Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Structural assessment of bridges through ambient noise deconvolution interferometry: application to the lateral dynamic behaviour of a RC multi-span viaduct

García-Macías Enrique, Ubertini Filippo

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2021

|

Vol. 21, no. 3

635--654

EN

Operational Modal Analysis (OMA) is becoming a mature and widespread technique for Structural Health Monitoring (SHM) of engineering structures. Nonetheless, while proved effective for global damage assessment, OMA-based techniques can hardly detect local damage with little effect upon the modal signatures of the system. In this context, recent research studies advocate for the use of wave propagation methods as complementary to OMA to achieve local damage identification capabilities. Specifically, promising results have been reported when applied to building-like structures, although the application of Seismic Interferometry to other structural typologies remains unexplored. In this light, this work proposes for the first time in the literature the use of ambient noise deconvolution interferometry (ANDI) to the structural assessment of long bridge structures. The proposed approach is exemplified with an application case study of a multi-span reinforced-concrete (RC) viaduct: the Chiaravalle viaduct in Marche Region, Italy. To this aim, ambient vibration tests were performed on February 4th and 7th 2020 to evaluate the lateral and longitudinal dynamic behaviour of the viaduct. The recorded ambient accelerations are exploited to identify the modal features and wave propagation properties of the viaduct by OMA and ANDI, respectively. Additionally, a numerical model of the bridge is constructed to interpret the experimentally identified waveforms, and used to illustrate the potentials of ANDI for the identification of local damage in the piers of the bridge. The presented results evidence that ANDI may offer features that are quite sensitive to damage in the bridge substructure, which are often hardly identifiable by OMA.

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

The application of seismic interferometry for estimating a 1D S-wave velocity model with the use of mining induced seismicity

Czarny R., Pilecki Z., Drzewińska D.

Journal of Sustainable Mining

|

2018

|

Vol. 17, iss. 4

209--214

EN

The main objective of this paper is to present the usefulness of the seismic interferometry method to determine the S-wave velocity model of the rock mass affected by exploitation in the KGHM Rudna copper ore mine. The research aim was achieved on the basis of seismic data, acquired from seismograms, of 10 strong seismic events of magnitude greater than 2.6. They were recorded by a pair of seismometers deployed on mining terrain. In the first stage, the Rayleigh wave between seismometers was estimated. Then, the group velocity dispersion curves of fundamental and first higher modes were identified. Finally, inversion of the dispersion curves to a 1D S-wave velocity model up to 500m in depth was obtained. The velocity model was determined for the part of the rock mass partially affected by mining. The results confirm similar rock mass structure and velocities of the subsurface layers as those obtained by the archival 3D model. In both models, a high degree of correlation in the boundary location between the overburden of the Cenozoic formations and the bedrock of the Triassic formations was observed. The applied methodology can be used to estimate the S-wave velocity model in other mining regions characterized by strong seismicity.

4

Analysis of the primary and secondary microseisms in the wavefield of the ambient noise recorded in northern Poland

Lepore S., Grad M.

Acta Geophysica

|

2018

|

Vol. 66, no. 5

915--929

EN

Seasonal changes of the primary and secondary microseisms were analysed in the wavefield of the ambient noise recorded during the entire 2014 at the ‘‘13 BB star’’ array located in northern Poland, composed of thirteen, symmetrically arranged, broadband seismic stations. To that, spectral analysis, seismic interferometry, surface scalar wind speed distribution, and beamforming were used. Spectral analysis allowed to observe that a splitting of the secondary microseism peak was present in winter and autumn, and that the primary microseism peak was visible in spring, summer and autumn. Using seismic interferometry, the long-term characteristics of the noise wavefield were recognized. The seasonal variations of the secondary microseism source were described by means of the analysis of the surface scalar wind speed for each month. The splitting of the secondary peak was attributed to the interaction of a strong wind blowing from the North Sea with a weak wind blowing from the Baltic Sea. The seasonal variations of the primary microseism peak were characterized through the frequency-domain beamforming. The peak was identified during spring, summer and autumn, when the generated wavefield was coming from the Baltic Sea. The velocity of the wavefield was evaluated within the 2.0–5.0 km/s range. The described mechanism of generation of the microseisms, based on the interaction of the nearby winds, was found to be consistent with the models reported in the literature.

