Bent Temellerinde Etkin(Active) Faylarn

J, L. BHERARD Berkeley, CaliforniaJL, 3. CLUFF Woodward Lungren and Associates, Oakland, California0, K, ALLEN California Institute of Technology, Pasadena, California

ÇEVÎEEN: MUSTAFA AKINCI B.SJ, Genel Mildürtüğü, Ankara

(Mı Bu yazı etkin faylar üzerinde kurulmuş bentlerin, fay mekanizması ve kırıkları ile ilintisini,araştırmalardan edinilen deney ve bilgilerin yorumunu, etkin faylar üzerinde kurulması zorun-lu bendler için alınması gereken Önlemleri içermektedir. Bendin etkin faylar üzerinde kurulma-sı kaşınılmaz ise dolgu bend türleri tasarımlanmalıdır. Etkin fay kuşaklarında beton bend Öne-rilmemelidir.

Fay etkinliğini saptamak için yapılan jeolojik çalışmalar bent yerinin koşullarını açmlaya-cak uzaklığa kadar yapılmalı ve fayın geçmişine özgü verileri içermelidir. Son yıllarda gelişenteknoloji, deney ve bilgi birikimi fayların etkinliğini-edilgenligini (inactivity) saptayabilecekboyutlara ulaşmıştır*

(••) "Potentially active faults in dam foundations, I974f Géotechnique 24, No: 3, 367-428" den kısaltılarak türk«çeleıtirilmiştir ve DSİ Genel Müdürlüf ünde, Jeoteknik I adlı yayın organının Haziran 1977 sayısında ya-yınlanmıştır.

50 JEOLOJİ MÜHENDÎSLÎĞÎ/EKÎM İÖ77

Deprem bölgelerindeki bent yerlerinde sıksık faylarla karşılaşılır. Bentlerin ekonomik öm-rü süresince olası fay atımlarını saptamak vetasarımları buna göre yönlendirmek çok güçtür.Sunulan yazıda etkin fayların incelenmesi özel-likle mühendislik ağısından irdelenecek, sonuç-ların tasarımlara etkisi vurgulanacaktır.

"Fay kırılması", "fay devinimi (hareketi)'*»**fay atımı" ve "faylanma" deyimleri yüzeyinfaya göre konumunu belirlemek için özdeş an-lamda kullanılmaktadır.

Fay ve depremin karşılıklı etki bütünlüğüvardır. Başka bir deyişle kimi depremler fayla-rı, oluştururken faylanma sırasındaki enerji öz-gurlenmesi de depremlere neden olur,

Akarsular vadilerini daha kolay aşmabilenezilmiş, paralanmış kuşaklarda açtıklarından,genellikle vadiler fayları izlerler, Bu nedenle benttemellerinde faylarla sık sık karşılaşılması birraslantı değil, jeolojik ve dinamik olayların enolağan sonucudur* Şiddetli deprem bölgelerindeinşa edilen yüzlerce bentden ancak birkaçının te-melinde fay gözlenmemiştir,

Fayın niteliğini (etkin-edilgen) saptamakbu konuda uzmanlaşmayı gerektirir. Çoğun, yer-bilimcilerin özdeş fay konusunda değişik yar-gılara vardığı gerçektir. Nükleer Enerji Santralalanlarında yapılan çalışmalara göre US AtomEnerjisi Komisyonunca onanan etkin fay tanı-mı aşağıdaki özgül niteliklerden bir veya birkaçım içermelidir:

1) Yüzeyde veya örtü altında son 35*000yılda en aı bir kez atımlandığım veya geçmiş500*000 yılda devinimin yinelendiğini kanıtlayanolayların gözlenmesi,

2) Aygıtsal ölçümle yeterli doğruluktasaptanan makroskmisite ölçümlerinin fay ile di-rek ilişkisinin gösterilmesi,

3) (1) ve (2) de anılan öıgül nitelikleri-ni içeren fayların birinin atımının diğerinin atı-mına neden olacağının yapısal olarak doğrulan-ması.

Bentlere de uygulanan bu tanımlama genelanlamda yeterlidir» ancak birçok fayların yakm

jeolojik geçmişteki devinimlerini saptamak ol-dukça güçtür. Böyle durumlarda devinim ve atı-mın doğası ile yineleme koşullarını yorumlamakjeoloji mühendisinin görevidir.

Bent tasarımları bütünüyle deneysel ve ku-ramsal olarak gerçekleşmektedir* Tasarım yön-temleri gün ve gün geçişiyorsa da, özünde dahaönce kumlan bentlerin üretimlerini başarı üesürdürmeleri tasarımcıların deneylenmelerinisağlamaktadır. Bent temellerinde gözlenen fay-ların etkinliği konusunda geçmişa özgü güvenilirbelgeler yoktur, bu nedenle çoğu kez yorumlarlayetinmek zorunluluğu vardır* Etkin fay kulak-larında tasarımlanan bentler, tasarımcının, ye-rey jeolojisi, sismoloji ve öteki mühendislik bil-gileriyle iyi donatılmasını gerektirir, ancak bukoşullarda yorumlar doğru sonuçlar verir.

Bu yazı, birçok bent tasarımlarında çalış-mış, olayları gözlemiş olan uzmanların, sorun-ları eleştirmesini, yeni gelişmelerin tartışmasınıiçermektedir.

Yazarların bilgilenmelerine göre depremlersırasında aümlanan fayların neden olduğa bentyenilmesi olmamıştır. Yeryüzünde değişik bo-yutlarda 25,000 kadar bent vardır. Bunların 500den fazlası çeşitli nedenlerle ya yenilmiş ya dazarar görmüşlerdir, ancak yenilme nedeni fay-lanma değildir, Depremlerin bentler için büyükolduğu kuşkusuzdur. Ne varki deprem sırasındaoluşan faylanmanın bent yerlerine rastlamaolasılığı çok azdır. Aşağıda bu tür bentlere ör-nekler verilmiştir*

1906 San Francisco depremi

San FranetacQ-nun birkaç mil güneyinde100 yü önce kurulan San Andres bendi 27 m.yükseklikte ve toprak dolgudur. Bent iki settenoluşmuştur, doğu yakasındaki set, ana setten in-ce bir sırt üe ayrılmaktadır, 1906 San Franciscodepremi sırasında San Andres faymın ana kı-rığı iki set arasındaki bu sırttan geçmiştir (Çi-zim 1), Ana set, doğu yakasındaki sete göre ku-zeye 2.5 m kütlesel olarak devinmiştîr. Doğu ya-kasındaki tünel, doğrultusundan 3 m. sapmış-

JEOLOJİ MÜHBNDİSLÎĞÎ/EKİM 1977 51

BENT YBBUKÜMME FAY KIEnJÏAÏJyRIİI.K tLOİLl GÖZLEMLER

GflMS

Çizim is San Andres bendi. Ana fay kirığmın konumu.

tır. Gol alanında 20 % 106 m3 su olmasına kar-şın ne su kaçağı ne de başka olumsuzluklar göz-lenmemiştir, San Andres fay vadisinde kurulanbu bendin istatiksel Önemi vardır. Bendin ku-rulduğu yularda deprem faylanma konusundabilgilenme yetersizdi, Bugünkü bilgilenme ileSan Andres gibi ana fayların etkin olduğu ko-layca gözlenebilir ve bu tür fay vadilerinin bentyeri için uygun olmadığı kolayca saptanabilir.

îçmesuyu amaçlı Crystal spring bendi de,San Andres bendinin birkaç mü güneyinde veSan Andres fay vadisindedir. Deprem sırasındaana fay kırığı bendin uzun eksenini dik kesmiş-tir, Bedin batısı doğusuna göre 2 m, kuzeye kay-mıştır »Dorukta i m. derine kadar enine ve bo-yuna çatlaklar gözlenmesine karşın su kaçağıolmaması, dolgunun bent olarak işlevini nasılsürdürdüğü konusunda tartışmalara neden ol-muştur. 1888 de beton ağırlık bendi olarak ku-rulan Lower Spring bendi, fay kırığından 200 m,ötede olmasına karşın depremden etkilenmemiş-tir,

19S9 West Yellowstone depremi

Hebgem bendi 1914 yılında toprak dolguolarak inşa edilmiştir. Doruk uzunluğu 210 m,yüksekliği 27 m, dir, 25 km. uzunluğundaki gölalanında 870 x 100 m8 su depolanmaktadır,17 Ağustos 1959 West Yellowstone depremi sı-rasında göl alam dolu îdi. Devinimler düşeyatımlı faylar olarak gelişti, Ana fay kırığınıntoplam uzunluğu 75 km. den fazla idi. Göl alanı-nın saf yakasını keaen Hebgen fay kırığı bunoktada 5 m, düşey atımlanmış ve fayın güneyi

kuzeyine göre düşmüştür. Faylanma ile birliktegöl alanı altındaki ana kaya 6,7 m, bent teme«lindeki ana kaya ise 3 m, bitevil olarak çökmüş-tür. Göl alanındaki ortalama çökme 3.2 m. ol-duğundan bent ve su düzeyi görece (relative)özdeş yükseltide kalmıştır. Deprem kütle devini-mine neden olmasına karşın.bendi fazla etkile-memiştir. Az harcamayla onarılmış, işletmeyeaçılmıştır.

