antalya tufa platosundakİ zemİnlerİn mÜhendİslİk … · boyutundaki kalsiyum karbonat...

10
ANTALYA TUFA PLATOSUNDAKİ ZEMİNLERİN MÜHENDİSLİK ÖZELLİKLERİ Nihat DİPOVA Akdeniz Ünv. İnş. Müh.Böl. Antalya ÖZET Antalya tufası çok sık aralıklarla değişken yapısı ve bünyesindeki birincil ve karstik boşluklarına ek olarak, üzerinde, kırmızı topraklar (terra-rossa) ve zayıf çimentolu birimler içermektedir. Tufanın akarsu modeli ve paludal modeli çökellerin yüzeye yakın genç birimleri, zayıf çimentolu karbonat kumu halinde bulunurlar ve zemin davranışı gösterirler. Kum ve silt boyutundaki kalsiyum karbonat tanelerin, sudan biyojenik veya fiziko-kimyasal yolla çökelen kalsiyum karbonat çimento ile bağlanması ile oluşurlar. Zemin kütlesinin boşluk oranı e=1 civarında olduğundan, suyla temas halinde çimento çözülmekte ve yük altında ani deformasyonlar göstermektedir. Antalya’daki bu tür zeminlerde yapılan çöken zemin deneylerinde C p = 1-10 % aralığında çökme potansiyeli belirlenmiştir. Zemin özelliği sunan bir diğer unsur ise karstik ayrışma sürecinin sonuç ürünü olan kırmızı topraktır (terra-rosa). Karbonat kayaçtan kırmızı toprak oluşumunda, CO 2 nin suda çözünmesi ile oluşan karbonik asit önemli yer tutmaktadır. Karbonatlı kayacın karbonik asitle çözünmesi sonucunda Ca ++ iyonları ığa çıkar. Kayaç içinde bulunan demir, alüminyum oksit ve hidrat oksit ise bulundukları bölgede çökelirler. Bu tür malzemelerin oluşturduğu temel zeminleri için en önemli konu uniform olmayan morfolojidir. Ayrışma düzeyi farklı olabildiğinden ayrışmamış blok, farklı derecelerde ayrışmış kaya, tümüyle ayrışmış kaya ve kalıntı toprak aynı temel altında çıkabilecek ve farklı oturmaya neden olabilecektir. Bu çalışmada, Antalya tufa platosundaki zeminlerin jeolojik kökeni açıklandıktan sonra laboratuvar deneyleri sonucunda belirlenen mühendislik özellikleri sunulmuştur. Anahtar kelimeler: Antalya, Çökebilen zemin, Kırmızı Toprak, Tufa, Terra-rossa.

