INS13204 GENEL JEOFİZİK VE JEOLOJİ

advertisement
5/29/2017
INS13204
GENEL JEOFİZİK VE
JEOLOJİ
Yrd.Doç.Dr. Orhan ARKOÇ
e-posta : orhan.arkoc@klu.edu.tr
Web
: http://personel.klu.edu.tr/orhan.arkoc
1
5/29/2017
2
BÖLÜM 8
AKTİF TEKTONİK, DEPREMLER, SIVILAŞMA, TSUNAMİLER
ve TÜRKİYE AKTİF FAYLARI
5/29/2017
3
8.1. Giriş
• Tektonik olaylar, iklimsel süreçlerle birlikte, yeryüzünü etkileyen jeolojik
olayların başlıca nedenini oluştururlar.
• Bu iki faktör, birbirinden bağımsız olarak yeryüzünü etkiledikleri gibi birbirlerini
etkilemek suretiyle de yerkürenin sürekli olarak gelişmesini sağlamışlardır.
• Bir bölgede, jeolojik dönemler boyunca süregelen tektonik rejimlerden,
bölgeyi etkileyen en sonuncusuna neotektonik rejim adı verilir.
5/29/2017
4
• Bu tanım zamansal bir ifâdeden çok, bir bölgede hâkim olan son tektonik
dönemi işaret eder.
• Meselâ, yaklaşık 200 milyon yıldır sürekli olarak devam eden Atlantik
Okyanusu’ndaki açılma nedeniyle bu okyanus ve çevresindeki kıtaların
(Amerika Kıtası’nın doğu kıyıları ile Afrika-Avrupa Kıtası’nın batı kıyıları) neotektonik
dönemleri 200 milyon yıl önce başlamıştır.
• Ancak bu rejim Anadolu’da, Kuzey Anadolu ve Doğu Anadolu Fayları
boyunca, Anadolu’nun batıya doğru hareket etmesi ile başladığından dolayı
yaklaşık olarak en aktif döneminin son 5 milyon yıldır hüküm sürdüğü çok
daha kısa bir dönemi kapsar.
5/29/2017
5
• Bu rejim altındaki olaylara bağlı olarak oluşan levha hareketleri, levha
sınırlarında günümüzde yer alan ana fayların gelişmesine neden
olmuşlardır (Şekil 8.1).
Günümüzde aktif ana fayları oluşturan bu zonlar, aynı zamanda
yerkürede meydana gelen depremlerin çok önemli bir bölümünün de
gerçekleştiği bölgelere karşılık gelir.
5/29/2017
6
5/29/2017
7
5/29/2017
• Jeolojik açıdan aktif tektonik
tanımı, aletsel veya tarihsel
dönemde bir deprem üretmiş
olan veya bu dönemlere
karşılık gelebilecek kadar
genç bir aktivite gösterdiği
belirlenen tektonik olaylar için
kullanılır (Şekil 8.3).
• Bu anlamda aktif tektonik
yapılar, büyüklüğü değişen
düzeyde deprem üretme
potansiyeline sahiptirler.
8
5/29/2017
9
• Depremleri en basit hâli ile yer sarsıntıları olarak tanımlamak
mümkündür.
• Bu anlamda, yere çarpan herhangi bir malzeme, bu çarpmanın şiddeti ile
orantılı olarak bir sarsıntı üretebilir.
• Ancak burada sözü edilen deprem tanımı belli bir jeolojik olaydan kaynaklanan
yer sarsıntılarıdır.
• Hissedilebilir bir deprem oluşturabilecek önemli jeolojik olayların başında ise
aktif fay hareketleri ve volkanik faaliyetler gelmektedir.
• Ancak aktif fayların yaratabilecekleri büyük deprem potansiyeli, diğer jeolojik
faaliyetlere göre çok daha fazla olduğundan depremler genelde aktif
tektonizma ile ilişkilendirilirler.
5/29/2017
10
8.2. Kayaçlardaki Gerilme-Mukavemet ilişkisi ve Deprem
Oluşumu
• Tektonik olayların etkisi altında sınırları boyunca birbirlerine göre hareket eden
levhalar, birbirlerine yaklaşır, uzaklaşır veya birbirlerine göre yanal yönde
hareket ederler (transform levha sınırları).
• Levha sınırlarında meydana gelen bu hareketler sırasında levhalar üzerinde
gerilme oluşur. Kayaçlar deforme olur.
• Deformasyon altında şekil değiştiren kayaçlar, gerilmelerin kayacın
mukavemetini aştığı noktada kayacın en zayıf yüzeyi boyunca kırılırlar.
• Bu kırılmanın oluşturduğu fay, kayaç içerisinde ilk kez meydana gelebileceği
gibi söz konusu hareket daha önce oluşmu olan faylar üzerinde de meydana
gelebilir.
5/29/2017
• Eğer bir kayada aktif bir fay varsa, bu fay gerilmeye
karşı düşük mukavemete sahip olduğundan yeni
kırılmalar, daha çok söz konusu fay üzerinde
gerçekleşecektir.
