Doutorado: Caracterização da subsuperfície rasa através da curva da razão espectral H/V e da inversão conjunta das curvas de dispersão e de elipticidade

Data: 
30/08/2017 - 14:00
Local: 
Sala 15 do IAG (Rua do Matão, 1226, Cidade Universitária)


Defesa de tese de doutorado
Aluno: Irfan Ullah
Programa: Geofísica
Título: Caracterização da subsuperfície rasa através da curva da razão espectral H/V e da inversão conjunta das curvas de dispersão e de elipticidade

Comissão julgadora
1) Prof. Dr. Renato Luiz Prado – IAG/USP
2) Prof. Dr. João Carlos Dourado - UNESP/Rio Claro-SP
3) Prof. Dr. José Eduardo Soares – UnB/Brasilia-DF
4) Prof. Dr Juan Manuel Lorenzo - Louisiana State University/EUA
5) Prof. Dr. Aderson Farias do Nascimento – UFRN/ Natal-RN
 
 
Resumo
A destruição causada por um terremoto depende de muitos fatores, como características e profundidade da fonte, magnitude, distância epicentral e da configuração geológica da área. A destruição causada devido à configuração geológica da área é denominada como efeito local. A modelagem do efeito local implica na determinação do tempo e nível de vibração e do efeito de amplificação do deslocamento. As propriedades elásticas dos materiais geológicos (velocidade das ondas de compressão e de cisalhamento, densidade, espessura da camada de solo, etc.) podem ser obtidas por diversos métodos geofísicos. O conhecimento dessas propriedades elásticas ajuda a melhor projetar as infraestruturas e reduzir as chances de danos. Este procedimento é denominado de microzoneamento. Os parâmetros mais importantes para realizar o microzoneamento são as espessuras dos sedimentos que recobrem o embasamento e o perfil das velocidades das ondas S (cisalhamento). Esses dois parâmetros são adequadamente caracterizados pelo uso de várias técnicas geofísicas como perfilagens em furos de sondagem, reflexão e refração sísmica. Esses métodos geofísicos trazem algumas restrições como a necessidade da execução de um furo, emprego de fontes sísmicas artificiais que muitas vezes são dispendiosas e por vezes de uso restrito em áreas urbanas, além de muitas vezes estarem limitadas a investigações de apenas algumas dezenas de metros. Os métodos que substituíram esses métodos geofísicos convencionais nas últimas décadas são a análise do ruído sísmico produzido por fontes naturais e culturais. Este ruído sísmico ambiental pode ser registrado com menor custo e esforço e com boa cobertura lateral. Várias técnicas que se utilizam do ruído sísmico podem ser empregadas, no entanto, aquela que obteve maior atenção nos últimos anos é a técnica da razão do espectro horizontal sobre o espectro vertical da onda de superfície (H/V). A curva da razão espectral H/V é uma ferramenta rápida, fácil e de baixo custo para a caracterização da subsuperfície rasa. Existem vários estudos realizados sobre o tema que tentaram cobrir todos os aspectos e problemas associados ao método. Aqui neste estudo são aprofundados alguns aspectos ainda não avaliados em detalhe. Diferentes procedimentos para a modelagem e as associações entre os fenômenos físicos envolvidos e as características da curva H/V são discutidos e os resultados numéricos desses estudos são comparados com informações extraídas de perfis de sondagens de um dos locais estudados. O pico e a forma da curva H / V são modelados para encontrar o desvio na frequência de pico a partir da frequência de ressonância da onda de cisalhamento considerando diferentes campos de onda em torno do pico, assim como sua relação com a forma dominante da curva. A frequência de pico das curvas H/V é utilizada para estimar a relação entre a frequência a espessura através de análise de regressão. O estudo mostra que a curva de dispersão obtida a partir de um ensaio MASW pode ser usada para estimar a velocidade da onda S a um metro de profundidade e sua tendência de aumento com a profundidade. Esses valores podem ser usados para estimar a relação frequência-espessura para uma área. Esses resultados são comparados com a relação frequência-espessura derivada experimentalmente para a mesma área. A sensibilidade da forma da curva H/V à estrutura de velocidade do meio é analisada através de duas técnicas de modelagem (elipticidade da onda Rayleigh e campo difuso baseado na curva H/V). Diferentes partes da curva H/V são invertidas visando avaliar qual a parte da curva H/V contém as informações mais importantes sobre a estrutura subterrânea. As lições aprendidas dessas análises são aplicadas a três dados experimentais de locais distintos. As ondas Love podem contaminar o resultado da curva H/V. Duas técnicas diferentes para remover o efeito das ondas amorosas são discutidas. Em seguida, são discutidos os resultados da inversão conjunta das curvas de dispersão e da curva H/V após remoção do efeito da onda Love, ou seja, a curva de elipticidade. Alguns aspectos novos da técnica H/V são discutidos no final.
Palavras-chave: microzoneamento, ruído sísmico, razão espectral das componentes horizontais e vertical, curva H/V, curva de elipticidade, curva de dispersão, inversão conjunta das curvas de elipticidade e dispersão