KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
/
v.42
no.1
/
pp.23-33
/
2022
The horizontal-to-vertical spectral ratio (HVSR) of ambient noise is widely used to identify the resonant frequency of a site. The frequency at the largest HVSR is regarded as the resonant frequency. The source of ambient noise is impossible to identify and control. Therefore, obtaining reliable HVSR of ambient noise requires sufficient measurement time and absence of near-field vibration. In this study, we investigated the minimum stabilization time required for a portable seismometer and the effect of the distance between the seismometer and artificial vibration on HVSR estimation. In the case of a soil site, the HVSR was stabilized after 5 minutes after sensor installation. In the case of a rock site, stabilization required more than an hour. Human-footsteps within 10 m of the seismometer strongly influenced the HVSR for the soil site. These results provide a field guideline when measuring ambient noise for HVSR.
Kang, Su Young;Kim, Kwang-Hee;Kim, Doyoung;Jeon, Byeong-Uk;Lee, Jin-Wook
Journal of the Korean earth science society
/
v.41
no.6
/
pp.658-669
/
2020
The horizontal-to-vertical spectral ratio (HVSR) analysis is conducted to estimate the site amplification effect and the thickness of the sedimentary layer beneath the measurement site. We investigated the effects of meteorological variations (wind and precipitation rate) and sensor burial depths on HVSR analysis. The HVSR results were unstable when seismographs were exposed on the ground. The HVSR results of ambient noise data measured under strong winds were also unstable. It is recommended to measure the ambient noise at wind speeds of <3 m s-1. Stable HVSR results were obtained when seismographs were buried, regardless of the precipitation rates. The results of this study provide the best observations and optimal weather conditions required to acquire accurate and reliable HVSR results.
Some deep faults do not reach the ground surface and are seldom recognized. Gokgang Fault area in the east of the Heunghae area of the Pohang basin has been selected to confirm the feasibility of the Horizontal-to-Vertical Spectral Ratio (HVSR) approach to identify blind faults. Densely spaced microtremor data have been acquired along two lines in the study area and processed to obtain resonance frequencies. An empirical relationship between the resonance frequency and the bedrock depth was proposed using borehole data available in the study area. Resonance frequencies along two lines were then converted to bedrock depths. The resulting depth profiles show significant lateral variations in the bedrock depth. As expected, considerable variation in the resonance frequency is observed near the Gokgang fault. The depth profiles also present additional significant variations in the resonance frequencies and the bedrock depths. The feature is presumably related to a blind fault that is previously unknown. Therefore, this case study confirms the feasibility of the HVSR technique to identify faults otherwise not recognized on the surface.
The horizontal-to-vertical spectral ratio (HVSR) has been widely applied to evaluate ground characteristics such as site response and thickness of the soft sedimentary layer on top of the bedrock via dominant frequencies and amplification factors of microtremors. Eight seismic stations were selected to investigate the HVSR results at the surface and at varying depths, and their variations due to wind speeds. These stations are equipped with seismic sensors on the surface and downhole(s) at depths. The borehole data analysis reveals that the geological condition at burial depth influences the HVSR results. Their dominant frequencies indicate the entire thickness of the soft layer, not the thickness to the bottom or top of the soft sedimentary layer from the seismometer burial depth. Analysis of the background noise observed at the surface showed that the resonance frequency estimation varied with wind speed changes. In the studied cases, the background noise observed in the sedimentary layer at depths of 20 to 66 meters yielded stable and consistent resonance frequency estimation regardless of wind speed fluctuations. The results of the seismic sensors buried deeper than 100 meters are unstable. The result indicates that the background noise from the buried seismometer at shallow depths (~0.3 m) under light wind conditions (wind speeds less than 3 m/s) is sufficient to achieve the purpose of the HVSR analysis.
Fifteen min-microtremor data sets were collected at 136 sites from a coastal area of Kunsan and 117 sites from an inland area of Jeonju located in SW Korea, and were analyzed for the HVSR (Horizontal to Vertical Spectral Ratio) of the sites. The microtremor spectra of the coastal area have stronger energy in the lower frequency range from 1-6 Hz than those of the coastal area. This result can be attributed to the effect of the waves and tides in the Keum river and the Yellow sea. Twenty four hours of measurement of the microtremor indicated that the microtremor spectrum correlates with the human activities, but the microtremor HVSR peak was observed consistently at the characteristic frequency for the site. The HVSR peaks were grouped into 4 types -"single peak", "double peak", "broad peak" or "no peak"- based on their shapes. More than 90% of the data sets exhibit peak frequencies ($F_0$) which can be easily identified. The distribution of $F_0$ reveals a close relationship with the topography and local geology of the areas, exhibiting high F0s in the hillside areas and low $F_0s$ in the reclaimed land area. While the amplitudes of microtremor HVSR peak frequencies are less than 4 in the downstream of the inland area, those of the recently reclaimed land in the coastal area are extremely high (more than 10). The results of this study indicate that detailed HVSR studies are essential for the earthquake hazard reduction of reclaimed lands.
