دانلود مقاله تعیین کیفیت و چگونگی زلزله ها

بخشی از مقاله

تعيين كيفيت و چگونگي زلزله ها

شدت زلزله
قديمي ترين ويژگي مهم زلزله شدت زلزله است . شدت زلزله سنجش خسارت وارده به كارهاي بشري در سطح گروهي و واكنش انسان نسبت به تكانهاي زمين لرزه است . از آنجائي كه ارزيابي هاي شدت زلزله به ابزارهاي خاص وابسته نيست ، بلكه يك شاهد واقعي از تاثيرات در ناحيه زلزله خيز است شدت هاي زلزله مي تواند تعيين و مشخص گردد به اين طريق ثبت تاريخي تبديل به مهمترين موضوع در تعيين هاي پيشرفته خطر زلزله گردد .

اولين مقياس شدت زلزله توسط de rosiدر ايتاليا و forel در سوئيس در دهه 1880 گسترش يافت،يك مقياس دقيق تر در 1902 توسط زمين شناسان ايتاليايي و mercali با گروهي 12 درجه از I تا xII توصيه گرديد. يك نوع (گونه) نيز در جدول 2-1 ارائه گرديده است. توصيف هاي در چجدول 2-1 امكان تعيين خسارت به مكانهاي تحت تاثير قرار گرفت در زلزله به صورت عددي فراهم مي نمايد. اين نقاط شدت زلزله مي تواند اغلب توسط خطوطي در نقشه از هم جدا گردند. چنين منحني هاي شدت مشخص گرديده اند اما آنها را اطلاعات با ارزش در مورد توزيع قدرت و تكانهاي زمين هستند به علت مقياس شدت و ارتباط هاي انها با شرط ساختاري و اجتماعي كشور آنها نيازمند بررسي زماني هستند. اثرات منطقه اي بايد در نظر گرفته شوند با توجه به اين موضوع، مقايسه مقياس ژاپني ها راز صفرتاCVIIدر جدول 3-1 با توصيفات تغيير يافته meralliخلاصه گرديده است.
جدول 2-1 مقياس شدت زلزله طبق نظريه تغيير يافته meralliدر سال 1931
-I احساس نشده است بجز تكان بسيار جزيي تحت شرايط ويژه مطلوب
II- تنها توسط چند شخص احساس شده است ، بويژه در طبقات بالائي.
اما بسياري از مردم آن را مانند زلزله تشخيص نمي دهند ماشين هاي موتوري ايستاده ممكن است به طور جزيي زلزله را نشان دهد ارتعاش مانند عبور يك كاميون است.
III - كاملاً احساس شده است بويژه در طبقات بالايي ساختمان ها ، اما از مردم ان را به عنوان زلزله تشخيص نمي دهند.
-IV در طي روز ممكن است احساس شده باشد. در شب ممكن اس

ت باعث بيدار ماندن شود ظرفها، پنجره ها، در ها ديوارها ممكن صداي شكاف برداشتن بدهد ، اين احساس ماندن عبور يك كاميون سنگين است ماشين هاي موتوري ايستاده به طور قابل توجهي تكان داده شده اند.
- Vتقريباً توسط هر كس احساس شده است بسياري از افراد بيدار مي شوند بعضي از ظرفها ، پنجره ها و بقيه چيز ها شكسته اند پلاستر ها شكاف بر مي دارند،اشيا واژگون مي شوند درختها مي شكنند پل ها شكسته مي شوند ساعتها ممكن است متوقف شوند.
-VI همه آنرا احساس مي كنند بسياري از افراد وحشت زده شده اند و به طرف در مي

دوند، بعضي اشيا سنگين تكان مي خورند خسارت جزئي است
-VIIهر شخصي به طرف در مي دود خسارتي به ساختمان ها وارد مي شود. ساختمان هاي غير مقوام در هم مي ريزد توسط هر شخصي در ماشينها حالت رانندگي احساس مي گردد.
-VIII خسارت جزيي بويژه ساختمان هاي طراحي شده وارد مي شود.
به طور قابل ملاحظه در ساختمان هاي معمولي ، ساختمان هاي غير مقاوم شديد آسيب مي بينند ( )Panel در ديوار به بيرون از ساختمان پرتاب مي گردند وسايل سنگين منزل واژگون م

