Fiziksel jeoloji Kütle Hareketleri KÜTLE HAREKETLER İ Ayrı şma ile olu şmu ş malzemenin veya kaya kütlelerinin yerçekiminin etkisiyle Ayrı şma ile olu şmu ş malzemenin veya kaya kütlelerinin yerçekiminin etkisiyle yamaçlardan a şa ğıya do ğru yava ş veya hızlı bir şekilde kütlesel olarak yerde ği ştirme olayına kütle hareketi denir. Yamaç dengesinin bozulması kütle hareketlerinin olu şumunun en önemli nedenidir. üeaeee ou şuuue öe ede d 1 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders NotlarıKÜTLE HAREKETLER İN İ ETK İLEYEN ETMENLER Yamaç/ şev üzerine etki eden yerçekimi kuvveti şevin dayanma kuvvetini ğ d il i (kü l hkli ) l Ş dl l ğ üi a ştı ğında şev yenilmesi (kütle hareketleri) olur. Şev duraylılı ğınıns ürmesine yardım eden kuvvetler şev malzemesinin dayanımı ve kohezyonunu, taneler arasındaki içsel sürtünme miktarını ve şevin dı ş deste ğini kapsar. Bu etmenler bi likt bi i k d bl il birlikte bir şevin kesme dayanımını belirler. Şevin kesme dayanımı şev malzemesinin dayanımı ve kohezyonu, taneler arasındaki iç sürtünme miktarına ve şevin dı ş deste ğine ba ğlıdır Bu etmenler şev duraylılı ğını yükseltir 2 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları sürtünme miktarına ve şevin dı ş deste ğine ba ğlıdır. Bu etmenler şev duraylılı ğını yükseltir. Yerçekimi kuvveti dü şey yönde etki etmekle birlikte şeve paralel etkiyen bir bile şene sahiptir. Duraysızlı ğı arttıran bu kuvvet şevin kesme dayanımını a ştı ğında şev yenilmesi olur.Şevin kesme dayanımına kar şı olan kuvvet yerçekimi kuvvetidir. Yerçekimi dü şey yönde etki etmekle birlikte duraysızlı ğa yol açıp şeve paralel etkiyen bir bile şene hi ti Ş kd ük k l ’ ll tki kt bil i sahiptir. Şev açısı ne kadar yüksek olursa şev’e paralel etkiyen kuvvet bile şeni o denli büyür ve kütle hareketi olma şansı da o denli artar. Çökme olmadan bir şevin dayanabildi ği en yüksek açı duru ş açısı / güvenlik açısı /d o ğal yı ğına ç ısı (angle of repose) dır Bu açı de ğerinde şev malzemesinin kesme dayanımı ile yerçekimi of repose) dır. Bu açı de ğerinde şev malzemesinin kesme dayanımı ile yerçekimi kuvveti tam olarak dengelenir. Peki şmemi ş malzemelerde normalde duru ş açısı 25° ile 40° arasında de ği şir. 40° den daha yüksek e ğimli şevler genellikle günlenmemi ş kayadan oluşur kayadan oluşur. Tüm şevler yeni ko şullara sürekli uyarlandıkları anlamına gelen bir dinamik denge halindedir. Kütle hareketlerini bozucu ve genellikle yıkıcı bir olay olarak görme ğili i d lk bil bi i i k ll l ll d bi idi Bi e ğilimindeo lsak bile bir şeviny e n i ko şullara uyarlanma yollarından biridir. Bir y a m a ç t ab i n ay ad ay o ly a p ıldı ğı anda o şevin dengesi etkilenir. O halde belki de kütle hareketleriyle şev bu yeni ko şullara ayak uydurmalıdır. ü Birçok etmen kütle hareketlerine neden olabilir: şev açısınınd e ği şmesi, malzemenin günlenmeyle zayıflaması, artan su kapsamı, bitki örtüsünde de ği şimler ve a şırı yüklenme gibi. Şev Açısı Şev açısı, genellikle kütle hareketlerinin ba şlıca nedenidir. Genelde şev açısı ne kadar yüksekse o şevin o denli daha az duraylı oldu ğu söylenir. Bu yüzden dik 3 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları şevlerin kütle hareketleri geçirmesi tatlı e ğimli olanlardan daha olasıdır.Birçok süreç bir şevi dikle ştirebilir. En yaygın olanlardan biri ırmak ya da dalga etkisiyle şevin altının oyulmasıdır. Bu, şevin tabanını kaldırır, şev açısını arttırırv e şeve paralel etkiyen yerçekimi kuvvetini arttırır. Özellikle fırtınalar sırasında dalgae t k i s i p y yç g sıklıkla okyanusların ya da büyük göllerin kıyılarında kütle hareketlerine yol açar. Irmak a şındırmasıyla altının oyulması şev açısını artırarak (a) , şevin tabanını kaldırırv e 4 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları (a) , şevin tabanını kaldırır ve şev yenilmesine (b) yol açabilir.5 