Upload: truongnhu

Post on 24-Mar-2019

229 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

ANTALYA TUFA PLATOSUNDAKİ ZEMİNLERİN MÜHENDİSLİK ÖZELLİKLERİ

Nihat DİPOVA

Akdeniz Ünv. İnş. Müh.Böl. Antalya

ÖZET Antalya tufası çok sık aralıklarla değişken yapısı ve bünyesindeki birincil ve karstik boşluklarına ek olarak, üzerinde, kırmızı topraklar (terra-rossa) ve zayıf çimentolu birimler içermektedir. Tufanın akarsu modeli ve paludal modeli çökellerin yüzeye yakın genç birimleri, zayıf çimentolu karbonat kumu halinde bulunurlar ve zemin davranışı gösterirler. Kum ve silt boyutundaki kalsiyum karbonat tanelerin, sudan biyojenik veya fiziko-kimyasal yolla çökelen kalsiyum karbonat çimento ile bağlanması ile oluşurlar. Zemin kütlesinin boşluk oranı e=1 civarında olduğundan, suyla temas halinde çimento çözülmekte ve yük altında ani deformasyonlar göstermektedir. Antalya’daki bu tür zeminlerde yapılan çöken zemin deneylerinde Cp = 1-10 % aralığında çökme potansiyeli belirlenmiştir. Zemin özelliği sunan bir diğer unsur ise karstik ayrışma sürecinin sonuç ürünü olan kırmızı topraktır (terra-rosa). Karbonat kayaçtan kırmızı toprak oluşumunda, CO2 nin suda çözünmesi ile oluşan karbonik asit önemli yer tutmaktadır. Karbonatlı kayacın karbonik asitle çözünmesi sonucunda Ca++ iyonları açığa çıkar. Kayaç içinde bulunan demir, alüminyum oksit ve hidrat oksit ise bulundukları bölgede çökelirler. Bu tür malzemelerin oluşturduğu temel zeminleri için en önemli konu uniform olmayan morfolojidir. Ayrışma düzeyi farklı olabildiğinden ayrışmamış blok, farklı derecelerde ayrışmış kaya, tümüyle ayrışmış kaya ve kalıntı toprak aynı temel altında çıkabilecek ve farklı oturmaya neden olabilecektir. Bu çalışmada, Antalya tufa platosundaki zeminlerin jeolojik kökeni açıklandıktan sonra laboratuvar deneyleri sonucunda belirlenen mühendislik özellikleri sunulmuştur. Anahtar kelimeler: Antalya, Çökebilen zemin, Kırmızı Toprak, Tufa, Terra-rossa.

ENGINEERING PROPERTIES OF SOILS ON ANTALYA TUFA PLATEAU

ABSTRACT

On Antalya tufa plateau, in addition to frequently changing fabric, primary and karstic voids, another problem arises from two soil units; weakly cemented units and red soils (terra-rossa). Younger and surface units of fluvial and paludal model precipitates are observed as weakly cemented carbonate sand and they show soil behaviour. These kind of soils are the result of cementation of calcium carbonate sand and silts with calcium carbonate cement, which is a product of biogenic and physico chemical precipitation. Void ratio of soil is around 1 (e=1). Upon wetting, weak cementation is destroyed and upon loading high amount of deformation may be observed. Collapse potential values range between 1-10 % (Cp=1-10 %) for collapsible soil in Antalya. Another soil unit on Antalya Tufa plateau is red soil (terra-rossa) which is the end product of weathering of carbonate rocks. In red soil formation from a parent carbonate rock, carbonic acid, which is formed after dissolution of CO2 in water, plays an important role. After dissolution of carbonate rock in carbonic acid, Ca++ ions released. Iron, aluminum oxide and hydrate oxide components of carbonate rock are deposited in place and constitute red soil. For these kinds of soils the most important problem is heterogeneity. Due to differential weathering; fresh rock, weathered, completely weathered rock and residual soil may take place under the same foundation, and this may cause differential settlement. In this study, after brief explanation of geological origin of soil units on Antalya tufa plateau, engineering properties of soils, determined by laboratory tests was presented. Keywords: Antalya, Collapsible soil, Red Soil, Tufa, Terra-rossa. 1. GİRİŞ Antalya, Attelia adı ile kurulduktan sonra, Roma, Bizans, Osmanlı ve Cumhuriyet dönemlerinde de varlığını sürdüren, tufa zemin üzerine kurulu ender yerleşimlerdendir. Akdeniz’e kıyı diğer ülkelerde de tufa birimleri olmasına rağmen, buralar genellikle kentleşme dışında tutulmuş veya milli park olarak değerlendirilmiştir. Antalya’da ise yoğun ve hızlı bir yapılaşma sırasında zeminle ilgili problemler yaşanmakla birlikte, zeminlerin geoteknik özelliklerine dönük çalışmalar ancak son yıllarda hızlanmıştır. Antalya yerleşim alanında tufa kayacının farklı doku ve dayanım özelliklerine sahip birimleri, zayıf çimentolu genç karbonat çökeller ve ayrışma süreçleri ile ortaya çıkan zemin birimleri bir arada bulunmaktadır. Yapı temelleri altında kimi zaman bu üç birim aynı anda gözlenebilmektedir. Bu çalışmada kayaç özelliğindeki birimler genel özellikleri ile tanıtıldıktan sonra, zemin özelliğindeki birimlerin mühendislik özellikleri sunulmaktadır.

