지구가 존재했기 때문에 매일 지진이 발생합니다. 지진의 주된 이유는 수렴 또는 발산 판의 움직임의 주요 지각 경계입니다. 맨틀의 대류 전류로 인해, 판은 바다에서 항해하는 것처럼 석판에서 서로 관련하여 움직입니다. 태평양의 '불의 고리'라는 구역에서 많은 지진 (약 90%)과 화산 폭발이 발생합니다.
플레이트 움직임으로 인한 일련의 해양 참호와 화산 벨트가 있습니다. 가장 지진적으로 활성화 된 지역 중 하나 (총 지진 수의 5-6%)는 Alpide 벨트입니다.이 벨트는 서쪽의 지중해에서 동쪽의 히말라야에 이르기까지 다양합니다). 터키와이란은 알피 파이드 벨트의 서쪽 부분에 위치하고 인도 북부는 동부에 있습니다.
지진은 질량 진자 배열이있는 전자 시스템이며 2 개의 수평 (NS, EW) 및 하나의 수직 (Z) 방향으로지면 움직임을 기록하는 지진계에 의해 전 세계적으로 기록됩니다. 지진계의 기록을 '지진도'라고하며 지구의 일종의 시그니처입니다. 또한 심장의 심전도 (EKG)와 같은 지구의 지상 운동입니다. 인공 구조와 생명에 대한 지진의 영향을 줄이고 자연 재해로부터 자신을 보호하려면 지진도의 세부 기능을 이해해야합니다. 서명에서 지진 메커니즘의 세부 사항을 이해하기는 어렵습니다… 지구 과학자에게 길고 언덕이 많은 길입니다…
1900 년대 초, 지진 학자들은 지진을 기록하기 시작했습니다. 한편, 지진 학자들은 수학 및 물리학을 사용하여 지상 운동 (지진 모습)을 분석하여 지구 구조를 추출하여 방법을 개선했습니다. 먼 길을 마친 후 19 세기 말에 지진지면 운동의 시뮬레이션이 시작되었습니다. 지진 시뮬레이션 연구의 목적은 지진 전, 도중 및 후에 손상 완화를 줄이기 위해 지상 운동의 특성을 실제와 가깝게 정의하는 것입니다.
엔지니어링 애플리케이션을위한 지상 모션 분석 및 시뮬레이션
지난 20 년 동안 지진에 대한 고품질 지상 모션 기록의 가용성은 전 세계적으로 증가했습니다. 따라서 지진 공학 응용 분야에서 지진 위험 연구가 중요해졌습니다. 지진 재난을 평가하고 완화하는 데 가장 중요한 열쇠는 가능한 한 현실에 가까운 지상 운동을 예측하는 것입니다. 피해 평가를위한 지진 전에 사상자를 줄이고 건물을 붕괴시키는 첫 번째 단계입니다. 지상 모션 예측은 일반적으로 그림 1과 같이 두 가지 프로세스가 있습니다.
먼저, 지진 또는 엔지니어링 기반암의 지상 모션을 시뮬레이션합니다. 이 목표를 위해 소스 정보와 지각 속도 구조를 사용합니다. 이를 소스 및 경로 효과라고합니다. 지진/엔지니어링 기반암에서 파형을 결정한 후, 퇴적물의 토양 효과를 평가하기 위해 주파수 도메인의 각 주파수에서 기반암 운동에 부위 증폭 계수를 곱하여 표면 운동을 계산할 수 있습니다. 마지막으로, 역 푸리에 변환을 적용하여 시간 영역의 표면 운동을 얻습니다.
지상 운동의 진폭은 세 가지 주요 효과, 즉 소스, 경로 및 현장 효과에 의해 제어됩니다. 그 중에서도 현장 효과는 때때로 지역 지질 및 토양 조건으로 인해 건물 손상에 주요 역할을했습니다. 지면 운동의 중요한 특성, 특히 진폭, 주파수 함량 및 지속 시간은 국부 현장 조건의 영향을받을 수 있습니다. 지역 현장 조건으로 인한 심한 피해는 1985 년 Michoacan (멕시코), 1995 Kobe (일본), 1999 Kocaeli and Duzce (터키), 2014 Iquique (Chile) 및 Nagano (일본), 2015 Gorkha (Nepal), 2016 Kumamoto (Japan)와 같은 몇 가지 큰 지진이 나타납니다. 지진 지상 운동 및 재난 완화를 추정하는 데 부지 효과를 확인하는 것은 불가피합니다.
