نوشته های مشابه

روش هاي حفاري تونل و انتخاب ماشين حفاری بر اساس شرايط زمين شناسي

آذر ۹, ۱۴۰۲

روانگرايی خاکهای ماسـه ای و رسـی و ماسه رسی در برابر وقوع زمين لرزه

آبان ۲۵, ۱۴۰۲

سازه‌هاي خشتي قديمي و مقاوم سازی در برابر زلزله

آبان ۱۶, ۱۴۰۲

نجمه علی محمدی^۱ ، محمدرضا جواهری تفتی ^۲

^۱نجمه علیمحمدی،گروه عمران، واحدتفت ، دانشگاه آزاد اسلامی.تفت.ایران [email protected]

^۲دکترمحمدرضا جواهری تفتی، گروه عمران، واحدتفت ، دانشگاه آزاد اسلامی.تفت.ایران [email protected]

بررسی لرزه خیزی شهریزد برای خاک های سخت

دومین همایش پژوهش های کاربردی و فناوری های نوین در مهندسی عمران ، معماری ، شهرسازیکدموضوع :A

بررسی لرزه خیزی شهریزد برای خاک های سخت (آیین نامه ۲۸۰۰ایران)

زلزله پدیده ای زمین شناختی و ناشی از حرکت لایه های زمین ، فشار لایه ها و رها شدن انرژی گرد امده طی سالیان دراز است .ماهیت این پدیده تا امروز پیش بینی آن را بسیار دشوار و عملا نا ممکن و مهار آن را نیز نامیسر کرده است از این رو لازم است برای پیشگیری از خسارات احتمالی این پدیده برروی سازه های مهم  ، مطالعات موردی در ارتباط با عکس العمل های خاک به هنگام زلزله در مقیاس شهرها و تهیه نقشه ریز پهنه بندی خطر لرزه  ای در منطقه مورد مطالعه ایجاد ضرورت می کند .در این پژهش که مطالعه موردی برای شهرستان یزد می باشد ،  لرزه خیزی منطقه مورد بررسی قرار گرفته است و با توجه به مشخص نبودن نوع خاک برای گستره  مورد نظر ،  اکتفا به نوع خاک طبقه بندی شده در آیین نامه ۲۸۰۰ ایران ، خاک سخت (تیپ ۱ و ۲)  گردیده است . با توجه به نتایج پژوهش ، منحنی های هم شتاب براساس طیف رنگ ترسیم شده است و  افزون بر نتایجی مانند شتاب و طیف های عکس العمل خاک ، طیف اصلاح شده خاک براساس خصوصیات دینامیکی طیف آیین نامه ۲۸۰۰ ایران  ، با توجه به دوره بازگشت ۴۷۵ سال ، ارایه گردیده است ..  نتایج شتاب برای خاک نوع ۱بین (g11/0g-20/0)و نوع خاک۲   (g11/0g-22/0) به دست آمده است .

مقدمه :

برای مقاوم سازی شهرها در برابر خطر زمین لرزه و کاهش میزان مخاطرات آنها ، مراکز مهم صنعتی و شریان های حیاتی در اثر رخداد زلزله ، باید ویژه گی های لرزه زمین ساخت گستره شناسایی و سپس ویژه گی های لرزه خیزی هریک از چشمه های لرزه زا برپایه رویداد زمین لرزه های گذشته آن گستره تعریف و سرانجام با یکی از روش های احتمالاتی یا تعینی تاثیر لرزه خیزی هریک از چشمه ها در ساختگاه (شهرمورد نظر) براورد شود .

مروری بر تحقیقات گذشته

در استان یزد نیز مطالعات صورت گرفته که به طور مختصر می توان به رساله دکترا ،آقای حمید مهرنهاد ،تحت عنوان  لرزه زمین ساخت و تخمین خطر زلزله در استان یزد ۱۳۷۹از دانشگاه شهید بهشتی، نام برد پهنه بندی خطر نسبی زلزله در استان یزد که منجر به تعیین مقادیر شتاب در دوره بازگشت های مختلف شده است  . زمین‌شناسی٬ لرزه زمین ساخت و تعیین میزان خطر زلزله برای استان یزد ، .پایان نامه کارشناسی ارشد دانشگاه تهران شمال با عنوان نقش تکتونیک فعال در شکستگی های دشت یزد-اردکان توسط محمدفاتحی میبدی ۱۳۸۴که ارتباط بین گسل شمال یزد و روند شکستگی های دشت یزد اردکان مطالعه کرده که با هم ارتباط دارند ، طرح پژوهشی  دانشکده عمران دانشگاه یزد ، توسط  حمید مهرنهاد  ، محمد رضا کهدویی در سال ۱۳۸۵ با عنوان تجزیه و تحلیل ساختاری و سایزموتکتونیکی گسل دهشیر در محدوده دهشیر که گسل دهشیر به عنوان گسل فعال پنهان مشخص شده است . طرح پژوهشی  دانشکده عمران دانشگاه یزد  توسط داریوش مهرشاهی ،حمید مهرنهاد در سال ۱۳۸۷ با عنوان بررسی ساختار مورفوتکتونیک  دشت یزد-اردکان که نقش گسل های محدوده استان یزد در به وجود اوردن اشکال ناهمواری ها را بررسی می کند .