• Böylece tektonik rejim değişmediği sürece var olan
aktif faylar deprem yaratma potansiyeline sahip
olmaya devam ederler.
• Kayaçta gelişen kırılma ve hareket sonucu kayaç
üzerinde biriken gerilme anîden boşalır.
• Ortaya çıkan enerjinin önemli bir bölümü sismik
dalgalar hâlinde kayaç içerisinde yayılmaya başlar.
• Yeryüzünde bu şekilde oluşan yer sarsıntılarına veya
sismik dalgaların oluşturdukları titreşimlere deprem
(yer sarsıntısı, zelzele) adı verilir.
11
5/29/2017
• Depremin başlangıç noktasına
hiposantr (alt merkez,
odak/fokus); alt merkezin
yeryüzündeki izdüşümü
karşılığına ise episantr (üst
merkez, merkez üssü, dış
merkez) denir.
• Deprem odağı, matematik
anlamda bir nokta değil, belirli bir
alandır (Şekil 8.6).
12
5/29/2017
13
• Bir bölgede yer alan herhangi bir fay son onbin yıl (10.000 yıl) içinde
hareket etmiş ise aktif fay, etmemi ise pasif (ölü) fay adını alır ve bu zaman
dilimi normal bir mühendislik projesi için yeterli, ancak nükleer santral gibi çok
önemli projelerde ise bu zaman standardı daha yüksek alınabilir.
• Aktif fay içeren bölgelerde yer alan yapıların depremden etkilenmesi ise fayın
deprem sırasında hareket eden bölümünün uzunluğu, yapıların faya olan
uzaklıkları ve üzerlerinde bulundukları zeminin şartları ile yapıların depreme
olan dayanıklılıkları gibi faktörlere göre değişir.
5/29/2017
• Kırılma sonucu açığa çıkan dalgalar da
•
•
•
•
dalganın kayalar içerisindeki hızına bağlı olarak
ve küresel olarak yayılırlar.
Genelde deprem oluşumu öncesinde, oluşacak
depremin yakın çevresinde bir grup daha küçük
deprem meydana gelir.
Bunlara öncü depremler adı verilir.
Ancak her deprem öncesinde öncü deprem
gerçekleşmesi gerekmez. Bu nedenle, bir
bölgede meydana gelen her küçük veya orta
ölçekli depremi, öncü deprem olarak
yorumlamak doğru olmaz.
Depremin sonrası kırılan fay zonunda ve fayın
her iki kesiminde aylarca sürebilen ve ufak
çapta kırılmalar ile sonuçlanan depremlere artçı
depremler adı verilir
14
5/29/2017
15
• Levha sınırlarında oluşan depremler, oluştukları derinliklere göre, sığ
odaklı depremler, orta sığ odaklı depremler ve derin odaklı depremler olarak
sınıflandırılırlar.
• Depremlerin çoğunluğunun odakları, 10 km ilâ 30 km arasındaki
derinliklerdedir.
• Bunlardan, odak derinliği 60 km’ye kadar olan depremlere sığ odaklı
depremler; 60 km ilâ 300 km arasında olanlara orta sığ odaklı depremler;
odak derinliği 300 km ilâ 700 km arasında olanlara da derin odaklı depremler
denir
5/29/2017
• Okyanus orta sırtlarında ve
bu sırtlarda gelişen
transform faylarda genelde
sığ odaklı depremler gelişir
(Şekil 8.8.a).
• Kıtalarda ise deprem
hiposantr derinliği nadiren
20 km’nin altına iner. Bunun
nedeni, depremin
oluşabilmesi için kırılgan
kabuğa ihtiyaç duyulmasıdır.
16
5/29/2017
17
• Dünyada her yıl değişik odak derinliklerinde ve değişik büyüklükte pek çok
deprem olmaktadır.
• Bu istatistiksel yaklaşıma göre, hissedilebilir niteliğe sahip M= 4 büyüklüğündeki
bir depremden dünyada her yıl 10.000 adet deprem meydana gelirken, 17
Ağustos 1999 yılında İzmit Körfezi içerisinde meydana gelen moment
magnitüdü büyüklüğü MW= 7.4 olan (süre: 45 sn) depremlerden her yıl yaklaşık
olarak 10 adet meydana gelmektedir.
5/29/2017
18
8.2.1. Büyüklük (magnitüd) ve şiddet kavramları
• Deprem büyüklüğü (magnitüd), yer kabuğunun veya levhalarının bir deprem
anında boşalan enerji düzeyinin, sismik aletler tarafından ölçülen
değeridir.
• Diğer bir ifâde ile magnitüd; yer hareketinin sismograf (depremin büyüklü
ünü ölçen alet) ve akselograf’lar ile (deprem esnasında deprem dalgalarının
yarattığı ivmeyi ölçen alet) alınan kayıtlara ve saha araştırması denilen,
faylanma yapısının ve kırık uzunluklarının yerinde incelenmesi sonucu
tanımlanan, deprem hareketinin sorumlu olduğu yerdeki dalga hareketlerinin
sayısal ifadesidir.
