Kentsel planlamaya yönelik Yenişehir (Bursa) ilçesinin jeofiziğin DES ve MASW yöntemleri kullanılarak seviye haritaları boyutunda incelenmesi
Investigation of Yenişehir (Bursa) districton level mapsfor urban planning using VES and MASW methods of geophysics
Yazar: MURAT BAYRAMOĞLU
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SEVDA ÖZEL
Sivas Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Jeofizik Mühendisliği = Geophysics Engineering
Dizin: Düşey elektrik sondajı = Vertical eletric sounding ; Mühendislik jeofiziği = Engineering geophysics

Özet:
Bu tez,Yenişehir (Bursa) ilçesinin özellikle K-KB-GB tarafı ile sınırlı yaklaşık 1024 hektar bir alanda yapılan sığ arama amaçlı jeofizik çalışmaları kapsar. Jeofizik ölçümler, Mesudiye formasyonu ve alüvyon birimler üzerinde alınmıştır. Arazide uygulanan jeofizik yöntemler MASW(Multi-channel Analysis of SurfaceWave) yöntemi ve DES(VerticalElectricalSounding) ölçü alma tekniğidir. MASW verileri toplam 40 adet sismik profilde veDES verileri toplam 20 adet jeofizik sondaj noktasında toplanmıştır. Ayrıca toplam 120 yıllık zaman için UDİM verileri ile bazı depremsellik parametreleri de hesaplanmıştır. MASW uygulamasında4.5 Hz'lik 12 adet jeofon kullanılarak ve toplam iki ofset atışı (ters ve düz atış) yapılarak sismik veriler kaydedilmiştir. DES yönteminde, düşey yönde değişen, 1B elektrik sondaj ölçüleri toplanmıştır. Sismik verilerle öncelikle zeminin dinamik elastik parametreleri ve tabakalanma durumu ve sismik hızlar hesaplanmıştır. Bunun için dispersiyon eğrileri ve 1B sismik hız-derinlik grafikleri ve daha sonra 1B grafikler birleştirilerek 2B VS ve VP kesitleri hazırlanmıştır. 2B sismik kesitler ise üç farklı derinlik için Vs ve Vp seviye haritalarına dönüştürülerek, inceleme alanı 3B olarak da incelenmiştir. Elektriksel görünür özdirenç verilerinden ise 1B derinlik-elektrik özdirenç grafikleri ve daha sonra 2B özdirenç kesiti ve 3B özdirenç seviye haritası hazırlanmıştır. Böylece zeminin jeofiziksel özellikleri, jeolojik tabakalanma, zemin-yapı ilişkileri 1B-2B-3Bolarak ortaya konulmuştur. Sismik çalışmada iki sismik hız tabakası, elektrik çalışmada ise 2-4 arasında değişen özdirenç tabakaları belirlenmiştir. VS30 kayma dalgası hızlarının yaklaşık 207 m/sn ile 342 m/sn arasında değiştiği belirlenmiştir. Gmax, Ed, K ve σ seviye haritalarına göre -kuzeye doğru gittikçe- oldukça gevşek ve gözenekli olarak sınıflandırılan alüvyon birimlerden, daha sıkı zemin özelliğindeki Mesudiye formasyonuna geçişin başlaması ile sismik hızların yükseldiği gözlenmiştir.Bu nedenle Mesudiye formasyonunu oluşturan birimlerin alüvyon birimlerden daha sıkı olduğu vePoisson oranlarınında bu sonucu desteklediği gözlenmiştir. Çalışma alanının genel olarak yüksek poroziteli (gözenekli) ve suya doygun olduğu ve çoğunlukla güneye doğru bu özelliklerinin arttığı belirlenmiştir. Yoğunluk değerlerinin ise yaklaşık ilk 10 m için ortave 10 m'den sonra ise yüksek olduğu ve jeolojik birimlerle uyumlu olduğu gözlenmiştir. Düşük özdirençli alanların 8-30 Ohm.m arasında ve yeraltısuyu seviyesi derinliklerinin ise 5-25 m arasında değiştiği belirlenmiştir. Seviye haritalarına göre ise kuzeye doğru gittikçe (oldukça daha düşük özdirençli olarak sınıflandırılan alüvyon birimlerden), daha yüksek özdirenç özelliğindeki Mesudiye formasyonuna geçişin başlaması ile özdirenç değerlerinin yükseldiği gözlenmiştir. Dolayısıyla elektriksel özdirenç sonuçlarının sismik hızlarla ve dinamik parametre sonuçlarıyla (hem yatay yönde ve hem düşey yönde) uyumludur. Ayrıca derine doğru değişen özdirenç değerlerine göre korozyon derecesi orta korozif-korozif olarak değerlendirilmiş olup, yapılacak yapılarda, uzun süreli ve sağlıklı olması için kullanılacak malzemelerin korozyona dayanıklı olarak seçilmesine dikkat edilmesi gerektiği anlaşılmıştır.
