Zemin sıvılaşması kavramını daha önce duyanınız var mı? Yoksa bu kelimeler size zeminin erimesini mi çağrıştırıyor? Sıvılaşma ile ne demek istenmiş olabilir? Haydi gelin bu ayki “Nasıl Yapılmış?” köşemizde önce arka planda yatan bilimin gizemini çözelim sonra da eğlenerek öğrenelim.
Ülkemiz sahip olduğu jeolojik özellikler ve koordinatlar sebebiyle önemli fay hatlarını sınırları içerisinde tutmaktadır. Fay terimi, yer kabuğundaki hareketli kesimlere denmektedir. Bu hareketli kesimler, yer kabuğunun bazı bölgelerinde üzerinde enerji biriktirme yapar. Üzerinde biriken bu stres bir seviyeden sonra rahatlamak ister. Enerji çıkışı esnasında yerkabuğunu oluşturan levhalar birbirinin hareketini engellediği için aralarında sürtünme başlar. Sürtünmeden ve zorlanma hareketinden kaynaklı olarak kırılma davranışı meydana gelir. Yüzeyde hissettiğimiz davranışı fiziksel olarak halk arasında sallanma olarak ifade etsek de bir anda açığa çıkan bu titreşimlerin yer yüzeyini sarsma olayına ‘deprem’ olarak tanımlarız. Peki deprem ve zemin sıvılaşması birbiriyle nasıl ilişkilidir? Öncelikle sıvılaşma nedir sorusunun cevabını öğrenmekle başlayalım.
Zemin sıvılaşması, sallantı durumunda yer altındaki tabakaların ya da suya doymuş taneciklerin mukavemet yani suya karşı dayanıklılığını kaybederek katıdan sıvı forma geçişidir. Buradaki katı madde titreşimlerden etkilenerek vizköz sıvı gibi davranmaktadır. Vizköz , sıvı haldeki akışkan tarafından biçim değişikliğine karşı gösterilen dirençtir. Sıvılaşma, deprem anı gibi titreşimi yüksek ve gevşek taneli zeminlerde görülebilen bir olaydır.
Zemin Sıvılaşması Nerelerde Görülür ?
Beşeri unsurlardan olan köprü, bina, baraj gibi yapılar imar için uygun olmayan bu gibi zeminlerin üzerine yapılırsa olumsuz etkilenmesi kaçınılmaz olabilmektedir. Biraz daha bilimsel terimle açıklamak istersek deprem esnasında kayma dalgaları suya doymuş yüzey parçacıklarından geçerken, bu zemin parçacıklarının düzenlerinde bir değişim meydana getirirler. Yerleşme anında su herhangi bir yoldan kaçamazsa boşluk suyu basıncı yükselir. Yükselen basınç, üste bulunan tabakanın ağırlığına yakın bir değere gelirse zemin geçici olarak katı formunu kaybetmeye başlar. Bu ani basınç yükselmesi karşısında suya doygun zemin parçacıklarının bozulmasıyla birlikte ayrık zemin parçacıkları arası temas kuvveti azalır. Bu durum zeminin dayanıklılığını azaltır. Bu durumda da böyle zeminlerin üstüne yapılan bina vb. yapılar yıkılabilir, devrilebilir ve yan yatabilir. Örneğin 1964 yılında Japonya’nın Nigata kentindeki depremde zemin sıvılaşmasının sonuçlarını ve meydana getirdiği tahribatı görebiliriz. Ülkemizde ise 1999 Kocaeli Depreminde, Adapazarı’nda meydana gelen zemin sıvılaşması binalarda şimdiye kadar görülmemiş ölçüde hasar meydana getirmiştir. Yeraltı su seviyesinin yüksek olması zemin sıvılaşmasının meydana gelmesinde etkili rol oynamıştır. O halde vatandaş olarak bize düşen ev,iş yeri vb. yerler satın alacaksak ya da kiralayacaksak mutlaka zemin etüdü çalışmalarını incelemeyi ihmal etmemeli, gerekli yerlerden yapı denetim raporunu talep etmeliyiz. Peki binamızın zemin risk durumunu nasıl sorgulayabiliriz? Yapmamız gereken AFAD’ın sitesine e-devlet üzerinden Türkiye Deprem Harita sorgulama kısmından adres kısmını sorgulamak olacaktır.
