Yalova il merkezinde alüvyon çökellerin mühendislik özellikleri

Abstract

17 Ağustos 1999 Gölcük depreminde Safran deresi boyunca çökelen alüvyon istif üzerinde yer alan Yalova il merkezindeki yapılarda ağır hasar ve yıkımlar oluşmuştur. Bu çalışmada Yalova belediyesi ve özel firmalarca açılan araştırma sondajları ve bu çalışmalardan elde edilen arazi ve laboratuvar deneyleri altlık olarak kullanılmıştır. Böylelikle alüvyal istifin yer altı yapısı (litoloji, yanal-düşey yayılım, kalınlık, yeraltısuyu vb. özellikleri), jeoteknik özellikleri, taşıma gücü, sıvılaşma ve oturma problemleri tespit edilmiştir. Bu özelliklerden yaralanılarak deprem hasarları ile zemin arasındaki ilişki ortaya konulmuştur.Alüvyon istif, bu çalışmada kum hakim alüvyal birimler ve kil hakim alüvyal birimler olarak iki alt birime ayrılmıştır. İstifin tabanında kil hakim birimler yer almakta olup, altta yeşil-mavimsi gri renkli, organik madde içerikli, bataklık çökelleri ile başlar daha üstte kahverenkli taşkın ovası killeriyle devam eder. Kil hakim birimleri üzerine yanal ve düşeyde geçişli olarak çökelen kumlu birimler çökelir. Kum hakim birimler denizel kökenli mavimsi gri renkli, fosil kavkılı siltli kumlarla başlar devamında karasal kökenli kahverenkli, çakıllı kum birimleriyle devam eder. Bu iki birim birbirleriyle düşeyde ve yanalda geçiş gösterirler.Kum hakim alüvyal birimler; zemin özellikleri açısından SM-SP-SC-SW grubunda, kil hakim alüvyal birimler; CL-CH grubu olup az da olsa MH-OH-ML-OL grubuna girmektedir. Kil hakim birimlerde emniyet gerilme değerleri 0,63-3,08 kg/cm2 arasında değişmekte olup ortalama 1,24 kg/cm2'dir. Kum hakim birimlerde ise 0,79-5,84 kg/cm2 arasında değiştiği ve ortalama 1,65 kg/cm2 olduğu görülmüştür. Hacımehmet ovası kil birimlerinde yapılan konsolidasyon deneyleri sonucunda sıkışabilir tabaka kalınlığının artması durumunda radye temeller için oturmanın müsade edilebilir sınırları aştığı görülmektedir. Çalışma alanı sıvılaşma potansiyeli olarak 3 farklı bölgeye ayrılmıştır. 1.Bölge, ? 5 metre sıvılaşma potansiyeli olan alanlar, 2.Bölge, 0-5 metre arasında sıvılaşma potansiyeli olan alanlar ve 3.Bölge, sıvılaşma riski olmayan alanlardır.İnceleme alanındaki yapılarda meydana gelen yıkımların ve ağır hasarların, Hacımehmet ovasında; Safran deresinin batı kısmında, Fevziçakmak mahallesinde; Fırın sokakta, Bahçelievler mahallesinde; Marmara caddesi, Spor caddesi, Fatih caddesinin belli kısımlarında ve Bağlarbaşı mahallesinde Yaşar Okuyan Bulvarı üzerinde yoğunluk kazandığı görülmüştür. Bu alanlarda meydana gelen hasar dağılımlarının sadece zemin yada bina kalitesinden kaynaklanmadığı, bir çok etkenin birlikte komplike olarak etkimesi sonucu oluştuğu anlaşılmaktadır. Bu hasarlarda, alüvyon istifinin kalınlığı ile deprem sırasında oluşan yüzey dalgalarının yapı ile arasındaki ilişkisi meydana gelen hasarlarda etkin olmuştur. Alüvyon kalınlığının artmasıyla yüksek yapılar (Hacımehmet ovası 5-6 katlı yapılar) depremden daha fazla etkilenmiş, istifin kalınlığının az olduğu (5-7 m) ve kısa mesafede Kılıç formasyonunun sert zeminlerinin yeraldığı alanlarda (Bahçelievler mahallesi ve Fırın sokakta) sismik yansımanın gelişebileceğini düşündürmektedir. Alüvyon istiflerinin yanalda ve düşeydeki değişimi hasar oluşumundaki diğer önemli faktörlerden biridir. Yıkımın yoğun olduğu bölgelerden Yaşar Okuyan Bulvarı'nda bataklık çökelleri ile denizel çökellerin geçişli olduğu ve Fırın sokakta ise karasal istiflerle denizel istiflerin geçişli olduğu görülmektedir.Rüstempaşa ve Bahçelievler mahallesinde, 9-10 metrelerden sonra yer alan su muhtevası yüksek, dayanımları düşük bataklık killerinin bulunduğu alanlarda, bataklığın sismik izolasyona sebep olması hasarın az olmasında önemli etkendir.Diğer önemli etken, Kuzey Anadolu Fayı'na dik olarak gelişen ve Safran deresinin oluşumunda etkin rol oynayan çekim fayıdır. 17 Ağustos depreminde gelişen yüzey dalgaları, bu fay üzerinde büyütmeye yol açarak yapısal hasarlara neden olduğu meydana gelen yıkımların hat boyunca yoğunlaşmasından anlaşılmaktadır. Depremde oluşan hasarlardaki yoğunluk dağılımı ile sıvılaşma potansiyeli arasında net bir ilişkinin görülmemesinden dolayı, sıvılaşmanın hasarda tek etkin parametre olarak ortaya çıkmadığı anlaşılmaktadır.Yalova şehrinin yeniden planlanması gerekliliği ortaya çıkmakta olup alüvyon sahaların yerleşim için uygun alanlar olmadığı ve toplu konut planlamasına elverişli ortamın bulunmadığı görülmektedir. Planlamada şehrin taşınmasının ekonomik zorlukları gözönünde bulundurulduğunda, yeni yapılaşmaların daha güneyde Yalakdere ve Kılıç formasyonlarının bulunduğu sağlam zeminler üzerinde seçilmesi önerilir. Şehrin planlaması bu doğrultuda yeniden ele alınmalıdır.

