Cho, Ahyun;Joung, Inseok;Jeong, Juyeon;Song, Seo Young;Nam, Myung Jin
Economic and Environmental Geology
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v.55
no.1
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pp.111-125
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2022
Since landslide can cause huge damages to many facilities, close characterization of slopes is needed for appropriate reinforcements for the unstable ones in order to prevent the damages. Geophysical surveys, which can characterize a large area at a relatively low cost without disturbing slopes, have been widely employed for the assessment of slope stability in other countries. However, only conventional direct investigation methods are mainly used in Korea. In this paper, we analyzed various cases, which evaluated slope stabilities by characterizing slopes using geophysical exploration. First, we introduced changes in geophysical properties due to unstable media of slope like fracture location, fracture connectivity and distribution of groundwater level, and subsequently discussed the applicability of geophysical methods to the detection of the changes; the methods include electrical resistivity survey, seismic survey, self-potential survey, induced polarization survey and ground penetrating radar. Based on this description, we analyzed how geophysical surveys were performed on various slopes.
High-grade limestone applied to various chemical industries is abundant within upper Pungchon formation in Taebaeksan basin, South Korea. Geophysical exploration is one of the most efficient methods to investigate subsurface geological structure in an extensive area. Since the geophysical exploration for the high-grade limestone has rarely been conducted in Korea, its appropriate strategy has not been set up yet. In this study, we focused on to suggest the reasonable strategy and accumulate geophysical databases which are essential for interpreting geophysical images by characterizing laboratory physical properties of in-situ rocks. Hence, rocks were obtained from drilled cores consisting of lower Hwajeol formation, Pungchon formation, and dykes in Jeongseon area, Gangwon province. Geophysical laboratory experiments and petrography of the rocks were conducted. Since susceptibility values of the rocks in Pungchon Formation were obviously lower than those of upper Hwajeol and dykes, it is considered that the lithological boundaries could be distinguished by magnetic survey. In addition, electrical properties of the rocks in middle Pungchon formation were relatively different compared with those of upper/lower Pungchon formations. Thus, induced polarization is shown to be able to detect the high-grade limestone in upper Pungchon formation.
This paper presents the state of art and the role of geophysical exploration techniques with evaluating the trend of domestic and worldwide seawater intrusion research, and illustrates advanced techniques obtained through the project of 'Development of the techniques for estimation, prediction, and prevention of seawater intrusion' funded by the Ministry of Science and Technology of Korea. The advanced geophysical interpretation was achieved by adding the digital geophysical logging data. DC resistivity and TEM monitorings were applied to determine whether or not the seawater intrusion was in progress. Induced Polarization technique using electric current monitoring channel was introduced to discriminate seawater contaminated zone from highly conductive layer caused by clay minerals. A conceptual model was suggested with spatial visualization of the study area to predict the diffusion of seawater contamination. Finally, the future work of the development of geophysical techniques was suggested with the base of the present level of them.
Electrical resistivity of a rock-sample is dependant on not only formation factor of rock itself but also many parameters such as fluid type, measuring device, temperature, water saturation, electrical contact between electrode and core section, induced polarization, and frequency of electric source. In this study, we attempt to verify various affecting factors in core resistivity measurements and to find a better environment for core resistivity measurement. Particularly great attention has been paid to understanding the effects of temperature, water saturation, contact condition between sample and electrodes, and frequency of electric source. Precise measurement of resistivity can be achieved by utilizing silver paste for better contacts, taping samples for constant moisture contents, and using time-series resistivity data.
The complex resistivity method is an exploration technique that can obtain various characteristic information of underground media by measuring resistivity and phase in the frequency domain, and its utilization has recently increased. In this paper, a three-dimensional inversion algorithm for the CR data was developed to increase the utilization of this method. The Poisson equation, which can be applied when the electromagnetic coupling effect is ignored, was applied to the modeling, and the inversion algorithm was developed by modifying the existing algorithm by adopting comlex variables. In order to increase the stability of the inversion, a technique was introduced to automatically adjust the Lagrangian multiplier according to the ratio of the error vector and the model update vector. Furthermore, to compensate for the loss of data due to noisy phase data, a two-step inversion method that conducts inversion iterations using only resistivity data in the beginning and both of resistivity and phase data in the second half was developed. As a result of the experiment for the synthetic data, stable inversion results were obtained, and the validity to real data was also confirmed by applying the developed 3D inversion algorithm to the analysis of field data acquired near a hydrothermal mine.
Lee Heuisoon;Lee Choon-Ki;Kwon Byung-Doo;Yang Jun-Mo;Oh Seokhoon;Song Yoonho;Lee Tae Jong;Uchida Toshihiro
한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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2005.05a
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pp.197-202
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2005
The electromagnetic signals associated with the seismic activity in the south-east offshore of Kii peninsula, Japan, were clearly recorded at the MT sites in Jeju island, Korea. In this research, we have identified the co-seismic electromagnetic signals associated with the seismic activity and have analyzed the characteristics of significant electromagnetic variations. The analysis of phase velocity, power spectral density, MT impedance and polarization direction shows that the significant earthquake signals have the frequency band of about 0.05 to 0.5 Hz and that the sources of electromagnetic field are local effects of passing seismic waves. The simple approximation using electrokinetic effect successfully explains the co-seismic EM signals coincides with measured data but cannot explain the localities of electromagnetic variations.
