SOIL LIQUEFACTION HAZARD ASSESSMENT OF DALAMAN RESIDENTIAL AREA

Abstract

The Phenomenon of Liquefaction gained importance after the 1964 Alaska and Niigata Earthquakes, and it has started to be studied worldwide. Türkiye, located in a very tectonically active zone, has been exposed to many devastating earthquakes. Dalaman is located in SW Anatolia which is under the control of active extensional tectonic regime that may generate such devastating earthquakes in the future. Moreover, because the Dalaman residential area is located on sedimentary deposits, determination of the liquefaction susceptibilities of the soils in the region is an important task to take essential precautions. Analyses have been performed according to two earthquake scenarios with magnitudes Mw=5.5 and Mw=7.5. Standard Penetration Test blow number-based simplified procedure has been used in the analyses and it has been seen that Dalaman residential area is highly susceptible to liquefaction. Most of the liquefiable soils are sands and they make the central part of the area. The northern part of the basin is formed of gravels and safer compared to the southern part, which is formed mostly of sands, silts and clays. Considering the population of the residential area approximately 40.000 people are under danger in case of a M=7.5 earthquake scenario.

Keywords

• Earthquake
• Liquefaction
• Simplified Procedure
• Dalaman

Ethical Statement

Authors state that the manuscript entitled "SEISMIC SOIL LIQUEFACTION HAZARD OF DALAMAN RESIDENTIAL AREA" is original and has not been submitted or published partially or completely in another journal, book, electronic media etc.

Thanks

This article has been produced as a part of Orkun TÜRE’s PhD thesis entitled “Determination of the Geo-Engineering Properties and Liquefaction Potential of the Quaternary Deposits of Dalaman-Muğla/SW Anatolia”. The authors would like to thank Muğla Metropolitan Municipality, Dalaman Municipality and site investigation companies (Ufuk Mühendislik, Alfa Mühendislik, Erdem Yerbilimleri, Şahin Mühendislik, Durak Mühendislik and Etüt Mühendislik) who shared any kind of documents including borehole logs, laboratory testing results, in-situ test results with us and/or supervised us during our study.

DALAMAN YERLEŞİM ALANININ SIVILAŞMA TEHLİKESİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ

Abstract

Sıvılaşma olgusu 1964 Alaska ve Niigata Depremlerinden sonra önem kazanmış ve dünya çapında çalışılmaya başlanmıştır. Tektonik açıdan son derece aktif bir kuşakta yer alan Türkiye bir çok yıkıcı depreme maruz kalmıştır. Dalaman, gelecekte bu tür yıkıcı depremlere yol açabilecek aktif genişlemeli tektonik rejimin kontrolü altındaki GB Anadolu'da yer almaktadır. Ayrıca, Dalaman yerleşim alanını sedimanter çökellerin üzerinde bulunduğu için Dalaman yerleşim alanındaki toprak zeminlerin sıvılaşma yatkınlıklarının belirlenmesi, gerekli önlemlerin alınması açısından önemli bir çalışmadır. Sıvılaşma analizleri Mw=5.5 ve Mw=7.5 olmak üzere iki deprem senaryosuna göre gerçekleştirilmiştir. Çalışmada yöntem olarak Standart Penetrasyon Deneyi darbe sayıları bazlı basitleştirilmiş metod kullanılmış ve de sonuçlara göre Dalaman yerleşim alanının sıvılaşma açısından büyük tehlike altında olduğu gözlenmiştir. Sıvılaşabilir zeminlerin çoğu kumdur ve alanın orta kısmını oluşturur. Havzanın kuzey kısmı çakıllardan oluşmakta olup, çoğunlukla kum ve siltlerden oluşan güney kısmına göre daha güvenlidir. M=7,5 deprem senaryosunda yerleşim bölgesinin nüfusu dikkate alındığında yaklaşık 40.000 kişi tehlike altındadır.

