2023 Kahramanmaraş Depremlerinde Gölbaşı (Adıyaman) İlçesinin Deprem Davranışının ve Zemin Sıvılaşmasının Değerlendirilmesi

Abstract

Deprem dalgaları, yeryüzünde yayılırken geçtikleri zeminlerin fiziksel ve mekanik özelliklerine bağlı olarak önemli ölçüde değişime uğramaktadır. Depreme dayanıklı yapıların tasarlanabilmesi için, zeminlerin dinamik yükler altındaki davranışlarının doğru şekilde belirlenmesi büyük önem taşımaktadır. 6 Şubat 2023 tarihinde Pazarcık (Mw:7.8) ve Elbistan (Mw:7.6) merkezli olarak meydana gelen iki büyük deprem, geniş bir bölgede ağır can kayıplarına ve yüz binlerce yapının kullanılamaz hâle gelmesine neden olmuştur. Bu depremlerden etkilenen yerleşim alanlarından biri olan Gölbaşı (Adıyaman) ilçesinde depremlerin yapılar üzerindeki yıkıcı etkileri belirgin biçimde gözlemlenmiştir. Bu çalışmada, Gölbaşı (Adıyaman) ilçe yerleşim alanına ait zeminlerin sıvılaşma potansiyeli, arazi deneylerine dayalı yöntemler kullanılarak değerlendirilmiştir. Sıvılaşma analizlerinin gerçekleştirildiği lokasyonlarda eş zamanlı olarak zemin davranış analizleri yapılmıştır. Elde edilen veriler doğrultusunda sıvılaşma potansiyeli ve zemin davranış haritaları oluşturulmuştur. Analiz sonuçları, 6 Şubat 2023 depremleri sonrasında Gölbaşı yerleşim alanında yapılan saha gözlemleri ile birlikte değerlendirilmiştir. Çalışma bulguları, inceleme alanının kuzey kesiminde yer alan Gölbaşı Gölü’ne yakın, ince tane içeriği düşük alüvyon zeminlerde sıvılaşma potansiyelinin yüksek olduğunu göstermektedir. Zemin davranış analizleri ise özellikle yeraltı su seviyesi yüksek, gevşek ve düşük kohezyonlu bazı zeminlerde zemin büyütme katsayısının 4’ün üzerine çıktığını ortaya koymuştur. Elde edilen analiz sonuçlarının, Kahramanmaraş depremleri sonrasında bölgede gözlemlenen zemin davranış izleriyle büyük ölçüde örtüştüğü belirlenmiştir.

Keywords

• Sıvılaşma
• Zemin Davranış Analizi
• Zemin Büyütmesi
• Gölbaşı
• Deprem

Supporting Institution

TÜBİTAK

Project Number

123D029

Ethical Statement

Yazarlar, bu makalede sunulan çalışmayı etkileyebilecek bilinen herhangi bir rakip finansal çıkar veya kişisel ilişki bulunmadığını beyan ederler

Thanks

Bu çalışma TÜBİTAK 1002-C Doğal Afetler Odaklı Saha Çalışması Acil Destek Programı tarafından desteklenmiştir (Proje Numarası: 123D029).

Evaluation of Seismic Behavior and Soil Liquefaction in Gölbaşı (Adıyaman) District During the 2023 Kahramanmaraş Earthquakes

Abstract

Earthquake waves undergo significant changes as they propagate through the earth's surface, depending on the physical and mechanical properties of the soil they pass through. Accurate determination of soil behavior under dynamic loads is crucial for designing earthquake-resistant structures. Two major earthquakes, centered in Pazarcık (Mw: 7.8) and Elbistan (Mw: 7.6), occurred on February 6, 2023, causing heavy loss of life and rendering hundreds of thousands of buildings unusable across a wide area. The devastating effects of these earthquakes on structures were clearly observed in Gölbaşı (Adıyaman) district, one of the affected settlements. This study evaluates the liquefaction potential of soils in the Gölbaşı (Adıyaman) district using methods based on field tests. Simultaneously, soil behavior analyses were conducted at the locations where liquefaction analyses were performed. Liquefaction potential and soil behavior maps were created based on the obtained data. The analysis results were evaluated together with field observations made in the Gölbaşı settlement area after the February 6, 2023 earthquakes. The study findings indicate that the liquefaction potential is high in alluvial soils with low fine grain content, located near Gölbaşı Lake in the northern part of the study area. Soil response analyses revealed that the soil amplification coefficient exceeded 4, particularly in some loose and low-cohesion soils with high groundwater levels. It was determined that the obtained analysis results largely coincided with the soil behavior patterns observed in the region after the Kahramanmaraş earthquakes.

