Jeoloji Mhendisleri iin

JEOTEKNK ETT KURSU(Planlamaya Esas ve Parsel Baznda Jeolojik-Jeoteknik Ett) - Program Yaplmas - Bro almalar - Arazi almalar - Arazi Deneyleri - Laboratuvar Deneyleri - Svlama analizi - Hidrojeoloji-Mhendislik Jeolojisi likisi - ev Durayll ve Heyelanlar - Oturma - Tama gc - Planlamaya Esas almalar - Tasarm Amal Ettlerin Panlanmas ve Rapor Dzenleme Format - Zemin yiletirme Yntemleri

TMMOB JEOLOJ MHENDSLER ODASIBayndr Sk. 7/7 Yeniehir ANKARA Tel: (312) 432 30 85 Fax: (312) 434 23 88 www.jmo.org.tr

TMMOBJEOLOJ MHENDSLER ODASI

JEOTEKNK ETT KURSU(Planlamaya Esas ve Parsel Baznda Jeolojik-Jeoteknik Ett)

Yayna Hazrlayan Dr. Ayhan KOBAY

Bu kitap JMO Bilimsel ve Teknik Kurulu Jeoteknik-Mhendislik Jeolojisi Grubu tarafndan eitim amal hazrlanm olup, tamam veya bir blm izin alnmadan herhangi bir yolla oaltlamaz ve kullanlamaz.

2008-ANKARA

TMMOB JMO YNETM KURULUDndar ALAN Hakk ATIL Sami ERCAN etin KURTOLU Hseyin ALAN Adem ULUAHN Ali Burak YENER Bakan II. Bakan Yazman ye Sayman ye Mesleki Uygulamalar yesi Yayn yesi Sosyal likiler yesi

JMO BLMSEL ve TEKNK KURULUYavuz ERKAN Kadir DRK Mehmet ENER Erdin BOZKURT Ayhan KOBAY Yurdal GEN Mehmet Bahadr AHN Hseyin KOZLU akir MEK Ayhan KSEBALABAN Selami TOPRAK Mehmet ENER Nihat BOZDOAN Yksel RGN Blent ZMEN Fuat AROLU Suat ORU Bakan (Meslek Etii yesi) II. Bakan (Doal Afet-Jeolojik Tehlikeler yesi) Sekreter (Jeoloji Eitimi ve AR-GE yesi) Genel Jeoloji-Jeoloji Hizmetleri yesi Jeoteknik-Mhendislik Jeolojisi yesi Maden Jeolojisi yesi Endstriyel Hammaddeler ve Doal Talar yesi Petrol Jeolojisi yesi Jeotermal yesi Kmr Jeolojisi yesi evre Jeolojisi yesi Jeoloji Eitimi ve AR-GE yesi Paleontoloji-Stratigrafi-Sedimantoloji yesi Tbbi Jeoloji yesi Deprem Aratrmalar yesi Jeolojik Miras yesi Hidrojeoloji yesi

NSZlkemizde yaanan doal olaylarn afete dnmesi ve binlerce insanmzn hayatn kaybetmesi tm halkmz olduu kadar biz jeoloji mhendislerini de derinden etkilemektedir. Yer kabuunun jeolojik yaps gerei gelien dinamik srelere bal olarak yaanan bu ac olaylarda, mhendislerin de sorumluluu olduu bilincindeyiz. Tm mhendislik disiplinlerinin birlikte alarak, insanca yaamn gerektirdii gvenli yerleim alanlarn seimi ve salam binalarn inasnn bilimsel ltler nda gerekletirilmesi, doa olaylarnn afete dnmesini engelleyecektir. Meslek alanlarmzda yaanan gelimeleri takip etmek, retilen bilimsel bilgi ve tekniklerden meslektalarmz haberdar etmek ve onlar bilgilendirmek Jeoloji Mhendisleri Odasnn temel grevlerinden olup ana ynetmeliimizde ilkeler demeti olarak da belirtilmitir. Meslektalarmz gelitirmeye yarayan bu ilkeler, dolaysyla meslektalarmzn rettikleri jeolojik hizmetlerin niteliine de yansmaktadr. Odamzn Ynetim Kurulu olarak bu ilkeleri hayata geirmenin yolu olan Meslekii Eitim Kurslar n oaltmaya ynelik almalarmz artarak srecektir. Bu balamda Jeoloji mhendisliinin ilgi alan iine giren pek ok konudan biri olan planlamaya esas ve parsel bazndaki jeolojik-jeoteknik almalarn, hangi bilimsel ltlere gre yaplaca konusunda meslektalarmzn bilgi birikimini arttrmak iin Jeoteknik Ett Kursu dzenlenmitir. Bu kurs kapsamnda olarak; bro ve arazi almalar, arazi ve laboratuvar deneyleri, svlama analizi, hidrojeoloji-mhendislik jeolojisi ilikisi, ktle hareketleri, zemin iyiletirme yntemleri, oturma, tama gc konular detayl ve uygulamal olarak anlatlarak, planlamaya esas ve parsel baznda hazrlanan raporlarn dzenleme format verilmektedir. lkemizin salkl, hzl ve en iyi ekilde bilimsel verileri kullanarak kalknmasn salayacak bu almalarn, en iyi ekilde yaplmas iin meslektalarmz arasnda bilgi al veriine, zel jeoloji, jeoteknik, sondaj brolarnn gelimesine ve oalmasna katkda bulunacak bu kursun dzenlenmesinde emei geen odamz BLMSEL VE TEKNK KURULU JEOTEKNK-MHENDSLK JEOLOJS GRUBU na kranlarmz sunuyoruz. Kursun mesleimize ve meslektalarmza nemli sonular reteceini dnerek tm katlmclara baarlar diliyoruz.

TMMOB Jeoloji Mhendisleri Odas Ynetim Kurulu

NDEKLERSAYFA 1- ZEMN ETTLERNDE BRO VE ARAZ ALIMALARI.......................... 2- JEOTEKNK ETTLERDE ARAZ DENEYLER. 3- KAYA VE ZEMN MEKAN LABORATUVAR DENEYLER 4- SIVILAMA VE DEERLENDRME YNTEMLER.. 5- HDROJEOLOJK VERLERN MHENDSLK JEOLOJSNDE DEERLENDRLMES.. 134 6- YAPI TEMELLER N GENEL DEERLENDRMELER....................... 149 1 28 44 84

7- PLANLAMAYA ESAS ALIMALAR. 198 8- TASARIM AMALI JEOTEKNK ETTLERN PROGRAMLANMASI . 286 9- DESTEKL KAZILAR............................................. 314

ZEMN ETTLERNDE BRO VE ARAZ ALIMALARIAyhan KOBAY Devlet Su leri Genel Mdrl Jeoteknik Hizmetler ve Yeraltsular Dairesi Bakanl Zemin ettleri; mhendislik jeolojisi, temel sondajlar, yerinde (in-situ) deneyler, laboratuar deneyleri, yeralt suyu gzlemleri, jeofizik ettler, grsel incelemeler ve yerel deneyimlerin bir btn halinde deerlendirilmesi sonucunda yeralt zemin koullarnn belirlenmesini ierir. Zemin etd yap temellerinin dizaynnda nemli bir yer tuttuu iin, bu konuda deneyimli bir uzman tarafndan planlanmal, yrtlmeli ve deerlendirilmelidir. Zemin etdnn kapsam projenin zelliklerine bal olmasna karn genel olarak aadaki bilgilerin elde edilmesi amalanr. Bunlar; * Jeolojik Yap * Temel tipinin belirlenmesi iin gerekli bilgiler (s veya derin temeller) * Zemin ve kaya birimlerinin fiziksel zellikleri * Zemin ve kaya birimlerinin mukavemet ve skabilirlik gibi mekanik zellikleri * Yeralt suyu seviyesinin konumu (kaz zonunda olup olmad) ve gerektiinde kimyasal kompozisyonu * Yapm zorluklar ile ilgili problemlerin tanm ve zmne ynelik bilgiler * Potansiyel problemlerin (oturma, svlama, karstlama, heyelan, yama stabilitesi v.b.) tanmlanmas gibi alt balklardan oluur. Genelde yapm maliyetlerinin %0.5 ile 1.0'ine karlk gelen aratrma almalarnn toplam maliyet iindeki oran lkemizde daha dktr. Zemin ettlerinde minimum maliyetle maksimum bilgi edinilmesi esastr. Pahal bir yapm yntemine kar yeterli bir aratrma program ile ekonomik-pratik-makul zmlere ulamak olasdr. Zemin ettleri ile ilgili i programnda bir ak izelgesi oluturulup, burada belirtilen konu balklar ve alt gruplarnn gerekletirilmesi hedeflenir. Aada i programnn arlkl esi niteliindeki temel sondajlar ve numune alma yntemleri ayrntl olarak aklanrken, dier balklar zet olarak verilecektir.

1

1. Bro almalar Zemin etdnn ilk adm; proje alan ve yakn evresi ile ilgili mevcut dokmanlar ve bilgileri toplamaktr. Bu kapsamda; yaplmas planlanan yapnn tr, amac, zellikleri, ngrlen inaat yntemi, balama tarihi ve inaat sresi, bitiik parseldeki mevcut yaplarn durumu (temel tipleri, derinlii, su durumu, oturma sorunlar vb.), olas zemin koullarnn irdelendii jeolojik ve jeoteknik raporlar ve bilimsel amal jeolojik almalar temin edilir. Bylece; jeolojik yap, yeralt suyu, zemin koullar, mekansal bilgiler, corafi konum, iklim ve bitki rts ile sosyo-ekonomik durum konusunda n bilgi sahibi olunur. Bunlara bal olarak arazi ve laboratuvarda yaplacak almalar planlanr. Aratrma almalar bir sre olarak kabul edildiinde mevcut verileri btnleyecek ekilde i programn dzenlenmesi pratik ve ekonomik yararlar salar. 2. Arazi almalar Arazi almalar srasnda ncelikle inceleme alan ve yakn evresinin genel jeoloji almas yaplr. Bu kapsamda almann ieriine ve amacna bal olarak uygun leklerde haritalar retilir. Genel jeoloji ile birlikte, yapsal jeoloji, sreksizlik lmleri, varsa kitle hareketlerinin boyutlar ve zellikleri, hidrojeoloji vb almalarda yaplr. Bu haritalarn gerekli detayda yaplmas ve doruluu ok nemlidir. nk zellikle imara ynelik mhendislik jeolojisi aratrmalarnn amac, arazi kullanm kararlarn ynlendirmek olduundan genel jeoloji ve mhendislik jeolojisi haritalar, almann sentez aamasnda ulalan noktann bir ifadesidir. almann kullanclara dnk yzn oluturmas asndan da olduka nemlidir. Daha sonra ise bu almalara ek olarak gerekli say ve derinlikte sondaj ve aratrma ukurlar alr. Bu esnada da gerekli arazi deneyleri yaplp, laboratuvar almalar iin rnekler alnr. 2.1. Genel Jeoloji nceleme alan ve evresinin genel jeolojisi almann temelini oluturur. Bu haritalarn oluturulmasndan sonra almann amacna ynelik olarak detay haritalarn yapmna geilir. Jeoloji almalarnda ve haritalarnda balca, inceleme alanndaki birimlerin stratigrafisi, yapsal konumlar ve zellikleri, litolojileri, fiziksel zellikler, ayrma durumu belirtilir. Gerek saha gzlemleri gerekse arazi deney ve jeofizik verilere dayal olarak yzey ve yeralt jeoloji haritalar hazrlanr. Ancak alma lei haritalanacak birimin verisel dzeyini deitirecektir. rnein 1/25000 ve daha kk lekteki aratrmalarda birimler snrl jeoteknik karakterleriyle

2

haritalanabilirken, 1/5000 ve daha byk lekte haritalanacak birimler fiziksel ve jeomekanik zellikleri asndan en yksek derecede detayl olarak haritalanabilir. Bu haritalarda balca; inceleme alanndaki jeolojik tehlike potansiyellerinin tanmlanmas ve alansal dalm sunulmaldr. Bu erevede deprem, kitle hareketleri, svlama, ime, kme, eriyebilen kaya ve insan giriimleri sonucu olumu boluk durumu, dmesi, volkanik aktivite, su baskn gibi tehlikelere ynelik verilerin haritalamas gerekletirilir. Bunlarn dnda toplum sal iin risk oluturan radon gaz ve asbest, arsenik, zeolit minerallerine ve etkilerine ynelik aratrmalarda jeolojik tehlike bal altnda saylmaktadr. Ayrca hidrojeolojik adan da; yeralt suyu seviyesi, hidrolik eim, birimlerin hidrojeolojik zellikleri (akifer, iletim katsays), suyun kimyasal ve fizikokimyasal zelliklerinin belirlenmesi (pH, elektirik iletkenlik, scaklk, asite ve alkanite deerleri), yeralt suyunun yap temellerine etkisinin belirlenmesi bakmndan nemlidir. Ayrca yzey sularnn takn durumuna ynelik veriler de bu balk altnda ele alnmaldr. 2.2. Temel Sondajlar Yeralt zemin koullarnn belirlenmesi aamasnda en etkin yntemlerden biri de sondaj almalardr. Sondajlardan salanan rneklerle zemin profili ve rnekler zerinde yaplan laboratuvar deneyleri ile zeminin fiziksel ve mekanik parametreleri belirlenir. Ayrca sondaj kuyusunda yaplan yerinde deneyler (SPT, pressiyometre, permeabilite v.b.) vastasyla zeminin zellikleri ve davran hakknda veriler salanr. Zemin etd yaplacak alanda aratrma derinlii, sondaj says, sondaj aral ve sondaj derinlii konusunda bir standart mevcut deildir. Bu nedenle sz edilen konular burada ayrntl olarak aklanmaya allacaktr. Sondaj Yeri, Says ve Aral: Sondaj aralklar, zemin koullarnn deikenlii, projenin tr, deneyim ve mhendislik sorgulamas ile bantldr. Sondajlarn lokasyonlar ngrlen yapnn byklne ve ekline bal olarak deiebilir. Bir parselde yaplacak tm sondajlarn ayn derinlikte olmas gerekmez. Pilot sondajdan salanacak verilere gre dier sondajlarn derinlikleri optimumda tutulabilir. Bu nedenle pilot sondaj dier sondajlarn planlanmasna k tutacak bir lokasyona yerletirilmelidir. Sondaj aralklar deiken zemin koullarnda 7-8 metre kadar ksa, homojen zeminlerde ise 150 m kadar geni olabilmektedir. Fazla sondaj ve sk aralklar az gelimi blgelerde, nceki almalarn az veya gerekli verilerin bulunmad alanlar iin dnlebilir. Aratrma sonularna gre beklenenden daha karmak zemin artlan ile karlalmas durumunda ek sondaj istenebilir. Sondaj saysnn planlamasnda aadaki kriterlere uyulmas ancak bunlarla snrl kalnmamas nerilmektedir.