ي گردند. تغييراتي در چاه هاي آب رخ مي دهد براي اشخاص در حال رانندگي مشكل ايجاد مي كند.
-IXخسارات قابل ملاحضه اي بويژه وارد مي آيد قالب طراحي ساختمانها آسيب مي بيند به ويژه در ساختمان هاي بزرگ پايه ريزي هاي ساختمانها تغيير مي يابد شكاف هاي زمين محسوس است لوله هاي زير زميني شكسته شده اند.
-X بعضي ساختمان هاي چوبي نابود شده اند.بيشتر پايه هاي ساختمان ها تخريب مي گردد. زمين شديد شكاف بر مي دارد ريل هاي راه آهن جا به جا مي شوند گل ها و ماسه ها آميخته مي شوند آبها تا كرانه ها جاري مي شوند.
-XI تعداد كمي از ساختمانها باقي مي ماند. پل ها تخريب مي شوند فشار هاي زيادي بر زمين وارد مي شود. لوله هاي زير زميني به طور كامل تخريب مي شوند ريل ها
بشدت آسيب مي بيند.
-XIII خسارت كلي است ، به طور كلي و عملي هم ساختمانها خسارت مي بيند تخريب مي گردند. موجها تا سطح زمين پيشروي مي كنند خطوط و بينائي و سطحي نابود شده اند. اشيا به پرتاب شده اند جدول3-1 مقياس شدت زلزله طبق نظري sesmic ژاپني C چيزي احساس نمي شود ، خيلي ظعيف احساس مي شود ، تنها توسط لرزه نگار ثبت مي گردد.
1- جزئي است تنها توسط بعضي افراد حس مي شود كه نسبت به زلزله حساس هستند
II-ضعيف است توسط بيشتر افراد حس مي شود باعث شكستن پنجره ها و درهاي لغزنده مي گردد .
III- نسبتً قوي است خانه ها و ساختمانها را تكان مي دهد درهاي لغزنده را تكان مي دهد
IV- قوي است ، منجر به تكان هاي شديد خانه ها و ساختمانها مي گردد اشيا را واژگون مي كند مايعات را از ظرفها بيرون مي ريزد

V- خيلي قوي است باعث شكاف درآجر وپلاستر مي گردد .
سنگها و صخره ها را تكان مي دهد و به پلاستر هاي خانگي اسيب مي رساند شكاف ها ئي در تپه ها مشاهده گرديده است
VI- خطر ناك است باعث خسارت به خانه هاي چوبي مي گردد فشارها را بر زمين وارد مي آورد و آب و گل را به جريان مي اندازد.
VII -باعث نابودي بيشتر خانه ها مي گردد فشار هاي عمده اي را وارد مي گردد.

2-7-1 مغناطيس زلزله
اگر درجه زلزله ها در سر تا سر جهان مقايسه گردد، يك سنجشي مجهز نيازمند است مانند سنجش شدت زلزله يك مقياس واقعي كميتي بايد براي زلزله در مناطق مسكوني و غير مسكوني به كار رود كه در سال 1931 توسط richtarو wadati به نام مغناطيس زلزله داخلي بعنوان (مانند) لگاريتمي دهدهي بطور حد اكثر در ميكرونها ثبت گرديده است تصوير 22-1 ، يك نقشه زلزله نگاري مشاهبه نقشه هائي كه اكنون توسط برنامه trient در جنوب كاليفرنيا طرح گرديده است .

آب بدين مفهوم است كه در هر زمان مغناطيس زلزله يك واحد محسوب مي گردد نوسان امواج زلزله تا 10 بار افزايش مي يابد به عللت وجود دوره (زمان) طبيعي بسيار براي زلزله بسيار از ساختارهاي ساختماني در اين گروه قرار مي گيرد مغناطيس داخلي طبق عنوان رقمي با ارزش براي مهندسين به جا مي ماند به دنبال تعريف مغناطيس نظري تئوري گونه بهتر محدوديتهاي كمتري وجود ندارد اما درجه زلزله محدود به پاياني بيشتر توسط نيروي سخره هاي زميني است ارسال 1935 تنها تعداد كمي زلزله در درج نگارهائي كم داراي مغناطيس بيشتر از 8% بوده اند ثبت گردهده است آخرين جدول4-1 را براي رقم ميانگين زلزله هاي جهاني مغناطيس هاي متفاوت مشاهده نمائيد.
به طور كلي ،به نوبه خود نظريه اي به دنبال مقياس مغناطيس داخلي ريشتر(ml) جديدترين نظري بوده آن براي مردم كاليفرنياي جنوبي تعريف گرديده است كه آن در بر گيرنده مسافتهاي كمتر از 600 كيلومتر مي باشد. امروزه اين روش براي به كار بردن تعدادي از انواع لرزه نگاري ها در سر تاسر جهان گسترش يافته است (تصوير 24-1) را مشاهده نمائيد در نتيجه تعداد زيادي درج مقياسهاي مغناطيس زلزله بر اساس مزمولهائي براي فاصله و روش ها انتخاب يك نوع نوسان موجي مناسب مشخص گرديده است .