Deprem verileri ise Probabilistik Deprem Tehlike Analizi (PDTA) vepik ivmelerden pik yatay yer ivmesi (PGA) değerlerini hesaplamak için kullanılmıştır. M-logN değerlerinin birbiriyle ters orantılı doğrusal bir ilişki gösterdiği belirlenmiştir. Başka bir deyişle, deprem büyüklüğü arttıkça, daha büyük bir depremin olma olasılığının daha uzun bir tekrarlama yılı ile gerçekleşebildiği hesaplanmıştır.Büyüklüğü ≤5.5 olan depremlerin 10, 50, 75 ve 100 yıl içinde tekrar olma sıklıklarının daha yüksek olduğu, ≥6 olan depremlerin ise tekrar olma sıklıklarının azaldığı belirlenmiştir. POD (ProbabilistikOlasılık Dağılımı) hesaplamalarında büyüklüğü 6, 6.5, 7 ve 7.5 olan her deprem için 10, 50, 75 ve 100 yıl içinde olacak bir depremin olma olasılığı ve ortalama tekrarlanma sayısı,dört adet amax değeri için hesaplanmış ve ortalama amax=0.31g olarak hesaplanmıştır. ESC (EuropeanSeismologicalCommision) standartlarına göre0.31g ≥0.24 g olduğu için risk düzeyi yüksek tehlike olarak belirlenmiştir. Sıvılaşma riski, belirlenen yeraltısuyuile de ilişkilendirilmiştir. Güneyde alüvyon birimlerde yaklaşık 5-6 m'lerden başlayarak, kuzeye doğru düzenli bir artış gösterdiği belirlenmiştir. Kuzeyde Mesudiye formasyonu içinde ise yaklaşık 90 m derinliğe kadar düştüğü gözlenmiştir. Mesudiye formasyonunun ortalama yer büyütmesi=2.21 olup, A (düşük) sınıfı ve alüvyonların ortalama yer büyütmesi =2.51 olup, B (orta) sınıfı olarak sınıflandırılmıştır. Bu sonuçlar, hesaplanan ortalama amax değeri ve ince çakıllı kumlardan oluşan alüvyonlar sıvılaşma riskinin oldukça yüksek olduğunu ortaya koymuştur.
Sonuç olarak bu çalışma, özellikle alüvyon birimler üzerinde olabilecek risk ve tehlikeleri etkili bir şekilde ortaya koymuştur. Çalışma alanı ve dolayında (çalışma alanı zemininde, mevcut yapılarda, yapılacak inşaatlarda) olası doğal veya yapay kaynaklı afet türleri ve risklerinden etkilenmenin olası olduğu belirlenmiştir. Böylece bu çalışmanın bilimsel sonuçlarının, olası olaylarda yaşanabilecek can ve mal kayıplarını en aza indirmek, gereken önlemleri önceden almak ve sağlıklı-planlı iyi bir yaşam-kent ortamları hazırlanmak için afet-risk-öngörü boyutlarında dikkate alınması gerektiği düşünülmüştür. Dolayısıyla jeofizik sonuçlar, üst-alt yapı ile zemin etkileşimini düzenlemeye bilimsel katkılar sağlarken, sağlıklı-güvenlikli kentsel gelişimin olmasına ve olası maliyetlerin azaltılmasına da etki edecektir.

Abstract:
This thesis contains the shallow exploration geophysics studies which was performed in the area of approximately 1204 hectares, limited to especially N-NW-SW side of Yenişehir (Bursa) town. Geophysical measurements were obtained from Mesudiye formation and alluvium units. The geophysical methods used in the field are the measurement techniques of MASW (Multi-channel Analysis of SurfaceWave) and VES (VerticalElectricalSounding). While the data acquisition of MASW was performed in a total of 40 seismic profiles, the data acquisition of VES in a total of 20 geophysics sounding points. Additionally, the data of UDİM and certain seismicity parameters were calculated for 120 years' time frame in total. In the MASW application, seismic data was recorded by performing two offset shootings (reverse and forward shootings) in total and using 12 geophones with 4.5. Hz. As for the method of VES, 1D electrical sounding measures changing vertically were collected. 
