Akademik Veri Yönetim Sistemi
İstanbul'un Jeolojisi Sempozyumu 5 "Kent ve Jeoloji", İstanbul, Türkiye, 12 - 14 Mayıs 2017, ss.163-168, (Özet Bildiri)
İstanbul'un başlıca, depremsellik, heyelan, sıvılaşma, oturma, şişme, sel olayları, karstik boşluklar, yetersiz taşıma gücü ile çeşitli amaçlar doğrultusunda yapılan kazılarından kaynaklanan jeoteknik sorunları bulunmaktadır. Bu sorunlara bağlı olarak da 17 Ağustos 1999 Gölçük depreminde İstanbul'un Avcılar ilçesinde 246 kişi, 7 ve 8 Eylül 2009 tarihinde Selimpaşa, Çatalca ve Küçükçekmece de sel olaylarından dolayı 31 kişi, Cebeciköy taş ocağındaki kayma sonucu 4 kişi ve İstanbul metrosu Y enikapı kazısı sırasında 6 kişi yaşamını yitirmiştir. Çalışmada karşılaşılan jeoteknik sorunların incelenmesinde, saha gözlemlerinin yanı sıra, olumsuz zemin koşullarının olduğu bölgelerde çok sayıda araştırma sondajı ve laboratuvar verisinden yararlanılmıştır. İstanbul'un Asya yakasında geniş alanlar, Avrupa yakasının ise bir bölümünde yer alan Paleozoyik oluşuklar, ayrışma kalınlıkları, dayklar ve eklemlerden dolayı jeoteknik açıdan sorunludur. Ayrıca, Paleozoyik formasyonlar yoğun olarak faylanmış ve kıvrımlanmıştır. Bu nedenle, temel kazıları sırasında, fay ve kıvrım gibi yapıların uygun olmayan doğrultu ve eğim değerleri şev stabilitesi sorunlarına neden olmaktadır. Kırklareli formasyonun farklı tür litolojilerden oluşması ve kireçtaşı litolojilerinde gelişen karstik boşluklar, bu formasyonun bulunduğu alanlarda, taşıma gücü ve şev stabilitesi için önemli olmaktadır. Bu nedenle, karstik boşlukların, yeraltı araştırma teknikleri kullanılarak tespit edilmesi ve bu alanlarda iyileştirme çalışmalarının yapılması gerekmektedir. İstanbul'un Avrupa yakasında başlıca Küçükçekmece ile Büyükçekmece gölleri arasında heyelan olayları bulunmaktadır. Bu bölgedeki heyelanlar, çoğunlukla, Gürpınar formasyonuna ait aşırı konsolide, fisürlü ve plastik kil içerisinde gözlenmektedir. Bölgedeki heyelanlar başlıca dönel kayma şeklinde ve gerileyen tiptedir. Heyelan morfolojisinin taç kısımları genellikle ayırt edilebilirken, topuk kısımları çoğunlukla aşındırıldığı için gözlenememekte veya bazı alanlarda heyelanların topuk kısımlarında akma şeklinde hareketler ile görülebilmektedir. Bölgedeki heyelanların bir kısmında ise, heyelan morfolojisi aşındırma, dolgu ve kazılar sonucu yok edilmiştir. Küçükçekmece ile Büyükçekmece gölleri arasında bulunan heyelanların oluşmasında ana etken ise Pleyistosen' de etkili olmaya başlayan buzul döneminde, vadiler, akarsular tarafından aşındırılarak dikleşmiş ve bu dikleşen vadi yamaçlarında heyelanların meydana geldiği düşüncesidir. Bölgedeki heyelan olayları, Çukurçeşme formasyonuna ait kum ve çakıl düzeylerindeki yeraltısuyunun, Gürpınar formasyona ait killi düzeyleri beslemesi sonucu artmaktadır. Ancak günümüzde, aktivite kazanan heyelanların yaklaşık %40'u insan etkileri ile gerçekleşmektedir. Bu etkilerin başlıcaları heyelanların taç kısmının doldurulması, taç kısmına yüksek katlı binaların yapılınası ve heyelanın topuk kesiminin kazılınasıdır. Örneğin, Pekmez heyelanı, Avcılar Balaban heyelanı ve Kıraç bölgesinde eski heyelan alanlarının taç kısmına yapılan binalar ile aşırı dolgular ciddi hasarlara neden olınuştur. Bu nedenle, yerleşime uygunluk ve zemin etüt çalışmalarında, eski heyelan düzlemlerinin, tüm geometrisi ve hareket mekanizması ile birlikte ortaya çıkartılınası gerekmektedir. Ayrıca, etkin bir drenaj sisteminin oluşturulınasının yanı sıra, arazinin bilinçsiz olarak yüklenmemesi ve yapıların temel sistemlerinin zemin koşullarına uygun bir şekilde tasarlanarak inşası gerekmektedir. Çukurçeşme formasyonuna ait kunı ve çakıllar genellikle yeterli taşıma gücüne sahip zeminleri oluşturmaktadır. Bazı durumlarda bu litolojiler suya doygun olabilmektedir. Ayrıca, bu formasyon içerisinde, killi düzeylerin bulunduğu durumlarda, inşa alanında ortaya çıkabilecek farklı türde litolojiler, bina temellerinde farklı oturma olaylarına neden olabilınektedir. Güngören formasyonun yoğunlukta olduğu Avcılar bölgesinde 17 Ağustos 1999 İzmit depremi ile bina yıkılınaları yoğunluk kazanmıştır. Bu bölgede deprem sırasında 38 bina yıkılınıştır. Avcılar bölgesinde bina yıkılınalarının yoğunluk kazanmasında başlıca, Avcılar bölgesinin havza sınırlarına yakın olması ve Oligosen ve Miyosen'e ait istifın bu bölgede kalınlığının jeotermel sondaj kuyusu verilerine göre 1000 m dolayında olması ile ilgili olabileceği düşünülmektedir. Ayrıca bu