COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMLERİ KULLANILARAK ADAPAZARI ZEMİN

COĞRAFİ BİLGİ SİSTEMLERİ KULLANILARAK ADAPAZARI ZEMİN SIKILIK DURUMUNUN
HARİTALANMASI
Can KARAVUL 1 , T.Fikret KURNAZ 1 , Günay BEYHAN 1 , Alper KIYAK 1
[email protected], [email protected], [email protected], [email protected]
Öz: 1999 Kocaeli depreminde Adapazarı’nda meydana gelen büyük yıkımların sadece
yanlış yapılaşma nedeniyle değil Adapazarı ilinin sahip olduğu zemin özellikleri ile
yakından ilgili olduğu yapılan incelemeler ile anlaşılmıştır.Bu çalışmada, Adapazarı merkez
bölgesine ait zemin elastik parametre dataları ile Coğrafi Bilgi Sistemleri kullanılarak
oluşturulan haritalarla Adapazarı merkezinin zemin sıkılık durumu hakkında yorum
yapılmıştır.Zemin elastik parametreleri olan Elastiside Modülü , Poisson Oranı, Vs Hızı ve
Kayma Modülüne ait datalar Coğrafi Bilgi Sistemleri kullanılarak haritalanmış ve bu
haritaların birbiri ile olan ilişkileri ve uyumları da irdelenerek zemin sıkılık-gevşeklik
durumu belirlenmiştir. Çizilen parametrik haritalara bakılarak çalışma alanı olarak seçilen
Adapazarı merkez zemininin çok az bir kesiminin sağlam sıkılıkta, geriye kalan büyük
kesiminin ise gevşek ve çok gevşek sıkılıkta malzemelerden meydana geldiği sonucuna
varılmıştır
Anahtar Kelimeler: Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS), Zemin Elastik Parametreleri, Zemin Sıkılık Durumu
1.Giriş
Ülkemizin aktif bir tektonik yapı üzerinde bulunması ve doğal afetlere elverişli bir topoğrafyaya sahip olması
nedeniyle, yerleşime açılmış alanlardaki yapılaşmalarda zemin özellikleri iyi olan bölgelerin tespit edilmesi ve bu
bölgelerin zemin parametre haritalarının oluşturulması gerekliliği özellikle 1999 Marmara depreminde yaşanan can ve
mal kayıpları ile iyice ortaya çıkmıştır.
Adapazarı, muhtelif tarihlerde yıkıcı depremlere maruz kalmıştır. Depremlerde yaşanan acı sonuçların başlıca nedeni,
Adapazarı gibi alüvyon zemin üzerine kurulu bir kentte zemin özellikleri iyi analiz edilmeden, zeminin
taşıyabileceğinden çok daha fazla katlı yapılaşmalara gidilmiş olmasıdır. Deprem riski taşıyan yerleşim alanlarında
zemin özelliklerini gözler önüne sürmek adına CBS (Coğrafi Bilgi Sistemleri) kullanılarak oluşturulacak zemin
parametre haritaları ile yerleşim alanının zemin durumu ayrıntılı şekilde belirlenebilmekte ve bu sayede güvenilir
yorumlar yapılabilmektedir.
Bu konu üzerinde yapılacak çalışmalar sağlam yapılaşmanın temelini oluşturacaktır. Karavul ve diğ., (2004) Kocaeli ili
gölcük ilçesi mikro zemin parametre haritalarının hazırlanması çalışmasını yapmıştır. Bu sayede Gölcük ilçesinin zemin
durumu ve yapılaşmaya ait sorgulama sonuçları elde edilmiştir.
Bu çalışmada ise Adapazarı ili merkez bölgesine ait 330 adet sismik etüd sonucu elde edilmiş parametrelerden analiz
sonrası kalan 260 adet etüde ait parametreler ile oluşturulan haritalar ışığında zeminin sıkılık-gevşeklik durumu tespit
edilmiştir.
