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Monitoring of structural changes of the Gradenbach landslide using signal correlations of near earthquake data
Angela Isabella Domenig
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Betreuer*in
Ewald Brückl
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Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved
DOI
10.25365/thesis.27537
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29668.40081.710670-2
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Abstracts

Abstract
(Deutsch)
Massenbewegungen oder Hangrutschungen sind komplexe Prozesse, die naturgemäß in der geologischen Entwicklung von Bergregionen vorkommen. Oft werden sie mit wirtschaftlichen und sozialen Katastrophen in Verbindung gebracht, aber ihre Mechanismen und auslösenden Faktoren sind mannigfaltig und mitunter unbekannt. Auf der für diese Arbeit relevanten Gradenbach (GB) Massenbewegung, wurden bereits 1969 erste geotechnische und geodätische Untersuchungen durchgeführt, nachdem sie in den Jahren 1965 und 1966 beschleunigte, Schuttströme auslöste und das Dorf Putschall in Kärnten, Österreich zerstörte. Die Verwendung von Monitoring Netzwerken, bestehend aus mehreren über das Untersuchungsgebiet verteilten Seismometern, hat im Bereich der Seismik zu einer Vielzahl neuer Möglichkeiten geführt, Hangrutschungen permanent zu beobachten und zu analysieren. In den an den Stationen aufgezeichneten Signalen finden sich neben Signalen, die von der Massenbewegung selbst ausgelöst werden, auch Signale von Erdbeben aus aller Welt. Diese Arbeit versucht herauszufinden, ob und welche Informationen über die strukturelle Beschaffenheit der Massenbewegung Gradenbach gewonnen werden können, wenn Signal Korrelationen durchgeführt und geeignete Reduktionsverfahren auf diese Erdbebendaten angewendet werden. Der Vergleich von Laufzeitdifferenzen von Wellen aus drei verschiedenen Richtungen über einen Zeitraum von zwei Jahren erlaubt möglicherweise eine Aussage über die physikalischen Eigenschaften der Massenbewegung selbst oder deren strukturellen Änderungen mit der Zeit. Nachdem der Einfluss der unterschiedlich aufzeichnenden Seismometer rückgängig gemacht wurde (inverse filtering), werden zur Bestimmung der Laufzeiten Signal Korrelationen berechnet und anschließend die Korrelationsmaxima gepickt. Als Referenzsignal dient ein zuvor aus den Aufzeichnungen von GB03 ausgeschnittener Signalteil, der den Ersteinsatz enthält. Um Signale aus verschiedenen Richtungen und Distanzen miteinander vergleichen zu können werden folgende Reduktionen durchgeführt: eine Richtungsreduktion auf Basis einer orthogonalen Projektion um den Einfluss der Richtung rückgängig zu machen, eine Moho-dip Reduktion basierend auf der Änderung der Scheingeschwindigkeiten für geneigte Schichten um den Einfluss der Neigung der Mohorovičić Diskontinuität rückgängig zu machen und eine Höhen Reduktion um die Höhendifferenzen der einzelnen Stationen zu beachten. Die Endresultate zeigen, dass beinahe alle untersuchten Signale Station GB03 in der Mitte der Massenbewegung, als Letzte erreichen. Zwar ist die Auflockerung des Gesteins an dieser Stelle groß (was zu Verzögerungen dieser Art führen könnte), doch reicht auf Grund der großen Picking-Fehler und der vereinfachten Annahmen für das Untergrundmodell die Genauigkeit der Resultate nicht aus, um eindeutige Schlüsse über die Struktur des Hanges oder die zeitlich strukturellen Veränderungen ziehen zu können.
Abstract
(Englisch)
Landslides are complex processes that occur naturally in the geological evolution of mountain areas. They often cause economical and social disasters but their mechanisms and triggering factors are various and sometimes unknown. At the Gradenbach (GB) landslide, pertinent to this study, first geotechnical and geodetic measurements were started in 1969, after the mass-movement accelerated in 1965 and 1966, triggering catastrophic debris flows and devastating the village of Putschall, Carinthia, Austria. Within the field of seismic applications, the usage of seismic monitoring networks, consisting of multiple seismometers spread over the moving rock mass, was leading to a variety of new possibilities to observe and analyse landslides permanently. Besides signals coming from the movement itself, also earthquake signals occurring all over the world can be found within the individual monitoring stations' recordings. The goal of this thesis is to find out if and what kind of information about the structural properties of the Gradenbach landslide can be received, by carrying out signal correlations and applying the appropriate reduction techniques to these earthquake signals. In order to get an idea of the physical properties of the massmovement itself or even structural changes with time, travel time differences of waves coming from three different directions over a period of two years are investigated. Signal correlations are carried out, using parts of the recording from station GB03 including the first break as reference signal to pick the travel times. Furthermore, to be able to compare the signals with each other three reductions are applied after reversing the influence of the (different) seismometers on the signals recorded (inverse filtering): a directivity reduction on the basis of an orthogonal projection to reverse the influence of direction, a Moho-dip reduction based on the change of apparent velocities for dipping layers to reverse the influence of the incline of the Mohorovičić discontinuity and a height reduction to regard the stations' height differences as well. The final results show, that almost all waves arrive last at station GB03 in the middle of the landslide. There the loosening of the rock mass is large (which could lead to these kind of travel time delays) but due to errors coming with time picking and simplified assumptions for modelling the subsurface, the accuracy of the results is insufficient to draw accurate conclusions on the structure of the landslide or even structural changes with time.

Schlagwörter

Schlagwörter
(Englisch)
seismic monitoring landslide mass-movement Gradenbach signal correlations travel-time differences structure structural changes near earthquakes
Schlagwörter
(Deutsch)
seismisches Monitoring Hangrutschung Massenbewegung Gradenbach Signalkorrelationen Laufzeitunterschiede Struktur strukturelle Änderungen Erdbeben Nahbeben
Autor*innen
Angela Isabella Domenig
Haupttitel (Englisch)
Monitoring of structural changes of the Gradenbach landslide using signal correlations of near earthquake data
Paralleltitel (Deutsch)
Monitoring von strukturellen Änderungen der Gradenbach Massenbewegung mittels Signalkorrelationen von Nahbebendaten
Publikationsjahr
2013
Umfangsangabe
80 S. : Ill., graf. Darst., Kt.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Ewald Brückl
Klassifikationen
38 Geowissenschaften > 38.03 Methoden und Techniken der Geowissenschaften ,
38 Geowissenschaften > 38.38 Seismologie ,
38 Geowissenschaften > 38.72 Seismik ,
38 Geowissenschaften > 38.79 Geophysik: Sonstiges
AC Nummer
AC10801277
Utheses ID
24614
Studienkennzahl
UA | 416 | | |
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