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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
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
AC Nummer
AC10801277
Utheses ID
24614
Studienkennzahl
UA | 416 | | |