بخشی از مقاله
مقدمه
از میان سوانح طبیعی، زلزله را می توان به عنوان یکی از مخربترین پدیده به جهت حجم خسارات وارده و مرتبط با وقوع آن در نظر گرفت. بسیاری از شهرهای بزرگ کشورمان در معرض خطر زلزله های با شدت بالا واقع کشته اند. به منظور کاهش خطر لرزه ای، تعیین واکنش دقیق با توجه به حداکثر شتاب زمین و بزرگنمایی طیفی ضروری می باشد. این فاکتورها بستگی زیادی به شرایط محلی خاک و ویژکی های رفتاری منبع زلزله دارند.
پیش بینی جنبشکمی زمین، کلیدی برای ارزیابی و کاهش خطرات ناشی از زلزله می باشد. سه عامل منبع، مسیر و اثرات ساختگاهی به طور گسترده میزان جنبش نیرو زایی زمین را کنترل می نماید. عامل اثرات ساختگاهی، گاهی نقش اساسی را در تخریب ساختمان ها در مناطقی مانند مکزیک، کوبا، لوماپریتا ایغا نموده است. اهمیت اثرات ساختگاهی برای تخمین جنبش نیروزا و کاهش خطر زلزله اجتناب ناپذیر کشته است
توزیع نامنظم شدت حرکات زمین باعث شده است که بعضی از محققان در ارزیابی آسیب پذیری ساختمان ها در اثر زلزله، شرایط خاک محل را در درجه اول اهمیت قرار دهند .[2] زمین لرزه و آسیب های وارده ناشی از آن به ساختمان های مهندسی ساز نه تنها به منبع و اثرهای مسیر ،بلکه به شرایط زمین شناسی سطحی و زیر سطحی و توپوگرافیکی مجاور که به نام اثرهای ساختگاهی محلی شناخته می شوند بستگی زیادی دارد.
اخیرا در بعضی از کشورها کوششهای برای ارزیابی خطرات خرابی های ژئوتکنیکی ناشی از زلزله به عمل آمده و نتایج آن به صورت فهرست یا نقشه های پهنه بندی آمده است. در این نقشه ها مناطق با احتمال وقوع تخریب های ژئوتکنیکی متفاوت، مشخص شده اند.
هدف از مطالعه حاضر برآورد ویژگیهای زمین شناسی مهندسی به منظور کاهش خطرات ناشی از زلزله با توجه به شرایط ساختگاهی در شهر سمنان و درنهایت طبقه بندی ژئوتکنیکی آن با استفاده ازآییننامههایمعتبر دنیانظیراستاندارد2800 ایران،IBC ، UBC، Eurocode08وNEHRP می باشد. ازرو شهای سریع، ارزان و رایج برای بدست آوردن خواصزیرسطحی روشهای ژئوفیزیکی میباشند.
پیش بینی دقیق حرکت زمین در برابر زمین لرزه ها در خاک های کم ضخامت نیازمند آگاهی از سرعت امواج برشی و تغییرات آن در ژرفا می باشد.اطلاعات عمقی سرعت موج برشی برای پیش بینی جواب حرکت زمین در برابر زمین لرزه مورد نیاز می باشد. روش های لرزه نگاری سطحی برای بررسی های ساختگاهی بسیار جذاب هستند زیرا آن ها غیمخرب و نسبتاً ارزان هستند.
این قبیل تکنیک ها باید برای دید اولیه یا تحقیقات شناسایی اولیه که هدف مطالعه اطمینان یافتن از وجود یا عدم وجود تغییرات ساختار موج برشی یا اثبات تابع میانگین سرعت - ژرفا مورد ملاحظه قرار بگیرند. تحقیقات میدانی می تواند ما را به شناخت هرچه بیشتر از خصوصیات زمین لرزه ها و اثرات زمین شناسی آنها رهنمون سازد. مطالعات میدانی شامل حفاری ماشینی، دستی، آزمایشهای در محل بررسیهای ژئوفیزیکی و آزمایشات آزمایشگاهی می باشد. لوگ های گمانه ها، خصوصیات شاخص خاک، نتایج آزمایشات نفوذ استاندارد و ... همگی برای ارزیابی هر چه بهتر شرایط زمین برای طبقه بندی به کار گرفته شده اند.
منطقه بررسی شده
محدوده برداشت اطلاعات در شهر سمنان بین طول های جغرافیایی 712500 تا 721500 متر و عرضها ی جغرافیایی 3936500 تا 3944000 متر واقع شده که تقر یباً محدوده 43 کیلومتر مربع را در بر گرفته است. در محدوده شهرسمنان،عملیات لرزه نگاری درون چاهی به ترتیب در 35گمانه وعمدتاً تا عمق 30 متری - دو گمانه در تا عمق 40 متر حفاری گردید - انجام گردید. در این گمانه ها علاوه بر مطالعات ژئوتکنیک، عملیات لرزه نگاری درون چاهی انجام گردید. در اکتشافات درون چاهی با استفاده از ابزار ثبت، با قرار دادن لرزه سنج درون چاهی در اعماق مختلفگمانه - حدود 1 متر - وبا ایجادموج لرزهای توسط چکش،سرعت امواجsدر عمقهای مختلف ثبت گردید. موقعیت گمانه های درون چاهی در محدوده مورد نظر در شکل1 نشان داده شده است
بررسیهای زیرسطحی
اطلاعات کسب شده درمطالعات سطحی هر چند دقیق و کامل باشند، نمی توانند همه نیازها را برآورده نمایند. اطلاعات دقیقتر از وضعیت زمین و نیز امکان مشاهده مستقیم و تفصیلی از واحدهای زمین شناسی و خصوصیات مهندسی خاک را می توان با بررسیهای زیرسطحی بدست آورد. به کمک داده های حاصل از این بررسی ها می توان ارزیابی دقیقی از عمق و نوع مصالح داشت. در این راستا و به منظور شناخت ویژگی های لایه های زمین شناسی منطقه مورد مطالعه تعداد 35 گمانه ماشینی که اعماق آنها با توجه به داده های ژئوسایزمیک تعیین گردیده بود، حداکثر تا 31 متر به صورت مغزه گیری پیوسته حفر گردید.