5/29/2017
• Bu yöntem ilk olarak ABD’li sismolog
Charles Richter (1900-1985)
tarafından 1935’de kullanıldığı için, bu
ölçeğe Richter Ölçeği denmiştir.
• Richter ölçeği logaritmik bir değerdir.
• Bu depremi büyüklü ündeki 1 birimlik
artışın sismogram genliğinin 10 kat,
deprem sırasında açığa çıkan enerji
miktarının ise 30 kat artması
anlamına gelir.
19
5/29/2017
20
• Deprem şiddeti; yer hareketinin yeryüzünün belirli bir noktasında binalar
üzerindeki yıkıcı ve insanlar üzerindeki panik, korku gibi yaptığı
etkinin derecesi ile belirlenir.
• Diğer bir ifâde ile şiddet; aletsel ölçeğin olmadığı dönemde depremin
ölçüsünü belirleme amacı ile depremin canlılar, yapılar ve toprak üzerindeki
etkilerinin sınıflandırılması sonucunda çıkmıştır.
• Şiddet, etkilenen bölgede bir yerden diğerine uzaklığa ve ana kaya çeşidine
göre değişir.
• En çok kullanılanı Mercalli Şiddet Skalası’dır.
5/29/2017
21
• Bu duruma göre depremin büyüklüğü ve şiddeti farklı kavramlardır.
• Depremlerde büyüklük kavramı, depremin çıkardığı enerjidir ve Richter ölçeği
depremin büyüklüğünü ortaya koyar.
• Şiddet ise deprem büyüklüğünün doğurduğu bir sonuçtur ve Mercalli ölçeği
doğrudan depremin şiddetini verir.
5/29/2017
22
• Deprem şiddeti, depremin büyüklüğü ile ilgili olduğu kadar, o bölgedeki inşaat
kalitesi ile de doğrudan ilişkili bir kavramdır.
• Her ülkedeki bina kalitesi o ülkenin ekonomik koşullarına göre
biçimlendiğinden, örneğin Türkiye’de orta kalite sayılabilecek bir bina,
Japonya’da düşük kalite sayılabilir.
• Bu nedenle, Türkiye’de 7 Richter büyüklüğünde bir deprem, Mercalli
• şiddet Cetveli’nde yaklaşık max= X olarak kestirilebilir.
5/29/2017
• Tarihsel bir değer taşıyan ve Romen
rakamları ile belirlenen 12 düzeyden
(derece) oluşan değiştirilmiş Mercalli
şiddet ölçeği, hiçbir matematiksel
temeli olmayıp, bütünü ile insanların
gözlemlerini esas alarak
belirlenmektedir
23
5/29/2017
• Değiştirilmiş Mercalli Ölçeği
hissedilemeyecek kadar az olandan
felâket şeklindeki yıkıma doğru artan
12 seviyeli deprem şiddet grupları,
özellikleri, etkileri yandaki şekildedir.
• (296-298)
24
5/29/2017
25
8.3. Sismik Dalgalar
• Enerjinin yerin içinde bir noktadan diğer bir noktaya transfer olması sismik
dalga olarak tanımlanır.
• Bir deprem sırasında ortaya çıkan sismik dalganın hızı sabit olmayıp, pek
çok faktöre bağlı olarak değişir ve hız büyük ölçüde derinliğe ve kaya/zemin
türüne bağlı olarak değişir.
• Sert, som kayaların sismik dalga hızları yüksek, ortam yoğunluğunun giderek
azaldığı yumuşak zemin ve gevşek tutturulmuş çökellerin sismik dalga hızları
düşüktür.
5/29/2017
26
• Deprem sırasında oluşan ve farklı hız ve yayılma karakterine sahip olan
sismik dalgalar vardır.
• Bu dalgalara “P (primer) dalgaları”, “S (sekonder)dalgaları” ve “yüzey
dalgaları” adları verilir.
• Her üç dalga da yerküreyi farklı hızlarda ve derinliklerde kat ederler.
• Cisim dalgaları olarak adlandırılan P ve S dalgalarının yayılma hızları geçtikleri
jeolojik birimlerin özellikleri ile katman kalınlığı, süreksizlikler, porozite vb.
yakından ilişkilidirler
5/29/2017
27
5/29/2017
28
• P ve S dalgaları derinde yayılırken, yüzey dalgaları ise yüzeyde yayılarak
ilerler.
• S dalgalarının hızı, içerisinden geçtikleri cismin rijidite ve yoğunluğuna
bağlıdır; bu bakımdan pratik olarak sıvı özelliği gösteren ortamlarda meydana
gelemediklerinden, dünyanın çekirdeğinden geçemezler.
• Bu olay, yeryüzünden 2.891 km derinlikte meydana gelir ve bu derinlik de
manto çekirdek sınırını oluşturur.
