Final için rapor

  • Published on
    20-Jun-2015

  • View
    315

  • Download
    3

Embed Size (px)

Transcript

<ul><li> 1. T.C. DOKUZ EYLL NVERSTES MHENDSLK FAKLTES JEOFZK MHENDSL BLM MENEMEN OVASININ ZEMN ZELLKLERNN JEOFZK ETTLERLE BELRLENMES BTRME PROJES FNAL SINAVI RAPORU Hazrlayan Fatih ERCAN 2009505057 Danman Yrd. Do. Dr. enol ZYALIN Haziran, 2014 ZMR </li></ul><p> 2. TEEKKR Bitirme projemde bana danmanlk yapan, ayrca bugne dein blmde aldm her dersinde bana yardmc olan ve hibir bilgisini benden esirgemeyen Sn. Yrd. Do. Dr. enol ZYALINa teekkrlerimi sunarm. Blm bakanmz ve kayt danmanm Sn. Prof. Dr. . Rahmi PINARa sayglarm, sevgilerimi ve teekkrlerimi bir bor bilirim. Mezuniyet aamasna gelene kadar her manada ders aldm blmdeki akademisyen ve retim grevlisi deerli hocalarma teekkr ederim. Eitim hayatm boyunca maddi ve manevi hibir desteini benden esirgemeyen aileme, ahsi hibir kar gzetmeksizin bana yardmc olan dostlarma, iyi gnde ve kt gnde gelecei paylamak istediim yoldama sonsuz teekkrler. 3. ZET Jeofizik yntemler yardmyla zmir Menemen ovasnn zemin zellikleri belirlenmitir. alma alannn snrlar kuzeyde Buruncuk, douda Yankky ve Doa, gneyde ise Musabeyin arasnda kalan blgedir. Genel anlamyla ovann sediman birikimleri st seviyededir. Jeofizik lmler sayesinde yer alt yaplar aydnlatlmtr. Yaplan sismik krlma, MASW ve ReMi yntemleri sayesinde yer iinin Vp ve Vs hzlar haritalanmtr. Ayrca mikrotremr lmleri sayesinde de alma alannda kalan Menemen ovasnn zemin hakim periyodu belirlenmitir. Anahtar szckler: Menemen ovas, zemin zellikleri, sismik krlma, MASW, mikrotremr. 4. iii NDEKLER Sayfa Tablo Listesi v ekil Listesi vi BLM BR GR 1 BLM K YNTEM 3 2.1. Sismik Krlma Yntemi 3 2.1.1.Sismik Dalgalar 3 2.1.1.1. Boyuna Dalgalar (P) 4 2.1.1.2. Enine Dalgalar (S) 4 2.1.2. Vp/Vs Orannn Poisson Oran le Olan likisi 5 2.1.3. Dinamik Elastik Parametreler 7 2.1.3.1. Sismik P dalgas (Boyuna Dalga Hz (Vp)) 7 2.1.3.2. Sismik S Dalgas (Kayma veya Kesme Dalgas (Vs)) 8 2.1.3.3. Younluk: (gr/cm3) 10 2.1.3.4. Poisson Oran;( ) 10 2.1.3.5. Kayma (Shear) Modl (, kg/cm2) 11 2.1.3.6. Elastisite Modl (E, kg/cm2) 12 2.1.3.7. Bulk (Skmazlk) Modl- (K kg/cm2) 13 2.1.3.8. Zemin Hkim Titreim Periyodu (To, sn) 14 2.1.3.9. Zemin Bytmesi 14 2.2.Yzey Dalgalarnn ok Kanall Analizi (MASW) Yntemi 15 2.2.1. Yzey Dalgalar 17 2.2.1.1. Rayleigh Dalgas(R) 17 2.2.1.2. Love Dalgas(L) 18 2.3. ReMi Yntemi 18 2.4. Mikrotremr Yntemi 19 2.4.1. Mikrotremr Kavram 19 5. iv NDEKLER Sayfa 2.4.2. Mikrotremrlerin Genel zellikleri 19 2.4.3. Mikrotremrlerin Kaynaklar 19 2.4.4. Mikrotremrn Dalga erii 20 2.4.5. Mikrotremrlerin Kullanm Amalar 21 2.4.6. Mikrotremr Kaytlar 21 BLM ALIMA SAHASININ JEOLOJS 23 3.1. Giri 23 BLM DRT ARAZ VE SAHA ALIMALARI 26 4.1. nceleme Alannda Yaplan Jeofizik almalar 26 BLM BE SONULAR 28 5.1. Jeofizik Deerlendirme Sonular 28 5.1.1. Sismik Krlma Deerlendirmesi 28 5.1.2. MASW Deerlendirmesi 30 5.1.2.1. Bir Boyutlu (1D) MASW Deerlendirmesi 30 5.1.2.2. ki Boyutlu (2D) MASW Deerlendirmesi 32 5.1.3. Yer