INS13204

GENEL JEOFİZİK VE

JEOLOJİDr. Öğr.Üyesi Orhan ARKOÇ

e-posta: orhan.arkoc@kirklareli.edu.tr

Web : http://personel.kirklareli.edu.tr/orhan-arkoc

1

BÖLÜM 13JEOFİZİK VE JEOFİZİKTE ARAŞTIRMA YÖNTEMLERİ-İNŞAAT MÜH.

İLİŞKİSİ

2

13.1. Giriş

• Jeofizik yeryuvarının ve diğer gezegenlerin fiziksel yapısını,

• yerin davranışını,

• depremleri inceleyen,

• yeraltı kaynaklarını (su, petrol, doğalgaz, maden yatakları, jeotermal alanlar),

• arkeolojik ve kültürel kalıntıları arayan,

• mühendislik yapıları ile kentsel yer seçimini belirleyen,

• fizik yasaları uyarınca matematiği ve jeolojiyi kullanarak yeraltının

anlaşılmasını sağlayan, görüntüleyerek araştıran ve yeryuvarının dinamik

davranışlarını belirleyen bilim dalıdır.

3

• Jeofizik Bilimi, yeryuvarını oluşturan kayaçların ve yer malzemelerinin farklı

fiziksel özelliklerine bağlı olarak geliştirilmiş çeşitli yöntemleri içinde barındırır:

• Bunlar;

• * Sismoloji * Elektrik yöntemler

• * Sismik * Elektromanyetik yöntemler

• * Gravite * Radyometrik yöntemler

• * Manyetik * Jeotermik yöntemler

4

• Jeofiziğin Uygulama Alanları

• * Yerin iç yapısının araştırılması

• * Yerkabuğunun araştırılması

• * Jeolojik haritalama

• * Havza araştırmaları

• * Hidrokarbon araştırmaları (kömür, petrol, doğalgaz)

• * Jeotermal alanların araştırılması

• * Maden yataklarının araştırılması

• * Yeraltı suyu arama araştırmaları

• * Yeraltı suyu kirliliğinin araştırılması

• * Su yataklarına deniz suyu girişiminin haritalanması

• * Karstik boşlukların araştırılması

• * Mühendislik yapıları yer, temel, zemin araştırmaları

• * Mühendislik yapıları yapı, donatı araştırmaları

• * Arkeolojik ve kültürel yapıların araştırılması

• * Kentsel dönüşüm yer seçimi araştırmaları

• * Katı atık alanlarının ve yeraltı suyuna etkilerinin araştırılması

5

13.2. Jeofizik arama yöntemleri

• 13.2.1. Gravite

Bu yöntemde, Gravite alanı araştırılan sahada çeşitli yerlerde ölçülür.

Aramalardaki amaç yoğunluk dağılımlarının, dolayısıyla da kayaç türleri ile

ilişkilerinin bulunmasıdır.

Bazen, sarkaç gibi bir aygıtla tüm gravite alanı, bazen torsiyon terazisi ile

gravite alanının türevleri ve genellikle de bir gravimetre ile gravite alanının iki

nokta arasındaki farkı ölçülür. Gravite verileri genellikle Bouguer ya da serbest

hava anomali haritaları şeklinde gösterilirler.

6

7

13.2.2. Manyetik

• Manyetik etüt, manyetik alanın veya bileşenlerinin (düşey gibi) ilgi duyulan

yerdeki bir seri noktada ölçülmesidir.

• Genellikle amaç manyetik maddelerin toplandığı yerlerin bulunması veya

tabanın derinliğinin saptanmasıdır. Olağan alandaki farklar, farklı duyarlıklı

(suseptibiliteli) maddelerin dağılımındaki ve artık mıknatıslanmadaki

değişikliklere bağlanabilir.

8

• K: manyetik duyarlılık

9

13.2.3. Elektrik

• Elektrik yöntemlerde, temel ilke yere çakılan elektrotlar ile verilen akımın

yeraltındaki kayaçların iletkenlik değişimlerinden etkilenerek akışyolunu

değiştirmesi ve bunun da elektrik eş-gerilim yüzeylerinde bozulmaya yol

açmasıdır.

• Kayaç ve minerallerin elektrik özdirençleri; yoğunluk, sismik hız gibi birçok

jeofizik özelliklerin aksine birbirinden çok farklı değerler gösterir.

• Ayrıca aynı kayaç su içeriğine veya ortam sıcaklığına bağlı olarak çok farklı

özdirenç değerleri gösterebilmektedir.

• Elektrik özdirenç değerleri kısa mesafelerde hızla değişen değerler olduğu için

elektrik yöntemler maden, yer altı suyu, yatay ve düşey süreksizlikler, su

içeren katmanlar, yeraltındaki boşluklar ve temel kaya derinliğinin

saptanmasında hızlı ve ekonomik olarak uygulanabilin bir Jeofizik yöntemdir.

10

• ÖZDİRENÇ

• Aramalar sırasında bu elektrot

dizilimleri ya aralıkları bozulmadan

yana doğru kaydırılarak yeraltında

yanal bir süreksizlik olup olmadığı veya

elektrot dizilimlerinin orta noktası

değişmeden açılımları arttırılarak

derinlerdeki yatay katmanlaşmalar

incelenebilir.

11

• IP YÖNTEMİ

•

• Elektrik aramalarda yere verilen I akımı aniden kesildiğinde gerilimin

elektrotları arasındaki gerilim farkının aniden değil yavaşça sıfıra düştüğü

gözlenir.

