalıdır. Ölçüm yapılan yerden tren geçerse

doğu-batı yönü olan Mavi’nin genliği maksimum olur.

BÖLÜM ÜÇ

ÇALIŞMA SAHASININ JEOLOJİSİ

22

3.1. Giriş

Çalışma sahası ve yakın yöresi Türkiye’nin (Levha Tektoniği) kuramı

çerçevesinde “İzmir–Ankara Zonu “ adıyla anılan bölgesel tektonik kuşak içinde yer

alır. Çalışma sahasında yapılan gözlemler sonucu yaşlıdan gence doğru bir dizilim

içerisinde;

• Paleojen yaşlı kumtaşı – şeyl ardalanması, kumtaşı – şeyl mercekleri, kumtaşı

blokları ile tek taş konumlu kireçtaşı bloklarından oluşan Bornova Karmaşığı

• Neojen yaşlı akarsu yatağı, delta ve göl ortamlarında çökelmiş çakıltaşı, kumtaşı,

kiltaşı, marn- silttaşı- kireçtaşı ardalanmasından oluşan Karasal Çökeller

• Neojen yaşlı andezit, bazalt, dasit, riyolit ve bunların piroklastikleri olan tüf ve

aglomeradan oluşan Volkanik Birimler

• Kuvaterner yaşlı az pekleşmiş veya pekleşmemiş düzeylerden oluşan kumlu,

çakıllı kil veya killi kum ve çakıl malzemelerden oluşmuş Alüvyon Birimi

ayırtlanmıştır. İzmir ve çevresinin genelleştirilmiş jeoloji haritası verilmiştir (Şekil

3.1). Çalışma sahası ve çevresine ait stratigrafik kolon kesit (Şekil 3.2)’de

sunulmuştur. Çalışma alanının jeolojisi Ateşli Y. (2002)’den alınmıştır.

23

Şekil 3.1. İzmir ve çevresinin genelleştirilmiş jeoloji haritası (MTA).

24

Şekil 3.2. Çalışma sahası ve çevresine ait stratigrafik kolon kesit (MTA).

25

BÖLÜM DÖRT

ARAZİ VE SAHA ÇALIŞMALARI

4.1. İnceleme Alanında Yapılan Jeofizik Çalışmalar

Çalışma sahasında yer altı yapısını aydınlatmaya yönelik çalışmalar yapılmıştır.

İnceleme alanında jeofizik yöntemlerden sismik kırılma, MASW, ReMi ve

mikrotremör yöntemleri uygulanmıştır.

Sismik kırılma yöntemi 15 noktada uygulanmıştır. Çalışmalarda 24 adet P jeofonu

kullanılarak yeraltının P dalga hızı kestirilmiştir. Her bir serimde jeofon aralıkları 5

m seçilmiş ve ofset uzaklığı da jeofon aralığı kadar, yani 5 m seçilmiştir. Her bir

serimde düz, orta ve ters atışlar gerçekleştirilmiştir.

MASW yöntemi de 15 noktada, serimler boyunca alınmıştır. Çalışmalarda 4,5

Hz’lik jeofonlar kullanılmış ve jeofon aralıkları da 5 m seçilmiştir. Bu yöntemde

yakın ofset kullanılmış, o da 5 m belirlenmiştir. Sismik kırılma yönteminde olduğu

gibi, düz, orta ve ters atışlar gerçekleştirilerek yeraltının S dalgası hız değişimi

saptanmıştır. MASW yöntemi 1D ve 2D olarak değerlendirilerek yer altı kesitleri

oluşturulmuştur.

ReMi yöntemi 11 noktada alınmıştır. Bilineceği üzere ReMi yöntemi doğal

kaynaklı yöntem olduğundan herhangi bir kaynak kullanılmamıştır. Ölçümler, hali

hazırda sismik kırılma ve MASW yöntemleri için serilen serimler üzerinden

alınmıştır. 11 serimde 8 saniyelik 8 tane gürültü kaydı alınarak, değerlendirmeler

yapılarak yer altı yapısının kesiti oluşturulmuştur.

Mikrotremör yöntemi 15 noktada alınmıştır. Her bir noktada 40 dakikalık yer

içinin doğal salınımları kaydedilerek değerlendirmeler yapılmıştır. Bu ölçümlerde

yer içinin doğu, kuzey ve düşey bileşenlerinin değişimleri kaydedilmiştir.

26

Ölçüm koordinatları Tablo 4.1’de ve ölçüm yapılan alanın uydu görüntüsü Şekil

4.1’de verilmiştir.

