פוטנציאל ההתנזלות בדרום שפלת החוף - חבל עזה
DESCRIPTION
פוטנציאל ההתנזלות בדרום שפלת החוף - חבל עזה. ויינשטיין איליה (1) , פרופ' יוסי חצור (1) , פרופ' חיים גבירצמן (2). 1. המחלקה למדעי הגיאולוגיה והסביבה, אוניברסיטת בן גוריון בנגב, באר שבע 84105. 2. המכון למדעי כדה"א, האוניברסיטה העברית, גבעת רם, ירושלים, 91904. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
פוטנציאל ההתנזלות פוטנציאל ההתנזלות בדרום שפלת החוף - בדרום שפלת החוף -
חבל עזה.חבל עזה., פרופ' חיים (1), פרופ' יוסי חצור (1)ויינשטיין איליה
(2)גבירצמן המחלקה למדעי הגיאולוגיה והסביבה, . 1
אוניברסיטת בן גוריון בנגב, באר שבע 84105.
המכון למדעי כדה"א, האוניברסיטה . 2.91904העברית, גבעת רם, ירושלים,
המחקר מומן ע"י משרד הביטחון )מפא"ת(
אזור המחקר
אפיצנטראפשרי
לבדוק את פוטנציאל ההתנזלות בדרום שפלת החוף – חבל עזה כתוצאה מרעידת אדמה חזקה בחלקו הצפוני של סגמנט הערבה של
טרנספורם ים המלח
מטרת מטרת המחקרהמחקר
אזור זה מיוצג ע"י אתר כרם
שלום
רקע תיאורטירקע תיאורטי
תיאור תופעת תיאור תופעת ההתנזלותההתנזלות
התנזלות היא תופעה בה* חוזק וקשיחות של קרקע רוויה פוחתים עקב העמסה דינמית מהירה. ההעמסה גורמת להגדלת לחץ מי
נקבים ולחץ זה במקרה הקיצוני יכול לנתק מגע בין גרגרי החול ובכך לאפס את חוזקו לגזירה.
Turkey,1999
Kocaeli, 1999
Turkey, 1999 Venezuela, 1967
Niigata, 1967
דוגמאות לנזקי דוגמאות לנזקי ההתנזלות:ההתנזלות:
זיהוי קרקעות בעלות פוטנציאל זיהוי קרקעות בעלות פוטנציאל התנזלותהתנזלות
זיהוי ראשוני של קרקעות בעלות פוטנציאל ההתנזלות מבוססת על התפלגות גודל הגרגר של קרקע .
גבולות להגדרת קרקע בעלת פוטנציאל ההתנזלות לפי Tsuchida ,1970
גבולות להגדרת קרקע בעלת פוטנציאל ההתנזלות לפי
Das ,1993
מקובל להגדיר את פוטנציאל ההתנזלות כמותית באמצעות יחס המאמצים ששורר בקרקע בזמן רעידת אדמה. במצב זה מגדירים
- זהו היחס בין (C.S.R - Cyclic Stress Ratio)יחס מאמצים מחזורי 1.שני פרמטרים: בקרקע בעומק כלשהו למאמץ אנכי אפקטיבי hמאמץ גזירה
בזמן העמסה מחזורית.
'...
o
hRSC
- זהו יחס (C.R.R - Cyclic Resistance Ratio)יחס התנגדות מחזורי 2.מאמצים מכסימלי בו לא תתפתח התנזלות בקרקע בתנאי
העמסה מחזורית.
'...
o
RRC
ומקדם הביטחון CRR< CSRהתנזלות תתרחש כאשר להתנזלות מוגדר כ:
...
.....
RSC
RRCSF
הגדרה כמותית של פוטנציאל הגדרה כמותית של פוטנציאל ההתנזלותההתנזלות
מאמץ גזירה בבסיס פלח קרקע קשיח
מסת עמודת הקרקע
תאוצה
הגדרת הגדרת C.S.RC.S.R
בשתי שיטות:CSRמקובל להגדיר את
אנליזת מעבר גלי גזירה דרך שכבות 1.הקרקע )לדוגמה, באמצעות תוכנת
SHAKE .)שיטה מפושטת של 2.
Seed&Idriss,1971
g
raRSC
o
do
o
avsoil '
65.0
'.. max.
