Afşin-Elbistan havzası Çöllolar bölgesindeki kuvaterner çökellerinin mühendislik özelliklerinin araştırılması

Türkiye'nin güneydoğusunda yer alan Afşin Elbistan Havzası; yaklaşık 900 km2'lik alana ve deniz seviyesinden ortalama 1200 m yüksekliğe sahiptir. Havza tabanında ana kayayı karstik kireçtaşları oluşturmaktadır. Kireçtaşları ise yaklaşık 100 m kalınlığında kil tabakası tarafından örtülmüştür. Killerin üzerinde 20-50 m arasında linyit serisi, Linyitin üzerinde ise gidya çökelleri yer yer linyit ardalanmalı olarak çökelmiştir. Tüm bu istif Kuvaterner çökelleri tarafından örtülmüştür. Havzada; ekonomik değeri yüksek olan linyit serisi Kışlaköy ve Çöllolar sahalarında açık işletme yöntemi ile çıkarılmaktadır. Çöllolar açık ocak işletmesinde; 6 Şubat 2011 tarihinde güneybatı şevinde ve 10 Şubat 2011 tarihinde kuzeydoğu şevinde olmak üzere iki adet kütle hareketi meydana gelmiştir. Bu iki kütle hareketi arasında ikinci ve büyük olan hareket kuzeydoğu şevinin yenilmesinden kaynaklanmış ve hareket eden malzeme yaklaşık 2 km2 alan kaplamıştır. İlkinde 1 kişi, ikincisinde ise 10 kişi hayatını kaybetmiştir. Daha önceki çalışmalarda, Kahramanmaraş ili, Afşin-Elbistan ilçesi, Çöllolar bölgesinde meydana gelen kütle hareketlerinin oluş nedenleri, hareketleri tetikleyen parametrelerin neler olduğu hakkında henüz ortak bir görüş oluşmamıştır. Bölgede yapılacak olan çalışmalarla bu konu açıklığa kavuşturulmak istenmektedir. Çöllolar bölgesinin bir bölümüne ait çökellerde yapılan çalışmaların mühendislik özelliklerinin belirlenmesi amacıyla farklı lokasyonlarda toplam 6 adet sondaj açılmış ve açılan sondajlardan 10 cm çapında ve 75 cm uzunluğunda 64 adet UD (örselenmemiş) numunesi alınmıştır. Alınan UD numuneleri tomografi cihazında tam kesit olarak taranmış, tarama sonrasında tüplerin içerisindeki numunelerin fiziksel durumları incelenmiş olup hasar gören ya da görmeyen numuneler tespit edilmiş ve deney yapmaya elverişli olan numuneler ayrılarak gruplandırılmıştır. Bu numuneler içinden seçilen 5 adet UD numunesi bu tez çalışmasında kullanılmıştır. Seçilen numuneler mekanik bir alet yardımı ile tüplerden çıkarılmış ve numunelerin yerinde su içeriklerini tayin etmek amacıyla doğal su içeriği deneyi yapılmıştır. Bu deneyden elde edilen sonuçlar diğer deneylerde elde edilebilecek sonuçlara katkı sağlaması açısından önemlidir. Deneyler sonucunda numunelerin doğal su içerikleri %28-33 arasında değişmektedir. Zeminlerin tane boyu dağılımlarını bulabilmek ve dağılımdan elde edilen sonuçlardan zeminin bulunduğu paleo-ortamı yorumlayabilmek amacıyla tane boyu analizleri yapılmıştır. UD-59 numaralı numune homojen, UD-28, UD-44, UD-46 ve UD-60 numaralı numunelerin heterojen dağılım göstermiştir ve ince taneli delta çökelleri ve göl ortamını niteledikleri gözlemlenmiştir. 8-0,063 mm tane boyutuna kadar ıslak ve kuru eleme; 0,063'ten küçük malzeme için hidrometre analizi yapılmıştır. Atterberg kıvam limitlerine göre; likit limit değerleri %39-86 arasında bulunmuş, plastik limit değerleri ise yaklaşık %29-36 arasında hesaplanmıştır. Daha sonra plastite indisi için %11-50 arasında değerlere ulaşılmıştır. Bu sonuçlar, Raman 1973 tarafından modifiye edilen Cassagrande plastisite abağına yerleştirilerek zemin numunelerinin dahil olduğu gruplar ortaya çıkarılmış, tane boyu dağılımları ve Atterberg limitleri ile numunelerin hangi zemin sınıfına ait olduğu USCS'e (Birleştirilmiş Zemin Sınıflama Sistemi) göre belirlenmiştir. HY-3 sondajına ait 35,90-36,65 m aralığında alınan UD-28 numunesi CH (yağlı kil) olarak, HY-4 sondajına ait 28,07-28,47 m aralığında alınan UD-44 ve 29,22-29,97 m aralığında alınan UD-46 numuneleri ML (kumlu silt), HY-5 sondajına ait 28,25-29,00 m aralığında olan UD-59 ve 3,50-34,25 m derinlikten alınan UD-60 numuneleri CH sembollerinde olup yağlı kil olarak tanımlanmıştır. Atterberg kıvam limitlerinden numunelerin