Determination of the Effect of Borehole Depth to the Liquefaction Analysis by Using Geographical Information Systems (Eskişehir Case)

Öz

Turkey is an earthquake-prone region because of It’s geological location. Liquefaction because of an earthquake could give serious damages on the structures. Loss of the soil bearing capacity can cause sudden and different settlements during liquefaction. If precautions haven’t been taken for liquefaction problem, structures could get damage during an earthquake, no matter how the upper structure is state of art constructed. This situation was observed in several earthquakes which hit Adapazarı, İzmit and Gölcük. To determine the soil which could liquefy and take precautions according to that phenomena could reduce damages during an expected earthquake. According to the literature and the regulations, liquefaction analysis should be done at least 20 m depth of boring at alluvial soil. 885 soil investigation reports of Eskişehir were investigated within the scope of Scientific Research Project (No:080240) of Anadolu University. The risk of liquefaction were indicated on 67 percent of soil investigation reports with under 20 m bore depth. In this study, liquefaction analyses for different depth level (5 m, 10 m, 15 m, and 20 m) was performed for 87 boreholes using method suggested by Seed-Idriss (1971) and updated by Youd et al. (2001). Geographical Information System (GIS) was used for analyzing and mapping of the whole data. According the result of liquefaction analysis performed through 5 m depth, very high level liquefaction was not encountered in the study area. On the other hand, liquefaction analysis performed in Eskişehir through 10 m depth, 212 359 m2 high liquefiable areas were observed. According to the result of liquefaction analysis performed in Eskisehir through 15m depth, 512 172 m2, very high liquefiable areas were observed. According to the result of liquefaction analysis done in Eskisehir through 20 m depth, 659 840 m2, liquefiable at very high level areas are observed. As a result, boreholes which have at least 20 meters depth should be used for a perfect liquefaction analysis and it is also determined that the liquefaction values vary along the analysis depth for Eskişehir. Keywords: Liquefaction, SPT, Earthquake, Geographical Information Systems, Eskişehir

Anahtar Kelimeler

• Liquefaction, SPT, Earthquake, Geographical Information Systems, Eskişehir

Coğrafi Bilgi Sistemleri Kullanılarak Sondaj Derinliğinin Sıvılaşma Analizine Etkisinin Belirlenmesi (Eskişehir Örneği)

Öz

Türkiye jeolojik konumu nedeniyle bir deprem ülkesidir. Deprem yüküne bağlı olarak gerçekleşen sıvılaşma, yapılarda ciddi hasarlara sebebiyet vermektedir. Sıvılaşma anında zeminin taşıma gücünü kaybetmesi yapılarda ani ve farklı oturmalara sebebiyet verebilmektedir. Üst yapı ne kadar sağlam olursa olsun, eğer zeminde oluşabilecek sıvılaşma problemine karşı önlem alınmamışsa, yapının hasar görmesi kaçınılmazdır. Bu durum, ülkemizde 17 Ağustos 1999 Marmara depremi sonrası Adapazarı, İzmit ve Gölcük gibi yerleşim alanlarında yaşanan önceki depremler ile tecrübe edilmiştir. Sıvılaşmaya uğrayabilecek zeminlerin deprem olmadan önce belirlenmesi ve buna göre önlem alınması deprem anında sıvılaşma nedeniyle oluşacak hasarları en aza indirir. Literatüre ve yönetmeliklere göre, sıvılaşan bir zeminin belirlenmesi için, alüvyon zeminlerde en az 20 m’lik bir sondaj derinliği boyunca analiz yapılması gerekliliği vurgulanmaktadır. Eskişehir’de 080240 nolu Bilimsel Araştırma Projesi kapsamında 885 adet zemin etüt raporu incelenmiştir. İnceleme sonunda, zemin etüt raporlarının %67’sinde sıvılaşma riski olduğu belirtilmiş, ancak sondaj derinliğinin bu zemin etüt raporlarında 20 m’nin altında olduğu gözlemlenmiştir. Bu çalışmada, Eskişehir’de yapılan 87 adet sondajın verileri kullanılarak, farklı derinlikler için (5 m, 10 m, 15 m ve 20 m) sıvılaşma analizleri Seed ve Idriss (1971) tarafından ortaya konulmuş olan ve Youd vd. (2001) tarafından geliştirilen yöntem kullanılarak yapılmıştır. Çalışmada sondaj verilerinin toplanması ve sıvılaşma haritalarının oluşturulmasına yönelik bir veritabanı tasarımı yapılmış ve bütün haritalar Coğrafi Bilgi Sistemi (CBS) ortamında haritalanmış ve analiz edilmiştir. 5 m derinlik boyunca yapılan sıvılaşma analizi sonuçlarına göre çalışma alanında çok yüksek derecede sıvılaşan hiçbir bölgeye rastlanmazken, 10 m derinlik boyunca yapılan sıvılaşma analizine göre Eskişehir üzerinde 212 359 m2, 15 m için yapılan sıvılaşma analizine göre 512 172 m2 ve 20 m derinlik için sıvılaşma analizine göre 659 840 m2 alan çok yüksek derecede sıvılaşabilen özellik göstermektedir. Sonuç olarak Eskişehir şehir merkezinde yapılacak sıvılaşma analizleri için 10 metrelik sondajların yetersiz olduğu, sıvılaşma değerinin derinlik boyunca değiştiği tespit edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Sıvılaşma, SPT, Deprem, Coğrafi Bilgi Sistemleri, Eskişehir

