Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.22
no.3
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pp.219-224
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2018
The The purpose of this study is to investigate the actual liquefaction occurrence site in Pohang area and to analyze the ground characteristics of Pohang area using the data of the National Geotechnical Information DB Center and to calculate the liquefaction potential index. Based on the results, the distribution of soil classification in Pohang area and the risk of liquefaction under various earthquake accelerations were prepared. As a result of the study, soils in Pohang has the soil characteristics that can cause the site amplification phenomenon. In the analysis through liquefaction hazard maps under earthquake scenarios, it is found that the liquefaction occurred in the area of Heunghae town is more likely to be liquefied than other areas in Pohang. From these results, it is expected that the study on the preparation of liquefaction hazard maps will contribute to the preparation of countermeasures against liquefaction by predicting the possibility in the future.
Due to the Pohang earthquakes in 2017, concerns are increasing that Korea is no longer safe from liquefaction, and needs the research to take proper measures for liquefaction. Liquefaction is defined as the loss of shear strength of the ground. In order to solve this problem, many studies, such as composing a liquefaction hazard map using Liquefaction Potential Index (LPI), have been conducted. However, domestic researches on the comparative analysis of liquefaction prediction results are not sufficient. Therefore, in this study, liquefaction hazard maps were composed using the standard penetration test results, shear wave velocity values, and cone penetration test results. After that, the precision was determined by comparing the calculated LPI using the geotechnical information and predicted LPI via spatial interpolation target. Based on the analysis results, the predicted LPI value using geotechnical information is more precise than using calculated LPI value.
The interest of expecting the liquefaction damage is increasing due to the liquefaction in Pohang in 2017. Liquefaction is defined as a phenomenon that the ground can not support the superstructure due to loss of the strength of the ground. As an alternative against this, many studies are being conducted to increase the precision and to compose a liquefaction hazard map for the purpose of identifying the scale of liquefaction damage using the liquefaction potential index (LPI). In this research, in order to analyze the degree of precision with regard to spatial interpolation objects such as LPI value and geotechnical information for LPI determination, liquefaction hazard map were made for the target area. Furthermore, based on the trend of precision, probability value was analyzed using probability maps prepared through qualitative characteristics. Based on the analysis results, the precision of the liquefaction hazard map setting the spatial interpolation object as geotechnical information is higher than that as LPI value. Furthermore, the precision of the liquefaction hazard map does not affect the distribution of the probability value.
There is a growing interest in evaluating earthquake damage and determining disaster prevention measures due to the magnitude 5.8 earthquake in Pohang, Korea. Since the liquefaction phenomena occurred extensively in the residential area as a result of the earthquake, there was a demand for research on liquefaction phenomenon evaluation and liquefaction disaster prediction. Liquefaction is defined as a phenomenon where the strength of the ground is completely lost due to a sudden increase in excess pore water pressure caused due to large dynamic stress, such as an earthquake, acting on loose sand particles in a short period of time. The liquefaction potential index, which can identify the occurrence of liquefaction and predict the risk of liquefaction in a targeted area, can be used to create a liquefaction hazard map. However, since liquefaction assessment using existing field testing is predicated on a single borehole liquefaction assessment, there has been a representative issue for the whole targeted area. Spatial interpolation and geographic information systems can help to solve this issue to some extent. Therefore, in order to solve the representative problem of geotechnical information, this research uses the kriging method, one of the geostatistical spatial interpolation techniques, and constructs a geotechnical information database for liquefaction and spatial interpolation. Additionally, the liquefaction hazard map was created for each return period using the constructed geotechnical information database. Cross validation was used to confirm the accuracy of this liquefaction hazard map.
The liquefaction phenomenon that occurred during the Pohang earthquake (ML=5.4) brought new awareness to the people about the risk of liquefaction caused by the earthquake. Liquefaction hazard maps with 2 km grid made in 2014 used more than 100,000 borehole data for the whole country, and regions without soil investigation data were produced using interpolation. In the mapping of macro liquefaction hazard for the whole country, the site amplification effect and the ground water level 0 m were considered. Recently, the Ministry of Public Administration and Security (2018) published a new site classification method and amplification coefficient of the common standard for seismic design. Therefore, it is necessary to rewrite the liquefaction hazard map reflecting the revised amplification coefficient. In this study, the results of site classification according to the average shear wave velocity in soils before and after revision were compared in the whole country. Also, liquefaction assessment results were compared in Gangseo-gu, Busan. At this time, two ground accelerations corresponding to the 500 and 1,000 years of return period and two ground water table, 5 m for the average condition and 0 m the extreme condition were applied. In the drawing of liquefaction hazard map, a 500 m grid was applied to secure a resolution higher than the previous 2 km grid. As a result, the ground conditions that were classified as SC and SD grounds based on the existing site classification standard were reclassified as S2, S3, and S4 through the revised site classification standard. Also, the result of the Liquefaction assessments with a return period of 500 years and 1,000 years resulted in a relatively overestimation of the LPI applied with the ground amplification factor before revision. And the results of this study have a great influence on the liquefaction assessment, which is the basis of the creation of the regional liquefaction hazard map using the amplification factor.
On November 15, 2017, a unpredictable liquefaction damage was occurred at the $M_L=5.4$ Pohang earthquake and after, many researches have been conducted in Korea. In Korea, where there were no cases of earthquake damage, it has been extremely neglectable in preparing earthquake risk maps and building earthquake systems that corresponded to prevention and preparation. Since it is almost impossible to observe signs and symptoms of drought, floods, and typhoons in advance, it is very effective to predict the impacts and magnitudes of seismic events. In this study, 14,040 borehole data were collected in the metropolitan area and liquefaction evaluation was performed using the amplification factor. Based on this data, liquefaction hazard maps were prepared for ground accelerations of 0.06 g, 0.14 g, 0.22 g, and 0.30 g, including 200years return period to 4,800years return period. Also, the correlation analysis between the earthquake acceleration and LPI was carried out to draw a real-time predictable liquefaction hazard map. As a result, 707 correlation equations in every cells in GIS map were proposed. Finally, the simulation for liquefaction risk mapping against artificial earthquake was performed in the metropolitan area using the proposed correlation equations.
As can be seen in many earthquakes, liquefaction causes differential settlement, which sometimes produces serious damages such as building destruction and ground subsidence. There are many possible active faults near the Busan city and the Yangsan, Dongrae, and Ilgwang faults among them pass through the city. The Busan city is also located within the influence of recent earthquakes, which occurred in the Gyeongju, Pohang, and Kumamoto (Japan). Along the wide fault valleys in the city, the Quaternary unconsolidated alluvial sediments are thickly accumulated, and the reclaimed lands with beach sediments are widely distributed in the coastal area. A large earthquake near or in the Busan city is thus expected to cause major damage due to liquefaction in urban areas. This study conducted an assessment of the liquefaction hazard according to seismic recurrence intervals across the Busan city. As a result, although there are slight differences in degree depending on seismic recurrence intervals, it is predicted that the liquefaction potential is very high in the areas of the Nakdonggang Estuary, Busan Bay, Suyeong Bay, and Songjeong Station. In addition, it is shown that the shorter the seismic recurrence interval, the greater difference the liquefaction potential depending on site periods.
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