Bahçelievler (İstanbul) dolayındaki litolojilerin jeoteknik değerlendirmesi

Abstract

ÖZET İstanbul Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Jeoloji Mühendisliği Anabilim Dalı Uygulamalı Jeoloji programında yüksek lisans tezi olarak hazırlanan bu çalışma; `Bahçelievler (İstanbul) Dolayındaki Litolojilerin Jeoteknik Değerlendirmesi` başlığı altında, İstanbul ili, Bahçelievler ilçesi sınırlan dahilinde yer alan kesimde bulunan bölgenin jeolojisini, bu jeolojik birimlerin jeoteknik parametrelerinin tespitim ve olası sorunlara yönelik yorumlan içeren bir çalışmadır. İnceleme alanının en yaşlı jeolojik birimi, Sarmasiyen yaşlı Çukurçeşme formasyonudur. Bu birim üzerine konkordan olarak gelen Sarmasiyen yaşlı gölsel ortam çökeli olan Güngören formasyonu gelmektedir. Bu birim üzerinde yine uyumlu olarak bulunan acı su ortamı çökeli olan Sarmasiyen yaşlı Bakırköy formasyonu yer alır. Bu birimlerin en üst kesiminde ise Kuvaterner yaşlı olan alüvyon bulunur. Bu birimlerden başka Bakırköy formasyonunda açılmış taş ocaklanmn doldurulması ve diğer kesimlerdeki çeşitli harfiyat malzemesinin dökülmesi ile oluşan güncel yapay dolgular da mevcuttur. Çukurçeşme formasyonu dahilinde yer alan birimlerin N30 değerleri; 26 - 74 değerleri arasında yer alıp Nso'dan hesaplanan parametreler ise; düşey yatak katsayısı; 2100 - 5550 ton/m3 değerleri arasında, içsel sürtünme açısı; 37 - 50° arasında elastisite modülü ise 21500 - 44500 kPa arasında değişmektedir. Birimden elde edilen temsili zemin emniyet gerilmesi N3o'a göre; 186 kPa - 224 kPa arasında, sismik verilere göre; 290 kPa olarak tespit edilmiştir. Güngören formasyonuna ait birimlerin genel özellikleri; N30 değerleri; 18-47 değerleri arasında yer alıp N3o'dan hesaplanan parametreleri ise; düşey yatak katsayısı; 1350 - 3525 ton/m3 değerleri arasında, kohezyonu; 79,2 - 206,8 kPa değerleri arasında, elastisite modülü; 16500 - 31000 kPa arasında, deformasyon modülü; 10,8 - 28,2 kPa arasında, hacimsel sıkışma katsayısı da; 3,829 - 10 m2/MN sayısal değerleri arasında değişmektedir. Birimden elde edilen zemin emniyet gerilmesi derinlikten bağımsız olarak; N3o'a göre, 152 - 407 kPa arasında, laboratuar verilerine göre, 186 - 377 kPa arasında, sismik verilere göre, 140 - 742 kPa arasında tespit edilmiştir. Birimin laboratuar deneyleri sonucunda elde edilen kohezyonu; 96 - 192 kPa ve tanjant elastisite modülü de 18000 - 32000 kPa, sismik çalışmalardan dinamik elastisite modülü ise; 703 - 54620 kPa arasında, poisson oramda; 0,36 olarak tespit edilmiştir. Birim içindeki killer yüksek plastik indekse sahip olan normal - aşın konsolide kil sınırlarında yer alan mühendislik özellikleri sergilemektedir. Birim üzerinde yapılan şişme potansiyeli değerlendirmelerinde Güngören formasyonuna bağlı killerin yüksek şişme potansiyeline sahip olduklan tespit edilmiştir. vnBirim derinliğe bağlı olarak artan jeolojik yük ve çevre yapılardan kaynaklanan yüklere bağlı olarak oturma sürecinde yer aldığından dolayı zeminin taşıma gücü ve temsili zemin emniyet gerilme değerlerinde düzensiz olmasına karşın belirgin bir artış tespit edilmiştir. Bakırköy formasyonunda yer alan killi litolojiler, düşey yatak katsayısı 2250 - 2750 ton/m3, dinamik elastisite modülü 485 - 44044 kPa olarak tespit edilen, aşın konsolide killer olarak davranış sergiledikleri tespit edilmiş olup, hacimsel sıkışma miktarı 5,744 - 7,659 m2/MN sınırlan içinde yer alan zemin özellikleri sergiler. Bakırköy formasyonu dahilinde yer alan killi kireçtaşlan ve kireçtaşlan için yapılan RMR kaya kütle sınıflamasında, en iyi değerlere göre `orta kayaç` sınıfında, en kötü değerlere göre de `çok zayıf kayaç` sınıflarına dahil olup, en iyi kohezyonu `200-300 kPa`, en iyi içsel sürtünme açısı `25-35°`, en kötü kohezyonu `< 100 kPa`, en kötü içsel sürtünme açısı `15°` olarak tanımlanmaktadır. Laboratuar sonuçlarına göre tek eksenli basınç dayanımı; 16880 - 44780 kPa arasında değişmektedir. RQD kaya kalite tanımı değerlerinin ana parametre olduğu sınıflamada ise çok kötü kaliteli kayaç konumundadır. Sismik ölçümlerden elde edilen