Skred forårsaket av jordskjelv Inger-Lise Solberg Institutt for geologi og bergteknikk, NTNU

Innhold Introduksjon Typer skred som kan utløses av jordskjelv Seismisk skråningsstabilitet Eksempler på skred utløst av jordskjelv

1. Introduksjon Skred former landskapet Skred går ofte der stabiliteten var dårlig før jordskjelvet Skredets omfang avhengig bl.a. av Skråningens geometri Materialegenskaper

Eksempler på jordskjelv som forårsaket skred 1964: Jordskjelvet i Alaska Perioden 1964 – 1980: Flere jordskjelv i Japan 1920: Jordskjelvet i Haiyan i Kina

2. Typer skred som kan utløses av jordskjelv Faktorer som påvirker stabiliteten Geologi Hydrologi Topografi Klima Forvitring Bruk av terrenget Klassifisering av skred Bruddskred / oppløsninsskred Sammenhengende skred Lateral spredning og ”flows”

Klassifisering av skred Bruddskred / oppløsningsskred (Disrupted slides and falls) Steinsprang (Rock falls) Steinutglidninger (Rock slides) Store steinskred (Rock avalanches) Mindre jordskred (Soil falls) Jordutglidninger (Disrupted soil falls) Store jordskred (Soil avalanches) Går i bratt terreng, kan ha ekstremt høy hastighet

Klassifisering av skred Sammenhengende skred (Coherent slides) ”Slumpskred” av stein og jord (Rock and soil slumps) Utglidninger av stein- og jordblokker (Rock and soil block slides) Langsomme jordutglidninger / jordsig (Slow earth flows) Går i moderat til bratt terreng, har middels hastighet

Klassifisering av skred Lateral spredning og ”flows” (Lateral spreads and flows) Lateral spredning involverer ofte jord som kan likvifiseres og / eller sensitive leirer ”Flows” er et skred med høyt væskeinnhold Går i slakt terreng, kan ha ekstremt høy hastighet

Klassifisering av skred ML Beskrivelse 4,0 Steinsprang, steinutglidninger, mindre jordskred, jordutglidniger 4,5 Jord ”slumps”, utglidninger av jordblokker 5,0 Stein ”slumps”, utglidninger av steinblokker, jordsig, ”lateral spreads” 6,0 Store steinskred 6,5 Store jordskred

Klassifisering av skred Maksimal episentrisk avstand for ulike typer skred; ------ ”disrupted falls and slides”, ·־ ·־ ·־ ·־ ”coherent slides”, og _____ ”lateral spreads and flows” (Kramer 1996)

Klassifisering av skred Område påvirket av skred for jordskjelv med ulike størrelser (Kramer 1996)

3. Seismisk skråningsstabilitet Sikkerhetsfaktor: F = Stabiliserende krefter / Drivende krefter Påvirket av den statiske stabiliteten Deles inn i to hovedkategorier: Treghetsustabilitet (Inertial instability) Stabilitetssvekkelse (Weakening instability)

A Treghetsustabilitet (Inertial instability) Jordskjelv  normal- og skjærspenninger settes opp langs et potensielt bruddplan Dette kommer i tillegg til den eksisterende statiske skjærspenningen Hvis de dynamiske spenningene overgår skjærstyrken i jorda  inertial instability

A Treghetsustabilitet (Inertial instability) Analyse av treghetsustabilitet Pseudostatisk analyse (Pseudostatic analysis) Newmark blokkanalyse (Newmark sliding block analysis) Makidisi – Seed analyse (Makidisi – Seed analysis) Spenningsdeformasjon analyse (Stress-deformation analysis)

A Treghetsustabilitet (Inertial instability) Pseudostatisk analyse (Pseudostatic analysis) Konstant horisontal og / eller vertikal akselerasjon til en potensielt ustabil masse. Treghetskreftene som induseres øker de drivende kreftene. Stabiliteten uttrykkes som en pseudostatisk sikkerhetsfaktor ut fra grensebetingelser ved likevekt. ”Yield acceleration” – begynnende brudd Jordskjelvinduserte akselerasjoner varierer med tid  ulike pseudostatiske sikkerhetsfaktorer