2. ANTALYA TUFASININ JEOLOJİK ÖZELLİKLERİ Önceki çalışmalarda “traverten” olarak tanımlanan kaya birimi için, ılık su çökeli olması ve çökelimindeki biyojenik köken nedeni ile, “Antalya Tufası” adlandırması daha doğru görülmektedir [1]. Pliyo-Quvaterner yaşlı Antalya Tufası, biri deniz altında olmak üzere 5 ayrı platodan oluşmaktadır. Tufa kütlesini çevreleyen kalker ağırlıklı kayaçlardan, CO2 içeren bünye suyunca çözünen karbonatlar, yeraltısuyu akım yolu boyunca su ile birlikte taşınmaktadır. Yeraltısuyunun yüzeye çıktığı yerde, karbonatı su içinde tutan CO2 nin havaya karışması, basınç düşmesi ve mikroorganizmaların etkisi ile kalsiyum karbonat çökelmekte ve tufayı oluşturmaktadır. Çökelim ortamı olarak en yaygın 4 modelden söz edilebilir: Bunlar; gölsel, akarsu, çağlayan ve paludal modelleri. Antalya’nın doğusunda bulunan Düden Çağlayanı'nda çağlayan modeli aktif haldedir. Düden Çayı’nın denize döküldüğü yerde, çağlayanın arkasında düşey perde şeklinde çökelim yapıları görülmektedir. Düden Çayının yatağı bir yatak düzenlemesi ile bu günkü halini almadan önce örgülü nehir şeklinde ve düzensizdi. Yatağı sürekli değişir, menderesli ve örgülü nehir çökelleri oluşturur ve falezler boyunca farklı alanlarda çağlayanlar şeklinde denize akardı. Günümüzde falezler boyunca eski çağlayan modeli çökelim yapıları görülebilmektedir. Çağlayanların hemen gerilerinde ve iç bölgelerde irili ufaklı göller oluşmakta, bu göllerden taşan sular yeni küçük çağlayancıklar oluşturmaktadır. Farklı oluşum modelleri, yatayda ve düşeyde, düzensiz bir şekilde sık değişiklikle gözlenmektedir. Antalya tufa biriminden alınan farklı özellikteki karot örneklerde yapılan 310 adet deney sonucuna göre 1 ile 100 MPa gibi çok geniş bir aralıkta değişen serbest basınç dayanım değerleri rapor edilmiştir. Kayaç birim hacim ağırlığı ise 1,2-2,5 t/m2 arasında değişmektedir [2]. Ortaya çıkan bu tablo, kayaç özelliği için genel kabullerle hareket edilemeyeceğini ve ayrıntılı deneysel çalışmaların gerekliliğini ortaya koymaktadır. Tufanın serbest basınç dayanımı değerleri aynı temel altında dahi 10 kat farklılık göstermekle birlikte, en önemli zorluk karot yüzdesi ve RQD nin belirlenmesinde ortaya çıkmaktadır. Zayıf çimentolu veya karstlaşma ile zayıflamış bölgeler rotary sondajda su devir daimi ve mekanik örselenme sonucu ufalanmakta ve karot elde edilememektedir. Tabaka ve eklemlerin söz konusu olmadığı bir kaya ortamda “0” a yakın RQD değerleri elde edilebilmektedir. Bu durum RQD parametresinin sondaj yöntemine, kullanılan devir daim akışkanının cinsine ne kadar bağlı olduğunu göstermekle birlikte, bu yöntemin tufa ve benzeri kaya kütlelerinin tanımlanmasında kullanılabilirliğini de sorgulamamıza yol açmaktadır. Bir diğer zorluk ise süreksizliklerde yaşanmaktadır. Sınıflama sistemlerinde ağırlıklı yer tutan “süreksizliklerin konumu”, “süreksizliklerin aralığı”, “süreksizliklerin durumu” gibi bilgiler tufaya uygun olmamaktadır. Ayrıca tufanın karstik veya birincil boşluklarını bu sistemlerde değerlendirmek mümkün değildir. Tufa bünyesinde çeşitli boyutlarda birincil oluşum boşlukları (mağaralar) ve çağlayan tipi oluşum sonucu düşey perde şeklinde boşluklar bulunur. Kurna yapısı çökelimin yanal gelişimi ya da çağlayan tipi oluşumda sarkıt perdelerinin arkasında boşluklar kalmaktadır. Devam eden çökelimle bu boşlukların üzeri kapanmakta ve jeolojik kayıt içinde birincil boşluk olarak kalmaktadır. Kurna yapısı ve çağlayan tipi çökelim tüm kütlenin oluşumunun her aşamasında etkili olduğundan, yatayda ve düşeyde herhangi bir seviyede bu tür boşluklara rastlamak olasıdır.

