بخشی از مقاله
خلاصه
استان کرمان از استان های با پتانسیل لرزه خیزی بالا در کشور ایران است و با توجه به شرایط تکتونیکی استان کرمان، بسیاری از مناطق شهری این استان که در نزدیکی گسل ها ساخته شده اند در معرض خطر وقوع زلزله های شدید قرار گرفته اند.
هدف از این نوشتار امکان سنجی بررسی روابط کاهندگی شتاب موجود در جهان و تدوین رابطه کاهندگی به منظور تخمین پارامتر بیشینه شتاب زمین - PGA - در استان کرمان می باشد. تعیین روابط کاهندگی پارامترهای حرکتی زمین از جمله مسائل مهم در ارزیابی خطر زمین لرزه و از موضوعات تحقیقاتی حائز اهمیت در مهندسی زلزله می باشد.
عوامل موثر در این پیش بینی بزرگای زلزله، فاصله کانونی زلزله و نوع زمین در نظر گرفته شده اند. در این راستا، با استفاده از رکوردهای ثبت شده توسط شبکه شتاب نگاری مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی مستقر در استان کرمان، در بازه زمانی 17 فوریه 1995 تا 11 اوریل 2017 ، مدل کاهندگی بیشینه شتاب، بر مبنا اصلاح ضرایب روابط تخمینی موجود و متناسب با شرایط لرزه ای زمین ساختی منطقه، با استفاده از تکنیک کمترین مربعات برای شرایط ساختگاهی استان کرمان ارائه شده است. مقایسه مقادیر بیشینه شتاب تخمینی حاصل از مدل پیش بینی شده با مقادیر واقعی موجود و همچنین مقایسه نتایج بدست امده از این مدل با مدل های ارائه شده در این منطقه، سازگاری مطلوبی را نشان می دهد.
.1 مقدمه
استان کرمان در یک منطقه لرزه زمین ساختی ویژه قرار گرفته است. ساختار لرزه زمین ساختی کرمان تحت شرایط تکتونیکی صفحه ایران در خاورمیانه قرار دارد. گسل های مهم این استان شامل: گسل کوهبنان، گسل چترود، گسل نایبند، گسل لکر کوه، گسل گلباف - سیرچ و غیره هستند. وجود گسل های فعال و همچنین وقوع زمین لرزه های مخرب در دهه های گذشته از جمله زمین لرزه شدید شهر بم در دی ماه سال 1382 ، نشان می دهد که این منطقه پتانسیل لرزه خیزی بالایی دارد و احتمال وقوع زمین لرزه های بزرگ و مخرب دیگری در این منطقه، در اینده وجود دارد. این استان یکی از استان هایی است که سازه ها و تاسیسات زیربنایی مهمی در ان قرار دارد و هر زمین لرزه میتواند خسارات بسیاری ایجاد کند. ، بنابراین به منظور طراحی سازه ها و تاسیسات مقاوم دربرابر زلزله، انجام مطالعات تحلیل خطر لرزه در این منطقه حائز اهمیت است.
برای ارزیابی خطر زمین لرزه در یک منطقه اگاهی از روابط کاهندگی منطقه مورد نظر دارای اهمیت زیادی می باشد. در واقع روابط کاهندگی توابع ریاضی هستند که جنبش های زمین را بر حسب پارامترهای موثر بیان می کنند. متداول ترین این جنبش ها، بیشینه شتاب های افقی و عمودی زمین - PGA - ، بیشینه سرعت زمین - PGV - و شتاب طیفی با میرایی %5 است. اولین رابطه کاهندگی در سال 1954، بر پایه ی زمین لرزه های امریکا برای بیشینه شتاب جنبش نیرومند زمین و به صورت مستقل از بزرگای زمین لرزه ارائه شد. از ان زمان تاکنون روابط کاهندگی متعددی برای نواحی گوناگون و براساس متغیر های مختلفی ارائه شده است.
