Η παρούσα εργασία αφορά στην παραμετρική διερεύνηση των επιδράσεων κοιλάδας και τοπογραφίας ανάγλυφου στη σεισμική κίνηση του εδάφους, με έμφαση στη σύζευξη μεταξύ των δύο φαινομένων. Για το σκοπό αυτό εκτελέστηκαν διδιάστατες αριθμητικές αναλύσεις σεισμικής εδαφικής απόκρισης για ομοιόμορφες, συμμετρικές, τραπεζοειδείς κοιλάδες με οριζόντιες και κεκλιμένες εξάρσεις βραχώδους υπόβαθρου επί ιξώδο-ελαστικού εδάφους με τη μέθοδο των πεπερασμένων διαφορών (FLAC, Itasca Inc 2005). Όλες οι κοιλάδες είχαν λόγο πλάτους προς πάχος B/H=10, αλλά σε κάθε περίπτωση είχαν διαφορετικές μηχανικές ιδιότητες για το έδαφος και τον βράχο. Οι διεγέρσεις που χρησιμοποιήθηκαν ήταν κατακορύφως προσπίπτοντα κύματα SV με χρονοϊστορίες που βασίστηκαν σε σεισμική καταγραφή του σεισμού του Αιγίου (1995). Η πραγματική χρονοϊστορία τροποποιήθηκε κατάλληλα έτσι ώστε να επιτευχθεί η επιθυμητή δεσπόζουσα περίοδος, η οποία κυμάνθηκε από 0,1 έως 0,4 δευτερόλεπτα (σύνηθες εύρος για διέγερση σε αναδυόμενο βράχο).   

Η κάθε διδιάστατη ανάλυση συνοδεύτηκε από δύο μονοδιάστατες αναλύσεις σεισμικής απόκρισης υπό την ίδια διέγερση: την 1D_soil και την 1D_rock. Η πρώτη αφορά στην προσομοίωση της απόκρισης μιας εδαφικής στρώσης πάχους H επί βραχώδους υπόβαθρου, ενώ η δεύτερη μελέτησε την απόκριση μιας ομοιόμορφης στήλης βραχώδους υποβάθρου. Ιδιαίτερη προσοχή δόθηκε στην πυκνή διακριτοποίηση του κανάβου και στις κατάλληλες συνοριακές συνθήκες στο κάθε προσομοίωμα. Συγκεκριμένα, στο κάτω όριο του καννάβου τοποθετήθηκαν αποσβεστήρες και στην οριζόντια και στην κατακόρυφη διεύθυνση, ενώ στα πλευρικά όρια χρησιμποιήθηκαν στοιχεία ελεύθερου πεδίου, ώστε να μην αλλοιωθούν τα αποτελεσματα λόγω τεχνιτών ανακλάσεων. Για τον ίδιο λόγο, η σεισμική διέγερση στην βάση τέθηκε ως χρονοϊστορία διατμητικών τάσεων στο κάτω οριζόντιο σύνορο του καννάβου. Η υστερητική απόσβεση των γεωϋλικών προσομοιώθηκε μέσω της απόσβεσης τύπου Rayleigh, η οποία βαθμονομήθηκε κατάλληλα ώστε να παρέχει τον επιθυμητό λόγο απόσβεσης ξ = 5% στις σημαντικές συχνότητες του προβλήματος, δηλαδή μεταξύ της δεσπόζουσας συχνότητας διέγερσης και της θεμελιώδους ιδιοσυχνότητας της εδαφικής στήλης πάχους H. Προκειμένου να προσδιοριστεί η επίδραση που οφείλεται αποκλειστικά σε φαινόμενα κοιλάδας και τοπογραφίας ανάγλυφου, ορίσθηκαν οι λόγοι γεωμορφικής επιδείνωσης AS_ah και AS_av σε κάθε σημείο της επιφάνειας του εδάφους και για την οριζόντια και την παρασιτική κατακόρυφη επιτάχυνση, αντίστοιχα. Συγκεκριμένα, και για τις δύο κατευθύνσεις, ο λόγος γεωμορφικής επιδείνωσης για κάθε περίοδο κατασκευής T ορίζεται ως ο λόγος της φασματικής επιτάχυνσης που υπολογίστηκε από την διδιάστατη ανάλυση έναντι της αντίστοιχης φασματικής τιμής από την αρμόζουσα μονοδιάστατη ανάλυση: 1D_soil εάν το σημείο βρίσκεται στην επιφάνεια του εδάφους και 1D_rock εάν το σημείο βρίσκεται στην επιφάνεια του βράχου.   

Αρχικά, διερευνήθηκαν οι επιδράσεις της τοπογραφίας του αναδυόμενου βραχώδους υπόβαθρου στην σεισμική απόκριση της κοιλάδας. Συνολικά μελετήθηκαν 23 συνδυασμοί κοιλάδας-τοπογραφίας βραχώδους υπόβαθρου- σεισμικής διέγερσης. Ταυτόχρονα, εξετάστηκαν οι επιδράσεις της δεσπόζουσας περιόδου της διέγερσης T_e, των γωνιών κλίσης της κοιλάδας s και των πρανών του αναδυόμενου βραχώδους υπόβαθρου i, του ύψους του αναδυόμενου υπόβαθρου H_t, και του λόγο εμπέδησης εδάφους-βράχου a. Τα αποτελέσματα από όλες τις αναλύσεις για κοιλάδες με οριζόντιες εξάρσεις βραχώδους υπόβαθρου ήταν συμβατά με τα σχετικά αποτελέσματα στην βιβλιογραφία. Αυτό σημαίνει ότι η γεωμορφική επιδείνωση εντός της κοιλάδας είναι πιο έντονη για περιόδους κατασκευής T κοντά στη δεσπόζουσα περίοδο της διέγερσης T_e και αυξάνονται με την αύξηση της γωνίας κλίσης της κοιλάδας s και τη μείωση του λόγου εμπέδησης a. Για κοιλάδες με κεκλιμένες εξάρσεις βραχώδους υπόβαθρου παρατηρήθηκε ότι οι φασματικοί λόγοι γεωμορφικής επιδείνωσης AS_ah και AS_av εντός της κοιλάδας επηρεάζονται από το ύψος των πρανών H_t, ιδίως για διεγέρσεις χαμηλής συχνότητας, αλλά παραμένουν πρακτικά ανεπηρέαστοι από τη γωνία κλίσης των βραχώδων πρανών i.    