Kim, Bitnarae;Cho, AHyun;Weller, Andreas;Nam, Myung Jin
Journal of Soil and Groundwater Environment
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v.25
no.2_spc
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pp.55-69
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2020
Permeability-analyzing methods commonly involve small-scale drilling, such as pumping or slug test, but it is difficult to identify overall distribution of permeability of the entire target sites due to high cost and time requirement. Spectral induced polarization (SIP) method is known to be capable of providing distributions of both the porosity and the pore size, the two major parameters determining permeability of the porous medium. The relationship between SIP variables and permeability has been studied to identify the hydrological characteristics of target sites. Kozeny-Carman formula has been improved through many experiments to better predict fluid permeability with electrical properties. In this work, the permeability prediction techniques based on SIP data were presented in accordance with the hydrogeological and electrical characteristics of a porous medium. Following the summary of the techniques, various models and related laboratory experiments were analyzed and examined. In addition, the field applicability of the prediction model was evaluated by field case analysis.
In field surveys using the dipole-dipole electrical resistivity method, we often encounter negative apparent resistivity. The term 'negative apparent resistivity' refers to apparent resistivity values with the opposite sign to surrounding data in a pseudosection. Because these negative apparent resistivity values have been regarded as measurement errors, we have discarded the negative apparent resistivity data. Some people have even used negative apparent resistivity data in an inversion process, by taking absolute values of the data. Our field experiments lead us to believe that the main cause for negative apparent resistivity is neither measurement errors nor the influence of self potentials. Furthermore, we also believe that it is not caused by the effects of induced polarization. One possible cause for negative apparent resistivity is the subsurface geological structure. In this study, we provide some numerical examples showing that negative apparent resistivity can arise from geological structures. In numerical examples, we simulate field data using a 3D numerical modelling algorithm, and then extract 2D sections. Our numerical experiments demonstrate that the negative apparent resistivity can be caused by geological structures modelled by U-shaped and crescent-shaped conductive models. Negative apparent resistivity usually occurs when potentials increase with distance from the current electrodes. By plotting the voltage-electrode position curves, we could confirm that when the voltage curves intersect each other, negative apparent resistivity appears. These numerical examples suggest that when we observe negative apparent resistivity in field surveys, we should consider the possibility that the negative apparent resistivity has been caused by geological structure.
This paper describes three-dimensional (3-D) standard curves for conductive dipping buried bodies in induced polarization (IP) method. Dipole-dipole IP responses for the dipping bodies are calculated by the numerical modeling technique using an integral equation solution. Dip angles of the bodies are 0, 20, 45, 70 and 90 degrees, respectively. The horizontal (0-degree dip) and vertical (90-degree dip) bodies produce symmetrical patterns of IP responses. The dipping bodies of 20, 45 and 70 degrees, however, produce asymmertical patterns, with the highest IP contours dipping in the direction opposite to the bodies in pseudo-sections. The most remarkable asymmetrical pattern appears in the model of 20-degree dip. It is difficult to distinguish the body of 70-degree dip from that of 90-degree dip on the basis of dipole-dipole IP data. The IP pattern in pseudo-sections varies when the line moves away from the center of the body along strike, with the anomaly deeper and smaller in amplitude. IP maps seem to be more useful than IP pseudo-sections in predicting the location of target.
Kim, Bitnarae;Caesary, Desy;Yu, Huieun;Cho, AHyun;Song, Seo Young;Cho, Sung Oh;Joung, Inseok;Nam, Myung Jin
Journal of Soil and Groundwater Environment
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v.25
no.2_spc
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pp.86-100
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2020
Analyzing and monitoring environmental contaminants based on geophysical exploration techniques have become important and it is now widely applied to delineate spatial distribution geophysical characteristics in wide area. Among the techniques, induced polarization (IP) method, which measures polarization effects on electrical potential distribution, has drawn much attention as an effective tool for environmental monitoring since IP is sensitive to changes in biochemical reactions. However, various reactions stemming from the presence of multiple contaminants have greatly enhanced heterogeneity of polluted sites to result in highly variable electrical characteristics of the site. Those contaminants influence chemical and physical state of soil and groundwater to alter electrical double layer, which in turn influences polarization of the media. Since biochemical reactions between microbes and contaminants result in various IP effects, IP laboratory experiments were conducted to investigate IP responses of the contaminated soil samples under various conditions. Field IP surveys can delineate the spatial distribution of contamination, while providing additional information about electrical properties of a target medium, together with DC resistivity. Reviewing IP effects of contaminants as well as IP surveys can serve as a good starting point for the application of IP survey in site assessment for environmental remediation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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