عمران و ساختمان سازی

مهندسی عمران زلزله

مهندسی عمران آثار زلزله:

هنگامی که زلزله اتفاق می افتد از خود آثاری به جا می گذارد ،این آثار به شرح زیر است :

لرزش زمین وتخریب ساختمانها :

در اثر زلزله زمین به ارتعاش در می آید وهنگامی که ارتعاشات شدید باشد ،باعث تخریب ساختمانها می گردد.

میزان تخریب ساختمانها تابع کیفیت کارهای ساختمانی ، ترکیب خاک ،خصوصیات تکانهای زمین لرزه ، نیرو وجهت تکان می باشد . تکانهای قائمی که درمرکز بیرونی در نزدیکی های آن مشاهده می شود ، کمتر از قطار امواجی که از مشخصات نواحی مجاور است ، موجب خسارت می گردد .

امواج تولید شده به شدت به ساختمانهای ، بویژه دیوارهایی که به موازات آن است آسیب می رساند .

این امواج دیوارها را بالا برده وبه آنها پیچ وتاب می دهد . امواجی که تحت زاویه 45 تا 55 درجه به زمین می رسند خرابیهای شدیدی معمولاًبه بار می آورد.

سرعت موج در سنگهای سخت خیلی بیشتر از سنگهای سست و نرم است .

امواج در طبقات ضخیم سنگهای سست ونرم مانند آبرفتهای دره ها ضعیف می گردند و حتی ممکن است از بین بروند ،اما طبقه نازکی از سنگهای سست بر روی سنگهای سخت نمی تواند لرزه ها وامواج را مستهلک کند لذا طبقه مزبور ازروی سنگی که برروی آن قرار گرفته است بطور ناگهانی جستن می کند .

در این صورت میزان تخریب بیشتر از ساختمانهایی است که روی طبقه سخت است .

ساختمان سنگ نیز برروی موج می تواند بدینگونه تاثیر داشته باشد که امواج در جهت چین ها وطبقات سریعتر از جهت عمود بر آن انتشار می یابند.

معمولاًخطرناکتر ازهمه کهریزهای سنگ ، طبقات نازک آبرفتها در ته دره ها ،سپس باتلاقها ، توربزارها ودر یاچه هایی که گیاهان آن را فراگرفته اندمی باشد .

خطر زمین های خشک از زمین های اشباع شده از آب کمتر است جنس مصالح ساختمانی نیز موثر است .

ساختمانهای خشتی در مقابل ساختمانهایی که از آجر وملاط خوب ساخته شده باشند مقاومت کمتری از دارند. اسکلت بندی ، نوع مصالح ساختمانی ،طراحی ساختمان نیز از عوامل موثر در میزان تخریب ساختمان هستند.

معمولاً تخریب ساختمانها به صورتهای مختلف صورت می گیرد مثل فرو افتادن کتیبه ها ، دود کش ها ، بالکن ها ، تیغه ها تغییر شکل و فروافتادن بام پوش ها ، جابجائی تیرهای اصلی بام، ستونها ، چدا شدن اتصالات ، ترک خوردن دیوارها بصورت افقی،عمودی، قطری ، فروریختن راه پله ها ،بالکن ها و غیره.

تخریب ساختمانها ممکن است همراه با ایجاد حریق و آتش سوزی بر اثر انفجار لوله های گاز ،اتصالات برقی باشد.

بنابراین آثار تخریبی ساختمانها در هنگام زلزله نتیجه ارتعاشات سطح زمین ومربوط به نتایج غیر مستقیم آن است . چرا که اگر مرکز زلزله در مکانهای بسیار دور از مکانهای جمعیتی اتفاق افتد هیچ تخریب وحسارتی نخواهد داشت.

همه تلفات وخسارات نتیجه آثار ثانوی زلزله است یا نتیجه تخریب ساختمانها و زیر آوار ماندنها است یا حریقهای بعداز زلزله است.

صداهای زلزله : دراغلب موارد زلزله ها با صداهای خاصی همراه است که ایجاد وحشت می کند البته این صداها به غیر از صدای ناشی از زلزله است.

تولید صداهای زلزله بخاطر ایجاد امواج ارتعاشی است که در اثرزلزله بوجود می آیند .

