1

NSZ

Bu dev herhangi bir blgede bulunan birim zerine etkiyen veya daha nce o blgeyi etkisi

altnda tutan gerilme trlerini ve bu gerilemelerin ynlerini belirlemek amacyla kullanlan

metotlardan bahsetmektedir.

1-GERLME

Birim alana etkiyen kuvvete gerilme denir.Gerilmeler dik (normal) ve paralel (teetsel) olarak 2 ye

ayrlrlar.Gerilmenin bykl yzeye etkiyen kuvvetin ve yzey alann byklne baldr.

Birimi paskaldr (1Pa=1N/m2) Gerilmeler kendi arasnda 4 guruba ayrlrlar.Bunlar ekme

gerilmesi,basn gerilmesi,kuvvet ifti ve burulmadr.

a)ekme gerilmesi

Bir cisme uygulanan,da ynelmi gerilmelere ekme gerilmesi ad verilir.Bu trden bir gerilme

cismin boyunda bir uzama yada hacminde bir genileme meydana getirecek niteliktedir. ekme

gerilmesine maruz kalan cismin deformasyonu (ekil 1-1) de gsterildii gibidir.

ekil 1-1: ekme gerilmesine maruz kalan cismin deformasyonu

b)Basn gerilmesi

Bir cisme uygulanan ie ynelmi gerilmelere basn gerilmesi ad verilir.Basn gerilmesi bir cismin

boyunda ksalma yada hacminde bir klme meydana getirir.Basn gerilmesine maruz kalan cismin

deformasyonu (ekil 1-2) de gsterildii gibidir.

ekil 1-2: Basn gerilmesine maruz kalan cismin deformasyonu

2

c)Kuvvet ifti

Birbirine paralel ve zt ynl iki kuvvete kuvvet ifti ad verilir.Bir kuvvet iftinin uygulanmas ile

cisimde sadece ekil deiiklii meydana gelir,cismin hacminde yada iki boyutlu halde yzlmnde

bir deiiklik meydana gelmez.Kuvvet iftine maruz kalm bir cimin deformasyonu (ekil 1-3) teki

gibidir.

ekil 1-3: Kuvvet iftine maruz kalm bir cismin deformasyonu

d)Burulma

Bir cismin farkl iki noktasna,cisme zt ynde dnmeler meydana getirecek trden kuvvetin

uygulanmas halinde cismin kazand ekil deitirmeye burulma ad verilir (rkil 1-4).

ekil 1-4: Burulma

d)Bir noktadaki gerilme ve gerilme bileenleri

Kat bir cisme etkiyen gerilmelerin analizinde gerilmeler 3 eksenli kartezyan kordinat sisteminde

bileenlerine ayrlarak incelenir. Teetsel olan gerilmenin 0 olduu bir yzeye dik etki eden

gerilmelere asal gerilmeler denir.Asal gerilmeler 3 boyutta dnldnde 1 en byk asal

gerilmeyi 3 ise en kk asal gerilmeyi gstermektedir. ekil 1-5 te gerilmelerin kartezyan

kordinat sistemindeki durumlar gsterilmitir.

ekil 1-5:Gerilmelerin kartezyan kordinat sistemindeki durumlar.

3

2-GNCEL GERLME LME METOTLARI

Gncel gerilmeleri lmekteki amacmz blgeler zerinde etkisini srdren ve blgeyi ekillediren

kuvvetleri belirleyerek blgede meydana gelebilecek faylanmalar deformasyonlar vb. yapsal unsurlar

hakknda bilgi sahibi olmaktr.Bu bilgilere erimek iin deprem odak mekanizmas zm,hidrolik

krlma gibi metotlar yaygn olarak kullanlmaktadr.

2-1 DEPREM ODAK MEKANZMASI ZM

Bu yntemde deprem dalgalar kulanlarak blgede bulunan gerilmelerin ynleri saptanmakta ve

bu sayade blgenin dinamik karakteri belirlenmektedir.Depremler kayalarn kaymasyla yada

krlmasyla olumaktadr,tektonik depremlerin enerji kayna yerkabuunda zamanla depolanan

potansiyel enerjidir.San Franciscoda meydana gelen depremden sonra Reid (1911) yerkabuunda

gzlenen deformasyonlar inceleyerek depremlerin oluunu aklayan Elastik Yenilme Kuramn

ortaya atmtr.Elastik yenilme kuramna gre yerkabuunda bulunan bloklarn tektonik kuvvetlerin