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders NotlarıYol yarmaları ve yamaçta in şaat alanları için yapılan kazılar yamaç yenilmesinin bir ba şka önemli nedenidir. (a) Otoyol kazıları bir şevin dengesini kazı noktasında dikle ştirmenin yanı sıra deste ğinin bir 6 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları noktasında dikle ştirmenin yanı sıra deste ğinin bir bölümünü ortadan kaldırarak (b) da bozar. (c) Bu tür hareketler heyelanlara yol açar.Günlenme/Ayrı şma ve İklim Gev şek ya da az peki şmi ş şev malzemesinde kütle hareketlerinin olması ana Gev şek ya da az peki şmi ş şev malzemesinde kütle hareketlerinin olması ana kayada olma olasılı ğından daha yüksektir. Kaya Yeryüzeyine çıkar çıkmaz günlenme onun kesme dayanımını azaltacak ve kütle hareketlerine duyarlılı ğını artıracak biçimde parçalayıp ayrı ştırmaya ba şlar. Günlenme ku şa ğı ne kadar derine artıracak biçimde parçalayıp ayrı ştırmaya ba şlar. Günlenme ku şa ğı ne kadar derine inerse bazı kütle hareket türlerinin olma olasılı ğı da o denli artar. Sıcaklıkların yüksek ve bol ya ğı şıno l d u ğu tropik bölgelerde günlenme etkileri birkaç on metre derine uzanmakta ve kütle hareketleri de çok yaygınb i çimde derin günlenme ç yy g ç g ku şa ğında olur. Kurak ve yarı kurak bölgelerde günlenme ku şa ğı genellikle çok daha sı ğ derinliklerdedir. Buna ra ğmen yersel yo ğun bulut hareketleri kısa zamanda önemli miktarda suyu bir alana bo şaltabilir. Bu suyu emmek için yeterli olmayan az bitki örtüsü, yüzey akı şını hızlandırırves ıklıkla çamur akmalarına yol açar. Bitki Örtüsü Bitki örtüsü yamaç duraylılı ğını birkaç şekilde etkiler Ya ğmurlu fırtınada suyu Bitki örtüsü yamaç duraylılı ğını birkaç şekilde etkiler. Ya ğmurlu fırtınada suyu emerek alan bitki örtüsü kesme dayanımı yitimine yol açacak biçimde şev malzemesinin suya doygunlu ğunu azaltır. Bitki örtüsünün kök sistemi de toprak partiküllerini birbirine ba ğlayarak ve topra ğı ana kayaya tutundurarak şevin duraylı partiküllerini birbirine ba ğlayarak ve topra ğı ana kayaya tutundurarak şevin duraylı hale gelmesine yardım eder. Bitki örtüsünün do ğal ya da insan etkinlikleriyle yok edilmesi birçok kütle hareketinin ba şlıca nedenidir. 7 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders NotlarıA şırı yüklenme Hemen her zaman insan etkinli ği sonucunda olan a şırı yüklenme tipik olarak malzemenin bo şaltılması doldurulması ya da yı ğılmasından kaynaklanır Do ğal malzemenin bo şaltılması, doldurulması ya da yı ğılmasından kaynaklanır. Do ğal ko şullarda malzemenin yükü şevi destekleyen taneler arasında sürtünme ile birlikte tanelerarası dokanaklarla ta şınır. A şırı yüklenmenin ortaya çıkardı ğı ek a ğırlık sırayla kesme dayanımını azaltıp şev malzemesini zayıflatarak malzeme içindeki sırayla kesme dayanımını azaltıp şev malzemesini zayıflatarak malzeme içindeki su basıncını artırırv e şevin yenilmesine neden olur. Su İçeri ği Kaya ya da zeminde bulunan su miktarı şev duraylılı ğını etkiler. Eriyen karlar ya da şiddetli fırtınalardan gelen çok miktarda su yamaç il i l l ğ bü ük öl üd t S yenilmesi olasılı ğını büyük ölçüdea r tırır. Suyun yamaca ekledi ği ek yük kütle hareketine neden olmasına yeterli olabilir. Ayrıca şev malzemesi boyunca sızan sular kohezyon kaybına yol boyunca sızan sular kohezyon kaybına yol açarak taneler arasında sürtünmeyi azalır. 