پایان نامه تحليل پارامتريك رفتار لرزه اي عوارض توپوگرافي مثلثی شکل در فضاي زمان
مقدمه:
غالباً پس از زلزلههای مخرب چنین گزارش شده است که ساختمانهای واقع در قلل تپهها و کوهها، خسارت شدیدتری را نسبت به آنهایی که در پای تپهها و کوهها قرار داشتند متحمل گردیدهاند. از جمله نخستین مشاهدات در این زمینه میتوان به زلزله Lambesc در کشور فرانسه به سال 1909 ]105[ اشاره داشت.(Davis & West, 1973) ]39[ یکی از نخستین مطالعات انجام شده در زمینه تاثیر توپوگرافی در پاسخ ساختگاه را انجام دادند. آن چه دیویس و وست را به بررسی این پدیده کشاند، نتایج ثبت شده پس از آزمایش هستهای کلارکز موبایل بود. طی این آزمایش که در صحرای نوادا و در سال 1968 انجام شده بود شتابنگارهای نصب شده در شهر تونوپا و خارج از آن مقادیر متفاوتی را نشان میدادند و این در حالی بود که شهر تونوپا در دره قرار داشت و شتابنگارهای نصب شده در حاشیه آن بر روی کوه قرار داشتند. با این وجود، بدلیل این که شیوه قرارگیری شتابنگارها به گونهای نبود که بتوان از نتایج آنها جهت ارائه مقادیر بزرگنمایی طیفی استفاده کرد مجموعه تلاشهایی برای بررسی چگونگی تاثیر توپوگرافی بر پاسخ ساختگاه آغاز شد.
همانگونه که میدانیم امواج لرزهای تا رسیدن به محل ثبت، تابع وضعیت چشمه لرزه، مسیر و ساختگاه خواهند بود و روش انجام مشاهده دیویس و وست نیز بر این اساس استوار بود که با ایجاد موجهای لرزهای با مشخصات چشمه و مسیر یکسان به بررسی چگونگی تاثیر توپوگرافی بر امواج لرزهای بپردازند.
باید توجه داشت که در تابع تاثیر ساختگاه پارامترهای عمدهای نقش دارند که وضعیت توپوگرافی تنها یکی از این پارامترها میباشد و به همین دلیل در انجام آزمایشهای محلی تلاش جهت انتخاب نقاطی با وضعیت لایههای زمینشناسی یکسان یا نزدیک به هم حائز اهمیت بسیاراست.
با توجه به تمامی این موارد دیویس و وست سه ناحیه جدا از هم را جهت بررسی انتخاب کردند. چگونگی ترازهای توپوگرافی و نیز وضعیت جغرافیایی نقاط انتخاب شده در شکلهای (1-2) تا (-23) قابل مشاهده میباشد.
برای ایجاد امواج لرزهای، در مجموع از پنج انفجار استفاده شد که امواج ایجاد شده در اثر این انفجارها مشابه زلزلههایی با بزرگای بین 6/2 تا 2/3 بوده است. با تبدیل این شتابنگاشتها به طیف PSRV، امکان بررسی محتوای طیفی شتابنگاشتهای ثبت شده ایجاد گردید.
از دیگر نکات قابل ملاحظه در نتایج حاصله افزایش دامنه امواج در قلهها و افزایش مدت زمان تداوم حرکت لرزهای بود که میتوانست در نتیجه تشدید کوه یا در نتیجه انعکاس و انکسار امواج حجمی در کوه حاصل شده باشد.
(Griffith & Bollinger, 1979) ]67[ نتایج مشاهدات خود در مورد تاثیرات توپوگرافی سطح زمین بر اثر ساختگاه را ارائه کردند. این دو، فعالیت خود را به عنوان جمعبندی و بررسی نهایی فعالیتهای محاسباتی و مشاهداتی پیشین مطرح نمودند و به همین دلیل در تمامی مراحل کار تلاش کردند تا به مقایسه نتایج به دست آمده با نتایج موجود از تحقیقات پیشین بپردازند.
