نشریه زمین شناسی مهندسی

---

منطقه بررسی شده در شرق تهران و در قسمت جنوب منطقۀ 13 شهرداری قرار دارد. با توجه به انبوه ساخت و ساز در شهر تهران و سرمایه‌گذاری‌های کلان در این راستا و نیز مسائلی مانند خطرپذیری این قسمت از شهر، شناخت ساخت‌گاه امری بسیار ضروری و اجتناب‌ناپذیر است. بر این اساس، برآورد رفتار و طبقه‌بندی خاک، امری مؤثر در جهت ساخت و ساز بهینه است و موجب کاهش خسارات ناشی از زلزله و جنبش‌های شدید آتی زمین می‌شود. برای طبقه‌بندی خاک، از آیین‌نامه‌های مختلف نظیر استاندارد 2800 ایران، UBC، IBC و Eurocode 8، کمک گرفته شد. برای تعیین نوع خاک، ابتدا اطلاعات مربوط به سرعت موج برشی و آزمایش نفوذ استاندارد حاصل از پژوهش‌های لرزه‌ای و ژئوتکنیک در خیابان پیروزی جمع‌آوری گردید و سپس محاسبات مربوط به "میانگین سرعت موج برشی"  برای محدودۀ بررسی شده  و "متوسط عدد نفوذ استاندارد" مطابق استاندارد 2800، UCB، ICB و Eurocode 8 انجام شد. بر اساس این استانداردها، خاک خیابان پیروزی به‌ترتیب در گروه II، SC، C و B قرار گرفته است.

---

در سال­های اخیر پیشرفت­های زیادی در توسعۀ سازه­های زیرزمینی به‌عمل آمده است. به‌دلیل هزینه­های زیاد و اهمیت ایمنی در حمل و نقل، توجه بر روی خطر زلزله در این سازه­ها متمرکز شده است. در این مقاله، اثرات زلزله و اهمیت تحلیل لرزه­ای توضیح داده می‌شود و روش تحلیل لرزه­ای به‌اختصار تشریح می‌شود. سپس روش ساده شده هشاش¹ و همکاران (2001) به‌کار می‌رود. دو ایستگاه مختلف مترو در مقابل دو سطح مختلف زلزله تحلیل شده، تحلیل بار افزون نیز انجام می‌شود که روش ساده تحلیل استاتیکی غیرخطی در تحلیل و طرح  لرزه_­ای است. در این تحلیل غیرخطی، تغییر مکان هدف با کمک مدل ساده شده قابی محاسبه می­شود. نتایج این پژوهش نشان داد به‌کارگیری روش مورد بحث منجر به این شده است که رفتار سازه تا حد زیادی در محدوۀ ارتجاعی باقی بماند. از این‌رو، طراحی سازه بر اساس سطح عمل‌کرد و تخفیف در لنگرهای حاصل از روش هشاش و همکاران (2001) توصیه می­شود

---

بررسی حرکات نیرومند زمین تا زمانی که ارتعاشات ناشی از آن به سازه برسد از دو دیدگاه مهندسی ژئوتکنیک (تحلیل ساخت گاه) و مهندسی زلزله (تحلیل رفتار زمین)، دارای اهمیت فراوان است. دقیق¬ترین روش¬های ریزپهنه¬بندی ژئوتکنیک لرزه¬ای بر تحلیل¬های دینامیکی یک بعدی متکی هستند که سطح زمین را افقی فرض می¬کنند، درحالی¬که در بسیاری از مناطق به دلیل وجود توپوگرافی¬های متفاوت، پاسخ¬های گوناگونی در سطح زمین در اطراف ناهمواری دریافت می¬شود. در این مطالعه از نرم-افزار تفاضل محدود FLAC دوبعدی برای تحلیل تپه¬ای ذوزنقه¬ای شکل با ضرایب شکل مختلف استفاده شده است. این ناهمواری¬ها تحت رکورد¬های زلزله حوزه دور قرار گرفته و بزرگنمایی¬های مربوطه به صورت بی¬بعد با نتایج حاصل از تحلیل-های یک بعدی مقایسه شده¬اند. بررسی نتایج این دو روش آنالیز در نقاط مختلف بر روی ناهمواری و اطراف آن، بیانگر تفاوت-های قابل ملاحظه¬ای است که ضرورت تحلیل¬های دو¬بعدی در زمینه ژئوتکنیک لرزه¬ای را آشکار می¬سازد.

