Seismic arrays for the imaging of alluvial deposits and monitoring engineering systems
Alüvyal çökellerin görüntülenmesi ve mühendislik sistemlerinin izlenmesi amacıyla kullanılan sismik dizilimler
- Tez No: 755401
- Danışmanlar: Belirtilmemiş.
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Jeoloji Mühendisliği, Geological Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: University of Wisconsin-Madison
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 98
Özet
1. Tanecik Hızı Polarizasyonu Yöntemi ile Brady Kaplıcaları Jeotermal Alanında Gerçekleştirilen PoroTomo Projesi için P ve S dalgaları varışlarının değerlendirilmesi 1. Özet PoroTomo Projesi kapsamında, Nevada eyaletindeki Brady Kaplıcaları'nda, 1500 m x 500 m'lik 400 m hacmi olan bir jeotermal alanda, alanın petrofiziksel özelliklerini görüntülemek amacıyla üç bileşenli bir sismometre dizilimi ile aktif ve pasif sismik veriler toplandı. Young modülü, kesme modülü, Poisson oranı, yoğunluk ve gözeneklilik dahil olmak üzere petrofiziksel parametrelerin dağılımının ters çözümü için - 200 m derinlikte 50 m veya daha iyi bir beklenen çözünürlük ile - P, S ve yüzey dalgaları dahil olmak üzere birden fazla fazın varış zamanlarını kullanmayı amaçladık. S dalgalarının varış zamanlarının belirlenmesi zor olduğundan, farklı fazların varış zamanlarını değerlendirmek için polarize tanecik hareketine dayalı bir analiz uyguladık. Metodoloji, bir vibrosismik kaynağı tarafından üretilen ve bir Nodal jeofon dizisi tarafından kaydedilen dalgaların rotasyonunu, filtrelenmesini, çapraz korelasyonunu ve yığma işlemini içermektedir. Formasyonun anizotropisi ve heterojenliğinin sebep olduğu tanecik hızı polarizasyonundaki değişikliklerle cisim ve yüzey dalgası seyahat süreleri belirlenmiştir. Bu sorunlara rağmen, elde edilen sonuçlar, farklı fazların varış zamanlarını belirlemek için güçlü ve test edilmiş bir metodoloji sağlar. Elde edilen bu varış süreleri, daha büyük bir veri seti sağlamak amacıyla yapay sinir ağı algoritması için ve tüm verinin P- ve S-dalgası seyahat süresi tomografik görüntülerinin ters çözümü için kullanılabilir. 2. Yatay-Düşey Spektral Oran (HVSR) yöntemi ile Nevada eyaletindeki Brady Kaplıcaları'nda bulunan (ABD) PoroTomo sitesindeki Sedimanter Birikim Kalınlığı Tahmini 2. Özet Mart 2016'da PoroTomo araştırma ekibi, Nevada eyaletinde bulunan Brady Kaplıcalarındaki bir jeotermal alanın tepkisini aktif ve pasif olarak görüntülemek amacıyla, yatay ve düşey yönde 8700 m'den fazla dağıtımlı akustik algılama (DAS) ve dağıtımlı sıcaklık algılama (DTS) yapan fiber optik kablo; 244 adet üç bileşenli yüzey Nodal jeofon; InSAR görüntüleri; basınç dönüştürücüler; ve bir vibrosismik kaynağı kullandı. Görüntüleme periyodu sırasında, formasyondaki boşluk basıncını değiştirmek için jeotermal alan manipüle edildi. Çalışmanın amacı, tomografik teknikleri kullanarak 400 m'lik hacmi olan 1500 m x 500 m alanda bulunan poroelastik parametrelerin ters çözümünü yapmaktı. Araştırma ekibi, farklı görüntüleme teknikleri arasında, PoroTomo sahasındaki sediman çökel tabakasının kalınlığını tahmin etmek için üç bileşenli Nodal jeofonlarla elde edilen pasif yatay-düşey spektral oran (HVSR) verilerini kullandı. Sahadaki yüzeye yakın sediman çökellerindeki heterojenlik nedeniyle, ters çözümü yapılmış verilerin yorumlanması karmaşıktır. Bu birikintiler, fümerollerin varlığı ile ilişkilendirilen diyatomlu toprak, kumlu/siltli tabakalar ve sertleştirilmiş silika içermektedir. Çok farklı sertlikteki sedimanlarla ilgili zorluklara rağmen, Doğal Laboratuvar genelinde sediman kalınlığının haritalanması için HVSR'nin kullanılması, çözüm görüntülerinin kalitesini iyileştirme girişiminde inversiyon modellerini sınırlamaya yardımcı olacaktır. 