تعیین فرکانس طبیعی خاک شهر بهبهان با استفاده از تحلیل داده‌های میکروترمور

جغرافیا و مخاطرات محیطی

مقاله 11، دوره 12، شماره 4 - شماره پیاپی 48، بهمن 1402، صفحه 233-251   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/geoeh.2023.80563.1326

نویسندگان

ساسان معتقد^{* 1}؛ امین نخلیان²؛ لطف الله عمادعلی¹؛ نصرالله افتخاری³؛ حشمت الله محمودیان⁴

¹استادیار، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه صنعتی خاتم‌الانبیاء بهبهان، بهبهان، ایران

²کارشناس ارشد، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه صنعتی خاتم‌الانبیاء بهبهان، بهبهان، ایران

³استادیار، دانشکده صنعت و معدن چرام، دانشگاه یاسوج، چرام، ایران

⁴کارشناس ارشد جغرافیا، مرکز پایش، ارزیابی و پیش‌بینی بحران‌های ناشی از بلایای طبیعی، دانشگاه صنعتی خاتم‌الانبیاء بهبهان، بهبهان، ایران

چکیده

تغییر شکل خاک می‌‌تواند تأثیر عمده‌‌ای بر ورودی‌‌های طراحی لرزه‌‌ای سازه‌‌ها داشته باشد. در عمل، خاک اغلب توسط سنگ­های پیرامونی‌ احاطه شده است. در این حالت، وقوع پدیده تشدید یا تشدید لحظه‌‌ای به دلیل نزدیک بودن فرکانس سازه به فرکانس طبیعی خاک، می‌‌تواند اثرات مخربی داشته باشد. ازاین‌رو، فرکانس طبیعی خاک در آیین‌‌نامه‌‌های ساختمانی در ارائه شکل طیف موردتوجه است. در این مقاله، از روش H/V بر پایه اندازه‌‌گیری غیر مخرب نوفه‌‌های محیطی برای تعیین فرکانس طبیعی خاک شهر بهبهان استفاده شده است. این روش روشی ارزان و موفق برای ارزیابی خصوصیات خاک است. بعد از ثبت داده‌‌های میکروترمور در 69 ایستگاه، تحلیل H/V برای برآورد فرکانس تشدید نقاط برداشت شده انجام گردید. سپس نقشه‌‌های فرکانس طبیعی خاک ارائه گردید. نتایج نشان می­دهد محدوده فرکانس طبیعی خاک در شهر بهبهان در بازه 57/0 تا 42/5 هرتز است. این نوع خاک در محدوده خاک نوع 2 و 3 (استاندارد 2800) قرار می‌‌گیرد. همچنین بر اساس اطلاعات ساخت‌وساز در پهنه شهر بهبهان، نقشه مناطق مستعد تشدید ارائه شده است.

کلیدواژه‌ها

سیستم اطلاعات جغرافیایی؛ اثرات محلی ساختگاه؛ نوع خاک؛ تشدید؛ تحلیل H/V

مراجع

ادیب، احمد؛ 1395. طبقه‌بندی ساختگاه بر مبنای فرکانس طبیعی مبتنی بر داده‌های لرزه‌ای و پیشنهاد استفاده از آن در آئین نامه طرح ساختمانها در برابر زلزله ایران، مطالعه موردی شهر اردکان. فیزیک زمین و فضا، (1)42، 75-88.https://doi.org/ 10.22059/jesphys.2016.54998

حکیمی، بهشته؛ معصومی، زهره؛ قدس، عبدالرضا؛ اعتماد سعید، نجمه؛ 1397. مطالعه اثر ساختگاه مبتنی بر HVSR مایکروترمور در شهر زنجان (ایران). مجله ژئوفیزیک ایران، (4)12، 115-139.https://www.ijgeophysics.ir/article_82770.html

صفاری، امیر؛ کیانی، سارا؛ عباس زاده، امیرعلی؛ 1401. پتانسیل سنجی مناطق آسیب پذیر در برابر مخاطرات طبیعی (مطالعه موردی: شهر رودهن). جغرافیا و مخاطرات محیطی. https://doi.org/10.22067/geoeh.2022.73710.1249