•
5/29/2017
• Deprem esnasında da, sıvılaşan zeminde
tekrarlı yüklemeler altında zeminin
kayma mukavemeti büyük ölçüde kaybolur,
yıkıcı özellik taşıyan S dalgaları
yayılamayacağından dolayı bu tür
zeminlerin üzerine inşa edilen
binalarda yapısal hasar çok alt düzeyde
kalacaktır.
• Bununla beraber binalarda zemin taşıma
kapasitesinin kaybından kaynaklanan
oturma ve yana yatma gibi deformasyonlar
gözlenecektir.
29
5/29/2017
• Yayılım hızları farklı olan her üç dalga da
•
•
•
•
sismograflara farklı zamanlarda ulaşırlar.
Bu zaman farkı, deprem merkezinin
yakınlarında saniye mertebesinde iken,
yerkürenin uzak mesafelerinde ise dakika
mertebesine kadar ulaşabilir.
Bu dalgalardan daha hızlı olan ve
sismografa ulaşarak kaydedilen ilk dalga P
dalgasıdır.
P dalgasının hemen ardından S dalgası ve
en son olarak da yüzey dalgası
sismografa ulaşarak kaydedilir.
30
5/29/2017
• Deprem dalgalarının yayılımı, ölçme,
yöntem ve kayıtların değerlendirilmesi ve
yer hareketlerini inceleyen jeofizik bilim
dalına sismoloji veya deprem bilimi;
depremlerin büyüklüğünü, süresini,
merkezini, oluştuğu zamanı ve diğer
sismik dalgaları kaydeden aletlere
sismograf veya sismometre,
sismometre üzerinde deprem
dalgalarının ya da diğer yer
hareketlerinin
zamana bağlı olarak üç yönde (x, y ve z)
kâğıt üzerindeki grafiksel gösterimine
sismogram denir.
31
5/29/2017
32
• P dalgaları (boyuna dalgalar, sıkışma dalgaları), katı, sıvı ve gaz hâlindeki
maddeler içinde yayılabilen, kayıt merkezlerine ilk gelen (primer) dalgalardır.
•
•
•
•
•
Havada hareket eden ses dalgalarını andırırlar ve ses dalgaları gibi
kompresyonel (sıkıştırıcı) dalgalardır.
Her türlü ortamda yayılabilen bu dalgalar, yayılma sırasında kayaları ileri-geri
itip-çekerek dalgaların ilerleyiş yönüne paralel hareket yaparlar.
P dalgaları, bir çeşit itme çekme hareketi yapmalarından dolayı, geçtikleri
ortamları hacimce değiştirirler.
Diğer bir ifâdeyle tıpkı bir ucu sabit olan bir spiral yayı gerip de
bıraktığımızdaki salınım gibi hareket ederler.
P dalgalarının yıkım etkisi yok denecek kadar azdır.
5/29/2017
33
• S dalgaları kayaçlar içinde ilerlerken, kayaçları aşağı-yukarı, sağa-sola doğru
hareket ettiren dalgalardır.
•
S dalgalarının frekansları daha düşük, buna karşın genlikleri P dalgasına
kıyasla daha büyüktür.
• Bu yüzden S dalgalarının etkime süresi daha uzun, yıkım etkisi yüksek ve
diğer dalgalar arasında yıkıcı olanıdır.
5/29/2017
34
• Yüzey dalgaları (Love ve Rayleigh dalgaları), diğer dalgaların (P ve S)
yüzeye yaklaştıkça birleşmeleriyle meydana gelen ve en yavaş ilerleyen
deprem dalgalarıdır.
• Deprem sırasında hissedilen sallantıların çoğu, diğer dalgalardan çok daha
büyük genlikli olan bu dalgalardan kaynaklanmaktadır.
• Yüzey dalgalarının yıkım etkisi yüksektir ve hasara neden olurlar
5/29/2017
35
5/29/2017
36
• Deprem dalgaları yayılırken kayalık alanlarda hareketleri büyütülmemekte, ancak
depremden oldukça uzak bölgelerde yer alan gevşek tutturulmuş ya da tutturulmamış
zemin ortamlarında, zemin; deprem hareketini (ivmesini) büyütmektedir.
• Diğer bir deyişle; kalın, yumuşak/gevşek zemin tabakaları içinde hareket eden
deprem titreşimlerinin genliklerinde ortaya çıkan artış zemin büyütmesi (soil
amplification) olarak nitelendirilebilir.
• Ancak yüksek ivme değerlerine ulaşan çok büyük depremlerde, kaya üzerinde yer
alan yumuşak ve gevşek zeminler depremin ivmesini (hızlanma hızını) büyütmek
yerine kısmen azaltacağı da unutulmamalıdır.
5/29/2017
37
5/29/2017
38
8.4. YEREL ZEMİN KOŞULLARININ YAPI DAVRANIŞI
ÜZERİNDEKİ ETKİSİ
• Yerel zemin koşullarının bina davranışına ve deprem hasarına etkisinin iyi
belirlenmesi gerekmektedir.