3

1000 m2'den kk 250 m2'den byk binalar iin asgari 4 sondaj gereklidir. Ancak genelde 5 sondaj (binann kenarlar ve ortas) tercih edilmektedir. 250 m2'den kk yaplar iin asgari 3 sondaj yeterli olabilir. Kule gibi byk ve tekil yaplarda stratigrafinin bilinmesi kouluyla 1 sondaj yaplmas yeterlidir. te yandan yap ok kk olsa bile tek sondaj zemin koullarnn belirlenmesi asndan yeterli saylmaz. Elde edilen verilerin yanltc olma ihtimali olabilir (rnein byk bir bloun kesilmesi ve anakaya olarak yorumlanmas gibi). Bu nedenle bina temellerinde asgari 2 sondaj yaplmasnda yarar vardr. Sondaj Derinlii: Zemin ettlerinde; ngrlen yapnn neden olaca deiiklikler sonucunda zemin veya kayann etkilenebilecei zonun aratrlmas esastr. Minimum sondaj derinliinin belirlenmesi analitik bazda mmkndr, ancak pratik deildir. Temel yklerinden kaynaklanan basn artlarnn ok kk olduu ve nemli bir oturmaya neden olamayaca derinlik minimum aratrma derinlii olarak kabul edilir. Bu deer genel olarak projede hesaplanan basncn (qo) %10'u ve daha az dzeyindedir. Ancak sondaj derinlii ve says iin balayc, kestirme veya kat kurallar bulunmamaktadr. Sondaj derinlii yapnn byklne, tipine ve dizayn kabullerine gre deiir. Sondaj derinlikleri temel iin uygun olmayan dolgu zemin veya zayf skabilir zemin seviyelerinin altna inecek ekilde planlanmaldr. ngrlen yaplar yumuak keller zerinde ina edilecek ise, sondajlar konsolidasyonun ihmal edilebilecei derinlie kadar uzatlmaldr. Temel sondajlar srasnda tabanda kaya ile karlalmas durumunda birden fazla kuyuda en az 3.0 metre ilerlenerek zeminin anakaya veya blok olduu ayrtlanmal ve teyit edilmelidir. Kayada u kazk ngrlmesi durumunda, sondajlar alttaki kayaya girecek ekilde planlanmaldr. Ayrca, sondajlar kazklarn performansn olumsuz etkileyecek anakaya altndaki zayf zon olasln minimize edecek derinlie kadar uzatlmaldr. Ayn ekilde ayrm kaya ile karlalmas durumunda, sondajlar ayrmam (taze) kaya iinde yeterli derinlie kadar inmelidir. Yaplarn temel tipi ve dizayn ounlukla zemin etdnden nce nihai eklini almaz. Ya da ett sonularna gre proje deiiklii yaplabilir. Bu nedenlerle emniyetli tarafta kalmak ve ihtiyatl olmak iin delgilerin tahmin edilenden daha derin olmasnda yarar vardr (r. bodrum saysnn artmas). Kil biriminde oluturulan ve kazklarla desteklenen radye temeller ile esas olarak oturmann azaltlmas amalanr. Bu durumda sondajlarn skabilir zeminleri geip ana kayaya veya skma zellii sergilemeyen katmanlara ulamas salanmaldr.

4

ngrlen yaplarn eski maden sahalar veya karstik bir alanda projelendirilmesi durumunda sondajlarn istenenden daha derin yaplmas nerilir. Potansiyel svlama riski ieren blgelerde sondajlarn durayl seviyeye kadar uzatlmas gereklidir. Yukarda aratrma derinlii konusunda yaklamlar aklanmaktadr. Ancak derinliin somut olarak belirlenebilmesi amacyla aadaki nerilerin dikkate alnmas uygun olacaktr. Analitik bazda minimum sondaj derinlii basn artlarnn (qo) %10'u ve daha az dzeyinde olduu derinlik olarak kabul edilir. Kare temelin uyguland dey basn profili bu deerin 2B derinlie eit olduunu gstermektedir. Pratikte sondaj yaplmadan nce kabaca temel 5

boyutlar bilindii iin Sondaj Derinlii = 2 x B (temel genilii) veya yapnn en dk seviyesinden 10 metre aaya kadar inmelidir. Tek katl bina veya depolar gibi 2xB'nin pratik olmad yerlerde sondaj derinlii 6.0 ile 15.0 metre arasnda olmas istenir. te yandan yksek ve nemli yaplarda nerilen derinliin ne olduuna baklmakszn sondajlarn bir ksm alttaki anakaya veya salam zemin birimine kadar uzatlmaldr. Dayanma yaps tasarmnda zemin koullan ve mukavemet parametreleri nemli yer tutar. Dayanma yaps iin ngrlen sondaj derinliinin olas kayma dzleminin altna inmesi gereklidir. Kayma dzlemleri genelde zayf zonlar izler. Bu nedenle, aratrmalar alttaki salam zemine kadar devam ettirilmelidir. Sondajlar istinat yaplarnn altnda 0.75 ile 1.5 H (H= duvarn serbest ykseklii) derinlie kadar inmelidir. stinat yapsnn kaln ve skabilir bir zeminde ina edilmesi durumunda aratrma derinlii 2.0 H'a kadar uzatlabilir. Hastane ve bro tipi banalar iin ise baz aratrmaclar aadaki forml nermektedir. Db= 3.S0.7 (Hafif elik veya dar beton binalar) Db= 6.S0.7 (Ar elik veya geni beton binalar) Db= Sondaj derinlii (m) S= Kat adedi Sondajlarda Jeoteknik Loglama ve Veri Toplama: Sondaj verileri sondaj loglarna kaydedilir. Eer sondaj, mhendislik jeolojisi-jeoteknik amal ise hazrlanana loglara JEOTEKNK LOG denir. Bu loglarda balca aadaki bilgiler yer alr. - Projeye ait temel bilgiler, - Sondajn lokasyonu, numaras, koordinat, kotu ve eimi, - Sondajn balama ve biti tarihi, - Sondaj ekipman, - Jeolojik veriler, - Jeoteknik veriler, - Yeraltsuyu verileri, - Arazi deneylerine ait bilgiler, - rnekleme bilgileri. Sondajlarda ilerleme aral zemin koullarna, kullanlan ekipmann ve karotiyerin uzunluuna bal olarak deiir. G koullarla karlalmad takdirde, ilerleme aral Trkiyede genellikle 3 mdir. Karot veriminin dt durumlarda daha ksa aralklarla ilerlenilir.

6

Sondaj karotlarnda, jeoteknik amalarla balca; Toplam karot verimi, Salam karot verimi, Kaya Kalite Gstergesi (RQD), Eklem skl, Sreksizliklerin zellikleri yer alr. Toplam Karot Verimi (TKV): Bir ilerleme aralndaki karot paralarnn toplam uzunluunun ilerleme aral uzunluuma orandr. Karotlar ok paral ise yan yana getirilip llr. Zayf kayalarda bu verim oran der. Genellikle, jeoteknik amal sondajlarda TKVnin % 80den az olmamas istenir.Bir ilerleme araliginda alinan karot paralarinin toplam uzunlugu Ilerleme araliginin uzunlugu

TKV (%)=

Salam Karot Verimi (SKV) : Silindirik eklini koruyan kaya ve toprak zemin karotlar dikkate alnr. Bir ilerleme aralndaki bu paralarn toplam ilerleme aral uzunluuna oranlanr. Deer. Toplam karot veriminden daima kk kar.

SKV (%)=

Bir ilerleme araliginda silindir seklini (apini) koruyan karot paralarinin toplam uzunlugu Ilerleme araliginin uzunlugu

Kaya Kalite Gstergesi (RQD): Bir ilerleme aralnda doal sreksizliklerle ayrlm, boyu 10 cm ve daha byk olan silindir eklini korumu karot paralarnn toplam uzunluunun bir ielrleme aral uzunluuna orandr. Her karot parasnn merkezinden geen bir hat boyunca llr. Dik veya dike yakn sreksizlikleri (karot eksenine partalel ynde) ieren karot paralarnda dik sreksizlik tekbir sreksizlik olarak kabul edilir ve bakaca bir sreksizlikle paralanmamsa, karot 10 cmden kk bile olsa (dik sreksizlik nedeniyle paraland belli oluyorsa) dier parayla/paralarla birletirilerek hesaplamaya dahil edilir. Eer karotlar karotiyerden kartlrken krlmsa, bu krklar doal bir krk olarak deerlendirilmez ve RQD, karotlar bu yapay krklar boyunca birletirilerek llr. RQD sadece kaya tr birimler iin llr.

7

RQD (%)=

Bir ilerleme araliginda boyu 10 cm ve daha byk olan karot paralarinin toplam uzunlugu Ilerleme araliginin uzunlugu

rnek: lerleme uzunluu = 200 cm

38 + 17 + 20 + 35 RQD = 200 * 100 = % 55

RQD, orijinal olarak NX (54.7 mm) apnda karotlar iin nerilmitir. Genel olarak NX ve NQ (47.6 mm) apl karotlar, RQDnin tayininde ideal karot aplar olarak kabul edilirler ve jeoteknik ettlerde en yaygn olarak kullanlan karot aplardr. Bununla birlikte, aplar BQ (36.5 mm) ve PQ (85 mm) arasnda deien karotlar da uygun sondaj tekniklerinin uygulanmas ve karotlarn ar derecede krlmasna ve/veya dk karot verimine izin verilmedii koullarda RQDnin tayini iin uygun olmaktadr.

8

Eklem Skl (FF):Bir ilerlemedeki ayrik ve dogal sreksizliklerin sayisi Ilerleme araliginin uzunlugu

FF (m-1)=

rnek : Jeoteknik amal bir sondajn 15-19 metreleri arasndan alna karotlarn karot sandndaki grnm aada verilmitir. Bu sandkta 15 16 mler arasndaki ilerlemeye ait TKV, SKV, RQD ve FF parametreleri rnek olarak aadaki gibi hesaplanmtr.

9

Sreksizliklerin Tanmlanmas: Jeoteknik loglamada sondaj karotlarnda gzlenen sreksizliklerin, balca aadaki izelge ve ekilde belirtilen zellikleri llr. Bu zelliklere ilikin lm ve tanmlamalarn kalitesi, karot ve mostra baznda ayn izelgede karlatrmal olarak verilmitir.

10

a) Ynelim: Sondajlarda karotlar karotiyerin iinde dndkleri iin ynelimlerin belirlenmesi mmkn olmamaktadr. Ancak, jeolojik klavuz yntemi, karot ynlendirme cihaz, kuyu kameras ve taraycs gibi cihazlarn kullanlmas ile ynelimin tespiti mmkn olabilmektedir. b) Aralk (S): ki sreksizlik arasndaki mesafe olan araln tayini iin, sreksizlikler tarafndan ayrlm karot paralar ncelikle bir araya getirilir. Karot kayb olan sondajlarda bu deerin hesaplamas yaklak sonular verir. lm ekli aada verilmitir.

c) Devamllk: Sondajlar, enjeksiyon perdesi oluturmak gibi bir amala ok yakn ekilde yaplmadka, devamlln sondaj karotlarndan deerlendirilmesi mmkn deildir. ok yakn sondajlarda sreksizliklerin dikkatli ekilde korelasyonu, devamllk hakknda fikir verebilir. Bununla birlikte, tabakalanma ve fay dzlemleri yksek devamlla sahip sreksizlikler olarak kabul edilir. d) Przllk: Byk lekte przllk sondaj karotlarnda incelenemez. Ancak tipik przllk profilleri ile karlatrma yaplabilir. 11

e) Yzey dayanm: Sreksizlik yzeyleri birbirleriyle uyumlu ise (akyorsa), bu yzeyler zerinde Schmidt deneyi uygulamas iyi sonu verir. Aksi halde, aradaki dolgu ykanm ve kuyuda kalm olacandan, sreksizlik yzeyinin dayanm nem tamaz. f) Aklk: Eer karotlarda gzlenen sreksizliklerin iki yzeyi de birbiriyle uyumlu ise, sreksizlik ok sk (15 iin N= 15 + 0.5 (N-15) dzeltmesi yaplr. Derin seviyelerde tijlerin arl sonda ucunun zemine batmasn etkilemektedir. Bu nedenlerle elde edilen N deerlerine derinlik dzeltmesi (CN) yaplmaldr. N= CN * N CN= 0.77 Log10[2000 / P] P = efektif dey rt basncdr. Ayrca sondaj tijlerinde oluan titreimler yzeyde uygulanan darbe enerjisini dorudan sonda ucuna aktarlmasn nlemektedir. Daha kullanlabilir, faydal ve karlatrlabilir sonular elde etmek iin uygulanan dzeltmeler: CN jeolojik yk dzeltmesi, CE enerji dzeltmesi, CR tij uzunluu dzeltmesi, CB sondaj ap dzeltmesi, CS numune alcklf dzeltmesi, CA akma bal dzeltmesi, CBF tokmak vuru skl dzeltmesi, CC tokmak yast dzeltmesi (Mc Gregor ve Duncan, 1998). llen vuru saylar (SPT-Narazi), N60 veya N1,60 eklinde normalize edilebilir. N60 veya N1,60 iin en genel forml aadaki gibidir: N60 =(CE CRCBCS CACBFCC )Narazi N1.60=(CN)N60 Eitliklerde kullanlan N deerleri temel altnda temel genilii kadar derinliindeki deerlerin ortalamas olarak alndn kabul eder. Ancak daha gereki zmler iin arlkl N deerlerinin (Nm) kullanm daha uygundur. Nm = 1 / 6 (3N1+ 2N2+ N3) N1 = 0.0 -0.75 B N2 = 0.75 B -1.5 B N3 = 1.5 B -2.0 B aralndaki N deerlerinin ortalamasdr. Bir temel altnda tama gc aada verilen bantdan yararlanlarak hesaplanabilir. Meyerhof, Terzaghi-Peck qa = 1,2N[1+D/ 3B] qa = 0,8N[(B+0,3)/B]2[1+D/3B] (D B 1,2 m ise) ( B 1,2 m ise) ( D B ise [1+D/3B]=1,3)

qa=Zemin emniyet gerilmesi (t/m2) D = temel derinlii (m) B = temel genilii (m) N = Dzeltilmi ortalama SPT darbe says

34

Bowles 1,2 katsaysn 2 ve 0,8 katsaysnda 1,27 olarak arttrmtr. Bir temel altnda oluan oturma verilen bantdan yararlanlarak hesaplanabilir. Meyerhof, Terzaghi-Peck s = 20,8 p / N (B 1,2 m ise) s = 31,2 p / N (radye temel) s = oturma (cm) p = net taban basnc(kg/cm2) B = temel genilii (m) N = SPT darbe says NKLNOMETRE DENEY nklinometre cihaz Jeoteknik amal aratrmalar kapsamnda, barajlarda, dolgularda, yarmalarda, evlerde, heyelanl alanlarda, derin temel kazlarnda, diyafram ve kazk duvarlarda, istinat yaplarnda ve yeralt aklklarnda meydana gelebilecek yatay ve /veya dey yer hareketlerinin lm veya belli bir sre gzlenmesi amacyla kullanlmaktadr. Aratrma amalarna bal olarak dey, yatay, in-place olmak zere eitli tipleri bulunmaktadr.