مغناطيس موج سطحي (ms)
امواج سطحي با يك دوره زماني 20 ثانيه اغلب در بر گيرنده ثبت هاي لرزه نگار در مساحت هاي زلزله ها تا بيشتر از 2000 كيلومتر بوده است براي تعيين كيفيت اين زمين لرزه ها gutenber گوتنبرگ مقياس مغناطيس(ms) را بر اساس سنجش ميدان نوسان امواج سطحي در دوره اي 20 دقيقه تعريف نموده است

تصوير 23-1تعريف مغناطيس ريشتر داخلي
مغناطيسي موج بدنه(mb)
با تمركز عميق در مورد زلزله هاي عميق پي ميبريم كه آنها داراي امواج سطحي كم و محدودي هستند . بنا بر اين زلزله نگاري براي سنجش ميدان نوسان موج p عادي گرديده است .
بطوري كه تحت تاثير عمق سنج قرار نگرفته است و بدينوسيله يك موج مغناطيسي p (mb)مشخص مي گردد. اين نوع مغناطيس همچنين در مناطق قاره‌اي مانند ايالات متحده امريكايي شرقي مفيد بوده است جايي كه از ابزارهاي اندرسون woodكه بطور قديمي مورد استفاهده بوده است استفاده نگرديده است .
مغناطيس لحظه اي (mw)به علت اختصارات مهم ml و mbبراي درجه كمتري از ms در تمايز بين بزرگي زلزله ها درجه مغناطيس احظه اي توصيه گرديده است.

معادله (4-1) mw=(logmo)/1/5-10/7 در جايي كه –يكه لحظه لرزش است.

مغناطيسي
همانگونه كه در ابتدا توضيح داده شد ،مقياس مغناطيس ريشتر(ml)موج هاي لرزه اي در طي دوره اي با اهميت ويژه جهت مهندسين ساختاري زلزله مي سنجد . بنا بر اين اگر چه از نظر نظريه اي بطور گسترده اي ان نيروي زلزله را بطور جدي تر تضمين مي زند كه ماهيت زمينه زلزله نقطه حركت براي مقياس مغناطيسي ريشتر در حدود ml=vاست. مغناطيس موج بدنه(mb) در حدود همان رقم است.

تصوير 24-1 نوسان موج هاي seismicتوسط لرزه نگارهاي مختلف
(برگزيده از علت زلزله در زمين) نوشته ديويدmبور.

جدول شماره 4-1 ،زلزله هاي جهاني در سال

مغناطيس ms ms رقم ميانگين
اعداد نوشته مي شود اعداد نوشته مي شود
در مقايسه، مغناطيس موج سطحي (ms)كه از نوسان 20 ثانيه اي در امواج سطحي استفاده مي كند در حدودms=20است نا مناسب بودن در سنجش درجه زلزله هاي بزرگ مي تواند با مقايسه نمودن زلزله سان فران سيسكو در سال 1960 نشان داده شود و همچنين زلزله چي لين در سال 1960 . هر دو زلزله داراي مغناطيس (ms)3/8 در صدي بوده اند .

اما ناحيه زلزله در زمين لرزه سان فرن سيسكو بطور تقريبي برب با عمق 15 كيلومتر و طول 400 كيلومتر بود در صفن ناحيه زلزله درchilen (چي لين) برابر با از زلزله كاليفرنيا بوده .
مقياس لحظه هاي مغناطيس (mw)تنها مغياس مغناطيسي است كه مشكلات فوق را در زلزله هاي شديد در بر نمي گيرد. دليل آن به طور مستقيم بر اساس نيرو هايي است كه در توليد زلزله دخالت دارند و در ميدان نوسان انواع ويژه موج هاي زلزله ثبت نگرديده اند بنا بر اين همان گونه كه انتظار مي رفتهنگامي مه جريان هاي مغناطيسي در زلزله سال 1906 سان فران سيسكو و چين در سال 1960 مشخص و ارزيابي گرديد. جريان مغناطيسي زلزله سان فران سيسكو –درجه

كاهش يافت. با توجه به بحث هاي فوق كاربرد مقياس هاي متفاوت براي سنجش شديد زلزله با مغناطيس هاي مختلف ارائه گرديده است
md-براي مغناطيس هاي كمتر از 3
Mlo-mb بين 3 و 7
Ms - بين 5 و 5/7
- Mw براي كليه مغناطيس ها

