Σεισμική απόκριση εδαφικών σχηματισμών στην Πάφο (Κύπρος)

Transcript

1 Σεισμική απόκριση εδαφικών σχηματισμών στην Πάφο (Κύπρος) Site seismic response analyses in Pafos (Cyprus) ΒΕΛΔΕΜΙΡΗ, Φ Πολιτικός Μηχανικός, Υπ. Διδάκτωρ Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Α.Π.Θ. ΑΝΑΣΤΑΣΙΑΔΗΣ, Α. Δρ. Πολιτικός Μηχανικός, Κύριος Ερευνητής ΙΤΣΑΚ ΑΠΟΣΤΟΛΙΔΗΣ, Π. Γεωλόγος-Δρ. Πολιτικός Μηχανικός, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Α.Π.Θ. ΠΙΤΙΛΑΚΗΣ Κ. Δρ. Πολιτικός Μηχανικός, Καθηγητής Α.Π.Θ. ΜΙΧΑΗΛΙΔΗΣ Π. Δρ. Γεωλόγος Διευθυντής Τμ. Γεωλογικής Επισκόπησης (Τ.Γ.Ε.) Κύπρου ΕΥΘΥΜΙΟΥ Μ. Δρ. Γεωλόγος Λειτουργός Τμ. Γεωλογικής Επισκόπησης (Τ.Γ.Ε.) Κύπρου ΚΑΛΛΙΟΓΛΟΥ, Π. Δρ. Πολιτικός Μηχανικός, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Α.Π.Θ. ΠΕΡΙΛΗΨΗ : Αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι η παρουσίαση και αξιολόγηση των αποτελεσμάτων αναλύσεων σεισμικής απόκρισης εδάφους με σκοπό την εκτίμηση των χαρακτηριστικών του αναμενόμενου σεισμικού κραδασμού στην ευρύτερη περιοχή της πόλης της Πάφου στην Κύπρο. Η υπόψη εργασία αποτελεί τμήμα ενός γενικότερου ερευνητικού έργου μεταξύ του Τμήματος Γεωλογικής Επισκόπησης της Κύπρου και του Α.Π.Θ./Ι.Τ.Σ.Α.Κ. Ελλάδας το οποίο περατώθηκε τον Νοέμβριο του 5 και είχε τελικό στόχο την Μικροζωνική Μελέτη του ευρύτερου Πολεοδομικού Συγκροτήματος της Πάφου. ABSTRACT : In this paper we present and discuss the results of analytical seismic ground response analyses in order to estimate the characteristics of expected seismic motion in the wider region of city of Pafos. The work constitutes part of the Microzonation Study of the Urban Area of Pafos (Cyprus). 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η εργασία αυτή εντάσσεται σε ένα γενικότερο ερευνητικό έργο με τελικό στόχο την Μικροζωνική Μελέτη του ευρύτερου Πολεοδομικού Συγκροτήματος της Πάφου. Οι μικροζωνικές μελέτες εφαρμόζονται σε περιοχές που ο σεισμικός κίνδυνος είναι αυξημένος, όπως στην υπόψη περιοχή, τα αποτελέσματα της οποίας δίνουν, ανάμεσα σε πάρα πολλά σημαντικά αποτελέσματα, ποσοτικοποιημένες πληροφορίες για την σεισμικότητα της περιοχής έτσι ώστε να τις καθιστά ιδιαίτερα σημαντικές. Στην εργασία παρουσιάζονται συνοπτικά γεωλογικά και σεισμολογικά δεδομένα της ευρύτερης περιοχής, αποτελέσματα δειγματοληπτικών γεωτρήσεων μεγάλου βάθους (~μ.) καθώς και τα αποτελέσματα ενός εκτεταμένου προγράμματος γεωφυσικών διασκοπήσεων αποτελούμενο από δοκιμές Cross-Hole και μετρήσεις μικροθορύβου σε κυκλική διάταξη με σκοπό τον προσδιορισμό της ταχύτητας των διατμητικών κυμάτων (Vs) στην περιοχή της Πάφου. Επιπρόσθετα παρουσιάζονται αποτελέσματα εργαστηριακών δοκιμών εδαφοδυναμικής σε επιλεγμένα αντιπροσωπευτικά εδαφικά δείγματα για τον προσδιορισμό των δυναμικών ιδιοτήτων (καμπύλες G-γ-D ) των κυριοτέρων εδαφών. Η σύνθεση των αποτελεσμάτων αυτών με υπάρχουσες γεωτεχνικές/γεωλογικές πληροφορίες οδήγησε στην παραγωγή δισδιάστατων γεωτεχνικών - γεωσεισμικών εδαφικών τομών προσανατολισμένων στην μελέτη της εδαφικής απόκρισης σε