Modern Sismoloji Ders Notları 2
Bu ders notları, sismik yöntemlerin teorik temellerini ve pratik uygulamalarını ele alarak yerin altını anlamayı amaçlamaktadır. Ders kapsamında, üç temel konu ele alınmıştır:
- Dalga Dispersiyonu
- Mikro Tremor Analizleri
- Sismik Kırılma Yöntemi
Metin, bilimsel literatüre dayalı olarak hazırlanmış ve APA formatına uygun şekilde referanslanmıştır. PPT’den seçilen şekiller, metni destekleyici niteliktedir.
BÖLÜM 1: DALGA DİSPERSİYONU VE MİKRO TREMOR ANALİZLERİ
1.1. Dersin Yapısı ve Hedefleri
Bu ders, hibrit bir yaklaşımla yürütülmekte olup hem yüz yüze hem de kayıtlı dersler üzerinden takip edilebilir. Sismik yöntemlerin teorik ve pratik yönlerini anlamak, elde edilen bilgileri deprem risk analizi ve mühendislik uygulamalarında kullanmak amaçlanmaktadır. Dersin nihai hedefi, uluslararası bilimsel bir yayına katkı sağlayacak düzeyde bilgi üretmektir (Lay, 2015).
1.2. Dalga Dispersiyonu
Dalga dispersiyonu, yüzey dalgalarının (Rayleigh ve Love dalgaları) frekans ve genliklerinin derinliğe bağlı olarak değişimini ifade eder.
- P dalgaları dispersiyon göstermezken, yüzey dalgaları bu özellikleriyle tabaka yapılarını analiz etmek için kullanılır (Aki & Richards, 2002).
- Rayleigh ve Love Dalgaları
- Rayleigh dalgaları: Düşey ve yatay bileşenlerle yayılır.
- Love dalgaları: Sadece yatay polarizasyona sahiptir.
- Love dalgaları, dispersiyon analizinde daha yüksek çözünürlük sunar (Nakamura, 1989).
- Görselleştirme: Dalga dispersiyonu animasyonları, periyot ve frekans değişimlerinin tabaka derinlikleriyle ilişkisini gösterir (Sheriff & Geldart, 1995).
- Pratik Kullanımı:
- Sismik tomografi ve inversiyon tekniklerinde temel bir veri kaynağıdır (Toksöz & Johnston, 1981).
- Deprem risk analizi ve mühendislik uygulamalarında kullanılır.
 |
| 📌 Şekil 1: Dalga dispersiyonu gösterimi Rayleigh ve Love dalgalarının frekansa bağlı yayılımını gösteren seismogram örneği |
1.3. Mikro Tremor Analizleri
Mikro tremor, yerin doğal titreşimlerini ölçerek zemin karakterizasyonunu sağlayan pasif bir yöntemdir.
🔹 Önemli Özellikler:
- Dış bir sismik kaynak kullanılmaz.
- Yalnızca ortam gürültüsü ve doğal titreşimler kaydedilir (Kanai & Tanaka, 1961).
- H/V oranı ile zeminin baskın frekansları belirlenir.
📌 H/V Oranı (Nakamura, 1989):
- Zemin amplifikasyonunu ve rezonans frekansını tespit eder.
- Haritalarda:
- Kırmızı alanlar → Yüksek titreşimli (sert zemin)
- Mavi alanlar → Düşük titreşimli (yumuşak zemin)
- Deprem sırasında yapı-zemin etkileşimini anlamada kritik bir parametredir (Field & Jacob, 1995).
🔹 Örnek Uygulama:
- Hırvatistan’daki bir çalışmada, VS30 değerleri mikro tremor ölçümleriyle hesaplanmıştır (Herak, 2011).
- VS30, 30 metre derinlikteki ortalama S dalgası hızıdır ve zemin sınıflandırmasında standart bir ölçüdür (Borcherdt, 1994).
🔹 Ölçüm Süreci:
- Üç bileşenli bir sismometre (doğu-batı, kuzey-güney, düşey) ile 30-45 dakika veri toplanır.
