İSMAİL AKKAYA, ALİ ÖZVAN, MUTLUHAN AKIN, MÜGE AKIN, Uğur ÖVÜN

Kayma Dalgası Hızı (Vs) Kullanılarak Erciş (Van) Yerleşim Alanının Sıvılaşma Potansiyelinin Değerlendirilmesi

Van İli, Erciş İlçesi yerleşim alanı ve çevresi Kuvaterner yaşlı güncel çökeller üzerinde yeralan, yeraltısuyu seviyesi sığ, çevresinde tarihsel ve aletsel dönemde büyük deprem üretmiş aktif fayların yeraldığı, 23 Ekim 2011 Van (Mw=7,1) depremi sonrasında belli kesimlerinde sıvılaşma olayının gerçekleştiği önemli bir yerleşim yeridir. Tüm bu veriler, Erciş ve yakın çevresi için olası büyük bir depremde sıvılaşma ve yanal yayılma türü yüzey deformasyonlarının meydana gelebileceğini işaret etmektedir. Bu nedenle çalışmada, Kayma dalga hızları (Vs) kullanılarak Erciş yerleşim alanı ve çevresinin üç farklı deprem senaryosu için sıvılaşma analizleri yapılmıştır. Yapılan değerlendirmeler sonucunda, Erciş merkezinin yoğun olarak üzerinde bulunduğu eski göl çökellerinin sıvılaşma potansiyelinin "düşük-orta" olduğu belirlenmiştir. İnceleme alanının Van Gölü"ne yakın kıyı kesimleri ile inceleme alanının batısında sıvılaşma potansiyelinin diğer kesimlere göre daha yüksek olduğu hesaplanmıştır. Ayrıca, Erciş yerleşim alanında 23 Ekim 2011 Van depremi sonrasında arazide gözlenen yanal yayılmalar ve sıvılaşmaların bu çalışmada ön görülen senaryolardaki sınırlarla örtüştüğü belirlenmiştir

Evaluation of Liquefaction Potential of Erciş (Van) Settlement by using Shear Wave Velocity (Vs)

The Erciş district of Van province and its vicinity settles on Quaternary alluvial deposits with shallow groundwater level and is surrounded by a number of active faults caused destructive earthquakes both at historical and instrumental period as well as liquefaction was also observed at certain locations of the settlement after the 23 October 2011 Van (Mw=7.1) earthquake. Eventually, all these data point out that a possible destructing earthquake around Erciş district may be followed by liquefaction and lateral spreading type ground deformations. Therefore, liquefaction analyses were executed for the Erciş settlement area considering three different earthquake scenarios using Vs wave velocities. Liquefaction analyses indicate that the liquefaction potential of old lacustrine deposits where the Erciş settlement is densely populated on is found to be “low-moderate”. On the other hand, the liquefaction potential of the coastal region of the Lake Van as well as the western side of settlement is higher than the rest. Furthermore, the liquefaction and lateral spreading locations around Erciş settlement observed after the 23 October 2011 Van earthquake strongly coincide with the boundaries defined by the scenarios in this study

PDF

___

1. Seed, H.B., Idriss, I.M., 1971. Simplified Procedure for Evaluating Soil Liquefaction Potential, Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, 97,1249-1273.
2. Iwasaki, T., Tokida, K., Tatsuoka, F., Watanabe., S., Yasuda, S., Sato, H., 1982. Microzonation for Soil Liquefaction Potential using Simplified Methods. Proceedings of the 3rd international conference on microzonation, Seattle, 3, 1310–1330.
3. Dobry, R., Ladd, R.S., Yokel, F.Y., Chung, R.M., Powell, D., 1982. Prediction of Pore Water Pressure Buildup and Liquefaction of Sands During Earthquakes by the Cyclic Strain Method. NBS Building Science Series 138, National Bureuau of Standards, Gainthersburg, MD, 152.
4. Tokimatsu, K., Yoshimi, Y., 1983. Empirical Correlation of Soil Liquefaction Based on SPT N-Value and Fine Content, Soils and Foundations, 23,4, 56-74.