σεισμικά φορτία. Η μελέτη σεισμικής απόκρισης του εδάφους επικεντρώνεται σε 56 θέσεις της ευρύτερης περιοχής και υπολογίζεται αναλυτικά, υποθέτοντας ότι τα σεισμικά κύματα έχουν την μορφή οριζόντια πολωμένων κυμάτων τα οποία μεταδίδονται κατακόρυφα από το σεισμικό υπόβαθρο προς την ελεύθερη επιφάνεια του εδάφους. Τα αποτελέσματα των θεωρητικών αναλύσεων αξιολογούνται λαμβάνοντας υπόψη ασθενείς καταγραφές του 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/6 1

2 μόνιμου δικτύου επιταχυνσιογράφων της περιοχής καθώς και το σύνολο των διαθέσιμων γεωλογικών, γεωτεχνικών και γεωφυσικών πληροφοριών της ευρύτερης περιοχής προκειμένου να διαχωριστεί η πόλη της Πάφου σε μικροζώνες παρόμοιας 'σεισμικής συμπεριφοράς'. Η παρούσα μελέτη αποσκοπεί στην αποτύπωση του σεισμολογικού περιβάλλοντος για το οποίο πραγματοποιείται ο αντισεισμικός σχεδιασμός έργων και γεωκατασκευών και μπορεί να αποτελέσει ένα χρήσιμο εργαλείο στα χέρια της πολιτείας εξειδικεύοντας τον Κυπριακό αντισεισμικό κανονισμό στην περιοχή της Πάφου. 2. ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ Το τοπικό πολεοδομικό σχέδιο της ευρύτερης περιοχής περιλαμβάνει τον Δήμο Πάφου και τις γύρω κοινότητες με έκταση 7.4 Km2. Τα όρια του και οι περιοχές δίδονται στον χάρτη του Σχήματος 1. Η Πάφος βρίσκεται στο δυτικό τμήμα της Κύπρου και έχει πληγεί στο παρελθόν πολλές φορές από σεισμούς με βάση ιστορικές πηγές που υπάρχουν, παρόλο που στους πρόσφατους σεισμούς του 1995 και 1996 δεν παρουσιάστηκαν ιδιαίτερα σοβαρά προβλήματα. 3.1 Γεωλογικά στοιχεία της ευρύτερης περιοχής Η περιοχή της Πάφου και οι γύρω οικισμοί βρίσκονται σε μία παράκτια πεδιάδα. Έχει μήκος 35 περίπου χιλιομέτρων ενώ το μεγαλύτερο πλάτος της φτάνει τα 6 χιλιόμετρα περίπου. Χαρακτηρίζεται από εντυπωσιακές θαλάσσιες αναβαθμίδες, των οποίων οι απότομες πλευρές είναι προς τη θάλασσα. Στην πεδιάδα, της οποίας το υψόμετρό δεν υπερβαίνει τα μέτρα, απαντώνται αποθέσεις των θαλάσσιων αναβαθμίδων καθώς και προσχώσεις που μετέφεραν οι ποταμοί της περιοχής. Οι γεωλογικοί σχηματισμοί που απαντώνται στην περιοχή της Πάφου χωρίζονται σε τρεις μεγάλες κατηγορίες: την αλλόχθονη σειρά που περιλαμβάνει όλα τα πετρώματα της σειράς του συμπλέγματος των Μαμωνιών, τα αυτόχθονα πυριγενή της οφιολιθικής σειράς του Τροόδους και την αυτόχθονη σειρά των ιζηματογενών πετρωμάτων του ανώτερου μεσοζωϊκού έως τις πρόσφατες αποθέσεις. Στα πλαίσια του παρόντος ερευνητικού έργου εκπονήθηκε από το Τμήμα Γεωλογικής Επισκόπησης (Τ.Γ.Ε.) Κύπρου λεπτομερής γεωλογική χαρτογράφηση της ευρύτερης περιοχής Πάφου σε περιβάλλον GIS. 4. ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ Σχήμα1. Χάρτης περιοχής μελέτης Figure 1. Location map of the study area 3. ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΠΕΡΙΟΧΗΣ Το συνολικό πρόγραμμα των γεωερευνητικών εργασιών περιελάμβανε την εκτέλεση δέκατεσσάρων (14) δειγματοληπτικών γεωτρήσεων, δοκιμές πρότυπης διείσδυσης (Standard Penetration Test SPT) σε επιλεγμένα βάθη των δειγματοληπτικών γεωτρήσεων και εργαστηριακές δοκιμές εδαφομηχανικής / εδαφοδυναμικής σε επιλεγμένα εδαφικά δείγματα. Το σύνολο των γεωτρήσεων καθώς και το μεγαλύτερο μέρος των δοκιμών εδαφομηχανικής, που υλοποιήθηκαν στα πλαίσια της συγκεκριμένης έρευνας εκτελέστηκαν από το Τ.