Investigation of soil behaviour in the Gediz Graben by stochastic strong ground motion simulation

Stokastik kuvvetli yer hareketi simülasyonu ile Gediz Grabeninde zemin davranışlarının incelenmesi

Abstract

Determination of source, path and site characteristics in the Western Anatolia Region, which is one of the most seismically and tectonically active continental regions in the world, is a very important issue in the sense of scaling the seismic hazard of a possible large earthquake. For that reason, the soil behavior of the sedimentary fills of the Gediz Graben in the region was investigated. At first, site amplifications and natural resonance frequencies of the two sites (IZM/İzmir and BRN/Bornova stations) in Izmir were determined using micro and moderate sized earthquake data from two accelerometers operated by the Turkish National Strong Motion Network. After that, the detailed geology, stratigraphy, seismic reflection, gravity, resistivity, hydrogeology, water supply and well-logging studies in the graben were examined in order to obtain vertical distributions of average velocity and regional (anelastic) attenuation values for the sedimentary fill of the Gediz Graben. The Estimated vertical velocity and anelastic attenuation distributions were used as input parameters for the Quarter-Wavelength Approximation in order to determine an average site amplification function. Utilizing these amplification values, the Peak Ground Acceleration (PGA) and Spectral Acceleration (5% damped spectral acceleration, SA) values of a hypothetical earthquake, with Mw=7.0 and hypocentral depth=10 km, were simulated in order to see the interaction between structures and this event, at different distances on the sedimentary fill of the Gediz Graben. The results implied that an obtained maximum PGA value is 0.42 g and the maximum horizontal SA value is 1.2 g at 0.3 sec at the epicentral location of the hypothetical earthquake. Dominant periods are 0.3 sec for hypocentral distances of 10-30 km and 0.5 sec for the hypocentral distance of 100 km in the Gediz Graben.

Özet

Tektonik yapısı ve depremselliği ile dünya üzerindeki aktif kıtasal bölgelerden biri olan Batı Anadolu'daki, kaynak, ortam ve zemin parametrelerinin belirlenmesi oluşacak büyük bir depremin tanımlaması ve meydana getireceği hasarın ölçeklenmesi açısından önemlidir. Bu çalışmada, Gediz Grabeni dolgu birimi zemin davranışını incelenmiştir. İlk olarak, Ulusal Kuvvetli Yer Hareketi Kayıt Şebekesi, İzmir (İZM) ve Bornova (BRN) istasyonlarına ait mikro ve orta büyüklükteki ivme kayıtları kullanılarak, istasyonların üzerinde bulundukları yerel jeolojik koşullara ait, zemin büyütmesi ve doğal rezonans frekansı belirlenmiştir. Daha sonra, Gediz grabeni için, derinliğin fonksiyonu olarak, ortalama bir hız ve bölgesel sönüm parametresi tanımlamak amacıyla, bölgeye ait detay jeoloji haritaları, jeolojik ve stratigrafik kesitler, sismik yansıma, gravite, rezistivite, hidrojeoloji, sondaj ve kuyu loğu çalışmaları incelenmiştir. Elde edilen bilgiler, Çeyrek Dalga Boyu Yaklaşımı Metodu için girdi verisi olarak kullanılarak, graben dolgu biriminin yaratacağı zemin büyütme değerleri hesaplanmıştır. Bu büyütme değerleri kullanılarak, Gediz Grabeni üzerinde olması muhtemel, moment büyüklüğü Mw=7.0 olan bir depremin graben dolgu birimi üzerinde, farklı uzaklık ve periy otlardaki yapılarla etkileşiminin ne olacağı, pik ivme ve spektral ivme değerleri hesaplanarak, modellenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre; Gediz Grabeninde oluşacak Mw=7.0 moment büyüklüğü ve 10 km derinliğindeki olası bir depremin üreteceği maksimum pik ivme değeri 0.42 g'dir. Depremin merkez üstünde, 0.3 sn periyodundaki yapılara etkiyecek maksimum yatay ivme yükü, 1.2 g'dir. Ayrıca, Gediz Grabeni için elde edilen spektral ivme değerlerinin, odak uzaklığı 10 ve 30 km olan depremler için 0.3 sn ve 100 km için 0.5 sn periyot değerlerinde en büyük olduğunu görmekteyiz.