etkisiyle birbirlerine gre yava yava kaymalar sonucu yerkabuunda elastik deformasyon enerjisi

toplanmaktadr.Deformasyon enerjisinin bulunduu blgede nceden olumu bir fay bulunmuyorsa

deformasyonla ilgili gerilmeler evredeki kayalarn dayanma gcn at zaman kayalar krlarak

faylanr.Eer blgede nceden bulunan bir faylanma varsa elastik deformasyon bu fay boyunca

depolanr ve srtnme kuvveti fay boyunca kaymay engeller ancak depolanan enerjinin srtnme

direncini amas sonucu yerel bir kayma oluur ve bu yerel kayma fayn her iki ucundaki gerilmeleri

arttrr.Bunun sonucu olarak kayma bir ynde veya iki ynde ilerler.Bylece deformasyon enerjisinin

bir ksm aa kar bu ekilde aa kan enerjinin bir ksm elastik dalgalar halinde yer iinde

yaylrken bir ksm da s ve mekanik enerji halinde kaynak civarnda harcanr.Elastik Yenilme

Kuramnn ematik gsterimi (ekil 2-1)deki gibidir.

Deformasyondan nce Deformasyon durumu Yerel kayma Yerel kaymada ilerleme

ekil 2-1: Elastik yenilme kuramnn ematik gsterimi.

4

Depremin odak merkezindeki gerilme trlerine gre odakta birbirinden farkl yer deitirmeler

meydana gelebilir.Bu gerilme bileenleri 3 ekilde incelenebilir ve bu bileenlere gre ana fay trleri

aada belirtildii gibidir.

P ; maksimum basn ekseni veya maksimum asal gerilme T ; maksimum tansiyon ekseni veya minimum asal gerilme B ; orta gerilme ekseni veya sfr vektr

P ekseni dey B ve T ekseni yatay

olmas durumunda normal faylanma

meydana gelir.

P ve B ekseni yatay T ekseninin dey

olmas durumunda ters faylanma meydana

gelir.Burada kayma dzleminde blok

dierinin zerine hareket eder.Dzlem

asnn dk olmas durumunda bindirme

meydana gelir.

P veT eksenlerinin yatay, B ekseninin dey olmas halinde dorultu atml faylanma meydana gelir.

5

Deprem odak mekanizmasnn bilinmesi iin, deprem odanda etken kuvvet sisteminin, deprem

srasnda oluan fay dzleminin dorultu ve eiminin, hareket (kayma) vektrnn geometrisinin

(azimutu ve dalm) ve odan dinamik parametrelerinin (asal gerilme eksenlerinin durumu)

saptanmas gerekir.Bir deprem sonucu yzey ve cisim dalgas olmak zere iki tr dalga meydana

gelir.Cisim dalgalar boyuna dalgalar (P) ve enine dalgalar (S) olmak zere 2 ye ayrlr.P dalglar dier

dalgalardan daha hzl yayldklar iin bu dalgalar sismograflar tarafndan ilk alglanan dalgalar olup

sismograflar zerinde en rahat okunan dalgalar olmas sebebiyle deprem odak mekanizmas

zmnde yaygn olarak kullanlrlar.

Oda evreleyen kreyi 4 kadarana ayran dzlemlerde P deeri 0 dr ve bunlara dm

dzlemleri denir.P maksimum deerine ise 45 derecede ular.P dalgasnn ilk hareketinden

yararlanarak odaktaki faylanmann tr ve geometrisi saptanmaya allr.

ekil 2-2:Bir nokta kaynaktan yaylan P dalgas genliklerinin azimutal dalm

Pratikte sismometrelerin polarizasyonu sismogram zerindeki yukardoru bir ilk hareket odaktaki bir skmaya, aadoru bir ilk hareket ise genilemeye karlk gelecek ekilde ayarlanmtr.

6

Kompresyon wulf anda ii dolu olarak dilatasyon ise ii bo bir daire olarak iaretlenir ve bu

noktalarn younluguna gre biri fay dzlemi ve dieri yardmc fay dzlemi olmak zere iki dzlem

izilir.Bu dzlemler maksimum basn ve maksimum tansiyon blgelerini birbirinden ayrr ve

blgedeki gerilem yn ve trlerini belirlememizi salar.Kompresyonu simgeleyen blgeler koyu

renkli olup d merkezden darya olan basmay gsterirken dilatasyonu simgeleyen blgeler ak

renkli olup d merkeze doru olan ekmeyi simgeler.Buna gre ana faylanma trleri ekil 2-3 deki

gibi gsterilir.

