An Earthquake Early Warning (EEW) system is a technology that alerts people to an incoming earthquake by using P waves that are detected before the arrival of more severe seismic waves. P-wave analysis is therefore an important factor in the production of rapid seismic information as it can be used to quickly estimate the earthquake magnitude and epicenter through the amplitude and predominant period of the observed P-wave. However, when a large-magnitude teleseismic earthquake is observed in a local seismic network, the significantly attenuated P wave phases may be mischaracterized as belonging to a small-magnitude local earthquake in the initial analysis stage. Such a misanalysis may be sent to the public as a false alert, reducing the credibility of the EEW system and potentially causing economic losses for infrastructure and industrial facilities. Therefore, it is necessary to develop methods that reduce misanalysis. In this study, the possibility of seismic misclassifying teleseimic earthquakes as local events was reviewed using the Filter Bank method, which uses the attenuation characteristics of P waves to classify local and outside Korean peninsula (regional and teleseismic) events with filtered waveform depending on frequency and epicenter distance. The data used in our analysis were analyzed for maximum Pv values using 463 events with local magnitudes (2 < ML ≦ 3), 44 (3 < ML ≦ 4), 4 (4 < ML ≦ 5), 3 (ML > 5), and 89 outside Korean peninsula earthquakes recorded by the KMA seismic network. The results show that local and telesesimic earthquakes can be classified more accurately when combination of filtering bands of No. 3 (6-12 Hz) and No. 6 (0.75-1.5 Hz) is applied.
Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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v.30
no.5
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pp.477-484
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2012
Recently, as earthquake is more frequently taking place around the world due to diastrophism, the importance of diastrophism and disaster detection is becoming more important. In this study, to analyze the interpretation of seismic displacement by the Japanese earthquake in March, 2011, and monitor the diastrophism of plates in Japan and surrounding Eurasia, Pacific, and Philippines before and after the earthquake, the observational data from IGS observatories in Japan and Asian regions were processed by precise point positioning. The displacement was biggest in MIZU, which was the closest to the epicenter, and the earthquake-affected region was in inverse proportion to the distance from the epicenter. The result of calculating the diastrophism speed before and after the earthquake, based on precise point positioning of IGS observatories located in the 4 plates around Japan, showed that the displacement speed changed and different plates showed different results. The comparison with the plate fate model allowed to analyze the change in diastrophism by earthquake, and to understand the characteristics of the displacement of the plates around Japan. Later, a continuous diastrophism monitoring based on GPS is needed for earthquake prediction and diastrophism research, and the data gained by continuous GPS-based monitoring of diastrophism will be fully used as basic data for relevant research and earthquake disaster management.
Pohang earthquake (Main shock magnitude = 5.4) occurred in Southeastern region of South Korea in November 15, 2017. Groundwater levels of 6 monitoring wells with 5 minutes interval measurements located in that region and stream water levels of 4 stations located along the Hyeongsan-gang stream are used for the analysis of earthquake induced effects. Four groundwater monitoring wells show a short-term decrease of groundwater level after a main shock and one well does an increase and the maximum change is about 42.0 cm. Especially, groundwater levels at two monitoring wells near the epicenter are consistently maintained after a decrease. There is little relationship between earthquake magnitude or a distance to epicenter and changing amount of groundwater level and it may be due to the inhomogeneity of geologic material and unconsolidated sediments distribution. The changes in permeability of fractured zone and groundwater levels occasionally cause changes in stream flow rate, and water level of the Hyeongsan-gang stream in the study area decreases just after the earthquake and increases again up to the normal level and next shows an more gentle decreasing slope. Total increasing flow rates at S1 (upstream site) and S4 (downstream site) stations are about $12,096m^3$ and $116,640m^3$, respectively, during the increasing period.
