Yer araştırmaları yerel potansiyel problemlere göre yapılmalıdır. Olası tehlikelerin gözden geçirilmesiyle her bir yer araştırmasının ölçeğini belirleyen jeolojik koşullar tespit edilir: Bir saha incelemesinde potansiyel tehlikelerin bir kısmı daha büro çalışması sırasında giderilebilir; diğer bazıları da spesifik inceleme teknikleri gerektirir.
Yer araştırmaları, inşaat projelerinin güvenliğini ve başarısını sağlamak için kritik önem taşır. Bu araştırmalar, zemin koşullarının kapsamlı bir analizini içerir ve potansiyel tehlikeleri belirlemeyi amaçlar. Sorunlu zeminler, inşaat faaliyetleri için risk oluşturabilecek zemin türleridir ve bu nedenle titiz bir değerlendirme gerektirir.
Yer Çökmesi (Sübsidans)
Zeminlerde kabul edilebilir yapısal oturma sınırları dışında, sadece belirli kayalarda gelişebilir En zor yer koşullarından biri, erime boşluklu kireçtaşlarıdır. Kil, turba, lös, tebeşir, kayatuzu, jips ve bazaltta da oluşabilir. Yeraltı maden sahaları üstündeki en önemli problemdir. Yer çökmesi, zemin seviyesinde istenmeyen ve beklenmedik bir alçalma olarak tanımlanan jeolojik bir olaydır. Bu alçalma, doğal veya insan kaynaklı faktörlerden kaynaklanabilir ve binalar, altyapı ve diğer insan yapımı yapılara zarar verebilir.
Yer Çökmesine Neden Olan Faktörler
- Yeraltı Suyu Seviyesindeki Değişiklikler: Yeraltı su seviyesinin düşmesi, zemin boşluklarının oluşmasına ve çökmeye neden olabilir.
- Madencilik Faaliyetleri: Madenlerden malzemenin çıkarılması, zemin altı boşluklarının oluşmasına ve çökmeye neden olabilir.
- Petrol ve Gaz Üretimi: Petrol ve gazın yeraltından çıkarılması, zemin altı boşluklarının oluşmasına ve çökmeye neden olabilir.
- Karst Sistemleri: Kireçtaşı gibi erimeye duyarlı kayaçlardan oluşan karst sistemlerinde, yeraltı sularının erozyonu nedeniyle yer çökmesi yaygındır.
- Lös Çökmeleri: Lös denen gevşek ve ince taneli topraklar, su ile doygun hale geldiğinde çökebilir.
- Diğer Faktörler: Depremler, aşırı yağış ve kuraklık gibi diğer faktörler de yer çökmesine neden olabilir.
Yer Çökmesinin Etkileri
- Yapısal Hasar: Binalar, köprüler ve diğer altyapı unsurları yer çökmesinden dolayı hasar görebilir veya yıkılabilir.
- Toprak Kayması: Yer çökmesi, yamaçlarda toprak kaymalarına ve heyelanlara yol açabilir.
- Su Kaybı: Yeraltı sularının kaybı, su kaynaklarının azalmasına ve kuraklığa neden olabilir.
- Çevresel Hasar: Yer çökmesi, doğal habitatların tahribine ve su kirliliğine yol açabilir.
Yer Çökmesinin Önlenmesi ve Yönetimi
- Yeraltı Suyu Seviyesinin Kontrolü: Yeraltı su seviyesinin aşırı düşmesini önlemek için su pompalama işlemleri yönetilebilir.
- Madencilik Faaliyetlerinin Düzenlenmesi: Madencilik faaliyetleri, yer çökmesini önlemek için sürdürülebilir ve çevre dostu şekilde yapılmalıdır.
- Erken Uyarı Sistemleri: Yeraltı su seviyesindeki değişiklikleri ve zemin hareketlerini izlemek için erken uyarı sistemleri kurulabilir.
- Arazi Kullanımı Planlaması: Yer çökmesi riski yüksek alanlarda arazi kullanımı planlaması dikkatli bir şekilde yapılmalıdır.
- Onarım ve Yeniden Yapılanma: Yer çökmesinden etkilenen alanlarda onarım ve yeniden yapılanma çalışmaları yürütülebilir.
