. 28
فصل2: مبانی تحلیل خطر زلزله. 29
2-1- مقدمه. 29
-2-2 زلزله. 30
2-3- هدف گزارش. 30
2-4- محاسبه قدرت زمین لرزه. 30
-5-2 تفاوت Earthquake Risk و Earthquake Hazard. 31
2-6- مدل های چشمه های لرزه ای. 32
-7-2 گسل ها. 33
-8-2 تحلیل خطر زمین لرزه( Earthquake Hazard Analysis ) 35
تعریف تحلیل خطر لرزه ای: 35
سطوح خطر زلزله. 35
مطالعات لرزه زمین ساخت :. 36
برآورد پارامترهای لرزه خیزی :. 37
برآورد پارامترهای جنبش نیرومند زمین :. 37
خطرزائی. 39
فصل3: پهنه بندی لرزه ای. 41
3-1- پهنه بندی لرزه ای :. 41
3-2- بررسی عوامل موثر در وقوع زمین لغزش ها. 43
3-3- اولویت بندی عوامل موثر. 43
3-4- تهیه نقشه پراکنش زمین لغزش ها. 43
3-5- تهیه نقشه های عوامل موثر. 44
-6-3 روش های پهنه بندی لرزه ای. 44
-7-3 پهنه بندی لرزه ای به روش تعیینی (Deterministic Approach):  45
داده های قرن بیستم. 45
داده های تاریخی. 46
محاسبه بزرگای پتانسیل چشمه از طریق روابط ارائه شده که براساس طول موثر گسل می باشد.. 46
شناسائی چشمه های لرزه زا. 48
3-7-5- تعیین زمین لرزه کنترلی برای پارامترهای جنبش زمین. 49
انتخاب روابط كاهندگی برای پارامترهای جنبش زمین. 51
3-7-7- محاسبه پارامترهای طراحی جنبش زمین. 63
3-8- پهنه بندی لرزه ای به روش احتمالاتی (Probabilistic Approach):  64
3-8-1- شناسایی منابع لرزه ای و بررسی لرزه خیزی منطقه. 64
3-8-2- محاسبه رابطه بین فراوانی زلزله ها و بزرگای آنها ( توزیع بزرگا و محاسبه متوسط میزان رخ داد زمین لرزه ها)، محاسبه چگالی و توزیع احتمال. 65
3-8-3- انتخاب رابطه كاهندگی (تخمین حرکت زمین ). 65
3-8-4- محاسبه و بدست آوردن منحنی خطر لرزه ای سایت مورد نظر. 66
3-8-5- فرضیات در روش PSHA.. 66
نقشه های خطر زلزله. 68
-3-9 برآورد خطر زمینلرزه به روش احتمالاتی تصحیح شده. 69
3-10- تعیین سرچشمه های لرزه زا. 71
3-10-1- عدم قطعیت فاصله ای. 71
3-10-2- عدم قطعیت در اندازه. 73
3-11- تعیین پارامترهای لرزهخیزی. 74
3-11-1- انواع مختلف بزرگاهای زلزله. 74
3-11-2- یكنواخت سازی فهرست نامه زمین لرزه ها. 76
3-12- ضریب لرزه خیزی. 77
3-12-1- خط برازش گوتنبرگ – ریشتر. 77
روش تخمین بزرگترین احتمال (MLE) 77
روش Kijko . 78
3-12-4- تخمین β به روش کیجکو:( آهنگ لرزه خیزی). 79
3-12-5- تخمین (آهنگ رویداد سالیانه برای بزرگای سطحی). 81
تخمین )حداكثر بزرگای قابل انتظار از نظرآماری)  82
3-13- پارامتر های لرزه خیزی در چشمه های بالقوه زمینلرزه. 82
3-13-1- نرخ رویداد متوسط سالانه زمینلرزه ها در چشمه های بالقوه زمینلرزه. 83
تابع توزیع احتمال زمین لرزه ها. 83
محاسبه پارامتر لرزه خیزی v یا میزان متوسط رخ داد زمین لرزه  84
دوره بازگشت، احتمال سالیانه وقوع و عدم وقوع زلزله. 85
مفهوم ریسک وقوع زلزله. 85
3-14- تابع توزیع فضایی. 86
3-14-1- عوامل کنترل کننده موثر. 87
میزان اطمینان از چشمه بالقوه زمینلرزه تعیین شده. 87
جایگاه تکنونیکی چشمه بالقوه زمینلرزه. 87
عناصر ساختاری. 87
خصوصیات فعالیت لرزه ای. 88
فصل4: تحلیل خطر منطقه قم. 90
4-1- چکیده. 90
-2-4 مقدمه. 91
-3-4 هدف از اجراء :. 93
-4-4 توجیه ضرورت انجام طرح. 93
4-5- زمین ‌ریخت ‌شناختی. 94
4-6- چینه شناسی واحدهای سنگی منطقه مورد مطالعه. 96
4-7- وضعیت خطرپذیزی لرزه ای استان قم. 97
4-8- ساختارهای منطقه مورد مطالعه. 97
-9-4 گسلهای فعال اصلی منطقه. 98
4-10- مشخصات گسل های فعال منطقه:. 114
4-10-1- بررسی بزرگای زلزله. 116
4-10-2- تخمین ماكزیمم شتاب زمین. 118
4-11- پارامترهای اندازه گیری Parameters Scaling. 120
4-11-1- گزارش زمینلرزه های مهم رخ داده. 120
4-11-2- زمینلرزههای دستگاهی. 121

