Wstępne wyniki badania budowy i właściwości osuwiska metodą interferometrii sejsmicznej z wykorzystaniem wysokoczęstotliwościowego szumu sejsmicznego

• Autorzy: Pilecki Z. , Harba P.

Warianty tytułu

EN

Structure and properties of a landslide investigated with seismic interferometry using high-frequency seismic noise - preliminary results

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Interferometria sejsmiczna jest metodą pozwalającą na wykorzystanie szumu sejsmicznego w interpretacji obrazu sejsmicznego ośrodka geologicznego. Autorzy podjęli się zadania przetestowania możliwości zastosowania tej metody do analizy budowy i właściwości osuwiska, które typowo od strony badań sejsmicznych jest realizowane za pomocą sejsmicznego profilowania refrakcyjnego i wielokanałowej analizy fal powierzchniowych MASW. Osuwisko Just-Tęgoborze jest aktywnym osuwiskiem, które bezpośrednio zagraża zarówno budynkom mieszkalno-gospodarczym, jak i infrastrukturze drogowej. Droga przebiegająca przez teren osuwiska jest drogą krajową nr 75 o dużym natężeniu ruchu kołowego. W wyniku działania ruchów osuwiskowych ulega ona ciągłemu niszczeniu i istnieje zagrożenie ograniczenia jej przejezdności w przypadku osunięcia się dużej objętości mas skalno-gruntowych. Przez fragment osuwiska, przez który przebiega droga krajowa, przeprowadzono badania sejsmiczne innowacyjną metodą interferometrii sejsmicznej w celu rozpoznania ośrodka geologicznego. Pomiary metodą interferometrii sejsmicznej zostały przeprowadzone w wersji pasywnej, w której rejestrowano szum sejsmiczny pochodzący od przejeżdżających pojazdów za pomocą sejsmometrów Güralp CMG-6TD. Zapisy amplitudy pionowej składowej prędkości drgań sejsmicznych zostały poddane procedurom przetwarzania i interpretacji, w wyniku których otrzymano przekrój sejsmiczny pola prędkości fali poprzecznej. Głębokość rozpoznania ośrodka geologicznego wyniosła około 25 metrów. W wyniku analizy otrzymanego przekroju sejsmicznego i odniesienia wyników do przekroju geologiczno-inżynierskiego badanego rejonu, wydzielono trzy warstwy sejsmiczne o różnych zakresach prędkości fali poprzecznej. Warstwy leżące najbliżej powierzchni terenu o najmniejszych wartościach prędkości fali poprzecznej, można korelować z czwartorzędowymi utworami koluwialnymi gliniastymi i skalno-zwietrzelinowymi. W środkowej części profilu, w warstwie najbliżej powierzchni, zaobserwowano strefę o obniżonych wartościach prędkości fali poprzecznej, co najprawdopodobniej jest związane z wysokim zawodnieniem gruntu obserwowanym na powierzchni terenu w tej części profilu badawczego. Granica sejsmiczna z warstwą o największych prędkościach fali poprzecznej znajduje się na głębokości 10-15 metrów. Warstwa ta została skorelowana z mniej zwietrzałymi utworami fliszowymi podłoża osuwiska. Strop tej warstwy może być jedną z powierzchni poślizgu osuwiska. Planowana jest kontynuacja badań w celu śledzenia zmian w ośrodku geologicznym i czasoprzestrzennej oceny ruchu osuwiskowego.

EN

Seismic interferometry is a method in which seismic noise can be used for interpretations of seismic images of geological media. The authors made an attempt to test the possible application of the method in the investigation of structure and properties of a landslide, within seismic studies standardly examined with refraction seismic profiling and a multichannel analysis of surface wave (MASW). The active landslide of Just-Tęgoborze directly threatens both residential and farm buildings and transport infrastructure. The landslide area covers the intensive traffic state road No. 75, constantly damaged by landslide movements and threatened with overload in the event of sliding of rock and soil masses in great volumes. The part of the landslide overlapping the state road was subjected to seismic studies aiming to examine the geological medium with the innovative method of seismic interferometry. In the taken passive measurements, seismic noise produced by the passing vehicles was recorded by the Güralp CMG-6TD seismometers. The obtained amplitudes of the vertical component of seismic vibrations velocity were processed and interpreted. As a result, a seismic cross-section of the shear wave velocity field was developed. A geological medium was explored to the depth of ca. 25 m. The seismic cross-section was analyzed and compared with the geological-engineering cross-section of the investigated area and three seismic layers of different shear wave velocity ranges, were distinguished. The layers closest to the ground surface, showing the lowest shear wave velocities, can be correlated with colluvial loamy and rock-weathering Quaternary deposits. The topmost layer of the middle part of profile includes a zone of small values of shear wave velocities, most likely resulting from high water accumulation on the ground surface of this part of the studied cross-section. The seismic boundary with the layer of highest values of shear wave velocities runs at the depth of 10-15 m. This layer was correlated with the less weathered flysch deposits of the landslide basement. The top of the layer is likely to form one of the slide surfaces in the landslide. In order to monitor changes in the geological medium and provide further temporal and spatial assessment of landslide movements, the studies are planned to be continued.