8 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders NotlarıKÜTLE HAREKETLER İN İ ETK İLEYEN UNSURLAR YAMAÇ MALZEME YAMAÇ SU HAREKET OLASILI ĞI TÜRÜ E ĞİM İ İÇERİĞİ Gev şek kum veya Do ğal açı Kuru Kazı ile yamaç e ğimi artmazsa duraylı kumlu silt Islak Kum suya doygunsa akabilir Orta Kuru Kazı ile yamaç e ğimi artmazsa duraylı Orta Kuru Kazı ile yamaç e ğimi artmazsa duraylı Kum, silt ve topraktan Islak Heyelan, kayma veya akmaya e ğilimli olu şan karı şım Yüksek Kuru Geçici olarak duraylı Islak Kayma veya akmaya çok e ğilimli Çatlaklı ve deforme Orta-yüksek Kuru veya Kaya dü şmesi veya kayması olabilir kayaç e ğimli ıslak Sa ğlam kayaç Orta Kuru veya ya ş Duraylı Sa ğlam kayaç Orta Kuru veya ya ş Duraylı Yüksek Kuru veya ya ş Kaya dü şmesi veya kayması olabilir 9 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders NotlarıYapıla şma öncesi Şev’e ekstra su sa ğlayan su fıskiyesi Şev üstündeki yükü arttıran ev su fıskiyesi Kesilen a ğaçlar Dolgu Şev e ğimini arttıran yol yarması 10 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Yol11 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders NotlarıJeoloji ve Şev Duraylılı ğı Bir alanın topografyası ile jeolojisi arasındaki ili şki şev duraylılı ğını belirleme açısın- dan önemlidir. Şevin altında uzanan kayalar şevle aynı yönde e ğime sahip oldu ğun- da kütle hareketinin olma olasılı ğı kayaların şevin zıt yönünde yatay ya da e ğimli olması durumundan daha yüksektir. Kayalar şevle aynı e ğime sahip oldu ğunda ise çe şitli düzlemler boyunca süzülen su kom şu kaya tabakaları arasında kohezif olma özelli ğini ve sürtünmeyi azaltır. Bu, özellikle ıslak oldu ğunda kaygan hale gelen kil tabakaları mevcut oldu ğunda do ğrudur. Kayalar şevin e ğimiyle zıt yönde yatay ya da ğil i ld ğ d bil kl l i ğiil öd ğili Ekl l e ğimli oldu ğunda bilee klemler şevine ğimiylea y n ı yöndee ğimlenir. Eklemler boyunca geçen su kayayı ayrı ştırarak üstteki kayacına ğırlı ğı onu dü şürene kadar bu açıklıkları geni şletir. 12 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders NotlarıHareketlendiren Mekanizmalar En ola ğan hareketlenme mekanizmaları depremlerden oluşan güçlü titre şimler ile En ola ğan hareketlenme mekanizmaları depremlerden oluşan güçlü titre şimler ile karın erimesi ya da yo ğun bir ya ğı ş fırtınası ile gelen a şırı su miktarıdır. Volkanik püskürmeler, patlamalar ve hatta gürültülü gök gürlemeleri bile şev yeterince duraysız oldu ğunda bir heyelanı harekete geçirmeye yeterli olabilir Dik da ğ duraysız oldu ğunda bir heyelanı harekete geçirmeye yeterli olabilir. Dik da ğ şevlerinden hızlı k a ry ad ab u z u nh ızla a şa ğı hareketi olan çı ğlar gürültülü bir tüfek atı şının sesi ya da ender durumlarda bir ki şinin ba ğırması bile harekete geçebilir. KÜTLE HAREKET İ ÇE ŞİTLER İ Kütle hareketleri genelde üç ana ölçütün ı şı ğında sınıflandırılır: (1) hareket hızı (hızlı ya da yava ş); (2) hareket türü (ba şlıca dü şme kayma ya da akma) ve (3) (hızlı ya da yava ş); (2) hareket türü (ba şlıca dü şme, kayma ya da akma) ve (3) içerdi ği malzeme türü (kaya, zemin (toprak) ya da döküntü (moloz)). (1) Hareket hızına göre sınıflama Hızlı kütle hareketleri Malzemelerin görülebilen hareketini kapsar. Bu tür hareketler birdenbire olur ve malzeme yamaç a şa ğı çok çabuk biçimde hareket eder.H ızlı kütle hareketleri yç ş ğ ç ç ç potansiyel olarak tehlikelidir ve sıklıkla can kaybı ve mülk zararlarıyla sonuçlanır. Çok sayıda hızlı kütle hareketi görece dik yamaçlarda olur ve kaya, zemin ya da döküntü içerir. 13 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders NotlarıYava ş kütle hareketleri Fark edilemeyen bir hızla ilerler ve genellikle e ğilmi ş a ğaçlar, elektrik direkleri ya Fark edilemeyen bir hızla ilerler ve genellikle e ğilmi ş a ğaçlar, elektrik direkleri ya da çatlamı ş temeller gibi hareket etkileriyle saptanabilir. Hızlı kütle hareketleri daha dramatik olmakla birlikte yava ş kütle hareketleri çok daha büyük hacimli günlenmi ş malzemenin yamaç a şa ğı ta şınması ile sonuçlanabilir. g ş yç ş ğ ş ç (2) hareket türüne göre sınıflama Devrilme akma kayma dü şme ve kompleks olmak üzere be ş ana gurupta Devrilme, akma, kayma, dü şme ve kompleks olmak üzere be ş ana gurupta incelenebilir. Akma Kayma Dü şme Düzlemsel kayma Dairesel kayma 14 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları Düzlemsel kayma