경암 내 소규모 공동 탐지를 위한 시추공간 탄성파탐사 기법의 적용성 연구

A Study on the Detection of Small Cavity Located in the Hard Rock by Crosswell Seismic Survey

경암 내에 존재하는 소규모 공동 탐지를 목적으로 시추공 간 탄성파자료에 대한 주시 토모그래피 및 Kirchhoff 구조보정 기법의 적용 가능성을 고찰하였다. 주시 토모그래피의 경우 수치모델링을 통한 검토 결과, 소규모 공동($2m{\times}2m$)에 기인한 초동변위 양은 대단히 작고(<0.125msec)초동변위가 관측되는 수신기 오프셋 범위도 조사영역 평균속도의 $1\%$의 초동변위를 탐지가능 기준으로 보았을 때 4m 이내로 나타났다. 이로부터 초동변위를 성공적으초 발췌하기 위해서는 적절 샘플링 간격 0.03125msec, 자료획득 송수긴 간격을 가능한 좁게 설정하여야 함을 확인하였다. 한편, 시추공 탄성파 자료에 대한 Kirchhoff 구조보정 기법을 수치모델링 자료에 적용, 탐지 가능성을 확인하고 이를 현장자료에 적응하였다. 시추공 간 탄성파 자료에 나타나는 직접파 및 각종 모드 변환파 제거를 위해 메디안 필터 및 주파수 대역필터의 조합을 적응함으로써 공동에 의한 회절신호를 분리하였다. 공통 송신원 및 중합 구조보정 단면을 작성하고 이로부터 Kirchhoff 구조보정 기법은 공동에 의한 회절신호를 성공적으로 분리하였을 경우 공동에 대한 정보도출이 가능함을 확인하였다.

For the dectection of small cavity in the hard rock, we investigated the feasibility of crosswell travel-time tomography and Kirchhoff migration technique. In travel-time tomography, first arrival anomaly caused by small cavity was investigated by numerical modeling based on the knowledge of actual field information. First arrival delay was very small (<0.125 msec) and detectable receiver offset range was limited to 4m with respect to $1\%$ normalized first arrival anomaly. As a consequence, it was turned out that carefully designed survey array with both sufficient narrow spatial spacing and temporal (<0.03125 msec) sampling were required for small cavity detection. Also, crosswell Kirchhoff migration technique was investigated with both numerical and real data. Stack section obtained by numerical data shows the good cavity image. In crosswell seismic data, various unwanted seismic events such as direct wave and various mode converted waves were alto recorded. To remove these noises und to enhance the diffraction signal, combination of median and bandpass filtering was applied and prestack and stacked migration images were created. From this, we viewed the crosswell migration technique as one of the adoptable method for small cavity detection.