Keywords

• Liquefaction
• Site response analysis
• Soil amplification
• Gölbaşı
• Earthquake

Supporting Institution

TÜBİTAK

Project Number

123D029

Ethical Statement

The authors declare that they have no known competing financial interests or personal relationships that could have appeared to influence the work reported in this paper

Thanks

This study was supported by The Scientific and Technological Research Council of Türkiye (TÜBİTAK) under the 1002-C Natural Disaster-Focused Field Study Rapid Support Program (Project No. 123D029).

References

1. Abrahamson, N. A., Silva, W. J., & Kamai, R. (2013). Update of the AS08 ground-motion prediction equations based on the NGA-West2 data set. Pacific Earthquake Engineering Research Center.
2. AFAD, (2023). 06 Şubat 2023 Pazarcık‐Elbistan Kahramanmaraş (Mw: 7.7–Mw: 7.6) depremleri raporu. Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı. https://deprem.afad.gov.tr/assets/pdf/Kahramanmaras_Depremi_Raporu_02.06.2023.pdf
3. AFAD, (2024). Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı. https://www.afad.gov.tr
4. Akıl, B., Akpınar, K., Üçkardeşler, C., Araz, H., Sağlam, M., & Uran, Ş. B. (2008). Doğu Anadolu Fay Zonu üzerinde yer alan Gölbaşı (Adıyaman) yerleşim alanındaki zeminlerin jeoteknik özellikleri ve değerlendirilmesi. Türkiye Jeoloji Bülteni, 51(1), 43-57.
5. Aktaş, Y. D., So, E., Johnson, C., Dönmez, K., Özden, A. T., Vatteri, A. P., O’Kane, A., Kalkan, A., Andonov, A., Verrucci, E., Çabuk, E., Opabola, E., Malcıoğlu, F. S., Marko, H. P., Giardina, G., Madabhushi, G., Triantafyllou, I., Byun, J. E., Jones, J. N., Asinari, M., Free, M., Bashein, M., Bektaş, N., Adamidis, O., Gözenoğlu, Ö., Milillo, P., Dede, Ş., Boulton, S. J., Açıkgöz, S., Gökçe, T., Efeoğlu, T., Tetik, T., Novelli, V., Gonnuru, P., Voelker, B., Tavakkoli, A., Macchiarulo, V., Gutierrez-Urzua, F., Freddi, F. & Rossetto, T. (2024). The Türkiye Earthquake Sequence of February 2023: A Longitudinal Study Report by EEFIT. Earthquake Engineering Field Investigation Team (EEFIT), Institution of Structural Engineers (IStructE). https://doi.org/10.13140/RG.2.2.15906.40641
6. Belvaux, M., Meza-Fajardo, K., Abad, J., Bertil, D., Roullé, A., Muñoz, S., & Prépetit, C. (2018). Combined geophysical and geotechnical approaches for microzonation studies in Hispaniola Island. Geosciences, 8(9), 336. https://doi.org/10.3390/geosciences8090336
7. Boulanger, R. W., & Idriss, I. M. (2007). Evaluation of cyclic softening in silts and clays. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 133(6), 641-652. https://doi.org/10.1061/(ASCE)1090-0241(2007)133:6(641)
8. Boore, D. M., Stewart, J. P., Seyhan, E., & Atkinson, G. M. (2013). NGA-West2 equations for predicting response spectral accelerations for shallow crustal earthquakes. Pacific Earthquake Engineering Research Center. University of California, Berkeley.

