Zemin İncelemelerinde Yeni Yöntemler

(Yazan: Yrd. Doç. Dr.Yıldırım Güngör, “Zemin İncelemelerinde Yeni Yöntemler”, İstanbul Üniversitesi Bilim Kültür ve Sanat Dergisi, Sayı:6, İstanbul Üniversitesi Rektörlüğü Basın ve Halkla İlişkiler Müdürlüğü, Yıl:2011, s:48-57)

 

Yazının yer aldığı dergiyi okumak için tıklayın:

http://iudergi.istanbul.edu.tr/s6/index.html

 

ABD’de yayımlanan “Advances in Near-Surface Seismology and Ground-Penetrating Radar” adlı kitapta İÜ Öğretim Üyesi Doç. Dr. Ali İsmet Kanlı’nın da bir çalışması bulunuyor. Çalışma, sismik risk değerlendirmelerinde de kullanılacak yeni yöntem ve verileri de kapsıyor.

 

Japonya’da meydana gelen deprem ve tsunami felaketinin ardından, ya­pıların depreme dayanıklı olarak in­şasında zemin parametrelerinin ve zemin-bina ilişkisinin ne kadar önemli olduğu bir kez daha anlaşıldı. Bu nedenle nükleer santraller de dahil olmak üzere bütün inşaat çalışmalarında deprem risk ve zemin çalışmalarının yapılması büyük önem taşıyor.

 

Jeofizik mühendisliği dalının dünyadaki en saygın kuruluşlarının işbirliği ile SEG (Society of Exploration Geophysicists) ta­rafından yayımlanan “Advances in Near- Surface Seismology and Ground-Penetra­ting Radar” adlı kitapta “Yakın Yüzey Sis­molojisi ve Jeofiziği ile GPR” konusundaki son gelişmelere yer veriliyor. Kitapta yer verilen çalışmalar, nükleer santrallerin yer seçimi, kurulması ve atıklarının depolan­ması çalışmalarında; deprem risk ve zemin çalışmalarında; yerleşime uygunluk, baraj, otoyol, rüzgar türbini, yeraltı boşluk, tünel, metro, boru hattı gibi çalışmaları kapsayan geniş bir alanda kullanılıyor. Editörlüğü­nü Richard D. Miller, John H. Bradford ve Klaus Holliger’in yaptığı kitapta, farklı ülkelerden 34 bilim insanının çalışması bulunuyor. Kitapta, Türkiye’den İstanbul Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Jeofizik Mühendisliği Bölümü Uygulamalı Jeofizik Ana Bilim Dalı Öğretim Üyesi Doç. Dr. Ali İsmet Kanlı’nın da çalışması yer alıyor. Kitaptaki çalışmalar kapsamında aynı za­manda hakemlik de yapan Doç. Dr. Kanlı, yayımlanan kitap ve çalışması ile ilgili soru­larımızı yanıtladı.

 

Şimdiye kadar yapmış olduğunuz çalışmaları ve bu kitabın nasıl gündeme geldiğini anlatır mısınız?

 

En üst 30 m zemin için ortalama kayma dalga hızı değeri (Vs30), şu anda Avrupa Birliği ve ABD’de kullanılan Eurocode ve UBC standartlarının temel parametrelerin­den birisidir. 1999 yılında Dr. Miller, Dr. Park ve Dr. Xia tarafından yüzey dalga­larından yararlanılarak Vs parametresinin sağlıklı bir şekilde hesaplanmasını sağlayan “Çok Kanallı Yüzey Dalgalarının Analizi”(MASW) adlı bir yöntem geliştirilmişti. Bu yöntem, çevre, inşaat, jeofizik, jeoloji ve deprem mühendisliği gibi birçok alan için önemli olduğundan, tüm dünyada hızla kullanılmaya başlandı.

 

Bu tekniği ülkemizde ilk kez 2003 yılın­da, yürütücülüğünü benim yapmış olduğum bir NATO bilim projesi kapsamında Macar bilim adamları ile birlikte, hiçbir hazır pa­ket program kullanmadan, kendi geliştirdi­ğimiz bir algoritma ile Afyon-Dinar bölge­sinde başarıyla kullandık. Çalışmada ayrıca kanguru (SR-II) adı verilen özel bir kaynak da ilk kez kullanıldı. Veri işlem aşamasın­da yine ilk defa sonuçların eldesinde hatamiktarını en aza indiren ve birçok avantajı olan GA (genetik algoritma) tekniği başarı ile uygulandı. Bu projenin sonuçları, yer bilimleri camiası içinde oldukça saygın der­gilerde yayımlandıktan sonra, yurt dışından da birçok araştırmacının dikkatini çekti. MASW yöntemi için geliştirmiş olduğu­muz algoritma Dr. Miller, Dr. Park ve Dr. Xia tarafından da çok beğenildi.