5. Seed, H.B., Tokimatsu, L.F., Harder, L.F., Chung, R. M., 1985. Influence of SPT Procedures in Soil Lliquefaction Resistance Evaluations, J. Geotech. Eng.-ASCE, 111, 1425–1445.
6. Kramer, S.L., 1996. Geotechnical Earthquake Engineering. Prentice-Hall Civil Engineering and Engineering Mechanics.
7. Ishihara, K., 1996. Soil Behaviour in Earthquake Geotechnics. The Oxford Engineering Science Series, Oxford.
8. Robertson, P.K., Wride, C.E., 1998. Evaluating Cyclic Liquefaction Potential using the Cone Penetration Test. Can Geotech J., 35, 3, 442–459.
9. Andrus, R.D., Stokoe II, K.H., 1997. Liquefaction Resistance Based on Shear Wave Velocity. NCEER Workshop on Evaluation of Liquefaction Resistance of Soils, Technical Report NCEER-97-0022, T.L.Youd and I.M. Idriss, (Eds.), Held (1996), Salt Lake City, UT, Buffalo, NY, 89-128.
10. Andrus, R.D., Stokoe II, K.H., 2000. Liquefaction Resistance of Soils from ShearWave Velocity. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, (ASCE) 126, 1015-1025.
11.Cetin, K.O., Seed, R.B., Der Kiureghian, A., Tokimatsu, K., Harder, L.F., Kayen, R.E., Moss, R.E.S., 2004. Standard Penetration TestBased Probabilistic and Deterministic Assessment of Seismic Soil Liquefaction Potential, J. Geotechnical and Geoenvironmental Eng., ASCE 130(12), 1314–340.
12. Sönmez, H., Gökçeoğlu, C., 2005. A Liquefaction Severity Index Suggested for Engineering Practice. Environmental Geology, 48, 81–91.
13.Idriss I.M., Boulanger, R.W., 2006. SemiEmpirical Procedures for Evaluating Liquefaction Potential During Earthquakes. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 26, 115-130.
14.Idriss, I.M., Boulanger, R.W., 2008. Soil Liquefaction During Earthquakes. Monograph MNO-12, Earthquake Engineering Research Institute, Oakland, CA, 261.
15.Idriss, I.M., Boulanger, R.W., 2010. SPTBased Liquefaction Triggering Procedures, Report No. UCD/CGM-10/02, Department of Civil & Environmental Engineering College of Engineering University of California, 259.
16. Uyanık, O., 2002. Kayma Dalga Hızına Baglı Potansiyel Sıvılaşma Analiz Yöntemi, Doktora Tezi, DEÜ. Fen Bilimleri Enstitüsü, İzmir, 200.
17. Uyanık, O., 2006. Sıvılaşır yada Sıvılaşmaz Zeminlerin Yinelemeli Gerilme Oranına Bir Seçenek, DEÜ Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi, 8, 2, 79-91.
18. Uyanık, O., Taktak, A.G., 2009. Kayma Dalga Hızı ve Etkin Titreşim Periyodundan Sıvılaşma Çözümlemesi için Yeni Bir Yöntem, Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 13,1, 74-81.
19. Uyanık, O., Ekinci, B., Uyanık, N.A., 2013. Liquefaction Analysis from Seismic Velocities and Determination of Lagoon Limits Kumluca/Antalya Example, Journal of Applied Geophysics, 95, 90-103.
20. Duman, E.S., Ikizler, S.B., 2014. Assessment of Liquefaction Potential of Erzincan Province and its Vicinity, Turkey, Nat Hazards,73, 1863-1887.
21. Pekkan, E., Tun, M., Guney, Y., Mutlu, S., 2015. Integrated Seismic Risk Analysis using Simple Weighting Method: the Case of Residential Eskişehir, Turkey, Nat. Hazards Earth Syst. Sci., 15, 1123–1133.
22. Hasançebi, N., Ulusay, R., 2007. Empirical Correlations Between Shear Wave Velocity and Penetration Resistance for Ground Shaking Assessments. Bulletin of Engineering Geology and the Environment 66, 203–213.
