مشخصات زلزله های حوزه نزدیک Near field earthquake
مشخصات زلزله های حوزه نزدیک Near field earthquake
ارتعاشات زمین در سایت های مجاور گسل باعث خرابی های گسترده ای در بسیاری از سازه هایی که حتی مسائل مربوط به آیین نامه زلزله را نیز رعایت کرده اند، گردیده است. از جمله در زلزله های (۱۹۹۵)Northridge ( 1994 ) Kobe ( 1994 ) Taiwan سازههای مهندسی در مجاورت مرکز زلزله دچار خرابی های زیادی شده اند. به همین علت بررسی ماهیت ارتعاشات زمین در نزدیکی منشا زلزله به عنوان یک ضرورت مطرح شده و مطالعات متعددی نیز در این زمینه صورت گرفته است. زلزله های حوزه نزدیک به نقاطی از زمین اطلاق می شود که فاصله آنها از مرکز سطحی زلزله کمتر از یک حد معین است. بعضی از محققین از جمله اکی این فاصله را ۵۰ کیلومتر می دانند و برخی دیگر این فاصله را ۱۵ کیلومتر در نظر می گیرند. با توجه به تحقیقات انجام گرفته بر روی رکوردهای ثبت شده، جنبش قوی زمین در نزدیکی گسل و تاثیر این نوع رکوردها بر روی سازه های مختلف نیاز توجه به این رکوردها و آثار آن بر روی سازه ها، در دو دهه اخیر اهمیت تحقیق بیشتری را به خود جلب نموده است. تحقیقات انجام گرفته در این زمینه عمدتا به دو دسته تقسیم می گردد :
دسته اول، مجموعه ای از تحقیقاتی است که بر روی رکوردهای ثبت شده ناشی از جنبش قوی زمین در نزدیکی گسل و مشخصات و پارامترهای مختلف مربوط به رکوردهای نزدیک گسل انجام گرفته است و با جمع بندی دقیق و جمع آوری اطلاعات بدست آمده از رکوردهای ثبت شده زمین لرزه ها در نزدیکی گسل اطلاعات کامل و قابل استفاده ای جهت بررسی رفتار سازه ها تحت اثر این نوع رکوردها در اختیار محققان و کارشناسان قرار می دهد.
دسته دوم، مجموعه تحقیقاتی است که مربوط به بررسی رفتار سازه های مختلف تحت اثر رکوردهای نزدیک گسل می باشد. مشخصات زلزله های نزدیک گسل به دلیل خواص امواج برشی و تجمع آثار این امواج در جلوی مسیر گسیختگی تفاوتهایی با مشخصات زلزله های دور از گسل دارند. وجود حرکت پالس گونه با پریود بلند در ابتدای رکوردها، بزرگتر بودن مولفه عمود بر جهت گسل نسبت به مولفه موازی گسل، تجمع انرژی و انتقال آن در مدت زمان کوتاه، اعمال نیروی ضربه گونه بر سازه های موجود در مسیر پیشرو گسیختگی، نسبت بیشینه سرعت به بیشینه شتاب بالا و وجود بیشینه شتاب و سرعت و جابجایی بالاتراز تفاوتهای حائز اهمیت رکوردهای زلزله های نزدیک گسل می باشد.
نکته ویژه در رکوردهای سرعت زلزله های نزدیک گسل علاوه بر موارد بالا، وجود سرعت های بزرگ زمین است که در پی پالسهای بلند مدت شتاب ایجاد می شود. نمودی از این اثرات به شکل ایجاد تغییر مکان های نوسانی بزرگ است که در رکورد تغییر مکان زمین نیز دیده میشود. وجود این مقادیر بزرگ در پارامترهای حرکات زمین در نزدیک گسل، مشخصه بارز رکورد زلزله های حوزه نزدیک گسل نظیر زلزله نورتریج، زلزله کوبه، زلزله چی چی تایوان و بم میباشند .
