بخشی از مقاله
چكيده:
در اين مقاله يك روش هيبريدي براي محاسبهي لرزهنگاشت هاي جنبشقوي باند پهن، در حوزه نزديك، به زمينلرزهبم اعمال ميگردد. براي محاسبه لرزهنگاشتهاي شبيه سازي شده باند پهن - ٠-١٠ هرتز - ، لرزهنگاشتهاي كاتورهاي فركانس_بالا - - HF با لرزهنگاشتهاي قطعي فركانس_ پايين - LF - تركيب ميشود. توابع گرين پراكندگي فركانس بالا - HF - مختص سايت براي يك محيط ناهمگن با پراكنده سازهاي همسانگردتصادفي وبا تابع چشمه-زماني كه مشخصه و فرآيندگسيختگياست، تركيب - كانوالت - ميشود.
اين پراكنده نگاشتها سپس با شكل موجهاي قطعي فركانس پايين، با استفاده از بهينه سازي حوزه فركانس براي جور شدن دامنه و طيف فازي در محدوده فركانس فصل مشترك هدف تطابق مييابند.پارامترهاي پراكندگي محيط، تضعيف گسيختگيηs، تضعيف ذاتي ηi ، كاپاي سايت، و همانندتضعيف وابسته به فركانس، شكل موج و خصوصيات طيفيلرزه نگاشتهاي مصنوعي - HF - را مشخص كرده ولذا بر لرزهنگاشتهاي تركيبي باند پهنتاثير ميگذارند.
اين روش براي زمين لرزه٢٠٠٣بم اجرا شد و اعتبارسنجي ركورد ايستگاه بم ، نشان داد كه اين تكنيك شكل موجهاي باند پهن واقعي را به درستي توليد ميكند.اين روش جديد شبيهسازي تركيبي جنبش زمين، براي هر مدل چشمه زمين لرزه پيچيده دلخواه، قابل اجرا است اين روش براي تحليل خطر لرزهاي و تخمين جنبش زمين مناسب است. تخمين دقيق جنبش نيرومند زمين براي زمينلرزههاي آينده براي مهندسان لازم است، تا بتوانند سازه هايي را طراحي كنند كه در سطوح لرزش مورد انتظاردوام بياورند و مقاومت كنند.
١ مقدمه
در اين مطالعه، يك روش براي محاسبه لرزه نگاشتهاي چشمه نزديك باند پهن واقعي براي اهداف مهندسي با تركيب شبيهسازيهاي ميدان موج قطعي LF با امواج پراكندهشده HFبكار ميرود. در اين روش از يك روش تفاضل محدود سهبعدي - اولسن١٩٩٤ - براي محاسبه جنبش زمين در مدلهاي گسستگي چشمه پيچيده موجود در يك ساختار چگالي-سرعت سهبعدي استفاده ميشود و شامل تمام موجهايمستقيم، فازهاي تبديل شده و امواج سطحي و همچنين جملات حوزه نزديك تابش يافته توسط چشمه زلزله است.
براي محاسبه ميدان موج HF غالب توسط انرژي موج لرزهاي پراكندهي غير منسجم، توابع گرين پراكندگي سايت مشخصه را كه با تابع زماني چشمه كانولوشن شده و تحول زماني فرايند گسستگي زلزله را كدگذاري ميكند، محاسبه ميگردد. لرزه نگاشتهاي پراكندگي HF نهايي نيز با لرزه نگاشتهاي تفاضل محدود LF در دامنهي فركانسي به گونهاي تركيب ميشود كه دامنه و طيف فازي به صورت بهينه تطبيق مييابند. - مائي و بروزا ٢٠٠٣ -
٢ روش تحقيق
٢-١ محاسبه لرزهنگاشتهاي باند پهن تركيبي:
يك رويكرد سه مرحله اي اجرا ميشود. در ابتدا، سنتيك هاي تفاضل-محدود LF براي يك گسيختگي زلزله گسل محدود در يك مدل سه بعدي زمين قرار گرفته است، محاسبه ميشود. براي مدلهاي زمين لايه لايه ساده، از نظر محاسباتي، تكنيك هاي كم هزينهتري مي تواند براي محاسبه لرزهنگاشتهاي سنتتيك ميدان-موج كامل مورد استفاده قرارگيرد. سهم پراكندگي HF براي هر ناحيه مورد بررسي، با توجه به خواص پراكندگي متوسط مسير و شرايط سايت منطقه اي بر اساس كاپاي - κ - سايت ايجاد ميشود.
در نهايت، دو مجموعه از لرزهنگاشتها با يكديگر در دامنه فركانس براي شكلدهي لرزهنگاشتهاي باند پهن تركيبي منطبق ميشوند. تصحيح اثر-سايت وابسته به فركانس اضافي ميتواند براي به كار بردن سنتتيك هاي باند پهن مورد استفاده قرار گيرد،در ادامه، به اختصار تئوري برگشت پراكندگي - S-to-S - چندگانه ، براي محاسبه ميدان موج لرزهاي نا منطبق به وسيله ايجاد توابع گرين، برگشت پراكندگي ويژگيهاي امواج كدا را ثبت ميكنند، توضيح داده ميشود. لرزهنگاشت پراكندگي HF با استفاده از يك اپراتور كانوولوشن خاص- گسيختگي - يعني يك تابع زمان-چشمه با مقياس مناسب - و تابع گرين پراكندگي، به دست ميآيد.