Above all, dynamic elastic parameters of the ground, its geological stratification and seismic velocities were estimated by using the seismic data. Therefore, firstly, dispersion curves and 1D seismic velocity-depth graphics were estimated, and then 2D VS and VP sections arranged by combining 1D graphics. Furthermore, 2D seismic sections were also analyzed as 3D with regard to area of investigation after transformed to the Vs and Vp level maps for three different depths. Besides, 1D electrical resistivity graphics, 2D resistivity section and 3D resistivity level map were prepared by using the data of electrical apparent resistivity. In this way, the geophysical specialties of the ground, geological stratigraphy and soil-structure relations were indicated as 1D-2D-3D. In the seismic study, two seismic velocity layer and in the electrical study, the resistivity layers changing between 2 and 3 were determined. It was confirmed that the velocities of VS30 shear waves differ from approximately between 207 m/sec and 342 m/sec. According to the prepared Gmax, Ed, K and σ level maps, it was observed that the seismic velocities increased with the start of the transition from the alluvium units which were classified as quite loose and porous to the Mesudiye formation with the more compact soil properties. For this reason, it was concluded that the units constituting Mesudiye formation are tighter than the alluvium units. Poisson ratios have been also observed to support this conclusion. Moreover, it has been determined that these properties show a tendency to increase in the study area with high porosity, saturated with water and mostly towards the south. Further,it was seen that the density values were approximately medium for the first 10 meters and high after that; additionally, these values were compatible with geological units. On the other hand, it has been designated that the low resistivity areas are changing between 8-30 Ohm.m and the depth of groundwater level between 5-25 meters. In accordance with the prepared level maps, the resistivity values were observed to increase with the start of transition to Mesudiye formation which has more resistivity, as go to northward (from the alluvium units classified as with quite lower resistivity). Consequently, it was observed that the electrical resistivity results are in accord with the seismic velocities and dynamic parameter results (both vertically and horizontally). Furthermore, according to the resistivity values changing towards the depth, the degree of corrosion was determined as medium corrosive-corrosive; therefore, it is important to pay attention to the selection of the materials to be used in the constructs to be built since these materials should be corrosion-resistant in order to be sustainable for a long time and healthy.
Additionally, the data of earthquake was used to calculate Probabilistic Earthquake Hazard Analysis and the values of peak horizontal earthquake acceleration from the peak accelerations. It has been determined that the values of M-logN show a linear relationship inversely proportional to each other. In other words, it was calculated that as the magnitude of the earthquake increases, the probability of more major earthquake could occur with a longer recurrence year. In addition to them, it has been determined that the recurrence frequency of the earthquakes with magnitude 5.5 or more is higher within 10, 50, 75 and 100 years whereas this probability for the earthquakes with magnitude 6 or more has the tendency to decrease. In the calculation of Probabilistic Probability Distribution, the recurrence probability of an earthquake in 10, 50,75 and 100 years for each earthquake with the magnitude of 6, 6.5, 7 and 7.5 and its average number of recurrence were calculated for four amax values and the average was found as amax= 0,31 g. According to the standards of ESC (European Seismological Commission), since the equation is 0.31 g ≥0.24 g, the risk level has been determined as high hazard. Liquefaction was also associated with the underground water level detected in the study area. It has been seen that the alluvium units in the south show a steady increase towards north starting from 5-6 meters. On the other hand, it was founded that these units fell to a depth of approximately 90 meters within Mesudiye formation in the north. Theaveragemagnification of the Mesudiye formation = 2.21, class A (low) andaveragemagnification of thealluviums = 2.51, andclassified as class B (medium). These results, the calculated average amax value and the alluvium composed of fine gravelly sand indicate that the risk of liquefaction is considerably high. 
In conclusion, this study has effectively presented the risks and hazards which may occur especially on alluvium units. It has been determined that it is likely to be affected from the possible natural or unnatural disasters and risks in the field of study and its environment (the ground of the study area, existing structures, the constructions to be built). Thus, it was thought that the scientific results of this study should be paid attention in terms of disaster-risk-anticipation in order to minimize loss of life and property in the possible events, take the necessary precautions in advance and pave the way for the formation of healthy-planned and decent living space. To conclude, while geophysical results make the scientific contributions to regulate the interaction between upper-lower structure and the ground, they will also affect positively healthy-safe urban development and reduction of possible costs.