차분 전개를 이용한 표면파 기법의 모형 응답 계산

A Study on the Finite Difference Forward Modeling in SASW Method

표면파 기법(SASW, Spectral Analysis of Surface Waves)을 지반공학 분야에 효율적으로 적용하기 위해 모형 응답 알고리듬을 해석적으로 도출하였다. 이 논문에서는 이론적인 분산 곡선 응답 반응을 Aki and Richard에 의해 제안된 운동 응력 벡터(motion stress vector)를 이용하여 미분 방정식을 구성한 후 차분 전개를 통하여 구함으로서 동적 강성도 법이나 전파 행렬법에 비해 간단하고 빠르게 구할 수 있었다. 차분 전개를 통한 이론 분산 곡선 응답 반응 알고리즘으로 2개의 지구 모형에 대해 이론 분산 곡선을 구하여 타당성을 검증하였다. 또한 모형 응답 계산 과정에서 고려하여야 할 주파수 대역에 따른 적절한 모형의 크기에 대하여 고찰한 결과 각 파장의 $1.5\~2$배 이내로 모형의 크기를 결정할 때 경제적이고 안정적인 결과를 얻을 수 있었다.

An analytical forward modeling algorithm was developed for the efficient application to the geotechnical engineering in SASW (Spectral Analysis of Surface Waves) method. for the theoretical dispersion curve, the finite difference method using motion stress vector, which was proposed by Aki and Richards, was employed and verified with two earth models. For the stable and fast calculation, it was found that the model size depending on the frequency range is suitable $1.5\~2$ times bigger than the wavelength.