KİTLE HAREKETLERİ

Kütle hareketleri, hiçbir taşıyıcı (rüzgar, su, buzul) etkisi olmaksızın, yeryüzünün aşağıya doğru hareket etmesi, şekil ve yer değiştirmesi olarak tanımlanabilir. Kitle hareketleri, yer yüzünün doğal şeklini ve insanlar tarafından meydana getirilen yapıların konumlarını değiştirir, çatlatır, kırar ve kullanılmaz hale getirir.

Kütle hareketleri, yeryüzünün az ya da çok eğimli yüzey (yamaç) lerinde ya da insanlar tarafından oluşturulan kazı (şev)larda meydana gelir ve dolayısıyla mühendislik işlerinde “yamaçların duraylılığı” ya da “şevlerin, kazıların duraylılığı” söz konusu olur.

Bu tür olaylar, 1.olayın meydana geldiği yere, 2.hareket eden malzemenin türüne, 3.hareketin hızına, 4.şekline, 5.hareket yüzeyinin olup olmamasına ve 6.hareket yüzeyinin şekline göre özel isimler alır.

Kitle hareketlerinin en önemli yönü, genellikle önceden pek kestirilememesi ve onarılması zor olaylarla büyük parasal zararlar vermesidir. Yeryüzünün ve yeryüzünde yapılan kazıların dengesi, kazılan kayaçların litolojik ve fiziksel özeliklerine, kimyasal bileşimlerine, suya karşı davranışlarına, jeolojik yapılarına, süreksizliklere ve üzerlerine gelen basınç - gerilme miktarına bağlıdır.

Kütle hareketlerinin türleri şunlardır: 1. Düşme 2 Kütle hareketlerinin türleri şunlardır: 1.Düşme 2.Akma (Hızlı – yavaş) 3.Heyelan 4.Kayma 5. Devrilme 6. Çökme 7. Karmaşık hareket

Kütle hareketlerinin türleri ve sınıflandırılmaları

Bu sınıflandırmalarda kullanılan parametrelerin en önemlileri: 1. Hareketin türü, miktarı ve hızı 2.Hareket eden malzemenin türü, dizilişi, yaşı 3. Hareket eden kitlenin şekli 4.Su miktarı 5.Hareket eden ile alttaki kütlenin arasındaki ilişki, bağlantı 6. Hareketin nedenleri 7. Kohezyon (c) ve içsel sürtünme (φ) karakteristikleridir

Kitle Hareketlerinin Genel Sınıflandırılması ve Türleri

Düşme ve akmada malzeme serbest olarak hareket etmektedir Düşme ve akmada malzeme serbest olarak hareket etmektedir. Kayma ve heyelanlarda ise hareket bir düzlem ya da bir yüzey üzerinde meydana gelir. Heyelanlarda hareket dairesel bir düzlemde olur ve değişme sürekli değildir, zaman zaman olur. Çoğunlukla tepe kısmında gerilme çatlakları gelişir ve bunlar bize gerilmenin geliştiğini ve heyelanın her zaman, belirsiz bir anda olabileceğini işaret verir.

DÜŞME Deniz, göl ve vadi kenarlarındaki dik falez ve yamaçlardan, mağara tavanlarından ya da sivri dağ doruklarından çoğu zaman büyük ya da küçük kaya parçalarının düştüğü görülür. Özellikle deniz kenarlarındaki dik falezlerde dalga ve rüzgarların aşındırması ile kayaçlar çatlaklarından ayrılarak aşağıya doğru yuvarlanır. Kaya düşmesinin esas nedeni topuk oyulması, çatlak ve kırıklarda birbirini etkileyen erime ve donma olayları, hidrostatik basınç vb. Kaya düşmeleri çoğunlukla yataya yakın tabakalı yumuşak kayaçlar üzerinde asılmış durumda bulunan çatlaklı masif kayalarda meydana gelir. Düşen malzemenin türüne göre kaya düşmesi, blok düşmesi, toprak düşmesi adlarını alır.

earthsci.org/.../geopro/massmov/massmov.html

earthsci.org/.../geopro/massmov/massmov.html

Akma Toprak ya da taş - toprak karışımı, ayrışmış yüzeysel örtü, içerisinde bulunan su miktarına göre, bazen bir sıvı gibi akar; bazen de çok yavaş fakat sürekli olarak yer değiştirir ve böylece zeminin içinde bir deformasyon oluşur. Akma hareketi- hızlı olduğu zaman, akan malzemenin türüne göre Kaya, - Blok Akması, Moloz Akması, Kum Akması, Çamur Akması v.b. isimler alır

Yavaş Akma (Krip, Sürünme) Yamacın ya da şev'in yüzeysel kısmının sürekli, fakat,çok yavaş yer değiştirmesine Krip denir. Burada hareket genellikle çok yavaştır ve ancak devamlı yapılan gözlemlerle ve aletsel ölçümlerle anlaşılabilir. Hareket hızı senede 2—3 cm. kadar olabilir.