در زلزله انرژی بسیار زیادی که با گذشت زمان در محل جمع شده با یک پارگی در پوسته زمین آزاد می شود. این انرژی به صورت ارتعاشی پخش می شود. به هر میزان از مرکز زلزله دور می شویم، این ارتعاشات که عمدتا در سطح زمین توسط دستگاه های زلزله نگار ثبت می شوند، حالت یکنواخت تر و شکل مشخص تری دارند. با صرف نظر کردن از برخی مسائل، مثل اثر ساختگاه و در نظر گرفتن منشا کانونی برای زلزله می توان گفت، انتشار این امواج در فواصل دور به صورت کروی در داخل پوسته و دایروی در روی سطح زمین می باشند. به هر میزان به منشا زلزله نزدیکتر می شویم، حالت یکنواخت تری در ارتعاشات و پخش کروی گونه در پوسته زمین و دایروی شکل در سطح کاملا از بین می رود
مشخصات زلزله های حوزه نزدیک Near Field
هنگام وقوع زلزله خصوصیات ارتعاشی هر یک از نقاط زمین تابع عوامل مختلفی به شرح زیر است :
١. بزرگای زلزله
٢. فاصله منطقه از مرکز رها شدن انرژی
٣. خصوصیات زمین شناختی (اثر ساختگاه)
برخی مطالعات نشان میدهد که رکوردهای زلزله های نزدیک را می توان به دو بخش، با ضربان(پالس) و بدون ضربان تقسیم بندی کرد که در بعضی مواقع، پدیده ضربان در تاریخچه شتاب، سرعت و تغییر مکان یکی از ویژگی هایی است که زلزله حوزه نزدیک را از زلزله حوزه دور متمایز می کند. ضربان در زمین لرزه به صورت ضربان شتاب، سرعت و جابجایی می باشد که می توان آنها را به تغییرات بزرگ در تاریخچه های شتاب، سرعت و جابجایی تعریف کرد. شکل ۱ تاریخچه های شتاب، سرعت و جابجایی را برای چهار حرکت زمین نزدیک گسل مصنوعی، سیلمار، امپریال والی و السنترو نشان می دهد، چنانچه در شکل زیر مشاهده می شود، در زلزله های نزدیک گسل، حرکت زمین بر اثر گسل مصنوعی، سیلمار و امپریال والی با ضربان و بر اثر گسل السنترو، بدون ضربان می باشد.
شکل ۱: تاریخچه های شتاب، سرعت و جابجایی را برای چهار حرکت زمین نزدیک گسل مصنوعی
به دلیل نزدیکی محل تا گسل، رکورد حاصل از سرعت و جابجایی زمین به جهت اینکه نسبت به شتاب دارای پریود بالاتری هستند دارای شکل پالس مانند با پریود بالا می باشند، که یادآور تحریکی به صورت ضربه هستند. در زمین لرزه های حوزه نزدیک به جهت فاصله کوتاه بین محل شکست (منبع تولید موج) و محل دریافت آن فرصتی جهت مستهلک شدن فرکانسهای بالا نبوده؛ از همین رو تاریخچه زمانی شتاب آنها محتوای فرکانسی بالایی دارند. یکی دیگر از ویژگی های بسیار مهم زلزله های حوزه نزدیک، بیشتر بودن شتاب قائم زلزله نسبت به شتاب افقی می باشد، معمولا در زلزله های حوزه دور از گسل، مولفه ی قائم کمتر از ۰٫۶۶ برابر مولفه افقی زلزله می باشد ولی این قضیه در خصوصی زلزله های حوزه نزدیک کاملا معکوس می باشد و مولفه ی قائم بیش از مولفه ی افقی می باشد به طوری که در زلزله ی بم مولفه ی قائم به حدود ۰٫۹g نیز می رسد.
زلزله های نزدیک گسل دارای دو مؤلفه ی افقی عمود بر گسلSN و موازی با گسلSPمیباشند که با توجه به نحوه ی قرارگیریسازه و جهت پارگی گسل، رفتار سازه می تواند به شدت تحت تاثیر این موضوع قرارگیرد.
باید در نظر داشت که طیف زلزله های حوزه نزدیک متفاوت از طیف سایر زلزله ها می باشد به طوری که طیف این زلزله سریع تر و با شیب بیشتری سقوط می کند و ناحیه تشدید کوتاهی ولی بالایی را دارند. این زلزله ها همانطور که اشاره شد به دلیل نزدیکی به منبع لرزه ای و عدم کاهیدگی قابل توجه دارای انرژی بیشتری نسبت به حوزه دور بوده و دارای سرعت بسیار بالایی می باشند.
