Case studies of shallow marine investigations in Australia with advanced underwater seismic refraction (USR)

Underwater seismic refraction with advanced interpretation approaches makes important contributions to shallow marine exploration and geotechnical investigations in Australia's coastal areas. A series of case studies are presented to demonstrate the recent applications of continuous and static USR methods to river crossing and port infrastructure projects at various sites around Australia. In Sydney, static underwater seismic refraction (USR) with bottom-placed receivers and borehole seismic imaging assisted the development of improved geotechnical models that reduced construction risk for a tunnel crossing of the Lane Cove River. In Melbourne, combining conventional boomer reflection and continuous USR with near-bottom sources and receivers improved the definition of a buried, variably weathered basalt flow and assisted dredging assessment for navigation channel upgrades at Geelong Ports. Sand quality assessment with continuous USR and widely spaced borehole information assisted commercial decisions on available sand resources for the reclamation phase of development at the Port of Brisbane. Buried reefs and indurated layers occur in Australian coastal sediments with the characteristics of laterally limited, high velocity, cap layers within lower velocity materials. If these features are not recognised then significant error in depth determination to deeper refractors can occur. Application of advanced refraction inversion using wavefront eikonal tomography to continuous USR data obtained along the route of a proposed offshore pipeline near Fremantle allowed these layers and the underlying bedrock refractor to be accurately imaged. Static USR and the same interpretation approach was used to image the drowned granitic regolith beneath sediments and indurated layers in the northern area of Western Australia at a proposed new berthing site where deep piling was required. This allowed preferred piling sites to be identified, reducing overall pile lengths. USR can be expected to find increased application to shallow marine exploration and geotechnical investigations in Australia's coastal areas as economic growth continues and improved interpretation methods are developed.

최신 수중 탄성파 굴절법(USR)을 이용한 호주의 천부해양탐사 사례연구

수중 탄성파 굴절법 탐사는 최신 해석 방법들과 함께 호주 연안지역의 천부해양탐사와 지질공학적인 조사에 중요한 기여를 하고 있다. 일련의 사례연구들은 호주의 다양한 지역에서 도하(river crossing)나 항구 기반시설 사업들에 적용된 연속적이고 정적인(static) USR 방법들의 최근 응용들을 보여주고 있다. 시드니에서 수행된 바닥에 설치하는 수신기를 이용한 정적인 USR과 시추공 탄성파 영상은 Land Cove강을 가로지르는 터널공사의 위험을 줄일 수 있는 개선된 지질공학적인 모델들을 개발하는데 도움이 되었다. 멜버른에서는 일반적인 부머(boomer)를 이용한 반사법탐사와 송신원, 수신기를 바닥 근처에 설치한 연속적인 USR의 결과를 결합하여 지하의 다양하게 풍화된 현무암 흐름(flow)에 대해 더 잘 알 수 있었으며, Geelong 항구에서 항로 개선을 위한 준설작업 평가에 도움을 주었다. 연속적인 USR과 넓은 간격을 가지고 설치된 시추공의 정보에 의한 모래(sand)의 품질 평가는 Brisbane 항구의 간척 개발에 이용 가능한 모래 자원의 상업적 결정을 내리는데 도움이 되었다. 호주 연안의 퇴적층에는 낮은 속도의 매질 안에 수평 방향으로 발달이 제한되고, 높은 속도를 가진 덮개층(cap layer)의 특성을 가진 땅속에 묻혀있는 산호초(reef)와 단단한 층들이 존재한다 만약 이러한 특징들을 인식하지 않으면 깊은 곳에 존재하는 굴절면의 심도 결정에 큰 오차를 가져 올 수 있다. Fremantal 부근 앞바다의 제안된 파이프 라인 루트를 따라 얻은 연속적인 USR 자료에 파면 eikonal 토모그라피를 이용한 진보된 굴절파탐사 역산을 적용한 결과 이들 층들과 그 밑에 존재하는 기반암의 굴절면이 정확하게 영상화되었다. 정적인 USR과 위와 동일한 해석 방법이 깊은 Piling을 필요로 하는 새로운 정박 장소로 제안된 서부 호주의 북쪽 지역에서 물속의 퇴적층과 경화층들 밑에 존재하는 화강암 표토를 영상화하는데 사용되었다. 이 결과를 통해 piling을 위해 좀 더 좋은 지역들을 발견할 수 있었으며 전체적인 파일(pile) 길이를 줄일 수 있었다. USR은 경제 성장이 지속되고 더 나은 해석법들의 개발됨에 따라 호주 연안 지역의 천부해양탐사나 지반조사에 많이 쓰일 것으로 예상된다.