---

 تعیین میزان فعالیت گسل­ها از جمله مهم‌ترین پارامترهای ارزیابی خطر گسلش است. در این مقاله گسل­های فعال محدودۀ سد شهیدرجایی ساری به شعاع 100 کیلومتر بر مبنای بُعد فرکتالی گسلش و زمین‎لرزه و هم‌چنین ارزیابی میزان لغزش رده­بندی شده و میزان فعالیت آن‌ها بررسی شد. به‌منظور تعیین بُعد فرکتالی گسلش و زمین­لرزه از روش مربع شمار¹   استفاده شد. برای برآورد میزان لغزش ابتدا پارامترهای لرزه‎خیزی (a,b) محدوده بررسی شده تعیین، سپس این پارامترها برای هر گسل نرمالیزه شدند. براساس روابط موجود و با داشتن a و b برای هر گسل، میزان گشتاور لرزه­ای گسل محاسبه شد. در نهایت طبق روابط موجود برای محاسبۀ میزان گشتاور لرزه‎ای، میزان لغزش هر گسل تعیین و گسل­های محدودۀ بررسی شده بر این اساس رده‎بندی شدند. با درجه‎بندی براساس ابعاد فرکتالی، گسل­های شمال البرز، دامغان و گرمسار طی 100 سال گذشته از فعال­ترین گسل­های محدودۀ بررسی شده بوده­اند و براساس برآورد میزان فعالیت گسلش و زمین­لرزه به‌روش تحلیل فرکتالی، عموماً در ردۀ BD قرار گرفته و فعال بودن آن‌ها تأیید شده است. گسل‎های با میزان لغزش خیلی‌کم و با دورۀ بازگشت طولانی رویداد زمین‎لرزه­ها،  سبب وقوع زمین‎لرزه‎های بزرگی می‌شوند که زمین­لرزه 235 خورشیدی (856 میلادی) کومس و گسل مسبب آن یعنی گسل دامغان نمونه­ای از این گسل­ها است. گسل­های آستانه، رمه و چشمه‌علی میزان لغزش کم است و در نتیجه می­توانند گشتاور لرزه­ای بزرگتری ایجاد نمایند. با توجه به رویداد زمین­لرزه­ها در حریم گسل‎های جدید معرفی شده (خرم آباد، مجید و ...)، میزان فعالیت زیاد این گسل­ها منطقی به‌نظر می­رسد.

---

میخ‌کوبی خاک از روش­های رایج برای پایدارسازی گود­برداری­ها به‌صورت موقت و دائم است که در صورت استفاده از آن به‌صورت سازه دائم، بررسی لرزه­ای این سازه­ها اهمیت دارد. برای بررسی رفتار دیوار­های خاکی میخ‌کوبی شده تحت بار زلزله چند مدل‌سازی فیزیکی انجام شده و اطلاعات محدودی موجود است. برای بررسی اثرات انواع پارامتر‌ها بر پایداری و عملکرد دیوارهای خاکی میخ‌کوبی شده می‌توان از مدل­سازی عددی استفاده کرد که در پژوهش حاضر از این روش استفاده شده است. در این تحقیق، به بررسی تأثیر پارامتر­های مختلفی از جمله فاصله، چیدمان و طول میخ­ها و ارتفاع دیوار بر تغییر مکان لرزه‌ای دیوار­های خاکی میخ‌کوبی شده تحت شتاب­نگاشت‌های مختلف زلزله پرداخته شده است. برای بررسی اثر چیدمان و طول میخ­ها در عملکرد این سازه­ها، دو چیدمان یک‌نواخت و متغیر در ارتفاع استفاده شده است. برای بررسی تأثیر فاصلۀ میخ­ها و ارتفاع دیوار، فواصل 2 و 5/1 متر، و ارتفاع‌ 14، 20 و 26 متر در نظر گرفته شده  است. تحلیل‌های لرزه­ای با استفاده از نرم­افزار المان محدود دوبعدی Plaxis صورت گرفته است. برای محاسبۀ طول میخ­ها، ضریب اطمینان پایداری مدل‌های مختلف ثابت در نظر گرفته شده و از نرم­افزار تعادل حدی GeoSlope بهره برده شده است. پس از تعیین طول میخ‌ها بر اساس ضریب اطمینان پایداری ثابت، تغییر شکل مدل‌ها تحت شتاب نگاشت‌های مختلف محاسبه شده و توصیه‌هایی در زمینه کاهش تغییر مکان لرزه‌ای دیوارهای میخ‌کوبی شده ارائه شده است.

