18942

۱۸۹۴۲

راهكارهاي كاهش خطرات ناشي از گسلش شيب لغز در پي هاي سطحي با استفاده از تحليل عددي

كارشناسي ارشد

ژئوتكنيك

اسفند ۱۳۹۶

دكتر محمد حسن بازيار - دكتر عليرضا سعيدي عزيزكندي

عمران

زمين لرزه يا زلزله جنبش زمين است كه به علت آزاد شدن انرژي ناشي از گسيختگي سريع در گسل‌هاي پوسته ي زمين در مدتي كوتاه روي مي دهد . محلي كه منشأ زمين لرزه بوده و انرژي از آنجا خارج مي شود را كانون ژرفي و نقطه ي بالاي كانون در سطح زمين را مركز سطحي زمين لرزه مي گويند. حين وقوع زلزله، گسيختگي ايجاد شده در گسل دو نوع اثر را در سطح زمين به همراه خواهد داشت كه شامل جابجايي هاي دائمي در محل گسل و انتشار امواج دور از محل گسل مي باشند(امبراسيز و جكسون 1984 , جكسون 2001.( نوع دوم جابجايي مذكور (يعني، انتشار امواج)، در نتيجه تشكيل موج متناوب در هر نقطه از روي گسل، همزمان با وقوع لغزش و انتشار آن در فواصل زياد داخل زمين به وجود مي آيد. اين امواج همواره در سطح زمين اثراتي را بر روي سازه‌هاي سطحي به همراه داشته و از اين رو داراي درجه اول اهميت براي بررسي ايمني در سازه‌هاي مهندسي قرار گرفته اند. در مقابل، تنها زماني كه گسيختگي ناشي از گسل به سطح زمين برسد، جابجايي دائمي ناشي از آن، بر روي سطح زمين و سازه هاي واقع بر آن تأثير مي‌گذارد. زلزله‌هاي اخير نمونه‌هاي متعددي از تاثيرات مخرب گسيختگي گسلش سطحي روي سازه‌ها را فراهم آورده است. در چند دهه گذشته، تحقيقهاي مهندسي زلزله بطور قابل توجهي روي پاسخ ديناميكي سازه‌ها و سيستمهاي خاك سازه در حين زلزله و انتشار امواج در زمين تمركز داشته است. در مقابل، مهندسين توجه كمتري به اثرات ناشي از گسلش (يعني جابجايي شبه استاتيك دو وجه گسل) بر روي سازه‌ها داشته اند. دليل اين امر به اين خاطر است كه امواج زلزله فواصل به مراتب دورتري را از محل وقوع زلزله طي نموده و در سطح وسيعي تأثير مي‌گذارند. در حالي كه جابجايي‌هاي دائمي گسل، تنها در محل اثر گسل و فقط زماني كه گسيختگي گسل در سطح زمين پديدار گردد، داراي اهميت مي‌باشند(فاكيولي و همكاران، ۲۰۰۸) . در كنار آسيب‌هاي شديد مشاهده شده ، نمونه‌هايي از عملكرد رضايت بخش سازه‌ها نيز مشاهده مي شود . اين نمونه‌هاي با عملكرد مناسب نشان مي دهد كه مشابه ديگر اشكال خرابي زمين ، استراتژي طراحي موثر براي شناخت خطرات همراه شكستگي گسلش سطحي مي تواند به كار گرفته شود. با اين حال در حال حاضر هنوز هيچ ضابطه يا استانداردي براي اعمال استراتژي‌هاي بالقوه براي ساختمان‌هاي نزديك گسل‌هاي فعال وجود ندارد . درك درست مكانيزم‌هاي موجود در فرايند شكستگي گسل سطحي كليد توسعه ي يك طراحي منطقي و چهارچوب كاهش خطر مي باشد(اوتل 2013 ). براي بررسي اين پديده تحقيقهاي مختلفي در حوزه‌هاي متفاوت آزمايشگاهي و عددي انجام گرفته است. تجربه‌هاي زلزله‌هاي گذشته مثال‌هاي متعددي از اندركنش سازه‌هاي مختلف با گسلش را نشان مي‌دهد. بر مبناي اين مشاهده‌هاي عيني، در حوزه آزمايشگاهي با استفاده از آزمايش‌هاي سانتريفيوژ و g ۱ سعي شده تا پارامترهاي مهم تاثيرگذار براندركنش سازه - گسل از قبيل موقعيت نسبي فونداسيون و گسل، سربار ناشي از سازه و ... مورد بررسي قرار گيرد. بر مبناي نتايج حاصل، مشخص شد كه سه عامل موقعيت نسبي فونداسيون و گسل، نوع فونداسيون و سربار ناشي از سازه، تاثير بسزايي در پاسخ¬ها و عملكرد سيستم دارند. در ادامه ي بررسي موارد ميداني و انجام مطالعه‌هاي آزمايشگاهي، مطالعه‌هايي نيز در حوزه تحليل‌هاي عددي آغاز گرديد و گسترش يافت. استراتژي ابتدايي براي كاهش خطر گسلش سطحي اجتناب از ساخت و ساز در مجاورت گسل‌هاي فعال است(بريانت 2010) . با اين حال در مواردي مشخص دستيابي به اين مهم مي تواند مشكل باشد ، و در برخي مواقع كه مقدار جابجايي گسل نسبتا كم مي باشد انجام اين كار غير ضروري خواهد بود . زماني كه خطر گسل به خوبي تعريف شده و قابل مديريت باشد ، ضمن طراحي مناسب سازه¬ها، احداث آنها در مجاورت گسل‌هاي فعال امكان پذير خواهد بود (كلاف و همكاران 2003 ;جانسون و كوناگاي 2006 ; گزتاس و همكاران 2008(. تعدادي پروژه در نواحي با گسل‌هاي فعال كامل شده¬اند . استاديوم مموريال كاليفرنيا ، كه در بالاي گسل هايورد قرار دارد اخيرا با استفاده از بلوك‌هاي لغزشي گسل براي مقابله با جابجايي گسل امتداد لغز در حدود 2 متر مقاوم سازي شده است . (ويگنوس و همكاران 2009 ). گسيختگي گسل سطحي يك خطر ناشي از جابجايي تفاضلي زمين است كه مي تواند به صورت سازه¬اي و ژئوتكنيكي با استفاده از استراتژي‌هاي طراحي كه به صورت معمول براي ساير خطرات ناشي از جابجايي زمين ، نظير زمين لغزش ، گسترش جانبي ، خاك هاي منبسط شونده به كار برده مي شود ، خطرات آن كاهش داده شود . ( اوتل و بري 2013) . هدف پژوهش حاضر بررسي دقيق اندركنش گسلش معكوس با زواياي مختلف و فونداسيون سطحي ( با و بدون عمق مدفون ) با در نظرگيري موقعيت‌هاي مختلف ، براي يافتن موقعيت بحراني پي نسبت به نمود سطحي گسيختگي گسل ، همچنين بررسي عملكرد احداث ديوار از جنس صفحات پلي استرني (EPS) در كاهش خطر گسلش با استفاده از نرم افزار آباكوس مي باشد.

1397/03/20

5/13/2018 12:00:00 AM

Differential displacements due to surface fault rupture is one of the most important consequence of strong ground motions. This phenomenon can cause Unstability of structural foundations and various level of damage from reducing servicibility of structure to finantial and physical lost. Satisfactory performance of some structures beside sever damages proved that, like other ground failures , appropriate effective strategy for realizing hazards accompanied with fault rupture can be put into practice. Suitable engineering precautions should be considered facing with spreading land use and finantial issues. Completely verified finite element modeling is used for investigating reverse fault foundation interaction in the present paper. Then Effectveness of trenching wall filled with EPS as a material with low and non time dependent shear resistance ,high compressibility , cost effective and easy placing material in deviating fault rupture path and mitigating hazard to the structure is investigated. First critical position of surface and shallow embedded foundation (of which it experience more rotation) considering 3 different dip angles is specified. After investigating effect of foundation surcharge load and soil depth in fault foundation interaction, performance of trenching uppermentioned wall in mitigating fault effect on foundation is scrutinized. Afterward parametric study for finding optimum geometry properties of the wall (width and depth) is conducted. Results indicated that; such wall placing in the fault rupture path can absorb plastic strains and protect foundation. The effectiveness of the wall depends mainly on EPS depth, its width, shear strength ratio of soil to wall, foundation embedment depth, its surcharge load q and location relative to fault outcrop s/b, as well as bedrock fault offset and fault dip Angle.