5

Fizyczne podstawy metody interferometrii sejsmicznej

Czarny R.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2017

|

nr 101

195--202

PL

Interferometria sejsmiczna jest dynamicznie rozwijającą się metodą, której pierwsze zastosowania sięgają początków obecnego stulecia. Aktualnie znajduje coraz szersze zastosowanie w zagadnieniach m.in. obrazowania głębokich struktur ziemi oraz utworów przypowierzchniowych, monitorowania procesów wulkanicznych oraz analizowania wpływu silnych trzęsień ziemi na obiekty budowlane. Metoda ta pozwala na odtworzenie odpowiedzi impulsowej tzw. funkcji Greena ośrodka pomiędzy parą odbiorników na podstawie zarejestrowanych w tym samym czasie sejsmicznych pól falowych na tych odbiornikach. W wyniku odpowiednich operacji matematycznych metoda ta zamienia zarejestrowane na odbiornikach koherentne fale sejsmiczne o nieznanym czasie oraz miejscu ich wzbudzenia na układ tzw. wirtualnych źródeł emitujących sejsmiczne pole falowe z dowolnego odbiornika. W artykule przedstawiono fizyczne uzasadnienie wyników eksperymentu akustyki odwróconego czasu (ang. time-reversed acoustics) według Derode i in. (2003), które jest zarazem wytłumaczeniem metody interferometrii sejsmicznej. Eksperyment laboratoryjny w pierwszym etapie polegał na rejestracji akustycznego pola falowego wyemitowanego na brzegu naczynia wypełnionego cieczą i stalowymi prętami. Następnie rejestracje zostały odwrócone w czasie i wysłane powtórnie do wewnątrz naczynia i odebrany po przeciwnej stronie. Zarejestrowany na końcu sygnał okazał się zbliżony do sygnału wyemitowanego, pomimo przejścia przez ośrodek wielokrotnie rozpraszający. Doświadczenie to uzasadniono wykorzystując technikę korelacji wzajemnej (ang. cross-correlation), zasadę superpozycji pola falowego oraz zasadę wzajemności Rayleigha.

EN

Seismic interferometry is a geophysical method which has been developing very rapidly over the last decade. It has been applied to image deep structures of the Earth as well as near-surface, monitor volcanic processes, geothermal reservoirs within exploitation, rock mass deformation induced by mining, landslides, ground water storage, ice sheet or the impact of strong earthquakes to buildings. The vast majority of these applications use ambient seismic noise as a seismic source. This method involves reconstructing thte impulse response, the socalled Green’s function, between pair of receivers based on the wave field registered by them. Using seismic interferometry with various data processing flows the registered coherent seismic waves by the receivers can be changed to virtual sources which are placed in the receiver locations. In the article, the physical derivation of the time-reversed acoustics experiment which was introduced by Derode et. al. (2003) is presented. This derivation also explains the seismic interferometry method. The laboratory experiment contained two phases. First, an acoustics signal was emitted into the medium with hundreds of scatterers (cube with liquid and rods) and registered on the opposite side of the medium. Then, registrations were reversed and emitted back. Finally, the wave field refocused exactly in the point of initial excitation. Derode et. al. explain these results using the cross-correlation technique, superposition and Rayleigh’s reciprocity principles.

6

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.

7

Przegląd zastosowania metody interferometrii sejsmicznej

Czarny R.

Przegląd Górniczy

|

2014

|

T. 70, nr 7

84--91

PL

Artykuł w sposób przeglądowy przedstawia szerokie możliwości zastosowania interferometrii sejsmicznej. Metoda jest stosunkowo nowa, mając na uwadze pierwsze eksperymenty wykonane w 2001 roku, i aktualnie znajduje się w fazie dynamicznego rozwoju. W pracy omówiono jej zastosowanie w wielu zagadnieniach związanych z odwzorowaniem budowy wnętrza Ziemi oraz warstw przypowierzchniowych, a także zagadnień geoinżynierskich z np. monitorowania czynnych osuwisk. Przedstawione przykłady badań zostały opublikowane w uznanych czasopismach naukowych.

EN

The aim of this paper is to review the wide range of seismic interferometry applications. Despite the fact that only 10 years have passed since the first application was implemented in seismology, seismic interferometry is currently used in many issues beginning with analysis of the Earth´s deep interior and ending with the time-laps velocity changes at active landslides. The presented research results were published in leading scientific journals.