- Bu süre, gürültü spektrumunun istatistiksel güvenilirliğini artırmak için yeterlidir (SESAME, 2004).
🔹 Önemi:
- Zemin titreşimlerinin analiz edilmemesi, deprem sırasında rezonans nedeniyle yapıların yıkılmasına yol açabilir.
- 6 Şubat 2023 Türkiye depremleri, bu tür analizlerin eksikliğinin ciddi sonuçlar doğurduğunu göstermiştir (AFAD, 2023).
 |
| 📌 Şekil 2: Mikro tremor ölçüm düzeneği Üç bileşenli sismometre ile H/V oranı ölçümünü gösteren şematik diyagram |
 Ivanec, Hırvatistan’da mikro tremor frekanslarını gösteren renk kodlu harita |
1.4. Değerlendirme ve Uygulama
Mikro tremor analizleri, zemin karakterizasyonunun ötesinde depreme dayanıklı yapı tasarımı için temel veri sağlar.
🔹 VS30 haritaları ve H/V oranları, şehirlerin deprem risk analizinde standart araçlardır (Borcherdt, 1994).
📝 Önerilen Uygulama:
- Bir bilimsel makale seçilerek içeriğinin incelenmesi,
- Şekillerle desteklenmiş (VS30 haritaları veya H/V spektrumları) 10 dakikalık bir sunum hazırlanması.
 |
| 📌 Şekil 4: VS30 haritası Ivanec bölgesinde VS30 değerlerini gösteren harita. |
✅ Sonuç:
- Dalga dispersiyonu ve mikro tremor analizleri, zemin karakterizasyonu ve deprem mühendisliği için kritik araçlardır.
- Bu yöntemler, yapıların güvenli tasarımı ve deprem risk yönetimi açısından büyük önem taşır.
BÖLÜM 2: SİSMİK KIRILMA YÖNTEMİ
2.1. Dersin Yapısı ve İçeriği Bu bölüm, sismik kırılma yöntemine odaklanır ve MÜDEK akreditasyon standartlarına uygun bir müfredatla işlenmektedir. Haftalık konular önceden belirlenmiş olup, katılımcıların aktif katılımı teşvik edilir. Amaç, modern sismolojinin teorik ve pratik yönlerini birleştirmektir (Lay, 2015).
2.2. Sismik Kırılma Yöntemi Sismik kırılma yöntemi, dalga hızlarının tabakalardaki değişimlerinden yararlanarak yerin altını modellemeyi sağlar. Hız, malzemenin yoğunluğuna ve elastik özelliklerine bağlı olarak artar (Sheriff & Geldart, 1995). Ancak düşük hız tabakalarının (low velocity zone) bulunması durumunda, derinlik tahminleri hatalı olabilir (Dobrin & Savit, 1988). Bu durumun doğrulanması için sondaj veya kuyu içi sismik ölçümler önerilir.
Ekipman ve Uygulama: Kaynak olarak vibratör kamyonları, patlayıcılar veya mekanik darbe (taş düşürme) kullanılır. Geofonlar, dalga yayılımını kaydeder. Enerji kaynağının gücü, sinyal/gürültü oranını artırarak veri kalitesini iyileştirir (Kearey et al., 2002). Örneğin, 4.5 Hz geofonlar sığ tabakaları, 20 Hz geofonlar ise daha derin tabakaları analiz eder. Hedef derinlik 30 metre ise, profil boyu 120-150 metre olmalıdır; bu, kırılma dalgalarının güvenilir tespiti için standart bir orandır (Telford et al., 1990).
Kullanım Alanları: Tünel güzergahlarının belirlenmesi, temel kaya derinliğinin tespiti, petrol ve gaz rezervlerinin aranması gibi alanlarda uygulanır. İzmir gibi kalın alüvyonlu bölgelerde temel kayanın yerini belirlemek, depreme dayanıklı yapılar için gereklidir (Ozaydın, 2003). Temel kaya (bedrock), sismik hızı 760 m/s üzeri olan mühendislik kayası ile ayrılır (NEHRP, 2001).