A Treghetsustabilitet (Inertial instability) Newmark blokkanalyse (Newmark sliding block analysis) Forutsi permanent forskyvning i en skråning i forhold til enhver massebevegelse

A Treghetsustabilitet (Inertial instability) Newmark blokkanalyse (Newmark sliding block analysis) Den totale forskyvningen er avhengig av hvor mye og hvor lenge ”yield acceleration” blir oversteget, og hvor ofte det skjer Det vil ikke bli noen permanent forskyvning hvis denne akselerasjon aldri blir oversteget

A Treghetsustabilitet (Inertial instability) Makidisi - Seed analyse Basert på blokkanalyse av damanlegg. Hvis disse er kjent: Vibrasjonsperioden til anlegget Skråningens ”yield acceleration”  enkle diagram kan brukes for å estimere permanente forskyvninger som følge av jordskjelv.

A Treghetsustabilitet (Inertial instability) Spenningsdeformasjon analyse (Stress-deformation analysis) En type dynamiske Endelig element analyser (finite element analysis). Ulike tilnærminger: Tøyningspotensial (Strain potential) Stivhetsreduksjon (Stiffness reduction) Ikke-lineær analyse (Nonlinear analysis)

B Stabilitetssvekkelse (Weakening instability) Jordskjelvinduserte spenninger og tøyninger  reduserer skjærstyrken i jorda Skjærstyrken < den statiske og dynamiske skjærspenningen som dannes ved jordskjelv  stabilitetssvekkelse Kan få poretrykksoppbygging og /eller strukturell forstyrrelse Assosieres ofte med likvifisering Kan inndeles i: Strømningsbrudd (Flow failure) Deformasjonsbrudd (Deformation failure)

B Stabilitetssvekkelse (Weakening instability) Strømningsbrudd (Flow failure) Skjærstyrken < den statiske skjærspenningen som behøves for å beholde likevekten i skråningen. Det kan dannes store, plutselige deformasjoner.

B Stabilitetssvekkelse (Weakening instability) Deformasjonsbrudd (Deformation failure) Skjærstyrken til jorda er redusert  midlertidig overgått av de jordskjelvinduserte skjærspenningene. Oppstår som en serie ”pulser” av permanent forflytning som opphører på slutten av rystelsene fra jordskjelvet. Lateral spredning. Gir som regel mindre deformasjoner enn strømningsbrudd.

4. Eksempler på skred utløst av jordskjelv Jordskjelvet i Alaska i 1964 Skred utløst av jordskjelv 4550 år B.P.?

Jordskjelvet i Alaska i 1964 28. mars 1964 Prince William Sound Ms = 8,4, Mw = 9,2 , varighet: 3 min. Hele Alaska, deler av Canada og sør til Washington kunne kjenne skjelvet. 131 mennesker omkom Ødeleggelser for 311 mill. dollar

Jordskjelvet i Alaska i 1964 Store ødeleggelser på grunn av skred og likvifisering

Jordskjelvet i Alaska i 1964 ”Lateral spredning” i bakken under vegfyllingen  fyllingen ble revet fra hverandre

Skred utløst av jordskjelv 4550 år B.P.? Spor etter store skred og deformert terreng øst i Ottawa

Skred utløst av jordskjelv 4550 år B.P.? Paleokanaler i marin leirig silt med spor etter mange store skred 15 skredgroper er datert (radiokarbon) til rundt 4550 år B.P. Kanalene var forlatt flere tusen år før skredene gikk Tørt klima i perioden

Skred utløst av jordskjelv 4550 år B.P.? Område i nærheten: ujevnt terreng Dypt grunnfjellsbasseng fylt med omrørte sensitive masser Datering: 7060 år B.P. Årsak: trolig jordskjelv

Skred utløst av jordskjelv 4550 år B.P.? Ut fra disse punktene: Det var trolig et jordskjelv i år 7060 B.P. Tørt klima rundt år 4550 B.P. Paleokanalene forlatt lenge før år 4550 B.P.  Styrker teorien om at jordskjelv utløste skredene rundt år 4550 B.P.

Takk for oppmerksomheten