بخشی از مقاله
چکیده
برآوردي دقیق از بارگذاري لرزهاي طی زمینلرزههاي آتی هدف اساسی مطالعات تحلیل خطر زمینلرزه میباشد. در این مقاله تحلیل خطر لرزهاي به روش احتمالاتی براي گستره تپههاي عباس آباد تهران به انجام رسیده و با استفاده از تفکیک خطرلرزهاي مشخصات زمینلرزه طراحی استخراج شده است. بر این اساس زمینلرزههاي با بزرگاي 7/0 و فاصله کمتر از 30کیلومتر بیشترین خطر لرزهاي را در ساختگاه ایجاد مینمایند. بر اساس این دادهها و با استفاده از روش تصادفی شتابنگاشتهاي مصنوعی شبیه سازي گردیده است. بررسیهاي طیفی این شتابنگاشتها نشانگر محتوي فرکانسی بالاي شتابنگاشتهاي شبیهسازي شده در پریودهابی کوتاه میباشد.
با استفاده از روش حوزه فرکانس شتابنگاشتهاي شبیهسازي شده به گونهاي اصلاح گردیدند که طیف پاسخ آنها بر طیف خطر یکنواخت حاصل از مطالعات تحلیل خطر طیفی منطبق گردد. با توجه به تطابق طیف پاسخ شتابنگاشتهاي حاصله با طیف خطر یکنواخت ساختگاه، این شتابنگاشتها در مقایسه با شتابنگاشتهاي شبیهسازي شده اولیه، برآورد واقع بینانه تري از بارگذاري لرزهاي در طی زمینلرزههاي آتی به دست میدهند.
واژگان کلیدي: خطر لرزهاي، تفکیک خطر، طیف خطر یکنواخت، شتابنگاشت شبیهسازي شده، شتابنگاشت سازگار با طیف پاسخ، تهران.
مقدمه
دو رهیافت تعینی و احتمالاتی براي تحلیل خطر زمینلرزه وجود دارد. با داشتن یک رابطه کاهندکی، مقدار پارامتر جنبش شدید زمین بر اساس دو پارامتر اصلی بزرگاي زمینلرزه و فاصله ساختگاه تا چشمه زمینلرزه محاسبه میشود. در تحلیل خطر با رهیافت تعینی این دو پارامتر به صورت تعیینی براي هر یک از چشمههاي لرزهاي مشخص و پارامتر جنبش شدید زمین محاسبه میگردد. در تحلیل خطر با روش احتمالاتی بر خلاف روش تعینی پارامترهاي مورد استفاده به صورت توابع احتمالاتی معرفی میگردند. مزیت اصلی تحلیل خطر به روش احتمالاتی امکان محاسبه بیشینه شتاب زمین بر حسب سطح خطر مورد علاقه است.
مزیت فوقالذکر در تحلیل خطر به روش احتمالاتی، نه فقط در رابطه با پارامتر بیشینه شتاب زمین که براي شتابهاي طیفی نیز مورد توجه بوده و امروزه تهیه طیفهاي خطر یکنواخت به عنوان بخشی تفکیک ناپذیر از مطالعات تحلیل خطر زمینلرزه محسوب میشود. بر خلاف طیفهاي به دست آمده از روشهاي سنتی، طیفهاي خطر یکنواخت که بر اساس روابط کاهندگی طیفی به دست میآیند، به ازاء سطوح خطر مختلف، نه فقط در مقدار شتابهاي طیفی که در شکل طیف نیزمتفاوت هستند. این مسئله به نحوه توزیع چشمههاي لرزهاي در منطقه، توان لرزهزایی و دوره بازگشت زمینلرزهها مربوط
است.
یکی دیگر از نیازهاي اساسی در اغلب پروژههاي مهندسی، در اختیار داشتن شتابنگاشتهاي سازگار با زمینلرزه طراحی جهت استفاده در تحلیلهاي دینامیکی حوزه زمان میباشد. جهت تهیه شتابنگاشتهاي طراحی دو روش اساسی موجود است.روش اول استفاده از شتابنگاشتهاي ثبت شده طی زمینلرزههاي پیشین و روش دوم شبیهسازي شتابنگاشت زمینلرزه با استفاده از روشهاي مختلف میباشد. سازگاري طیف پاسخ شتابنگاشتهاي طراحی با طیف طراحی ساختگاه در بسیاري ازموارد از ضروریات تحلیلهاي دینامیکی است.این مقاله به تحلیل خطر زمینلرزه به روش احتمالاتی، تفکیک خطر لرزهاي و ارائه طیفهاي خطر یکنواخت در بخشی از گستره تهران اختصاص دارد.
