Ulaştırmada Jeofiziğin Katkısı Ve İşlevi.

Karadan yapılacak ulaştırma ağı; Şehir içi, Şehirlerarası ve Ülkelerarası olarak veya raylı-raysız sistem olarak sınıflandırılabilir. Şehir içi ulaşım ise kendi içerisinde Yeryüzü ve Yeraltı ulaşım sistemleri olarak çeşitlenir. Bütün bu ulaşım sistemlerinin inşası sırasında çoğunlukla bir ya da birkaç yeraltı problemi dolayısı ile ek gider anlamına gelen sorunlar, proje değişiklikleri, zaman aşımları ve ka­muoyunda güvensizlikler oluşmaktadır. Bunun en önemli nedeni ise proje aşamasında yapılmış ve ona harfiyen uyulmuş olan üst düzeyde bir jeolojik çalışmaya rağmen, yeraltındaki sürprizlere hazırlıklı olmak adına yaptırılması yurt dışında zorunlu olan jeofiziksel araştırmaların ihmal edilmesi veya ne işe yaradığının bilinmemesi yüzünden yaptırılmamasından kaynaklanır. 

Yayın taraması yapıldığında "Ulaştırma Jeofiziği" kapsa­mında çalışmalara sıklıkla rastlanılmaz. Bu özel çalışma­nın ülkemizdeki bu konuda duyulan belirsizlikleri gider­mesi ve gereksinimi karşılaması umut edilmektedir.  

Tarihçe:  

1936 yılından sonra Avrupa’da ve Amerika’da yapılmış olan Hidroelektrik ve sulama amaçlı barajlar teker teker yıkılmaya başlayınca yapılan müfettişlik çalışmalarının raporları, neredeyse birbirinin aynı kavramları içermek­teydi: 

Mükemmel Proje,

Mükemmel Malzeme,

Mükemmel işçilik,

Bilinmeyen Zemin!  

Bu gelişmeler üzerine ilgili ülkeler çılgınca bir araştırma seferberliği ile zeminleri araştırmaya başladılar. Her ülke kendi standard’larını oluşturuyordu. Zemini tanıma adına sertlik dereceleri, çizilme dirençleri, zımbalama dirençleri, şok dirençleri ve aşınma dirençleri saptanıyordu. Bunun için Martez Sklerometresi, Franck Çekici, Schmidt Çekici, Einbeck Sarkacı, Dupuy Değirmeni gibi cihazlar ön plana çıkıyordu. Derken Uluslararası standard’lar gelmeye baş­ladı. Bunun üzerine birim sistemlerine bağlı olarak Fran­sız metrik sistemi ve İngiliz inch sistemi olmak üzere, hiç değilse bu zemin standardı sayısı ikiye indirildi. Fakat bu standard’ların tümü, hem seçilen malzemenin temsili ol­ması, hem de uygulanan bağıntıların ampirik olması ne­deniyle güvenilirlikten ve kesinlikten uzaktı. Tam bu aşa­mada, Jeofiziksel alanda Sismik Refraksiyon yöntemi geliştirildi. Daha önce, 1930 yıllarında Self Potansiyel, Mag­netik, Gravite ve Resiztivite Yöntemleri geliştirilmişti. Bu zemin tanıma seferberliğine Jeofizik yöntemler de katıldı­lar ve önemli derecede başarılar elde edilmeye başlandı. Çünkü bu jeofiziksel yöntemler ampirik (deneysel) bağın­tılara değil, SNELL Yasasına, HOOK Yasasına, AMPER Yasasına, OHM Yasasına, FOUCOUL T Yasasına, EDDY Yasasına, Universal NEWTON Yasasına, GAUSS, OERSTED ve MAXWELL denklemlerine, Sönümlü Dis­persiyonlu GENEL DALGA DENKLEMİ’ne, HUYGENS Prensipi’ne ve FERMAT Prensipi’ne göre çalışmaktaydı­lar.  

