Rangkuman Buku SESAME Geofisika [PDF]

Citation preview

Nama : Beni Syakban Idris NPM



: F1H018019



Merangkum Tentang SESAME ( Panduan Untuk Implementasi Dari Teknik Rasio Spektral H/V pada Getaran Ambeint, Pengukuran, Pengolahan dan Penafsiran) Efek situs terkait dengan kondisi geologi lokal merupakan bagian penting untuk penilaian bahaya seismik. Banyak contoh konsekuensi bencana gempa bumi telah menunjukkan pentingnya prosedur dan teknik analisis yang andal dalam penilaian bahaya gempa bumi dan dalam strategi mitigasi risiko gempa bumi. Diantaranya, rekaman getaran yang dikombinasikan dengan teknik rasio spektral H/V telah diusulkan membantu dalam mengkarakterisasi efek situs lokal. Dalam Bab ini menyajikan pedoman pengguna praktis dan perangkat lunak untuk penerapan teknik rasio spektral H/V pada getaran sekitar. Metode rasio spektral H/V adalah teknik eksperimental untuk mengevaluasi beberapa karakteristik endapan sedimen (tanah) lunak. Karena biaya rendah untuk survei dan analisis, maka Teknik H/V telah sering diadopsi dalam penyelidikan mikrozonasi seismik. Namun, harus ditunjukkan bahwa teknik H/Vsaja tidak cukup mencirikan kompleksitas efek situs dan khususnya nilai absolut seismic amplifikasi. Penggunaan metode H/V yang disarankan adalah menggabungkan beberapa pendekatan geofisika dan geoteknis lainnya dengan pemahaman yang cukup tentang local kondisi geologi. Dalam kasus seperti itu, interpretasi hasil H/V dapat ditingkatkan secara signifikan dalam data komplementer. Metode ini telah terbukti bermanfaat untuk memperkirakan periode dasar tanah deposito. Namun, pengukuran dan analisis harus dilakukan dengan hati-hati. Aplikasi utama yang direkomendasikan dari teknik H/V dalam studi mikrozonasi adalah untuk memetakan periode mendasar dari situs dan membantu membatasi model geologi dan geoteknik yang digunakan untuk perhitungan numerik. Selain itu, teknik ini juga berguna dalam mengkalibrasi situs studi respons di lokasi tertentu. Pedoman praktis ini merekomendasikan prosedur untuk desain, data percobaan lapangan, pemrosesan dan interpretasi hasil untuk implementasi teknik rasio spektral H/V menggunakan getaran ambient. Rekomendasi yang diberikan di sini adalah hasil dari akonsensus yang dicapai oleh para peserta proyek penelitian Eropa SESAME (Kontrak. No. EVG1-CT2000-00026), dan didasarkan pada penelitian yang komprehensif dan terperinci dilakukan selama tiga tahun.



Terlepas dari keterbatasannya, teknik H/V adalah alat yang sangat berguna untuk mikrozonasi dan situs studi respons. Teknik ini paling efektif dalam memperkirakan frekuensi alami soft situs tanah ketika ada kontras impedansi besar dengan batuan dasar yang mendasarinya. Metode terutama direkomendasikan di daerah dengan kegempaan rendah dan sedang, karena kurangnya rekaman gempa yang signifikan, dibandingkan dengan daerah kegempaan tinggi. Dalam buku ini disusun dalam dua bagian yang terpisah; (Bagian I) referensi bidang cepat dan pedoman interpretasi. Bertujuan untuk merangkum faktor paling kritis yang mempengaruhi pengumpulan data, analisis dan interpretasi dan memberikan rekomendasi skematis pada interpretasi hasil. (Bagian II) mencakup uraian terperinci tentang persyaratan teknis, pemrosesan data standar dan interpretasi hasil. Beberapa contoh kriteria yang dijelaskan dalam Bagian I dan II adalah diberikan dalam Lampiran A. Selain itu, beberapa penjelasan fisik hasil berdasarkan Pertimbangan teoritis diberikan dalam Lampiran B.