C.R.RC.R.Rהגדרת הגדרת
בשתי שיטות:CRRמקובל להגדיר את
הגדרה באמצעות בדיקות גזירה מחזוריות. 1.
קורלציות אמפיריות בין מקרי התנזלות ואי התנזלות לבדיקות 2.In-Situ.שונות
קרקע "קשיחה"
קרקע אמיתית
rdמקדם הפחתה מבטא התנהגות "לא קשיחה" של
קרקע אמיתית
בדיקת החדרה תקנית - בדיקת החדרה תקנית - SPTSPT
( של פטיש סטנדרטי, N זאת מודדת מספר הקשות )In-Situבדיקת ס"מ לתוך הקרקע 30אשר נדרשות להדרת כף דגימה תקני
שבתחתית בור הקידוח. לפי קריטריונים שונים:SPTמקובל לנרמל ערכי
N1 .מספר הקשות מנורמל ללחץ השכבות -
N1,60 מספר הקשות מנורמל ללחץ השכבות ולפטיש בעל יעילות -60% .N1,60cs.כמו קודם, אך גם אקוויוולנטי לחול נקי -
פטיש
כף דגימה -20
-16
-12
-8
-4
0
0 10 20 30 40 50 60 70
N
De
pth
,m
N N1 N1,60 N1,60cs
SPTנרמול ערכי
2קידוח מס'
Seed et al., 1984
הרחבת בסיס עדכונים:הנתונים והתחשבות באחוז
דקים בקרקע
עבור חול נקי
Seed&Idriss, 1982
SPTSPT לפי לפי CRRCRRהערכת הערכת מבוססת על בניית בסיס נתונים של SPT באמצעות בדיקת CRRהגדרת
מקרי התנזלות ששרר במקומות אלו CSRואי-התנזלות ברעידות אדמה שונות, הערכת
הקו שמפריד בין התנזלות . SPTבזמן הרעידה וקביעת ערכי .CRRלאי-התנזלות הוא הקו של
מקרי התנזלו
ת
מקרי אי - התנזלות
ו ק
CR
R
Seed et al., 2002
הרחבת בסיס עדכונים :הנתונים, בסיס סטטיסטי
CRRלבניית קווי
אפיון חתך אפיון חתך הקרקע באזור הקרקע באזור
המחקרהמחקר
Borehole 1
Borehole 2
Borehole 3
Borehole 4
Borehole 5
Borehole 6
0 m 1 0 0 m 2 0 0 m 3 0 0 m
פריסה מרחבית של הקידוחים באזור המחקרפריסה מרחבית של הקידוחים באזור המחקר
קידוחים, כל אחד 6אזור המחקר אופיין ע"י מטר.20בעומק
מיון גיאומכני של חתך קרקע באזור כרם שלוםמיון גיאומכני של חתך קרקע באזור כרם שלום
(, חול טיני SM(, חול טיני )SC(, חול חרסיתי )CLסוגי קרקע: חרסית רזה )(SM-SPמדורג חסר )
קידוח מס' 1
קידוח מס' 2
קידוח מס' 3
קידוח מס' 4
קידוח מס' 5
קידוח מס' 6
חול חרסיתי
טיניחול
חול נקי
חרסית רזה
פריסה מרחבית של סוגי הקרקע באזור המחקרפריסה מרחבית של סוגי הקרקע באזור המחקר
תוצאותתוצאות
Eilat EARTHQUAKE, 22/11/95 - Component: N; Measured on 50 m fill
Acc
eler
atio
n(g
's)
Time (sec)
-0.02
-0.04
-0.06
-0.08
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0 10 20 30 40 50 60
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 20 40 60 80 100 120
,kPa
Dep
th,m
מאמץ גזירה בתחתית הפלח הקשיח מאמץ גזירה בתחתית הפלח שאינו קשיח
(max)r
(max)d
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
rd
Dep
th,m
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
rd
Dep
th,m
This Study Seed&Idriss,1971 Idriss,1999
עבור אזור עבור אזור rrddפיתוח קורלציה ל – פיתוח קורלציה ל – המחקר:המחקר:
)כפי שנקלט באילת 1995הזנת רקורד של רעידת האדמה נוייבה , 1. מטר מילוי( בסיס החתך של אזור המחקר וביצוע אנליזת 50על
. SHAKEמעבר גל גזירה דרך שכבות הקרקע באמצעות תוכנת מאנליזה זאת בעומקים שונים וחישוב max,dקבלת מאמץ גזירה 2.
