Analiza combinată MASW + HVSR¶
Ghid complet (PDF)
Un ghid detaliat despre inversia combinată este disponibil pentru descărcare: Analiza combinată MASW-HVSR — ghid (PDF).
Analiza combinată constă în interpretarea împreună a curbei de dispersie obținute dintr-un sondaj MASW și a curbei H/V înregistrate cu un tromometru în același punct, pentru a obține un singur profil de viteză a undelor de forfecare coerent cu ambele măsurători.
De ce merită combinate cele două măsurători¶
Orice tehnică geofizică suferă de problema non-unicității: aceluiași dat măsurat îi corespund numeroase modele de subsol diferite, toate compatibile teoretic cu măsurătoarea.
În cazul MASW fenomenul este accentuat: profiluri de teren chiar foarte diferite între ele pot produce curbe de dispersie practic suprapuse, cu diferențe de Vs30 suficiente pentru a schimba categoria de teren. Prin urmare, când programul returnează un profil, nu afirmă că celelalte sunt greșite: returnează unul dintre profilurile compatibile cu datele.
Cele două tehnici se completează reciproc:
- curba de dispersie descrie bine primii metri, dar își pierde sensibilitatea în adâncime;
- curba H/V nu furnizează singură profilul vitezelor, dar identifică cu precizie frecvența de rezonanță a amplasamentului și deci adâncimea principalului contrast de impedanță, de regulă trecerea la substrat.
Cerința ca un singur model să explice ambele curbe reduce puternic ambiguitatea: se obține un profil mai stabil, extins mai în adâncime și cu substratul mai bine definit.
Raportul cost/beneficiu este foarte favorabil
Înregistrarea HVSR necesită în general 15-20 de minute de zgomot ambiental cu un tromometru cu trei componente. În schimbul acestui timp suplimentar, incertitudinea asupra profilului se reduce substanțial.
Ce este necesar pe teren¶
În același punct de investigare:
- dispozitivul MASW obișnuit (geofoni și sursă activă);
- o înregistrare HVSR cu tromometru cu trei componente, de preferință amplasat în centrul dispozitivului.
Cum se procedează¶
Prelucrarea are loc în etape succesive, în două programe distincte:
| Etapa | Program | Ce se face |
|---|---|---|
| 1 | Easy MASW | Se prelucrează urmele, se realizează picking-ul curbei de dispersie și se exportă curbele. |
| 2 | Easy HVSR | Se prelucrează curba H/V, se importă curbele de dispersie și se execută inversia combinată. |
| 3 | Easy MASW | Se importă modelul final și se verifică pe spectrul viteză-frecvență, pentru a-l documenta și în acest raport. |
Pe scurt: Easy MASW pregătește și exportă datele de dispersie, Easy HVSR execută inversia combinată, iar modelul final se poate întoarce în Easy MASW pentru verificare și raport.
Etapa 3 este opțională și este necesară atunci când raportul tehnic se produce cu Easy MASW.
Exportarea curbelor de dispersie din Easy MASW¶
După finalizarea picking-ului în etapa de analiză spectrală:
- selectați comanda Exportă dispersia din grupul Export;
- indicați numele fișierului, cu extensia
.dsp; - programul confirmă numărul de puncte exportate.
Sunt exportate toate curbele modale prezente în picking, fiecare cu propriul număr de mod: modul fundamental (modul 0) și eventualele moduri superioare.
Fișierul exportat¶
Fișierul .dsp este un simplu fișier text, lizibil și verificabil cu orice editor. Conține o linie
pentru fiecare punct selectat:
# GeoStru - curve di dispersione
# onda;modo;freq_Hz;vel_m_s
R;0;4.7312;491.680
R;0;5.0421;427.760
R;1;8.1515;367.600
unde:
- onda: tipul de undă la care se referă curba (
R= Rayleigh); - modo: 0 pentru modul fundamental, 1 pentru primul mod superior și așa mai departe;
- freq_Hz: frecvența punctului, în Hertzi;
- vel_m_s: viteza de fază, în metri pe secundă.
Liniile care încep cu # sunt comentarii. Valorile zecimale folosesc punctul ca separator,
astfel încât fișierul să poată fi citit indiferent de setările regionale ale calculatorului.
Importarea modelului final din analiza combinată¶
Modelul de viteză obținut în Easy HVSR poate fi adus aici și verificat pe spectrul viteză-frecvență, peste punctele selectate. Fără acest pas proiectul Easy MASW ar păstra modelul prelucrării numai MASW, care în general nu coincide cu rezultatul analizei combinate: raportul ar documenta un profil diferit de cel adoptat.
- În Easy HVSR, la finalul Căutării, se folosește Exportă modelul de viteză și se salvează
fișierul
.vsm. - Aici, cu proiectul aceleiași încercări deschis, se selectează Importă modelul de viteză din grupul Exportare.
Programul încarcă straturile în tabelul inversiei și le calculează imediat curba de dispersie teoretică, care apare suprapusă peste spectrul viteză-frecvență împreună cu punctele selectate. Se actualizează în consecință profilul Vs, Vs30 cu categoria de teren și imaginile raportului.
