Issue #: [Date] ΒΟΗΘΗΤΙΚΟ ΦΥΛΛΑΔΙΟ 10ης ΑΣΚΗΣΗΣ

ΤΙΤΛΟΣ ΑΣΚΗΣΗΣ: Τεχνική σεισµική γεωλογία. Εκτίµηση δυναµικού ρήγµατος. Υπολογισµός σεισµικής επικινδυνότητας. Αξιολόγηση επιδεκτικότητας σε ρευστοποίηση εδαφικών σχηµατισµών. Υπολογισµός δείκτη δυναµικού ρευστοποίησης. Εκτίµηση πιθανότητας εκδήλωσης επιφανειακών φαινοµένων ρευστοποίησης.

1. ΣΚΟΠΟΣ ΑΣΚΗΣΗΣ

Η άσκηση στοχεύει στο να παρουσιάσει τα βήµατα που πρέπει να ακολουθήσει ένας γεωλόγος ώστε να αξιολογήσει και να εκτιµήσει την σεισµική επικινδυνότητα µιας θέσης. Έχοντας υπολογίσει µε αξιοπιστία την παράµετρο της σεισµικής επικινδυνότητας που του έχει ζητηθεί, τότε είναι εφικτή η εκτίµηση των δευτερογενών – συνοδών φαινοµένων µιας σεισµική δόνησης και ο υπολογισµός των εδαφικών και κατασκευαστικών αστοχιών στην περιοχή µελέτης.

Συγκεκριµένα, στα πλαίσια της άσκησης θα αναζητηθεί η εκτίµηση του δυναµικού µιας σεισµογενής πηγής (ρήγµα) και η συσχέτιση των χαρακτηριστικών της µε την αναµενόµενη τιµή της εδαφικής κίνησης. Θα διερευνηθεί η επίδραση των τοπικών συνθηκών που επικρατούν στη θέση κατασκευής του τεχνικού έργου και θα αναλυθούν οι διαφοροποιήσεις (ενίσχυση ή αποµείωση) της σεισµικής εδαφικής κίνησης.

Στη συνέχεια, παρουσιάζονται παραδείγµατα κατολισθητικών φαινόµενων προκαλούµενων από σεισµούς και οι επιπτώσεις που µπορούν

να έχουν στο ανθρωπογενές περιβάλλον. Γίνεται αναφορά στη µεθοδολογία Newmark η οποία χρησιµοποιείται παγκοσµίως για τη δηµιουργία χαρτών επιδεκτικότητας και επικινδυνότητας σε κατολισθήσεις σε κλίµακα περιφέρειας.

Ακολουθεί η ανάλυση του φαινοµένου της ρευστοποίησης των εδαφικών σχηµατισµών και παρουσιάζονται οι βασικές συνθήκες που θα πρέπει να χαρακτηρίζουν έναν εδαφικό σχηµατισµό για να θεωρηθεί επιδεκτικός σε ρευστοποίηση.

Έπειτα, και εφόσον έχει χαρακτηρισθεί ένα έδαφος επιδεκτικό σε ρευστοποίηση, υπολογίζεται το δυναµικό ρευστοποίησης του εδαφικού σχηµατισµού και η πιθανότητα εµφάνισης φαινοµένων ρευστοποίησης στην επιφάνεια µε βάση τη µεθοδολογία του Δείκτη Δυναµικού Ρευστοποίησης LPI.

ΜΑΘΗΜΑ: ΤΕΧΝΙΚΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ: ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΥΔΡΟΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΔΙΔΑΣΚΟΝΤΕΣ: Β. ΧΡΗΣΤΑΡΑΣ, Καθηγητής Β. ΜΑΡΙΝΟΣ, Λέκτορας ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ 10ης ΑΣΚΗΣΗΣ: Γ. ΠΑΠΑΘΑΝΑΣΙΟΥ, Δρ. Γεωλόγος

1. Τι είναι η σεισµική επικινδυνότητα και

1. Από τι εξαρτάται?

2. Τι θεωρούµε σεισµογενείς πηγές και πως µπορεί ο γεωλόγος να τις αναγνωρίσει?