23. Dikmen, U., 2009. Statistical Correlations of Shear Wave Velocity and Penetration Resistance for Soils. Journal of Geophysics and Engineering, 6, 61–72.
24. Akın, K.M., Kramer, S.L., Topal, T., 2011. Empirical Correlations of Shear Wave Velocity (Vs) and Penetration Resistance (SPT-N) for Different Soils in an Earthquake-prone area (Erbaa-Turkey). Eng. Geol., 119,(1–2),1–17.
25. Dobry, R., Powell, D.J., Yokel, F.Y., Ladd, R.S.,1981a. Geotechnical Aspect. Liquefaction Potential of Saturated Sand – The Stiffness Method. Proceeding of the Seventh World Conference on Earthquake Engineering Istanbul, Turkey.
26. Dobry, R., Stokoe, K.H.II, Ladd, R.S., Youd, T.L., 1981b. Liquefaction Susceptibility from S-Wave Velocity. Proceeedings, In Situ Tests to Evaluate Liquefaction Susceptibility, ASCE National Convertion, held 1981, St. Louis, MO.
27. Seed, H.B., Idriss, I.M., Arango, I., 1983. Evaluation of Liquefaction Potential, using Field Performance Data, Journal of Geotechnical Engineering, ASCE, Vol. 109, 458-482.
28. Tokimatsu, K., Uchida, A., 1990. Correlation between Liquefaction Resistance and Shear Wave Velocity, Soils And Foundations, 30, 2, 33-42.
29. Akın, M., Özvan, A., Akın, M., Topal, T., 2013. Evaluation of Liquefaction in Karasu River Floodplain after the October 23, 2011, Van (Turkey) Earthquake. Natural Hazards, 69, 1551–1575.
30. Aydan, Ö., Ulusay, R., Kumsar, H., Konagai, K., 2012. Site Investigation and Engineering Evaluation of the Van Earthquakes of October 23 and November 9, 2011. Japan Society of Civil Engineers. Technical Report, 143.
31. Aydan, Ö., Ulusay, R., Kumsar, H., 2013. Seismic, Ground Motion and Geotechnical Characteristics of the 2011 Van-Ercis¸ and Van-Edremit Earthquakes of Turkey, and Assessment of Geotechnical Damages. Bulletin of Engineering Geology and Environment.
32. Acarlar, M., Bilgin, A.Z., Elibol, E., Erkan, T., Gedik, İ., Guner, E., Hakyemez, Y., Şen, A.M., Uğuz, M.F., Umut, M., 1991. Van Gölü Doğusu ve Kuzeyinin Jeolojisi, MTA Rapor No. 9469, Ankara, 94 (yayımlanmamış).
33. Özvan, A., Şengül, M.A., Tapan, M., 2008. Van Gölü Havzası Neojen Çökellerinin Jeoteknik Özelliklerine Bir Bakış: Erciş Yerleşkesi. Geosound, 52, 297-310.,
34. Yılmaz, Y., Dilek, Y., Işık, H., 1981. Gevaş (Van) Ofiyolitinin Jeolojisi ve Sinkinematik bir Makaslama Zonu. Türkiye Jeoloji Kurumu Bülteni, 24: 37-44.
35. MTA, 2007. Van İlinin Yer Bilim Verileri, Ankara.
36. Özdemir, Y., Güleç, N., 2014. Geological and Geochemical Evolution of the Quaternary Süphan Stratovolcano, Eastern Anatolia, Turkey: Evidence for the LithosphereAsthenosphere Interaction in Postcollisional Volcanism. J Petrol, 55,37–62
37. Özdemir, Y., Akkaya, İ., Oyan, V., Kelfoun, K., 2016. A Debris Avalanche at Süphan Stratovolcano (Turkey) and Implications for Hazard Evaluatıon. Bulletin of Volcanology, 78(9).