3. ANTALYA TUFA PLATOSUNDAKİ ZEMİN BİRİMLERİ 3.1. Zayıf Çimentolu Karbonat Kumu (Çökebilen Zeminler) Düşük nem içeriğine, boşluklu, zayıf bir yapıya sahip ve suya doyurulduklarında ve/veya yük altında, yüksek hacim değişiklikleri gösteren zeminler çökebilen zemin olarak tanımlanmaktadır. Bu tür zeminlerde taneler arası zayıf bir bağ söz konusudur ve su oranı arttığında taneler arasındaki bağ erimekte ve boşluklar “çökmektedir”. Çökme mekanizmasında en önemli olanı tanecikleri bir arada tutan bağdır. Bu genelde kil bağları ya da karbonat bağları olarak karşımıza çıkar. Çökmeyi başlatan nedenler ise su ve yüktür. Yapı yükleri altındaki zeminde doğal nem içeriği ve üzerindeki nem içeriklerinde çökme gözlenebilir. Septik tank ya da şehir su şebekesinden fazla miktarda kaçaklar olduğunda “hasar” boyutunda ve limitlerin üzerinde oturma ve dönmeler oluşur. Çökebilen zeminler Antalya’da yüksek yapılarda oturma ve dönmeye neden olmuştur. Konserve mevkiinde 11 katlı tek daireli bir blok 85 cm dönmüştür. Aynı arsada aynı proje ile inşa edilen 3 blokdan ikincisi 15 cm, üçüncüsü ise 25 cm dönmüştür. Bu durum, bu kadar dar alanda dahi zeminin ne kadar farklılaşabileceğini göstermektedir. Bir diğer konu ise çökme miktarının nem içeriğine bağlı artışıdır. 85 cm dönen yapının deformasyon tarihçesi incelenmiştir. Doğal neminde yapının 25 cm döndüğü fakat bu deformasyonun binaya giren su borusunu çatlattığı belirlenmiştir. Su borusundan sızan ilave su ise yapının 85 cm dönmesine neden olmuştur [3]. Aynı bölgede komşu parsellerdeki yapılarda da değişik büyüklüklerde dönmeler gözlenmiştir. Tehlike ortaya çıkınca mevcut bir binada zemin yeniden etüd edilmiş ve temelin oturduğu sert kayanın sığ olduğu, alt seviyede çökebilen zemin olduğu belirlenmiştir . Çökebilen zeminler modifiye edilmiş ödometre deneyi vasıtası ile nicel olarak tanımlanabilmektedir. Şekil 1 de 200 kPa da suya doyurulma sırasındaki ani boşluk oranı azalması görülmektedir. Burada boşluk oranı değişiminin toplam hacme oranı çökme potansiyeli olarak tanımlanmaktadır (Cp) [4]. Çökebilen zeminler tane boyu dağılımı deneyi ile de fark edilebilmektedir. Şekil 2 de çökebilen zeminde ıslak ve kuru eleme sonucundaki dağılım farkı görülmektedir. Dağılım eğrilerinde 63 µm boyutundaki fark ISİM (Islanma sonrası ince madde) olarak tanımlanmıştır. Islak elemede taneler arası bağlar erimekte ve tane boyutu küçülmektedir. Çökebilen zeminde yapılan tanımlama deneyleri sonunda bulunan sonuçlar Çizelge 1 de verilmektedir. Çökme potansiyeli değerleri incelendiğinde çok geniş bir aralıkta değerler almakla birlikte, diğer zemin özellikleri ile ilişkilendirilebileceği de görülmektedir.