---

در این مقاله، ظرفیت باربری پی های نواری، روی بستری از خاک های دانه ای مسلح شده با فیبر، بررسی شده است. برای تحلیل از روش مشخصه‌های تنش استفاده گردیده است. معیار گسیختگی در نظر گرفته شده، توزیع جهت گیری مسلح کننده‌ها را به صورت ایزوتروپ در نظر می‌گیرد و از پارگی مسلح‌کننده‌ها صرف‌نظر می‌کند. اثرات لرزه‌ای به صورت ضرایب شبه‌استاتیکی افقی و عمودی در معادلات تعادل تنش لحاظ شده است. معادلات تعادل تنش با استفاده از روش تفاضل محدود حل شده‌اند. برای حل مسئله، برنامه‌ای نوشته شده است که قادر است با داشتن پارامترهای ورودی خاک و مسلح‌کننده، شبکه مشخصه‌ها را تعیین کرده و ظرفیت باربری را محاسبه نماید. ظرفیت باربری به صورت ضرایب ظرفیت باربری ناشی از وزن خاک و سربار بیان شده است. برای استفاده‌های کاربردی، نمودارهایی برای تعیین این ضرایب تهیه شده است. یک حل به فرم بسته نیز برای ظرفیت باربری ناشی از سربار ارائه شده است. با انجام تحلیل‌های پارامتری، تأثیر پارامترهای خاک و مسلح‌کننده روی ظرفیت باربری و شکل ناحیه گسیختگی بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهند که ظرفیت باربری با افزایش هر یک از پارامترهای غلظت متوسط فیبرها، نسبت ظاهری فیبرها، زاویه اصطکاک بین خاک و فیبر و زاویه اصطکاک خاک ظرفیت باربری افزایش می‌یابد. همچنین ناحیه گسیختگی با افزایش ضرایب لرزه‌ای و کاهش سربار، کم‌عمق‌تر می‌شود.

---

اغلب ساختمان­های مصالح بنایی در مقابل زلزله آسیب پذیرند و عموماً به به‌سازی و تقویت نیازمند هستند. استفاده از شاتکریت همراه با شبکه­ای از میلگرد، یکی از روش­های پرکاربرد برای مقاوم‌سازی دیوار­های ساختمان­های موجود بنایی است. در این تحقیق، به تأثیر خاک محل از نظر لرزه­ای، بر این شیوه به‌سازی توجه شده ­است. به‌این منظور، مدل سه‌بعدی سه ساختمان بنایی با نرم افزار ABAQUS تهیه شده­است. سپس این مدل­ها در حالت­های مبنا (بدون شاتکریت) در مقابل نگاشت­ زلزله­های طبس، بم و منجیل که در ایستگاه‌های مستقر بر خاک­های نوع I (طبق تقسیم‌بندی استاندارد 2800) ثبت شده­اند تحلیل شده­اند. همۀ زلزله­ها به‌صورت دو مؤلفه­ای در نظر گرفته شدند و محدودۀ تمرکز تنش­ها و نقاط آسیب­پذیر ساختمان­ها شناسایی شدند. سپس روش­های مختلف به‌سازی با شاتکریت (شامل تنوعی از نوارهای عمودی، افقی و مورب با عرض­های مختلف) در نقاط آسیب­پذیر در نظر گرفته شدند و تحلیل­های لرزه­ای قبلی تکرار شد. بهترین شیوه به‌سازی، افزایش سختی و مقاومت با کمک شاتکریت نوارهای افقی و عمودی اطراف بازشوی دیوارها تشخیص داده ­شد برای روشن شدن تأثیر نوع خاک بر کارآیی روش به‌سازی، یکی از ساختمان­ها در مقابل سه رکورد از زلزله طبس که بر ایستگاه­های مستقر بر خاک­های نوع I، II و III ثبت شده­ بودند، تحلیل شد و با مقایسه بین نتایج حاصل از تحلیل مدل­های تقویت شده و تقویت نشده، نشان داده ­شد که با تقویت سازه، ضمن افزایش ظرفیت سازه، نیاز لرزه­ای (برش پایه) افزایش می­یابد و در ساختمانی که روی زمین­ با خاک سخت­ (نوع I) قرار دارد افزایش نیاز لرزه‌ای بیش‌تر از زمین‌های نرم است. این امر موجب می شود، کارآیی روش به‌سازی در ساختمان‌هایی که روی زمین‌های با خاک­ سخت قرار دارند، کاهش ­یابد و توصیه می­شود روش به‌سازی با شاتکریت به‌صورت محدود و  در ترکیب با سایر روش­ها از جمله پس تنیدگی با کابل و ... که موجب افزایش مقاومت می­شوند اما سختی را افزایش نمی دهند، به‌کار رود.

