Zemin sıvılaşmasının hava fotoğraflarının değerlendirilmesi yöntemi ile tespiti

Abstract

ÖZET Sıvılaşma, suya doygun zeminin içerdiği boşluk suyu basıncının sarsıntı sırasında yükselerek zeminin sıvı gibi davranış göstermesi olayıdır. Sıvılaşmaya en uygun zemin çok az ince tane içeren kum birikintileri ve çamurdur. Zeminde sıvılaşmaya neden olan hareketler ise sismik dalgalar ve özellikle de makaslama dalgalardır. Sıvılaşmanın nasıl oluştuğunun anlaşılmasında için bazı temel zemin mekaniği kavramları önem kazanmaktadır. Bunlar; kritik boşluk oram, deformasyonun modülüsü, hareket halindeki sıvılaşma ve çevrimsel hareketlilik halinde sıvılaşmadır. Sıvılaşma nedeniyle tahrip edici veya tehlike yaratıcı bir durum ortaya çıkmaz. Ancak bu etkiyle birlikte zeminde yer değişikliğinin oluşumu, yapılar üzerinde tahrip edici ve yıkıcı bir etki yapabilir. Bu etkiler ise; zemin kayması, yanal yayılma, taşıma gücünün kaybolması, oturma ve artan yanal basınçtır. Dünyada zemin sıvılaşması konusundaki çalışmalar 60 yıl önce başlamıştır. Dünyada depremden en çok etkilenen ülkeler olan Amerika Birleşik Devletleri ile Japonya bu konuda ortak çalışmalar yapmaktadırlar. Ülkemizde zemin sıvılaşması konusundaki ilk çalışmalar 1992 Erzincan depremi sonrasında başlamıştır. 1999 Kocaeli depremi sonrası Türkiye, Amerika Birleşik Devletleri ile Japonya ile bu konuda ortak çalışmalar yapma karan almıştır. Bu tez çalışmasında, 1999 Kocaeli depremi öncesine ve sonrasına ait hava fotoğrafları kullanılarak zemin sıvılaşması nedeni ile bölgede meydana gelen konum değişiklikleri tespit edilmiştir. Bunun için öncelikle Harita Genel Komutanlığı arşivlerinde bölgeye ait deprem öncesi uçuşlar araştırılmıştır. Bu araştırmada bölgenin 1961, 1970, 1974, 1975, 1976 ve 1994 yılına ait uçuşları olduğu belirlenmiştir. 1970, 1975 ve 1976 yılma ait uçuşlar nirengisiz çalışma olduğu için kullanılamamıştır. 1961 ve 1974 yılı uçuşları ise nirengili çalışmalar olmalarına rağmen depremden sonraki uçuşla aralarında çok büyük bir zaman farkı olduğu için benimsenmemiş ve 1994 uçuşu kullanılmıştır. Bu uçuşun 1:35000 olan ölçeği diğer uçuşlara nazaran en küçük olanıdır. Depremin ardından yapılan harita çalışması nedeni ile deprem sonrasına ait modeller sayısal ortamda mevcuttu. Bu nedenle deprem öncesi için aynı yöntemler kullanılarak fotogrametrik nirengi işlemleri yapılmış, dengeleme sonucu modeller elde edilmiş ve her iki tarihe ait ortak noktalarda koordinat okumaları yapılmıştır. Deprem sonrası uçuşlar 1:16000 ölçeklidir. Fotoğraflar 21 mikronda SCAI foto- tarayıcısında taranarak sayısallaştınlmışlardır. Taranarak digital hale getirilmiş fotoğraflar, PHODIS yazılımının ortamına alınmıştır. Burada fotoğrafların çekildiğikameranın kalibrasyon raporu doğrultusunda yeni bir kamera tanımlanmış ve bu bilgiler kullanılarak fotoğrafların iç yöneltmeleri yapılmıştır. PHODIS-AT yazılımı yardımıyla digital görüntüler kolon ve model bağlama noktalan ile kontrol noktalarının resim koordinatları ölçülmüştür. GPS verileri ile ölçülen resim koordinatları kullanılarak PATB-GPS programında bloğun dengelemesi yapılmıştır. Dengeleme sonuç dosyası ile digital görüntüler kıymetlendirme yapılacak digital fotogrametri aletlerine ftp bağlantısı ile gönderilmiştir. Kıymetlendirme işlemleri için SOFTPLOTTER 1.7 yazılımı kullanılmıştır. Fotogrametrik nirengiden alınan digital görüntüler yazılımın ortamına alınmış ve burada kamera tanımlanması yapılarak fotoğrafların iç yöneltmeleri tamamlanmıştır. PATB-GPS sonuç dosyasmdan yazılıma import edilerek blok oluşumu tamamlanmıştır. Bu işlemler SOFTPLOTTER 1.7 yazılımının Block Tool modülünde yapılmıştır. Blok oluşumu tamamlandıktan sonra digital görüntü çiftleri kullanılarak Stereo Tool modülünde stereo-modeller otomatik olarak oluşturulmuştur. Kıymetlendirme işlemleri KDMS Tool modülünde stereo modeller üzerinden operatör tarafından yapılmıştır. Aynı işlemler deprem öncesi fotoğraflar için de yapılmıştır. Deprem sonrası çalışma için 436 fotoğraf kullanılmış, deprem öncesi çalışma için ise 27 fotoğraf kullanılmıştır. Model oluşumu sonrası operatörler ortak nokta olarak belirledikleri noktalarda koordinat okuması yapmışlardır. Seçilen noktalar; yol ve dere kavşakları, bina köşeleri, yol ve dere kesişimleri gibi detaylardır. Okunan toplam nokta sayısı 342' dir. Elde edilen koordinatlar arasındaki farklar tespit edilmiş ve sonuçlar yapılan başka çalışmalarla karşılaştınlmıştır. Sonuçlan bu alanda yapılan diğer çalışmalarla karşılaştırdığımızda; elde edilen değerlerin bu çalışmalarla uyumlu olduğu, yeterli sayıda noktada ölçüm yapıldığı takdirde hassas sonuçlara erişilebileceği ve fotogrametrik yöntemin araştırılan bölgenin tümünü temsil eden sağlıklı sonuçlar verdiği görülmüştür. XI