Keywords

• Deprem
• Sıvılaşma
• Basitleştirilmiş Yöntem
• Dalaman

References

1. Burton, I., Robert W. K. and Gilbert F. W., The Environment as Hazard, Oxford University Press, 1978.
2. Ertek, M. K. “Sıvılaşma potansiyelinin belirlenmesi ve oturmalara etkisinin incelenmesi: Atakum örneği”. Dissertation. Ondokuz Mayıs University Graduate School of Natural and Applied Sciences, Samsun, 2015.
3. Gökçe, O., Özden, Ş. and Demir, A. “Türkiye'de afetlerin mekansal ve istatistiksel dağılımı afet bilgileri envanteri”. Bayındırlık ve İskan Bakanlığı Afet İşleri Genel Müdürlüğü. 2008.
4. Slemmons, D. B. and Depolo, C. M. "Evaluation of active faulting and associated hazards." Active Tectonics, 45-62, 1986.
5. Xiu, Z. et al. "Experimental investigation on liquefaction and post-liquefaction deformation of stratified saturated sand under cyclic loading." Bulletin of Engineering Geology and the Environment 79: 2313-2324, 2020.
6. Silahtar, A, Karaaslan, H. and Kocaman, K. "Site Characterization and Liquefaction Hazard Assessment for the Erenler Settlement Area (Sakarya Province, Turkey) Based on Integrated SPT-Vs Data." Sustainability, 2023.
7. Rahman, M. Z. and Siddiqua, S. "Evaluation of liquefaction-resistance of soils using standard penetration test, cone penetration test, and shear-wave velocity data for Dhaka, Chittagong, and Sylhet cities in Bangladesh." Environmental Earth Sciences 76: 1-14, 2017.
8. Silahtar, A et al. "Assessment of the liquefaction potential of the Arifiye (Sakarya) region with multidisciplinary geoscience approaches in the GIS environment." Journal of Applied Geophysics 212: 104983, 2023.

