Mikrotremor Verilerinden Güvenilirlik ve Nitelik Analizi
Özet
Bu çalışmada, 1. derece deprem bölgesinde yer alan İzmir ili Bornova ilçesinin yoğun nüfuslu Kazımdirik, Ergene ve Erzene mahalleleri ile Ege Üniversitesi kampüsündeki 140 noktada gece saatlerinde SARA-SR04 cihazı ve 100 Hz örnekleme aralığı ile mikrotremor ölçümleri yapılmıştır. Elde edilen veriler GEOPSY yazılımı ve Nakamura (HVSR) yöntemiyle analiz edilerek sığ katmanların dinamik zemin özellikleri, zemin hakim frekansı (0.1-2.0 Hz) ve baskın periyot (1-4 sn) değerleri belirlenmiştir. Analiz sonuçlarına göre, Ergene, Kazımdirik'in kuzeyi ve Erzene'nin kuzeybatısında kireçtaşının yüzeye yakınlığı ve az altere olmuş birimlerin varlığı sebebiyle yüksek frekans ile düşük periyot değerleri elde edilmiş, bu alanların sağlam zemin özelliği sergilediği tespit edilmiştir. Buna karşın, alüvyon ve yamaç molozunun hakim olduğu güney bölgelerde (Ege Üniversitesi Kampüsü ve çevresi) düşük frekans ve yüksek periyot değerleri ölçülmüş, bu durum zayıf zemin niteliğine işaret etmiştir. Ayrıca gevşek katman kalınlıkları (0-150 m), Vs (100-380 m/sn) ve Vp (300-550 m/sn) dalga hızları ile Poisson oranları (0.2-0.3) hesaplanarak DSİ sondaj verileriyle karşılaştırılmıştır. Bölgedeki 5-7 katlı binaların periyotları (0.25-0.35 sn) ile zemin hakim periyotları kıyaslandığında, olası depremlerde rezonans riski taşıyan ve detaylı risk çalışmaları gerektiren yapılaşma açısından hassas bölgeler ortaya konmuştur.
In this study, microtremor measurements were conducted at night at 140 points in the densely populated Kazımdirik, Ergene, and Erzene neighborhoods of Bornova district in İzmir province, located in a 1st-degree earthquake zone, as well as on the Ege University campus, using a SARA-SR04 device with a 100 Hz sampling interval. The collected data were analyzed using GEOPSY software and the Nakamura (HVSR) technique to determine the dynamic ground properties of shallow layers, dominant ground frequencies (0.1–2.0 Hz), and peak periods (1–4 s). According to the analysis results, high frequencies and low periods were obtained in Ergene, northern Kazımdirik, and northwestern Erzene due to the proximity of limestone to the surface and the presence of slightly altered units, indicating solid ground characteristics. In contrast, low frequencies and high periods were measured in the southern regions (Ege University Campus and its surroundings) where alluvium and slope debris dominate, pointing to weak ground quality. Additionally, soft layer thicknesses (0–150 m), Vs (100–380 m/s) and Vp (300–550 m/s) wave velocities, and Poisson's ratios (0.2–0.3) were calculated and compared with DSI borehole data. Comparing the periods of 5–7 story buildings in the area (0.25–0.35 s) with the dominant ground periods revealed sensitive zones in terms of construction that carry resonance risks during potential earthquakes and require detailed risk studies.
Referanslar
Aki A.M., 1957. Space and time spectra of stationary stochastic wave with special reference to microtremors, Bulletin of Earthquake Research Institute, 415-457.
Bolbol D., 2016. Mikrotemor Verilerinden Elde Edilen H/V Eğrilerinin Güvenirliğinin ve Zemin Hakim Titreşim Periyodunun Nitelenmesi: Bornova (İzmir) Kent Merkezi Örneği, Yüksek Lisans Tezi, Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İzmir, 175 s.
Chatelain J-L., Guillier B., Cara F. ve diğ., 2008. Evaluation of the experimental conditions on H/V results from ambient noise recordings, Bulletin of the Seismological Society America, 6, 33-74.
Delgado J., Lopez C.C., Estevez A. ve diğ., 2000. Microtremors as a geophysical exploration tool: Applications and limitations, Pure and Applied Geophysics, 157, 1445-1462.
Doğan G.G., Yalçıner A.C., Yüksel Y., Ulutaş E., Polat O., Güler I., Şahin C., Tarih A., Kanoğlu U., 2021. The 30 October 2020 Aegean Sea Tsunami: Post-Event Field Survey Along Turkish Coast, Pure and Applied Geophysics 178, 785-812.
Erdoğan B., 1990. İzmir–Ankara Zonu’nun İzmir ile Seferihisar arasındaki bölgede stratigrafik özellikleri ve tektonik evrimi. TPJD Bülteni, 2, 1–20.
