Examination of Local Soil Properties Using Parameters Obtained From Microtremor and Masw Methods: Eğridere / Izmir Case Study

Abstract

Although the Eğridere study area is located at high elevations and on geological units with high strength, it contains elements that may pose a risk due to its inclination and high landslide potential. In the recent earthquake that occurred near Samos island in 2020, serious building damage and loss of life occurred in Bornova district, where Eğridere district is located and in Bayraklı district, which is very close. In the study area affected by all these negativities, data were collected using microtremor at 15 points and multi-channel surface waves in 15 profiles above the same points. By evaluating the data collected by single station microtremor method with horizontal to vertical spectral ratio technique, soil predominant frequency, amplification factor and vulnerability index parameters were calculated. Shear wave velocity up to 30 meters was obtained by evaluating the data collected by using another method, the multi-channel surface waves method, and using this velocity, soil amplification, soil predominant frequency and site classification parameters were calculated. It was observed that the shear wave velocities in the study area are generally not lower than 500 m/sec, and the frequency values obtained from both methods are mostly between 4-7 Hz.The distribution maps of all the obtained parameters in the area were prepared and by establishing the relationship of these parameters with the geological units, the results about the soil properties of the study area were tried to be revealed. Although soil parameters that can resist earthquakes and other risks are common in the study area, it is concluded that it is a region that requires detailed studies on parcel basis due to its variable elevation and geology. In addition, the risk of landslides in the region should also be considered.

Keywords

• Bornova
• Eğridere
• microtremor
• MASW
• soil properties

Yerel Zemin Özelliklerinin Microtremor ve ÇKYD Yöntemlerinden Elde Edilen Parametreler Kullanılarak İrdelenmesi: Eğridere/İzmir Örneği

Abstract

Eğridere inceleme alanı yüksek kotlarda ve dayanımı yüksek jeolojik birimler üzerinde yer almasına rağmen eğimli bir bölge olması ve heyelan potansiyeli yüksek olması sebebiyle risk oluşturabilecek unsurlar barındırmaktadır. Son olarak 2020 yılında Sisam adası yakınlarında yaşanan depremde Eğridere mahallesinin yer aldığı Bornova ilçesi ve çok yakınında olan Bayraklı ilçesinde ciddi derecede yapı hasarı ve can kaybı oluşmuştur. Tüm bu olumsuzlukların etkilediği inceleme alanında 15 noktada mikrotremor ve aynı noktaların üzerinde 15 profilde çok kanallı yüzey dalgaları yöntemleri kullanılarak veri toplanmıştır. Tek istasyon mikrotremor yöntemi ile toplanan verilerin, yatay düşey spektral oran tekniği ile değerlendirilmesiyle, zemin hâkim titreşim frekansı, büyütme faktörü ve zafiyet indeksi parametreleri hesaplanmıştır. Diğer bir yöntem olan çok kanallı yüzey dalgaları yöntemi kullanılarak toplanan verilerin değerlendirilmesiyle 30 metreye kadar olan kayma dalgası hızı elde edilmiştir ve bu hız kullanılarak zemin büyütmesi, zemin hakim titreşim frekansı ve zemin sınıfı parametreleri hesaplanmıştır. İnceleme alanındaki kayma dalgası hızlarının genelde 500 m/sn’den daha düşük olmadığı her iki yöntemden elde edilen frekans değerlerinin ise çoğunlukla 4-7 Hz arasında elde edildiği gözlenmiştir. Tüm elde edilen parametrelerin alandaki dağılım haritaları hazırlanmış ve bu parametrelerin jeolojik birimlerle ilişkisi kurularak çalışma alanının zemin özellikleri hakkında sonuçlar ortaya konulmaya çalışılmıştır. Deprem ve diğer risklere karşı dayanıklılık gösterebilecek zemin parametrelerinin çalışma alanında yaygın olmasına rağmen, değişken kot ve jeoloji sunması sebebiyle parsel bazında ayrıntılı çalışmalar gerektiren bir bölge olduğu sonucu çıkmaktadır. Bunun yanı sıra bölgede heyelan riski de göz önüne alınmalıdır.