38. Oyan, V., Keskin, M., Lebedev, V.A., Chugaev, A.V., Sharkov, E.V., 2016. Magmatic evolution of the Early Pliocene Etrüsk stratovolcano, Eastern Anatolia collision zone, Turkey. Lithos, 256-257, 88-108.
39. Degens, E.T., Wong, H.K., Kempe, S., Kurtmann, F., 1984. A Geological Study of Lake Van, Eastern Turkey. Geol. Rundsch, 73, 2, 701-734.
40. Akın, M., Akın, M.K., Akkaya, İ., Özvan, A., Şengül, M.A., 2015a. Erciş (Van) Yerleşim Alanındaki Zeminlerin Sıvılaşma Potansiyelinin Değerlendirilmesi, No: 2014- HIZ-MİM167 Yüzüncü Yıl Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Başkanlığı, 46.
41. Akın, M., Akın, M.K., Akkaya, İ., Özvan, A., Şengül, M.A., 2015b. Erciş (Van) Yerleşim Alanındaki Zeminlerin Sıvılaşma Potansiyelinin Değerlendirilmesi, Ulusal Mühendislik Jeolojisi Sempozyumu, 3-5 Eylül 2015, KTÜ, Trabzon. 208-215.
42. Şengör, A.M.C., Kidd, W.S.F., 1979. PostCollisional Tectonics of the Turkish–Iranian Plateau and a Comparison with Tibet; Tectonophys. 55, 361–376.
43. Şengör, A.M.C., Yılmaz, Y., 1981. Tethyan Evolution of Turkey: a Plate Tectonic Approach. Tectonophysics, 75, 181-241.
44. Şaroğlu, F., Yılmaz, Y., 1986. Doğu Anadolu‟da Neotektonik Dönemdeki Jeolojik Evrim ve Havza Modelleri. MTA Dergisi, 107, 73-94.
45.Bozkurt, E., 2001. Neotectonics of Turkey-a Synthesis. Geodinamica Acta, 14, 3–30.
46. Koçyiğit, A., Yılmaz, A., Adamia, S., Kuloshvili, S., 2001. Neotectonics of East Anotolian Plateau Transition From Thrusting to Strike-Slip Faulting. Geodinamica Acta, 14, 177-195.
47. Örçen, S., Tolluoğlu, A.Ü., Köse, O., Yakupoğlu, T., Çiftçi, Y., Işık, A., Selçuk, L., Üner, S., Özkaymak, Ç., Akkaya, İ., Özvan, A., Sağlam, A., Baykal, M., Özdemir, Y., Üner, T., Karaoğlu, Ö., Yeşilova, Ç., Oyan, V., 2004. Van Şehri Kentleşme Alanında Yüzeyleyen Pliyo-Kuvaterenr Çökellerinde Sedimentolojik Özelliklerin ve Aktif Tektonizmanın Depremselliğe Yönelik İncelenmesi. TÜBİTAK Proje Raporu, Proje No. YDABAG 101Y100 (VAP 10).
48.Özkaymak, Ç., Sözbilir, H., Bozkurt, E., Dirik, K., Topal, T., Alan, H., Çağlan, D., 2011. 23 Ekim 2011 Tabanlı- Van Depreminin Sismik Jeomorfolojisi ve Doğu Anadolu‟daki Aktif Tektonik Yapılarla İlişkisi. Jeoloji Mühendisliği Dergisi, 35,2, 175–199.
49. Akkaya, İ., Özvan, A., Tapan, M., Şengül, M. A., 2015. Determining the Site Effects of 23 October 2011 Earthquake (Van Province, Turkey) on the Rural Areas using HVSR Microtremor Method. Journal of Earth System Science, 124,7, 1429-1443.
50. Selçuk, A.S., 2016. Evaluation of the Relative Tectonic Activity in the Eastern Lake Van Basin, East Turkey.Geomorphology, 270, 9-21.
51. Litt, T., Krastel, S., Sturm, M., Kipfer, R., Orcen, S., Heumann, G., Franz, S.O., Ulgen, U.B., Niessen, F., 2009. „PALEOVAN‟, International Continental Scientific Drilling Program (ICDP): Site Survey Results and Perspectives. Quat Sci Rev 28:1555–1567 MTA 2007 Van İlinin Yer Bilim Verileri, Ankara.
