Çok-kanallı yüzey dalgası verisinin ters-çözüm teknikleri ile çok sığ yapıların araştırılması

Abstract

Bu tez kapsamında aktif kaynaklı çok-kanallı yüzey dalgası analizinin (Multichannel Analysis of Surface Wave, MASW) yüzeye-yakın yeraltı yapılarına uygulanabilirliği irdelenmiştir. S-dalgası hız profillerinin elde edilmesinde Rayleigh tipi yüzey dalgalarının dispersif özelliklerinden yararlanılmıştır. MASW yöntemi ile S-dalgası hız profillerinin elde edilmesi işlemi, çok-kanallı yüzey dalgası verilerinin toplanması, dispersiyon eğrisinin çıkarılması ve ters-çözüm işlemi olmak üzere üç aşamada gerçekleştirilmiştir. Birinci aşamada, MASW sonuçlarının doğruluğu, veri toplanmasında kullanılan sismik kaynak, yakın açılım, jeofon aralığı ve jeofon frekansı gibi uygun parametre seçimine bağlıdır. Bu amaç için parametre seçimi, Magnesia antik kentinde yapılan arazi çalışmalarıyla irdelenmiştir. Deneme sonuçlarıæ sığ yeraltı yapılarının araştırılmasında yakın açılım uzaklığının jeofon aralığının yaklaşık üç katı olmasının uygun olacağını ve farklı yakın açılım uzaklıkları için elde edilen sonuçlar karşılaştırıldığında 14 Hz 'lik jeofon kullanımının sismik kaynak ve jeofon aralığı dikkate alındığında 4,5 Hz 'e göre daha başarılı olduğunu göstermiştir. İkinci aşamada, zaman-uzaklık ortamında kaydedilen yüzey dalgası verisinden dispersiyon eğrisinin çıkarılmasında MASW hesaplama yöntemi kullanılmıştır. Üçüncü aşamada, dispersiyon eğrisinden S-dalgası hız profillerinin elde edilmesinde yerel (Levenberg-Marquardt) ve global (Genetik Algoritma) optimizasyon yöntemleri kullanılmıştır. Ayrıca çalışmada, yerel ve global algoritmaların çözümünde karşılaşılan sorunları gidermek amacıyla her iki algoritmanın belli başlı özellikleri kullanılarak birleştirildiği Melez optimizasyon algoritması geliştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, Melez ters-çözüm yönteminin klasik yerel ve global optimizasyon yaklaşımından hesaplama olarak daha hızlı ve verimli olduğunu göstermiştir. In this thesis study, the applicability of the multichannel active surface wave analysis (MASW) to the near surface structures was investigated. Dispersive properties of the Rayleigh type surface waves were exploited to obtain S-wave velocity profiles. The process of obtaining the S-wave velocity profiles with the MASW was achieved in three stages as collection of data of multichannel surface waves, determination of dispersion curve and inversion. Firstly, the accurateness of MASW results depends on the appropriate selections of parameters including seismic source used in the data collection, near offset spread, geophone separation and geophone frequency. Parameter selection for this purpose was investigated with the experimental measurements in the antique town of Magnesia. The experimental results indicated that offset distance which was three times as the geophone offset was appropriate for shallow underground structures, and the results with different near offset distances indicated that use of 14 Hz geophone was more successful than 4.5 Hz geophone when seismic source and geophone separation were considered. Secondly, MASW calculation method was used to obtain the dispersion curves from the surface wave data recorded in the time-distance domain. Thirdly, the local (Levenberg-Marquardt) and global (Genetic Algorithm) optimization methods were used to obtain S-wave velocity profiles. Also, a Hybrid optimization method has been developed in this study to eliminate the problems which have been encountered in the solutions of the local and global algorithms. The results show that the Hybrid inversion method is more successful in calculations than the classical local and global optimization approaches.