 Με βάση τις προαναφερθείσες αναλύσεις, εισήχθη ποσοτικός προσδιορισμός των επιδράσεων της κεκλιμένης τοπογραφίας αναδυόμενου βραχώδους υπόβαθρου στη σεισμική απόκριση της κοιλάδας για T = 0s. Πιο αναλυτικά, ορίστηκαν διορθωτικοί συντελεστές CF_h και CF_v σε κάθε σημείο της επιφάνειας της κοιλάδας ως ο λόγος των φασματικών τιμών AS_ah(T=0) και AS_av(T=0), αντίστοιχα, για τις περιπτώσεις κεκλιμένου αναδυόμενου βραχώδους υπόβαθρου προς τις αντίστοιχες τιμές AS_ah(T=0) και AS_av(T=0) που αφορούν στις περιπτώσεις οριζόντιου υποβάθρου. Διαπιστώθηκε ότι οι τιμές του CF_h εντός της κοιλάδας κυμαίνονται μεταξύ 0,7 και 1,06, κατά μέση τιμή, ενώ οι μέσες τιμές του CF_v κυμάνθηκαν μεταξύ 0,9 και 1,4. Γενικά, οι διορθωτικοί συντελεστές CF_h και CFv καθίστανται πιο σημαντικοί για υψηλότερες και απότομες εξάρσεις βραχώδους υπόβαθρου (π.χ. H_t = 100m, i = 45^o), ιδιαίτερα για την παρασιτική κατακόρυφη επιτάχυνση.   

Στη συνέχεια, εξετάστηκε το αντίστροφο πρόβλημα, δηλαδή η επίδραση της κοιλάδας στη σεισμική απόκριση του αναδυόμενου βραχώδους υπόβαθρου. Για κάθε περίπτωση, πραγματοποιήθηκε σύγκριση της απόκρισης μεταξύ 2 γεωμορφολογικών δομών με την ίδια γεωμετρία βραχώδους υπόβαθρου κάτω από την ίδια διέγερση: ενός με αλλουβιακή κοιλάδα στη βάση του βραχώδους υπόβαθρου (valley model) και ενός χωρίς τέτοια κοιλάδα (no valley model). Στην πλειονότητα των περιπτώσεων, η κοιλάδα μείωσε τις φασματικές τιμές AS_ah και αύξησε τις φασματικές τιμές AS_av στο αναδυόμενο υπόβαθρο, ανεξάρτητα από το ύψος των πρανών Ht και τις γωνίες κλίσης της κοιλάδας s και των πρανών i. Αξίζει να σημειωθεί ότι για περιόδους κατασκευής T > 1s, οι επιδράσεις της κοιλάδας είναι αμελητέες.    

Επιπλέον, πραγματοποιήθηκε ποσοτικός προσδιορισμός των επιπτώσεων της ύπαρξης κοιλάδας στη βάση του αναδυόμενου βραχώδους υπόβαθρου για T=0s, με βάση τις αποκρίσεις των 2 συγκρινόμενων γεωμορφολογικών δομών κάθε περίπτωσης. Πιο συγκεκριμένα, ορίστηκαν και πάλι συντελεστές διόρθωσης CF_h και CF_v σε κάθε σημείο της επιφάνειας του αναδυόμενου βραχώδους υπόβαθρου ως ο λόγος των τιμών γεωμορφικής επιδείνωσης AS_ah(T=0) και AS_av(T=0), αντίστοιχα, για τη δομή με κοιλάδα στον πόδα έναντι των αντίστοιχων τιμών γεωμορφικής επιδείνωσης για τη δομή χωρίς κοιλάδα. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι επιδράσεις της κοιλάδας στην τοπογραφική επιδείνωση του αναδυόμενου υπόβαθρου είναι σχεδόν αμελητέες για την οριζόντια επιτάχυνση (οι τιμές του CF_h κυμαίνονταν μεταξύ 0,85 και 1,05), αλλά είναι δυνητικά σημαντικές για την παρασιτική κατακόρυφη επιτάχυνση (0,8 ≤ CF_v ≤ 2,6), ιδιαίτερα για κοιλάδες και βραχώδη πρανή με ήπιες κλίσεις (π.χ. s = i = 22,5^o) κάτω από διεγέρσεις χαμηλής συχνότητας (π.χ. T_e = 0,4s). Επιπροσθέτως, οι τιμές του CF_v είναι γενικά μικρότερες μπροστά από τη στέψη του βραχώδους πρανούς (1,1 ≤ CF_v ≤ 1,4, κατά μέση τιμή) και μεγαλύτερες πίσω από αυτή (1,2 ≤ CF_v ≤ 1,8, κατά μέση τιμή).