Spatial Autocorrelation of Passive Surface Wave Data for Assessment of an Earth Dam in Brasília, Brazil

Abstract

ABSTRACT. Surface wave methods are commonly applied to engineering problems for S-wave velocity estimations. Conventional active Multichannel Analysis of Surface Waves (MASW) surveys for earth dam assessment suffer from limitations mainly associated to restrict depth of investigation and negative influences of near noise sources. In Brazil, the need to image around noisy sites over 30 m deep, which are non-ideal contexts for traditional active seismic data campaigns, is commonly in demand. We acquired ten minutes of ambient vibration data at the crest of a large earth dam in Brasília, Federal District. The Spatial Autocorrelation (SPAC) method was applied to develop a 2D S-wave model velocity using surface wave generated from passing vehicles on the adjacent road. A maximum depth of 42 m was achieved, and the model presented a S-wave velocity range from 274 m/s up to 713 m/s. The water level, foundation ground and possible low and high anomalous compaction zones were interpreted. Vs30 was found to vary from stiff to very dense soil along the profile, with higher values observed towards the left abutment.

Keywords: earth dam; SPAC; MAM; S-wave; ambient noise.

Autocorrelação Espacial de Dados Passivos de Ondas de Superfície para Avaliação de uma Barragem de Terra em Brasília, Brasil

RESUMO. Métodos de onda de superfície são rotineiramente aplicados a problemas de engenharia para obtenção de estimativas de velocidade da onda S. A realização de levantamentos de Análise Multicanal de Ondas de Superfície (MASW) ativos convencionais para avaliação de barragens de terra sofrem limitações principalmente associadas à profundidade de investigação restrita e às influências negativas de fontes de ruído próximas. No Brasil, ocorre a necessidade de obter resultados em locais ruidosos com mais de 30 m de profundidade, que são contextos não ideais para as campanhas de sísmica ativa tradicionais. Dez minutos de dados de vibração ambiental foram registrados na crista de uma grande barragem de terra em Brasília, Distrito Federal. O método de Autocorrelação Espacial (SPAC) foi aplicado para desenvolver um modelo 2D da velocidade de onda S considerando ondas de superfície geradas a partir do tráfego de veículos na rodovia adjacente. Foi atingida uma profundidade máxima de 42 m e o modelo apresentou uma faixa de velocidade da onda S de 274 m/s a 713 m/s. Foram interpretados o nível freático, terreno de fundação e possíveis zonas anômalas de compactação baixa e mais elevada. Verificou-se que o Vs30 varia de solo rígido a muito denso ao longo do perfil, com valores mais altos observados em direção à ombreira esquerda.

Palavras-chave: barragem de terra; SPAC; MAM; onda S; ruído ambiental.