DOI QR코드

DOI QR Code

Geophysical Techniques for Underwater Landslide Monitoring

수중 산사태 모니터링을 위한 지반물리탐사기술

  • 쭝꽝훙 (고려대학교 건축.사회환경공학과) ;
  • 이창호 (고려대학교 건축.사회환경공학과) ;
  • 이종섭 (고려대학교 건축.사회환경공학과)
  • Published : 2007.07.31

Abstract

The monitoring and investigation of underwater landslide help to understand its mechanism, increase the usefuless of design and construction and reduce the losses. This paper presents three high resolution geophysical techniques electrical resisitance, ultrasonic wave reflection imaging, and shear wave tomography conducted to determine the lab-scaled submerged landslide. Electrical resistance profiles of a soil mass obtained by an electrical resistance probe provide detailed information to assess the spatial distribution of the soil mass with milimetric resolution. An ultrasonic wave image obtained by recording the reflections from interfaces of different impedance materials permits detecting layers and landslide with submilimetric resolution. The pixel based image of immersed landslides is created by the inversion of the boundary information achieved from the traveling time of shear waves. The experimental results show that the ultrasonic wave imaging and the electrical resistance can provide complementary information; and their association with S-wave tomography image can produce a 3-D view of the underwater landslide. This study suggests that geophysical techniques may be effective tools for the detection of the underwater landslides and spatial distribution offshore.

수중 산사태의 관측 및 조사는 산사태의 메커니즘의 이해, 설계 및 시공의 유용성, 그리고 손실 감소에 도움을 준다. 본 논문은 실험실 조건의 수중 산사태를 확인하기 위하여 전기저항, 초음파 반사 이미지, 그리고 전단파 토모그래피의 3가지 고해상도 지구물리탐사기법을 수행하였다. 전기저항 탐침에 의한 흙의 전기저항 프로파일은 밀리미터 단위의 해상도로 흙의 공간적 분포 평가를 위한 자세한 정보를 제공해 준다. 임피던스가 다른 물질의 경계면부터의 반사 자료에 의한 초음파 반사 이미지는 밀리미터 단위의 해상도로 사면 형상 및 시료 층상을 탐지해 낼 수 있다. 전단파 이동 시간으로부터 얻어지는 경계 정보의 역산에 의한 픽셀단위 수중 산사태의 이미지를 만들 수 있다. 실험결과 초음파 이미지와 전기저항은 서로 보완적인 정보를 제공할 수 있으며, 전단파 토모그래피 이미지와 연합하여 수중 산사태의 3차원 이미지를 얻을 수 있다. 본 연구는 지구물리탐사기법들이 수중 산사태 및 해안의 공간적 분포의 탐지에 효과적인 기법이 될 수 있음을 보여준다.

Keywords

References

  1. 이종섭, 이창호 (2006), '벤더엘리먼트 시험의 원리와 고려사항', 한국지반공학회 논문집, 제22권 5호, pp.47-57
  2. Cho, G. C., Lee, J. S., and Santamarina, J. C. (2004), 'Spatial variability in soils: high resolution assessment with electrical needle probe', Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE, 130(8), 843-850 https://doi.org/10.1061/(ASCE)1090-0241(2004)130:8(843)
  3. Dines, K and Lytle, J. (1979), 'Computerized Geophysical Tomography', Proceedings of Institute of Electrical and Electronics Engineers, 67(8), 1065-1073'
  4. Driscoll, N. W., Weissel, J. K., and Goff, J. A. (2000), 'Potential for large-scale submarine slope failure and tsunami generation along the U. S. mid-Atlantic coast', Geology, 28, 407-410 https://doi.org/10.1130/0091-7613(2000)28<407:PFLSSF>2.0.CO;2
  5. Fernandez, A. L. (2000), 'Tomographic imaging the state of stress', PhD Thesis, Georgia Institute of Technology, Atlanta, GA
  6. Hulbert, M. H., Bennett, R. H., and Lambert, D. N. (1982), 'Seabed geotechnical parameters from electrical conductivity measurements', Geo-Marine Letters, 2, 219-222 https://doi.org/10.1007/BF02462767
  7. Lee, J. S., and Santamarina, J. C. (2005-a), 'Bender elements: performance and signal interpretation', Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE, 131(9), 1063-1070 https://doi.org/10.1061/(ASCE)1090-0241(2005)131:9(1063)
  8. Lee, J. S., and Santamarina, J. C. (2005-b), 'P-wave reflection imaging', Geotechnical Testing Journal, ASTM, 28(2), 197-206
  9. Lee, J. S., Fernandez, A. L., and Santamarina, J. C. (2005), 'S-wave velocity tomography: small-scale laboratory application', Geotechnical Testing Journal, ASTM, 28(4), 336-344
  10. Locat, J., Gardner, J. V., Lee, H. J., Mayer, L., Hughes Clarke, J., and Kammerer, E. (1999), 'Using multibeam sonar surveys for submarine landslide investigations', Slope Stability Engineering, IS-Shikoku, Balkema, Japan, 127-134
  11. Locat, J. and Sanfacon, R. (2002), 'Multibeam surveys: a major tool for geosciences', Sea Technology, 43(6), 39-42
  12. Locat, J. and Lee, H. J. (2002), 'Submarine landslides: advances and challenges', Canadian Geotechnical Journal, 39, 193-212 https://doi.org/10.1139/t01-089
  13. Santamarina, J. C., Klein, K. A., and Fam, M. A. (2001), Soils and Waves - Particulate Materials Behavior, Characterization and Process Monitoring, John Wiley and Sons, New York
  14. Santamarina, J. C. and Fratta, D. (1998), Introduction to Discrete Signal and Inverse Problems in Civil Engineering, ASCE Press
  15. Scott, S. H. (1992), 'Applying electrical resistivity methods for measuring dredged material density in Hopper bins', Dredging Research Program Technical Notes, U.S. Army Engineer Waterways Experiment Station, Vicksburg, MS
  16. Spiker, E. C. and Gori, P. L. (2003), National Landslide Hazards Mitigation Strategy-A Framework for Loss Reduction, U.S. Geological Survey, Reston, Virginia
  17. Ward, S. N. and Day, S. (2002), Suboceanic Landslide, 2002 Yearbook of Science and Technology, McGraw-Hill, 349-352