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H/V spectral ratios and array techniques applied to ambient noise recorded in the Colfiorito basin, central Italy / Rosalba Maresca in Bulletin of the seismological society of America, Vol. 96 N° 2 (Avril 2006) 

Public ISBD [article]  in Bulletin of the seismological society of America > Vol. 96 N° 2 (Avril 2006) . - 490-505 p. Titre : H/V spectral ratios and array techniques applied to ambient noise recorded in the Colfiorito basin, central Italy Titre original : Les rapports de H/V et les techniques spectraux de rangée se sont appliqués au bruit ambiant enregistré dans le bassin de Colfiorito, Italie centrale Type de document : texte imprimé Auteurs : Rosalba Maresca, Auteur ; Edoardo. Del Pezzo ; Danilo. Galluzzo, Auteur Article en page(s) : 490-505 p. Note générale : Génié Civil Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Bassin  Mouvement  séismique Index. décimale : 551.2 Résumé : The Colfiorito Basin is a small intramountain depression in the southern section of the Northern Apennine chain that is filled with Quaternary alluvial deposits. The presence of soft alluvial deposits has significantly influenced the level of local damage that was caused by two major earthquakes (ML 5.6 and 5.8) belonging to the swarm that started in September 1997. To verify the effects of the basin structure on the predominant frequency of seismic motion, ambient noise measurements were carried out in the Colfiorito Basin during two experiments in May and July of 2002. The horizontal-to-vertical spectral ratios (HVSRs) were calculated for data collected at four profiles in the basin. Array techniques were applied to determine the wave types that composed the noise, to estimate their apparent velocity and azimuth of propagation, and to calculate a velocity-dispersion curve from which a velocity-depth structure was derived. The data analysis shows a high amplification in the HVSR at low frequency. This feature is common to most of the sites, including the reference site, and it is interpreted as being due to weather disturbances. The peak frequencies of the spectral ratio calculated at the sites located in the center of the basin coincide with the theoretically estimated resonance frequencies. The array- averaged HVSR calculated for the array located in the middle of the plain has a pronounced peak at 0.9 Hz. This corresponds to the peak of the amplification function calculated on the basis of the velocity model deduced from the dispersion analysis. The HVSR method is instead unsuitable for the prediction of the resonance frequencies of sediments in the sites where strong lateral variations of basement topography are present. We measured apparent velocities in the range of 0.3–0.8 km/sec by applying f-k methods to array recordings. These values are compatible with the predominance of surface waves in the noise, as also confirmed by polarization analysis. Both Rayleigh and Love waves are present in the background seismic noise. The results obtained by applying the spatial autocorrelation method to the vertical component of the ground motion recorded at a 240-m-wide circular array deployed in the middle of the basin revealed the presence of Rayleigh waves, and f-k methods combined with polarization techniques revealed the presence of polarized Love waves. The wave-field analysis indicates two main propagation directions: the first is around N100° E in the frequency band of 1.0–2.0 Hz; this radiation can be interpreted as being generated at the east-southeast step borders of the basin. The second main direction is around N300° E in the frequency band of 2.0–3.0 Hz; its source may be a 180-m-deep depression located at the southwest corner of the basin. Le bassin de Colfiorito est une petite dépression d'intra montagne dans la section méridionale de la chaîne nordique d'Apennine qui est remplie de dépôts alluviaux quaternaires. La présence des dépôts alluviaux mous a sensiblement influencé le niveau des dommages locaux qui ont été provoqués par deux tremblements de terre principaux (ml 5.6 et 5.8) appartenant à l'essaim qui a commencé en septembre 1997. Pour vérifier les effets de la structure de bassin sur la fréquence prédominante du mouvement séismique, des mesures de bruit ambiant ont été effectuées dans le bassin de Colfiorito pendant deux expériences en mai et juillet de 2002. Les horizontaux aux rapports spectraux verticaux (HVSRs) ont été calculés pour des données rassemblées à