فلاحی، عبدالحسین؛ سمائی، مقداد؛ کارشی، جعفر؛ 1398. تعیین فرکانس غالب و طبقه‌بندی ساختگاه در تعدادی از ایستگاه‌های شتابنگاری شمال‌غرب ایران، با استفاده از اندازه‌گیری میکروتریمورها. فصلنامه علمی علوم زمین، 28(112)، 217-226https:// doi: 10.22071/gsj.2018.94986.1218

لامعی، مجید؛ عشایری، ایمان؛ بیگلری، مهنوش؛ کدیور، محمدامین؛ 1394. شناسایی سیستم دینامیکی خاک–سازه با استفاده از آزمایش ارتعاش محیطی (مطالعه موردی: پایه مسیر روزمینی قطار شهری کرمانشاه)، فصلنامه علوم و مهندسی زلزله، (3)2، 1-13http://www.bese.ir/article_240271.html

محمدیان، میلاد؛ 1399. تحلیل خطر احتمالی ریسک محور زمین‌لرزه بندر سیراف. جغرافیا و مخاطرات محیطی، (2)9، 61-82. https://doi.org/10.22067/geo.v9i2.85303

یاریان، پیمان؛ کرمی، محمدرضا؛ 1398. ارزیابی و عدم قطعیت آسیب‌پذیری شهرها ناشی از زلزله با مدل FAHP (نمونه موردی: شهر سنندج). جغرافیا و مخاطرات محیطی، (3)8، 185-203. https://doi.org/10.22067/geo.v0i0.81921

 

Berberian, M., 1981. Active faulting and tectonics of Iran: in: Zagros-Hindukush-Himalaya Geodynamic evolution, Gupta, H. K. and Delany, F. M. (eds.), Am. Geophys. Union and Geol. Soc. Am., Geodyn. Ser.,3, 33-69.https://doi.org/10.1029/GD003p0033

Bindi, D., Parolai, S., Spallarossa, D. and Cattaneo, M., 2000. Site effects by H/V ratio: comparison of two di_erent procedures," J. Earthq. Engrg. 4, 97{113.https://doi.org/ 10.1080/ 13632460009350364

Borcherdt, R. D., 1970. Effects of local geology on ground motion near San Francisco Bay. Bulletin of the Seismological Society of America, 60(1), 29-61.https://doi.org/ 10.1785/ BSSA0600010029

Chávez-García, F. J., Sánchez, L. R., & Hatzfeld, D., 1996. Topographic site effects and HVSR. A comparison between observations and theory. Bulletin of the Seismological Society of America, 86(5), 1559-1573.‏https://doi.org/10.1785/BSSA0860051559

European Commission., 2005), User guideline for the implementation of the H/V spectral ratio technique on ambient vibration: Measurement,processing and interpretation, Res. Gen. Dir. Proj. EVG1-CT-2000-00026 SESAME, Rep. D23.12, 62 pp., Brussels. http://SESAME-fp5.obs.ujf-grenoble.fr

Ghofrani, H., & Atkinson, G. M., 2014. Site condition evaluation using horizontal-to-vertical response spectral ratios of earthquakes in the NGA-West 2 and Japanese databases. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 67, 30-43. https://doi.org/10.1016/ j.soildyn. 2014.08.015 ‏

Kanai K. The requisite conditions for the predominant vibration of ground. Bull Earthquake Res Inst 1957;35:457–70. https://www.semanticscholar.org/paper/ 4bddbee33f3ab6f9 bf8a0b1 d7b197 1c8b63b6e6d

Kawase, H., Nagashima, F., Nakano, K., & Mori, Y., 2019. Direct evaluation of S-wave amplification factors from microtremor H/V ratios: Double empirical corrections to “Nakamura” method. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 126, 105067.‏https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2018.01.049

Kham, M., Semblat, J. F., Bard, P. Y., & Gueguen, P., 2003, April. Seismic interaction between a building network and a sedimentary basin. In EGS-AGU-EUG Joint Assembly (p. 3679.‏https://www.researchgate.net/publication/235623210

