Eskişehir il merkezi güney bölümü temel zemin birimlerinin jeo-mühendislik özellikleri ve coğrafi bilgi sisteminin uygulanması
The geo-enginering properties of foundation soils in southern part of Eskişehir city center and applying of geographic information system
Yazar: AHMET ORHAN
Danışman: PROF. DR. HASAN TOSUN
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2005
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
ÖZETBu çalışma Eskişehir yerleşim alanı güney bölümünün jeo-mühendisliközelliklerinin belirlenmesi amacıyla yapılmıştır. Çalışma alanı, Porsuk Çayı'nıngüneyinde yerleşimin yoğun olduğu 30 km2 lik bir bölgeyi içermektedir. İnceleme alanıve yakın çevresinde Alt Eosen yaşlı konglomera-kumtaşı, Üst Miyosen yaşlıkonglomera-kumtaşı, kiltaşı-silttaşı ve kireçtaşı, Pleyistosen yaşlı kırıntılılar veyerleşimin büyük çoğunluğunun yer aldığı bir alanda iyi pekişmemiş Kuvaterner yaşlıgüncel alüvyon bulunmaktadır. Çalışmanın temel konusunu oluşturan alüvyon,tabandan tavana doğru kum-çakıl, kumlu düşük plastisiteli silt-kil, yüksek plastisitelikil, kumlu, killi-silt ve bitkisel toprak şeklinde ayırtlanmıştır.Bölgenin mühendislik jeolojisi özelliklerini belirleyebilmek amacıyla, toplam170 sondaja ait 1394 adet örselenmiş ve 383 adet örselenmemiş örnek üzerinde temelzemin profilinin fiziksel ve mekanik özellikleri tespit edilmiştir. Bölge ile ilgilijeolojik, jeomorfolojik ve tektonik veriler toplanarak bilgisayar ortamına aktarılmıştır.SPT verileriyle karşılaştırma amacıyla belirli bir alan için presiyometre deneylerigerçekleştirilmiştir. Eskişehir yerleşim alanı içinde sismik risk analizi yapılmıştır.Belirli örnekler üzerinde X-ray difraksiyon analizleri yapılarak kil mineral tipleribelirlenmeye çalışılmıştır. Bu çalışma sonucunda etkin kil mineral tipinin illit vemontmorillonit olduğu ortaya çıkartılmıştır. Bilindiği üzere bu tip kil mineralleriyüksek şişme potansiyeline sahip olduğundan, ilgili alanlarda su deposu, tek katlı gibihafif yapıların projelendirilmesinde dikkat edilmesi gerekmektedir.Daha ileriki aşamalarda bölge ile ilgili yapılmış olan sondajlara ait verilerdenCoğrafi Bilgi Sistemi (CBS) ortamında bir veri tabanı oluşturulmuştur. Özellikleinceleme alanı sınırı içinde bulunan sınırlandırılmış bir alan içinde temel birimlere aitjeo-mühendislik özelliklerin belirlenmesi amacıyla mühendislik jeolojisi haritalarıoluşturulmuştur. Bu amaca ulaşmak için özellikle alüvyonu detaylı olaraktanımlayabilmek için 9 farklı hattan jeolojik kesitler alınmıştır. Böylece ilgili alanınjeolojik özellikleri üç boyutta değerlendirilebilmiştir. İnceleme alanının jeo-mühendislik özelliklerini belirleyebilmek amacıyla yine 9 farklı hatta SPT kesiti ve 10.5m derinliğe kadar her 1.5 m'den geçecek şekilde SPT zon haritaları üretilmiştir.Çalışmada, 6 m derinliğe kadar her 1 m'den geçecek şekilde Birleştirilmiş ZeminSınıflama sistemine göre zemin sınıfı zon haritası oluşturulmuştur. İnceleme alanıylailgili üç boyutlu görünüm, kontur ve eğim haritası hazırlanmıştır. Farklı değişkenlerinbirbiriyle karşılaştırılması suretiyle yorum ve denklemler üretilmiş ve istatistikseldeğerlendirmeler yapılmıştır.Yapılan bütün bu çalışmaların sonucunda inceleme alanının kuzey vekuzeybatısında düşük plastisiteli kil, güney ve güneybatısında ise yüksek plastisiteli kilbulunduğu belirlenmiştir. Eskişehir kent merkezinin de bulunduğu alanda PorsukÇayı'na yakın olan kesimlerde SPT darbe sayılarının düştüğü görülmektedir. SPTdarbe sayıları plastik kıvamdaki örneklerde genel olarak 2-30 arasında değişirken, yarıkatı-katı kıvamdaki örneklerde 14-45 arasında değişmektedir. Serbest basınç dayanımıdeğerleri ise geniş bir aralıkta değişmektedir (29-517 kN/m2). Likit limit değerleri 29-92, plastisite indisi değerleri ise 3-53 arasında değişmektedir. SPT darbe sayısı ileserbest basınç dayanımı değerleri arasında plastik ve yarı katı-katı kıvamdaki kilörnekler üzerinde doğrusal bir ilişki belirlenmiştir. Ayrıca SPT darbe sayısına bağlıelde edilen deformasyon modülü ve presiyometre ile elde edilen modül değeri arasındada doğrusal bir ilişki elde edilmiştir. Böylece çalışılan sahaya ilişkin, uygulamacılaraprojelendirme ve jeoteknik çalışmalarda kullanılabilecek nitelikte ön bilgi amaçlıharitalar, veriler ve ampirik ilişkiler oluşturulmuştur.Anahtar Kelimeler: Eskişehir, Mühendislik Jeolojisi, Coğrafi Bilgi Sistemi,Presiyometre, SPT, Zon Haritası.