• Depremlerin yapılarda yol açtığı hasarların, arazi zemin profili, topoğrafik
özellikler ve yerel zemin ortamı koşullarının değişik etkileri altında kaldığı
bilinmektedir.
• Bu nedenle, yapıların inşaasından önce yapılan, temel zemini etütlerinde;
arazideki temel zeminini oluşturan tabakaların muhtemel bir deprem sırasında
göstereceği davranışın da incelenmesi gerekli olmaktadır.
5/29/2017
39
• Zemin tabakaları, deprem hareketinin özelliklerini değiştirmeleri yanında,
depremlerin yol açtığı tekrarlı (çevrimli) gerilmelerden olumsuz etkilenebilirler:
•
a) Titreşimli yükler, zeminlerin gerilme-şekil değiştirme özelliklerinde
yumuşamaya (rijitlik azalmasına) yol açarlar,
b) Titreşimli yükler, zeminlerde boşluk suyu basıncı artışlarına ve artık
boşluk suyu basıncı birikimlerine neden olurlar,
5/29/2017
40
• c) Yumuşama ve artık boşluk suyu basıncı birikimleri kayma mukavemeti
azalmasına neden olabilir.
• Killi zeminlerde drenajsız kayma mukavemetinde azalma; kumlu zeminlerde
ise sıvılaşma durumu ortaya çıkabilir.
• Sıvılaşma sonucu temel zemininde yanal akmalar ve temel altının boşalması
meydana gelebilir. Bu durum ise temelin taşıma gücünü kaybetmesine ve
göçmeye yol açabilir
5/29/2017
• Ayrıca depremler sırasında ve sonrasında bina temelleri altında ilâve
oturmalar meydana gelebilir. Bunlar:
a) Rijitlik azalması, anî oturmalara ve
b) Gevşek kumlarda titreşimler, hacimsel şekil değiştirmelere yol
açabilmekte,
c) Titreşimlerin etkisi ile meydana gelen boşluk suyu basınçları ilâve
konsolidasyon oturmalarına da neden olabilmektedir.
41
5/29/2017
42
• Bu sebeplerden dolayı yapıların yer seçiminde ve tasarımında, inşaat
alanının zemin koşullarının göz önüne alınmasını gerektirmektedir.
• Güvenli ve ekonomik yapılaşma için:
•
a) Yapılara etkiyecek deprem kuvvetlerinin daha az olacağı,
•
b) Muhtemel bir deprem sırasında yapı temelleri altında, taşıma gücü
kaybı ve aşırı yer değiştirmelerin ortaya çıkmayacağı zemin koşullarına
sahip araziler tercih edilmelidir.
5/29/2017
43
8.5. ZEMİNLERDE SIVILAŞMA
• Suya doygun kohezyonsuz zeminlerde, dinamik yüklerin etkisiyle kayma
mukavemetinin kaybolması ve zeminin bir sıvı gibi davranması olayına
Sıvılaşma (liquefaction) adı verilir.
• Genellikle, suya doygun bir kum tabakası, deprem titreşimlerine uğradığı
zaman sıkışmaya ve hacmini azaltmaya eğilim göstermekte, fakat eğer drenaj
mümkün değilse, hacim azalması eğilimi boşluk suyu basıncının artması
sonucunu doğurmaktadır.
5/29/2017
44
• Boşluk suyu basıncındaki bu artış ortalama çevre basıncının da artmasına
neden olmaktadır. Boşluk suyu basıncındaki bu artış ortalama çevre basıncına
eşit olacak mertebeye ulaştığı zaman efektif (etkin) gerilmeler sıfır olmakta,
kohezyonsuz zemin (örn. kum) tabakası mukavemetini tamamen kaybetmekte
ve sıvılaşmış bir duruma gelmektedir.
5/29/2017
45
• Sıvılaşma, deprem sırasında ve/veya sonrasında görülebilen ve sonuçları son
derece hasar verici olabilen bir zemin problemidir.
5/29/2017
46
8.5.1. Sıvılaşmayı etkileyen faktörler
• Bir zeminin sıvılaşmasına etki eden faktörleri zeminin yapısından ve dış
etkenlerden kaynaklanan faktörler olarak iki grupta toplayabiliriz.
8.5.1.1. Zemin yapısı
Yapılan gözlemler ve deneyler neticesinde kohezyonsuz zeminlerdeki
sıvılaşmanın; zeminin sıkılık derecesi, tane özellikleri, kil zemin içeriği ve
arazideki drenaj şartları gibi faktörlerden etkilendiği tespit edilmiştir.
5/29/2017
47
• Sıkılık derecesi:
• Kohezyonsuz zeminlerde sıkılık derecesinin yüksek olması sıvılaşma riskini
azaltan bir etkendir.
• Sıkılık derecesi % 35’ten küçük olan taneli zeminler gevşek zeminler olarak
kabul edilir ve suya doygun olmaları hâlinde, sıvılaşmaya karşı son derece
hassas bir yapıya sahiptirler.
