Küçükçekmece-Büyükçekmece gölleri arasındaki alanın yamaç stabilitesi

Abstract

V.OZET Istanbul Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Jeoloji Mühendisliği Anabilim Dalı, Uygulamalı Jeoloji programında doktora tezi olarak hazırlanan bu araştırmanın amacı; Küçükçekmece-Büyükçekmece gölleri arasındaki alanda görülen yamaç duraylılığı problemlerinin nedenini araştırmak ve bu problemlerin çözümüne yönelik mühendislik önlemlerini belirlemektir. Bu amaç doğrultusunda yürütülen arazi çalışmaları ile yaklaşık 270 km2'lik bir alam kapsayan Büyükçekmece-Küçükçekmece arasındaki alanın, 1/25000 ölçekli jeoloji haritası ve enine kesitleri hazırlanmıştır. Ayrıca, ayrıntılı araştırmaların gerçekleştirildiği Yakuplu- Haramidere ile Firuzköy heyelan alanlarının 1/2000 ölçekli jeoloji haritaları ve 1/2000 ile 1/2500 ölçekli eğim haritaları hazırlanmıştır. İnceleme alanında Marmara Bölgesi iklim koşulları hakim olup, yazları sıcak ve kurak, kışları ıhman ve yağışlıdır. Havzaya düşen yağış, bölgenin mikro klimasını en iyi temsil eden Florya meteoroloji istasyonu verilerine göre 649.0 mm/yıl' dır. İnceleme alanında Tersiyer yaşlı çökel istifi mostra vermektedir, istifin en alt kesimlerini, Eosen yaşlı, birbirleri ile yanal ve düşey geçişli Kırklareli formasyonu ve Sazlıdere formasyonu oluşturmaktadır. Kırklareli formasyonu kireçtaşı ve resifal kireçtaşı ile, Sazlıdere formasyonu killi kireçtaşı ve kireçtaşı ile temsil edilir. Bu formasyonların üzerinde düşük açık uyumsuzlukla çakıltaşı, kumtaşı, Congeria'k kireçtaşı, kiltaşı ve kil ile temsil edilen Gürpınar formasyonu yer alır. Oligosen yaşlı Gürpınar formasyonunun üzerinde uyumsuz olarak, alttan üste doğru sırayla çakıl ve kumlarla temsil edilen Çukurçeşme formasyonu; silt ve killerden oluşan Güngören formasyonu; kil arakatmanlı kireçtaşları ve marnlarla temsil olunan Bakırköy formasyonu yer alır. Orta-Üst Miyosen yaşlı bu birimlerin üzerinde ise çakıl, kum süt ve killerden oluşan Pleyistosen yaşlı Belgrad formasyonu uyumsuz olarak bulunmaktadır. Azatlıçayır Deresi ve Haramidere Vadi tabanları ile göl kenarlarında bulunan alüvyon ise, dere ve yan kollarının taşıdığı tutturulmamış veya gevşek tutturulmuş çakıl, kum, süt ve kil türü malzemelerden oluşur. -122-Bünye özellikleri nedeniyle Eosen yaşlı Kırklareli ve Sazlıdere formasyonlarının yüzeylendiği alanlarda yamaç eğimleri yer yer % 45'e ulaşmaktadır. Yüksek eğime sahip bu yamaçlarda statolite problemi tesbit edilmemiştir. Göller arası bölgede yeralan birimler çoğunlukla geçirimsiz ve az geçirimlidir. Bu yüzden havzaya düşen yağışın büyük kısmı, yüzey drenajı ile Çekmece gölleri ve Marmara denizine ulaşmaktadır. Akifer özelliğinde olan Kırklareli kireçtaşı karstik akiferdir. Gürpınar formasyonunun yüzeyden beslenebilen kumlu seviyeleri ile Çukurçeşme ve Bakırköy formasyonlarında yeraltısuyu bulunmaktadır. Ayrıca Ispartakule Deresi, Sazlıdere ve Haramidere tabanında ve göl kenarındaki alüvyonlarda da yeraltısuyu bulunur. İnceleme alanındaki aktif ve yüksek potansiyelli heyelanların büyük bölümü, güneydeki Oligosen ve Miyosen çökellerinde gözlenir. Göller arası bölgedeki heyelanlar, litolojik özellikleri dikkate alındığında Çukurçeşme formasyonunun ince kumlu, sütü kumlu seviyeleri ile Gürpınar formasyonunun killi seviyelerinin mostra verdiği alanlarda yoğunlaşmaktadır. Türkiyedeki heyelan araştırmalarında ük defa kullanılan Elektromanyetik-VLF yöntemi, Küçükçekmece gölünün batısında uygulanmıştır. Bu yöntem uygulanırken 16.0, 18.3 ve 19.6 kHz frekanslarından yayın yapan radyo vericileri kullanılmışta:. Elektrod aralığı 10 m seçilerek 4 hat boyunca toplam 4740 noktada 4 VLF ve 3 özdirenç parametresi ölçülmüştür. Ölçümler sonucunda Avcılar heyelanının bulunduğu alan ile Kodova Deresinin kuzeyinde kalan yamaçlarda iletken alanlar ve hatlar boyunca olası iletken yerlerin varlığı saptanmıştır. Yakuplu-Haramidere arası ile Küçükçekmece Gölünün batısındaki yamaçlarda, heyelan hareket