رفتار لرزه ای دیوارهای ساحلی سپری
با توجه به نقش استراتژیك سازه‌های ساحلی در اقتصاد كشور و واقع شدن ایران در منطقه زلزله خیز، مطالعه رفتار لرزهای دیوارهای ساحلی دارای اهمیت زیادی است. آسیب‌های مشاهده شده طی زلزله‌های اخیر نظیر زلزله كوبه ژاپن ۱۹۹۵ و چیچی تایوان ۱۹۹۹ نشان می‌دهد تغییر مكان‌های بزرگ دیوارهای ساحلی و خرابی‌های ناشی از آن عمدتاً به علت تغییر شكل یك لایه نرم یا روانگرا شدن لایه / لایه‌های خاكریز یا پی دیوارها بوده است.
در مقابل در شرایطی كه خاكریز و خاك پی دچار روانگرایی نشده‌اند، دیوارها رفتار ایمنی طی زلزله بروز داده‌اند. با این حال چون خاك‌های ساحلی و رسوبات دریا اغلب دارای تراكم كم تا متوسط هستند، احتمال وجود لایه‌های مستعد روانگرایی در خاكریز یا خاك پی زیاد است و لحاظ كردن اثر این لایه‌ها در پیش‌بینی رفتار لرزهای دیوارهای ساحلی ضروری است. دیوارهای سپری مهار شده نوع رایجی از دیوارهای ساحلی هستند كه پایداری آنها در مقابل فشار جانبی خاك و آب توسط اجزای سازه‌ای شامل سپر، مهار و میله مهاری همچنین توسط فشار جانبی غیرفعال خاك در جلوی بخش مدفون دیوار تأمین می‌شود. رفتار استاتیكی این سازه‌ها بر اساس روش‌های متداول برآورد فشار جانبی خاك در حالات حدی و برقراری روابط تعادل نیرو و لنگر با روش پای مفصلی یا پای گیرداری بررسی می‌شود. با این حال رفتار دینامیكی دیوارهای مهار شده از پیچیدگی بیشتری برخوردار است. علت اصلی این پیچیدگی تعدد عوامل مؤثر بر رفتار و تأثیرگذاری متقابل آنها بر همدیگر است. در واقع، پاسخ این سازه‌ها علاوه بر عملكرد اجزای سازه‌ای، به شدت به رفتار دینامیكی خاك نسبت به حركت ورودی وابسته است.
عملكرد لرزهای این دیوارها بر اساس قابلیت بهره‌برداری و میزان آسیب‌های سازه‌ای ناشی از تنش‌ها، از قبیل جابه جایی تعریف می‌شود. پارامترهای مربوطه شامل جابه‌جایی‌های مناطق مهم مانند جابه جایی سپر و عرشه، جابه‌جایی مهارها، ترك خوردگی خاك اطراف مهار و تنش‌های اجزای سازه‌ای مانند تنش‌های سپر در منطقه بالایی و مدفون، تنش كابل مهاری و تنش در مهارها است.
به منظور طراحی بر مبنای عملكرد، لازم است معیارهای آسیب با انتخاب مناسبی از عوامل فوق تعریف شوند. همچنین روند مطلوب خرابی با افزایش سطح بار زلزله نیز برای این دیوارها باید تعریف شود. به عنوان مثال در صورتی كه تعمیر سپر دشوارتر از تعمیر مهار باشد، لازم است تسلیم مهار قبل از تسلیم سپر اتفاق افتد. با توجه به این كه معمولاً تعمیر بخش مدفون دیوار بسیار مشكلتر است، این بخش باید مقاومت لرزهای بالاتری داشته باشد. همچنین باید از شكست ترد سپر، شكست كابل مهاری و گسیختگی مهار جلوگیری شود. پایداری سازه‌های مذكور علاوه بر ویژگی‌های بخش‌های سازه‌ای (سپر، میله مهاری و مهار) به شرایط ژئوتكنیكی بستر و خاكریز نیز وابسته است. به طور كلی می‌توان سه مد گسیختگی را برای این سازه‌ها در نظر گرفت. با وقوع شكست در میله مهاری یا سپر، گسیختگی مجموعه در رده تغییر شكل/گسیختگی میله مهاری/سپر قرار می‌گیرد. گسیختگی مجموعه به نام تغییر شكل گسیختگی در مهار خوانده می‌شود. اما در شرایطی كه خاك اطراف طول مدفون نتواند از در رفتن پای دیوار جلوگیری نماید گسیختگی از نوع گسیختگی بخش مدفون خواهد بود.
بر اساس مطالعات میدانی، قرارگیری لایه مستعد روانگرایی در بخش‌هایی از خاكریز یا خاك زیرین به تغییر شكل‌های بسیار بزرگتر منجر می‌شود. علاوه بر دیوارهای موجودی كه بدون توجه به خطر روانگرایی در خاك‌های مستعد روانگرایی احداث شده‌اند، موارد عملی متعددی از ظهور چنین لایه هایی در بخش‌های حساس دیوار ساحلی وجود دارد. زیرا با توجه به این كه دیوارها اغلب دارای طول قابل ملاحظه هستند، تغییر اجتناب‌ناپذیر نوع لایه‌ها می‌تواند باعث قرارگیری لایه مستعد روانگرایی در یك یا چند بخش حساس سازه شود.
نتایج بیانگر آن هستند كه در صورت وجود لایه مستعد روانگرایی در اطراف ریشه دیوار، خاك جلوی ریشه در سمت دریا، به علت تنش مؤثر اولیه كوچكتر و وجود تنش برشی استاتیكی اولیه، دچار افزایش شدید نسبت اضافه فشار آب حفره‌ای می‌شود. به علت بروز روانگرایی در جلوی ریشه و بزرگ بودن فشار جانبی وارد بر پشت ریشه، احتمال بروز مود گسیختگی بخش مدفون بسیار افزایش می‌یابد. عامل اصلی بروز چنین شكستی، زایل شدن اثر تكیه‌گاهی خاك اطراف بخش مدفون و اعمال لنگر محرك در این بخش تشخیص داده شد.
وابستگی شدید تغییر مكان‌ها به شتاب پایه و فركانس حركت ورودی، اهمیت این دو عامل را در رفتار لرزهای مجموعه نشان می‌دهد. اعمال شتاب پایه بزرگتر به جابه‌جایی‌های بزرگ منجر می‌شود. در حالی كه میزان جابه‌جایی‌ها با افزایش فركانس حركت ورودی كوچكتر می‌شود. با بهسازی خاك دو طرف ریشه علاوه بر جلوگیری از گسیختگی بخش مدفون، جابه‌جایی تاج و پای دیوار به طور قابل توجهی كاهش می‌یابد. تأثیر بهسازی طرفین ریشه در كاهش جابه جایی پای دیوار بیشتر از كاهش جابه جایی تاج دیوار است.
