Determination of the optimal initial parametrization for inversion of surface wave dispersion curves in deep basins (Case study: Tehran)

Authors

Abstract

In this paper, we examined the influence of initial parametrization in the inversion of surface wave dispersion curves. First, the steps for choosing the most desirable parameters are described. Then, the influence of parametrization is investigated using two experimental approaches and also a systematic approach to find a consistent solution. The final results show that suitable values for initial parameters considering some basic principles and local site conditions can reduce the uncertainty in the final results. However, this uncertainty also strongly depends on a-priori information that could be implemented in the parametrization and also the inversion process.

Keywords


جعفری، م. ک. و همکاران “مطالعات تکمیلی ریز پهنه‌بندی ژئوتکنیک لرزه‌ای جنوب تهران “. پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله، تهران،1381.
جعفری، م. ک، و همکاران “مطالعات تکمیلی ریز پهنه‌بندی لرزه‌ای شمال شهر تهران،” پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله، تهران، 1383.
جوان‌دلوئی، غ.، تابع انتقال گیرنده لرزه‌ای و کاربرد آن در محاسبه ساختار پوسته و جبه بالائی"، پژوهشنامه زلزله­شناسی و مهندسی زلزله، سال چهارم، شماره چهارم، زمستان 80، تهران، ص 21-28، 1380.
شعبانی، ا.، “بهینه­سازی روش خود همبستگی مکانی برای تعیین مدل سرعت در  مطالعه اثر ساختگاه” موسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران، تهران، 1389.
فضلوی، م.، " بررسی ویژگی‌های لرزه‌ای آبرفت‌های عمیق با تحلیل آرایه‌ای ارتعاشات محیطی (مطالعه موردی در شهر تهران)"، پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله، تهران، 1393.
میرجلیلی، م.، “کاربرد روش آرایه­ای خرد لرزه‌ها در تعیین پروفیل سرعت موج ‌برشی لایه‌‌های تحت‌الارضی در یک سایت نمونه،” پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله، تهران، 1386.
Cercato, M., (2009), addressing non-uniqueness in linearized multichannel surface wave inversion: Geophysical Prospecting, 57, 27–47.
Cox B.R, Teague D.P (2016). Layering ratios: a systematic approach to the inversion of surface wave data in the absence of A-priori information. Geophys J Int 207:422–438.
Di Giulio G, Savvaidis A, Ohrnberger M, Wathelet M, Cornou C, Knapmeyer Endrun B, Renalier F, Theodoulidis N, Bard P-Y. (2012). Exploring the model space and ranking a best class of models in surface wave. Dispersion inversion: application at European strong-motion sites.
Geophysics 77(3):B1147–66
Foti, S., C. Comina, D. Boiero, and L. V. Socco, (2009). Non-uniqueness in surface wave inversion and consequences on seismic site response analyses: Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 29, 982–993
Foti, S., F. Hollender, F. Garofalo, D. Albarello, M. W. Asten, P.-Y. Bard, C. Comina, C. Cornou, B. Cox, G. Di Giulio, et al. (2017). Guidelines for the good practice of surface wave analysis: A product of the InterPACIFIC project, Bull. Earthq. Eng. doi: 10.1007/s10518-017-0206-7
Garofalo F, Foti S, Hollender F, Bard PY, Cornou C, Cox BR, Ohrnberger M, Sicilia D, Asten M, Di Giulio G, Forbriger T, Guillier B, Hayashi K, Martin A, Matsushima S, Mercerat D, Poggi V, Yamanaka H (2016a). InterPACIFIC project: comparison of invasive and non-invasive methods for seismic site characterization. Part I: Intra-comparison of surface wave methods. Soil Dyn Earthq Eng 82:222–240
Haghshenas, E. (2005). Condition géotechnique et aléa sismique local à Téhéran, PhD Thesis, Joseph Fourier University, Grenoble (France), p. 288
Haghshenas, E., Bard, P.-Y., Teodulidis, N., (2008). Empirical evaluation of microtremor H/V spectral ratio, Bulletin of Earthquake Eng., v6, 75-108.
Hobiger, M. Bard, P.-Y. Cornou, C. Le Bihan, N. (2009) Single station determination of Rayleigh wave ellipticity by using the random decrement technique (RayDec), Geophysical Research Letter, 36 L14303
JICA (2000). Study on Seismic Microzoning of the Greater Tehran Area. Centre for Earthquake and Environmental Studies, Islamic Republic of Iran
Renalier F, Jongmans D, Savvaidis A, Wathelet M, Endrun B, Cornou C. (2010). Influence of parameterization on inversion of surface wave dispersion curves and definition of an inversion strategy for sites with a strong Vs contrast. Geophysics 75(6):B197–209.
Socco L.V.; Foti S.; Boiero D. (2010). Surface wave analysis for building near surface velocity models: established approaches and new perspectives. In: GEOPHYSICS, vol. 75 n. 5, 75A83- 75A102. - ISSN 0016-8033
Stokoe, K.H., Joh, S.H., Woods, R.D. (2004). Some Contributions on In Situ Geophysical Measurements to Solving Geotechnical Engineering Problems, 2nd International Conference on Site Characterization, Porto, Portugal, September.
Xia, J., R. D. Miller, and C. B. Park, (1999a). Estimation of near-surface shear-wave velocity by inversion of Rayleigh waves: Geophysics, 64, 691–700