Küçük ve Orta Büyüklükte Sismik Aktivite Gösteren Bölgelerdeki Yerel Zemin Koşullarının Belirlenmesi

Ankara ve çevresi gibi yüksek sismik aktivitenin tekrarlanma aralığının ve aletsel kayıt verilerinin az olduğu bölgelerde, sismik tehlike değerlendirmelerinin yapılması zordur. Bu sebeple orta ve küçük magnitüdlü deprem üretme potansiyeline sahip olan bu alanlarda yerel zemin koşullarına bağlı olarak yapılacak değerlendirmeler büyük önem kazanmaktadır. Günümüzde özellikle yeraltı sediman ve havza koşullarının karakteristiklerinin belirlenmesi için nispeten kolay ve ekonomik bir yöntem olarak kabul edilen mikrotremor yöntemi, yerel zemin koşullarının güvenilir bir şekilde değerlendirmesinde sıklıkla kullanılan bir uygulamadır. Bu çalışma ile Ankara'nın batısındaki Pliyo-Kuvaterner zeminlere ait havza sedimanlarının yer tepkileri mikrotremor ölçümlerinin kısa-periyot gürültü kayıtları aracılığıyla incelenmiş ve buna bağlı olarak değerlendirmeler yapılmıştır. Ayrıca yer etkilerinin sebeplerinin detaylı olarak araştırılması amacıyla, mikrotremor verileri çalışma alanında yapılmış olan sismik ölçümler ve jeoteknik sondaj çalışmalarından elde edilen dinamik zemin karakterizasyonu sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Bu çalışma sonucunda litolojik birimin yaşının, zemin tabakalarının kalınlığı ile bu birimlerdeki zemin özelliklerinin ve tekdüze olmayan yeraltı yapısının yer etkilerini tetiklediği belirlenmiştir. Özellikle sediman kalınlıklarının, basen topoğrafyasının ve zayıf zemin karakterlerinin, mikrotremor yönteminden elde edilen sonuçlar ile karşılaştırıldığında uyumlu olduğu görülmektedir. Yapılan çalışmalar, bu bölgelerde yapılacak deprem tehlikesi değerlendirmelerinde önemli bir altlık teşkil edecektir. Buradan yola çıkılarak, Ankara ve çevresi gibi küçük ve orta büyüklükte sismik aktivite gösteren alanlardaki yerel zemin koşullarının yer sarsıntısı karakteristiğini nasıl ve ne ölçüde değiştirdiği üzerine değerlendirmeler yapılmış ve alınacak önlemler hakkında gerekli öneriler verilmiştir

The Determination of Local Site Conditions in Small and Medium Seismic Activity Regions

It is challenging to perform seismic hazard assessment in regions where recurrence period of high magnitude seismic activity is low and instrumental seismic records are scarce. Ankara and its vicinity presents an example for such a region for which the importance of assessments based on local site conditions increases where small and moderate magnitude earthquake generation potential exists. Microtremor method which is considered a relatively easy and economically striking method to identify subsurface sediment characteristics and basin conditions at large areas is frequently used in order to evaluate the local site effects reliably. In this study, the site response of the PlioQuaternary basin sediments located to the west of Ankara was investigated via short-period noise recordings of microtremor measurements and relevant assessments were made. Furthermore, microtremor data has been compared with the seismic measurements and dynamic soil characterization results acquired from geotechnical borehole studies conducted in the region in order to investigate the reasons for site response in detail. As a result of this study, it was determined that the age of the lithological unit, the depth of the soil thickness along with their soil characteristics and the non-uniform subsurface conditions affects the site effect. It can be observed that especially sediment thicknesses, basin topography and weak soil characters are compatible with the results of the microtremor method. This study shall constitute an important basis for earthquake hazard assessments to be conducted for the region. Therefore, evaluations regarding how and in which scale the local soil conditions in Ankara and its vicinity (where small and moderate magnitude seismic activity is present) affect the ground shaking characteristic has been made, and necessary recommendations are presented