2-2 HDROLK ATLATMA YNTEM (HYDRAULIC FRACTURING)

Bu metot ile kaya ierisindeki blgelere su karm pompalanarak kayalardaki atlaklar almaya

zorlanr bu esnada ortaya kan basn deiimleriyle 1 ve 3 hesaplanr. Deneyde kullanlmas

gereken tehizat ekilde gsterilmitir.(ekil 2-4)

Ters fay Normal Fay Dorultu atml fay

ekil 2-3: Deprem odak mekanizmasnn zmne gre ana faylanma trleri.

ekil 2-4: Hidrolik atlatma deneyinde kullanlan techizat.

7

Deney srasnda packerlerin yerletirildii yerler karotlar yardmyla kontrol edilir packerler

yertirildikten sonra deneye balanr deney 5 kadame olarak yaplr her kademede 5 ayr basn

uygulanr ve her basn kademesi en az 2 dakikasrer.Packeler kuyu cidarndan su szdrmamas iin

test basncndan en az 10-15 bar daha fazla basn altnda tutulur.Daha sonra basn arttrlarak kaya

atlamaya zorlanr ve atlamann olduu anla atlak balama basnc belirlenir ve pompalama ilemi

durdurulur daha sonra tekrar basn arttrlarak atlak tekrar alma basnc belirlenir ve basn tekrar

drlr bu ilem 4-5 kere tekrarlanarak grafik zerinde iaretlemeler yaplr (ekil 2-5).Bu ilemler

sonucunda elde edilen verilerle yatay yndeki max ve min gerilme deerleri bulunur.

2-3 BELRL BR DERNLKTE BULUNAN KAYACA ETKYEN GERLME KUVVET

Zeminin srekli bir ortam olduunu dnrsek zeminden Z kadar derinlikte bulunan cisim zerine

etkiyen gerilme (ekil 2-6) da gsterildii gibidir.

h=PS

H=3h-Pc-P0+t

t=Pc-Pr

H=3h-Pr-P0

h=Shmin

H=Shmax

ekil 2-5: Hidrolik atlatma deneyi deerlendirme grafii.

ekil 2-6: Z derinliindeki birime etkiyen gerilme.

d=d.Z

d:Z derinliindeki cisme etkiyen gerilme

d:d zemininin birim hacim arl

Z:Cismin derinlii

8

Eer st yzeyde bir yeralt su tablas bulunmu olsa idi Z derinliindeki cisme etkiyen gerilme

kuvveti (ekil 2-7) deki gibi olucakt.

ekil 2-7:zerinde su tablas bulunan Z derinliindeki cisme etkiyen gerilme

Toplam dey gerilme bu elamann zerinde bulunan malzemenin arlnn yol at basnca eit

olmaktadr.

3-PALEO GERLME

Gemite bir blgeyi etkisi altnda bulundurup o blgeyi deformasyona uratm olan ama gncel

olarak etkisini yitirmi gerilmelere paleo gerilme denir.Paleo gerilmeleri belirlemek iin kullanlan

yntemler gemi dnemlerde oluan yapsal verilerin incelenmesi ilkesine dayanr.

3-1 FAYLARDA PALEO GERLME HESABI (SA DHEDRAL METODU)

Faylar bize bir blgeye etki eden gerilmeleri gsteren nemli veri kaynaklarndan biridir.Bu

nedenle gerilme konumlarn belirlerken faylarn konumlar eitli metotlar ile yorumlanr.Sa

dihedral metoduda bunlardan biridir.Blgede gelien fay sistemi 4 kadrana ayrlr ayrlan bu

kadaranlardan 2 si bize skma (+) ynn verirken kalan 2 si genileme (-)ynn gstericektir doal

olarak 1(+) skma blmnde bulunurken, 3(-) genileme alannda bulunmak zorundadr. Bu ayrmn ematik gsterimi (ekil 3-1) teki gibidir.

ekil 3-1:Sa dihedral metodunda 1(+) ve 3(-) ynlerinin gsterimi

d=Zw. k +(Z-Zw. d)

d:Z derinliindeki cisme etkiyen gerilme.

d:d zemininin birim hacim arl.

Zw:Yeralt suyuna kadar olan derinlik.

Z:Cismin derinlii

9

1 ve 3 bulunduktan sonra 2 nin ynnn belirlenecektir.2 nin yn 1 ve 3 e dik olucaktr.Bunuda aadaki deformasyon elipsoidinden anlyabiliriz.(ekil 3-2)

ekil 3-2:Deformasyon elipsoidinde 1, 2 ve 3 konumlar.