٢-٢ نظريه پراكندگي S-to-Sچندگانه:
براي محاسبه سهم پراكندگي مشخصه سايت، تئوري پراكندگي موج لرزهاي براي پراكندگي چندگانه S-to-S به كار گرفته شد - زنگ وهمكاران١٩٩٣ - با شروع از معادله انرژي كلي در يك محيط با سرعت پس زمينه غير آشفته v و پراكندهسازهاي تصادفي، - زنگ و همكاران ١٩٩١ - معادله انرژي-موج متداول را از معادله انرژي-موج، براي امواج پراكنده ناپيوسته از يكديگر جدا ميكنند. خصوصيات پراكندگي در محيط به وسيله توزيع يكنواخت پراكندهسازهاي همگن تصادفي با چگالي n0 تشخيص داده ميشوند.
سپس انرژي موج-پراكندگي ميتواند به عنوان محصولي از برش پراكندگي σ ، چگالي انرژي-موج در نقطه پراكندگي، و فاكتور گسترش هندسي و همچنين توزيع مجدد انرژي به دليل پراكندگي موج الاستيك - ηs - و تضعيف دروني به دليل اتلاف انرژي - ηi - كه در امتداد مسيرهاي موج از نقطه پراكندگي تا گيرنده رخ ميدهد ، مورد محاسبه قرار گيرد. - مانند مايدا و همكاران 1992 و ساتو وفهلر. - 1998
از آن جايي كه پراكندگي لرزهاي در حجم V رخ ميدهد كه شامل چشمه و سايت است، انرژي پراكندگي كل با تلفيق سهم هايي از همه نقاط پراكندگي در V تعيين ميشود. كه در آن r فاصله، t زمان و v سرعت لرزهاي محيط است. iΩ - به دليل تغيير از دامنه لاپلاس به حل تبديل فوريه درزمان بوجود ميآيد - . اولين عبارت در معادله ١ نشان دهنده ورود مستقيم است، در حالي كه عبارت دوم ΣEn انرژي پراكندگي منفرد - n=1 - و انرژي پراكندگي دوگانه - - n = 2 را نشان ميدهد.
بخش سوم شامل انرژي موج پراكنده چندگانه در محيط است. معادله ١ تنها پراكندگي S-to-S را در نظر ميگيرد و شامل پراكندگي موج- سطح نميشود. براي استفاده از معادله ١ در شبيهسازيهاي جنبش زمين فركانس بالا، - زنگ و همكاران ١٩٩٥ - اصلاحاتي را پيشنهاد مي كنند. در حالي كه امواج پراكنده درست قبل از موج S وارد ميشوند، توسط امواج تبديلي S به P تحت تاثير قرار مي گيرند، كه ميتواند كاملا توسط محاسبه تبديل پراكندگي بين امواج P وS در نظر گرفته شوند - زنگ ١٩٩٣ - ، تقريبي با تبديل پراكندگي S-to-P منفرد - ساتو ١٩٩٧ - در زير ارائه شده است.
پراكندگي موج سطحي به طور صريح در معادله ١ يا معادله ٢ وارد نميشود، گرچه ميتواند به طور بالقوه در سايت هاي دوردست به دليل ويژگي r 1 واپاشي دامنه هاي موج سطحي داراي اهميت باشد. با اين حال، انرژي موج پراكنده S-to-S نيز به طور بالقوه با امواج سطحي طولاني مدت مواجه خواهد شد؛ در چنين مواردي، انتظار ميرود كه موج كدا S-to-Dبا دوره طولاني به اندازه كافي پراكندگي موج سطحي را تخمين بزند.
٢-٣شبيهسازيهاي باندپهن براي زلزله بم در سال ٢٠٠٣
روش شبيهسازي جنبش زمين باند پهن به زلزله بم با بزرگي٥/٦ در سال ٢٠٠٣ اعمال ميشودو تركيب هيبريدي را به داده ي ثبت شده جنبشقوي در نزديكترين سايت - شكل ١ - لحاظ گرديد. زلزله بم براي اعتبارسنجي به دليل مجموعه دادههاي جنبشقوي بزرگ آن انتخاب شده است. بهدستآوردن لرزه نگاشت شبيه سازي شده بااستفاده ازكدBroadBand Toolbox انجام ميگيرد.
شبيه سازي باند پهن هيبريد بااستفاده از لرزه نگاشت هاي از پيش محاسبه شده فركانس پايين و بخش هاي فركانس بالا براساس مدلپراكندگي چندگانه S-S توسط زنگ و همكاران - ١٩٩١، ١٩٩٣ - پيشنهاد شد. لرزه نگاشت هاي فركانس بالاوپايين، براي مطابقت دامنه وفاز، بااستفادهاز روش شناسي پيشنهادي مي وبروزا - ٢٠٠٣ - تركيب مي شوند.