2. Bölgenin Genel Jeolojisi
Adapazarı ve çevresinin büyük kısmı bölgede geniş bir alana yayılmış olan Kuvaterner yaşlı alüvyon ile temsil
edilmektedir. Adapazarı, Akyazı, Hendek ovalarını oluşturan bu birim pekişmemiş kum, silt, kil ve çakıldan
oluşmaktadır. Alüvyonu oluşturan malzemeler Sakarya ve Mudurnu nehirleri tarafından Kuzey Anadolu Fay Zonu
(KAFZ) boyunca ve güneydeki tepelerden taşınmıştır. Birim olarak genellikle çakıl-kum-silt serileri görülmektedir. Bu
birimler merceksi veya bantlı şekilde düşük plastisiteli kil ve silt serileri içerirler.
1
Sakarya Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Jeofizik Müh. Böl.,Sakarya
1311
Şekil 1. Adapazarı Merkez Jeoloji Haritası (MTA, 1998)
Bölgeye hakim olan zemin değişik yoğunluklarda çakıllı ve siltli kumdan oluşmaktadır. İnceleme alanı da genelde bu
birimlerden oluşmaktadır.
Alüvyon kalınlığı havza kenarlarından havza ortalarına doğru artmaktadır. Kent merkezinin kuzeydoğusunda DSİ
(Devlet Su İşleri) tarafından yapılan 303 m’lik sondajda ana kayaya ulaşılamamıştır. Komazawa ve diğ. (2001)
yaptıkları jeofizik çalışmada alüvyon kalınlığının yaklaşık 1000 m olduğunu ifade etmişlerdir. Havza güneyinde
Sakarya ve Mudurnu nehirlerinin ovaya girdiği alanlarda oldukça gevşek pekişmemiş çakıllı birimler daha egemendir.
Özellikle havzanın doğu kenarındaki çakıllı birimler, havzayı kenardan besleyen alüvyon yelpazelerine aittir. Havzanın
orta kesimlerinde, Sakarya ve Mudurnu nehirleri boyunca gözlenen fasiyes değişimleri, havzanın gelişimi süresince
gerçekleşen yatak değişimlerinin bir doğal sonucudur. Bölgede yüzeyelenen birimler yaş sırasına göre Tablo 1’de
gösterilmiştir.
1312
Tablo 1 . Adapazarı Yakın Çevresinde Yüzeylenen Kayaçların Jeolojik Özellikleri
Formasyon Simge
Hendek
Formasyonu
Yılanlı
Formasyonu
Çakraz
Formasyonu
Oh
Dcy
Ptrç
Akveren
Formasyonu
Kta
Çaycuma
Formasyonu
Tç
Yığılca
Üyesi
Tçy
Yaş
Kalınlık
Litoloji Ve Renk
Grimsi Sarı-Yeşil Renkli Şeyl Ve Kumtaşı Ardalanmalı,
Alt Ordovisiyen 1500-2000
Grimsi Yeşil-Mor Renkli Kumtaşı Arakatkılı Şeyl
Orta Ve Üst
Ordovisiyen-Alt
Karbonifer
Permiyan
Triyas
Meastrihtiyen
(Üst Kretase)Alt
Eosen
Alt-Orta
Eosen
Oluşum Ortamı
Tabakalanma
Yüzeylenme
Sığ Deniz
Orta,Kalın
Adapazarı
Kuzeydoğusu,Çamdağ
10-600
Açık-Koyu Gri,Siyah Yer Yer Beyaz Renkli Rekristalize
Kireçtaşı,Dolomitik Kireçtaşı,Dolomit
Sığ Deniz-Şelf
İnce,Orta
Kalın
Adapazarı Kuzeyi ,
Kuzeydoğusu
1500
Gri Dolomit,Şeyl,Kırmızı Kumtaşı,Rekristalize
Kireçtaşı,Gereçli Çakıltaşı Çamurtaşı
Karasal
İnce,Kalın
İnce,Orta
Adapazarı Kuzeyi ,
Taşkısığı Mevkii
Adapazarı Kenti
Güney
Sarı ,Beyaz,Grimsi Yeşil Yer Yer Kırmızı Renkli Killi
….
