Bir önceki yazımızda gezegenimizin yer yüzeyinin tektonik rejimlere bağlı olarak şekillenmesi hakkında ön bilgiler verilmişti. Bu yazımızda ise konuyu zeminler özeline indirgeyerek üzerinde yaşadığımız zeminler hakkında biraz daha detaylı bilgiler verilmeye çalışılacaktır. Zeminler, sürekli hareket halinde olan gezegenimizin en üst kısmını oluşturmaktadır. Yani üzerinde yürüdüğümüz. Evlerimizi ve diğer yapılarımızı inşa ettiğimiz, tarım yaptığımız katı en üst kısımdır.
Gezegenimizin iç kısımlarında tektonizmayı oluşturan, önceki yazımızda da değinmeye çalıştığımız bir takım mekanik unsurlar bulunmaktadır. Bu mekanik unsurlar aynı zamanda zeminler üzerinde de doğal olarak çeşitli etkiler oluşturmaktadır. Tabii zeminlerin mekaniğinde tektonizma tek başına bir unsur değildir. Atmosferik olarak gerçekleşen yağışlar ve rüzgarlarda zeminlerin oluşumunda ve şekillenmesinde oldukça önemli rol oynarlar. Bu atmosferik olaylar kaya kütlelerinin aşınmasına, ayrışmasına ve aşınan malzemelerin başka yerlerde birikerek zeminlerin oluşmasına katkıda bulunmaktadırlar.
Yer yüzeyi dış dinamikler olarak adlandırılan ve aşağıda verilen olaylar ile şekillenmektedir. Bunlar;
- Heyelanlar
- Taşkınlar
- Hortumlar
- Erozyon
- Ayrışma
- Çöl oluşumu
- Buzul hareketleri
- Fırtınalar
- Okyanus akıntıları şeklinde sıralanabilmektedir.
Konumuz yer kaynaklı doğal afetler olduğu için atmosferik olaylara değinilmeyecektir. Burada en önemli konulardan birisi ülkemizin de bir gerçeği olan heyelanlar ve çeşitli kütle hareketleridir. Heyelanlara giriş yapmadan önce ayrışma konusunu inceleyelim;
Ayrışma
Yer yüzeyi üzerinde yer alan kaya kütleleri su, hava ve sıcaklık değişimleri gibi çeşitli etkilerle sürekli değişime uğramaktadır. Bu kaya kütleleri üzerinde meydana gelen ayrışma olayı genel olarak fiziksel ve kimyasal ayrışma olarak ikiye ayrılmaktadır. Fiziksel ayrışma, yağışlar ve rüzgarların etkisiyle, donma çözülme gibi sıcaklık değişimleri ve kristal büyümesi, aşınma sonucu kütlelerin üzerindeki yükün kalkması gibi çeşitli jeolojik olayların etkisiyle oluşmaktadır. Kimyasal ayrışma ise oksitlenme, karbonatlaşma gibi çeşitli kimyasal olaylar neticesinde ortaya çıkmaktadır.
Aşağıda ayrışma ve aşınma ile ilgili çeşitli görseller verilmiştir.
Kütle hareketleri ve Heyelanlar
Yeryüzünde meydana gelen kütle hareketlerinin ana nedeni yerçekimi kuvvetidir. Yeraltı suyu seviyesinin yükselmesi, rüzgarlar gibi etkenler de bu hareketlerin meydana gelmesine yan unsurlar olarak katkı sağlamaktadırlar. Kütle hareketleri genellikle eğimli yüzeylerde yani yamaçlarda meydana gelmektedirler. Ayrıca insan kaynaklı yapılaşmalar, kazılar vs. bu hareketleri tetikleyebilmektedir. Kütle hareketlerinin birçok farklı çeşidi bulunmaktadır. Bunlar;
- Düşme
- Akma
- Heyelan
- Kayma
- Devrilme
- Çökme
gibi sınıflandırılabilmektedir. Bu olaylar içerisinde ekonomik olarak en büyük zarar potansiyeli Heyelanlarda olduğu için heyelanlar konusunu biraz daha ayrıntılı olarak anlatmaya çalışacağım. Önce diğer olaylara çeşitli görsellerle birer örnek verelim;
Yukarıda ki şekilde kaya düşmesine bir örnek verilmiştir. Çeşitli meteorolojik olaylar (Rüzgar, yağmur, don gibi) neticesinde kaya kütlelerinin ayrışmasıyla bu kütleler ana kayaçlardan ayrışırlar ve yerçekiminin de etkisiyle düşme olayını gerçekleştirirler.