BMJWWDÎ İDU. GÖL MANI YENÎOÏESÎ

Baldwin Hill göl alanı yenilmesine fay bo-yunca gelişen sızmaların aşındırması neden ol-muştur. Bendin yapımı sırasında fay birkaç cm,devinmiş, göl alanındaki sert kili kırmıştır* Gölalanı ve doğal payandalar Alt Pliestoaen île ÜstPüestosen yaşlı, bitifimsiz (cohesionaless) incekum, süt ve kil içermektedir,

Sızmü su fay boyunca gelişen yarıklardangirmiş, doğal payandaların akış aşağı olan eğimyüzeylerine etküniştir. Kolayca alınabilen incekum ve süt yıkanmıştır. Bendin yakınında pet-rol üretimi nedeniyle büyük bir çökmede oldu-ğundan faym etkisinin olup olmadığı tartışmakonusudur* Deneyler, sızıntı suyun, ince tanelibitişimsiz ceminin kü katmanları île ardalanma-sı sonucu, payandalarda ve temelde etkili oldu-ğunu göstermektedir* Bîtlşimlî olan kil aşınmatüneüerinde oluşturduğu kemerlenme ile, incekumvesiltin yıkanmasını sağlamakta, büyükboyutlarda sızma tünellerinin gelişmesine nedenolmaktadır. Eğer temelde salt ince taneli bitişim-siı kum bulunsaydı, sızma tünelleri gelişmeyebi-lirdi ve kum, fayın oluşturduğu yarıkları kapa-tabilirdi

Araştırmacılar tarafından gözlenen, kaimkatmanlı killerde gelişen aşınma boşluklarınınoluşumunu açıklamak oldukça güçtür. Ayrışanküler olarak bilinen bu tür killerin yenilmede et-kin oldukları da gerçektir,

ŞİMDİKİ VE GEpÜŞTEKÎ TA8AMMUYOULAMALâLEI

Birkaç örneğin dışında deprem bögelermdekurulan bent temellerinde faylanma sorunu ay-rıntılı olarak incelenmemiştir. Çalışmalar genel«

52 JEOLOJİ MÜHENDİSLÎĞÎ/EKÎM 1977

likle yüzey jeolojisi ve araştırma kuyuları aracı-lığı ile yürütülmekte, bent yerinin çevresini kap-samakta idî* Kimi kez de geçmiş jeolojik çalış-malar üe yetmilmekteydi Ancak bu çalınmalarfayların olası etkinliği veya edilgenlîp konusun«da fazla bilgi vermemektedir.

Etkinliği ve edilgenliği saptanamayan fay-lar üzerinde tasarımlanan bentler varsayımlarlakurulmaktadır. Çok kullanılan varsayım ise;bendin ekonomik ömrü sırasında bu fayların kı-rılma olasılığının çok aı olması ,kırılsa bile bentüzerinde fazla etkili olmayacağı biçimindedir.

Bugünkü uygulamada, bent temelinde etkinfay gözlenirse daha uygun yerler seçilmektedir.Bendin kurulması zorunlu ise gerekli önlemleralınır, Örneğin dolgu türü bentler önerilmekte-dir.

Etkin fayların olduğu kesinlik kazanan yer-lerde bendin kuruluşundan kaçınılmıştır, bu ku-ralın dışında sadece birkaç örnek vardır.

38 m. yüksekliğindeki Coyote bendi 1936 yı-lında Calaveras fayının ana kolu üzerinde kurul-muştur* Yakınındaki Hayward fayı en son 1808yılında kırılmış ve 6.5 - 7 m, şiddetinde bir dep-rem oluşturmuştur.

Tasarım çalışmalarını yürüten jeoloji mü-hendisleri Coyote bendinin ömrü boyunca fay-İanmanın yineieceğini, düşeyde 1 ms ve yatayda6 m. atımlanaeağmı öngörmüşlerdir. Ayrıca f ay-lanma anında temelde 30 cm, İlk çatlakların olu-şacağı belirlenmiştir. Uzmanlar, bendin aşağıdaki koşullara Özen gösterilerek yapımı durumundagüvenlik içinde işletilebileceği görüşünde birleş-tiler. Bent toprak dolgu olacak ve:

— Geniş, iyi sıkıştırılmış kil çekirdek tasa-rımlanmalı

— Akışyukarı yüz kaplanmaaı

— Kil çekirdek genişliği su düşüşünün enaz 5 katı olmalı

— Fazla dolgu payı bırakılmalı

— Faylanma sırasında oluşacak çatlaklarınkapatılması îcin sıkıştırılmış geçirimsiz

çekirdeğin akışacağı ve akı§ yukarısınakum ve çakıl kuşakları yapılmalı; böy-lece suyun çekirdeğe etkisi sınırlandırıl-malıdır*

Bu önerilere göre tasarımlanan Coyote ben-dinin doruk genişliği 30.5 m, dalga payı ise 6.7m. dir. înşaat bitiminden bu yana faylanma ol-mamış, bent sorunsuz işletilmektedir.

Çizim %% Cedar Spring bendi. Kufbatap görünüş ve fay-ların konumu.

Ana kayanın üstünde açüan araştırma hen-deklerinde alüvyonun düşey doğrultuda 0*9 -1.5m. atımlandığı gözlenmiş, ancak yatay atımla-manm düşey atunlamaya göre durumu saptana-mamıştır.

Akışyukardaki FAY-İ jeolojik formasyon-ların dokanagı durumundadır. Ana kaya az çi«mentolü kumtaşıcbr, kazı araçları ile kolayca ka-zılmıştır* Akış aşağıdaki FAY-3 üzerindeki te-mel, sert granite oturtulmuftur,

JEOLOJİ MÜHENDÎSIıtÖt/EKÎM 1977 gg

C ^ A B SPRING BENDİ

îgme suyu Bağlama amaçlı olan bu bent1071 de tamamlanmıştır. Bent yeri San Andresfayından 8 km umkta, şiddetli deprem bölgesiiçindedir. 1964 yıllarındaki temel araştırmalarısırasında birçok fay gözlenmiştir. Faylar bendekoşut (parallel) ve vadi doğrultusundadır, Solyakada bendi akışyukarısından âkışaşaği kes-mektedir (Çizim 2)*

COYOTE Brarol

Araştırma hendeklerinde yapılan araştır-malar fayların etkin olduğunu kanıtladı. Ben-din güvenlik sorunlarım çözmek için bir arayagelen uzmanlar gurubu (Deprem araştırma vetent tasarımları uzmanları) tasarımda büyükdeğişiklikler yapılması durumunda bendin yapı-mında sakınca olmayacağı sonucuna vardılar.Önerilere g Öre ;

— Bendin yüksekliği 92 m. den 66 m. ye dü-şürülecek

— Göl alanı yetisi (kapasitesi) 160 x 10°m3 den 60 x 106 m3 düşürülecek

— Temel ve Mİ çekirdek bütünüyle sertgranitin üzerine gelecek Çizim 3 de bendin eni-ne kesiti görülmektedir,

Çekirdek işin yöredeki siltli kum yerineaşınmaya karşı dayanımlı göl kili kullanıldı. Ge-çiş kuşaklarının (transition zone) birleştiği do-ruk oldukça geniş tutulan faym akış yukarıdanakı§ aşağıya geçtiği kesimde doruk genişliği 19m, ye çıkarıldı.