The magnitude 5.4 earthquake occurred in 2017 near 7.5 km north of Buk-gu, Pohang. In order to find out the characteristics of microtremor in Buk-gu, Pohang, Gyeongsangbuk-do, where earthquake damage occurred significantly, a total of 39 points were acquired to analyze the horizontal to vertical spectral ratio (HVSR). Microtremor vary from region to region, so the resonant frequency of the region is obtained by examining the microtremor. For Thickness analysis, we analyze the structure and properties of shear wave velocity (Vs) up to the underlying rock to compare resonance frequencies to match the horizontal to vertical spectral ratio (HVSR) analysis technique against nearby boring data. Using F0 = Vs/4H with a resonance frequency of alluvium is 1.3 ± 0.07 Hz and a resonance frequency of Yeonil group is 0.69 ± 0.22 Hz, the alluvium thickness was found to be 26~30 m and the Yeonil group thickness was 170~250 m.
The purpose of the present study is to evaluate the usage of microtremor in estimation of subsurface structure and ground response to strong ground motion. To accomplish the purpose, the current status of microtremor study are reviewed and microtremors recorded at several stations are analysed. First of all, the stability of microtremor is examined through the analysis of microtremors recorded for 80 seconds per hour during the time from 10 p.m. to 6 a.m. for eight hours at night time. It is found that the shape of microtremor spectra of low frequency below 10Hz is approximately invariable with time and the spectra contain informations about subsurface structure. The subsurface structures estimated from the predominant frequency determined from the recorded microtremors are compared with the known ones from geophysical surveys at several stations in Kyungju. The comparison of structures shows rough agreements at most stations. Horizontal to vertical spectral ratio(HVSR) technique for microtremor has been proposed as an indirect method to determine ground response to strong ground motion. The HVSR for microtremors recorded in Kyungju is calculated and compared with theoretical transfer function calculated from the known structures. The comparison shows rough coincidence of the peak frequency of spectra between them.
The Tamar rift valley runs through the City of Launceston, Tasmania. Damage has occurred to city buildings due to earthquake activity in Bass Strait. The presence of the ancient valley, the Tamar valley, in-filled with soft sediments that vary rapidly in thickness from 0 to 250mover a few hundreds metres, is thought to induce a 2D resonance pattern, amplifying the surface motions over the valley and in Launceston. Spatially averaged coherency (SPAC), frequency-wavenumber (FK) and horizontal to vertical spectrum ratio (HVSR) microtremor survey methods are combined to identify and characterise site effects over the Tamar valley. Passive seismic array measurements acquired at seven selected sites were analysed with SPAC to estimate shear wave velocity (slowness) depth profiles. SPAC was then combined with HVSR to improve the resolution of these profiles in the sediments to an approximate depth of 125 m. Results show that sediments thicknesses vary significantly throughout Launceston. The top layer is composed of as much as 20m of very soft Quaternary alluvial sediments with a velocity from 50 m/s to 125 m/s. Shear-wave velocities in the deeper Tertiary sediment fill of the Tamar valley, with thicknesses from 0 to 250m vary from 400 m/s to 750 m/s. Results obtained using SPAC are presented at two selected sites (GUN and KPK) that agree well with dispersion curves interpreted with FK analysis. FK interpretation is, however, limited to a narrower range of frequencies than SPAC and seems to overestimate the shear wave velocity at lower frequencies. Observed HVSR are also compared with the results obtained by SPAC, assuming a layered earth model, and provide additional constraints on the shear wave slowness profiles at these sites. The combined SPAC and HVSR analysis confirms the hypothesis of a layered geology at the GUN site and indicates the presence of a 2D resonance pattern across the Tamar valley at the KPK site.
Francis G. Phi;Bumsu Cho;Jungeun Kim;Hyungik Cho;Yun Wook Choo;Dookie Kim;Inhi Kim
Geomechanics and Engineering
/
v.37
no.6
/
pp.539-554
/
2024
This study explores development of prediction model for seismic site classification through the integration of machine learning techniques with horizontal-to-vertical spectral ratio (HVSR) methodologies. To improve model accuracy, the research employs outlier detection methods and, synthetic minority over-sampling technique (SMOTE) for data balance, and evaluates using seven machine learning models using seismic data from KiK-net. Notably, light gradient boosting method (LGBM), gradient boosting, and decision tree models exhibit improved performance when coupled with SMOTE, while Multiple linear regression (MLR) and Support vector machine (SVM) models show reduced efficacy. Outlier detection techniques significantly enhance accuracy, particularly for LGBM, gradient boosting, and voting boosting. The ensemble of LGBM with the isolation forest and SMOTE achieves the highest accuracy of 0.91, with LGBM and local outlier factor yielding the highest F1-score of 0.79. Consistently outperforming other models, LGBM proves most efficient for seismic site classification when supported by appropriate preprocessing procedures. These findings show the significance of outlier detection and data balancing for precise seismic soil classification prediction, offering insights and highlighting the potential of machine learning in optimizing site classification accuracy.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.