Deney sistemi be ana blmden olumaktadr. nklometre Borular (Casing) nklometre Probu(Veri Gnderici) Okuma nitesi (Data Logger) Kontrol ve Veri Aktarc Kablo Makara Ayrca arazide verileri depolama ve broda deerlendirmek zere farkl bilgisayar programlar kullanlmaktadr.

35

PEZOMETRE DENEY Piezometreler jeoteknik, evre ve hidrolojik amal aratrmalarda yaygn olarak kullanlmaktadr. Jeoteknik aratrmalarda; dolgu ve kazlarn kontrolnde heyelanlarda, yama stabilitesi, diyafram ve istinat duvarlar yanal toprak basnc izlemelerinde, baraj-tnelgml yaplarn temel zeminlerinde, dinamik veya statik sktrmalarda boluk suyu ve kaldrma basnlarnn tespit edilmesi, szma ve yeralt aklarnn modellenmesi gibi alanlarda kullanlan bir arazi lm sistemidir. Standpipe, Hydraulic. Pnmatik ve VibratingWire olmak zere eitli tipleri mevcuttur amaca uygun olarak seilirler.

Deney sistemi ana blmden oluur. Pnmatik veya VW Piezometre Sensr (alglayc) Sinyal Aktarc Kablo Okuma nitesi Ayrca arazide verileri depolama ve broda deerlendirmek zere farkl bilgisayar programlar kullanlmaktadr. DNAMK PENETRASYON DENEY Dinamik penatrasyon deneyi, SPT ile ayn prensiplere sahip olup klasik kuyular arasnda veri toplamak maksadyla uygulanr. Bu deneyde 64 mm aplve 600 tepe al konik bir balk kullanlr. 63.5 kg lkbir arlk 76 mm ykseklikten drlr ve her 30 cm lik ilerleme iin darbe says tespit edilir. Dinamik penetrasyon deneyi, kuyu ama ileminden kaynaklanan olumsuz etkileri ortadan kaldrmasna ramen, genel olarak SPT nin sahip olduu dezavantajlarn hepsine maruz kalr, Kuyu amadan deney yapma durumunda ise, sondaj tijlerinin srtnmesi dikkate alnmaldr. Bu durum iin muhafazal konik balk kullanlmas tavsiye edilmektedir. Bu deney sonular, zemin cinsinin bilindii yerlerde zeminin tama gcnn bulunmasnda kullanlmaktadr. Dinamik penetrasyon direnci NCO , SPT sonularyla karlatrlmaldr. Bu deney sonucunda 36

elde edilen dinamik darbe saysNCO, SPT darbe says Ne evrildikten sonra zeminin msaade edilebilir tama basnc bulunabilir. Dinamik penatrasyon direnci (NCO) ile SPT-N deerleri arasnda bir iliki tanmlanmtr. NCO= 1.5 N Bu deney sonucunda bulunan dinamik darbe saylar N deerlerine evrilerek SPT blmnde anlatlan esaslar dorultusunda hesaplamalar yaplr. Ayrca Df/ B < 4 art iin ise; qa= Rd/ 20 ( Dutch forml) Rd= m2Hd/ A ed(m + Pr) Rd= dinamik birim diren, kN/ m2 M = ahmerdann arl, kN Hd= ahmerdann dm ykseklii, cm A = konik bal kesit alan, m2 ed= gmlme uzunluu / darbe, cm Pr= tij arl, kN KONK PENETRASYON DENEY Bu yntemin esas hidrolik bask kullanlarak 2 cm/sn sabit hzla zemin iine itilen sonda ucunun gsterdii diren ile sondann yanal yzeyinde oluan kuvvetin llmesidir. Sondalama sresince mekanik veya elektronik sondalar vastasyla her 20 cm de bir llen u direnci (qc) ve eper srtnmesi (fs) verileri kullanlarak zemin zelliklerinin derinlikle deiimi belirlenir.

Gerektii durumlarda elektronik konik uca yerletirilen bir filtre kullanlarak boluk suyu basnlar llebilir. Konik penetrasyon deneyi yumuak kil, silt, kum ve ince akl gibi zemin depozitlerinde baar ile uygulanabilen bir yntemdir. ri keli akllarda, sk-ok sk zeminlerde, kalkerli, marnl birimlerde nerilmemektedir. Temel genilii 1-2 m olan ve kohezyonsuz zemin zerine ina edilecek bir temel iin: qa = qc/10 bants ile hesaplanr. qc = Konik u direnci (kN/m2) Bu bant ok basit durumlar iin geerlidir. Daha hassas zmler iin temel genilii ve derinliini dikkate alan ilikiler verilmitir.

37

Temel derinlii ve temel geniliinin bir fonksiyonu olarak penatrasyon u direnci (qc) ile izin verilebilir tama gc (qa) arasndaki iliki: qa = B/40 [1 + Df/B]qc eklinde verilir. qc = u direnci (kN/m2 ) B = temel genilii (m) Df = temel derinlii (m) Son yllarda u direnci deeri kullanlarak kumlu, siltli ve killi zeminler zerine ina edilecek yzeysel temellerin tama gc ile ilgili yaklamlar gelitirilmitir. Elde edilen konik u direncine bal olarak skabilirlik kat says (c) belirlenir. c = B1 qc/Po B1 = zemin sklna bal katsay (sk kum 40 Plastisite derecesi Kuru dayanm plastik deil ok dk az plastik dk plastik orta ok plastik yksek Kvam (Atterberg) limitleri esas olarak ince taneli zeminlerin deiik su ieriklerindeki mukavemetlerinin de bir gstergesidir. Zeminin doal su ieriinin kvam limitleri ile karlatrlmas bize zeminin mukavemeti hakknda bir fikir vermektedir. Bu karlatrmay yaparken de baz boyutsuz katsaylarn kullanlmas yararl olmaktadr. Bunlar arasnda yaygn olarak kullanlan iki tanesi; Likitlik indisi IL = W-Wp WL-Wp WL-W WL- Wp = W-Wp PI WL-W PI W= zeminin tabii su ierii

Relatif konsistans Ic =

=

Bu katsaylarn deerleri ile zeminin kvam arasndaki iliki aadaki tabloda gsterilmitir. Zemin kvam Viskoz sv Plastik Kat IL IL>1 0 32 ayrntl alma gereklidir (Zemin, mika gibi kil boyutunda olmayan plastik taneleri ierebilir)

* Kil, 0.002 mmden ince tane olarak tanmlanr **Likit limit Casagrande aleti ile belirlenir

Tane boyu dalm asndan potansiyel svlama eilimine sahip olan zeminler ile en kolay svlaan zeminler iin svlamann alt ve st snrlarn gsteren tane boyu dalm erileri ekil 3de verilmitir.88

Zeminin derecelenmesi ve zemini oluturan tanelerin ekli de svlama duyarllnda etkili faktrlerdir. yi derecelenmi zeminler, kt derecelenmi zeminlerden daha dk svlama duyarllna sahiptirler. Yuvarlak tanelerden oluan zeminler, keli taneleri ieren zeminlere oranla svlamaya kar daha duyarldr (Poulos et al., 1985). Genellikle yuvarlak taneler, gevek doygun zeminlerin keltildii flvyal ve alvyal ortamlarda gzlenirler (Kramer, 1996).

89

Greceli younluk (rlatif younluk, Dr), taneli zeminlerin svlama davrannda etkili olan ltlerden bir dieridir. Hem oturma, hem de gzenek suyu basnc sarsnt srasnda balangtaki greceli younluun artyla nemli miktarda azalr. Gevek kumlar sarsnt ile sklaabilir. Bu skma, depremde btn yaplar zerinde ciddi sorunlara yol aabilecek oturmalara neden olur. Greceli younluu % 47nin altnda olan zeminler, daha gevek bir konumda bulunacaklar iin svlamaya daha yatkndrlar (Seed, 1976). 1.3. SIVILAMANIN ETKILERI Svlama sonucunda meydana gelen hasarn boyutu ve nemi, zeminin azalan makaslama dayanmnn ve zemin tarafndan karlanan statik makaslama yklerinin byklne baldr (Ishihara et al., 1991). Svlama; binalar, barajlar, kprleri, gml borular ve dier yaplar etkileyebilir. Bu davran biimi; zeminin tama gcn yitirmesine ve zerinde bulunan yaplarn yana yatmasna, devrilmesine, ya da belirli lde zeminin iine girmesine (batmasna) yol aabilir. Ayrca atk su, ime suyu, doal gaz boru hatlar ve iletiim kablolar gibi alt yap sistemlerinin de hasar grmesine neden olabilir. Committee on Earthquake Engineering (1985) tarafndan genellikle depremlerde svlama sonucunda meydana gelen ve aada verilen 8 yenilme tr tanmlanmtr: (a) Kum kaynamas (b) Akma yenilmesi (c) Yanal yaylma (d) Zemin salnm (e) Zeminin tama kapasitesinin yitimi (f) Boru, tank gibi gml yaplarn ykselmesi (g) Zemin oturmalar (h) stinat duvarlarnn hasara uramas Svlama, genellikle yzeyde kum kaynamalar eklinde kendisini gsterir. Deprem srasnda ve sonrasnda sismik kuvvetlerin etkisiyle oluan ar gzenek suyu basnc suyun yukar doru ak ile azalr. Eer, hidrolik eim kritik bir deere ularsa, efektif gerilim sfr olur (=0). Bu durumda suyun hz zemin tanelerini yzeye tamaya yetecek kadar byk olabilir ve kum tanecikleri zemindeki doal kanallardan tanarak yzeye90

ulamak suretiyle kum kaynamalarn oluturur. Kum volkanlar veya kum konileri, kum kaynamalarnn en yaygn grlen trdr. Kum konileri 10-30 cm yksekliinde, 15-60 cm apnda ve birka 10 cm derinliinde olabilir (ekil 4).

Akma yenilmesi, drenajsz koullarda, genellikle 30den fazla toporafik eime sahip suya doygun, gevek kum veya siltlerde geliir. (ekil 5; Kanbir,2000). Akma yenilmeleri srasnda genellikle ok byk zemin ktleleri ksa bir sre iinde ve saatte onlarca kilometreye varan hzlarla hareket ederler. Akma hareketleri kylardaki yaplarn, limanlarn ve dier tesislerin hareket eden zeminle birlikte suyun derinliklerine srklenmesine yol amaktadr (Youd, 1984).

91

Yanal yaylma, svlaan bir zemin tabakasnn zerinde bulunan zeminlerin byk bloklara ayrlarak, bu bloklarn yatay ynde yer deitirmesidir. Yanal yaylmalar genellikle, 0.3-3o arasnda deien ok dk eimlere sahip yamalar boyunca veya nehir yata, gl veya deniz kys gibi harekete engel olmayacak serbest yzeylere doru geliirler (ekil 6). Yanal yaylma srasnda meydana gelen yerdeitirmeler genelde birka metredir. Ancak, zellikle eimin uygun ve sarsnt sresinin de uzun olduu durumlarda bu yerdeitirme miktar, 1964 Niigata Japonya depreminde olduu gibi, 5-10 metreye kadar kabilir. (Youd, 1984).

ekil 6. Yanal yaylmann mekanizmas (Kanbir, 2000). Toporafyann dz, ya da eimin ok az olduu blgelerde svlama, genellikle yzeydeki zemin bloklarnn ayrlmasna ve deprem sarsntsyla bloklarn ileri-geri ynde srklenmesine yol aar. Bu da yer dalgalarna benzer ekilde zemin salnmlarn oluturur (ekil 7a). Zemin salnmlar, fisrlerde ve atlaklarda alp kapanmalar ve zeminde oturmalar ile sonulanr. Zemindeki bu hasar binalara ve yeraltnda gml dier yaplara nemli lde zarar verebilir (ekil 7b). (a) (b)

Svlamam

zemin Svlam zeminSvlamam

zemin

ekil 7.(a) Zemin salnmnn mekanizmas, ve (b) gml yaplar zerindeki etkisi.92

Zemin svlap tama gcn yitirdiinde, zeminde yaplarn oturmasna ve eilmesine neden olabilen byk deformasyonlar meydana gelebilir (ekil 8). Depremden kaynaklanan tekrarl makaslama gerilimlerinin neden olduu boluk suyu basncnn snmlenmesi durumunda oturma gerekleebilir. Bu da zeminin hidrolik iletkenlik katsaysna, skabilirliine ve drenaj yolunun uzunluuna baldr (Youd, 1984).