Dairesel kayma Göçme15 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders NotlarıTutturulmamı ş malzeme üzerinde geli şen kütle hareketleri (a) (b) (c) Toprak akması Moloz akması Çamur akması (earth flow) (debris flow) (mud flow) 16 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders NotlarıTutturulmamı ş malzeme üzerinde geli şen kütle hareketleri (a) (b) (c) Moloz çı ğı Dairesel (kavisli) kayma Moloz kayması (debris avalanche) Göçme (Slump) (debris slide) (debris avalanche) Göçme (Slump) (debris slide) 17 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders NotlarıTutturulmu ş malzeme üzerinde geli şen kütle hareketleri. (a) (b) (c) (a) Kaya düşmesi. Bir yar veya dik da ğ yamacından dü şen kaya blokları, (b) Kaya kayması. Önemli miktarda kaya blo ğunun yamaçtan a şa ğıya bir kütle şeklinde (a) (b) (c) kayması, (c) Kaya çı ğı. Büyük kayaç kütlelerinin bir vadi içinde yüksek hızda akması 18 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders NotlarıDü şme (Fall) 19 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları20 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları21 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders NotlarıDüzlemsel kayma (Slip) 22 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders NotlarıDairesel kayma / Göçme (Slump) 23 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders NotlarıAkma 24 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları25 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders NotlarıKrip / sürünme 26 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders NotlarıSoliflüksiyon 27 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders NotlarıKompleks/Karma şık 28 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders NotlarıPdD it t i k l d i ği Peruda Depremin tetikledi ği ve Yungay ile Ranrahirca kentlerinde 25,000 den fazla insanın ölümüne neden olan kompleks kütle hareketi neden olan kompleks kütle hareketi. Şehrin 65 km do ğusunda ve 6654 m yükseklikte ba şlayan kütle hareketi 320 km/saat hıza ula şmı ştırr 29 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları 320 km/saat hıza ulaşmı ştırr30 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları2008 Çin (Sichuan) depreminin tetikledi ği moloz-çamur akması 31 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları32 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları 2008 Çin (Sichuan) depreminin tetikledi ği kaya kayması33 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları34 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları35 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları17 Mart 2005 Kuzulu (Sivas Koyulhisar) Heyelanı 36 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları37 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları38 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları39 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları40 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları41 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları42 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları43 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları44 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları45 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları46 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları47 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders NotlarıKÜTLE HAREKETLER İN İN ETKİLER İ NASIL EN AZA İND İR İLEB İL İR? Kütle hareketlerinin zarar veren etkilerini ortadan kaldırmanın ya da en aza Kütle hareketlerinin zarar veren etkilerini ortadan kaldırmanın ya da en aza indirmede en önemli etken şüpheli bölgenin tümüyle jeolojisinin ara ştırılmasıdır. Bu şekilde önceki heyelanlar ve kütle hareketlerine duyarlı alanlar belirlenebilir ve belki de kaçınılabilir Yapı ba şlamadan önce olası kütle