Etkin faylara karşı savunma 3 nolu (ÇizimS) geçiş kuşağı ile sağlanmış, bu kuşakta özel-likle çatlakların kapanmasına olanak verecek te-miz ve bitişimsiz (Cohesionless) gereç kullanıl-mıştır. Fay kırılmasından sonra kil çekirdekteoluşacak çatlaklara girebilecek su 3 no.İu kuşa-ğın geçirimliliği ile sınırlandırılacak ve akış aşa«ğıdaki geniş kaya dolgu kuşak ile denetlenecek-tir.

Kazı sırasında birkaç em. genişliğinde etkinfaylar gözlenmiştir. Bu faylar tektonik bölge-lerde gözlenen olağan faylara benzemektedir.

Kesin tasarımda geçirimsin çekirdek içinkullanılan kilin aşınmaya karşı dayanımlı olma-sına özen gösterilmiştir. Çekirdekte çatlak oluş-sa büe kil aşınmayı Önleyecek nitelikte seçil-miştir.

Bent İşletmeye açıktır 5 şu ana kadar hiçbirsorun yaratmamıştır.

FAY KIRIKLARININ AYBOfTILÄRI

Aşağıda, yüzeysel fay kırıkları gözlemlerin-den edinilen ve mühendis için önemli olan ko-nular özetlenmiştir. Olayların geleeekteki olaaı-lıkları» geçmişteki jeolojik bilgilere ve deneyleredayanmaktadır,

GEÇMİŞTEKİ FAY KIRIKLARI

Son 150 yıl içinde jeoloji mühendisleri tara-fından gözlenebilen 100 den fazla fay kırılmış,ancak bunların birçoğu yeterince tanımlanıp belgelenememigtir. Fay kırıklarının çoğunun da sonyıllarda belgelendiği gerçektir. Bu nedenle son150 yıl içinde gözden kaçan kırıkların da niceliği(sayısı) bilinmemektedir. Belgelenmiş fay kırık-larının niceliğine dayanarak tüm fay kırıklarınınolasılığını saptamak yanlıştır.

Birkaç yıl öncesine kadar faylanmanın ki-mi depremlerle bağımlı olduğu sanılıyordu. An-cak son yularda yapılan yoğun çalışmalar fayve deprem oluşumunun içice olduğunu kanıtla-mıştır. Yeryüzünün birçok bölgesinde ana fayla-rın atım ve enerji özgürlenmesinden oluşan dep-remlerin kilometrelerce ötelerde ikincil faylaraneden olduğu bilinmektedir.

Kimi faylar boyunca gözlenen kırıklarındepremlerden önce oluştuğu ve bu fayların et-kinliklerinin jeoloji mühendislerince gözlendiğide doğrulanmıştır. Paylanmalar çoğun fay şev-İerî üzerinde gelişmektedir. Fay kırılmasının öz-deş faydaki önceki kırılma noktasında olacağıdüşünülürse de, bu yargıya kesin doğrulukla va-rılamaz. Temel olan gerilimlerin en yoğun oldu-ğu kesimlere öaen göstermektir.

Tüm faylar jeolojik zaman içinde yeni birfay olarak belirir. Ancak faylanmanın yinelen-me olasılığı mühendislik yapısının Ömrü içindeazdır. Çok özel koşullar dışında kalan faylar(Örneğin itki faylarında çıkan blok üzerindekiikincil faylar) yapıyı çok etkilemez, Kimi fay-lar ise çimentolanma ve metamorfik işlemleredoğal olarak onarüdıkları için faylanma uzunaralıklı devirlerle olasıdır.

FAY TÜBLEEÎ VB KUHKLÄBIN DOĞASI

Enerji özgürlenmesi sırasında fay blokları-nın bağıl devinimleri yer kabuğundaki gerilim-lerin yerael konumlarına göre eğim atımlı (dip-slip) ve doğrultu atımlı (strîke-slip.) belirir. Me*kanik işlemlere ve blokların bağıl devinimleri*ne göre fayları Uç bölümde incelemek gerekir.

1) Doğrultu atımlı (strike-slip) faylar:Bu tür faylarda birincil atım yatay doğrultuda-dır. Fay düzlemleri ku§ bakışında düşeye yakıngörünür, ana faylar hava fotoğraflarında çizgi-sel şevler olarak belirir,

2) îtkî (thrust) fayları: Bu faylar yataybaskılama (compression) ile düşey atım içerir-ler. Fay düzlemleri az eğimlidir (20° * 40e), bun-dan ötürü dağlık alanda itki fayının izleri kuş-bakışmda kıvrımlı görünür. Yeryüzünün birçokana f aylan bu türdendir. Büyük depremlerin ço-ğu da okyanus hendeklerinin okyanus dibini kı-

ta altlarına itmesiyle oluşmaktadır. 198i Alas-ka depremi ile i960 Çin depremi bu tür fay kı-rılmalarının örnekleridir,

3) Normal faylar: Bu tür faylar ya-tay çekme (tension) kuvvetlerinin oluşturdu-ğu düşey atımları içerirler. Eğimleri genellikle60° dir, fay düzleminin kuşbakışı izleri oldukçakarmaşıktır, Orta Okyanus sırtlan boyunca,yerkabuğu çekmelerinin fazla olduğu olanlardadaha sık gözlenirler.

Kırıkların doğası her üç fay türünde de ay-rıdır ve mühendislik açısından son derece Önem*İidir, Doğrultu-atımlı faylarda birincil atım ya*tay yönde olduğundan, yüzeyin bağıl alçalmasıveya yükselmesi söz konusu değildir. Bundanötürü akarsular çoğun doğrultu-atımlı faylarıizlerler. Normal ve itki faylarında bağıl alçalmave yükselme (karşıt bloklarda) olduğu iğin faydağ yamacının eş" yükselti eğrisini izler. Akar-sular normal ve itki faylarına ya koşut (paralel)akarlar, ya da bu fayları düşük yükseltilerdekeserler Hebgen bendi yöresindeki normal fayakarsu vadMne 300-600 m, yükseltide koşutuzanmaktadır,

Doğrultu-atımlı faylardaki kırıklar oldukçabasit ve iyi tanımlıdır. Diğer iki fay türüne (itkive normal) göre daha az ikincil ve dallanma(branching) kırıkları içerirler. Bu faylarda, da-ha önce oluşan kırıkların fizyografik durumları*nı inceleyerek gelecekteki kırılmaların nerelerdeoluşacağı saptanabilir. Çünkü bu tür faylardakırılmalar özdeş doğrular üzerinde yinelenir.

îtki fayları çok daha karmaşık mühendisliksorunları sunarlar. Bu fayların gözlenmesi, ço*ğun toprak kaymaları ile Örtülü olmasından ötü-rü güçtür. Ayrıca, fay şevlerinin jeolojik zamaniçinde aşınması, çıkan blok üzerinde oluşan ikin-cil faylar, etkinlik ve edilgenlik konusunda yar-gıya varmayı güçleştirir,

Normal faylar, tanımlamaları ve mühendis-lik sorunları bakımından itki fayları ile doğrul-tu-atımU faylar arasında yer alırlar. Fay şevleriitki faylarına göre daha iyi korunmuştur. îtkifaylarının tersine, normal faylarda düşen blokkırılma eğilimi gösterir. Faylanma yüzeyi itkifaylanmasında olduğu gibi fazla kırılmaz ve ki*rılma ana faydan uzakta değildir (pzim 4).

JEOLOJÎ MÜHENDÎSLÎĞVEKİM 1977 59

Ana faylarda çoğun kırılmalar belirli nok-talarda yoğunlaşmaktadır, (Örneğin San An-dres fayı). Böyle koşullarda fayı ve niteliğinisaptamak kolaydır. Bent yeri seçimlerinde bukuşaklardan kaçınmak, zorunlu olmadıkça bu«ralarda bent yapmamak gerekir*

YEBKABmtJNUN BÎÇÎM DEĞİŞTİRMESİ(BEFOBMASYONIJ), İKİNCİL VE

wnsxumm FAYLAM

ANA FAY StSTElOJHBİ

Yeryüzünde milyonlarca yıldan beri devi-nen, büyük boyutlu, yüzlerce mil atımlanmış ki-mi ana faylar vardır, Dogrultu-atımh olan bufayların devinimi topografyayı o denli etkile-miştir ki, hava fotoğraflarından bile kolaycaayırtlanabilirler. Genel anlamda, en şiddetli dep-remleri oluşturan anılan fayların atımlarıdır,

Kauforniya-daki San Andres fayı bunlarınen tipik ve ürerinde en yoğun araştırma yapıla-nıdır. Jeolojik olgular bu fayın en az 100 milyonyıldır yatay doğrultuda devindiğini ve bu eureiçinde 300 milden fazla atımlandıfmı kanıtla-maktadır.