4-11-3- توزیع سطحی رومرکز زلزله. 121
4-11-4- چگونگی توزیع زمانی زمینلرزهها. 122
4-11-5- توزیع بزرگای زمینلرزهها. 123
محاسبه بزرگی و فراوانی زمینلرزه ها به روش گوتنبرگ – ریشتر. 124
4-11-7- محاسبه بزرگی و فراوانی زمینلرزه ها به روش کیجکو – سلول. 125
برآورد دوره بازگشت زمین به روش کیجکو. 126
محاسبه، دوره بازگشت، احتمال سالیانه وقوع و عدم وقوع زلزله  127
4-11-10- محاسبه دوره بازگشت بر اساس درصد خطر و عمر مفید سازه. 127
4-11-11- محاسبه دوره بازگشت زلزله در استان. 129
4-12- تحلیل خطر قم به روش احتمالاتی (PSHA) 130
نمودار مربوط به حداکثر شتاب زمین (PGA) 130
-13-4 بر آورد خطر زمینلرزه به روش احتمالاتی تصحیح شده. 132
4-13-1- مشخصات گسل های فعال منطقه. 132
4-13-2- بررسی بزرگای زلزله. 134
4-13-3- تخمین شدت زلزله براساس طول چشمه و ماكزیمم شتاب زمین  135
نقشه های مربوط به حداکثر شتاب زمین (PGA) 137
4-14- مقایسه نتایج. 138
4-15- احتمال وقوع زلزله بر حسب دوره بازگشت در استان. 140
-16-4 سرعت موج برشی. 141
-17-4 طبقه بندی زمین. 141
4-18- پهنه بندی خطر زمین لغزش محدوده قم به روش قضاوت مهندسی. 150
چكیده. 150
4-18-2- مقدمه. 150
خصوصیات عمومی منطقه مورد مطالعه از نظر وجود عوامل زمین لغزش  150
روش انجام مطالعات. 152
روش تهیه نقشه پهنه بندی خطر زمین لغزش. 153
-19-4 تعیین طیف پاسخ شتاب زمین لرزه در ساختگاه. 157
4-19-1- چكیده. 157
4-19-2- طیف پاسخ. 157
طیف پاسخ شتاب جنبش زمین به روش احتمالاتی. 157
فصل5: نتیجه گیری. 160
5-1- مقدمه. 160
5-2- نتیجه گیری. 160
5-3- پیشنهادات. 162
منابع و مآخذ. 1623
پیوست. 1626
چکیده انگلیسی. 230
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
فهرست اشکال
شکل 1: نمای جانبی زمین. 17
شکل 2: نوع حرکت گسل ها. 18
شکل 3: ایالتهای لرزه زمینساختی ایران. 21
شکل 4: الف: حل صفحة گسل زمینلرزه های شرق ترکیه، قفقاز و شمال ایران   22
شکل 5: سازوكار كانونی زمینلرزه های شمال ایران. 23
شکل 6: نقشة گسلهای فعال سازوكار كانونی زمینلرزه ها و نواحی بیشینه تخریب زمینلرز ههای مخرب زاگرس. 25
شکل 7: گسلها و ساختارهای عمدة زون فرورانش مکران. 27
شکل 8: مدل های چشمه های لرزه ای در یک ایالت لرزه زمین ساخت. 32
شکل 9: ارتباط گسل فعال و ناشناخته. 34
شکل 10: تقسیم بندی گسل به قطعات كوچکتر. 35
شکل 11: توصیف منحنی خطر زلزله. 39
شکل 12: مراحل اساسی برآورد خطر زمینلرزه به روش تعینی. 47
شکل 13: انواع فاصله های چشمه لرزه زا تا سایت مورد نظر. 48
شکل 14: مقایسه چندین رابطه تجربی برای بدست آوردن زمین لرزه كنترلی   50
شکل 15: مراحل اساسی برآورد خطر زمینلرزه به روش احتمالاتی مرسوم   67
شکل 16: مراحل اساسی برآورد خطر زمینلرزه به روش احتمالاتی اصلاح شده   70
شکل 17: مثالهایی از هندسه های زون منابع مختلف. 72
شکل 18: تغییرات فاصله منبع تا محل برای هندسه های مختلف زون منبع   73
شکل 19: اثر سرعت لغزش گسل و اندازه زلزله بر پریود تکرار. 74
شکل20: محدوده محل سکونت شهر قم. 92
شکل 21: نقشه زمین شناسی شهر قم. 95
شکل 22: نقشه زمین شناسی جنوب قم. 96
شکل 23: نقشه پهنه رومرکزی زلزله. 98
شکل 24: تصویر ماهواره‌ای گسل خضر. 101