Yumuşak Zemin
Çoğunlukla alüviyal killer, göl çökelleri, organik zeminler, genç killer, yapay dolgularda gelişir. Taşıma gücü için laboratuvar deneyleri yapılır. Yumuşak zeminler, taşıma kapasitesi düşük ve sıkıştırmaya eğilimli zeminlerdir. Bu zeminler genellikle alüvyonlar, göllerde biriken tortullar, turbalar ve genç killer gibi gevşek ve ince taneli malzemelerden oluşur. Zeminler üzerinde inşaat yapmak, temel çökmesi, zemin kayması ve diğer jeoteknik problemlere yol açabileceğinden zorlayıcı olabilir.
Yumuşak Zeminlerin Özellikleri
- Düşük Taşıma Kapasitesi: Yumuşak zeminler, binalar ve diğer yapılar tarafından uygulanan yüklere karşı yeterince dirençli değildir ve bu nedenle çökmeye meyillidirler.
- Yüksek Sıkıştırılabilirlik: Yumuşak zeminler, yük altında kolayca sıkıştırılabilir ve bu da zemin seviyesinde alçalmaya ve temellerin oturmasına neden olabilir.
- Kötü Drenaj Özellikleri: Yumuşak zeminler su tutma kapasitesi yüksektir ve bu nedenle su ile doygun hale gelebilirler. Su ile doygun zeminler daha da zayıflar ve kaymaya daha eğilimli hale gelirler.
Yumuşak Zeminlerde İnşaat
Yumuşak zeminlerde inşaat yapmak, zeminin taşıma kapasitesini ve drenaj özelliklerini geliştirmek için özel teknikler gerektirir. Bu tekniklerden bazıları şunlardır:
- Temel Güçlendirme: Temeller, kazıklar, rafetler veya diğer zemin iyileştirme yöntemleri kullanılarak güçlendirilebilir.
- Zeminin Drenajı: Suyun zeminden uzaklaştırılması için drenaj boruları ve pompalar kullanılabilir.
- Hafif Yapılar: Yumuşak zeminler için daha hafif ve daha az yükleme yapan yapılar tasarlanmalıdır.
- Aşamalı İnşaat: Yüklerin zemine aşamalı olarak uygulanması için inşaat aşamalı olarak gerçekleştirilebilir.
Yumuşak Zeminlerde Yapılan Yaygın Hatalar
- Yetersiz Zemin Araştırması: Yeterli zemin araştırması yapılmadan inşaata başlamak, zeminin taşıma kapasitesini ve drenaj özelliklerini doğru şekilde değerlendirmeme riskini taşır.
- Uygun Olmayan Temel Tasarımı: Yumuşak zeminler için uygun olmayan temel tasarımı kullanmak, temellerin oturmasına ve çökmesine neden olabilir.
- Yetersiz Drenaj: Yetersiz drenaj, zeminin su ile doymasına ve zayıflamasına neden olabilir.
Boşlukların Aranması
Kayadaki doğal ve yapay boşlukların yerleri sıradan incelemelerle bulunamaz. Yerel yapı yönetmelikleri yapının her kolonunun altında 5 m derinlikte kayada karotsuz sondaj gerektirebilir. Düşey sondaj kuyusuna ek olarak, yapının her köşesinden dışa doğru 300 eğimli delikler de açılabilir.
Zemin ve kayaçlardaki boşluklar, inşaat projeleri için önemli bir risk oluşturabilir. Bu boşluklar, temellerin oturmasına, zemin kaymalarına ve diğer jeoteknik problemlere yol açabilir. Bu nedenle, inşaat faaliyetlerine başlamadan önce zemin ve kayaçlardaki boşlukların tespit edilmesi ve değerlendirilmesi önemlidir.
Boşluk Türleri
- Doğal Boşluklar: Mağaralar, fay hatları ve karstik sistemler gibi doğal jeolojik süreçler sonucu oluşmuş boşluklardır.
- Yapay Boşluklar: Maden ocakları, tüneller ve kuyular gibi insan faaliyetleri sonucu oluşmuş boşluklardır.
Boşluk Arama Yöntemleri
- Jeofizik Yöntemler: Sismik dalgalar, elektrik direnci ve manyetik alanlar gibi jeofizik yöntemler kullanılarak zemin ve kayaçlardaki boşluklar tespit edilebilir.
- Sondaj: Sondaj, zemin ve kayaçlardaki boşlukları doğrudan gözlemlemek için kullanılan bir yöntemdir. Düşey ve yatay sondajlar yapılabilir.
- Jeoradar: Jeoradar, zemin ve kayaçlardaki boşlukları tespit etmek için radyo dalgaları kullanan bir yöntemdir.
- Diğer Yöntemler: Akustik emisyon ve optik sondaj gibi diğer yöntemler de boşluk aramada kullanılabilir.