…
Kireçtaşı,Marn,Kiltaşı,Çakıltaşı,Resifal Kireçtaşı,Ve
Volkanitler (Andezit,Bazalt)
…
Kalın
Ve Üneybatı Kenarı
Sarı ,Gri,Grimsi Yeşil Renkli Mika Pullu Kumtaşı
Çamurtaşı,Marn,Çakıltaşı,Nummulitli Kırıntılı
Kireçtaşı
Yamaç Ve Sığ
Deniz Ortamı
İnce Orta Yer
Yer Kalın
Katmanlı
Adapazarı Batısı
Alt-Orta
Koyu Gri ,Kahverengimsi Gri,Kırmızımsı Gri Renkli
Eosen
Piroklastik Kayalar,Andezit,Ve Bazalt
Adapazarı Batı-Güney
…
Orta, Kalın
Akarsu,Sellenme
Örencik
Formasyonu
PliyosenTör
Miyosen
..
Kırmızı,Sarımsı Kırmızı,Kahverengi Renkli Çkıltaşı
Ve Alüvyon
Kumtaşı,Çamurtaşı Ve Kiltaşı
Yelpazesi
1313
Orta-Kalın
Batısı
Adapazarı
Güneyindeki
Yüksek Dağların
Kuzey
Etekleri
3. Bölgenin Tektonik Durumu
Çalışma alanı olan Adapazarı, Kuzey Anadolu Fay Zonu (KAFZ) üzerinde yer almaktadır. KAFZ, yaklaşık 1500 km
uzunluğunda olup, Türkiye ve dünyanın en aktif fay kuşaklarından biridir. Adapazarı, kalın bir alüvyon dolgu, yani
zayıf bir zemin üzerinde yer alması nedeniyle muhtelif tarihlerde meydana gelmiş olan şiddetli depremlerde büyük
hasar görmüştür. Bunun yanında, zemin koşullarından ötürü, deprem esnasında sıvılaşma ve zemin büyütmesi açısından
büyük potansiyele sahiptir.
Çok sayıda araştırmacı (Ketin, 1948, Tokay, 1973, Seymen, 1975, Tatar, 1975, Sipahioğlu, 1984, Şengör ve diğ., 1985,
Barka ve Gülen, 1987, Şaroğlu, 1988, Karavul, 1996) tarafından incelenen Kuzey Anadolu Fay Zonu (KAFZ), ilk
olarak Paleotektonik dönemde Arab Levhası’nın saatin tersi yönünde dönerek Anadolu Levhasını sıkıştırması
sonucunda oluşmuştur. Neotektonik dönemde Anadolu Levhası, KAFZ ve Doğu Anadolu Fay Zonu (DAFZ) boyunca
güney batıya doğru kaymaktadır. KAFZ doğuda Bingöl – Karlıova’dan başlayarak batıda Saros körfezine kadar
uzanmaktadır.
Sakarya Nehri
K
Q
Mudurnu Çayı
Q
ADAPAZARI
SAPANCA
GÖLÜ
Q
GÖLCÜK
HENDEK
Q
İZMİT
Q
Sapanca Gölü
DEĞİRMENDERE
ARİFİYE
Q
Q
Q
AKYAZI
17.Ağustos.1999
Gölcük-Adapazarı
1967
Mudurnu-Adapazarı
Q
İznik
Gölü
Q
Q
GEYVE
Plio-Kuvaterner
Q Havza Çökelleri
0
İZNİK
10
km
Şekil 2. Adapazarı ve Çevresinin Neo-Tektonik Haritası (Koçyiğit ve diğ., 1999)
Şekil 2 de inceleme alanı ve çevresindeki faylar görülmektedir. Marmara bölgesinin güncel tektoniğini inceleyen
araştırmacılar, Kuzey Anadolu Fayı’nın Mudurnu vadisi civarında iki kola ayrıldığını belirtmişlerdir. Bu kollar;
İzmit’ten geçip Marmara Denizi ve Saros Körfezi boyunca Yunanistan’a kadar uzanan kuzey kol, Geyve, İznik, Bursa,
Balıkesir üzerinden Edremit körfezine kadar uzanan güney koldur (Şekil 2). Marmara denizindeki çukurlar ile Sapanca,
İznik ve Manyas Gölleri, Kuzey Anadolu Fay Zonu’na ait kolların doğrultu atımlı hareketleriyle ilişkili olan çek – ayır
(pull – apart) mekanizmasının ürünleri olarak değerlendirilmektedir.