5/29/2017
48
• Tane özellikleri:
• Tane (=dâne) özellikleri olarak bilinen, tane boyu, tane şekli ve tane çapı
dağılımı sıvılaşma açısından önemlidir.
• Tane boyutunun küçülmesi, kırıntılı zeminlerde sıvılaşma riskini arttırmaktadır.
• Tane şekli açısından bakıldığında ise yuvarlak tanelere sahip zeminlerin köşeli
tanelere sahip zeminlere göre daha fazla sıvılaşma tehlikesi taşıdığı
düşünülmektedir.
.
5/29/2017
49
• Tane çapı dağılımının da sıvılaşa durumu üzerinde etkili olduğu bilinmektedir.
• Meselâ, hemen hemen her çap aralığında belirli bir miktar tane bulunduran iyi
derecelenmiş bir zeminde, deprem etkisiyle birlikte daha küçük çaplı taneler,
büyük çaplı taneler arasındaki boşluklara girmeye çalışacağı için boşluk suyu
basıncı artışları daha sınırlı kalacaktır.
• Buna göre, uniform kumlar sıvılaşmaya karşı oldukça hassas bir yapıya
sahiptir.
• Ancak kum taneleri içinde bol fosil kavkıları bulunması sıvılaşmayı azaltıcı
yönde etki yapmaktadır.
5/29/2017
50
• Kil içeriği:
• Kil içeriğinin artması, kohezyonsuz zeminde sıvılaşma tehlikesini azaltan bir
etkendir (Tablo 8.1).
5/29/2017
51
• Drenaj şartları:
• Arazide sıvılaşma oluşumu drenaj şartlarıyla yakından ilişkilidir.
• Sıvılaşmaya neden olan etken, suyun drene olamaması nedeniyle boşluk suyu
basıncında oluşan artışlardır.
5/29/2017
52
• Sismik geçmiş :
• Geçmişte sıvılaşmaya mâruz kalmış zeminlerin, yeni depremler ile birlikte
tekrar sıvılaşma gösterme ihtimalînin büyük olduğu, hem laboratuvar
çalışmalarından hem de arazi gözlemlerinden bilinmektedir.
• Bu nedenle, herhangi bir mühendislik yapısının inşasından evvel, arazinin
sismik geçmişine bakarak sıvılaşma tehlikesi açısından bir ön bilgi elde
edilmelidir.
• Mikro-bölgeleme yöntemi ile üretilen haritalar bu konuda
oldukça yol gösterici bir rehberdir.
5/29/2017
53
8.5.1.2. Sıvılaşmaya neden olan dış etkenler
• Arazide sıvılaşmaya neden olan etken çoğunlukla deprem hareketidir.
•
Bu nedenle, sıvılaşma potansiyeli incelenirken, olası depremler ile ilgili
özellikler mutlaka göz önünde tutulmalıdır.
5/29/2017
54
Sıvılaşmaya sebep olacak yüklemenin şiddeti:
• Sıvılaşma, statik veya dinamik yüklerin (deprem, trafik, patlatma vb.) etkisi
•
•
•
•
•
altında meydana gelebilir.
Arazide karşılaşılan durum, sıvılaşmanın genellikle deprem etkisiyle oluştuğu
şeklindedir.
Bu nedenle, sıvılaşmanın meydana gelmesinde depremin şiddetinin önemli bir
rol oynadığı açıktır.
Depremin şiddetinin yüksek olması, (maksimum ivmesinin büyük olması),
sıvılaşma tehlikesini arttıran bir etkendir.
Bununla birlikte magnitüdü büyük olmayan bir deprem hareketinin yüzeye
doğru ilerlerken, zemin tarafından büyütülebildiği bilinmektedir.
Bu nedenle, bu durumun sıvılaşmaya yol açabileceği de ihtimal dâhilindedir.
5/29/2017
55
Yükleme süresi:
• Depremin süresinin uzaması tekrarlı gerilmelerin zemine uygulanma süresini
uzatacağından, sıvılaşma tehlikesini önemli ölçüde arttıran bir etkendir.
56
5/29/2017
8.5.2. Sıvılaşmanın yol açtığı zemin problemleri
• Sıvılaşma nedeniyle arazide karşılaşılan başlıca zemin problemleri arasında;







yanal akma ,
akma göçmesi,
zemin yüzeyinde çökme-ayrılma,
istinat yapılarında stabilite sorunları,
ev kaymaları,
taşıma gücü kaybı,
kum kaynaması……….. Sayılabilir.
5/29/2017
Yanal akma:
• Yanal akma olayı genellikle bir su
kütlesi yakınında bulunan düşük
eğimli arazilerde, yüzeye yakın
bulunan bir zemin tabakasının,
altında yer alan tabakanın
sıvılaşması sonucunda, sıvılaşan
zemin üzerinde yapacağı hareket
olarak tanımlanabilir.
• Bu hareket birkaç metre ile sınırlı
kalabileceği gibi onlarca metre de
olabilir.