Kuzey Anadolu fayı da doğrultu atımlı fay-lara ilginç bîr Örnektir. Yaklaşık 100 km. uzun-luğundaki bu faym konumu batıda çok belirgindeğildir, nedenleri de henüz anlaşılamamıştır.

Ana fayların birçoğu da günümüze dekayırtlanamamı§tn\ Çünkü jeolojik çahşmalar yabunların saptanmasına yönelik olmamış, ya gölalanı veya bent yerindeki çalışmalar bu faylarakadar uzanmamıştır. Gerçekte, bilinen belli baş-lı ana faylara büe son yıllarda özen gösterilme-ye başlanmıştır* Yakın geçmişte bu fayların ki-mileri kırılma geçirmemesine karşın etkin olaraknitelenmektedirler.

Büyük fay kırıklarına ve şiddetli depremlereyerkabuğunun biçim değiştirmesi neden olmak-tadır, Biçim değiftiren kuşak çoğun faydan bir-kaç mil veya yüzlerce mil ötelere uzanmakta,bu uzaklık, ana faylarda daha da artmaktadır*19ü Büyük Alaska depreminde 200,000 km^ likalan-düşen ve çıkan blok olarak-devinmiştir. Çı-kan blok 12 m* atımlanmıştır,

ikincil ve etkileme fayları üzerindeki kırıl-malar kabuksal biçim değiştirmelerin en yoğunolduğu alanlarda oluşur, normal ve itki fayları-nın kırıkları ile ilintilidir. Normal ve itki fayları-nın ana kırıkları ikincil faylar üzerinde de kırık-lar oluş tararlar, ancak doğrultu-atımlı faylariçin özdeş durum söz konusu değildir.

Kuzey Amerika'da bilinen fay kırılmaları-nın yarısından fazlası ikincil faylar üzerindedir,îtki ve ikincil faylardaki kırıklar çıkan (upth-rown) blokta gözlenmekte, düşen (downthrown)blokda fazla kırüma olmamaktadır, 1071 de Fer-nando itki fayının kırılmasında çıkan blokda 2m, den fazla yükselim gözlenmiştir.

Normal faylarda kabuksal değişim ve kırıl-malar düşen blokda oluşur. Bu olgu Hebgen ben-di yakınında oluşan depremde çok iyi kanıtlan-mıştır,

Kabuksal biçim değiştirmelerin yoğun oldu-ğu kimi alanlarda fay atımı gözlenmemesin©karşın yapıların kabuksal gerînim (strain) ileeğildiği gözlenmiştir. Eylül 1954 depreminde(Orleansville yakınında) kabuksal biçim değiş-tirme kaya tünellerini 1.5 m yükseltmiştir. Dep-rem odağmdan 4 km, uzakta olan Ponteba ben-di 20 m. yükseklikte, 80 m. uzunlukta betonbent dü§ey doğrultuda döndürülmüş, depremdensonra yapılan araştırmalarda bir ucunun diğer

56 JEOLOJİ MÜHENDÎSLÎĞÎ/EKÎM 1977

ucuna göre 0,55 m . yükseldiği görülmüştür.Olay sırasında bent temeli sağlam kalmış» sade-ce temelin oturduğu anakaya meyillenmiştir. în-celeme sonunda ana kayayı kırılmadan döndü-ren etkenin çok sık aralıklı ikincil faylar olduğusonucuna varılmıştır.

Benzer Örnek San Fernando fayının kırıl-ması île (1971) Les Angeles bent yerinde görül-müştür. Tasarım evresindeki bent yerinde fay-lanma Öncesi ve sonrası deneştîrîldiğinde, sol pa-yanda duvarının 0,55 m, sağ payanda duvarınında 0.32 m. meyillendigi saptanmıştır, 400 m, likyatay aralıkta ortalama 0.28 m. meyiLenme göz-lenmiştir. İkincil faylar üzerindeki kırıklar, anafay üzerindeki kırıklardan 25 km. uzakta oluş-muş, ancak uzaklıkla doğru orantılı olarak ye-ğinlik azalmıştır. Bu tür faylanmalar beton bentmühendisliği yönünden son derece önemlidir.Beton bentlerin duyarlı kesimlerinde kimi kez 1cm. lik farklı devinim istenilen güvenlik sınır-larını aşabilmektedir.

FAY-ZAMAN lUŞKtSt:PAYLANMANIN YİNELENMESİ

Geçmişteki faylanmalarm belgeleri mühen-dis© çok az yararlı bilgi sallamaktadır. Oysatasarım evresi faylanma olayının gözlenmesi içinçok kısa bir süredir.

Ana fayların jeolojik zaman içinde binler-ce kez yinelendiği yadsınmaz bir gerçektir. Ka-buksal germimin (strain) jeodetik ölçümleri buolguyu doğrulamaktadır. Örneğin; San Andresfayının batısındaki kütle, doğusundaki kütleyegöre yılda 3 cm, devinmektedir .Bu geriniminindevirli kırılmalarda değişeceği varaayılırsa 100-200 yıl aralıklı ve 3-6 m atımlı kırılmalar olası-dır. Geçmişte fayın yinelenmesi bu aralıklarlaolmuştur.

Daha önce devinimi belgelenemiyen ikincilfaylarda yinelenme olasılığını belirlemek tümvarsayımlara karşın olanaksızdır. Bu tür fayla-rın jeolojik ve C14 tekniği ile yapılan araştırma-ları, Holosen alüvyonlarını atımladığını kanıtla-mış, ancak ayrıntılı bilgi edinilememîştîr.

Geçmişteki faylanma olaylarının incelenme-si bir anlamda çok önemlidir. Belgeler etkin fay-

ların uzun süre (50 yıl veya daha fazla) kırıl-ma göstermediğini kanıtlamıştır. Bu olgu du-yarlı aygıtlarla yapılan ölçümlerlede doğrulan-mıştır.

Mühendisin ilgisini çeken soru baylanma nezaman olacak" tır. Bu soruyu ne aygıtsal ölçüm-lerle ne de jeolojik verilerle kesin olarak yanıt-lamak olanaksızdır. Ancak faylanmanın ani ol-madığı, sadece gerilimin yoğun olduğu nokta-lardaki atımlanmanın ani olması mühendisinözen göstermesi gereken bir konudur, Birçok du-rumlarda» kalıcı gerilimlerin neden olduğu hızlıyığışımlar (rapid creep) depremden sonra gün-lerce sürmektedir.

FAYLANMA OLAWNIN^EOLOJmARAŞTIRMA YÖNTEMLERİ

Genel

Faylanma olayının ayrıntılı değerlendiril-mesi geniş kapsamlı bir konudur* Burada, yakıngeçmişteki deneylerin ışığında f aylanmanın anakavramları vurgulanacaktır.

Bend yerlerindeki faylanma olayı araştırı-lırken genellikle bölgenin depremliliği çalışma-ları ile birlikte yürütülür. Araştırmalar bölgedakibütün etkin fayları (tent yerinden veya göl ala-nından geçmese bile) kapsamalıdır* Deprem sı-rasında etkin faylar boyunca büyük yer kayma-ları olağandır. Bu nedenle fay araştırmalarısürdürülürken bendi etkileyecek olasıyer kay-malarına da özen gösterilmelidir.

Faylanma olayının en güvenilir kanıtlarıjeolojik araştırmalarla elde edilir. Kimi kez böl-genin depremlîliği konusunda yapılan aygıtsalölçümler, germim (strain) ve yığışım göılemle-ri de gereklidir. Ancak geçmişte faylanmanınolup olmadığını kanıtlayacak verilerin yüzey je-olojisi ile derlenmesi birincil amaçtır.

Son yularda nükleer enerji santralları vebüyük bentlerin güvenliği bakmamdan faylanmakonusu önem kazamış, araştırmalar artmıştır.Geçmişin deney birikimi ve gelişen bilgilenme ilegeniş kapsamlı, ayrıntılı çalışmalar faylanmaolayını aydınlatacak konularda derişmektedir.Çalışmaların tüm amacı derlenen jeolojik veri-lerin yardımıyla fayların etkin veya edilgenliği-

JEOLOJİ MÜHENDİSLİĞİ/EKİM 1977 57

ni saptamaktadır. Ayrıntılı ve bütünlenmiş araş-tırmalar sonucu fayların niteliklerini saptaya-mamak olasılığı çok azdır. Etkin fayların devi-nimleri yüzey jeolojisi ve topografyada ayrışmave a§mma işlemi ile kolay kolay silinemeyecekizler bırakmaktadır.

