İzmİr kÖrfezİ doĞusunda 2b’lu zemİn yÜzey dalgasi … · yöntemler uygulanmıtır. 50 m...

4. Uluslararası Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı

11-13 Ekim 2017 – ANADOLU ÜNİVERSİTESİ – ESKİŞEHİR

İZMİR KÖRFEZİ DOĞUSUNDA 2B’LU ZEMİN-ANAKAYA MODELLERİNİN

YÜZEY DALGASI VE MİKROGRAVİTE YÖNTEMLERİ KULLANILARAK

OLUŞTURULMASI

E. PAMUK1, Ö.C. ÖZDAĞ2, M. AKGÜN3 ve T. GÖNENÇ4 1 Araştırma Görevlisi, Jeofizik Müh. Bölümü, Dokuz Eylül Üniversitesi,İzmir

2 Uzman, Ege Bölgesi Uygulama ve Araştırma Merkezi, Dokuz Eylül Üniversitesi, İzmir

3 Profesör Dr, Jeofizik Müh. Bölümü, Dokuz Eylül Üniversitesi,İzmir

4 Doçent Dr, Jeofizik Müh. Bölümü, Dokuz Eylül Üniversitesi,İzmir

Email: [email protected]

ÖZET:

Deprem-zemin ortak davranışı tanımlanırken temel alınan 2B'lu zemin-anakaya modellerinin oluşturulması

amacıyla İzmir Körfezi doğusunda 10 km uzunluğundaki K-G doğrultulu 2 profil boyunca çeşitli jeofizik

yöntemler uygulanmıştır. 50 m derinliğe kadar olan Kayma dalgası hız (Vs) değerleri MASW ve ReMi

yöntemlerinin birlikte kullanılması ile elde edilmiştir. Daha derin Vs değerleri ise SPAC yöntemi kullanılmıştır.

Elde Edilen Vs değerlerinden ampirik bağıntılar yardımıyla tabakaların yoğunluk değerleri hesaplanmıştır.

Mikrogravite yönteminden elde edilen residüel gravite değerleri bu yoğunluk değişimlerine göre modellenerek

2B’lu zemin- anakaya modelleri oluşturulmuştur. Elde edilen modeller incelendiğinde özellikle körfeze yakın

kesimlerde zeminin 300-400 m kalınlığında ve birden fazla tabakadan oluştuğu saptanmıştır. Zemin kalınlığının

Körfez doğusuna ve Kuzey-Güney yönüne doğru azaldığı belirlenmiştir.

ANAHTAR KELİMELER: Zemin-Anakaya Modellemesi, Yüzey Dalgası, Mikrogravite, İzmir

CREATING OF 2D SOIL-BEDROCK MODELS IN EASTERN İZMİR BAY

USING SURFACE WAVE AND MICROGRAVİTY METHODS

ABSTRACT:

Various geophysical methods were applied along two N-S direction profiles which are 10 km long in the east of

İzmir Bay in order to create 2D soil-bedrock models which are based on the definition of earthquake-soil common

behavior. Shear wave velocity (Vs) values were obtained by using MASW and ReMi methods together up to 50

m depth. The SPAC method was used to obtain deeper Vs values. Density values were calculated from the obtained

seismic velocities using empirical relations. 2D soil-bedrock models were created with the help of modeling of

residual gravity values obtained from microgravity method using these density values. When the 2D models were

examined, it was determined that the soil is 300-400 m thickness and composed of more than one layers in parts

where are especially closer to the bay. Also, It was determined that the thickness of the soil is decreased towards

the east of İzmir bay and the North-South direction.

KEYWORDS: Modeling Of Soil-Bedrock, Surface Wave, Microgravity, İzmir.



