פוטנציאל ההתנזלות בדרום שפלת החוף - חבל עזה.

1. 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. המחקר מומן ע"י משרד הביטחון (מפא"ת)

2. אזור זה מיוצג ע"י אתר כרם שלום אזור המחקר אפיצנטר אפשרי מטרת המחקר לבדוק את פוטנציאל ההתנזלות בדרום שפלת החוף – חבל עזה כתוצאה מרעידת אדמה חזקה בחלקו הצפוני של סגמנט הערבה של טרנספורם ים המלח

3. רקע תיאורטי

4. התנזלות היא תופעה בהּ 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. דוגמאות לנזקי ההתנזלות: Niigata, 1967 Turkey, 1999 Kocaeli, 1999 Venezuela, 1967 Turkey,1999 תיאור תופעת ההתנזלות

5. גבולות להגדרת קרקע בעלת פוטנציאל ההתנזלות לפי Tsuchida ,1970 גבולות להגדרת קרקע בעלת פוטנציאל ההתנזלות לפי Das ,1993 זיהוי קרקעות בעלות פוטנציאל התנזלות זיהוי ראשוני של קרקעות בעלות פוטנציאל ההתנזלות מבוססת על התפלגות גודל הגרגר של קרקע .

6. יחס מאמצים מחזורי (C.S.R - Cyclic Stress Ratio) - זהו היחס בין מאמץ גזירה th למאמץ אנכי אפקטיבי so בקרקע בעומק כלשהו בזמן העמסה מחזורית. • יחס התנגדות מחזורי (C.R.R - Cyclic Resistance Ratio) - זהו יחס מאמצים מכסימלי בו לא תתפתח התנזלות בקרקע בתנאי העמסה מחזורית. הגדרה כמותית של פוטנציאל ההתנזלות מקובל להגדיר את פוטנציאל ההתנזלות כמותית באמצעות יחס המאמצים ששורר בקרקע בזמן רעידת אדמה. במצב זה מגדירים שני פרמטרים: התנזלות תתרחש כאשר CRR< CSR ומקדם הביטחון להתנזלות מוגדר כ:

7. קרקע "קשיחה" מקדם הפחתה rd מבטא התנהגות "לא קשיחה" של קרקע אמיתית תאוצה קרקע אמיתית מסת עמודת הקרקע מאמץ גזירה בבסיס פלח קרקע קשיח הגדרת C.S.R מקובל להגדיר את CSR בשתי שיטות: אנליזת מעבר גלי גזירה דרך שכבות הקרקע (לדוגמה, באמצעות תוכנת SHAKE). שיטה מפושטת של Seed&Idriss,1971 הגדרת C.R.R מקובל להגדיר את CRR בשתי שיטות: הגדרה באמצעות בדיקות גזירה מחזוריות. קורלציות אמפיריות בין מקרי התנזלות ואי התנזלות לבדיקות In-Situ שונות.

8. נרמול ערכי SPT קידוח מס' 2 פטיש כף דגימה בדיקת החדרה תקנית - SPT בדיקת In-Situ זאת מודדת מספר הקשות (N) של פטיש סטנדרטי, אשר נדרשות להדרת כף דגימה תקני 30 ס"מ לתוך הקרקע שבתחתית בור הקידוח. מקובל לנרמל ערכי SPT לפי קריטריונים שונים: 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.

9. Seed et al., 1984 Seed&Idriss, 1982 קו CRR מקרי התנזלות מקרי אי - התנזלות Seed et al., 2002 עבור חול נקי עדכונים: הרחבת בסיס הנתונים והתחשבות באחוז דקים בקרקע עדכונים : הרחבת בסיס הנתונים, בסיס סטטיסטי לבניית קווי CRR הערכת CRR לפי SPT הגדרת CRR באמצעות בדיקת SPT מבוססת על בניית בסיס נתונים של מקרי התנזלות ואי-התנזלות ברעידות אדמה שונות, הערכת CSR ששרר במקומות אלו בזמן הרעידה וקביעת ערכי SPT. הקו שמפריד בין התנזלות לאי-התנזלות הוא הקו של CRR.