FAY ARAŞTBBMALABmiN DOĞASI

Fayların jeolojik değerlendirilmesi temelolarak şu varsayıma dayanmaktadır. Fa^ yakınjeolojik geçmişte kırılmıpa gelecekte kırılmaolasılığı var, tersi durumunda kırılma olasılığıyoktur. Son faylanma zamanı jeolojik-jeomorfo-lojik ilişkilerle saptanmaktadır. Fayın niteliği,devinimin konumu gegmiş jeolojik olaylardanderlenir.

Jeolojik çalışmada ilk sorun, tasarlanan bentyerinden fay geçip geçmediğini saptamaktır. Busorun çalışmaların ilk aşamasında çözülür veyaçözülmez Fayların varlığı gözlendikten sonra,fayların niteliklerini (etkin-edilgen) belirlemeçalışmaları sürdürülür.

Çalışmalar ilk aşamada yapılır. Birinci aşa-ma, jeoloji, bölgesel tektonik ve genel deprem«lilik konularım içerir, 200-300 km. yarı-çaplı biralanı kapsar. Bu aşamada bent yerine etkiye-cek birincil jeolojik yapıların niteliği, depremlili-ğe yönelik olarak irdelenir. Diğer bîr deylfle ay-rıntılı alan çalışması için bilgi derleme ve düzen-leme bu aşamada yapılır.

ikinci aşama ayrıntılı jeolojik haritaiamayıiçerir. Yüzeyde ve yeraltı çalışmalarında gözle-nebilen fayların nitelikleri, türleri ve davranış-ları irdelenir. Özel hava fotoğrafları çalışmalarayardımcı olur. Ek olarak, bütünleyici çalışmalar-Örneğin araştırma çukurları ve delikleri, jeofi-zik bu aşamaya özgüdür.

Fayın varlığım kanıtlayan veriler, fay devi-niminden sonra korunmuş yapıların yüzeydengözlenmeaî ile elde edilebilir. Fayların yüzeydengözlenebilen kimi ayırtman özellikleri şunlar-dır:

(a) Önceki faylanmada oluşan, aşınma işle-mi ve daha genç çökellerce bozulmamışşevler (scarps)

(b) Vadi değiştirmiş akarsular

(c) Yakm aralıklı özdeş formasyonlardafarklı yeraltısu düzeyleri

(d) Farklı bitki örtüsü(e) Yer kaymaları(f) Terkedilmiş alüvyon taraçaları

Öncelikle hava fotoğraflarından ayırtlananbu özelliklerin kimilerine başka jeolojik olaylar-da neden olabilir, örneğin; sert kaya katmanla-rı hava fotoğraflarında fay şevi olarak gözLene-bilîr. Yanlışlar alan çalışmalarında giderilmeli-dir.

GENÎŞ ALANDA YAPILMASI GEBEKENÇAUŞMALAB

Faym en son devinimini kanıtlayan olgularfaym belirli kesitlerinde görülür. Bu nedenlebent yeri çevresinde yapılan araştırmalardansağlanan veriler kesin yargılar için yeterli değil-dir. Çalışmalar fay boyunca yeterli bir uzaklı-ğa kadar yapılmalıdır. Çalışma sonuçlarının gü-venirliliği harcanan emeğe ve çalışma alanınınboyutlarına bağlıdır. Söz konusu araştırmabent yerinin 100 km, uzağına kadar sürdürül-melidir.

En önemli sorun, vadi boyunca alüvyon al-tında bulunan ve bent yerini kesen faylardır,Akarsuların aşmaırınası ile fay kanıtları sîllııdl-ğinden, kuşku duyulan bu tur fayların araştır-maları bant yerinin uzağım da kapsamalıdır.

Su bölüm çizgileri fayın bîr akarsu vadisin-den diğerine geçiş alanlarıdır. Paylanmanın jeo-morfolojik olguları buralarda lyî korunmuştur^ipuçları İçin en uygun yerlerdir.

Geçmiş dönemlerde deprem bölgelerindekurulan birçok bendin ayrıntılı jeolojik araştır-ması sadece bent yerinde yapılmış, güvenlik açı-sından istenilen sınırlara ulaşmamıştır. Bu türuygulamalar artık geçerli değildir, ara§tirmalärjeolojik koşullara gore bent yerinin belirli uzak-lığına kadar yapılmalıdır.

AEAŞTIRMA HENBEÔÎ (Test trendies)

Çağdaş araştırmalarda istenilen yöntem«lerden bîri de kuşkulu alanlarda araştırma hen-deği açarak fay izlerini gözlemektir. Bu yöntem

58 JEOLOJİ MÜHENDÎSLÎĞÎ/EKİM 1977

özellikle son yıllarda önem kazanmıştır* Yüzey-den gözlenemeyen kimi fayların etkin veya edil-genliği araştırma hendeklerinden elde edilen ve-rilerle doğrulanabilmektedir, örneğin ; CadarSpring bent yerindeki çalışmalar (Çizim 5).

, Dofa! yeryüzü

Çizim 5Î Cedar bendi| Araştırma hendeklerinde yüzek-lenen küçük bir etkin fayın gÖrünÜşiL

Araştırma hendeklerinde yapılan çalışma-ların ana amacı yüzey çökellerinin fayla atım»lamp atımlanmadığmı saptamaktadır. Ayrıcahendeklerden alınacak karbonlu gereçler üzerin-de radiometrik yaş saptaması yapmak olanağı^ardır. Hendeklerin gok derin olması zorunlu de-ğildir, yüzey jeolojisi ile iyi belirlenen bir yer-de 2-4 m# derinlik yeterlidir. Araştırma hendek-lerindekî olguların iyi gözlenmesi iğin duvarlarözenle temizlenmeli, en küçük ayrıntıyı görebi-lecek nitelikte olmalıdır.

Hendeklerde fayın jeolojik zaman içindebirkaç kez yinelendiğini gözlemek olasıdır. De-rinlerdeki yaşlı çokellerin genç çökellere göredaha fazla atımlanmı§ olması böyle bîr olgununkanıtıdır. Coyote Creek fayı, araştırma çukur«larından edinilen bilgilere göre son 3000 yılda150-200 yıl aralıkla yinelenmiştir.

Araştırma çukurlarında yüzleklenen faykilleri temelin altında uzanan fay boyunca olu«lan aşınma konusunda yargıya varmayı kolay-laştırır* Ancak fay kilinin niteliği fayın etkin-liğini kanıtlamak için yeterli değildir. Fay küm-deki cilalı yüzlerin ve kayma çizgilerinin yönü,faylanma yönünü saptarken çoğu kez yanlışlara

neden olur. Yüzeye yakın yerlerde fay kilinin sı-kışıp, yukarıya doğru devinme eğilimi vardır.Bu devinme fayın atımından bağımsız olmasınakarşın cilalı yüz ve kayma çizgileri içerebilir.

FAY ATIMINI OLASILAMAK (Tahmili etmek)

Jeoloji mühendisi, etkin fayların gele-cekteki olası kırılma boyutlarım birkaç yön-temle saptamağa çalışır. Bu çalışmasındaaygıtsal ölçümlerden, geçmişteki kırılmala-rın sayısal verilerinden ve araştırma hen-deklerinden yararlanır, Fayı izleyerek uzun-luğunu saptamak, olası atımların nicelikle-rini daha iyi belirler, Atımlamada fay tü-rünün de Önemli etken olduğu unutulmamalıdır.Kilometrelerce uzunluktaki doğrultu atımlı birfayın atımı bir kırılma veya bir deprem süresin-ce 1 m. den fazla değildir. Buna karşın 10 km.uzunluktaki itki fayının atımı bir kırılmada 2-3m. olabilir. Örneğin, Kaliforniya depreminde(1971) San Fernando fayında kırılma uzunluğu15 km. olmasına karşın atım 2 m. olmuştur.

Olasılama yöntemlerinden biri de; kırılma-nın fay uzunluğunun i%60 kadarı olacağı, atı-mın ise özdeş faylarda geçmişteki atım niceliği-ni aşmayacağı biçimindedir.