57
5/29/2017
Akma göçmesi:
• Akma göçmesi daha çok bir su kütlesi yakınında bulunan eğik yüzeyli
zeminlerdeki sıvılaşmış zemin kütlesinin, daha çok kendi ağırlığının
etkisiyle aşağı doğru âdeta bir sıvı gibi hareket etmesi olayıdır.
58
5/29/2017
Zemin yüzünde çökme-ayrılma:
• Özellikle düz yüzeyli
arazilerde, altta yer alan bir
tabakanın sıvılaşmaya mâruz
kalmasıyla yüzeyde gözlenen
çatlaklar, yarıklar, blok eklinde
çökmeler bu kapsamda
değerlendirilir.
59
5/29/2017
60
Taşıma gücü kaybı:
• Zemin tabakası sıvılaştığı zaman taşıma gücünü tamamen kaybeder ve
üzerindeki yapılar zemin içerisine doğru, olduğu gibi batabilir, yan yatabilir
veya devrilebilir.
5/29/2017
İstinat yapılarında stabilite bozuklukları:
• İstinat duvarı arka dolgusu olarak
kullanılan malzemenin sıvılaşması
nedeniyle projelendirmede dikkate
alınmayan ilâve yanal yükler, istinat
duvarlarına etkiyerek yıkılmasına
sebep olabilir.
61
5/29/2017
62
Kum kaynaması ve yüzeyde kum öbekleri oluşumu:
• Sıvılaşma sırasında çok sık rastlanılan diğer bir
olay, yüzeyde su ve kum birikintisinin oluşmasıdır.
• Deprem sırasında ve/veya sonrasında oluşan
boşluk suyu basınçları, zemin içerisinde hidrolik
eğime neden olur ve su enerjisi yüksek olan
noktadan düşük olan noktaya doğru hareket eder.
• Su, bu hareketi sırasında, sıvılaşmış bölgeden
taşıdığı malzemeyle birlikte oluşan çatlaklar
arasından yüzeye çıkar.
• Yüzeyde görülen “çamurlu sular” bu mekanizmanın
sonucunda oluşmakta ve yüzeyde kum öbekleri
gözlemlenmektedir.
5/29/2017
63
8.6. Liman Dalgaları (Tsunamiler)
• Denizlerde oluşan rüzgâr kökenli dalga hareketleri, denizin sadece üst
tabakasında ve kısa mesafelerde bir etki yaratır.
• Ancak deniz tabanındaki aktif tektonik olaylar sonucu bir yer değiştirme,
sadece deniz yüzeyini değil, tüm su kolonunu etkileyeceğinden, bu tür bir
hareket sonucu suda oluşan dinamik güç, çok daha büyük bir hareketi
sonuçlar.
•
5/29/2017
64
• Japonca’da “Liman Dalgası” anlamına gelen tsunami (tsunami) sahil
kıyılarında çok büyük hasarlara neden olan uzun periyotlu dev yıkıcı deniz
dalgalarıdır.
• Tsunami’ler, denizlerin ya da daha çok yaklaşık % 90 oranında okyanusların
tabanında, levhaların (plâkaların) bir araya geldiği dalma-batma zonlarında,
anî kırılmalar(ters faylar) nedeniyle oluşurlar.
• Magnitüdü 7’den büyük depremler ile volkan patlaması/çökmesi veya deniz
içinde ya da yüksek eğimli sahil şeritlerinde oluşan heyelân ve diğer tür kütle
hareketleri de tsunamileri oluşturmaktadır.
5/29/2017
65
• Okyanus veya denizlerde oluşan bir depremin tsunami oluşturabilmesi
•
•
•
•
•
için;
a) Magnitüdü 7’den büyük,
b) Hiposantr’ı yani, ters fayın kırılmanın başladığı odak noktası, deniz dibinde
kara tarafına dalan batma zonunda olması,
c) büyük bir su sütununun harekete geçebilmesi için de deniz
tabanında, düşey atımın (göçme) olması gerekmektedir.
Bu göçme ve fayın ters atımı ile birlikte, büyük su kütlesi önce insanların
kaçabileceği bir zaman süreci içinde sahillerden çekilmekte ve çekilen su daha
sonra süratle (500km/sa) önce kıyıya ulaşıp sonra sahil şeridini de aşarak
kara tarafı iç kısımlarını oluşturan yerleşim alanlarına doğru ilerleyerek
tsunamiyi oluşturmaktadır.
Tsunami nedeniyle sahillerde oluşan ortalama dalga yükseklikleri genellikle
10m civarındadır.
5/29/2017
• Tsunami’ye bir örnek olarak Aralık 2004’de
Endonezya’ya ait Sumatra Adaları batısında, Hint
Okyanusu’nda dalma-batma zonunda artan
gerilme sonucu bu zonun 1.200 km’yi aşkın
uzunlukta bir kesiminin kırılarak saniyeler içinde ve
anîden 15 m’lik düşey bir atımla meydana getirdiği
ters fayın oluşturduğu Mw= 9,1-9,3
büyüklüğündeki deprem gösterilebilir.
