Original paper

Traffic-induced vibration of a Holocene lowland and a Pleistocene upland

Higuchi, Shigeo

Kurzfassung

Die meisten japanischen Großstädte sind auf Holozänablagerungen gebaut. Schwingungsbelastungen im Stadtgebiet stehen mit diesen Ablagerungen in engem Zusammenhang. Dieser bekannte Zusammenhang wurde bisher weder in geologischer noch in quantitativer Hinsicht beschrieben. Schwingungen auf Holozänablagerungen weisen im Vergleich zu Schwingungen auf Pleistozänablagerungen einen deutlichen Unterschied auf. In dieser Studie wurde in einem bestimmten Untersuchungsgebiet für beide Sedimenttypen die gleiche Schwingungsquelle, der Verkehr, gemessen. Als geeignete Stelle haben wir Takashina in Chiba-Stadt auf der Kanto-Ebene gewählt, da die unterirdische Geologie bekannt ist und die Ebene von einer ebenen Straße gekreuzt wird. Bei den geologischen Schichten, die sich unterhalb der Straße befinden, handelt es sich um pleistozänen Sand, weichen sandigen Holozänschluff (im weiteren als unterer Bereich bezeichnet) und Torf und lockeren Sand (im weiteren als oberer Bereich bezeichnet). Die Holozänablagerungen füllen ein verschüttetes Tal, das sich bei der Senkung des Meeresspiegels während des glazialen Maximums der Würmeiszeit (Weichseleiszeit) gebildet hat. Die Schwingungen wurden an 40 Punkten in einem Abstand von jeweils 10 m entlang der Straße gemessen. Der höchste Schwingungspegel wurde am dicken Teil der Holozänablagerungen sowohl im unteren als auch im oberen Bereich registriert. Der zweithöchste Pegel wurde im dünnen Teil der Holozänablagerungen (lediglich im oberen Bereich) gemessen. Der Schwingungspegel war in den Pleistozänablagerungen niedriger als in den Holozänablagerungen. Die vorherrschende Schwingungsfrequenz betrug in den Holozänablagerungen weniger als 10 Hz, während sie in den Pleistozänablagerungen mehr als 10 Hz betrug. Ausgehend vom Gesichtspunkt der Schwingungsbelastungen sind diese Ergebnisse sehr wichtig, da der menschliche Organismus für einen Frequenzbereich von 4--8 Hz sehr empfindlich ist. Es wurde ein Erschütterungsexperiment durchgeführt, bei dem man ein Fahrzeug über einen Holzklotz fahren ließ. Sowohl mit als auch ohne Holzklotz ergaben die Messungen, daß die Schwingungen in den niedrigeren Frequenzen in den Pleistozänablagerungen weniger bedeutend waren. Ein Vorteil eines geologischen Ansatzes der Schwingungsbelastungen besteht darin, daß er zu einem Verständnis der allgemeinen Schwingungssituation an einer neuen Stelle infolge des direkten geologischen Zusammenhangs mit besser untersuchten Stellen beiträgt, auch wenn die neue Stelle nie durch einen Geologen untersucht wurde.

Abstract

Most megacities in Japan are built on Holocene deposits, and Vibration pollution in the urban area is closely related to these deposits. This known relationship has not been previously described in geological or quantitative terms. A pronounced difference exists between the vibration of Holocene deposits and Pleistocene deposits. In this study the same Vibration source, i.e. traffic, is measured for both sediment types in a given study area. We decided upon Takashina in Chiba City on the Kanto Plain as an adequate site, as the subsurface geology is well-known and a flat road crosses the plain. Geological strata located beneath the road are Pleistocene sand, Holocene soft sandy silt (referred to as the lower member), and peat and loose sand (referred to as the upper member). The Holocene deposits fill a buried valley, which was formed by sea level lowering during the Wurm (Weichselian) glacial maximum. Vibration was measured at 40 points spaced 10 m apart along the road. The greatest Vibration level was recorded from the thick part of the Holocene deposits, in both upper and lower member. A secondary level was measured in the thin part of the Holocene deposits (within the upper member only). The Vibration level was lower in the Pleistocene deposits than in the Holocene ones. The dominant frequency component of Vibration in the Holocene deposits was less than 10 Hz, whereas in the Pleistocene deposits it was more than 10 Hz. These results are very important from a Vibration pollution point of view, since the human body is very sensitive to a frequency range of 4 to 8 Hz. A shock excitation experiment was carried out by a vehicle running across a wooden block. Measurements with and without the block respectively also showed that the Vibration in the lower frequencies was not major on the Pleistocene deposits. One benefit of taking a geological approach to Vibration pollution is that it allows us to generally understand the Vibration situation at a new site by geological correlation to a better-studied site, even if the new site has never been examined by a geologist.

Keywords

uplandWeichseliansandslowlandburied valleysHolocenesiltpeatstreettraffic-induced vibrationsoscillationsamplitudecase studies. Honshu (Chiba)