Tanıtım:  

Bir ulaştırma sisteminin inşası sırasında zeminden kay­naklanabilecek sorunlarla ilgili örneklemeler, takip eden paragrafta kısaca ele alınmaktadır. Çok iyi bilinen bir ye­rüstü örnek, bu sorunların ne denli önemli olabileceğini vurgulamak adına buraya alınmıştır:  

Karayollarının (TCK) geçmişte yaptığı Belde-Büyükçek­mece, Yer-Deve Bağırtan Rampası gibi projeleri yapıldık­tan sonra ciddi sorunları olan çalışmalarıydı. Bunlarda sorun killi, kumlu, sığ yeraltı sulu ve heyelanlı zemin böl­gelerinde yapılmış olmalarıydı. TCK buradaki heyelanları durdurmak için tam otuz yıl uğraş verdikten sonra ikinci bir yol ile sorunu çözmeye çalıştı. Ancak aşırı yerleşimin getirdiği aşırı yeraltı suyu çekiminden sonra sorunun önemi kendiliğinden azalmaya başlamıştır.  

Türkiye’de geçmişte yapılan bazı tünel projeleri de ortaya çıkardıkları sorunlar açısından iyi bilinmektedir. Kaş Tü­nelinin, fayın ezik zonu içerisinde, özellikle kolay delinsin diye inşa edilmesi ve iki ucunun birleşmemesi, Bolu tüne­linin yıllarca mehter havası ile iki ileri bir geri yapması ve ihaleyi bir tünel için kazanan konsorsiyumun on tünel iha­lesi kazanmış kadar para kazanması, Bolu Tüneline ula­şabilmek için neredeyse on küsur km kadar viyadük ya­pılması, üstelik bu viyadüklerin ve tünelin tam da Kuzey Anadolu Fay Zonu içerisinde veya yakınında yer alması, bu viyadük + tünel sistemi yerine Bolu Dağı’nın yarma içerisinde tabandan ısıtmalı oto yol ile geçilmesinin daha ucuz ve daha güvenli olacağı savları, Kınık tünelinin ise terk edilmesi… Tüm bu sayılan olaylar uzun süre kamu­oyunu işgal eden ciddi konular olmuş, önemli ölçüde ka­mu kaynaklarının harcanmasına yol açmıştır.  

Oysa jeofizik yöntemlerle güzergâh seçimi aşamasında yeraltı veya yerüstü, raylı veya oto yol ulaşım sistemle­rinde (fark etmeksizin) baş belası olan alterasyon, kaoli­nizasyon, açık tansiyon çatlağı, erime boşluğu, heyelan, kaya düşmesi, kaya kayması, dağ kayması, yavaş sürük­lenim, yeraltı suyu, radyoaktivite gibi sakıncaların önce­den belirlenerek güzergâh seçiminin isabetli olarak yapıl­ması veya güzergâh değiştirilemiyorsa önlemlerin ve ze­min iyileştirmelerin yol inşaatından önce yapılması sağla­nabilir. Bu yukarıdaki sakıncalar arasında yer alan "rad­yoaktivite" ise, yapım için bir engel oluşturmaz. Ancak böyle bir araziden farkına varılmaksızın tünel veya yarma ile geçilmesi, sonradan olay fark edildiğinde kamuoyunda büyük tepki doğuracak bir hata olacaktır.  

Örneğin Marmaray Tüp geçişi, tam olarak Haliç Önü rrr Üçlü Eklemi üzerine inşa edilmiştir (Bkz. Şekil–1). Bunun etkileşimlerinin getiri ve götürü’sünün önceden tartışıldı­ğına değin bir duyuma veya yayına rastlanılmamıştır.  

Şekil–1’deki rrr üçlü eklem noktası Türk Boğazlarının olu­şumu ile yakından ilgili bir Levha tektoniği elemanıdır. Eğer yerkabuğu dipten yaklaşan ergimiş kor kayalar tara­fından kaldırılırsa, kural gereği aralarında 120’şer dere­celik açılar oluşan üç kollu yarıklarla yanıt verecektir. Bu­na rift-rift-rift üçlü eklemi adı verilir. Eğer bu kısaltılmış ya­zımı ile rrr üçlü ekleminin çok yakınlarında başka rrr ek­lemleri de oluşmuşsa, bu kez sürekli uzayan ve açılan ya­rıklardan biri, önünde sonunda komşu rrr’lerin kollarından biri ile kesişecektir. Böylece zaman içerisinde bir rrr zinci­ri oluşur. O zaman da bu yarıkların açısal birleşim yapa­rak üç kolunun da açılması kabuk rijitidesi tarafından en­gelleneceği için, her üçlü eklemin kollarından birinin işle­vi durdurularak iptal edilir. Bu üçlü eklem zincirinin körleş­miş koluna "karkıl" denilir. Levha tektoniği terminolojisin­de bu durum rrr’ kısaltması ile gösterilir. Eğer bu rrr ekle­mi tek başına bir okyanus tabanında oluşup gelişirse, bu kez her yarık, uzunlamasına üç adet sırt’ın simetri ekseni üzerinde uçurum biçiminde yer alacağından, buna Ridge­-Ridge-Ridge’in kısaltılmışı olarak RRR üçlü eklemi adı verilir.  

