مقدمه
حوزهٔ مهندسی زلزلهٔ ژئوتکنیکی، مانند زلزله‌شناسی مهندسی و مهندسی زلزلهٔ سازه‌ای که در مجموع رشتهٔ گستردهٔ مهندسی زلزله را تشکیل می‌دهند، از زمان انتشار ویرایش نخست این کتاب پیشرفت چشمگیری داشته است. این پیشرفت‌ها حاصل وقوع و بررسی زلزله‌های فراوان، از کوچک تا بزرگ، افزایش عظیم توان محاسباتی در دسترس مهندسان و دانشمندان، و توسعهٔ ابزارهای تحلیلیِ بهره‌گیرنده از این توان محاسباتی بوده‌اند.
در مهندسی زلزلهٔ ژئوتکنیکی، هم در پژوهش و هم در عمل پیشرفت‌های مهمی رخ داده است. از جملهٔ این پیشرفت‌ها پس از انتشار ویرایش نخست می‌توان به گردآوری و بایگانی نظام‌مند داده‌ها از طریق عملیات سازمان‌یافته و هماهنگ شناسایی میدانی پس از زلزله‌های بزرگ، توسعه و کاربرد روزافزون تحلیل‌های عددی پیشرفته برای ارزیابی پاسخ لرزه‌ای، و گسترش نظام‌مند تحلیل خطر حرکت زمین به برآورد معیارهای مهم عملکرد مانند پاسخ، آسیب و خسارت اشاره کرد. این تحول اخیر که عموماً با عنوان مهندسی زلزلهٔ مبتنی بر عملکرد (PBEE) شناخته می‌شود، به‌صورت مناسب در چارچوبی احتمالاتی اجرا می‌شود که عدم‌قطعیت پارامترها و مدل‌های مورد استفاده برای پیش‌بینی عملکرد را در نظر می‌گیرد.
هدف این کتاب، آشنا کردن خواننده با مفاهیم، نظریه‌ها و روش‌های مهندسی زلزلهٔ ژئوتکنیکی معاصر و نقش آن در ارزیابی و طراحی مبتنی بر عملکرد است. کتاب برای استفاده به‌عنوان متن در دوره‌های تحصیلات تکمیلیِ مهندسی زلزلهٔ ژئوتکنیکی یا تحلیل خطر و ریسک لرزه‌ای، و نیز به‌عنوان مرجع مهندسان شاغل نوشته شده است. از آنجا که مهندسی زلزلهٔ ژئوتکنیکی حوزه‌ای گسترده و میان‌رشته‌ای است، این کتاب از زلزله‌شناسی، زمین‌شناسی، مهندسی سازه، تحلیل خطر و ریسک و رشته‌های دیگر بهره می‌گیرد. در سراسر کتاب بر عملکرد لرزه‌ای و پارادایم نوظهور PBEE تأکید شده است.
سطح کتاب برای خوانندگانی مناسب است که دانشی هم‌تراز با دانشجوی سال چهارم مهندسی عمران داشته باشند. خواننده بهتر است درس‌های مقدماتی مکانیک خاک، مهندسی سازه و هیدرولیک را گذرانده باشد؛ آشنایی مقدماتی با زمین‌شناسی و احتمال و آمار نیز مفید است. بسیاری از دانشجویان تحصیلات تکمیلی پیش از آغاز مطالعهٔ مهندسی زلزلهٔ ژئوتکنیکی، درس‌های دینامیک سازه یا دینامیک خاک را گذرانده‌اند. برای خوانندگانی که چنین پیش‌زمینه‌ای ندارند، در چهار پیوست کتاب مقدمه‌ای بر واژگان و ریاضیات سامانه‌های دینامیکی، دینامیک سازه، انتشار موج و احتمال ارائه شده است.
سازمان‌دهی کتاب
مطالب کتاب در سه دستهٔ اصلی قرار می‌گیرند. پنج فصل نخست اصول بنیادی زلزله‌شناسی، حرکت زمین، تحلیل خطر و ارزیابی عملکرد را ارائه می‌کنند. سه فصل بعدی رفتار ایستایی و دینامیکی خاک و مشخصه‌یابی این رفتار را برای ارزیابی اثرات و پاسخ ساختگاه و اندرکنش خاک و سازه توضیح می‌دهند. سه فصل پایانی بر گسیختگی زمین و کاهش مخاطرات گسیختگی زمین تمرکز دارند.
فصل ۱ خواننده را با انواع آسیب‌هایی آشنا می‌کند که ممکن است هنگام زلزله رخ دهند و با مسائلی که این آسیب‌ها برای مهندسان زلزلهٔ ژئوتکنیکی ایجاد می‌کنند. مفاهیم بنیادی زلزله‌شناسی و اصطلاحات مورد استفاده برای توصیف زلزله‌ها و آثار آن‌ها در فصل ۲ شرح داده می‌شوند. فصل ۳ اندازه‌گیری حرکت زمین، پارامترهای مورد استفاده برای مشخصه‌یابی حرکت شدید زمین و روش‌های پیش‌بینی این پارامترها را توضیح می‌دهد. تحلیل‌های قطعی و احتمالاتی خطر لرزه‌ای در فصل ۴ ارائه می‌شوند. فصل ۵ خواننده را با مفاهیم PBEE و روش‌های گوناگون اجرای آن آشنا می‌کند.