 

Sonrasında benim liderliğimde, Kore ve Macaristan’dan katılan bilim adamlarının ortaklaşa çalışması ile yeni bir algoritma da geliştirildi. Oldukça sığ yüzeyden baş­layarak “ana kaya” adını verdiğimiz sağlam kayalardan oluşan derinliklere kadar olduk­ça geniş sahaların kayma dalga hızının (Vs) modellenmesinin çok hızlı, ekonomik ve sağlıklı bir şekilde elde edilmesini sağlayan çalışmalarımız da yakından takip edildi ve yer bilimleri camiasında büyük ilgi gördü.

 

B Özellikle deprem riski taşıyan bölge ve zeminlerde ilk 30 m derinliğe kadar olan zeminlerin ortalama kayma dalga hızının (Vs30), MASW yöntemiyle elde edilen ve­rilerden yararlanarak çok doğru ve hatasız sayılabilcek bir düzgünlükte haritalanması;

 

C MASW yöntemiyle elde edilen veri­leri de kullanarak, Mikrotremor H/V ters çözümü ile bu 30 m derinliğin ana kaya ve 1 km derinliğe kadar uzatılması;

 

D Bu derinlikler içinde kalan sahaların 2 boyutlu olarak yatay yeraltı topoğrafya­sının belirlenebilmesi ve haritalanabilmesi, sismik hız, rezonans, temel frekans gibi önemli bilgilerinin elde edilerek haritalana­bileceği genel bir algoritmanın geliştirilme­si, ülkemizde de bir ilk olmuş ve projenin ardından konu ile ilgili birçok tez, makale ve çalışma yapılmıştır. Bu konu ile ilgili birçok araştırmacı tarafından seminerler/ kurslar düzenlenmiş, yer bilimcilere yön­temlerin avantajları ve önemi anlatılmaya çalışılmıştır. Bununla birlikte ülkemizde konu ile ilgili yurt dışından birçok ekipman alımı yapılmış, yalnız üniversiteler de değil, enstitüler, deprem afet kuruluşları, beledi­yeler gibi onlarca kamu ve özel kurumda da bu yöntemler hızla gelişmeye ve yayılmaya başlamıştır. Sismik aktivite açısından büyük riske sahip ülkemizde, her türlü mikro böl­geleme, yer seçimi ve değerlendirmesi ça­lışmaları, çeşitli türdeki yapıların inşası ve kurulacak olan nükleer santral vb. yapılara ait jeoteknik çalışmalarda Eurocode, UBC ve buna benzer standartlar artık kullanıl­maya başlamıştır. Bunda bizim 2003 yılın­dan bugüne kadar yapmış olduğumuz ça­lışmaların da katkısı olması gurur vericidir.

 

İşte böyle bir sürecin ardından 2009 yı­lında SEG (Society of Exploration Geoph­ysicists, International Society of Applied Geophysics), AGU (American Geophysical Union) ve EEGS (Environmental and En­gineering Geophysical Society-USA) bu konu ile ilgili olarak ortaklaşa bir kitabın ABD’de basımı için çalışmalara başladığın­da, tarafıma bir bölüm yazmam ve kitapta ayrıca hakemlik görevi almam için davette bulunuldu. Yaklaşık 2 yıllık bir çalışmanın ardından tamamlandı. 2010 yılı programı içinde yer alan kitap 2011 yılında basıldı.

 

Kitapta ve çalışmanızda yüzey dalgalarının analizinin nasıl yapılabileceği ile ilgili önemli bilgiler ve yöntemlere yer veriliyor. “Yüzey dalgaları” ne demektir ve deprem açısından baktığımızda bu konuyla ilgili bilgiye sahip olmanın önemi nedir?