Tablo 4.1. Ölçüm Koordinatları

Nokta Adı Enlem (X) Boylam (Y)

1 500958 4278812

2 501958 4278812

3 502958 4278812

4 503958 4278812

5 504958 4278812

6 505958 4278812

7 506958 4278812

8 500958 4277812

9 501958 4277812

10 502958 4277812

11 503958 4277812

12 504958 4277812

13 505958 4277812

14 506958 4277812

15 507958 4277812

Şekil 4.1. Ölçüm koordinatlarının uydu üzerinde işaretlenmiş görüntüsü

27

BÖLÜM BEŞ

SONUÇLAR

5.1. Jeofizik Değerlendirme Sonuçları

5.1.1. Sismik Kırılma Değerlendirmesi

10 nolu sismik kırılma çalışma sonucunda birinci tabakanın ortalama kalınlığı

yaklaşık 15,0 m’ dir. Birinci tabakada Vp hızı 247,00 m/sn, ikinci tabakada Vp hızı

269,00 m/sn olarak bulunmuştur (Şekil 5.10).

Şekil 5.1. 10 Nolu Sismik Kırılma Varış Zamanı ve Yer altı Kesiti

Sismik kırılma yönteminden elde edilen birinci tabakanın kalınlıkları ile birinci ve

ikinci tabakaların Vp hızları aşağıdaki tabloda verilmiştir (Tablo 5.1).

Tablo 5.1. Sismik kırılma yönteminden elde edilen yer altı parametreleri

28

Sismik

Serim

1. Tabakanın

Ortalama kalınlığı

(m)

1. Tabakanın

Vp hızı (m/sn)

2. Tabakanın

Vp hızı (m/sn)

1 10,0 169,00 200,00

2 10,0 303,00 415,00

3 7,50 273,00 345,00

4 8,00 261,00 291,00

5 7,50 190,00 200,00

6 12,0 185,00 197,00

7 7,00 413,00 490,00

8 10,0 201,00 258,00

9 6,00 194,00 198,00

10 15,0 247,00 269,00

11 5,00 200,00 235,00

12 15,0 222,00 242,00

13 8,00 188,00 316,00

14 15,0 267,00 349,00

15 7,00 372,00 624,00

5.1.2. MASW Değerlendirmesi

29

MASW yöntemi değerlendirmesi bir boyutlu (1D) ve iki boyutlu (2D) olarak

yapılmıştır.

5.1.2.1. Bir Boyutlu (1D) MASW Değerlendirmesi

10 nolu 1D MASW çalışması sonucunda birinci tabakanın ortalama Vs hızı

180,00 m/sn, ikinci tabakanın ortalama Vs hızı 159,00 m/sn olarak bulunmuştur

(Şekil 5.25).

Şekil 5.2. 10 Nolu 1D MASW Dispersiyon ve Yer altı Kesiti

30

MASW yönteminden elde edilen birinci tabakanın kalınlıkları ile birinci ve ikinci

tabakaların Vs hızları aşağıdaki tabloda verilmiştir (Tablo 5.2).

Tablo 5.2. MASW yönteminden elde edilen yer altı parametreleri

Sismik

Serim

1. Tabakanın

Ortalama kalınlığı

(m)

1. Tabakanın Vs

hızı (m/sn)

2. Tabakanın Vs

hızı (m/sn)

1 5,30 135,00 154,00

2 3,80 208,00 236,00

3 3,50 225,00 183,00

4 8,30 153,00 160,00

5 4,50 140,00 157,00

6 5,00 130,00 150,00

7 9,00 348,00 350,00

8 5,50 125,00 150,00

9 3,00 144,00 152,00

10 5,00 180,00 159,00

11 2,20 155,00 170,00

12 3,00 144,00 180,00

13 4,00 144,00 175,00

14 5,00 205,00 273,00

15 3,80 268,00 376,00

31

5.1.2.2. İki Boyutlu (2D) MASW Değerlendirmesi

10 nolu 2D MASW çalışması sonucunda yer altı iki boyutlu olarak

modellenmiştir (Şekil 5.40).

Şekil 5.3. 10 nolu 2D MASW Yer altı Kesiti

32

5.1.3. Yeraltının Dinamik ve Elastik Parametrelerinin Hesaplanması

Sismik kırılma ve MASW yöntemi sonucunda elde edilen P dalga hızı, S dalga

hızı ve derinlik bilgilerini kullanarak yeraltının dinamik ve elastik parametrelerini

hesaplamak olanaklı olmuştur. Bu bağlamda, Zemin Jeofizik Analiz adlı paket

program kullanılmış ve hesaplamalar ilgili programdaki formüllerce yapılmıştır

(Özçep F. 2005).

Zeminler için jeofizik-geoteknik parametrelerin belirlenmesi 2 tabaka

çözümlerine göre yapılmıştır. Programa girdi verisi olarak elde edilen P dalga hızı, S

dalga hızı ve ilk tabakanın kalınlığı girilmiş, çıktı verisi olarak da yoğunluk,

maksimum kayma modülü, Elastisite modülü, Poisson oranı, Bulk modülü, zemin

hakim titreşim periyodu ve zemin büyütmesi değerleri alınmıştır.