altnn Dinamik ve Elastik Parametrelerinin Hesaplanmas 33 5.1.4. ReMi Deerlendirmesi 36 5.1.5. Mikrotremr Deerlendirmesi 37 KAYNAKLAR 39 6. v TABLO LSTES Sayfa Tablo 2.1. P dalgas hz ile zeminlerin ya da kayalarn sklebilirlikleri 7 Tablo 2.2. S dalga hzlarna gre kaya ve zeminlerin snflandrlmas 9 Tablo 2.3. Zemin birimlerinin younluk snflamas 10 Tablo 2.4. Poisson oran ve Vp/Vs oranna gre Zemin/Kaya ortamlarnn skl 11 Tablo 2.5. Kayma modl deerlerine gre zemin ya da kayalarn dayanm 12 Tablo 2.6. Elastisite modl deerlerine gre zemin ya da kayalarn dayanm 13 Tablo 2.7. Bulk modl deerlerine gre zemin ya da kayalarn dayanm 13 Tablo 4.1. Jeofizik lm Koordinatlar 27 Tablo 5.1. Sismik krlma ynteminden elde edilen yer alt parametreleri 29 Tablo 5.2. MASW ynteminden elde edilen yer alt parametreleri 31 Tablo 5.3. Dinamik ve elastik parametreler 34 Tablo 5.4. Sismik krlma ve MASW almasndan elde edilen dier parametreler 35 Tablo 5.5. Mikrotremr ynteminden elde edilen zemin parametreleri 38 7. vi EKL LSTES Sayfa ekil 2.1. Sismik dalgalarn yeryznde yaynm 4 ekil 2.2. P dalgas geometrisi 4 ekil 2.3. S dalgas geometrisi 5 ekil 2.4. Vp/Vs oran ile Poisson orannn ilikisi 6 ekil 2.5. Rayleigh dalgas yaylm geometrisi 17 ekil 2.6. Love dalgas yaylm geometrisi 18 ekil 3.1. zmir ve evresinin genelletirilmi jeoloji haritas (MTA) 24 ekil 3.2. alma sahas ve evresine ait stratigrafik kolon kesit (MTA) 25 ekil 4.1. lm koordinatlarnn uydu zerinde iaretlenmi grnts 27 ekil 5.1. 10 Nolu Sismik Krlma Var Zaman ve Yer alt Kesiti 28 ekil 5.2. 10 Nolu 1D MASW Dispersiyon ve Yer alt Kesiti 30 ekil 5.3. 10 nolu 2D MASW Yer alt Kesiti 32 ekil 5.4. 10 Nolu ReMi S Dalgas Hz Yer alt Kesiti 36 ekil 5.5. 10 Nolu Mikrotremr Pencerelenmi Sinyal ve H/V Grafii 37 8. 1 BLM BR GR Jeofizik yntemler, zemin etd almalarnda sklkla kullanlmaktadr. Bilindii zere zemin etd almalarnn etki derinlii dk, yani rezidel kapsamdadr. Bu balamda, yaplacak almaya ilikin uygun Jeofizik yntem belirlenmeli, arazi almas yaplmal ve sonular ortaya konmaldr. Sismik Krlma yntemi, zemin etd almalarnda etkin bir rol oynamaktadr. Yntemin uygulanabilirliinin her arazi artlarnda gerekletirilebilmesi bakmndan, zemin etd raporlarnn hazrlanmasnda en sk kullanlan jeofizik yntemdir. Yntemin temeli yeraltna yapay olarak gnderilen sinyalin, alclara varaca zamann kaydedici tarafndan kaydedilmesidir. MASW yntemi, yzey dalgalarnn ok kanall analizinden olumaktadr. Uygulamas sismik krlma yntemine benzese de, deerlendirme ve sonu ksmlar olduka farkldr. Bu yntemin uygulamas basit iken, deerlendirme ksmnda kiinin kendi inisiyatifine bal almalar yaplr. Bu sebeple deerlendirme yapacak kiinin bu yntemle ilgili bilgi ve tecrbesinin yksek olmas gerekmektedir. ReMi, krlma mikrotremr yntemi, derinlikle S dalgas hz deiimini ierir. Bu yntem, dier iki yntemin dnda, doal kaynakldr. Yani, yer iine herhangi bir kaynaktan yaylan sinyal gnderilmemekte, yerin doal sarsnm zelliine bal olarak lmler alnmaktadr. En az 5-10 kayt alnmas gerekmektedir. Her bir kaydn uzunluu da 30 sn olmaldr. Mikrotremr yntemi de, doal kaynakl bir jeofizik yntemdir. Bu yntemde, lm alan kiiye gre deien, en az 30 dakikalk titreim kaytlar alnr. Bunlar ilgili programlarca deerlendirilerek yeraltnn hakim titreim periyodu belirlenmeye allr. 9. 