mekanizmasını belirlemek amacıyla DES araştırmaları yapılmıştır. Ölçümlerden 5-130 Ohm-m arasında görünür özdirenç değerleri elde edilmiştir. Gürpınar, Çukurçeşme ve Güngören formasyonlarının özdirençleri sırasıyla 8-5, 15-25, 10-20 ve 8-50 Ohm-m arasında değişmektedir. Bakırköy formasyonunda yapılan DES ölçümleri sonucunda ise, kireçtaşının hakim olduğu kesimlerde 20-50 Ohm-m, kil-marn düzeylerinde ise 8-23 Ohm-m arasında özdirenç değerleri elde edilmiştir. Küçükçekmece Gölü batı yamacında yapılan DES ölçümlerinin 1-B modellemesi yapılarak elde edilen özdirenç değişiminden kayma düzleminin derinlikleri belirlenmiştir. Modelleme ile Avcılar heyelanının kayma düzlemi 10-15, Firuzköy heyelanının ise 15-28 metre arasıda değiştiği belirlenmiştir. Ayrıca her iki heyelan alam için oluşturulan görünür özdirenç kat haritası değerleri, her bir yarı açılım (AB/2) için haritalanmıştır. Oluşturulan haritalardaki düşük özdirence sahip alanların yüzey ve yüzeyaltı -123-sulan ile beslenen alanlar olduğu sonucu çıkmaktadır. Bu alanlar Avcılar heyelanında çökme bölgesi civarında alana karşılık gelirken, Firuzköy heyelanında yûzeysuyunun geldiği, fayların kesişme alanına rastlamaktadır. Her iki heyelan alanının aktivitesini korumasında en önemli etki yüzeyaltı suyudur. Heyelanın aktivitesini sağlayan yüzeyaltı suyunun yeraltındaki konumu ve hareket yönü bu yöntemle çok açık bir şekilde belirlenmiştir. Doğal potansiyel yönteminin uygulanması ile elde edilen sonuçlar, Avcılar heyelan alanında yapılan DES ölçüm sonuçları ile aynı alanda düşey iletken zonun varlığını desteklemektedir. Bakırköy formasyonuna ait kireçtaşları, ince-orta katmanlı, orta-az sert dayanıma, bol çatlaklı ve erime boşlukludur. Birim hacim ağırlığı 1.80-1.85 gr/cm3, doğal su içeriği %20-45 arasında değişmektedir. Bakırköy formasyonunun Güngören formasyonu ile geçişini oluşturan killerin ise birim hacim ağırlığı 1.74-1.86 gr/cm3, özgül ağırlığı 2.57-2.68 dir. Killer Birleştirilmiş zemin sınıflaması sistemine göre değerlendirildiğinde, %45 CL, %39 CH, %12 MH, %2 CL-ML, %2 ML gurubuna dahildirler. Leonards (1962) smıflaması esas alındığında, plastik özellikte, kıvamlılıkları ise yumuşaktan-serte doğru değişim göstermektedir. Killer Van der Mervve (1964) sınıflamasına göre genellikle düşük aktiviteye sahiptir. Kireçtaşlarının karot yüzdesi %50-60, RQD değerleri ise %15-18 arasındadır. Aynı örneklerin tek eksenli basınç dayanımı 65.3-493 kg/cm3 arasında olup Deere ve Miller (1966) sınıflamasına göre çok düşük dayanımlıdır. Yeşilimsi-gri siltli killerden oluşan Güngören formasyonunun birim hacim ağırlığı 1.60- 2.00 gr/cm3, özgül ağırlığı 2.60-2.79 dur. Örnekler Birleştirilmiş Zemin Sınıflamasına göre değerlendirildiğinde, % 64 CH, %20 CL, %14 MH sınıfında ve A çizgisinin üzerinde yoğunlaşmaktadır. Leonards (1962) smıflaması esas alındığında, plastik, Wan der Mervve (1964) sınıflamasına göre örneklerin % 75 gibi büyük Icısmtnm yüksek aktiviteli, % 25 inin ise orta aktiviteli olduğu belirlenmiştir. Açık san, sarı renkli kum, siltli kum, kumlu çakıl ve çakıldan oluşan Çukurçeşme formasyonu, Birleştirilmiş Zemin Sınıflama sistemine göre Küçukçekmece ve civarında iyi derecelenmiş kum (SW), Devebağırtan ve Hoşdere civarında ise siltli kumlu çakıl (GM-GC) sınıfındadır. Sarımsı, açık kahverengi aşırı konsolide Gürpınar formasyonu killerinin bMm hacim ağalığı 1.68-2.01 gr/cm3 arasmda, özgül ağırlığı 2.57-2.80 arasında değişir. Means ve Parcher (1963)'e göre plastisite üzerindeki dağılımına bakıldığında, % 48 CH, %25 CL, % 22 MH, % 5 ML sınıfında olduğu ve zemin örneklerinin % 73 ünün A çizgisinin üzerinde dağılım gösterdiği -124-belirlenmiştir. Killerin likittik indisi -0.35 ile 0.65 arasında, kıvamlılık indisi 0.34 ile 1.42 arasında değerler alarak sertten çok serte kadar değişim göstermektedir. Wan der Merwe (1964) sınıflamasına göre incelenen kü örneklerinin %72 gibi büyük bir kısmı çok yüksek, % 14 ü yüksek, % 14 ü ise orta aktiviteli olarak