Keywords

• Eğridere
• mikrotremor
• ÇKYD
• zemin özellikleri

Thanks

Yazar mikrotremor ve sismik yöntemlerin ham verisini sağlayan Ege Yer Bilimleri Sondajcılık'a teşekkür eder.

References

1. Yalçınkaya, E. 2004. Bir boyutlu modeller için zemin büyütmesine etki eden parametrelerin incelenmesi. İstanbul Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Yerbilimleri Dergisi, Cilt 17(1), s. 47-56.
2. Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY). 2018. T.C. İçişleri Bakanlığı Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı, Deprem Dairesi Başkanlığı.
3. Eurocode 8, 2004. prEN 1998–1 Design of structures for earthquake resistance. Part 1: General rules, seismic actions and rules for buildings.
4. NEHRP, 2003. NEHRP Recommended Provisions for Seismic Regulations for New Buildings and Other Structures, Part 1: Provisions. Building Seismic Safety Council, Washington, DC, USA.
5. Uyanık, O. 2015. Deprem Ağır Hasar Alanlarının Önceden Belirlenmesi ve Şehir Planlaması için Makro ve Mikro Bölgelendirmelerin Önemi, Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, Cilt 19(2), s. 24-38. DOI: 10.19113/sdufbed.00543
6. AFAD Deprem Dairesi Başkanlığı, 2020. 30 Ekim 2020 Ege Denizi, Seferihisar (İzmir) Açıkları (17,26 km) Mw 6.6 Depremine İlişkin Ön Değerlendirme Raporu, AFAD.
7. Tunçel, A. 2008. Sismik Kırılma Yöntemi Ve Mikrotremör Ölçümlerinden Elde Edilen Dinamik Zemin Parametrelerinin Karşılaştırılması, Dokuz Eylül Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi, İzmir.
8. Eskişar, T., Özyalın, Ş., Kuruoğlu. M.i Yılmaz, H.R. 2013. Microtremor Measurements in the Northern Coast of İzmir Bay, Turkey to Evaluate Site-Specific Characteristics and Fundamental Periods by H/V Spectral Ratio Method, Journal of Earth System Science, Cilt 122(1), s. 123-136.