verilere göre birimin zemin emniyet gerilmesi; 1 50 - 742 kPa aralığında tespit edilmiştir. Alüvyon birimlerinden: kum ve çakılların ortalama N30 değerleri; 10 - >50 değerleri arasında yer aldığı N30'dan hesaplanan parametreleri ise; ortalama düşey yatak katsayısı; 750 - 5175 ton/m3 değerleri arasında, içsel sürtünme açısı; 31-49° arasında bulunan, elastisite modülünün ise 12500 - 42000 kPa arasında değiştiğini göstermektedir. Aynı birimin kil ve sütleri ise; N30 değerleri; 9-27 değerleri arasında yer aldığı Nso'dan hesaplanan parametrelerden, düşey yatak katsayısı; 675 - 2025 ton/m3 değerleri arasında, kohezyonu; 39,6 - 1 18,8 kPa değerleri arasında bulunan, elastisite modülünün ise 12000 - 21000 kPa arasında, deformasyon modülü; 5,4 - 16,2 kPa olan, hacimsel sıkışma katsayısıda; 1,914 - 5,744 m2/MN sayısal değerleri arasında değişmektedir. Birimin laboratuar deneyleri sonucunda elde edilen ortalama kohezyonu; ~76 kPa ve tanjant elastisite modülüde 12500 - 19000 kPa arasında bulunmaktadır. Birim içindeki killer plastik - yüksek plastik indekse sahip olan normal konsolide kil sınırlarında yer alan mühendislik özellikleri sergilemektedir. Kum ve çakıllardan elde edilen, zemin emniyet gerilmesi derinlikten bağımsız olarak; N3o'a göre, 100 - 185 kPa arasında tespit edilmiştir. Kil ve sütlerden elde edüen, temsili zemin emniyet gerilmesi derinlikten bağımsız olarak; N3o'a göre, 74 - 229 kPa arasında, laboratuar verilerine göre ortalama, -146 kPa arasında tespit edilmiştir. Birimlerin sıvılaşma potansiyeli; inceleme alanında yapılan sondajlar kapsamında sıvılaşma potansiyeli gözlenmemiştir. vmİnceleme alanında yer alan güncel dolgular üzerinde detay araştırma yapılmamıştır. Bu tip alanlarda mühendislik yapısı yapımı durumunda projelendirme çerçevesinde temellerin dolgu altındaki birime indirecek temel tipi seçimi yada güncel dolgunun bölgeden hafriyatı sağlanmalıdır. Hidrolojik koşullarda değişimler, yeraltı su seviyesinin yükselmesi veya alçalması, su muhtevası ve boşluk suyu basıncında değişimlere yol açacağından, bunlar kayma mukavemeti parametrelerine düşürücü yönde etkileyecektir. 1. derece deprem bölgesinde yer alan çalışma alanında yapılan çalışmalarda birimlerin her biri lokal alanlarda değişken zemin salınım periyotları, farklı sismik hızlara sahip oldukları gözlenmiştir. Yerel ve ana zemin sınıflaması çerçevesinde elde varolan zemin sondajlarından ve sismik çalışmalardan yararlanılmıştır. Yapılan bu sınıflama da birimlerin her bir bölgede farklı sınıflara dahil oldukları gözlenmiştir. Genel bir sınıflama yapılması mümkün olmamıştır. IX

SUMMARY This study, prepared as a master thesis on the Applied Geology program of the Geologial Engineering Division od the Graduate School of Natural and Applied Sciences of the Istanbul University; covers the local geology of the Bahçelievler Manicipolity, the geotechnical parametres of the units encountered and the comments on possible problems under the heading of `Geotechnical Evaluations of the Lithologe is at Bahçelievler It's Vicinity (Istanbul)`. The oldest age geological unit of the investigation area is also the Çukurçeşme Formation of Sarmasiyea The Güngören Formation, which is Sarmasiyen aged and environment of pond like sediments covers this unit in conformity and again on this unit, the Bakırköy Formation of Sarmasiyen and environment of the hard water sediments exists. The Upper most part of these units are covered with the Quaternary alluvium. There also exists recent landfills made up of the various excavated material and filling of the excavated stone quarrier. The N30 values of the units present in Çukurçeşme Formation vary in between 26 - 74 and the parameters computed from N30 vary in between; the vertical subgrade reaction 2100 - 5550 ton/m3, the angle of internal, friction 37 - 50 °, the moduls of elasticity 21500 - 44500 kPa. The allowable bearing capasity of the units is in between 186 - 224 kPa according to N30 and 290 kPa according to the seismic data. The N30 values of the units of Güngören Formation vary in between 18-47; and the