KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research (대한토목학회논문집)

Korean Society of Civil Engeneers (대한토목학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

Hybrid Integration of P-Wave Velocity and Resistivity for High-Quality Investigation of In Situ Shear-Wave Velocities at Urban Areas

도심지 지반 전단파속도 탐사를 위한 P-파 속도와 전기비저항의 이종 결합

  • 조성호 (중앙대학교 건설환경공학과) ;
  • 김봉찬 (롯데건설(주) 기술연구원)
  • Received : 2009.09.30
  • Accepted : 2010.01.06
  • Published : 2010.02.28
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

In urban area, design and construction of civil engineering structures such as subway tunnel, underground space and deep excavation is impeded by unreliable site investigation. Variety of embedded objects, electric noises and traffic vibrations degrades the quality of site investigation, whatever the site-investigation technique would be. In this research, a preliminary research was performed to develop a dedicated site investigation technique for urban geotechnical sites, which can overcome the limitations of urban sites. HiRAS (Hybrid Integration of Surface Waves and Resistivity) technique which is the first outcome of the preliminary research was proposed in this paper. The technique combines surface wave as well as electrical resistivity. CapSASW method for surface-wave technique and PDC-R technique for electrical resistivity survey were incorporated to develop HiRAS technique. CapSASW method is a good method for evaluating material stiffness and PDC-R technique is a reliable method for determination of underground stratification even in a site with electrical noise. For the inversion analysis of HiRAS techniuqe, a site-specific relationship between stress-wave velocity and resistivity was employed. As for outgrowth of this research, the 2-D distribution of Poisson's ratio could be also determined.

지하철 터널 시공, 지하공간 시공, 대심도 굴착 등과 같이 도심지에서의 토목구조물 설계와 시공에 있어서 큰 어려움 중의 하나는 도심지 지반조사이다. 여러 가지 지장물, 전기 잡음, 교통 진동 등과 같은 자연적, 인위적 장애물로 인하여 어느 지반조사 기법이든지 그 결과의 신뢰성은 그리 높지 않은 상황이다. 본 연구에서는 이와 같이 현실적 요구가 높은 고품질 도심지 지반조사 기법의 개발을 목표로 하여 선행연구를 수행하였고, 일차적으로 HiRAS(Hybrid Integration of Resistivity and Surface Wave Velocities) 라고 하는 표면파-전기비저항 병합기법을 개발하였다. HiRAS 기법은 표면파 기법인 CapSASW 기법과 전기비저항 기법인 PDC-R 기법을 병합한 것으로서, 지반 매질의 강성 평가에 우수한 CapSASW 기법의 장점과, 전기잡음에 대한 내성과 지층변화 평가에 우수한 특성을 가진 PDC-R 기법의 장점을 동시에 활용하고자 한 것이다. 표면파 기법과 전기비저항 기법을 동시에 활용하는 역산해석의 측면에서는 표면파 기법의 탄성파 속도와 전기비저항 시험의 전기비저항 간의 부지고유관계를 이용하여 병합역산을 수행하는 전략을 채택하였다. 또한 HiRAS 기법 개발과정에서 부차적으로 지반매질의 포아송비 분포를 2차원으로 평가할 수 있는 성과도 도출하였다.

Keywords

References

  1. 조성호, 장대우, 강태호, 이일화(2005) CAP-SASW 기법에 의한 지반절편의 전단강성구조 평가, 한국지반공학회 논문집, 한국지반공학회, 제21권, 제4호, pp. 71-81.
  2. 조성호(2009) 구조물 성능복원 기술개발 3차년도 결과 보고서, 중앙대학교.
  3. 조성호, 김봉찬(2009) 전기잡음 간섭이 있는 도심지 지역 탐사를 위한 유사직류 전기비저항 기법, 대한토목학회 논문집, 대한토목학회, 제30권 제1C호, pp. 37-44.
  4. Gallardo-Delgado, L. A. and Perez-Flores, M. A., and Gomez-Trevino, E. (2003) A versatile algorithm for joint 3-D inversion of gravity and magnetic data, Geophysics, Vol. 68, pp. 949-959. https://doi.org/10.1190/1.1581067
  5. Gallardo, L. A. and Meju, M. A. (2003) Characterization of heteogeneous near-surface materials by joint 2D inversion of dc resistivity and seismic data, Geohysical Research Letters, Vol. 30, No. 13, 1658, pp. 1-1 to 1-3.
  6. Gallardo, L. A. and Meju, M. A. (2004) Joint two-dimensional DC resistivity and seismic travel time inversion with cross-gradients constraints, Journal of Geohysical Research, Vol. 109, B03311, pp. 1-13.
  7. Hering, A., Misiek, R., Gyulai, A., Ormos, T., Dobroka, M., and Dresen, L. (1995) A joint inversion algorithm to process geoelectric and surface wave seismic data. Part I: basic ideas, Geophysical Prospecting, Vol. 43, pp. 135-156. https://doi.org/10.1111/j.1365-2478.1995.tb00128.x
  8. Joh, S.-H. (1996) Advances in the Data interpretation Technique for Spectral-Analysis-of-Surface-Waves (SASW) Measurements, Ph.D. Dissertation, The University of Texas at Austin.
  9. Kis, M. (2002) Generalised series expansion (GSE) used in DC geoelectric-seismic joint inversion, Journal of Applied Geophysics, Vol. 50, pp. 401-416. https://doi.org/10.1016/S0926-9851(02)00167-2
  10. Meju, M. A., Gallardo, L. A., and Mohamed, A. K. (2003) Evidence for correlation of electrical resistivity and seismci velocity in heterogeneous near-surcface materials, Geophysical Research Letters, Vol. 30, No. 7, 1373, pp. 26-1 to 26-3.
  11. Misiek, R., Liebig, A., Gyulai, A., Ormos, T., Dobroka, M. and Dresen, L. (1997) A joint inversion algorithm to process geoelectric and surface wave seismic data. Part II: applications, Geophysical Prospecting, Vol. 45, pp. 65-85. https://doi.org/10.1046/j.1365-2478.1997.3190241.x
  12. Nardis, R., Cardarelli, E., and Dobroka, M. (2005) Quasi-2D hybrid joint inversion of seismic and geoelectric data, Geophysical Prospecting, Vol. 53, pp. 707-716.
  13. Wang, Z., Gelius, L.-J., and Kong, F.-N. (2008) Simultaneous core sample measurements of elastic properties and resistivity at reservoir conditions employing a modified triaxial cell - a feasibility study, Geophysical Prospecting, pp. 1-18.