Α Ρ Ι Σ Τ Ο Τ Ε Λ Ε Ι Ο Π Α Ν Ε Π Ι Σ Τ Η Μ Ι Ο Θ Ε Σ Σ Α Λ Ο Ν Ι Κ Η Σ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΜΑΘΗΜΑ: ΤΕΧΝΙΚΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΕΞΑΜΗΝΟ: 7 ο ΔΙΔΑΣΚΟΝΤΕΣ: Β. ΧΡΗΣΤΑΡΑΣ, Καθηγητής Β. ΜΑΡΙΝΟΣ, Λέκτορας 10 η ΑΣΚΗΣΗ*: ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ ΦΟΙΤΗΤΗ:..... ΗΜ/ΝΙΑ:. Τίτλος άσκησης: Eκτίμηση του δυναμικού ρηγμάτων και της σεισμικής επικινδυνότητας. Υπολογισμός πιθανότητας εκδήλωσης φαινομένων ρευστοποίησης στην επιφάνεια. Σκοπός της άσκησης: Eκτίμηση του δυναμικού ρηγμάτων και της σεισμικής επικινδυνότητας με βάση δημοσιευμένες σχέσεις εξασθένισης. αξιολόγηση της επιδεκτικότητας σε ρευστοποίηση των εδαφικών σχηματισμών. Υπολογισμός δείκτη δυναμικού ρευστοποίησης (Άσκηση Α). Αξιολόγηση επιδεκτικότητας σε ρευστοποίηση εδαφικών σχηματισμών. Κατάταξη της θέσης σε σχέση με τη δριμύτητα των φαινομένων ρευστοποίησης. Υπολογισμός της πιθανότητας εκδήλωσης φαινομένων ρευστοποίησης στην επιφάνεια. Αξιολόγηση της θέσης αναφορικά με την εκδήλωση φαινομένων ρευστοποίησης με βάση το διάγραμμα Ishihara (1985) (Άσκηση Β). Άσκηση Α Στο χάρτη απεικονίζεται με αστέρι η θέση στην οποία πρόκειται να κατασκευαστεί νοσοκομείο. Έπειτα από γεωλογική χαρτογράφηση και σεισμική μελέτη στην περιοχή προσδιορίστηκαν 3 γειτονικές θέσεις (Α, Β και Γ) οι οποίες συνιστούν σεισμικές πηγές. Από την τεχνικογεωλογική και γεωτεχνική έρευνα της περιοχής προέκυψε ότι η περιοχή θεμελίωσης αποτελείται από ασβεστόλιθο με ταχύτητα διατμητικών κυμάτων στα πρώτα 30m (Vs 30 ) ίση με 900m/sec. Προσδιορίστε με τη βοήθεια των παρακάτω σχέσεων εξασθένισης το δυσμενέστερο σεισμικό σενάριο για το κατασκευαστικό έργο και την αναμενόμενη τιμή της επιτάχυνσης σχεδιασμού PGA. Δίνονται: Α: σεισμογενής πηγή χωρίς επιφανειακή εμφάνιση ρήγματος. Η σεισμική μελέτη που πραγματοποιήθηκε κατέληξε στο συμπέρασμα ότι το μέγιστο μέγεθος σεισμού είναι Mw=5.9, μηχανισμού κανονικής διάρρηξης Β: ανάστροφο ρήγμα Γ: ρήγμα οριζόντιας μετατόπισης
Τύποι υπολογισμού και διάγραμμα εκτίμησης δυναμικού ρηγμάτων (Wells and Coppersmith, 1994) Κανονικό Mw=4.86+1.32*log(SRL) Ανάστροφο Mw=5.00+1.22*log(SRL) Οριζόντιας μετατόπισης Mw=5.16+1.12*log(SRL) SRL = επιφανειακή εμφάνιση ρήγματος (km) Σχέσεις εξασθένισης (Skarlatoudis et al., 2003): Κανονικά ρήγματα: log PGA = 0.86+0.45M 1.27 log(r 2 +h 2 ) 0.5 +0.10F +0.06S ± 0.286 Ανάστροφα ρήγματα και ρήγματα οριζόντιας μετατόπισης: log PGA = 1.07+0.45M 1.35 log(r+6)+0.09f +0.06S ± 0.286 όπου PGA: μέγιστη εδαφική επιτάχυνση (cm/sec 2 ) Mw: Mέγεθος σεισμικής ροπής (περιορισμοί εφαρμογής: M = 4.5 7.0) h: Εστιακό βάθος (km) - Για την Ελλάδα h = 7.0km R: Επικεντρική απόσταση (περιορισμοί εφαρμογής: 1 < R < 160km) S: Παράμετρος που εξαρτάται από το είδος των εδαφικών σχηματισμών (NHERP) Κατηγορία εδάφους Β: S = 0 Κατηγορία εδάφους C: S = 1 Κατηγορία εδάφους D: S = 2 F: Παράμετρος ρήγματος Κανονικά ρήγματα: F = 0 Ρήγματα οριζόντιας μετατόπισης: F = 1 Ανάστροφα ρήγματα: F = 2 Ζητούμενα: 1. Το δυναμικό των χαρτογραφημένων ρηγμάτων στην περιοχή μελέτης 2. Υπολογισμός της σεισμικής επικινδυνότητας στη θέση κατασκευής του τεχνικού έργου 3. Επιλογή της πιο δυσμενής συνθήκης για τη θεμελίωση