صداهای زلزله در بعضی موارد شبیه رعد ، صدای صفیر باد یا خمپاره ، غلغل آب جوش ، انفجار گلوله های بزرگ توپ ، چرخهای قطار می باشد .

صداهای زلزله گاهی جلوتر از موجهای زلزله است ولی ممن است نسبت به آن تاخیر داشته باشد .

ممکن است صدای شدید زیر زمین هیچ زلزله ای را در پی نداشته باشد یا همراه زلزله ای خفیف باشد

نورهای زلزله : در هنگام وقوع بعضی زلزله ها آثار نورانی مختلفی از خود مثل نور افشانی آسمان برق ، جرقه های نور وامثال ان دیده شود.

اگر چه پاسخ مناسبی برای آن داده نشده ویا نیافته اند همانند نورهای که در مناطق کوهستانی ویا سطح دریا ها که جمعیت نیست مشاهده شده است ولی به عقیده دانشمندان این نورها اثرات ثانوی زلزله است به خصوص در سطح مراکزمسکونی وشهرها.

لرزش های دریا یا تسونامی : زمانی که کانون زلزله در کف دریا یا نزدیک آن باشد امواج متعددی را درآب تولید می کند که به نام تسونامی معروف است .

این امواج به بدنه کشتی ها برخورد وموجب ارتعاش آنها می گردد.اگر تکان قائم باشد ، کشتی ناگهان بالاآمده وبعد پایین می رود وتحدبی درآب مشاهده می شود .

اگر مرکز بیرونی نزدیک کرانه باشد ، درهنگام نخستین تکان آب دریا عقب می رود وسپس با موجی قوی به ساحل می ریزد وموجب تخریب و زیانهای شدید می شود .

تغییر مشخصات آب چشمه ها :

به علت وقوع زلزله معمولاً در وضع چشمه ها وچاهها تغییراتی بوجود می آید . چراکه بر اثر ارتعاش مجاری زیررمینی آب تنگ یا گشاد ویا مسدود می گردد .

چرا که هنگام زلزله طبقات زمین جابجا می گردد . ممکن است چشمه ها ی جدید ایجاد گردد یا به علت لغزش های زمین ممکن است مجاری قدیمی آب بسته شود ودر جائی دیگر جاری شود یا طبقات نفوذ ناپذیری که طبقات آبد ار روی آنها قرار دارد شکاف بردارد و آب به اعماق زمین رفته وموجب خشکیدن چشمه ها گردد.

دمای آب چشمه ها ممکن است براثر مخلوط شدن با چشمه های معدنی دیگر تغییر نماید چنانکه در سوئیس اتفاق افتاد.

ایجاد شکاف وگسل :

هرنوع زلزله ای ، هراندازه کم اهمیت باشدباز شکافهایی در پوسته زمین ایجاد می کند و در ناحیه مرکز زلزله بیشتر مشاهده می شود .

شکافها گاهی بصورت شعاعی از یک مرکز می باشد اما بیشتر بی نظم بوده ودر جهات مختلف پراکنده است.

شکاف دردامنه کوهها در جهت دامنه ودر کرانه ودر طول آن ایجاد می شود .

پهنای شکافها از 20سانتیمتر تا 10یا15 متر هم مشاهده شده است وطول چند کیلومتر .

این شکافها با نخستین تکانها بوجود می آید و ممکن است در تکانهای بعدی بیشتر شود .

گاهی گسله ها ی هم ایجاد شده است نمونه گسل سن اندریاس 1906.

اگر شکافها از آبرفتهای کف دره یا دشت عبور کند در عمقی از این آبرفت آب وجود داشته باشد با خود گل وگاهی گازهایی راکه در هوا مشتعل می گردد ،خارج می شود.

زمین لغزش : این پدیده عمدتاً توسط زلزله ایجاد می شود ودر اثرآن حجم بزرگی از خاک وسنگ در مناطق دارای شیب تند به سمت پائین حرکت می کند البته بعضی از آنها ناشی از اشباع منطقه از آب می باشد .

این پدیده می تواند خطرات زیادی مثل مدفون نمودن روستاها یا شهرها زیر خروارها خاک وسنگ ایجاد نماید .( زمین لغزه پورت رویال جامائیکا 1962 )در بعضی مناطق زمین لرزه منجر به فرونشستن زمین به عمق 60 متر هم شده است در لیسبون در 1755اسکله ای با جمعیت زیاد فرو نشست .

