Determination of Physical Characteristics of Clayey Limestone in Upper Hereke (Kocaeli)

Abstract

The investigation of physical characteristics of rocks in upper Hereke was performed using geological, geophysical and geotechnical methods in a 12.000 m area. Mechanical soundings with total depth of 71m was performed at 4 points, resiprocal seismic refraction studies and vertical resistivity soundings were performed at the same locations. A cover soil layer with the thickness of 1.47-1.92 m heaving P and S velocities of Vp1: 440-549 m/s ve Vs1: 160-199 m/s was determined. Beneath this cover clayey limestone with P and S velocities changing between Vp2: 652-681 m/s ve Vs2: 256-267 m/s respectively were detected. The tests conducted on the samples collected from the boreholes indicated that the decomposition degree of the clayey limestone is W4-very decomposited for upper parts and W3-medium decomposited for lower parts. The RQD and the core efficiency of the rocks were determined between 0-76% and 20-90%. The point load index of the rocks Is50=4.50-13.44 kg/cm2 , safety bearing capacity 3.60-10.75 kg/cm2 were obtained. The dynamic safety bearing capacity of them was calculated as 3.16 kg/cm2 . The local soil clas and the soil group of the rocks were figured out ‘Z2’ and ‘B’ respectively. The investigation area is within the 1. degree earthquake hazard region and so the effective soil acceleration coefficient A0= 0.40 and spectrum periods TA= 0.15 sn ve TB= 0.40 sn were determined.

Yukarı Hereke Bölgesi'nde Yer Alan Killi Kireçtaşlarının Fiziksel Özelliklerinin Belirlenmesi

Öz

Kocaeli ili, Körfez ilçesi, yukarı Hereke bölgesinde 12.000 m2 alana sahip, arazinin jeolojik, jeofizik ve jeoteknik yöntemlerle incelenmesi yapılarak, fiziksel özellikleri ortaya çıkartılmıştır. Bu amaç için toplam derinliği 71 m olan 4 adet sondaj kuyusu açılmış, aynı noktalarda karşılıklı atışlı sismik kırılma çalışması yapılmış ve rezistivite (özdirenç) ölçüleri alınmıştır. Sismik kırılma çalışmalarından inceleme alanında iki tabaka belirlenmiş olup, üstteki örtü tabakasının P-ve Sdalga hızları Vp1: 406-537 m/s ve Vs1: 156-238 m/sn ve derinliği 0.33-0.57 m olarak bulunmuştur. Örtü tabakasının altında ise P-ve S- hızları, Vp2: 1597-1626 m/s ve Vs2: 680-692 m/s arasında değişen bir katman tespit edilmiş ve kuyu verilerinden bunların killi kireçtaşları olduğu belirlenmiştir. Kuyulardan alınan zemin örnekleri üzerinde yapılan deneylerden killi kireçtaşlarının ayrışma derecesi üst seviyeler için ‘çok ayrışmış-W4’ ve alt seviyeler için ise ‘orta ayrışmış-W3’ bulunmuştur. Kayaların RQD değeri %0-76 ve karot verimi %20-90 olarak hesaplanmış olup, nokta yük dayanım indisi Is50=4.50-13.44 kg/cm2 , zemin emniyet gerilmesi 3.60-10.75 kg/cm2 dinamik zemin emniyet gerilmesi 3.16 kg/cm2 bulunmuştur. Yapılan sismik kırılma çalışmasından kayaların yerel zemin sınıfı ‘Z2’ ve zemin grubu ‘B’ belirlenmiştir. İnceleme alanı 1. derece deprem bölgesine girgiğinden, etkin yer ivme katsayısı A0=0.40 ve spektrum periyotları TA= 0.15 sn ve TB= 0.40 sn olarak saptanmıştır.