52.Cukur, D., Krastel, S., Demirel-Schlüter, F., Demirbağ, E., İmren, C., Niessen, F., Toker, M., PaleoVan-Working Group. 2013. Sedimentary Evolution of Lake Van (Eastern Turkey) Reconstructed from High Resolution Seismic Investigations. International Journal of Earth Sciences (Geologische Rundschau), 102(2), 571-585.
53.Cukur, D., Krastel, S., Schmincke, H-U., Sumita, M., Çağatay, M.N., Meydan, A.F., Damcı, E., Stockhecke, M., 2014. Seismic Stratigraphy of Lake Van, Eastern Turkey. Quaternary Science Reviews, 104, 63-84.
54. Ambraseys, N.N., Finkel, C., 1995. The Seismicity of Turkey and Adjacent Areas 1500–1800. Eren Publishers, Istanbul.
55. Utkucu, M., 2013. 23 October 2011 Van, Eastern Anatolia, Earthquake (MW 7.1) and Seismotectonics of Lake Van area. Journal of Seismology 17, 783–805.
56. Koçyiğit, A., 2013. New Field and Seismic Data About the Intraplate Strike-slip Deformation in Van Region, East Anatolian Plateau, E. Turkey. Journal of Asian Earth Sciences, 62, 586–605.
57. KOERI (Boğaziçi Üniversitesi Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü), http://www.koeri.boun.edu.tr/sismo/2/tr/ 58. AFAD, Afet ve Acil Durum Yönetim Başkanlığı İnternet Sitesi; https://www.afad.gov.tr/
59. Park, C.B., Miller, R.D., Xia, J., 1999. Multichannel Analysis of Surface Waves, Geophysics, 64,3, 800-808.
60. Dikmen, Ü., Arısoy, M. Ö., Akkaya, İ., 2010a. Offset and Linear Spread Geometry in MASW Method, Journal of Geophysical and Engineering, 7, 211-222.
61. Dikmen, Ü., Başokur, A.T., Akkaya, İ., Arısoy, M.Ö. 2010b. Yüzey Dalgalarının Çok-kanallı Analizi Yönteminde Uygun Atış Mesafesinin Seçimi, Yerbilimleri, 31,1, 23-32.
62. Foti, S., 2000. Multistation Methods for Geotechnical Characterization using Surface Waves, Ph.D. Diss., Politecnico di Torino, 230 p., Milano.
63. Okada, H., 2003. The Microtremor Survey Method, Geophysical Monograph Series no. 12, SEG, Tulsa.
64. Seed, H.B., Idriss, I.M., 1982. Ground Motions and Soil Liquefaction During Earthquakes. Earthquake Engineering Resarch Institute, Berkeley, California.
65. Youd, T.L., Idriss, I.M., Andrus, R.D., Arango, I.., Castro, G., Christian, J. T., Dobry, R., Finn, W.D.L., Harder Jr, L.F., Hynes, M.E., Ishihara, K., Koester, J.P., Liao, S.S.C., Marcusan III, W.F., Martin, G.R., Mitchell, J.K., Moriwaki, Y., Power, M.S., Robertson, P.K., Seed, R.B., Stokoe II, K.H., 2001. Liquefaction Resistance of Soils: Summary Report from the 1996 NCEER and 1998 NCEER/NSF Workshops on Evaluation of Liquefaction Resistance of Soils. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE, 127, 10.
66. Kadirioğlu, F.T., Kartal, R.F., 2016. The New Empirical Magnitude Conversion Relations using an Improved Earthquake Catalogue for Turkey and its Near Vicinity (1900–2012). Turkish Journal of Earth Sciences, 25,300-310.
67. Graizer, V., Kalkan, E., 2015. Update of the Graizer-Kalkan Ground-Motion Prediction Equations for Shallow Crustal Continental Earthquakes, USGS Open-File Report, 1009, 79.