Development of Seismic Site Characterization Method using HWAW(Harmonic Wavelet analysis of Wave) Method (Ⅱ)-Experimental Setup and Inversion Process-

다양한 분야에서 사용되는 공학적 물성치인 저변형율(<10-3%)에서의 전단탄성계수는 현장에서 탄성파 이용 비파괴 시험을 통하여 얻어지는 전단파 속도를 통하여 결정할 수 있다. 탄성파 이용 비파괴 시험은 일반적으로 1) 현장 실험, 2) 대상 시스템의 분산곡선 결정, 3) 역산을 통한 대상시스템의 기하학적 구조 및 물성치 평가로 구성된다. 본 논문은 연속되는 2편의 논문으로 구성되어 있다. 첫번째 논문에서는 HWAW 방법을 이용한 분산곡선 결정방법의 타당성을 논하였으며, 두번째 논문인 본 논문에서는 HWAW 방법을 이용한 탄성파 지반조사기법을 위한 실험구성과 역산방법을 제안하였다. 제안된 실험구성은 2개의 감지기로 구성된 단일한 실험구성을 사용하며, 역산과정으로 단일 어레이 역산을 사용한다. 이러한 실험구성과 역산과정은 기존의 방법에 비하여 상대적으로 간편하며 빠른 현장실험과 세밀한 지반주상도의 결정을 가능하게 한다. 제안된 실험구성과 역산과정의 타당성을 검토하기 위하여 다양한 지반조건과 포장체에 대해 수치 모의 실험을 수행하였으며, 이러한 결과로부터 HWAW 방법을 사용한 탄성파 지반 조사기법을 위해 제안된 실험구성 및 역산과정의 타당성을 검증할 수 있었다

Development of Seismic Site Characterization Method using HWAW(Harmonic Wavelet analysis of Wave) Method (Ⅰ)-Determination of Dispersion Curve-

대상지반의 분산특성을 이용하는 탄성파 지반조사 시험은 일반적으로 1) 현장 실험, 2) 대상 시스템의 분산곡선 결정, 3) 역산을 통한 대상시스템의 기하학적 구조 및 물성치 평가로 구성된다. 본 논문에서는 새로운 위상(그룹속도 결정법인 HWAW 방법을 이용한 지반조사기법을 제안하였다. HWAW 방법은 하모닉 웨이브릿 변환을 이용하여 파의 위상(그룹 속도를 결정하는 방법으로 기존의 위상속도 결정 방법들에 비하여 배경잡음의 영향을 최소화 할 수 있으며, 이를 통하여 단일한 실험구성에서 근접장영역을 포함한 전체 주파수 대역(전체 대상깊이)에서 신뢰성 있는 파의 위상속도(분산곡선)를 단일한 실험구성에서 결정할 수 있다. 지반조사를 위한 분산곡선 결정 방법으로서의 HWAW 방법의 타당성을 검토하기 위하여 다양한 지반조건과 포장체에 대해 수치 모의 실험을 수행하여, 이론적인 분산곡선과 HWAW 방법에 의한 분산곡선을 비교하였다. 두 결과는 서로 잘 일치하며, 과도한 수준의 배경잡음이 존재하는 경우에도 HWAW 방법은 신뢰성 있는 분산곡선을 제공하였다. 이러한 결과로부터 탄성파 지반조사를 위한 분산곡선 결정 방법으로서의 HWAW 방법의 타당성을 검증할 수 있었다