Krip'in belirtileri: 1) Kaya blokların çatlaklardan ayrılması, 2) Ağaç gövdelerinin eğilmesi, 3) Kaya uçlarının bükülmesi, 4, 5) Çit, 6, 7) Çim ve bitkilerin aşağıya kayması. Toprak Kripi Yamaç Molozu (talus) Kripi Kaya Kripi

Hızlı Akma Krip olayının oluştuğu toprak ve kayalarda su miktarı azdır. Suyun artması, devamlı darbe ve titreşim ya da boşluk basıncının çoğalması zeminin hareket hızını artırır ve birikmiş olan malzeme büyük bir hızla sürüklenir; adeta akar.

Kayma Yerli kayaların tabaka, çatlak, fay ya da herhangi bir süreksizlik (discontinuity) yüzeyi boyunca, çoğun sınırlı bir şekilde, aşağıya doğru hareket etmesine «Kaya Kayması» veya «Kaya Göçmesi» denir.

Devrilme

Heyelan Zemin, kaya ya da bunların karışımından oluşan doğal bir malzemenin bir yüzey üzerinde aşağıya ve dışarıya doğru hissedilebilir bir şekilde hareket etmesine heyelan (landslide) denir. Hareketin hızı, yamaç eğimi ve malzemenin su içeriği ile orantılıdır.

Heyelanlarda hareket, genellikle kaşık şekilli bir yüzey üzerinde oluşur. Bu kaşık şeklinde yüzey daire yayı, hiperbol, hiposikloid ya da daha karışık biçimlerde olabilir. Genellikle birbirine parallel iki ya da daha çok kayma düzlemi, kayma kaması bulunur. A — Hareket etmeyen bölge, B — Heyelan bölgesi, C — Çökme bölgesi, D — Kabarma bölgesi, E — Akma bölgesi.

Bir heyelanda birbirinden farklı karakteristik kısımlar vardır Bir heyelanda birbirinden farklı karakteristik kısımlar vardır. Bunlara ayrı isimler verilir. En üstte heyelan başlangıcı, taç ve karakteristik gerilme çatlakları görülür. Bu çatlakların şekil ve derinliğinden kayma düzleminin şekli, derinliği ve gidişi tahmin edilmeye çalışılır.

Tepenin üzerindeki esas heyelan aynası genellikle düşeydir Tepenin üzerindeki esas heyelan aynası genellikle düşeydir. Kayan kısımlar aşağıya doğru oldukça ilerlemiş olabilir. O zaman desteksiz kalan taç kısmında yeni gerilme çatlakları oluşur ve yeni heyelanlar meydana gelir.

Heyelanların orta kısımlarında çökme (ki burada kaynaklar ve heyelan gölleri oluşabilir), aşağı kısımlarında kabarma, kırılma ve parçalanma, en aşağıdaki kesimde (topuk bölgesi) ise akma olayları görülür. Topuk kısmının su içinde kalması (Heyelan gölleri ve kaynaklardan sızan sularla olur), hareketin hızını artırır ve hızlı akmanın meydana gelmesine neden olur.

Heyelanlar, genellikle hareket düzleminin önünde ya da arkasında birbirinin peşisıra gelişir.Eğer kayma, hareket doğrultusunda (daha doğrusu yönünde) ilerliyor ise buna ilerleyici (progressive), kaymanın gerisine (taç kısmına doğru gelişiyor, yeni heyelanlar oluşuyorsa, buna da gerileyici(reprogressive) heyelan denir.

Heyelan kayma yüzeyleri de çok değişik biçimlerde olabilir; bazen dönmeli- dönen(rotational) halde ve kaşık biçiminde olur, bazen de aşağı yukarı düz yüzeylerle ayrılan bloklar halinde geriye dönmeyen ve dönmeli olmayan bir tipte görülür. Bu tip hareketlere de blok kayması denir.Bu ikisi arasındaki fark,kayma yüzeyinin iç bükey olması ve kayan kısımların geriye eğilmeleridir.