Boşluk Arama Teknikleri
- Yerel Yapı Yönetmeliklerine Uygunluk: Yerel yapı yönetmelikleri, zemin ve kayaçlardaki boşlukların aranması için kullanılan yöntemleri ve sondaj derinliklerini belirleyebilir.
- Jeolojik Araştırmalar: Bölgenin jeolojik yapısı ve geçmişi hakkında bilgi edinmek, boşluk arama çalışmalarının planlanmasında yardımcı olabilir.
- Risk Değerlendirmesi: Boşlukların büyüklüğü, konumu ve jeolojik koşullar gibi faktörler göz önünde bulundurularak risk değerlendirmesi yapılmalıdır.
- Uzman Görüşü: Boşluk arama ve değerlendirme çalışmaları, jeoloji, jeofizik ve jeoteknik mühendisliği gibi alanlarda uzman kişiler tarafından yapılmalıdır.
Temel Kaya Profili
Temelleri ve tünelleri etkileyebilir. Buzul ve erime suyuyla aşınma alanlarında gömülü vadiler bulunması olasıdır; daha büyük yapılar sismik yöntemle takip edilebilir. Kireçtaşında temel kaya profili erime boşlukları ve iğnemsi çıkıntılar tarafından şekillenir; çok sayıda sondaj veya zeminin sıyrılmasını gerektirebilir. Tünelin aşağıdan yukarı temel kaya profiline doğru açılması büyük tehlikedir; ayna kazısı öncesinde yüzeyden sondaj kuyuları açılmalıdır. Bu yapılmış olsaydı, Lötschberg tünel faciası yaşanmayabilirdi.
Temel kaya profili, bir inşaat projesinin temelinin veya tünelinin inşaa edileceği kayaç oluşumunun şeklini ve özelliklerini tanımlayan bir jeolojik profilden oluşur. Bu profil, temellerin ve tünellerin tasarımı ve inşası için kritik önem taşır ve jeolojik riskleri belirlemede yardımcı olur.
Temel Kaya Profilini Etkileyen Faktörler
- Jeolojik Oluşum: Temel kayanın jeolojik oluşumu, profilinin şeklini ve özelliklerini önemli ölçüde etkiler. Örneğin, kireçtaşı gibi erimeye duyarlı kayaçlarda, profilde erime boşlukları ve iğnemsi çıkıntılar bulunabilir.
- Jeolojik Süreçler: Jeolojik süreçler, aşınma, çökelme ve faylanma gibi temel kaya profilini şekillendirmede önemli rol oynar. Örneğin, buzul ve erime suları tarafından aşınma, gömülü vadilerin oluşmasına neden olabilir.
- İnsan Faaliyetleri: Madencilik ve taş ocağı faaliyetleri gibi insan faaliyetleri de temel kaya profilini değiştirebilir.
Temel Kaya Profilinin Belirlenmesi
Temel kaya profili, jeolojik haritalar, jeofizik araştırmalar ve sondajlar gibi çeşitli yöntemler kullanılarak belirlenir.
- Jeolojik Haritalar: Jeolojik haritalar, bölgenin jeolojik yapısı hakkında genel bilgi verir ve temel kaya profilinin ilk değerlendirilmesinde kullanılabilir.
- Jeofizik Araştırmalar: Sismik dalgalar, elektrik direnci ve manyetik alanlar gibi jeofizik yöntemler, yeraltındaki kayaç oluşumlarının derinlik ve konfigürasyonu hakkında bilgi edinmek için kullanılabilir.
- Sondajlar: Sondaj, temel kayanın doğrudan gözlemlenmesini ve örneklerinin alınmasını sağlar. Bu, kayaç türü, sertliği ve jeolojik yapısı hakkında ayrıntılı bilgi verir.
Obruklar
Erime boşluklu veya yarıklı kireçtaşları üzerindeki zeminlerde önemli tehlikedir . Temel kayaya kadar inen karotsuz sondajlar gerektirebilir; sulu sondajda su kaybıyla obruk oluşumunu engellemek için muhafaza borusu kullanılmalıdır. SPT değerleri bazan zeminin altta genişleyen bir boşluk içine göçmeye yakın olduğuna işaret edebilir:
- N = 5 – 10 normal zeminler
- N = 0 – 2 çekme altında ve yenilmeye yakın zeminler.