Laboratuvar Çalışmaları: Kaya fiziği testleri, basınç ve sıcaklık değişimlerinin hız üzerindeki etkilerini simüle eder. Bu, elastik modüllerin (Young modülü, Poisson oranı) malzeme davranışıyla ilişkisini anlamada kullanılır (Mavko et al., 2009).
2.3. Dalga Cephesi ve Hız Değişimleri Dalga cephesi, dalgaların yayılım sınırını tanımlar ve Snell Yasası'na göre hız değişimlerinde kırılma meydana gelir (Aki & Richards, 2002). Düşük hız tabakaları, dalga yolunu karmaşıklaştırabilir.
2.4. Sismik Hızların Özellikleri Sismik hızlar, malzemenin fiziksel özelliklerine bağlıdır:
Yoğunluk ve Direnç: Dolomit kayası 5-7 km/s, granit 5-6.5 km/s hız aralığındadır (Carmichael, 1989).
Basınç ve Sıcaklık: Basınç artışı hızı yüksek, sıcaklık artışı düşük tutar (Birch, 1961).
Suya Doygunluk: P dalgası hızı artar, S dalgası azalır (Gassmann, 1951).
Mevsimsel Etkiler: Yağışlı dönemlerde hız düşer (Sens-Schönfelder & Wegler, 2006).
2.5. Veri Kalitesi ve Ekonomik Boyut Veri kalitesi, sismik analizlerin doğruluğunu belirler. Daha fazla atış ve gücülü kaynaklar, hata payını azaltır (Kearey et al., 2002). Petrol aramada %70 doğruluk 35 milyon dolar, %75 doğruluk 45 milyon dolara mal olur (Lines & Newrick, 2004).
2.6. Uygulama Alanları Sismik kırılma yöntemi, çok yönlü bir kullanım alanına sahiptir:
Heyelan Risk Analizi: Zemin yapısının modellenmesiyle riskli bölgeler belirlenir (Hack, 2000).
Fay Hattı Çalışmaları: Loma Prieta (1989) ve Kobe (1995) depremlerinde yeraltı yapısı analiz edilmiştir (Lay, 2015).
Temel Kaya Topografyası: Türkiye’de bu tür haritaların eksikliği, deprem risk analizini zorlaştırır (Ozaydın, 2003).
2.7. Değerlendirme ve Uygulama Sismik kırılma yöntemi, yerin altını anlamada etkili bir yaklaşımdır. Önerilen uygulama, bir makalenin seçilerek şekillerle desteklenmiş 10 dakikalık bir sunum hazırlanmasıdır.
Sonuç ve Öneriler
Bu ders notları, dalga dispersiyonu, mikro tremor analizleri ve sismik kırılma yöntemi konularını bilimsel bir çerçevede ele almaktadır. Yer altı yapısını anlamak, deprem riskini azaltmak ve mühendislik projelerini desteklemek için bu konuların anlaşılması temel bir gerekliliktir.
Önerilen uygulamalar, teorik bilginin pratik becerilere dönüşmesini sağlayarak, öğrencilerin saha çalışmalarında ve mühendislik uygulamalarında daha yetkin hale gelmesine katkıda bulunacaktır.
Kaynakça
- AFAD. (2023). 6 Şubat 2023 Kahramanmaraş Depremi Raporu. Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı.
- Aki, K., & Richards, P. G. (2002). Quantitative seismology (2nd ed.). University Science Books.
- Bard, P.-Y. (1998). Microtremor measurements: A tool for site effect estimation? Proceedings of the Second International Symposium on the Effects of Surface Geology on Seismic Motion, 1251-1279.
- Birch, F. (1961). The velocity of compressional waves in rocks to 10 kilobars: Part 2. Journal of Geophysical Research, 66(7), 2199-2224. https://doi.org/10.1029/JZ066i007p02199
- Borcherdt, R. D. (1970). Effects of local geology on ground motion near San Francisco Bay. Bulletin of the Seismological Society of America, 60(1), 29-61.