Şekil 1. Çökebilen Antalya tufasında ıslak ve kuru elek analizi sonucu.

Şekil 2. Çökebilen Antalya tufasında suya doyurma anında çökme.

Çizelge 1. Deney sonuçlarının en düşük, en yüksek ve ortalama değerleri.

Jeoteknik Özellik En düşük Ortalama En yüksek

Özgül Ağırlık (Gs) 1,98 2,29 2,47 Kuru Birim Hacim Ağırlık (t/m3) 10,37 11,90 13,92 İlksel Boşluk Oranı (e0) 0,939 1,283 1,603 Islak Elek İnce Madde (%) 5 8,2 16 Kuru Elek İnce Madde (%) 20 49,76 91 Islanma Sonrası İnce Madde (%) 10 33,00 83 Çökme Potansiyeli, Cp (%) 0,808 6,296 14,5

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,010 0,100 1,000 10,000 100,000

TANE BOYUTU (mm)

% G

EN

KURU ISLAK

1,150

1,200

1,250

1,300

1,350

1,400

1,450

1,500

1,550

10 100

1000

Log Basınç (kPa)

Boş

luk

Ora

nı (e

)

Kuru Islak

Parametreler arasında lineer regresyon analizleri yapılarak sonuçların istatistiksel değerlendirmesi yapılmıştır. Buna göre parametreler arasında;

Cp = 15.59e0 - 13.708 (1) Cp = 157.18(1/ISİM) - 0.2886 (2)

İlişkisi elde edilmiştir. Cp, e0 ve ISİM birlikte çoklu regresyon analizine tabi tutulduğunda ise Antalya’daki zayıf çimentolu karbonat kumlarının çökme potansiyelini amprik yolla elde etmek için kullanılabilecek genel bağıntı elde edilmiştir.

471.4)1(*303.128*203.4 0 −+=ISİM

eCp (3)

3.2. Kırmızı Topraklar (Terra-Rossa) Zemin özelliği sunan bir diğer unsur ise karstik ayrışmaya bağlı oluşan; tümüyle ayrışmış tufa ve karbonat kayaçların ayrışması sürecinin sonuç ürünü olan kırmızı topraklardır (terra-rossa). Kırmızı topraklar, Akdeniz ikliminin hakim olduğu coğrafyalarda, yıllık yağış miktarı 1500 mm nin üzerinde ve ortalama sıcaklık 25 C° civarında olan, alt tropik bölgelerde ve çoğunlukla kireçtaşı kütleleri üzerinde gözlenirler. Oluşum kökeni için farklı savlar bulunmakla birlikte, karbonatlı kayaçların erimesi sırasında, çözünmeyen kalıntı minerallerin çökelmesi biçiminde oluşum modeli yaygın olarak kabul görmektedir. Curtis vd [5] ne göre, karbonat kayaçtan kırmızı toprak oluşumunda, CO2 nin suda çözünmesi ile oluşan karbonik asit önemli yer tutmaktadır. Karbonatlı kayacın karbonik asitle çözünmesi sonucunda Ca++ iyonları açığa çıkar. Kayaç içinde bulunan demir, alüminyum oksit ve hidrat oksit ise bulundukları bölgede çökelirler. Kırmızı renk ise; çökelin yüzeydeki alterasyonu sonucu oluşan demir oksitin aşağı doğru taşınması ve kil minerallerini kaplaması ile ortaya çıkmaktadır. Bu modele eleştiriler ise karbonatlı kayaçların erime sonrasında çok az miktarda erimeyen artık bırakmasına dayandırılmaktadır [6]. McLeod [7] kireçtaşlarında çözünemez madde oranını % 0,15 olarak bulmuş, bunun sonucunda da 40 cm kalınlığında toprak oluşması için 130 m kalınlığında kayacın ayrışması gerektiğini belirtmiştir. Bu bilgiler sonucunda kırmızı toprakların taşınma sonucu oluşabileceği savunulmuştur. Antalya tufası üzerinde gözlenen kırmızı topraklar karstlaşma ile doğrudan ilintilidir. Karstlaşma ile oluşan boşluklar veya kanalların çoğunluğu kırmızı toprak ile dolu olarak gözlenmektedir. Tufadaki erime ve ayrışma sonucu kalıntı toprak oluşumu belirgindir. Taze ana kaya ile kırmızı toprak arasında ayrışma, geçişli olarak gözlenebilmektedir. Ana kayadaki erimenin sürmesi ile dayanımlı kaya bölümleri toprak içinde blok halinde kalabilmektedir (Şekil 3). Karstik erimenin yatayda sürdüğü durumlarda ince kabuk şeklindeki masif kayacın altında boşluk oluşabilmektedir. Bu boşluklar kırmızı toprakla dolabilmektedir (Şekil 4). Antalya’da kırmızı topraklar iki tufa katmanı arasında paleosol olarak da gözlenebilmektedir. İnce katmanlar olarak yaygın olarak gözlenen paleosol terra-rossa, en kalın olarak 1,7 m kalınlığında belirlenmiştir.