---

زلزله‌های گذشته نشان داده‌اند که بی­نظمی‌های توپوگرافی تأثیرات چشم‌گیری بر پاسخ لرزه‌ای ساختگاه داشته و با بزرگ‌نمایی پاسخ­ها سبب آسیب‌های شدیدی بر سازه‌ها شده است. تحقیقات صورت گرفته بر رفتار لرزه­ای توپوگرافی شیب نشان داده است که پاسخ دینامیکی سطح آزاد و سیستم خاک- سازه به‌شدت تحت تأثیر شکل توپوگرافی و ویژگی‌های خاک ساختگاه است. هم‌چنین زاویه و ارتفاع شیب، فرکانس تحریک ورودی، رفتار غیرخطی خاک و عمق سنگ بستر از دیگر پارامترهای مؤثر بر پاسخ کل سیستم است علاوه بر این پژوهش‌ها نشان داده­اند که حضور سازه در مجاورت شیب بر تغییر الگوی رفتار لرزه­ای این توپوگرافی بسیار مؤثر بوده است اما این بررسی‌ها بسیار محدود است از این رو، در این تحقیق به بررسی تأثیر حضور سازه در تغییر الگوی رفتار لرزه­ای توپوگرافی شیب می‌پردازیم. پارامترهای بررسی شده در این مقاله برای بررسی اندرکنش توپوگرافی- خاک-سازه، زاویۀ شیب و فرکانس­تحریک وروردی است که نتایج نشان می­دهند در حالت حضور سازه در مجاورت شیب به‌طورکلی در محل سازه شاهد افزایش پاسخ نسبت به میدان آزاد هستیم که به‌طور میانگین، مقدار شتاب افقی در محل سازه تقریباً 3/1 برابر شتاب در میدان آزاد است و هم‌چنین نتایج نشان می­دهد که حضور سازه در مجاورت شیب موجب انتقال حداکثر پاسخ به فاصله‌ای دورتر از محل سازه می­شود که به‌طور میانگین مقدار شتاب افقی در این نقطه نیز تقریباً 6/1 برابر شتاب در میدان آزاد است. لازم به ذکر است که نتایج ارائه شده در این مقاله برای یک نوع خاک با سختی متوسط که بر اساس آیینامه 2800 در ردۀ تیپ III قرار می­گیرد ارائه شده است.

---

در این پژوهش نگرش تحلیلی بر روش مقیاس‌گذاری رکوردهای حوزه نزدیک در توصیف عمل‌کرد لرزه­ای ساختمان‌های بلند صورت گرفته است. برای دست‌یابی به این هدف، مدل‌های تحلیلی بررسی شده، شامل قاب‌های صلب لوله‌ای دسته شده فولادی میان مرتبه تا بلند مرتبه هستند. سازه‌های بررسی شده در این تحقیق طبق آیین‌نامه 2800 ایران- ویرایش چهارم طراحی شده‌اند. مجموعه‌ای از رکوردهای حوزۀ نزدیک گسل با در نظر گرفتن خصوصیات آن‌ها برای انجام تحلیل‌های تاریخچه زمانی غیرخطی به‌منظور بررسی پاسخ لرزه‌ای انتخاب شدند. مهم‌ترین ویژگی رکوردهای حوزۀ نزدیک گسل انتخابی، حضور پالس‌های بلند مدت و پرانرژی سرعت است که آن‌ها را از رکوردهای حوزۀ دور از گسل متفاوت می‌سازد. بخشی از مجموعه مذکور شامل رکوردهای دو زلزله حادث شده در ایران، به‌ترتیب طبس 1978 و بم 2003 میلادی و دو رکورد از زلزله نورتریج 1994 و بخش دوم نیز شامل رکورد حوزۀ دور از نورتریج 1994 است. در این پژوهش رکوردهای مقیاس شده بر اساس ویرایش های سوم و چهارم استاندارد 2800 ایران، استفاده شده‌اند. خصوصیات عمل‌کرد لرزه‌ای هر یک از مدل‌های بررسی شده شامل حداکثر جابه‌جایی نسبی هر طبقه، برش پایه لرزه‌ای، شتاب مطلق و سرعت نسبی طبقات و نحوۀ شکل‌گیری مفاصل پلاستیک در سازه با دقت ارزیابی شده‌اند. بررسی این نتایج نشان می‌دهد که در صورت استفاده از ویـرایش چهارم آیین‌نامه 2800، ضرایب مقیاس و به دنبال آن پاسخ‌های لرزه‌ای سازه‌های بررسی شده و هم‌چنین نیاز غیرخطی اعضای باربر اصلی تحت رکوردهای مقیاس شده با این ضرایب، نسبت به موارد متناظر تحلیلی، بر پایۀ کاربرد ویرایش سوم آیین‌نامه 2800 کاهش به نسبت محسوسی می‌یابند.