9. Bozbey, İ., Keleşoğlu, M. K., Öztoprak, S., Altınok, E., Sarğın, S., Öser, C., & Tütüncü1, Y. E. (2024). Adıyaman Gölbaşı Alüvyon Havzasındaki Yüzeysel Temelli Binalarda 6 Şubat 2023 Depremlerinde Oluşan Deformasyonların İncelenmesi. Zemin Mekaniği ve Geoteknik Mühendisliği 19. Ulusal Konferansı, Ankara, Türkiye, 16 - 18 Ekim 2024
10. Campbell, K. W., & Bozorgnia, Y. (2013). NGA-West2 Campbell-Bozorgnia ground motion model for the horizontal components of PGA, PGV, and 5%-damped elastic pseudo-acceleration response spectra for periods ranging from 0.01 to 10 sec. Pacific Earthquake Engineering Research Center.
11. Cetin, K.O., Moug, D., Soylemez, B., Ayhan, B.U., Zarzour, M., Suhaily, A.A., Akil, B., Unutmaz, B., Firat, S., Tekin, E., Cakir, E., Frost, D., Macedo, J., Bray, J., Moss, R., Bassal, P., Gurbuz, A., Işık, N.S., Akin, M., Sahin, A. and Duman, E. (2025), Ground failures and foundation performances in Adıyaman–Gölbaşı following the 6 February 2023 Kahramanmaraş–Türkiye Earthquake Sequence. Earthquake Spectra, 41, 249-289. https://doi.org/10.1177/87552930241270581
12. Das, A., & Chakrabortty, P. (2020). Influence of motion energy and soil characteristics on seismic ground response of layered soil. International Journal of Civil Engineering, 18(7), 763-782. https://doi.org/10.1007/s40999-020-00496-6
13. Fercan, N. Ö., Şafak, E., & Ansal, A. (2024). Characterization of Site Amplification by a Parametric Study. Journal of Earthquake Engineering, 28(8), 2134-2157. https://doi.org/10.1080/13632469.2023.2277833
14. Flora, A., Bilotta, E., Valtucci, F., Fierro, T., Perez, R., de Magistris, F. S., Modoni, G., Spacagna, R., Kelesoglu, M. K., Sargin, S., Altinok, E., Oztoprak, S., Bozbey, I., Aysal, N. (2024). Liquefaction effects in the city of Gölbaşı: from the analysis of predisposing factors to damage survey. Engineering Geology, 338, 107633. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2024.107633
15. Hashash Y.M.A., Musgrove M.I., Harmon J.A., Ilhan O., Groholski D.R., Phillips C.A., Park D. (2017). DEEPSOIL 7.0, User Manual.
16. Hashash, Y. M. A., Phillips, C., & Groholski, D. R. (2010).Recent advances in nonlinear site response analysis. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 30(4), 219–229. https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2009.11.007
17. Idriss, I. M., & Boulanger, R. W. (2008). Soil liquefaction during earthquakes. Earthquake Engineering Research Institute (EERI).
18. İmamoğlu, M. Ş., & Gökten, E. (1996). Doğu Anadolu fay zonu Gölbaşı kesimi neotektonik özellikleri ve Gölbaşı-Saray fay kaması havzası. Türkiye Jeoloji Kurultayı Bülteni, 11, 176-184.
19. Kılıçer, S., & Özgan, K. (2018). Deprem yükü etkisindeki betonarme yapıların tasarımında yapı-zemin etkileşiminin incelenmesi. Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, 4(1), 1–10. https://doi.org/10.21324/dacd.342462
20. Kramer, S. L. (1996). Geotechnical earthquake engineering. Prentice Hall.
21. MTA, 2024. Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü, Ankara.
22. Özgan, K., Daloğlu, A. T., & Karakaş, A. İ. (2013). A parametric study for thick plates resting on elastic foundation with variable soil depth. Archive of Applied Mechanics, 83(4), 549–558. https://doi.org/10.1007/s00419-012-0703-8
23. Özgan, K., Kılıçer, S., Daloğlu, A. T., & Karakaş, A. İ. (2016). Yapı zemin etkileşiminin betonarme yapıların tasarımına etkisi. Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi, 18(53), 139–152.
24. PEER (Pacific Earthquake Engineering Research Center), https://peer.berkeley.edu/
25. Sandıkçıoğlu, M., Uzun, A., Sol, B., & Sabancı, S. (2023). 6 Şubat 2023 Kahramanmaraş Depremlerinin Gölbaşı Havzası’nda Sebep Olduğu Yüzey Deformasyonları ve Yerleşmeler Üzerindeki Etkileri, Adıyaman/Türkiye. Türk Coğrafya Dergisi, 83, 87-99. https://doi.org/10.17211/tcd.1342050