אילו עמודת הקרקע הייתה קשיחה )באמצעות max,rמאמץ גזירה amax.)ומשקל עמודת הקרקע
, בכל עומק max,rל- max,d, שהוא היחס בין rdהערכת מקדם הפחתה 3.ועומק לאורך החתך ובניית קורלציה תלוית עומק.
זיהוי ראשוני של קרקעות בעלות פוטנציאל התנזלותזיהוי ראשוני של קרקעות בעלות פוטנציאל התנזלות
0
20
40
60
80
100
0.001 0.01 0.1 1 10
Grain size, mm
Pe
rce
nt
fin
er
by
we
igh
t, %
Most liquefiable soil
Potentially liquefiable soilTsuchida ,1970לפי
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0.01 0.1 1 10
Grain size, mm
Pe
rce
nt
fin
er
by
we
igh
t, %
Most liquefiable soil
0.075mm
0.2mm
Das ,1993לפי
נמצא חלקו הצפוני של 7.5מוקד הרעידה האפשרית במגניטודה 1.סגמנט הערבה של טרנספורם ים המלח.
מפלס מי תהום נמצא על פני הקרקע.2.
, Seed&Idriss, 1971 מחושבים לפי השיטה המפושטת של CSRערכי 3.כאשר הערכת תאוצת קרקע מרבית מבוצעת באמצעות משוואת
.Idriss,1991 ו- Boore et al.,1997ניחות של
מחושבים לפי קורלציות אמפיריות עם בדיקת החדרה CRRערכי 4. ולפי תוצאות בדיקות גזירה מרחבית מחזורית של (SPT)תקנית
Frydman et al., 1980 -ו Seed&Idriss, 1971.
הנחות עבודה:
amax
Boore et al.,1997
amax
Idriss, 1991
מרחק אפיצנטרלי
משוער
אתר
0.0690g 0.186g ~100km כרם שלום
הערכה כמותית של פוטנציאל הערכה כמותית של פוטנציאל ההתנזלותההתנזלות
-20
-16
-12
-8
-4
0
0 1 2 3 4 5F.S.
Dep
th,m
-20
-16
-12
-8
-4
0
0 1 2 3 4 5F.S.
Dep
th,m
-20
-16
-12
-8
-4
0
0 1 2 3 4 5F.S.
Dep
th,m
-20
-16
-12
-8
-4
0
0 1 2 3 4 5F.S.
Dep
th,m
-20
-16
-12
-8
-4
0
0 1 2 3 4 5F.S.
Dep
th,m
Youd & Idriss, 1997
Idriss& Boulanger,2004
Seed et al.,2002
Law et al., 1990
Lab. Test(Seed&Idriss,1971)
Lab. Test (Frydman etal.,1980)
קידוח מס' 1 קידוח מס' 2 קידוח מס' 3
קידוח מס' 4 קידוח מס' 6
הערכה כמותית של פוטנציאל ההתנזלות - הערכה כמותית של פוטנציאל ההתנזלות - כרם שלוםכרם שלום
.Boore et al.,1997: ≈ 100km, amax=0.0690g Rמשוואת ניחות
תתנזלו
ה
תתנזלו
ה
תתנזלו
ה
תתנזלו
ה
תתנזלו
ה
-20
-16
-12
-8
-4
0
0 1 2 3 4 5F.S.
Dep
th,m
-20
-16
-12
-8
-4
0
0 1 2 3 4 5F.S.
Dep
th,m
-20
-16
-12
-8
-4
0
0 1 2 3 4 5F.S.
Dep
th,m
-20
-16
-12
-8
-4
0
0 1 2 3 4 5F.S.
Dep
th,m
-20
-16
-12
-8
-4
0
0 1 2 3 4 5F.S.
