روانگرایی و پایداری شیب ها در زلزله تهران

روانگرایی

در دستینه پهنه‌بندی خطرات ژئوتکنیکی ناشی از زلزله که توسط کمیته‌های TC4 و ISSMFE (انجمن بین‌‌المللی مهندسی مکانیک خاک و شالوده) (1993)  تهیه شده است، سه روش زیر برای برآورد استعداد بالقوه روانگرایی زمین ارائه شده است:

روش درجه‌بندی 1: تحلیل ساده و شبیه سازی شده با استفاده از نقشه‌های زمین‌شناسی، نقشه‌‌‌‌های توپوگرافی و تاریخچه بلایا.

روش درجه‌بندی 2: تحلیل در سطح نسبتاً جزئی با استفاده از نتایج شناسایی ساختگاهی مصاحبه با شهروندان محلی غیره.

روش درجه‌بندی3: تحلیل در سطح جزئیات با استفاده از نتایج وارسی‌های زمین شناختی و تحلیل‌های عددی.

به نظر می‌رسد که روش درجه‌بندی 3 به لحاظ کیفیت و محتوا، در مقایسه با سایر موارد برآوردی این مطالعــه، مناسب می‌باشد. موضوع اصلی ارزیابی استعداد روانگرایی، مقایسه مقاومت خاک با جنبش زلزله است. روش‌های متنوعی برای تعیین این مقادیر وجود دارد. خواص خاک از طریق آزمایش‌های ساده خواص فیزیکی یا آزمایش‌های دینامیکی و مفصل آزمایشگاهی تعیین می‌شود. جنبش لرزه‌ای تنها با استفاده از اطلاعات نوع زمین منطقه یا موجریخت برآورد شده برای زلزله‌های مفروض تعیین می‌شود. در مورد اخیر، از موجریخت (برآورد شده) برای به دست آوردن مقدار بیشینه شتاب در هنگام رویداد زلزله یا تغییر شتاب در حوزه زمان، استفاده می‌شود. روش کار باید با توجه به هدف برآورد تعیین گردد. در مواردی که در طراحی تأسیسات یا بناهای مهم باید وضعیت‌های بحرانی برآورد شود، تحلیل نقطه‌ای همراه با جزئیات باید انجام شود. در این مطالعه ریز پهنه‌بندی لرزه‌ای، مقاومت خاک و جنبش زلزله هر دو باید با سطح یکسانی از کیفیت در کل گستره مورد مطالعه، تعیین شود. بنابراین، استفاده از برخی روش‌های آماری مناسب خواهد بود.

اطلاعات زیر در مورد خواص خاک و جنبش لرزه‌ای برای این مطالعه در دسترس بود:

• لوگ گمانه‌ها و نتایج آزمایش‌های نفوذ استاندارد (SPT)
• خواص فیزیکی خاک که به‌طور آماری تدوین شده‌اند.
• بیشینه شتاب زمین برای زلزله‌های سناریو

با توجه به موارد فوق، ترکیبی از روش‌های F_L و P_L در این مطالعه استفاده گردید. این روش به‌طور متداول در ژاپن برای مقاصد عملی به‌کاربرده می‌شود. نتیجه تحلیل به‌صورت نقطه‌ای بیان گردید زیرا مقدار داده‌های در دسترس در مورد گمانه‌ها محدود بود.

تقریباً تمامی گستره مورد مطالعه بااستعداد روانگرایی خیلی کم یا نسبتاً کم درجه‌بندی شده است. خاک رسی سخت و به هم چسبیده به‌طور غالب در محدوده تحلیل شده انباشته است. برخی لایه‌های ماسه‌ای و شنی در میان لایه‌های رسی قرار دارند.

فقط یکی از گمانه‌ها دارای استعداد روانگرایی نسبتاً زیاد تشخیص داده شد. این گمانه‌ در سمت شرقی منطقه 20 قرار دارد. شرایط زمین‌شناختی حاکی از آن است که پراکندگی استعداد زیاد روانگرایی خاک گستره مورد مطالعه نسبتاً محدود است.

نتیجه گرفته می‌شود که خطر روانگرایی گستره مورد مطالعه، با احتساب برخی موارد استثنایی، ضعیف است. به‌منظور تأیید پراکندگی چنین خاک‌های روانگرا، تحقیقات تفصیلی باید انجام گیرد.

پایداری شیب‌ها

در دستینه “پهنه‌بندی لرزه‌ای به لحاظ خطرات ژئوتکنیکی“ که توسط کمیته‌های TC4 و ISSMFE (انجمن بین‌المللی مهندسی مکانیک خاک و شالوده) (1993) تهیه گردیده است، سه روش زیر برای برآورد استعداد پایداری شیب‌ها ارائه شده‌اند:

روش شماره 1:‌ تحلیل تئوری و ساده با استفاده از شدت زلزله یا بزرگای زلزله بدون اطلاعات شرایط زمین‌شناختی

روش شماره2: تحلیل اطلاعات زمین‌شناختی در سطح جزئیات با استفاده از شناسایی محلی با اطلاعات زمین‌شناختی موجود

روش شمار3: تحلیل در سطح جزئیات با استفاده از نتایج تحقیقات زمین‌شناختی و تحلیل‌های عددی

روش شماره 3 به لحاظ کیفیت محتوای بررسی‌ها و در مقایسه با سایر موارد برآورد شده در این مطالعه، مناسب شناخته شد. این روش مستلزم اطلاعاتی از قبیل جزئیات شکل شیب، شرایط بارگذاری و مقاومت خاک است. شیب‌های موجود در گستره مورد مطالعه به‌صورت زیر طبقه‌بندی شده‌اند:

شیب‌های با مقیاس بزرگ

• حاشیه شمالی گستره مورد مطالعه در دامنه کوه البرز واقع است و شیب‌های تند در همه جای آن پراکنده‌اند.
• نیمه شمالی گستره مورد مطالعه از مخروط‌ افکنه‌های آبرفتی تشکیل شده است. یک شیب ملایم با روند یکسان در این محدوده غالب است.
• در حاشیه رود عمده‌ای که در شمال تهران قرار دارد، دره‌های عمیق پراکنده‌اند.
• اطلاعات ارتفاع شیب‌ها از طریق سازمان زیبا‌سازی در دسترس است و می‌توان ضریب زاویه در هر تورینه 50 متری را تعیین نمود. برآورد آماری امکان‌پذیر می‌باشد.

شیب‌های با مقیاس کوچک

• شیب‌های برش خورده در کنار مسیر بزرگراه‌های عمده بخش شمالی گستره مورد مطالعه پراکنده‌اند. اکثر این شیب‌ها هیچ‌گونه حفاظ ندارند و ساختمان‌های بلند بر روی آن‌ها ساخته شده‌اند.
• اطلاعات در مورد مکان شیب‌ها، شکل شیب‌ها و مقاومت خاک آن‌ها در دسترس نیست.

با توجه به شرایط فوق، فقط شیب‌های با مقیاس بزرگ در این مطالعه مورد بررسی قرار گرفتند. در مورد شیب‌های با مقیاس کوچک، توصیه می‌شود که پایداری هر یک از شیب‌ها مورد تحلیل قرار گیرد.

روش ارزیابی تخریب شیب

کمک پناه و حافظی مقدس (1993)، تخریب شیب‌های ناشی از زلزله 1369 منجیل ایران را با استفاده  از روش طبقه‌بندی شماره 3 مطالعه و نمودار پایداری شیب‌ها را تدوین نمودند.

که  بیانگر رابطه بین طبقه‌بندی شیب پایدار و بیشینه شتاب زمین است. شیب‌های مطالعه شده در باختر کوه‌های البرز قرار دارد که کوه گستره مورد مطالعه در آن واقع است.

در این مطالعه، ابتدا طبقه‌بندی شیب برای هر تورینه 50 متری محاسبه شد و سپس پایداری شیب هر یک از تورینه‌‌ها بر اساس نمودار و با در نظر گرفتن مقدار بیشینه شتاب زمین در تورینه مورد قضاوت قرار گرفت. کمک پناه و همکاران (1993)‌ دریافتند که نتیجه تحلیل شیب با استفاده از منحنی m20=Z ، مطابقت خوبی با تخریب واقعی داشته است. شرایط زمین در گستره مورد مطالعه مشابه با شرایط منجیل در نظر گرفته شد.

در قضاوت پایداری، امتیاز  0= F  به تورینه پایدار و 1= F به تورینه ناپایدار اختصاص داده شد. بر پایه این قضاوت، رتبه‌بندی پایداری برای هر تورینه 500 متری با استفاده از رابطه‌ زیر برآورد گردید

پایداری شیب

شده است. نتیجه برآورد پایداری شیب و ویژگی‌های نتایج به‌قرار زیراست:

مدل گسل ری، مدل گسل مشاء، مدل شناور:

اکثریت تورینه‌ها پایدار قضاوت شده‌اند.

مدل گسل شمال تهران:

بسیاری از تورینه‌ها در حاشیه کوه البرز، ناپایدار قضاوت‌ شده‌اند.

اکثر این تورینه‌های ناپایدار در مناطق مسکونی قرار ندارند، اما در دره رودخانه سولقان تعداد بسیاری خانه وجود دارد. قرار است تونل‌های انتقال آب تصفیه نشده در مناطق پرخطر ساخته شود. افزون بر آن، شیب‌های واقع در پشت مخزن نفت نیز با خطر پذیری بالا قضاوت شده است.

تحلیل نشان می‌دهد که خطرپذیری جدی تخریب شیب در مناطق تپه‌ای، تراسی و مخروط افکنه‌ای که به‌طور عمده برای مقاصد مسکونی و تجاری از آن‌ها استفاده می‌شود، وجود ندارد. با این حال، تحلیل انجام شده در این مطالعه محدود به تخریب در مقیاس بزرگ شیب‌ها و زمین‌لغزه‌هاست. باید توجه داشت که بسیاری از موارد تخریب در مقیاس کوچک شیب‌ها و سنگ‌ها در هنگام رویداد زلزله وجود خواهد داشت. به‌علاوه شیب‌های برش خورده در جریان زلزله ناپایدار خواهند بود.

توصیه می‌شود که در مورد مناطق مسکونی و تأسیسات مهمی که بر روی شیب‌های با خطر پذیری بالا قرار دارند، مطالعات تفصیلی زمین‌شناسی و تحلیل‌های عددی صورت گیرد و بر اساس نتایج حاصله اقدامات ایمن سازی برای شیب‌های حساس و ناپایدار انجام شود. به‌علاوه مطالعات تفصیلی و هماهنگ برای شیب‌های کل منطقه تهران باید انجام شود. بر اساس نتایج این مطالعه، مقررات کاربری زمین و استانداردهای حفاظت شیب‌ها تدوین خواهد شد.

این مقاله برگرفته از مطالعات (JICA (1378 می‌باشد.