گستره مورد مطالعه:

گستره مورد مطالعه جهت براورد پارامترهای لرزه خیزی ، از نظر جغرافیایی بین عرض جغرافیایی ’۴۸ ۲۹  تا ’۳۰  ۳۳ شمالی و طول جغرافیایی ’۴۵ ۵۲ تا ’۳۰  ۵۶ شرقی قرار گرفته است و بیشترین طول استان از شمال به جنوب ۳۸۰ کیلومتر از شرق به غرب حدود ۳۰۰ کیلومتر است استان یزد شامل ده شهرستان‌ به‌ نام‌هاي‌ ابركوه‌، اردكان‌، بافق‌، تفت‌، مهريز، ميبد، یزد، خاتم، مهریزو بهاباد  است .

زمین شناسی عمومی منطقه :

استان یزد براساس تقسیم بندی زمین شناسی – ساختاری ایران جزو گستره ای است که از شرق به غرب مشتمل برپهنه بندی ایران مرکزی و ارومیه دختراست . زون ایران مرکزی یکی از واحدهای اصلی و عمده ای است که شکل مثلث در مرکز ایران قرار دارد و جزو بزرگترین و پیچیده ترین واحدهای زمین شناسی به شمار می رود استان یزد جزیی از این زون می باشد . [۱] در تصویر شماره (۱) نقشه ماهواره ای شهریزد و موقعیت بعضی از گسل های تاثیر گذار و دو زلزله رخ داده به همراه مکانیسم زلزله نشان داده شده است.در شکل شماره (۲) نقشه تکتونیک گستره مورد بررسی به همراه گسل های فعال منطقه ارایه گردیده است .

شکل شماره (۱) : نمایش موقعیت شهر یزدو گسل های محدوده مجاور

شکل شماره(۲) : نقشه تکتونیک فعال استان یزد

چشمه های لرزه زا و براورد توان لرزه زایی هرگسل :

گسل های فعال و سازوکار گسلش انها در محدوده ۳۰۰ کیلومتری مرکز یزد مورد شناسایی قرار گرفت و برای هرگسل توان لرزه زایی یا بیشینه زمین لرزه قابل انتظار که در تحلیل ها مورد استفاده قرار می گیرد با کمک روابط تجربی ولز و کوپراسمیت (۱۹۹۴) ، امبرسیز و ملویل (۱۹۸۲) ، و نوروزی (۱۹۸۵) با در نظرگرفتن شرایط زیر و ترکیب درخت منطقی مورد استفاده و محاسبه گردیده اند . [۲] [۳] [۴]  براورد نهایی بزرگای زلزله ، با زلزله های رویداده تاریخی گزارش شده ،  مقایسه و مدنظر قرار گرفته است. در جدول شماره (۱) گسل های محدوده مورد مطالعه به همراه توان لرزه زایی ارایه گردیده است.

برای براورد توان لرزه زایی  ، شرایط زیر مدنظر قرار می گیرد :

1. وزن مساوی به تمام روابط داده شده اند.
2. طول گسیختگی سطحی (L’) برابر ۵۰ درصد و ۳۷ درصد طول گسل (L) در شرایط زیر در نظر گرفته شده است.

(۱)

(۲)

در این پژوهش از روابطی کریمی پریدری و همکاران ۲۰۱۳ برای تهیه کاتالوگ لرزه ای یکنواخت برحسب بزرگای گشتاوری Mw که برای زلزله های ایران ارایه داده اند ، تبدیل بزرگای زلزله ها استفاده شده است . در جدول شماره (۱) گسل های منطقه به همراه توان لرزه زایی و سازوکار گسل در منطقه ارایه گردیده است .