plastisite indisi-kil yüzdesi grafiği oluşturulup Van der Merwe aktivite abağı yardımıyla aktivite grafiği hazırlanmıştır. Grafiğe göre numunelerden; UD-44 ve UD-46'nın düşük, UD-28'in yüksek, UD-59'un yüksek aktiviteye ve UD-60'ın ise çok yüksek aktiviteye sahip oldukları görülmüştür. Bu aktivite değerleri hassasiyet dereceleri ile kıyaslanınca düşük aktiviteye sahip zemin malzemelerinin düşük hassasiyete, çok yüksek aktiviteye sahip numunelerin ise az hassasiyete sahip olduğu görülmüştür. Gerçekleştirilen Enslin-Neff deneyi, zemin numunelerinin su alma kapasitesini ölçmek amacıyla yapılmıştır. 1 g deney numunesinin alabileceği su miktarları ölçülmüştür. Deneyde ilk artan su içeriği değeri kapilariteyi gösterirken, en son ulaştığı sınır zeminlerin şişebilme özelliğini göstermektedir. Enslin-Neff deney sonuçlarına göre numunelerin su alma kapasitesi %58-83 arasında değişmektedir. Ödometre deneyi sonucunda numunelerin ıslak başlangıç yoğunlukları 1,7-1,9 g/cm3, deney sonundaki ıslak yoğunlukları ise 2,0 g/cm3, kuru haldeki başlangıç yoğunlukları 1,2-1,5 g/cm3 ve deney sonundaki kuru yoğunlukları 1,4-1,6 g/cm3 olarak belirlenmiştir. Zeminlerin kayma mukavemetlerinin doğrudan belirlenmesinde uygulanan deneylerden bir tanesi de laboratuvar vane deneyidir. Laboratuvar vane deneyi; arazide yapılan vane deneyine benzer nitelikte olan laboratuvar ortamında yapılan deneydir. Bu deneyde zeminlerin hassaslık dereceleri doğrudan hesaplanabilmektedir. Ancak deney, araziden alınan örselenmemiş numune üzerinde uygulanamamış sadece yeniden şekillendirilmiş numuneler üzerinde uygulamıştır. Bu sebeple sadece kayma mukavemetleri bulunabilmiştir. Deney sonucunda yeniden şekillendirilmiş numunelerin kesme dayanımı değerleri hesaplanırken yoğunluklarının arazideki yoğunluğa eşit ya da yakın olmasına özen gösterilmiştir. Laboratuvar vane deneyinde kullanılan numune kabının hacmi ve ağırlığı bilindiğinden numunelerin yoğunlukları hesaplanabilmiştir. Deneye başlamadan önce numune kabına konulan malzemelerin 1,7-1,8 g/cm3 arasında değişen yoğunluklara sahip olduğu gözlenmiştir. Bu yoğunluklar hesaplanırken ödometre deneylerinden elde edilen yoğunluklar dikkate alınmıştır. Vane testi kesme dayanımı yay-1 abağı kullanılarak içerdeki açı değerine karşılık gelen kesme dayanımı değerleri hesaplanmıştır. Abaktan elde edilen okumalar sonucunda 5-29 kN/m2 arasında değişen değerler belirlenmiştir. UD-44 ve UD-60 numunelerinin hassaslık derecelerinin saptanması için ilk olarak örselenmemiş numunelerin kesme parametreleri ve daha sonra da yeniden şekillendirilmiş numunelerin kesme parametreleri hesaplanmıştır. Örselenmemiş numune kesme gerilmesi ile yeniden şekillendirilmiş numune kesme gerilmeleri oranı hassasiyet derecesini vermektedir. Kayma parametrelerinin belirlenmesi amacıyla drenajlı doğrudan (direk) kesme deneyi yapılmıştır. 44 ve 60 nolu numuneler üzerinde uygulanan direk kesme deneyi hesaplarına göre numune kesme parametrelerinden içsel sürtünme açılarının maksimum değerleri kabaca 12-26, kalıcı değerler ise kabaca 6-13 arasında değişmiştir. Kohezyon değerleri ise maksimum değerlerde 43-139 kN/m2, kalıcı değerlerde ise 32-85 kN/m2 arasında bulunmuştur. Hassasiyet dereceleri, UD-44 nolu numunede 200 kN için 1,2, 400 kN için 1,5 ve 800 kN için 1,7 olarak, UD-60 nolu numunede ise 200 kN için 1,9, 400 kN için 1,9 ve 800 kN için 1,4 olarak hesaplamıştır. Bu değerler sonucunda çalışma alanındaki zeminlerin hassaslık dereceleri, Skempton ve Northey (1952) sınıflamasına göre az hassasiyetli zemin kategorisine girmektedir. Hassas killer daha çok Kanada ve Norveç'de olduğu gibi buzul çökellerinde görülen killerden oluşmaktadır. Ancak Afşin Elbistan heyelanı malzemesi buzul ortamında çökelmiş bir malzemeden meydana gelmemesine rağmen hassas kil özelliği göstererek, heyelanların oluşumları ve oluşum ortamı farklılıkları açısından dikkat çekmektedir.