• Gerilimin düşme biçimi ve süresi yeraltını oluşturan kayaçların ve minerallerin

bazı özgün atomik özelliklerine bağlıdır. Indüksiyon polarizasyon olarak ta

bilinen bu etki özellikle kalkopirit gibi sülfürlü cevherlerin aranmasında başarı

ile uygulanır.

12

• DOĞAL GERİLİM (SP) YÖNTEMİ

• Elektrik arama yöntemlerinin en eskisi olan doğal gerilim yöntemi,

yeryüzündeki iki nokta arasında doğal olarak gözlenen gerilim farkının

ölçümüne dayanır.

• Bir milivolttan birkaç volta kadar değişen bu gerilim farkı çoğu kez

yeraltısuyununda etkisi ile doğal büyük bir pil oluşturan sülfürlü cevher kütleleri

civarında veya sıcak sıcak sulu ortamlar üzerinde gözlenir.

13

• ELEKTROMANYETİK YÖNTEM

• Elektromanyetik yöntemler, bir kaynaktan yayılan değişken elektrik (E) ve

manyetik (H) alan şiddetlerinin oluşturduğu elektromanyetik dalgalara yer

tabakalarının verdiği tepkiye dayanır.

• Kaynağın veya vericinin doğal yada yapay olmasına, ölçümlerin frekans veya

zaman ortamında yapılmasına, araştırmaların havadan veya yeryüzünden

yürütülmesine kadar birçok çeşidi vardır.

14

13.2.4. Sismik

• Sismik yöntemde bir kaynakta oluşturulan elastik dalgaların yerin içinde

kırılarak veya yansıyarak yayılmalarına ilişkin yol alış(seyahat) zamanları

ölçülür.

• Bu zaman-uzaklık kayıtları işlenerek katmanlı(tabakalı) ortamların kalınlık ve

sismik hızları belirlenir ve yer altı modelleri oluşturulur.

15

16

17

18

13.2.5. Radyoaktif yöntem

• Uranyum metalinin aranmasına yönelik yapılan radyoaktif yöntemler ile

yapısal jeolojiye yönelik haritalamalar yapılabilir.

19

13.2.6. Mikro tremor

• Mikro tremor ölçümleri ile deprem mühendisliğinde yer yapı ilişkisi açısından

önemli bir yer tutan zeminin hakim periyodu ve büyütmesinin

belirlenmektedir.

• Bu yöntem diğer yöntemlere kıyasla arazide daha kolay uygulanabilir olması

hem de maliyet açısından daha uygundur.

• Sismik gürültü ya da tirteşimcik olarak da adlandırılan yerin çok küçük

peryodlu(< 1 s.) , düşük genlikli ( 0.1–1 mikron ) ve sürekli salınımlarının

sismometre yardımıyla ölçülmesi ile uygulanır.

20

• Zemin Büyütmesi

Deprem esnasında açığa çıkan enerjinin ürettiği elastik dalgalar yer içinde

genelde sert jeolojik birimler içinde ilerleyerek ortama yayılır. Bu dalgalardan

yüzeye ulaşanlar, yolculuklarının en son bölümünde ana kayaya göre oldukça

farklı özelliklere sahip gevşek zemine ulaşırlar.

• Bu zemin adeta bir süzgeç gibi bazı frekanstaki dalgaları sönümlerken bazı

frekanstaki dalgaların ise genliğini artırır.

• Genellikle zeminin bu etkisi, dalga genliklerini artırmaya yönelik olduğu için

yerin bu etkisi zemin büyütmesi olarak adlandırılır.

• Bir yapı inşa edilmeden önce yapının inşa edileceği zeminin zemin büyütme

değeri mutlaka tespit edilip, yapı bu parametre göz önünde bulundurularak

tasarlanmalıdır.

21

• Zemin Hakim Titreşim Periyodu

Yapılacak yapı ile zeminin titreşim periyotlarının birbirlerinden farklı olması

gerekir.

• Çünkü yer ve yapının aynı titreşim periyoduna sahip olması, olası bir deprem

anında yer ile yapının aynı periyotta salınım yapmasına yani rezonans

dediğimiz duruma neden olur ki bu durumda yapı maksimum hasar alır.

• Bu konuda yapılması gereken, yer ile yapının farklı titreşim periyotlarında

olmasını sağlamaktır.

• Bir yerin zemin hakim titreşim periyodu sabittir.

22

• Amaç, yer ile yapının titreşim periyotlarının farklı olmasını sağlamak olduğuna göre ve yerin ölçülerek bulunmuş olan titreşim periyodu belli olduğuna göre yapılması gereken tek şey yapıyla yerin titreşim periyotlarının farklı olmasını sağlayacak şekilde yapı tasarlamak olacaktır.

• Örneğin yapının inşa edileceği zeminin, ölçülerek bulunan hakim titreşim periyodu 0,7 saniye ise yapı tasarlanırken titreşim periyodunun 0,7 saniye olmaması gerektiği bilinir.

• Çünkü yapı ile yer aynı titreşim periyotlarına sahip olursa, olası bir depremde yer ve yapı aynı frekansta salınım yapacağı için rezonans dediğimiz olay gerçekleşecek ve yapı maksimum hasar alacaktır.

• İşte bu yüzden yapılar inşa edilmeden önce jeofizik etütlerden biri olan mikrotremör etütleri mutlaka yapılmalıdır.

23

24

INS13204

GENEL JEOFİZİK

VE JEOLOJİDr.Öğr.Üyesi Orhan ARKOÇ

e-posta: orhan.arkoc@kirklareli.edu.tr

Web : http://personel.kirklareli.edu.tr/orhan-arkoc

25