Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Travel time picking of ambient noise cross-correlation using a deep neural network combining convolutional neural networks and Transformer

Jin Chunwei, Ye Fang, Zhang Han, Bao Xue

Acta Geophysica

|

2024

|

Vol. 72, no. 1

97--114

EN

The travel time of ambient noise cross-correlation is widely used in geophysics, but traditional methods for picking the travel time of correlation are either difficult to be applied to data with low signal-to-noise ratio (SNR), or make some assumptions which fail to be achieved in many realistic situations, or require a lot of complex calculations. Here, we present a neural network based on convolutional neural networks (CNN) and Transformer for the travel time picking of ambient noise crosscorrelation. CNNs expand the dimension of the vector of each time step for the input of Transformer. Transformer focuses the model’s attention on the key parts of the sequence. Model derives the travel time according to the attention. 102,000 cross-correlations are used to train the network. Compared with traditional methods, the approach is easy to use and has a better performance, especially for the low SNR data. Then, we test our model on another ambient noise cross-correlation dataset, which contains cross-correlations from different regions and at different scales. The model has good performance on the test dataset. It can be seen from the experiment that the travel time of the cross-correlation function of ambient noise with an average SNR as low as 9.3 can be picked. 97.2% of the picked travel times are accurate, and the positive and negative travel time of most cross-correlations are identical (90.2%). Our method can be applied to seismic instrument performance verification, seismic velocity imaging, source location and other applications for its good ability to pick travel time accurately.

2

Comparison of MASW and seismic interferometry with use of ambient noise for estimation of S‑wave velocity field in landslide subsurface

Harba Paulina, Pilecki Zenon, Krawiec Krzysztof

Acta Geophysica

|

2019

|

Vol. 67, no. 6

1875--1883

EN

This study presents a comparison of data acquisition, processing and interpretation between passive seismic interferometry (SI) and active multichannel analysis of surface waves (MASW) methods, both using surface waves for estimation S-wave velocity field. Measurements have been taken in the same geological engineering conditions on Just-Tegoborze landslide on the south of Poland. This comparison study has an important meaning from landslide hazard evaluation point of view. The landslide is located in Magura Nappe in Outer (Flysch) Carpathians. SI was based on registration of local seismic noise generated by high traffic on the state road which intersects the landslide. The main processing step was cross-correlation of seismic noise between every pair of receivers. It led to obtain series of empirical Green’s functions for Rayleigh surface wave. However, in MASW method, seismic energy was released by an impact of 5 kg sledgehammer in a metal plate. Both methods included analysis of dispersion curves of Rayleigh surface wave. The inversion of picked fundamental modes was applied using genetic algorithm and resulted in 1D S-wave velocity models. The last step of interpretation included model visualization as the 2D S-wave velocity sections for studied profiles. Both MASW and SI methods allowed to estimate S-wave velocity field in Just-Tegoborze landslide subsurface. Dispersion images obtained from both methods provided similar phase velocity and frequency ranges. On S-wave velocity sections, the greater depth range was observed for SI method; however, lateral resolution was better for MASW. Slip surfaces in colluvial layer were not observed on either SI or MASW S-wave velocity sections. Only results obtained from SI allowed to distinguish probable slip surface located deeper, i.e. on the contact with less weathered flysch bedrock.

3

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

Pilecki Z., Harba P.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2015

|

nr 89

63--75

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.

4

Charakterystyka szumu sejsmicznego wytworzonego przez pracujący wentylator szybu górniczego

Laszczak M., Czarny R.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2015

|

nr 89

51--62

PL

Wykorzystanie szumu sejsmicznego jako źródła fal do rozpoznania pola prędkości utworów przypowierzchniowych metodami sejsmiki inżynierskiej jest coraz bardziej popularne. W miejscach zurbanizowanych, gdzie prowadzenie pomiaru przy pomocy większego źródła takiego jak np. kafar jest utrudnione, zastosowanie szumu sejsmicznego jako źródła może być jedynym rozwiązaniem. Przed przystąpieniem do rozpoznania pola prędkości konieczna jest jednak dokładna analiza szumu. W artykule przedstawiono przykład charakterystyki lokalnego szumu sejsmicznego zarejestrowanego w pobliżu pracującego wentylatora w sąsiedztwie szybu wentylacyjnego kopalni węgla kamiennego. Wyznaczono główne jego parametry: średnią wartość maksymalnych amplitud prędkości i przyspieszenia, częstotliwość dominującą, zakres częstotliwości głównej energii oraz kierunkowość i zasięg oddziaływania. Otrzymane wyniki, a w szczególności opracowany sposób analizy kierunkowości szumu sejsmicznego, mogą poprawić błędy związane z estymacją pola prędkości fal sejsmicznych oraz wspomóc etap projektowania badań metodami sejsmiki inżynierskiej.

EN

Seismic noise used as a source of seismic waves in the identification of the wavefield in near-surface geology is increasingly common. In urbanised sites, using large active sources such as weight-drop in geophysical survey might be limited. Therefore, seismic noise could be an alternative. Performing a precise seismic wavefield analysis before its recognition is mandatory. An example of seismic noise characteristic recorded near a working ventilator in a ventilation shaft of coal mine was provided. Major seismic noise parameters such as mean maximum amplitude values of velocity and acceleration, dominant frequency, frequency range of the main signal energy, range of influence and directionality are set. The obtained results and seismic noise directionality analysis, in particular, could minimise mistakes related to the estimation of seismic velocities and help in designing seismic engineering surveys.