Abstract
Surface wave techniques were initially based on 2-D plane waves and were later improved to the techniques based the 3-D based cylindrical waves. However, body-wave interference, near-field effect and limited technology in surface wave measurements restricted the use of 3-D cylindrical waves to the 1-D evaluation of subgrade stiffness. In this study, by the numerical simulation of SASW measurements, the dispersion properties of surface waves including vertical, horizontal Rayleigh waves and Love waves were thoroughly investigated in the 3-D domain, and a new filter criteria to minimize the near-field effect was established, which led to CAP (common-array-profiling)-SASW technique. The CAP-SASW technique enabled the evaluation of subgrade stiffness fur a specific subgrade segment, not for a whole section of measurement array. Therefore, a contour plot of subgrade stiffness with a ground-truth quality can be obtained by the CAP-SASW technique. The procedure proposed in this study was verified by comparing the shear-wave velocity profiles with the shear-wave velocity profiles of downhole testing at two geotechnical sites.
지반의 표면에서 비파괴적으로 지반의 구조나 하부강성을 구하는 표면파 기법의 초기형태는 2차원 평면파의 측정과 해석에 기반을 두었으나, 이후 3차원 입체파에 기반을 두는 형태로 발전하였다. 그러나 체적파의 간섭, 근접장 효과, 표면파 측정해상도의 한계 등으로 인하여 3차원 입체파의 활용은 제한적이었고, 측정 지반을 대표하는 1차원 평가에 국한되었다. 본 연구에서는 SASW 시험의 수치모델링을 통하여 수직 레일레이파, 수평 레일레이파, 러브파 등의 표면파 전파 특성을 3차원 영역에서 심도있게 고찰하였으며, 표면파의 근접장 효과를 최소화하기 위한 새로운 필터조건을 정립하였고, 결과적으로 CAP(common-array-profiling)-SASW라는 기법이라고 하는 개선된 표면파 기법을 제안하게 되었다. CAP-SASW 기법의 적용으로 인하여 좁은 폭의 지반단면에 대한 전단파 속도 주상도 평가가 가능하게 되었고, 지반 단면에 대한 2차원 지반강성 평가도 가능하게 되었다. 본 연구에서 제안한 기법의 검증을 위하여 자연 지반을 대상으로 하여 CAP-SASW 시험, 기존 SASW 시험, 다운홀 시험 등을 수행하여 획득된 전단파 주상도를 비교하였다.