BAGIAN I: REFERENSI DAN INTERPRETASI LAPANGAN CEPAT PANDUAN 1. KONDISI EKSPERIMENTAL + LEMBAR BIDANG PENGUKURAN a) Pengukuran jarak  Mikrozonasi: mulai dengan spasi besar (misalnya 500 m grid) dan dalam hal variasi lateral hasil, padatkan jarak titik grid, turun ke 250 m .  Respons situs tunggal: tidak pernah menggunakan titik pengukuran tunggal untuk mendapatkan nilai f0 , buat setidaknya tiga titik pengukuran. b) Parameter perekaman  Tingkatkan sensor seperti yang direkomendasikan oleh pabrikan.  Perbaiki level penguatan semaksimal mungkin tanpa sinyal kejenuhan. c) Kopling sensor tanah in situ  Letakkan sensor langsung di tanah, kapan saja bisa jadi.  Hindari pengaturan sensor pada "dasar lunak" (lumpur, dibajak tanah, rumput tinggi, dll), atau tanah jenuh setelah hujan. d) Kopling sensor tanah buatan  Hindari piring dari bahan "lunak" seperti karet busa, kardus, dll.  Pada lereng curam yang tidak memungkinkan perataan sensor yang benar,



 



pasang sensor di tumpukan pasir atau dalam wadah yang diisi pasir. Di salju atau es, pasang pelat logam atau kayu atau wadah diisi dengan pasir untuk menghindari sensor miring karena lokal pencairan e) Struktur terdekat  Hindari merekam di dekat struktur seperti bangunan, pohon, dll. Dalam hal hembusan angin (lebih cepat dari sekitar 5 m/s). Mungkin sangat mempengaruhi hasil H/V dengan memperkenalkan beberapa yang rendah frekuensi di kurva  Hindari mengukur struktur bawah tanah di atas seperti mobil taman, pipa, tutup saluran pembuangan, dll. f) Kondisi cuaca  Angin: Lindungi sensor dari angin (lebih cepat dari sekitar 5 MS). Ini hanya membantu jika tidak ada struktur terdekat.  Hujan: hindari pengukuran di bawah hujan lebat. Hujan sedikit turun tidak ada pengaruh yang nyata.  Temperatur: periksa sensor dan perekam dari pabrik instruksi.  Gangguan meteorologi: ditunjukkan pada lembar lapangan apakah pengukuran dilakukan selama tekanan rendah acara meteorologi. g) Gangguan  Sumber monokromatik: hindari pengukuran di dekat mesin konstruksi, mesin industri, pompa, generator, dll.  Transien: Dalam hal transien (langkah, mobil, ...), tambah durasi rekaman untuk memungkinkan jendela yang cukup untuk analisis, setelah penghapusan sementara. 2. DIAGRAM UNTUK INTERPRETASI HASIL H/V