جدول شماره (۱) : گسل های منطقه یزد به همراه توان لرزه زایی آنها[۵] [۶] [۷]

نام گسل	مکانیسم گسل	طول گسل (L(km))	NOWROZI Ms=1.259+1.244*log(L'(m))		AMBRASEYS&MELVILLE Ms=4.629+1.49*log(L’)		WELLS& COPPERSMITH Mw=1.161*(L’)+5.08	Mw نهایی
			Ms	Mw	Mw	Ms	Mw
گسل مهریز	معکوس راست لغز	۲۲	۶٫۲۱	۶٫۱۲	۶٫۱۱	۶٫۰۹	۶٫۲۲	۶٫۱۵
گسل شمال یزد- جنوب اردکان	معکوس امتدادلغز	۶۰	۶٫۷۵	۶٫۴۵	۶٫۷۳	۶٫۷۵	۶٫۷۴	۶٫۶۴
گسل دروازه	امتداد لغز	۲۰	۶٫۶۱	۶٫۳۱	۶٫۵۵	۶٫۵۷	۶٫۵۹	۶٫۵۰
گسل چشمه موسی	امتداد لغز	۶۰	۶٫۷۷	۶٫۴۵	۶٫۷۳	۶٫۷۶	۶٫۷۴	۶٫۶۴
گسل تفت طرزجان	امتداد لغز	۴۰	۶٫۵۳	۶٫۳۲	۶٫۴۷	۶٫۴۸	۶٫۵۲	۶٫۴۳
گسل دهشیر	راست  لغز	۴۰۰	۷٫۷۶	۷٫۰۴	۷٫۸۲	۷٫۹۵	۷٫۶۷	۷٫۵۱
گسل هامانه	امتداد لغز	۱۸	۶٫۳۳	۶٫۴۹	۶٫۴۹	۶٫۵۰	۶٫۵۴	۶٫۴۵
گسل شهربابک	امتداد لغز	۲۵۰	۷٫۵۱	۶٫۸۹	۷٫۵۷	۷٫۶۴	۷٫۴۳	۷٫۵۰
گسل رفسنجان	معکوس امتدادلغز	۱۳۰	۷٫۱۵	۶٫۶۸	۷٫۱۵	۷٫۲۲	۷٫۱۰	۷٫۱۳
گسل انار	امتداد لغز	۱۰۰	۷٫۰۱	۶٫۶۰	۷٫۰۰	۷٫۰۵	۶٫۹۷	۶٫۸۵
گسل راور	معکوس راست لغز	۸۰	۶٫۹۲	۶٫۵۵	۶٫۹۰	۶٫۹۵	۶٫۸۸	۶٫۷۸
گسل بهاباد	معکوس راست لغز	۶۰	۶٫۷۵	۶٫۴۴	۶٫۷۱	۶٫۷۴	۶٫۷۲	۶٫۶۳
گسل توران پشت	معکوس	۱۷	۶٫۵۲	۶٫۳۱	۶٫۴۶	۶٫۴۶	۶٫۵۱	۶٫۴۲
گسل کوهبنان	فشاری و امتداد لغز	۳۰۰	۷٫۶۱	۶٫۹۵	۷٫۶۵	۷٫۷۶	۷٫۵۲	۷٫۳۷
گسل لکرکوه	معکوس امتدادلغز	۱۶۰	۷٫۲۷	۶٫۷۵	۷٫۲۸	۷٫۳۵	۷٫۲۰	۷٫۰۸
گسل ساغند	معکوس	۱۵	۶٫۴۵	۶٫۲۷	۶٫۳۸	۶٫۳۸	۶٫۴۵	۶٫۳۶
گسل چاپدونی	عادی و راست لغز	۱۴۰	۷٫۱۹	۶٫۷۰	۷٫۲۰	۷٫۲۷	۷٫۱۴	۷٫۰۱
گسل کلمرد	امتداد لغز	۳۰۰	۷٫۶۱	۶٫۹۵	۷٫۶۵	۷٫۷۶	۷٫۵۲	۷٫۳۷
گسل پشت بادام	امتداد لغز	۳۵۰	۷٫۶۹	۷٫۰۰	۷٫۷۴	۷٫۸۶	۷٫۶۰	۷٫۴۵
نایینی	امتداد لغز	۱۰۰	۷٫۰۱	۶٫۶۰	۷٫۰۰	۷٫۰۵	۶٫۹۷	۶٫۸۵
چشم رستم	امتداد لغز	۱۵۰	۷٫۲۳	۶٫۷۳	۷٫۲۴	۷٫۳۱	۷٫۱۷	۷٫۰۵