- Borcherdt, R. D. (1994). Estimates of site-dependent response spectra for design (methodology and justification). Earthquake Spectra, 10(4), 617-653. https://doi.org/10.1193/1.1585791
- Carmichael, R. S. (1989). Physical properties of rocks and minerals. CRC Press.
- Dobrin, M. B., & Savit, C. H. (1988). Introduction to geophysical prospecting (4th ed.). McGraw-Hill.
- Field, E. H., & Jacob, K. H. (1995). A comparison and test of various site-response estimation techniques, including three that are not reference-site dependent. Bulletin of the Seismological Society of America, 85(4), 1127-1143.
- Gassmann, F. (1951). Über die Elastizität poröser Medien. Vierteljahrsschrift der Naturforschenden Gesellschaft in Zürich, 96, 1-23.
- Hack, R. (2000). Geophysics for slope stability. Surveys in Geophysics, 21(4), 423-448. https://doi.org/10.1023/A:1006797126800
- Herak, M. (2011). Overview of recent seismic hazard studies in Croatia. Geofizika, 28(1), 1-18.
- Kanai, K., & Tanaka, T. (1961). On microtremors VIII. Bulletin of the Earthquake Research Institute, 39, 97-114.
- Kearey, P., Brooks, M., & Hill, I. (2002). An introduction to geophysical exploration (3rd ed.). Blackwell Science.
- Lay, T. (2015). The physics of earthquakes. Oxford University Press.
- Lines, L. R., & Newrick, R. T. (2004). Fundamentals of geophysical interpretation. Society of Exploration Geophysicists.
- Mavko, G., Mukerji, T., & Dvorkin, J. (2009). The rock physics handbook (2nd ed.). Cambridge University Press.
- Nakamura, Y. (1989). A method for dynamic characteristics estimation of subsurface using microtremor on the ground surface. Quarterly Report of RTRI, 30(1), 25-33.
- NEHRP. (2001). National earthquake hazards reduction program recommended provisions for seismic regulations. Federal Emergency Management Agency.
- Özaydın, K. (2003). Geotechnical aspects of earthquake engineering in Turkey. Proceedings of the International Conference on Earthquake Engineering, 45-62.
- Sens-Schönfelder, C., & Wegler, U. (2006). Passive image interferometry and seasonal variations of seismic velocities at Merapi Volcano, Indonesia. Geophysical Research Letters, 33(21), L21302. https://doi.org/10.1029/2006GL027797
- SESAME. (2004). Guidelines for the implementation of the H/V spectral ratio technique on ambient vibrations. European Commission Research Project.
- Sheriff, R. E., & Geldart, L. P. (1995). Exploration seismology (2nd ed.). Cambridge University Press.
- Telford, W. M., Geldart, L. P., & Sheriff, R. E. (1990). Applied geophysics (2nd ed.). Cambridge University Press.
- Toksöz, M. N., & Johnston, D. H. (1981). Seismic wave attenuation. Society of Exploration Geophysicists.
Proje Ödevi: Uluslararası Bilimsel Literatüre Aşinalık ve Akademik Sunum Becerileri
Amaç: Bu proje ödevi, öğrencilerin uluslararası bilimsel literatüre aşina olmasını, bilimsel makaleleri anlamlandırma becerisi kazanmasını ve toplum önünde akademik tartışma yapma yetkinliğini geliştirmesini amaçlamaktadır. Ayrıca, derse öğrenci katılımını artırarak akademik motivasyonu yüksek tutmayı hedeflemektedir. Öğrenciler, sunumlarını hazırlarken yapay zeka desteklerinden faydalanarak günümüz teknolojisini etkin kullanma deneyimi kazanacaktır.