Anahtar Kelimeler

• Sıvılaşma, SPT, Deprem, Coğrafi Bilgi Sistemleri, Eskişehir

Kaynakça

1. Mollamahmutoğlu, M. ve Babuşcu, F., 2006. “Zeminlerde Sıvılaşma Analiz ve İyileştirme Yöntemleri”, Gazi Kitapevi, Ankara.
2. Erken, A., Özay R., Kaya Z., Ülker M. B. Can., Elibol B., 2004, “Depremler Sırasında Zeminlerin Sıvılaşması ve Taşıma Gücü Kayıpları
3. Altunel, E., Barka, A., Ağustos 1998, “Eskişehir Fay Zonunun İnönü-Sultandere Arasında Neotektonik Aktivitesi”, Türkiye Jeoloji Bülteni, Cilt:41, No:2, 41-52
4. T. C. Bayındırlık ve İskân Bakanlığı, Yapı İşleri Genel Müdürlüğü, 2005, “Bina ve Bina Türü Yapılar İçin Zemin ve Temel Etüdü Genel Formatı”, Ankara
5. Akdeniz E., Mutlu S., Güney Y., Özdemir V., “Zemin Etüt Raporlarının Esaslara Uygunluğunun Değerlendirilmesi: Eskişehir Örneği” Yapı Teknolojileri Elektronik Dergisi 2012, 8(2) 26-37
6. Tokay, F. ve Altunel, E., 2005. Eskişehir fay zonunun İnönü-Dodurga çevresinde neotektonik özellikleri. MTA Dergisi 130/1-16.
7. Orhan, A., 2005, Eskişehir İl Merkezi Güney Bölümü Temel Zemin Birimlerinin Jeo-Mühendislik Özellikleri ve Coğrafi Bilgi Sisteminin Uygulanması, Doktora Tezi, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Eskişehir
8. Iwasaki, T., Tokida, K., Tatsuko, F., and Yasuda, S., 1978, A practical method for assessing soil liquefaction potential based on case studies at various site in Japan, in 2nd International Conference on Microzonation, San Francisco, p. 885-896.

9. Iwasaki, T., Tokida, K., Tatsuoka, F., Watanabe, S., Yasuda, S., and Sato, H., 1982, Microzonation for soil liquefaction potential using simplified methods, in Proceedings 3rd International Conference on Microzonation, Seattle, USA, p. 1319-1330.
10. Sonmez, H., 2003, Modification of the liquefaction potential index and liquefaction susceptibility mapping for a liquefaction-prone area (Inegol, Turkey): Environmental Geology, v. 44, no. 7, p. 862- 871
11. Seed, H.B., Tokimatsu L.F., Harder, L.F., and Chung, R.M, 1985, Influence of SPT procedures in soil liquefaction resistance evaluations: Journal of Geotechnical Engineering, v. 111, no. 12, p. 1425- 1445.
12. Seed, H.B., and ldriss, I.M., 1971, Simplified procedure for evaluating soil liquefaction potential: Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, v. 97, p. 1249-1273.
13. Şenel, G., H., (2010). Veritabanı Uygulamaları, Anadolu Üniversitesi Açık Öğretim Fakültesi Yayını, Eskişehir.
14. Uyguçgil, H., (2010). Harita Bilgisi ve Coğrafi Bilgi Sistemlerine Giriş, Anadolu Üniversitesi Açık Öğretim Fakültesi Yayını, Eskişehir.
15. Avdan, U., (2011). "Yerel Sismik Ağ ve Mikrobölgeleme Verilerine Dayalı Afet (Deprem) Bilgi Sistemi İçin Bir Veri Tabanı Analiz ve Tasarımı (Eskişehir İli Örneğinde)". Yıldız Teknik Üniversitesi.
16. T. C. Bayındırlık ve İskan Bakanlığı, Afet İşleri Genel Müdürlüğü, 2007, “Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik”, Deprem Araştırma Dairesi, http://www.deprem.gov.tr.