Dolgularda ve yamaç molozlarında heyelanlar çok görülür Dolgularda ve yamaç molozlarında heyelanlar çok görülür. Bu nedenle kazı ve inşaat yapılmadan önce gereken jeoloji ve zemin mekaniği incelemelerinin yapılması gerekir.

Kitlelerin Dengesine Etki Yapan Faktörler 1.Tane büyüklüğü 2.Tane biçimi 3.Tanelerin kimyasal bileşimi 4. Jeolojik yapı 5.Basınç ve gerilmeler

Tane büyüklüğü: Çökel kayaçlarda tanelerin büyüklüğünün duraylılığa etkisi çok değildir ancak ince ve çok ince taneli zeminlerde kapiler kuvvet, yüzeysel gerilim ya da kil minerallerinin kendilerine özgü hidrasyon özellikleri yönünden tane çapının etkisi vardır. Konglomera ve kumtaşlarında ise yüksek geçirgenlik nedeniyle tane büyüklüğü hareketi etkiler.

Tane biçimi: Çökel kayaçların ve zeminin içindeki parçacıkların (tanelerin) biçimi, onların fiziksel özelliklerini etkiler. Kuru zeminlerde taneler ne kadar köşeli olursa, sıkıştırılabilmeleri ve iç sürtünme açısı artar. Danelerin biçimi ayrıca çökelme ve konsolidasyon sırasında çok değişik boyutlarda boşlukların oluşmasına, malzemenin basınç dayanımına ve yoğunluğuna etkir. Örneğin mika (muscovite, biotite) pulcukları geniş yüzeyleri üzerinde çökelir. Bu bir yönde çökelme, içsel sürtünmeyi ve kesme direncini azaltır ve dolayısıyla kaymalar kolaylaşır.

Tanelerin kimyasal bileşimi: Jipsli, killi arazide oluşan heyelanlar, doğrudan doğruya kimyasal reaksiyon sonucudur. Suyun etkisiyle kalker, tuz ve jipsin eriyip boşluklar meydana getirmesi, çökme ve kaymaların nedenidir. İçlerinde erimiş halde jips, tuz ve kalker (CaCO3) içeren sular, killi şistler ve kiltaşları içine girince çatlaklar içinde yeniden kristallenirler. Bu sırada hacim ve basınç artar, geçirimsiz ve sağlam olan kayaçlar geçirimli ve zayıf hale gelir. Bu duruma gelen zemin, az bir eğim ve yağmur etkisiyle kolayca hareket edebilir.

Bütün dünyada kütle hareketleri en çok kil ve killi zeminlerde meydana gelir. Killer su ile temas edince hacim artması, baz değişimi ve duraysızlık sorunlarına yol açar. Bu nedenle kil ve su, inşaat mühendisliğinde ve mühendislik jeoljisinde son derece önem taşır.

Jeolojik yapının etkisi: Tabakaların gerek iç yapıları gerekse yapısal özellikleri, stratigrafik sıralanışları, kalınlıkları, tanelerin dizilişi, homojenlik derecesi, tabakalaşma yüzeyleri, çatlak, kırık, fay ve kıvrım şekilleri, kütlelerin dengesine ve duraylılığına etki yapar. Örneğin yatay tabakalardan oluşmuş killi kireçtaşı, marn ve kumtaşı ardalanmalı bir istifte daha zor aşınan kumtaşı, daha fazla aşınan ve ayrışan (eğer altta ise) marnın üzerinde bir süre boşta askıda kaldıktan sonra duraylılığını kaybeder ve düşer (kaya düşmesi).

Basınç ve gerilmelerin etkisi: Basınç, bir kütlenin hareket edip etmemesine doğrudan etki yapar. Hareketin esas nedeni yerçekimidir. Topoğrafik şekil, morfoloji, ek kuvvetler, boşluk suyu basıncının ya da jeolojik yapının değişmesi, ya da dinamik yükler (deprem, yanardağ, patlayıcı maddeler, trafik vb nedenlerle kütle içindeki gerilmeler artar ve duraysız durum oluşup kütle hareket edebilir.

Yamaç ve şevlerin duraylılığı Doğada kaya ve zeminlerin serbest ve doğal olan eğimli yüzeylerine “yamaç” denir. Kazılarak ya da doldurularak insan tarafından oluşturulan kaya ya da zemin (toprak) malzemenin eğimli yüzeylerine de “şev” denir.