BENT TA5ARIMLAKÏNBA ETKENFAYLABIN YOBÜMU

Fay etkinlîğînüı değerlendirilnıesî

Jeolojik çalışmalar tamamlandıktan sonratasarımcı yapının ömrü boyunca fayın kırılıpkırılmayacağı konusunda karar vermelidir. Jeo-loji mühendisinin kuşkulu olduğu kimi faylariçin tasarımcı "evet" veya "hayır" demek zo-rundadır. Ancak jeoloji mühendisinin kesinlikleetkinliğini veya edilgenliğini saptadığı faylar ko-nusunda tasarımcı jeoloji mühendisine güvenme-lidir.

Fayların bağıl etkinliği

Alan çalışmalarında jeoloji mühendisi, ben-din ömrü boyunca fayların kırılma olasılığı ko-nusunda belirli düşünceler geliştirir. Bağıl etkin-liğin sınıflandırılması ilk çalışmalarda çok ya-

JEOLOJt MÜHENDtSLÎĞÎ/EKÎM İ977 59

rarlı veriler sunar. Bent yeri seçenekleri bunabağımlıdır. Ancak bağıl etkinlik sınıflandırmasıbent türü seçimi ve tasarımına fazla etkimez.

Bu konu bir örnekle açılabilir. Bent yeri içinbirbirinden kilometrelerce aralıkta iki seçenekvardır. Her iki seçenekten de fay geçmektedir.A bent yerindeki faym son 10,000 yıl içinde bir-kaç keı kırıldığı kanıtlanmış, bu nedenle faymetkinliği kesinlik kazanmış, bendin ömrü boyun-ca yinelenme olasılığı fazla. Öte yanda B bentyerindeki fay genç sökellerle Örtülmüş, son10,000 yıl İçinde kırılmadığı, ancak son 35.000yıl içinde kırıldığı saptanmış, tanımlamalaragöre bu fayda etkin olarak nitelenir, fakat Abent yerindeki fay derecesinde değil.

Diğer koşulların özdeş olduğu varsayılırsa ;B bent yeri A bent yerine yeğ tutulur. Jeolojikveriler A bent yerindeki faym kırüma olasılığı-nın B bent yerindekine göre fazla olduğunu gös-termektedir. Ancak bina tasarımı —her iki fay-da etkin olduğu için— özdeş olacaktır.

Kuşkulu etken faylar

Kimi kez, ya araştırmaların yetersizliğin-den, yada sınırlı alan çalışmalarından ötürü fa-yın niteliği konusunda yargıya varılamaz. Örne-ğin ; araştırmacı Orta Pliestosen yaşlı bir çöke-lin faylandığım gözleyebilir, fakat son 85.000yıl için faylandığım kanıtlayacak verilerdenyoksundur. Bu nedenle faym etkinliği kuşkulu-dur. Tüm bunlara karşın jeoloji mühendisi, yinede fayın niteliği konusunda esnek yorumlar ge-tirmek durumundadır. Yerel jeolojik verilerin ye-tersiz olduğu durumlarda, bölgesel jeoloji, jeo-morfoloji ve bölgesel depremliliğin aygıtsal öl-çümleri ile yargıya varılabilir. En azından son35*000 yıl içinde kırılma olasılığı %50 olarak dü-şünülebilir. Bent tasarımcısı, jeoloji mühendisi-nin sunduğu tüm verilere özen gösterecek çalış-malarını sürdürür ve bendin kurulup kurulma-yacağı konusunda son sözü söyler.

Şiddetli deprem bölgelerindeki tüm faylar«karşıtı kamtlanmadıkça-etkin olarak nitelenir.Bu denli kararlı olmak, bendlerin çok duyarlıyapılar olması ve yenilmeleri durumunda ekono-miyi jinsan yaşamını çok fazla etkîliyeceğindenötürüdür.

Depremsk bölgelerdeki faylar

Yakın jeolojik geçmişte faylanmanın ka-mtlanamadığı bölgeler depremsiz olarak onanır*Bu bölgelerdeki bent yerinde bulunan faylarınkırılma olasılığı deprem bölgelerine göre çokazdır. Bununla beraber tasarımlanan bent yerin-de yine de ayrıntılı çalışma yapmak zorunludur.

Sismoloji biliminin gelişmesi ile birlikte,yeryüzünde depremsiz olarak nitelenebilecekve deprem geçlrmeyeceği konusunda güven du-yulabilecek çok az alanların bulunduğu ortayaçıkmıştır. Depremsiz alanlarda fayların edilgen-liğini kanıtlayacak veriler hemen gözlenebilir,ancak bu gözlemlerin belgelenmesi zorunludur.Özellikle bendin ve göl alanının büyük olmasıdurumunda, bölgesel jeolojisi az bilinen alanlar-da, depremsiz olmasına karşm fayların çok iyiaraştırılması gerekmektedir.

Göl alanın m oluşturduğu depremler

Geçmiş yıllarda göl alanının dolmasındanoluşan birçok deprem gözlenmiştir. Üstelik budepremler, depremsiz olarak nitelenen alanlardaoluşmuştur. Olayların irdelenmesi göl alanları-nın dolmasının büyük depremlere bile neden ola-bileceğini göstermiştir. Bu olgular özellikle dep-remsiz bölgelerde —büyük bent tasarımlarınasismik yönden yeni sorunlar getirmiştir* Bu ne-denle depremsiz bölgelerde tasarımlanan bentleriçin aşağıdaki sorunların yanıtları gereklidir.

1) Edilgenliği saptanan 10-20 km, uzun-luğundaki bir faym göl alamndan geçmesi du-rumunda olası faylanmalara karşın bent yapıl-malı mLo?

2) Göl alanının dolması ile etkinlik kaza-nacak faylara karşı alınacak önlemler neler-dir,,,?

Bu koşullarda oluşan yüzeysel faylanmaaşağıdaki nitelikleri içermektedir. Tartışmalaraı§ık tutacak olan bu niteliklere özen gösterilme-lidir:

1) Göl alanının oluşturduğu depremler enfada M = 6*4 şiddetinde olmuştur. Bu şiddet-deki depremlerin belirli atımlara neden olmasıolağandır.

2) Göl alanının oluşturduğu depremlerfaylar üzerindedir.

60 JEOLOJİ MÜHENDÎSLÎĞt/EKÎM 1977

3) Bu tür depremler sığdır.4) Birçok alanlarda yapılan odak meka-

nizması çalışmaları, anılan depremlerin suyundirek etkisinden çok, tektonik gerilim özgürlen-mesînden ötürü oluştuğunu kanıtlamıştır. Bunedenle, depremsiz bölgede bile olsa, göl alanınınoluşturduğu depremler normal tektonik devi-nimlerdir, diğer depremler gibi yüzey faylanma-sma neden olabilirler. Ancak bu tür depremle-rin çok seyrek olduğu da gerçektir.

ETKÎN FAYLARA KABŞI ÖNLEMLEE

Beton bentler© karp dolgu bentlerEtkin fayların bent temellerini kestiği alan-

larda beton bentlerden kaçınılmalıdır. Bu an-layış endüstride genel bir olgudur. Etkin fayla-rın oluşturduğu biçim değiştirmelere (defor-masyon) dolgu bentler güvenlikle karşı koyabi-lirler, öte yanda beton bentlerin durumu tar-tışma konusudur,

Dolgu bentler için en Önemli sorun fayda-lanma sırasında oluşacak çatlaklardan suyunkaçmasıdır. Ancak böyle bir tehlike iyi tasarım-lanacak bir çekirdek ile denetlenebilir. Dolgubentlerde, olası fay atımlarına karşı bendin bo-yutlarına da (doruk uzunluğu ve genişliği, vb,,,îözen gösterilmelidir.

Beton bentler doğaları gereği katı ve kırıl-gandır. Birkaç örneğin dışında (beton ağırlık.,,)bendin güvenliği ana kaya ve çimento arasında-ki bağlama (bond) kuvvetlerine bağlıdır. Düşeybileşenli bir fay atımı bu kuvvetleri ortadan kal-dırır. Beton ağırlık bentlerdeki faylanma da,bent ile temel arasındaki kuvvetleri kopararakkaldırma (uplift) basıncını arttırır. Basınç te-meldeki makaslama (kayma) direncini azalta-rak bendin yenilmesine neden olur. 1928 de Ka-uf orniya'daki St.Franeis bendinde bu olaylargözlenmiştir. Beton kemer bentlerde toe her-hangi bir yönde oluşacak 0.25 - 0,50 m.lik bağıldevimin bendi bütünüyle yener.