Obruklar, erime boşluklu veya yarıklı kireçtaşı gibi çözünür kayaçlarda oluşan yeraltı çökmeleridir. Bu çökmeler, doğal veya insan faaliyetleri sonucu oluşabilir ve temellerin oturmasına, zemin kaymalarına ve diğer jeoteknik problemlere yol açabilir.
Obruk Oluşumu
Obruk oluşumu, yeraltı sularının kireçtaşını aşındırması ve zayıflatması sonucu meydana gelir. Zamanla, yeraltı boşlukları büyür ve zemin çökerek obruk oluşur. Obrukların boyutu birkaç metreden yüzlerce metreye kadar değişebilir.
Obruk Oluşumuna Neden Olan Faktörler
- Yeraltı Su Seviyesindeki Değişiklikler: Yeraltı su seviyesinin düşmesi, kireçtaşının daha fazla aşınmasına ve obruk oluşumuna yol açabilir.
- Karst Sistemleri: Kireçtaşı gibi erimeye duyarlı kayaçlardan oluşan karst sistemlerinde, obruk oluşumu yaygındır.
- İnsan Faaliyetleri: Madencilik, su pompalama ve tarım gibi insan faaliyetleri de yeraltı su seviyesini etkileyerek obruk oluşumuna katkıda bulunabilir.
Obrukların Tehlikeleri
Obruklar, inşaat projeleri için önemli bir risk oluşturabilir. Bu riskler şunlardır:
- Temel Çökmesi: Obruklar, temellerin altındaki zemin çöktükçe temellerin çökmesine neden olabilir.
- Zemin Kayması: Obruklar, yamaçlarda bulunan zeminlerde zemin kaymalarına yol açabilir.
- Altyapı Hasarı: Obruklar, su boruları, kanalizasyon hatları ve elektrik hatları gibi altyapıya zarar verebilir.
Yamaç Yenilmesi
Potansiyel heyelan tehlikesi yamaç eğimine, kaya tipine ve kaya yapısının eğimlerine bağlıdır. Duraylı yamaçlar için sınır eğim değerleri killerde 100, iyi çatlaklanmış kayalarda 30-400 ve sağlam masif kayalarda düşeye yakındır. Su koşulları da dahil olmak üzere, yerel veriler bu faktörlere dayalı olarak tehlike zonlaması yapmaya izin verir. Sığ kayma geometrisini değerlendirmede faydalı olup, katı-sıvı akma makaslamasını tespit etmede en güvenilir yöntemdir; Carsington Barajı yenilmesinden önce kullanılmamışlardır. Potansiyel aktif kaymalar ıslak dönemlerde izlenmelidir.
Yamaç yenilmesi, yamaçlarda kayaların veya toprakların yerçekiminin etkisiyle aşağı doğru hareket etmesi sonucu oluşan bir jeolojik olaydır. Bu olay, heyelan, kaya düşmesi ve çökme gibi farklı şekillerde ortaya çıkabilir. Can ve mal kayıplarına neden olabilecek önemli bir jeolojik risktir.
Yamaç Yenilmesine Neden Olan Faktörler
- Eğimi: Dik yamaçlar, yatay yamaçlara kıyasla heyelan riski daha yüksektir.
- Kaya Tipi ve Yapısı: Zayıf ve kırılgan kayalar, sağlam kayalara kıyasla heyelan riski daha yüksektir.
- Su Koşulları: Yoğun yağış veya kar erimesi, yamaçlardaki su içeriğini artırarak heyelan riskini önemli ölçüde artırabilir.
- Jeolojik Yapı: Fay hatları ve diğer jeolojik zayıf zonlar, heyelan oluşumuna katkıda bulunabilir.
- İnsan Faaliyetleri: Yollar, barajlar ve yamaçlarda yapılan diğer inşaat faaliyetleri heyelan riskini tetikleyebilir.
Yamaç Yenilmesi Tipleri
- Heyelan: Heyelanlar, yamaçlardaki büyük kütlelerin ani ve hızlı hareketleridir.
- Kaya Düşmesi: Kaya düşmesi, yamaçlardaki kayaların koparak aşağıya düşmesidir.
- Çökme: Çökme, yamaçlardaki zeminlerin kademeli olarak aşağı doğru hareket etmesidir.
Yamaç Yenilmesi Riskini Değerlendirme
Yamaç yenilmesi riskini değerlendirmek için jeolojik haritalar, uydu görüntüleri, jeofizik araştırmalar ve sondajlar gibi çeşitli yöntemler kullanılabilir. Bu değerlendirmede aşağıdaki faktörler göz önünde bulundurulur:
Yamaç eğimi
- Killerde sınır eğim değeri 10°
- İyi çatlaklanmış kayalarda 30°-40°
- Sağlam masif kayalarda düşeye yakın
Kaya tipi ve yapısı
Zayıf ve kırılgan kayalar daha risklidir.