belirlenmiştir. Yakuplu-Haramidere yamacında Gürpınar formasyonunu temsil eden zemin örneklerinin üç eksenli basınç deneyi ile belirlenen drenajsız kohezyonu, 0.0-0.95 kg/cm2 ve kesme mukavemeti açısı 0.3°-26.0°; çabuk kesme ile belirlenen kohezyonu 0.1-1.6 kg/cm2 ve kesme mukavemeti açısı ise 5.1°-31.0° arasında değişmektedir. Gürpınar formasyonunun küli düzeylerini oluşturan hakim minerallerin X-ışını difraksiyon metodu sonucunda bolluk sırasına göre kuvars, simektit, kalsit ve Plajioklas şeklinde sıralandıkları görülmektedir. Gürpınar formasyonunun killeri için yapılan ödometre deneylerinde, zemin şişme basıncının 1-3 kg/cm2 arasında değişen değerlere sahip olduğu görülmektedir. Zeminin ödometre deneyleri ile elde edilen bu sonuçlar yapılarda yüksek hasar oluşturabilir. İnceleme alanındaki bir kısım yapılarda şişme sonrası oluşan deformasyonlar bu sonuçları doğrulamaktadır. Zemin şişmesi Seed v.d. (1962) e göre, % 2.1-14.45, Lav v.d. (1991) e göre ise, % 1.43-8.21 değer aralığında hesaplanmıştır. Her iki bağıntıdan elde edilen sonuçlar Wayne (1984) göre değerlendirildiğinde,Yakuplu-Haramidere arasındaki yamaçta uygun koşullar oluşturulmadan yapılan binalarda şişme basınçları yüzünden orta-yüksek hasarlarla karşılaşabileceği sonucu çıkmaktadır. Göller arası bölgede yamaçlarda görülen hareketlerin gelişmesinde jeolojik koşulların yanında çevresel aktörlerin de etkisi bulunmaktadır. Bölgede yağış rejiminin etkisiyle yamaç hareketleri beklenilmemekle birlikte, zeminde su fazlası olan bu dönemde özellikle inşaat alanlarında oluşturulan şevlerde küçük boyutlu hareketler gözlenebilir. Çalışma alam içinde, heyelanların oluştuğu alanların yamaç eğiminin genellikle % 10'un üzerinde olduğu görülmektedir. Ancak bu değerin altında da çevresel faktörlerin etkinliğinde yamaç hareketleri gözlenmektedir. Yakuplu-Haramidere ve Avcılar-Firuzköy inceleme alanlarında yamaç eğimleri incelendiğinde %10 altındaki alanlarda yamaç hareketine rastlanılmamıştır. Ancak çevresel aktörler, özellikle dış etmenler bu eğim derecesinin altında bile yamaçta dengelerin değişimine neden olmaktadır. Yamaç ve şevlerde kitle hareketlerini denetleyen en önemli parametre jeolojidir. Litolojinin yanal ve düşey değişimi ve yapısal unsurlar hareket türü ve sınırlarını belirler. ¦125-İnceleme alanında, Gürpınar, Çukurçeşme, Bakırköy formasyonlarının ardalarıma» gibi yüksek permeabiliteli ve düşük permeabiliteli litolojilerin ardalama gösterdiği istiflerde yamaçlar kitle hareketleri yönünden risklidir. Ayrıca bölgede daha önce meydana gelmiş heyelanlı alanlar varsa, paleoheyelan `fosilheyelan` bulunuyorsa, bu alanlarda yapılacak inşaat fâhyetleri, yamaç stabilitesi problemlerinin oluşmasına neden olacaktır. İnceleme alanındaki büyük boyutlu heyelanlarm büyük kısmı Devebağtrtan, Reşirpaşa çiftliği, Kıraç ve Firuzköy civarında gözlenmektedir. Bu alanlardaki heyelanlar Çukurçeşme ve Gürpınar formasyonlarında gelişmektedir. Kayma düzlemi çoğunlukla Gürpınar formasyonu içinde geliştiğinden Gürpınar formasyonunun mukavemet değerleri kullanılması gerekmektedir. -126-

SUMMARY SLOPE STABILITY IN THE AREA BETWEEN THE KÜÇÜKÇEKMECE- BÜYÜKÇEKMECE The purpose of this study which was prepared as doctorate for Graduate Institute, Department of Geology, Applied Geology program at Istanbul University is to investigate the cause of slope stability problems in the area between Küçükçekmece-Büyûkçekmece lakes and to establish an engineering approach to the mentioned problems. During field studies directed for this purpose, geology of the area between Büvükçekmece-Küçükçekmece covering approximately 270 km2 has been mapped at a scale of 1/25000 and cross-sections were prepared. Furthermore for Yakuplu-Haramidere and Firuzköy landslide areas where detailed studies were carried out, 1/2000 scaled geological map and 1/2000 and 1/2500 topography slope maps were prepared. In the study area, Marmara region climate regime is dominant, summers are