Uzmanlar deprem bölgelerinde bulunan, et-kmMfi tam olarak santanamamış faylar üzerin-de beton bentleri önermemektedirler. Ana ne-den, azda olsa faylanmş, olasılığının bulunması-dır. Bent yenilmesinin sonuçlarının Önemi ilkevrede beton bentlerin tasarımlarda yeralma-masını öngörmektedir.

Tasarımlarda dolgu bent seçiminin önemliyararları vardır. Temel kazısı sırasında fayla-rın etkinliğini kanıtlayacak veriler gözlenmesidurumunda, tasarımda kolayca değişiklik yapı-labilir. Beton bent için koşullar çok değişiktir,ya bendin yapımı sürdürülür, ya da vazgeçilir.Birçok beton bent kazı sırasında gözlenen fay-lar nedeniyle dolgu bent olarak değiştirilmişler-dir. Buna karşın dolgu olarak tasarımlanıp son-radan beton bent olarak değiştirilen örnek yok-tur.

îtki faylarında çıkan blokun (upthrowablok) ve normal faylardaki düşen blàkun (do-wnthrown blok) birkaç kilometre Ötesinde tasa-rımlanan beton güvenliği çok kuşkuludur. Böy-le bent yerleri ana faylar üzerindeki deprem-lerden etkilenirler ve en küçük devinimlere kar-şı bile önlem almak olanaksızdır.

Baylanmanın şiddeti ve atım türü

Bent tasarımcısı, faylanmanın olası şiddetinive yönünü bilmek zorundadır. Dolgu bendi vekoruyucu çekirdeğini bu verilere göre tasarım»layacaktır. Olasılıklarda jeoloji mühendisininalan çalışmaları ve tarihsel deneylerden edinilenbilgiler temel olmaktadır. Kimi kez de genel göz-lemlerle koşullar olasüamr.

Fay atımının bendin uzun ekâesine göreolan yönü, faydalanmanın şiddeti kadar önemlidir, özellikle vadiye koşut uzanan normal faylarm atımlanması, bent üzerinde diğer f aylardardaha geniş çatlaklar ve kırıklar oluşturur,

îtki faylarının ve kimi doğrultu atımlı fay-ların atımlanması makaslama düzlemlerini bas-kılar (Compression), Buna karşın bent ekseniile dar açı yapan düşey eğim-atımh faylar ben-din ufalmasına ve büyük çatlakların oluşmasınaneden olur,

Faylanmanın olasılanmasında "bağıl etkin-lik'1 temel alınamaz, karşıt durumda yanlış so-nuçlara varılır,

DOLGU BENT TASAEÏMLÂBI

Güvenlik için temel veriler

Coyote, Cedar Spring ve Palmdale bentleri,temel mühendislerine, faylanma olasılığına kar-şın dolgu bentlerin güvenle faylar üzerinde inşa

JEOLOJİ MÜHENDtSLÎĞt/EKIM 1977 61

edilebileceğini kamtlamıştır. Güvenilirlilİğin ikiana temeli vardır; etkin faylar boyunca en faz-la atımm 5 - 7 m, ortalama atımın 1 m, veya da-ha az olacağı geçmiş yıllardaki gözlemlerle sap-tanmıştır. Sadece belli başlı ana faylar üzerin-de 10 m.lik atımlar gelişmiştir. İkincisi, depremşiddeti ne olursa olsun» dolgu bentler istenilennitelikte tasarımlanabilir,

Kitisimsiz (rohesionlesK ) gereçlerde (allakoluşmaz

Kum, çakıl, Kum-çakıl karışımı ve sert ka-ya parçaları çok ince taneli (kil, süt) gereçler-den arınmış durumda bîtişlmsizdirler, çimento-laşma olmaz. Bundan ötürü anılan türdeki ge-reçler, belirli bir yükseklikte düşey olarak des-teklenmeden durayşızdırlar ve bu kütlelerdeçatlak olugması olanaksızdır. Paylanma ile olu-şacak herhangi bir çatlak anında çeperlerin çök-mesi ile kapanır. Bu özellik dolgu bentlerde kı-rılmaya karşı olumlu biçimde kullanılır.

Deneyler, yüksek dolgu bentlerde farklıoturmalardan dolayı çatlak oluştuğunu doğru-lamıştır. Bu tür olumsuzluklar bitişmişiz geçişkuşakları ile önlenmektedir, Faylanma ve fark-lı oturmalara karşı özdeş önlemler alınır, sade-ce faylanma durumu için geçiş kuşakları dahakalın olur.

Dolgu bentde kırık oluşabilmesi için, dolgugerecinde kırıkların kapanmasını önleyecek ye-terli baskılama direnci olması gerekir. Olayınmekanizması Çïzïm,6 da gösterilmiştir. Belirli hderinliğinde bir çatlak varsayılırsa, düşey düz-lemdeki "a" öğesindski Pv düşey gerilimi örtükalınlığı ile Örtünün özgül ağırlığına eşittir,( P v = h b ) , Çatlak açık olduğu için yatay ge-rilim (Ph) yoktur. Bu nedenle çatlağın açık ka-labilmesi için "a" öğesi üzerindeki tutuksuz (un-confined) baskılama (eompressive) direncinin(u), düşey gerilimden fada olması gerekir, Kar-şın durumda "a" Öğesi baskılama ile yenilir veçatlak kapanır, Kırığın kapanmadan dayanabi-

leceği en fazla derinlik hmax =u

— dir. Biti-

şimsiz kuşaklarda u = O olduğundan çatlakoluşmaz* Dolgu bentlerde geçirimsiz çekirdek ge-reci olarak kullanılan sıkıştırılmış ince tanelile-

rin tutuksuz baskılama direnci 20 — 40 ton/m2

ve özgül ağırlıkları 2 ton/m3 dür. Bu verilerden

u(max = . . formülünden) çatlakların 10 — 20

8m* derinlikte kapanmadan durabileceği görülür,daha derinlerde ise-akışkan basıncının yokluğuvarsayılırsa-çatlaklarm kapanacağı sonucu çı-kar. Yüksek toprak dolgu bentlerde doruğun 30m. altında sızma kanallarının oluşması olanak-sız görülmektedir.

Doğadaki kum ve çakü gökelleri kimi zamanyer yer gimentoludur, nehir yataklarında bu ol-gu gözlenir. Doğal çîmentolaşma olayı kimi kez,geçirîmli kuşaktaki kum-çakıl gereçlerinin deumm süre içinde çeşitli nedenlerle çimentoiaşa-cağı kuşkusunu yaratmaktadır, Doğal kü ve ça-kıllarda çimentolaşma killi gereçlerin veya yer-altı suyunun kimyasal çökelleri aracılığı ile ol-maktadır, Bu nedenle temiz doğal kum ve ça-küların-sıkıştırılmış olsa bile-çimentöiaşnıasm-dan kuşkulanmak yersizdir, 100-200 yıl gibi sü-rede, basmçda olsa, bu gereçler doğal özellikleri-ni korurlar. Bu olgu ana kayanın en az aşmanve en sert parçalarından oluşan alüvyon kum ve

62 JEOLOJÎ MÜHENDÎSLÎĞÎ/EKÎM 1977

hmax =

çakılları iğinde doğrudur. Kimi çok ayrılmış es-ki alüvyon tarağa çökelleri ve ocaktan alınmışyumuşak kayalarda yeniden çimentolaşma bek-lenebilir. Bu tür gereçlerin bitişimsiz geçiş ku-şağı olarak (cohesionless transition zone) kuklanmasından kaçınılmalıdır,

Büyük kaçaklar güvenlikle denetlenebilir

"Çatlak önleyici" olarak kullanılan bitişim-siz geçiş kuşakları, geçirimsiz çekirdekte kiminedenlerle çok büyük çatlaklar oluşsa bile, ka-çakları istenilen güvenlik sınırları içinde tutacaknitelikte tasarımlanabilir. Kaçakların denetimi,akış aşağıda iri taneli ve geçirimdi gereçlerdenoluşan bir geçiş kuşağı ile olanaklıdır. Böylecekaçak su geçiş kuşağından kaya dolgu kuşağa,buradan da akışaşağı gider.