10. אפיון חתך הקרקע באזור המחקר

11. פריסה מרחבית של הקידוחים באזור המחקר אזור המחקר אופיין ע"י 6 קידוחים, כל אחד בעומק 20 מטר.

12. קידוח מס' 6 קידוח מס' 5 קידוח מס' 3 קידוח מס' 4 קידוח מס' 1 קידוח מס' 2 מיון גיאומכני של חתך קרקע באזור כרם שלום סוגי קרקע: חרסית רזה (CL), חול חרסיתי (SC), חול טיני (SM), חול טיני מדורג חסר (SM-SP)

13. חול טיני חול נקי חול חרסיתי חרסית רזה פריסה מרחבית של סוגי הקרקע באזור המחקר

14. תוצאות

15. פיתוח קורלציה ל – rd עבור אזור המחקר: הזנת רקורד של רעידת האדמה נוייבה , 1995 (כפי שנקלט באילת על 50 מטר מילוי) בסיס החתך של אזור המחקר וביצוע אנליזת מעבר גל גזירה דרך שכבות הקרקע באמצעות תוכנת SHAKE. קבלת מאמץ גזירה tmax,d מאנליזה זאת בעומקים שונים וחישוב מאמץ גזירה tmax,r אילו עמודת הקרקע הייתה קשיחה (באמצעות amax ומשקל עמודת הקרקע). הערכת מקדם הפחתה rd, שהוא היחס בין tmax,dל- tmax,r, בכל עומק ועומק לאורך החתך ובניית קורלציה תלוית עומק.

16. לפי Tsuchida ,1970 לפי Das ,1993 זיהוי ראשוני של קרקעות בעלות פוטנציאל התנזלות

17. הערכה כמותית של פוטנציאל ההתנזלות הנחות עבודה: מוקד הרעידה האפשרית במגניטודה 7.5 נמצא חלקו הצפוני של סגמנט הערבה של טרנספורם ים המלח. מפלס מי תהום נמצא על פני הקרקע. ערכי CSR מחושבים לפי השיטה המפושטת של Seed&Idriss, 1971, כאשר הערכת תאוצת קרקע מרבית מבוצעת באמצעות משוואת ניחות של Boore et al.,1997 ו- Idriss,1991. ערכי CRR מחושבים לפי קורלציות אמפיריות עם בדיקת החדרה תקנית (SPT) ולפי תוצאות בדיקות גזירה מרחבית מחזורית של Frydman et al., 1980 ו- Seed&Idriss, 1971.

18. התנזלות התנזלות התנזלות התנזלות התנזלות הערכה כמותית של פוטנציאל ההתנזלות - כרם שלוםמשוואת ניחות Boore et al.,1997: ≈ 100km, amax=0.0690gR.

19. התנזלות התנזלות התנזלות התנזלות התנזלות הערכה כמותית של פוטנציאל ההתנזלות - כרם שלוםמשוואת ניחות Idriss,1991: ≈ 100km, amax=0.186gR.

20. M=7.5, Rmax= 35km M=7.0, Rmax= 18km M=6.5, Rmax= 9km N1,60cs = 19 מקור אחר לרעידת אדמה. במחקר זה נבנו תרשימי מתאם, עבור אזור המחקר, אשר מקשרים בין ערכי N1,60cs של קרקע חולית למרחק המכסימלי עד האפיצנטר של הרעידה שתגרום להתנזלות בעומקים שונים.

21. Mmax=5.5 (1/600 שנה) M=5.5 M=6.0 M=7.5 Mmax=7.5 (1/3800 שנה) Mmax=6.0 (1/280 שנה) Mmax=5.5 (1/450 שנה) אזור המחקר - מקור אחר לרעידת אדמה. אשדוד ?

22. סיכום. לפי רוב שיטות החיזוי שנבדקו ישנה חשיבות רבה להערכת יחס 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 המחקר כאשר מוקד הרעידה בסגמנט הערבה של טרנספורם ים המלח, בהתבסס על משוואת הניחות של Boore et al., 1997. גם רעידות 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 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 בזמן רעידת האדמה ויש להקדיש לה התייחסות ראויה בתכנון המבנים והמתקנים.

23. תודה רבה !