1314
4. Coğrafi Bilgi Sistemleri Kullanılarak Adapazarı İl Merkezinin Zemin Sıkılık Özelliklerinin Haritalanması
4.1. Dataların Elde Edilmesi Ve Süzgeçten Geçirilmesi
Datalar , 32200-36800 Enlemi ile 32200-37800 Boylamı arasında kalan 35 km2’lik alanı kapsayan Adapazarı
merkezinde 330 adet sismik kırılma yöntemi ile yapılan zemin etüt raporlarından elde edilmiştir.Bu veriler 17 Ağustos
1999 Marmara depreminden sonra belediye tarafından yaptırılan genel zemin etüt raporundan ve vatandaşlar tarafından
parsel bazında yaptırılan zemin etüt raporlarından elde edilmiştir.
Çalışma alanını kapsayan 1/13000 ölçekli pafta anahtarı , mahalle sınırları imar pafta alanları , kadastral pafta alanları ,
donatı alanları , yollar sayısallaştırılmış ve projeksiyonlanmıştır.Bu harita üzerine elde edilen datalar koordinatları ile
işlenmiş ve paftalara dağılımlarına bakılmıştır.
Şekil 3. 28-K-1 Paftası Analiz Öncesi ve Sonrası Durumu
28-K-1 paftası içinde yer alan 10 adet zemin sismik kırılma çalışması verilerinin dağılımına bakıldığında (Şekil 3)
saçılmaların olduğu görülmektedir.Bu saçılmalara sebep olan datalar o paftanın zemin parametre değerlerinin
güvenilirliğini azaltmaktadır.Güvensiz olan bu datalar atıldığında Şekil 3’de görüldüğü gibi saçılmalar azalmakta ve
datalar daha güvenilir hale gelmektedir.
Şekil 4. Analiz Öncesi ve Sonrası Genel Durum
1315
Daha sonra bu işlem tüm paftalara uygulanarak 70 adet sismik datanın güvenilir olmadığı tespit edilmiştir(Şekil 4).
Çalışma alanına ait ham datalardan güvensiz datalar çıkarıldıktan sonra 260 adet sismik data kalmış ve çalışma bu
güvenli datalar ile yapılmıştır.
4.2. Zemin Sıkılık Haritalarının Hazırlanması
Çalışma alanı olan Adapazarı il merkezi ; kalın, suya doygun bir alüvyon tabakası ile örtülüdür. Bu sebeple 17 Ağustos
1999 depreminde il merkezinde zemin sıvılaşmaları görülmüştür. Zemin açısından problemli olan bu bölgede bina
yapılırken hiçbir zemin iyileştirmesi yapılmamıştır. 5-6 katlı binaların temel derinlikleri 1-1,5m’yi geçmemektedir.
Binalar genellikle mütemadi veya radyal temel üzerine kurulmuş ve bitişik nizamda yapılmıştır. Bu sebeple zemine
oldukça fazla yük binmektedir. 1-1,5 derinliği olan gevşek veya suya doygun zemin üzerine oturtulan bu betonarme
binalar deprem olmasa dahi risk taşımaktadır.
