Mapping geotechnical data by GIS: a case study of Elazig city, Turkey

Abstract

Elâzığ ili, bazı şiddetli depremlerden zarar gördüğünden dolayı, iyi bir şehir planlaması, tasarımı ve inşası için zemin özelliklerinin incelenmesinin gerekliliği ortaya çıkmıştır. Jeolojik, sismik, hidrojeolojik ve geoteknik özellikler, incelemenin en önemli alanları olarak öne çıkmaktadır. Her yapının konumuna bağlı olarak zeminden kaynaklı farklı etkileri söz konusu olabilmektedir. İnşaat alanındaki zeminin geoteknik özelliklerinin anlaşılması amacıyla, zemin etüt incelemeleri gerçekleştirilir. Tez çalışmasının amacı, özellikle zemin etütlerinin maliyetini düşüren ve zamandan tasarruf sağlayan geoteknik haritaların oluşturulması ve mühendislik projelerine altlık sağlanmasıdır. Coğrafi Bilgi Sistemlerinin (CBS) ortaya çıkmasıyla geoteknik haritalar günümüzde oldukça yaygınlaşmıştır. Çalışmada kullanılan haritalar Mesafenin Tersinir (MT) yöntemi kullanılarak ArcGIS yazılımı ile oluşturulmuştur. Bu çalışmada 210 adet sondaj logu kullanılarak zemin endeks özellikleri, zemin sınıflandırılması ve taşıma kapasitesi hesaplamaları yapılmıştır. Bunun yanı sıra, Türkiye Deprem ve Bina Yönetmeliği, NEHRP ve EUROCODE 8'e uygun olarak zemin sınıflandırılması haritaları, ayrıca yeraltı suyu, su muhtevası, kayma dalgası hızı, sıkışma dalga hızı ve zemin büyütmesi haritaları oluşturulmuştur. 15 metreye kadar yapılan sondaj analizlerinde yeraltı suyuna rastlanılmamış olup daha derin seviyelerde olabileceği düşünülmektedir. Bu nedenle sıvılaşma analizi yapılamamıştır. SPT-N değerleri baz alınarak yapılan taşıma kapasitesi analizlerinde Terzaghi & Peck ve Meyerhof metodu sonuçlarının birbirine yakın olduğu görülmüştür. Çalışma bölgesinde sıkışma dalga hızı değerleri, kayma dalgası hızı değerlerinden daha yüksek olduğu izlenmiştir. Jeofizik verilerin bir sonucu olarak, çalışma alanındaki zemin sınıflandırılmasının Türkiye Deprem ve Bina Yönetmeliğine göre C sınıfı zemin; NEHRP'e göre B ve C sınıfı zemin; EUROCODE 8'e göre ise A ve B sınıfı zemin olduğu görülmüştür. Bunlara ek olarak söz konusu oluşturulan haritalar, ön etütler, fizibilite çalışmaları, arazi kullanım politikası, şehir planlaması ve tasarımına yardımcı olacak, farklı zemin özelliklerin dağılımını doğru ve kolay bir şekilde temsil edebilecektir.

Elazig city has suffered from the effects of several strong earthquakes. Therefore, it has required to understand the ground conditions of Elazig for a successful urban planning, design and construction of new structures. Geological, seismic, hydrogeological and geotechnical properties are considered as the most crucial factors. Depending on the location of each structure, impact of these factors could have a different effect. To understand the effect of geotechnical factors of the soil underlying the site, subsoil exploration was examined. The main goal of the thesis was primarily to generate geotechnical maps, which saves especially the cost of soil investigations, time, and provide a quick source of information for engineering projects. Geotechnical maps are widespread nowadays due to the existence of Geographical Information Systems (GIS). The maps in this study were generated by ArcGIS software using Inverse Distance Weighted (IDW) method. In this study, 210 borehole samples were collected to determine the index properties and soil classification for the subsequent allowable bearing capacity evaluation. Furthermore, groundwater level, water content, shear wave velocity, compressional wave velocity, soil amplification and soil classification calculations and maps according to Turkish, NEHRP and EUROCODE 8 were generated. According to borehole analysis until 15m depth, groundwater could not be seen much and might be at deeper levels. Due this reason liquefaction analysis had not been made. Bearing capacity analysis based on SPT-N have shown that the results of Terzaghi & Peck and Meyerhof methods were close to each other. The compressional wave velocity values were higher than the shear wave velocity values in the study area. As a result of geophysical data`s, the soil classification presented that the study area was C (low hazard) according to Turkish earthquake regulations, B and C according NEHRP and A and B according to EUROCODE8. In addition, these maps will help in preliminary studies, feasibility studies, land use policy, design of urban planning for further studies and can represent the distribution of different geotechnical properties in an accurate easy to use manner.