2 zmir li, Menemen lesinde yaplan jeolojik-jeoteknik zemin etd almalarnda, Jeofizik yntemlerden Sismik Krlma, MASW, ReMi ve mikrotremr yntemleri uygulanmtr. Zemin etd almalarnn amac, rezidel olarak aratrma yaplan arazinin yer alt jeolojisini saptamaya yneliktir. Bu balamda hazrlanan raporlarda, bina ykseklii ve kat adedi gibi bilgilerden yararlanlarak, temel derinlii, zemin bytmesi, zemin yatak katsays ve zemin hakim titreim periyodu ile zeminin emniyetli tama gc hesaplar yaplr. Yaplan almalar sonucunda yer alt yapsn aydnlatc haritalar ve elastik parametreler belirlenerek sonular ortaya konmutur. Menemen ovasnn genel jeolojisinden yararlanlarak elde edilen sonular karlatrlm ve birebir uyum gzlenmitir. Sediman havza ierisinde kalan alvyon tabakalar tam olarak kestirilmi ve tabaka ayrmlar saptanmtr. Bu raporda, bitirme projesi kapsamnda yaplan almalardan birer rnek sunulacaktr. Bu balamda, 15 noktada alnan lmlerden 10 nolu noktadaki tm yntem deerlendirmeleri verilecektir. Bunun yan sra, almalar sonunda elde edilen sismik Vp ve Vs hzlarnn tablolar ile bu hz bilgileri ve tabaka kalnlklar ile elde edilen zeminin dinamik ve elastik parametreleri de tablo halinde verilecektir. Ayrca, sismik hz bilgilerinin yan sra mikrotremr ynteminden elde edilen maksimum genlik ve zeminin hakim titreim periyodu ile zeminin hakim frekans da tablo halinde sunulacaktr. 10. 3 BLM K YNTEM 2.1. Sismik Krlma Yntemi Sismik prospeksiyon yntemleri, yapay olarak elde edilen ve depreme benzeyen sarsntlarla yeraltnn yapsn aramakta kullanlr. Yeryznde ya da yeryzne yakn bir derinlikte belirli bir ilem sonucu olarak esneklik (elastik) dalgalar retilir. Bu dalgalarn yeraltnda yaylrken yansma ve krlmalarndan oluacak dalgalar yeryznde alc aletlere kaydedilir. Kaydedilen parametre bir dalgann kaynaktan kp alcya gelmesi iin geen zamandr. Ayrca kaynak ile alglayc arasndaki uzaklk yeryz boyunca llebildiinden, bilinen bir parametre olarak hesaplarda kullanlr. 2.1.1.Sismik Dalgalar Sismik enerji kaynandan kp yer iinden geerek alcya veya jeofona gelirken bir tek partikln izdii ekil sismik dalgack olarak adlandrlr. Normalde sismik enerjinin izdii yol zerinden geilen her tabakann homojen, izotrop ve tam elastik olduu varsaylr. Deprem srasnda aa kan enerji, ses veya su dalgalarna benzeyen ve sismik dalgalar ad verilen dalgalar ile yaylr. Bu dalgalardan Cisim Dalgalar, P dalgalar ve S dalgalar olarak ikiye ayrlr. P dalgalar, en hzl yaylan bu yzden deprem kayt aletlerinde (sismograf) en nce grlen dalgalardr. P dalgalarnda, titreim hareketi yaylma dorultusu ile ayndr. Daha yava yaylan S dalgalar, kayt aletlerinde ikincil olarak grlen ve titreim hareketi yaylma dorultusuna dik olan dalgalardr. S dalgalar sv iinde yaylamazlar. Yzey Dalgalar ise Cisim Dalgalarna gre daha yava yaylrlar ancak genlikleri daha byktr. Hz daha fazla olan Love ve genlii daha byk olan Rayleigh dalgalar olarak ikiye ayrlrlar. Yaplarda ykma yol aan dalgalar S dalgalar ile yzey dalgalardr. 11. 4 ekil 2.1. Sismik dalgalarn yeryznde yaynm 2.1.1.1. Boyuna Dalgalar (P) Bu tip dalgalar, skma veya ilk dalgalar olarak bilinirler ve sadece P dalgas eklinde ifade edilirler. Partikl yer deitirmesinde ekil deiiklii olmadan hacim deiiklii oluuyorsa, bu koullarla yaylan dalgalara boyuna dalga denir. Boyuna dalgalarla skma ve genlemeyi temsil eden titreim dorultusu dalga yaynm dorultusuyla ayndr. ekil 2.2. P dalgas geometrisi 2.1.1.2. Enine Dalgalar (S) Enine dalgalarn yaynm srasnda elemanlarla ekil bozulmalar, yani alar deiimi gzlenir. Bunun nedeni dalga yaynmnda partikl titreim dorultusu yaynm dorultusuna diktir. Bu tr dalgalara enine veya S dalgalar denir. 12. 5 )2P(1 E p G V p G 3 4 k V S P S dalgalarnn iki ekli vardr. S dalgalarnn yaynmnda enine olan parack salnm yatay dzlem zerinde ise dalga SH adn alr. Eer parack hareketleri dey dzlem zerinde kalyorsa SV dalgas olarak adlandrlr. ekil 2.3. S dalgas geometrisi 2.1.2. Vp/Vs Orannn Poisson Oran le Olan likisi Kayalarn elastik zelliklerinin belirlenmesi yannda bunlara bal olarak hzlarnn bilinmesi nemli yer tutar. Elastisite parametreleri ile dalga hzlar arasndaki iliki forml 2.1deki gibidir: Hzlar elastisite sabitleri k ve G ile yakndan ilgilidir. k ve G modlleri nemli bir parametre olan Poisson orannn () hesaplanmasnda kullanlr. P ve S dalgalarnn birbirine oran forml 2.2deki haliyle; 21 )1(1 V V S P 2)V/V(2 2)V/V( 2 SP 2 SP (2.1) (2.2) 13. 6 bants ile verilir. Bu bantdan Poisson oran Vp/Vs hz oran cinsinden bulunabilir. Poisson orannn genellikle olan deeri yukardaki bantda yerine konarak forml 2.3e ulalr; olarak bulunur. Bu da kat cisimlerde P dalgasn S dalgasndan 1.7 kez daha hzl yayldn ifade etmektedir. Svlarda Rijidite modl G=0 olduundan dolay S dalgas yaynm gereklemez. Derinde bulunan Sedimenter kayalarn pek ou 0.2 ile 0.36 arasnda Poisson orannda sahip olduu Vp/Vs hz oran 1.6 ile 2.2 arasndadr. ekil 2.4. Vp/Vs oran ile Poisson orannn ilikisi 7.13 V V S P (2.3) 14. 7 2.1.3. Dinamik Elastik Parametreler 2.1.3.1. Sismik P dalgas (Boyuna Dalga Hz (Vp )) Bu tr dalgalar, skma veya ilk dalgalar olarak adlandrlrlar. Bu dalgalarn yaynm srasnda skmadan dolay kbik genleme veya hacim deiiklii olur. Boyuna dalgalarda skma ve genlemeyi temsil eden titreim dorultusu dalga yaynm dorultusuyla ayndr. Dolaysyla skabilir (gevek) zeminlerde P dalgas hz dk, skmas zor zeminlerde (kaya) P dalgas hz yksek kacaktr (Tablo 2.1). Tablo 2.1: P dalgas hz ile zeminlerin ya da kayalarn sklebilirlikleri (Bilgin, 1989) P dalgas hz (m/sn) Sklebilirlik 300600 ok Kolay 600900 Kolay 9001500 Orta 15002100 Zor 21002400 ok zor 24002700 Son Derece zor 15. 