Çokal baraj yeri ve göl alanının (Gelibolu) jeomühendislik incelemesi

Abstract

ÖZET ÇOKAL BARAJ YERİ ve GOL ALANININ (GELİBOLU) JEOMÜHENDİSLİK İNCELEMESİ 1999 yılında İstanbul Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Jeoloji Mühendisliği Anabilim Dalında yüksek lisans çalışması olarak başlanan bu araştırmada, Çokal Baraj gövdesinin oturacağı alanın sıvılaşma riskinin değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Bu değerlendirmenin yanı sıra bölgede gelişecek bir deprem ile oluşabilecek mühendislik problemlerine dikkat çekmek amacı ile deprem risk analizi hazırlanmış ve deprem riski sayısal olarak ortaya konmuştur. Barajın oturtulacağı alan, Eosen yaşlı sıkı tutturulmuş kumtaşları ve şeyi ardalanmah birim üzerindeki alüvyal zemindir. Bölge tektonik açıdan son derece aktif bir zon içerisindedir. 1999 Marmara depremi ile Düzce depremlerini oluşturan sağ yanal atımlı Kuzey Anadolu Fayının batı uzantısı olan Ganos Fayının baraj gövdesi alanına en yakın mesafesi 1,5 km dir. Çalışma alanı Türkiye deprem bölgeleri haritasında 1. Bölge içinde bulunmaktadır. Sıvılaşmanın, tekrarlı dinamik yükler altında zeminlerin gösterdikleri bir davranış biçimi olmasından dolayı, bölgede gelişecek bir depremin tekrarlanma süresi önem taşımaktadır. Bu ifadenin tanımlanabilmesi için deprem risk analizi yapılmıştır. Ayrıca arazi çalışmaları esnasında gözlenen süreksizliklerle, bölgedeki sismik aktivitenin varlığı anlaşılmıştır. Çokal barajı çalışmaları sırasında, DSİ tarafından, 1970'li yıllardan itibaren pek çok inceleme yapılmıştır. Bu incelemeler esnasında baraj alanının fiziksel ve mekanik özelliklerinin ortaya konulabilmesi için çok sayıda sondaj yapılmıştır. Sıvılaşma analizleri yapılırken; bu sondajlardan elde edilen dane boyutu özellikleri, SPT değerleri, jeofizik yöntemler kullanılarak, bulunan sismik hızlar ve gözlemsel veriler kullanılmıştır. Sıvılaşma analizleri, baraj gövdesinin oturtulması planlanan 20-30 metre kalınlıktaki ve 200 metre genişlikteki alüvyon zeminde yoğunlaşmıştır. Sıvılaşma analizi sırasında ilk olarak yapının oturacağı alanın geometrik özellikleri ortaya konmuştur. Burada sıvılaşma için önemli olan parametrelerden çökelin derinliği ve yayılımı ortaya konmuştur. Ardından zeminin çökelme ortamı ve yaşı ifade edilmiştir. Çalışmanın devamında sondajlardan alınan örneklerden elde edilen granülometri eğrilerine göre yaklaşımlarda bulunulmuştur. Bu yaklaşımlar yapılırken, önceki depremlerde, Türkiye'de ve Dünyada sıvılaşan zeminlere ait granülometri eğrileri ile Çokal baraj alanından elde edilen değerler karşılaştırılmıştır. VIIISıvılaşmanın gelişmesini sağlayan, dinamik güçleri oluşturan depremlerin odaklarının sıvılaşma alanlarına uzaklıkları ile sıvılaşma alanında meydana gelebilecek maksimum yer ivmeleri değerlendirilmiştir. DSİ tarafından yapılan jeofizik yöntemlerle maksimum yer ivmesinin 0,33g bulunmuştur. Ancak muhtemel bir deprem odağının baraja alanın yakınlığında bu değer çok daha yüksek değerler alacaktır. Sıvılaşmanın sayısal olarak ifade edilebildiği Periyodik Kayma Gerilmesi Kriteri ve Sıvılaşma Endeksi Kriterlerine göre sıvılaşma analizleri yapılmıştır. Yapılan bu çalışmalar sonucunda 0-6 metre ile 10-20m arasındaki derinliklerin potansiyel sıvılaşma alanları oldukları ve buralarda sıvılaşmanın gelişebileceği tespit edilmiştir. Ancak SPT değerlerine göre yapılan incelemede sıvılaşmanın, barajın oturacağı tüm alanda aynı derinliklerde gerçekleşmeyeceği tespit edilmiştir. IX

SUMMARY GEO-ENGINEERING INVESTIGATIONS of the ÇOKAL DAM SITE and ITS RESERVOIR AREA This study started in 1999 in Geological Engineering Department of the Institute of Science of Istanbul University. The main aim of the study is to evaluate the liquefaction susceptibility of the dam site. In the process of evaluation of the potential risk of liquefaction, the seismic risk analysis applied and the earthquake risk of the region is identified statistically. The area where the dam will be constructed is composed of river and channel alluvium which overlain an Eocene aged well-cemented sandstone-shale sequence. The area is located in a highly active region by means of tectonic activity. The western extension of the North Anatolian Fault zone named Ganos Fault is very close to the dam site. The fault's nearest distance is 1,5 km away from the dam site. The study area is in the first region where the earthquake risk is the highest according to the Turkey's earthquake map. The re-occurrence of an earthquake has great importance because of the liquefaction occurrence under cyclic loadings. In order to justify this fact, the seismic risk analysis was carried. Additionally the indicators of the seismic activity of the region were observed in the field studies. During the investigation phase of Çokal dam site many studies carried by DSİ (General Directorate of State Hydraulic Works of Turkey) since 1970's. In these studies some drilling were made to determine the physical and mechanical properties of the dam site. The SPT values, grain properties of the soil, seismic parameters and field observations are used in the liquefaction analysis. Liquefaction analysis are concentrated on the alluvial soil which has a thickness of 0-3 Om and a 200m width in the valley. In the first step of the liquefaction analysis the geometrical properties of the area is determined. The thickness of the deposit and expansion identified which followed by the identification of the age of the deposit and the type of deposition. After that the grain size distributions were evaluated. The resulting parameters were compared with the outcome of the grain size distribution of the soils liquefied during the previous earthquakes in Turkey and in the world. In this study the relation between the hypocentre distances of earthquakes that creates the dynamic forces which cause liquefaction and the maximum ground acceleration in the dam site are also determined. DSİ (General Directorate of State Hydraulic Works of Turkey) found the maximum ground acceleration as 0.33g. If the hypocentre distance will be closer than expected, the maximum ground acceleration value will have to be greater.Periodic Shear Strength Criteria and Liquefaction Index Criteria analysis are applied to express the Liquefaction potential numerically. Using these analysis it is found that depths between 0-6 m and 10-20 m have potential risk of liquefaction. But the methods done with the SPT values show that liquefaction may not be able to occur in the same depth in all part of the soil where the dam will be constructed. XI