SUMMARY Liquefaction is a process by which sediments below the water table temporarily lose strength and behave as a viscous liquid rather than a solid. The types of sediments most susceptible are clay-free deposits of sand and silts; occasionally, gravel liquefies. The actions in the soil which produce liquefaction are as follows; seismic waves and especially primarily shear waves. To understand how soil liquefaction is initiated, some basic soil mechanics concepts are important. These are; Critical Void Ratio, Steady State of Deformation, Flow Liquefaction and Cyclic Mobility. The liquefaction phenomenon by itself may not be particularly damaging or hazardous. Only when liquefaction is accompanied by some form of ground displacement or ground failure is it destructive to the built environment. Adverse effects of liquefaction can take many forms. These include; flow failures, lateral spreads, loss of bearing strength, settlement and increased lateral pressure on retaining walls. Research about the liquefaction began 60 years ago. United States of America and Japan which are the most affected countries from earthquake in the world do research together on liquefaction. The first research on liquefaction in our country started after 1992 Erzincan earthquake. After 1999 Kocaeli earthquake, Turkey decided to do joint research with the United States of America and Japan on liquefaction. In this study, the differences at the position in earthquake region because of the liquefaction were determined using the aerial photographs taken before and after 1999 Kocaeli earthquake. First, the flights on the region before earthquake were investigated in the archives of General Command of Mapping for this study. In this investigation it is determined that there were flights on the region in 1961, 1970, 1974, 1975, 1976 and 1994. We couldn' t use the flights in 1970, 1975 and 1976 because they had not ground control points on land. We couldn' t accept the flights in 1961 and 1974 although they had ground control points on land, because there are too much time difference between flights before and after earthquake. And therefore the flight in 1994 was used. The scale of this flight is 1 : 35 000 and it is the smallest scale when compared with others. The models relating to after earthquake case were present because of map working done after earthquake. Therefore aerial triangulation process was realized using same methods for before earthquake case, the models were obtained after adjustment and coordinate readings were done at the common points concerning both of the two date. XII 14* YCKSEKusSCW KÜBULÜThe scale of the flight after earthquake is 1 : 16 000. The photographs are scanned in the Zeiss-SCAI photo-scanner with 21 micron resolution. These digital images were taken in PHODIS digital photogrammetry software. Camera calibration information was imported into software and then interior orientation of the photographs was performed automatically. In PHODIS-AT software, the control points were measured from photographs and then model and stripe tie-points were measured automatically by using automatic tie- point option. Having measured the image coordinates of the control-points and tie- points, we made the aerial triangulation adjustment in PAT-B program. For compilation process it is used another digital photogrammetry software called as SOFTPLOTTER1.7. Because of this, we needed to prepare the general structure of the test blocks. We opened a project directory in this software and we entered our project's information like name, reference frame and (etc.). After having opened the project, we ran the Block Tool from the main menu of the software. In this tool, we selected the camera editor and we entered the camera calibration information from camera calibration report, then we selected the frame-editor and imported the digital raster photographs which were in TIFF format and the aerial triangulation adjustment results taken from PAT-B program by using PAT-B import button. To produced the stereo-models of the block we ran the stereo-tool and we generated all stereo-models. Our block was ready to evaluate vector data from stero-models. By running KDMS Tool from the main menu, we evaluated the stereo-models and extracted vector data of the test fields by the help of an operator. The same process was done for the photographs before earthquake too. It is used 436 photographs for the phase of after earthquake and 27 photographs for the phase of before earthquake. After creating models, operators made coordinate surveying on points which were determined as common points. The selected points are cross roads, intersection of road? and rivers, building corners and etc. The number of points on which were made surre ring is 342. c v. The differences between coordinates were determined and the results were compared with the other studies. When we compare the results with the other studies applied in this area; it is determined that the obtained results are in a good agreement with the other studies, that it can be reached to sensitive results if it is made photogrammetric observations at enough number of points and that the photogrammetric methods gives healthy results which represents the whole part of the research area. XIII