ارایه معادله انتگرال مرزی و پاسخهای اساسی دینامیکی دو و سه بعدی محیط متخلخل کشسان غیر اشباع در فضای لاپلاس و زمان
تحقیق حاضر به ارایه معادله انتگرالی و پاسخهای اساسی دینامیکی محیط متخلخل غیر اشباع در فضای تبدیل یافته لاپلاس و زمان برای مسایل دو و سه بعدی می‌پردازد. این تحقیق بر اساس دستگاه معادلات حاکم بر محیط متخلخل غیر اشباع که از اسکلت متخلخل جامد و دو سیال حفره‌ای ممزوج ناپذیر تشکیل شده است و دارای رفتار کشسان خطی همسانگرد می‌باشد، به تعمیم نظریه انتشار امواج کشسان در محیط غیر اشباع می‌پردازد. همچنین بر اساس این دستگاه معادلات حاکم، معادله انتگرال مرزی محیط استخراج شده و با انتقال دستگاه معادلات حاکم به فضای تبدیل یافته لاپلاس پاسخهای اساسی دینامیکی برای شرایط مساله دو و سه بعدی بصورت صریح ارایه می‌شود. سپس با استفاده از تبدیل معکوس تحلیلی پاسخهای فضای لاپلاس به فضای زمان منتقل شده اند تا بدین ترتیب برای نخستین بار پاسخهای اساسی دینامیکی محیط غیر اشباع در فضای زمان ارایه گردند. با استفاده از این پاسخهای اساسی و معادله انتگرال مرزی متناظر می‌توان روش اجزای مرزی را برای یک محیط متخلخل غیر اشباع بکار برد.
در ارایه پاسخهای اساسی تحلیلی در فضای زمان فرض شده است که موج فشاری نخست و موج برشی فاقد کاهندگی می‌باشند. درستی پاسخهای اساسی ارایه شده در فضای لاپلاس با مقایسه این پاسخها با حالات حدی موجود بررسی شده است. همچنین دقت و درستی عملیات تبدیل معکوس تحلیلی و فرضیات ساده کننده انجام شده با مقایسه پاسخهای تحلیلی فضای زمان و پاسخهای فضای زمان که بصورت کامل و با تبدیل معکوس عددی محاسبه شده بودند بررسی شده است.
حل یک مثال و ارایه نتایج نظریات ارایه شده و مقایسه آنها درستی پاسخهای اساسی را با دقت خوبی تایید می‌نماید.
تجربیات بدست آمده از زمین‌لرزه‌های گذشته و مطالعات انجام شده، اثر عوارض توپوگرافی بر امواج لرزه‌ای را به خوبی نمایان ساخته است. در این میان اما تنها معدودی از آئین‌‌نامه‌های لرزه‌ای و آنهم به صورت محدود، اثرات ساختگاهی ناشی از توپوگرافی را مد نظر قرار داده است. این مساله ناشی از عدم وجود دانش کافی درباره نحوه و میزان تاثیر توپوگرافی بر پاسخ لرزه‌ای ساختگاه است. گرچه مطالعات عددی نسبتا زیادی، به عنوان یک روش کارا، برای شناخت این پدیده انجام شده است اما فقدان مطالعات منسجم در این زمینه کاملا احساس می‌گردد.
در پژوهش حاضر سعی شده است که با استفاده از روش‌های تجربی به مطالعه رفتار لرزه‌ای عوارض توپوگرافی بپردازیم. بدین منظور شش ساختگاه تپه‌ای انتخاب و بر روی آنها شبکه موقت لرزه‌نگاری برای ثبت میکروترمورها و جنبش خفیف زمین نصب شده است. ساختگاه‌های منتخب به لحاظ زمین-شناسی همگن و شامل ساختارهای سنگی بوده تا بتوان از اثرات ناشی از لایه‌های سست سطحی خاک صرفنظر کرد و اثرات مشاهده شده را صرفا به اثر توپوگرافی نسبت داد.
برای ساختگاه‌های ابزارگذاری شده کوتاه‌مدت که در آنها صرفا میکروترمور ثبت شده است، تحلیل‌ها با استفاده از روش نسبت طیفی افقی به قائم انجام گردیده است. با توجه به کوچکی ابعاد عارضه در برخی از آنها نسبت طیفی ساختگاه به مرجع نیز محاسبه شده است. همچنین علاوه بر این تحلیل‌ها، شدت طیفی نیز برای منحنیهای نسبت طیفی افقی به قائم نیز محاسبه گردیده است.
در ساختگاه‌هایی که امکان ثبت جنبش خفیف زمین مهیا شده بود، پس از انتخاب نگاشت‌های با کیفیت، با استفاده از دسته‌بندی‌های مختلف تحلیل‌های گوناگونی انجام شده و بر اساس آن اثر پارامترهای گوناگون از جمله فاصله رومرکزی، آزیموت لرزه‌ای، جهت مولفه‌ها مورد مطالعه قرار گرفته است. علاوه بر رویدادهای لرزه‌ای، رکوردهای میکروترمور نیز ثبت شده است. مقایسه تحلیل‌های انجام شده بر روی نگاشت‌های لرزه‌ای و میکروترمورها نشان دهنده تطابق قابل قبول بین دو دسته منحنی است.
