بخشی از مقاله
چکیده :
امروزه با پیشرفت فن آوری، سهولت نسبی در حفاری و ساخت سازههای زیرزمینی، محدودیتهای فضاهای سطحی برای اجرای طرحهای عمرانی و نیز به واسطه مسائل سیاسی و امنیتی، توجه بسیاری از کشورهای توسعه یافته و در حال توسعه به احداث سازههای زیر زمینی برای کاربریهای عمرانی، نظامی و معدنی معطوف شده است. راهها و بزرگراههای زیرزمینی، انواع تونلها، شبکه متروی شهری، نیروگاهها و سایر مغارهای زیر زمینی برای دفن زبالههای هستهای و یا به عنوان مخازن نفت، معادن، پناهگاهها و انبارها، تعدادی از سازههایی هستند که در کشورهای مختلف به سرعت در حال ساخت و اجرا میباشند.با توجه به توسعه روز افزون سازههای زیر زمینی و هزینههای فراوانی که برای ساخت هر یک از این سازهها صرف میگردد و نیز اهمیت آنها در شبکه حمل و نقل بین شهری و داخل شهری و خطری که در صورت آسیب دیدگی آنها متوجه جان مردم میشود، لازم است که پایداری آنها در برابر خطرات ناشی از زلزله مورد مطالعه قرار گیرد.
-1مقدمه و تعاریف مربوط به زلزله :
از نظر زلزله شناسی، زلزله دارای مفاهیم و خصوصیات متعددی از جمله کانون زلزله، شدت و بزرگی زلزله و ... میباشد که بررسی هر کدام در جای خود مهم است. اما در اینجا به مشخصات تاثیر گذار عمده و مفاهیم کلیدی مربوط به بحث اشاره میشود و تاثیر هرکدام از پارامترها در رفتار سازههای زیر زمینی مورد بررسی قرار میگیرد.
1-1 امواج زلزله :
انرژی آزاد شده در زلزله، بصورت امواج در زمین منتقل گردده و باعث تحریک سازههای دور از کانون زلزله میشود. بررسی این امواج بصورت کلی، امری است بسیار دشوار که در عمل برای سهولت، امواج به یکسری امواج سادهتر تجزیه میگردد. امواج زلزله از نوع امواج الاستیک هستند و بر حسب کرنش ایجاد کننده به دو نوع حجمی - مانند امواج فشاری و برشی - و سطحی - مانند امواج لاو و ریلی - تقسیم میگردند. شکل - 1 - بصورت شماتیک، انواع امواج ایجاد شده در زلزله را نشان میدهد.
2-1 بیشینه شتاب زمین : - PGA -
بیشینه شتاب زمین - PGA - اندازه گیری شتاب زلزله در زمین و پارامتر ورودی مهمی در مهندسی زلزله است. برعکس مقیاسهای بزرگی ریشتر و گشتاور، PGA اندازه انرژی کل - بزرگی یا اندازه - یک زلزله نیست، بلکه بیشتر چگونگی شدت لرزشهای زمین در یک ناحیه جغرافیایی - شدت - است. مقیاس شدت مرکالی برای مشاهدات و گزارشهای شخصی برای اندازه گیری شدت زلزله استفاده می شود اما PGA بوسیله ابزارهای اندازه گیری مثل شتاب نگارها اندازه گیری شده است و عموماً همبستگی خوبی با مقیاس مرکالی دارد. انرژی زلزله بصورت موج از مرکز پراکنده شده است، که باعث حرکات افقی و عمودی زمین - در دو جهت - می شود. PGA شتاب این جنبش ها - نسبت تغییر سرعت - را ثبت می کند درحالیکه بیشینه سرعت زمین بیشترین سرعتی - سرعت حرکت - است که به زمین رسیده است. این مقادیر در زلزله های مختلف متفاوتند، و در مکانهای متفاوت در یک رخداد زلزله به تعدادی عامل وابسته اند.
این عوامل شامل طول گسل، بزرگی، عمق لرزه، فاصله از کانون، مدت دوام - طول تکرار لرزه - ، و زمین شناسی زمین - زیرسطحی - می باشند. یکی از روش های برآورد بیشینه شتاب در نقاطی که در آنها مقدار شتاب ثبت نشده است، استفاده از روابط تضعیف است. از میان روابط تضعیف موجود دو رابطه کمپل و بزرگنیا - 2008 - و فوکوشیما - 2003 - برای تعیین شتاب زمین مناسب ترین خواهند بود. رابطه تضعیف کمپل و بزرگنیا مدل NGA و نسل جدید روابط تضعیف کمپل و بزرگنیا است که برای زمین لرزه هایی با بزرگی گشتاوری 4 تا 8/5 و فواصل صفر تا 200 کیلومتر در نواحی فعال تکتونیکی معتبر است .
رابطه کلی کمپل و بزرگنیا به صورت زیر است - . - Campbell 2008 که در آن برآورد میانی میانگین هندسی مؤلفه افقی و جملات سمت راست رابطه به ترتیب بیانگر اثر بزرگی، فاصله، نوع گسلش، فر ادیواره، ساختگاه کم عمق و شکل حوزه رسوبی است. دیگر رابطه تضعیف مورد استفاده، رابطه تضعیف فوکوشیما است که برای زمین لرزه هایی با بزرگی گشتاوری 5/5 تا 7/4 و فواصل 0/5 تا 235 کیلومتر معتبر است .این رابطه برای تخمین بیشینه شتاب به صورت زیر تعریف می شود - . - Fukushima 2003 که در آن PGA بیشینه شتاب بر حسب cm/ و M بزرگی گشتاوری و R کوتاهنترین فاصله ساختگاه تا صفحه گسل است، j برای ساختگاه سنگی برابر 1 و براس ساختگاه خاکی برابر 2 است. که مقادیر و به ترتیب برابر 1/64 و 1/734 می باشد.
3-1 فاکتور کیفیت : Q
فاکتور Q به عنوان پارامتر تکتو نیکی منطقه که بیانگرمیزان ناهمگنی موجود درمنطقه می باشد، شناخته می شود - معهود. - 1389 مناطق بافعالیت بالای لرزه ای دارای مقادیر کم Q و مناطق آرام لرزه ای دارای مقادیر بالاتر Q می باشند. فاکتورکیفیت یکی از پارامترهای بسیارمهم ژئو فیزیکی برای بیان حالت الاستیکی محیط می باشد به گونه ای که برای محیط کشسان این پارامتر نامحدود است و برای محیط تکتونیزه و ناهمگن فاکتور کیفیت به صفر می رسد.