Kaynakça

1. HUNT, R.E., 1986. Geotechnical engineering analysis and foundation, McGraw-Hill Company, p. 729
2. KLIMIS N S., PAPAZACHOS C. B., and EFREMIDIS CH. F., 1999. Determination of the behavior of a sedimentary rock mass: comparison of measured static and dynamic properties, Proc. 9th Int. Conf. on Rock Mechanics (Paris, France).
3. KURTULUŞ, C., BOZKURT, A., AŞÇI, M., 2003. Kocaeli ili, İzmit ilçesi, Bahçecik Beldesi ve civarının yer mühendislik özelliklerinin jeolojik gözlemler, jeofizik ölçümler ve jeoteknik deneylerle belirlenmesi, KOÜ 2003 Deprem Sempozyumu.
4. KURTULUŞ C., BOZKURT A., ÖZER C., ENDEŞ H., KIYAK Ş., 2005. Kocaeli Sarımeşe Belediyesi ve civarının yer mühendislik özelliklerinin belirlenmesi, Deprem Sempozyumu, Özler Kitabı, S.212.
5. KURTULUŞ C., BOZKURT A., ENDEŞ H., 2006. Local soil conditions of the area between the Gulf of Izmit and Lake Sapanca, 15. International Symposium, Ecology 2006, June 5-9, Sunny Beach resort, Bulgaria.
6. LUNA R., and JADI H., 2000. Determination of dynamic soil properties using geophysical methods Proc. 1st Int. Conf. on the Application of Geophysical and NDT Methodologies to Transportation Facilities and Infrastructure, Geophysics (Federal Highway Administration, Saint Louis, MO) vol 3 pp 1–15.
7. CANBAY M. M., YOĞURTÇU A., ÇAKIR Ş., KURTULUŞ C., 2002. Tekirdağ Çerkezköy ilçesinde yer mühendislik özelliklerinin jeofizik ölçümler,jeolojik gözlemler ve jeotektonik deneylerle belirlenmesi, ATAG-6 Aktif Tektonik Araştırma Grubu,MTA Genel Müdürlüğü,21-22 Kasım 2002 Ankara.
8. OTHMAN A. A. A., 2005. Constructed geotechnical characteristics of foundation beds by seismic measurements, J. Geophys. Eng. 2 126–38.