Γ.Ε. με αντικειμενικό σκοπό τη διερεύνηση της στρωματογραφίας του υπεδάφους, τη λήψη εδαφικών δειγμάτων για την εκτέλεση εργαστηριακών δοκιμών και ειδικών εργαστηριακών δοκιμών εδαφο-δυναμικής και την εκτέλεση ειδικών δοκιμών γεωφυσικών διασκοπήσεων εντός των γεωτρήσεων (Cross- Hole/Down-Hole). Στο Σχήμα 2 παρουσιάζεται ο χάρτης της περιοχής μελέτης με τις θέσεις των γεωτρήσεων, των δοκιμών Cross-Hole και των 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/6 2

3 μετρήσεων μικροθορύβου, που εκτελέστηκαν στα πλαίσια του έργου. Γεωτεχνικής Σεισμικής Μηχανικής του ΑΠΘ και περιλαμβάνουν 5 δοκιμές C-H. Η θέση των γεωτρήσεων παρουσιάζεται στο Σχήμα 2 ενώ το βάθος διάτρησης και το βάθος διασκόπησης απεικονίζονται στον Πίνακα 1. Σημειώνεται ότι το γεωτρητικό πρόγραμμα για την εκτέλεση των δοκιμών πραγματοποιήθηκε από το Τμήμα Γεωλογικής Επισκόπησης Κύπρου. Πίνακας 1. Βάθη διατρήσεων δοκιμών C-H που εκτελέστηκαν από το Α.Π.Θ. Table 1. Depth of boreholes and C-H tests carried out by A.U.Th. Σχήμα 2. Απεικόνιση των θέσεων των γεωτρήσεων, των δοκιμών C-H και των μετρήσεων μικροθορύβου Figure 2. Location of boreholes, C-H surveys and microtremor measurements 5. ΓΕΩΦΥΣΙΚΕΣ ΔΟΚΙΜΕΣ Το πρόγραμμα δράσης για την πολύπλευρη γνώση του υπεδάφους στην ευρεία περιοχή του πολεοδομικού συγκροτήματος (Π.Σ.) Πάφου με βάση την ταχύτητα V s, περιέλαβε αρκετές επιτόπου γεωφυσικές και γεωτεχνικές δοκιμές με διάφορες μεθοδολογίες και τεχνικές ανάλυσης. Πιο συγκεκριμένα, εκτελέστηκαν 5 δοκιμές Cross-Hole (C-H), 2 δοκιμές Down- Hole (D-H), ενώ σε 6 θέσεις καταγράφηκε μικροθόρυβος σε κυκλική διάταξη, που αναλύθηκε με τη μέθοδο του χωρικού συντελεστή αυτοσυσχέτισης (Spatial Autocorrelation Coefficient, SPAC). 5.1 Γεωφυσικές διασκοπήσεις εντός γεωτρήσεων Οι δοκιμές C-H και D-H είχαν ως στόχο τον λεπτομερή προσδιορισμό των δυναμικών ιδιοτήτων των επιφανειακών εδαφικών σχηματισμών (<3m) σε επιλεγμένες θέσεις. Στην παρούσα εργασία παρουσιάζονται τα αποτελέσματα από τις δοκιμές που εκπονήθηκαν από το Εργαστήριο Εδαφομηχανικής, Θεμελιώ-σεων και Θέση διάτρησης Διασκόπησης ΜΠ 7 PORT ΜΠ 6 6 th EL SCHOOL ΜΠ 1 CYTA ΜΠ 9 S.MARKET ΜΠ 2 AIRPORT Οι δοκιμές C-H επιτρέπουν τον άμεσο και ακριβή προσδιορισμό των σεισμικών ταχυτήτων Vs με την τοποθέτηση δέκτη και πηγής στο εσωτερικό των γεωτρήσεων, στο ίδιο βάθος και σε θέσεις όπου ενδιαφέρει η γνώση των δυναμικών παραμέτρων. ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΔΙΑΤΜΗΤΙΚΩΝ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΥΜΑΤΩΝ Vs (m/s) ΕΔΑΦΟΥΣ 4 6 Ενάλλαγες πυκνού αμμοχάλικου και άμμου Ομοιόμορφη μάργα (αργιλοϊλυς) Σχηματισμός Λευκωσίας ΑΡΙΘΜΟΣ ΧΤΥΠΩΝ N-SPT Σχήμα 3. Εδαφικό προσομοίωμα, δοκιμή Ν SPT και ταχύτητα V s στην θέση ΜP2 Figure 3. Soil profile, N SPT values and V s velocity in MP2 position Στο Π.Σ. Πάφου στις 5 θέσεις όπου εκτελέστηκαν οι δοκιμές C-H προσδιορίσθηκε η ταχύτητα V s ανά 1.5m και χαρακτηρίστηκαν ως προς αυτή την ιδιότητα οι ανώτεροι ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/6 3

