آموزش و فناوری

آشنایی با زلزله القایی

بر اساس علم زلزله‌شناسی، زمین‌لرزه‌ها هنگامی بروز می‌کنند که تنش‌های زمین ساختی در طول یک گسل انباشته شوند تا به یک نقطه بحرانی برسند، و ناگهان تنش‌ها تخلیه می‌شوند.

آشنایی با زلزله القایی

زلزله‌های مصنوعی را زلزله‌های تحریک‌شده می‌نامند که ناشی از عوامل طبیعی نبوده و در دهه‌های اخیر به دلیل عملکردهای بشر روی پوسته زمین رخ‌داده‌اند. بنابراین باید انتظار داشت که مراکز این نوع زلزله‌های کاذب در نواحی فعالیت‌های انسان‌ها و حوالی آن قرار گیرد.

این حرکات معمولاً با آشفتگی و بر هم زدن موازنه طبیعت همراه بوده است و نسبت مستقیمی بین زلزله‌های تحریک‌شده و فعالیت‌های انسانی وجود دارد. در این سال‌ها زلزله‌هایی ثبت‌شده‌اند که منشأ آنها حرکات تکتونیکی زمین یا فعالیت آتشفشان‌ها نبوده است. بزرگی آنها اغلب متوسط بوده اما در چند موردی بیش از ۶ ریشتر نیز ثبت‌شده‌اند و باعث ایجاد خسارات و صدمات مالی و جانی بسیاری گشته‌اند.

یکی از عمده‌ترین عوامل ایجادکننده زلزله‌های مصنوعی (زلزله القایی) مخازن و دریاچه‌های سدهای بزرگ می‌باشد که مخازن آنها بیش از ۸۰ تا ۱۰۰ متر عمق دارند. در حقیقت انسان با ایجاد سد بر روی رودخانه، وضعیت طبیعی محیط را که طی سالیان دراز حاصل‌شده است برهم میزند و فشارهایی را به لایه های زیرین آن وارد می‌سازد که تا قبل از آن را تجربه نکرده است و طبیعتاً اگر نیروهای قابل‌توجهی به زمین زیر دریاچه و کوه‌های اطراف وارد شود در ابتدا با رفتار جنس مصالح خود آن را به‌صورت انرژی جنبشی ذخیره کرده و اگر میزان بارهای وارده بیشتر از تحمل و تنش مصالح باشد آن را همانند انتشار امواج ارتجاعی آزادکرده که باعث زمین‌لرزه‌های مصنوعی می‌شود.

بنابراین در صورت وجود شرایط خاص زمین ساختی و زمین‌شناسی، ساختن سدهای بزرگ و تشکیل دریاچه‌های عمیق در پشت سدها موجب بروز زلزله یا تغییراتی در میزان فعالیت لرزه‌ای مناطق اطراف می‌شود. حتی در مناطقی که از نظر زلزله‌خیزی قبال باثبات و آرام شناخته‌شده‌اند، در پاره‌ای از موارد ایجاد دریاچه‌های مصنوعی ممکن است باعث تحریک مکانیسم جنبش‌های کوه‌زایی، انباشت تنش، و در نتیجه رهایی تنش‌های انباشته‌ای شود که گاهی به‌صورت زلزله نمود می‌یابد.

لرزه‌خیزی القایی ناشی از آبگیری سد

به‌طورکلی ساخت سد به‌صورت زیر میدان تنش طبیعی را تغییر می‌دهد:

  1. واردکردن وزن اضافه ناشی از بارگذاری ارتفاع آب پشت سد
  2. افزایش فشار آب منفذی در سطح شکستگی‌ها
  3. کاهش اصطکاک سطح گسل‌ها به خاطر نقش نرم‌کنندگی و روغن‌کاری آب

عوامل مهمی که در بروز این‌گونه زلزله‌هایی مؤثر است:

  • شرایط مخزن سد و نحوه ذخیره آب
  • روند افزایش ارتفاع آب، به‌ویژه افزایش سریع بعد از یک دوران طولانی رکود نسبی در تغییرات آن
  • رسیدن سطح آب ذخیره‌شده به بالاترین حد
  • مدت‌زمانی که آب دریاچه در بالاترین حد نگه‌داشته می‌شود
  • ایجاد چاه‌های بهره‌برداری و تزریق آب
  • انفجارت هسته‌ای
  • انفجار و باربرداری معادن
  • ویژگی‌های زمین‌شناسی، زمین ساختی، زلزله‌شناسی
  • وجود درزها و منافذ در لایه‌های زیر دریاچه سد