Picking-ul trebuie să fie deja făcut
Importul servește la verificarea modelului pe datele acestei încercări: dacă picking-ul curbei de dispersie nu a fost realizat, nu există cu ce să fie comparat și comanda semnalează acest lucru.
Cum se citește rezultatul¶
Eroarea procentuală și factorul de neconcordanță afișate după import sunt calculate de Easy MASW pe punctele selectate în acest proiect: arată cât de bine urmează modelul combinat curba de dispersie măsurată aici. Sunt un număr diferit de neconcordanța H/V calculată de Easy HVSR, care privește raportul spectral: ambele sunt trecute în raport, distinct.
Un model combinat reușit urmează rezonabil punctele selectate, deși nu a fost obținut minimizând numai pe acelea. O abatere vizibil mai mare decât cea a inversiei numai MASW este normală și este prețul constrângerii suplimentare a H/V; una foarte mare, în schimb, arată că cele două măsurători nu sunt compatibile — de regulă încercări efectuate în puncte diferite sau o atribuire a modurilor care trebuie revizuită.
Straturile sosesc blocate¶
După import, Vs și grosimile tuturor straturilor sunt blocate (lacăt în coloanele Grosime blocată și Vs fixă): modelul documentat trebuie să rămână exact cel din analiza combinată, iar un nou calcul îl lasă neschimbat.
Dacă în schimb se dorește pornirea de la acel model pentru o nouă inversie doar cu date MASW, este suficient să se scoată lacătele din tabel: limitele de căutare sunt deja stabilite în jurul valorilor importate.
Proveniența se pierde dacă modelul este modificat
În raport, sub tabelul inversiei, apare linia Model importat din cu neconcordanța și frecvențele de rezonanță declarate de Easy HVSR. Acea linie dispare imediat ce modelul este modificat — prin deblocarea straturilor și recalculare sau prin schimbarea unei valori în tabel — deoarece modelul nu mai este cel din analiza combinată.
Ce puncte se selectează: banda utilă depinde de lungimea dispozitivului¶
Este aspectul care compromite cel mai adesea o analiză combinată și nu ține de program: ține de geometria achiziției.
Un sondaj MASW rezolvă în mod fiabil lungimi de undă de ordinul lungimii dispozitivului. Fiecare punct selectat, la frecvența f și viteza de fază v, corespunde unei lungimi de undă:
Dacă λ depășește dublul lungimii dispozitivului, acel punct se află în afara capacității de măsurare: nu conține informații despre teren, ci doar incertitudinea marginii spectrului.
Un punct în afara benzii nu produce o eroare: produce un rezultat greșit
Cu un dispozitiv de 24 m, un punct selectat la 4,7 Hz și 490 m/s corespunde unei λ = 104 m, de peste patru ori lungimea dispozitivului. Pentru a-l explica, inversia este obligată să introducă un substrat foarte rapid la adâncime mare — un substrat care nu există. Ajustarea rămâne excelentă și niciun indicator nu semnalează problema.
Regulă practică: înainte de export, calculați λ = v/f pentru punctele de la frecvențele cele mai joase și comparați valoarea cu lungimea dispozitivului. Punctele cu λ mai mare decât dublul dispozitivului trebuie excluse din selecție.
Adâncimea efectiv investigată¶
Din lungimea de undă maximă utilizabilă rezultă adâncimea de investigare, cuprinsă aproximativ între λmax/3 și λmax/2.
| Lungimea dispozitivului | λ maximă utilă | Adâncime investigată |
|---|---|---|
| 24 m | ~24-48 m | 8-12 m |
| 48 m | ~48-96 m | 16-24 m |
| 72 m | ~72-144 m | 24-36 m |
Comparația cu cei 30 m necesari pentru Vs30 este imediată: cu dispozitive scurte, partea adâncă a profilului nu este măsurată, ci extrapolată. Este exact porțiunea pe care curba H/V, care măsoară rezonanța întregii coloane, reușește să o constrângă.
Altfel spus: cu cât dispozitivul este mai scurt, cu atât analiza combinată încetează să fie o rafinare și devine o necesitate.
Atenție la identificarea modurilor¶
Numărul de mod asociat fiecărei curbe nu este dedus de program: este cel atribuit de operator în timpul picking-ului și este transmis ca atare inversiei.
Este aspectul cel mai delicat al întregii proceduri. Se poate întâmpla ca modul fundamental să fie slab energetic sau complet absent din spectru, iar curba cea mai evidentă să fie în realitate un mod superior: interpretarea ei ca fundamental conduce la un profil de viteză sistematic supraestimat, fără ca ajustarea curbei să prezinte vreo anomalie.
O ajustare bună nu garantează interpretarea
Dacă curba de dispersie este atribuită modului greșit, inversia converge totuși către o soluție cu eroare foarte mică: valoarea misfit-ului nu semnalează eroarea. Înainte de export, verificați ca atribuirea modurilor pe spectru să fie coerentă cu distribuția energiei, iar în caz de îndoială luați în considerare ipoteza că acea curbă vizibilă este un mod superior.
Vedeți și: Analiză spectrală, Inversia și profilul de viteză al undelor.