Arazide elde ettiimiz yeterli saydaki fay verilerini projeksiyon ana ilediimiz zaman skma ve

genileme ynlerini belirleriz projeksiyon andaki aamalar aada ekil 3-3 de gsterildii

gibidir.Fay verimiz ne kadar ok olursa belirlediimiz 1 ve 3 gerilmelerinin konumlar o drece doru olur.

Yandaki ekilde grld gibi en bata

1 fay ilenen projeksiyonda bu say

gittike artmakta ve en son 5 fay

ilendii durumda 1 ve 3 konumlar bulunmaktadr.

ekil 3-3:Projeksiyon ana ilenen faylar ilk ekilde 1 fay ilenmiken son ekilde 5 fay ilenmitir.

10

3-2 PALEO GERLME HESABINDA KULLANILAN YAPISAL VERLER

Arazide karlatmz ekme yarlmlar,stilolitler,atlaklar,kink bantlar ve bunun gibi bir ok yap

bize blgedeki gerilmelerin ynleri hakknda nemli ipular sunarlar.Yapsal unsurlar elde etmek

iin blge dikkatlice incelenmeli ve yapsal unsurlarn konumlar belirlenerek not edilmelidir.

3-2-1 ATLAKLAR VE ANALZ METOTLARI

Krlma ile kayacn taneleri arasndaki balar kopar iki krlma yzeyi arasndaki aklk 1 mm veya

daha kk ise buna atlak ad verilir.Ayrmam kayalarda atlak izleri ok incedir fakat kaya az

ok ayrtktan sonra izleri ak bir hal alr.Bir mostrada mevcut olan atlak topluluunun tmne

atlak sistemi denir.atlak sisteminin dzenli oluu onun asal gerilmenin bykl ve konumlarna

bal gerilme durumlarnda gelitiini gsterir.atlak dzlemlerinin boyutu kayacn litolojik zellikleri

ve byklne bal olarak mikroskopik leklerden yzlerce metre uzunlua kadar deiebilir

mikroskopik olarak gzlenenlere mikro atlak ayn takm iinde bulunana byk atlaa ise ana atlak

ad verilir.Bir atlak takmnn genel gidiine dik dorultu zerinde birim boy uzunluuna karlk gelen

her tr atlak saysna bileik atlak skl denilirken blgede en fazla bulunan atlak ynelimine ise

primer atlak ad verilir.

Krk sistemlerinin blgedeki asal gerilme ynleri ile veya gerilme deformasyon elipsoidleri ile

olan karlkl ilikilerinin tespit edilmeside nemlidir.Bu suretle arazide veya aratrma sahasnda

dikkatli ve ok sayda krlma ve kayma yzeylerinin llmesi ile blgedeki gerilme ynleri ve bylece

blgedeki deformasyon mekanii hakknda faydal sonular elde etmek mmkndr.

Skmal rejime bal olarak gelien atlaklar esasen rejimin elastik deformasyon aamasnda ilk

rn olan kvrmlarda gzlenen atlaklardr.Burada esas parametre atlaklarn kvrm eksenine gre

olan konumudur.Kvrm eksenine paralel olan atlaklar boyuna atlaklar,kvrm eksenine dik olan

atlaklara enine atlaklar ve kvrm eksenini belirli bir a ile kesen atlaklara ise oblik diyagonal veya

verev atlak ad verilir.(ekil 3-4)

ekil 3-4: Kvrm eksenine gre atlak trleri.

11

atlaklarn incelenmesinde nemli parametreler:atlan konumu,atlak aral ,atlak skl,atlak

uzunluu,atlan sreklilii,atlan grnm,dolgu malzemesi ve farkl atlak takmlar arasndaki

ilikidir.Arazide bu parametreler dikkatle incelenip not alnmaldr.

atlaklarn analizinde projeksiyon teknii,dorultu histogramlar ve gl diyagram gibi metotlar

kullanlr.

A) DORULTU HSTOGRAMLARI

Bu metot da atlaklarn dorultular uygun aralklarla gruplandrlarak histogramlar hazrlanr.(ekil

3-5)

B) PROJEKSYON TEKN

Bu metot da atlaklarn kutup noktalar projeksiyon alarna iaretlenir ve atlak gruplar

belirlenerek aralarndaki a ilikileri ortaya konabilir.ekildeki rnekte atlaklarn kutup noktalar d

daire evresinde toplanmtr atlak dzlemleri arasnda byle dik bir ilki mmkn olup en byk ve

en kk asal gerilme iin referans yapy tekil edebilir.(ekil 3-6)

ekil 3-6: Projeksiyon teknii rnei.

ekil 3-5: Dorultu histogram rnei.