 

برآورد خطر زمین لرزه به روش احتمالاتی :

درروش براوردتحلیل خطر زمین استفاده از آمار زلزله های به وقوع پیوسته در منطقه است که دراین حالت از مدل های ریاضی استفاده می کنند . پس در صورتی می توان از این روش استفاده نمود و نتیجه به دست امده از ان زمانی اعتبار دارند که امار معتبر و کافی از زلزله های قبلی منطقه در دسترس باشند. برای تعیین خطر زمین لرزه و براورد پرامترهای لرزه خیزی  نرم افزار Zmap  که تحت MATLAB اجرا می گردد ، استفاده شده است .از بین کلیه کاتالوگ های معتبر زلزله که ورودی زلزله ها ۹۱۲ رکورد و خروجی نرم افزار بعد از حذف پس لرزه و پیش لرزه به روش Gruenthal(pers.comm)  مقدار ۳۹۵ رکورد زلزله خروجی نرم افزار می باشد .در شکل شماره (۳) پراکندگی زلزله ها در محدوده مورد بررسی ، از سال ۱۹۶۰ تا ۲۰۱۶ میلادی با موقعیت شهر یزد نشان داده شده است[۸]  . و تمامی زلزله ها به واحد گشتاوری Mw معادل سازی گردیده است  . ثبت تعداد زیاد زلزله بالای ۲/۴ریشتر در محدوده به شعاع ۳۰۰ کیلومتر از شهر یزد در فاصله زمانی مورد نظر،  نشانگر انست که استان یزد را نمی توان از نظر لرزه خیزی منطقه ارام و کم خطر دانست ، وجود مناطق لرزه خیزی مانند بهاباد ، بافق، طبس ، خرانق و گسل هایی مهم مانند گسل انار (شرق یزد) گسل دهشیر (غرب یزد ) که از پتانسیل لرزه ای بالایی برخوردار است می توان استان یزد را جزو مناطق با خطر نسبی بالا در نظر گرفت .

شکل شماره (۳) :پراکندگی زلزله های محدوده استان یزد از سال ۱۹۶۰تا ۲۰۱۶در شعاع ۳۰۰ کیلومتری با بزرگای بالای ۴ ریشتر

شکل (۵) : منحنی تجمعی زمین لرزه ها نسبت به زمان رخدادسالیانه   شکل شماره (۶) : پارامترهای لرزه خیزی و بزرگی آستانه  ۲/۴

N: فراوانی زلزله  و M: بزرگای زلزله ها و a و b  ضرایب ثابت می باشند  

                

در نرم افزار Zmap با توجه به شکل شماره (۵) علامت (*) روی نمودار ، نشان می دهد که ضرایب لرزه خیزی از سال ۱۹۶۰ محاسبه شده است و کاتالوگ از این سال یکنواخت و کامل می باشد. بزرگای آستانهMc   را ۲/۴ به دست امده است و کاتالوگ نهایی نشان می دهدکه از بزرگای ۲/۴ ریشتر زلزله ها به طور کامل ثبت شده است . با توجه به رابطه به دست امده حدود ۳ الی ۴ زلزله بالای ۲/۴ ریشتر در سال روی می دهد. سپس  پارامترهای به دست امده ، (رابطه شماره ۲)  را برای به دست آوردن بیشینه شتاب و طیف پاسخ و نرخ رویداد سالیانه  از نرم افزار ارایه شده PSHA.EARTH به کار می بریم .

در نرم افزار ارایه  شده PSHA.EARTH  که با کد MATLAB اجرا می گردد ، تهیه طیف براساس سه رابطه حرکت زمین زیر می باشد.این روابط حرکت زمین  به استناد از نشریه ۶۲۶ استاندارد ملی ایران می باشد که حداقل ۳رابطه حرکت زمین به صورت رابطه جهانی (NGA) و رابطه منطقه ای (خاورمیانه)  و رابطه بومی (ناحیه ایران مرکزی) می باشد .البته برای رابطه Campbell and Yousef Bozorgnia در سال ۲۰۱۴ تصیح شده است که در اینجا به استناد از خود نشریه ملی از ویرایش سال ۲۰۰۸ استفاده شده است. [۹] [۱۰] [۱۱]