4 εδαφικοί σχηματισμοί που επικρατούν στην πόλη. Ενδεικτικά στο Σχήμα 3 απεικονίζεται η ταχύτητα V s που υπολογίστηκε στην θέση ΜΡ2 (περιοχή αεροδρομίου Πάφου). Παρατηρείται καλή συμφωνία στην ταχύτητα V s και στην δοκιμή πρότυπης διείσδυσης N SPT, γεγονός που επιβεβαιώνει την ορθότητα των τιμών της Vs που υπολογίστηκαν με τη μέθοδο Cross- Hole. 5.2 Mετρήσεις μικροθορύβου σε κυκλική διάταξη Στα πλαίσια της μελέτης πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις μικροθορύβου σε κυκλική διάταξη με σκοπό τον προσδιορισμό των ταχυτήτων V s σε μεγάλα βάθη (>m). Οι μετρήσεις εκτελέστηκαν σε 6 θέσεις οι οποίες απεικονίζονται στο Σχήμα 2. Η χρήση καταγραφών μικροθορύβου σε κυκλική διάταξη πραγματοποιείται με τη μέθοδο ανάλυσης SPAC. Η μέθοδος αυτή αποτελεί μία στατιστική επεξεργασία του μόνιμου εδαφικού θορύβου και βασίζεται στη θεμελιώδη παραδοχή σύμφωνα με την οποία ο μικροθόρυβος αποτελείται κυρίως από επιφανειακά κύματα τα οποία έχουν τυχαίο πλάτος και μορφή αλλά οι στατιστικές τους ιδιότητες μεταβάλλονται σταθερά στο χρόνο και στο χώρο. Με βάση αυτή την παραδοχή ο μικροθόρυβος περιγράφεται από τις εξισώσεις των τυχηματικών και στάσιμων συναρτήσεων (Stationary Random Function) (Aki, 1957; Okada, 1997). Σύμφωνα με τη μέθοδο SPAC η καταγραφή του μικροθορύβου σε κυκλική διάταξη με την οποία εξασφαλίζεται η αζιμουθιακή πληροφορία, είναι δυνατό να οδηγήσει στον υπολογισμό της καμπύλης σκέδασης ενός μόνο τρόπου διάδοσης (συνήθως του θεμελιώδη) των επιφανειακών κυμάτων, που εμπεριέχονται στο μικροθόρυβο. Η καμπύλη σκέδασης που υπολογίζεται ανταποκρίνεται στην εδαφική δομή στο κέντρο της κυκλικής διάταξης και αντιστρέφεται στην κατανομή της ταχύτητας Vs με το βάθος με τη μέθοδο της αντιστροφής των επιφανειακών κυμάτων. Στην πόλη της Πάφου υπολογίστηκαν οι καμπύλες σκέδασης των Rayleigh κυμάτων σε 6 θέσεις και προσδιορίστηκαν τα εδαφικά προσομοιώματα με βάση την ταχύτητα Vs με τη διαδικασία της αντιστροφής, χρησιμοποιώντας το λογισμικό πακέτο του Herrmann (Herrmann, 1985; 1996). Η μέθοδος προϋποθέτει την εισαγωγή ενός τεχνητού εδαφικού ομοιώματος και βασίζεται στην επαναλαμβανόμενη λύση ενός πίνακα, που συνδέεται με το ομοίωμα και την παρατηρούμενη καμπύλη σκέδασης. Η αξιοπιστία της επίλυσης επιβεβαιώνεται από τη σύγκλιση μεταξύ της θεωρητικής και πειραματικής καμπύλης σκέδασης καθώς και από την κατανομή των επιλυόμενων πυρήνων που αντιστοιχούν σε κάθε στρώση (resolving Kernels) και έχουν τη μορφή συνάρτησης δ με αιχμή στο βάθος για το οποίο προσδιορίζεται (Σχήμα 4). Ο προσδιορισμός της V s για κάθε στρώση είναι βέλτιστη, όταν η αιχμή της Δ του βάθους αυτού (οριζόντιος άξονας) αντιστοιχεί στο βάθος (κατακόρυφος) για το οποίο υπολογίζεται η ταχύτητα (Σχήμα 5). Ενδεικτικά στα Σχήματα 4 και 5 παρουσιάζεται το εδαφικό προσομοίωμα στην θέση ΜΕΜ6, όπου το βάθος διασκόπησης έφτασε 34m. Σχήμα 4. Θεωρητική (κύκλοι) και πειραματική (γραμμή) καμπύλη σκέδασης Figure 4. Theoretical (circles) and experimental (line) dispersion curve Depth (km) Vs (km/sec) Σχήμα 5. Ομοίωμα ταχυτήτων Vs και επιλυόμενοι πυρήνες Figure 5. Vs velocity model and resolving kernels 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/6 4