parameters computed from N30 vary in between; the vertical subgrade reaction 1350 - 3525 ton/m2, te cohesion 79.2 - 206.8 kPa, the mopduls of elasticity 16500 - 31000 kPa, the deformation moduls 10.8 - 28.2 kpa and the moduls of volumetric compression 3.820 - 10.0 m2/MN. The allowable bearing of capacity of the unit independent of the dept is in between 152 - 407 kPa with respect to N30, 186 - 377 kPa with respect to laboratory data and 140 - 742 kPa with respect to seismic data. The cohesion of the unit is in between 96 - 192 kPa with respect to laboratory tests, the tangent elasticity moduls is in between 18000 - 32000 kPa, and the dynamic elasticity moduls is in between 703 - 54620 kPa, the poisson ratio is 0.36 with respect to seismic studies. The clays met in the unit present engineering properties. After the swelling potential evaluations on the unit, it was found that the clays met in Güngören Formation has high swell potential. There is a clear increase in the bearing capacity and representative allowable bearing values of the soil depending on the settelement process due to the increasing overburden pressure and the loads coming from the structures.The clayey lithologies met in Bakırköy Formation present over consolidated behaviour with the vertical subgrade reaction of 2250 - 2750 t/m3 and dynamix moduls of elasticity of 485 - 44044 kPa. The moduls of valumetric compression is in between 5.744 - 7.659 m2/MN. From the RMR (Rock Mass Rating) rock masses classification of the clayey limestones and limestones met in Bakırköy Formation it was found test it belongs to `medium rock` with respect to the worst values. Also the best cohesion is 200 - 300 kPa, the best angle of internal friction 25 - 35 °, the worst cohesion `<100 kPa`, the worst angle of internal friction 15°. the unconfined compression streng to varies in between 16880 - 44780 kPa with respect ü laboratory results. According to the RQD rock quality classification, is in very poor quality rock. The allowable bearing capacity of the unit is in between 150 - 742 kPa with respect to seismic measuremnts. Alluvional units, sand gravels have N30 values of 10 - > 50 and the parameters computed from N30; the average vertical subgrade reaction 750 - 2750 ton/m3, the angle of internal friction 3 1 - 45 ° and the moduls of elasticity 12500 - 42000 kPa. The clay and silts of the same unit have N30 values of 9 - 27 and the parameters computed from N30, the vertical subgrade reaction 675 - 2025 ton/m3' the cohession 39.6 - 118.8 kPa, the moduls of elasticity 12000 - 21000 kPa, the deformation moduls 5.4 - 16.2 kPa, the moduls of volume compressibility 1.914 - 5.744 m2/MN. The cohession of the unit from the laboratory tests is at ~76 kPa and the tangent elasticity moduls is in between 12500 - 19000 kPa. The clayey met in the unit present plastic - highly plastic index and normally consolidated clay engineering properties. The allowable bearing capacity of the sand and gravels is in between 100-185 kPa according to N30, independent of depth. The representative allowable bearing capacity of the clay and silts from N30, independent of depth is in between 74 - 229 kPa and ~146 kPa with respect to laboratory datas. There does not liquefaction potential of the units with respect to holes. No detailed study was conducted the recent fills is the investigation area. In case of a constructing a superstructure, the foundations should be selected to reach the under - fill material or the fill material should be removed The changes in hydrological conditions, the rise and descent of the ground water could changes in the water content and pore water pressure, these in turn affect the shear strangth parameters negatively. XIIt was observbed for the studies in the 1st degree earthquake area that the units have different seismic properties. The present holes and seismic studies were utilised for local and main soil classification. It was found that the units belong to various classifications in each area. It was not possible to make a general classification. xn