土耳其M7.4级地震后的岩土地震工程研究回顾(Kocaeli, Turkey, 1999)

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1 引言

2023年2月6日上午9:17:35(北京时间)，在土耳其中部(37.174°N 37.032°E)发生了M7.8级地震，震源深度17.9km，震感9级(IX)，地震烈度9级(IX)。迄今为止，已经造成超过12000人死亡。这是土耳其最近30年内发生的震级最大的地震。

过去3天内，又发生了数十次震级大于M4.5的地震，如下图所示，其中蓝色的球表示M7.8的地震。

本文简要回顾了土耳其的地震历史，特别强调了1999年M7.4地震后所作的岩土地震研究，文献回顾仅来自于GeotechSet数据集，没有参考外部资料。

2 土耳其地震历史

土耳其位于非洲板块和欧亚板块两个构造板块的交界处，由于这两个板块的相对移动，再加上几个活跃的断层穿过该国，导致该国地震活动频繁，因此有悠久的地震历史。根据ChatGPT的不完全统计，土耳其近代历史上发生过重大地震有：

(1) Izmit earthquake (1908) - M7.3, 32,700人死亡

(2) Istanbul earthquake (1939) - M7.8, 32,700人死亡

(3) Balikesir earthquake (1970) - M7.0, 1,083人死亡
(4) Bingöl earthquake (1992) - M6.5, 144人死亡

(5) Erzincan earthquake (1992) - M7.0, 600人死亡

(6) Adapazari earthquake (1999) - M6.0, 144人死亡

(7) Düzce earthquake (1999) - M7.2, 845人死亡

(8) Kocaeli Earthquake (1999) - M7.4, 17,000人死亡

近期，2021年2月26日，土耳其东部的埃拉泽省(Elazig)发生了M6.0级地震，造成大面积破坏，41人死亡。1,600多人受伤，许多建筑物被摧毁或严重损坏。

3 Dr. Bray的研究工作

1999年8月17日，土耳其的马尔马拉(Marmara)地区发生了致命的M7.4级地震，震中位于伊兹密特市(İzmit)的科贾埃利(Kocaeli)，在伊斯坦布尔东约100km处，这次地震造成了巨大的破坏和生命损失，超过17,000人死亡，50,000多人受伤，数十万人无家可归，对伊斯坦布尔(Istanbul)和阿达帕扎里市(Adapazarı)的建筑和基础设施造成了巨大的破坏。

这次地震发生后，许多研究者进行了相关的岩土地震工程研究，其中最显著的是UC Berkeley的Dr. Bray【2022 Bolton Seed Lecture---Jonathan Bray[液化引起建筑物的沉降估算]】, 他和合作者的研究工作包括：

(1999) Geotechnical Aspects of the 1999 Kocaeli, Turkey Earthquake

(1999) Zero-Displacement Lateral Spreads, 1999 Kocaeli, Turkey, Earthquake

(1999) Preliminary Report on the Geotechnical Engineeering Aspects of the August 17, 1999 Kocaeli, Turkey Earthquake

(2000) guidance and recommendation for the Izmit Bay Crossing Project, Turkey

(2000) Kocaeli, Turkey Earthquake of August 17, 1999 Reconnaissance Report

(2001) Ground Failure In Adapazari, Turkey

(2001) Documenting Incidents of Ground Failure Resulting from the August 17,1999 Kocaeli, Turkey Earthquake

(2002) Seismic Performance of Ground and Buildings in Adapazari, Turkey

(2002) Liquefaction and Ground Failure Deformation Data in Turkey

(2002) Lessons Learned from Recent Earthquakes in Turkey and Taiwan

(2002) Correlation Between Ground Failure And Soil Conditions In Adapazari, Turkey

(2002) Liquefaction-Induced Ground Deformations at Hotel Sapanca During Kocaeli (Izmit)-Turkey Earthquake

(2003) Ground Failure and Building Performance in Adapazari, Turkey

(2004) Building Response in Adapazari, Turkey

(2004) Performance of Buildings over Liquefiable Ground in Adapazari, Turkey

(2004) Liquefaction Induced Lateral Spreading at Izmit Bay During the Kocaeli (Izmit) – Turkey Earthquake

(2004) Subsurface Characterization at Ground Failure Sites in Adapazari, Turkey

(2004) Comparing Loss Estimation with Observed Damage in a Zone of Ground Failure: A Study of the 1999 Kocaeli Earthquake in Turkey

(2004) The Ground Failure Component of Earthquake Loss Estimations: A Case Study of Adapazari, Turkey

(2005) Insights from Soil Structure Interaction Analyses of Buildings in Adapazari, Turkey

(2006) Strong Ground Motions and Damage Patterns from the 1999 Duzce Earthquake in Turkey

(2009) Performance of Buildings in Adapazari during the 1999 Kocaeli, Turkey Earthquake

(2017) Turning Disaster into Knowledge

4 其它人的研究工作

除了上述UC Berkeley的研究工作外，也有其它研究者对1999年的土耳其地震进行了岩土地震工程研究，主要包括：

(1999) Structural Damage: Kocaeli, Turkey Earthquake, August 17, 1999

(2002) Impact of liquefaction on coastal structures in the 1999 Kocaeli, Turkey earthquake

(2003) Modification of the liquefaction potential index and liquefaction susceptibility mapping for a liquefaction-prone area (Inegol, Turkey)

(2007) Soils and liquefaction data on 1999 Kocaeli, Turkey Earthquake

(2009) Zero displacement lateral spreads, 1999 Kocaeli Turkey Earthquake

(2010) Effective Stress Based Numerical Assessment of Liquefaction-Induced Landslide at Degirmendere Cape, Izmit Bay during Koaceli (Izmit)-Turkey Earthquake

Kontoe等人(2008, Case study on seismic tunnel response. Canadian Geotechnical Journal, 45, 1743-1764.) 对Bolu公路的双隧道进行了案例研究，该隧道在1999年土耳其的Duzce地震中发生了破坏。他们通过进行静态和全动态的平面应变有限元分析，来研究隧道的地震反应，将计算结果与震后现场观测结果进行了比较。此外，也比较了动态分析与准静态弹塑性分析的结果。URS (2006, Dynamic Stability Analysis Of Estates Dam, Oakland, California)在为加州一个大坝所作的研究报告中，提到了1999年土耳其的地震，给出了该地震位移、速度和加速度随时间变化的图形。