خواص خاک‌هایی که پاسخ آن‌ها به بارگذاری لرزه‌ای را کنترل می‌کنند، در فصل ۶ شرح داده می‌شوند. روش‌های میدانی و آزمایشگاهی اندازه‌گیری این خواص نیز در همان فصل آمده‌اند. فصل ۷ روش‌های برآورد اثرات ساختگاه را با استفاده از روش‌های تجربی و تحلیلی ارائه می‌کند. تحلیل پاسخ زمین در هنگام زلزله، از تحلیل پاسخ یک‌بعدی زمین تا تحلیل‌های پاسخ دینامیکی دوبعدی و سه‌بعدی، بررسی می‌شود و رویکردهای حوزهٔ فرکانس و حوزهٔ زمان هر دو توضیح داده می‌شوند. فصل ۸ مفاهیم بنیادی، آثار و روش‌های تحلیل اندرکنش خاک و سازه، از جمله برای پی‌ها، سازه‌های مدفون و سازه‌های حائل، را ارائه می‌کند.
فصل ۹ به روان‌گرایی می‌پردازد. این فصل با چارچوبی مفهومی برای درک پدیده‌های گوناگون مرتبط با روان‌گرایی آغاز می‌شود و سپس روش‌های عملی ارزیابی مخاطرات روان‌گرایی را ارائه می‌کند. جابه‌جایی‌های دائمی زمین بر اثر برش، ناشی از گسیختگی گسل و ناپایداری لرزه‌ای شیب‌ها، در فصل ۱۰ بررسی می‌شوند؛ روش‌های تحلیل احتمالاتی خطر گسیختگی گسل و تحلیل احتمالاتی خطر پایداری شیب نیز در این فصل ارائه شده‌اند. فصل ۱۱ روش‌های متداول بهسازی خاک را برای کاهش مخاطرات لرزه‌ای معرفی می‌کند.
خوانندگانی که با ویرایش نخست آشنا هستند، در این ویرایش چند تغییر ساختاری را مشاهده خواهند کرد. موضوع اندرکنش خاک و سازه که پیش‌تر بخشی از فصل تحلیل پاسخ زمین بود، اکنون به فصلی مستقل با بررسی بسیار مفصل‌تر تبدیل شده است. پاسخ لرزه‌ای سازه‌های حائل که در ویرایش نخست فصلی جداگانه بود، اکنون به‌عنوان آنچه واقعاً هست، یعنی بخشی از اندرکنش خاک و سازه، بررسی می‌شود. فصل ۵ پیشین دربارهٔ انتشار موج، با مطالبی تازه دربارهٔ پراکندگی موج، اکنون در پیوست ج قرار گرفته است. فصل ۵ جدید به عملکرد و طراحی لرزه‌ای می‌پردازد و مقدمه‌ای بر پارادایم در حال تکامل PBEE ارائه می‌کند. پیوست د نیز بررسی مفصل‌تری از مفاهیم احتمال را برای پشتیبانی از ماهیت احتمالاتی PBEE دربرمی‌گیرد.
روش آموزشی
ویرایش نخست این کتاب نخستین اثری بود که به‌طور صریح با موضوع مهندسی زلزلهٔ ژئوتکنیکی سروکار داشت. در زمان آماده‌سازی آن، برای تصمیم‌گیری دربارهٔ محتوا و سازمان‌دهی، زمان و تلاش زیادی صرف شد. سازمان‌دهی این ویرایش مشابه ویرایش نخست است، اما دامنهٔ آن برای بازتاب پیشرفت‌های حوزه و نیازهای حرفه‌ای، هم گسترده‌تر و هم عمیق‌تر شده است. از آنجا که ویرایش نخست مورد استفادهٔ شمار شگفت‌آوری از دانشمندان علوم زمین و مهندسان «غیرژئوتکنیکی» قرار گرفت، در این ویرایش مباحث مکانیک خاک پایه گسترش یافته است تا به خوانندگانی که پیش‌زمینهٔ محدودی در مکانیک خاک دارند کمک کند. مانند ویرایش نخست، آماده‌سازی این متن نیز مستلزم تفسیر گستردهٔ اطلاعاتی از منابع متنوع بوده است. هرچند متن بازتاب‌دهندهٔ تفسیر نویسندگان از این اطلاعات است، ارجاعات فراوانی در آن آمده تا خوانندگان بتوانند پیشینه یا مطالب جزئی‌تر هر موضوع را دنبال کنند.
این کتاب شامل نمونه‌مسئله‌های حل‌شدهٔ فراوانی است. هدف این نمونه‌ها، نشان دادن مفاهیم بنیادی و راهنمایی خواننده در حل مسائل عملی رایج است. در برخی از این مسائل، محاسبات با تعداد ارقام معناداری بیش از آنچه دقت روش‌ها و داده‌های ورودی معمول توجیه می‌کنند، انجام شده‌اند. بااین‌حال، بسیاری از مسائل مهم مهندسی زلزلهٔ ژئوتکنیکی به‌صورت مسئله‌های کوتاه و دقیقاً تعریف‌شده‌ای که در کتاب به‌عنوان نمونه آمده‌اند، قابل طرح نیستند. موقعیت‌های واقع‌گرایانه‌تر بهتر است در قالب تکالیف طولانی‌تر و پروژه‌محور، بر پایهٔ مطالعات موردی واقعی، بررسی شوند. توصیه می‌کنیم مدرسان این تکالیف را با توجه به شرایط ژئوتکنیکی منطقهٔ محل فعالیت خود طراحی کنند.