Dep
th,m
Youd & Idriss, 1997
Idriss& Boulanger,2004
Seed et al.,2002
Law et al., 1990
Lab. Test(Seed&Idriss,1971)
Lab. Test (Frydman etal.,1980)
קידוח מס' 1 קידוח מס' 2 קידוח מס' 3
קידוח מס' 4 קידוח מס' 6
הערכה כמותית של פוטנציאל ההתנזלות - הערכה כמותית של פוטנציאל ההתנזלות - כרם שלוםכרם שלום
.Idriss,1991: ≈ 100km, amax=0.186g Rמשוואת ניחות
תתנזלו
ה
תתנזלו
ה
תתנזלו
ה
תתנזלו
ה
תתנזלו
ה
1
10
100
7 9 11 13 15 17 19
N1,60cs (Youd&Idriss,1997)
r,km
7 8 9 10 11 12 13 14 15
N1,60cs (Seed et al.,2002)
M = 6 (CRR:Youd&Idriss,1997) M = 6.5 (CRR:Youd&Idriss,1997) M = 7 (CRR:Youd&Idriss,1997)
M = 7.5 (CRR:Youd&Idriss,1997) M = 6.5 (CRR:Seed et al.,2002) M = 7 (CRR:Seed et al.,2002)
M = 7.5 (CRR:Seed et al.,2002)
d =1.7 2.0 m
מקור אחר לרעידת אדמה.מקור אחר לרעידת אדמה.
במחקר זה נבנו תרשימי מתאם, עבור אזור המחקר, אשר מקשרים של קרקע חולית למרחק המכסימלי עד האפיצנטר N1,60csבין ערכי
של הרעידה שתגרום להתנזלות בעומקים שונים.
-20
-16
-12
-8
-4
0
0 10 20 30 40 50 60 70
N
De
pth
,m
N N1 N1,60 N1,60cs
N1,60cs = 19
M=7.5, Rmax= 35km
M=7.0, Rmax= 18km
M=6.5, Rmax= 9km
1
10
100
7 9 11 13 15 17 19
N1,60cs (Youd&Idriss,1997)
r,km
7 8 9 10 11 12 13 14 15
N1,60cs (Seed et al.,2002)
M = 6 (CRR:Youd&Idriss,1997) M = 6.5 (CRR:Youd&Idriss,1997) M = 7 (CRR:Youd&Idriss,1997)
M = 7.5 (CRR:Youd&Idriss,1997) M = 6.5 (CRR:Seed et al.,2002) M = 7 (CRR:Seed et al.,2002)
M = 7.5 (CRR:Seed et al.,2002)
d =1.7 2.0 m
Mmax=5.5
(1/600 (שנה
Mmax=6.0
(1/280 (שנה
Mmax=5.5
(1/450 (שנה
Mmax=7.5
(1/3800 (שנה
M R,km
5.5 7.5
6.0 16.5
7.5 100
M=7.5
M=6.0
M=5.5
אזור המחקר - מקור אחר לרעידת אדמה.אזור המחקר - מקור אחר לרעידת אדמה.
אשדוד
?
לפי רוב שיטות החיזוי שנבדקו ישנה חשיבות רבה להערכת יחס 1.המאמצים שמתפתח בעומק בזמן רעידת אדמה. השיטה המפושטת של
Seed and Idriss, 1971 מעשית יותר ותלויה בעיקר בתאוצת קרקע מכסימלית שמתפתחת בפני השטח ולכן יש לה חשיבות בניתוח
פוטנציאל ההתנזלות.לפי רוב שיטות החיזוי לא צפויה ההתנזלות בחתך החולי של אזור 2.
המחקר כאשר מוקד הרעידה בסגמנט הערבה של טרנספורם ים . גם רעידות Boore et al., 1997המלח, בהתבסס על משוואת הניחות של
אדמה מאזורים סייסמים אחרים, קרובים יותר לאזור המחקר, לא יגרמו התנזלות, פרט אולי לחלקו הצפוני של חבל עזה.
שיטות החיזוי האמפיריות, והמבוססות על בדיקות גזירה מעבדתיות 3.נותנות מקדמי בטחון די קרובים בעומקים זהים ולעיתים קרובות אף ישנה חפיפה בין השיטות האלו מה שמרמז על אמינותן של השיטות האמפיריות אשר ברובן מתבססות על בדיקות שדה פשוטות, זולות
ומהירות.תופעת ההתנזלות הינה אחת התופעות המסוכנת שעלולות להתרחש 4.
בזמן רעידת האדמה ויש להקדיש לה התייחסות ראויה בתכנון המבנים והמתקנים.
סיכום.סיכום.
תודה תודה רבה !רבה !