BAGIAN II: PEDOMAN TEKNIS RINCI 1. PERSYARATAN TEKNIS Pengukuran H/V di kota dilakukan dalam konteks berikut :  Suara antropik sangat tinggi.  Sangat jarang bisa mendapatkan data tentang tanah itu sendiri . Sebagian besar data akan diperoleh pada jalan dan trotoar (yaitu aspal, trotoar, semen atau beton), dan pada tingkat yang lebih rendah di taman (yaitu di rumput atau tanah).  Pengukuran dilakukan di lingkungan yang didominasi oleh berbagai bangunan ukuran.  Rekaman tidak selalu dilakukan pada saat yang sama dan di bawah cuaca yang sama kondisi.  Keberadaan struktur bawah tanah (yaitu pipa, ...) seringkali tidak diketahui. 1) Instrumentasi Loka karya instrumen diadakan selama proyek SESAME untuk menyelidiki pengaruh yang berbeda instrumen dalam menggunakan teknik H/V dengan data getaran sekitar. Ada empat tugas utama dilakukan, yang terdiri dari pengujian digitiser dan sensor, dan pembuatan simultan rekaman baik di luar di lapangan gratis maupun di lab untuk perbandingan. 2) Pengaruh digitiser Pengaruh dari berbagai parameter diperiksa (waktu pemanasan, kebisingan elektronik, sinkronisasi antara saluran, perbedaan gain antar saluran, dll):  Sebagian besar digitiser yang diuji akhirnya memberikan hasil yang benar.  Secara umum ditemukan bahwa semua digitiser memerlukan waktu pemanasan.   Untuk analisis optimal kurva H/V, tampaknya perlu untuk memeriksa energi kepadatan di sepanjang pita frekuensi yang dipelajari, untuk memastikan bahwa energi cukup untuk memungkinkan ekstraksi sinyal dari kebisingan instrumental. Selanjutnya, penyimpangan harus sama pada semua komponen.  Pengguna harus memeriksa sinkronisasi antar saluran:  Pengguna harus memilih keuntungan yang sama untuk ketiga saluran. Perbedaan gain kecil mungkin menyebabkan sedikit perubahan pada hasil. 3) Pengaruh sensor Pengaruh jenis sensor diuji dengan merekam secara bersamaan dengan dua sensor digabungkan untuk digitiser yang sama. Total 17 sensor diuji. Secara umum, sinyal serupa, seperti yang diharapkan. 4) Kondisi eksperimental Evaluasi pengaruh kondisi eksperimental pada stabilitas dan reproduktifitas H/V estimasi dari getaran ambient dilakukan selama proyek SESAME [2]. Hasil yang diperoleh didasarkan pada 593 rekaman yang digunakan untuk menguji 60 kondisi eksperimental yang dapat dibagi menjadi kategori, sebagai berikut:



1) Parameter perekaman  Selama tidak ada saturasi sinyal, hasilnya setara terlepas dari penguatannya bekas. Namun, kami menyarankan untuk memperbaiki level penguatan semaksimal mungkin tanpa sinyal kejenuhan. Satu-satunya efek yang terlihat adalah kompresi kurva H/V ketika terlalu tinggi nilai gain digunakan yang menyiratkan terlalu banyak saturasi sinyal.  Tingkat pengambilan sampel 50 Hz cukup, sebagai frekuensi maksimum minat teknik tidak lebih tinggi dari 25 Hz, meskipun laju pengambilan sampel yang lebih tinggi tidak mempengaruhi hasil H/V.  Panjang kabel untuk menghubungkan sensor ke stasiun tidak mempengaruhi hasil H/V di setidaknya hingga panjang 100 meter. 2) Durasi rekaman  Agar suatu pengukuran dapat diandalkan, kami merekomendasikan kondisi berikut untuk menjadi terpenuhi: f0 > 10 / lw . Kondisi ini diusulkan agar, pada frekuensi yang menarik, ada setidaknya 10 siklus signifikan di setiap jendela.  Sejumlah besar jendela dan siklus diperlukan: kami menyarankan total jumlah siklus signifikan: nc = lw . nw .f0 lebih besar dari 200 (yang berarti, untuk misalnya, bahwa untuk puncak pada 1 Hz, setidaknya ada 20 jendela masingmasing 10 detik; atau, untuk puncak pada 0,5 Hz, 10 jendela masing-masing 40 detik, atau 20 jendela 20 detik, tetapi bukan 40 jendela 10 s).  3) Pengukuran jarak  Untuk mikrozonasi, direkomendasikan agar spasi besar awalnya diadopsi (untuk contoh kisi 500 m) dan, dalam kasus variasi lateral hasil, untuk memadatkan kisi jarak titik, turun ke 250 m,  Untuk studi respon situs tunggal, seseorang tidak boleh menggunakan titik pengukuran tunggal untuk mendapatkan nilai f0 . Disarankan bahwa setidaknya tiga titik pengukuran digunakan. 4) Kopling sensor tanah in situ  Kopling tanah/sensor in situ harus ditangani dengan hati-hati.   Untuk menjamin tanah/sensor kopling yang baik, sensor harus langsung dipasang pada tanah, kecuali dalam situasi yang sangat khusus (kemiringan yang curam, misalnya) yang mana antarmuka mungkin diperlukan.  Topping aspal atau beton tidak mempengaruhi hasil H/V pada pita frekuensi utama menarik, meskipun sedikit gangguan dapat diamati pada kisaran 7-8 Hz, yang tidak ubah bentuk kurva H/V.    Rumput dengan sendirinya tidak mempengaruhi hasil H/V, asalkan sensor dalam kontak yang baik dengan tanah dan tidak ditempatkan tidak stabil di atas rumput seperti yang terjadi untuk rumput tinggi terlipat di bawah sensor. 