PDF

___

[1] Koçkar, M.K., “Engineering geological and geotechnical site characterization and determination of the seismic hazards of Upper Pliocene and Quaternary deposits situated towards the west of Ankara”, Ph.D. Dissertation, Middle East Technical University, Ankara, 401p, 2006.
[2] Nakamura, Y., “A method for dynamic characteristics estimation of subsurface using microtremor on the ground surface”, Quarterly Report of Railway Technical Research Institute (QR of RTRI) 30:1, pp. 273-281, 1989.
[3] Lermo, J., Chavez-Garcia, F.J., “Site effect evaluation using spectral ratios with only one station”, Bulletin of the Seismological Society of America 83, pp. 1574-1594, 1993.
[4] Bard, P.-Y., “Microtremor measurements: a tool for site effect estimation?”, In: The effects of Surface Geology on Seismic Motion, Irikura, Kudo, Okada & Sasatani (Eds.), Rotterdam, pp. 1251-1279, 1999.
[5] Lacave, C., Bard, P.-Y., Koller, M.G., “Microzonation: techniques and examples”, In: Block 15: Naturgefahren - Erdbebenrisiko, (elektronik kitap: http://www.ndk.ethz.ch/downloads /publ/publ_B115/Koller. pdf), 23 p, 1999.
[6] Chatelain, J-L., Guillier, B., Cara, F., Duval, A-M., Atakan, K., Bard P.-Y., The WP02 SESAME team, “Evaluation of the influence of experimental conditions on H/V results from ambient noise recordings”, Bulletin of Earthquake Engineering 6, pp. 33-74, 2008.
[7] AFAD, T.C. Başbakanlık Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı, Deprem Dairesi Başkanlığı Türkiye 1900 - 20xx Deprem Kataloğu. http://www.deprem.gov.tr/tr/depremkatalogu.
[8] Erol, O., Yurdakul, M.E., Algan, Ü., Gürel, N., Herece, E., Tekirli, E., Ünsal, Y., Yüksel, M., “Ankara’nın jeomorfoloji haritası”, MTA Rapor No: 6875, 300 p, 1980.
[9] Kasapoğlu, K.E., “Ankara Kenti Zeminlerinin Jeomühendislik Özellikleri”, Doçentlik Tezi, Hacettepe Üniversitesi, Jeoloji Mühendisliği Bölümü, Beytepe, Ankara, 1980.
[10] Akyürek, B., Duru, M., Sütçü, Y.F., Papak, İ., Şaroğlu, F., Pehlivan, N., Gönenç, O., Granit, S. ve Yaşar, T., “Ankara şehri çevresinin jeolojisi ve doğal kaynakları”, MTA Derleme No: 9961 (yayınlanmamış), 1997.
[11] Chávez-García, F. J., “Site effects: from observation and modeling to accounting for them in building codes, Chapter 3”, Earthquake Geotechnical Engineering. 4th International Conference on Earthquake Geotechnical Engineering-Invited Lectures. Kyriazis D. Pitilakis (Eds.), Springer, pp. 53-70, 2007.
[12] Duval, A.M, Méneroud, J.P, Vidal, S., Singer, A, De Santis, F., Ramos, C., Romero, G., Rodriguez, R., Pernia, A., Reyes, A. and Griman, C., “Caracas, Venezuela, Site effect determination with microtremors”, Pure and Applied Geophysics 158, pp. 2513-2523, 2001.
[13] Lachet, C., Bard, P. Y., “Numerical and theoretical investigations on the possibilities and limitations of Nakamura’s technique”, Journal of Physics of the Earth 42, pp. 377-397, 1994.
[14] Mucciarelli, M., “Reliability and applicability of Nakamura’s technique using microtremors: an experimental approach”, Journal of Earthquake Engineering 2:4, pp. 625–638, 1998.
[15] Bonnefoy-Claudet, S., Cornou, C., Bard, P.-Y., Cotton, F., Moczo, P., Kristek, J., Fah, D., “H/V ratio: a tool for site effects evaluation. Results from 1-D noise simulations”, Geophysical Journal International 167:2, pp. 827-837, 2006.
[16] Bour, M., Fouissac, D., Dominique, P., Martin, C., “On the use of microtremor recordings in seismic microzonation”, Soil Dynamics and Earthquake Engineering 17, pp. 465-474, 1998.
[17] Raptakis, D.G., Manakou, M.V., Chavez-Garcia, F.J., Makra, K.A., Pitilakis, K.D., “3D configuration of Mygdonian basin and preliminary estimate of its site response”, Soil Dynamics and Earthquake Engineering 25, pp. 871-887, 2005.
[18] Wald, D.J., Allen, T.I., “Topographic slope as a proxy for seismic site conditions and amplification”, Bulletin of the Seismological Society of America 97:5, pp. 1379-1395, 2007.
[19] International Code Council, ICC., International Building Code. Structural and fire-and life-safety provisions (seismic, wind, accessibility, egress, occupancy and roof codes), Whittier, CA, 2006.
[20] Koçkar, M.K., Akgün, H., Rathje, E.M., “Evaluation of site conditions for the Ankara basin of Turkey based on seismic site characterization of nearsurface geologic materials”, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 30, pp. 8-20, 2010.
[21] Horike, M., Zhao B., Kawase, H., “Comparison of site response characteristics inferred from microtremors and earthquake shear waves”, Bulletin of the Seismological Society of America 91, pp. 1526-1536, 2001.
[22] Eker, A. M., Koçkar, M.K., Akgün, H., “Local site characterization and seismic zonation study by utilizing active and passive surface wave methods: A case study for the northern side of Ankara, Turkey”, Engineering Geology 151, pp. 64-81, 2012.