3. Τύποι ρηγµάτων και εκτίµηση του δυναµικού τους και των πρωτογενών επιπτώσεων ενεργοποίησής τους

4. Σχέσεις εξασθένισης και επιλογή της πιο αξιόπιστης σχέσεις για την περιοχή µελέτης

5. Τι είναι η σεισµική εδαφική κίνηση και ποιοί παράγοντες συντελούν στην ενίσχυση ή αποµείωσή της

2. ΘΕΩΡΗΤΙΚΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΠΙΛΥΣΗ ΤΗΣ ΑΣΚΗΣΗΣ

6. Τι είναι ή ρευστοποίηση εδαφικών σχηµατισµών

7. Εδαφικές και κατασκευαστικές αστοχίες λόγω ρευστοποίησης

8. Κριτήρια επιδεκτικότητας ρευστοποίησης για χάρτες κλίµακας περιφέρειας και αστικού περιβάλλοντος

9. Τι είναι ο συντελεστής ασφάλειας σε ρευστοποίηση και πως υπολογίζεται το δυναµικό ρευστοποίησης ενός εδαφικού στρώµατος

10. Τι είναι ο Δείκτης Δυναµικού Ρευστοποίησης LPI

11. Πως γίνεται ο υπολογισµός του LPI µιας εδαφικής στήλης και ποια εδαφικά στρώµατα λαµβάνονται υπόψη

12. Κατάταξη µιας θέσης σε σχέση µε τη δριµύτητα των αναµενόµενων αστοχιών

13. Υπολογισµός της πιθανότητας εµφάνισης φαινοµένων ρευστοποίησης στην επιφάνεια

Η άσκηση έχει δύο στάδια (Α και Β). Το πρώτο στάδιο αφορά τη µεθοδολογία που πρέπει να ακολουθηθεί για την εκτίµηση της σεισµικής επικινδυνότητας σε µια περιοχή και το δεύτερο αναφέρεται στην διαδικασία η οποία σήµερα προτείνεται για την αξιολόγηση της επιδεκτικότητας σε ρευστοποίηση των εδαφικών σχηµατισµών και την εκτίµηση της πιθανότητας εµφάνισης φαινοµένων ρευστοποίησης στην επιφάνεια. Άσκηση Α 1. Αρχικά, θα υπολογίσετε µε τη βοήθεια της κλίµακας το µήκος των ρηγµάτων που έχουν χαρτογραφηθεί στην ευρύτερη περιοχή.

2. Στη συνέχεια, για κάθε θέση θα υπολογίσετε το αναµενόµενο µέγιστο µέγεθος σεισµού που µπορεί να προκληθεί από την ενεργοποίηση των ρηγµάτων. Για τον υπολογισµό θα επιλέξετε µια εµπειρική σχέση ανάλογα µε τον τύπο του ρήγµατος

3. Έπειτα, θα πρέπει να υπολογίσετε την απόσταση της θέσης κατασκευής του έργου από τις χαρτογραφηµένες σεισµογενείς πηγές.

4. Ακολούθως, θα πρέπει να επιλέξετε την πιο κατάλληλη σχέση εξασθένισης ανάλογα µε την περιοχή που µας ενδιαφέρει και τις παραµέτρους που απαιτούνται. Υπενθυµίζεται ότι η παράµετρος S που εξαρτάται από το είδος των εδαφικών σχηµατισµών αναφέρεται στη θέση κατασκευής του έργου και εκτιµάται µε βάση των πίνακα κατηγοριοποίησης των εδαφών.

3. ΒΗΜΑΤΑ ΕΠΙΛΥΣΗΣ ΤΗΣ ΑΣΚΗΣΗΣ

Κατηγορία

Εδάφους Vs30 (m/sec) Γεωτεχνική

περιγραφή

Α >1500 Συµπαγής βράχος

B 760≤VS30≤1500 Βράχος

C 360≤VS30≤760 Σκληρό – πολύ πυκνό έδαφος – µαλακός βράχος

D 180≤VS30≤360

Στιφρό – πολύ στιφρό και µέσης

πυκνότητας - πυκνό έδαφος

Ε <180 Μαλακές άργιλοι – Χαλαρές άµµοι

F

ειδικής κατηγορίας µαλακά εδάφη (ευαίσθητα σε ρευστοποίηση, οργανικά, κλπ)

Πίνακας κατηγοριοποίησης εδαφών κατά NHERP

5. Το επόµενο βήµα είναι ο υπολογισµός της τιµής µιας παραµέτρους της εδαφικής κίνησης (PGA) για κάθε σεισµογενή πηγή. Για την άσκηση Α αναζητούµε τη µεγαλύτερη τιµή της επιτάχυνσης η οποία αποτυπώνει το δυσµενέστερο (συντηρητικό) σενάριο για την κατασκευή µας.

