Effect of underground cavities on surface waves: 3D – Numerical modeling

Hassan Ali, Giovanni Cascante, Ali Nasseri-Moghaddam, Rob Harrap

Dans les comptes rendus d’articles de la conférence: GeoMontréal 2013: 66th Canadian Geotechnical Conference; 11th joint with IAH-CNC

Session: Geohazards II

ABSTRACT: Three dimensional effects of underground cavities on surface waves are not well understood. This paper presents results from multi-channel analysis of surface waves (MASW) test performed on 3D-numerical models. The main objective of this paper is to show the 3D- effects of underground cavities on surface waves using 3D- numerical simulations. Cavities of variable length and width are studied. A new approach is adopted for processing of MASW data by dividing the array of receivers into three sections (before, on-top, and after the cavity). Analysis of these models with sections show that the cavity traps part of the incident energy while the rest is transmitted or reflected. The results from the surface responses are analyzed in time and frequency domain. Frequency domain results show that the cavity acts as a high pass filter. Effect of cavity width and depth is studied to determine the range of frequencies affected. Further, when the change in the wavelength to height ratio (Normalized wavelength) is less than three wavelengths, the response of the cavity on the surface is not seen on the surface.

RÉSUMÉ: Effets tridimensionnels de cavités souterraines sur les ondes de surface ne sont pas bien comprises. Ce document présente les résultats d'une analyse multi-canal des ondes de surface (ATSM) test effectué sur des modèles 3D numériques. L'objectif principal de cet article est de montrer les effets 3D de cavités souterraines sur les ondes de surface à l'aide de simulations numériques 3D. Cavités de longueur et de largeur variables sont étudiées. Une nouvelle approche est adoptée pour le traitement des données ATSM en divisant le réseau de récepteurs en trois sections (avant, sur le dessus, et après que la cavité). L'analyse de ces modèles avec des sections montrent que les pièges partie de la cavité de l'énergie incidente tandis que le reste est transmise ou réfléchie. Les résultats des réponses de surface sont analysées dans le temps et dans le domaine fréquentiel. De résultats de domaine de l'Récurrence montrer la ce que la cavité agit en tant que un filtre de passe en retrait de haute. Effet de la largeur de la cavité et profondeur est étudiée afin de déterminer la gamme des fréquences touchées. En outre, lorsque la variation de la longueur d'onde à rapport de hauteur (longueur d'onde normalisée) est inférieure à trois longueurs d'onde, la réponse de la cavité sur la surface ne soit pas visible sur la surface.

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