Yukarıda ki şekillerde akma olayına örnek verilmiştir. Akma, topraklı veya taşlı topraklı zeminlerde zamanla su seviyesinin yükselmesine bağlı olarak meydana gelen bir kütle hareketidir. Belirtileri, şekil 5’ te de gösterildiği gibi elektrik direklerinin ve ağaç gövdelerinin eğrilmesi, istinat duvarlarının çatlaması, kırılması gibi gösterilebilir.
Zeminlerin, tabaka, çatlak, fay gibi süreksizlik zonlarında meydana gelen kütle hareketlerine kayma adı verilmektedir (Şekil 6). Bu süreksizlik zonlarının üstünde yer alan yumuşak toprak tabakası aşırı yağış gibi yer altı su seviyesini yükselten etkilerle meydana gelebildiği gibi depremler de bu olayı tetikleyebilmektedir. Yer altı su seviyesince doygun ve yeterli derecede eğime sahip bir tabaka, deprem etkisiyle harekete geçebilme potansiyeli taşımaktadır.
Yukarıda gösterilen olayda eğik düzlem boyunca herhangi bir hareket meydana gelmez. Yukarıda verilen diğer olaylardan farklı olarak burada bir dönme hareketi meydana gelmektedir ve dikey bloklar zamanla açısını değiştirerek devrilme olayını gerçekleştirirler. Sebepleri arasında kayaçların ayrışması, meteorolojik ve tektonik olaylar gösterilebilir.
Yukarıda ki şekilde çökme olayı gösterilmiştir. Bu olayda yer altında bulunan kireçtaşları gibi karbonatlı kayaçların su ile etkileşimiyle zamanla çözülmesi neticesinde yer altında meydana gelen boşluklar, üstte kalan kütleyi taşıyamaz hale gelir ve çökme olayı gerçekleşir. Bu olay neticesinde obruk ismi verilen çukurlar oluşmaktadır.
Heyelanlar
Heyelanın tanımı T.C. İçişleri Bakanlığı Afet ve Acil Durum Yönetim Merkezi (AFAD) tarafından şu şekilde yapılmıştır:
“Kayalardan, döküntü örtüsünden veya topraktan oluşmuş kütlelerin, çekimin etkisi altında yerlerinden koparak yer değiştirmesine Heyelan denir.”
Yukarıda ki tanımda çekimin etkisi olarak yer çekimi kastedilmektedir. Heyelanların belirli bir geometrisi, bir oluşum mekanizması bulunmaktadır. Aşağıda genel olarak bir heyelanın nasıl bir sistemde oluşabileceğinin blok diyagramı gösterilmiştir.
Bir heyelanda kayma hareketinin başladığı noktaya “TAÇ” ismi verilmektedir. İlk kayma hareketiyle birlikte açığa çıkan kayma yüzeyine “ANA AYNA” ismi verilmektedir. Bu kayma hareketi içerisinde meydana gelen ikincil ve üçüncül kayma hareketlerinde oluşan kayma yüzeylerine ise “TALİ AYNA” ismi verilmektedir. Bu kayma hareketleri bir heyelanlı bölgede şekilde de görüldüğü gibi birbirlerine paralel olarak meydana gelirler. Hareket eden kütleye “ANA KÜTLE”, Bu hareketin meydana geldiği yüzeye ise “KAYMA YÜZEYİ” veya “KAYMA KAMASI” denilmektedir. Kayan kütle topuk ismi verilen noktada birikmeye başlar ve buradan sonra kayan kütle uç kısma doğru akma hareketi yapar. Genel olarak bir heyelan mekanizması bu şekilde işlemektedir. Aşağıda ülkemizde heyelan riski taşıyan bölgeler harita üzerinde gösterilmiştir.
Aşağıda Rize’ de meydana gelen bir heyelan videosu bağlantısı verilmiştir.
