زمین شناسی مهندسی

زمین شناسی مهندسی

مقایسه روش های مختلف تحلیل پاسخ لرزه ای زمین های نرم مستعد روانگرایی در برابر زلزله های میدان دور و نزدیک

نویسندگان
1 دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات، گروه عمران، تهران، ایران
2 دانشگاه آزاد اسلامی واحد زنجان، دانشکده فنی و مهندسی، گروه ارشد خاک و پی
چکیده
با توجه به‌ اهمیت روزافزون زمین­شناسی محلی و شرایط زمین­ریخت‌شناسی بر پاسخ لرزه­ای زمین، در این مقاله به‌بررسی جزئیات مربوط به اثر وجود لایه­های روان‌گرا بر پاسخ لرزه­ای سطح زمین می‌پردازیم. به‌منظور بررسی تفاوت­ روش­های مختلف تحلیل پاسخ زمین، ابتدا تحلیل بر مبنای روش معادل­خطی مبتنی بر مدل تنش کل در حوزۀ فرکانس و سپس بر اساس روش غیرخطی با مدل­های تنش کل، تنش مؤثر و اعمال افزایش اضافه فشار آب حفره‌ای در حوزۀ زمان انجام شده است. در این راستا از ویرایش پنجم نرم­افزار DEEPSOIL بر مبنای جدیدترین دستاوردها و تکنیک­های مختلف در هردو حوزۀ حل، استفاده شده است. محل بررسی شده برای انجام این تحقیق، پروژۀ بندر LNG عسلویه واقع در جنوب ایران است. با توجه به پژوهش‌های رایج لرزه­خیزی انجام شده و عدم ثبت داده­های واقعی زلزله میدان­ نزدیک در محل پروژه به‌ویژه برای گسل محتمل آن، از روش شبیه­سازی مصنوعی زلزله برای گسل مولد استفاده شده­است. همین­طور بر اساس بررسی‌های عرف لرزه­خیزی در محل، سه زلزله میدان دور نیز برای انجام تحلیل­های پاسخ زمین انتخاب شده­اند. سپس به‌منظور درک بهتر از پاسخ­های به‌دست آمده، طیف پاسخ­های حاصل با طیف طرح شتاب ارائه شده در برخی از آیین­نامه­های معتبر مقایسه شده­اند. نتایج‌ حاصل نشان می­دهد که در نظر گرفتن اثر پالس در مؤلفۀ افقی شتاب در جهت عمود بر راستای گسل برای زلزله­های میدان ­نزدیک، پاسخ سطح زمین و محتوای فرکانسی آن را تحت تأثیر قرار می­دهد. به‌طوری‌که پاسخ­های به‌دست آمده در سطح زمین در حوزۀ زمان با توجه به در نظر گرفتن ماهیت رفتار غیرخطی خاک و اعمال افزایش اضافه فشار آب حفره­ای با مقایسۀ پاسخ­ها در حوزۀ فرکانس مبتنی بر روش معادل­خطی، تفاوت­های زیادی دارند.
کلیدواژه‌ها