Depremden nce

Depremden sonra

ekil 8. Zeminin tama kapasitesinin yitimi sonucu yaplarda oluan deformasyon. Zeminin tama gcn yitirmesiyle binalarda gzlenen davrann aksine, svlama sonucunda gml tanklar ve borular svlaan zeminle birlikte ykselirler (ekil 9).

ekil 9. Tank ve boru gibi gml yaplarn svlama sonucunda yzeye doru ykselerek hasara uramalar (Ulusay, 2000). Svlama srasnda tanelerin gsterdikleri biraraya gelme eilimi ve zeminin tama gcn yitirmesi yzeyde oturma eklinde bir deformasyona neden olabilir. Bu koullarda zeminde gelien oturma, zeminin zerindeki yaplara da yansyarak, yapnn zeminin iine doru batmasna neden olur (Kramer, 1996).93

stinat duvarlarnn zerinde yerald temel zemini svlatnda; zemin desteinin kaybedilmesi, ya da duvarn gerisindeki dolgunun svlamas nedeniyle artan yanal yklerden dolay bu yaplar hasara urayabilir. 1.4. SIVILAMAYA DRENL RT ZEMNLERNN ETKS Deprem srasnda zeminde gelien ar gzenek suyu basnc, suyun yukarya doru hareketiyle azaltlr. Bu harekete bal olarak, hidrolik eim kritik bir deere ularsa etkin gerilim sfr olur ve kum tanecikleri zeminde nceden var olan, ya da suyun yukar doru hareketiyle zeminde oluan atlak, fisr ve kanallar boyunca yzeye tanrak yzeyde kum kaynamalar eklinde yaylr. Svlaan kumun yzeye kadar ulaabilmesi; gelien gzenek suyu basncnn byklne, svlaan zeminin kalnlna ve sklna bal olduu kadar, svlaan zeminin zerinde yer alan ve svlamaya kar direnli ve geirgenlii dk olan rt zemininin kalnlna da baldr (Ishihara, 1985). Svlaan zeminde oluan gzenek suyu basncnn zeminin suyla birlikte yzeye tanabilecek kadar artabilmesi iin svlaan zeminin zerindeki svlamaya kar direnli rt zemininin (kapak zemini-cap soil) kalnlnn az olmas gerekir. rt zemininin ok kaln olmas durumunda, ar gzenek suyu basncnn oluturaca yzeye ynlenmi kuvvetler zemin tanelerini yzeye kadar tayabilecek byklkte olamaz ve svlama yzeyde kum kaynamalar, ya da kum konileri eklinde gzlenemez. Ayn ekilde, svlaan ok ince kum seviyelerine ait malzeme de yzeye kadar ulaamayabilir. Bu tr zemin koullarnda svlamann gstergesi olabilecek kum kaynamalar veya kum volkanlar yzeyde grlememekle birlikte, bu durum svlamann gelimedii anlamna gelmemektedir (Ishihara, 1985). 1974 ve 1983 Nihonkai-Chubu ve Tangsten depremlerinde gzlenen svlamaya bal hasarlarn gelitii zemin koullarn inceleyen Ishihara (1985), farkl yer ivmesi aralklar iin svlaan zemin ile svlamaya direnli rt zemininin kalnl arasndaki ilikiye bal olarak, svlamann etkilerinin yzeyde grlp grlmeyeceinin tahmini amacyla bir grafik nermitir (ekil 10a). Bu deerlendirme yntemi kullanlrken dikkate alnmas gereken svlaan zemin ile svlamayan rt zemininin kalnlklar ve su tablasnn konumu ekil 10bde verilmitir.

94

1.5. SIVILAMA POTANSYELN DEERLENDRME YNTEMLER 1960lardan bu yana meydana gelen depremlerde svlama ve svlamaya bal olarak gelien zemin davranlarnn yapsal hasarlar zerinde ne denli nemli bir etkiye sahip olduu grlmtr. Bu nedenle, herhangi bir blgedeki zeminlerin svlama potansiyeline sahip olup olmadklarnn nceden belirlenmesi, svlamaya kar alnabilecek nlemler asndan byk nem tamaktadr. Zeminlerin svlama potansiyelinin deerlendirilmesi amacyla kullanlan yntemlerde; SPT ve CPT gibi arazi deneylerinden veya laboratuvarda yaplan dinamik basit makaslama, dinamik eksenli, sarsma tablas ve resonanz frekans uygulamas gibi deneylerden elde edilen veriler esas alnmaktadr. Svlama potansiyelinin deerlendirilmesinde laboratuvar deneyleri, gerek uzun srede yaplmalar ve pahal yntemler olmalar, gerekse bu deneyler iin arazi koullarn temsil edecek nitelikte rselenmemi rnek almnn azotla dondurma vb. gibi zel ve maliyeti yksek rnekleme tekniklerinin kullanmn gerektirmesi nedeniyle arazi deneylerine gre pratikte daha az tercih edilmektedir. Aadaki blmlerde en yaygn ekilde kullanlan svlama analiz yntemleri ana hatlaryla sunulmutur.

95

1.5.1. SPT deney verisini esas alan analiz yntemi Standart penetrasyon deneyini (SPT) esas alan iki yntem bulunmaktadr. Bu yntemler, Seed and Idriss (1971) ile Tokimatsu and Yoshimi (1983)nin nerdikleri yntemler olup, burada Seed and Idriss (1971) tarafndan nerilen ve daha sonraki yllarda modifiye edilen yntemin esaslarna deinilmitir. Seed and Idriss (1971) tarafndan 1964 ylnda Alaska ve Niigata (Japonya)da meydana gelen ykc depremlerden sonra gelitirilip nerilen basitletirilmi yntem, zeminlerin svlama potansiyelinin deerlendirilmesinde son 30 yldr en yaygn kullanlan grgl bir yntem haline gelmitir. Zaman iinde Seed (1979), Seed and Idriss (1982), Seed et al. (1985) ve Seed and de Alba (1986) tarafndan modifiye edilen yntem, son kez bu konuda yaplan altaylarda alnan kararlar dorultusunda Youd et al. (2001) tarafndan tekrar dzenlenmi ve deprem jeoteknik mhendislii camias tarafndan bu haliyle kabul grmtr. Yntemde zeminin svlama direncinin belirlenmesi iin kullanlan indeks, zeminin svlama davrannn karakteristiklerini ifade etmede ok uygun bir parametre olan tekrarl gerilim orandr (CSR, cyclic stress ratio). Tekrarl gerilim oran, deprem veya tekrarl bir ykleme sonucu, zeminde gelien ortalama tekrarl makaslama geriliminin (av), tekrarl gerilimlerin uygulanmasndan nce zemine etkiyen ilksel etkin dey gerilimeye (o') orandr. Bu parametre, zemin seviyesinin ve yeraltsuyu tablasnn derinlii ile depremin byklnn de hesaba katlmas asndan avantajldr. M = 7.5 byklndeki bir depremde geliecek tekrarl gerilim oran aadaki eitlikten belirlenir (Seed and Idriss, 1971).

CSR =

a av = 0.65 max 0 rd g '0 '0

(1)

burada; amax : en byk yatay yer ivmesi g o o ' rd : yerekimi ivmesi : toplam dey rt yk gerilimi : etkin rt yk gerilimi : gerilim azaltma faktrdr.96

Gerilim azaltma faktr iin deiik aratrmaclar tarafndan farkl eitlikler nerilmi olup, Liao and Whitman (1986) tarafndan nerilen ve Eitlik 2de verilen ifade rdnin belirlenmesi amacyla kullanlabilir. ekil 11de ise, farkl zeminler iin rdnin derinlikle deiim aral grlmektedir. rd = 1.0-0.00765 z rd = 1.174-0.0267 z (z 9.15 m) (9.15 m z 23 m) (2a) (2b)

ekil 11de verilen rdnin derinlikle deiimine ilikin ortalama deerleri gsteren eri aadaki eitlikle ifade edilebilir. Eitlik 2 ve 3den belirlenen deerler arasnda fark olmamakla birlikte, Eitlik 3n rutin mhendislik uygulamalarnda kullanmnn ve programlanmasnn daha kolay olduu belirtilmektedir (Blake, 1996; Youd et al., 2001den). + 0.04052 z + 0.001753 z1.5 1.000 0.4177 z0.5 + 0.05729 z - 0.006205 z1.5 + 0.00121 z 20.5

rd =

(

(1.000 - 0.4113 z

)

)

(3)

Ynteminin ikinci aamasnda zemin istifinin tekrarl dayanm oran (CRR, cyclic resistant ratio) belirlenir. Zeminin tekrarl dayanm oran, ince tane yzdesi ve SPT-N deeri dikkate alnarak, grgl ilikilerle belirlenir. Karlatrmalarda kullanlan zeminin penetrasyon direnci, dzeltilmi standart penetrasyon direnci (N1)60dr. (N1)60 deerine gre, 7.5 byklndeki bir depremde zeminin diren gsterebilecei tekrarl gerilim oran, ekil 12deki grafikten belirlenir.97

Dzeltilmi standart penetrasyon direncinin (N1)60 belirlenmesinde rt yk gerilimi, enerji oran (ER), kuyu ap, halat uzunluu ve rnekleme yntemi (i tp kullanlp kullanlmamas durumu) iin dikkate alnan dzeltme faktrleri izelge 3de verilmitir. izelge 3. Dzeltilmi (N1)60 deerinin belirlenmesinde kullanlan dzeltme faktrleri (Robertson and Wride, 1998).Faktr rt yk gerilimi Enerji oran Kuyu ap Ekipman Donut tip ahmerdan Safety tip ahmerdan Otomatik halat-Donut tip ahmerdan 65-115 m 150 m 200 m 20%

PL 20 m ; z

W(z) : derinlikle deien svlama potansiyeli azaltma faktr : zemin yzeyinden itibaren tabaka orta noktasnn derinliidir (m) izelge 6. Svlama potansiyeli snflar (Iwasaki et al., 1982) IL 0 0 < IL 5 5 < IL 15 15 < IL Svlama Potansiyeli ok Dk Dk Yksek ok Yksek

Iwasaki et al. (1982) tarafndan nerilen kategorilere gre bir saha, farkl svlama potansiyeli olan alt alanlara ayrlabilmesine karn svlamayan alanlar ayrt edilemez. Svlama hassasiyet haritalarnn ana hedeflerinden birisi svlama olasl olmayan alanlarn ayrt edilmesidir. Dier bir ama da alma alann farkl duyarllk dereceleri110

derecelerine gre gruplandrmaktr. Iwasaki et al. (1982) tarafndan dk ve yksek svlama potansiyeli snflar dikkate alnrken orta svlama potansiyeli snflar dikkate alnmamtr (Snmez, 2003; Snmez and Gkeolu, 2005). Svlama potansiyeli indeksi ve svlama potansiyeli snflar (izelge 7) Snmez (2003) tarafndan aadaki ekilde modifiye edilmitir. lk olarak Iwasaki et al. (1982) tarafndan nerilen svlama potansiyeli indeksinde (Eitlik 22) W=10-0.5z deeri yerine yazlrsa Eitlik (23) elde edilir.20

L I = F( z ) W ( z ) dz0 20

(22) (23)

LI = F( z ) (10 - 0.5z) dz0

kinci aamada, F(z)ye ait FL deerinin yer yzeyinden 20 m derinlie kadar bir sabit olduu kabul edilirse Eitlik 23 aadaki ekli alr. z2 L I = F( z ) 10z 4 20

(24)0

LI = 100 F(z) LI svlama potansiyeli indeksi olup, FL ve W(z) deerleri ise aadaki ekilde verilir. FL < 0.95 1.2 > FL > 0.95 FL 1.2 ise z < 20 m ise z > 20 m ise ; F(z) = 1-FL ; F(z) = 2106 e-18.427 FL ; F(z) = 0 W(z) = 10-0.5z W(z) = 0 izelge 7. Svlama potansiyeli snflar (Snmez, 2003) IL 0 0 < IL 2 2 < IL 5 5 < IL 15 15 < IL Svlama Potansiyeli Svlama yok (FL1.2ye dayanr) Dk Orta Yksek ok Yksek

(25)

111

1.5.5. Svlama iddeti ndeksi

Deprem jeoteknik mhendisliinde svlama duyarll haritalarnn hazrlanmas nem tamaktadr. Bu amala, svlama duyarllyla ilgili baz indeksler kullanlmaktadr. Chen and Juang (2000) ve Juang et al. (2003) FL deerine bal olarak zemin svlama olasl ile ilgili almalar yapmtr. Juang et al. (2003) tarafndan svlama olasln belirlemek iin aadaki eitlik nerilmitir.1 1 + (FL /0.96) 4.5

PL =

(26)

Bir zemin seviyesinin svlama olasl Chen and Juang (2000) tarafndan nerilen snflamaya dayal olarak tanmlanabilir (izelge 8). Lee et al. (2003) 1999 Chi-Chi depreminde yaygn zemin svlamas meydana gelen Yuanlin alannn svlama potansiyelini deerlendirmitir. Bu aratrmaclar Eitlik 26da verilen eitlii dikkate alarak, Iwasaki et al. (1982) tarafndan nerilen LI indeksinde (Eitlik 21) F(z) terimi yerine PLyi kullanm olup, LIy da svlama risk indeksi olarak yeniden adlandrmlardr (Eitlik 27). izelge 8. Svlama olaslnn snflanndrlmas (Chen and Juang, 2000). Svlama olasl (PL) deer aralklar 0.85 PL 1.00 0.65 PL 0.85 0.35 PL 0.65 0.15 PL 0.35 0.00 PL 0.1520

Tanmlama Svlaaca neredeyse kesin ok olas Svlama-svlamama eit olaslkta Olas deil Svlamayaca neredeyse kesin

Eitlik 26dan hesaplanan FL deer aralklar 0.653 FL > 0.000 0.837 FL > 0.653 1.102 FL > 0.837 1.411 FL > 1.102 FL > 1.411

IR =

P (z) W(z) dzL 0

(27)

IR deeri 20den kk ise dk, IR deeri 30dan byk ise ok yksek olarak snflandrlrken, 20 < IR < 30 aralnda olmas halinde ise yksek olarak snflandrlr. Lee et al. (2003) tarafndan z sayda snf nerilmesi nedeniyle svlamayan alanlar ayrt edilememektedir. Ayrca IRnin snr deerleri iin FL deerleri 1.306 ve 1.159 eit olmakta iken izelge 8de olas deil snfna girmektedir (Snmez and Gkeolu, 2005).112

Snmez (2003) ve Snmez and Gkeolu (2005) tarafndan belirtildii gibi, zemin svlamasna karar vermek iin FLnin eik deerleri hala tartmaya aktr. Snmez (2003) tarafndan FL > 1.2 olan bir zemin seviyesi svlamaz olarak kabul edilse de, svlamayaca neredeyse kesin snf iin FL deeri (FL = 1.411) bu karar iin daha uygundur. LSdeki PL terimi FL > 1.411 olan zemin seviyesi iin 0a eittir. Snmez and Gkeolu (2005), Lee et al. (2003) tarafndan nerilen IR eitliini kullanarak baz modifikasyonlar yapm ve IR terimini svlama iddeti indeksi, LS olarak yeniden adlandrmlardr. Svlama iddeti snflamas izelge 9da verilmitir. izelge 9. Svlama iddeti snflamas (Snmez ve Gkeolu, 2005). LS 85 LS 100 65 LS 85 35 LS 65 15 LS 35 0 LS 15 LS = 0 Tanmlama ok yksek Yksek Orta Dk ok dk Svlama yok

LSnin tayininde kullanlan eitlikler aada verilmitir.20

LS =

P (z) W(z) dzL 0

(28a)

FL 1.411; FL > 1.411;

PL (z) =

1 1 + (FL /0.96) 4.5

(28b)

PL (z) = 0

veya FL 1.411 olan zemin seviyeleri kil ierii ve likit liit deerleri dikkate alnarak svlamayan seviye olarak kabul edilebilir. burada z < 20 m ise z > 20 m ise W(z) = 10-0.5z W(z) = 0dir.

