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TitreHVSR measurements in complex sedimentary environment and highly structured resonator topography - comparisons with seismic reflection profiles and geophysical borehole logs
AuteurDietiker, B; Pugin, A J -M; Crow, H L; Mallozzi, S; Brewer, K D; Cartwright, T J; Hunter, J A
SourceSAGEEP 2018 - Symposium on the application of geophysics to environmental and engineering problems, Nashville TN, online SAGEEP 2018 technical program; p. 1-7
Séries alt.Ressources naturelles Canada, Contribution externe 20180033
ÉditeurEnvironmental and Engineering Geophysical Society
RéunionSAGEEP 2018 - Symposium on the application of geophysics to environmental and engineering problems; Nashville, TN; US; mars 25-29, 2018
Documentlivre
Lang.anglais
Mediaen ligne; numérique
Formatspdf
Sujetsméthodes sismiques; ondes sismiques; interpretations sismiques; levés de reflexion sismiques; profils sismiques; spectres d'amplitude; analyses stratigraphiques; dépôts glaciaires; épaisseur de la couverture meuble; topographie du substratum rocheux; géophysique; stratigraphie; géologie des dépôts meubles/géomorphologie
Illustrationsseismic profiles; graphs; spectra; cross-sections, stratigraphic; tables
ProgrammeRisques géologique du tremblement de terre, Géoscience pour la sécurité publique
LiensOnline - En direct (PDF, 1095 KB)
Résumé(disponible en anglais seulement)
Over the last two decades, horizontal-to-vertical spectral ratio (HVSR) measurements from microtremor recordings have gained popularity for seismic microzonation and assessment of earthquake site characteristics such as fundamental frequency (or period). More recently, procedures have been described where empirical relationships are developed between the fundamental frequency and sediment thickness at regional sites where shear wave velocity depth functions are well understood and a simple 2-layer-model is a good approximation of the subsurface structure. In contrast however, in complex glacial stratigraphy, sediment types commonly vary drastically from very soft glaciomarine clay to overconsolidated till. We observe that these changes can lead to strong impedance contrasts and hence, resonating horizons well above bedrock can be resolved. Without a-priori knowledge, sediment thickness could be significantly under-estimated.
We examine the frequency spectra of microtremor recordings in both simple and complex sedimentary settings at locations along high-resolution shear wave seismic reflection profiles and at continuously cored boreholes with shear wave velocity (Vs) profiles. Vs range from 80 - 2000 m/s within the unconsolidated sediment overburden. Our results indicate that resonator topography can have a significant impact on peak shape and amplitude. In relatively simple 2-layer cases, peak frequencies decrease and broaden over dipping resonators and even disappear over very steep resonator slopes, indicating that two- and three-dimensional subsurface resonator topography is highly influential on peak shape. Additionally, we present examples where sharp increases in shear wave velocity within the sediment column form strong resonating horizons, producing a high amplitude peak which does not necessarily correlate with the bedrock surface. Our results suggest that resonator topography and velocity structure need to be well understood by a practitioner before interpreting geological conditions from HVSR data.
Résumé(Résumé en langage clair et simple, non publié)
Au cours des deux dernières décennies, les mesures de micro-tremblements ont gagné en popularité pour les évaluations de la réponse du site aux secousses sismiques. Dans les structures de sous-sols simples, où un modèle à 2 couches est une bonne approximation, la profondeur du substrat rocheux peut être calculée à partir de la fréquence fondamentale mesurée. Cependant, dans un environnement glaciaire complexe, les types de sédiments passent souvent des argiles très molles aux tills durs et les vitesses des ondes de cisaillement vont de 80 à 2000 m / s. Nous observons que ces changements entraînent de forts contrastes, et la fréquence fondamentale mesurée indique une couche bien au-dessus du substratum rocheux. Par conséquent, la profondeur du substrat rocheux pourrait être considérablement sous-estimée. Dans les cas simples à 2 couches, le pic de la fréquence fondamentale est plus petit sur les couches inclinées et disparaît même sur une pente très raide. Cela indique que la topographie de la couche en deux et en trois dimensions influence fortement les fréquences mesurées. Nos résultats suggèrent que la topographie et la structure de la vitesse des sédiments doivent être bien comprises avant que les conditions géologiques puissent être interprétées à partir de mesures micro-tremblements.
GEOSCAN ID308199