(MASW) ÇOK KANALLI YÜZEY DALGASI ANALİZİ YÖNTEMİ
Yeraltı tabakalarının fiziksel özellikleri (örneğin; makaslama modülü, sıkışmazlık öodülü, doğal salınım periyodu, sismik büyütmesi ve poisson oranı v.b.) makaslama (S) hızı ile doğrudan ilişkilidir. Bu nedenle, yeraltı tabakalarının S-hızı değişimlerinin belirlenmesi jeoteknik mühendisliği açısından oldukça önemlidir. Son yıllarda yüzey dalgalarının çok kanallı analizi (MASW) yöntemi S-hızı değişimlerinin belirlenmesinde sismik kırılma yöntemi yanında yaygın olarak kullanılmaktadır. Özellikle sismik kırılma yönteminin uygulanamadığı durumlarda (örneğin; yerleşim alanlarındaki yüksek çevresel gürültüden ötürü) MASW yöntemi tek alternatif yöntem olarak görülmektedir. Sismik kırılma yöntemi ile ölçü alımında kullanılan dizilim geometrisi korunarak MASW kayıtları toplanabilmekte ve daha büyük araştırma derinliği elfe edilebilmektedir. Yöntemin diğer üstünlükleri arasında hızlı veri toplama, kolay veri işleme ve düşük hız problemini çözmesi gösterilebilir.
Yüzey dalgası analiz yöntemlerinden MASW (Multichannel Analysis Surface Waves) tekniği ile Vs30 değeri sağlıklı bir şekilde hesaplanabilmektedir. Vs30, UBC ve Eurocode-8 uluslararası standartlarında kullanılan temel parametrelerin başında gelmektedir. Yüzey dalgası alaniz yöntemlerinde, yer altındaki tabakalı yapıların kesme dalgası hızının (Vs) derinlikle değişiminin hesaplanması amacıyla Rayleigh dalgasının dispersif özelliğinden faydalanır.Yüzey dalgası yöntemleri aktif kaynaklı ve pasif kaynaklı yöntemler olmak üzere iki ana grup altında toplanabilir. Pasif kaynaklı yöntemler daha derin nüfus gücüne sahiptir. Özellikle ana kaya derinliğine ulaşılması gereken sahalarda etkin olarak kullanılabilmektredir. Arazide ilk bakıldığında kolay uygulanabilir olması yöntemin avantajları olarakgörülmesinin yanında, veri eldesi sırasında geometriden kaynaklanan problemler ve yüzeye yakın tabakaların tesbitinde yanılgı payının olması dezavantaj olarak karşımıza çıkmaktadır. Bunun yanında MASW yöntemi daha sınırlı nüfuz derinliğine sahip olmasının yanında, etkin kaynak kullanılması ile daha başarılı sonuçlar alınmaktadır. Özellikle Vs30 çalışmalarında ilk 30 metrenin önemi ve ince tabakaların tesbitinde oldukça sağlıklı sonuçlar vermesi nedeniyle etkin kullanıma sahiptir. Diğer yöntemlere göre en büyük avantajı kaynağın kontrollü olmasıdır. Aktif ve pasif kaynaklı yüzey dalgası yöntemleri kullanılarak yerin S dalga hız yapısı belirlenebilir.
Bunun için iki adım vardır. Bunlardan birincisi incelenen alana ait dispersiyon eğrisinin belirlenmesidir. Yüzey dalgası yöntemleri tümünde amaçlanan, incelenen alana ait dispersiyon eğrisini elde etmektir. Dispersiyon eğrisinin elde edilişi tüm yöntemler için farklıdır. İkinci adım ise ters-çözüm işlemidir.
Uygulamada; 12 kanallı DoReMi Sayısal Sismograf Sistemi kullanılmıştır.
