초록
지반과 같은 다층으로 구성된 시스템을 통과하여 전파되는 파의 분산특성은 표면파 지반조사에서 매우 중요한 요소이다. 이러한 표면파의 분산곡선(주파수위상속도 곡선)은 크로스 파워 스펙트럼에 의해 결정되는 위상 스펙트럼을 사용하여 쉽게 결정할 수 있다. 그러나 크로스 파워 스펙트럼에 의해 결정되는 분산곡선은 현장에 항상 존재하는 잡음에 의해 쉽게 손상되며, 손상된 분산곡선을 사용하는 경우 잘못된 조사 결과를 도출하기도 한다. 본 논문에서는 이러한 기존 방법의 문제점을 해결하고자 하모닉 웨이브릿 변환을 이용한 새로운 위상 스펙트럼 결정방법을 제안하고 이를 분산곡선을 결정에 적용하였다. 제안된 방법은 효과적으로 현장에 존재하는 배경잡음의 효과를 제거할 수 있다. 제안된 방법의 타당성을 검증하기 위하여, 지반을 모사한 다층구조에 대해 수치모의실험을 수행하였다. 수치모의실험을 통하여 제안된 방법이 심한 잡음조건하에서도 효과적으로 신뢰할 수 있는 위상 스펙트럼과 분산곡선을 결정할 수 있음을 볼 수 있었으며, 이를 통하여 제안된 방법의 타당성을 확인하였다.
The dispersive phase velocity of a wave propagating through multilayered systems such as a soil site is an important parameter and carries valuable information in non-destructive site characterization tests. The dispersive phase velocity of a wave can be determined using the phase spectrum, which is easily evaluated through the cross power spectrum. However, the phase spectrum determined using the cross power spectrum is easily distorted by background noise which always exists in the field. This causes distortion of measured signal and difficulties in the determination of the dispersive phase velocities. In this paper, a new method to evaluate the phase spectrum using the harmonic wavelet transform is proposed and the phase spectrum by the proposed method is applied to the determination of dispersion curve. The proposed method can successfully remove background noise effects. To evaluate the validity of the proposed method, numerical simulations of multi-layered systems were performed. Phase spectrums and dispersion curves determined by the proposed method were found to be in good agreement with the actual phase spectrums and dispersion curves biased by heavy background noise. The comparison manifests the proposed method to be a very useful tool to overcome noise effects.
