Interpretation and Analysis of Seismic Crosshole Data: Case History

탄성파 토모그래피 단면측정 데이터 분석 및 해석: 현장응용 사례

Recently crosshole seismic tomography has come to be widely used especially for the civil engineering, because it can provide more detail information than any other surface method, although the resolution of tomogram will be inevitably deteriorated to some extent due to the limited wavefield aperture on the nonuniqueness of traveltime inversion. In addition, our field sites often consist of a high-velocity bed rock overlain by low-velocity rock, sometimes with a contrast of more than 45 percent, and furthermore the bed rock is folded. The first arriving waves can be then the refracted ones that travel along the bed rock surface for some source/receiver distances. Thus, the desirable first arrivals can be easily misread that cause severe distortion of the resulting tomogram, if it is concerned with (straight ray) traveltime inversion procedure. In this case, comparision with synthetic data (forward modeling) is a valuable tool in the interpretation process. Besides, abundant information is contained in the crosshole data. For instance, examination of tube waves can be devoted to detecting discontinuities within the borehole such as breakouts, faults, fractures or shear zones as well as the end of the borehole. Specific frequency characteristics of marine silty mud will help discriminate from other soft rocks. The aim of this paper is to present several strategies to analyze and interpret the crosshole data in order to improve the ability at first to determine the spatial dimensions of interwell anomalies and furthermore to understand the underground structures. To this end, our field data are demonstrated. Possibility of misreading the first arrivals was illustrated. Tube waves were investigated in conjunction with the televiewer images. Use of shot- and receiver gathers was examined to benefit the detectabilities of discontinuities within the borehole.

최근 시추공을 이용한 탄성파 토모그래피는 국내 토목분야지반조사에서 상당한 몫을 차지하고 있다. 비록, 발생원-수진기 배열 구간의 제한으로 인하여 기대된 탄성파속도 분포가 그만큼 왜곡된다고 하더라도 그의 분해능은 그래도 다른 지표 조사기법보다 우월하기 때문이다. 그런데, 국내 천부지질에서는 경암과 풍화암이 인접되고 있는 경우가 허다하며 더구나 일부 수진간격에서 굴절파의 도달이 초동으로 인식되어 토모그램의 분해능이 크게 저해될 수 있는 것이다. 이러한 문제에 근원적으로 대처하기 위해서는 초동주시 이외에도 측정데이터에 담겨있는 제반 탄성파 도달을 분석하고 또한 그에 대한 이해도를 높이는 것이 바람직하다고 하겠다. 예를 들면, 튜브파에 대한 분석은 절리의 존재 및 연장 상태 뿐만 아니라 물의 유동상태 판단에도 기여할 수 있는 것이다. 따라서 본 논문의 주요 내용은 지난 수년간의 현장응용 사례를 바탕으로 측정 데이터 자체를 이해할 수 있는 다양한 분석 및 해석 기법을 서술함으로써 지반 상태에 대한 판단력을 높일 뿐만 아니라 나아가서 불가피하게 발생되는 토모그램의 왜곡을 최소화할 수 있는 기본 자료를 제시할 수 있음을 보여주는데 있다. 튜브파 관찰에 의해 인식된 절리들은 텔레뷰어 이미지 및 수리측정 결과와 상호 비교하고 있으며 또한 발파점 및 수진점 기록을 활용하여 그들을 찾는 분석법을 제시하고 있다. 해성 실트질 점토에 대한 탄성파전달 연구는 그 지역의 토모그래피 응용을 위한 지침을 보여주고 있다. 한편, 측정데이터에서 관찰되는 주요 탄성파 도달을 수치모형실험과 상호 비교함으로써 초동 판단에 대한 이해도를 높이고 있다.