113

1.6. SIVILAMADAN KAYNAKLANAN ZARARLARIN AZALTILMASI

Binalarn, barajlarn, kpr, yol gibi yaplarn, alt yap sistemlerinin tasarmnda ve inasnda olas bir svlamadan kaynaklanabilecek zararlarn en aza indirilebilmesi iin esas alnan yntemler: 1. Svlamaya yatkn zeminlerinde yap inasndan kanlmas 2. Svlamaya kar dayankl yap inas 3. Zemin iyiletirmesi olmak zere gruba ayrlr. Bu yntemlerin yansra deprem sonras onarm da svlamadan kaynaklanacak hasarlarn azaltlmas konusunda ele alnmaldr.1.6.1. Svlamaya Yatkn Zeminlerde Yap nas

Svlamann neden olduu hasarlarn azaltlmasnn ilk yolu, svlamaya yatkn zeminlerin bulunduu sahalarda inaat yaplmasndan kanlmasdr. Bu amala ncelikle inaat alanndaki zeminlerin svlamaya yatkn olup olmadklar aratrlr. Bunun amala nceki blmlerde deinilen svlama koullar aratrlr. Sahann jeolojik ve hidrojeolojik zellikleri ile yeraltsuyunun konumu belirlenir. Daha sonra, belirli teknikler ve ltler kullanlarak, svlama potansiyeli deerlendirilerek zeminin svlamaya yatkn olup olmad tayin edilir. Zeminin svlamaya yatkn olmas halinde bu sahada planlanan yaplarn inasndan vazgeilerek daha uygun inaat alanlar aratrlr. te yandan, bu yaklam her zaman mmkn olmayabilir. Ulam yollar, sulama kanallar, borular, fabrika, ya da liman vb. gibi baz tesis ve yaplarn ekonomik, sosyal vd.gerekeler nedeniyle bu tr zeminler zerinde ina edilmesi zorunlu olabilir. Bu durumda dier iyiletirici yntemlere bavurulur. Svlama tehlikesine sahip alanlardan kanmak iin mikroblgelendirme almalar yaplabilir. Svlaabilecek alanlar blgesel haritalar zerinde zonlanarak ayrntl olarak incelenir. Eer bir blgede svlama tehlikesine varsa, o blge ya kullanlmamal, ya da svlamaya kar dayankl mhendislik tasarmlar yaplarak veya ekonomik olmas halinde uygun zemin iyiletirme yntemleri uygulanarak svlama sonucu oluabilecek hasarlar nlenmeye allmaldr (Kramer, 1996; Ulusay, 2000).114

1.6.2. Svlamaya Kar Dayankl Yap nas

Yaplar, svlamadan dolay maruz kalabilecekleri hasarlara kar diren gsterecek ekilde tasarmlanmaldr. Yapnn temelini oluturan yap elemanlarnn tip ve boyutlar svlamann etkilerini karlayabilecek ekilde seilir. Salam zemin seviyesinin ok fazla derin olmad koullarda s temeller tercih edilir. Yzeyden itibaren s derinliklerde yer alan yap temellerinde tm temel elemanlar, temelin harekete maruz kalmas halinde yapnn zemine ayn miktarda oturmasn salayacak ekilde balantlandrlmaldr. Bylece temelin zerindeki yapsal elemanlarda geliecek makaslama kuvvetlerinin miktar azalmaktadr. Bu amala radye temel uygun bir s temel tipi olarak seilebilir. Temelin altnda yerel olarak bulunan bir svlama zonundan kaynaklanabilecek ykler, radye temel tarafndan svlaan zonun evresindeki daha salam zeminlere aktarlarak, yapnn grebilecei hasar en aza indirilmektedir (Ulusay,2000; Kramer,1996).

ekil 20. S temeller zerinde svlamann etkisi (Ulusay, 2000) S derinliklerde gml durumda bulunan atk su ebekesi, su borular, elektrik ve iletiim hatlar vb. gibi alt yap sistemlerinin svlamadan kaynaklanabilecek hareket veya oturmalara maruz kalmalarnn nlenmesi iin, bu yaplarn balantlarnn mmkn olabildiince esnek yaplr. Yap temellerinin iine yerletirilecei zeminin tama kapasitesinin ok dk, salam zemin seviyesinin ok derinde olduu durumlarda s temeller tercih edilmez. Bu tr koullarda, yaplar salam zemine kadar inen kazk temeller zerine ina edilir. Zemin svlamas kazk temeller zerinde byk yanal yklerin etkimesine neden olur. Zayf ve svlaamaya duyarl zeminler iinde yaplan kazk temeller yapnn aktard yklerle115

birlikte ayn zamanda svlamann neden olaca yanal ynde etkiyen kuvvetlere ve bklme momentlerine de maruz kalacaktr (ekil 21). Bu nedenle, svlamaya yatkn zeminler iinde yaplacak kazk temeller svlamadan kaynaklanacak kuvvetlere ve bklme momentlerine kar yeterli derecede diren gsterebilmesi iin daha byk olarak ve destekli olarak yaplrlar.

ekil 21. Svlama nedeniyle kazk temellere etkiyen bklme momentleri (Ulusay, 2000) Ayrca yapnn herhangi bir rotsyona maruz kalarak devrilmesini nlemek iin kazklarn yapnn tabanndaki balantlarnn esnek bir ekilde yaplmas gerekir. Eer kazklarn balant noktalar yenilirse, yap maruz kald dnel kuvvetlere kar koyamayarak hasara urayabilir.1.6.3. Zemin yiletirme Teknikleri

Svlamaya yatkn zeminlerin svlamaya kar direncini artrmak amacyla eitli zemin iyiletirme teknikleri kullanlmaktadr. Bu iyiletirme teknikleri zeminin tane boyuna gre farkl derecelerde etkili olurlar. Bu tekniklerin esas amac, deprem srasnda zeminde ar gzenek suyu basnnn gelimesini nleyerek zeminde svlama riskini azaltmaktr. Bu amala kullanlan teknikler 4 grupta toplanmaktadr (Kramer, 1996).116

(a) Svlamaya yatkn zeminin svlamayacak bir zeminle deitirilmesi (b) Sktrma teknikleri (c) Desteklerin ina edilmesi (d) Drenaj teknikleri 1.6.3.1. Svlamaya Yatkn Zeminin Svlamayacak Bir Zeminle Deitirilmesi

Svlamaya yatkn zeminin ok fazla kaln olmamas durumunda, bu zeminlerin svlamayacak baka bir zeminle deitirilmesi yntemi tercih edilebilir. Bu yntem, svlama potansiyeline sahip zeminin kazlarak kaldrlmas ve yerine svlama eilimi olmayan bir zeminin konmas esasna dayanr. Bu amala genellikle imento ile kartrlm akl ve kum karm kullanlmaktadr. Svlamaya yatkn zemin kazlrken kaz evinin durayll gznnde bulundurulmaldr.1.6.3.2. Sklatrma Teknikleri

Zeminin iyiletirilmesi iin en etkili ve en yaygn kullanlan yntemlerden biri de zeminin sklatrlmasdr. Zeminin doal durumuna oranla sklnn arttrlmas sonucunda zeminde bir oturma meydana gelir. eitli sklatrma teknikleri vardr. Bunlar,(1) Dinamik sklatrma (2) Vibroflotasyon (3) Patlatma ile sklatrma (4) Sktrma enjeksiyonu

eklinde sralanabilir.1.6.3.2.1. Dinamik sklatrma

Dinamik sklatrma zeminin iyiletirilebilmesi amacyla kullanlan yntemlerin en ucuz ve en yaygn olanlarndan birisidir. Taneli zeminlerin sklatrmas ahmerdan ad verilen metalden yaplm ok byk arlklarn zeminin zerine defalarca drlmesi ile gerekletirilir (ekil 22).

117

Bu yntemin esasn, ahmerdann 10-30 m arasnda deien yksekliklerden ardarda drlerek, zeminin darbe etkisiyle sktrlmas tekil eder. Bu amala, iyiletirilecek zeminin yzeyi kare eklinde alanlara blnr ve her karenin iinde kalan alandaki zemine darbe uygulanr.

ekil 22. Dinamik sklatrma uygulamasndan bir grnm (Ulusay, 2000) Dinamik sklatrma tekniinin uygulanmasyla,(a) Zemin dayanmnn arttrlmas ve tama kapasitesinin iyiletirilmesi, (b) Boluklarn azalmasyla oturma ve geirgenliin azaltlmas ve (c) Bzlmenin azalmasn

salanmaktadr. Bu yntem, kum zeminlerin svlamaya kar direncinin arttrlmasnda ekonomik bir yntem olarak kabul edilmektedir. Dinamik yklemeden dolay zemindeki ar gzenek suyu basnc kaybolduunda, zeminde ek bir skma meydana gelir. Ancak, zeminin ierdii ince tane miktar fazla ise sklatrma gleir.

118

1.6.3.2.2. Vibroflotasyon

Vibroflotasyon genellikle kohezyonsuz zeminler iin uygulanan bir sklatrma tekniidir. Bu yntemde, zeminin iine indirilen bir baln titretirilmesiyle zeminin tane yaps bozulmakta ve taneler bir araya gelerek zeminin sklamas salanmaktadr. Vibroflotasyon uygulamasnda kullanlan tehizat ekil 23te gsterilmitir. Tehizatn esasn bir balk oluturur. Bu balk baz yardmc nitelerle desteklenmitir. Balk bir vince serbest olarak aslmtr ve alt ve st ularna su jetleri yerletirilmitir. Balk yatay titreim hareketlerini oluturan ve eksantrik olarak dnen arlklar tayan silindirik bir boru parasndan oluur (Cernica, 1995).

ekil 23. Vibroflotasyon uygulamas (Cernica, 1995) ekil 24ada gsterildii gibi, balk titreirken ve su pskrtlrken kendi arl ile gerekli penetrasyon derinliine kadar indirilir. Bu derinlie ulaldnda su ak azaltlr ve aadan yukar doru tersine evrilir (ekil 24b ). Titreim devam ederken yatay titreim hareketi ile genileyen delie uygun bir taneli malzeme (rnein nehir akl) doldurulur ve bir taraftan da balk yava yava yukar karlr (ekil 24c). Balk yukarya karlrken zaman zaman, bu malzeme, belirli bir sre balk titretirilerek sklatrlr. Aslnda,119

sonuta ekil 24dde gsterildii gibi taneli malzeme stunu elde edilir. Ayn zamanda bu malzeme stununun etrafndaki zemin de orijinal halinden daha sk bir hale gelmi olur (Cernica, 1995).

ekil 24: Vibroflotasyon sklatrma sreci (Cernica, 1995) Vibroflotasyon teknii en ok su tablasnn altndaki gevek kumlarda etkilidir. ekil 25de verilen tane boyu dalm aralklarna gre, etkili sonu iin en uygun tane boyu aral B zonuna derken, C zonu daha zor sklamakta, akl gibi iri malzeme ieren A zonu ise dzenekte sorun karabilmektedir.

ekil 25. Vibroflotasyon iin uygun zeminler (Cernica, 1995)120

1.6.3.2.3. Patlatma ile kompaksiyon

Gevek ve taneli zeminler patlatma ile de sktrlabilir. Patlatma ile sktrma 5-10 m aralklarla alm sondaj kuyularnda 3-6 m aralklarla yerletirilmi patlayclarn patlatlmasn ierir . Patlatmadan sonra kuyular yeniden doldurulur. Patlatmayla zemin yzeyinde bir kabarma meydana gelir, gaz ve su atlaklardan dar atlr. Patlatma, ancak %20den az silt ve %5den az kil ieren tamamen doygun zeminlerde etkili olabilir. Patlatma srasndaki geici svlama zemin tanelerinin daha sk bir duruma gelmesini salar. Olduka ekonomik bir yntemdir. Ancak yakndaki yaplara zarar verebilecek kadar gl titreimler oluturaca gzard edilmemelidir (Kramer,1996).1.6.3.2.4. Sktrma enjeksiyonu

Bu yntemde; kimyasal ve/veya su, kum ve imentonun kartrlmasyla elde edilen ve akcl dk bir karm belirli bir basn altnda zemine enjekte edilir. Karm, nfuz ettii zeminin tanelerini teleyerek sktrr ve durayl bir zon oluturur. Bylece zeminin dayanm ve skl artar (ekil 26). Ayrca kimyasal karmlar ya da su, kum ve imento karmlar, ortalama geirimlilii azalttndan yeraltsuyu akn drmek iin de kullanlr. Yntemin en nemli avantajlarndan birisi de, mevcut yaplarn temellerine de uygulanabilmesidir. Bu amala enjeksiyon ilemi yapnn yan tarafndan yaplaca gibi eimli delikler araclyla dorudan yapnn tabanndaki zemine de uygulanabilir. Sktrma enjeksiyonu olduka pahal bir yntemdir, ayrca enjeksiyonun etkili olabilecei alann belirlenmesi de zordur. Su, kum ve imento karm siltlerde ve ince kumlarda etkili bir biimde penetre olamaz. Kimyasal karmlarn enjeksiyonunda da evre kirlilii gznnde bulundurulmaldr.

ekil 26. Sktrma enjeksiyonu (Ulusay, 2000)121

1.6.3.3. Destek na Edilmesi

Zeminlerin skln artrmann bir yolu da zemini destekleyen unsurlarn ina edilmesidir. Bu unsurlar elik, demir ve betondan oluabilir. Ta kolonlar ve sktrma kazklar svlamaya yatkn zeminlerin sklklarn artrmak iin kullanlabilir. Bu amala kullanlan tekniklere aada zetle deinilmitir.1.6.3.3.1. Ta kolonlar

Zeminde alan geni apl deliklerin akl ile doldurulmas, bu yntemin esasn oluturur. Ta kolonlar vibroflotasyon teknii ile zemine yerletirilebilecei gibi, metal muhafaza borularnn iinden zemine dklen akllarn zerine ahmerdan drlerek de oluturulabilir. Sktrma ilemi yapldka muhafaza borusu aamal olarak yzeye ekilir (ekil 27).