شکل 25: نقشه گسلهای بومی استان به فاصله 30 کیلومتری مرکز شهر   103
شکل 26: نقشه گسل قم – زفره. 105
شکل 27: تصویر ماهواره ای گسل رباط کریم. 108
شکل 28: گسل های فعال منطقه در محدوده ی شعاع مورد مطالعه به طول 150 کیلومتر.. 114
شکل 29:اهمیت فاصله ی گسل ها از ساختگاه را نشان می دهد. 118
شکل 30: پراکندگی زلزله های اتفاق افتاده در محدوده 150 کیلومتری استان قم.. 122
شکل 31: موقعیت چشمه های تعیین شده در منطقه قم. 133
شکل 32: عمق سنگ بستر لرزه ای شهر قم.. 143
شکل 33: نوع شرایط خاک در سراسر شهر قم.. 144
شکل 34: نقشه پهنه بندی شتاب افقی برای دوره بازگشت50 سال برای کل ناحیه.. 145
شکل 35: نقشه پهنه بندی شتاب افقی برای دوره بازگشت 475 سال برای کل ناحیه.. 145
شکل 36: نقشه پهنه بندی شتاب افقی برای دوره بازگشت 50 سال برای شهر قم. 147
شکل 37: نقشه پهنه بندی شتاب افقی برای دوره بازگشت 475 سال برای شهر قم. 148
شکل 38: نقشه پهنه بندی شتاب افقی استان برای دوره بازگشت 475 سال   149
شکل 39: نقشه استعداد زمین لغزش منطقه مورد مطالعه. 154
شکل 40: نقشه همباران منطقه مطالعاتی. 155
شکل 41: نقشه پهنه بندی خطر زمین لغزش منطقه مورد مطالعه. 156
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
فهرست جداول
جدول 1: پارامتر های ایالت های لرزه زمینساختی ایران.. 21
جدول 2: تخمین شدت زلزله بر اساس طول گسل.. 50
جدول 3: تعیین ضرایب GC و GB با توجه به نوع خاک.. 54
جدول 4: ضرایب رابطه كاهندگی بور برای محاسبه بزرگترین مؤلفه شتاب افقی.. 54
جدول 5: ضرایب مدل های کاهندگی.. 58
جدول 6: ضرایب مدل های کاهندگی برای منطقه البرز.. 59
جدول 7: ضرایب مدل های کاهندگی برای منطقه زاگرس.. 60
جدول 8: ضرایب رابطه زارع.. 62
جدول 9: ضرایب رابطه نوروزی.. 63
جدول 10: رابطه تجربی بین و Ms بدست آمده برای گستره های البرز، ایران مرکزی و زاگرس. 76
جدول 11: برآورد پارامترهای زلزله خیزی براساس زمینلرزه های ثبت شده در ایالت لرزه زمین ساختی ایران مركزی1997. 82
جدول 12: مشخصات گسل ها در محدوده ی 150 کیلومتری قم.. 115
جدول 13: مقدار بزرگای گسل ها.. 117
جدول 14: ماكزیمم شتاب افقی گسل ها.. 119
جدول 15: زمینلرزه های مهم رخ داده تاریخی تا شعاع 150 کیلومتری منطقه مورد مطالعه. 121
جدول 16: برآورد بزرگا بر اساس دوره بازگشت و همچنین تعداد رویداد زمین لرزه در یک دوره 113 ساله. 125
جدول 17: برآورد دوره بازگشت بر اساس بزرگا.. 126
جدول 18: برآورد بزرگا بر اساس دوره بازگشت.. 126
جدول 19: دوره بازگشت بر اساس درصد خطر و عمر مفید سازه.. 128
جدول 20: آهنگ رویداد سالیانه بر اساس درصد خطر و عمر مفید سازه.. 128
جدول 21: احتمال رویداد یک زمین لرزه بر اثر جنبایی سرچشمه خطی.. 131
جدول 22: هندسه چشمه های بالقوه زمینلرزه تعین شده در گستره قم.. 134
جدول 23: مقدار طولی از چشمه های مورد نظر که در محدوده ی 150 کیلومتری قرار دارد و مساحت چشمه و همچنین نزدیک ترین فاصله ی چشمه از شهر قم. 135
جدول 24: مقدار بزرگای گسل ها.. 136
جدول 25: احتمال رویداد یک زمین لرزه بر اثر جنبایی سرچشمه خطی.. 137
جدول 26: نتایج احتمال های محاسبه شده برای شتابهای مورد نظر.. 139
جدول 27: احتمال وقوع زلزله بر مبنای دوره بازگشت و بزرگا.. 140
 