국소 지진 위험 연구의 중요한 요점 중 하나는 표면에서 지진 또는 엔지니어링 기반암으로의 1D 속도 구조의 정의입니다. 이것은 건물의 지상 동작 영향을 추정하기 위해 현장 응답을 알아야합니다. 지역 지질학은 지진 모션 문자를 크게 수정하고 대규모 지진 동안 관찰 된 손상의 불규칙한 분포를 제어합니다. 따라서, 얕은 저속층 층은 지역의 지진지면 모션 증폭의 변화를 담당한다. 토양 구조의 이질성, 층 간의 속도 임피던스 차이, 공진 효과, 유역 아래의 층의 불규칙한 지형, 표면 지형의 영향, 비선형 토양 거동, 결함 기하학 및 S- 파 속도 (VS)의 측면 변이
의 변화를 유발합니다. .이러한 효과의 대부분은 쉽게 결정할 수 없으며 포괄적 인 연구가 필요합니다. 반면, 지진 동안 강한 운동 특성을 추정하기 위해 표면 근처 층의 구조를 추정하는 것이 중요합니다. 1 차원 (1D) 토양 프로파일은 지진 데이터 또는 주변 소음 기록을 사용하여 수직 토양 구조와 시추공 로깅을 검색하여 다른 지구 물리학 적 방법으로 얻을 수 있습니다. 토양 구조의 1D 가정은 널리 받아 들여지고 구현하기 쉽습니다. VS 구조의 추정에는 몇 개의 지진계가있는 간단한 원형 어레이 만 필요하기 때문에 미세 망토의 배열 탐색은 1D 대 프로파일 링에서 많은 인기를 얻고 있습니다 (그림 2). 마이크로 스 트리머가 수직 센서에 의해 기록되는 경우, 종종 Rayleigh 파의 분산 특성을 갖는 것으로 간주됩니다. 또한, 지진의지면 운동으로 인한 표면파 그룹 속도 분산 곡선을 사용하여 깊은 퇴적물에 대한 수평 1D 속도 구조와 초점 층에서 지구 빵 껍질을 초점 층에서 엔지니어링 기반암 또는 지진 기반암으로 결정할 수 있습니다. 영역에 대한 세부적인 3D 속도 정보가 없으면 대략적인 1D 속도 구조를 결정하면 지진 위험 연구에 대한보다 안정적인 시뮬레이션 결과를 생성하는 데 도움이됩니다.
예 :2014 년 5 월 24 일 Gokceada (북부 해) 지진 (MW 6.9, NW 터키)
의 시뮬레이션터키는 유라시아, 아라비아 및 아프리카의 세 가지 주요 지각 판 사이에 있습니다. 동쪽에서 유라시아-아라비아 대륙 충돌의 결과와에게 해의 확장 정권의 결과, 아나톨리아 판은 그림 3과 같이 두 손가락 사이에서 압착되는 수박 종자와 유사한 북쪽과 동쪽 아나톨리아 스트라이크 슬립 결함 시스템 사이에서 서쪽으로 탈출합니다.
.NAFZ (North Anatolian Fault Zone)는 지구상의 중요한 오른쪽 스트라이크 슬립 결함 중 하나입니다. 유라시아와 아나톨리아 판 사이에서 약 1,200km 길이입니다. 터키 동부에서 시작하여 마르마라의 바다를 대략 동서 방향으로 자른 다음 서쪽의 해상으로 확장됩니다. NAFZ는 ~ 25mm/yr의 균일 한 미끄러짐을 가지며 큰 지진으로 축적 된 지진 에너지를 방출합니다 (m> 7).
.우리의 연구 지역은 터키 북서부의 Marmara 지역의 서쪽 부분에 위치하고 있습니다. 따라서 마르마라 지역은 터키의 7 개 지역 중 가장 작은 지역 (해, 흑해, 중앙 아나톨리아, 지중해, 동부 아나톨리아 및 남동부 아나톨리아 지역) 중 가장 작은 지역을 가지고 있으며,이 지역은 빠르게 성장하는 국가의 지역을 포함하고 있으며, 세계에서 가장 인간적 인 도시 중 하나 인 Istanbul을 포함하여 주요 금융 및 산업 센터를 포함합니다. Marmara 지역은 파괴적인 지진으로 고통 받고 있으며 세계의 자연 위험에 대한 주요 연구 지역 인 대체위로 선정되었습니다. 역사적 기록에 따르면 파괴적인 지진 이이 지역을 자주 방문한 것으로 나타났습니다. 지난 세기, 1912 년 8 월 9 일, Murefte (MW 7.3) 지진은 서부에서 발생했으며 1999 년 8 월 17 일 Kocaeli (MW 7.4)는이 지역의 동부 지역에서 발생했습니다 (그림 3). Gokceada 지진 (2014 년 5 월 24 일, MW 6.9) 도이 지역의 서쪽에 영향을 미쳤습니다.
우리의 결정 론적 수치 시뮬레이션은 대부분의 스테이션에서 파형의 고주파 부분을 잘 재생성했습니다 (그림 4). 이 연구는 2014 Gokceada 지진의 신뢰할 수있는 합성 접지 운동을 계산하기 위해 강력한 모션 스테이션의 1D-wave 속도 구조 모델을 제공합니다. 이 지하 모델은 마르마라 해의 NAFZ를 따라 미래의 큰 지진으로 인해 강한지면 운동을 예측하는 데 효과적으로 사용될 수 있습니다.
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저주파를 시뮬레이션하기 위해 엔지니어링 기반암 아래의 적절한 1D 깊은 속도 구조의 준비의 중요성은 2014 Gokceada 지진의 1D 그라운드 모션 시뮬레이션으로 강조됩니다. 국소 부위 효과는 대부분 합성 고주파 지진도에서 대부분 성공적으로 생성되었습니다 (그림 5). 반면에 1D 시뮬레이션은 특수 사이트에서 충분한 결과를 생성 할 수 없습니다. 스테이션 아래에 지진 속도가 낮은 두꺼운 퇴적물 유역을 가진 부위는 느리고 큰 표면파를 유발할 수 있으며, 이로 인해 국부적으로 갇힌 파도의 생성으로 인해 1D 시뮬레이션에서 생성 될 수 없습니다.
이러한 결과는 2014 년 5 월 24 일 Gokceada (North Aegean Sea) Earthquake (MW 6.9)에 대한 광대역 지상 모션 시뮬레이션이라는 기사에 설명되어 있습니다. 이 작품은 도쿄 기술 연구소 (이전), Çanakkale Onsekiz Mart University (현재)의 Ozlem Karagoz가 주도했습니다.