سنگریزش هم گاهی وقتها ناشی از زلزله است.

آبگونگی یا روانگرایی:

اگر در عمق کمتر از 8 متری سطح زمین خاک از ماسه های یکدست سستی که ازآب اشباع است تشکیل شده باشد ،

ممکن است در اثر زلزله شدید رفتار این خاک مانند رفتار یک سیال باشد. یعنی خاک بصورت فوران وجوشش گل وماسه در سطح زمین پدیدار می گردد ، درنتیجه اگر ساختمانی بر روی این زمین واقع باشد ، فرو می ریزد.

رویداد زلزله در شهرهای بزرگ مثل تهران می تواند یک تراژدی غم انگیز ایجادنماید که خاطره این تراژدی برای سالها دراذهان باقی بماند .

زیرا زلزله می تواند تاسیسات حیاتی مهم مانند بیمارستانها مراکز آتشفشانی ،امداد وغیره را بخطر اندازدویامنجر به به قطع برق ،آب، تلفن، گاز ویاویرانی ساختمانها ،راهها ، خیابانها وبسته شدن آنها شود.

که خود این عوامل می تواند خسارات اقتصادی ،اجتماعی ،روانی مهلکی ایجادنماید.

چند عامل وجود دارد که شهرها رادرمقابل زلزله آسیب پذیر می نماید.نوع ساختمانها ومصالح وفرم واسکلت بندی بکاررفته درآنها ،نوع جنس وساختمان زمین زیر شهر ،تراکم جمعیت شهر .

درعوض وجود عواملی می تواندخطرات وخسارات ناشی ازرلزله را کاهش دهد مثل پارکها ، فضاهای باز، وجود مراکز امدادی مناسب ، بیمارستانها ، آتش نشانیها ، شبکه های حمل وارتباطی مناسب ، همکاری مناسب بین مردم وآموزشهای لازم قبل از زلزله .

استفاده مناسب از مراکز امدادی ،آموزشی ، تفریحی برای اسکان زلزله زدگان زلزله مصنوعی اطلاعات اولیه هدفهای یک برداشت ژئوفیزیکی عبارتند از تعیین محل ساختارها یا اجسام زمین شناختی زیر زمین و در صورت امکان اندازه گیری ابعاد و ویژگیهای فیزیکی مربوط به آنها.

یک برداشت ژئوفیزیکی شامل مجموعه اندازه گیریها‌ست که معمولا با طرحی نظم‌دار بر روی سطح زمین ، دریا یا هوا ، یا بطور قائم در داخل چاه آزمایشی انجام می‌شود.

یکی از روشهای اندازه گیریهای ژئوفیزیکی روش لرزه نگاری است.

دو تکنیک لرزه‌ای مجزا وجود دارد، یکی از بازتاب و دیگری از شکست امواج کشسان در سنگها استفاده می‌کند.در روش لرزه نگاری یا از امواج لرزه‌ای طبیعی تولید شده استفاده می‌شود و یا امواج لرزه‌ای بطور مصنوعی ایجاد می‌شود که در این صورت به آن زلزله مصنوعی می‌گوییم.

در روش لرزه‌ای یک پالس کشسان یا به عبارت بهتر یک ارتعاش کشسان را در عمق کم ، ایجاد و حرکت حاصله را در نقاط نزدیک بر روی سطح زمین با یک لرزه نگار کوچک یا «ژئوفون» آشکارسازی می‌نمایند.

انواع چشمه‌های لرزه‌ای :

یک چشمه ایده‌آل باید پالسی تولید کند که فاصله زمانی آن از چند میلی‌ثانیه بیشتر نباشد. دامنه آن بزرگ باشد، و در عین حال بی‌خطر ، ارزان و قابل تکرار باشد.

همه این ملزومات در شارژ کوچکی از مواد منفجره که در چاله‌هایی تا عمق چند ده متری منفجر می‌شود جمع است. در اوایل دوران کاوشهای لرزه‌ای تقریبا تنها وسیله منحصر به فرد به شمار می‌آمد.

امروزه گستردگی چشمه‌های غیرانفجاری به «شوت‌های» متعارف اضافه شده است.

