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S파를 이용한 고해상도 탄성파 반사법 탐사: 지반표층부에 대한 적용사례

High Resolution Seismic Reflection Method Using S-Waves: Case Histories for Ultrashallow Bedrocks

韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society, v.22 no.4, 2006년, pp.41 - 49  

김성우 (부경대학교 환경탐사공학과 대학원) ,  우기한 (부경대학교 환경탐사공학과 대학원) ,  한명자 (부경대학교 환경탐사공학과 대학원) ,  장해동 ((주)지원E&C) ,  최용규 (경성대학교 건설환경공학부) ,  공영세 (부경대학교 환경탐사공학과)

초록
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이 논문에서는 S파 탄성파 반사법의 토목공학용 지반조사에의 적합성을 검토하기 위한 연구를 다룬다. 높이 약 20m 미만의 암반사면에 대한 S파 탄성파 반사법 탐사를 시행하였다. 탄성파 자료취득에는 표준적인 공심점 기법이 사용되었으며 24채널의 탄성파탐사기와 SH파의 진원으로 해머가 사용되었다. 수진기 전개는 양측전개가 채택되었고 진원점 및 수진점 간격은 각각 2m 이었다. 취득된 자료는 전산처리 과정을 거친 결과 신호대 잡음비가 향상되고 단면의 해상도가 향상되었으며 기반암의 속도정보가 얻어졌다. 최종 S파 반사단면은 1m 미만의 얕은 심도까지 반사파를 보여 주며 해상도는 1m 미만의 초고해상도를 보인다. 구조보정된 단면에서는 야외의 사면노두에서 확인된 층리면 및 단층에 잘 대비되는 뚜렷한 반사파 신호를 보여준다. 이와 같이 S파 탄성파 반사법을 이용하여 천부 지반 지질구조의 정밀한 반사 단면의 작성이 가능하므로 토목공학용 최적 시추공 위치의 결정에 이 방법이 유용하게 쓰일 수 있을 것이다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper demonstrates the feasibility of using shallow S-wave, high-resolution seismic reflection surveys to characterize geological structure and stratigraphy of basement rocks for civil engineering purposes. S-wave seismic reflections from depths less than 20 m were recorded along the top of ste...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 일부지역을 제외한 대부분의 한반도의 지질은 단층, 습곡작용을 받은 복잡한 구조를 보인다. 따라서 본 연구에서는 중합전구조보정 등의 실내 전산자료처리를 시행하여 암반내부 지질구조의 복잡성을 해결하고 이를 통해 지하암반의 구조를 정확하게 알아내고자 하였다.
  • SH파의 진원으로는 받침대와 쇠해머(약 6Kg)를 사용하였는데 받침대로는 판목(측선 1)과 철제받침대(측선 2 및 3) 의두 종류를 사용하였다. 받침대 바닥에 수십 개의 못을 부착하여 지면과의 밀착을 높이고자 하였다. 진원인 해머를 이용, 모두 같은 방향(SH파이므로 측선에 직각인 방향)으로 받침대를 열 번 내외로 타격한 후 중합하여 사용하였다.
  • 본 연구에서는 실제 토목현장 조건에서 S파를 이용하여 상부피복층 및 지하암반의 극천부 지질구조를 고해상도로 규명할 수 있음을 보이고자 하였다. 일부지역을 제외한 대부분의 한반도의 지질은 단층, 습곡작용을 받은 복잡한 구조를 보인다.

가설 설정

  • 첫째, 지하매질 고유의 전파속도를 얻을 수 있다는 것으로, 다중채널 수진기를 사용함으로서 임의의 반사점에서 N개의 반사 기록을 얻게 되고, 따라서 N개의 서로 다른 진원-수진점 간격(offset)에 대한 주시 (travel time)의 변화(그림 1의 tl, t2, t3가 이루는 쌍곡선의 기울기)로부터 지하매질의 전파 속도 값을 산출할 수 있는데 이것은 사물의 원근을 파악하는 원리와 동일한 것이다. 둘째, 반사파 신호가 크게 증강된다는 것이다. 이것은 지하 반사계수를 영상화하는데 매우 중요한 것으로서 실제 수진기에 기록되는 에너지의 상당 부분은 굴절파, 표면파, 직접파 등의 강한 노이즈인데 반해, 반사파 에너지는 싱대적으로 매우 미약하고 이러한 노이즈에 혼재되어 있어 구별이 어렵다(Keary and Brooks,1991, p.
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참고문헌 (14)

  1. 공영세, 김국주, 김성우, 이호영, 김원식, 김희준 (1995), 'PC기반의 천해저 다중채널 탄성파 자료의 전산처리', 한국해양학회지, 제30권, 제2호, pp.116-124 

  2. Bancroft, J.C., Geiger, H.D., and Margrave, G.F. (1998), 'The Equivalent Offset Method of Prestack Time Migration', Geophysics, Vol.63, No.6, pp.2042-2053 

  3. Claerbout, J.F. (1985), Imaging the Earth's Interior, Blackwell Scientific Publications, pp.173-182 

  4. Dasios, A., McCann, C; Austin, T.R, McCann, D.M., and Fenning, P. (1999), 'Seismic Imaging of the Shallow Subsurface: Shear-wave Case Histories', Geophysical Prospecting, Vol.47, pp.565-591 

  5. Deidda, G.P. and Ranieri, G. (2001), 'Some SH-wave Seismic Reflections from Depths of Less than Three Metres', Geophysical Prospecting, Vol.49, pp.499-508 

  6. Ghose, R and Goudswaard, J. (2004), 'Integrating S-wave Seismic-reflection Data and Cone-penetration-test Data using a Multiangle Multiscale Approach', Geophysics, Vol.69, No.2, pp.440-459 

  7. Goforth, T. and Hayward, C. (1992), 'Seismic Reflection Investigations of a Bedrock Surface Buried under Alluvium', Geophysics, Vol.57, No.9, pp.1217-1227 

  8. Holzschuh, J. (2002), 'Low-cost Geophysical Investigations of a Paleochannel Aquifer in the Eastern Goldfields, Western Australia', Geophysics, Vol.67, No.3, pp.690-700 

  9. Imai, T. and Tonouch, K. (1982), 'Correlation of N-value with S-wave Velocity', Proceedings of the 2nd European Symposium on Penetration Testing, The Hague, The Netherlands, pp.67-72 

  10. Keary, P. and Brooks, M. (1991), 'An Introduction to Geophysical Exploration', Blackwell Scientific Publication, pp.254 

  11. Miller, R.D., Steeples, D.W., and Bannan, M. (1989), 'Mapping a Bedrock Surface under Dry Alluvium with Shallow Seismic Reflections', Geophysics, Vol. 54, No.12, pp.1528-1534 

  12. Sheriff, R.E. (2002), 'Encyclopedic Dictionary of Applied Geophysics', 4th ed., Society of Exploration Geophysicists, pp.429 

  13. Yilmaz, O. (2001), 'Seismic Data Analysis', Vol. I, Society of Exploration Geophysicists, pp.725-775 

  14. Zhang, S.H. (1990), 'Shallow SH-wave Seismic Exploration for Subway Construction in Shanghai', Geotechnics Vol. I, Society of Exploration Geophysicists, pp.175-179 

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