3. Dağıtık Akustik Algılama (Distributed Acoustic Sensin -DAS) Yöntemi kullanılarak Kaliforniya eyaletindeki Garner Vadisi ve Nevada eyaletindeki Brady Kaplıcalarında Trafik İzleme 3. Özet Trafik düzenlerini, araç tiplerini ve yol yüzeyinin kalitesini izlemek birçok teknik nedenden dolayı önemlidir. Yolların daha iyi tasarlanmasına, yol kullanımının sürekli olarak değerlendirilmesine ve ulaşım altyapısının durumunun tespitine olanak tanır. Araçların sayısı, boyutu, ağırlığı ve hızı yolun bozulma oranını kontrol eder. Ayrıca trafik gürültüsü, yüzey dalgalarını ve bağdaşık çevresel gürültüleri yakalayıp yorumlayarak yakın yüzeyin özelliklerini görüntülemek için kullanılabilecek potansiyel bir sismik dalga kaynağıdır. Bu amaçla, dağıtık akustik algılama (DAS) dizilerinin yerleştirilmesi, karayolu kullanımı ve performansının izlenmesini genişletmek için yeni bir fırsat sağlar. DAS'ın ince uzamsal örnekleme (1 m) ve hızlı zamansal örnekleme (10 kHz'e kadar) yapabilirliği ve dağıtımlı yapısı (onlarca kilometre); araçların hızlarını, hızlanmalarını, yönlerini, boyutunu ve hatta uzun otoyollarda yolun kalitesini değerlendirmek için trafik paternlerine daha yakından bakmaya olanak sağlar. Bu amaçlar için DAS kullanmanın potansiyeli ve zorlukları, biri Güney Kaliforniya'daki Garner Vadisi'nde (Kaliforniya 74 Otoyolu yanında 700 metrelik bir dizi) ve diğeri Nevada eyaletindeki Brady Kaplıcaları'nda (Servis Otoyolu civarındaki 8700 metrelik bir dizi) olmak üzere iki DAS dizisi kullanılarak incelenmiştir. Bu çalışmalar, sismik görüntülemede trafiği izlemek ve sınırlandırılmamış kaynaklar olarak trafik vibrasyonunun kullanımını değerlendirmek için DAS verilerinin kullanımını deneysel olarak ölçmüştür. İki otoyol boyunca yapılan bu çalışma, DAS'ın akıllı otoyol sistemlerinin temel bir bileşeni olarak potansiyelini ve sınırlamalarını incelemek için bir temel sağlar.
Özet (Çeviri)
1. Particle velocity polarization for the evaluation of P and S-waves arrival for the PoroTomo Project in the Brady Hot Springs Geothermal Site 1. Abstract As part of the PoroTomo Project, active and passive seismic data were collected with a threecomponent seismometer array in order to image petrophysical properties of a 1500-m by 500-m by 400-m volume in a geothermal field at Brady Hot Springs, Nevada. We intended to use the arrival of multiple phases including P, S, and surface waves to invert for the distribution of petrophysical parameters, including Young's modulus, shear modulus, Poisson's ratio, density and porosity with an expected resolution of 50 m or better at a depth of 200 m. Since the determination of arrival times of S-waves is challenging, we implemented an analysis based on polarized particle motion to assess the arrivals of different phases. The methodology included rotation, filtering, cross-correlation, and stacking of waves generated by a vibroseis truck and captured by a the Nodal seismograph array. The determination of body and surface wave travel times were made by the changes in the obtained particle velocity polarization caused by the anisotropy and heterogeneity of the formation. In spite of these challenges, the obtained results provide a robust and tested methodology to determine arrival times of different phases. These arrival times could then be fed into neural network algorithm to provide a larger dataset and be used for overall inversion of P- and S-wave travel time tomographic images. 2. Horizontal-to-Vertical Spectral Ratio to Estimate the Thickness of Sedimentary Deposits at the PoroTomo site in Brady Hot Springs, Nevada (USA) 2. Abstract During March 2016, the PoroTomo research team deployed more than 8700 m of distributed acoustic sending (DAS) and distributed temperature (DTS) fiber optic cable in horizontal and vertical sensing arrays, 244 three-component surface Nodal geophones, obtained InSAR images, pressure transducers, and a vibroseis truck to actively and passively image the response of a geothermal field in Brady Hot Springs, Nevada. During the imaging period, the geothermal field was manipulated to change the pore pressure in the formation. The objective of the study was to invert for poroelastic parameters within a 1500 m by 500 m by 400 m volume using tomographic techniques. Among the different imaging techniques, the research team used passive horizontal-to-vertical spectral ratio (HVSR) data captured with the three-component nodal geophones to estimate the thickness of the sedimentary deposits across the PoroTomo site. The interpretation of the inverted data is complicated due to the heterogeneity in the near-surface deposits at the site. These deposits include diatomaceous earth, sandy/silty layers, and hardened silica associated with the presence of fumaroles. In spite of the challenges associated with deposits of very different stiffness, the use of HVSR for mapping sediment thickness across the Natural Laboratory would help constrain the inversion models in an attempt to improve the quality of the solution images. 