12

C) GL DYAGRAMI

atlaklar deiik ynlerde ve ok sayda meydana geldikleri iin deformasyona uram belli bir

blgedeki atlaklarn dorultu ve eimlerinin en ok hangi ynde olumu olduklarn aklamak ve bu

ynlerin dier tektonik unsurlarla olan geometrik mekanik ilikilerinin ne durumda bulunduklarn

incelemek amacyla gl diyagram hazrlanr.Diyagramlar onar dereceye blnm daireler veya yar

daireler zerinde yaplr ayrca dairenin yarapda 5 ila 10 parcaya blnerek bunlara istenilen

deerler verilir.Daha sonra araziden toplanan atlak deerleri diyagrama iaretlenerek blgeye

egemen olan atlak sistemi belirlenir.(ekil 3-7)

3-2-2.EKSTENSYONEL DAMARLAR

Maksimum uzama ynne dik oalrak kayalarn mekanik krlmas esnasnda oluurlar.

Deformasyonun ilerlemesine bal olarakta almaya devam ederler.Boluklar dk basn zonlar

olduklarndan buralarda mineraller birikir ve damar oluturur.lk oluan krk maksimum uzama

ynne dik olmaktadr.Alma yn krk duvarna diktir.Artan deformasyon sonucu krk genilemeye

balar yeni alma yn de artan deformasyon ynne baldr.

ekil 3-8:Ekstensiyonel damarlarn geometrisi

ekil 3-7: Gl diyagram rnei.

13

3-2-3.BUDNAJ VEYA SUCUK YAPISI

Budinaj yaps iki inkompetent yap arasnda bulunan kompetent malzemenin deformasyon sonucu

krlmas ve kompetent malzemenin altnda ve stnde bulunan inkompetent malzemenin ak

yoluyla boum aralklarn doldurmas sonucu meydana gelen yapdr.(ekil 3-9)Budinaj deformasyon

srasndaki uzama,genileme ynlerinin ve izafi hareketlerin tayinine yaramaktadr.Birok durumda

hareketin ve yerdeitirmenin miktar hakknda kesin deerler verebilir.Ayrca sucuklarn rotasyonu

ve ekil deiiklii kayacn kompetent ve inkompetentlik derecesi hakknda bir fikir verir boum

yerlerindeki mineralizasyon,deformasyon esnasndaki kristallenme artlarn aklar.zel olarak

budinaj olay kaya deformasyonlarnn analizine nemli katklarda bulunur.Budinaj oluumu

srasnda en kk asal gerilme sucuklarn uzun eksenine diktir.Ayrca sucuklarn uzun boylar

ounlukla kvrm eksenine paralel olarak geliir.

ekil 3-9: rnek Budinaj yaplar.

14

3-2-4.SIKIMADAN KAYNAKLI STLOLT YAPILAR

Maksimum ksalma ynne dik ve yar dik dzlemler boyunca gelien kuvarsit ile kiretalarnda

yaygn olarak gzlenen yaplardr.Genellikle koyu renklidir koyu renkli olmasnn nedeni

demir,kil,filloslikat,karbon gibi zor eriyen maddelerin bu zonlarda birikmesidir.Karbonatl kayalarda

stilolitler genelde testere eklinde geliir.Stilolitler hem tektonik yolla hemde diyajenez srasnda

oluabilir diyajenez srasnda oluanlar tabakalanmaya paralel geliirken tektonik olan stilolitler

tabakalanmay kesebilirler.

ekil 3-10:rnek stilolit yaplar

3-2-5.PTGMATK YAPI

nkompetent bir matriks ierisinde bulunan kompetent bir tabaka skmaya uradnda oluan

gerilmeler kompetent tabakay durayszlatrr ve skma ynnde tabakann bklmesini salayarak

kvrm oluturur.Oluan bu kvrma pitigmatik yap veya damar denir.Balangtaki boy uzunluu

belirlenerek deformasyon sonras boy deiimi hesaplanabilir.ekil 3-11 pitigmatik yapnn ematik

gsterimi

ekil 3-11 :Pitigmatik yapnn ematik gsterimi

Bitiik kvrm eksenleri arasndaki

tabaka uzunluu (l)

Kvrm dalga genilii (w)

Kvrm boyunca sabit kalan tabaka

(t)

15