Abstract:
SUMMARYThe purpose of this study is to determine the geo-engineering properties of thesouthern part of the Eskişehir urban area. The study area is of about 30 km2 denselypopulated part of Eskişehir in the southern courses of the Porsuk River. The study areaand its vicinity are composed of conglomerate-sandstone Lower Eocene age,conglomerate-sandstone, claystone-siltstone and limestone of Upper Miocene age,detritics of Pleistocene age and recent loose alluvial deposits of Quaternary age whichcover most of the residental area. The units of the alluvial deposits, which is the mainfocus of the study, are delineated as sand-gravel, low plasticity sandy silt-clay, highplasticity clay, sandy clayey silt and vegetable soil from bottom to top.Physical and mechanical characteristics of the soil profile are determined in1394 disturbed and 383 undisturbed samples from a total of 170 boreholes to investigatethe engineering geology properties of the region. Geological, geomorphological andtectonic data of the region are compiled as database in computer.Pressiometer tests are conducted in a selected area for comparison with SPTvalues. A seismic risk analysis is carried out in the urbanized area. Clay minerals ofsome samples are determined by XRD analysis. The main clay minerals found are illiteand montmorillonite. These type of clay minerals posses high swelling capacities andhence caution is to be taken in designing structures like water reservoirs, one storeybuildings in such areas.A database is created in Geographic Information System (GIS) from the data ofboreholes in the progressive stage of the study. Engineering geological maps areprepared to determine the geo-engineering properties particularly of foundation soil in aselected area. For this purpose, nine different cross-sections are drawn to decipherspecifically the alluvial deposits in detail. Hence geological characteristics of the areaare evaluated in a three dimensional mode. Nine different SPT sections and SPT zonemaps are produced at every 1.5 m to a depth of 10.5 m to define the geo-engineeringproperties of the investigation area. Soil class zone maps are prepared at every 1 mdown to a depth of 6 m following the norms of Unified Soil Classification System. Athree dimensional model, a contour and a slope map are formed for the investigationarea. All the variables are cross-checked for comparative analyses and testedstatistically for the interpretations and comments.The results of this study reveal that the north and northwestern part of the studyarea are composed of low plasticity clay and the south and southwestern part are of highplasticity clay. SPT blow counts decrease in places close to Porsuk River in down-townarea of Eskişehir. SPT blow counts range generally in between 2-30 in plastic sampleswhereas the range is in between 14-45 in solid and semi-solid samples. The uniaxialshear strength have a wide range varying from 29 to 517 kN/m2. The liquid limit andplasticity indices range in between 29-92 and 3-53, respectively. A linear relationshipexists between SPT blow counts and uniaxial shear strength values of the plastic clayand solid and semi-solid consistency clays. A linear relationship also exists betweendeformation module of SPT blow counts and the pressuremeter test results. As a resultof the study, the basic information maps, data and empirical relatonships are created forpractical use in design and geotechnical studies.Keywords: Eskişehir, Engineering Geology, Geographic Information System,Pressiometer, SPT, Zone Map.