---

در دیوارهای خاک مسلح ژئوسنتتیکی با عرض کم، یک دیوار پایدار پشتی در فاصلۀ کمی از رویۀ دیوار وجود دارد به‌گونه­ای‌که فضای کافی برای امتداد دادن مسلح کننده با طول کافی وجود ندارد. در این‌حالت احتمال واژگونی دیوار حائل بالاخص تحت بارهای لرزه­ای افزایش می­یابد. برای افزایش پایداری دیوار، مسلح کننده­ها را می­توان به دیوار پایدار پشتی متصل کرد. روش دیگر، استفاده از رویۀ بتنی در جاریز برای تمام ارتفاع دیوار است تا فشار خاک با عملکرد مشترک مقاومت بیرون‌کشیدگی مسلح‌کننده­ها و مقاومت خمشی رویۀ دیوار تحمل شود. از سؤال‌های اساسی در مورد این نوع دیواره‌ها، میزان سهمی از فشار خاک است که به‌وسیلۀ رویۀ بتنی تحمل می­شود. در این تحقیق، فشار فعال لرزه‌ای ناشی از خاکریز مسلح با عرض کم بر رویۀ صلب با استفاده از روی‌کرد تعادل حدی و روش قطعات افقی برآورد شده است. برای این منظور فرض شده است که سطح لغزش بحرانی به‌صورت خطی از پای دیوار تا سطح پایدار پشتی امتداد یافته و سپس روی سطح پشتی تا سطح خاکریز ادامه می­یابد. تأثیر پارامترهای مختلف مانند نسبت عرض به ارتفاع دیوار بررسی شده است. نتایج به‌دست آمده بیان‌گر آن است که فشار وارد بر رویۀ در قسمت­های فوقانی دیوار طبق رابطۀ مونونوبه-اوکابه افزایش می­یابد ولی در قسمت­های تحتانی، روند گراف عوض شده و مقدار فشار وارده بر دیوار کاهش می­یابد تا به مقدار صفر در پای دیوار برسد. نتایج آنالیزها نشان می­دهد که فشار وارده بر رویۀ دیوار با کاهش عرض خاکریز، افزایش می­یابد.

---

از آن‌جاکه اغلب شهرها در نزدیکی و یا روی دره­های آبرفتی بنا شده‌اند، اثرهای هندسه حوضۀ رسوبی بر حرکت زمین در مهندسی ژئوتکنیک لرزه‌ای اهمیت ویژه­ای دارد. انحنای حوضه­ای که در آن خاک­های آبرفتی نرم­تر رسوب‌گذاری شده ‌است، می­تواند امواج حجمی را حبس کرده و موجب می‌شود که  برخی از امواج حجمی برخوردی، به‌صورت امواج سطحی در لایه آبرفتی منتشر شوند، این امواج می‌توانند لرزش­های شدید­­تر و طولانی­تری نسبت به آن‌چه در تحلیل یک بعدی با فرض انتشار قائم امواج برشی تخمین زده می­شوند ایجاد کنند. در این پژوهش با استفاده از نرم افزار المان محدود آباکوس چهار شکل حوضۀ رسوبی شامل مستطیلی، ذوزنقه­ای، بیضی و مثلثی در حوزه زمان تحلیل شدند و اثر شکل هندسی حوضه رسوبی و هم‌چنین اثر محتوای فرکانسی موج تحریک در هر یک از حوضه­ها بررسی شد و نتایج آن با تحلیل یک بعدی مقایسه شد. نتایج نشان می‌دهد پاسخ­های تحلیل یک بعدی با دو بعدی اختلاف بسیاری دارد این اختلاف تا 45/1 برابر پاسخ شتاب تحلیل دوبعدی به یک بعدی در حوضۀ مستطیل شکل است. مدل حوضه مستطیل شکل که در این تحقیق بررسی شده است  در مقایسه با سایر حوضه­ها پاسخ­های بیش‌تری دارد.