بسیاری از این روابط، که در ابتدا روابطی ساده میان متغیرهای محدودی شامل بزرگا و فاصله بوده اند، با مرور زمان و با افزایش تعداد و دقت رکوردهای ثبت شده به روز شده اند و تغییرات قابل توجهی در انها ایجاد است. با دسترسی محققین به داده های بیشتر شتابنگاشتی، مدل های کاهندگی جدید، با دقت ویژه بر پارامترهای در نظر گرفته شده در این مدل ها، نظیر: بزرگا، فاصله، شرایط ژئوتکنیکی ایستگاه های ثبت کننده ی شتاب، ساز وکار زمین لرزه ها و در نظر گرفتن عدم قطعیت در محاسبات و بکارگیری روشهای گوناگون ریاضی در پردازش دادها، ارائه شده اند
Douglas در سال 2017 فهرستی از این روابط را که طی سالهای 1964 تا 2016 توسط پژوهشگران نقاط مختلف دنیا ارائه شده بودند را جمع اوری و منتشر کرده است که از جمله معروف ترین این پژوهشگران می توان به K.W.Campbell، Y.Bozorgnia، D.M.Boore، N.Abrahamson و G.M.Atkinson اشاره کرد .در ایران در سال های دورتر عموما روابطی بر پایه مطالعات انجام شده در سطوحی گسترده و شامل این ناحیه مورد استفاده قرار می گرفت، که برای اروپا و خاورمیانه ارائه شده بودند . معدود روابطی که به طور خاص در ایران ارائه شده اند، مربوط به سال های اخیر و پس از افزایش نیاز کشور به روابط کاهندگی برای تحلیل خطر لرزه و همچنین افزایش دقت بانک اطلاعاتی رکوردهای ثبت شده ی زلزله در ایران است.
.2 بانک داده ها
بانک داده های مورد استفاده در این مطالعه، از داده های ثبت شده توسط شبکه شتاب نگاری مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی - BHRC - مستقر در استان کرمان 68 - ایستگاه در مناطق مختلف استان کرمان - ، بین بازه زمانی 17 فوریه 1995 تا 11 اوریل 2017، تهیه شده است. بانک داده مورد نظر شامل: موقعیت مختصاتی و مکانی و همچنین سرعت موج برشی در ایستگاه های شتاب نگار، تاریخ و زمان وقوع رویداد، موقعیت مختصاتی مرکز سطحی زلزله و مقادیر ژرفای کانونی، فاصله رومرکزی، بزرگا و همچنین بیشینه شتاب اصلاح نشده می باشد.
از مهم ترین پارامترهایی که در روابط کاهندگی موثر است، بزرگای زلزله است. بزرگای زلزله عمدتا براساس بیشینه ی دامنه ی امواج زلزله تعیین می شود، همان گونه که انتظار می رود، در یک فاصله ی مشخص از منبع ازاد شدن انرژی، هر چه بزرگای زلزله بیشتر باشد، شتاب ها، سرعت ها و بیشینه ی تغییر مکان های زمین نیز بزرگتر خواهد بود. تنوع امواج زلزله و موسسات ثبت کننده ی زلزله باعث شده که این پارامتر به صورت های مختلف تعریف و ثبت شود
در این پژوهش به منظور یکپارچه سازی بزرگاها و تبدیل انها به بزرگای گشتاوری MW، از روابط همبستگی ارائه شده توسط Karimiparidari, Zare et al. - 2013 - استفاده شده است .[3] بزرگاهای مورد استفاده در محدوده 4 تا 7/8 در مقیاس بزرگای گشتاوری هستند.
فاصله، دومین پارامتر مهم و تاثیر گذار در روابط کاهندگی است، تعاریف مختلفی برای فاصله میان چشمه لرزه زا نسبت به ساختگاه ارائه شده است، که از مهمترین انها می توان به نزدیک ترین فاصله ی افقی به تصویر قائم گسیختگی - rjb - ، نزدیک ترین فاصله به سطح گسیختگی - rrup - ، نزدیکترین فاصله به سطح گسیختگی لرزه زا - rseis - و فاصله از کانون زمین لرزه - rhypo - اشاره کرد
شکل -1مقایسه انواع فواصل تعریف شده ی چشمه ی لرزه زا نسبت به ساختگاه.
با توجه به اینکه مسیر پیموده شده ی موج از منبع لرزه زا تا سایت، در واقع همان فاصله کانونی است، در این پژوهش، فاصله کانونی به عنوان پارامتر فاصله در نظر گرفته شده است و مقدار ان برابر جذر مجموع مربعات فاصله رومرکزی و ژرفا کانونی محاسبه شده است. فواصل کانونی برای رکوردهای انتخابی، در محدوده 4 تا 475 کیلومتر هستند.
دیگر پارامتر مهم در تعیین روابط کاهندگی، نوع زمین است که با توجه به جنس لایه های تشکیل دهنده و سرعت امواج برشی لایه های سطحی تعیین میشود. در این پژوهش، شرایط ساختگاهی سنگ و خاک به ترتیب متناظر سرعت امواج برشی بیشتر یا مساوی 375 متر بر ثانیه و کمتر از 375 متر بر ثانیه و مطابق تقسیم بندی استاندارد 2800 ایران ، در نظر گرفته شده است و تعدادی از رکوردها به دلیل نامشخص بودن شرایط ساختگاهی حذف شده اند.
