เสียงรบกวนจากแผ่นดินไหว

Q: สาเหตุ

งานวิจัยเกี่ยวกับต้นกำเนิดของเสียงรบกวนจากแผ่นดินไหว [ 1 ] ระบุว่าส่วนความถี่ต่ำของ สเปกตรัม (ต่ำกว่า 1 Hz) ส่วนใหญ่เกิดจากสาเหตุทางธรรมชาติ โดยเฉพาะ คลื่นในมหาสมุทร โดยเฉพาะอย่างยิ่งยอดสูงสุดที่สังเกตได้ทั่วโลกในช่วงระหว่าง 0.1 ถึง 0.

ในสาขาธรณีฟิสิกส์ธรณีวิทยาวิศวกรรมโยธาและสาขาที่เกี่ยวข้องเสียงรบกวนจากแผ่นดินไหวเป็นชื่อเรียกทั่วไปของการสั่นสะเทือนของพื้นดินที่ค่อนข้างต่อเนื่อง ซึ่งเกิดจากสาเหตุหลายประการ และมักเป็นส่วนประกอบที่ไม่สามารถตีความได้หรือไม่พึงประสงค์ของสัญญาณที่บันทึกโดยเครื่องวัดแผ่นดินไหว

ในทางกายภาพ เสียงแผ่นดินไหวเกิดขึ้นจากแหล่งกำเนิดบนพื้นผิวหรือใกล้พื้นผิวเป็นหลัก ดังนั้นจึงประกอบด้วยคลื่นพื้นผิว แบบยืดหยุ่นเป็นส่วนใหญ่ คลื่นความถี่ต่ำ (ต่ำกว่า 1 เฮิรตซ์ ) มักเรียกว่าไมโครซีซึมและคลื่นความถี่สูง (สูงกว่า 1 เฮิรตซ์) เรียกว่าไมโครเทรเมอร์แหล่งกำเนิดหลักของคลื่นแผ่นดินไหว ได้แก่ กิจกรรมของมนุษย์ (เช่น การขนส่งหรือกิจกรรมทางอุตสาหกรรม) ลมและปรากฏการณ์ทางบรรยากาศอื่นๆ แม่น้ำ และคลื่นในมหาสมุทร

เสียงรบกวนจากแผ่นดินไหวมีความเกี่ยวข้องกับทุกสาขาวิชาที่อาศัยแผ่นดินไหววิทยารวมถึงธรณีวิทยา การสำรวจน้ำมันอุทกวิทยาวิศวกรรมแผ่นดินไหว และการตรวจสอบสุขภาพโครงสร้าง ในสาขาวิชาเหล่านั้น มักเรียกเสียงรบกวนนี้ว่าคลื่นเสียงแวดล้อมหรือการสั่นสะเทือนแวดล้อม (อย่างไรก็ตาม คำว่า "การสั่นสะเทือนแวดล้อม " อาจหมายถึงการสั่นสะเทือนที่ส่งผ่านอากาศ อาคาร หรือโครงสร้างรองรับด้วย)

เสียงรบกวนจากแผ่นดินไหวเป็นปัญหาที่รบกวนกิจกรรมที่ไวต่อการสั่นสะเทือนภายนอก เช่นการเฝ้าระวังและวิจัยแผ่นดินไหว การกัดขึ้น รูป ที่ แม่นยำ กล้องโทรทรรศน์ เครื่องตรวจ จับคลื่นความโน้มถ่วงและการปลูกผลึก อย่างไรก็ตาม เสียงรบกวนจากแผ่นดินไหวก็มีประโยชน์ในทางปฏิบัติเช่น กันเช่น การกำหนดคุณสมบัติทางพลศาสตร์ที่ความเครียดต่ำและเปลี่ยนแปลงตามเวลาของโครงสร้างทางวิศวกรรมโยธา เช่นสะพานอาคาร และเขื่อนการศึกษาแผ่นดินไหวของโครงสร้างใต้พื้นดินในหลายระดับ ซึ่งมักใช้วิธีการแทรกสอดแผ่นดินไหวการ เฝ้าระวัง สิ่งแวดล้อมเช่น ในด้านแผ่นดินไหววิทยาของแม่น้ำและการประมาณ แผนที่ ไมโครโซนแผ่นดินไหวเพื่อกำหนดลักษณะการตอบสนองของพื้นดินในระดับท้องถิ่นและระดับภูมิภาคในระหว่างเกิดแผ่นดินไหว

