Demonstracija geofizičkih mjerenja

U ponedjeljak ujutro, 7. studenog 2022. godine, ispred zgrade Geofizičkog odsjeka (Horvatovac 95) izvedena je demonstracija geofizičkih mjerenja. Konkretno, provedena je demonstracija višekanalne analize površinskih valova (engl. Multichannel Analysis of Surface Waves, MASW) i mjerenja horizontalnog i vertikalnog spektralnog omjera (engl. The Horizontal-to-Vertical Spectral Ratio, HVSR). Demonstraciju  za studente Geofizičkog odsjeka, studente Geotehničkog fakulteta (Varaždin), kao i za djelatnike Geofizičkog odsjeka, održali su doc. dr. sc. Mario Gazdek i Jakov Stanislav Uglešić mag. phys-geophys., istraživači zaposleni na projektu CRONOS.

MASW je nedestruktivna seizmička metoda koja se koristi za procjenu debljine slojeva tla, brzine smicajnih valova (1D ili 2D), Poissonovog omjera i gustoće tla (Xia, Miller i Park, 1999). Metoda je brza i jednostavna jer jednostavni seizmički izvori, poput čekića i eksplozije, mogu uzrokovati dovoljno jake Rayleigh-eve valove s kojima se može, pomoću više geofona, pokriti veliki raspon dubina. Klasični MASW sustav za mjerenje sastoji se od 24-kanalnog seizmografa, 24 geofona (obično frekvencije 4.5 Hz) te uređaja za akviziciju i pohranu podataka (slika 1). Rezolucija snimke ovisit će o udaljenosti između geofona (dx), dok će dubina mjerenja (Z_max) ovisiti o udaljenosti između izvora i prvog najbližeg geofona (x), udaljenosti između prvog i zadnjeg geofona, jačini izvora i tipu izvora. Površinski valovi su disperzivni, tj. fazna brzina vala ovisi o valnoj duljini, odnosno frekvenciji. To omogućava da se mjerenjem vremena putovanja pojedinih faza vala dobije disperzijska krivulja. Iz disperzijske krivulje inverznim modeliranjem moguće je dobiti 1D ili 2D profil brzine posmičnih valova (Foti i sur., 2018).

HVSR je također nedestruktivna seizmička metoda koja koristi mjerenja mikroseizmičkog nemira za dobivanje osnovne rezonantne frekvencije tla, ključnog parametra koji se koristi u potresnom inženjerstvu. HVSR se izračunava kao omjer amplitude Fourierovog spektra horizontalne i vertikalne komponente mikroseizmičkog nemira (Nakamura, 1989). Mikroseizmički nemir je stalno podrhtavanje površine tla uzrokovano prirodnim (vjetar, morski valovi, udaljeni potresi…) i antropogenim (industrija, infrastruktura…) izvorima. Mjerenja HVSR-a provode se trokomponentnim velocimetrom/akcelerometrom koji je čvrsto pričvršćen za tlo na mjestu mjerenja. Frekvencija na kojoj se javlja maksimalna amplituda, odnosno frekvencija na kojoj se javlja najveće pojačanje, određena je iz HVSR krivulja (slika 6). Ta se frekvencija naziva osnovnom frekvencijom tla (f₀). f₀ se koristi za klasifikaciju tla i određivanje dubine do temeljne stijene (H₈₀₀, dubina do stijena s brzinama posmičnih valova (V_S) većim od 800 m/s), kao i za određivanje prosječne brzine posmičnog vala do dubine od 30 m (V_S30) pomoću empirijskih relacija (Stanko i Markušić, 2020) koje povezuju H₈₀₀ i V_S30 s f₀. Demonstracija HVSR mjerenja obavljena je na novim instrumentima Tromino, nabavljenim u sklopu projekta CRONOS.

Pripremili Mario Gazdek i Jakov Stanislav Uglešić

LITERATURA:

Foti, S. et al. (2018) ‘Guidelines for the good practice of surface wave analysis: a product of the InterPACIFIC project’, Bulletin of Earthquake Engineering, 16(6), pp. 2367–2420. Available at: https://doi.org/10.1007/s10518-017-0206-7.

Nakamura, Y. (1989) ‘A method for dynamic characteristics estimation of subsurface using microtremor on the ground surface’, Railway Technical Research Institute, Quarterly Reports, 30(1).

Stanko, D. and Markušić, S. (2020) ‘An empirical relationship between resonance frequency, bedrock depth and VS30 for Croatia based on HVSR forward modelling’, Natural Hazards, 103(3), pp. 3715–3743. Available at: https://doi.org/10.1007/s11069-020-04152-z.

Strelec, S., Stanko, D. and Gazdek, M. (2016) ‘Empirical correlation between the shear-wave velocity and the dynamic probing heavy test : case study Varaždin, Croatia’, Acta Geotechnica Slovenica, 13(1), pp. 3–15.

Xia, J., Miller, R.D. and Park, C.B. (1999) ‘Estimation of near‐surface shear‐wave velocity by inversion of Rayleigh waves’, GEOPHYSICS, 64(3), pp. 691–700. Available at: https://doi.org/10.1190/1.1444578.