تهیه مدل دینامیکی آبرفت شهر مشهد و ارزیابی اثرات ساختگاهی زمین لرزه ها به روش یک بعدی و دو بعدی

ارزیابی اثرات شرایط محلی ساختگاه و تحلیل های پاسخ لرزه ای زمین جهت تخمین بزرگنمایی وابسته به ساختگاه از مهمترین موضوعات تحقیقاتی مهندسی زلزله طی چند دهه اخیر بوده است. در مطالعه حاضر اثرات ساختگاهی زمین لرزه ها در سطح کلان شهر مشهد بصورت یک بعدی و دو بعدی مورد ارزیابی قرار گرفته است. با توجه به حجم زیاد اطلاعات مورد استفاده بانک اطلاعاتی مناسب طراحی و مورد استفاده قرار گرفت. برای این منظور با استفاده از موتور اطلاعاتی اکسس و رابط گرافیکی ایجاد شده دلفی یک بانک اطلاعاتی ساخته شد که نه تنها در این مطالعه از آن استفاده گردید قابلیت ویرایش و ورود داده های جدید توسط محققین دیگر را دارد. خصوصیات فیزیکی، مکانیکی و دینامیکی لایه های خاک در بیش از 1300 گمانه از پروژه های ژئوتکنیکی شهر مشهد در این بانک اطلاعاتی ذخیره شده است و با نرم افزار arcgis در ارتباط می باشد. با استفاده از این نرم افزار می توان نقشه های درون یابی شده ای از خصوصیات مختلف همانند سرعت موج برشی و عمق سنگ بستر تهیه نمود. به منظور تعیین مدل زمین شناسی ابرفت، شرایط زمین شناسی و زمین ریخت شناسی محدوده شهری شهر مشهد مورد شناسایی قرار گرفت. برای این منظور از اطلاعات ژئوالکتریک دشت مشهد، لاگ چاه های عمیق آب شرب جهت تعیین سنگ کف زمین شناسی استفاده گردید. از لاگ زمین شناسی چاه های عمیق آب شرب، عکس های هوایی و لاگ گمانه های ژئوتکنیکی برای تعیین واحدهای زمین ریخت شناسی و مدل زمین شناسی حاکم بر شهر و همینطور مدل سه بعدی زمین شناسی استفاده شد. مطالعات جدید میکروترمور که در راستای این تحقیق انجام گرفت جهت ارزیابی خصوصیت میرایی لایه های خاک استفاده شد. برای ارزیابی اثرات ساختگاه و سنگ کف لرزه ای از 240 گمانه حاوی اطلاعات پروفیل سرعت موج برشی استفاده گردید. میانگین سرعت موج برشی در سی متر فوقانی خاک (vs30) در محل 240 پروفیل سرعت موج برشی برآورد گردید. کمترین vs30 مربوط به بخش مرکزی و شمالی شهر می باشد و بیشترین مقدار مربوط به حاشیه ارتفاعات جنوبی می باشد. بر اساس اطلاعات vs30 شهر بر اساس آیین نامه 2800 طبقه بندی گردید. اثرات ساختگاهی به صورت تک بعدی و دوبعدی در این تحقیق ارزیابی شد. در روش تک بعدی با استفاده از دو روش خطی معادل با کمک نرم افزار پروشیک و غیرخطی با کمک نرم افزار nera مقادیر شتاب حداکثر در سطح، شتاب طیف در سطح و همینطور مقادیر بزرگنمایی تعیین گردید. شتاب در سنگ بستر بر اساس مطالعات موجود برای دوره بازگشت 475 سال g18/0 در نظر گرفته شد، در حالیکه مقادیر شتاب حداکثر میانگین در سطح بین g35/0 تا g6/0 در تغییر است. کمترین مقادیر شتاب حداکثر مربوط به حاشیه غربی رخنمون های جنوبی و غرب شهر می باشد و بیشترین مقادیر شتاب حداکثر در سطح در بخش مرکزی و شمال شرقی شهر برآورد شده است. مقادیر بزرگنمایی بر اساس شتاب حداکثر در سطح و سنگ بستر در محدوده بزرگای هدف 5/0?7/6 بین 2 تا 8/2 برآورد شده است. مدلسازی دوبعدی از زمین جهت تحلیل اثرات توپوگرافی و حوضه انجام گرفت. این مدلسازی ها در دو مقطع 5/9 و 5/14 کیلومتری عمود بر رخنمونهای سنگی جنوبی در بخش غربی و شرقی شهر مشهد انجام گرفت. در این مدلها سعی گردید که از ساختار ساده شده سرعت موج برشی استفاده گردد. در طول این مقاطع تحلیلهای یک بعدی نیز انجام گرفت و نتایج تحلیلهای دوبعدی و یک بعدی مقایسه گردیند. نتایج مقایسه نشان داد که لبه های حوضه مقادیر شتاب بدست آمده در لبه های حوضه در روش دوبعدی بیشتر از یک بعدی می باشد و همخوانی نتایج تحلیل دوبعدی و یک بعدی در بخشهای دور از لبه بیشتر می گردد. بطور کلی تا کیلومتر 4 از رخنمونهای جنوبی نتایج تحلیل دوبعدی و یک بعدی تقریبا مشابه می باشند و می توان از نتایج تحلیل یک بعدی برای این مناطق بهره برد. بر مبنای طیف پاسخ شتاب سطح زمین به سنگ بستر تحلیلهای یک بعدی خطی معادل و غیرخطی، ضریب ساختگاه پریود کوتاه، fa، (از 1/0 تا 5/0 ثانیه) در محدوده 07/1 تا 78/3 و ضریب ساختگاه پریود متوسط، fv، (از 4/0 تا 2 ثانیه) بین 01/1 و 79/2 قرار دارند. بر مبنای ضرایب ساختگاه و vs30 یک سیستم طبقه بندی ساختگاه برای شهر مشهد پیشنهاد گردید.