3. Traffic Monitoring using Distributed Acoustic Sensing (DAS) at Garner Valley, California and Brady Hot Springs, Nevada 3. Abstract Monitoring traffic patterns, vehicle types, and quality of road surface is important for many technical reasons. It allows for the better design of roads, the continuous evaluation of road usage, and the assessment of the state of transportation infrastructure. The number, size, weight, and speed of vehicles control deterioration rate. Furthermore, traffic noise is a potential source of seismic waves that can be used to image properties of the near surface by capturing and interpreting surface waves and coherent ambient noise. To that effect, the deployment of distributed acoustic sensing (DAS) arrays provides a new opportunity to expand the monitoring of roadway use and performance. The capability of DAS for fine spatial sampling (1 m) and rapid temporal sampling (up to 10 kHz) and its distributed nature (tens of kilometers) allows for a closer look at traffic patterns in order to assess vehicles speeds, acceleration and directions, size of vehicles, and even the quality of the roadway over long length of highways. The potential and difficulties of using DAS for these objectives were studied using two DAS arrays, one at Garner Valley in Southern California (a 700-meter array adjacent to California Highway 74) and another in Brady Hot Springs, Nevada (an 8700-meter array surrounding a Service Highway). These studies experimentally evaluated the use of DAS data for monitoring traffic and assessing the use of traffic vibration as non-localized sources for seismic imaging. This study along two highways provides a basis for examining DAS' potential and limitations as a key component of intelligent highway systems.
Benzer Tezler
- Zemin karakterizasyonu amaçlı rayleigh dalgası faz hızı dispersiyon analizinde aktif ve pasif kaynaklı sismik dizilim yöntemlerinin karşılaştırmalı değerlendirmesi
Comparative evaluation of active and passive seismic array methods in rayleigh wave phase velocity dispersion analysis for site characterization
AYLİN KARAASLAN
Doktora
Türkçe
2024
Jeofizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiJeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ARGUN KOCAOĞLU
- Surface wave tomography of Turkey and surroundings
Türkiye ve çevresinin yüzey dalgası tomografisi
MUSAVVER DİDEM SAMUT CAMBAZ
Doktora
İngilizce
2010
Jeofizik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiJeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. HAYRULLAH KARABULUT
- Adana havzası sismik gürültü kaynaklarının konum ve zaman özelliklerinin belirlenmesi
Investigation of spatial and temporal properties of seismic noise in the Adana basin
NEVRA BULUT
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Jeofizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiJeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE KAŞLILAR ŞİŞMAN
- Yüzeye yakın saçıcıların saçılmış yüzey dalgaları ile görüntülenmesi
Imaging near-surface scatterers by scattered surface waves
SERDAR DEMİREL
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Jeofizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiJeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYŞE KAŞLILAR
- Sapanca Gölü'ne ait yüksek çözünürlüklü sismik verilerin işlenmesi, gölün yapısal ve stratigrafik yorumlanması
Processing and interpretation of high-resolution marine seismic reflection profiles for recognition of faulting and sediment classification: Lake of Sapanca Turkey
ESRA GÖNÜL
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Jeofizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiJeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜLYA KURT