Şekil–1’de verilen harita ise, bir deniz tabanı tüp geçişi projelendirilirken, sadece deniz tabanından numune al­makla veya sadece litolojik çalışmalar yapmakla kalınma­ması, olaya bir de Levha Tektoniği açısından bakılması gerekliliğinin çok çarpıcı bir örneğidir.  

Şekil–2 ise örnek olarak Haliç’te K-G olarak konuşlanmış bir kesiti göstermektedir. Ancak Şekil–1’e bakıldığında, bu kesitin boğazdan, örneğin Doğu-Batı doğrultulu alınması­nın da hiçbir fark oluşturmayacağı, aynı magma odası kaldırmasının (bundan yaklaşık sekiz-on milyon yıl önce) boğazın oluşumunda işlev yaptığı açık seçik görülecektir. Şu anda Haliç Önü rrr Üçlü Eklemi’nin kilitli olduğu düşünülmektedir. Yine de tam onun üzerine bir deniz tabanı sanat yapısı oturtmak, ne denli risk alacaktır diye bir araş­tırma yapılması gerekirdi.  

Yerüstü, yeraltı, raylı, raysız karasal-kıtasal ulaşım sis­temlerinde genel olarak bakıldığında, jeofiziğin işlevi ne yazık ki proje aşamasında çok önemli olmakta ve bu aşa­mada çok eskiden de bilinen bir yöntem olan jeolojik araştırmalar öncelikle yaptırıldığı için, işlem tamam deni­lerek (veya sanılarak) jeofiziksel araştırmalar ihmal edil­mektedir. Oysa yüzeysel gözlemlerin yerine derinlerden de yanıtlar alınmalıdır. Sondajlar yardımıyla derinlerden nokta bilgiler elde edilmektedir. Oysaki günümüzde çoğu jeofiziksel yöntemler teknolojik olarak son derece geliş­miş aletlerle ve üç boyutlu ters çözümlerle güçlendirilmiş durumdadır.  

Eğer "İstanbul’un Anadolu Yakası"nda olduğu gibi yarı sert bir kayaç olan arkozlar ve grovaklardan oluşmuş bir taban kayada çalışılıyorsa (Yer altı suyu da dahil olmak üzere, Arkozların alterasyon zonları veya kaolinizasyon cepleri dışında) hiçbir sorunla karşılaşılmayacağı için, Je­ofizik hiç akla gelmeyecek ve "her yerde de olay böyle ge­lişecek" diye düşünülebilinecektir. Anadolu yakasında baskın olan bu iki kumtaşı türü kayaç, yeraltı çalışmaları için ideal bir ortam sunmaktadır. Köstebek makineler bu yarı sert kayaları peynir keser gibi keserek ilerlemektedir. Hemen makinenin ardında göçükler oluşmamakta ve da­ha az iksa masrafı gerekmektedir. Bu yakada sadece Ki­reçtaşları ve nadiren kalın kalişler sorun çıkarabilmektedir. 

Ancak Avrupa yakasında ise çoğunlukla yeraltı suyu da içeren, bazen 700 metre kalınlığa ulaşabilen kil, kum, ça­kıl, volkanik kül katmanları ile savaşmak zorunda kalın­maktadır. Bu durumda en azından yeraltı suyunun olma­dığı kesimlerin saptanması bile yeraltı ulaşımı inşaat aşamasında büyük katkı koyacaktır. Diğer taraftan Vs(h) hızı yardımı ile plastisite/elastisite oranı saptanması da, onlarca sondaj yapmak yerine rutin bir jeofiziksel güzergâh çalışması ile kolayca çözülebilmektedir.