1. GİRİŞ

Zemin ana kaya modelleri deprem-zemin ortak davranışı çalışmalarında temel alınmaktadır. Bu çalışmada Vs<760

m/s ise ortamın zemin, 760<Vs<3000 m/s arasında ortamın mühendislik anakayası, 3000 m/s <Vs durumunda

ise sismik anakaya tanımları kullanılmıştır (Akgün vd. 2013;Pamuk vd. 2017). Sismik anakaya sınırından itibaren

sismik empedanslar, enerjinin korunumu kanununa göre deprem hareketinin genlik frekans spektrumununda

değişimlere neden olmaktadırlar. Aynı zamanda, deprem esnasında oluşabilecek deformasyanların doğru bir

şekilde hesaplanabilmesi için deprem kaydının zemin yüzeyinden mühendislik anakayası sınırına taşınması

gerekmektedir. Ayrıca, zeminlerde meydana gelebilecek dinamik yükler altında gerilim-deformasyon değerleri,

yanal ve düşey yönde; Tabaka geometrilerine (kalınlık, genişlik);Tabakaların Yoğunluklarına ile P ve S dalga

hızlarındaki değişimlerine (sismik empedans oranları) bağlıdır. Dolayısıyla tüm bu olayların ayrıntılı incelenmesi

ve zemin içerisinde meydana gelebilecek elastik, elastoplastik ve plastik deformasyonların belirlenebilmesi için

2B veya 3B'lu zemin-anakaya modellerine ihtiyaç duyulmaktadır.

İzmir ve çevresi için jeolojik olarak anakaya, Üst Kretase yaşlı Bornova Melanjı (karmaşığı) olarak tanımlanır

(Özbek vd., 1981). Bornova karmaşığının matriksi içinde daha yaşlı kireçtaşı mega-olistolitleri gelişigüzel yer

almaktadırlar. Altındağ ve çevresinde yer alan kireçtaşları, Işıklar kireçtaşı olarak isimlendirilir (Özer vd.,1982).

Bornova karmaşığı, kumtaşı/şeyl-kalkerli şeyl ardalanmasından oluşmuştur. Bornova karmaşığı içerisinde

kireçtaşı, diyabaz blokları ve çakıltaşı mercekleri yer almaktadır (Erdoğan, 1990). Bölgede Neojen yaşlı gölsel

tortullar Bornova karmaşığının üst kısmında açısal uyumsuz olarak yer alır. Sırasıyla yüzeye doğru Yamanlar

volkanitleri ve bunun üzerinde de Kuvaterner yaşlı alüvyonlar uyumsuz şekilde yer almaktadır (Erdoğan,

1990;Kıncal, 2004) (Şekil 2). Jeolojik çalışmalara göre çalışma alanı kuzeyinde Miyosen yaşlı andezit ve türevleri,

güneyinde ise neojen yaşlı kireçtaşları bulunmaktadır. Orta kısımların çöküntü alanı olma özeliği de dikkate

alındığında Kuvaterner yaşlı alüvyon delta birikim alanı özellikleri gözlenmektedir.

Bu çalışmada, zemin, mühendislik-sismik anakayaları arasındaki arayüzeylerin 2B’lu olarak belirlenmesi

amaçlanmıştır. Bu amaçla Bornova ovası ve çevresinde yüzey dalgası ve mikrogravite yöntemleri uygulanmıştır

(Şekil 1).Bu çalışma üç aşamadan olışmaktadır;1) Yüzey dalgası yöntemleri kullanılarak sismik hızların elde

edilmesi, 2) Elde edilen sismik hızlardan ampirik bağıntılar yardımıyla yoğunluk değerlerinin hesaplanması, 3)

Mikrogravite yönteminden elde edilen residüel gravite değerlerinin bu yoğunluk değişimlerine göre modellenerek

2B’lu zemin- anakaya modellerinin oluşturulmasıdır. Oluşturulan modeller incelendiğinde özellikle denize yakın

kısımlarda zemin kalınlığının 300-400 m olduğu ve çok sayıda tabakadan oluştuğu görülmektedir. Çalışma alanın

Kuzey ve Güneyine doğru gidildikçe zemin kalınlığının azaldığı görülmektedir. Tabakaların topoğrafyası yatay

ve düşey yönde değişimler göstermektedir.

Şekil 1. Çalışma Alanının konumu ve jeomorfolojisi



2. ARAZİ ÇALIŞMASI

Bornova ovası ve çevresinde yüzey dalgası ve mikrogravite yöntemleri ile veriler toplanmıştır. Bu çalışma

kapsamında iki profil boyunca 13 adet MASW ve ReMi; 150 adet mikrogravite; 4 adet SPAC ölçümleri

gerçekleştirilmiştir. (Şekil 2).