5 Οι μετρήσεις μικροθορύβου οδήγησαν στον προσδιορισμό της ταχύτητας των διατμητικών κυμάτων σε μεγάλα βάθη όπου αντιστοιχούν ταχύτητες Vs που περιγράφουν συμπαγή βράχο ή «οιονεί» βράχο (Vs>8m/sec). Με τον τρόπο αυτόν προσδιορίσθηκε το «σεισμικό υπόβαθρο» της περιοχής που είναι απαραίτητο για τη μελέτη της εδαφικής απόκρισης. Τα πάχη και οι ταχύτητες των διατμητικών κυμάτων Vs, παράλληλα με το βάθος του «σεισμικού υποβάθρου» στα σημεία μελέτης, θα συνδυαστούν με τα αντίστοιχα των δοκιμών Cross-Hole με σκοπό να σχεδιαστούν τα τελικά εδαφικά προσομοιώματα των θεωρητικών αναλύσεων για την εκτίμηση της σεισμικής απόκρισης για κάθε θέση μελέτης. 6. ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΔΟΚΙΜΕΣ ΕΔΑΦΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ 6.1 Δυναμικές ιδιότητες εδαφών Για τον προσδιορισμό των δυναμικών ιδιοτήτων των εδαφών εκτελέστηκαν από το Εργαστήριο Εδαφομηχανικής και Θεμελιώσεων και Γεωτεχνικής Σεισμικής Μηχανικής δοκιμές στήλης συντονισμού σε αντιπροσωπευτικά δείγματα των επιφανειακών σχηματισμών της ευρύτερης περιοχής. παραμόρφωση (γ) για κάθε εδαφικό δείγμα. Ενδεικτικά παρουσιάζονται στο σχήμα 6 οι καμπύλες G/G max -γ-dt που προέκυψαν από τη δοκιμή στήλης συντονισμού για την ιλυώδη άργιλο με άμμο (CΗ, WL=53.2% PI=24.6% e o =1.221). 7. ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΑΝΤΙΠΡΟΣΩΠΕΥΤΙΚΩΝ ΕΔΑΦΙΚΩΝ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΑΤΩΝ Με βάση τα αποτελέσματα της γεωτεχνικής έρευνας, των δυναμικών χαρακτηριστικών των εδαφικών σχηματισμών καθώς επίσης και τα γεωλογικά χαρακτηριστικά της περιοχής, προσδιορίσθηκε ικανοποιητικός αριθμός τυπικών αντιπροσωπευτικών εδαφοδυναμικών τομών της ευρύτερης περιοχής. Σημειωτέον ότι η εκτίμηση αυτή ήταν ιδιαιτέρως δύσκολη λόγω της εξαιρετικά πολύπλοκης γεωλογίας της περιοχής ειδικά στο Δ-ΒΔ τμήμα αυτής. Οι εδαφοδυναμικές τομές αντιστοιχούν σε κορυφές καννάβου διαστάσεων 15xm που περιλαμβάνει ολόκληρη την περιοχή μελέτης. Οι κωδικοί τους αναφέρονται στους αντίστοιχους κωδικούς του καννάβου όπως φαίνονται στο Σχήμα 7. Σχήμα 6. Καμπύλες G/G max -γ-dt Figure 6. G/G max -γ-dt curves Από τα αποτελέσματα των δοκιμών προέκυψαν οι καμπύλες μεταβολής του μέτρου διάτμησης (G/G max ) και του λόγου απόσβεσης (DT) με τη διατμητική Σχήμα 7. Χάρτης θέσεων των αντιπροσωπευτικών εδαφοδυναμικών τομών. Figure 7. Location of typical soil profiles Από το σύνολο των εδαφοδυναμικών τομών τριάντα έξι αναφέρονται στην κεντρική και Ν- ΝΑ περιοχή όπου η γεωλογική δομή αλλά και τα διαθέσιμα γεωφυσικά-γεωτεχνικά στοιχεία επιτρέπουν την μόρφωση αντιπροσωπευτικών 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/6 5

