Jeofizik Çalışmalar

Jeofizik; yerin fiziksel yapısını ve davranışını, depremleri inceleyen, yeraltı kaynaklarını (su, petrol, doğalgaz, maden yatakları, jeotermal alanlar), arkeolojik ve kültürel kalıntıları araştıran, mühendislik yapıları ile kentsel yer seçimine yön veren bilim dalıdır. Fizik yasaları uyarınca matematik ve jeolojiyi kullanarak yeraltını görüntüler, araştırır ve yeryuvarının dinamik davranışını belirler.

Zemin mühendisliğinde jeofizik ölçümler, sondajla noktasal olarak elde edilen bilgiyi alana yayar ve zeminin deprem sırasındaki davranışını belirleyen sismik parametreleri doğrudan ölçer. Firmamızın jeofizik çalışmaları kapsamında verdiği hizmetler şunlardır:

• Sismik kırılma etüdü
• MASW (çok kanallı yüzey dalgası analizi)
• Rezistivite (maden arama, heyelan, yeraltı suyu)
• Mikrotremor
• Jeoradar

Jeofizik etüt ne zaman gerekir?

• Bina zemin etüdünde: Kayma dalgası hızı (Vs) profili ve Vs30 değeri, TBDY 2018'e göre yerel zemin sınıfının belirlenmesinde kullanılır; mikrotremor ile zemin hakim periyodu elde edilir.
• İmar planına esas etütlerde: Geniş alanda zemin birimlerinin sismik özelliklerini haritalamak ve mikrobölgeleme yapmak için.
• Heyelan araştırmalarında: Kayma yüzeyi derinliğini ve ıslak zonları belirlemek için.
• Yeraltı suyu ve jeotermal aramada: Su taşıyan birimleri, fay zonlarını ve sıcak su yükselim alanlarını tespit etmek için.
• Boşluk ve gömülü yapı aramada: Altyapı hatları, boşluklar, eski temel kalıntıları için jeoradar ile.

Yöntem ve teknik esaslar

Sismik kırılma

Yüzeye dizilen jeofonlar, bir kaynaktan (balyoz veya düşen ağırlık) üretilen dalgaların tabaka sınırlarından kırılarak dönme sürelerini kaydeder. Sonuçta P ve S dalgası hızlarına göre tabaka kalınlıkları ve derinlikleri çıkarılır. Kazılabilirlik, ana kaya derinliği ve dinamik elastik parametreler bu yöntemle değerlendirilir. Terim ayrıntısı: sismik kırılma.

MASW

Çok kanallı yüzey dalgası analizi, Rayleigh dalgalarının frekansa göre değişen hızlarından (dispersiyon) derinliğe bağlı Vs profili elde eder. Kentsel alanda uygulanması pratiktir, yumuşak zeminlerde güvenilir sonuç verir. Terim ayrıntısı: MASW.

Rezistivite (elektrik özdirenç)

Zemine akım verilip potansiyel farkı ölçülerek birimlerin elektrik özdirenci belirlenir. Kil ve suya doygun birimler düşük, kuru ve sağlam kaya birimleri genellikle yüksek özdirenç gösterir. Bu nedenle yöntem maden arama, heyelan ve yeraltı suyu araştırmalarında yaygın kullanılır. Düşey elektrik sondajı (DES) ile tek noktada derinlik profili, iki boyutlu ölçümle kesit görüntüsü alınır. Terim ayrıntısı: elektrik rezistivite.

Mikrotremor

Ortamdaki doğal titreşimler (trafik, rüzgar, deniz dalgaları) hassas sismometreyle kaydedilir. Yatay/düşey spektral oran (H/V) yöntemiyle zemin hakim periyodu ve zemin büyütmesine ilişkin göstergeler elde edilir. Hakim periyot, yapı periyoduyla çakışma (rezonans) riskinin değerlendirilmesinde önemlidir. Terim ayrıntısı: mikrotremor.

Jeoradar (GPR)

Yüksek frekanslı elektromanyetik dalgaların yeraltındaki süreksizliklerden yansıması kaydedilir. Sığ derinlikte yüksek çözünürlük sağlar; boru hatları, boşluklar, eski temeller ve dolgu sınırları gibi hedefler için uygundur. İletken killi zeminlerde ulaşılan derinlik azalır. Terim ayrıntısı: jeoradar.