سپس با استفاده از پارامترهاي زمینلرزه طراحی به دست آمده از تفکیک خطر لرزهاي شتابنگاشتهاي مصنوعی سازگار با طیف خطر یکنواخت براي دوره بازگشت 475 سال ارائه گردیده است.تحلیل خطر زمینلرزه تحلیل خطر با روش احتمالاتی طی یک فرایند چهار مرحلهاي شامل شناسایی چشمههاي لرزهزا، برآورد احتمالی بزرگاي زمینلرزهها، انتخاب روابط کاهندگی مناسب با در نظر گرفتن عدم یقین و نهایتا محاسبه احتمال افزایش به صورت تابعی ازمیزان پارامتر جنبش شدید صورت میپذیرد - گرین و هال، . - 1994در پروژه حاضر از دو تعریف چشمههاي خطی و سطحی براي معرفی چشمههاي لرزهزا در گستره استفاده شده است.
درتعریف چشمههاي سطحی از ویژگیهاي زمینساختی، مورفوتکتونیکی و همچنین دادههاي لرزهزمینساختی استفاده و پارامترهاي لرزهخیزي هر پهنه بر اساس دادههاي دستگاهی و تاریخی به دست آمده است. براي این پهنهها مدل دوکرانهاي گوتنبرگ و ریشتر - 1954 - جهت بیان رابطه بازگشتی زمینلرزهها استفاده شده است. با توجه به لزوم توجه به چشمههاي شناخته شده گستره در تحلیل خطر زمینلرزه، این چشمهها شامل گسلهاي شمال تهران، مشا، جنوب و شمال ري، کهریزك، پارچین، گرمسار، جنوب وشمال اشتهارد و گسل زمینلرزهاي ایپک، به عنوان چشمههاي خطی، با استفاده از مدل زمینلرزه سرشتی - شوارتز وکوپراسمیت، - 1984 در تحلیل خطر زمینلرزه وارد شدهاند.
در صورتی که احتمال مکانی وقوع زمینلرزه در هر نقطه از چشمه به صورت یکنواخت در نظر گرفته شود، تابع چگالی احتمال فاصله ساختگاه تا چشمه تابعی از هندسه و موقعیت فضایی آن خواهد بود. چگالی احتمال بزرگاي زمینلرزهها با برآورد رابطه بین بزرگا و فراوانی زمینلرزهها قابل محاسبه است.از مسائل مهم در تحلیل خطر زمینلرزه استفاده از روابط کاهندگی متناسب با شرایط منطقه مورد مطالعه است. در این راستابهترین گزینه استفاده از روابط کاهندگی توسعه داده شده بر مبناي زمینلرزههاي همان منطقه میباشد.در صورت عدم وجودچنین روابطی استفاده از روابط کاهندگی توسعه داده شده براي مناطق نزدیک و یا مناطق داراي وضعیت زمینساختی مشابه گزینههاي بعدي خواهند بود.
در این پروژه از چهار رابطه کاهندگی زارع و همکاران - 1999 - براي منطقه البرز، بور و همکاران - 1997 - ، کمپل - 1997 - براي گسلش امتداد لغز و کمپل - 1997 - براي گسلش معکوس و تراست جهت برآورد خطر زمینلرزه استفاده شده است.به منظور انجام تحلیل خطر از برنامه SEISRISKIII - بندر و پرکینز، - 1987 استفاده شده است. این برنامه یکی از برنامههاي معتبر و متداول براي تحلیل خطر زمینلرزه میباشد. جهت برآورد منحنی نهایی خطر لرزهاي ساختگاه از درخت منطقی - رابینویتس و همکاران، - 1998 استفاده و براي هریک از روابط کاهندگی با توجه به میزان سازگاري آنها با منطقه مورد مطالعه ضرایبی از 0/15 تا 0/5 در نظر گرفته شده است.
سپس منحنیهاي خطر لرزهاي به دست آمده براي دو مدل چشمههاي سطحی و زمینلرزه سرشتی با وزن مساوي ترکیب و منحنی خطر نهایی به دست آمده است. شکل - 1 - منحنی خطر ساختگاه،حاصل از ترکیب منحنیهاي خطر به ازاء روابط کاهندگی مختلف و دو مدل چشمههاي سطحی و زمینلرزه سرشتی را نشان میدهد. بر اساس منحنی خطر نهایی، بیشینه شتاب زمینلرزه براي دورههاي بازگشت 475 سال %10 - احتمال وقوع در 50سال - و 950 سال %10 - احتمال وقوع در 100 سال - به ترتیب برابر 0/41 و 0/54 شتاب ثقل زمین به دست میآید.