Seo, Junpyo;Eu, Song;Lee, Kihwan;Lee, Changwoo;Woo, Choongshik
Journal of the Society of Disaster Information
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v.17
no.4
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pp.694-709
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2021
Purpose: In this study, earthquake-induced landslide risk assessment was conducted to provide basic data for efficient and preemptive damage prevention by selecting the erosion control work before the earthquake and the prediction and restoration priorities of the damaged area after the earthquake. Method: The study analyzed the previous studies abroad to examine the evaluation methodology and to derive the evaluation factors, and examine the utilization of the landslide hazard map currently used in Korea. In addition, the earthquake-induced landslide hazard map was also established on a pilot basis based on the fault zone and epicenter of Pohang using seismic attenuation. Result: The earthquake-induced landslide risk assessment study showed that China ranked 44%, Italy 16%, the U.S. 15%, Japan 10%, and Taiwan 8%. As for the evaluation method, the statistical model was the most common at 59%, and the physical model was found at 23%. The factors frequently used in the statistical model were altitude, distance from the fault, gradient, slope aspect, country rock, and topographic curvature. Since Korea's landslide hazard map reflects topography, geology, and forest floor conditions, it has been shown that it is reasonable to evaluate the risk of earthquake-induced landslides using it. As a result of evaluating the risk of landslides based on the fault zone and epicenter in the Pohang area, the risk grade was changed to reflect the impact of the earthquake. Conclusion: It is effective to use the landslide hazard map to evaluate the risk of earthquake-induced landslides at the regional scale. The risk map based on the fault zone is effective when used in the selection of a target site for preventive erosion control work to prevent damage from earthquake-induced landslides. In addition, the risk map based on the epicenter can be used for efficient follow-up management in order to prioritize damage prevention measures, such as to investigate the current status of landslide damage after an earthquake, or to restore the damaged area.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.20
no.7_spc
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pp.527-536
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2016
This paper investigates seismic damage potential of recent September 12 M5.8 Gyeongju earthquake from diverse earthquake engineering perspectives using the accelerograms recorded at three stations near the epicenter. In time domain, strong motion durations are evaluated based on the accelerograms and compared with statistical averages of the ground motions with similar magnitude, epicentral distance and soil conditions, while Fourier analysis using FFT is performed to identify damaging frequency contents contained in the earthquake. Effective peak ground accelerations are evaluated from the calculated response spectra and compared with apparent peak ground accelerations and the design spectrum in KBC 2016. All these results are used to consistently explain the reason why most of seismic damage in the earthquake was concentrated on low-rise stiff buildings but not quite significant. In order to comparatively appraise the damage potential, the constant ductility spectrum constructed from the Gyeongju earthquake is compared with that of the well-known 1940 El Centro earthquake. Deconvolution analysis by using one accelerogram speculated to be recorded at a stiff soil site is also performed to estimate the soil profile conforming to the response spectrum characteristics. Finally, response history analysis for 39- and 61-story tall buildings is performed as a case study to explain significant building vibration felt on the upper floors of some tall buildings in Busan area during the Gyeongju earthquake. Seismic design and retrofit implications of M5.8 Gyeongju earthquake are summarized for further research efforts and improvements of relevant practice.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.24
no.2
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pp.15-22
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2020
In this paper, seismic ground motion generation method based on the observbation data from the Korea Meteorological Administration is proposed to predict the acceleration time history at an arbitrary location after earthquake. The proposed method assumes that the magnitude of the seismic accelrations obtained from the near stations decreases linearly with the distance from the epicenter to the corresponding station and the accelerations measured at the adjacent stations are assumed to have similar maximum acceleration and time shape functions. These two assumptions allow for the prediction of seismic acceleartion motion without geotechnical information where no seismic accelerometer is installed. This study verified the applicability of the prediction method using seismic observation data from Gyeongju Earthquake (2016), Pohang Earthquake (2017) and Sangju Earthuqkae (2019). The comparison results show that the proposed method is effective for predicting the seismic acceleration response spectrum and time history at arbitary locations.