Yukarıda verilen harita 2008 yılında Afet İşleri Genel Müdürlüğü tarafından yayınlanmıştır. Orijinal görselin bağlantı adresi yazının sonunda verilmiştir. Bu haritada da görüldüğü gibi ülkemizin büyük bir kısmı heyelan riskiyle karşı karşıyadır. Özellikle doğu karadeniz bölgesinde çok yoğun olarak meydana gelen heyelanlar ciddi ekonomik zararlara neden olmaktadır. Heyelanlar sadece doğal sebeplerden dolayı oluşmamaktadır. Yapılan çeşitli kazılar, yamaç eğimi çalışmaları vs. gibi insan kaynaklı etkenler de heyelanları tetikleyebilme potansiyeli taşımaktadırlar. Özellikle inşaat alanında çok hızlı bir şekilde gelişen ülkemizde heyelanlar ciddi risk oluşturmaktadırlar ve bu sebepten dolayı heyelan riski haritalarının sürekli güncellenmesi gerekmektedir. Bununla birlikte inşaat yapılacak olan bölgede veya zeminde oldukça hassas jeolojik, jeofizik ve jeoteknik çalışmaların yapılması gerekmektedir. Bir jeofizik mühendisi olarak, böylesi heyelan gibi afetlere karşı önlem alınması için ne tür jeofizik çalışmaların yapılabileceğinden, meydana gelebilecek kayıpların nasıl en aza indirgenebileceğinden bir sonraki yazımızda bahsedeceğim.
Ülkemizde ne yazık ki zemini ilgilendiren çalışmalar yeterince hassasiyet gösterilerek yapılamamaktadır. Bunun en büyük sebeplerinden biri mühendislik odalarının lobi faaliyetleri yürüterek bir başka mühendislik dalını ilgilendiren kısımları kendi yetki alanlarına dahil etme çabasından kaynaklanmaktadır. Bir örnekle açıklamaya çalışacak olursam eğer, inşaat mühendisleri ne yazık ki jeoloji ve jeofizik mühendislerinin önerilerini dikkate almamakta ve kullanacağı beton cinsiyle meydana gelebilecek olası durumları çözebileceğini düşünmektedir. Benzer şekilde jeoloji mühendisleri de ne yazık ki jeofizik mühendislerinin önerilerini dikkate almamakta, yer altı yapısını sadece sondaj ve çeşitli arazi deneyleriyle ortaya çıkarabileceğini düşünmektedir. Bütün bunların ana nedenleri yukarıda da değindiğim gibi farklı disiplinlerin yetkilerini kendi dalları bünyesine alma çalışmaları yanında ekonomik, ticari rantlar da ne yazık ki devreye girmektedir. Dolayısı ile yeterince özen gösterilmeden yapılan bir çalışmada diğer mühendislikler tarafından saygı görmemektedir. Elbette ülkemizde işini gerektirdiği gibi yapan idealist, kendi yetki alanlarını bilen, diğer disiplinlerin önerilerini dikkate alarak işini yapan mühendislerimiz de bulunmaktadır fakat ne yazık ki böylesi mühendislerin sayısı özellikle özel sektörde oldukça azdır. Yukarıda belirttiğim hususlarda herhangi bir kurum ya da kişi hedef alınmamıştır. Ülkemizde bu durumun bu şekilde olmasının temelinde idari boşluklar yer almaktadır. Bu boşlukların kapatılması ülkemizin ve mühendislerimizin geleceği açısından büyük önem taşımaktadır. Yerel ve idari yönetimler dünyada gelişen teknolojileri yakından takip ederek, meslek gruplarının yetki alanlarını net bir şekilde belirlemeli, özel sektörde verilecek hizmetlerin taban fiyatlarını net bir şekilde belirlemeli ve bu fiyatların altında hizmet alınmasını hukuki olarak yasaklamalıdır.
Son olarak zeminlerde meydana gelen kütle hareketlerinden bir başka önemli hususa değinerek bu yazımı tamamlamak istiyorum.
Zemin Sıvılaşması
Zemin sıvılaşması, bir deprem sonrasında, suya doygun ya da kısmi olarak doygun zayıf zemine sahip bir bölgede zemini oluşturan danelerin birbirinden ayrılarak tamamen su ile çevrelenmesi sonucu zeminin, sıvı gibi hareket etme olayına denilmektedir. Zemini oluşturan daneler birbirleri ile temas halindedirler. Bu daneler arasında oluşan boşluklarda ise hava veya su bulunabilmektedir. Boşlukları tamamen su ile dolu zeminlere suya doygun zemin adı verilmektedir. Bir deprem esnasında bu daneler birbirleri ile olan temasını kaybeder ve yer altı suyu bu daneleri çevreler. Bu esnada zemin tıpkı bir sıvı gibi davranış gösterir.
Yukarıda ki şekilde suya doygun bir zeminin deprem öncesi ve deprem sonrası durumu gösterilmiştir. Deprem öncesi suya doygun zemin durağan bir haldeyken, deprem sonrası yukarıda da belirtildiği gibi yeraltı suyunun zeminde ki daneleri çevrelemesi ile oluşan sıvılaşma olayında zemin duyarlılığını kaybetmektedir ve yapıların zemine çökmesi veya devrilmesi gibi olaylar meydana gelmektedir.