براي جدول 5-1 مغناطيس بعد از زلزله هاي شديد تاريخ منطقه Ms mw

8-1 نمونه هاي منشا (منبع) زلزله
شواهد مرتبط در سال 1906 در زلزله كاليفرنيا به دقت نشان داد كه صخره هاي محكم در غرب سن آندرس كه سقوط كرد صخره هاي شمال غرب را در شرق حركت داده بود .
-hf-reid بقايائي را مورد بررسي قرار داده بود كه در مقطع عرظي ناحيه در سال 1906 شكسته شده بود اين بقايا در سالهاي 1865-1851 ،1892- 1874 ايجاد شده بودند و درست بعد از زلزله موارد زير نشن داده شد (i) تغييراتي بي ثبات جزئي در ارزيابي در طول زلزله و شكستگي سن آندرسن (ii) جايگزين هاي تاريخي مهم برابر با نوع زلزله و (iii) حركت نقاط از مسافت تعيين شد در گوشه هاي شكستگي 2/3 متري تا بيش تر از دوره 50 ساله در سمت غرب كه شمال را تكان داده بود.
بر اساس شواهد زمسين شناسي بقاياي زمين شناسي و تجربيات آزمايشگاهي reidباعث ايجاد چهارمين نظريه الاستيك (كشش) براي ساختارهاي منمبعي گرديد كه بايد امواج زلزله را ايجاد نمايد اين نظريه پيشنهاد مي كند كه كه شكستگي در زمين در بسياري از مكان ها به آهستگي توسط نيرو هاي كششي جايگزين گرديده است.

تصوير25-1 ناحيه شكستگي زلزله سازان فران سيسكو درر سال 1906 و شيلي در سال 1960.

1- ماهيت زلزله
سطوح صخره ها بزرگتر مي توانند بيشتر شكسته شوند چنين اتفاقي رخ داده و صخره ها به طور طولي در اثر فشار هاي كششي شكسته شدند تا زماني كه فشار به طور كلي همه جا را فرا گرفت( تصوير هاي 25-1 را مشاهده نمائيد )

اين نظريه مكانيسم (ساختار) زلزله تحت بسياري از شرايط متفاوت بوده و تحت تاثير بسياري از شرايط بوده و تنها نيازمند تاميرات جزئي بوده است تصوير 2-1 يك نظريه دقيق در مورد خطوط رسم شده مشخص در طول جاده ab مشخص گرديده كه در سطح زمين است (a) تجمع فشار كششي قبل از شكستگي (b) وضعيت نهايي بعد از شكستگي اين فشار بطور آهستگي به ساختمانها با انرژي كششي وارد مي آيد همين شيوه به طوري كه در برخي مكان ها ناگهان زلزله رخ مي دهد در همين جهات گسترش مييابد . اين تبليغ نيز اتفاقي كه غير مشخص منجر به انفجار هاي در موجهاي با فركانس بالا مي گردد كه در جهت حركت زمين است و اتفاقهاي زلزله باعث خسارتي به ساختمانها مي گردد در سال 1466 n.haskell نمونه اي را گسترش دا كه در ان جاي گزين شكستگي توسط موج انجام ميگيرد,
در سال 1966 n.haskell روشي را گسترش داد كه در ان در اثر شكستگي بيانگر يك موج منسجم تنها در بالاي قطعات شكستگي بوده است موضوع فيزيكي يكي در اين نمونه آن است كه شكستگي ها ناگهان رخ مي دهد و سپس با دوره اي پر شتاب در طول ناحيه شكستگي گسترش مي يابد در اين روش نظري حوادث ناگهاني آماري لغزش در اثر شكستگي معرفي گرديده است.

اخيراً يك طرح شكستگي را مورد نظر قرار داده اند كه داراي موانع متفاوت توزيع شده اي در بالاي آن هست آنها بر اين عقيده اند كه شكستگي بايد در نزديكي يكي از موانع آغاز گرديده و سپس در بالاي منطقه اي شكستگي قراربگيرد. بعضي مواقع موانع توسط تعويض مكان شكسته مي شوند بعضي مواقع موانع بدون شكستگي باقي مي ماند گاهي اوقات مانع بطور اوليه شكسته نشده است و آن به علت ثبات در مقابل فشار هاهستند و احتمالاًاً داراي اثرات غير خطوطي است اما آن سر انجام مي شكند كه شايد به همراه رخداد هاي بعداز زلزله باشد روش كششي شامل تعويض و انتقال در طول طرح شكستگي است بر اساس اي ن روش ، اخيراً تلاشهاي زيادي براي محاسبه لرزه ها در نقاط نزديك به منبع صورت گرفته و مقايسه هائي توسط مشاهدات انجام گزفته

