Babadağ (Denizli) ilçesindeki yamaç duraysızlığının çok parametreli izleme teknikleri, fiziksel model ve matematiksel yöntemlerle incelenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında, rapor edildiği ilk tarihten günümüze değin yaklaşık 70 yılı aşkın bir süredir Denizli ili Babadağ ilçe merkezinde görülen ve ilçe halkını olumsuz yönde etkileyen Gündoğdu heyelanı incelenmiştir. Güncel izleme verileri ışığında hareketin seyrinin araştırılması, statik ve dinamik model deneyleriyle kayma hareketinin laboratuvar koşullarında incelenmesi, limit denge ve sayısal analizlerle hareketin incelenmesi ve ayrıca yağışa bağlı yeraltısuyu seviye değişikliklerinin yamaç duraysızlığına etkilerinin dinamik koşulları da kapsayacak şekilde incelenmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda, Gündoğdu yamaç hareketinin ele alındığı çalışmalar ile inceleme alanı ve yakın çevresi için yapılmış jeoloji çalışmaları incelenmiştir. Yamaç hareketini kontrol eden jeolojik yapı saha çalışmaları ile incelenmiş ve inceleme alanı ve yakın çevresi için önceki çalışmalarda hazırlanan haritalardan yararlanılarak jeoloji haritası ve bir enine kesit hazırlanmıştır. Bölgenin depremsellik açısından aktif bir bölgede yeralmasından dolayı, 1900 yılından günümüze değin yakın çevrede meydana gelmiş, 5 ve daha yüksek büyüklükteki depremler belirlenmiş ve inceleme alanı ile bu deprem odak ve merkez üstü uzaklıkları arası mesafeler belirlenerek yamacı etkilemiş olabilecek ivme değerleri Türkiye verileri kullanılarak geliştirilmiş azalım ilişkileri ile tahmin edilmiştir. 2000 yılından bu yana yerinde izlenen parametreler değerlendirilmiştir. Bu parametreler; Kuyu içi deformasyon ölçümü, akustik yayılma aktivitesi, yağış, yeraltısuyu seviye değişimi ve belirli noktalarda gerçekleştirilen mesafe ölçümü verileridir. Bu verilerin yamaç hareketi ile olan ilişkileri araştırılmıştır. İzleme verileri hareketin seyrinin değişen hızlarda sürdüğünü göstermiştir. Elde edilen izleme verileri, sayısal ve duraylılık analizlerinde kullanılmıştır. Analizlerde kullanılmak üzere araziden alınan örselenmemiş örnekler üzerinde yamacı oluşturan birimlerin fiziksel ve mekanik özellikleri tayin edilmiştir. Ayrıca yamaç hareketinin laboratuvar koşullarında incelenmesi amacıyla kumtaşı ara seviyeli marn tabakalarından oluşan fiziksel bir model oluşturulmuştur. Model deneylerinin gerçekleştirileceği sarsma masası ve deneylerde kullanılan ölçüm ve veri kayıt sistemleri incelenerek deneylere hazır hale getirilmiştir. İlçe merkezinde yamaç hareketinin etkilediği alanda iki adet kesit alınarak bu kesitler üzerinde statik ve psödostatik duraylılık analizleri yapılmıştır. Model; sarsma masası kullanılarak statik konumda eğimlendirme deneylerine, ardından 16-24o arası eğimlerde sabitlenerek dinamik ve şok deneylerine tabi tutulmuştur. Deneyler kuru koşullarda gerçekleştirilmiş olup, ayrıca nemli koşullarda da yapılmaya çalışılmış ve sonuçlar değerlendirilmiştir. Sarsma masası ile üretilen ivmeler ile modelin üst bloğunun hareketi incelenmiş ve eğim miktarı ile kritik ivme arasındaki ilişki ortaya konulmuştur. Eğim miktarının artışına bağlı olarak kritik ivme miktarının azaldığı görülmüştür. Deneylerde ölçülen değerler sayısal olarak hesaplanan değerlerle karşılaştırılmış ve sonuçların birbiri ile uyumlu olduğu belirlenmiştir. Statik ve psödostatik limit denge analizleri yapılmış ve dinamik etki altında yamacın göstereceği davranış hesaplanmıştır. Ayrık sonlu elemanlar yaklaşımı kullanılarak arazi ölçeğinde analizler gerçekleştirilmiş ve uzun dönemde yamaçta görülebilecek yerdeğiştirme miktarları hesaplanmıştır. Son olarak kayma zonundaki malzemenin, yağışlara bağlı olarak yeraltısuyu seviyesinin değişimiyle su içeriğinin artışı ve deformabilite özelliklerinde görülebilecek değişiklikleri temel alan devirsel yumuşama ve sertleşme modeli ile yamaç hareketi açıklanmıştır. Hesaplanan yerdeğiştirme miktarları ilgili döneme ait ölçülen değerlerle karşılaştırılmış, değerlerin birbirine yakın olduğu görülmüştür.

In this thesis, Gündoğdu landslide, which has been affecting the people in the center of Babadağ town of Denizli for more than 70 years, was investigated. For this aim, recent field monitoring data was analyzed, laboratory model tests were carried out, limit equilibrium and numerical analysis were performed and finally slope movement was explained by a model which is based on deformability of sliding zone material by groundwater level fluctuations. In this context, studies have dealt with Gündoğdu slope movement and geological studies which were made for the study area and its surroundings were investigated. Geological structure that control the movement of the slope was investigated by field studies and geological map and cross section were prepared conisdering the previous studies. Study area is located in seismically active region, the earthquakes near the study area with magnitude 5 and higher were selected and epicentral, hypocentral distances were determined. Ground accelerations by those earthquakes were predicted by attenuation relationships which were deveolped by some researchers using Turkish data. Field monitoring parameters since 2000 were evaluated. These parameters are borehole strain data, acoustic emission data, rainfall, groundwater levels and distance measurement values. Relation between these parameters and long term slope movement were investigated. According to field monitoring data, unstable condition of the slope is ongoing in varying rates. Findings were used in stability and numerical analysis. Physical and mechanical properties were determined on disturbed and undisturbed soil samples for the stability analysis. In addition, for investigation the slope movement in laboratory condition a physical model consisting marl and sandstone intercalations were prepared. A shaking table, data monitoring and acqusition devices investigated and prepared for the tests. Two cross sections were taken for the static and pseudostatic stability analysis. Model tests performed using shaking table. Firstly tilting tests, after dynamic stability tests were performed in dry conditions. In addition, tests were tried to perform under wet condition and result were discussed. In dynamic tests, base accelerations, block movement and dip values were investigated and relation between base acceleration and dip values were determined. By increasing of the base angle, decreasing of the critical acceleration was determined. Measured and calculated reselts were compared. Static and pseudostatic analysis were performed. In order to calculate the earthquake induced displacements, dynamic stability analyses were also carried out. Numerical analysis in field scale were conducted using discrete finite element analysis to calculate long term slope displacements. Finally, creep type Gündoğdu slope movement was explained by cyclic softening and hardening model which is based on deformability properties of marl by saturation from groundwater level fluctuations. The calculated and measured displacement were compared and similar results were obtained.