Manisa Ssaruhanlı ilçesi zeminlerinin sıvılaşma potansiyelinin arazi ve laboratuvar deneyleri ile incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, Manisa'nın Saruhan'lı ilçesinde olası bir deprem etkisi altında ilçe sınırları içerisinde kalan alüvyal zeminlerin sıvılaşma potansiyeli araştırılmıştır. Bu amaçla, ilk olarak 28 noktada yapılan Konik Penetrasyon Test (CPT) sonuçlarından yararlanılarak, bölgenin öndeğerlendirilmesi yapılmıştır. Bu değerlendirmede, Saruhanlı ilçesinin yaklaşık 33 km güneyinden 150 km uzunluğunda Gediz Grabeni Fay Zonu, 100 km güneyinden 200 km uzunluğunda Büyük Menderes Fay Zonu ve 37 km kuzey-batısından 60 km uzunluğunda Bergama Fay Zonu etkileri göz önüne alınmıştır. Çalışma sahasında en yüksek ivme yaratabilecek fay zonu ilçenin 33 km güneyinden geçen Gediz Grabeni fay zonu şartları referans alınmıştır. Toplam 150 km uzunluğundaki bu fay zonunun olası bir depremde 1/3'nün kırılması halinde, Wells ve Coopersmith (1994)'in eşitliği kullanılarak 7,1 moment büyüklüğünde bir deprem etkisi ve Ulusay (2004)'ın azalım ilişkisi kullanılarak 0,28g büyüklüğünde yatay deprem ivmesi oluşabileceği hesaplanmış ve bu parametreler kullanılarak sıvılaşma analizleri yapılmıştır. Analiz sonuçlarına göre 2 lokasyonda yüksek derecede sıvılaşma, 1 lokasyonda ise düşük derecede ve 1 lokasyonda çok düşük derecede potansiyel sıvılaşma riskinin olduğu belirlenmiş ve sıvılaşma risk haritası hazırlanmıştır.Bu aşamadan sonra sıvılaşma potansiyeli olan noktalardan örselenmiş ve örselenmemiş kumlu ve siltli zemin numuneleri alınarak laboratuvara getirilmiştir. Laboratuarda, arazi şartlarına uygun yeniden numune hazırlama yöntemlerinden ıslak tokmaklama yönteminden faydalanılarak numuneler hazırlanmıştır. Hazırlanan numuneler deney hücresine yerleştirilerek hücre bağlantıları yapılmıştır. Bu aşamada numuneyi doyurmak için karbondioksit gazı (CO2) verilmiş, devirsel ve geri basınçlar uygulayarak numunenin doygunluğu sağlanmıştır. Daha sonra numuneler arazide etkisi altında oldukları efektif jeolojik yüke konsolide edilmişler, konsolidasyon tamamlandıktan sonra araziden bulunan genliklere göre gerilme kontrollü devirsel yükler sinüzoidal olarak uygulanmıştır. Bütün deneyler 0,5Hz frekansda yapılmıştır. Laboratuarda numunelere, arazi şartlarını yansıtacak şekilde devirsel üç eksenli deney cihazında devirsel yüklemeler uygulanmıştır.Deney sonucunda birim deformasyon ve devirsel gerilme oranı, su basıncı zaman, devirsel yük zaman ilişkileri elde edilmiştir. Bu deney bulgularından adı geçen lokasyonların, etkisi altında olduğu düşünülen fay zonunun üretebileceği ivme şartlarında 1 lokasyonun sıvılaşdığı, diğer 3 lokasyonun sıvılaşmadığı, ancak rölatif sıkılığın düşürülerek %50 olması durumunda aynı lokasyonların sıvılaşabileceği görülmüştür.

In this study, microzonation hazard maps with respect to liquefaction susceptibility were developed for the regions covered by alluvial deposits in the Saruhanli region. Firstly, in order to evaluate and analyse the liquefaction susceptibility of the Saruhanli region, a total of 28 Cone Penetration Tests (CPT) were performed and utilized. The Gediz Graben Fault Zone which is a length of 150 km passes through in a distance of 33 km in the south of Saruhanli District and Buyuk Menderes Fault Zone is of 200 km passes through in a distance of 100 km in the south of study area and Bergama Fault Zone which is of 60 km passes through in a distance of 37 km in the northwest of Town. Gediz Graben Fault Zone was determined as the most effective fault zone which passes through in a distance of 33 km in the south of Saruhanli District and these conditions were taken into account as a reference point. According to this approach, 1/3 of the total length (150 km) of Gediz Graben will produce an earthquake of moment magnitude as MW =7,1 and peakground accelearation is estimated as PGA=0,28 g respectively. The liquefaction analysis was performed with a computer program using these results. According to the analysis, two locations were estimated as liqufiable and one location may be less liquefiable, and one location may be the least liquefiable. The liquefaction maps were prepared according to the results of liquefaction analysis.After this stage, the disturbed sand and silty soil samples were brought to the laboratory taking out from the points where the liquefaction potentials have. The samples were reconstituted by the method of wet tamping of preparation methods in laboratory. The reconstituted specimens were made connections by placing the cell on the equipment. At this phase, the gas of carbondioxide (CO2) is given to the soil samples to take confined air out from the samples, then the samples were saturated by applying back and cell pressure. Following this stage, the soil samples were consolidated under the influence of geological overburden in-situ field stress isotropically. After the completion of the consolidation cyclic loadings were applied in varying amplitudes under stress controlled. In order to control the pore pressure buil-up, the cyclic loading frequency was choosen to be f=0,5. The loading pattern was choosen as sinusoidal wave form with a frequency of 0,5Hz and all tests were performed as the same frequency. The samples were subjected to load under the dynamic triaxial test in a form simulating site conditions in the laboratoty.In the end, axial deformation, cyclic stress, cell pressure, and pore pressure were monitored using a built data acquisation system. From the test results, it can be concluded that one point was liquefied and the other three points were not liquefied under the existing conditions in the study area. But, in the case of reducing the relative density of sand at the rate of fifty percent (50%), the same locations in the site were concluded to be liquefied.