 

فصل1: کلیات و ساختار زمین

1-1- عوامل موثر در جنبش نیرومند زمین :

بصورت كلی عوامل موثر در جنبش نیرومند زمین در اثر رویداد زمین لرزه را می توان در دو بخش مورد بررسی قرار داد، این دو بخش شامل ویژگی های چشمه لرزه زا، و شرایط ژئوتكنیک لرزه ای ساختگاه سازه ها می باشد. بنابراین هریک از بخش ها و نقش آنها در جنبش نیرومند زمین باید مورد بررسی قرار گیرد تا ویژگی های جنبش نیرومند زمین در شالوده سازه ها و بهینه كردن معیارهای طراحی سازه ها در برابر زمین لرزه تخمین و در محاسبات مورد استفاده قرار گیرد .{1}
 
 
 
 

1-1-1- ویژگیهای چشمه های لرزه زا :

رویداد زمین لرزه ها در بخش پوسته زمین ناشی از نیروهای زمین ساختی است كه برپایه تئوری زمین ساخت ورقه ای از سال ١٩٦٠ مطرح گردید در این تئوری بیان می شود كه سنگ كره از تعداد زیادی بلوكها بصورت ورقه تشكیل شده است كه این ورقه ها نسبت به یكدیگر در حال حركت می باشند. مرز این بلوكها همواره با رویداد زمین لرزه های بزرگ روبرو است. معتبرترین تشریح برای علت ایجاد حركت ورقه ها برپایه تعادل ترمودینامیک مواد تشكیل دهنده زمین استوار است. بخش فوقانی گوشته در تماس با پوسته سرد می باشد، درحالیكه بخش تحتانی در تماس با هسته داغ زمین است. بدیهی است كه بایستی یک گرادیان دما در گوشته برقرار باشد.
شکل 1: نمای جانبی زمین
تئوری زمین ساخت ورقه ای حركت نسبی ورقه ها را با توجه به سه نوع مرز (ورق های فرورانشی، گسترش جانبی و گسترش انتقالی)، به سادگی توصیف و تعیین می نماید. در دیگر موارد نیز ممكن است در اثر گسترش، لبه ورقه ها شكسته و سبب تشكیل ورقه كوچك تر یا خرد ورقه محصور بین ورقه های بزرگتر شود. حركت بین دو بخش از پوسته سبب انقطاع جدید یا پیشروی خطوط شكست موجود در ساختار زمین شناسی پوسته می شود كه به آن گسل می گویند. گسل ها بسته به نوع حركتشان به سه گروه اصلی دسته بندی می شوند که عبارتند از: گسلهای شیب لغز، امتداد لغز و یا تركیبی از آنها می باشد.
شکل 2: نوع حرکت گسل ها
تئوری بازگشت الاستیک بیان می كند كه وقوع زمین لرزه ها موجب آزادی تنش در امتداد بخشی از گسل می شود و تا زمانی كه تنش ها فرصت كافی برای ذخیره شدن مجدد را داشته باشند گسیختگی بعدی و یا به عبارت دیگر زمین لرزه بعدی اتفاق خواهد افتاد. از آنجائیكه زمین لرزه ها موجب رهاسازی انرژی جمع شده برروی گسل می شوند، وقوع آنها در محدوده ای كه فعالیت لرزه ای برای مدتی كم و یا اصلا اتفاق نیفتاده است محتمل تر است . با شناسایی حركات گسل در طی لرز ه خیزی گذشته و در امتداد آن می توان به نبود فعالیت لرزه ای در پاره ای از مكانهای آن پی برد.