• N. Ambraseys, John Douglas, S.K. Sarma, P. M. Smit . Submitted on 1 Jun 2012
• Campbell and Yousef Bozorgnia. February 2008
• رابطه مهدی زارع و محسن غفوری اشتیانی که روابط کاهندگی را برای سه ناحیه ۱- البرز مرکزی ۲- زاگرس ۳-سایرنقاط ایران در سال ۱۹۹۹٫

نحوه به دست آوردن شتاب و طیف های پاسخ و اطلاعات ورودی و خروجی  نرم افزار PSHA.EARTHدر شکل شماره (۷)به صورت فلوچارت  ارایه گردیده است ،  ورودی های نرم افزار را برای ۳ حالت گسل خطی و پهنه ای و خطی با پهنه ای را نشان می دهد . [۵]

شکل شماره (۷) : فلوچارت نرم افزار PSHA.EARTH

با توجه به مشخصات خاک ، با استفاده از  خواص طیف پاسخ مانند ناحیه شتاب ثابت و سرعت ثابت و جابجایی ثابت ،  و خصوصیات دینامیکی خاک در پریود های ارایه شده در  آیین نامه ۲۸۰۰ ایران ، در اینجا با توجه به طیف های خام به دست امده از نرم افزار و داشتن خصوصیات دینامیکی خاک  در آیین نامه ۲۸۰۰ ایران ،  مانند جدول (۳) ، به صورت شکل شماره (۸) اصلاح و ارایه نمود . سپس طیف اصلاح شده را می توان با مقیاس های (x  )   با توجه به کاربری ساختمان و شکل پذیری تعیین شده در آیین نامه ، طیف غیرالاستیک را به دست اورد .این طیف های مورد نظر برای ۳ دوره بازگشت ۴۷۵ ، ۹۷۵ و ۲۴۷۵ سال برای هرنوع خاک مورد نظر به دست می آید . شکل شماره (۹) یک نوع طیف اصلاح شده برای خاک مورد نظر براساس ۳ دوره بازگشت می باشد . [۵]

شکل شماره (۸) : نحوه اصلاح طیف پاسخ الاستیک در نرم افزار PSHA.EARTH

شکل شماره (۹) : طیف الاستیک اصلاح شده برای ۳ دوره بازگشت

جدول شماره (۳) : پارامترهای مربوط به نوع  زمین (تیپ ۱و۲)  براساس آیین نامه ۲۸۰۰[۱۲]

نوع زمین
۱	۱/۰	۴/۰
۲	۱/۰	۵/۰

نتایج شتاب  :

با توجه به نتایج نرم افزار PSHA.EARTH شتاب ها یرای تمامی نقاط گستره مورد بررسی محاسبه شده است وبا روش انترپولاسیون با نرم افزار GIS منحنی های هم شتاب گرافیکی با استفاده از طیف رنگ برای دونوع خاک ۱ و ۲ (خاک سخت) ارایه گردیده است .شکل شماره (۱۰) و (۱۱) نحوه ترسیم منحنی ها را برای شتاب های متفاوت نشان می دهد .

شکل شماره (۱۰) : منحنی شتاب برای گستره شهر یزد براساس دوره بازگشت ۴۷۵ سال (خاک نوع۱ آیین نامه)

شکل شماره (۱۱) : منحنی شتاب برای گستره شهر یزد براساس دوره بازگشت ۴۷۵ سال (خاک نوع۲ آیین نامه)

نتیجه گیری :

• با بررسی اماری زلزله های ثبت شده توسط ایستگاهای لرزه نگار در محدوده استان مشخص گردیدکه ناحیه مورد مطالعه جزو استانهای لرزه خیز کشور محسوب میشود
• براساس نتایج نرم افزار ZMAP که تحت نرم افزار MATLAB اجرا می گردد رابطه گوتنبرگ ریشتر برای محدوده ۳۰۰ کیلومتری برای شهر یزد را می توان به صورت زیر به دست اورد
• براساس نتایج این پژوهش ، شتاب مبنای طرح گستره مورد مطالعه برای دوره بازگشت ۴۷۵ سال برای نوع زمین ۱ ( g 11/0g-20/0) وبرای نوع زمین ۲ ( g 11/0g-22/0) می باشد .
• نتایج شتاب و تعیین ناحیه بحرانی شتاب در شهر یزد براساس خاک نوع ۴ (نرم ) آیین نامه ۲۸۰۰ ایران می باشد .ولی ممکن است این نتایج طیف های شتاب براساس مشخصات تکتونیکی و ژئو تکنیکی ساختگاه تعیین شوند  نتایج متفاوتی ارایه گردد .