Ulaştırmada uygulanan Jeofiziksel yöntemlerin yetilerini, sorun’un cinsine göre sınıflandırarak sunmak, bu karma­şık konuyu daha anlaşılır bir düzeye çekecektir. Bu bağ­lamda aşağıda, jeofiziksel yöntemlerin yetileri bir tablo halinde sunulmuştur. 

Eğer tablo jeofizik yöntemlere göre değil de ulaştırma problemlerine göre düzenlenseydi çok daha uzun ve kar­maşık bir tablo elde edilecekti (ki bu türden tablolar eli­mizde bulunmaktadır). Kullanım alanları kutucuklarında yer alan hedef malzemelerden ve/veya hedef yapılardan güzergâh çalışmalarında problemin cinsine göre seçim yapılacak olanlar, kalın ve altı çizili olarak sunulmuştur. Jeofizik Yöntemlerin yetileri bu tabloya alınanlarla sınırlı değildir. Yatay Süreksizlikleri abartanlar. Düşey süreksiz­likleri abartanlar. Ters çözüm yapılmasına olanak tanıyanlar. İki Boyutlu Panel Diyagramda çalışılanlar. Üç Bo­yutlu Blok Diyagramda çalışanlar. Çok derinlerden yanıt alanlar. Çok sığda ayrıntılı sonuç verenler. Kantitatif ana­liz yapılabilenler. Kalitatif analiz yapılabilenler… gibi ay­rıntılar buraya alınmamışlardır.  

Gövde metin olmadan, bu tablo bile tek başına Jeofiziğin Ulaştırmadaki potansiyelini açıklamaya yeterlidir.  

TEŞEKKÜR  

Makale yazarı, ayrıntılı eklemeler, mizampaj ve redaksi­yon yapan Sayın Murat Fırat ve Sayın Aydın Erdemir’e te­şekkür eder. Sağlıklı ve uzun yaşasınlar.  

Prof.Dr.Uğur Kaynak

TMMOB Jeo Fizik Mühendisleri Odası İstanbul Şubesi YK Üyesi.

 

KAYNAKLAR

1. YILMAZ, YÜCEL, 2007, Morphotectonic development of the southem Black Sea region and the Bosphorus channel, The Black Sea Flood Question: Changes in Co­astline, Climate, and Human Settlement, Springer Net­herland.

2. VALENTINA V. YANKO-HOMBACH, 2007, Contra­versy over Noah’s Flood in the Black Sea: geological and foraminiferal evidence from the shelf, The Black Sea Flo­od Question: Changes in Coastline, Climate, and Human Settlement. Springer Netherland.

3. VALERY i. SHMURATKO, 2007, The post-glacial transgression of the Black Sea, The Black Sea Flood Qu­estion: Changes in Coastline, Climate, and Human Sett­lement, Springer Netherlands.

4.ARPAT, ESEN,1972?, Doğa Mirası Yapılar, Yeryuvarı ve insan.  

5. CANITEZ, NEZiHi., (Editör), 1983, Levha tektoniği (Ders Notları), TUBiTAK-iTÜ. Yaz Okulu Yayını.

6. FLERIT,F., ARMIJO,R., KING,G.C.P., MEYER,B. And BARKA, A., 2003, Slip Partitioning in the Sea of Marma­ra Pull-Apart Determined from GPS Velocity Vector, Ge­ophys. J. Int. 154, 1-7.

7. KAYNAK,UGUR., 2007, Dışmerkez Dağılımına Dayalı Türkiye Sismotektoniği, Jeofizik Bülteni Sayı.54., Ocak­Nisan

8. KAYNAK,UGUR., 2009, Anadolu Viskoelastik Kabuğu­nun Morfolojik, Hidrolojik, Volkanolojik, Sismolojik ve Tek­tonik Kanıtlarla Desteklenmiş Kinematik Modeli, Jeofizik Bülteni Sayl-57,58,58 Ocak-Aralık 2008.

9. MOHR, P. A., 1974, Mapping of the Major Structures of the African Rift System, SAO Special Report nO.361

10. SUROIT, 2004, Batimetrik Marmara Denizi Haritası. TUBiTAK-MAM

11. Lecturer Notes, 2000, Leicester University Pres, U.K  

Not:

Bu makale İKK yayın Organı ÖLÇÜ dergisinin Temmuz 2009 sayısında yayınlanmıştır.Yazarın ve derginin izni ile burada yayınlanmaktadır.

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Yazar: Prof.Dr. Uğur Kaynak