با مطالعات لرزه زمین ساخت می توان از شكستگی ساختارهای زمین شناسی و هندسه آنها پیرامون ساختگاه سازه ها مطلع شد و نهایتا می توان مدل لرزه زمین ساختی یا درعمق برش لرزه زمین ساختی از آنها تهیه نمود و مخاطرات احتمالی گسلش زمین و یا رویداد احتمالی زمین لرزه برروی آنها را برای تخمین رویداد زمین لرزه های آتی و چگونگی ویژگیهای آنها پیش بینی نمود.
هندسه گسلها، زون خرد شده، نوع و سازوكار آنها می تواند در برآورد پتانسیل حداكثر زمین لرزه محتمل برروی آنها ما را كمك نماید و این امر در مطالعات زمین ساخت و لرزه زمین ساخت صورت می پذیرد. سن گسلها از عوامل مهم در رویداد زمین لرزه برروی آنهاست بطوریكه گسل های جوان از اهمیت بیشتری برخوردار هستند و مطالعات نو زمین ساخت می تواند كمك زیادی در كلاس بندی گسل ها از دیدگاه فعالیت لرزه ای داشته باشند.
معمولا روابط تجربی در پیوند با هندسه گسل، حداكثر توان لرزه زایی و میزان بیشینه جابجایی برروی آن وجود دارد كه تا حدودی در تخمین رویدادهای زمین لرزه ای آتی منطقه می تواند موثر واقع شود . بزرگای ز مینلرزه رابطه مستقیم با انرژی آزاد شده توسط زمین لرزه دارد.
یكی از ویژگیهای چشمه لرزه زا ژرفای كانونی زمین لرزه ها می باشد. تحقیقات و پژوهشهای زیادی برروی ژرفای كانونی زمین لرزه ها انجام شده است. بصورت كلی ژرفای زمین لرزه ایی كه در پیوند با حركت فرورانش ایجاد می شود نسبتا عمیق و ژرف می باشد كه تا عمق ٨٠٠ كیلومتری سطح زمین نیز گزارش شده است، ولی ژرفای كانونی زمین لرزه ایی كه در پیوند با گسترش جانبی اقیانوسی مشاهده شده كم عمق بوده و ژرفای آنها كمتر از ٢٠ كیلومتر می باشد و ژرفای كانونی زمین لرزه هایی كه با گسترش انتقالی در پوسته قاره ای مشاهده شده اند دارای ژرفای كمتر از پوسته زمین می باشند یعنی كمتر از ٦٠ كیلومتر . رویداد زمین لرزه های ایران بسیار سطحی بوده است و به جز منطقه مكران، تقریبا در تمام ایران كمتر از ٢٠ كیلومتر برآورد شده است و به همین دلیل لایه لرزه زا درفلات ایران را می توان بین ژرفای ١٠ تا ٢٠ كیلومتر درنظر گرفت.

