مقايسه روش هاي مختلف تحليل پاسخ لرزه اي زمين‌هاي نرم مستعد روان‌گرايي در برابر زلزله هاي ميدان دور و نزديك

Comparison of Different Methods of Seismic Response Analysis in Liquefiable Sites against Near and Far-Field Earthquakes

با توجه به‌ اهميت روزافزون زمين شناسي محلي و شرايط زمين ريخت‌شناسي بر پاسخ لرزه اي زمين، در اين مقاله به‌بررسي جزييات مربوط به اثر وجود لايه هاي روان‌گرا بر پاسخ لرزه اي سطح زمين مي‌پردازيم. به‌منظور بررسي تفاوت روش هاي مختلف تحليل پاسخ زمين، ابتدا تحليل بر مبناي روش معادل خطي مبتني بر مدل تنش كل در حوزه فركانس و سپس بر اساس روش غيرخطي با مدل هاي تنش كل، تنش موثر و اعمال افزايش اضافه فشار آب حفره‌اي در حوزه زمان انجام شده است. در اين راستا از ويرايش پنجم نرم افزار DEEPSOIL بر مبناي جديدترين دستاوردها و تكنيك هاي مختلف در هردو حوزه حل، استفاده شده است. محل بررسي شده براي انجام اين تحقيق، پروژه بندر LNG عسلويه واقع در جنوب ايران است. با توجه به پژوهش‌هاي رايج لرزه خيزي انجام شده و عدم ثبت داده هاي واقعي زلزله ميدان نزديك در محل پروژه به‌ويژه براي گسل محتمل آن، از روش شبيه سازي مصنوعي زلزله براي گسل مولد استفاده شده است. همين طور بر اساس بررسي‌هاي عرف لرزه خيزي در محل، سه زلزله ميدان دور نيز براي انجام تحليل هاي پاسخ زمين انتخاب شده اند. سپس به‌منظور درك بهتر از پاسخ هاي به‌دست آمده، طيف پاسخ هاي حاصل با طيف طرح شتاب ارايه شده در برخي از آيين نامه هاي معتبر مقايسه شده اند. نتايج‌ حاصل نشان مي دهد كه در نظر گرفتن اثر پالس در مولفه افقي شتاب در جهت عمود بر راستاي گسل براي زلزله هاي ميدان نزديك، پاسخ سطح زمين و محتواي فركانسي آن را تحت تاثير قرار مي دهد. به‌طوري‌كه پاسخ هاي به‌دست آمده در سطح زمين در حوزه زمان با توجه به در نظر گرفتن ماهيت رفتار غيرخطي خاك و اعمال افزايش اضافه فشار آب حفره اي با مقايسه پاسخ ها در حوزه فركانس مبتني بر روش معادل خطي، تفاوت هاي زيادي دارند.

Due to the increasing importance of geomorphologic conditions on the seismic ground response, the effect of liquefiable soils on seismic ground surface response is discussed. At first, the equivalent linear analysis based on total stress model in the frequency domain is carried out and then the nonlinear analyses based on total stress, effective stress model and considering the pore water pressure development in time domain are done in order to evaluate the differences between the several types of ground response analysis methods. DEEPSOIL.Ver5 software is used based on the latest achievements and various techniques in both solution domains. LNG port project in Assaluyeh, situated in south of Iran, is considered as a case study. Due to lack of the real data recorded near-field fault at the project site, the simulated method is used in order to create the artificial earthquake. Also three far-field earthquakes have been selected based on conventional seismic hazard studies for the seismic ground response analysis. Then, in order to better understanding of the obtained responses, the resulted responses spectra are compared with the acceleration design spectra provided in some valid codes. The result of this study indicates that the pulse effect in the horizontal component of acceleration perpendicular to the fault plane direction, affects severely the surface ground response of the near-field earthquake. The obtained results of the nonlinear modeling of the soil with excess pore water pressure build-up in the time-domain are extremely different from those of frequency-domain responses based on the equivalent linear method. In addition, because of the inherent linearity of equivalent linear analysis which can lead to spurious resonances in ground responses, the peak ground acceleration in the time-domain is lower than the frequency-domain.