During the August 17, 1999 earthquake, heavy damage and destruction occurred within the Yalova city centre located on the alluvium deposits along the Safran Creek. Field and laboratory tests carried out by the municipality and private firms were used as a basis during this study.As a result, substructure of the alluvium (lithology, vertical-lateral spread, thickness, ground water level etc) were investigated, and engineering geology of the alluvium underlying the Yalova city was described, determining geotechnical properties, bearing load, liquefaction and subsidence potential. Using these properties, interrelationship between damage and foundation was evaluated.In this study, the alluvial deposits were classified into two sub units as `sand-dominant alluvial unit? and `clay-dominant alluvial unit?. In the lower part of the sequence, there is the clay dominant unit and it begins with green, bluish-gray colored organic rich marsh sediments and continues with brown colored flood plain clay horizons. Over the clay dominant layers there are the sand dominant units. The sand dominant unit begins with gray colored silty sand of marine origin, enriched in fossil shells, and continues upward with brown colored terrestrial pebbly-sand unit. These two units are gradational in the lateral and vertical sense.Sand dominant alluvial deposits are in soil category SM-SP-SC-SW; clay dominant alluvial deposits are predominantly in CL-CH, but sometimes lie in MH-OH-ML-OL soil category. For the clay-dominant deposits, allowable bearing load ranges between 0.63-3.08kg/cm2 and is in average 1.24 kg/cm2. For sand-bearing deposits, it ranges between 0.79-5.84kg/cm2and is in average 1.65kg/cm2. Consolidation tests for the clay horizons in the Hacımehmet area indicate, as a result of increase in the compressible layer thickness, the subsidence exceeds allowable limits for radial foundations. The study area was divided into three areas in terms of liquefaction potential. The first area has liquefaction potential at ? 5 m, the second has liquefaction potential between 0-5m, and the third has no potential.In the study area, the destruction and heavy damage was localized in the Hacımehmet area, to the west of the Safran Creek, in the Fevziçakmak neighborhood on the Fırın Street, in the Bahçelievler neighborhood on the Marmara Avenue, the Spor Avenue and on parts of the Fatih Avenue, in the Bağlarbaşı neighborhood on the Yaşar Okuyan Boulevard. In these areas, it appears damage distribution was not only caused by the soil and construction qualities, but by complicated interplay of many parameters. For these damages, the thickness of the alluvial deposits and interaction of surface waves with the construction is effective. With the increase of the alluvium thickness, high buildings (5-6 floor in the Hacımehmet area) were affected more from the earthquake; in areas where the deposits are thinner (5-7m) and in short distance to hard sediments of the Kılıç Formation are present (Bahçelievler neighborhood, Fırın Street) seismic reflection is considered a possible cause of the damage. The variation of the characteristics of the alluvial deposits in the vertical and lateral sense is another important parameter. In the heavy damage areas of the Yaşar Okuyan Boulevard marsh and marine sediments, and on the Fırın Street terrestrial and marine sediments show transitions.In the Rüstempaşa and Bahçelievler neighborhoods, at depths of 9-10m the occurrence of low strength marsh clays with high water content is considered effective for low damage, providing seismic isolation.The other important factor is a gravity fault normal to the North Anatolian Fault which causes the formation of the Safran Creek. Augmentation of surface waves resulting from the 17 August earthquake along this fault is the cause of localization of the damage along this lineament. The absence of a clear relationship between hazard damage and liquefaction indicates the liquefaction is not the only parameter.The alluvial deposits are not suitable for construction of settlements and a new planning for the Yalova city is needed. Considering economical limits for the relocation of the city, areas over stronger lithology of the Yalakdere and Kılıç formations are proposed. The planning of the city should be considered in this view.