Site Characterization using Shear-Wave Velocities Inverted from Rayleigh-Wave Dispersion in Wonju, Korea

레일리파 분산을 역산하여 구한 횡파속도를 이용한 원주시의 부지특성

To reveal shear-wave velocities ($v_s$) and site characterization of Wonju, Korea, Rayleigh waves were recorded at 78 sites of lower altitude using 12 to 24 4.5-Hz vertical geophones for 20 days during the period of February to September 2013. Dispersion curves of the Rayleigh waves obtained by the extended spatial autocorrelation method were inverted using the damped least-squares method to derive $v_s$ models. From these 1-D models, the average $v_s$ to a depth of 30 m ($v_s30$), $v_s$ of weathered rocks, depths to these basement rocks, and average $v_s$ of the overburden layer were derived to be $16.3{\pm}0.7m$, $576{\pm}8m/s$, $290{\pm}7m/s$, and $418{\pm}13m/s$, respectively, in the 95% confidence range. To determine adequate proxies for $v_s30$, we computed correlation coefficients of $v_s30$ with topographic slope (r = 0.46) and elevation (r = 0.43). An empirical linear relationship is presented as a combination of individually estimated $v_s30$ with weighting factors of 0.45, 0.45, and 0.1 for topographic slope, elevation, and mapped lithology, respectively. Due to a weak correlation between $v_s30$ obtained from inversion of dispersion curves and the proxy-based estimation (r = 0.50), however, the relatively large error range should be considered for applications of this relationship.

원주시 저고도 지역에서의 천부 횡파속도($v_s$) 및 부지특성을 파악하기 위해 2013년 2월부터 2013년 9월 사이의 20일간 4.5 Hz 수직 지오폰 12 ~ 24개를 이용하여 원주시계 내의 78 지점에서 레일리파를 기록하였다. 레일리파 분산곡선은 확장된 공간자기상관함수법으로 구하였고, $v_s$를 구하기 위하여 감소최소자승법으로 역산하였다. 이들 1-D 모델로부터 구한 풍화암질 기반암의 깊이($D_b$), 기반암의 횡파속도($v_s^b$), 토양층의 평균 횡파속도($\bar{v}_s^s$), 30 m까지 평균 횡파속도($v_s30$)는 95% 신뢰구간에서 각각 $16.3{\pm}0.7m$, $576{\pm}8m/s$, $290{\pm}7m/s$, $418{\pm}13m/s$로 산출되었다. $v_s30$의 적절한 지시자를 결정하기 위해서 $v_s30$과 지표면 경사도(r = 0.46) 및 고도(r = 0.43)와의 상관계수를 계산하였고, 개별적으로 평가한 $v_s30$과의 상관성을 종합하여 지표면 경사도, 고도, 암상의 가중치를 각각 0.45, 0.45, 0.1으로 하는 선형 경험식을 제시하였다. 그러나 이 경험식과 역산으로 구한 $v_s30$의 상관성이 미약하여(r = 0.50), 적용시에는 상대적으로 큰 오차범위를 고려해야 할 것이다.