پس از برداشت و تحلیل رکوردهای لرزه‌ای، ساختگاه‌های منتخب با استفاده از نرم‌افزارهای تهیه شده در پژوهشگاه به صورت دوبعدی و سه‌بعدی مدلسازی و تحلیل گردیدند. با استفاده از نتایج این تحلیل‌ها، تفرق امواج، الگوی بزرگنمایی، مولفه‌های مختلف ماتریس انتقال و … قابل مطالعه خواهند بود. در این مدلسازی‌ها رفتار مصالح خطی در نظر گرفته شده است. برای بدست آوردن پاسخ لرزه‌ای از تحلیل‌های P-SV با استفاده از موجک ریکر که به صورت قائم به مدل تابیده شده است، استفاده شده است. برای اینکه بتوان مقایسه‌ای بین نتایج حاصل از مطالعات تجربی و عددی انجام داد، با استفاده از مولفه‌های ماتریس انتقال به روش تومارکین، منحنیهای نسبت طیفی برای تحلیل‌های عددی تعریف می‌گردد. منحنیهای نسبت طیفی بدست آمده از مدلسازی عددی به همراه منحنیهای بدست آمده از روش تجربی برای ایستگاه‌های مختلف مقایسه شده‌اند. فرکانس بدست آمده از منحنیهای نسبت طیفی برای ایستگاه‌های واقع بر قله تپه، تطابق قابل قبولی با فرکانس بدست آمده از مطالعات تجربی دارد. اما فرکانس بدست آمده از منحنیهای حاصل از دو روش برای اکثر نقاط غیر از ایستگاه قله، تطابق خوبی را نشان نمی‌دهد. تفاوت‌های مشاهده شده می‌تواند ناشی از علل مختلف باشد که به تفصیل راجع به آنها بحث شده است.
مهنوش بیگلری
تعیین مدول برشی و نسبت میرایی مصالح ریزدانه غیر اشباع در بارگذاری تناوبی و شرایط کنترل مکش
تحقیق حاضر به بررسی مدول برشی و نسبت میرایی خاک کائولینیت متراکم شده در شرایط کنترل مکش می‌پردازد. مدول برشی و نسبت میرایی اولیه در کرنشهای کوچک بوسیله ابزار ستون تشدید با قابلیت کنترل مکش توسعه یافته در دانشگاه فدریکو دوم، و در کرنشهای متوسط تا زیاد توسط دستگاه سه‌محوری تناوبی با قابلیت کنترل مکش ساخته شده در جریان این رساله در پژوهشگاه بین المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله اندازه‌گیری شده‌اند. رفتار این خاک در کرنشهای کوچک در مسیر تحکیم همسان، تر و خشک شدگی و در دو شرایط عادی‌تحکیم‌یافته و بیش‌تحکیم‌یافته در طی مسیرهای تنش پیچیده‌ای آزموده شده است. درحالیکه، رفتار مشاهده شده در کرنشهای کوچک در شرایط بیش‌تحکیم‌یافته از نظر کیفی مشابه نتایج مطالعات پیشین بوده‌است، نتایج آزمایشها در خاکهای عادی‌تحکیم‌یافته، رفتار متفاوتی از آنچه قبلاً در شرایط کاهش مکش گزارش شده بود، نشان می‌دهند. این نتایج روشن کننده نقش مهم دو پارامتر نسبت تخلخل و درجه اشباع بر مدول برشی اولیه خاکهای غیر اشباع است. از آنجا که نتایج اخیر نشان دادند که مدلهای موجود برای تخمین مدول برشی اولیه خاکهای غیر اشباع، قادر به پیش‌بینی این پارامتر در مسیر تر شدگی در خاکهای عادی‌تحکیم‌یافته که به پدیده فروریزش منجر می‌شوند، نیستند، لازم بود تا مدل جدیدی با قابلیتهای بیشتر توسعه یابد. این مشکل با بنا نهادن مدل جدیدی بر پایه مدل الاستوپلاستیک پیشرفته‌ای که قابلیت تشریح نسبت تخلخل و درجه اشباع را دارد، در این رساله حل شده‌است. معادله مدول برشی اولیه پیشنهادی با جایگزین کردن دو متغیر حالت تنش؛ تنش میانگین اسکلت و متغیر قیدی، در مدلی که پیشتر برای خاکهای اشباع ارائه شده بود و با اضافه کردن تابعی جدید بر حسب درجه اشباع، توسعه یافته است. مقایسه بین نتایج آزمایشگاهی و مدول برشی اولیه تخمین زده شده با این مدل، نه فقط تطابق خوبی نشان می‌دهد، بلکه بیانگر رابطه واحدی است که در هر دو شرایط اشباع و غیر اشباع قابل استفاده می‌باشد. بخش دوم تحقیق، پس از تشریح ابزار ساخته شده، به بررسی پارامترهای دینامیکی در کرنشهای برشی متوسط تا زیاد (۴-۱۰ تا ۲-۱۰) در شرایط عادی‌تحکیم‌یافته می‌پردازد. نتایج هماهنگ با نتایج آزمایشهای انجام شده بر خاکهای اشباع، نشان می‌دهند که با افزایش کرنش برشی، مدول برشی کاهش و نسبت میرایی افزایش می‌یابد، با این تفاوت که افزایش مکش در کرنشهای برشی یکسان، موجب سخت‌تر شدن نمونه‌ها، افزایش مدول برشی و کاهش نسبت میرایی می‌شود. این اثرات در مدل جدیدی که از ارتقاء مدل ارائه شده توسط محققین پیشین در زمینه رفتار خاکهای اشباع، وارد شده است و در این مدلها نیز نتایج حاصل از مدل با آزمایش تطابق خوبی دارد. بعلاوه در کنار آزمایشهای انجام شده برای تعیین پارامترهای دینامیکی، مکش اولیه نمونه نیز توسط دستگاه تنسیومتر با ظرفیت بالا اندازه-گیری شده که شرح عملیات به تفصیل در رساله ارائه شده است.