مراکز این زمین‌لرزه‌های کاذب در سدها معمولاً در کف مخزن و یا در مجاورت آن و در فاصله کانونی تا عمق ۱۰ کیلومتری قرار دارد. نمونه یکی از این زمین‌لرزه‌های مصنوعی زلزله سد کوینا در هندوستان که با بزرگی شش و نیم ریشتر در سال ۱۹۶۷ میلادی رخ‌داده است. این زلزله در منطقه‌ای به شعاع ۴۰۰ کیلومتر احساس شد و در ناحیه‌ای به شعاع ۶۰ کیلومتر باعث تخریب گردید.

در میان علل و عواملی که باعث ایجاد زمین‌لرزه‌های مصنوعی بر اثر ایجاد سدهای بزرگ می‌شود نکات زیر ضروری است:

  1. کاهش مقاومت سنگ‌ها و صخره‌ها در اثر جذب آب
  2. گسترش ترک ناشی از تراوش آب و افزایش فشار آب مخزن
  3. کاهش اصطکاک در ناحیه شکست تحت تأثیر فشار آب مخزن
  4. تغییر تعادل وزنی در پوسته زمین ناشی از نیروهای زیاد مخزن

در شرایطی که سدی در نزدیک گسل‌های فعال احداث‌شده باشد، نفوذ آب در سطوح جدائی گسل‌ها سبب لغزنده شدن آنها می‌شود و به‌این‌ترتیب، جابجایی کمر بالا و کمر پایین گسل نسبت به یکدیگر آسان‌تر صورت می‌گیرد. به علاوه نفوذ آب به طبقات پایین‌تر باعث افزایش فشار بین منافذ سنگ‌های موجود در عمق می‌شود. به این سبب فشار هیدرولیکی ناشی از تشکیل دریاچه‌های مصنوعی در لایه‌ها و طبقات متمرکز و متراکم شده، و به وقوع زمین‌لرزه کمک می‌کند.

بزرگی زلزله القایی

معمولاً بزرگی زلزله‌های القایی کم است و خیلی کمتر از زلزله مبنای طراحی در سدها می‌باشد، لذا زلزله‌های مزبور به‌طور مستقیم تأثیری در پایداری سدها ندارند، اما وقوع زلزله‌های مکرر با بزرگی پایین ممکن است منجر به سست شدن دامنه‌ها و وقوع لغزش در داخل مخزن و اطراف آن گردد، یا وقوع زلزله‌های کوچک روند لرزه‌خیزی منطقه را تغییر دهند، لذا از این نظر مطالعه زلزله‌های القایی سدها اهمیت دارد.

برای مثال تنها در سال ۲۰۱۴، ۶۵۹ زلزله القایی ناشی از احداث سد با شدت بیش از ۳ ریشتر در آمریکا رخ‌داده است که افراد بسیاری در نواحی سد آن را حس کرده‌اند.

زلزله‌های القاء شده در مخازن آب به‌طورکلی به دو صورت اولیه و طولانی شده رخ می‌دهند که هرکدام مکانیزم خاص خود را دارند. در نوع اولیه افزایش تعداد زلزله در سطوح قبلی آب رخ می‌دهد و به همراه یا فقدان لرزه‌ای در قسمت‌های عمیق مخزن می‌باشد. در این حالت با زمان از تعداد و بزرگی زلزله‌ها کاسته می‌شود.

در نوع طولانی شده زلزله‌ها در بخش‌های عمیق مخزن و در نواحی اطراف آن رخ می‌دهند. در این حالت بدون کاهش در تعداد یا بزرگی، زلزله‌ها برای مدت‌های طولانی ادامه می‌یابند. بزرگ‌ترین زلزله زمانی رخ خواهد داد که سطح آب مخزن به بالاترین حد ممکن برسد. تأخیر زمانی بین پر شدن کامل مخزن تا شروع زلزله‌ها بسته به خصوصیات مخزن و خواص سایت محلی ممکن است از چندین ماه تا چندین سال طول بکشد.

برچسب ها
نمایش بیشتر

محمد احمدی اکبری

مؤسس و مدیر عمران آنلاین | کارشناسی مهندسی اجرایی عمران

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

بستن