Yamaç ve şevlerin duraylılığı, kayaç ve zemin (+ toprak) malzemeyi ilgilendirdiğinden dolayı, zemin ve kaya mekaniği ile bunlarla ilişkili diğer disiplinlerin başlıca araştırma konularındandır. Yamaç ve şevlerin duraylılığı demek, , bu eğimli yüzeyin arkasındaki (altındaki) kütlede göçme ve yıkılma tehlikesini olup olmadığının araştırılması konusu demektir.

Şevler, içine açıldıkları malzemenin ya da dolgunun türüne göre 1 Şevler, içine açıldıkları malzemenin ya da dolgunun türüne göre 1.Zemin şevleri 2.Kaya şevleri olarak ikiye ayrılır.

Diğer taraftan şevler, kullanılma sürelerine göre mühendislik açısından: 1. Kısa süreli 2.Uzun süreli olabilirler.

Zemin şevleri Zemin, ayrık, çimentolanmamış ya da az çimentolanmış ya da kayaçların ayrışması ile oluşmuş killi, siltli, kumlu, çakıllı malzeme bütünü olarak tanımlanabilen bir ortamı ifade eder. Zemin şevlerinde esas olarak iki tip hareket görülür: 1.Şev heyelanı 2.Taban heyelanı

Şev heyelanı Burada kayma hareketi, yerli ve sağlam zemin üzerinde ve eğik şev yüzeyindedir. Kayan kısım şevin bir parçası ise buna şev heyelanı denir. Eğer kayan kısım şevin tamamı ise buna topuk heyelanı denir. Taban heyelanı Kayma daha derine kadar iner.

Heyelan olaylarında 1. Şev yüksekliği (H) 2 Heyelan olaylarında 1. Şev yüksekliği (H) 2. Şev eğim açısı (β) arasında belirli bir bağıntı vardır. Her ikisi için de kritik değerler araştırılır. Bunlardan başka: 1.Kayma direnci (içsel sürtünme açısı – φ) 2.Kohezyon (c) 3.Birim hacim ağırlık (γ) 4.Sağlam tabakanın şev tabanına olan derinliği ve geometrik konum (D) önemli parametrelerdir.

İçsel sürtünme açısı, taneler arasında sürtünmeden doğan değerdir İçsel sürtünme açısı, taneler arasında sürtünmeden doğan değerdir. Kohezyon da taneleri bir arada bir katı cisim gibi tutmaya yarayan kuvvetlerden doğan dirençtir. Bütün bu faktörlerden yola çıkarak, heyelanlarda önemli olan Güvenlik sayısı (Gs) saptanır.

Genel olarak şevlerin güvenlik sayısı Gs= Tutucu kuvvetler / Kaydırıcı kuvvetler olarak tanımlanabilir. Gs, 0 ile >1,5 arasında değerler alabilir. Gs <1 ise güvenilmez, Gs>1,5 ise barajlar icin güvenli sayılabilir.

Kütle Hareketlerinin Nedenleri Kütle hareketlerini genel nedeni yerçekimidir. Ancak bu olayları ayrıca kolaylaştıran ve çabuklaştıran bazı nedenler vardır. A.Dış nedenler B.İç nedenler

Dış nedenler : a) Şev ve yamaç eteklerinde yapılan kazılar; b) Şev ve yamaç topuklarının sular tarafından oyulması; c) Aşınma ile şev eğiminin artması; yani yüksekliğin ve şev eğiminin değişmesi; d) Doğal ya da yapay ek yük koyma; e) Şevin ve şev üstü örtüsünün kaldırılması, ağaç ve bitkilerin koparılması, yüzey sularının sızmasının kolaylaştırılması; f) Çatlak ve fissürlerde suların donması; g) Depremler; h) Yapay patlamalar ve sarsıntılar (dinamik kuvvetler).

İç nedenler Bazen hiçbir dış neden yokken de heyelan olabilir İç nedenler Bazen hiçbir dış neden yokken de heyelan olabilir. O zaman bunu bir iç nedene bağlamamız gerekir. 1. Boşluk suyu basıncının artması 2.Şev malzemesi kohezyonunun azalması olabilir

Kar ve yağmur, yeraltısuyu düzeyinin değişmesine, şev malzemesinin kısmen ya da tamamen doygun ve asılı (suspension) hale gelmesine ve dolayısıyla boşluk suyu basıncının artmasına, içsel sürtünmesin azalmasına neden olmaktadır. Bu yüzden büyük heyelanlar genellikle şiddetli yağışlardan sonra olur.