quatre profils dans le bassin. Des techniques de rangée ont été appliquées pour déterminer les types de vague qui ont composé le bruit, pour estimer leur vitesse et azimut apparents de la propagation, et pour calculer une courbe de velocityn dont une structure de profondeur de vitesse a été dérivée. L'analyse de données montre un amplification élevé dans le HVSR à de basse fréquence. Ce dispositif est commun à la plupart des emplacements, y compris l'emplacement de référence, et il est interprété en tant qu'étant dû aux perturbations de temps. Les fréquences maximales du rapport spectral ont calculé aux emplacements situés dans le centre du bassin coïncident avec les fréquences théoriquement estimées de résonance. La rangée a fait la moyenne de HVSR calculé pour la rangée située au milieu de la plaine a une crête prononcée à 0.9 hertz. Ceci correspond à la crête de la fonction d'amplification calculée sur la base du modèle de vitesse déduit de l'analyse de dispersion. La méthode de HVSR est à la place peu convenable pour la prévision des fréquences de résonance des sédiments dans les emplacements où les variations latérales fortes de la topographie de sous-sol sont présentes. Nous avons mesuré des vitesses apparentes dans la gamme de 0.3-0.8 km/sec en s'appliquant des méthodes de f-k aux enregistrements de rangée. Ces valeurs sont compatibles avec la prédominance des vagues extérieures dans le bruit, comme également confirmé par analyse de polarisation. Les vagues de Rayleigh et d'amour sont présentes dans le bruit séismique de fond. Les résultats obtenus en s'appliquant la méthode spatiale d'autocorrélation au composant vertical du mouvement au sol enregistré à une rangée 240 circulaire m-large déployée au milieu du bassin ont indiqué la présence des vagues de Rayleigh, et les méthodes de f-k combinées avec des techniques de polarisation ont indiqué la présence des vagues polarisées d'amour. L'analyse d'onduler-champ indique deux directions principales de propagation : le premier est autour de N100° E dans la bande de fréquence de 1.0-2.0 hertz ; ce rayonnement peut être interprété comme étant produit aux frontières du sud-est est d'étape du bassin. La deuxième direction principale est autour de N300° E dans la bande de fréquence de 2.0-3.0 hertz ; sa source peut être une dépression 180 m-profonde située au coin de sud-ouest du bassin. DEWEY : 551.2 ISSN : 0037-1106 En ligne : http://www.seismosoc.org [article] H/V spectral ratios and array techniques applied to ambient noise recorded in the Colfiorito basin, central Italy = Les rapports de H/V et les techniques spectraux de rangée se sont appliqués au bruit ambiant enregistré dans le bassin de Colfiorito, Italie centrale [texte imprimé] / Rosalba Maresca, Auteur ; Edoardo. Del Pezzo ; Danilo. Galluzzo, Auteur . - 490-505 p. Génié Civil Langues : Anglais (eng) in Bulletin of the seismological society of America > Vol. 96 N° 2 (Avril 2006) . - 490-505 p. Mots-clés : Bassin  Mouvement  séismique Index. décimale : 551.2 Résumé : The Colfiorito Basin is a small intramountain depression in the southern section of the Northern Apennine chain that is filled with Quaternary alluvial deposits. The presence of soft alluvial deposits has significantly influenced the level of local damage that was caused by two major earthquakes (ML 5.6 and 5.8) belonging to the swarm that started in September 1997. To verify the effects of the basin structure on the predominant frequency of seismic motion, ambient noise measurements were carried out in the Colfiorito Basin during two experiments in May and July of 2002. The horizontal-to-vertical spectral ratios (HVSRs) were calculated for data collected at four profiles in the basin. Array techniques were applied to determine the wave types that composed the noise, to estimate their apparent velocity and azimuth of propagation, and to calculate a velocity-dispersion curve from which a velocity-depth structure was derived. The data analysis shows a high amplification in the HVSR at low frequency. This feature is common to most of the sites, including the reference site, and it is interpreted as being due to weather disturbances. The peak frequencies of the spectral ratio calculated at the sites located in the center of the basin coincide with the theoretically estimated resonance frequencies. The array- averaged HVSR calculated for the array located in the middle of the plain has a pronounced peak at 0.9 Hz. This corresponds to the peak of the amplification