Karadeniz Bölgesinde yağmurla tetiklenen heyelanların hidro-mekanik davranışının saha araştırmalarıyla incelenmesi
Investigation of hydro-mechanical behavior of rain-induced landslides in the Black Sea Region by field studies
Yazar: SERDAR ALLI
Danışman: PROF. DR. YÜKSEL YILMAZ ; PROF. DR. TAHA TAŞKIRAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Heyelan alanları = Landslide areas ; İnşaat mühendisliği = Civil engineering

Özet:
Yağmur, heyelanların meydana gelmesinde önemli bir tetikleyici faktördür. Dünyanın pek çok bölgesinde yağmurla tetiklenen heyelanların olumsuz sonuçlarıyla karşılaşılmaktadır. Yağış nedenli heyelanların tetiklenme mekanizmalarının aydınlatılması heyelan tehlike ve risklerinin azaltılmasına, heyelan erken uyarı sistemlerine katkı sunabilir. Bu çalışmada heyelanların hidro mekanik davranışının aydınlatılmasına katkı sunmak amacıyla i) aletsel ölçüm ve izleme ii) laboratuvar deneyleri, iii) numerik modelleme çalışmaları olmak üzere üç aşamalı bir çalışma yürütülmüştür. Aletsel ölçüm ve izleme programı Türkiye'de yağış kaynaklı heyelanların en fazla görüldüğü Karadeniz Bölgesindeki illerden Bartın'da heyelanlı bir bölgede yapılmıştır. Zeminin matrik emmesi, su içeriği, yeraltı suyu seviyesindeki değişimler, yağış miktarı ve süresi sahaya yerleştirilen sensörlerle iki yıl süre izlenmiş, zemine ait mevsimsel veri setleri elde edilmiştir. Heyelanlı bölge zeminin temel fiziksel, hidrolik ve mekanik özellikleri laboratuvar deneyleri ile belirlenmiştir. Aletsel izleme ve laboratuvar deneylerinden elde edilen veriler kullanılarak heyelanın gelişim mekanizması kararsız sızma ve stabilite analizi çalışmalarıyla incelenmiştir. Sahaya özgü mevsimsel matrik emme ve yeraltı su seviyesi veri setleri kullanılarak numerik analizler yapılmış, heyelan erken uyarı sistemlerinde kullanılabilecek yağış eşiği (I)- süre (D) eşikleri elde edilmiştir. I-D eşikleri bölgede meydana gelen önceki heyelan verileriyle ayrıca doğrulanmıştır. Yapılan çalışmalarda yeraltı suyu seviyelerinin sığ derinliklerde olduğu, ıslak dönemde zemin yüzeyine en yakın 2,21 m derinlikte olduğu gözlemlenmiştir. Kuru dönemde 60 kPa civarlarında bir matrik emme ve 3,49 m derinlikte yeraltı suyu seviyesi ölçülmüştür. Yeraltı suyu seviyelerinin ıslak dönemde düşük şiddetli uzun süreli yağışlarla birlikte yükselme eğiliminde olduğu, kuru dönemde yağışlı gün sayılarının azalmasıyla alçaldığı görülmüştür. Yamacın stabilitesinin kuru dönem ve ıslak dönem koşullarından önemli ölçüde etkilendiği yapılan çalışmalarda görülmüştür.

Abstract:
Rainfall is an important triggering factor in the occurrence of landslides. In many parts of the world, negative consequences of rainfall-triggered landslides are encountered. The elucidation of the triggering mechanisms of rainfall-induced landslides can contribute to the reduction of landslide hazards and risks and landslide early warning systems. In this study, in order to contribute to the elucidation of the hydromechanical behavior of landslides, a three-stage study was carried out: i) instrumental measurement and monitoring, ii) laboratory experiments, iii) numerical modeling studies. The instrumental measurement and monitoring program was carried out in a landslide-prone area in Bartın, one of the provinces in the Black Sea Region, where rainfall-induced landslides are most common in Türkiye. Matric suction, water content, changes in groundwater level, amount and duration of rainfall were monitored for two years with sensors placed in the field, and seasonal data sets of the soil were obtained. The basic physical, hydraulic and mechanical properties of the soil in the landslide zone were determined by laboratory tests. Using the data obtained from instrumental monitoring and laboratory experiments, the triggering mechanism of the landslide was investigated by unsteady seepage and stability analysis. Numerical analyses were performed using site-specific seasonal matric suction and groundwater level datasets, and rainfall intensity (I)-duration (D) thresholds that can be used in landslide early warning systems were obtained. The I-D thresholds were further validated with previous landslide data in the region. It was observed that groundwater levels were at shallow depths, with the closest depth to the ground surface being 2.21 m during the wet period. During the dry period, a matric suction of around 60 kPa and a groundwater level at a depth of 3.49 m were measured. It was observed that groundwater levels tended to increase during the wet period with prolonged low-intensity rainfall and decreased during the dry period as the number of rainy days decreased. Studies have shown that the stability of the slope is significantly affected by dry period and wet period conditions.