Yapılan sismik kırılma çalışmalarından elde edilen sonuçlara göre çalışma alanını

temsil edebilecek dinamik ve elastik parametre değerlerine göre tabakaların

özellikleri şunlardır:

Sismik kırılma çalışmalarında yapılan değerlendirme sonrasında dinamik-

elastik parametreler Tablo 5.3’de belirtilmiştir. Ayrıca, diğer parametreler de Tablo

5.4’de verilmiştir.

33

Tablo 5.3. Dinamik ve elastik parametreler

PARAMETRELER

Yoğunluk

(gr/cm3)

Kayma

Modülü

(kg/cm2)

Elastisite

Modülü

(kg/cm2)

Poisson

Oranı

Bulk

Modülü

(kg/cm2)

1.Nokta

1.Tabaka 1,12 191,50 286,30 0,25 63,40

2.Tabaka 1,16 276,10 426,10 0,23 97,50

2.Nokta

1.Tabaka 1,29 671,30 1137,70 0,15 290,50

2.Tabaka 1,40 845,40 2078,30 0,23 1278,80

3. Nokta

1.Tabaka 1,26 581,60 794,90 0,32 162,20

2.Tabaka 1,33 446,70 1165,30 0,30 992,10

4. Nokta

1.Tabaka 1,24 287,40 714,80 0,24 464,20

2.Tabaka 1,28 343,80 871,50 0,27 624,10

5. Nokta

1.Tabaka 1,15 251,70 366,80 0,27 79,20

2.Tabaka 1,16 279,70 418,40 0,25 92,70

6. Nokta

1.Tabaka 1,14 143,20 346,70 0,21 199,80

2.Tabaka 1,16 260,90 422,80 0,19 102,20

7.Nokta

1.Tabaka 1,40 1473,80 2024,50 0,31 414,90

2.Tabaka 1,46 2102,90 3135,60 0,25 692,70

8.Nokta

1.Tabaka 1,17 182,10 431,50 0,18 228,10

2.Tabaka 1,24 279,10 694,80 0,24 453,60

9. Nokta

1.Tabaka 1,16 239,50 424,70 0,11 115,40

2.Tabaka 1,16 268,30 419,80 0,22 97,50

10. Nokta

1.Tabaka 1,23 217,10 562,50 0,30 459,20

2.Tabaka 1,25 305,10 760,60 0,25 500,30

11.Nokta

1.Tabaka 1,16 290,60 389,30 0,33 78,20

2.Tabaka 1,21 414,80 568,30 0,31 116,20

12.Nokta

1.Tabaka 1,19 240,90 555,90 0,15 267,60

2.Tabaka 1,22 395,50 696,80 0,12 187,60

13. Nokta

1.Tabaka 1,15 251,00 344,00 0,31 70,40

2.Tabaka 1,31 413,50 1048,30 0,27 751,80

14.Nokta

1.Tabaka 1,25 578,40 668,40 0,42 120,80

2.Tabaka 1,34 1004,40 1399,40 0,30 290,30

1.Tabaka 1,36 1191,00 1517,60 0,36 293,10

34

15.Nokta 2.Tabaka 1,55 2245,70 5402,10 0,20 3029,50

Tablo 5.4. Sismik kırılma ve MASW çalışmasından elde edilen diğer parametreler

Sismik

Serim

Zemin Hakim Titreşim

Periyodu

T0 , sn (Kanai, 1983)

Zemin Büyütmesi

(Midorikawa,1987)

1 1,3 3,40

2 0,8 2,50

3 1,1 2,90

4 1,2 3,20

5 1,3 3,30

6 1,4 3,60

7 0,5 2,00

8 1,4 3,50

9 1,3 3,40

10 1,3 3,50

11 1,1 3,00

12 1,2 3,30

13 1,2 3,10

14 0,8 2,50

15 0,5 2,00

35

5.1.4. ReMi Değerlendirmesi

10 nolu ReMi çalışması sonucunda yer altının S dalga hız kesiti elde edilmiştir

(Şekil 5.54).

36

Şekil 5.54. 10 Nolu ReMi Dispersiyon ve S Dalgası Hızı Yer altı Kesiti

5.1.5. Mikrotremör Değerlendirmesi

10 nolu Mikrotremör çalışmasının değerlendirmesi yapılmış ve mikrotremörler

pencerelenerek yatay düşey spektral oran (H/V) belirlenmiştir (Şekil 5.66). Zemin

hakim titreşim periyodu 1,26 sn’dir ve bu periyotta gözlenen maksimum genlik

2,00’dir.