Şekil 3. Tufada erime ve buna bağlı gelişen terra-rossa dolgusu.

Şekil 4. Zayıf tabakalarda erime ve terra-rossa dolgusu. Yılmaz [8] Antalya terra-rossa topraklarının mikromorfolojik özelliklerini araştırmış ve 10 µm dan küçük tane boyunun % 70-75 civarında olduğunu belirtilmiştir. Bu tane boyunda kuvarsit, çört ve seyrek olarak da traverten (tufa) parçacıkları belirlenmiştir. 10 µm den küçük taneler; amorf demir oksitler ve hidroksitler, ince kuvars tanecikleri ve hematit minerallerinden oluşmaktadır. Kırmızı killer doymamış özellikte oluşu ve fisürler içermesi nedeni ile örselenmeye duyarlıdır. Bu nedenle blok numune alımı ve laboratuvarda boyutlandırılmasında sorunlar yaşanmaktadır. Çözüm olarak blok numune alımı yerine kazı duvarında ince cidarlı tüplerle örnekleme tercih edilmiştir. Bu yöntemde kazı duvarında 20 cm *20 cm * 35 cm boyutlarında prizma şeklinde bir cep açılmakta ve bu cebe kriko yerleştirilmektedir (Şekil 5-a). Kriko yardımı ile tüp yukarı doğru itilmekte ve tüp zemin ile dolduktan sonra önü açılarak tüp çıkarılmaktadır (Şekil 5-b). Bu yolla laboratuvarda farklı boyutlarda örnek hazırlamak da kolaylaşmaktadır. Tane boyu dağılımı deneyi sonuçlarına göre (Çizelge 2) yüzeyden alınan örneklerde kil oranı ortalama % 70 dir. Bu değer paleosol örnekler için % 60 olmaktadır. Kıvam limitleri de yüzeyden alınan ve paleosol topraklar için farklılık sunmaktadır. Yüzeydeki killer için ortalama likit limit % 81 iken paleosol için bu değer % 61 e düşmektedir. Kıvam limitleri

ve kil yüzdesi değerlendirilerek aktivite değerleri belirlenmiştir. Yüzey killeri için ortalama A= 64 , paleosol için A= 62 dir. Yaşlanma ve örtü basıncı etkileri, boşluk oranı ve birim hacim ağırlık değerlerine yansımaktadır. Yüzey killeri için ortalama γn = 18 kN/m3, paleosol için ise bu değer γn =19 kN/m3 e ulaşmaktadır (Çizelge 2).