5)



6)



7)



8)



Hindari pengaturan sensor pada lapisan permukaan "lunak" yang dangkal, seperti lumpur, tanah yang dibajak, atau penutup buatan seperti penutup olahraga sintetis.  Hindari merekam pada tanah jenuh air, misalnya setelah hujan lebat.  Hindari merekam pada kerikil tanpa kohesi superfisial, karena sensor tidak akan benar digabungkan ke tanah dan kurva sangat terganggu akan diperoleh.  Rekaman di salju atau es dapat mempengaruhi hasil Kopling sensor tanah buatan Ketika antarmuka buatan diperlukan antara tanah dan sensor, itu sangat merekomendasikan agar beberapa tes dilakukan sebelum melakukan perekaman untuk memeriksa kemungkinan pengaruh dari antarmuka yang dipilih.  Penggunaan pelat logam di antara sensor dan arde tidak mengubah hasil.  Jika terjadi kemiringan yang curam yang tidak memungkinkan leveling sensor yang benar, solusi terbaik adalah untuk memasang sensor di atas tumpukan pasir atau dalam wadah plastik yang diisi pasir.  Secara umum, hindari bahan-bahan "lunak/tidak kohesif" seperti karet busa, kardus, kerikil (apakah dalam wadah atau tidak), dll., untuk membantu mengatur sensor.  Pengaturan sensor  Sensor harus dipasang secara horizontal seperti yang direkomendasikan oleh pabrikan.  Tidak perlu mengubur sensor, tetapi tidak ada salahnya jika ini masalahnya. Itu bisa saja. Namun berguna, untuk mengatur sensor dalam lubang (tidak perlu mengisinya) tentang ukurannya sendiri untuk menyingkirkan, misalnya, efek angin lemah pada rumput. Ini akan menjadi efektif jika tidak ada struktur di sekitarnya, seperti bangunan atau pohon yang mungkin juga menginduksi beberapa gangguan frekuensi rendah yang kuat di tanah, karena angin.  Jangan membebani sensor. Struktur terdekat  Pengguna disarankan agar merekam di dekat struktur seperti bangunan, pohon, dll  Hindari mengukur struktur bawah tanah di atas seperti tempat parkir, pipa, tutup saluran pembuangan, dll., struktur ini dapat secara signifikan mengubah amplitudo gerakan vertikal. Kondisi cuaca  Angin mungkin memiliki pengaruh yang paling sering dan kami sarankan untuk menghindari pengukuran selama hari-hari berangin.   Pengukuran selama hujan lebat harus dihindari, sementara hujan ringan tidak terlihat pengaruh pada hasil H/V.







Temperatur ekstrem harus diperlakukan dengan hati-hati, mengikuti suhu pabrik rekomendasi untuk sensor dan perekam; tes harus dilakukan dengan membandingkan malam/hari atau pengukuran matahari/bayangan.  Peristiwa meteorologi tekanan rendah umumnya meningkatkan konten frekuensi rendah dan mungkin ubah kurva H/V. Jika pengukuran tidak dapat ditunda sampai cuaca lebih tenang kondisi, terjadinya peristiwa tersebut harus dicatat pada bidang pengukuran lembar. 9) Gangguan  Tidak ada pengaruh dari kabel tegangan tinggi telah dicatat.  Semua jenis sumber lokal berdurasi pendek (langkah kaki, mobil, kereta, ...) dapat mengganggu hasilnya.  Gangguan durasi pendek sinyal dapat dihindari selama analisis H/V oleh menggunakan pilihan jendela anti-trigger untuk menghapus transien.   Hindari pengukuran di dekat sumber monokromatik seperti mesin konstruksi, mesin industri, pompa, dll.  Tim rekaman tidak harus menjaga mesin mobilnya berjalan selama perekaman. 2. STANDAR PENGOLAHAN DATA: PERANGKAT LUNAK J-SESAME 2.1 Desain umum perangkat lunak Desain umum J-SESAME didasarkan pada arsitektur modular. Pada dasarnya ada empat modul utama:    