A Study on the Applicability of Numerical Analysis for the SASW Method

현장지반의 최대전단탄성계수를 신속하고 합리적으로 구할 수 있는 표면파기법에 대해 유한요소법을 이용하여 시뮬레이션 할 경우 적용할 수 있는 효율적인 해석조건에 대한 연구를 수행하였다. 본 연구결과 파의 전파형상을 효율적으로 묘사하기 위하여는 관심 있는 최소 파장에 대한 유한요소 크기의 비가 매우 중요한 요소임을 확인하였고, 데이터의 측정시간간격도 중요한 요소임을 확인하였다. 또한, 유한요소해석을 이용하여 얻은 반무한체 시스템과 2층 시스템의 분산곡선과 이론적 분산곡선이 비교적 잘 일치함을 볼 수 있었다. 따라서, 유한요소해석을 적절히 적용하는 경우에 표면파기법을 효과적으로 시뮬레이션 할 수 없음을 확인하였다. 현장지반의 최대전단탄성계수를 신속하고 합리적으로 구할 수 있는 표면파기법에 대해 유한요소법을 이용하여 시뮬레이션 할 경우 적용할 수 있는 효율적인 해석조건에 대한 연구를 수행하였다. 본 연구결과 파의 전파형상을 효율적으로 묘사하기 위하여는 관심 있는 최소 파장에 대한 유한요소 크기의 비가 매우 중요한 요소임을 확인하였고, 데이터의 측정시간간격도 중요한 요소임을 확인하였다. 또한, 유한요소해석을 이용하여 얻은 반무한체 시스템과 2층 시스템의 분산곡선과 이론적 분산곡선이 비교적 잘 일치함을 볼 수 있었다. 따라서, 유한요소해석을 적절히 적용하는 경우에 표면파기법을 효과적으로 시뮬레이션 할 수 없음을 확인하였다

Numerical Verification of HWAW Method in the Near Field.

기존의 표면파 기법들은 근거리장 효과를 피하기 위하여 적절한 실험 방법 및 필터 기준을 제시하고 있다. HWAW 기법은 다른 표면파와는 다르게 이러한 근거리장 영역에서의 파의 거동을 적극적으로 활용하여 지반의 전단파 속도 주상도를 도출한다. 에너지가 작은 저주파 신호를 시간-주파수 해석을 통해 획득하며 체적파의 영향을 고려한 단일 배열 역산을 통해 가능하다. 이러한 사항을 검증하기 위해서 근거리장에서의 탄성파의 전파 형상을 수치해석을 통하여 모사하였으며 다양한 지반 형태를 대표하기 위해 5개의 지반모델을 구성하였다. 수치모델링을 통해 획득한 시간 영역 신호를 이용하여 HWAW 기법으로 실험분산곡선을 도출하였다. 도출된 실험 분산곡선과 3차원 정모델링(Kausel의 방법)을 통해 계산된 이론 분산곡선의 형상이 각 위치에서 거의 일치하였다. 그러므로 HWAW 기법을 수행하는데 있어 근거리장 영역이 포함된 실험 분산곡선을 획득하여도 Kausel의 방법을 이용하여 역산을 수행할 경우 신뢰성 있는 지반의 전단파 속도를 도출하는 것이 가능하다는 것을 확인할 수 있었다

Evaluation of the dispersive phase and group velocities using harmonic wavelet transform

The evaluation of the dispersive phase and group velocities having sensible physical meaning is of practical importance in various NDT techniques. In this paper, we propose a method based on the harmonic wavelet transform to evaluate dispersive phase and group velocities. To apply the harmonic wavelet transform in the evaluation of dispersive velocity, the meaning of the harmonic wavelet coefficient is interpreted from a different point of view. Based on these concepts, the step-by-step procedure to evaluate the dispersive phase and group velocities was proposed. In the proposed method, both phase and group velocities can be obtained directly from information extracted from data based on the harmonic wavelet transform. To evaluate the validity of the proposed method, numerical simulations of the multi-layered system were performed and the phase and group velocities determined by the proposed method match very well with theoretical velocities showing the good potential of the proposed method. (C) 2001 Elsevier Science Ltd. All rights reserved

Determination of phase velocities for SASW mthod using hrmonic wvelet tansform

학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 토목공학과, 2001.2, [ vi, 135 p ]한국과학기술원 : 토목공학과