Su koşulları
Yoğun yağış veya kar erimesi riski artırır.
Jeolojik yapı
Fay hatları ve jeolojik zayıf zonlar risklidir.
İnsan faaliyetleri
Yamaçlarda yapılan inşaat faaliyetleri riski tetikleyebilir.
Yamaç Yenilmesi Riskini Azaltma
Yamaç yenilmesi riskini azaltmak için çeşitli önlemler alınabilir. Bu önlemler şunlardır:
- Arazi Kullanımı Planlaması: Heyelana eğilimli alanlarda inşaat faaliyetleri kısıtlanmalıdır.
- Eğim Koruma: Eğimlerin stabilizesini sağlamak için teraslama, duvar örme ve bitki örtüsü gibi yöntemler kullanılabilir.
- Su Yönetimi: Yamaçlardaki su drenajı iyileştirilmelidir.
- Heyelan İzleme: Heyelana eğilimli alanlar izlenmeli ve erken uyarı sistemleri kurulmalıdır.
Carsington Barajı Yenilmesi
Carsington Barajı’nda 1986 yılında meydana gelen yamaç yenilmesi, yamaç yenilmesinin yıkıcı sonuçlarının bir örneğidir. Bu olayda, barajın arkasındaki yamaçta meydana gelen heyelan, barajın hasar görmesine ve su sızıntısına neden olmuştur. Bu olaydan sonra, barajın güvenliğini artırmak için yamaçlarda stabilizasyon çalışmaları yapılmıştır.
Depremler
Uygun tasarımla hasar asgariye indirilebilir. Diri fay kuşakları sedimentlerdeki güncel yer değiştirmelerden tanınır; yapı yönetmeliklerinin bazılarında yeni yapıların bilinen faylardan 15 m uzakta inşa edilmesi şart koşulmaktadır (daha büyük yapılar için bu mesafe 35 m’dir). İyi haritalanmamış faylar için ayrıca bir 15 m bırakılabilir.
Jeolojik haritalamada sedimentlerdeki titreşim büyütmesi açısından güncel çamurlar (en duraysız yerler), kalın zemin örtüsü, ince zemin örtüsü ve anakaya mostrası olmak üzere 4 çeşit yer ayırtlanır. Sıvılaşma tehlike haritalarında kötü derecelenmiş, sıkılığı düşük, su tablasının yüksek olduğu zeminler (en duraysız yerler) belirtilir. Kapsamlı deprem tehlike haritaları heyelan potansiyeli, tsunami tehdidi ve baraj yıkılma tehlikelerini de içerir.
Depremlere Neden Olan Faktörler
- Tektonik Plakalar: Yer kabuğu, tektonik plakalar adı verilen büyük kaya parçalarından oluşur. Bu plakalar sürekli hareket halindedir ve birbirleriyle çarpışabilir, ayrılabilir veya birbirlerinden kayabilir. Bu hareketler, depremlere neden olan fay hatları oluşturur.
- Fay Hatları: Fay hatları, tektonik plakalar arasındaki sınır bölgeleridir. Bu hatlar boyunca oluşan gerilim, fay hattının kırılmasına ve depreme neden olabilir.
- Volkanik Faaliyet: Volkanik faaliyetler de depremlere neden olabilir. Magma, yer kabuğunda hareket ettiğinde veya bir yanardağ patladığında, bu hareketler depremlere yol açabilir.
Depremlerin Etkileri
- Binalarda ve Altyapıda Hasar: Depremler, binalarda ve altyapıda çökme, çatlama ve diğer hasarlara neden olabilir. Bu hasarlar can kayıplarına ve maddi kayıplara yol açabilir.
- Yer Kayması: Depremler, yamaçlarda heyelanlara ve diğer yer kaymalarına neden olabilir. Bu olaylar, can kayıplarına ve maddi kayıplara yol açabilir.
- Tsunami: Depremler, deniz tabanında ani yer değiştirmelere neden olabilir. Bu yer değiştirmeler, tsunami adı verilen dev dalgalara yol açabilir. Tsunamiler, kıyı bölgelerinde büyük hasara ve can kayıplarına neden olabilir.
- Yangınlar: Depremler, elektrik hatlarının kopmasına ve gaz sızıntılarına neden olabilir. Bu durumlar, yangınlara yol açabilir.