فصلنامه علوم و مهندسی زلزله

فصلنامه علوم و مهندسی زلزله

بررسی عددی اثر ضخامت و زاویه لایه‌بندی در بزرگنمایی تپه نیم سینوسی دولایه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، گروه مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی قم، قم، ایران
2 استادیار گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه صنعتی قم، قم، ایران
چکیده
اثر توپوگرافی بر پاسخ لرزه‌ای، مسئله‌ای چالش‌برانگیز در ژئوتکنیک لرزه‌ای است که پیچیدگی آن با وجود لایه‌های مختلف در تپه و زاویه‌ها و مشخصات متفاوت لایه‌بندی نسبت به یکدیگر افزایش می‌یابد. این پژوهش به بررسی عددی تأثیر توپوگرافی بر پاسخ لرزه‌ای تپه‌ای دولایه با مشخصات، ضخامت و زاویهی لایه‌بندی متغیر می‌پردازد. تاکنون، تأثیر توأمان این پارامترها در تپه‌های غیرهمگن کمتر مورد توجه قرار گرفته است. با استفاده از روش تفاضل محدود، مدل‌های عددی متعددی از تپه با دولایه با مشخصات مختلف ایجاد و تحلیل شدند. ضخامت هر لایه، زاویهی لایه‌بندی و موقعیت لایهی سست به‌عنوان پارامترهای اصلی در نظر گرفته شده و اثر آنها بر بزرگ‌نمایی سه مؤلفه‌ی شتاب، سرعت و جابه‌جایی بررسی گردید. نتایج نشان می‌دهد که تغییرات در مشخصات مصالح لایه‌ها (به‌ویژه سست‌تر شدن لایهی بالایی) تأثیر بسیار قابل توجهی بر بزرگ‌نمایی دارد، به‌مراتب بیشتر از آنچه از تغییر در ضخامت یا زاویهی لایه‌بندی حاصل گردید. کمترین تغییر در مؤلفه‌های پاسخ به هنگام نصف شدن ضخامت لایه‌ی بالایی مشاهده شد. علاوه بر این، موقعیت لایه‌ی سست نیز به‌طور معنی‌داری بر پاسخ لرزه‌ای تپه اثر می‌گذارد. این یافته‌ها اهمیت در نظر گرفتن خصوصیات لایه‌بندی و مشخصات مصالح در ارزیابی دقیق پاسخ لرزه‌ای تپه‌ها را به‌روشنی نشان می‌دهد و برای بهبود تحلیل‌های خطر زلزله در مناطق تپه‌ای اهمیت دارد. این پژوهش نقش تعیین کننده‌ی مشخصات مصالح نسبت به هندسه در پاسخ لرزه‌ای تپه‌ها را آشکار می‌کند و می‌تواند به ارائه‌ی مدل‌های دقیق‌تر برای طراحی لرزه‌ای در مناطق تپه‌ای منجر شود.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

Afzalirad, M., Naghizadehrokni, M., & Khosravi, I. (2019). Dynamic behavior of double and triple adjacent 2D hills using boundary element method. Heliyon.
Amelsakhi, M., Sohrabi-Bidar, A., & Shareghi, A. (2014). Spectral assessing of topographic effects on seismic behavior of trapezoidal hill. World Academy    of Science, Engineering and Technology International Journal of Environmental, Earth Science and Engineering, 8(4).
Amelsakhi, M., Sohrabi-Bidar, A., & Shareghi, A. (2017). Seismic assessment of trapezoidal-shaped hills induced by strong ground motion records. Journal of Seismology and Earthquake Engineering, 19(4), 285-298.
Amelsakhi, M., Sohrabi-Bidar, A., Haraty, A., & Shareghi, A. (2023). Numerical study of the effect of non-horizontal soil layering on seismic response of semi-sine hill. Bulletin of Earthquake Science and Engineering, 10(3), 15-29 (in Persian).
Bakavoli, M. K., Haghshenas, E., Bolouri Bazzaz, J., & Bakavoli, M. K. (2012). Effect of nearby topography on amplification of seismic motion in topographic irregularities: The case of a hilly site in Tehran. 15th World Conference on Earthquake Engineering, Lisbon, Portugal.
Bouckovalas, G. D., & Papadimitriou, A. G. (2005). Numerical evaluation of slope topography effects on seismic ground motion. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 25(7), 547-558.
Dravinski, M. & Mossessian, T.K. (1987). Scattering of harmonic P, SV and rayleighWaves by dipping layers of arbitrary shape. Bull. Seism. Soc. Am., 77, 212-235.
Itasca Consulting Group. (2005). Fast Lagrangian Analysis of Continua – User's manual.
 