Çalışma alanına elde edilen sismik verilere göre Elastiside modülü (Şekil 5) , Vs Hızı (Şekil 6) ,Kayma modülü (Şekil
7), Poisson oranı (Şekil 8) haritaları görülmektedir. Bu haritalar da sınıflama (lejant), bayındırlık ve İskan Bakanlığının
hazırlamış olduğu deprem yönetmeliğine uygun yapılmıştır. Elastiside değerleri 200 ile 1580 kg/cm2 arasında, Poisson
oranı değerleri 0.25 ile 0.48 arasında, Vs Hızı değerleri 80 ile 200 m/sn arasında ,Kayma Modülü 72 ile 580 kg/cm2
arasında değişmekte ve 0 - 4.5 m derinliğini temsil etmektedir. Elde edilen bu haritalar incelendiğinde Adapazarı il
merkezinin %99 luk kısmının Z4 sınıfından (deprem yönetmeliğine göre) oluştuğu görülmüştür.. Bu haritalar C.B.S.
Mapinfo Professional ve Vertical Mapper modelleme programları kullanılarak oluşturulmuştur.
Şekil 5. Elastisite Haritası
1316
Şekil 6. Kayma Modülü Haritası
Şekil 7. Vs Hızı Haritası
1317
Şekil 8. Poisson Oranı Haritası
Sonuçlar
Bu çalışmada Adapazarı’nda yapılaşmanın yoğun olduğu şehir merkezi incelenmiştir. Şehir merkezi genelde
Kuvaterner yaşlı alüvyondan oluşmaktadır. 17 Ağustos 1999 depreminden önce bu alüvyon zemin üzerinde bulunan
binaların çoğu depremle birlikte büyük hasar görmüş ve yıkılmıştır. Deprem sonrasında bu bölgede zemin araştırmasına
yönelik çok sayıda çalışma yapılmıştır.
Çalışmamızda, deprem sonrasında Adapazarı merkezinde yapılmış sismik çalışmalara ait veriler incelenmiş ve Coğrafi
Bilgi Sistemleri (CBS) kullanılarak sismik parametre haritaları oluşturulmuştur. Oluşturulan haritalar Adapazarı
merkezindeki zemin durumunu açıkça ortaya koymuştur. Adapazarı’nda yer altı su seviyesinin 0,5 4m arasında
değişmesi Vp ve Vs hızlarının çok düşük çıkmasında önemli bir etkendir. Suya doygun olan ve kil gibi bağlayıcı
malzemenin bulunmadığı alanlar zemin sıvılaşması potansiyeline sahiptir. Haritalara bakıldığında çalışma alanının
hemen hemen tamamının gevşek ve çok gevşek sıkılıkta olduğu görülmektedir.
Olası yeni depremlerde 1999 depreminde yaşanan acı olayların tekrarlanmaması için, Adapazarı’nda yapılacak yeni
yapılaşmalarda merkeze 10-12 km uzaklıkta Adapazarı’nın kuzeyinde yer alan, zemin açısından daha iyi özelliklere
sahip alanların seçilmesi uygun olacaktır.
KAYNAKLAR
1.
2.
3.
AKARTUNA, M., 1968. “Armutlu Yarımadası’nın Jeolojisi”, İ.Ü. Fen Fakültesi Monografisi Sayı 20, İstanbul
BOL, E., 2003. “Adapazarı zeminlerinin geoteknik özellikleri”, Doktora Tezi, SAÜ Fen Bil.Enst., Sakarya
DOĞU, A.H., 2003. “Trabzon ili Çimenli beldesinin mikro zemin parametre haritalarının oluşturulması”, Yüksek
Lisans Tezi, SAÜ Fen Bil.Enst., Sakarya
4. KARAVUL ve diğ., 2004. “Kocaeli ili Gölcük ilçesi mikro zemin parametre haritalarının oluşturulması”, Fatih
Ünv. 3. Coğrafi Bilgi Sistemleri Bilişim Günleri, İstanbul
5. Adapazarı Merkez Jeoloji haritası (MTA, 1998)
6. Adapazarı ve çevresinin Neo-Tektonik Haritası (Koçyiğit ve diğ., 1999)
1318