این چشمه‌ها را می‌توان به دو دسته تقسیم کرد:

آنهایی که در خشکی و آنهایی که در مناطق پوشیده از آب بکار گرفته می‌شوند.

چشمه‌های لرزه‌ای در خشکی :

در خشکی شارژهای انفجار هنوز هم در برداشتهای بازتابی و در کارهای شکست مرزی که برد سطحی آنها بیش از 50 تا 100 متر است، مطابق با عمق بررسی بیش از 10 متر است، معمولا بکار می‌رود.

اینها منبع پالس خوبی با فرکانس و دامنه بالا ارائه می‌دهند، ولی اگر تولید داده‌های پیوسته در برداشتهای بازتابی مورد نظر باشد، در هر دوره نگاشت برداری چند حفاری سبک مورد نیاز است.

امکان دارد حفر چاله‌های انفجار در محلهای دور دست غیرعملی باشد یا لایه‌های سطحی در حفاری مسائلی بوجود آورند که در این موارد ممکن است یکی از انواع چشمه‌های سطحی به جای مواد منفجره انتخاب شود.

چشمه‌های سطحی :

این چشمه‌‌ها همگی امواج لرزه‌ای با دامنه کوچک تولید می‌کنند (که در مناطق پرجمعیت مزیتی به شمار می‌‌آید.) و لذا ابتدا کاربرد گسترده‌ای نداشتند، تا اینکه نگاشت برداری مغناطیسی پدید آمد و این امکان را بوجود آورد که شماری از لرزه‌ نگاشتهای حاصل از تکرار چشمه در یک نقطه باهم جمع یا برانبارش شوند و اثر بزرگتری که قابل مقایسه با اثر انفجار یک ماده منفجره باشد، تولید گردد.

چشمهای سقوط وزنه :

چشم‌‌های سقوط وزنه اغلب در اندازه‌گیریهای بررسی اولیه ساختگاههای تا عمقهای حدود 10 متر بکار می‌رود که در آنها وزنه‌ای در حدود 10 کیلوگرم با افتادن از ارتفاع 4 – 3 متری با صفحه‌ای که بر روی زمین قرار داده می‌شود، برخورد می‌کند.

یک تپک در دست مردی قوی می‌تواند همین اندازه انرژی لرزه‌ای تولید کند. در کاوش بازتابی عمیق ، وزنه‌هایی چند صد ابر بزرگتر از ارتفاعی در همان حدود انداخته می‌شود و سقوط‌هایی چند در یک نقطه یا در نقطه‌هایی نزدیک به هم برای برانبارش در نگاشت برداری انجام می‌گیرد.

چشمه‌های شلیک‌گر گاز یا دانیوسایز :

در اینج ضربه‌ای که به صفحه‌ای بر روی زمین وارد می‌شود از انفجار مخلوطی از پروپان – اکسیژن در اطاقک سنگینی بوجود می‌آید که به صفحه متصل است.

سیم منفجر شونده که درست در زیر سطح زمین قرار می‌گیرد در جاهایی که انفجارهای متعارف دشوار است کاربرد مؤثری دارد و مزیتهایی از نظر ایمنی و استعمال دارا می‌باشد.

چشمه‌های لرزه‌ای دریایی :

چشمه‌های لرزه‌ای دریایی تنوع بیشتری دارند که معروفترین آنها شلیک‌گر هوا (air-gun) می‌باشد.

ابن شلیک‌گرها حبابی از هوای فشرده را توسط پیستونی که با فرمان الکتریکی حرکت می‌کند رها می‌سازند و به صورت آرایه‌ای در پشت سر کشتی نگاشت‌بردار کشیده می‌شوند.

کل انرژی رها شده توسط این آرایه شبیه انرژی حاصل از یک انفجار است. حبابی که بدین ترتیب توسط شلیک‌گر هوا یا چشمه‌های انفجاری تولید می‌شود، در حین بالا آمدن تا سطح آب ، با فرکانسی که به انرژی و عمق چشمه ارتباط دارد، نوسان می‌کند.

لذا موج لرزه‌ای تولید شده شامل پاس چشم اولیه و قطاری از «پاسهای حباب» است که لرزه نگاشت را آشفته می‌سازند.

نمایش بیشتر

مطالب مرتبط

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

همچنین ببینید

بستن
بستن