پس از انجام مطالعات ژئوفیزیکی به منظور تکمیل بررسیها و شناخت هر چه بیشتر از نوع و رفتار خاک تا عمق سنگ بستر لرزه ای بررسیهای ژئوتکنیکی در قالب حفاریهای ماشینی و نمونه برداری پیوسته، آزمایشات برجا و آزمایشگاهی انجام گردید. نقاط حفاریهای ژئوتکنیکی به کمک نتایج حاصل از مطالعات سایزمیک مشخص گردید. تعیین نقاط به گونه ای صورت پذیرفت که گستره مورد نظر را پوشش کامل قرار دهد. هر نقطه به گونه ای انتخاب گردید که در نزدیکی محل ایستگاه ژئوسایزمیک باشد.
با توجه به گستردکی مطالعات و هزینه بالای حفاری با استفاده از داده های ژئوفیزیکی 35 نقطه به عنوان نقاط حفاری ماشینی انتخاب گردیدند. بر اساس اطلاعات ژئوسایزمیک عمق حفاریها به طور عمده 30 متر بر.آورد گردید. به دلیل نیاز به SPT شناخت دقیق و کامل از ویژکیهای رفتاری خاک، حفاری به صورت خشک و با کرگیری پیوسته صورت گرفت. در طول عمل حفاری آزمایش به عنوان مناسبترین آزمایش برجا در عمقهای مناسب انجام گردید. نمونه برداری به دو روش دست خورده و دست نخورده اخذ گردید. بررسیها نشان در منطقه موجود می باشد. GM وGP-GM،CL، GW، SW، ML، GW-GM می دهند در مجموع در شهر سمنان 8 نوع خاک به نام های جنس غالب خاک در گمانه های مختلف ماسه سیلتی می باشد
پس از انتقال نمونه های خاک به آزمایشگاه، آزمایشات شناسایی شامل دانه بندی و هیدرومتری،تعیین حدود اتربرگ، تعیین درصد رطوبت،تعیین دانسیته،تعیین وزن مخصوص ،تراکم و چگالیحداقل و حداکثر انجام گردید.
مقاطع زمین شناسی زیرسطحی شهر سمنان
شکل 2 روند مقطع A -Bرا نشان می دهد - مقطع شماره - 1 .این مقطع از گمانه های BH20وBH25 وBH30 عبورمی نماید. جهت پروفیل این مقطع از شمال به جنوب و به طول تقریبی 5400 متر است. جنس غالب خاک در این مقطع درشت دانه وبه ترتیب پراکنش از شمال تا مرکز از نوع SM و از مرکز به طرف جنوب به ترتیب, SW GM,GP-GM می باشد. در بخش شمال و جنوب لایه ها از توالی یکسانی برخوردار نمی باشند. در بخش شمال سه لایه از بالا به پایین شامل SW ,GM , GP-GM در بخش جنوب نیز لایه ها به هور متوالی شاملSW , GP-GM می باشد.
شکل 2 روند مقطع C-D را نشان می دهد - مقطع شماره - 2 .این مقطع از گمانه های BH 3وBH16,BH9 وBH27 عبورمی نماید.
این مقطع از شمال به جنوب و به طول تقریبی 4800 متر است. جس غالب خاک در این مقطع درشت دانه و به ترتیب پراکش از شمال به طرف مرکز از نوع SM واز مرکز به طرف جنوب به ترتیب SW , GP-GM, GM می باشد. در بخش شمال و جنوب لایه ها از توالی یکسانی برخوردار نمی باشند. در بخش شمال سه لایه از بالا به پایین شامل SW , GM, GP -GM در بخش جنوب نیز لایه ها به طور متوالی شامل SW ,GP-GM می باشد.
شکل 2 روند مقطع E -F را نشان می دهد - مقطع شماره - 3 .این مقطع از گمانه های BH 6و BH18و BH23 می نماید.
جهت پروفیل این مقطع از شمال به جنوب و به طول تقریبی 4600 متر است. جنس خاک در این مقطع درشت دانه و به ترتیب پراکنش از شمال به طرف مرکز SMو از مرکز به طرف جنوب SW , GP-GM , SW می باشد. در بخش شمال و جنوب لایه ها از توالی یکسانی برخوردار نمی باشند. در بخش شمال دو لایه از بالا به پایین شامل CL, SM در بخش جنوب نیز لایه ها شامل SW , GP-GM , SWمی باشد .
شکل .1 موقعیت جغرافیایی گمانه های درون چاهی در گستره ی شهر سمنان