hot and dry, winters mild and wet Precipitation, according to the Florya meteorology station which best show the region's microclima is about 649.0 mm/year. m the area of investigation, there is a sedimentary sequence of Tertiary age. Lowest part of the sequence occur Eocene aged Kırklareli and Sazhdere formations showing lateral and vertical transitions. The Kırklareli formation consists of limestone and reefal limestone and the Sazhdere formation clayey limestone and limestone. Above occurs the Gurpmar formation which occurs with low angular unconformity and conglomerate, sandstone, Congeria limestone, claystone and clay. Overlying the Oligocene aged Gurpmar formation unconformably there is Çukurçeşme formation represented by pebble and sand; Güngören formation represented by silt and clay; the Bakırköy formation made up of clay interlayered limestones and marl Above the Middle-Upper Miocene, Bakırköy formation made up of pebble, sand, silt and clay, there is Pleistocene aged Belgrad formation. Alluvium which occur along the Azatlıçayır Creek and Haramidere valley and lake shores is comprised of cemented or uncemented pebble, sand, silt and clay sediments carried by the creeks. -127-As a result of physical properties in areas where Eocene aged Kırklareli and Sazhdere formations outcrops slope angles reach up to 45%. No stability problems encountered in these slopes. Lithologies lying between the lakes are predominantly impermeable and scarcely permeable. Therefore, most of the precipitation falling into the area reaches the Çekmece lakes and the Marmara Sea. The Kırklareli formation which has an aquifer character, and sandy levels of the Gürpınar formation, Çukurçeşme and Bakırköy formations have underground water. Also, in alluviums along the Ispartakule creek, Sazhdere and Haramidere and along the lake there is groundwater potential In the area of investigation, most of active and high potential landslides occur in the Ohgocene and the Miocene age sediments. Landslides between the lakes when considered lithological properties are localized thin sandy, sandy silty sections of the Çukurçeşme formation and clayey layers of Gürpınar formation. First time in landslide studies in Turkey, Electromagnetic VLF method has been used to the west of Küçükçekmece Lake. For this method 16.0, 18.3 and 19.6 kHZ frequency of radiostations were used. Selecting electrod distance of 10m along 4 lines, for a total of 4740 points 4 VLF and 3 resistivity parameters were measured. Measurements have shown the presence of conductive sites in Avcılar landslide area and at slopes north of the Kodova Creek. To determine landslide motion mechanism at slopes between Yakuplu and Haramidere and west of Küçükçekmece lake, DES (Vertical Electrode Sounding) studies were carried out. From measurements, 5-130 Ohm-m apparent resistivity values were obtained. The resistivity values for the Gürpmar, Çukurçeşme and Güngören formations varies between 8-5, 15-25, 10- 20 and 8-50 Ohm-m. DES measurements made in the Bakırköy formation, 20-50 Ohm-m is measured in places where limestone is dominant and 8-23 Ohm-m in places where clay, marl is present 1 -dimensional models of DES measurements were made to determine depths of sliding surface at the western slopes of the Küçükçekmece Lake. The depth of the sliding surface has been found at 10-15m in Avcılar and 15-28m in Firuzköy. Also, for both landslide areas, apparent resistivity values were mapped for half electrode spacing (AB/2). Low resistivity areas in the maps are of sites fed by surface and ground water. While these areas coincides with the collapse site in the Avcılar landslide region, it is observed that ground water from into the media through the intersection of N and NE striking faults. The position and direction of ground water which enable the landslide move was determined by this method. Results -128-obtained from self-potential method supports the DES