MASW 탐사 알아보기

시험자료/지구물리 2017. 1. 5. 08:56

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1. MASW 탐사란?

-탄성파 탐사 (실체파+표면파) 중 표면파를 이용하여 지반을 탐사 하는 방법

1-D Survey: S파 속도를 깊이에 따라 나타내는 탐사 기법

2-D Survey: 1-D Survey를 연속적으로 이어 평면으로 만든 것

3-D Survey: 2-D Survey를 연속적으로 이어 입체로 만든 것

1) 탄성파(Sesmic wave)=실체파(Body wave)+표면파(Surface wave)

탄성파 에너지의 80%는 표면파이다.

과거(1990년 까지) 표면파를 모두 잡음이라 생각 했지만, MASW를 통해 표면파를 이용한 탐사를 이용하고 있다.

2) 탄성파 탐사와 GPR 탐사 심도

3) 능동적 탐사(active survey) vs 수동적 탐사(passive survey)

이론적으로 수동적 탐사 에너지가 능동적 탐사 에너지보다 크다.

수동적 탐사(passive survey)의 경우 에너지가 훨씬 크기 때문에 MASW 탐사를 했을 경우 저Hz까지 내려 갈수 있어, 탐사심도를 증가 시킬 수 있다.

4) Roadside Combined MASW Survey

-갓길이나 길 가운데를 따라 종렬로 지오폰(receiver)를 길게 늘여 뜨려 사용한다.

-기록을 시작하기 위해 sledge hammer를 사용한다.

-자료처리 직후 능동적 분산(active dispersion)의 나머지 부분(1~60초)을 사용하기 위해 초기 부분(0~1초)을 잘라낸다.

-저심도와 관련된 2-D velocity map을 생산하기위해 능동적 분산(active dispersion) 이미지로부터 능동 분산 곡선(active dispersion curves)을 발췌한다.

-같은 기록번호의 image data set을 결합함으로서 능동적 분산(active dispersion)과 수동적 분산(passive dispersion) 이미지를 결합할 수 있다. 그 다음에 연장된 깊이(≤100m)의 2-D Vs(S-Velocity)를 생산하기 위해 분산곡선(M0's)을 발췌한다. 결합된 MASW 탐사 map의 전체의 정확도는 올라갈 것이다.

-50m 이상 탐사하기 위해선 수동적 탐사를 해야 한다.

5) MASW 최대 탐사 깊이

2. MASW-Data Acquisition

1) MASW 장비구성

Equipment	Most Common	Comments
Seismograph	24-channel (24-bit) (most of today’s multichannel seismographs)	16-bit may be acceptable. A laptop computer is necessary to control seismograph. A rugged toughbook is preferred.
Power Source	A small car battery	A dry-cell battery can also be used for several hours of acquisition.
Receivers	4.5-Hz Geophones	Geophones of 10-Hz range may be acceptable for relatively shallow investigation (e.g., Zmax ≤ 20 m). A land streamer is strongly recommended for fastest acquisition.
Source	Sledge Hammer (≥ 8-lb)	Weight-drop can further increase investigation depth (Zmax).
Strike Plate	Aluminum plate (e.g., 1 ft x 1 ft size with 1/2-in thickness)	Softer plate (e.g., polyethylene) can improve energy at lower frequencies (therefore, Zmax).
Time Break Sensor	Hammer Switch	A separate geophone planted near the strike plate can also be used.
Triggering Cable	Hardwire	Radio triggering system can be used, but watch for time delay.
Seismic Cable	5-ft takeout spacing	Any range in 4-8 ft takeout spacing may be acceptable.
Possible Accessories			Trigger Extension Cable (e.g., 100 ft), Jumper Cable (e.g., 30 ft), Tape Measure (≥ 100 ft), Stake Flags, Black Tape, Ear Plugs, Gloves, Spray Paint, GPS, Safety Gears, etc.

2) Seismograph (Geoid)

보통 24채널이 이용하는 것이 가장 좋다.

3) Receivers (Geophones)

지오폰은 다양한 종류가 있지만 MASW탐사에서는 4.5Hz 지오폰이 가장 적당하다.

4) Land streamer

-Land streamer는 탐사의 속도를 증가 시키기 위해 개발된 지오폰(receiver) 장착 장치이다.

5) Seismic source

탄성파 탐사를 위해서 가장 좋은 source는 파워풀한 source 이다.

6) MASW 최적의 Offset 간격

offset이 너무 가깝거나 너무 멀면 안된다.

3. MASW Data Analysis

탐사를 하며 얻어진 데이터를 기반으로 분산곡선(Dispersion Curve, M0)를 구한 뒤 역산과정을 통해 S파 속도를 구해 Earth Model을 구할 수 있다.

보여 지는 그림은 20번의 탐사를 진행 한 것이다. 1번의 탐사가 하나의 1-D Vs profile을 구할 수 있고, 20번 탐사를 모으면 2-D Vs profiles을 구할 수 있다.

1) Why Multichannel?

멀티채널을 이용하는 이유는 멀티채널을 사용함으로서 분산 이미지를 명확하게 구할 수 있다.

2) Understanding Dispersion Imagae

•Computational Artifacts (CA) -Energy trends radiating from the origin of the image space.

•Side Lobe (SL) - Energy trend occurring right beside a major trend following the same trajectory.

•Air Wave (AW) - Non-dispersive (i.e., horizontal line) energy trend occurring at the sound velocity (340 m/sec).

•Fundamental Mode (M0) -Dispersive energy trend occurring at the lowest frequencies with lowest phase velocities.

•Higher Modes (M1, M2, etc.) - Dispersion trends occurring at the higher frequencies with higher phase velocities than those of M0. The higher mode of the most significant energy is usually the first higher mode (M1).

3) 분산곡선과 S파 속도 모델

그림을 보면 진동수가 감소할수록 속도가 증가함을 볼 수 있다. A 모델은 5피트에서 1000ft/sec으로 5m의 값을 볼 수 있는데 이것은 Stiff Soil이 5m까지 있고 그 밑에 7000ft/sec 속도를 나타낸 결과 Hard Rock이 있다는 결론을 낼 수 있다.