การคำนวณย้อนกลับจากเส้นโค้งการกระจายของคลื่นเรลีย์เพื่อการสำรวจชั้นดินทางวิศวกรรม

Abstract

คลื่นผิวที่เดินทางผ่านชั้นดินจะมีความเร็วในการเคลื่อนที่แตกต่างกันตามของความถี่ของคลื่น เส้นโค้งที่แสดงการเปลี่ยนแปลงความเร็วของคลื่นผิวตามความถี่มีชื่อเรียกว่าเส้นโค้งการกระจาย (Dispersion curve) ซึ่งสามารถใช้ในการคำนวณย้อนกลับเพื่อหาภาพตัดความเร็วคลื่นเฉือน (Shear wave velocity profile) ของชั้นดินได้ การคำนวณย้อนกลับเพื่อหาภาคตัดความเร็วคลื่นเฉือนจากเส้นโค้งการกระจายมีวิธีการต่างๆ หลายวิธีเช่น การประเมินจากความยาวคลื่นผ่านการแปลง f-k การประเมินจากลักษณะการส่งผ่านคลื่น (Propagator matrix) หรือการประเมินจากวิธีไฟไนต์ดิฟเฟอเรนท์ (Finite difference) วัตถุประสงค์ของการศึกษานี้คือการพัฒนาวิธีการคำนวณย้อนกลับตามแนวทางของ Propagator matrix โดยใช้เส้นโค้งการกระจายของคลื่นในโหมดการสั่นที่สูงกว่าการสั่นในโหมดมาตรฐานด้วย ซึ่งได้มีผู้รายงานไว้ว่าจะทำให้ขบวนการคำนวณย้อนกลับมีความเสถียรมากกว่าและให้ผลการประเมินที่แม่นยำกว่าการใช้ข้อมูลจากการสั่นในโหมดมาตรฐานเพียงอย่างเดียว จากการวิจัยครั้งนี้ซึ่งกระทำกับชั้นดินจำลอง 5 ชนิดและข้อมูลจากการตรวจวัดจริงในสนามจำนวน 2 แห่งพบว่าการพิจารณาการสั่นสะเทือนที่ความถี่หลายโหมด(Multi-mode) ให้ภาพตัดความเร็วคลื่นเฉือนที่ใกล้เคียงกับของจริงมากยิ่งขึ้น ไม่ว่าจะเป็นชั้นดินที่มีความเร็วคลื่นเฉือนเพิ่มขึ้นตามความลึก (Normally dispersive profiles) หรือชั้นดินที่ความเร็วคลื่นเฉือนไม่ได้เพิ่มขึ้นตามความลึก (Irregular profiles)