modul penjelajahan, modul pemilihan jendela, modul pemrosesan, modul tampilan. Fungsi utama diintegrasikan melalui antarmuka pengguna grafis, yang merupakan bagian dari modul penjelajahan. Modul tampilan juga terhubung erat ke modul penjelajahan, seperti ada interaksi yang erat antara kedua modul karena pengembangan kode terintegrasi di Jawa. Hanya dua format data gelombang yang diterima: GSE dan SAF (SESAME ASCII Format), lihat manual pengguna JSESAME untuk lebih jelasnya. 2.2 Modul Pemilihan Jendela Windows dapat dipilih secara otomatis atau manual. Mode pemilihan jendela manual dapat digunakan jika kotak centang berlabel "Pemilihan jendela manual" aktif. Selain pemilihan manual langsung dari layar, yang seringkali paling dapat diandalkan, tetapi juga metode yang paling memakan waktu, modul pemilihan jendela otomatis telah diperkenalkan untuk memungkinkan pemrosesan sejumlah besar data. Tujuannya adalah untuk menjaga sebagian besar bagian



stasioner dari getaran sekitar, dan untuk menghindari transien yang sering dikaitkan dengan sumber spesifik (jejak, lalu lintas dekat). Modul kemudian membaca file getaran sekitar, dan melakukan perhitungan H/V setiap jendela yang dipilih. 2.3 Menghitung rasio spektral H/V Fungsi utama dari modul pemrosesan adalah dijelaskan di bawah ini :  FFT (termasuk meruncing).  Menghaluskan dengan beberapa opsi. The smoothing Konno & Ohmachi direkomendasikan seperti itu menyumbang jumlah titik yang berbeda pada frekuensi rendah. Hati-hati dengan penggunaan penghalusan bandwidth konstan, yang tidak cocok untuk frekuensi rendah.  Menggabungkan dua komponen horisontal dengan beberapa opsi. Mean geometris adalah direkomendasikan.  H/V Rasio spektral untuk setiap jendela individual.  Rata-rata rasio H/V.  Estimasi standar deviasi rasio spektral 2.4 Menampilkan hasil keluaran Dengan menekan tombol pengguna dapat menavigasi melalui tiga kotak dialog. Kotak dialog pertama menunjukkan rasio spektral H/V dari gabungan komponen horisontal, serta kurva deviasi standar plus dan minus satu. Itu kotak dialog kedua menunjukkan rasio spektral H/V untuk masingmasing NS dan EW komponen. Yang ketiga menunjukkan rasio spektral gabungan (H), NS dan EW komponen horisontal dan spektrum V, NS dan EW untuk setiap jendela individual, hanya jika "Output informasi jendela tunggal" dipilih dalam parameter konfigurasi modul pemrosesan. 2.5 Mengatur properti grafik dan membuat gambar dari hasil keluaran Untuk setiap grafik yang ditampilkan ada kotak merah kecil di sudut kanan atas tanpa label. Dengan mengklik di sana properti dan skala grafik dapat dimodifikasi dan gambar dari grafik dapat dibuat. Tombol memunculkan kotak dialog di mana jenis garis, lebar dan warna dapat diubah untuk masing-masing kurva spektral. Tombol memunculkan kotak dialog di mana minimum, maksimum dan tipe skala untuk masing-masing sumbu vertikal dan horizontal dapat dimodifikasi. Tombol memungkinkan gambar grafik dibuat.