منطقه انتخاب شده توسط این دو، قسمتهایی از کوههای آپالاچی بود و علت انتخاب این ناحیه را نزدیک بودن هندسه کوهها با هندسه دو بعدی مورد استفاده در مطالعات عددی از جمله تحقیقات (Boore, 1972) ]23[ و نیز امکان بررسی تاثیر دو عارضه توپوگرافی مجاور هم در این ناحیه عنوان نمودند.
روش کار گریفیث و بالینگر بدین صورت بوده است که سه ناحیه مجزا با توپوگرافیهای متفاوت را انتخاب نمودند و سپس مقدار بزرگنمایی طیفی را در قسمتهای مختلف هر یک از این نواحی سهگانه به روشی مشابه روش بور محاسبه نمودند. در مرحله بعد با انجام انفجارهایی در منطقه به ثبت مقدار واقعی ضرایب بزرگنمایی روی آوردند و در انتها به مقایسه نتایج پرداختند. وضعیت مناطق انتخاب شده در شکلهای (2-4) تا (2-6)، نتایج محاسبات تئوریک در شکلهای (2-7) تا (2-9) قابل مشاهده میباشد.
همانگونه که ملاحظه میشود هرچند که نتایج مربوط به روشهای محاسباتی و روشهای مشاهداتی از نظر کیفی سازگار هستند، اما از لحاظ مقدار ضریب بزرگنمایی، تفاوتهایی بین این دو روش به چشم میخورد.
با توجه به خروجیهای ارائه شده، گریفیث و بالینگر نخست به مقایسه نتایج حاصل از روشهای محاسباتی و نتایج حاصل از روشهای مشاهداتی پرداختند در نتایج ارائه شده برای پاسخ های عددی، سه زاویه 0، 30 و 60 درجه جهت زاویه برخورد امواج با سطح توپوگرافی فرض شد و به همین دلیل در هر ناحیه سه مقدار متفاوت به عنوان ضریب بزرگنمایی ارائه گردید. با مقایسه ضرایب بزرگنمایی حاصل از روشهای عددی و ضرایب حاصل از شکلهای (2-7) تا (2-9) چند موضوع اساسی به عنوان نتیجه مطرح گردید؛ از جمله این که ضرایب حاصل از روش عددی مقدار کمتری را برای ضریب بزرگنمایی بر روی قله کوه بدست میدهد. این تفاوت هرچند در سایر نقاط نیز مشاهده میگردید ولی مقدار آن بر روی قله بیش از سایر نقاط بوده است. در این راه هرچند استفاده از فرکانسهایی غیر از فرکانسهای استفاده شده در حل عددی ممکن بود به ضرایب بزرگتری منجر گردد ولی به نظر نمیرسید که این افزایش مقدار در اثر تغییر فرکانس ورودی چندان قابل توجه باشد. همچنین در صورت استفاده از فرکانسهای مختلط برای امواج مهاجم، مشابه روش (Aki & Larner, 1970) ]3[ ، از مقدار ضریب بزرگنمایی حاصل از حل عددی کاسته میشد زیرا در این تحقیق تنها از فرکانسهای حقیقی استفاده شده بود.
از سوی دیگر روشهای عددی و مشاهداتی هر دو در زمینه تاثیر زاویه برخورد به نتیجه مشترک میرسیدند که هرچند زاویه برخورد در مقدار ضریب بزرگنمایی موثر است ولی نوع و مقدار تاثیر آن به نحوی تقریباً غیرقابل پیشبینی در هر قسمت از کوه متغیر است. با این وجود، گریفیث و بالینگر چنین اظهار داشتند که با دور شدن زاویه برخورد از زاویه قائم، محل وقوع بیشترین ضریب بزرگنمایی به سوی دره دورتر از چشمه حرکت مینماید.
