Seismische Mikrozonierung - Seismic microzonation

Seismische Mikrozonierungskarte von Greater Bangkok, erstellt basierend auf der vorherrschenden Ortsperiode, die aus Mikrotremor-Beobachtungen erhalten wurde

Seismische Mikrozonierung ist definiert als der Prozess der Unterteilung eines potenziellen seismischen oder erdbebengefährdeten Gebiets in Zonen in Bezug auf einige geologische und geophysikalische Merkmale der Standorte wie Bodenerschütterung, Verflüssigungsanfälligkeit , Erdrutsch- und Steinschlaggefahr, erdbebenbedingte Überschwemmungen Erdbebengefahren an verschiedenen Orten innerhalb des Gebiets können korrekt identifiziert werden. Die Mikrozonierung bildet die Grundlage für eine standortspezifische Risikoanalyse, die zur Minderung von Erdbebenschäden beitragen kann. Im Allgemeinen ist die seismische Mikrozonierung der Prozess der Abschätzung der Reaktion von Bodenschichten unter Erdbebenanregungen und damit der Variation der Erdbebeneigenschaften auf der Bodenoberfläche.

Die regionale Geologie kann einen großen Einfluss auf die Eigenschaften der Bodenbewegung haben. Die Standortreaktion der Bodenbewegung kann je nach lokaler Geologie an verschiedenen Orten der Stadt variieren. Eine seismische Zonierungskarte für ein ganzes Land kann daher für eine detaillierte Bewertung der seismischen Gefährdung der Städte unzureichend sein. Dies erfordert die Entwicklung von Mikrozonierungskarten für Großstädte für eine detaillierte Analyse der Erdbebengefährdung. Mikrozonierungskarten können als Grundlage für die Bewertung der standortspezifischen Risikoanalyse dienen, die für kritische Strukturen wie Kernkraftwerke, U-Bahnen, Brücken, Hochstraßen, Himmelszüge und Staudammstandorte unerlässlich ist. Die seismische Mikrozonierung kann als Vorphase von Studien zur Minderung des Erdbebenrisikos angesehen werden. Es erfordert multidisziplinäre Beiträge sowie ein umfassendes Verständnis der Auswirkungen erdbebenbedingter Bodenbewegungen auf künstliche Strukturen. Viele große Städte auf der ganzen Welt haben Anstrengungen unternommen, um Mikrozonierungskarten zu entwickeln, um die Erdbebengefahr in den Städten besser zu verstehen .

Einfluss der Standortbedingungen auf die Bodenbewegung des Erdbebens

Beim Erdbeben in Mexiko-Stadt 1985 wurden Strukturen, die auf weichen Bodensedimenten errichtet wurden, schwer beschädigt

Es ist seit langem bekannt, dass die Intensität des Bodenschüttelns während Erdbeben und die damit verbundenen Schäden an Bauwerken maßgeblich von den lokalen geologischen und Bodenbedingungen beeinflusst werden. Es wurde festgestellt, dass nicht konsolidierte Sedimente die Bodenbewegung während Erdbeben verstärken und daher anfälliger für Erdbebenschäden sind als Boden mit harten Schichten . Moderne Städte, die auf weichen Sedimenten gebaut sind, sind besonders anfällig für Schäden, die durch verstärkte Bodenbewegungen verursacht werden.

Das Erdbeben von Mexiko-Stadt 1985 vom 19. September 1985 ist ein gutes Beispiel für Erdbebenschäden in einer modernen Stadt, die auf weichen Sedimenten errichtet wurde. Obwohl das Erdbeben Epizentrum etwa 350 km von der Stadt entfernt wurde, zeigten die Seiten mit weichen Tonvorkommen eine enorme Verstärkung der Bewegung Boden zu schweren Schäden führen. Mexiko-Stadt ist auf einer dicken Schicht weichen Bodens über einer harten Schicht gebaut. Der westliche Teil der Stadt liegt am Rande eines alten Seeufers, während weiche Tonablagerungen, die den ehemaligen Seeufer füllen, den östlichen Teil unterstreichen. Im Seebodenbereich weisen die weichen Tonablagerungen Scherwellengeschwindigkeiten im Bereich von 40 bis 90 m / s auf, und die darunter liegenden harten Schichten weisen eine Scherwellengeschwindigkeit im Bereich von 500 m / s oder mehr auf. Während des Erdbebens von 1985 wurden die seismischen Wellen in den weichen Schichten gefangen. Die weiche Bodenschicht ermöglichte es den sich nach oben ausbreitenden Scherwellen, sich leicht auszubreiten; Die harten Schichten am Boden wirkten jedoch wie ein Reflektor und prallten die sich nach unten ausbreitenden Wellen zurück. Diese Art des Einfangens von Wellen erzeugte eine Resonanz und führte folglich zu einer enormen Verstärkung der Bodenbewegung. Infolgedessen erlitt der Seeboden katastrophale Schäden; Im südwestlichen Teil der Stadt waren die Bodenbewegungen jedoch moderat und die Gebäudeschäden gering. Die in den Hügelzonen aufgezeichneten Beschleunigungen waren Bodenbewegungen mit relativ geringer Amplitude und kurzer Periode im Vergleich zu Bodenbewegungen mit hoher Amplitude und langer Periode, die an Stationen in der Seezone aufgezeichnet wurden.

Tonablagerungen rund um das Gebiet von Oakland verstärkten die Bodenbewegung beim Erdbeben in Loma Prieta im Jahr 1989 enorm

Ähnliche Arten der Standortverstärkung der Bodenbewegung wurden beim Erdbeben in Loma Prieta im Oktober 1989 beobachtet. Tiefe Tonablagerungen unter Standorten rund um das Gebiet der San Francisco Bay verstärkten die Bodenbewegung im Gebiet von San Francisco und Oakland erheblich und verursachten schwere Schäden. Die San Francisco-Oakland Bay Bridge, die auf einem tiefen Lehmgrundstück gegründet wurde, wurde bei diesem Erdbeben stark beschädigt.

Das während dieser Erdbeben beobachtete Phänomen der Standortverstärkung hat die Möglichkeit schwerer Bodenbewegungen an Standorten mit weichen Bodenprofilen in großer Entfernung von verursachenden Fehlern deutlich gemacht und die Bedeutung einer standortspezifischen Risikoanalyse unterstrichen.

Methoden der seismischen Mikrozonierung

Dynamische Eigenschaften des Ortes wie vorherrschende Periode , Verstärkungsfaktor, Scherwellengeschwindigkeit und Standard-Penetrationstestwerte können für seismische Mikrozonierungszwecke verwendet werden. Die Messung der Scherwellengeschwindigkeit und der Standard-Penetrationstest sind im Allgemeinen teuer und können zum Zweck der Mikrozonierung nicht an einer großen Anzahl von Stellen durchgeführt werden. Die Messung von Umgebungsschwingungen (auch als Microtremor bezeichnet ) ist eine beliebte Methode zur Bestimmung der dynamischen Eigenschaften von Bodenschichten und wird in großem Umfang zur Mikrozonierung verwendet. Mikrotremor-Beobachtungen sind einfach durchzuführen, kostengünstig und können auch an Orten mit geringer Seismizität angewendet werden. Daher können Mikrotremor-Messungen bequem für die Mikrozonierung verwendet werden.

Verweise