Vs30 ve zemin sınıfı ilişkisi

Vs30, yüzeyden itibaren ilk 30 metredeki ortalama kayma dalgası hızıdır. TBDY 2018'de yerel zemin sınıfları (ZA, ZB, ZC, ZD, ZE, ZF) Vs30 ile birlikte SPT-N ve drenajsız kayma dayanımı değerlerine göre tanımlanır; sıvılaşabilir veya hassas killer gibi ZF zeminler ise sahaya özel analiz gerektirir. Zemin sınıfı, deprem tasarım spektrumunu doğrudan değiştirdiği için Vs ölçümünün doğruluğu statik projeyi etkiler. Sınıfların ayrıntılı tanımı için TBDY 2018 zemin sınıfları rehberi yazımıza bakabilirsiniz.

Kullanılan ekipman ve deneyler

• Çok kanallı sismograf, jeofon dizileri ve sismik kaynak
• Rezistivite ölçüm cihazı, elektrot ve kablo sistemi
• Mikrotremor kaydı için üç bileşenli hassas sismometre
• Jeoradar anteni ve kayıt ünitesi
• Konum ve kot ölçümü için GNSS/harita ekipmanı

Jeofizik etüt süreci

1. 01

   Amaç ve yöntem seçimi

   Etüdün amacı (zemin sınıfı, su arama, heyelan, boşluk) belirlenir; hedef derinliğe uygun yöntem ve ölçüm düzeni seçilir.

2. 02

   Hat ve nokta planı

   Profil hatları ve ölçüm noktaları, sondaj yerleriyle ilişkilendirilerek vaziyet planına işlenir.

3. 03

   Arazi ölçümü

   Cihazlar kurulur, gürültü koşulları kontrol edilerek kayıtlar alınır, kalite kontrol için tekrar ölçümler yapılır.

4. 04

   Veri işleme

   Kayıtlar filtrelenir, dispersiyon, ters çözüm veya spektral analizle hız, özdirenç veya periyot modelleri elde edilir.

5. 05

   Sondajla korelasyon

   Jeofizik sonuçlar sondaj logları ve jeolojiyle karşılaştırılarak yorumlanır.

6. 06

   Raporlama

   Kesitler, Vs profilleri ve yorumlar rapora aktarılır; zemin etüdü veya geoteknik değerlendirmeye girdi olarak teslim edilir.

Teslim edilen çıktılar

• Ölçüm hat ve noktalarını gösteren konum planı
• Sismik hız–derinlik profilleri, Vs30 hesabı
• Rezistivite kesitleri veya DES eğrileri ve yorumları
• Mikrotremor H/V eğrileri ve zemin hakim periyodu
• Jeoradar radargramları ve yorumlanmış anomaliler
• Dinamik elastik parametreler (gerekli durumlarda)
• Sonuçların geoteknik rapora entegrasyonu

İlgili mevzuat ve standartlar

• TBDY 2018: Yerel zemin sınıflarının tanımı ve Vs30 kullanımı.
• İmar planına esas etüt rapor formatları: Plan ölçeğinde jeofizik etüt raporlarının hazırlanması; ayrıntılar imar planına esas zemin etütleri sayfasında.
• TS EN 1997-2 (Eurocode 7 – Bölüm 2): Zemin araştırmasında jeofizik yöntemlerin yeri.

Süre ve maliyeti etkileyen faktörler

Sık yapılan hatalar

• Jeofiziği sondajın yerine koymak: Jeofizik dolaylı yöntemdir; numune ve SPT verisinin yerini tutmaz, onu tamamlar.
• Hat uzunluğunu hedef derinliğe göre planlamamak: Kısa serim ile 30 metreye ulaşan güvenilir Vs profili elde edilemez.
• Gürültülü saatte ölçüm almak: Veri kalitesi düşer, sonuç yanıltıcı olabilir.
• Tek yönteme dayanarak zemin sınıfına karar vermek: Vs30, SPT ve laboratuvar verileriyle birlikte değerlendirilmelidir.
• Killi zeminde jeoradardan derin sonuç beklemek: İletken ortamda sinyal hızla sönümlenir.