6 εδαφοδυναμικών προσομοιωμάτων για την εφαρμογή θεωρητικών αναλύσεων. Ωστόσο για την υπόλοιπη περιοχή (Β-ΒΔ περιοχή) προσδιορίσθηκαν είκοσι αντιπροσωπευτικά εδαφικά προσομοιώματα με βάση τα διαθέσιμα γεωλογικά και γεωφυσικά στοιχεία. Μία αντιπροσωπευτική εδαφοδυναμική τομή σχεδιασμού παρουσιάζεται στο Σχήμα 8. Πρόκειται για τη θέση Α13 που βρίσκεται στη πολύ κοντά στη θάλασσα στη Κάτω Πάφο. Στην εδαφική αυτή τομή παρουσιάζεται επιφανειακά μία στρώση μέτρων ασβεστιτικού ψαμμίτη, του οποίου η ταχύτητα των διατμητικών κυμάτων είναι 5 έως 65 m/s, ενώ ακολουθούν δύο στρώσεις αργιλοϊλυώδους μάργας μέχρι το βάθος των 14 μέτρων με ταχύτητα V S που αυξάνεται σταδιακά από 25 σε 56 m/s. Η εμφάνιση του ψαμμίτη στην επιφάνεια, ενός σκληρού πετρώματος, παρουσιάζει ιδιαιτερότητα στην περιοχή και τα αποτελέσματα την ανάλυσης των εδαφικών προφίλ αναμένονται να επηρεασθούν ανάλογα. To=1.35sec UGCS Ασβεστικός Ψαμμίτης Αργιλοϊλυώδης Μάργες Αργιλοϊλυώδης Μάργες ΘΕΣΗ A13 Ταχύτ. διατμητικών κυμάτων Vs (m/s) γ (kn/m 3 ) Σχήμα 8. Θέση Α13 : Εδαφοδυναμική τομή σχεδιασμού Figure 8. Location A13 : Designed soil dynamics profile 8. ΜΕΛΕΤΗ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ 8.1 Σεισμικές διεγέργεις σχεδιασμού Με βάση τις σεισμολογικές και εδαφοδυναμικές διερευνήσεις επιλέχθηκαν ως σεισμικές διεγέρσεις στο βραχώδες υπόβαθρο πέντε χαρακτηρισικές χρονοϊστορίες. Πρόκειται για 5 σεισμικές διεγέρσεις σε συνθήκες οιονεί βραχώδους υποβάθρου. Συγκεκριμένα οι σεισμικές διεγέρσεις είναι οι εξής: KOZ95-T: Κοζάνη 1995 Μ=6.6 R= km YERM99-T:Γερμασόγεια 1999 Μ=5.6 R=13km. MONT-79: Hercegnovi 1979 Μ=6.9 R=65 km. WWT-18: Σταθμός 572 Whitewater Trout Farm του σεισμού N.Palm Springs. FSM6.4-:Συνθετική χρονοϊστορία Μ=6.4 R=km. Για τις αναλύσεις της σεισμικής απόκρισης, όλες οι παραπάνω σεισμικές διεγέρσεις στο οιονεί βραχώδες υπόβαθρο διαμορφώνονται κατάλληλα ώστε να έχουν μέγιστη επιτάχυνση ίση με.189g,.286g,.336g για μέση περίοδο επανάληψης, 475 και χρόνια αντίστοιχα, για συνθήκες βράχου σύμφωνα με την μελέτη σεισμικής επικινδυνότητας (Μικροζωνική Μελέτη Πάφου 5). 8.2 Θεωρητικές αναλύσεις Η μελέτη της σεισμικής απόκρισης των εδαφικών σχηματισμών στην περιοχή της Πάφου γίνεται με βάση τις σεισμικές διεγέρσεις σχεδιασμού στο βραχώδες υπόβαθρο, όπως προσδιορίσθηκαν κατά τη μελέτη σεισμικής επικινδυνότητας και τα εδαφικά προφίλ σχεδιασμού, που αναφέρονται στο κεφάλαιο 7 του παρόντος άρθρου. Η μελέτη της σεισμικής απόκρισης των εδαφικών σχηματισμών έχει ως στόχο τον προσδιορισμό όλων των παραμέτρων περιγραφής του αναμενόμενου σεισμικού κραδασμού. Το βασικό σεισμικό σενάριο αποτελεί ο σεισμός με μέση περίοδο επαναφοράς τα 475 χρόνια. Σημειώνεται ότι για λόγους πληρότητας και αξιοποίησης των αποτελεσμάτων της Μικροζωνικής Μελέτης σε μελέτες διακινδύνευσης, κρίθηκε σκόπιμο να πραγματοποιηθούν επιπρόσθετα και εκτός συμβατικών υποχρεώσεων, αναλύσεις σεισμικής απόκρισης για τα σεισμικά σενάρια των και χρόνων. Η σεισμική απόκριση του εδάφους πραγματοποιήθηκε για όλες τις τυπικές εδαφικές τομές