duruma, Güngören formasyonuna ait birimlerin, suya doygun olması, yanal ve düşey yönde litolojik değişimi, killi düzeylerin taşıma gücünün düşük oluşu ve Avcılar'ın eğimli topografyasının bazı bölgelerde deprem dalgaları sistemini binalar üzerinde arttıracak yönde yer değiştirmesi olayları, yapıları olumsuz yönde etkilemiştir. Bu belirtilen jeolojik etkenlerin yanı sıra bina yıkılmalarında, binaların temel tipleri ve üst yapı ile ilgili inşaat kalitesi de etkili olınuştur. İstanbul'un Avrupa yakasında yaygın olarak bulunan Güngören formasyonunda bulunan aşırı konsolide ve çok katı kil düzeylerinin plastik davranışı, tek katlı binalarda, istinat yapılarında ve bahçe duvarlarında şişme olayından kaynaklanan sorunlara neden olınaktadır. Bu olaylar, Güngören, Bağcılar ve Küçükçekmece İlçelerinin çevresinde tek katlı yapılarda gözlenmektedir. Bunun yanı sıra, İstanbul'un Avrupa yakasında, zemin konsolidasyonundan dolayı, Avcılar, Esenyurt ve Halkalı İlçesi gibi bazı alanlarda şakulünden sapmış binalar da bulunmaktadır. Bu alanlarda, binaların şakulünden sapmasına, bina temellerinde bulunan Güngören formasyonuna ait birimlerin, çok kısa mesafelerde yanal ve düşey olarak değişmesi ve yeraltısuyu düzeyindeki değişiklikler neden olınaktadır. Bakırköy formasyonun kireçtaşı düzeyleri yeterli taşıma gücüne sahip özelliktedir. Ancak, bu formasyonun farklı türden litolojilere sahip olduğu karbonatlı kil kesimlerde, taşıma gücü sorunları ve bazı durumlarda bu formasyonun karstik kireçtaşı kesimleri yapı temellerinde sorunlar oluşturabilmektedir. Zeminlerde yetersiz taşıma gücü değerleri, oturma miktarlarının aşılınası ve sıvılaşma sorunları Kuvatemer yaşlı akarsu ve haliç çökelleri içerisinde de yer alınaktadır. İstanbul' daki vadilerde yer alan Kuvatemer çökelleri genel olarak akarsu ve haliç orijinli olınak üzere iki grup içinde değerlendirilebilir. Akarsu kökenli çökeller daha ziyade, sarı-kahverengi, orta sıkı (ortalama N< 25) kum ve düşük plastisiteli (CL) aşırı konsolide, katı - çok katı killerden oluşmaktadır. İstanbul'un eski yerleşim birimleri olan Haliç çevresinde, yapılan sondajlarda dolgu kalınlığı yaklaşık 30 metre, Haliç çökellerinin kalınlığı ise 35 metre dolayındadır. Bu dolgular, İstanbul'un yerleşme tarihi boyunca, çukur alanların eski temel hafriyatı artıkları ile doldurulması veya deprem ve yangınlar sonucu yıkılan eski yapıların yerine yenisinin yapılması ile oluşmuştur. Deprem kayıtları dolgu alanlarında yapılan binaların ciddi zarar gördüğünü göstermektedir. Ayrıca, Haliç bölgesinde açılan keson kuyulardan aşırı miktarda yeraltı suyu çekimi sonucu yeraltı su seviyesi alçalmakta ve alçalmaya bağlı olarak da oturma olayları ortaya çıkmaktadır. Dolguların heterojen karakterleri, Haliç çökellerinin kayma mukavemetlerinin (c=0.1-0.4 kg/cm2) çok düşük olması ve bu tabakaların altında yer alan ana kayanın Haliç'e doğru yaklaşık dike yakın bir paleotopografık eğime sahip olması sonucu Haliç kıyılarında yamaç stabilitesi problemlerine de yol açmaktadır. İstanbul'da yukarı da belirtilen olumsuz jeoteknik özelliklerin yanı sıra, dere yataklarındaki yapılaşma alanları ve kontrolsüz dolgularda sorunlar oluşturmaktadır. Bunun en son örneği 08 Eylül 2009 ve 09 Eylül 2009 tarihindeki sel felaketidir. Bu olayın başlıca nedeni dere yataklarının bilinçsizce yapılaşmaya açılması ve dere yataklarındaki dolgu çalışmalarıdır. İstanbul'da karşılaşılan bu doğal jeoteknik olayların yanı sıra kazılardan (temel kazısı, iksa kazısı, tünel kazısı, taş ocağı kazısı vb) kaynaklanan jeoteknik sorunlarda bulunmaktadır. Genel olarak, kazılarda yerel zemin koşulları, yeteri kadar anlaşılamadığı durumlarda sorunlar ortaya çıkmaktadır. Bir kazı tasarımın başarısı, başlıca yerel zemin koşullarına, hesaplarda kullanılan zemin veya kaya parametrelerinin doğruluk değerlerine, süreksizlik konumuna, yeraltısuyunun oluşturduğu boşluksuyu basıncına, mevcut faylara yakınlığına ve eski heyelan düzlemi geometrisi içerisinde kalmasına bağlı kalmaktadır. Özellikle İstanbul'un batısındaki Küçükçekmece ve Büyükçekmece gölleri arasındaki bölgede Güngören ve Gürpınar formasyonu içerisindeki zemin etüt raporlarında, yeteri kadar tanımlanamayan eski heyelan ve fay zonlarına yakın alanlarda yapılan kazı çalışmalarında doğal gerilme durumunun değişimi ve ortamda bulunan suyun kazı çukuruna akması sonucu, kazı sistemlerinde kullanılan destekler yetersiz kalmakta, bunun sonucunda kazı sistemlerinde deformasyonlar ve yenilmeler ortaya çıkmaktadır. İstanbul'da karşılaşılan jeoteknik sorunların aslında pek çoğunda hareketin başlangıç aşamaları ya gözlenmiş, ya ölçülmüş yada hem gözlenmiş hem de ölçülmüştür. Fakat bu alanlarda gereken önlemler zamanında alınmamıştır. Bu nedenle, gelecekte yapılacak yapılarda, gözlemlenen ve ölçümlerle elde edilen verilerin dikkatli bir şekilde yorumlanması ve gereken mühendislik önlemlerinin zamanında alınması, can ve mal kayıplarının azaltılması için son derece önemlidir.