Słowa kluczowe

PL

interferometria sejsmiczna; lokalny szum sejsmiczny; osuwisko; powierzchnia poślizgu; utwory fliszowe

EN

seismic interferometry; local seismic noise; landslide; slip surface; flysch bedrock

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Rocznik: 2015
• Tom: nr 89
• Strony: 63--75
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Pilecki Z.

• Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią Polskiej Akademii Nauk, Kraków

autor

Harba P.

• Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią Polskiej Akademii Nauk, Kraków

Bibliografia

• 1. Chowaniec, J. i Wójcik, A. red. 2012. Osuwiska w województwie małopolskim. Atlas — przewodnik. Wydawnictwo Kartograficzne Compass, Kraków, s. 89-91. Curtis A. i in. 2006
• 2. Curtis, A., Gerstoft, P., Sato, H., Snieder, R. i Wapenaar, K. 2006. Seismic interferometry - Turning noise into signal. The Leading Edge 25, s. 1082-1092.
• 3. Duguid C. i in. 2011 - Duguid, C., Halliday, D. i Curtis, A. 2011. Source-receiver interferometry for seismic wave-filed construction and ground-roll removal. The Leading Edge 30, s. 838-843.
• 4. Geotech Sp. z o.o., 2012 - Dokumentacja geologiczno-inżynierska dla opracowania systemu zabezpieczenia strefy osuwiskowej nr MPL0051, w ciągu drogi krajowej nr 75, km od 51+900 do 52+700 w miejscowości Tęgoborze-Just.
• 5. http://www.guralp.com/
• 6. Isakow Z. i in. 2014 - Isakow, Z., Pilecki, Z. i Sierodzki, P. 2014. Nowoczesny system LOFRES niskoczęstotliwościowej sejsmiki pasywnej. Przegląd Górniczy 7, s. 92-96.
• 7. Mainsant G. i in. 2012 - Mainsant, G., Larose, E., Brönnimann, C., Jongmans, D., Michoud, C., Jaboyedoff, M. 2012. Ambient seismic noise monitoring of a clay landslide: Toward failure prediction. Journal of Geophysical Research vol. 117, F01030.
• 8. Marcak H. i in. 2014 - Marcak, H., Pilecki, Z. i Czarny, R. 2014. Interferometria sejsmiczna w zagadnieniach górniczych. Kraków, Wyd. IGSMiE PAN.
• 9. Marcak H. i in. 2014 - Marcak, H., Pilecki, Z., Isakow, Z. i Czarny, R. 2014. Możliwości wykorzystania interferometrii sejsmicznej w górnictwie. Przegląd Górniczy 7, s. 74-83.
• 10. Renalier F. i in. 2010 - Renalier, F., Bievre, G., Jongmans, D., Campillo, M. i Bard, P.-Y. 2010. Clayey landslide investigations using active and passive Vs measurements. Advances in Near-Surface Seismology and Ground-Penetrating Radar, Geophys. dev. Ser., vol. 15, red. R.D. Miller, J.H. Bradford, K. Holliger, rozdział 24, Soc. of Explor. Geophys., Tulsa, Okla, s. 397-414.
• 11. Schuster, G. 2010. Seismic Interferometry. Cambridge University Press, New York.
• 12. Xia J. i in. 1999 - Xia, J., Miller, R.D. i Park, Ch.B. 1999. Estimation of near-surface shear-wave velocity by inversion of Rayleigh waves. Geophysics vol. 64, no. 3, s. 691-700.