Earth Sciences Research Journal

CONTRIBUTION TO EVALUATION OF TECHNICAL SEISMICITY EFFECT ON BUILDINGS - CASE STUDY

The study of seismic loading on buildings and structures caused by technical seismicity has intensified due to increase in loads. Loads are of interest not only for existing structures but they must be checked as part of an entire documentation project for new relevant buildings or for planned building reconstruction. The regions of Ostrava and Karviná were selected for study. The main reasons of our choice are the simultaneous occurrence of different types of technical seismicity: Mining induced seismicity, traffic vibrations, industrial activity effects, etc., and the existence of suitable structures for experimental measurement in this area. Individual buildings require different approaches for evaluation of their seismic load according to actual Czech technical standards. The most suitable set for initial studies will be a group of selected buildings and structures meeting the most rigorous criteria for judging the seismic loading. Reliable measurements from analyzed buildings and structures are available for experimental work in the area. The number of places for experimental measurements will decrease after comparation with information of actual seismic loads caused by certain type of technical seismicity in this area. The result of this evaluation will be the so-called maps of clashes of opinions, which should help to choose the measurement area and suitable structures.

El estudio de cargas sísmicas en edificaciones y estructuras causadas por sismicidad técnica se ha intensificado debido al incremento en las cargas. Estas cargas son de interés no sólo para estructuras existentes sino que deberían ser revisadas como parte de un proyecto completo de documentación para construcciones nuevas e importantes o para planes de reconstrucción. Para el estudio fueron seleccionadas las regiones de Ostrava y Karviná. Las principales razones para nuestra selección son la ocurrencia simultánea de diferentes tipos de sismicidad técnica: sismicidad inducida por minería, vibraciones por tráfico vehicular, efectos de la actividad industrial, etc., y la existencia de estructuras adecuadas para la medición experimental en el área. Los edificios individuales requieren diferentes aproximaciones para la evaluación de la carga por sismicidad, en concordancia con los estándares actuales de la República Checa. El conjunto más apropiado para los estudios iniciales será un grupo de edificios y estructuras seleccionadas que cumplen con los criterios más rigurosos para la evaluación de la carga sísmica. Medidas confiables de edificios y estructuras analizadas están disponibles para el trabajo experimental en el área. El número de lugares para las medidas experimentales disminuirá luego de la comparación con la información referente a la carga sísmica real causada por cierto tipo de sismicidad técnica en esta área. Los resultados de esta evaluación serán los denominados mapas de opiniones controversiales, los cuales deberán ayudar a elegir el área de medición y las estructuras adecuadas.

INFERENCES ON THE GEOMETRY OF THE NAZCA PLATE IN NORTHWESTERN PERÚ BASED ON DATA COLLECTED BY A LOCAL SEISMOGRAPH NETWORK

In Central and Southern Peru, local and teleseismic data allow having insights on the Wadati-Benioff zone (WBZ) geometry. In the region of Northern Perú, only rough estimates of the WBZ geometry have been proposed, and were obtained using teleseismic data due to the reduced number of m b≥4.0-magnitude earthquakes available. The installation of a local seismic network in the NW border of Northern Perú, allowed the recording of a large number of earthquakes with magnitudes ranging from 1.8 to 4.1 ML, and maximum depths of 120 km., distributed over the area where the occurrence of earthquakes with magnitudes > 4.0 is scarce. In a vertical section, oriented N70˚E earthquakes are distributed along a 10° dipping plane from the trench. Landwards from the coastline, the dip angle increases to 28°. These results allow a high resolution definition of the Nazca plate geometry in NW Perú. Focal mechanisms computed for 22 earthquakes located between 50 and 120 km depth beneath the network suggest the development of deformation processes in direction parallel to the convergence Nazca plate direction.

