Evaluation of horizontal homogeneity of geomaterials with the distance analysis of surface waves


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Abstract

A new approach to surface wave analysis, termed the distance analysis of surface waves (DASW) method, is presented. The method examines the phase of surface waves with respect to distance to determine horizontal homogeneity of a medium. The method is verified theoretically and numerically with finite-difference simulations. Several cases are examined, including a half-space, a half-space comprised of two distinct mediums, a medium with a linear variation of elastic properties, and a half-space containing a rectangular void. The use of complementary information in the time domain, frequency domain, and frequency–wavenumber domain is presented as a useful technique for the understanding of wave propagation in complex geological settings. The DASW method accurately identifies horizontal changes in medium properties. Therefore, the method evaluates the condition of horizontal homogeneity, which is necessary for the use of the spectral analysis of surface waves (SASW) method, and complements the information commonly obtained using the SASW method.RésuméOn présente une nouvelle approche à l'analyse de l'onde de surface, appelée la méthode d'analyse de la distance des ondes de surface (DASW). La méthode examine la phase des ondes de surface par rapport à la distance pour déterminer l'homogénéité d'un milieu. La méthode a été vérifiée théoriquement et numériquement avec des simulations en différences finies. Plusieurs cas ont été examinés, incluant un demi-espace, un demi-espace constitué de deux milieux distincts, un milieu avec une variation linéaire des propriétés élastiques, et un demi- espace contenant un vide rectangulaire. On présente l'utilisation de l'information complémentaire dans les domaines du temps, de la fréquence, et du nombre de la fréquence de l'onde, comme une technique utile pour la compréhension de la propagation de l'onde dans des agencements géologiques complexes. La méthode DASW identifie avec précision les changements horizontaux des propriétés du milieu. La méthode évalue donc la condition de l'homogénéité horizontale, qui est nécessaire pour l'utilisation de la méthode d'analyse spectrale de l'onde de surface (SASW), et complète l'information communément obtenue au moyen de la méthode SASW.

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