26. Seed, H. B., & Idriss, I. M. (1967). Analysis of soil liquefaction: Niigata earthquake. Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, 93(3), 83-108.
27. Seed, H. B., & Idriss, I. M. (1970). Soil Moduli and Damping Factors for Dynamic Response Analyses. Technical Report EERRC-70-10, Berkeley, CA: University of California.
28. Seed, H. B., Idriss, I. M., & Arango, I. (1983). Evaluation of liquefaction potential using field performance data. Journal of geotechnical engineering, 109(3), 458-482. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9410(1983)109:3(458)
29. Sitharam, T. G., & Anbazhagan, P. (2007). Seismic hazard analysis for the Bangalore region. Natural Hazards, 40(2), 261-278. https://doi.org/10.1007/s11069-006-0012-z
30. Sönmezer, Y. B. (2016). Kırıkkale Şehir Merkezinin Deprem Risk Analizi ve Sismik Mikrobölgelemesi. [Doktora Tezi. Kırıkkale Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Kırıkkale]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/.
31. Sönmezer, Y.B., Çeliker, M., Kılınç, M. Y., (2012). Kırıkkale İli Bahçelievler ve Fabrikalar Mahallelerinin Sıvılaşma Potansiyelinin Coğrafi Bilgi Sistemlerinde Analizi. International Journal of Engineering Research and Development, 4(1), 33-40.
32. Sonmezer, Y. B., Bas, S., Isik, N. S., & Akbas, S. O. (2018). Linear and nonlinear site response analyses to determine dynamic soil properties of Kirikkale. Geomechanics and Engineering, 16(4), 435-448. https://doi.org/10.12989/gae.2018.16.4.435
33. Sonmezer Y.B., Celiker M., Bas S., (2019). An investigation on the evaluation of dynamic soil characteristics of the Elazig City through the 1-D equivalent linear site-response analysis. Bulletion of Engineering Geology and Environment, 78(7), 4689-4712. https://doi.org/10.1007/s10064-018-01450-6
34. Stark, T. D., & Olson, S. M. (1995). Liquefaction resistance using CPT and field case histories. Journal of geotechnical engineering, 121(12), 856-869. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9410(1995)121:12(856)
35. TADAS, 2024. Türkiye İvme Veritabanı ve Analiz Sistemi, Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı, Ankara. https://tadas.afad.gov.tr
36. TBDY, 2018. Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği, Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı, Ankara. https://www.afad.gov.tr/turkiye-bina-deprem-yonetmeligi
37. Tonyalı, İ., Akbas, S. O., Beyaz, T., Kayabalı, K., & Gokceoglu, C. (2024). Case study of a foundation failure induced by cyclic softening of clay during the 2023 Kahramanmaraş earthquakes. Engineering Geology, 332, 107477. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2024.107477
38. Vucetic, M., & Dobry, R. (1988). Degradation of marine clays under cyclic loading. Journal of Geotechnical Engineering, 114(2), 133-149. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9410(1988)114:2(133)
39. Youd, T. L., Idriss, I. M., Andrus, R. D., Arango, I., Castro, G., Christian, J. T., Dobry, R., Finn, W. D. L., Harder, L. F., Hynes, M. E., Ishihara, K., Koester, J. P., Liao, S. S. C., Marcuson, W. F., Martin, G. R., Mitchell, J. K., Moriwaki, Y., Power, M. S., Robertson, P. K., Seed, R. B., Stokoe, K. H. (2001). Liquefaction resistance of soils: Summary report from the 1996 NCEER and 1998 NCEER/NSF workshops on evaluation of liquefaction resistance of soils. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 127(10), 817–833. https://doi.org/10.1061/(ASCE)1090-0241(2001)127:10(817)
40. Zeybek, A., Yıldız, Ö. & Sönmezer, Y. B. (2025). Post-earthquake assessment of liquefaction in Gölbaşı-Adıyaman following the 6 February 2023 Kahramanmaraş earthquakes: field observations, SPT-based analysis, and laboratory testing of soil ejecta. Nat Hazards, 121, 24157–24206. https://doi.org/10.1007/s11069-025-07715-0