Ayrıca su, zeminin birim hacim ağırlıgını artırır ve ince daneli zeminlerde kohezyonu sağlayan yüzeysel gerilimi azaltır. Bazen de su yağlayıcı etki yapar, kayma direncini azaltır. İçsel sürtünme açısını birkaç derece düşürür. Su bazen de zeminin içindeki kayaç parçalarını kimyasal olarak değiştirir, ayrıştırır ve kütlenin direncini azaltır.

Kütle Hareketlerinin Önlenmesi Kütle hareketlerini önleme çalışmaları sürecinde önerilen yöntemler iyileştirmeden çok, önleyici ve koruyucu özellik taşır. Kütle hareketlerine karşı alınacak ilk önlemler bu olayları meydana getiren sebepleri: 1.Ortadan kaldırmak 2.Kaydırıcı kuvvetleri azaltmak 3.Tutucu kuvvetleri çoğaltmak ile mümkün olabilir.

Bu çarelerin: 1. Topuğa yük koyma 2. Şevlerin korunması 3 Bu çarelerin: 1. Topuğa yük koyma 2.Şevlerin korunması 3.Şevlerin düzenlenmesi 4. Boşluk suyu basıncının azaltılması – kohezyonun artırılması a.Çimento enjeksiyonu b.Kimyasal madde enjeksiyonu c. Dondurma d.Pişirme yoluyla gerçekleştirilmesi mümkündür.

Heyelan ve kütle hareketlerinin incelenmesi Arazi çalışmaları Laboratuvar çalışmaları ile olur

A. Arazi çalışmaları 1. Yerüstü çalışmaları a. Topografya b. İklim c A. Arazi çalışmaları 1. Yerüstü çalışmaları a.Topografya b.İklim c.Bitki örtüsü d.Sarsıntıların olaya etkisi e.Litoloji f. Jeolojik yapı g.Hareket eden kitlenin incelenmesi h. Yerüstü ve yer altı sularının durumu araştırılarak gerçekleştirilir.

2. Yeraltı çalışmaları ise a. Kazı: Çukur, hendek, kuyu galeri açma; b 2. Yeraltı çalışmaları ise a. Kazı: Çukur, hendek, kuyu galeri açma; b.Burgulama: Bitkisel toprağın ana kayaya kadar olan derinliğini saptama c.Sondaj (delgi) d.Standart penetrasyon deneyi e. Jeofizik çalışmalar yoluyla gerçekleştirilir.

B. Laboratuvar çalışmaları 1 B. Laboratuvar çalışmaları 1. Fiziksel ve mekanik özellikler araştırılır. 2. Kıvam limitleri, su içeriği, birim hacim ağırlık, kesme, serbest ve üç eksenli basınç deneyleri yapılır, killerde hassaslık dereceleri saptanır. 3.Heyelan bölgesinin jeoloji ve litoloji haritası hazırlanır. 4. Kayaçların ayrıntılı analizleri yapılır.Özellikle killer, jips vs incelenir.

Bu çalışmalar sonucu elde edilen veriler bir araya getirilir ve bu bilgilerden yola çıkarak çözüme yönelik kararlar verilir ve olay yönetilir. Özetle bir mühendislik jeolojisi çalışması yapılır. Bu çalışmada konuyla ilgili ve farklı disiplinlerden deneyimli kişilerin bulunması yararlıdır.

Çökmeler Serbest yüzeyi olmayan doğal zeminin, düşey ya da düşeye yakın bir şekilde hareket etmesine «Çökme» denir. Yük ve çeşitli kuvvetler etkisi ile zeminin ve dolayısı ile üstündeki yapının aşağıya doğru hareket etmesine de «Oturma» adı verilir. Bu olaylarda yatay doğrultulu hareket ya pek azdır ya da hiç yoktur. Oturmalar genellikle yavaş yavaş olur.

Çökmenin Nedenleri Çökmenin doğal ve yapay olmak üzere iki tür nedeni vardır. A — Doğal nedenler : Yeraltında bulunan tuz, jips ve kalker, gibi kayaçların sular tarafından eritilmesi ile çökmeler, oturmalar meydana gelebilir.

B — Yapay nedenler a) Yeraltından fazla su alınması b) Zeminin fazla yüklenmesi c) Kazı d) Maden Çıkarılması