9. Pamuk, E., Gönenç, T., Özdağ, Ö. C., & Akgün, M. 2018. 3D Bedrock Structure of Bornova Plain and Its Surroundings (Izmir/Western Turkey), Pure and Applied Geophysics, Cilt 175(1), s. 325-340. DOI: 10.1007/s00024-017-1681-0
10. Akin, Ö., Sayil, N. 2016. Site characterization using surface wave methods in the Arsin-Trabzon province, NE Turkey. Environmental Earth Science Cilt 75:72. DOI: 10.1007/s12665-015-4840-6
11. Akgün, A., Kıncal, C., Pradhan, B. 2012. Application of remote sensing data and GIS for landslide risk assessment as an environmental threat to Izmir city (west Turkey), Environmental Monitoring and Assessment, Cilt 184, s. 5453-5470. DOI: 10.1007/s10661-011-2352-8
12. Tunçel, A., Kıncal, C., Berge, M.A., Ongar, A., Göktürkler, G., Koca, Y. 2019. Investigation of a landslide: a case study from Eğridere, İzmir, Turkey. International Earth Science Colloquium on the Aegean Region, IESCA-2019, 7-11 Ekim, İzmir, 187-189.
13. Göktürkler, G., Balkaya, Ç., Erhan, Z. 2008. Geophysical investigation of a landslide: The Altındağ landslide site, Izmir (western Turkey). Journal of Applied Geophysics, Cilt 65 (2), s. 84-96 DOI: 10.1016/j.jappgeo.2008.05.008
14. Bekler, T., Ekinci, Y.L., Demirci, A., Erginal, A.E., Ertekin, C. 2011. Characterization of a Landslide using Seismic Refraction, Electrical Resistivity and Hydrometer Methods, Adatepe – Çanakkale, NW Turkey, Journal of Environmental and Engineering Geophysics, Cilt 16:3, s. 115-126. DOI: 10.2113/JEEG16.3.115
15. Uyanık, O., Catlioglu, B. 2014. Elektrik Özdirenç ve Sismik Kırılma Yöntemlerinden Heyelan Geometrisinin Belirlenmesi. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitü Dergisi, Cilt 18(3), s. 22-29.
16. Erdoğan, B. 1990. İzmir-Ankara Zonu’nun İzmir ile Seferihisar Arasındaki Bölgede Stratigrafik Özellikleri ve Tektonik Evrimi: TPJP Bülteni, Cilt. 2:1, s. 1-20.
17. Kıncal, C. 2004. İzmir İç Körfezi çevresinde yer alan birimlerin coğrafi bilgi sistemleri ve uzaktan algılama teknikleri kullanılarak mühendislik jeolojisi açısından değerlendirilmesi. Doktora Tezi, Dokuz Eylül Universitesi, Izmir.
18. Turhanlar, B. 2015. Izmir İli Bornova Ilçesi Eğridere Mahallesi 1/5000 Ölçekli Nazim Imar Planina ve 1/1000 Ölçekli Uygulama Imar Planina Esas Jeolojik- Jeoteknik Etüt Raporu, Izmir, Turkey (yayınlanmamış).
19. Nakamura, Y. 1989. A method for dynamic characteristics estimation of subsurface using microtremor on the ground surface. QR of RTRI,Cilt 30, s. 25-33.
20. Konno, K., Ohmachi T. (1998). Ground-motion characteristics estimated from spectral ratio between horizontal and vertical components of microtremor, Bulletin of the Seismological Society of America, Cilt 88, s. 228-241.
21. SESAME (2004). Guidelines for the implementation of the H/V spectral ratio technique on ambient vibrations-measurements, processing and interpretation. SESAME European Research Project Technical Report, European Commission Research General Directorate Project.
22. Nakamura, Y. 2009. Basic Structure of QTS (HVSR) and Examples of Applications. In: Mucciarelli M., Herak M., Cassidy J. (eds) Increasing Seismic Safety by Combining Engineering Technologies and Seismological Data. NATO Science for Peace and Security Series C: Environmental Security. Springer, Dordrecht. DOI: 10.1007/978-1-4020-9196-4_4
23. Nakamura, Y. 1997. Seismic vulnerability indices for ground and struc- tures using microtremor. World Congress on Railway Research in Florence, Italy.
24. Joyner, W.B., Fumal, T. 1984. Use of measured shear-wave velocity for predictive geological site effects on strong motion. Proceedings of the Eighth World Conference on Earthquake Engineering, San Francisco, USA. 777-783.
25. Midorikawa, S. 1987. Prediction ofisoseismal map in Kanto plain due to hypothetical earthquake. Journal of Structural and Construction Engineering, Cilt 33B, s. 43-48.
26. Borcherdt, R.D. 1994. Estimates of site-dependent response spectra for design (methodology and justification). Earthquake Spectra, Cilt 10(4), s. 617-654.
27. Kanai, K., Tanaka, T., Yoshizawa, S. 1966. On Microtremors 9. Bulletin of the Earthquake Research Institute, University of Tokyo, Cilt 43, s. 577-588.
28. Kramer, S.L. 1996. Geotechnical Earthquake Engineering, Prentice Hall, Upper Saddle River: 653 p.
29. Tunçel, A., Pamukçu, O., Gönenç, T., Akgün, M. 2016. Mikrotremor, Çok Kanallı Yüzey Dalgaları (ÇKYD) ve Mikrogravite Yöntemleri Kullanılarak Zemin Dinamik Özelliklerinin İrdelenmesi: Karşıyaka-İzmir Örneği, Yerbilimleri, Cilt 37:2, s. 81-92. DOI: 10.17824/yrb.61207
30. Nakamura, Y. 1997. Seismic vulnerability indices for ground and structures using microtremor, World Congress on Railway Research, Florence.
31. Pamuk, E., Özdağ, Ö.C., Tunçel, A., Özyalın, S., Akgün, M. 2018. Local site effects evaluation for Aliağa/İzmir using HVSR (Nakamura technique) and MASW methods, Natural Hazards, Cilt 90, s.887–899.