 

Depremin enerjisinin çıktığı (sismik dalgaların kaynağı olan) nokta, depremin “odak noktası” ya da “iç merkezi” olarak adlandırlıyor. Kırılma ya da kaymanın ar­dından odak noktasından hızla sismik dal­galar yayılıyor. Bu sismik dalgalar iki tür­dür: Yerin iç kısımlarındaki odak noktasın­dan başlayıp her yöne doğru yayılan “cisim dalgaları” ve merkez üssünden yayılan ve yer yüzeyinde ilerleyen “yüzey dalgaları”.

 

Sismik dalgaların ikinci türü olan yüzey dalgaları, en yavaş ilerleyen sismik dalgalar olmakla birlikte, genelde cisim dalgaların­dan daha fazla hasara neden olurlar. Çünkü bu dalgalar daha fazla yer hareketi yaratır, daha yavaş hareket ettiği için de etkisi daha uzun sürer. Bu yüzey dalgalarının analiz­leri yapılarak Vs kayma ya da makaslama dalgası adını verdiğimiz dalga hızlarının hesaplanması yapılabilmektedir. Bu para­metre dinamik zemin parametreleri adını verdiğimiz diğer parametreler ile birlikte tüm zemin çalışmalarında hesaplanması ge­reken en önemli parametrelerdir. Bunların doğru ve sağlıklı bir şekilde hesaplanması direkt olarak üzerine inşa edilecek yapılara ait zeminlerin tanımlanması açısından bü­yük önem arz etmektedir. Dolayısıyla tüm bu bilgileri sağlıklı bir şekilde hesaplamak deprem-hasar ilişkisi açısından da oldukça önemlidir.

 

Bize kısaca çalışmanın önemi hakkında bilgi verebilir misiniz?

 

Kitapta “Integrated Approach for Sur­face Wave Analysis from Near-Surface to Bedrock” başlıklı çalışmam yer aldı. Ana hatlarıyla bahsedecek olursak çalışma­da, MASW tekniği ve Genetik algoritma yöntemi birlikte kullanılarak geliştirilen yeni bir algoritma ile hesaplanan Vs30 de­ğerleri, çalışılan bölgenin zemin sınıflama haritasını oluşturmak için kullanılmıştır. Türetilen Vs30 haritası UBC(Uniform Bu­ilding Code) ve EC8(Eurocode-8) stan­dartlarına dönüştürülmüştür. Vs30 ve ze­min sınıflama haritaları çalışılan bölgede daha önceden meydana gelen depreme ait hasar dağılımıyla karşılaştırılabilmiş ve bölge için önemli bilgilerin elde edilmesini sağlamıştır. MASW yönteminden elde edi­len bilgiler Mikrotremor H/V ters çözüm yönteminde giriş verisi olarak kullanılarak bu konuda yine ilk kez bir algoritma daha geliştirilmiştir. Çalışmada sediment kalınlı­ğı ile temel frekans arasında yeni bir ilişki türetilmiştir. Bu ilişki çalışılan bölge ve çevresindeki tüm sismik risk değerlendir­melerinde kullanılacak oldukça önemli bir veridir.

 

Bu çalışmada elde edilen sonuçlar Jeofi­zik-Jeoloji, İnşaat-Geoteknik, Çevre, Dep­rem Mühendisliği gibi disiplinler ile zemin, yerleşime uygunluk, her türlü baraj, otoyol, rüzgar türbini, nükleer santral, atık depo­lama sahaları, yeraltı boşluk, tünel, metro, boru hattı vb. gibi çalışmalarda kullanılan en önemli parametrelerin eldesinde kulla­nılmakta ve bu çalışmaların temelini oluş­turmaktadır.

 

Başta nükleer santraller olmak üzere tüm inşaat çalışmalarında ciddi deprem risk ve zemin çalışmalarının yapılması gerekir. Japonya’da meydana gelen mega deprem ve tsunami felaketi, inşa edilecek yapıların depreme dayanıklı olarak inşa­sında zemin parametrelerinin, zemin-bina ilişkisinin ve zemin sınıflamasına bağlı binaların inşasında ne kadar dikkatli dav­ranılması gerektiğini ve konunun önemi­ni bir kez daha gözler önüne sermiştir. Bunun yanında depremden etkilenen Ja­ponya’daki Fukushima nükleer santralinde meydana gelen hasar ve buna bağlı muh­temel nükleer sızıntının ne derece önemli sonuçlara yol açacağını bizlere bir kez daha göstermiştir. İşte bu kitapta yazmış olduğum bölüm tüm bu konularla yakın­dan ilgilidir.