8

Projekt LOFRES – sejsmika pasywna LFS z wykorzystaniem szumu sejsmicznego

Pilecki Z., Isakow Z.

Przegląd Górniczy

|

2014

|

T. 70, nr 7

69--73

PL

W artykule omówiono założenia metodyczne systemu LOFRES do pomiaru metodą niskoczęstotliwościowej sejsmiki pasywnej. System ten służy do badania budowy i właściwości przypowierzchniowych warstw ośrodka geologicznego z wykorzystaniem szumu sejsmicznego. Badania są wykonywane za pomocą dwóch metod: sondowania mikrosejsmicznego i interferometrii sejsmicznej. W artykule przedstawiono ich podstawy metodyczne oraz algorytmy przetwarzania i interpretacji danych sejsmicznych. Przedstawiono również przykłady wyników badań. W podsumowaniu wskazano na zalety i ograniczenia sejsmiki pasywnej. Podkreślono większe znaczenie metody interferometrii sejsmicznej w rozwiązywaniu zagadnień w geoinżynierii.

EN

This paper presents the methodological assumptions of the system LOFRES adapted for the low frequency passive seismicity. This system is used to study the structure and properties of subsurface layers of geological medium by seismic noise. The system uses two methods: microseismic sounding and seismic interferometry. The paper describes the methodological basis and the algorithms of processing and interpretation of seismic data. It also presents examples of research results. The summary points to the advantages and limitations of the passive seismics. Greater importance of seismic interferometry methods in solving problems of geoengineering was highlighted.

9

Nowoczesny system LOFRES niskoczęstotliwościowej sejsmiki pasywnej

Isakow Z., Pilecki Z., Sierodzki P.

Przegląd Górniczy

|

2014

|

T. 70, nr 7

92--96

PL

W artykule przedstawiono system LOFRES przeznaczony do badań metodą niskoczęstotliwościowej sejsmiki pasywnej przypowierzchniowych warstw geologicznych z wykorzystaniem szumu sejsmicznego. Scharakteryzowano systemy pomiarowe stosowane w polskich kopalniach przydatne do pomiarów sejsmiki pasywnej. Opisano budowę i działanie systemu LOFRES. Przedstawiono parametry techniczne i testy zastosowanych sejsmometrów Podkreślono pozytywne wyniki testów modelowego systemu. Omówiono przewidywane sposoby wykorzystania systemu.

EN

This paper presents an innovative LOFRES system, designed for research of subsurface geological strata, using the method of low frequency passive seismics based on seismic noise registration. Measurement systems used in Polish mines useful for passive seismic measurements have been characterized. The construction and operation of the LOFRES system have been also described. Specification and tests of the applied seismometers were presented. Positive results of the tests of a model system were highlighted. Potential applications of the system were discussed.

10

Możliwości wykorzystania interferometrii sejsmicznej w górnictwie

Marcak H., Pilecki Z., Isakow Z., Czarny R.

Przegląd Górniczy

|

2014

|

T. 70, nr 7

74--83

PL

Metoda interferometrii sejsmicznej znalazła zastosowanie w zagadnieniach rozpoznawania budowy geologicznej głębokiego podłoża i w sejsmice poszukiwawczej do odwzorowania budowy ośrodka. Istnieje również możliwość wykorzystania tej metody dla potrzeb górniczych. W części wstępnej przedstawiono podstawy matematyczne i fizyczne metody interferometrii sejsmicznej. Następnie omówiono możliwości wykorzystania tej metody w rozwiązywaniu problemów geologiczno-górniczych. Scharakteryzowano rodzaje zjawisk sejsmicznych, występujących na terenach górniczych, możliwych do wykorzystania w interferometrii sejsmicznej. Omówiono przykłady sytuacji geologiczno-górniczych, w których metoda interferometrii sejsmicznej może dostarczyć wartościowej informacji.

XX

Seismic interferometry method has been used to identify the deep geological structure of the ground and seismic exploration for mapping the structure medium. It is also possible to use this method for mining purposes. In the introductory part we present the mathematical foundations and physical methods of seismic interferometry. It then discusses the possibility of using this method in solving geological-mining tasks. Seismic phenomena occurring in mining areas and suitable for application in seismic interferometry have been described. Examples of geological and mining situation in which seismic interferometry method can provide valuable information have been presented.