Komak Panah, A., Hafezi Moghaddas, N., Ghayamghamian, M., Motosaka, M., Jafari, M., & Uromieh, A., 2002. Site Effect Classification in East-Central of Iran. Journal of Seismology and Earthquake Engineering, 4(1), 37-46.http://www.jsee.ir/article_240468.html

Langston, C. A., 1977. The effect of planar dipping structure on source and receiver responses for constant ray parameter. Bulletin of the Seismological Society of America, 67(4), 1029-1050.‏https://doi.org/10.1785/BSSA0670041029

Lermo, J., & Chávez-García, F. J. 1993. Site effect evaluation using spectral ratios with only one station. Bulletin of the seismological society of America, 83(5), 1574-1594.‏Lermo, J., & Chávez-García, F. J., 1994. Are microtremors useful in site response evaluation?. Bulletin of the seismological society of America, 84(5), 1350-1364. ‏https://doi.org/ 10.1785/ BSSA0840051350

Mirzaei, N., Gao, M., Chen, Y. T., 1998), Seismic source regionalization for seismic zoning of Iran: major seismotectonic provinces. J. Earthquake prediction Research, 7, 465-495.Nakamura, Yutaka., 1989. A method for dynamic characteristics estimation of subsurface using microtremor on the ground surface. Railway Technical Research Institute, Quarterly Reports 30.1.‏ https://www.researchgate.net/ profile/ Noorbakhsh-Mirzaei/ publication/ 290796328_

Nakamura, Y., Sato, T., & Nishinaga, M., 2000, November. Local site effect of Kobe based on microtremor measurement. In Proceeding of the Sixth International Conference on Seismic Zonation EERI, Palm Springs California. ‏ https://citeseerx.ist.psu.edu/ document?repid= rep1&type=pdf&doi= 4b1a8cc5872deefd1582cab13bd66149352bacff

Nowroozi AA., 1976. Seismotectonic provinces of Iran. Bull Seismol Soc Am 66:1249–1276

Pap, Z. B., & Kollár, L. P., 2018. Effect of resonance in soil-structure interaction for finite soil layers. Periodica Polytechnica Civil Engineering, 62(3), 676-684.‏ https:// doi.org/ 10.3311/ PPci.11960

Rosenblueth, E., & Meli, R., 1986. The 1985 mexico earthquake. Concrete international, 8(5), 23-34.‏ https://doi.org/10.1007/978-94-009-1433-9_5

Semblat, J. F., Duval, A. M., & Dangla, P., 2003. Modal superposition method for the analysis of seismic-wave amplification. Bulletin of the Seismological Society of America, 93(3), 1144-1153.‏ https://doi.org/10.1785/0120000087

Sezawa K., 1930. Possibility of the free—oscillations of the surface layer excited by the seismic waves. Bull Earthquake Res Inst;13:1–12. https://doi.org/10.1016/S0074-6142(05)80005-1

Thabet, M., 2019. Site-specific relationships between bedrock depth and HVSR fundamental resonance frequency using KiK-NET data from Japan. Pure and Applied Geophysics, 176(11), 4809-4831. ‏https://doi.org/10.1007/s00024-019-02256-7

Vassallo, M., Cultrera, G., Di Giulio, G., Cara, F., & Milana, G., 2022. Peak frequency changes from HV spectral ratios in Central Italy: Effects of strong motions and seasonality over 12 years of observations. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, e2021JB023848. ‏https://doi.org/10.1029/2021JB023848

Vella, A., Galea, P., & D'Amico, S., 2013. Site frequency response characterisation of the Maltese islands based on ambient noise H/V ratios. Engineering geology, 163, 89-100.‏ https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2013.06.006

Zafarani, H., Ghafoori, S. M. M., Adlparvar, M. R., Rajaeian, P., & Hasankhani, A., 2015. Application of time-and magnitude-predictable model for long-term earthquake prediction in Iran. Natural Hazards, 78(1), 155-178.‏https://doi.org/10.1016/0031-9201(94)90068-X