 |
 |
 |
MİKROTREMÖR
Doğal ve yapay etkenlerden kaynaklanan, genlikleri 0,1-1 mikron arasında ve periyotlari 0.05 ve 2 sn aralığında değişen yer titreşimlerine mikrotremor adı verilmektedir. Bu titreşimler jeotermal aktiviteler, yeraltındaki sismik aktiviteler, atmosfer etkileri, yerkürenin belli bir eksende dönmesi, gelgit etkisi, rüzgâr ve kültürel gürültüler (trafik, endüstriyel aktiviteler vb. bazı insan kaynaklı etkiler) nedeniyle oluşmaktadır. Tüm bu sayılan etmenler yeryüzünde titreşim olarak alınabilmektedir. Mikrotremor kısa periyotlu ve uzun periyotlu olmalarına göre ikiye ayrılırlar. Kısa periyotlu gürültülerin kaynağı rüzgâr, trafik ve diger endüstriyel aktiviteler, daha uzun periyotlu hareketlerin kaynağı ise alçak basinç ve okyanus etkileşimi, okyanusların oluşturduğu etkiler ve gelgit gibi etkenlerdir. Mikrotremor kayıtlarının analizinde farklı teknikler kullanılmaktadır. Bu teknikler spektral genlikler referans olarak alınan bir noktaya göre rölatif spektral oranlar ve yatay bileşenin düşey bilesene olan spektral oranlaridir. Nakamura Yönteminin temelinde, mikrotremorların yarı sonsuz ortam üzerinde bulunan tek tabakali gevsek bir zeminde ağırlıklı olarak Rayleigh dalgası olarak yayıldığı, ayrica mikrotremorların bölgesel, yakin yüzey kaynaklarindan etkilendiği ve derin kaynakların etkisi olmadığı varsayımları yapilmistir. Diger bir varsayım ise düşey bileşenin zemin tabakası tarafından büyütülmediğidir. Yani zemin tabakasının yüzeyindeki hareketin düşey bileşeninin genlik spektrumunun, zemin tabakasının tabanındaki hareketin düşey bileşeninin genlik spektrumuna oranının 1 olduğu varsayımıdır. Zaman ortamında alinan sayisal veriler, Fourier dönüşümü ile frekans ortamına taşındıktan sonra, verilerin frekans içerikleri ve genlikleri ile ilgili analizler ve değerlendirmeler yapılabilir. Nakamura Tekniğini uygulamak için öncelikle elde edilen mikrotremor kayitlarinin her bilesen için FFT’ leri (Fast Fourier Transform) elde edilir. Frekans ortamina geçilir. Bu geçiste dikkat edilecek husus veri boyunun 2 nin katlari seçilmesidir (1024, 2048, 4096 v.b.). Daha sonra her bilesen için elde edilen genlik degerleri frekanslarina göre asagida verilen esitlik (1) araciligiyla (H/V)= (h12+h22) 1/2 / v (1) oranlanir. Burada, h1, h2 ve v kuzey-güney, dogu-bati ve düsey bilesenlere ait spektrum değerleridir. Arazide mikrotremor ölçüsü alinirken temel olarak bir kayit aleti, bir dizüstü bilgisayar, sismometre sistemi, güç ünitesi ve bunlara bagli olarak yan birimler gerekmektedir.
Mikrotremor kayıtlarının alımında GURALP Marka CMG-6T kayıtçı sismograf kullanılmıştır. Dahili hız sensörü (Geophone) Kuvvetli yer hareket araştırmaları için tasarlanmıştır. Klips seviyeleri ±0.1 gr.dan ±4 gr.’a kadardır. Dinamik Aralık > 145 dB, kayıtcı sensörü üç bileşenli (X,Y,Z) hız sismometresine sahiptir. Mikrotremör saha kayıtları her birinde 30 dakika sürelerle 1 kez alınarak 8 kayıt alınmıştır. Kayıtlar 100 sps örnekleme aralığı kullanılarak zaman tetikleme metodu kullanılarak alınmıştır. Elde edilen verilerin işlenmesinde Avrupa’daki yerbilimciler tarafından, SESAME (Site EffectS assessment using AMbient Excitation) adlı proje kapsamında, geliştirilmiş ve literatürde yaygın olarak kullanılan, GEOPSY adlı yazılım kullanılmıştır. Yatay-düşey spektral oran eğrilerinin hesaplanması için, her bir bileşenden elde edilen veri 10 sn ile 40 sn arasında değişen uzunlukta pencerelenip, her bir pencereye ait verinin frekans spektrumları 0,1-20 Hz frekans bandında hesaplanmıştır. Yatay-Düşey spektral oran eğrileri her bir pencere için hesaplanmış, hesaplanan eğrilerin ortalaması alınarak ölçüm noktasını temsil eden spektral oran eğrisi ve standart sapması belirlenmiştir. Geçici gürültülerin baskın olduğu zaman pencerelerinden hesaplanan spektral oran eğrileri, ortalama spektral eğri ve Standard sapma hesaplama işleminin dışında bırakılmıştır. Bu işlem yinelemeli otomatik ters tetikleme algoritması kullanılarak yapılmıştır. Analizlerde her bir nokta için ortalama en az 9-10 ölçüm penceresi kullanılmasına dikkat edilmiştir.