Geçiş kuşağının (Transition Zon,e) geçirim-liliği kaya dolgu kuşağın geçirimliliğinden bir-kaç kat az olacağından, kaçak suyun niceliği(miktarı) her zaman kaya dolgu kuşağın hidrolikyetisinin (kapasitesinin) altında kalacaktır. Ge-çil kuşağının ve kaya dolgu kuşağın bağıl dere-celenmesi öyle olmalı ki, geçiş kuşağı gereçlerikaya dolgu kuşaktaki boşluklara girmemeli. Butasarım uygulanırsa olası kaçak niceliği, akışa«sağı kaya dolgu geçilin topuğundan denetimleakaçlanabilir.

Yukarda özetlenen kuramsal olguların ya«nısıra, uygulamada akışaşağı kaya dolgu kuşa-ğın görevini yaptığı birçok örnekler vardır. Buörneklerde, kaya dolgu kuşaktan geçecek suyunbütünüyle, akış yukarıda bulunan ince taneli ku-şağın geçirimlüiği ile iyi denetlenmesi duru-munda kaya dolgu kuşağın duraylılığmm etki-lenmeyeceği doğrulanmıştır,

1964 Hell Köle bendinin yenilmesine sık sıkkaya dolgu kuşağın yenilmesi neden olarak gös-terilmektedir. Hell Hole bendi, yapım arasın-da göl alanının fırtına ile yükselmesi ve tamam-lanmamif bendi aşması ile yenilmiştir, Fırtmaanında akış yukarı geçiş kuşağı tamamlanmadı-ğı için su doğrudan doğruya kaya dolgu kuşak-tan geçmiştir.

Basitleştirilmiş bîr güveni! bent örneği

Temel faylarının atımlanmasınm neden ol-duğu kırılmalara karşı dolgu bendin iki güvenlik

öğesi vardır; bitifimsiz geçiş kuşağı ve kayadolgu akışaşağı kuşağı* Çizim 7.*. de bu öğeleriiçeren bir dolgu bent gösterilmi§tir. Bu bentdekaçakların bağü niceliği diğerlerine göre fazla-dır, ancak bütünüyle güvenli olduğu bir gerçek-tir.

Kum ye çâkıt kuşağı

Çİzlin 1: Dolgu bentlerde faylanmaya karşı güveiilifinisağlayan İki ana öğesini gösterir basit bir ör-nek çizim.

Örnek olarak akışyukarı kuşağın iri, iyibağlanmış kum-çakıl içerdiği varsayılsın (Çizim7). Derecelenmeye bağımlı olarak, bu tür gereç-ten oluşmuş bir dolgu kuşağının geçirimlilik kat-sayısı 1Ö2 — 10* cm/sn arasında değişir. Akışyukarı kuşakta hidrolik eğim 1.0 tee 100 m yük-sekliğindeki dolgu bendin anılan kuşağında sukaçağı :

k = 10-* em/10^4 m/sni = 1,0Q = kiA = (10~4 m/sn) (1) (100 m)Q = 10 litre/an/m

Açıkça görüldüğü gibi bu nicelikteki su ka-çakları kaya dolgu kuşakla kolaylıkla ve güveniçinde akaçlanır Eğer bent ani fayianma ile kı-rüırsa akışyukardaki kum-çakıl gerecinin ma-kaslanarak gevşemesi geçirimliliği arttırır. Bu-na karşm kaya dolgu gerecin kütlesel hidrolikyetisi böyle durumlar için yeterli olacak biçim-de tasarlanır.

Büyük nicelikteki su kaçaklarının kaya dol-gu kuşaktan güvenle geçebileceğini doğrulamakiçin laboratuvâr ve matematiksel deneyler yapıl-mıştır. Leps (1071) yaptığı deneylerle kaya dol-gu kuşaktan yüzlerce m3/sn suyun akması duru-munda bile dolgu bendin yenilmeyeceğini kanıt-lamıştır, Bu gerçekten yararlanarak dolusavaksularının akışaşağı kaya dolgu kuşaktan akaç-landığı bentlerde kurulmuştur. Kimi bentlerdede geçirimsiz kuşağın bitirilmesinden önce ge-lişen su baskınları zarar vermeden kaya dolgukuşaktan akaçlanmıştır,

JEOLOJİ MÜHENDİSLİĞİ/EKİM 1977 68

Başka bir örnek

Dix River bendi 85 m. yükseklikte betonkaplamalı ve kayadolgu olarak kurulmuştur,Kuruluş sırasında (1925) beton kaplamadanönce büyük bir taşkın meydana gelmiş ve golalanı 18 m, yükselmiştir. Su, bende zarar ver-meden 85 m3/sn debi ile 6 günde akaçlanmıştır*

TASARIM YÖNTEBfLEBÎ

Faydalanma olasılığı bulunan herhangi birbent yerinde, tasarımlar büyük deprem olasılı-ğına da özen göstererek, depreme dayanacak ni-telikte yapılmalıdır. Deprem sırasında dolgubendin çekirdeğinde oluşacak çatlaklara karşıalınacak önlemler faylanmaya karşı da güven-liği arttırmaktadır. Dolgu bentlerin tasarımlarıoldukça yoğun bir konudur, burada önemli bir-kaç konu vurgulanacaktır*

Deprem alanlarındaki bentlerin kazısı vekuruluşu sırasında ikincil faylarla karşılaşılma-sı olağandır. Önemsiz görünmesine karşın bufaylar etkinlikleri yönünden ve yaratabileceğisorunlar açısından irdelenmelidirler* Bu neden-le deprem bölgelerindeki bentler ve göl alanlarıkazı ve kuruluş sırasında yüzieklenen fayların enküçük olası atımlarına bile özenerek tasarımlan-malıdır.

Bendin güvenliğini sağlayan ana öğelerin(doruk genişliği, bîtişimsiz geçiş kaynağı,*.) se-çimi, olası faylanmaları gözonüne alarak yapıl-malıdır. Kuşkusuz olasiliklaräa güvenilir sayısaldeğerler vermek zordur, ancak deprem bölge-lerinde ve nüfus yoğunluğunun fazla olduğualanlarda kurulacak bentlerin tasarımları daha

ayrıntılı olmalı, olasılık sınırları daha geniş tu-tumalıdır* Bu, özellikle büyük göl alanı bentleriçin zorunludur.

Bendin doruğu en duyarlı öğedir* înce ol-ması nedeniyle, oluşacak çatlakları kapatacakiçsel basıncı çok azdır. Bütün bentlerde güvenliksorununun doruklarda yoğunlaştığı düşünüle-rek, dorukda iyi bir kuşaklama oluşturmak, ge-nişliğini ve dalga payını çok ayrıntılı tasarımla-mak gerekir*

Paylanmanın sonuçlan temelin aşınma di-rencine bağımlıdır. Sert kayaya oturtulmayan,özellikle a§ınma direnci düşük olan temellerde,suyun temelin altından geçerken uzun yol ka-tetmesini sağlayacak biçimde tasarımlanmalıdır*

Bitişimsiz geçiş kuşakları her zaman kulla-nılmalıdır, Bendin faylanmaya karşı güvenliğigeçiş kuşaklarının kalınlığı ile doğru orantılıdır.Geçiş kuşakları için bitevil ve güvenilir nitelik-teki gereçler kullanılmadan önce elekten geçiril-meli ve yıkanmalıdır. Gereçlerin bol olduğu yer-lerde, yıkama ve elekten geçirme işlemlerindenekonomik yönden kaçınmak zorunlu ise, geçişkuşakları daha genîş tutularak gereçlerin bite-vilsizliğinin olumsuz sonuçları giderilir, tnce ta-neli gereç içeren kuşak bitişimsiz olmalıdır. Buküfäk "çatlak önleyici*' görevi ile birlikte doğalfiltre gibi davranarak içsel borulanmalara karşıduyarlılığı sağlamaktadır. Anılan kuşakta kul-lanılacak gereç, öteki kuşaklardaki boşluklarayıkanmayacak boyutlarda olmalıdır.

Geçirimsiz çekirdek gereçlerinin niteliklerio denli önemli değildir, her tür çekirdek gereciDİâbilir. Çok uzaklardan getirmek için yapılacakharcamanın, geçiş kuşaklarının geliştirilmesiiçin harcanması yeğ tutulur*

64 JEOLOJÎ MÜHENDÎSLÎĞt/EKÎM 1977