สาเหตุ

งานวิจัยเกี่ยวกับต้นกำเนิดของเสียงรบกวนจากแผ่นดินไหว^{[ 1 ]}ระบุว่าส่วนความถี่ต่ำของสเปกตรัม (ต่ำกว่า 1 Hz) ส่วนใหญ่เกิดจากสาเหตุทางธรรมชาติ โดยเฉพาะคลื่นในมหาสมุทรโดยเฉพาะอย่างยิ่งยอดสูงสุดที่สังเกตได้ทั่วโลกในช่วงระหว่าง 0.1 ถึง 0.3 Hz นั้นมีความเกี่ยวข้องอย่างชัดเจนกับการปฏิสัมพันธ์ของคลื่นน้ำที่มีความถี่เกือบเท่ากันแต่เคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้าม^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}^{[ 5 ]} ที่ความถี่สูง (สูงกว่า 1 Hz) เสียงรบกวนจากแผ่นดินไหวส่วนใหญ่เกิดจากกิจกรรมของมนุษย์ เช่น การจราจรบนท้องถนนและงานอุตสาหกรรม แต่ก็มีแหล่งกำเนิดตามธรรมชาติด้วย เช่น แม่น้ำ^{[ 6 ]} ที่ความถี่สูงกว่า 1 Hz ลมและปรากฏการณ์บรรยากาศอื่นๆ ก็อาจเป็นแหล่งกำเนิดหลักของการสั่นสะเทือนของพื้นดินได้เช่นกัน^{[ 7 ]}^{[ 8 ]}

เสียงรบกวนที่เกิดจากกิจกรรมของมนุษย์ที่ตรวจพบในช่วงที่มีกิจกรรมแผ่นดินไหวต่ำ ได้แก่ "แผ่นดินไหวจากเท้า" ของแฟนฟุตบอลที่กระทืบเท้าในแคเมรูน^{[ 9 ]}

กิจกรรมที่ไม่เกี่ยวข้องกับมนุษย์ ได้แก่ การเกิดคลื่นเป็นช่วงๆ ระหว่าง 26 ถึง 28 วินาที (0.036–0.038 เฮิรตซ์) โดยมีศูนย์กลางอยู่ที่อ่าวบอนนีในอ่าวกินีซึ่งเชื่อว่าเกิดจากคลื่นพายุสะท้อนที่พุ่งตรงมาจากชายฝั่งแอฟริกา กระทำต่อพื้นทะเลที่ค่อนข้างตื้น^{[ 9 ]}

ลักษณะทางกายภาพ

โดยทั่วไปแอมพลิจูดของการสั่นสะเทือนของเสียงรบกวนแผ่นดินไหวจะอยู่ในช่วง 0.1 ถึง 10 μm / sมีการประเมินแบบจำลองเสียงรบกวนพื้นหลังสูงและต่ำตามฟังก์ชันของความถี่ทั่วโลก^{[ 10 ]}

สัญญาณรบกวนทางแผ่นดินไหวประกอบด้วย คลื่นตัวกลางจำนวนเล็กน้อย(คลื่น P และคลื่น S) แต่คลื่นผิวดิน ( คลื่น Loveและคลื่น Rayleigh ) มีจำนวนมากกว่า เนื่องจากถูกกระตุ้นโดยกระบวนการที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวเป็นหลัก คลื่นเหล่านี้มีการกระจายตัวหมายความว่าความเร็วเฟส ของคลื่น จะแปรผันตามความถี่ (โดยทั่วไปแล้วจะลดลงเมื่อความถี่เพิ่มขึ้น) เนื่องจากเส้นโค้งการกระจายตัว (ความเร็วเฟสหรือความหน่วงเป็นฟังก์ชันของความถี่) เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของความเร็วคลื่นเฉือนตามความลึก จึงสามารถใช้เป็นเครื่องมือที่ไม่รุกรานในการกำหนดโครงสร้างแผ่นดินไหวใต้พื้นดินและเป็นปัญหาผกผันได้

ประวัติศาสตร์

ภายใต้สภาวะปกติ เสียงรบกวนจากแผ่นดินไหวจะมีแอมพลิจูดต่ำมากและมนุษย์ไม่สามารถรับรู้ได้ และยังต่ำเกินกว่าที่เครื่องวัดแผ่นดินไหว รุ่นแรกๆ ส่วนใหญ่จะสามารถบันทึกได้ ในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 อย่างไรก็ตาม ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 นักแผ่นดินไหววิทยาชาวญี่ปุ่นฟุซากิจิ โอโมริสามารถบันทึกการสั่นสะเทือนโดยรอบในอาคารได้แล้ว ซึ่งแอมพลิจูดจะถูกขยายให้ใหญ่ขึ้น เขาได้กำหนดความถี่เรโซแนนซ์ ของอาคาร และศึกษาการเปลี่ยนแปลงของความถี่เหล่านั้นตามความเสียหาย^{[ 11 ]}เสียงรบกวนจากแผ่นดินไหวที่มองเห็นได้ทั่วโลกในช่วง 30 วินาทีถึง 5 วินาที ได้รับการยอมรับตั้งแต่ช่วงต้นของประวัติศาสตร์แผ่นดินไหววิทยาว่าเกิดจากมหาสมุทร และทฤษฎีที่ครอบคลุมเกี่ยวกับการกำเนิดของเสียงรบกวนนี้ได้รับการตีพิมพ์โดยลองเกต์-ฮิกกินส์ในปี 1950 ^{[ 2 ]}ความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วที่เริ่มต้นประมาณปี 2005 ในการแทรกแซงแผ่นดินไหวซึ่งขับเคลื่อนโดยความก้าวหน้าทางทฤษฎี วิธีการ และข้อมูล ส่งผลให้เกิดความสนใจอย่างมากอีกครั้งในการประยุกต์ใช้เสียงรบกวนจากแผ่นดินไหว

วิศวกรรมโยธา

หลังจากเหตุการณ์แผ่นดินไหวที่ลองบีชในแคลิฟอร์เนียในปี 1933 DS Carder ^{[ 12 ]}ได้ทำการทดลองครั้งใหญ่ในปี 1935 โดยบันทึกและวิเคราะห์การสั่นสะเทือนโดยรอบในอาคารมากกว่า 200 หลัง ข้อมูลเหล่านี้ถูกนำไปใช้ในรหัสการออกแบบเพื่อประมาณความถี่เรโซแนนซ์ของอาคาร แต่ความสนใจในวิธีการนี้ลดลงจนกระทั่งถึงช่วงปี 1950 ความสนใจในการสั่นสะเทือนโดยรอบในโครงสร้างเพิ่มขึ้นอีก โดยเฉพาะในแคลิฟอร์เนียและญี่ปุ่น ต้องขอบคุณผลงานของวิศวกรแผ่นดินไหว เช่นG. Housner , D. Hudson, K. Kanai, T. Tanaka และคนอื่นๆ^{[ 13 ]}

ในทางวิศวกรรม การสั่นสะเทือนตามธรรมชาติถูกแทนที่ – อย่างน้อยก็ในช่วงเวลาหนึ่ง – ด้วยเทคนิคการสั่นสะเทือนแบบบังคับที่ช่วยเพิ่มแอมพลิจูดและควบคุมแหล่งกำเนิดการสั่นสะเทือนและวิธีการระบุระบบ แม้ว่าM. Trifunacจะแสดงให้เห็นในปี 1972 ว่าการสั่นสะเทือนตามธรรมชาติและการสั่นสะเทือนแบบบังคับนำไปสู่ผลลัพธ์เดียวกัน^{[ 14 ]}ความสนใจในเทคนิคการสั่นสะเทือนตามธรรมชาติเพิ่งเพิ่มขึ้นในช่วงปลายทศวรรษ 1990 ปัจจุบันเทคนิคเหล่านี้มีความน่าสนใจอย่างมากเนื่องจากต้นทุนและความสะดวกสบายที่ค่อนข้างต่ำ และการปรับปรุงอุปกรณ์บันทึกและวิธีการคำนวณเมื่อเร็ว ๆ นี้ ผลลัพธ์ของการตรวจสอบแบบไดนามิกที่มีความเครียดต่ำแสดงให้เห็นว่าใกล้เคียงกับลักษณะไดนามิกที่วัดได้ภายใต้การสั่นสะเทือนที่รุนแรง อย่างน้อยก็ตราบใดที่อาคารไม่ได้รับความเสียหายอย่างรุนแรง^{[ 15 ]}

การศึกษาทางวิทยาศาสตร์และการประยุกต์ใช้ในธรณีวิทยาและธรณีฟิสิกส์

การบันทึกสัญญาณรบกวนแผ่นดินไหวทั่วโลกขยายวงกว้างขึ้นในช่วงทศวรรษ 1950 ด้วยการพัฒนาเครื่องวัดแผ่นดินไหวเพื่อตรวจสอบการทดสอบนิวเคลียร์และการพัฒนาเครือข่ายตรวจวัดแผ่นดินไหว ผลงานหลักในการวิเคราะห์การบันทึกเหล่านี้ในเวลานั้นมาจากนักแผ่นดินไหววิทยาชาวญี่ปุ่นK. Aki ^{[ 16 ]}ในปี 1957 เขาเสนอวิธีการหลายวิธีที่ใช้ในปัจจุบันสำหรับการประเมินแผ่นดินไหวในพื้นที่ เช่น Spatial Autocorrelation (SPAC), Frequency-wavenumber (FK) และความสัมพันธ์ อย่างไรก็ตาม การนำวิธีการเหล่านี้ไปใช้ในทางปฏิบัติเป็นไปไม่ได้ในเวลานั้นเนื่องจากความแม่นยำต่ำของนาฬิกาในสถานีตรวจวัดแผ่นดินไหว

การปรับปรุงเครื่องมือและอัลกอริทึมทำให้เกิดความสนใจในวิธีการเหล่านั้นอีกครั้งในช่วงทศวรรษ 1990 Y. Nakamuraค้นพบวิธีการอัตราส่วนสเปกตรัมแนวนอนต่อแนวตั้ง (H/V) อีกครั้งในปี 1989 เพื่อหาความถี่เรโซแนนซ์ของไซต์^{[ 17 ]}โดยสมมติว่าคลื่นเฉือนมีอิทธิพลเหนือการสั่นสะเทือนขนาดเล็ก Nakamura สังเกตว่าอัตราส่วนสเปกตรัม H/V ของการสั่นสะเทือนโดยรอบนั้นเท่ากับฟังก์ชันการถ่ายโอนคลื่น S ระหว่างพื้นผิวและหินฐานที่ไซต์โดยประมาณ (อย่างไรก็ตาม สมมติฐานนี้ถูกตั้งคำถามโดยโครงการ SESAME)

ในช่วงปลายทศวรรษ 1990 วิธีการอาร์เรย์ที่ใช้กับข้อมูลสัญญาณรบกวนแผ่นดินไหวเริ่มให้คุณสมบัติของพื้นดินในแง่ของโปรไฟล์ความเร็วคลื่นเฉือน^{[ 18 ]}^{[ 19 ]}^{[ 20 ]}^{[ 21 ]}โครงการวิจัย SESAME ของยุโรป^{[ 22 ]} (2004–2006) ได้ดำเนินการเพื่อสร้างมาตรฐานการใช้สัญญาณรบกวนแผ่นดินไหวเพื่อประเมินการขยายตัวของแผ่นดินไหวโดยลักษณะพื้นดินในพื้นที่

การใช้งานเสียงรบกวนจากแผ่นดินไหวในปัจจุบัน

การวิเคราะห์ลักษณะสมบัติใต้ผิวดิน

การวิเคราะห์การสั่นสะเทือนโดยรอบและสนามคลื่นแผ่นดินไหวแบบสุ่มเป็นแรงผลักดันให้เกิดวิธีการประมวลผลที่หลากหลายซึ่งใช้ในการจำแนกลักษณะของใต้พื้นดิน รวมถึง การวิเคราะห์ สเปกตรัมกำลังการวิเคราะห์จุดสูงสุด H/V เส้นโค้งการกระจายและฟังก์ชัน สหสัมพันธ์ อัตโนมัติ

วิธีการแบบสถานีเดียว:

การคำนวณสเปกตรัมกำลังเช่นแผ่นดินไหวแบบพาสซีฟตัวอย่างเช่น การตรวจสอบลักษณะความหนาแน่นของสเปกตรัมกำลังของคลื่นไมโครซีซึมพื้นหลังของมหาสมุทรและเสียงฮัมคาบยาวมากของโลกที่สถานีที่กระจายอยู่ทั่วโลกและในระดับภูมิภาคจะให้ค่าประมาณโดยประมาณของพลังงานคลื่นในมหาสมุทร โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมใกล้ชายฝั่ง รวมถึงคุณสมบัติการลดทอนของคลื่นในมหาสมุทรของน้ำแข็งทะเล ขั้วโลกที่เปลี่ยนแปลงไปในแต่ละปี ^{[ 23 ]}^{[ 24 ]}^{[ 25 ]}^{[ 26 ]}
HVSR (อัตราส่วนสเปกตรัม H/V): เทคนิค H/V เกี่ยวข้องกับการบันทึกการสั่นสะเทือนโดยรอบเป็นพิเศษ Bonnefoy-Claudet et al. ^{[ 27 ]}แสดงให้เห็นว่าจุดสูงสุดในอัตราส่วนสเปกตรัมแนวนอนต่อแนวตั้งสามารถเชื่อมโยงกับ จุดสูงสุดของความรีของ Rayleighเฟส Airy ของคลื่น Loveและ/หรือ ความถี่เรโซแนนซ์ SHขึ้นอยู่กับสัดส่วนของคลื่นประเภทต่างๆ เหล่านี้ในเสียงรบกวนโดยรอบ อย่างไรก็ตาม ค่าทั้งหมดเหล่านี้ให้ค่าที่ใกล้เคียงกันสำหรับพื้นดินที่กำหนด ดังนั้นจุดสูงสุด H/V จึงเป็นวิธีที่เชื่อถือได้ในการประมาณความถี่เรโซแนนซ์ของไซต์ สำหรับชั้นตะกอน 1 ชั้นบนหินฐาน ค่า f นี้ เกี่ยวข้องกับความเร็วของคลื่น S V และความลึกของตะกอน H ดังต่อไปนี้: $f_{0}={\frac {V_{s}}{4H}}$ ดังนั้นจึงสามารถใช้ในการทำแผนที่ความลึกของหินฐานโดยรู้ความเร็วคลื่น S ได้ จุดสูงสุดของความถี่นี้ช่วยให้สามารถจำกัดแบบจำลองที่เป็นไปได้ที่ได้รับโดยใช้วิธีการทางแผ่นดินไหวอื่นๆ แต่ไม่เพียงพอที่จะสร้างแบบจำลองพื้นดินที่สมบูรณ์ได้ ยิ่งไปกว่านั้น มีการแสดงให้เห็นแล้ว^{[ 28 ]}ว่าแอมพลิจูดของจุดสูงสุด H/V ไม่เกี่ยวข้องกับขนาดของการขยาย

วิธีการแบบอาร์เรย์: การใช้อาร์เรย์ของเซนเซอร์แผ่นดินไหวที่บันทึกการสั่นสะเทือนโดยรอบพร้อมกัน ช่วยให้เข้าใจสนามคลื่นได้ดียิ่งขึ้น และได้ภาพใต้พื้นดินที่ดีขึ้น ในบางกรณี อาจมีการสร้างอาร์เรย์หลายชุดที่มีขนาดแตกต่างกัน และรวมผลลัพธ์เข้าด้วยกัน ข้อมูลของส่วนประกอบแนวตั้งจะเชื่อมโยงกับคลื่นเรย์ลีเท่านั้น จึงตีความได้ง่ายกว่า แต่ก็มีการพัฒนาวิธีการที่ใช้ ส่วนประกอบ การเคลื่อนที่ของพื้นดิน ทั้งสามแบบ ซึ่งให้ข้อมูลเกี่ยวกับสนามคลื่นเรย์ลีและเลิฟ วิธี การอินเตอร์เฟอโรเมตรีแผ่นดินไหวโดยเฉพาะอย่างยิ่ง ใช้วิธีการที่อิงตามความสัมพันธ์เพื่อประมาณการการตอบสนองของแรงกระตุ้นแผ่นดินไหว ( ฟังก์ชันของกรีน ) ของโลกจากสัญญาณรบกวนพื้นหลัง และได้กลายเป็นพื้นที่สำคัญของการประยุกต์ใช้และการวิจัย ด้วยการเติบโตของข้อมูลสัญญาณรบกวนคุณภาพสูงที่บันทึกอย่างต่อเนื่องในสภาพแวดล้อมที่หลากหลาย ตั้งแต่ใกล้พื้นผิว^{[ 29 ]}ไปจนถึงระดับทวีป^{[ 30 ]}

FK, HRFK โดยใช้เทคนิคบีมฟอร์มมิ่ง
วิธีSPAC ( การหาความสัมพันธ์อัตโนมัติ เชิงพื้นที่)
วิธีการหาความสัมพันธ์
ไมโครเทรเมอร์จากการหักเหของแสง (ReMi)

การวิเคราะห์คุณสมบัติการสั่นสะเทือนของโครงสร้างทางวิศวกรรมโยธา

เช่นเดียวกับแผ่นดินไหวการสั่นสะเทือนโดยรอบทำให้โครงสร้างทางวิศวกรรมโยธา เช่นสะพานอาคารหรือเขื่อน เกิดการสั่นสะเทือน ตามไปด้วย แหล่งกำเนิดการสั่นสะเทือนนี้ โดยส่วนใหญ่แล้ววิธีการที่ใช้กันนั้น สันนิษฐานว่าเป็นสัญญาณรบกวนสีขาวกล่าวคือ มีสเปกตรัมสัญญาณรบกวนแบบราบเรียบ ทำให้การตอบสนองของระบบที่บันทึกได้นั้นเป็นลักษณะเฉพาะของระบบนั้นเอง การสั่นสะเทือนเหล่านี้สามารถรับรู้ได้โดยมนุษย์ในกรณีที่หายากเท่านั้น (เช่น สะพาน อาคารสูง) การสั่นสะเทือนโดยรอบของอาคารยังเกิดจากลมและแหล่งกำเนิดภายใน (เครื่องจักร คนเดินเท้า...) แต่โดยทั่วไปแล้วแหล่งกำเนิดเหล่านี้ไม่ได้ถูกนำมาใช้เพื่อกำหนดลักษณะของโครงสร้าง สาขาที่ศึกษาคุณสมบัติเชิงโมดอลของระบบภายใต้การสั่นสะเทือนโดยรอบเรียกว่าการวิเคราะห์เชิงโมดอล เชิงปฏิบัติการ (Operational Modal Analysis: OMA) หรือการวิเคราะห์เชิงโมดอลแบบเอาต์พุตเท่านั้น (Output-only Modal Analysis ) ซึ่งมีวิธีการที่เป็นประโยชน์มากมายสำหรับวิศวกรรมโยธา คุณสมบัติการสั่นสะเทือนที่สังเกตได้ของโครงสร้างนั้นรวมเอาความซับซ้อนทั้งหมดของโครงสร้างเหล่านี้ไว้ด้วยกัน รวมถึงระบบรับน้ำหนักองค์ประกอบที่ไม่ใช่โครงสร้างที่หนักและแข็ง (แผงก่ออิฐอุดช่องว่าง...) องค์ประกอบที่ไม่ใช่โครงสร้างที่เบา (หน้าต่าง...) ^{[ 31 ]}และปฏิสัมพันธ์กับดิน (ฐานรากของอาคารอาจไม่ได้ยึดติดกับพื้นดินอย่างสมบูรณ์ และอาจเกิดการเคลื่อนที่ที่แตกต่างกันได้) ^{[ 32 ]}สิ่งนี้ได้รับการเน้นย้ำเนื่องจากเป็นการยากที่จะสร้างแบบจำลองที่สามารถนำมาเปรียบเทียบกับการวัดเหล่านี้ได้

วิธีการแบบสถานีเดียว: การ คำนวณ สเปกตรัมกำลังของการบันทึกการสั่นสะเทือนโดยรอบในโครงสร้าง (เช่น ที่ชั้นบนสุดของอาคารสำหรับแอมพลิจูดขนาดใหญ่) จะให้ค่าประมาณความถี่เรโซแนนซ์และอัตราส่วนการหน่วง ใน ที่สุด

วิธีฟังก์ชันถ่ายโอน: สมมติว่าการสั่นสะเทือนของพื้นดินโดยรอบเป็นแหล่งกำเนิดการกระตุ้นของโครงสร้าง เช่น อาคารฟังก์ชันถ่ายโอนระหว่างด้านล่างและด้านบนช่วยให้สามารถขจัดผลกระทบของอินพุตที่ไม่ใช่สีขาวได้ ซึ่งอาจมีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับ สัญญาณที่ มีอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน ต่ำ (อาคารขนาดเล็ก/ระดับการสั่นสะเทือนของพื้นดินสูง) อย่างไรก็ตาม วิธีนี้โดยทั่วไปไม่สามารถขจัดผลกระทบของปฏิสัมพันธ์ระหว่างดินกับโครงสร้างได้^{[ 32 ]}

อาร์เรย์: ประกอบด้วยการบันทึกข้อมูลพร้อมกันในหลายจุดของโครงสร้าง วัตถุประสงค์คือเพื่อหาพารามิเตอร์โมดอลของโครงสร้าง ได้แก่ ความถี่เรโซ แนนซ์อัตราส่วนการหน่วงและรูปร่างโมดอลของโครงสร้างทั้งหมด โปรดทราบว่าหากไม่ทราบแรงกระทำขาเข้า จะไม่สามารถดึงค่าสัมประสิทธิ์การมีส่วนร่วมของโหมดเหล่านี้ได้ล่วงหน้า การใช้เซ็นเซอร์อ้างอิงร่วมกันจะช่วยให้สามารถรวมผลลัพธ์จากอาร์เรย์ต่างๆ เข้าด้วยกันได้

วิธีการที่อิงตามความสัมพันธ์

มีหลายวิธีที่ใช้ เมทริก ซ์ความหนาแน่นสเปกตรัม กำลัง ของการบันทึกพร้อมกัน กล่าวคือ เมทริกซ์ สหสัมพันธ์ไขว้ของการบันทึกเหล่านี้ในโดเมนฟูริเยร์ วิธีเหล่านี้ช่วยให้สามารถแยกพารามิเตอร์โมดอลเชิงปฏิบัติการ (วิธีเลือกจุดสูงสุด) ซึ่งอาจเป็นผลมาจากการจับคู่โหมดหรือพารามิเตอร์โมดอลของระบบ (วิธีแยกส่วนในโดเมนความถี่)

วิธีการระบุระบบ

ในเอกสารทางวิชาการมีวิธีการระบุระบบมากมายที่สามารถใช้ในการสกัดคุณสมบัติของระบบและนำไปประยุกต์ใช้กับการสั่นสะเทือนโดยรอบในโครงสร้างได้

สังคมศาสตร์

การระบาด ของCOVID-19ก่อให้เกิดสถานการณ์ที่ไม่เหมือนใคร ซึ่งการขนส่งของมนุษย์ กิจกรรมทางอุตสาหกรรม และกิจกรรมอื่นๆ ถูกจำกัดอย่างมากทั่วโลก โดยเฉพาะในพื้นที่ที่มีประชากรหนาแน่น การวิเคราะห์การลดลงอย่างมากของเสียงรบกวนแผ่นดินไหวที่ความถี่สูงแสดงให้เห็นว่าการกระทำพิเศษเหล่านี้ส่งผลให้เกิดการลดลงของเสียงรบกวนแผ่นดินไหวที่เกิดจากมนุษย์ทั่วโลกที่ยาวนานและโดดเด่นที่สุดเท่าที่เคยสังเกตมา^{[ 33 ]}นอกจากนี้ เสียงรบกวนแผ่นดินไหวยังได้รับการตรวจสอบในฐานะตัวแทนของการพัฒนาเศรษฐกิจอีกด้วย^{[ 34 ]}

แนวทางการผกผัน/การปรับปรุงแบบจำลอง/แบบจำลองหลายแบบ

การวัดคุณสมบัติของเสียงโดยตรงไม่สามารถให้ข้อมูลโดยตรงเกี่ยวกับพารามิเตอร์ทางกายภาพ (ความเร็วคลื่น S ความแข็งแกร่งของโครงสร้าง...) ของโครงสร้างพื้นดินหรือโครงสร้างทางวิศวกรรมโยธาที่มักเป็นที่สนใจได้ ดังนั้นจึง จำเป็นต้องใช้ แบบจำลองเพื่อคำนวณค่าสังเกตเหล่านี้ (เส้นโค้งการกระจายตัว รูปทรงโมดอล...) ในปัญหาแบบตรงไปตรงมาที่เหมาะสม ซึ่งสามารถนำไปเปรียบเทียบกับข้อมูลจากการทดลองได้ เมื่อได้ปัญหาแบบตรงไปตรงมาแล้ว กระบวนการประมาณค่าแบบจำลองทางกายภาพสามารถกำหนดให้เป็นปัญหาแบบผกผันได้

วัสดุที่จำเป็น

ระบบการเก็บข้อมูลส่วนใหญ่ประกอบด้วยเซ็นเซอร์แผ่นดินไหวและเครื่องแปลงสัญญาณดิจิทัลจำนวนสถานีแผ่นดินไหวขึ้นอยู่กับวิธีการ ตั้งแต่จุดเดียว (สเปกตรัม, HVSR) ไปจนถึงอาร์เรย์ (3 เซ็นเซอร์ขึ้นไป) เซ็นเซอร์แบบสามองค์ประกอบ (3C) ถูกใช้ยกเว้นในงานเฉพาะบางอย่าง ความไวของเซ็นเซอร์และความถี่มุมก็ขึ้นอยู่กับงานเช่นกัน สำหรับการวัดบนพื้นดิน จำเป็นต้องใช้เครื่องวัดความเร็ว เนื่องจากแอมพลิจูดโดยทั่วไปต่ำกว่า ความไวของ เครื่องวัดความเร่งโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ความถี่ต่ำความถี่มุม ของเครื่อง วัดความเร็วขึ้นอยู่กับช่วงความถี่ที่สนใจ แต่ โดยทั่วไปจะใช้ความถี่มุมที่ต่ำกว่า 0.2 Hz เครื่องวัดการสั่นสะเทือน (โดยทั่วไปความถี่มุม 4.5 Hz หรือมากกว่า) โดยทั่วไปไม่เหมาะสม สำหรับการวัดในโครงสร้างทางวิศวกรรมโยธา แอมพลิจูดโดยทั่วไปจะสูงกว่า เช่นเดียวกับความถี่ที่สนใจ ทำให้สามารถใช้เครื่องวัดความเร่งหรือเครื่องวัดความเร็วที่มีความถี่มุมสูงกว่าได้ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากจุดบันทึกบนพื้นดินอาจมีความสำคัญในการทดลองดังกล่าว จึงอาจจำเป็นต้องใช้เครื่องมือที่มีความไวสูง นอกเหนือจากการวัดที่สถานีเดียวแล้ว จำเป็นต้องมีการประทับเวลาเดียวกันสำหรับทุกสถานี ซึ่งสามารถทำได้โดยใช้ สัญญาณนาฬิกา GPSสัญญาณเริ่มต้นทั่วไปโดยใช้รีโมทคอนโทรล หรือการใช้ดิจิไทเซอร์ตัวเดียวที่อนุญาตให้บันทึกข้อมูลจากเซ็นเซอร์หลายตัว ตำแหน่งสัมพัทธ์ของจุดบันทึกนั้นจำเป็นต้องมีความแม่นยำมากหรือน้อยแตกต่างกันไปตามเทคนิคต่างๆ ซึ่งอาจต้องใช้การวัดระยะทางด้วยตนเองหรือการระบุตำแหน่งGPS แบบดิ ฟเฟอเรนเชียล

ข้อดีและข้อจำกัด

ข้อดีของเทคนิคการสั่นสะเทือนโดยรอบเมื่อเปรียบเทียบกับเทคนิคเชิงรุกที่ใช้กันทั่วไปในการสำรวจทางธรณีฟิสิกส์หรือการบันทึกแผ่นดินไหวที่ใช้ในโทโมกราฟีแผ่นดินไหว

เป็นวิธีการที่ค่อนข้างถูก ไม่ต้องผ่าตัด และไม่ทำลายเนื้อเยื่อ
เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมในเมือง
ให้ข้อมูลที่มีประโยชน์แม้จะมีข้อมูลน้อย (เช่น HVSR)
เส้นโค้งการกระจายตัวของคลื่นเรย์ลีนั้นค่อนข้างง่ายต่อการดึงข้อมูล
ให้ค่าประมาณที่น่าเชื่อถือของ Vs30

ข้อจำกัดของวิธีการเหล่านี้เกี่ยวข้องกับสนามคลื่นเสียงรบกวน แต่โดยเฉพาะอย่างยิ่งเกี่ยวข้องกับสมมติฐานทั่วไปที่ใช้ในทางด้านแผ่นดินไหววิทยา:

ความลึกของการทะลุทะลวงขึ้นอยู่กับขนาดของอาร์เรย์ แต่ยังขึ้นอยู่กับคุณภาพของสัญญาณรบกวน ความละเอียด และข้อจำกัดของการเกิดเอเลียส ซึ่งขึ้นอยู่กับรูปทรงเรขาคณิตของอาร์เรย์ด้วย
ความซับซ้อนของสนามคลื่น (คลื่นเรย์ลีห์ คลื่นเลิฟ การตีความโหมดที่สูงกว่า...)
การสมมติว่าเป็นคลื่นระนาบสำหรับวิธีการจัดเรียงอาร์เรย์ส่วนใหญ่ (ปัญหาของแหล่งกำเนิดภายในอาร์เรย์)
สมมติฐาน 1 มิติของโครงสร้างใต้ดิน แม้ว่าจะดำเนินการ 2 มิติด้วยก็ตาม^{[ 35 ]}
ปัญหาผกผันนั้นยากที่จะแก้ไข เช่นเดียวกับวิธีการทางธรณีฟิสิกส์หลายวิธี

ลิงก์ภายนอก

Geopsy เป็นซอฟต์แวร์โอเพนซอร์สที่พัฒนาขึ้นเพื่อการวิเคราะห์และวิจัยเกี่ยวกับการสั่นสะเทือนในสภาพแวดล้อม

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]

[ 21 ]

[ 22 ]

[ 23 ]

[ 24 ]

[ 25 ]

[ 26 ]

[ 27 ]

[ 28 ]

[ 29 ]

[ 30 ]

[ 31 ]

[ 32 ]

[ 33 ]

[ 34 ]

[ 35 ]