σχεδιασμού ( 7) και τις σεισμικές διεγέρσεις ( 8.1). Τα αποτελέσματα των αναλύσεων χρησιμοποιήθηκαν για την εκτίμηση των φασμάτων σχεδιασμού, της μέγιστης εδαφικής επιτάχυνσης, του δυναμικού ενίσχυσης και των χαρακτηριστικών σεισμικής απόκρισης σε κάθε θέση που εξετάστηκε. Τα χαρακτηριστικά αυτά εξαρτώνται κυρίως από τις τοπικές εδαφικές συνθήκες. Χαρακτηρίζουν βέβαια μία αντιπροσωπευτική θέση ανάλυσης όμως εκφράζουν γενικά και την αναμενόμενη 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/6 6

7 σεισμική ταλάντωση σε μία ζώνη γύρω από την κάθε αντιπροσωπευτική θέση. Λόγω της ιδιότητάς τους αυτής, τα χαρακτηριστικά απόκρισης απετέλεσαν την βάση για την διαχωρισμό της πόλης της Πάφου σε ζώνες όμοιας σεισμικής απόκρισης του εδάφους και για τον προσδιορισμό των σεισμικών δράσεων σχεδιασμού στην επιφάνεια της κάθε ζώνης. Παρουσιάζονται ενδεικτικά στα Σχήματα 9 έως 11 τα αποτελέσματα αναλύσεων για μία θέση ανάλυσης και συγκεκριμένα για την θέση Α13 και για 475 χρόνια περίοδο. συντάσσονται χάρτες, όπως παρουσιάζονται ενδεικτικά κάποιοι από αυτούς στα Σχήματα 12 και 13. Οι χάρτες συντάσσονται με βάση : τις μέσες κορυφαίες τιμές επιτάχυνσης, ενεργού επιτάχυνσης, ταχύτητας, μετατόπισης, φασματικών τιμών επιτάχυνσης για περιόδους.3,.6 και 1. sec, δεσπόζουσας συχνότητας εδαφικής στήλης και συντελεστή εδαφικής ενίσχυσης εδαφικής στήλης A-13 Tm=475 years To=1.35sec UGCS Ασβεστικός Ψαμμίτης ΘΕΣΗ A13 Μέγιστη διατμητική παραμόρφωση (%) Μέγιστη επιτάχυνση PSA / PHGA CY-Γ ΕC8-D CY-B ΕC8-C ΕC8-B Αργιλοϊλυώδης Μάργες Αργιλοϊλυώδης Μάργες FMS6.4- KOZ95-T MONT79 WWT18 YERM99-T T (sec) Σ Σχήμα 11. Κανονικοποιημένα μέσα φάσματα απόκρισης επιτάχυνσης. Figure 11. Normalized spectral accelerations (average values) Σχήμα 9. Μεταβολή της μέγιστης επιτάχυνσης (PGA) και της μέγιστης διατμητικής παραμόρφωσης γ (%) με το βάθος για όλες τις σεισμικές διεγέρσεις στη θέση Α13 (βλ. Σχ. 7). Figure 9. Change of maximum acceleration (PGA) and maximum shear strain γ (%) with the depth for all earthquakes. Location Α13 (Fig 7.) A-13 Tm=475 years 1. Σεισμ.Διέγερση FSM1 2. Σεισμ.Διέγερση KOZ 3. Σεισμ.Διέγερση MONT 4. Σεισμ.Διέγερση WWT 5. Σεισμ.Διέγερση YER Μέση Τιμή Μέση Τιμή ± Τυπ.Απόκλιση 1..5 Σχήμα 12. Χάρτης μέσων κορυφαίων τιμών επιτάχυνσης (PHGA) στην επιφάνεια. Figure 12. Maximum surface accelerations (PHGA) (average values) Σχήμα. Ελαστικά φάσματα επιτάχυνσης [PSA (g) - 5%] στην επιφάνεια για όλες τις σεισμικές διεγέρσεις. Figure. Spectral accelerations [PSA (g) - 5%] at ground surface for all earthquakes. Με βάση τα αποτελέσματα αυτά Οι χάρτες αυτοί καθώς και το σύνολο των διαθέσιμων γεωλογικών, γεωτεχνικών και γεωφυσικών πληροφοριών της ευρύτερης περιοχής συνεκτιμούνται προκειμένου να διαχωριστεί η πόλη της Πάφου σε μικροζώνες παρόμοιας 'σεισμικής συμπεριφοράς'. Στη εργασία παρουσιάζονται συνοπτικά αποτελέσματα των θεωρητικών αναλύσεων 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/6 7

