ขนาดและคลื่นแผ่นดินไหว Magnitude and Seismogram ความรู้บางอย่างเกี่ยวกับ ขนาดและคลื่นแผ่นดินไหว Magnitude and Seismogram โดย : ดร.ธนู หาญพัฒนพานิชย์ ผู้เชี่ยวชาญด้านที่ปรึกษาวิศวกรรมธรณี กรมชลประทาน กุมภาพันธ์ 2549

ความหมายของขนาดแผ่นดินไหว Magnitude มาตรา Richter : ใช้ได้เฉพาะแผ่นดินไหวขนาดเล็กกว่า 7.0 จุดศูนย์กลางต้องอยู่ในรัศมีไม่เกิน 650 กิโลเมตร การรายงาน USGS กำหนดให้เจ้าหน้าที่ของ USGS บอกถึงขนาดแผ่นดินไหวว่า “แผ่นดินไหวมีขนาด 6.0” ไม่ต้องใส่มาตรา 1

2

3

พลังทำลายของแผ่นดินไหวอยู่ที่ไหน ทฤษฎี Elastic rebound : พลังงานสะสมจากการเคลื่อนตัวของมวลหินในรูปของ Strain energy เมื่อสูงมากกว่า strength ของหิน จะทำให้หินฉีกขาดปลดปล่อยพลังงานในรูปของการสั่นสะเทือน, ความร้อน และอื่น ๆ แบบทันทีทันใด ส่วนใหญ่จะอยู่ในรูปของการสั่นสะเทือนแผ่นดินไหว พลังงานที่ปลดปล่อยมาสามารถประมาณจากความสัมพันธ์ของ Gutenberg และ Richter 1956 Log E = 11.8 + 1.5 Ms E มีหน่วยเป็น ergs (1 erg = 7.5x10-8ft-lb) Ms คือ Surface Wave Magnitude เทียบกับแรงระเบิด M = 6.0 ขนาดเท่าระเบิดที่ Hiroshima M = 9.5 ขนาด 178,000 เท่าของระเบิดที่ Hiroshima 4

กราฟแสดงความสัมพันธ์ของขนาดแผ่นดินไหวกับพลังงานที่ปลดปล่อย 5

องค์ประกอบที่ควบคุมลักษณะของคลื่นแผ่นดินไหว (1) 1.ขนาดของแผ่นดินไหว 6

องค์ประกอบที่ควบคุมลักษณะของคลื่นแผ่นดินไหว (2) 2. ระยะห่างจากจุดศูนย์กลางแผ่นดินไหว 7

คุณสมบัติของคลื่นแผ่นดินไหว คลื่นจากแผ่นดินไหวที่วัดได้ สามารถแสดงในรูปของ 1. อัตราเร่ง 2. ความเร็ว 3. การเคลื่อนที่ ให้สังเกตความแตกต่างของคลื่นแผ่นดินไหวเดียวกันบนชั้นหิน - ชั้นดิน โดยเทียบกับบันทึกเวลาของการเกิดคลื่น กราฟแสดงบันทึกค่าอัตราเร่ง/ ความเร็ว/ การเคลื่อนที่ต่อเวลาของแผ่นดินไหว (ซ้ายมือ-วัดที่ผิวหิน ขวามือ-วัดที่ผิวดิน) 8

ค่าอัตราเร่งสูงสุด หมายถึง ค่าอัตราเร่งสูงสุดที่เกิดขึ้นบนคลื่นแผ่นดินไหว โดยทั่วไปค่าอัตราเร่งสูงสุดจะสูงกว่า เมื่อขนาดแผ่นดินไหวใหญ่กว่า แต่แผ่นดินไหวขนาดแตกต่างกัน อาจมีค่าอัตราเร่งสูงสุดเท่ากันหรือน้อยกว่าก็ได้ 9

องค์ประกอบด้านความถี่ (Frequency Content) ของคลื่นแผ่นดินไหว เป็นการอธิบายถึงความสัมพันธ์ของขนาดคลื่น (Amplitude) กับความถี่ที่ต่างกัน หรือคาบเวลา (period) ที่ต่างกัน ช่วง Amplitude สูงที่เกิดในเฉพาะช่วงความถี่แคบ (คาบเวลาแคบ) จะมีผลรุนแรงเฉพาะในช่วงคาบเวลาหรือความถี่นั้น ๆ ช่วง Amplitude สูงที่เกิดเป็นช่วงความถี่กว้าง (คาบเวลากว้าง) จะมีผลรุนแรงได้ในหลาย ๆ ช่วงคาบเวลาหรือช่วงความถี่ 10

Response Spectra เป็นการอธิบายผลตอบสนองสูงสุดของการเคลื่อนที่ของมวลภายใต้แรงสั่นสะเทือนแบบทิศทางเดียว (SDOF) ที่ความถี่หรือคาบเวลาต่างกัน จะเห็นว่า การเกิดความเร่งสูงสุด – ความเร็วสูงสุด – การเคลื่อนที่สูงสุด จะเกิดที่คาบเวลาหรือความถี่ที่แตกต่างกัน 11

Duration หมายถึง ช่วงระยะเวลาของการสั่น สัมพันธ์กับการปลดปล่อยพลังงานออกมา ซึ่งจะไม่เท่ากัน เช่น กำหนดค่าอัตราเร่งสูงสุดได้  0.05g ช่วงระยะเวลาที่ได้รับการสั่นสะเทือนด้วยอัตราเร่งเกินกว่าที่กำหนด (Bracketed duration) ในชั้นหินและชั้นดินจะแตกต่างกัน 12

ความสัมพันธ์ของ Bracket duration ที่ค่า g 0 13

คิดเทียบเป็นจำนวนรอบของ stress และ harmonic (Equivalent Uniform Stress Cycles) โดยคิดจากแรงดันน้ำในดินที่เกิดจากจำนวนรอบของการเฉือนแบบ dynamic ด้วย harmonic stress มีขนาด (Amplitude) เท่ากับ 65% ของ maximum shear stress ของดิน 14

ผลกระทบจากแผ่นดินไหว 9.2 สุมาตรา 26 ธันวาคม 2547 ผลกระทบจากแผ่นดินไหว 9.2 สุมาตรา 26 ธันวาคม 2547 ความรู้ คลื่นแผ่นดินไหว ประกอบด้วย ความถี่สูง (High frequency) = คาบสั้น (Short period) และ คลื่นความถี่ต่ำ (Low frequency) = คาบยาว (long period) คุณสมบัติของคลื่น ความถี่สูงไปได้ไม่ไกล สลายตัวเร็ว ความถี่ต่ำไปได้ไกล สลายตัวช้า ผลกระทบของแผ่นดินไหว 26 ธันวาคม 2547 จึงเกิดจากคลื่นความถี่ต่ำ แต่ความรู้สึกของมนุษย์ที่รับรู้ต่อคลื่นความถี่ต่ำ มีสูง 15

ความรับรู้ของมนุษย์ตาม Modified Mercalli Scale 16

ค่าอัตราเร่งพื้นดินในแนวราบ (Horizontal PGA) ที่วัดได้และคำนวณได้ 17

THANK YOU