 

Dünya ölçeğinde jeofizik camiasının bu kitaba bakış açısı nasıl?

 

Bu kitap, ilk kez, SEG, AGU ve EEGS’ye ait yakın yüzey toplululuk ve gruplarının resmi ortak bir çalışması olma özelliğine sahip. Kitap yeni piyasaya çıkmış olması­na rağmen, SEG’in çok yoğun bir taleple karşılaşmış olduğunu öğrendim. Kitapta yer alan yakın yüzey sismolojisi ve yer ra­darı ile ilgili bilgiler, tüm dünyada binlerce yerbilimcinin, inşaat, çevre ve deprem mü­hendisliği disiplinlerini ilgilendirdiği için sanırım fazlasıyla ilgi görecektir.

 

Kitabın genelini de göz önünde bulundurduğunuzda kısaca bu alanda gelinen nokta ve yakın gelecekte bizi nelerin beklediği hakkında bilgi verebilir misiniz?

 

Hızla gelişen teknoloji ile günümüzün güçlü ve hızlı bilgisayar sistemleri yerbilim­lerinde de oldukça hızlı gelişmelere sebep olmaktadır. Buna paralel olarak jeofizik bi­liminin daha spesifik ilgi alanlarından olan yakın yüzey sismolojisi ve yer radarı konu­larında kullanılan uygulamamalarda olduk­ça önemli gelişmeler meydana gelmiştir. Kitap, araştırmalardaki en aktif alanlara ait en önemli konuları, uygulamada karşılaşı­lan temel problemlere ait çalışmaları ortaya çıkaracak şekilde hazırlanmıştır. Günümüz ve yakın gelecekte karşılaşılacak olan birçok önemli problemin çözümünde yol gösterici olabilecek ve gerçek problemlerin çözüm­lerinin anlatıldığı iyi bir kaynak olduğu kanaatindeyim.

 

Gelecekte, deprem ve küresel ısınma gibi doğal afetlerin yanı sıra sürekli nüfus artışı ve buna bağlı yapılaşma, altyapı problem­leri, ulaşım, çevre kirliliği önemli sorunlar olarak karşımıza çıkmaktadır. Buna paralel olarak artan enerji ihtiyacı ve enerji açı­ğı kendini ciddi olarak hissettirmektedir. Enerji açığını kapatmak için sürekli çözüm arayışları artmakta iken, klasik hidokarbon kökenli enerji hammadeleri araştırmalarına günümüzde hız kesmeden milyonlarca do­lar harcanmaktadır. Bunun yanında kısıtlı olan bu kaynaklara alternatif olacak yeni enerji türleri olan, temiz alternatif ener­ji kaynaklarına (rüzgar, güneş, jeotermal, hidrojen ve su bazlı kaynaklar) yönelim de günümüzde hızla artmaktadır. Yakın gele­cekte bana göre karşılaşılacak en önemli iki sorun enerji ve temiz su ihtiyacı olacaktır. Tabii küresel ısınma ve bunun yol açacağı sorunlar ve doğal afetler ise her zaman kar­şılaşacağımız ciddi sorunlar olarak önemini koruyacaktır.

 

Bu alanda verdiğiniz yüksek lisans dersi hakkında bilgi verebilir misiniz?

 

Konu ile ilgili olarak Türkiye’de ilk kez ve bildiğim kadarı ile şu anda tek li­sansüstü ders, tarafımdan veriliyor. 2005 yılında MASW (Multi Channel Analysis of Surface Waves-Çok Kanallı Yüzey Dal­galarının Analizi ) adı altında Fen Bilimleri Enstitüsü’nde açılan bu ders 2009 yılına kadar Türkçe olarak verilirken, diğer üni­versiteler ve yurt dışından alma imkânı olan öğrenciler de düşünülerek artık İngilizce olarak veriliyor. Ayrıca “Jeotermal Pros­peksiyon ve Alternatif Enerji Kaynakları” başlıklı diğer bir lisansüstü dersi de, gü­nümüz alternatif enerji kaynaklarına olan ihtiyaç arayışlarına ve buna ait sorunlara cevap vermek ve öğrencileri bilgilendirmek amacıyla vermekteyim.