The city of lstanbul has several geotechnical problems which include seismicity, landslide, liquefaction, settlement, swelling, flood events, karstic spaces, insufficient bearing capacity and excavations opened for varying purposes. Correspondingly, during the 17 August 1999 Gölcük earthquake 246 people were died in Avcılar Town of lstanbul, 31 people lost their lives during 7-8 September 2009 flood events in Selimpaşa, Çatalca and Küçükçekmece districts of lstanbul, 4 died during landslide in the Cebeciköy rock quarry and fınally 6 workers lost their lives in Y enikapı excavations of the lstanbul metro works. in addition to fıeld observations, data on numerous explanatory boreholes and laboratory tests were also utilized for the investigation of possible geotechnical problems. The Paleozoic units, which cover a large area in Asian part and are exposed only in a limited area in the European part of lstanbul, are geotechnically problematic due to their high alteration thickness and presence of several dykes and joint systems. in addition, the Paleozoic formations have been intensely faulted and folded. Therefore, unsuitable dip and strike values of faults and folds cause slope stability problems during foundation excavations. The Kırklareli formation, which consists of various lithologies and contains karstic spaces developed within limestone is very important regarding bearing capacity and slope stability considerations. For this reason, karstic spaces have to be determined using underground investigation techniques and necessary improvement works should be carried out in such areas. in the European part of lstanbul, in the area between the Küçükçekmece and Büyükçekmece lakes several landslides were occurred. Landslides in this region are mostly took place within over consolidated, fıssured plastic clays of Gürpınar formation. Such landslides are mainly ofrotational slides and recessive type. Crown of landslide morphology is mostly distinguished whilst toe parts cannot be recognized since they are eroded or in some areas creep-like movements are common in toe oflandslides. in some landslides in the region landslide morphology has been destroyed due to erosion, fıll and excavations. The main factor triggering the landslide formation in the area between the Küçükçekmece and Büyükçekmece lakes is that valleys were steepened by fluvial erosion during the glacial period during the Pleistocene time and landslide were occurred on such valley flanks. Landslide events in the region are increased because clayey levels of the Gürpınar formation are fed by groundwater within the sandy and pebbly units of the Çukurçeşme formation. However, at present nearly 40% of landslides are due to human activities which include fılling oflandslide crown, construction ofhigh-rise buildings at the crown and excavation oftoe. For example, buildings and excessive fılls established at toe part of landslide areas in Pekmez, Avcılar Balaban and Kıraç districts have caused serious damages. Therefore, land evaluation suitability for settlement and soil survey studies, geometry and movement mechanisms of old landslide planes should be investigated in detail. in addition, establishment of an effective drainage system is needed and foundation systems of buildings should be designed and constructed suitable to soil conditions and unconscious loading of the land should be avoided. Sands and pebbles of Çukurçeşme formation generally comprise soils of suffıcient bearing capacity. in some cases, such lithologies are water saturated. The presence of different type of lithologies in the construction site such as clayey levels of the formation may cause different settlement events at the foundations. in the Avcılar region where Güngören formation is widely exposed, building collapses were intensifıed during the 17 August 1999 İzmit earthquake. in this region totally 38 buildings were collapsed by the earthquake. it is thought that closeness of Avcılar region to the