Deprem Anında Yaşanan Zemin Sıvılaşması Nedir? Zemin Sıvılaşması Binayı Nasıl Etkiler?

Deprem anında yaşanan zemin sıvılaşması nedir? Zemin sıvılaşması ya da diğer ismiyle toprak sıvılaşması depremde yaşanan şiddeti artıran bir olaydır.

Zemin sıvılaşması, toprak sıvılaşması ya da zeminde sıvılaşma yeraltı su seviyesi altındaki tabakaların geçici olarak mukavemetlerini kaybederek, katı yerine viskoz sıvı gibi davranmalarıdır. Sıvılaşma, deprem gibi dinamik yüklemeler altında, gevşek daneli zeminlerde (kumlu-siltli zeminler) görülen bir olaydır.

Deprem sırasında, dalgaların özellikle kayma dalgalarının suya doymuş daneli yani zemin parçacıklı tabakalardan geçerken, dane (zemin parçacığı) yerleşim düzenini değiştirir. Bu bahsi geçen yerleşme sırasında daneler arasında su yol bulup kaçamazsa oradaki boşluk suyu basıncı yükselir. Eğer ki bu basınç üstte bulunan tabakaların ağırlığına yakın bir seviyeye ulaşırsa, daneli tabaka geçici olarak sıvı gibi davranarak sıvılaşma olayını ortaya çıkarır yani adeta suymuş gibi davranır. Ani yükleme sonucunda suya doygun daneli zeminin yapısının bozulması ve ayrık daneler arasındaki temas kuvvetinin azalarak boşluk suyu basıncının yükselmesi ve zeminin direncini kaybetmesiyle oluşur. Zeminin sahip olduğu sertlik ortadan kaybolur.

Su, zemin yani toprak tabakasının içini tamamıyla doldurur. Depremde oluşan sismik dalgalar nedeni ile daneler yer değiştirir ve aralarında sürtünme olmayan zemin parçacıkları sıvı gibi davranmaya başlar.

Peki, zemin ya da toprak sıvılaşmasının yaşanabileceği alanlar neresidir?

Genellikle, yeraltı su seviyesinin yüksek olduğu yerlerdeki yakın zamana ait olan sıkışmamış kum ve siltlerin sıvılaşma potansiyeli yüksektir. Bunun yanında akarsuların yığdığı kumlar, boyutlarındaki düzgünlük nedeniyle sıvılaşma potansiyeline sahiptirler. Yeraltı su seviyesinin yüzeye 10 m den daha yakın olması da sıvılaşma tehlikesini arttırır. Buna karşılık yer altı su seviyesinin 20 m’den daha derinde ve sıkı zeminlerde toprak sıvılaşması potansiyeli azdır.

Zemin ya da toprak sıvılaşmasına sebep olacak etkenler nelerdir? Temel altındaki bir zeminin sıvılaşabilmesi için genel olarak; Yeraltı Suyu : Yapı altında bulunan zeminde özellikle yüzeye yakın katmanlarda (İlk 3 metre çok önemli olup, 15-20 metreye kadar suyun varlığı değerlendirilmelidir.) yer altı suyuna rastlanması. Bir göl, deniz, nehir, baraj gibi su kaynaklarının yakınlarındaki bölgeler olabilir Konum: Yapının deprem riski yüksek bir bölgede, fay hattının üzerinde ya da yakınında inşa edilmiş olması riski artırır. Zemin Tipi: Zeminin kumlu-siltli yapıda ve gevşek durumda olması. gibi etkenler zemin ya da toprak sıvılaşmasını ortaya çıkarabilir. Örneğin göl, nehir, dere yatağına evlerin yapılması gibi.

Deprem mi yıkar yoksa zemin sıvılaşması mı? Zeminin ya da toprağın sıvılaşmasının kendisi hasara sebep olan bir olay değildir. Ancak, bu olayın büyük yer değiştirmelere sebep olması, büyük hasarları doğuran temel göçmelerine sebep olur. Deprem hareketi ile oluşan zemin sıvılaşması, büyük kütleler halinde şev akmalarına sebep olabilir. Tamamen sıvılaşmış zemin blokları onlarca kilometrelik mesafede saatte onlarca kilometre hızla akar. Bu tür akmaya, özelikle gevşek, suya doymuş nispeten dik şevlerde ve yamaçlarda rastlanır.

Zemin ya da toprak sıvılaşması sonucu ne olur? Zeminin ya da toprağın sıvılaşması sonucu, yapı zemine batma veya hafif yapılarda yukarı doğru hareket ederek yüzme eğilimi gösterebilir. Sıvılaşarak kayma dayanımı kaybolan zeminde, yön değiştiren küçük kayma gerilmeleri büyük şekil değiştirmelerine sebep olur. Bir zeminin ya da toprağın sıvılaşması esas olarak gevşek bir yerleşime sahip olmasına, daneler arasındaki bağa, kil miktarına ve boşluk suyunun drenajının engellenmesine bağlıdır.

Zemin sıvılaşması yaşandıktan sonra o bölgede neler görülebilir? Zeminde ya da toprakta sıvılaşma yaşanması durumunda aşağıdaki durumlar gözlemlenebilir; Karayolu ve demiryollarının kayması, oturması Boru hatları gibi yer altı yapılarının yüzeye çıkması Heyelan, toprak kayması, toprak akması olaylarının yaşanması Özellikle sığ temelli yapıların göçmesi veya büyük hasar görmesi Zeminde büyük oturmalar yaşanması Kum kaynaması Obrukların meydana gelmesi Kısmi oturmalar

Sıvılaşma ihtimalini nasıl belirleyebiliriz? Sıvılaşma potansiyeli olan zemin bölgelerini, zeminin yapısından hareket ederek belirli ölçüde tahmin etmek mümkün olabilirse de, bir depremde sıvılaşmanın olacağını tahmin etmek zordur. Zemin türü, yoğunluğunu ve yer altı su seviyesinin derinliğini belirleyerek, zemin ya da toprak sıvılaşma potansiyeli yüksek bölgeler belirlenebilir. Bunun yanında depremin sıklığı ve büyüklüğü, alınacak tedbirlerin belirlenmesinde etkili olur.