Η τιμή της παραμέτρου S αναφορικά με το είδος των εδαφικών σχηματισμών θα πρέπει να αναζητηθεί στον πίνακα κατηγοριοποίησης των εδαφών κατά NHERP ο οποίος υπάρχει τόσο στην παρουσίαση της 10 ης άσκησης όσο και στο βοηθητικό φυλλάδιο. Άσκηση B Στην τομή που ακολουθεί εμφανίζεται η στρωματογραφία μιας θέσης καθώς επίσης και οι τιμές Ν για κάθε στρώμα της επί τόπου δοκιμής SPT που πραγματοποιήθηκε στη συγκεκριμένη θέση. Επιπλέον, στον πίνακα εμφανίζονται οι τιμές του δείκτη πλαστικότητας, το πάχος και ο δείκτης δυναμικού ρευστοποίησης LPI κάθε στρώματος. Με βάση την τιμή του δείκτη δυναμικού ρευστοποίησης ταξινομήστε τη θέση αναφορικά με τη δριμύτητα των αναμενόμενων φαινομένων ρευστοποίησης και υπολογίστε την πιθανότητα εμφάνισης αυτών. Τέλος, με βάση το διάγραμμα του Ishihara (1985) αξιολογήστε την εμφάνιση φαινομένων ρευστοποίησης, χρησιμοποιώντας ως PGA την τιμή που υπολογίσατε στην Άσκηση Α. Η στάθμη του υδροφόρου ορίζοντα βρίσκεται στα 4m Πίνακας 1. Χαρακτηριστικά εδαφικών σχηματισμών χαρακτηρισμός PI Πάχος (m) LPI (Plasticity Index) 1 CL (άργιλος) 17 1.3 0 2 ML (ιλύς) 11 1.7 1.86 3 CL (άργιλος) 18 1 8.65 4 SM (ιλυώδης άμμος) NP 2.5 7.25 5 SM (ιλυώδης άμμος) NP 1.5 8.75 6 CL (άργιλος) 21 4 7.33 7 ML (ιλύς) 10 4 3.17
Σχήμα 1. Στρωματογραφική στήλη στη θέση μελέτης Σχήμα 2. Διάγραμμα εκτίμησης επιφανειακών εμφανίσεων ρευστοποίησης σε σχέση με την τιμή της μέγιστης εδαφικής επιτάχυνσης (τροποποιημένο από Ishihara, 1985) Δίνονται: η ταξινόμηση της δριμύτητας των φαινομένων ρευστοποίησης εκτιμάται με βάση το δείκτη δυναμικού ρευστοποίησης χρησιμοποιώντας τον παρακάτω πίνακα Η πιθανότητα εκδήλωσης φαινομένων ρευστοποίησης στην επιφάνεια υπολογίζεται με βάση τον τύπο: Ζητούμενα: 1. Αξιολογήστε την επιδεκτικότητα σε ρευστοποίηση των εδαφικών σχηματισμών με βάση τα προτεινόμενα κριτήρια από τους Seed et al. (2003) 2. Υπολογίστε το δείκτη δυναμικού ρευστοποίησης (LPI) της εδαφικής στήλης και ταξινομήστε τη θέση σε σχέση με τη δριμύτητα των φαινομένων ρευστοποίησης 3. Υπολογίστε την πιθανότητα εμφάνισης ρευστοποίησης στην επιφάνεια 4. Κατατάξτε τη θέση αναφορικά με την εμφάνιση φαινομένων ρευστοποίησης με βάση τα πάχη του επιφανειακού μη ρευστοποιήσιμου και του υποκείμενου ρευστοποιήσιμου στρώματος, χρησμιοποιώντας την τιμή της PGA που υπολογίσατε στην Άσκηση Α.
*Σημείωση: Η άσκηση διαμορφώθηκε από τον Δρ. Γ. Παπαθανασίου. 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 liquefactioninduced 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. TDV/DR 09-51,307pp