Άσκηση Β

1. Αρχικά, θα πρέπει να αξιολογήσετε την επιδεκτικότητα σε ρευστοποίηση των επιµέρους εδαφικών σχηµατισµών µε βάση τα αποτελέσµατα των εργαστηριακών δοκιµών και τη στάθµη του υδροφόρου ορίζοντα. Υπενθυµίζεται ότι επιδεκτικά σε ρευστοποίηση χαρακτηρίζονται τόσο τα µη πλαστικά εδάφη (non plastic NP) όσο και τα εδάφη µε LL<37 και PI<12 µε την βασική προϋπόθεση ότι είναι κορεσµένα.

2. Έπειτα, υπολογίστε το δείκτη δυναµικού ρευστοποίησης (LPI) της εδαφικής στήλης λαµβάνοντας υπόψη µονάχα τα επιδεκτικά σε ρευστοποίηση στρώµατα και ταξινοµείστε τη θέση σε σχέση µε τη δριµύτητα των φαινοµένων ρευστοποίησης. Εδώ πρέπει να προσθέσετε τον LPI για κάθε επιδεικτικό προς ρευστοποίηση στρώµα.

3. Στη συνέχεια, υπολογίστε την πιθανότητα εµφάνισης φαινοµένων ρευστοποίησης µε βάση την τιµή του δείκτη δυναµικού ρευστοποίησης LPI. Εδώ θα εφαρµόσετε τον σχετικό τύπο.

4. Tέλος, εκτιµήστε το πάχος του επιφανειακού µη ρευστοποιήσιµου στρώµατος και το πάχος του υποκείµενου επιδεκτικού σε ρευστοποίηση στρώµατος και ταξινοµήστε τη θέση µας αναφορικά µε την εµφάνιση φαινοµένων ρευστοποίησης µε βάση το διάγραµµα του Ishihara (1985). Εδώ δείτε παράδειγµα από την παρουσίαση της άσκησης.

Βιβλιογραφία Άσκησης:

§ Ishihara, K., 1985. Stability of natural deposits during earthquakes. Proc. 11th Internatioanl Conference on Soil mechanics and Foundation Engineering, San Fransisco, CA, A.A. Balkema, Rotterdam 1: 321–376.

§ Papathanassiou, G., 2008. LPI-based approach for calibrating the severity of liquefaction-induced failures and for assessing the probability of liquefaction surface evidence, Engineering Geology, Volume 96, Issues 1-2, Pages 94-104

§ Seed, R.B., Cetin, O.K., Moss, R.E.S., Kammerer, A.M., Wu, J., Pestana, J.M., Riemer, M.F., Sancio, R.B., Bray, J.D., Kayen, R.E., Faris, A., 2003. Recent advances in soil liquefaction engineering: a unified and consistent framework,26th annual ASCE L.A. Geot. Spring Sem., Long Beach, California, April 30, 71 pp

§ Skarlatoudis, A.A., Papazachos, C.B., Margaris B.N., Theodoulidis, N., Papaioannou, Ch., Kalogeras, I., Skordilis, E.M., Karakostas, V., 2003. Empirical Peak ground-motion predictive relations for shallow earthquakes in Greece, Bull. Seism. Soc. Am., 96 (6), pp. 2591-2603

§ Wells, D. and Coppersmith, K. (1994). New empirical relationships among magnitude, rupture length, rupture width, rupture area and surface displacement. Bulletin of the Seismological Society of America, 84(4):974–1002.Aydan, O., Ulusay, R., Kumsar, H., Tuncay, E., 2000. Site investigation and engineering evaluation of the Duzce-Bolu earthquake of November 12, 1999. Turkish Earthquake Foundation, Instanbul. Report No.

4. ΔΕΝΔΡΟΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΑΣΚΗΣΕΩΝ