การสั่นสะเทือนของพื้นดิน

การสั่นสะเทือนของพื้นดินเป็นศัพท์ทางเทคนิคที่ใช้เพื่ออธิบายการสั่นสะเทือนของพื้นดินที่เกิดจากฝีมือมนุษย์เป็นส่วนใหญ่ ซึ่งแตกต่างจากการสั่นสะเทือนตามธรรมชาติของโลกที่ศึกษาโดยวิชาแผ่นดินไหววิทยาตัวอย่างเช่น การสั่นสะเทือนที่เกิดจากการระเบิด งานก่อสร้าง การขนส่งทางรถไฟและทางถนน ฯลฯ ล้วนจัดเป็นการสั่นสะเทือนของพื้นดิน

ข้อมูลทั่วไป

การสั่นสะเทือนของพื้นดินเกี่ยวข้องกับคลื่นยืดหยุ่น ประเภทต่างๆ ที่แพร่กระจายผ่านพื้นดิน ได้แก่คลื่นผิวดินซึ่งส่วนใหญ่เป็นคลื่นเรย์ลีและคลื่นตาม ยาว และคลื่นตามขวาง (หรือคลื่นเฉือน) ที่แพร่กระจายลงไปในระดับความลึกของพื้นดิน ช่วงความถี่ทั่วไปของการสั่นสะเทือนของพื้นดินจากสิ่งแวดล้อมคือ 1 – 200 เฮิรตซ์ คลื่นที่มีความถี่ต่ำกว่า (ต่ำกว่า 1 เฮิรตซ์) มักเรียกว่าไมโครซีซึมและโดยปกติจะเกี่ยวข้องกับปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ เช่นคลื่นน้ำในมหาสมุทร การสั่นสะเทือนของพื้นดินจากสิ่งแวดล้อมที่เกิดจากการจราจรทางรถไฟและทางถนนอาจก่อให้เกิดความรำคาญแก่ผู้อยู่อาศัยในอาคารใกล้เคียงทั้งโดยตรงและผ่านเสียงรบกวนภายในอาคารที่เกิดจากการสั่นสะเทือนของโครงสร้าง การสั่นสะเทือนของพื้นดินที่รุนแรงมาก เช่น ที่เกิดจากรถบรรทุกหนักบนถนนขรุขระ อาจทำให้เกิดความเสียหายต่อโครงสร้างของอาคารที่อยู่ใกล้เคียงได้ ขนาดของการสั่นสะเทือนของพื้นดินมักอธิบายในแง่ของความเร็วการสั่นสะเทือนของอนุภาค (ในหน่วยมิลลิเมตร/วินาที หรือเมตร/วินาที) บางครั้งก็อธิบายในหน่วยเดซิเบล (เทียบกับความเร็วอนุภาคอ้างอิงที่ 10⁻⁹ ^เมตร /วินาที) โดยทั่วไปแล้ว ค่าความเร็วของอนุภาคการสั่นสะเทือนของพื้นดินที่เกี่ยวข้องกับยานพาหนะที่วิ่งผ่านเนินชะลอความเร็วบนถนนจะมีค่าอยู่ในช่วง 0.1 – 2 มม./วินาที ส่วนขนาดของการสั่นสะเทือนของพื้นดินที่ถือว่าสามารถก่อให้เกิดความเสียหายต่อโครงสร้างอาคารได้นั้น จะมีค่าสูงกว่า 10–20 มม./วินาที

การสั่นสะเทือนของพื้นดินจากทางรถไฟ

แหล่งกำเนิดหลักของแรงสั่นสะเทือนบนพื้นดินที่เกิดจากรถไฟคือแรงไดนามิกที่ส่งผ่านจากรางรถไฟไปยังพื้นดิน แรงเหล่านี้เกี่ยวข้องกับกระบวนการปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนระหว่างเพลาล้อรถไฟที่กำลังเคลื่อนที่กับรางรถไฟซึ่งรองรับโดยพื้นดินที่มีความยืดหยุ่น ขนาดของแรงเหล่านี้โดยทั่วไปจะเพิ่มขึ้นตามความเร็วของรถไฟที่เพิ่มขึ้น ดังนั้น ระดับของแรงสั่นสะเทือนบนพื้นดินที่เกิดขึ้นอาจมีมากในกรณีของรถไฟความเร็วสูง หากความเร็วของรถไฟมากกว่าความเร็วคลื่นเรย์ลีในพื้นดิน จะเกิดการเพิ่มขึ้นอย่างมากของแรงสั่นสะเทือนบนพื้นดิน ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า เสียง ดังสนั่นจากการสั่น สะเทือนของพื้นดิน (ground vibration boom ) ซึ่งคล้ายกับเสียงดังสนั่นจากเครื่องบินความเร็วเหนือเสียง

แรงสั่นสะเทือนจากพื้นถนนเนื่องจากการจราจร

กลไกหลักที่ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนของพื้นดินจากการเคลื่อนที่ของรถยนต์และรถบรรทุก คือ แรงพลวัตที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนตัวของยานพาหนะบนพื้นผิวถนนที่ไม่เรียบ เช่น เนิน หลุม เป็นต้น แรงเหล่านี้ และการสั่นสะเทือนของพื้นดินที่เกิดขึ้น สามารถลดลงได้โดยการดูแลรักษาพื้นผิวถนนให้มีสภาพดี