En la región centro y sur de Perú, la geometría de la Zona Wadati-Benioff (ZWB) ha sido estudiada con el uso de datos locales y telesísmicos; mientras que, para la región norte, solo se han realizado análisis utilizando datos telesísmicos debido al escaso número de sismos con magnitudes m b≥4.0. La instalación de una red sismográfica en el borde NW de la región norte de Perú, ha permitido detectar un importante número de sismos con magnitudes ML entre 1.8 y 4.1, y profundidades máximas hasta 120 km, todos distribuidos sobre el área en donde la ocurrencia de sismos con magnitudes ML mayores a 4.0 es mínima. En una sección vertical orientada N70°E, los sismos se distribuyen en profundidad, desde la fosa siguiendo una pendiente de 10° y a partir de la línea de costa hacia el continente, el ángulo de inclinación aumenta a 28°. Estos resultados permiten definir con alta resolución la geometría de la placa de Nazca en el borde NW de la región norte de Perú. Los mecanismos focales calculados para 22 sismos ubicados por debajo de la red entre 50 y 120 km de profundidad, sugieren el desarrollo de diversos procesos de acomodación de movimiento en dirección paralela a la dirección convergencia de la placa de Nazca.

GROUND SURFACE TEMPERATURE HISTORIES INFERRED FROM 15 BOREHOLES TEMPERATURE PROFILES: COMPARISON OF TWO APPROACHES

Understanding the climate change processes requires application of special methodologies for revealing a ground surface temperature history (GSTH). It was proved by different authors that the GSTH may be determined on the basis of analysis of the temperature field observed in short boreholes. In this paper, the authors analyze four mathematical models describing the GSTH: (1) sudden change, (2) linear increase, (3) square root of time increase and (4) exponential increase. Fifteen borehole temperature profiles from Europe, Asia and North America were selected in three groups based on their geographical proximity. After careful analysis of temperature-depth profiles in these boreholes it was found out that two models (linear increase and square root of time increase) provide the best fit with field data. The calculated warming rates in the 20th century were compared with those obtained by a few parameters estimation (FPE) technique.

Para entender los procesos de cambio climático se requiere la aplicación de metodologías especiales que revelen una historia de la temperatura de la superficie del suelo (GSTH = por su abreviación en Inglés). Se ha probado por diferentes autores que GSTH puede ser determinado con base en el análisis del de campo temperaturas observado en pozos cortos. En este artículo, los autores analizan cuatro modelos matemáticos describiendo el GSTH: (1) cambio súbito, (2) incremento linear, (3) raíz cuadrada del incremento del tiempo e (4) incremento exponencial. Quince perfiles de temperatura de pozos de Europa, Asia y Norte América fueron seleccionados en tres grupos con base en su proximidad geográfica. Luego de un cuidadoso análisis de perfiles temperatura-profundidad en estos pozos se encontró que dos modelos (incremento linear y raíz cuadrada del incremento del tiempo) proporcionan los mejores ajustes a los datos de campo. Las tasas de calentamiento en el siglo XX fueron comparadas con aquellas obtenidas con la técnica denominada estimación de unos cuantos parámetros (FPE).

OIL DECONTAMINATION OF BOTTOM SEDIMENTS EXPERIMENTAL WORK RESULTS

This article presents the results of experimental work during 2004-2005 on oil decontamination of bottom sediments of Lake Schuchye, situated in the Komi Republic (Northern Russia). The cause of the contamination were huge oil spills occurred after a series of accidental ruptures on the Harjaga-Usinsk and Vozej-Usinsk oil-pipe lines in 1994. Flotation technology was used for the cleaning of bottom sediments. 157 tons of crude oil were removed during the course of 2-year experimental work from an area of 4,1 ha. The content of aliphatic and alicyclic oil hydrocarbons was reduced from 53,3 g/kg to 2,2 g/kg, on average. Hydrobiological investigations revealed that bottom sediments started to be inhabited by benthos organisms, dominantly Oligochaeta. Besides Oligochaeta, Chironomidae maggots and Bivalvia were detected. The appearance of Macrozoobenthos organisms can serve as a bioindicator of water quality.