(a)

(b) ekil 27. (a)Ta kolonlar ve (b) uygulamas (Backer, 1999)

1.6.3.3.2. Sktrma kazklar

Gevek kumlarn sklatrlmas iin beton veya elik sktrma kazklar kullanlabilir. Sktrma kazklar akma yenilmelerini nlemede de etkin olabilir, ancak byk depremlerde deformasyona urayabilirler. Sktrma kazklar 2-3 m aralklarla yerletirilirler. Sktrma kazklar, zemini genellikle kazk apnn 7-12 kat kadar uzaklk iinde sklatrabilir. Bu yntemle kazklar arasnda relatif sklk %75-80e kadar arttrlabilir. Uygun koullarda sktrma kazklar dier yntemlere gre daha ucuz122

olmas, zeminin sklndaki artn SPT, CPT veya sabit pistonlarla alnan rselenmemi rneklerle kontrol edilebilmesi nedeniyle olduka avantajldr. te yandan farkl oturmalara neden olabilirler (Kramer, 1996, Ulusay, 2000).1.6.3.4. Drenaj Teknikleri

Svlamadan kaynaklanabilecek zararlar, zeminin drenaj kapasitesinin arttrlmasyla da azaltlabilir. Drenaj teknii su ieriinin ve gzenek suyu basncnn azaltlarak zemin zelliklerinin iyiletirilmesi yntemidir (ekil 28). Eer, zeminin gzeneklerindeki su ortamdan uzaklatrlabilirse, deprem srasnda geliebilecek ar gzenek suyu basnlar da nemli lde azaltlm olacaktr. akl ve kum drenleri veya zemine yerletirilen sentetik malzemeler (jeomembranlar), balca drenaj teknikleri olarak kullanlmaktadr. akl ve kum tr malzemeler zeminde belirli aralklarla ve dey ynde alm deliklerden dklerek akl veya kum drenleri oluturulur. Buna karn, sentetik malzemeden yaplan jeomembranlar ise zemine istenilen bir ayla yerletirilebilmektedir. Svlamaya kar daha etkili bir zemin iyiletirmesinin yaplabilmesi amacyla drenaj teknikleri dier iyiletirme teknikleriyle birlikte kullanlmaktadr (Kramer,1996; Ulusay, 2000).

ekil 28. eitli drenaj tekniklerinin uygulamas (Backer, 1999)

123

EK-1. SPT VERSNE DAYALI SIVILAMA ANALZNE BR RNEK

Kanbir (2003) tarafndan Sapanca Gl gney kysndaki zeminlerin svlama potansiyeli, Seed and Idriss (1971) tarafndan gelitirilen ve Youd et al. (2001) tarafndan modifiye edilen grgl yntemle deerlendirilmitir. Bu almadaki analizlerde; ller Bankas (1991; Kanbir, 2003den) tarafndan Sapanca Kanalizasyon Projesi iin yaptrlm 50 sondaj ile etin et al. (2002; Kanbir, 2003den)in almasndaki 5 sondaj ve bu tez almasnda yaplan 14 sondaja ait veriler kullanlmtr. Kullanlan ynteme gre (N1)60 deeri 30dan byk olan seviyelerin svlaamayacak kadar sk olduklar kabul edildiinden, bu seviyeler svlama analizlerinin dnda tutulmutur. Yntemin uygulanmasnda deprem bykl 7.4, en byk yer ivmesi deeri ise, ilenin Adapazarna olan yaknl dikkate alnarak, bu ilde deprem srasnda kaydedilen yer ivmesi deeri olan 407 gal seilmitir. etin et al. (2002; Kanbir, 2003den) tarafndan en byk yatay yer ivmesi, Sapanca Vakf Oteli alan iin azalm ilikileri kullanlarak kaya zeminler ve toprak zeminler iin srasyla 0.35 g ve 0.4 g olarak belirlenmitir. Ayn aratrmaclar tarafndan ayrca yer ivmesi kaytlarna ek olarak ve SHAKE 91 adl program kullanlarak yaplan tek boyutlu dorusal arazi davran analizleri de en byk yer ivmesi deerinin 0.35-0.45 g arasnda deieceini gstermitir. Burada bu almadan alnan JS1 numaral sondaja ait SPT-N deerlerinin derinlikle deiimi ekil 29da verilmitir.

ekil 29. JS 1 numaral sondaja ait tipik yalnlatrlm zemin profili ile SPT-N darbe saylarnn derinlikle deiimi.124

JS1 numaral sondaja ait 2.0 m - 2.45 m ler arasnda yaplan SPT iin gerekletirilen svlama analizi aada adm adm anlatlmtr. Eitlik 1den tekrarl gerilim oran (CSR) deeri belirlenir. amax : en byk yatay yer ivmesi 0.407 g g hgw o o '

: yerekimi ivmesi : yeraltsuyu seviyesi 0.3 m : Birim hacim arlk 17.42 kN/ m3 : toplam dey rt yk gerilimi o = hSPT = 2.225 17.42 = 38.76 kPa : etkin rt yk gerilimi 'o = (hgw ) + [( 9.8) (hSPT-hgw)] = (0.3 17.42) + [(17.42 9.8) (2.225 0.3)] = 19.89 kPa

hSPT : SPT derinlii (2.00 + 2.45) / 2 = 2.225 m

rd rd =

:

gerilim azaltma faktr Eitlik 3den belirlenir

(

+ 0.04052 2.22 + 0.001753 2.221.5 = 0.98 1.000 0.4177 2.220.5 + 0.05729 2.22 - 0.006205 2.221.5 + 0.00121 2.2220.5

(1.000 - 0.4113 2.22

)

)

Tekrarl gerilim oran CSR = 0.65

0.407 g 38.76 0.98 = 0.486 g 19.89

Tekrarl dayanm oran (CRR) ekil 12den ya da Eitlik 5den belirlenir. Eitlik 5 kullanlacak olursa, ncelikle dzeltilmi SPT-N deeri aadaki ekilde belirlenir. (N1)60 : dzeltilmi SPT-N deeri izelge 3de verilen dzeltme faktrleri kullanlarak belirlenir. (N1)60 = N CNCE CB CR CS = 8 1.7 0.75 1 0.85 1.0 = 8.7

125

nce tane oran iin dzeltme yaplrsa: FC : ince tane oran 27 = exp[1.76-(190/272)] = 4.48 = 0.99+(271.5/1.000) = 1.13 (N1)60CS = + (N1)60 = 4.48 + 1.13 8.7 = 14.271 14.27 50 1 + + = 0.153 2 34 - 14.27 135 [10 14.27 + 45] 200

%5 < FC < %35 ;

Tekrarl dayanm oran CRR

7.5

=

Deprem dzeltme faktr izelge 4de verilen tabloda, Seed and Idriss (1982) tarafndan nerilen deerlerden M=7.4 iin interpolasyon yaplarak MSF = 1.016 olarak belirlenir. Svlamaya kar gvenlik katsays ise Eitlik 8 kullanlarak: 0,153 F = 1.016 = 0.319 olarak belirlenir L 0.486

SIVILAMA

(N1)60ve CSR deerleri farkl ince tane oranlar iin tekrarl gerilim oran ile svlar olarak deerlendirilir.

(N1)60

deerleri grafiine iaretlenirse (ekil 30), FC= 27 erisinin zerinde kalmakta olup,

ekil 30. (N1)60ve CSR deerlerinin Youd et al (2001)a gore deerlendirilmesi.126

EK-2. CPT VERSNE DAYALI SIVILAMA ANALZNE BR RNEK

JS 1 numaral sondaj yaknnda ekil 31de u direncinin derinlikle deiimi verilen CPT deneyinin yapldn varsayalm (Bu CPT verisi etin et al. (2002) tarafndan Sapancada yaplan CPT SH 2 numaral sondaja ait olup, burada CPTye dayal svlama analizine rnek olmas amacyla JS 1 numaral sondaj yaknnda yapld varsaylmtr).qc (Mpa) 0 0 5 10 15 20 25 30

5

10

Derinlik (m)

15

20

25

30

ekil 31. CPT SH 2ye ait CPT u direnci deerlerinin derinlikle deiimi.

EK 1de SPTye dayal analizi yaplan seviye dikkate alnarak tekrarl dayanm oran EK 1de de olduu gibi aadaki ekilde belirlenir: amax : en byk yatay yer ivmesi 0.407 g g hgw qc o o '

: yerekimi ivmesi : yeraltsuyu seviyesi 0.3 m : 2.63 MPa : Birim hacim arlk 17.42 kN/ m3 : toplam dey rt yk gerilimi o = hSPT = 2.225 17.42 = 38.76 kPa : etkin rt yk gerilimi 'o = (hgw ) + [( 9.8) (hSPT-hgw)] = (0.3 17.42) + [(17.42 9.8) (2.225 0.3)] = 19.89 kPa127

hCPT : CPT derinlii 2.225 m

rd

:

gerilim azaltma faktr Eitlik 3den belirlenir

+ 0.04052 2.22 + 0.001753 2.221.5 rd = = 0.98 1.000 0.4177 2.220.5 + 0.05729 2.22 - 0.006205 2.221.5 + 0.00121 2.2220.5

(

(1.000 - 0.4113 2.22

)

)

Tekrarl gerilim oran CSR = 0.65

0.407 g 38.76 0.98 = 0.486 g 19.89

Tekrarl dayanm oran (CRR) ise ekil 14 ve/veya 15de verilen grafiklerden, ya da Eitlik 9dan belirlenir. Eitlik 9un kullanm olduka karmak olup ekil 14 ve/veya 15deki grafiklerin kullanm daha kolaydr. Bu nedenle, bu seviyede SPT ile alnan rnein ince tane oran 27 olmas da gznne alnarak, CRR deeri ekil 15 kullanlarak belirlenecektir. ncelikle dzeltilmi u direnci (qc1N) Eitlik 10 kullanlarak belirlenir. 100 CQ efektif rt yk gerilimi dzeltme faktr CQ = 19.89 0.5

= 2.24 olarak belirlenir.

Ancak CQ 2 olmak zorunda olduundan CQ = 2 olarak kabul edilir. 2.63 qc1N = 2 = 52.6 0.1

qc1N =52.6 ve ince tane oran 27 iin, tekrarl dayanm oran grafikten 0.14 olarak belirlenir (bu grafiin M= 7.5 iin olduu unutulmamal).

ekil 32. Stark and Olson (1995)a gre tekrarl dayanm orannn dzeltilmi konik penetrasyon u direnci ile deiiminin deerlendirilmesi.128

Deprem dzeltme faktr izelge 4de verilen tabloda, Seed and Idriss (1982) tarafndan nerilen deerlerden M=7.4 iin interpolasyon yaplarak MSF = 1.016 olarak belirlenir. Svlamaya kar gvenlik katsays ise Eitlik 8 kullanlarak: 0,14 F = 1.016 = 0.292 olarak belirlenir L 0.486

SIVILAMA

129

KAYNAKLAR

Andrews, D. C. A. and Martin, G. R., 2000. Criteria for liquefaction of silty soils. 12th World Conference on Earthquake Engineering, Proceedings, Auckland, New Zealand (CD-ROM). Backer, H., 1999. Ground modification specialists. (http://www.haywardbaker.com/ compac.html) Cernica, J.N., 1995. Geotechnical engineering foundation design. John Wiley and Sons, New York, 149-183. Committee on Earthquake Engineering, 1985. Liquefaction of soils during earthquakes. National Academy Press, Washington, D.C., 240 p. etin, K. ., Youd, T. L., Seed, R. B., Bray, J. D., Sancio, R., Lettis, W., Ylmaz, M. T. and Durgunolu, H. T., 2002. Liquefaction induced ground deformations at Hotel Sapanca during Kocaeli (zmit) earthquake. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 22, 1083-1092. Chen CJ and Juang CH, 2000. Calibration of SPT- and CPT-based liquefaction evaluation methods. In: Mayne PW, Hryciw R (eds) Innovations and applications in geotechnical site characterization, Vol. 97. Geotechnical Special Publication, ASCE, Reston, pp 4964 Ishihara, K., 1985. Stability of natural deposits during earthquakes. Proceedings of the 11th International Conferance on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Vol. 1.A, A. Balkema, Rotterdam, The Netherlands, 321-376. Ishihara, K., Verdugo, R. and Acacio, A. A., 1991. Characterization of cyclic behaviour of sand and post-seismic stability analyses. Proceedings 9th Asian Regional Conference of Soil Mechanics and Foundation Engineering, December, Bangkok, Thailand, Vol. 2, 45-67. Iwasaki T, Tokida K, Tatsuoka F, Watanabe S, Yasuda S, Sato H, 1982. Microzonation for soil liquefaction potential using simplified methods. In: Proceedings of the 3rd International Conference on Microzonation, Seattle, vol 3, pp 13191330. JICA (Japan International Cooperation Agency), 1995. Cyclic Triaxial Test. 39 p. Juang CH, Yuan H, Lee DH, Lin PS, 2003. A simpli.ed CPT-based method for evaluating liquefaction potential of soils. J Geotech Geoenviron Eng 129 (1), 66 80 Kanbir, A. 2003. Investigation of lateral spreading at sapanca and suggestion of empirical relationships for predicting lateral spreading. Thesis, Hacettepe University (in Turkish). Kanbir, A., 2000. Svlama Olgusu, Zemin yiletirme Teknikleri Ve Adapazarndaki Zeminlerin Svlama Potansiyeli Asndan Deerlendirilmesi. Proje almas, Hacettepe niversitesi.130

Kayen, R.E., Mitchell, J.K., Seed, R.B., Ladge, A., Nishio, S. and Countinho, R., 1992. Evaluation of SPT-CPT and shear wave-based methods for liquefaction potential assessments using Loma Prieta Data. Proc. 4th Japan-US. Workshop on Earthquake Resistant Des. of Lifeline Facilities and Countermeasures for Soil Liquefaction, NCEER-92-0019, 177-192. Kramer, S.L., 1996. Geotechnical Earthquake Engineering. Prentice Hall, New Jersey, 526p. Lee DH, Ku CS, Yuan H (2003) A study of the liquefaction risk potential at Yuanlin. Taiwan Eng Geol 71:97117 Liao, S.C. and Whitman, R.V., 1986. Overburden corraction factors for SPT in sand. Journal of Geotechnical Engineering, 112( 3), 373-377. Obermeier, S. F., 1996. Use of liquefaction-induced features for paleoseismic analysis. Engineering Geology, 44, 1-76. Port Harbour Research Institute, 1997. Handbook of Liquefaction Remediation of Reclaimed Land. A.A. Balkema, Rotterdam, 312 p. Poulos, S. J., Castro, G. and France, J. W., 1985. Liquefaction evaluation procedure. Journal of Geotechnical Engineering, ASCE, 111 (6), 772-792. Robertson, P. K., 1990. Soil classification using the cone penetration test. Canadian Geotechnical Journal, 27 (1), 151-158. Robertson, P. K. and Campanella, R. G., 1985. Liquefaction potential of sands using the CPT. Journal of Geotechnical Engineering, ASCE, 111(3), 384- 403. Robertson, P. K., and Fear, C. E., 1995. Liquefaction of sands and its evaluation. keynote lecture In IS Tokyo 95, Proceedings of the 1st International Conference on Earthquake Geotechnical Engineering, November, K. Ishihara (ed), A.A. Balkema, Amsterdam. Robertson, P. K., and Wride, C. E., 1998. Evaluating cyclic liquefaction potantial using the cone penetration test. Canadian Geotechnical Journal, 35 (3), 442-459. Robertson, P. K., Campanella, R. G. and Wightman, A., 1983. SPT-CPT correlations. Journal of Geotechnical Engineering, ASCE, 109,1449-1459. Seed, H.B., 1976. Evaluation of soil liquefaction effects on level ground during earthquakes. ASCE National Convention on Liquefaction Problems in Engineering, P.A., 27-52 p. Seed, H.B., 1979. Soil liquefaction and cyclic mobility evaluation for level ground during earthquakes. Journal of the Geotechnical Engineering Division, ASCE, 105 (GT2), 201-255.