1. Hashash Y.M.A., Grohalski D.R., Philips C.A., "Recent Advances in Non-Linear Site Response Analysis", 5th International Conference on Recent Advances in Geotechnical Earthquake Engineering and Soil Dynamics, No.4, Sandiego, California (2010).## 2. Zorapapel G.T., Vucetic M., "The Effects of Seismic Pore Water Pressure on Ground Surface Motion", Earthquake Spectra, EERI, 10 (2) (1994) 403-437. ## 3. Yang J., Sato T., Savidis S., Li X.S., "Horizontal and Vertical Components of Earthquake ground motions at Liquefiable Site", Soil Dyn. Earthquake Eng., 22 (2002) 229-240. ## 4. Youd T.L., Carter B., "Influence of Soil Softening and Liquefaction on Spectral Acceleration", Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol. 131(7) (2005) 811-825. ## 5. "AASHTO LRFD Bridge Design Specifications", American Association of State Highway and Transportation Officials, Washington, D.C. (1998). 6. Foerster E., Modaressi H., "Nonlinear Numerical Method for Earthquake Site Response Analysis II-Case Studies" Bull Earthquake Eng 5 (2007) 325-345. ## 7. Zheng W., Luna R., "Nonlinear Site Response and Liquefaction Analysis in the New Madrid Seismic Zone", Geotech Geol Eng 29 (2011) 463-475. ## 8. Kramer S.L., Hartvigsen A.J., Sideras S.S., Ozener P.T., "Site Response Modeling in Liquefiable Soil Deposits", 4th IASPEI / IAEE International Symposium: Effects of Surface Geology on Seismic Motion, August 23-26, 2011 ,University of California Santa Barbara (2011). ## 9. Hashash Y.M.A., Groholski D.R., Phillips C.A., Park D, Musgrove M., DEEPSOIL 5.1, User Manual and Tutorial (2012). ## 10. وکیلی ر.، صادقی عبدالهی ع.، علی‌الهی ح.، نورزاد ع.، بررسی روش‌های ارزیابی لرزه‌ای پتانسیل روان‌گرایی در مجاورت سازه‌های دریایی، مجلۀ مهندسی عمران دانشگاه آزاد اسلامی، سال سوم، شمارۀ 2، بهار (1389). ## 11. Lee S.H.H., "Regression Models of Shear Wave Velocities", J Chinese Institute of Engineers, No.13 (1990) 515-532. ## 12. Rollins K.M., Evans M.D., Diehl N.B., Daily W.D., "Shear Modulus and Damping Relationships for Gravels", Journal of Geothecnical and Geoenvironmental Engineering, 124, No.5 (1998) 396-405. ## 13. Martin F., Kawase H., Modaressi-Farahmand Razavi A., "Nonlinear Soil Response of a Borehole Station Based on One-Dimensional Inversion during the 2005 Fukuoka Prefecture Western Offshore Earthquake", Bulletin of the Seismological Society of America (2010). ## 14. Zhaohui J.Y, Dutta U., GangXu KenanHazirbaba ElmerE Marx, "Numerical analysis of permafrost effects on the seismic site response"t Soil Dyn (2011). ## 15. Seed H.B., Idriss I.M., "Soil Module and Damping Factors for Dynamic Response Analyses", Report No. EERC 70-10, Earthquake Engineering Research Center, University of California, Berkeley, California (1970). ## 16. Campbell K.W., Bozorgnia, Y. "New empirical models for predicting nearsource horizontal, vertical and V IH response spectra: Implications for design", Proceedings of the Sixth International Conference on Seismic Zonation (2000). ## 17. "IPSN Proposition de modification de la Regie Fondamentale 1.2.c. relative a la determination des mouvements sismiques a prendre en compte pour la sllrete des tranches nucleairescomportant un reacteur a eau sous pression, applicables II l' ensemble des", Installations nucleaires de base en surface. Rapport IPSN DES nO 348 (1999). ## 18. قائم مقامیان م.ر، خلیلی ب.، تاثیر نوع گسل، بزرگای زلزله و اثر فاصله برای گسلش ناهمگن بر حرکات توانمند زمین در حوزۀ نزدیک گسل، پژوهش‌نامه زلزله‌‌شناسی و مهندس زلزله، شمارۀ 33 (1385) 35-46. ## 19. Somerville P.G., "Engineering Characterization of Near fault Ground Motion", NZSEE Conference (2005). ## 20. Hayden C.P., Bray J.D., Abrahamson N.A., "Selection of Near-Fault Pulse Motions", J. Geotech. Geoenviron. Eng. (ASCE), 140 (2014). ## 21. Boore D.M., "Simulation of Ground Motion using Stochastic Method", Journal of pure and applied Geophysics, 160 (2003) 635-676. ## 22. Mavroeidis G.P., Papageorgiou A.S., "A Mathematical Representation of Near-Fault Ground Motions", Bulletin Seismological Society of America, No. 93 (2003) 1099-1131. ## 23. Towhata I., "Geotechnical Earthquake Engineering, Springer Series in Geomechanics and Geoengineering", Springer-Verlag Berlin Heidelberg (2008). ## 24. علی‌الهی ح.، پنجی م.، آدم‌پیرا م. غبرائی لنگرودی م.، بررسی اثرات ساختگاهی خاک‌های مستعد روان‌گرایی تحت اعمال زلزله‌های قوی، هفتمین کنگرۀملی مهندسی عمران، زاهدان، اردیبهشت (1392). ## 25. Berrill J.B., Davis R.O., "Energy Dissipation and Seismic Liquefaction of Sands: revised model, Soils Found", 25(2) (1985) 106-118. ## 26. Green R.A., Mitchell J.K., Polito C.P., "An Energy-Based Pore Pressure Generation Model for Cohesion less Soils", Proceedings: John Booker Memorial Symposium, Melbourne, Australia, November 16-17 (2000). ## 27. Polito C.P., Green R.A., Lee J.H., "Pore Pressure Generation Models for Sands and Silty Soils Subjected to Cyclic Loading", Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 134(10) (2008) 1490- 1500. ## Rogers A.M., Tinsiey J.C., Borcherdt R.D., " Predicting Relative Ground Response, Proc. Symposium on Seismic Hazards Ground Motions", Soil Liquefaction and Engineering Practice in Eastern North America (1987) 403-432. ## 28. جعفری م.، کمالیان م.، بررسی پدید تشدید در آبرفت تهران، گزارش تحقیقات پژوهشگاه بین‌المللی زلزله، جلد3 (1372). ## 29. "Uniform Building Code (UBC)", International Conference of Building Officials (ICBO), Whittier, California (1997). ## 30. مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، آیین‌نامه طراحی ساختمان‌ها در برابر زلزله )استاندارد 2800 ، ویرایش سوم(، وزارت مسکن و شهرسازی (1384). ## 31. AASHTO (Association of State Highway and Transportation Officials) "Guide Specification for Seismic Isolation Design", Third Edition, American Association of State Highway and Transportation Officials, Washington, D.C. (2010). ## 32. FHWA (Federal Highway Administration) "LRFD Seismic Analysis and Design of Transportation Geotechnical Features and Structural Foundations", FHWA-NHI-11-032, Washington, DC, March (2011). ## 33. Ports and Harbours Bureau, Ministry of Land, infrastructure, Transport and Tourism (MUT), National institute for Land and infrastructure Management & Port and Airport Research institute "Technical Standards and Commentaries for Port and Harbour Facilities in Japan", Development Institute Of Japan The Overseas Coastal Area (2009). ##