9. PAROLAI S., BORMAN P., and MILKREIT C., 2001. Assessment of the natural frequency of the sedimentary cover in the Cologne area (Germany) using noise measurements, J. Earthq. Eng. 5 541–64.
10. PAROLAI S., BORMAN P., and MILKREIT C., 2002. New relationships between Vs, thickness of sediments and resonance frequency calculated by H/V ratio of seismic noise for the Cologne area (Germany), Bull. Seismol. Soc. Am. 92 2521–7.
11. SAVVAIDIS A., TSOKAS G., SOUPIOS P., VARGEMEZIS G., MANAKOU M., TSOURLOS P., and FIKOS I., 1999. Geophysical prospecting in the Krousovitis dam (N Greece) by seismic and resistivity geophysical methods, J. Balkan Geophys. Soc. 2 128–39.
12. SEHT M., IBS-VON, and WOHLENBERG J., 1999. Microtremor Measurements used to map thickness of soft sediments, Bull. Seismol. Soc. Am. 89 250–9.
13. SOUPIOS P. M., PAPAZACHOS C. B., VARGEMEZİS G., and FIKOS I., 2005. Application of modern seismic methods for geotechnical site characterization, Proc. Int. Workshop in Geoenvironment and Geotechnics (Milos Island, Greece, 12–14 SepHUNT, R.E., 1986. Geotechnical engineering analysis and foundation, McGraw-Hill Company, p. 729 KLIMIS N S., PAPAZACHOS C. B., and EFREMIDIS CH. F., 1999. Determination of the behavior of a sedimentary rock mass: comparison of measured static and dynamic properties, Proc. 9th Int. Conf. on Rock Mechanics (Paris, France). KURTULUŞ, C., BOZKURT, A., AŞÇI, M., 2003. Kocaeli ili, İzmit ilçesi, Bahçecik Beldesi ve civarının yer mühendislik özelliklerinin jeolojik gözlemler, jeofizik ölçümler ve jeoteknik deneylerle belirlenmesi, KOÜ 2003 Deprem Sempozyumu. KURTULUŞ C., BOZKURT A., ÖZER C., ENDEŞ H., KIYAK Ş., 2005. Kocaeli Sarımeşe Belediyesi ve civarının yer mühendislik özelliklerinin belirlenmesi, Deprem Sempozyumu, Özler Kitabı, S.212. KURTULUŞ C., BOZKURT A., ENDEŞ H., 2006. Local soil conditions of the area between the Gulf of Izmit and Lake Sapanca, 15. International Symposium, Ecology 2006, June 5-9, Sunny Beach resort, Bulgaria. LUNA R., and JADI H., 2000. Determination of dynamic soil properties using geophysical methods Proc. 1st Int. Conf. on the Application of Geophysical and NDT Methodologies to Transportation Facilities and Infrastructure, Geophysics (Federal Highway Administration, Saint Louis, MO) vol 3 pp 1–15. CANBAY M. M., YOĞURTÇU A., ÇAKIR Ş., KURTULUŞ C., 2002. Tekirdağ Çerkezköy ilçesinde yer mühendislik özelliklerinin jeofizik ölçümler,jeolojik gözlemler ve jeotektonik deneylerle belirlenmesi, ATAG-6 Aktif Tektonik Araştırma Grubu,MTA Genel Müdürlüğü,21-22 Kasım 2002 Ankara. OTHMAN A. A. A., 2005. Constructed geotechnical characteristics of foundation beds by seismic measurements, J. Geophys. Eng. 2 126–38. PAROLAI S., BORMAN P., and MILKREIT C., 2001. Assessment of the natural frequency of the sedimentary cover in the Cologne area (Germany) using noise measurements, J. Earthq. Eng. 5 541–64. PAROLAI S., BORMAN P., and MILKREIT C., 2002. New relationships between Vs, thickness of sediments and resonance frequency calculated by H/V ratio of seismic noise for the Cologne area (Germany), Bull. Seismol. Soc. Am. 92 2521–7. SAVVAIDIS A., TSOKAS G., SOUPIOS P., VARGEMEZIS G., MANAKOU M., TSOURLOS P., and FIKOS I., 1999. Geophysical prospecting in the Krousovitis dam (N Greece) by seismic and resistivity geophysical methods, J. Balkan Geophys. Soc. 2 128–39. SEHT M., IBS-VON, and WOHLENBERG J., 1999. Microtremor Measurements used to map thickness of soft sediments, Bull. Seismol. Soc. Am. 89 250–9. SOUPIOS P. M., PAPAZACHOS C. B., VARGEMEZİS G., and FIKOS I., 2005. Application of modern seismic methods for geotechnical site characterization, Proc. Int. Workshop in Geoenvironment and Geotechnics (Milos Island, Greece, 12–14 SepHUNT, R.E., 1986. Geotechnical engineering analysis and foundation, McGraw-Hill Company, p. 729 KLIMIS N S., PAPAZACHOS C. B., and EFREMIDIS CH. F., 1999. Determination of the behavior of a sedimentary rock mass: comparison of measured static and dynamic properties, Proc. 9th Int. Conf. on Rock Mechanics (Paris, France). KURTULUŞ, C., BOZKURT, A., AŞÇI, M., 2003. Kocaeli ili, İzmit ilçesi, Bahçecik Beldesi ve civarının yer mühendislik özelliklerinin jeolojik gözlemler, jeofizik ölçümler ve jeoteknik deneylerle belirlenmesi, KOÜ 2003 Deprem Sempozyumu. KURTULUŞ C., BOZKURT A., ÖZER C., ENDEŞ H., KIYAK Ş., 2005. Kocaeli Sarımeşe Belediyesi ve civarının yer mühendislik özelliklerinin belirlenmesi, Deprem Sempozyumu, Özler Kitabı, S.212. KURTULUŞ C., BOZKURT A., ENDEŞ H., 2006. Local soil conditions of the area between the Gulf of Izmit and Lake Sapanca, 15. International Symposium, Ecology 2006, June 5-9, Sunny Beach resort, Bulgaria. LUNA R., and JADI H., 2000. Determination of dynamic soil properties using geophysical methods Proc. 1st Int. Conf. on the Application of Geophysical and NDT Methodologies to Transportation Facilities and Infrastructure, Geophysics (Federal Highway Administration, Saint Louis, MO) vol 3 pp 1–15. CANBAY M. M., YOĞURTÇU A., ÇAKIR Ş., KURTULUŞ C., 2002. Tekirdağ Çerkezköy ilçesinde yer mühendislik özelliklerinin jeofizik ölçümler,jeolojik gözlemler ve jeotektonik deneylerle belirlenmesi, ATAG-6 Aktif Tektonik Araştırma Grubu,MTA Genel Müdürlüğü,21-22 Kasım 2002 Ankara. OTHMAN A. A. A., 2005. Constructed geotechnical characteristics of foundation beds by seismic measurements, J. Geophys. Eng. 2 126–38. PAROLAI S., BORMAN P., and MILKREIT C., 2001. Assessment of the natural frequency of the sedimentary cover in the Cologne area (Germany) using noise measurements, J. Earthq. Eng. 5 541–64. PAROLAI S., BORMAN P., and MILKREIT C., 2002. New relationships between Vs, thickness of sediments and resonance frequency calculated by H/V ratio of seismic noise for the Cologne area (Germany), Bull. Seismol. Soc. Am. 92 2521–7. SAVVAIDIS A., TSOKAS G., SOUPIOS P., VARGEMEZIS G., MANAKOU M., TSOURLOS P., and FIKOS I., 1999. Geophysical prospecting in the Krousovitis dam (N Greece) by seismic and resistivity geophysical methods, J. Balkan Geophys. Soc. 2 128–39. SEHT M., IBS-VON, and WOHLENBERG J., 1999. Microtremor Measurements used to map thickness of soft sediments, Bull. Seismol. Soc. Am. 89 250–9. SOUPIOS P. M., PAPAZACHOS C. B., VARGEMEZİS G., and FIKOS I., 2005. Application of modern seismic methods for geotechnical site characterization, Proc. Int. Workshop in Geoenvironment and Geotechnics (Milos Island, Greece, 12–14 September) pp 163–70.
14. VENKATESWARA V. R. PRAKASA R. B. S., and KOTESWARA R. P., 2004. Bedrock investigation by seismic refraction method—a case study, J. Ind. Geophys. Union 8 223–