function calculated on the basis of the velocity model deduced from the dispersion analysis. The HVSR method is instead unsuitable for the prediction of the resonance frequencies of sediments in the sites where strong lateral variations of basement topography are present. We measured apparent velocities in the range of 0.3–0.8 km/sec by applying f-k methods to array recordings. These values are compatible with the predominance of surface waves in the noise, as also confirmed by polarization analysis. Both Rayleigh and Love waves are present in the background seismic noise. The results obtained by applying the spatial autocorrelation method to the vertical component of the ground motion recorded at a 240-m-wide circular array deployed in the middle of the basin revealed the presence of Rayleigh waves, and f-k methods combined with polarization techniques revealed the presence of polarized Love waves. The wave-field analysis indicates two main propagation directions: the first is around N100° E in the frequency band of 1.0–2.0 Hz; this radiation can be interpreted as being generated at the east-southeast step borders of the basin. The second main direction is around N300° E in the frequency band of 2.0–3.0 Hz; its source may be a 180-m-deep depression located at the southwest corner of the basin. Le bassin de Colfiorito est une petite dépression d'intra montagne dans la section méridionale de la chaîne nordique d'Apennine qui est remplie de dépôts alluviaux quaternaires. La présence des dépôts alluviaux mous a sensiblement influencé le niveau des dommages locaux qui ont été provoqués par deux tremblements de terre principaux (ml 5.6 et 5.8) appartenant à l'essaim qui a commencé en septembre 1997. Pour vérifier les effets de la structure de bassin sur la fréquence prédominante du mouvement séismique, des mesures de bruit ambiant ont été effectuées dans le bassin de Colfiorito pendant deux expériences en mai et juillet de 2002. Les horizontaux aux rapports spectraux verticaux (HVSRs) ont été calculés pour des données rassemblées à quatre profils dans le bassin. Des techniques de rangée ont été appliquées pour déterminer les types de vague qui ont composé le bruit, pour estimer leur vitesse et azimut apparents de la propagation, et pour calculer une courbe de velocityn dont une structure de profondeur de vitesse a été dérivée. L'analyse de données montre un amplification élevé dans le HVSR à de basse fréquence. Ce dispositif est commun à la plupart des emplacements, y compris l'emplacement de référence, et il est interprété en tant qu'étant dû aux perturbations de temps. Les fréquences maximales du rapport spectral ont calculé aux emplacements situés dans le centre du bassin coïncident avec les fréquences théoriquement estimées de résonance. La rangée a fait la moyenne de HVSR calculé pour la rangée située au milieu de la plaine a une crête prononcée à 0.9 hertz. Ceci correspond à la crête de la fonction d'amplification calculée sur la base du modèle de vitesse déduit de l'analyse de dispersion. La méthode de HVSR est à la place peu convenable pour la prévision des fréquences de résonance des sédiments dans les emplacements où les variations latérales fortes de la topographie de sous-sol sont présentes. Nous avons mesuré des vitesses apparentes dans la gamme de 0.3-0.8 km/sec en s'appliquant des méthodes de f-k aux enregistrements de rangée. Ces valeurs sont compatibles avec la prédominance des vagues extérieures dans le bruit, comme également confirmé par analyse de polarisation. Les vagues de Rayleigh et d'amour sont présentes dans le bruit séismique de fond. Les résultats obtenus en s'appliquant la méthode spatiale d'autocorrélation au composant vertical du mouvement au sol enregistré à une rangée 240 circulaire m-large déployée au milieu du bassin ont indiqué la présence des vagues de Rayleigh, et les méthodes de f-k combinées avec des techniques de polarisation ont indiqué la présence des vagues polarisées d'amour. L'analyse d'onduler-champ indique deux directions principales de propagation : le premier est autour de N100° E dans la bande de fréquence de 1.0-2.0 hertz ; ce rayonnement peut être interprété comme étant produit aux frontières du sud-est est d'étape du bassin. La deuxième direction principale est autour de N300° E dans la bande de fréquence de 2.0-3.0 hertz ; sa source peut être une dépression 180 m-profonde située au coin de sud-ouest du bassin. DEWEY : 551.2 ISSN : 0037-1106 En ligne : http://www.seismosoc.org