8 2.1.3.2. Sismik S Dalgas (Kayma veya Kesme Dalgas (Vs )) Kayma dalgalarnn yaynm srasnda elamanlarda ekil bozulmalar, yani alarda deiim gzlenir. Bunun nedeni de dalga yaynmnda paracklarn titreim dorultusunun, dalga yaynm dorultusuna dik olmasndandr. Doal olarak kayma dalgas hzlar malzemenin ekil bozunumuna veya burulmaya kar direnci varsa meydana gelmektedir. Suda S dalgas hznn 0 olmasnn nedeni de suyun burulmaya ve ekil deitirmeye kar direncinin olmamas ve kesilebilmesi zelliindendir. Normalde P dalgas ile S dalgas birlikte artp birlikte azalm eilim gsterirler, ancak suda P dalgas yaklak olarak 1500 m/sn civarnda bir deer alrken S dalgas hz 0dr. nk suyun skma zellii olmadndan P dalga hz yksektir. Suda S dalgas hznn 0 olmasnn nedeni ise suyun burulmaya ve ekil deitirmeye kar direncinin olmamas ve kesilebilmesi zelliindendir (Tablo 2.2). 16. 9 Tablo 2.2: S(kayma veya kesme) dalga hzlarna gre kaya ve zeminlerin snflandrlmas. (DBYBHY, 2007) Kayma Dalgas Hz (m/sn) Yerel Birim Tr Zemin Grubu 1000 Masif volkanik kayalar ve ayrmam salam metamorfik kayalar sert ve imentolu tortul kayalar A 17. 10 2.1.3.3. Younluk: (gr/cm3 ) Boyuna dalga hzna gre ampirik olarak Gardner vd. (1974) tarafndan verilen younluk aadaki formlden hesaplanr (Forml 2.4). Younluk snflamas Tablo 2.3de verilmitir. = d=0.31*Vp 0.25 (gr/cm3 ) Tablo 2.3: Zemin Birimlerinin Younluk Snflamas: (Keeli, 1990) Younluk: (gr/cm3) Tanmlama 2.20 ok Yksek 2.1.3.4. Poisson Oran;( ) Formasyonun enine birim deimesinin boyuna birim deimesine oran olarak tanmlanr. Mhendislik jeofiziinde poisson oran, ett sahasndaki zemin ve kayacn suya doygunluk derecelerini aydnlatma asndan nemlidir. Vp ve Vs dalga hzlar yardmyla bulunur. Poisson oran kesinlikle 0.5 deerini geemez. Bu oran 0.5e yaklatka suya doygunluk artar. Bu oran, gzeneksiz ortamlarda 0- 0.25 aras, orta dereceli gzenekli ortamlarda 0.25-0.35 aras ve gzenekli ortamlarda ise 0.35-0.50 arasnda deimektedir. Poisson oran birimlerin katln bir baka ifadeyle gzenekliliini ifade etmektedir (Tablo 2.4). Birimsizdir. Vp ve Vs hzna gre ampirik olarak Bowles (1988) tarafndan verilen Poisson oran forml 2.5den hesaplanr. P= (Vp 2 -2*Vs 2 )/(2* Vp 2 -2*Vs 2 ) (2.4) (2.5) 18. 11 Tablo 2.4: Poisson oran ve Vp/Vs oranna gre Zemin/Kaya ortamlarnn skl. (Ercan, 2001) Poisson Oran;( ) Sklk Vp/Vs 0.5 Cvk- Sv 0.4-0.49 ok Gevek -2.49 0.3-0.39 Gevek 2.49-1.87 0.20-0.29 Sk Kat 1.87-1.71 0.1-0.19 Kat 1.71-1.5 0-0.09 Salam Kaya 1.5-1.41 2.1.3.5. Kayma (Shear) Modl (, kg/cm2 ) Cismin ekil deitirmeye kar gsterdii direnten Kayma modl, S dalga hz ve younluun yardmyla bulunur. Kayma modl elastisite modlnde bulunmas iin gereken parametrelerden biridir. Birimi kg/cm2 dir. Kayma modl zellikle heyelan sahalarnda yama aa etkenden kuvvetin hesaplanmasnda, byk makinelerin almalar sonucu ortaya kan yksek miktardaki titreimlerin etkilerinin, patlatma ve depremin etkisi altnda kalan blgelerdeki yaplarn stabilitesi ve gvenlii iin bilinmesi gereken nemli bir parametredir. Makaslama gerilmelerine yani yatay kuvvetlere kar formasyonun direncini gsterir. Svlarn makaslamaya kar direnci olmadndan bu parametre sfrdr. Kayma modl ne kadar yksekse, formasyonun makaslama gerilmelerine yani yatay k...</p>