 

JEOFIZIK TERIMLERI

 

Doç. Dr. Ali İsmet Kanlı, Sismoloji, Yakın Yüzey Jeofiziği, Yakın Yüzey Sismolojisi ve GPR terimlerinin neler olduğunu ve özellikle deprem açısından konuya yaklaşıldığında taşıdıkları önemi anlattı:

 

Sismoloji kısaca deprem bilimi olarak tanımlanabilir. Sismoloji bilim dalı derinlik sınırı olmadan dünyamızın bütününde depremle ilgili bilgileri ve çalışmaları kapsayan bir bilim dalıdır.

 

Yakın yüzey jeofiziği, 3 boyutlu olarak düşünürsek, yer yüzeyinin genelde ilk 100 metre derinliğine kadar olan alanlar içinde yapılan çeşitli jeofizik yöntemlere ait uygulamaları içeren bir araştırma alanıdır.

 

Yakın yüzey sismolojisi genelde her türlü sismik dalgaların yüzeye yakın derinliklerde, içerlerinde yol aldıkları ortamların detaylı bir şekilde farklı sismik yöntemlerle (sismik kırılma-yansıma, sismik tomografi ve yüzey dalgası analiz yöntemleri gibi) 1-2 ve 3 boyutlu olarak araştırılması ile ilgili bir araştırma dalıdır diyebiliriz.

 

GPR (Ground Penetrating Radar) yer radarı, jeofizik yöntemler içinde elektromanyetik yöntemler olarak adlandırdığımız ve yüzeye yakın araştırmalar için kullanılan yüksek frekanslı bir yöntemdir. Bir yer radarı sistemi, verici ve alıcı anten, kontrol ünitesi ve kayıtçıdan oluşmaktadır. Verici anten birkaç nanosaniyeli (ns) elektromanyetik dalga üretir. Farklı frekanstaki elektromanyetik dalgaların yere gönderilmesi ve doğrudan, yansıyarak veya kırılarak geri gelen dalgaların bir kayıtçıda kaydedilmesi ile çalışan jeofizik etüt yöntemidir. Bu kayıtlara radagram adı verilir.

 

Bu yöntemlerin kullanılmasıyla elde edilen parametreler, çalışılan sahalarda yapılacak her türlü deprem risk ve zemin çalışmaları, yerleşime uygunluk çalışmaları açısından oldukça önemlidir. Ayrıca nükleeer santrallerin yer seçimi, kurulması ve atıklarının depolanması çalışmalarında, baraj, otoyol, rüzgar türbini, yeraltı boşluk, tünel, metro, boru hattı vb. çalışmaların hepsinde kullanılmaktadır.

 

 

DOÇ. DR. Ali İsmet KANLI

 

1968 yılında Ankara’da doğan Doç. Dr. Ali İsmet Kanlı, 1989 yılında İstanbul Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Jeofizik Mühendisliği Bölümü’nden mezun oldu. 1992 yılında aynı bölümde Uygulamalı Jeofizik Ana Bilim Dalı’nda araştırma görevlisi olarak çalışmaya başladı. 1998 yılında doktorasını tamamladı. 2003- 2004 ve 2006 yıllarında Macaristan’da ve 2005 yılında İtalya’da araştırmalarda bulundu. 2010 yılında “Yerbilimleri ve Mühendisliği Bilim Alanı”nda doçent unvanını aldı. Genel çalışma alanları Uygulamalı ve Sığ Jeofizik, Mühendislik ve Çevre Jeofiziği, Mühendislik Sismolojisi, Kuyu Jeofiziği ve Kuyu Loglarıdır. Doç. Dr. Kanlı’nın “Advances in Near-Surface Seismology and Ground-Penetrating Radar” isimli kitapta (2010) yayımlanan çalışmasının yanı sıra 50’den fazla ulusal ve uluslararası hakemli dergilerde yayımlanmış makaleleri ile bilimsel toplantılarda sunulmuş bildirileri bulunmaktadır.

 

 

 

 

11/30/2011
3110 defa okundu

İstanbul Üniversitesi Basın ve Halkla İlişkiler

İstanbul Üniversitesi Merkez Kampüsü

34452 Beyazıt/Fatih-İstanbul

Telefon: 0 (212) 440 00 00 (10054)