Haydi gelin şimdi zemin sıvılaşmasını evimizde gözlemleyerek gerçekleştirelim.
Hangi malzemelere sahip olmalıyız?
- Kum
- Ahşap çöp şiş (6-7 adet)
- Şeffaf kap (plastik ya da cam olabilir.)
- Katı Cisim ( Üst üste dizilmiş lego, hazır oyuncak ev, cam kavanoz vb. kullanılabilir.?
- Su
Yapılış Tarifi
- Öncelikle cam kabımızın yarını kum ile dolduralım.
- Daha sonra kumun üzerini hafif geçecek kadar su dolduralım. Suyun homojen olarak kum taneleriyle harmanlandığından emin olalım.
- Burada su seviyesi kumu geçmemelidir. Her zaman kum sudan bir miktar daha fazla olmalıdır. Eğer su yüzeyde fazlalık oluşturuyorsa bir miktar daha kum eklemeyi ihmal etmeyiniz.
- Düz zemin üzerine çöp şişlerimizi eşit aralıklarla 2-3 cm olacak şekilde yerleştirelim..
- Daha sonra kum dolu kabımızın çöp şişlerin üzerine yerleştirilerim.
- Deney düzeneğimizin zemini artık hazır. Şimdi seçtiğiniz cismi kum dolu kabımızın ortasına konumlandıralım.
- Son adım olarak da kabın kenarından tutarak küçük hareketlerle ileri geri çöp şiş üzerinde sallanmasını sağlayalım.
Zemin Sıvılaşması Deneyinde Ne İle Karşılaştık ?
Başlangıçta homojen olarak kumla karıştırılan su, periyodik titreşim hareketlerinden sonra suyun kum zeminin üstüne çıkarak tabaka oluşturduğunu gözlemledik. Ayrıca kum zeminin üzerine konumlandırdığımız katı cisim kum zemin içerisinde batma davranışı gösterdi.
Yukarıda açıkladığımız gibi kumun küçük taneciklerden meydana gelip tanecikler arasında hava boşlukları bulunur. Bu boşluklar kabı hareket ettirdiğimizde suya doyduğu zaman tanecikler sıklaşmaya ve bu durum su basıncını arttırır. Artan su basıncı tanecikler arası sürtünmeyi azaltır. Bunun sonucunda da tanecikler su içerisinde serbestçe hareket eder. Su içinde rahat hareket edebilen kum tanecikleri dayanıklılığını kaybeder. Kum içindeki su yüzeye çıkar. Sonuç olarak da katı zemin vizköz sıvı gibi davranış değiştirdiği için üzerinde bulunan yapıya ciddi zararlar verebilir.
Sizlerde zemin sıvılaşması deneyinizi bizimle paylaşmayı unutmayın ! STEAM on Metaverse Instagram sayfasından bize ulaşabilirsiniz.
Kaynakça
- Movea, (2023). https://www.movea.com.tr/zeminde-sivilasma-nedir/ linkinden 16.07.2023 tarihinde alınıştır.
- Britannica. https://www.britannica.com/science/soil-liquefaction linkinden 16.07.2023 tarihinde alınıştır.
- Washington.edu. https://depts.washington.edu/liquefy/html/quakes/niigata/niigata.html linkinden 16.07.2023 tarihinde alınıştır.
- Seismicresilience. http://www.seismicresilience.org.nz/topics/seismic-science-and-site-influences/earthquake-hazards/liquefaction/ linkinden 16.07.2023 tarihinde alınıştır.
- Zemin sıvılaşması Fotoğrafları. https://cdn.britannica.com/84/152184-050-0C74FF5D/qualities-soil.jpg 16.07.2023 tarihinde alınıştır.