131

Seed, H. B. and Idriss, I.M., 1971. Simplified procedure for evaluating soil liquefaction procedure. Journal of Soil Mechanics Foundation Division, ASCE, 97 (SM9), 1249-1273. Seed, H. B. and Idriss, I. M., 1982. Ground motion and soil liquefaction during earthquakes. Earthquake Engineering Research Insititute Monograph Series, 134p. Seed H.B., and DeAlba, P., 1986. Use of SPT and CPT tests for evaluating the liquefaction resistance of sands in use of in-situ test in geotechnical engineering. Proceedings of In Situ 86, Geotechnical Special Publication, ASCE, 6, 281-302 s. Seed, H. B., Idriss, I. M. and Arango, I., 1983. Evaluation of liquefaction potential using field performance data. Journal of Geotechnical Engineering, ASCE., 109(3), 458482. Seed, H. B., Tokimatsu, K., Harder, L. F. and Chang, R. M., 1985. Influence of SPT procedures in soil liquefaction resistance evaluations. Journal of Geotechnical Engineering, ASCE, 111 (GT12), 1425-1445. Skempton, A. W., 1986. Standart penetration test procedures and the effects in sands of overburden pressure, relative density, particle size, ageing and overconsolidation. Geotechnique, 36 (3), 425-447. Snmez, H., 2003. Modification to the liquefaction potential index and liquefaction susceptibility mapping for a liquefaction-prone area (Inegol-Turkey). Environmental Geology 44 (7), 862871. Snmez, H. and Gkeolu, C., 2005. A liquefaction severity index suggested for engineering practice, Environmental Geology 48 (4):8198. Stark, T. D. and Olson, S. M., 1995. Liquefaction resistance using CPT and field case histories. Journal of Geotechnical Engineering, 21, 856-869. Suziki, Y., Tokimatsu, K., Koyamada, K., Taya, Y., and Kubata, Y., 1995. Field correlation of soil liquefaction based on CPT data. International Symposium on CPT, Vol. 2, 583-588. Tokimatsu, K. and Yoshimi, Y., 1983. Empirical correlation of soil liquefaction based on SPT-N value and fines content. Soil and Foundations, 23 (4), 56-74. Ulusay, R., 2000. Zemin Svlamas. Mavi Gezegen Dergisi, 2, 47-57. Youd, T. L., 1984. Geological effects-liquefaction and associated ground failure. Geological and Hydrogeological Hazards Training Program, United States Geological Survey Open-File Report 87-76, 210-232. Youd, T. L. and Perkins, D. M., 1978. Mapping liquefaction-induced ground failure potantial. Journal of the Geotechnical Engineering Division, ASCE, 104 (GT4), 433-446.

132

Youd, T. L., Harp, E. L., Keefer, D. K. and Wilson, R. C., 1985. The Borah peak, Idaho earthquake of October 28, 1983-liquefaction. Earthquake Spectra, 2, 6. Youd, T. L., Idriss, I. M., Andrus, R. D., Arango, I., Castro, G., Christian, J. T., Dorby, R., Finn, W. D. L., Harder, L. F., Hynes, M. E., Ishihara, K., Koester, J. P., Liao, S. S. C., Marcuson, W. F., Martin, G. R., Mitchell, J. K., Moriwaki, Y., Power, M. S., Robertson, P. K., Seed, R. B. and Stokoe, K. H., 2001. Liquefaction resistance of soils: summary report from the 1996 NCEER and 1998 NCEER/NSF workshops on evaluations of liquefaction resistance of soils. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE, 127 (10), 817-833.

133

HDROJEOLOJK VERLERN MHENDSLK JEOLOJSNDE DEERLENDRLMESOktay EKNC Devlet Su leri Genel Mdrl V. Blge Mdrl zellikle Mhendislik jeolojisi uygulamalarnda yeraltsuyu ile ilikili verilerin tespiti, yapnn stabilitesi asndan olduka nemlidir. Bilindii zere suyun varl bir durayszlk unsurudur. Dolaysyla su yaplarnn plan-proje ve uygulamalarnda bir handikap vardr. Bir yandan stabilitesi iin su sorunundan kurtulmaya alrken, te yandan suyu yap ardnda biriktirmek amalanmaktadr. te su yaplarnn projelendirilmesinden inasna kadar her aamasnda jeoloji-mhendislik jeolojisi- akkanlar mekanii gibi alanlardaki bilgi birikimine ve bu alandaki bilimin gereklerine uyulmas zorunluluu vardr. Suyun dilini anlamamann faturas ok ardr. 1-Bir temel-zemin etd yaplrken, alan temel sondaj kuyularnda yeraltsuyu seviyesi lmleri mutlaka uygun bir ekilde ve gereki olarak tespit edilmelidir. Laboratuar sonular irdelenirken, alnan rneklerin indeks zellikleri ( ayet yeraltsuyu seviyesi gerilme dalm ile ilikili bir seviyede ise) mutlaka yeraltsuyu ile ilikilendirilmelidir. 2-zellikle su yaplarnn temellerinde, alvyon ok geirimli ve kalnsa, kazya gelecek suyun, hem kaz gvenlii asndan, hem de ek maliyetler getirmesi bakmndan gereki olarak tespiti gereklidir. Burada asl sorun permeabilitenin (K=10-a cm/sn) gereki olarak tespitinde kullanlan yntem ve tekniktedir. Bununda en salkl yolu, bir pompaj kuyusu ve gzlem kuyular aarak pompaj deneyleri yapmaktr. 3- Temel iyiletirme yntemlerinden en ok bilinen ve uygulanan enjeksiyon ynteminin ncesi ve sonrasnda yaplan Basnl Su Deneyi sonularnn deerlendirilme ekli ve yorumlanmas, enjeksiyonun baars ve proje ekonomisi iin olduka nemlidir. 4-Genel Jeolojik veriler ile hidrojeolojik verilerin yorumlanmasndaki glkler jeolojik modele yansmakta ve belki de hi gerekmeyecek nlemleri almamza sebep olabilmektedir. ZEMNLERN NDEKS ZELLKLER VE YERALTISUYU Temel-zemin ettlerinin deerlendirmesinde kullanlan en temel ve deimez parametreler hi kukusuz zeminin indeks zellikleri ile isel parametreleridir. Dolaysyla bu deerlerin elde edilmesinde doru zemin rnei-doru deney ve doru yorumlama ihtiyac vardr. ayet bunlar gzetilerek bir ett yaplm ise gerisi kolaydr. Nihayetinde ok karmak olmayan

134

bantlarla sonuca ulalr. rnek olarak aadaki ekilde bir yap altna gelecek olan zemin profili verilmitir.

Normal konsolide olmu kile ait deerler; = %30, L= %50, s= 2,72 gr/cm3 , d = 1,95 gr/cm3 bulunmutur. Kum iin ise n = 1,60 gr/cm3 , d = 1,85 gr/cm3 deerleri verilmitir. Yzeyden 3,0 m aada olan yeraltsuyu seviyesini 1,0 m. daha drdmz taktirde ve bir yapdan da kil tabakasna ortalama olarak P = 0.2 kg/cm2 yk geldii dnldne gre (kumdaki oturmay ihmal ederek) kilde oluacak oturma miktarn hesaplayalm. Killerde Cc skma indisini Ldeerini kullanarak bulabiliriz. Cc = 0,009 (L 10 ) = 0,36 bulunur. Kil suya doygun olduu iin balang boluk oran;

e0 =s* = 0.816 olur.YAS Seviyesi -3,0 m. iken oluacak efektif gerilme ve oturma miktar; P0= 1,60*3+0,85*7,0+0,95*4 = 14,55 t/m2 olur. Skan kil tabakasnn kalnl H=800 cm ise; S= H*Cc/1+e0*logPo+p/Po bantsndan S= 8,8 cm bulunur. YAS Seviyesi -4,0 m iken oluacak efektif gerilme ve oturma miktar; P1= 1,60*4+0,85*6,0+0,95*4 = 15,3 t/m2 olur.

135

Yeraltsuyu seviyesini drmekle ortaya kan ek gerilme deeri; 15,3 t/m2 - 14,55 t/m2 = 0,75 t/m2 = 0,075 kg/cm2 olacaktr. Bu art ise yine bir miktar oturma yaratacaktr. P = 0.2 kg/cm2 + 0,075 kg/cm2 =0,275 kg/cm2 alndnda; S=11,1 cm olacaktr. Dolaysyla YAS seviyesini 1,0 m daha drmekle; H = 11,1cm - 8,8cm = 2,3 cm daha oturma gerekleecektir. Buradan grlecei zere Oturma kavram zemine gelen bir yk altnda zemini suyunu zaman ierisinde kaybetmesi ile olduu gibi ounluklada yeraltsuyu dengesini bozmakla, YAS seviyesini herhangi bir sebeple drmekle gereklemektedir. Yeraltsuyu seviyesi derken zemindeki efektif gerilmelerin art yeni oturmalarn olumasn salamaktadr. Aadaki ekilde grlecei zere yzeyde gzlenen oturmann sebebi yeraltsuyu ekimidir.

KAZILARA GELECEK SUYUN HESAPLANMASI zellikle baraj temel kazlarnda alvyon ok geirimli ve kalnsa, kazya gelecek suyun miktarnn hem kaz gvenlii, hem de ek maliyetler getirmesi bakmndan gereki olarak tespiti gereklidir. Burada asl sorun, hesaplamalarda en nemli parametre olan permeabilite

136

(K=10-a cm/sn) deerinin gereki olarak tespitinde kullanlan yntem ve tekniktedir. Bununda en salkl yolu, bir pompaj kuyusu ve gzlem kuyular aarak pompaj deneyleri yapmaktr. Aadaki rnekle (K=10-a cm/sn) deerinin nemi vurgulanmtr.

Bu rnekte; K=10-3cm/sn, A=4500 m2, =0,22 iin alnmtr. Bu durumda kaz alanna gelecek su miktar; Q=855,36 m3/gn olur. rnein bir permeabilite deneyinde geirimlilik deeri olarak K=5*10-3 olarak alnd durumda; Q=5*855,36 m3/gn olur. Geirimlilik snflamas bakmndan K=10-3cm/sn ile 5*K=10-3cm/sn arasnda pek nemli bir snflama fark yoktur. Ancak bu fark hesaplanan debi miktarn grld zere 5 kat birden artrabilir. Buradan da grlecei zere Kaz alanna gelen suyun miktarnda (permeabilite) deeri K=10-acm/sn ve bu deerin elde edilmesinde seilecek deney tipi en nemli unsur olmaktadr. Dolaysyla zellikle alvyon iinde yaplacak derin kazlarda, Knn gereki hesabnda, pompaj ve gzlem kuyularnn birlikte ald pompa deneylerinin yaplarak hidrolik parametrelerin bilinmesi gerekmektedir. GZLEM KUYULU POMPAJ DENEYLER Akiferlerin hidrolik parametrelerinin belirlenmesi amacyla yaplan bu deneyde dengeli ve/veya dengesiz akm artlar geerlidir. Bir kuyuda pompaj yaplrken ayn anda pompaj ve

137

gzlem kuyularnda zamana bal olarak dmler llr. Bu deney ile akiferlerin hidrolik parametrelerinden zellikle: letkenlik, Geirgenlik, Depolama katsays, Etki yarap deerlerini saptamak mmkndr. Gzlem kuyulu Pompaj Deneylerinin Deerlendirilmesi Gzlem kuyulu pompaj deneyi tek bir Q (lt/sn) kademesinde yaplabilecei gibi ok kademeli olarak da yaplabilir. Yaplan bu deneyler sonucunda kuyu dm konisinin kesiti karlarak etki yarap belirlenebilir.

Gzlem Kuyulu Pompaj deneyinde Geirgenlik (K) deerinin Matematiksel Olarak Hesaplanmas Serbest Akiferler iin: Gzlem kuyulu olarak yaplan deney sonucunda (K) geirgenlik deerini hesaplamak mmkndr. Depuit forml: Q H2-h2 = -------- Ln R/x , Ln yerine log10 alnrsa: K

138

0,73 * Q H2-h2 = ------------ * Log R/x olur. K H = Akifer kalnl

Burada:

h = Kuyu iinde oluan dinamik seviyenin akifer tabanna uzakl R = Kuyu etki yarap x = Gzlem kuyusunun pompaj kuyusuna olan uzakldr. ayet dm (h) deeri, akifer kalnl (H) yannda ok kk kalyorsa, etki yarap deeri (R) de akifer kalnl yannda kk kalyorsa H2-h2 deeri yerine dm deeri (h) yazlabilir. 0,73 * Q h = -------- * log R/x k 0,73 * Q K = ------------ * log R/x h olur. Buradan da

olur.