Analytical models were developed and seismic behaviors were analyzed for a three-story stone pagoda at the Cheollyongsa temple site, which was damaged by the Gyeongju earthquake of 2016. Both finite and discrete element modeling were used and the analysis results were compared to the actual earthquake damage. Vulnerable parts of stone pagoda structure were identified and their seismic behaviors via sliding, rocking, and risk analyses were verified. In finite and discrete element analyses, the 3F main body stone was displaced uniaxially by 60 and 80 mm, respectively, similar to the actual displacement of 90 mm resulting from the earthquake. Considering various input conditions such as uniaxial excitation and soil-structure interaction, as well as seismic components and the distance from the epicenter, both models yielded reasonable and applicable results. The Gyeongju earthquake exhibited extreme short-period characteristics; thus, short-period structures such as stone pagodas were seriously damaged. In addition, we found that sliding occurred in the upper parts because the vertical load was low, but rocking predominated in the lower parts because most structural members were slender. The third-floor main body and roof stones were particularly vulnerable because some damage occurred when the sliding and rocking limits were exceeded. Risk analysis revealed that the probability of collapse was minimal at 0.1 g, but exceeded 80% at above 0.3 g. The collapse risks at an earthquake peak ground acceleration of 0.154 g at the immediate occupancy, life safety, and collapse prevention levels were 90%, 52%, and 6% respectively. When the actual damage was compared with the risk analysis, the stone pagoda retained earthquake-resistant performance at the life safety level.
Since the frequency of the earthquake occurrence in Korean peninsular is continuously increasing, the possibility that massive landslides are triggered by earthquake is also growing in Korea. Previously, the landslide is known to be induced by large magnitude earthquake, whose magnitude is larger than 6.0. However, the landslide can be induced by only small magnitude earthquake, especially in the fully saturated soil. Therefore, the susceptibility of landslide caused by small magnitude earthquake in fully saturated soil is analyzed in this study. For that, the topographical and geological characteristics of the site were obtained and managed by GIS software. In the procedure of the study, slope angle, cohesion, friction angle, unit weight of soil were obtained and constructed as a spatial database layer. Combining these data sets in a dynamic model based on Newmark's displacement analysis, the landslide displacements were estimated in each grid cell. In order to check out the possibility of the earthquake induced landslides, the level of the groundwater table is varied from dry to 80% saturated soil. In addition, in order to analyze the effect of the magnitude of earthquake and distance to epicenter, four different earthquakes epicenters were considered in the study area.
Woo, Nam C.;Piao, Jize;Lee, Jae-Min;Lee, Chan-Jin;Kang, In-Oak;Choi, Doo-Houng
The Journal of Engineering Geology
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v.25
no.1
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pp.21-33
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2015
This study tests the potential of detecting small-magnitude earthquakes (~M3.0) and their precursors using a long-term groundwater-monitoring database. In groundwater records from April to June 2012, abnormal changes in water level, temperature, and electrical conductivity were identified in the bedrock monitoring wells of the Gimcheon-Jijwa, Gangjin-Seongjeon, and Gongju-Jeongan stations. These anomalies could be attributed to the M3.1 earthquake that occurred in the Youngdeok area on May 30th, although no linear relationship was found between the scale of changes and the distance between each monitoring station and the epicenter, which is attributed in part to the wide screen design of the monitoring wells. Groundwater monitoring networks designed specifically for monitoring earthquake impacts could provide better information on the safety of underground space and on the security of emergency water-resources in earthquake disaster areas.
To prevent the damages from earthquakes, various researches have been conducted around the world focusing on earthquake prediction and forecasting for several decades. Among various precursory phenomena, changes in groundwater level and quality are considered to be reliable for estimating the time of earthquake occurrence and its magnitude. In effects, some countries impacted by frequent earthquakes have established and operated the groundwater monitoring network for earthquake surveillance and prediction. In Korea, recently researches have begun for using groundwater monitoring techniques for earthquake prediction. In this paper, the groundwater monitoring networks of China, Japan, and the United States were reviewed focusing on the facilities and results of researches to deduce the tasks for earthquake prediction researches using groundwater monitoring techniques in Korea. In results, research needs are suggested in the implementation of groundwater monitoring networks for specifically earthquake surveillance with the real-time monitoring and the measures to quantify the degrees of abnormal changes in the relationship of distance from the earthquake epicenter.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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