• Depremin ardından oluşan tsunami; Sumatra
(Banda-Aceh) kıyılarından Hindistan’a kadar
uzanan çok geni bir bölgede sadece kıyı şeridi
boyunca değil, kilometreler mertebesinde bir
mesafe katederek, karaların iç kısımlarına doğru
ilerlemiş ve bu bölgelerde çok büyük boyutlu
yıkımlar yanında, yaklaşık 231.000 insanın
ölmesine neden olmuştur
66
5/29/2017
67
8.7. Kuzey Anadolu Fayı, 17 Ağustos 1999 Marmara
Depremi ve Marmara Fayları
• Kuzey Anadolu Fay Zonu (KAFZ),
Anadolu’nun doğusunda Arap-Afrika ve
Avrasya Levhaları arasındaki çarpışma
sonucu sıkışarak yılda yaklaşık 20mm
batıya hareket eden Anadolu Bloğu’nun,
bu hareketi sırasında gelişmiş olan iki
önemli faydan biridir.
• Anadolu’yu, yaklaşık olarak Karadeniz
kıyılarına paralel olarak kateden, sağ
yanal doğrultu atımlı bu fay dünyadaki
en aktif faylardan biri olarak bilinir ve
büyük depremler üretir.
5/29/2017
68
• 1939 yılında Erzincan depremi ile başlayan ve 1967 yılına kadar devam eden
büyük depremleri dikkate alarak KAFZ üzerindeki depremlerin fay boyunca
sistematik olarak doğudan batıya doğru göç etmekte olduğu sonucuna
varılmıştır.
• Bilindiği gibi Marmara Bölgesi’nin doğu bölümünde 17 Ağustos 1999 tarihinde
İzmit Körfezi’nde (Gölcük); 12 Kasım 1999 tarihinde Düzce’de önemli
hasarlara neden olan iki büyük deprem meydana gelmiştir.
5/29/2017
69
• 17 Ağustos 1999 tarihinde İzmit Körfezi’nde oluşan deprem 20.000’e yakın
can kaybına neden olmuştur.
• Büyüklükleri Mw=7,4-7,5 ( İzmit, Gölcük ya da Marmara Depremi) ve Mw=7,1
(Düzce Depremi) olarak belirlenen bu depremler sırasında KAFZ’nda Düzceİzmit arasında toplam 193 km yüzey kırılması gerçekleşmiştir.
5/29/2017
70
5/29/2017
71
5/29/2017
72
• 17 Ağustos 1999 İzmit depremi ardından, depremlerin KAFZ boyunca batıya
doğru göç ediyor olduğu fikri daha da ağırlık kazanmış ve bu nedenle,
gelecekte KAFZ üzerinde gerçekleşecek olan büyük depremin Marmara
Denizi içerisinde olacağı ve özellikle İstanbul şehri’nin bundan önemli düzeyde
etkilenebileceği sonucuna varılmıştır.
• TCG Çubuklu ve TCG Çeşme ve İstanbul Üniversitesi DEBİEN’e bağlı
R/V Arar araştırma gemileri tarafından toplanan sismik ve çok ışınlı batimetrik
verilerin değerlendirilmesi sonucunda, Marmara Denizi’nde öngörülenden
daha uzun ve genç bir fayın varlığı, belirlenmiştir.
• Daha sonra aynı bölgelerde çalışma yapan Türk-Fransız- İtalyan araştırma
grubu da benzer sonuçlara ulaşmışlardır.
5/29/2017
73
5/29/2017
• Günümüz itibarıyla Saros
Körfezi içerisinden geçen
ve Kuzey Anadolu
Fay Zonunun (KAFZ) batı
parçasını oluşturan
Ganos Fayı’nın Gaziköy
ile
Küçükçekmece Gölü
açıkları arasında
Marmara Denizi’ni
katediyor olduğu,
kabul edilmektedir.
•
74
5/29/2017
75
5/29/2017
76
5/29/2017
77
• Türkiye’deki aktif fayların oluşturduğu depremlerde oluşabilecek
her türlü maddî ve manevî zararlardan korunulması için inşaat
mühendisleri denetiminde, jeolojik, jeofizik ve geoteknik
incelemeleri yapılmış, depreme dayanıklı, mühendislik önlemleri
alınmış mevcut “Deprem şartnameleri”ne uygun ve işlerlikli bir
denetim mekanizmasının da geçerli olduğu bir ortamda yapılar inşa
edilmelidir.
5/29/2017
78
BÖLÜM 4 SONU
AKTİF TEKTONİK, DEPREMLER, SIVILAŞMA, TSUNAMİLER
ve TÜRKİYE AKTİF FAYLARI
5/29/2017
INS13204
GENEL JEOFİZİK VE
JEOLOJİ
Yrd.Doç.Dr. Orhan ARKOÇ
e-posta : orhan.arkoc@klu.edu.tr
Web
: http://personel.klu.edu.tr/orhan.arkoc
79
Download