9. Babacan, A. E., Ceylan, S.. “Evaluation of soil liquefaction potential with a holistic approach: a case study from Araklı (Trabzon, Turkey)” Bollettino di Geofisica Teorica ed Applicata 62(1):173-198, 2021.
10. Ansal, A., Bardet J. P., Bray, J., Cetin, O., Durgunoglu, T., Erdik, M., Kaya, A., Ural, D., Yilmaz, T. and Youd, T. L. “Initial geotechnical observations of the August 17, 1999, Izmit earthquake” Middle East Technical University, Earthquake Engineering Research Center, Ankara, Turkey, 68 pp. 1999.
11. Kayabasi, A. and Gokceoglu, C. “Liquefaction potential assessment of a region using different techniques (Tepebasi, Eskişehir, Turkey)” Engineering Geology, 2018.
12. Cetin, K. O., et al. "Soil liquefaction sites following the February 6, 2023, Kahramanmaraş-Türkiye earthquake sequence." Bulletin of Earthquake Engineering 1-24,2024.
13. Wicander, R and Monroe, J. S. “Historical Geology: Evolution of Earth and Life Through Time” 5th Edition. Thomson Brooks/Cole Publishing, 2007.
14. AFAD “Earthquake Catalogue”, 2024. (https://deprem.afad.gov.tr/event-catalog).
15. Türe, O. “Determination of the geo-engineering properties and liquefaction potential of the Quaternary deposits of Dalaman-Muğla/SW Anatolia”, PhD Dissertation, Graduate School of Natural and Applied Sciences, Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi, 2023, 417p
16. AFAD “Türkiye Deprem Tehlike Haritası”, 2018.
17. Gül, M., Salihoğlu, R., Dinçer, F., and Darbaş, G. “Coastal geology of Iztuzu Spit (Dalyan, Muğla, SW Türkiye)”. Journal of African Earth Sciences. 151, 173-183, 2019.
18. Tosun, L., Avşar, U., Avşar, Ö., Dondurur, D., and Kaymakcı, N. “Active tectonics and kinematics of Fethiye-Göcek Bay, SW Türkiye: Insight about the eastern edge of Pliny-Strabo Trenches” Journal of Structural Geology,145, 104287, 2021.
19. Emre, Ö., Duman, T.Y., Özalp, S., Elmacı, H., Olgun, Ş. ve Şaroğlu, F., (2013) Açıklamalı Türkiye Diri Fay Haritası. Ölçek 1:1.250.000, Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü, Özel Yayın Serisi-30, Ankara-Türkiye. ISBN: 978-605-5310-56-1.
20. Pavlides, S., Chatzipetros, A., Valkaniotis (2008) Active faults of Greece and Surroundings. 33rd International Geological Congress, Oslo.
21. Seed H.B. and Idriss I.M., “Simplified procedure for evaluating soil liquefaction potential”. J. Soil Mech. Found. Div., ASCE 97, 1249-1273, 1971.
22. Seed, R. B., Çetin, K. O., Moss, R. E. S., Kammerer, A. M., Wu, J., Pestana, J. M., Reimer, M. F., Sancio, R. B., Bray, J. D., Kayen, R. E. and Faris, A. “Recent advances in soil liquefaction engineering: A unified and consistent framework” Kenote presentation, 26th Annual ASCE Los Angeles Goetechnical Spring Seminar, Long Beach, CA. 2003.
23. Bray, J. D., and Sancio, R. B “Assessment of the liquefaction susceptibility of fine-grained soils” Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. 32 (9): 1165–1177, 2006.
24. Doğu, A. F. “Köyceğiz-Dalaman Çevresinde Tarihi Yerleşme Alanlarının Jeomorfolojik Birimlerle İlişkisi (Güneybatı Anadolu)”. A.Ü. DTCF Coğrafya Araştırmaları Dergisi. 1988. cilt.32, ss.319-328.
25. Doğu, A. F. “Köyceğiz-Dalaman Ovaları ve Çevresinin Jeomorfolojisi.” Türkiye Bilimsel ve Teknik Araştırma Kurumu: Matematik, Fizik ve Biyolojik Bilimler Araştırma Grubu. Proje= TBAG-563. 1986.
26. Yalçıner, A. C., Kuran, U., Minoura, K., Imamura, F., Takahashi, T., Papadopoulos, G., Ersoy, Ş. “Türkiye Kıyılarında Depreşim Dalgası (Tsunami) İzleri” Türkiye Mühendislik Haberleri (430), 50, 2005.
27. Papadopoulos, G., Minoura, K., Imamura, F., Kuran, U., Yalçiner, A., Fokaefs, A., and Takahashi, T. “Geological evidence of tsunamis and earthquakes at the Eastern Hellenic Arc: correlation with historical seismicity in the eastern Mediterranean Sea” Research in Geophysics, 2(2), e12, 2012.
28. Youd, T. Leslie, and Steven K. Noble. "Magnitude scaling factors." Proc., NCEER Workshop on Evaluation of Liquefaction Resistance of Soils. National Center for Earthquake Engineering, Research, Buffalo, NY, 1997.
29. TBDY, “Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği: Deprem Etkisi Altında Binaların Tasarım için Esaslar”, Türkiye Cumhuriyeti, Ankara, 2018.
30. Mase, L. Z., Tanapalungkorn, W., Likitlersuang, S., Ueda, K., and Tobita, T. “Liquefaction analysis of Izumio sands under variation of ground motions during strong earthquake in Osaka, Japan”. Soils and Foundations, 62(5), 101218, 2022.
31. AFAD ”Türkiye Deprem Tehlike Haritaları, İnteraktif Web Uygulamaları” (https://tdth.afad.gov.tr/TDTH/main.xhtml)
32. Ozdemir, G., Işık, N. S., Koçkar, M. K. and Gültekin, N. “Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği-2018 İle Uyumlu Basitleştirilmiş Zemin Sıvılaşma Potansiyeli Analizi Ve Sıvılaşma Sonrası Oturma, Yanal Deformasyon, Kayma Dayanımı Kaybı ve Kapak Tabakası Etkisi Hesap Cetveli Programı (V-2)”, 2021.
33. Ozdemir, G., Işık, N. S., Koçkar, M. K. and Gültekin, N. “Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği-2018 İle Uyumlu Basitleştirilmiş Zemin Sıvılaşma Potansiyeli Analizi Ve Sıvılaşma Sonrası Oturma, Yanal Deformasyon, Kayma Dayanımı Kaybı ve Kapak Tabakası Etkisi Hesap Cetveli Programı kullanma kılavuzu (V-2)”, 2021.
34. Iwasaki, T., Arakawa, T., and Tokida, K. “Simplified procedures for assessing soil liquefaction during earthquakes.” Proceedings of the Conference on Soil Dynamics and Earthquake Engineering, Southampton, UK, 925−939, 1982.
35. Sönmez, H. and Gokçeoglu, C. “A liquefaction severity index suggested for engineering practice”, Environmental Geology, 48(1), 81 – 91, 2005.
36. Çakır, E., Çetin, K. Ö., Eyigün, Y. and Gökçeoğlu, C. “Soil liquefaction manifestations at Hatay Airport after the February 6 Kahramanmaraş Earthquake Sequence” 9th Geotechnical Symposium. İstanbul, 2023.
37. MSKÜ Department of Civil Engineering “6 Şubat 2023 Kahramanmaraş Depremleri: Pazarcık (Mw=7,7) and Elbistan (Mw=7,6) Ön Değerlendirme Raporu”