Skred forårsaket av jordskjelv

1. Skred forårsaket av jordskjelv Inger-Lise Solberg Institutt for geologi og bergteknikk, NTNU

2. Innhold • Introduksjon • Typer skred som kan utløses av jordskjelv • Seismisk skråningsstabilitet • Eksempler på skred utløst av jordskjelv

3. 1. Introduksjon • Skred former landskapet • Skred går ofte der stabiliteten var dårlig før jordskjelvet • Skredets omfang avhengig bl.a. av • Skråningens geometri • Materialegenskaper

4. Eksempler på jordskjelv som forårsaket skred • 1964: Jordskjelvet i Alaska • Perioden 1964 – 1980: Flere jordskjelv i Japan • 1920: Jordskjelvet i Haiyan i Kina

5. 2. Typer skred som kan utløses av jordskjelv • Faktorer som påvirker stabiliteten • Geologi • Hydrologi • Topografi • Klima • Forvitring • Bruk av terrenget • Klassifisering av skred • Bruddskred / oppløsninsskred • Sammenhengende skred • Lateral spredning og ”flows”

6. Klassifisering av skred • Bruddskred / oppløsningsskred (Disrupted slides and falls) • Steinsprang (Rock falls) • Steinutglidninger (Rock slides) • Store steinskred (Rock avalanches) • Mindre jordskred (Soil falls) • Jordutglidninger (Disrupted soil falls) • Store jordskred (Soil avalanches) • Går i bratt terreng, kan ha ekstremt høy hastighet

7. Klassifisering av skred • Sammenhengende skred (Coherent slides) • ”Slumpskred” av stein og jord (Rock and soil slumps) • Utglidninger av stein- og jordblokker (Rock and soil block slides) • Langsomme jordutglidninger / jordsig (Slow earth flows) • Går i moderat til bratt terreng, har middels hastighet

8. Klassifisering av skred • Lateral spredning og ”flows” (Lateral spreads and flows) • Lateral spredning involverer ofte jord som kan likvifiseres og / eller sensitive leirer • ”Flows” er et skred med høyt væskeinnhold • Går i slakt terreng, kan ha ekstremt høy hastighet

9. Klassifisering av skred

10. Klassifisering av skred Maksimal episentrisk avstand for ulike typer skred; ------ ”disrupted falls and slides”, ·־ ·־ ·־ ·־ ”coherent slides”, og _____ ”lateral spreads and flows” (Kramer 1996)

11. Klassifisering av skred Område påvirket av skred for jordskjelv med ulike størrelser (Kramer 1996)

12. 3. Seismisk skråningsstabilitet • Sikkerhetsfaktor: F = Stabiliserende krefter / Drivende krefter • Påvirket av den statiske stabiliteten • Deles inn i to hovedkategorier: • Treghetsustabilitet (Inertial instability) • Stabilitetssvekkelse (Weakening instability)

13. A Treghetsustabilitet (Inertial instability) • Jordskjelv  normal- og skjærspenninger settes opp langs et potensielt bruddplan • Dette kommer i tillegg til den eksisterende statiske skjærspenningen • Hvis de dynamiske spenningene overgår skjærstyrken i jorda  inertial instability

14. A Treghetsustabilitet (Inertial instability) • Analyse av treghetsustabilitet • Pseudostatisk analyse (Pseudostatic analysis) • Newmark blokkanalyse (Newmark sliding block analysis) • Makidisi – Seed analyse (Makidisi – Seed analysis) • Spenningsdeformasjon analyse (Stress-deformation analysis)

15. A Treghetsustabilitet (Inertial instability) • Pseudostatisk analyse (Pseudostatic analysis) • Konstant horisontal og / eller vertikal akselerasjon til en potensielt ustabil masse. • Treghetskreftene som induseres øker de drivende kreftene. • Stabiliteten uttrykkes som en pseudostatisk sikkerhetsfaktor ut fra grensebetingelser ved likevekt. • ”Yield acceleration” – begynnende brudd • Jordskjelvinduserte akselerasjoner varierer med tid  ulike pseudostatiske sikkerhetsfaktorer

16. A Treghetsustabilitet (Inertial instability) • Newmark blokkanalyse (Newmark sliding block analysis) • Forutsi permanent forskyvning i en skråning i forhold til enhver massebevegelse