hareketi risklerini ve belki de kaçınılabilir. Yapı ba şlamadan önce olası kütle hareketi risklerini de ğerlendiren mühendisler bu tür olayların etkilerini ortadan kaldırmak ya da en aza indirmek için önlemler alabilir. Bir risk de ğerlendirme çalı şmasında şev yenilmesi potansiyeli yüksek olan alanların belirlenmesi önemlidir; bu çalı şmalar yenilmesi potansiyeli yüksek olan alanların belirlenmesi önemlidir; bu çalı şmalar potansiyel kütle hareketi alanlarınıny a n ı sıra eski heyelanların da belirlenmesini kapsar. Şevler, açık çatlaklar, yer de ği şt i r e ny ad ae ğilen nesneler, tümsek bir yüzey ile bitki örtüsünde ani de ği şimler eski heyelanları ya da şev yenilmesine yü ey e bt öt ü s üd ea de ğ ş e es eye a a ya da şe ye es e duyarlı alanları gösteren özelliklerden birkaçıdır. Bununla birlikte ayrı şma etkileri ile a şınma ve bitki örtüsü eski kütle hareketlerinin kanıtlarını gizler. Z e m i nv ea n ak a ya örnekleri bile şimleri, ayrı şmayad u yarlılı ğı, kohezif olma y ş y ş y y ğ özelli ğiv ea k ı şkanları iletme yetene ği gibi özelliklerini de ğerlendirmek amacıyla hem arazide hem de laboratuvarda incelenir. Bu çalı şmalar jeologlar ve mühendislerin çe şitli ko şullar altında şev duraylılı ğını öngörmesine yardımcı olur. 48 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders NotlarıRisk de ğerlendirme çalı şma- sından elde edilen bilgiler sından elde edilen bilgiler alanın şev duraylılı ğı hari- tasının çıkarılması amacıyla kullanılabilir. Bu haritalar plancılara ve i şletmecilere yolların, nakil hatlarınınv e barınma ya da sanayi geli şim alanlarının nereye kurulaca ğı üzerine kararlar alma olana ğı verir. Ek olarak haritalar bir alanın heyelan sorununun yayılımı ile o alanda olan kütle hareketi tü ü ü öti B bil il türünü gösterir. Bu bilgiler şev yenilmesiyle ortaya çıkan zararların önlenmesi ya da en aza indirilmesi ya da en aza indirilmesi amacıyla şevlerin derece- lenmesi ya da yapıların in şası için önemlidir 49 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları in şası için önemlidir.Genellikle ço ğu büyük kütle hareketi önlenememesine kar şın jeologlar ve mühendisler onlardan kaynaklanan tehlikeleri ve zararları en aza indirmek için çe şitli yöntemler kullanabilir için çe şitli yöntemler kullanabilir. Üst yanının delinerek yamaca bir yanından verilen dren boruları, y , bazı yeraltı sularını uzakla ştırıp yamacın duraylı hale gelmesine yardımcı olur. 50 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders NotlarıAna kayaya sa ğlam tutturulup çakılla doldurulan ve dren A n ak a y a y ay e r l e ştirilen kaya bulonlar şevin duraylı hale borularıyla donatılan koruma duvarları şevin tabanını destekleyebilir ve heyelanları lt bili bulonlar şevin duraylı hale gelmesine ve heyelanların azalmasına katkıda bulunabilir. azaltabilir. 51 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders NotlarıProf.Dr.Kadir Dirik Ders Notları 52Şevi duraylı hale getirmeye ve otoyola kayaların dü şmesi ve kaymasından korumak amacıyla yapılan çelik koruma duvarı. Dik bir yamaçtaki kayayı sa ğlamla ştırmak kayayı sa ğlamla ştırmak amacıyla kaya bulonları ve tel a ğlar kullanılır. 53 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders NotlarıBir yamacı duraylı hale getirmek ve e ğimini dü şürmek amacıyla kullanılan yaygın y y g ğ ş y yy g bir yöntem kazı – doldur yöntemidir. Burada e ğim açısını dü şürmek için yamacın daha dik üst kısmından malzeme alınarak tabanı doldurmakta kullanılır. Bu, şevin tabanına bazı ek destekler sa ğlar. 54 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları ğ55 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları56 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları57 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları58 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları59 Prof.Dr.Kadir Dirik Ders Notları