1-1-2- ویژگیهای شرایط ژئوتكنیک لرزه ای ساختگاهی برجنبش نیرومند زمین :

شرایط ژئوتكنیک لرزه ای ساختگاهی بركلیه پارامترهای مهم جنبش نیرومند زمین نظیر دامنه، محتوی فركانسی و مدت دوام لرزش اثر قابل ملاحظه ای می گذارد. میزان تاثیر، تابع هندسه، خواص مصالح لایه های زیر سطحی، توپوگرافی ساختگاه و ویژگیهای امواج لرزه ای كه از چشمه لرزه زا تولید و از لایه های سنگی مختلف عبور نموده تا به پی سنگ ساختگاه وارد شود، میباشد.
طبیعت اثرات ژئوتكنیک لرزه ای ساختگاهی بر تقویت جنبش نیرومند زمین را می توان با بهره گیری از روش های مختلف مانند تحلیل ساده تئوری پاسخ زمین، اندازه گیریهای جنبش واقعی سطحی و زیرسطحی در همان ساختگاه و اندازه گیری جنبش نیرومند سطح زمین در ساختگاه هایی با شرایط متفاوت از ساختگاه موردنظر تشریح نمود.
اثرات هندسی سنگ بستر برروی جنبش نیرومند زمین تاثیر پذیر می باشد. گرچه بی قاعدگیهای توپوگرافی سنگ بستر موجب پراكنده ساختن امواج زمینلرزه شده و الگوهای پیچیده ای از تقویت یا كاهیدگی جنبش نیرومند زمین را ایجاد می كنند لیكن به هرحال جنبش نیرومند زمین در بالای ارتفاعات معمولا تقویت و تشدید می شوند.

1-2- ساختار تکتونیکی صفحات و لرزه خیزی منطقه

1-2-1- تکتونیک صفحات

اساس تئوری تکتونیک صفحات این است که تقریبا 12 صفحه اصلی سازنده لایه 70 تا 150 کیلومتری خارجی زمین هستند که به عنوان پوسته یا لیتو سفر شناخته می شوند. علاوه بر این می دانیم که این صفحات حرکت آرامی دارند و نیروی محرک آنها به طور کامل شناخته نمی شود. فرض می شود که موادی که زیر پوسته واقع شده اند و به عنوان آستنوسفر شناخته شده اند بدلیل اختلاف دمایی که در عمقشان وجود دارد حرکت می کنند. حرکت نسبی لایه های مجاور منجر به تغییر شکل و کرنش سنگ ها می شود، سنگ تغییر شکل یافته در نهایت شکسته و جایجا می شود که منجر به ایجاد زمین لرزه می شود. این گونه لرزه ها، لرزه های تکنونیکی هستند که می تواند در مرز صفحات یا داخل صفحات اتفاق افتد. {5}

1-2-2- ایالتهای لرزه زمینساختی ایران

ایالت لرزه زمینساختی، پهنه ای است كه تحت رژیمهای ژئودینامیكی كن ونی، دارای جایگاه تكتونیكی همانند و الگوی لرز هخیزی یكسان باشد (یی ١و همكاران، ١٩٩٥ ). با توجه به این مفهوم، میرزایی و همکاران (١٩٩٨) ایران را به پنج ایالت لرزه زمینساختی عمدة : ١- البرز – آذربایجان ٢- كپه داغ ٣- زاگرس ٤- ایران مركزی و شرق ایران و ٥- مكران، تقسیم کرده اند كه خصوصیات عمده آنها به اختصار به صورت زیر است. {5}
شکل 3: ایالتهای لرزه زمینساختی ایران(میرزایی 1977) {5}
 
جدول 1: پارامتر های ایالت های لرزه زمینساختی ایران{5}