(A) (B)

Şekil 5. Kazı duvarından örselenmemiş örnekleme. Yüzeyden alınan ve paleosol killer için dayanım ve sıkışabilirlik parametreleri de Çizelge 2 de verilmektedir. Gerek yüzeydeki gerekse paleosol niteliğindeki kırmızı topraklar doymamış durumdadır. Serbest basınç dayanımı değerleri örneklerin doğal nem içeriklerinde yapılmıştır. Konsolidasyon deneyleri ise 24 saat suda bekletilerek suya doyurulmuş örneklerde yapılmıştır. Deneyin devamı suya doygun olarak gerçekleştirilmiştir. Likit limitin yüksek oluşu nedeni ile şişme potansiyeli araştırılmıştır, ancak yapılan konsolidasyon deneylerinde şişme gözlenmemiştir. Sıkışma indisi ile ilksel boşluk oranı ve likit limit değerleri arasında regresyon analizi yapılmıştır. Eşitlik 4 ve 5 te görüleceği gibi iki tür zemin için parametreler arası ilişkiler farklılık göstermektedir.

Çizelge 2. Antalya'daki kırmızı topraklar için zemin tanımlama parametreleri.

Örn. No

Derinlik (m)

ωL (%)

ωP (%)

IP (%)

γn (kN/m3)

Kil (%)

ωn (%)

Zemin Sınıfı

Cc Serbest Basınç (kPa)

Yüz

ey 1 1.5 81 36 45 18.2 74 33 CH 0.203 29.78

2 1.5 82 38 44 18.0 65 37 CH 0.267 43.52 3 1.5 82 34 48 18.0 72 38 CH 0.223 25.86 4 1.5 81 35 46 18.1 70 34 CH 0.236

Pale

osol

5 2.50 61 24 37 19.1 64 31 CH 0.213 131.72 6 2.50 59 24 35 19.4 54 27 CH 0.144 178.79 7 2.50 60 27 33 19.3 62 28 CH 0.189 8 2.50 62 24 38 18.5 61 27 CH 0.288 162.27

Likit limit, boşluk oranı ve sıkışma indisi arasında 3 boyutlu regresyon analizine göre aşağıdaki amprik bağıntılar elde edilmiştir.

Yüzey: cc=0,078 WL – 0,974 e0 – 3,73 (4) Paleosol cc=0,687 e0 – 0,003 WL – 0,242 (5)