basin borders and the great thickness ( around 1000 m based on <lata from geothermal wells) of Oligocene-Miocene sequence in this region are the chief reasons behind the building collapses in Avcılar. Therefore, water-saturated character of units of Güngören formation, their lateral and vertical lithological changes, low bearing capacity of clayey levels and site amplifıcation due to slopped topography of Avcılar negatively affected the structures. in addition to these geologic factors, foundation types of buildings and construction quality of superstructure are also important. Plastic behavior of over consolidated and very fırın clay levels within the Güngören formation, which is widespread in the European part of lstanbul, causes swelling problems at single-floor buildings, retaining structures and garden walls. These events are mostly recognized at single-floor buildings around the Güngören, Bağcılar and Küçükçekınece towns. in addition, due to soil consolidation in the European part of lstanbul, in some areas such as Avcılar, Esenyurt and Halkalı districts there are some buildings that are deviation from vertical. These buildings are attributed to lateral and vertical lithological changes in short distances at foundations and changes in groundwater level. Limestone levels of Bakırköy formation have suffıcient bearing capacity. However, carbonaceous clay sections and karstic limestone levels of this formation may create geotechnical problems for structure foundations. lnsuffıcient bearing capacity values of soils are found in areas where settlement amount is exceeded and liquefaction problems are encountered such as Quatemary fluvial and estuary deposits. The Quatemary deposits in several valleys in lstanbul are mostly categorized into two groups; fluvial and estuary deposits. Fluvial deposits are composed ofyellow-brown colored, moderate to fırın (average N<25) sand and low-plasticity (CL), over consolidated, stiff - very stiff clays. in boreholes opened around the Golden Hom which is one of the old settlement areas in lstanbul, fıll thickness was found 30 m while thickness of estuary deposits is around 35 m. These fills are formed by storing old foundation earthworks within the pits along the settlement history of lstanbul or renewal buildings that were damaged during fıres or earthquakes. Earthquake records show that buildings constructed in the fill areas have been seriously damaged. in addition, as a result of pumping of significant amount of groundwater from caisson wells opened in the Golden Hom, groundwater level was lowered which facilitates settlement. Heterogeneous character of fills results in lowering of shear strength of estuary deposits ( e.g. c=0.1-0.4 Kg/cm2) and some slope stability problems arising from steeply dipping of underlying rocks towards the Golden Hom. in addition to abovementioned geotechnical problems, structuring in river beds and uncontrolled fills also create some problems. The latest manifestation of this was happened in 8-9 September 2009 flood disaster. The main reasons ofthis event were unconscious structuring and fill studies in the river beds. in lstanbul, geotechnical problems are encountered not only from natural sources but also from excavations (e.g. foundation, reinforcement, tunnel and rock quarry excavations). in general, if local soil conditions are not fully understood, problems are emerged. The success of an excavation design depends on local soil conditions, the accuracy of soil and rock parameters used in calculations, discontinuity position, pore water pressure, closeness to the faults and geometry of old landslide plane. in excavation works conducted along old landslide and fault zones that are not well documented in soil survey reports prepared for the Güngören and Gürpınar formations in between Küçükçekmece and Büyükçekmece areas, as a result of change in natural stress and water flowing to the excavation pit, supports used in excavation systems become insufficient which result in deformation and failures to occur within the excavation systems. in fact, for most of geotechnical problems encountered in lstanbul, onset stage of movement was either monitored or measured but necessary measurements were not taken in such areas. Consequently, monitored and measured data on future structures to be built should be carefully evaluated and necessary engineering preventative measures must be taken to minimize loss of life and property.