Zemin Sıvılaşmasını İnceleyelim

Freehansz / iStock

Bilmekte Fayda Var!

Sıvılaşma Nedir?

Sıvılaşma, deprem sırasında yer şiddetle sarsılırken toprağın dayanıklılığını kaybederek katı yerine sıvı gibi davranması durumudur. Sıvılaşma binaların altında meydana geldiğinde toprak, yapıların temelini destekleme özelliğini kaybeder. Bu durumda binalar ve diğer yapılar devrilebilir, kayabilir ya da yan yatabilir. Örneğin 1964 yılında gerçekleşen Niigata depreminin neden olduğu sıvılaşma, Japonya'nın Niigata kentinde birçok binanın tahrip olmasına yol açtı.

FLHC 20216 / Alamy Stock Photo

Fotoğrafta, 1964’te gerçekleşen Niigata depreminde sıvılaşma nedeniyle yan yatan binalar görülüyor.

Sıvılaşma Nerelerde Görülür?

Sıvılaşma, taneciklerin arasındaki boşlukların suyla dolu olduğu nemli ve kumlu topraklarda gerçekleşir. Kum gibi taneciklerden oluşan toprağın yapısında büyük boşluklar bulunur. Bu nedenle tanecikler birbirine sıkı bir şekilde bağlı değildir. Aralarında su dolu büyük boşluklar bulunan toprak, güçlü bir sarsıntıya maruz kaldığında yer çekimi etkisiyle sıkışmaya başlar. Ancak bu sırada suyun boşluklardan dışarı çıkması için yeterli zaman yoktur. Bu durumda tanecikler arasındaki suyun basıncı artar. Basınç yeterince yükseldiğinde tanecikler suyun içinde serbest bir şekilde hareket etmeye başlar. Sonuçta toprak sıvı gibi davranır.

Deneyler köşesinin bu projesinde, depremde bazı binaların yana yatmasına ya da kısmen batmasına yol açan zemin sıvılaşmasının nasıl gerçekleştiğini inceliyoruz.

Nelere İhtiyacımız Var?

• Kum
• Şeffaf plastik ya da cam kap
• Kavanoz
• Ahşap çöp şiş

Ne Yapıyoruz?

Ne Oldu?

Başlangıçta kumun görüntüsü nemliyken, kap sallandıkça suyun kumun üzerine çıktığını gördük. Aynı zamanda kavanozun kısmen kuma battığını da gözlemledik.

Kum küçük taneciklerden oluşur. Bu tanecikler arasında hava boşlukları bulunur. Kumu suya doygun hâle getirdiğimizde kum tanecikleri arasındaki bu hava boşlukları su ile dolar. Kabı sallamaya başladığımızda kum tanecikleri sıkılaşmaya çalışır. Bu sırada taneciklerin arasında bulunan suyun basıncı artar. Artan su basıncı, taneciklerin arasındaki sürtünme kuvvetinin azalmasına ve taneciklerin suyun içinde serbestçe hareket etmesine neden olur. Böylece kum taneciklerinin oluşturduğu zemin dayanıklılığını kaybeder ve sıvı gibi davranmaya başlar. Kum taneciklerinin dayanıklılığı azaldığı için de su yüzeye çıkar. 

Düşünelim!

Bir inşaat mühendisi olduğunuzu hayal edin. Sıvılaşma sorununun yapılar üzerindeki olumsuz etkisini azaltmak için nasıl bir çözüm önerirsiniz? Binanızı sarsıntı sırasında dik tutmak için neler yapabilirsiniz?

Kaynaklar:

• https://www.geoengineer.org/education/web-class-projects/ce-179-geosystems-engineering-design/assignments/liquefaction-1964-niigata-earthquake
• https://sites.tufts.edu/geohazards/liquefaction/
• https://www.britannica.com/science/soil-liquefaction
• http://www.seismicresilience.org.nz/topics/seismic-science-and-site-influences/earthquake-hazards/liquefaction/
• https://www.usgs.gov/faqs/what-liquefaction
• https://depts.washington.edu/liquefy/html/quakes/niigata/niigata.html

Yazar Hakkında:

Dr. Sevda Seçer Esmer

İzmir Arkas Bilim ve Sanat Merkezi Fen Bilimleri Öğretmeni