4. SONUÇLAR Antalya tufa platosunda, tufa ana kayacından başka iki ayrı zemin birimi bulunmaktadır; zayıf çimentolu karbonat kumu (çökebilen zemin) ve kırmızı topraklar (terra-rossa). Çökebilen zeminler tufanın akarsu ve geçici göl ortamında çökelimi sırasında karbonat taneciklerin kalsiyum karbonat çimento ile çimentolanması ile oluşur. Kum ve silt boyutundaki taneler tufa içinden aşınma ve sonrasında havza içinde taşınma ile ortaya çıkar. Su içindeki biyojenik ve fiziko-kimyasal yolla oluşan kalsiyum karbonat çökelimi, tanelerin dokanak noktalarında menisküs çimentolanmasına neden olur. Sonuçta yüksek boşluk oranına sahip, zayıf çimentolu doymamış bir zemin ortaya çıkar. Suya doyurulma ve yük altında zayıf çimento erir ve ani çökme oluşur. Çalışmada boşluk oranı değişiminin toplam hacme oranı olarak tanımlanan “çökme potansiyeli (Cp)” ve indeks özellikler belirlenmiştir. Çökme potansiyeli değerleri çok geniş bir aralıkta değerler almakla birlikte, diğer zemin özellikleri ile ilişkilendirilebileceği görülmektedir. Antalya’daki zayıf çimentolu karbonat kumlarının çökme potansiyelini amprik yolla elde etmek için kullanılabilecek genel bağıntı elde edilmiştir. Kırmızı toprak (terra-rossa), CO2 nin suda çözünmesi ile oluşan karbonik asit önemli yer tutmaktadır. Karbonatlı kayacın karbonik asitle çözünmesi sonucunda Ca++ iyonları açığa çıkar. Kayaç içinde bulunan demir, alüminyum oksit ve hidrat oksit ise bulundukları bölgede çökelirler. Bu tür malzemelerin oluşturduğu temel zeminleri için en önemli konu uniform olmayan morfolojidir. Ayrışma düzeyi farklı olabildiğinden ayrışmamış blok, farklı derecelerde ayrışmış kaya, tümüyle ayrışmış kaya ve kalıntı toprak aynı temel altında çıkabilecek ve farklı oturmaya neden olabilecektir. Antalya’da kırmızı topraklar iki tufa katmanı arasında paleosol olarak da gözlenebilmektedir. Yüzeyden alınan örneklerde kil oranı ortalama % 70 ken, bu değer paleosol örnekler için % 60 olmaktadır. Yüzeydeki killer için ortalama likit limit % 81 iken paleosol için bu değer % 61’e düşmektedir. Yaşlanma ve örtü basıncı etkileri, boşluk oranı ve birim hacim ağırlık değerlerine yansımaktadır. Yüzey killeri için ortalama γn = 18 kN/m3, paleosol için ise bu değer γn =19 kN/m3 e ulaşmaktadır. Bu çalışmada özellikleri açıklanan iki ayrı zemin birimi de, kayaç özelliği sunan tufa birimleri ile iç içe bulunmaktadır. Özellikle tekil temel uygulamalarında zemin heterojenetisi nedeni ile farklı oturma riski bulunmaktadır. Antalya’da bu birimlerin zemin etüdlerinde çoğu zaman belirlenemediği, raporda belirtilmediği gözlenmektedir. Yapıda sorun yaşandıktan sonra ayrıntılı incelemede gerçek zemin özellikleri fark edilebilmektedir. Mühendislik uygulamalarında zaman ve ekonomi faktörlerinin güvenlik faktörünün önüne geçmesi alışkanlığı bu konuda kendini göstermektedir. Yapılarda güvenli temel sistemlerinin tasarımına olanak sağlayacak şekilde gerçek zemin koşullarının belirlenmesine yönelik zemin etüdleri, standart yöntemlere uyularak yapıldığında, yaşanan sorunlara daha kolay yoldan çözümler üretileceği görülecektir.

KAYNAKLAR [1] N.Dipova, 2002, “Collapse mechanism of the Antalya Tufa deposits.” PhD Thesis, Middle East Technical University, Ankara, Turkey. [2] N.Dipova, 2002, “Antalya tufa falezleri üzerinde yapılaşmada geoteknik sorunlar”, IV. Kıyı Mühendisliği Ulusal Sempozyumu, 24-27 Ekim 2002, Antalya, Bildiriler Kitabı, sayfa 443-456. [3] N.Dipova., 2005, “Tilting of 11-Storey Building Due to Hydro-collapse of Cemented Carbonate Sand”, International Conference on Problematic Soils (Geoprob 2005) 25-27 May 2005, Famagusta, North Cyprus. [4] J.E.Jennings, and K.Knight, 1975, “A guide to construction on or with materials exhibiting additional settlement due to collapse of grain structure”, Proc.of Sixth Regional Conf.for Africa on Soil Mechanics and Foundation Engineering, South African Soil Mechanics and Foundation Engineering Society, Durban, South Africa, 1, 99-105. [5] L.F.Curtis, F.M.Courtney, S.Trudgill, 1976, “Soils in the British Isles”, Longman, pp. 88-102, London. [6] Z.Alagöz, 1995, “Formation of the parent materials in soils over limestones terrains”, Akdeniz Üniversitesi, Ziraat Fakültesi Dergisi, 8, 190-196. [7] D.A.McLeod, 1980, “The origin of the red Mediterranean soils in Egirus”, Greece. Journal of Soil Sci. 31: 125-136. [8] Ü.Yılmaz, 2000, “Antalya yöresindeki Akdeniz kırmızı topraklarının (terra-rossa’lar) mikromorfolojik özelliklerinin belirlenmesi”, Yüksek Lisans Tezi, Akdeniz Üniversitesi, Fen. Bil. Enst., Toprak A.B.D., Antalya.