results and the presence of vertical conductive zone. Limestones of the Bakırköy formation is thin-medium layered and karstic, and have medium-low strength. The specific gravity varies between 1.80-1.85 gr/cm3 and natural water content between 20-45%. The clay between the Bakırköy formation and the Güngören formations has a specific gravity of 2.57-2.68 gr/cm3. Clay when evaluated on the basis of Unified Soil Classification System belongs to 45%CL, 39%CH, 12%MH, 2%CL-ML, 2%ML group. According to Leonards (1962) classification, it is plastic and consistancy changes from soft to hard. According to Van der Merve (1964) they generally have low activity. Total core recovery of the limestone is between 50-60%, and RQD 15-18%.The same samples according to Van der Merve (1964) are of very low activity. The Güngören formation formed by greennish-gray sflty clays have bulk density of 1.60-2.00 gr/cm3 and specific gravity of 2.60-2.79 gr/cm3. Specimens when evaluated by the Unified Sou Classification System give 64%CH, 20%C1, 14%MH and localized on the A line. Based on the Leonards (1962) classification they are plastic and according to van der Merwe (1964) classification 75% of the specimens have high activity and the 25% medium activity. Çukurçeşme formation which is formed by light yellow colour sand, sflty sand, sandy pebble and pebbles, according to the Unified Soil Classification System is well graded near Küçükçekmece (SW), and sflty, sandy pebble near Devebağntan and Hoşdere(GM-GC). Yellowish, light brown highly consolidated of clays of Gürpınar formation have bulk density of 1.68-2.01 gr/cm3 and specific gravity of 2.57-2.80 gr/cm3. According to Means and Parcher (1963), when considered by its plasticity, they belong to 48%CH, 25% CL, 22%MH, 5%ML class and specimens are distributed on theA line.Liquidity index of the clays changes between -0.35 and 0.65, consistancy index between 0.34 and 1.42, taking values from hard to very hard. According to Van der Merwe (1964) 72% of the investigated clay samples have very high, 14% high and 14% medium activity. Along slopes between Yakuphi-Haramidere, samples representing the Gürpınar formation under triaxial tests have undrained cohesion 0- 0.95 kg/cm3 and shear angle of 0.3°-26.0°, cohesion determined by 0.1-1.6 kg/cm2, and shear strength angle of5.10-31°. Clayey levels of the Gürpınar formation by X-ray diffraction method have been faund quartz, smectite, calcite and plagioclase according to their abundance. -129-Odoemeter tests made on the Gürpmar formation, soil swelling pressure was faund to be 1-3 kg/cm3. These results suggest damage may form in the structures. Deformations caused by swelling are justified by these results. Basin swelling according to Seed et al (1962) 2.1- 14.45% and according to Lav, Ansal (1991) varies between 1.43-8.21. These results when evaluated according to Wayne (1984), show medium-high structures in Yakuphi-Haramidere may face damage. Besides geological conditions enviromental factors are effective on the slope activity between the lakes. In the investigation areas of Yakuphi-Haramidere and Avcılar-Firuzköy, slope angles are less than 10% and no slope activity was encountered. However, other external factors may change this situation even at angles less than this. The important parameter for mass movement at slopes is geological parameter. Vertical and lateral variation in the lithology is a determinant for the nature of movements and its extansion. In the studya area Gürpınar, Çukurçeşme, Bakırköy formation are risky areas because of alternation of impermeable and permeable levels. In addition, paleolanslisdes may be activated by the futher settlement activity. Largest landslides occur near Devebağntan, Reşitpaşa farm and Firuzköy. Landslides in these areas are developed in Çukurçeşme and Gürpmar formations. Gürpmar formation strength values should be used because many slip surfaces occur in this unit -130-