Ödev Formatı: Makale Sunumu
Proje Ödev Başlığı: "Uluslararası Mikro Tremor Makalelerinin Akademik Sunumu"
Amaçlar:
Uluslararası mikro tremor çalışmalarını detaylı incelemek ve sunmak.
Bilimsel makaleleri anlama, yorumlama ve sunma becerilerini geliştirmek.
Akademik literatüre aşinalık kazanmak ve uluslararası bilimsel kaynaklardan yararlanma alışkanlığı edinmek.
Toplum önünde sunum yapma ve akademik tartışmalara katılma deneyimi kazanmak.
Derse aktif katılım sağlayarak öğrenci motivasyonunu artırmak.
Ödevin İçeriği ve Adımlar:
Makale Seçimi:
Ders sırasında paylaşılan uluslararası mikro tremor makalelerinden biri seçilecektir ("Microtremor Observations and Site Characterization" - 2019 gibi).
Ders kapsamında işlenen şehir örnekleriyle ilişkili bir makale tercih edilmesi önerilir (Zagreb gibi).
Makaleye Engineering Seismology ders sayfasından ulaşılabilir.
Hazırlık Süreci:
Seçilen makale detaylı olarak okunmalı ve anlaşılmayan kısımlar akademik danışman ya da yapay zeka destekleriyle açıklığa kavuşturulmalıdır.
Makaledeki şekiller, grafikler ve haritalar incelenerek sunuma dahil edilmelidir (VS30 haritaları, H/V oranları vb.).
10 dakikalık bir sunum hazırlanmalıdır.
Sunum Formatı:
Giriş (1-2 dk):
Makalenin başlığı, yazarları ve araştırmanın amacı anlatılacaktır.
Çalışmanın hangi şehir veya bölgede yapıldığı belirtilmelidir.
Yöntem (3-4 dk):
Mikro tremor ölçüm teknikleri, kullanılan ekipmanlar ve verilerin toplama süresi aktarılacaktır.
Bulgular (3-4 dk):
Çalışmanın temel bulguları şekiller ve grafikler ile desteklenerek sunulmalıdır.
VS30 haritaları, frekans ve büyütme ilişkileri gibi veriler üzerinde durulmalıdır.
Sonuç (1-2 dk):
Çalışmanın genel katkıları ve elde edilen bilgilerin başka şehirler veya Türkiye'deki şehirlerin zemin karakterizasyonu ile karşılaştırması tartışılacaktır.
Akademik çıkarımlar sunulmalıdır.
Teslim ve Sunum:
Her öğrenci, belirlenen gün ders esnasında 10 dakikalık sunumunu yapacaktır.
Sunum sırasında yapay zeka destekli grafik açıklamaları veya görsel analizler kullanılabilir.
Sunumun akıcı olması ve 10 dakikayı aşmaması beklenmektedir.
Değerlendirme Kriterleri:
Makalenin anlaşılabilir bir şekilde özetlenmesi (%30).
Şekillerin ve grafiklerin doğru yorumlanması (%30).
Sunum bği ve akıcılığı (%20).
Derse katılım ve akademik tartışmalara katkı (%20).
Ek Notlar:
Sunumlar, bilimsel bir tartışma ortamında yapılacağından, öğrencilerin sorulara hazırlıklı olmaları beklenmektedir.
Ders sürecinde aktif katılım sağlayan öğrencilere ekstra puan verilecektir.
Yapay zeka desteklerinden yararlanarak şekil analizleri yapma ve akademik çıkarımları daha net hale getirme önerilir.
Bu proje ödevi sayesinde öğrenciler, uluslararası bilimsel literatüre daha fazla dahil olacak, sunum becerilerini geliştirerek akademik ve profesyonel kariyerlerine katkı sağlayacaklardır.
MODERN SİSMOLOJİ – MİD-TERM HAZIRLIK SORULARI
KONU SORULARI
DERS SLAYTLARI
CEVAP ANAHTARI
-
c
-
a
-
b
-
b
-
b
-
b
-
b
-
b
-
a
-
c
No comments:
Post a Comment