Şekil 2. Çalışma Alanının jeolojisi ve ölçü noktaları (jeoloji haritası Uzel vd., 2012’den değiştirilerek

alınmıştır)

Pasif kaynaklı yüzey dalgası analizlerinde, sismik enerji genellikle düşük frekans ve uzun dalga boyları ile

yayıldığı için aktif kaynaklı yöntemlere göre, daha derin yer yapılarının incelenmesine olanak verir. MASW-

aktif kaynaklı yüzey dalgası yöntemleri (MASW) ile elde edilen dispersiyon eğrileri göreceli olarak yüksek

frekans aralığında (örneğin 15-50 Hz aralığı) ve sınırlı derinlik için (genel olarak 3-30 metre) belirlenirken, ReMi-

pasif kaynaklı yüzey dalgası yöntemiyle elde edilen dispersiyon eğrileri daha düşük frekans aralığını (örneğin, 3-

15 Hz) ve daha derinlerin incelenmesine (örneğin, 30-100 metre) olanak sağlamaktadır. Hem araştırma derinliğinin

artırılması hem de yüksek çözünürlükte Vs-derinlik profillerinin elde edilmesi için bu çalışmada MASW ve ReMi

yöntemleriyle elde edilen dispersiyon eğrileri birleştirilmiştir (Şekil 3). Birleştirilen dispersiyon eğrilerin ters

çözümüyle Vs-derinlik profilleri elde edilmiştir (Şekil 3).



Şekil 3. Birleştirilmiş dispersiyon eğrisinin ters çözümü ile elde edilen Vs profilleri

3. 2B’LU ZEMİN-ANAKAYA MODELLERİNİN OLUŞTURULMASI

A-A’ ve B-B’ profilleri üzerindeki Residüel gravite anomalisinden 2B’lu zemin-anakaya modelleri oluşturmak

için öncelikle modellemede kullanılacak yoğunluk değerleri S-Hızı değerlerinden yaralanılarak, Pamuk vd. (2017)

de verilen bağıntılar yardımıyla hesaplanmıştır. Hesaplanan yoğunluk değerleri kullanılarak Talwani (1959)

yaklaşımı ile zemin-anakaya modelleri elde edilmiştir (Şekil 4). A-A’ profilinde, Alan-1’de, sismik anakayaya

kadar Vs hızı 760 m/s’den büyük olan 2 farklı tabaka mühendislik anakayası olarak belirlenmiştir. Bu bölgede

sismik anakaya derinliği yaklaşık olarak 1000 m’dir. Alan-2’de ise Vs değeri 760 m/s’den düşük ve toplam zemin

kalınlığı yaklaşık 300 m olan 4 farklı tabaka görülmüştür. Bu tabakaların yoğunlukları 1.66 ile 2.06 gr/cm3

arasında değişmektedir. Ortalama Vs değerleri ise 200-650 m/s arasındadır. Bu birimlerin altında sismik

anakayaya kadar Vs değeri 760 m/s’den büyük iki farklı tabaka vardır. B-B’ kesiti incelendiğinde ise; Alan-1’de,

A-A’ kesitindeki alan-1’e benzer olarak sismik anakayaya kadar Vs hızı 760 m/s’den büyük olan 2 farklı tabaka

mühendislik anakayası olarak belirlenmiştir. Alan-2 incelendiğinde Vs değeri 760 m/s’den düşük toplam zemin

kalınlığı yaklaşık 300 m olan zemin tabakası görülmektedir. Bu birimlerin altında sismik anakayaya kadar Vs

değeri 760 m/s’den büyük iki farklı tabaka vardır. Sismik anakaya derinliği bu bölgede yaklaşık 1200 m’dir. Alan-

3’de ise sismik anakayaya kadar Vs değeri 760 m/s’den büyük olan 3 farklı tabaka mühendislik anakayası olarak

belirlenmiştir. En altta ise Vs değeri 3000 m/s’den büyük ve ortalama yoğunluğu 2.78 gr/cm3 olan sismik anakaya

tabakası bulunmaktadır (Şekil 4).