Este artículo presenta los resultados del trabajo experimental realizado entre 2004-2005 en la descontaminación de petróleo de los sedimentos de fondo del Lago Schuchye en la República de Komi (Norte de Rusia). La causa de la contaminación del lago fueron enormes derrames de petróleo ocurridos después de una serie de ruptures accidentales en los oleoductos de Harjaga-Usinsk y Vosey-Usink en 1994. La tecnología de flotación fue usada para limpiar los sedimentos de fondo. En el transcurso de los dos años de trabajo experimental, fueron removidas 157 toneladas de petróleo crudo en un area de 4,1 ha. El contenido de hidrocarburos alifáticos y alicíclicos se redujo en promedio de 53,3 g/kg a 2,2 g/kg. Las investigaciones hidrobiológicas mostraron que los sedimentos de fondo empezaron a ser habitados por organismos bentónicos, predominantemente por Oligohetas (Oligohaeta). También fueron detectadas larvas de Chironomides (Chironomidae), y bivalvos (Bivalvia). La aparición de organismos Macrozoobenthos puede servir como un bioindicator de la calidad del agua.

APPLICATION OF A HEURISTIC METHOD FOR THE ESTIMATION OF S-WAVE VELOCITY STRUCTURE

The assessment of local site effects is one of the most important subjects in Engineering Seismology. In order to perform an assessment, it is necessary to determine the S-wave velocity structure of the site. Additionally, in some basins, it is very important to know the deep sedimentary structure, due to the amplification phenomena of low frequency waves. There are several techniques to achieve this purpose; probably the most inexpensive technique is using the vertical component of microtremors measured with an array of seismographs. The phase velocity of Rayleigh waves is inverted to an S-wave velocity (Vs) profile using optimization techniques. Most of the time, least square methods have been applied in the inversion. Recently, heuristic methods have also been used for the estimation of the S-wave velocity structure from microtremor. In this study seven arrays of microtremors in the city of Tsukuba city were performed, located to the NE edge of Kanto Basin, in order to estimate the deep S-wave velocity structure. The spatial autocorrelation method SPAC was used to determine phase velocity dispersion curves in the frequency range from 0.3-2.5 Hz. The determination of Vs profiles reached a depth of 750 m. Two methods were used to estimate the Swave velocity structure: Inversion method and a heuristic method via the combination of Downhill Simplex Algorithm with a Very Fast Simulated Annealing Method. Comparisons with Vs from the existent results from PS-logging tests at the center of the array showed the reliability of the heuristic method.

La evaluación de los efectos locales es una de las labores más importantes en la Ingeniería Sismológica. Con el fin de realizar una evaluación es necesario determinar la estructura de velocidades de ondas S del sitio. Adicionalmente, en algunas cuencas, es importante conocer la estructura de los sedimentos profundos, debido al fenómeno de amplificación de ondas de baja frecuencia. Existen varias técnicas para lograr este propósito, probablemente la menos costosa es el uso de la componente vertical de los microtemblores registrados mediante un arreglo de sismógrafos. La velocidad de fase de las ondas Rayleigh se invierte para estimar un perfil de velocidades de ondas S (Vs) usando técnicas de optimización. En la mayoría de los casos se ha aplicado el método de los mínimos cuadrados en la inversión. Recientemente, los métodos heurísticos también han sido utilizados para la estimación de la estructura de velocidad de las ondas a partir de microtemblores. En este estudio se desplegaron siete arreglos para microtemblores en la ciudad de Tsukuba (Japón), ubicada en la parte Nororiental de la cuenca de Kanto, con el fin de determinar la estructura profunda de velocidad de las ondas S. Para determinar las curvas de dispersión de velocidad de fase en el rango de frecuencias 0.3-2.5 Hz se utilizó el método de la autocorrelación espacial SPAC. La determinación de los perfiles de Vs alcanzó una profundidad de 750 m. Se utilizaron dos métodos para estimar la estructura de velocidad de las ondas S: un método de inversión y un método heurístico vía la combinación del método Downhill Simplex Algorithm con el método Very Fast Simulated Annealing. Las comparaciones de la estructura de velocidades Vs con los resultados existentes de pruebas PS de registros de pozo en el centro del arreglo demostraron la confiabilidad del método heurístico.