GEOPSY (2005) Geophysical signal database for noise array processing. Erişim adresi: www.geopsy.org
Gülerce Ü., 2002. İzmir ilindeki zemin hâkim titreşim periyodu ve zemin büyütmesi değişiminin mikrotremor ölçümleri ile belirlenmesi, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 180 s.
Ishiyama Y., 1982. Motions of rigid bodies and criteria for overturning by earthquake excitations. Earthquake Engineering and Structural Dynamics 10, 635-650.
Kagami H., Okada S., Shino K. ve diğ., 1986. Observation of 1 to 5 second microtremors and their application to earthquake engineering. Part III. A two dimensional study of site effects in S. Fernando valley, Bulletin of the Seismological Society of America 76, 1801-1812.
Kanai K., Tanaka T., 1961. On microtremors, Bulletin of the Earthquake Research Institute, University of Tokyo, 39, 97-114.
Keçeli A., 2009. Uygulamalı jeofizik. Ankara: TMMOB Jeofizik Mühendisleri Odası Eğitim Yayınları No:9.
Kıncal C., 2005. İzmir İç Körfezi Çevresinde Yer Alan Birimlerin Coğrafi Bilgi Sistemleri ve Uzaktan Algılama Teknikleri Kullanılarak Mühendislik Jeolojisi Açısından Değerlendirilmesi, Doktora Tezi, Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İzmir, 342 s.
Koca M.Y., 1995. Slope Stability Assessment of the Abandoned Andesite Quarries in and around the Izmit City Centre, PhD Thesis, Dokuz Eylul University, The Graduate School of Natural and Applied Sciences, Izmir, 430 p.
Konno K., Ohmachi T., 1998. Ground-motion characteristics estimated from spectral ratio between horizontal and vertical components. Bull. Seismol. Soc. Am., 88(1), 228–241.
KRDAE, 2022. Boğaziçi Üniversitesi Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü (KRDAE) Bölgesel Deprem-Tsunami İzleme ve Değerlendirme Merkezi (BDTİM), İstanbul, Erişim adresi: www.koeri.boun.edu.tr
Mucciarelli M., 1998. Reliability and applicability of Nakamura’s Technique using microtremors: An experimental approach, Journal of Earthquake Engineering, 625-638.
Nakamura Y., 1989. A method for dynamic characteristics estimation of subsurface using microtremor on the ground surface, Quarterly Report of Railway Technology Research Institute, 30, 25-33.
Navarro M., Sanchez F.J., Fetiche M., Vidal F., Enomoto T., Iwatate T., Matsuda I., Maeda T., 2002. Statistical estimation for dynamic characteristics of existing buildings in Granada, Spain using microtremors. (In: Structural Dynamics, Eurodyn 2022, vol.1, Editors: Grundmann H., Schueller G.I, Balkema Publishers, Rotterdam-Holland, 853, 807-812.
Ohta Y., Kagami H., Goto N., Kudo K., 1978. Observation of 1- to 5-second microtremors and their application to earthquake engineering. Part I: Comparison with long-period accelerations at the Tokachi-oki earthquake of 1968, Bulletin of the Seismological Society of America June 68, 767-779.
Omori F., 1895. On the aftershocks of earthquakes, J. Coll. Sci. Imp. Univ. Tokyo 7, 111–200.
Seht M.I., Wohlenberg J., 1999. Microtremor measurements used to map thickness of soft sediments, Bulletin of the Seismological Society of America 89(1), 250-259.
SESAME, 2004. Site effects assessment using ambient Excitations, guidelines for the implementation of the H/V spectral ratio technique on ambient vibrations-measurements, processing and interpretation. SESAME European Research Project Technical Report, European Commission Research General Directorate Project No: EVG1-CT-2000-00026. Erişim adresi: sesame.geopsy.org
TBDY, 2019. Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği, Ek: Deprem etkisi altında binaların tasarımı için esaslar. Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı, Ankara.
Toksöz M.N., 1964. Microseisms and an attempted application to exploration, Geophysics, 29, 154-177.
Wathelet M., Chatelain J.-L., Cornou C., Di Giulio G., Guillier B., Ohrnberger M. ve Savvaidis A., 2020. Geopsy: A User-Friendly Open-Source Tool Set for Ambient Vibration Processing. Seismological Research Letters, 91(3), 1878--1889, doi: 10.1785/0220190360.
Yamanaka H., Takemura M., Ishida H. ve diğ., 1994. Characteristics of long-period microtremors and their applicability in exploration of deep sedimentary layers, Bulletin of the Seismological Society of America, 84, 1831-1841.