17. A Treghetsustabilitet (Inertial instability) • Newmark blokkanalyse (Newmark sliding block analysis) • Den totale forskyvningen er avhengig av hvor mye og hvor lenge ”yield acceleration” blir oversteget, og hvor ofte det skjer • Det vil ikke bli noen permanent forskyvning hvis denne akselerasjon aldri blir oversteget

18. A Treghetsustabilitet (Inertial instability) • Makidisi - Seed analyse • Basert på blokkanalyse av damanlegg. • Hvis disse er kjent: • Vibrasjonsperioden til anlegget • Skråningens ”yield acceleration”  enkle diagram kan brukes for å estimere permanente forskyvninger som følge av jordskjelv.

19. A Treghetsustabilitet (Inertial instability) • Spenningsdeformasjon analyse (Stress-deformation analysis) • En type dynamiske Endelig element analyser (finite element analysis). • Ulike tilnærminger: • Tøyningspotensial (Strain potential) • Stivhetsreduksjon (Stiffness reduction) • Ikke-lineær analyse (Nonlinear analysis)

20. B Stabilitetssvekkelse (Weakening instability) • Jordskjelvinduserte spenninger og tøyninger  reduserer skjærstyrken i jorda • Skjærstyrken < den statiske og dynamiske skjærspenningen som dannes ved jordskjelv  stabilitetssvekkelse • Kan få poretrykksoppbygging og /eller strukturell forstyrrelse • Assosieres ofte med likvifisering • Kan inndeles i: • Strømningsbrudd (Flow failure) • Deformasjonsbrudd (Deformation failure)

21. B Stabilitetssvekkelse (Weakening instability) • Strømningsbrudd (Flow failure) • Skjærstyrken < den statiske skjærspenningen som behøves for å beholde likevekten i skråningen. • Det kan dannes store, plutselige deformasjoner.

22. B Stabilitetssvekkelse (Weakening instability) • Deformasjonsbrudd (Deformation failure) • Skjærstyrken til jorda er redusert  midlertidig overgått av de jordskjelvinduserte skjærspenningene. • Oppstår som en serie ”pulser” av permanent forflytning som opphører på slutten av rystelsene fra jordskjelvet. • Lateral spredning. • Gir som regel mindre deformasjoner enn strømningsbrudd.

23. 4. Eksempler på skred utløst av jordskjelv • Jordskjelvet i Alaska i 1964 • Skred utløst av jordskjelv 4550 år B.P.?

24. Jordskjelvet i Alaska i 1964 • 28. mars 1964 • Prince William Sound • Ms = 8,4, Mw = 9,2 , varighet: 3 min. • Hele Alaska, deler av Canada og sør til Washington kunne kjenne skjelvet. • 131 mennesker omkom • Ødeleggelser for 311 mill. dollar

25. Jordskjelvet i Alaska i 1964 • Store ødeleggelser på grunn av skred og likvifisering

26. Jordskjelvet i Alaska i 1964 • ”Lateral spredning” i bakken under vegfyllingen  fyllingen ble revet fra hverandre

27. Skred utløst av jordskjelv 4550 år B.P.? • Spor etter store skred og deformert terreng øst i Ottawa

28. Skred utløst av jordskjelv 4550 år B.P.? • Paleokanaler i marin leirig silt med spor etter mange store skred • 15 skredgroper er datert (radiokarbon) til rundt 4550 år B.P. • Kanalene var forlatt flere tusen år før skredene gikk • Tørt klima i perioden

29. Skred utløst av jordskjelv 4550 år B.P.? • Område i nærheten: ujevnt terreng • Dypt grunnfjellsbasseng fylt med omrørte sensitive masser • Datering: 7060 år B.P. • Årsak: trolig jordskjelv

30. Skred utløst av jordskjelv 4550 år B.P.? • Ut fra disse punktene: • Det var trolig et jordskjelv i år 7060 B.P. • Tørt klima rundt år 4550 B.P. • Paleokanalene forlatt lenge før år 4550 B.P.  Styrker teorien om at jordskjelv utløste skredene rundt år 4550 B.P.

31. Takk for oppmerksomheten