8 εδαφικής απόκρισης, η οποία εντάσσεται στη Μικροζωνική Μελέτη της περιοχής. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα και συνεκτιμώντας : α. Την εξαιρετικά πολύπλοκη γεωλογία της περιοχής και ειδικά στο Β-ΒΔ τμήμα και β. την ποσότητα και την χωρική κατανομή των διαθέσιμων στοιχείων και καταγραφών, διαπιστώνεται ότι η Ν-ΝΑ περιοχή όσο και τμήμα της Β-ΒΔ περιοχής διασφαλίζουν τις απαραίτητες προϋποθέσεις για χωρισμό σε μικροζώνες «παρόμοιας» σεισμικής συμπεριφοράς. Στη Β-ΒΔ περιοχή όπου λόγω της πολύπλοκης γεωλογίας, που όμως σε γενικές γραμμές δεν είναι ιδιαίτερα δυσμενής από απόψεως γεωτεχνικών συνθηκών, οι διαφοροποιήσεις των αποτελεσμάτων των θεωρητικών αναλύσεων δεν είναι δυνατό να αποτυπωθούν με τέτοιο τρόπο ώστε να καταλήγουν σε σαφέστερα οριοθετημένες περιοχές με κάποιο βαθμό προσέγγισης. Σχήμα 13. Χάρτης κορυφαίων τιμών ταχύτητας (PGV) στην επιφάνεια. Figure 13. Maximum surface velocity (PGV) (average values). ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Ambraseys, N.N., (1963) The Seismic History of Cyprus, Imperial College,Univ. of London. Ambraseys, N.N., (1992) Reappraisal of the seismicity in Cyprus ( ).Imperial Coll., ESEE Res. Report 92-9, London, Eurocode 8 - Design provisions for earthquake resistance of structures - Part 1-1: General rules - Seismic actions and general requirements for structures, European Prestandard, ENV , Oct.1994, CEN-European Committee for Standardization. Τεχνική Έκθεση Ερευνητικού Προγράμματος: Προκαταρκτικές Εργασίες για τις Ανάγκες της Μικροζωνικής Μελέτης της Ευρύτερης Αστικής Περιοχής Πάφου, επ.υπευθ. Μ.Δημοσθένους, ΤΓΕ Κύπρου,. Τελική έκθεση ερευνητικού προγράμματος 5, «Μικροζωνική Μελέτη της Ευρύτερης Περιοχής Πολεοδομικού Συκροτήματος Πάφου», προσαρτήματα : α. Γεωφυσικές Διασκοπήσεις, Α.Π.Θ./ ΕΓ,Τ.Γ.Ε. β. Aποτελέσματα Εργαστηριακών Δοκιμών, Α.Π.Θ./ΕΕΘ γ. Γεωφυσικές Διασκοπήσεις εντός Γεωτρήσεων: Δοκιμές Cross-Hole/Down-Hole και Δοκιμές Μικροθορύβου, ΑΠΘ/ΕΕΘ δ. Αποτελέσματα Γεωτεχνικών Ερευνών: Μητρώα Γεωτρήσεων και Αποτελέσματα Εργαστηριακών Δοκιμών, Τ.Γ.Ε., Α.Π.Θ./ΕΕΘ. ε. Σεισμολογική Μελέτη και Σεισμοί Σχεδιασμού, ΙΤΣΑΚ. Guidelines for Seismic Microzonation Studies, AFPS, Oct.1995 Manual for Zonation on Seismic Geotechnical Hazards/ Technical Committee for Earthquake Geotechnical Engineering, TC4, 1993 Schnabel P.B., Lysmer J., Seed H.B. (1972), SHAKE - A computer program for earthquake response analysis of horizontally layered sites, Report No.EERC-72/12, University of California, Berkeley, Aki, K. (1957), Space and Time Spectra of Stationary Stochastic Waves, with Special Reference to Microtremors, Bull. Earthq. Res. Inst. Tokyo Univ. 25, Okada, H. (1997), A new method of underground structure estimation Using Microtremors, Division of Earth Planetary Sciences, Graduate School of Science, Hokkaido University, Japan, Lecture notes Herrmann, R. (1985), Computer programs in seismology, vol. III., Saint Louis University. Herrmann, R. (1996), Computer programs in seismology, version 3, Saint Louis University. 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/6 8