(سنجش 10/1 را مشاهده نمائيد) همانگونه كه در ابتدا ذكر شد انواع متفوتي از شكستگي ها وجود دارد بعضي سرفاً افقي هستند و بعضي عمودي انتظاز ميرود بعضي الگوهاي موج زلزله در اثر شكستگي هاي هندسي و مكانيسمهاي انواع متفاوت در زمينه گسترده تر باشد . اين شكستگيهاي هندسي متفاوت مي تواند بطور محاسباتي توسط عوامل تشعشعي مناسب سنجيده شود

تصوير 27-1 نمونه شكستگي كششي در اثر زمين لرزه ها

اين نظريه بايد همچنين داراي اثراتي بر منبع حركت (انتقال) باشند نتايج اين نوع شكستگي در ارتباط با سرعت شكستگي و جهات شكستگي خواهد بود. مشكل فيزيكي آنالوگي براي مشكل صداي فرسايش آن منابع زلزله است. مسئله اصلي نشان مي دهد كه فشار در بعضي نقاط دور از هم هنگامي كه منبع زلزله باقي مي ماند برابر است اما در زمينه شكستگيهاي نزديك به هم زمان بستگي به فركانس و نوسان موجود دارد .
در اين گونه موارد شكستگي در جهت گوشه ها شتاب ثابت بيشتر يا كمتر مي گردد. انرژي هاي لرزش ناشي از فشار شكستگي وارد مرحله اي مجزا مي گردداكثر در بر گيرنده كليد جهات تشعشع است . بعلاوه الگوي تشعشع باعث اين حركت بزرگ در اكثر جهات شكستگي مي گردد.
ثبت هاي قديمي (تاريخي) در ايستگاهاي زلزله در سال1965 در park fiel كاليفرنيا و

ايستگاهpacoimaدر سال 1971 در سان فران سيسكو ، و كاليفرنيا اولين مورد بحث در زمينه نشان دادن تكانهاي شتاب ويژه بود . ضربات و تكانهاي، مشاهده شده بطور پيوسته در بر گيرنده نظريه كششي است كه داوئماً به نظريه پيدايش زلزله توسط h.f.reid بعد از زلزله سال 1906 سان فرانسيسكو همراه بوده است . ثبت هاي ديگر تاكيد كننده حضو ضربات انرژي از اين نمونه هستند و آنها اكنون بطور عادي در زمينه هائي براي طراحي لرزشي وجود دارند . اخيراً ، توانايي در دسترس بودن سنجشها ابزاري در ارتباط با منابع زلزله نورت ريج در سال 1994 ، زلزله كوب در سال 1995 و زلزله چي چي در سال 1999 بوده است كه ارائه كننده ثبت هاي مهمي د شتاب تكان مي باشدبالاي 10 تغيير دهند . اين تكان ها ممكن واحد يا متعدد باشد ، به همراه ارتعاشاتي در تصوير پذيرفته شده بطورگسترده نشان دهنده تعويض و جايگزيني زمينه مثبت شده در 15 اكتبر ، سال 1979 در دره – بوده است كه در اثر زلزله ، كاليفرنيا توسط منبع شكستگي انجام گرديده بود تصوير 28-1 اثر جهت شكستگي در زمينه هاي تجربه شده بعد از snigh benioffy

ما اكنون خطوط اصلي زلزله را مشخص مي كنيم . اولين مدل روش kinematicاست كه در آن تارخ زمان زلزله در يك دوره ثبت مي گردد . بسياري از نسخه هاي نظريه اي با استفاده از اين روش در ارتباطات با بحث هاي مختلف مرجع منتشر گرديده اند . به محض يكبار منبع زلزله توسط اين جريان مقايسه گرديد ، سپس پارامترهاي منبع تخمين زده شد مي تواند براي شناختن منبع نزديك به منبع تاريخي توسط مهندسان مورد استفاده قرار گيرد .
دومين روش استفاده از معادلات ديفرانسيل شامل نيروهائي است كه شكستگي را بوجود مي آورند . اين روش اخيراً مورد تاثير قرا گرفته است.
در عوض اين تموركز ها، باعث گسترش شكافمي گردد، براي مثال بيانهاي تجزيه و تحليلي براي شتاب هاي عملي در جهات دادخ شد از يك هماهمنگي رشد يافته از شكافهاي زلزله مشتق شده است .

عامل اصلي شكاف برداشتن ظاهراً نمونه جريانهاي فيزيكي شكاف نمونه است كه داراي واكنش بين تجمع فشار ، درجه رشد شكاف و معيار كسري مي باشد اكثر مطالعات در شكافها محرك در ارتباط با جريان شكاف واقعي اوليه است