Genellikle gzlem kuyusuna sahip olmayan bir sondaj kuyusunda sabit debi ile yaplan pompaj deneyinde elde edilen verilerin grafiklere dklerek akiferin hidrolik parametreleri hakknda bilgi edinilmektedir. Byle bir pompaj deneyinden elde edilen dm deerleri aritmetik olarak dikey eksene, t zaman deerleri de logaritmik yatay eksene yerletirilmek suretiyle grafik izilir. Jacob olarak bilinen bu grafik yardmyla T parametresi hesaplanabilmektedir.D m -Log zam an grafii (jacob Yak la m )

40 35 30dm (m)

25 20 15 10 5 0 1

?h = 20

t 0=1,7

10

100

t (dak )

1000

139

LETKENLN (T) BULUNMASI Yukarda sz edilen grafiin zerinde iaretlenen noktalardan bir doru izilir. Ancak, ilk zamanlara ait olan ve genellikle kuyu kayplar etkisinde kalan deerler ile grafiin sonunda yer alan ve yine dorusal izgiden sapan son deerler dikkate alnmamaldr. Bu grafikte logaritmik eksen zerinde bir logaritmik devreye tekabl eden dm deerleri (h) belirlenir. Bu deerler: T = (0,183*Q)/h formlnde yerine konularak T (iletkenlik) deeri belirlenir (DS uygulamas) T = (15,8*Q (l/sn) / h (m) = m3/gn/m cinsinden hesaplanabilir. rnek: Yukarda verilen denklemde Q = 10 l/sn ve h = 20 m olduunu kabul edersek (Dmzaman grafiinden); T = (15,8*Q (l/sn) / h (m) = 15,8*10/20= 7,9 (m2/gn) olur. T = K*h ise K = T/h olacaktr. ayet h (akifer kalnl) = 60 m ise bu durumda K = 7,9 m2/gn/60 m = 0,1316 m/gn = 13,6*10-2 m/gn olacaktr. BASINLI SU DENEY SONULARININ YORUMLANMASI zellikle su yaplarnn tasarm ve boyutlandrlmasnda temel kayacn geirimlilik dzeyi belirlemek nem kazanr. Bu amala Basnl Su Deneyi (BST) yaplr. Bu deney ile bir anlamda belirli basnlar altnda kayaya su enjeksiyonu yaplr. Dolaysyla Derinlik-Basn ilikisini iyi belirlemek gerektii gibi deneyleri mutlaka geri dnl yapmak gerekir. Bu durumda ancak salkl geirimlilik analizi yaplabilir. Gnmzde bilgisayar teknolojisi ile eitli yazlmlar ne kmaya balad. Jeoloji mhendislii alannda da bu eilimler grlmektedir. Ancak, kayalarn homojen ve izotrop olmad gereini bir kenara brakrsak jeoloji Mhendislii kavram ok byk yara alr. Bizim belki de mesleki olarak varlk nedenimiz kayalarn bu zelliidir. Baz disiplinler kayac mekanik olarak bir demir ya da imento gibi grmek isteyebilirler. Ne varki yeryuvarn oluturan kayalarn sahip olduklar zelliklerinin nerede ise tamamn oluumlar srasndaki tektonik, termodinamik, kel ortam koullara vb, bal olarak kazandklarn ve bu zelliklerini formule etmenin hem g, hem de doru olmadn biliyoruz. Dolaysyla 140

zellikle bizlerin, her mhendislik yapsnda kayalarn mhendislik zelliklerini ilk defa tespit ediyormu gibi merak ve heyecanla ie balamamz ve elimizdeki snrl verileri, birtakm amprik bantlarn esiri olmakszn ya da program kullanma tembelliine dmeksizin jeolojik yorum szgecinden geirerek kullanmamz gerekiyor. te BST deney sonularn da bu felsefe ile ele almak ve yorumlamak gerekiyor. Birok uygulamada kullanlan Basnl su deneyi sonular aadaki ilemler gz nne alnarak yaplmtr. Bu deneyde Basn-derinlik ilikisi olarak: Derinlik (m) 0,0-4,0 4,0-10,0 10,0-20,0 20,0-40,0 40,0 m sonra Q= Deneyde Su Kayb H=YAS tab. Manometreye uzakl H=YAS yoksa Kad.ort.Manomet.uz. Pm=Manometrede okunan basn(atm) Ek=nceki emilme katsays Basn (atm) 1-2-1 2-4-2 2-4-6-4-2 2-4-6-8-6-4-2 2-4-6-8-10-8-6-4-2 , Peef = Deneyde uygulanan gerek basn(atm) Peef = nceki Gerek basn (atm) Peefs= Sonraki Gerek basn (atm) Pc =Borulardaki yk kayb Eks=Sonraki emilme katsays

L= Kademe boyu olarak alnmtr. Deneyler ayet; Deney YAS tablas altnda ise: Peff = Pm+H/10-Pc 10 atmosfer basn iin Lu deeri: Lu = Q*10/Peff*L ile hesaplanr. Deneylerde genellikle 10 atm basnca eriilemedii iin; Lu = Eks Ek / Peefs Peef (10- Peef)+Ek ile bulunur. Buradaki hesap ynteminde BASIN ARTIINA PARALEL OLARAK SU KAYBINDA ARTI OLACAKTIR mant vardr. Halbuki kayalarn bnyelerindeki sreksizliklerin geometrisi, dolgu cinsi ve dolgunun su basncna direnci, kayacn ayrma derecesi vb. deerlerine gre su kaaklar gereklemektedir. Halbuki BST sonularnn yorumlanmasnda, 1-10 atm arasnda ve her biri 10 dakika sren deneylerden elde edilen su kaaklarnn her basn deeri iin ayr ayr hesaplanmas ve 10 141 Deney YAS tablas stnde ise: Peff = Pm+H/10-Pc

atm basnca evrilerek bulunan deerlerin elde edilmesinde gz nne alnan akmlarn Laminer olmad, dier baz etmenlerinde bulunduunun bilinmesi gerekmektedir. Bu saptamaya gre su kaaklarnn Lugeon deerini basit bir ekilde yle formule edebiliriz. Lugeon = Deneyde kuyuda llen su kaa(lt)* 10 Atm / Deney zaman(10 dak)* Kademe uzunluu(m)* Deneyde Uyg. gerek basn Buna gre belirli basnlar altnda yaplan BST deneylerinde kayalarn su enjeksiyonuna kar davran aada aklanmtr: 1.Grup: Laminer akm Her basn iin elde edilen Lugeon deerleri hemen hemen eit ise bu akm Laminer akmdr ve deney yaplan kademe iin bulunan Lugeon deerlerinin ortalamas alnr. rnek: Deney Kad. 40-42 m, Deney zaman: 10 dk, YAS seviyesi 30 m, Manometre 0,50 mde Deneyde uygulanan gerek basn (Peff) =Pm+YAS derinlii/10 2 atm basnta kaan su miktar 36 lt iin LU=3,6 4 atm basnta kaan su miktar 50 lt 6 atm basnta kaan su miktar 68 lt 4 atm basnta kaan su miktar 56 lt 2 atm basnta kaan su miktar 34 lt LU=3,5 LU=3,7 LU=4 LU= 3,4 olur

Burada 5 adet Lugeon deeri yaklak birbirine eittir. Tipik bir Laminer akm koulu szkonusudur. Dolaysyla kademeyi temsilen, Lugeon = 3,5 alnacaktr. 2.Grup: Trblansl akm En yksek basn kademesinde dier basnlardan daha dk Lugeon deeri elde edilen akmdr. Bu akmda en yksek basntaki Lugeon deeri kullanlr. rnek: Deney Kad. 40-42 m, Deney zaman: 10 dk, YAS seviyesi 30 m, Manometre 0,50 mde Deneyde uygulanan gerek basn (Peff) =Pm+YAS derinlii/10 2 atm basnta kaan su miktar 75 lt iin LU= 7,5 4 atm basnta kaan su miktar 100 lt 4 atm basnta kaan su miktar 95 lt 2 atm basnta kaan su miktar 70 lt LU= 7,1 LU= 6,7 LU= 7 olur 142 6 atm basnta kaan su miktar 115lt LU= 6,3

Burada en yksek basnta en dk Lugeon elde edilmitir. Tipik bir trblansl akm koulu sz konusudur. Dolaysyla kademeyi temsilen en yksek basnta elde edilen deer olan; Lugeon = 6,3 alnacaktr. 3.Grup: Basnla ama Yksek basnta byk Lugeon deeri, dk basnta dk Lugeon deeri elde edilen elastik davran durumdur. Burada kademeyi temsilen en dk basntaki deer alnr. rnek: Deney Kad. 40-42 m, Deney zaman: 10 dk, YAS seviyesi 30 m, Manometre 0,50 mde Deneyde uygulanan gerek basn (Peff) =Pm+YAS derinlii/10 2 atm basnta kaan su miktar 10 lt 4 atm basnta kaan su miktar 75 lt 6 atm basnta kaan su miktar 180lt 4 atm basnta kaan su miktar 70 lt 2 atm basnta kaan su miktar 16 lt iin LU= 1 LU= 5,3 LU= 10 LU= 5 LU= 1,6 olur

Burada en yksek basnta en yksek Lugeon elde edilmitir. Tipik bir basnla ama koulu sz konusudur. Dolaysyla kademeyi temsilen en dk basnta elde edilen deer olan, Lugeon = 1,6 alnacaktr. 4.Grup: Ykama Basn art ile beraber dzgn bir ekilde su kaa artarken, geri dnlerdeki dk basnlarda su kaaklarnn azalmadan devam ettii durumdur. Burada kademeyi temsilen en son basnta elde edilen Lugeon deeri alnr. rnek: Deney Kad. 40-42 m, Deney zaman: 10 dk, YAS seviyesi 30 m, Manometre 0,50 mde Deneyde uygulanan gerek basn (Peff) =Pm+YAS derinlii/10 2 atm basnta kaan su miktar 20 lt iin LU= 2 4 atm basnta kaan su miktar 65 lt LU= 4,6 6 atm basnta kaan su miktar 180 lt LU= 10,5 4 atm basnta kaan su miktar 150 lt LU= 10,7 2 atm basnta kaan su miktar 110 lt LU= 11 olur

143

Burada basnca bal olmakszn deney boyunca kaaklar artmtr. Dolaysyla bu kuyuda, boluktaki dolgu gerecin ykanmas szkonusudur. Dolaysyla kademeyi temsilen en yksek deer olan; Lugeon =11 alnacaktr. 5.Grup: Boluklarn doldurulmas Basn kademesinin artna karn srekli olarak Lugeon deerinin dmesi durumudur. Burada snrl bir btesi olan bir eklem veya eklem takmndan bahsedilebilir. Su enjeksiyonu ile ref olunduu iin son kademede elde edilen Lugeon deeri kademeyi temsil eden deer olarak alnacaktr. rnek: Deney Kad. 40-42 m, Deney zaman: 10 dk, YAS seviyesi 30 m, Manometre 0,50 mde Deneyde uygulanan gerek basn (Peff) =Pm+YAS derinlii/10 2 atm basnta kaan su miktar 270 lt iin LU= 27 4 atm basnta kaan su miktar 350 lt LU= 25 6 atm basnta kaan su miktar 420 lt LU= 23 4 atm basnta kaan su miktar 230 lt LU= 16 2 atm basnta kaan su miktar 110 lt LU= 11 olur. Burada basnca bal olmakszn deney boyunca kaaklar azalmtr. Dolaysyla bu kuyuda, snrl bir btesi olan boluun ref olmas sz temsilen en son kaydedilen deer olan; Lugeon =11 alnacaktr. Sonu olarak eitli deneylerle elde ettiimiz verileri jeolojinin nda yorumlayarak tamamen farkl sonulara ulaabiliriz. Bylece karlatmz problemleri mutlaka formule etmek kolayclna kamakszn, daha yararl sonulara ulaabiliriz. konusudur. Dolaysyla kademeyi

144

145

GENEL JEOLOJK VERLER LE HDROJEOLOJK VERLERN YORUMLANMASINDAK GLKLER

Baraj inasndan sonra rezervuarda oluan su yk ile pnarlar ters alarak yan vadiye su tayabilirler. Bu gibi geirimlilik sorunlarnn nne uygun bir enjeksiyon perde tasarm ile geilebilir.

146

Bir baraj yerinde jeolojik yapnn iyi alglanmamas ile gelen modelleme gl sonucu Olistolit kiretalarnda llen YAS seviyelerinin birebir korele edilmesi ile yeraltsuyu tablas yorumlar deiebilmekte, hem de ek iyiletirme tasarmlar (kiretalarnn kaplanmas vb.) yaplabilmektedir.

Temel sondajlar alrken ya da hemen sonras yaplan rastlarn daha sonra rutin olarak srdrlmemesi sonucu temel enjeksiyon perde tasarmnda son derece nemli olan YAS tablas yukarda verilen ekildeki gibi (krmz renkli olarak gsterildii zere) modellenebilmektedir.

147

YAS rasatlarnn zellikle planlama-inaat aamasnda geen uzun sre boyunca aksatlmakszn srdrlmeli gerekmektedir. Hatta YAS rasatlarn proje mhendisinin bir yardmc elemana brakmadan bizzat kendisinin yapmas daha doru olacaktr. Ayrca proje mhendisi yeraltsuyu konusundaki deerlendirmelerini hidrojeolog meslektalar ile paylamaldr. Nitekim uygulamada, aada verilen bir enjeksiyon perde dizaynnda olduu gibi, perde derinlii YAS tablas olarak belirlenen seviyenin ortalama 5 m altna kadar uzatlarak temel kayacn geirimsizliinin salanaca ngrlmektedir. Burada YAS tablas yorumu grld gibi enjeksiyon perdesinin metrajn belirlemektedir.

148

YAPI TEMELLER N GENEL DEERLENDRMELERDiner ALAN Jeoloji Mhendisleri Odas Ynetim Kurulu Yedek yesi Maden Tetkik ve Arama Genel Mdrl Fizibilite Ettleri Dairesi1. Temel Kavram ve Temel Tipleri TEMEL Kaya veya toprak zemin zerinde ina edilen mhendislik yaplarn tayan ve yap yklerini zemine aktaran yap eleman

Df: Smelin derinlii B: Smelin genilii

Temeller derinliklerine gre ikiye ayrlr: a) S Temeller: DfB a.1) Tekil (mnferit) Smel: Nispeten s derinlikte ina edilen yaplar ve direkler iin uygulanr. Kolon yklerini tarlar ve kare, dikdrtgen veya dairesel olabilirler.

Mnferit (tekil) smel

149

a.2) Srekli (mtemadi) Smel: L5B ise, bu smeller duvar yklerini tarlar.

- Mtemadi (srekli) smel a.3) Radye (Yayl) Temel: ok yumuak veya zayf zeminler zerinde yapnn oturma miktarn en aza indirmek iin temeli geni alana yaymak gerekir. Yapnn yk nedeniyle temelin alan yaklak olarak yap alanna eit oluyorsa bu tr temel seilir.

b) Derin Temeller:Df/B4 b.1) Kazk Temel: Bu sistem, yapy kazklar zerine ina ederek yklerin kazklar tarafndan salam zemine (kayaya veya sert zemine) aktarlmasn salar. Kullanlan kazklar kereste, beton ya da elik olabilir. Temel ykn sert zemin tabakasna aktarmak Kazklarn srtnmesi ile temeli desteklemek Yanal ynde etkiyen veya yukarya doru olan itki kuvvetlerine kar direnci arttrmak Taneli ve gevek zemin tabakasn sktrmak

150

a) U tamas: srtnmeli: Tama kapasitesi, kazn topuundaki zeminin penetrasyon direnci tarafndan salanr.

b) Srtnmeli: Tama kapasitesi, kazn indirildii kuyunun eperindeki zeminin srtnmesi ile salanr.

c) U tamalKazklar fazla sert olmayan (sk) zeminin iine kadar indirilir. bylece hem srtnme, hem de u tamas arttrlr.

b.2) Kuyu (keson) temel: Belirlenen bir derinlie kadar silindirik bir delik (kuyu) alp bu kuyu beton ile doldurulur ve yap kuyu temelin ina edilir. Kuyu temelin oyuklar salam zemin iine