Zemin etüdleri çalisma kapsaminda yer-yapi ilişkisinin belirlenmesinde siklikla kullanilan mikrotremor yönteminin çalisma esasi ve gerekliliği vurgulanmistir. Aktif deprem kusagi üzerinde yer alan ülkemizde depremler sonucu olusan can ve mal kayiplarinin önüne geçilmesi için kentlesmelerin bulunduğu yerlerde zemin kosullarinin iyi bilinmesi gerekmektedir. Özellikle deprem riski yüksek bir kentte mutlaka bu yönde arastirmalar yapilmalidir. Olasi bir depremde, deprem kaynagindan yayilan dalgalarin periyodu ile bu dalgalarin yayıldığı zemin üzerinde bulunan yapıların periyodunun ayni olması durumunda yapının büyük hasar göreceği kaçınılmaz bir gerçektir. Kentleşmenin yoğun olduğu veya yeni bir kentleşmenin kurulacağı bir alanda yapılacak mikrotremör çalışması, bu alanda nerelere kaç katli veya kaç sn’ lik periyot değerlerine sahip yapıların kurulması gerekliliği hakkında bilgiler sağlamaktadır.
Sismik Yansıma Yöntemi
Yeraltının iki veya üç boyutlu, ayrıntılı yapısal ve stratigrafik kesitinin elde edilmesinde kullanılır.
Sismik Yansıma Yöntemi çalışmalarını üç aşamada toplamak mümkündür.
1-Arazide sismik verilerin toplanması, bu verilerin arazide kalite kontrol işlemine tabi tutulması, düşük (sinyal / gürültü) oranı olan sahalarda S/G oranını artırıcı parametre tayini ve modelleme çalışmalarının yapılması
2-Verilerin ofiste bilgisayar ortamında veri toplama amacına uygun olarak 2B/3B kara/deniz işleme tabi tutulması (Sinyal / Gürültü oranı düşük sahalarda veri kalitesini arttırıcı proses, yüksek ayrımlı sismik veri prosesi, kömür aramacılığına yönelik özel veri işlem vs)
3-Verilerin yorumlanması ( Kömür amaçlı sismik verilerin yorumlanması, yeraltı, kömür Yayılımının 3 Boyutlu görüntülenmesi, Jeotermal sahalarda fay geometrisi ve temel kayanın tespiti, kuyu bilgilerinin sismik veri ile birleştirilmesi vs)
Sismik Yansıma Yöntemi ekonomik olarak petrol ve doğal gaz araştırmalarında, kömür yatağı araştırmalarında, mühendislik amaçlı olarak kıyı tesislerinin denizaltı zemin ve çökel istif şartlarının belirlenmesinde, liman, karayolu, baraj ve büyük yapıların inşası ile ilgili temel kaya problemlerinin çözümünde, kültürel olarak arkeojeolojik çalışmalarda bilimsel amaçlı olarak kara ve denizde yerkabuğu araştırmalarında kullanılmaktadır.
Sismik Kırılma Yöntemi
Veri toplama ve değerlendirme açısından oldukça pratik, hızlı ve ekonomik bir yöntemdir. Diğer önemli bir özelliği ise dalga yayınım hızının derinlikle arttığı tabakalı ortamlarda, tabakaların hızlarının ve derinliklerinin yeterli bir doğrulukla bulunmasını sağlar.
Sismik Kırılma Yöntemi, yeraltı suyu araştırmalarında, mühendislik amaçlı zemin etütlerinde, özellikle deprem tehlikesinin beklendiği yörede sismik tehlike araştırmalarında yatay ve düşey yönde herbir katman için sismik hızların belirlenmesi ve gerçek tabaka kalınlıkları ve bunların dinamik özelliklerinin elde edilmesinde kullanılmaktadır.
Sismik Kırılmada Ölçüm
Sismik kırılma yönteminde, bir kaynaktan yer içerisine doğru yayılan sismik dalgaların, belirli uzaklıklardaki alıcılara varması için geçen zaman ölçülür. Kısacası, dalganın yer içerisindeki seyahat zamanı ölçülmüş olur.
Arazi İşleri ve Atış Dizilimleri
Sismik kırılma yönteminde arazi işleri uygun bir biçimde patlayıcı madde patlatmak ya da bir cismi yere düşürerek sarsıntı elde edilmesi için gerekli hazırlıkları yapmak, jeofonları önceden belirlenen noktalara yerleştirmek ve kayıt aletleri ile kayıt almaktan ibarettir. İki tür atış dizilimi kullanılır;
Profil Atışları: Belirli bir katmanın alt ya da üst sınırını fayları ve yanal değişimleri saptamak için kullanılır.
Yelpaze Atışları: Çok derin olmayan tuz domlarının incelenmesinde kırılma atışlarının özel bir şekli kullanılır.