Zemin sıvılaşması, zemin tabakasının türü, zeminin suya doygunluk miktarı, zeminin sıkılığı gibi etkenlere bağlıdır.
Bir zeminde sıvılaşma olayının gerçekleşmesi için o bölgede bir sarsıntının (depremin) meydana gelmesi gerekmektedir. Deprem büyüklüğü ve depremin süresi arttıkça sıvılaşma riski de doğru orantılı olarak artmaktadır. Zemin sıvılaşmasında yeraltı suyu seviyesi oldukça önemlidir. Yeraltı suyu seviyesi yüzeye yaklaştıkça sıvılaşma riski artmaktadır. Şimdiye kadar yeraltı suyu seviyesinin 15 metreden fazla olduğu bölgelerde herhangi bir sıvılaşma olayı rapor edilmemiştir. Zemin sıvılaşmasının gerçekleştiği zeminlerde yeraltı suyu seviyesi genellikle 3-4 metre veya 3 metreden daha sığ derinliklerde meydana gelmiştir. Zemin sıvılaşması için en elverişli zeminler, kumlu, siltli, çakıllı zeminlerdir. Seed vd. (1983), zemin kil içeriğinin %20 den fazla olması durumunda zeminlerde sıvılaşma olayının olmadığını rapor etmişlerdir. Dolayısı ile zeminleri oluşturan danelerin boyları zemin sıvılaşması için oldukça önemlidir. Çünkü daha küçük dane boyları daha küçük boşluklara neden olacaktır ve artan dane boylarında suyun kolayca yerleşebileceği daha büyük boşluklar meydana gelecektir. Sıvılaşma riskinin bulunduğu zeminlerde drenaj yapılması sıvılaşma riskini azaltacaktır ve böylesi riskler taşıyan zeminler yine jeolojik, jeofizik yöntemlerle belirlenebilmektedir.
Yukarıda ki şekilde sıvılaşma sonucu devrilen yapılar gözükmektedir. Daha önceden belirttiğim gibi yapıyı sağlam bir şekilde inşa etmek tek başına yeterli değildir. Yapının oturtulacağı zeminin özellikleri yeterince iyi bilinmiyorsa eğer yapının çok sağlam olması yukarıda ki şekilde de görüldüğü gibi tek başına yeterli olmayacaktır. Sıvılaşma riski bulunan zeminlerin jeofizik ve jeolojik yöntemlerle yapılaşmaya elverişli olmayacağı belirlenebilir. Böylesi zeminler ağaçlandırılarak park, bahçe veya mesire alanı gibi sosyal ortamlara dönüştürülebilir. Eğer böylesi zayıf bir zeminde mutlaka yapılaşmaya gidilmesi gerekiyorsa o zamanda jeoteknik yöntemlerle zemin ıslah çalışmaları yapılabilmektedir.
Jeofizik, Jeoloji, İnşaat gibi mühendislik dalları toplumların can ve mal kayıplarının risklerini en aza indirgemek için zemin araştırmalarında birlikte çalışmak zorundadırlar. Hiçbir meslek dalı bir diğerinin alanına müdahale etmemelidir. Bir jeofizikçi ve jeolog zeminin inşaat için elverişli olmadığını söylüyorsa eğer inşaat mühendisi o bölgede yapı inşaa etmemelidir. Aynı şekilde bir jeolog tek bir noktada bütün bir alana ait zemin parametrelerini hesaplayabileceği yanılgısına düşmemelidir. Zemin araştırmalarında jeofizikçiler ve jeologlar bulgularını birbirleri ile korele etmek zorundadırlar.
Aşağıda vereceğim bağlantılarda zemin sıvılaşması için videolar bulunmaktadır.
Zemin sıvılaşmasını çok güzel anlatan deneysel bir çalışma:
Japonya’da meydana gelen bir sıvılaşma olayı:
Bir sonraki yazımızda riskli bölgelerin jeofizik yöntemlerle nasıl belirlenebileceği, risklerin nasıl en aza indirgenebileceği hakkında bilgiler vermeye çalışacağım. Bir önceki makaleme ulaşmak için yandaki bağlantıyı izleyebilirsiniz: dünyanın jeolojik yapısı
Sonraki yazımızda görümek üzere, Esen kalın. Heyelan Yoğunluk Haritasının orijinal görüntüsü için: Heyelan Yoğunluk Haritası