Seismic refraction tomography and surface waves dispersion analysis for near surface characterization

Abstract

Během běžného seismického refrakčního průzkumu je dominantní část energie transportovaná pomocí povrchových vln a menší část pomocí objemových vln. Z důvodu, že ve většině případů děláme pouze intepretaci objemových vln, zanechávané primárně 2/3 celkové energie nepoužité, i když jsme schopni využít danou energie jen pomocí několika úprav standartního průzkumu. Tato závěrečná práce rozebírá potenciální benefity kombinovaní seismické refrakční analýzy a disperzní analýzy povrchových vln během běžného mělkého refrakčního průzkumu. Během dispenzí analýzy konkrétně rozebíráme dvě metody analýzu: Vícekanálovou analýzu povrchových vln (MASW) a Analýzu prostorové autokorelace (SPAC). Primární část práce je zaměřena na vysvětlení teorie potřebné k pochopení fyzikálního základu seismického průzkumu a zmíněných metod. V praktické části rozebíráme příklad průzkumu a jeho interpretaci, během kterého byla použita kombinace daných geofyzikálních metod. Finální výsledek interpretace daného přikladu ukazuje na potenciální benefity, které můžeme získat kombinací metod, například: snížení nejednoznačnosti výsledku průzkumu a upřesnění získané geologické situace. Klíčova slova: seismické vlny, povrchové vlny, seismická refrakční tomografie, MASW, SPAC.

During a typical shallow seismic refraction survey most of the energy is transferred by the surface waves yet most of the time we are only interested in body waves letting approximately 2/3 of the energy go unused while at the same time possessing all the tools to utilize it with just a few additional changes. So, in this thesis, we bring up the idea of combined use of seismic refraction tomography together with the dispersion analysis for purpose of the near-surface characterization. In particular, for the dispersion analysis, we are using Multichannel analysis of surface waves and Spatial autocorrelation analysis commonly known as MASW and SPAC respectively. The substantial part of the work is represented by the description of the theory surrounding seismic waves, physical principles, and methodologies explaining the mentioned geophysical methods. To close off we provide a case study which demonstrates all the parts of a combined survey: data acquisition, and interpretation steps that are carried out during a combined application with the demonstration of some benefits from combined application for example in helping us to lower final ambiguity of the model and to develop a better geological understanding from the survey. Keywords: seismic waves, surface waves, seismic refraction tomography,...