Şekil 4. a) A-A’ profili boyunca elde edilen 2B’lu zemin-anakaya modeli ve jeolojik kesit b) B-B’ profili

boyunca elde edilen 2B’lu zemin-anakaya modeli

4. SONUÇLAR VE ÖNERİLER

Çalışma alanını etkileyecek olası bir depremde özellikle orta kısımlarda odaklanma problemlerinin ve havza

kenarından oluşan yüzey dalgalarının etkisinin görülme olasılığı bulunmaktadır. Ayrıca, çalışma alanının orta

kısımlarında saptanan anakaya ve zemin arasında sismik empedanslar olmasından dolayı deprem dalgaları

rezonans etkisi yaratabililir. Bu durumun bu üzerinde inşaa edilecek mühendislik yapılarının dinamik yük

hesaplamalarında dikkate alınması önerilir. Bu tip havza etkisi gözlenen alanlarda yapılacak mühendislik

hesaplamalarının 1 boyutta değil 2 ve 3 boyutta yapılması gerekliliği bu çalışmada da görüldüğü üzere büyük

önem taşımaktadır.

Bornova ovasında 400 m değerlerine kadar zemin kalınlığı ve hakim periyot değerleri ortalama olarak 1-1.5 sn

(Pamuk vd. 2017) civarında olması Türk Deprem yönetmeliğinde (TDY,2007) tanımlanan zemin sınıflamalarına

uymadığı gibi birçok zemin sınıflamasında (Eurocode vb.) da uymamaktadır. Zemin kalınlığının bu denli fazla

olduğu yerlerde zemin sınıflaması için Vs30 tanımının kullanılmaması gerekir. Bu çalışmanın sonuçlarına göre

TDY 2007’de kullanılan tasarım spektrumları yetersiz kaldığı anlaşılmaktadır. Yüksek katlı yapıların hızla inşa

edildiği çalışma alanı için elde edilen 2B’lu zemin modelleri dikkate alınarak yapı yapılacak bölge için özel tasarım

spektrumlarının oluşturulması önerilmektedir.



KAYNAKLAR

Akgün, M., Gönenç, T., Pamukçu, O., Özyalın, Ş., & Özdağ, Ö. C. (2013). Mühendislik Ana Kayasının

Belirlenmesine Yönelik Jeofizik Yöntemlerin Bütünleşik Yorumu: İzmir Yeni Kent Merkezi Uygulamaları.

Jeofizik Dergisi, 1304-12.

Erdoğan, B. 1990. İzmir-Ankara Zonu’nun İzmir ile Seferihisar arasındaki bölgede stratigrafik özellikleri ve

tektonik evrimi. TPJP Bülteni. c. 2/1-Aralık 1990. 1-20

Özbek, D. 1981. Altındağ Köyü (İzmir) çevresinin jeoloji ve Altındağ taş ocaklarının mühendislik jeolojisi,

Bitirme Ödevi, Ege Üniversitesi Yerbilimleri Fakültesi Jeoloji Mühendisliği Bölümü, İzmir.

Özer, S., İrtem, O. 1982. Işıklar-Altındağ (Bornova-İzmir) alanı Üst Kretase kireçtaşlarının jeolojik konumu,

stratigrafisi ve fasiyes özellikleri, Türkiye Jeoloji Kurumu Bülteni, 25, 41-47.

Pamuk, E., Akgün, M., Özdağ, Ö. C., & Gönenç, T. (2017). 2D Soil and Engineering-Seismic Bedrock Modeling

of Eastern Part of İzmir Inner Bay/Turkey. Journal of Applied Geophysics.137,104-117

Uzel, B., Sözbilir, H., Özkaymak, Ç., 2012. Neotectonic evolution of an actively growing superimposed basin in

western Anatolia: The inner bay of Izmir, Turkey. Turkish Journal of Earth Sciences 21 (4), 439-471.

İzmİr kÖrfezİ doĞusunda 2b’lu zemİn yÜzey dalgasi … · yöntemler uygulanmıtır. 50 m...

Documents