37

Şekil 5.5. 10 Nolu Mikrotremör Pencerelenmiş Sinyal ve H/V Grafiği

Mikrotremör yönteminden elde edilen zeminin hakim frekansı, hakim titreşim

periyodu ve H/V (maksimum genlik oranı) aşağıdaki tabloda verilmiştir(Tablo 5.5).

Tablo 5.5. Mikrotremör yönteminden elde edilen zemin parametreleri

Mikrotremö

r Noktası

Zemin Hakim

Frekansı (Hz)

Zemin Hakim

Titreşim

Periyodu (sn)

Maksimum

Genlik

1 0,802 1,25 4,56

2 1,160 0,86 2,95

3 1,196 0,83 1,45

4 0,945 1,05 2,30

5 0,848 1,18 4,35

6 1,148 0,87 5,12

7 1,154 0,86 1,39

8 1,020 0,98 1,31

9 1,020 0,98 1,64

10 0,793 1,26 2,00

11 0,684 1,46 6,00

12 0,754 1,36 2,93

13 0,921 1,08 6,04

14 1,091 0,92 2,16

15 1,530 0,65 1,35

38

KAYNAKLAR

Akamatsu K.1956. Wagakuni sangyo hatten no ganko keitai – kikai kigu kogyo ni

tsuite. The Flying Geese Pattern of Industrial Development of Our Country – The

Case of the Machine- and Tool-Making Industries. In:Hitotsubashi Rons.

Hitotsubashi University, 36, p. 514–526

Aki K. 1957. Space and time spectra of stationary stochastic waves, with special

reference to micro-tremors. Bulletin of the Earthquake Research Institute, v. 35, p.

415-456.

Ateşli Y. 2002. Yamanlar Dağı ve Menemen Ovasının İçme Suyu Amaçlı

Hidrojeolojisi. Yüksek Lisans Tezi (Yayınlanmış), Dokuz Eylül Üniversitesi Fen

Bilimleri Enstitüsü, İzmir.

Bilgin N. 1989. İnşaat ve Maden Mühendisleri için Uygulamalı Kazı Mekaniği.

İstanbul; Birsen Yayınevi.

Bowles JE. 1988. Foundation Analysis and Design. New York-USA; McGraw-

Hill Book Co.

Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik. 2007. (Erişim

Tarihi: 24 Eylül 2013), http://www.koeri.boun.edu.tr/depremmuh/eski/DBYBHY-

2007-KOERI.pdf.

Ercan A. 2001. Yer Araştırma Yöntemleri. İstanbul; Bilimtey Yayınları.

Gardner GHF vd. 1974. Formation velocity and density-The Diagnostic Basics for

stratigraphic traps. Geopshysics, vol. 36, no. 6, p. 770-780.

39

Gaull vd. 1990. Probabilistic earthquake risk maps of Australia. Australian

Journal of Earth Sciences, 37, p. 169-187.

Kanai K. 1983. Engineering Seismology. Japan-Tokyo; University of Tokyo

Press.

Keçeli A. 1990. Sismik Yöntemlerle Müsaade Edilebilir Dinamik Zemin Taşıma

Kapasitesi ve Oturmasının Saptanması. Jeofizik, 4, 83-92.

Kramer Steven L. 1996. Geotechnical Earthquake Engineering. Berkeley-USA;

Prentice Hall.

Kubotera A, Otsuka M. 1970. Nature of non-volcanic microtremor observed on

the Aso Caldera. Journal of Physics of the Earth. 18(1), p. 115-124.

MTA. Çalışma sahası ve çevresine ait stratigrafik kolon kesit.

MTA. İzmir ve çevresinin genelleştirilmiş jeoloji haritası.

Midorikawa S. 1987. Tasarım Depremine Göre İzosismik Haritanın Tahmini.

Journal of Structural Engineering, 33(B), p. 43-48.

Miller RD vd. 1999. Multichannel Analysis Of Surface Waves to Map Bedrock.

The Leading Edge, 18(12), 1392-1396.

Özçep F. 2005. “ZeminJeofizikAnaliz”, Microsoft ® Excel Programı. İstanbul

Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, Jeofizik Mühendisliği Bölümü, İstanbul.

Park CB vd. 1999. Multichannel Analysis of Surface Waves (MASW).

Geophysics, 64, 800-808.

Tezcan S, İpek M. 1974. Shear Wave Propagation in Layered Soils. İstanbul;

Boğaziçi Üniversitesi Yayınları.

40

Xia J vd. 1999. Estimation of Near-Surface Velocity By Inversion of Rayleigh

Wave. Geophysics, 64, 691-700.

Wilson CDV. 1953. The Origins and Nature of Microseisms in the Frequency

Range 4 to 100 Hz. Proceedings of the Royal Society of London. Series A, 217,

p.176.

41

42