Kamalian, M., Jafari, M. K., Dehghan, K., Sohrabi-Bidar, A., & Razmkhah, A. (2003). Two-dimensional hybrid response analysis of trapezoidal shaped hills       in time domain. Advances in Boundary Element Techniques IV, 231-236.
Kamalian, M., Gatmiri, B., & Sohrabi-Bidar, A. (2007). Amplification pattern of 2D semi-sine-shaped valleys subjected to vertically propagating incident waves. Communications in Numerical Methods in Engineering, 23, 871-887.
Kamalian, M., Sohrabi-Bidar, A., Razmkhah, A., Taghavi, A., & Rahmani, I. (2008). Considerations on seismic microzonation in areas with two-dimensional hills. Journal of Earth System Science, 117(2), 783-796.
Li, S., Zhang, F., Wang, M., Cheng, Z., Zhang, Y., Zhang, N., Wang, J., & Gao, Y. (2022). Seismic response sensitivity of a V-shaped canyon-crossing bridge considering the near-source canyon topographic effects. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 155, 107205.
Modha, K. G., Raj, D., Singh, Y., & Lang, D. H. (2020). Topographic amplification of earthquake ground motion on different hill geometry. The 17th World Conference on Earthquake Engineering, Sendai, Japan.
Mossessian, T.K. & Dravinski, M. (1987). Application of a hybrid method for scattering of P, SV and rayleigh waves by near irregularities, Bull. Seism. Soc. Am., 77(1), 784-803.
Nazari, A., Baziar, M. H., and Shahnazari, H. (2010). Seismic effects of two-dimensional semi-sine shaped hills on ground motion response. Electronic Journal of Geotechnical Engineering, 15, 1159-1170.
Ning, L., Dai, T., Wang, L., Yuan, S., & Pang, J. (2018). Numerical investigation of Rayleigh-wave propagation on canyon topography using finite-difference method. Journal of Applied Geophysics.
Nobakht, M., Amelsakhi, M., & Sheshpari, F. (2022). Evaluation of the effects of topography on the horizontal and vertical displacement of semi-sine shaped hills against Ricker waves. Bulletin of Earthquake Science and Engineering, 8(4), 85-92 (in Persian).
Sanchez-Sesma, F. J. (1987). Site effects on strong ground motion. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 6(3), 124-132.
Shareghi, A., Amelsakhi, M., & Sohrabi-Bidar, A. (2014). Evaluation of earthquake waves amplification due to trapezoidal hill by 1D and 2D time domain analysis. Engineering Geology, 8(4), 2389-2413 (in Persian).
Shoari-shoar, M. (2020). Soil Dynamics: Description and Lessons (3rd ed.). Noavar Publication (in Persian).
Sohrabi-Bidar, A., Kamalian, M., & Jafari, M. K. (2009a). Seismic waves scattering in three-dimensional homogeneous media using time-domain boundary element method. Earth and Space Physics, 38(1), 23-40.
Sohrabi-Bidar, A., Kamalian, M., & Jafari, M. K. (2009b). Time-domain BEM for three-dimensional    site response analysis of topographic structures. International Journal for Numerical Methods in Engineering, 79(12), 1467-1492.
Sohrabi-Bidar, A., Kamalian, M., & Jafari, M. K. (2010). Seismic response of 3-D Gaussian-shaped valleys to vertically propagating incident waves. Geophysical Journal International, 183(3), 1429-1442.
Sohrabi-Bidar, A., Amelsakhi, M., Shareghi, A., & Maghami, S. (2019). Seismic amplification of peak ground acceleration, velocity, and displacement by two-dimensional hills. Iranian Journal of Geophysics, 12(5), 68-81.
Trifunac, M. D. (1971). Surface motion of a semi-cylindrical alluvial valley for incident plane SH waves. Bulletin of the Seismological Society of America, 61(6), 1755-1770.
Wong, H. L. (1982). Effect of surface topography on the diffraction of P, SV and Rayleigh waves. Bulletin   of the Seismological Society of America, 72(4), 1167-1183.
Yin, C., Li, W., & Wang, W. (2021). Evaluation of ground motion amplification effects in slope topography induced by the arbitrary directions of seismic waves. Energies, 14, 6744.
Zhenning, B. A., Gao, X., & Lee, V. W. (2019). Scattering of plane P- and SV-waves by periodic topography: Modeled by a PIBEM. Engineering Analysis with Boundary Elements, 320-333.

  • تاریخ دریافت 03 دی 1403
  • تاریخ بازنگری 27 اردیبهشت 1404
  • تاریخ پذیرش 19 خرداد 1404