ضرایب ارائه شده توسط گریفیث و بالینگر مقداری کمتر از ضرایب ارائه شده توسط دیویس و وست بوده است. آنها با توجه به این تفاوت، علت را در بلندتر بودن کوههای مورد مطالعه توسط دیویس و وست میدانند.از سوی دیگر هرچند در آن زمان اطلاعات ثبت شده در مورد ضرایب بزرگنمایی حرکت قائم زمین چندان زیاد نبود ولی همین اطلاعات اندک با نتایج حاصل توسط دیویس و وست تطابق داشت و براساس آن چنین نتیجه گرفته شد که تاثیر توپوگرافی سطح زمین بر حرکت قائم کمتر از تاثیر توپوگرافی بر حرکت افقی میباشد.برای جمعبندی نتایج بدست آمده از ضرایب بزرگنمایی زمین براساس فاصله از قله میانگین گرفته شد و حاصل این امر در یک نمودار مجزا رسم گردید. این نمودار در شکل (2-10) قابل مشاهده است. در این نمودار خطوط نقطهچین، خطچین و توپر معرف نتایج حل عددی به روشی مشابه روش بور با زاویه هجوم متفاوت میباشد.
شکل (2-10)- ضريب بزرگنمايی سطح زمين براساس فاصله از قله برای کوههای پاول ، بيز و گپ ]67[
همانگونه که ملاحظه میشود با توجه به نتایج گریفیث و بالینگر در بین نتایج تئوری، نتایج مربوط به زاویه هجوم 30 درجه بیش از بقیه به نتایج مشاهدات نزدیک میباشد. این امر بیانگر این مساله است که روشهای مورد استفاده تا سال 1979 برای مدل کردن تمامیت یک عارضه توپوگرافی کارایی نداشتهاند و به عبارت دیگر پارامترهای تاثیر گذاری وجود داشتهاند که در این روشها در نظر گرفته نمیشدند. همچنین (Jibson, 1987) ]76[ تشدید تقویت شده در نزدیکی تاج تپه طی پنج زلزله در Matsuzaki ژاپن را اندازهگیری نموده است. شکل (2-11) نشان میدهد که شتاب ماکزیمم نرمال شده چگونه در نقاط مختلف در امتداد تپه تغییر میکند. شتاب ماکزیمم متوسط تاج حدود 5/2 برابر شتاب متوسط قاعده میباشد.
(Finn, 1991) ]56[ نیز الگوی مشابهی از نحوه تشدید در ناهمواریها در زلزلههای ایتالیا و شیلی را با استفاده از الگوهای خسارت پیشنهاد داده است.
(Campillo et al., 1993) ]31[ اظهار نمودند تحلیل ناهمواریهای توپوگرافی مسئلهای پیچیده است و اندرکنش امواج میتواند بسته به هندسه ناهمواری و انواع آن، فرکانسها و زاویه برخورد امواج ورودی، الگوهای پیچیدهای از تشدید و تضعیف را ایجاد کند.
((Bard, 1994 ]18[ عنوان کرد که همخوانی خوبی میان بزرگنمایی حرکات لرزهای مشاهده شده در قله کوهها و تضعیف آن در قعر درهها با نتایج بدست آمده از مطالعات تئوری و عددی وجود دارد. وی اظهار داشت بزرگنمایی حرکت زمین در قله کوهها معمولاً برای مولفههای افقی بیشتر از مولفه قائم میباشد که مولفههای افقی ناشی از امواج S و مولفه قائم ناشی از امواج P هستند. همچنین تفاوت میان دو مولفه افقی، بسته به اینکه کدامیک در راستای توپوگرافی و کدامیک عمود بر آن باشد، نیز محسوس است. ((Bard, 1994 ]18[ نشان داده است که حداکثر بزرگنمایی با تیزی توپوگرافی ارتباط دارد و هرچه شیب توپوگرافی تیزتر باشد، بزرگنمایی حاصله بیشتر میشود.
نقد و بررسیها
هنوز بررسیای ثبت نشده است.