En el presente trabajo se implementó un método alternativo de caracterización geotécnica, significativamente más rápido y económico que los normalmente utilizados para obtener perfiles de velocidad de onda de corte en profundidad. Esta metodología utiliza las particulares características de la propagación de ondas superficiales en medios estratificados. La propagación de ondas Rayleigh en semiespacios infinitos, elásticos, isótropos y homogéneos depende de las propiedades mecánicas del medio. Sin embargo, en medios estratificados, la geometría y propiedades elásticas de cada capa de suelos generan el fenómeno de dispersión. Como consecuencia, la velocidad de propagación de ondas ya no depende sólo de las propiedades mecánicas del medio, sino también de la longitud de la onda y por ende de su frecuencia. Esta relación se observa en las llamadas curvas de dispersión, que permiten, previo análisis espectral y proceso de inversión, obtener el perfil de velocidades de onda de corte en profundidad. En este trabajo se desarrollaron algoritmos para calcular curvas de dispersión experimentales con arreglos de varios sensores, incluyendo el análisis de señales. Adicionalmente, se formuló una solución para el problema inverso, definiendo una configuración de un estrato sobre un semiespacio, de tal manera de obtener la velocidad de propagación de ondas de corte promedio de los primeros 30 metros de profundidad. Los resultados presentan gran concordancia al ser comparados con los obtenidos por otros investigadores de este tema.

Ingeniera Civil / El presente Trabajo de Titulo tiene como objetivo principal la obtención de los perfiles de velocidad de onda de corte en cuatro estaciones de la red sismológica RENADIC y una estación sismológica de la Universidad de Chile ubicada en Lolleo, mediante el método de ondas superficiales MASW (Multichannel Analisys of Surface Waves) y la comparación de estos resultados con ensayos donwhole ya realizados en los mismos sitios. Se presenta una revisión bibliográfica de las ondas sísmicas, en especial de las ondas Rayleigh en las que está basado este método. Se presenta la metodología para obtener la curva de dispersión y el proceso de inversión de los datos para la obtención del perfil de velocidad de onda de corte. Además, se revisa la metodología de los ensayos geofísicos invasivos crosshole y downhole, dando especial atención a la metodología de este último. El método MASW fue implementado con 12 geófonos de 4,5 Hz de frecuencia con los cuales se realizaron ensayos de 5 golpes en cada sitio. A partir de los datos obtenidos, se obtuvo la curva de dispersión de cada sitio mediante un análisis f-k realizado con el software Geopsy. Posteriormente, se realizó la inversión de las curvas de dispersión mediante el módulo Dinver, del mismo software, para obtener el perfil de velocidades de onda de corte. Se reanalizaron datos de ensayos downhole obtenidos por Idiem en cuatro estaciones (Maipú, Peñalolén, Casablanca y Melipilla) mediante el Método Directo y se reanalizaron datos en la estación de Maipú con el Método del Intervalo y el Método del Intervalo Modificado. Se comparan los perfiles de VS de acuerdo a los resultados de ensayos downhole para los 5 sitios, la relación de los resultados con la estratigrafía de cada sector y se comparan los perfiles obtenidos con ensayos downhole y ensayos MASW. Las conclusiones de este Trabajo apuntan a las diferencias en el cálculo de VS30 de acuerdo a la metodología utilizada, la influencia en la clasificación sísmica del sitio, la importancia de la estratigrafía en ensayos superficiales, la necesidad de información complementaria para el análisis de ensayos superficiales, como datos topográficos, estudios anteriores entre otros, y la utilidad de contar con sondajes exploratorios para entregar un resultado confiable y certero.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-05-22T13:48:05Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_InversaoDadosOndas.pdf: 140994516 bytes, checksum: 401ef5e70ef9a780409ce40a7c36d018 (MD5) / Rejected by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br), reason: Definir palavras-chave on 2014-08-06T16:22:02Z (GMT) / Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-09-01T16:35:48Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_InversaoDadosOndas.pdf: 140994516 bytes, checksum: 401ef5e70ef9a780409ce40a7c36d018 (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2014-09-10T12:55:18Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_InversaoDadosOndas.pdf: 140994516 bytes, checksum: 401ef5e70ef9a780409ce40a7c36d018 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-10T12:55:18Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_InversaoDadosOndas.pdf: 140994516 bytes, checksum: 401ef5e70ef9a780409ce40a7c36d018 (MD5) Previous issue date: 1996 / Neste trabalho compilamos informações sobre um grande número de medidas de velocidade de grupo para ondas Rayleigh do modo fundamental, com período até 100 segundos. Tais dados consistiram de informações retiradas da literatura geofísica e cobriram toda a Terra. Parte dos dados foi organizada em trabalhos anteriores e uma segunda parte foi apresentada aqui de forma inédita. Para a América do Sul, selecionamos os principais conjuntos de dados de tais ondas e elaboramos diversos perfis onde a distribuição de velocidade de ondas cisalhantes foi obtida a partir da inversão das curvas de dispersão de velocidade de grupo. Tais perfis serviram para termos uma ideia inicial da estrutura interna da Terra em nosso continente. Com o conjunto global de dados de velocidade de grupo foi possível obtermos os mapas de distribuição lateral de valores de velocidade para cada período referencial entre 20 e 100 segundos. Tais mapas foram produzidos da mesma forma que os mapas de velocidade de fase de ROSA (1986), onde a amostragem for para realizada para blocas medindo 10x10 graus, englobando toda a Terra, em projeção mercator. O valor de velocidade de grupo em cada bloco, para cada período, foi obtido a partir da inversão estocástica dos dados de anomalia de velocidade em relação aos modelos regionalizados de JORDAN (1981) com os valores de velocidade de grupo de ROSA et al. (1992). Os mapas de velocidade de grupo obtidos aqui foram então empregados, na América do Sul, com os valores de velocidade de fase dos mapas obtidos por ROSA (1986). Assim, foi possível determinarmos, em profundidade, os mapas de variação de velocidade de onda cisalhante e os mapas de distribuição de valores de densidade. Com isto, pudemos construir o primeiro mapa de profundidade do Moho (todo do Manto Superior) da América do Sul. / We have compiled a large set of group velocity measurements for fundamental mode Rayleigh waves with period smaller than 100 seconds. These data are composed of worldwide information gathered from the geophysical literature. Part of the data was compiled in previous works, and a second part of these data was measured in this thesis. For the South American plate, we have selected the main sets of measurements for such waves and gathered them in several profiles, for which the depth distribution of the shear wave velocity was determined from the inversion of the group velocity dispersion curves. These depth profiles were useful to have an idea of the internal structure of the Earth underneath the South American plate. Using the global group velocity data set, it was possible to determine the maps showing the lateral variation of group velocity for reference period values ranging from 20 to 100 seconds. These maps were produced in the same way that ROSA (1986) used to generate the corresponding phase velocity maps, using blocks measuring 10x10 degrees around the earth and considering the mercator projection. The group velocity value at each block was obtained, for each reference period value, from the stochastic inversion of the travel time delays from the JORDAN (1981) each model, considering the average group velocity values determined by ROSA et al. (1992) for this model. The group velocity maps obtained here were then jointly used with the phase velocity values determined by ROSA (1986) for the determination of the earth’s internal distribution of shear wave velocity as well as the density distribution, from the depth inversion of both phase and group velocity dispersion curves. The results enabled us to construct the first map showing the possible depth of the Moho discontinuity (upper mantle depth) for South America.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-06-18T16:11:18Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_DispersaoOndasRayleigh.pdf: 20019750 bytes, checksum: afe92614b0dfea249cf425b1afcd0e2f (MD5) / Rejected by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br), reason: Indexar os assuntos on 2014-08-07T16:18:03Z (GMT) / Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-09-02T16:35:34Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_DispersaoOndasRayleigh.pdf: 20019750 bytes, checksum: afe92614b0dfea249cf425b1afcd0e2f (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2014-09-04T16:43:52Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_DispersaoOndasRayleigh.pdf: 20019750 bytes, checksum: afe92614b0dfea249cf425b1afcd0e2f (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-04T16:43:52Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_DispersaoOndasRayleigh.pdf: 20019750 bytes, checksum: afe92614b0dfea249cf425b1afcd0e2f (MD5) Previous issue date: 1989 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Este trabalho representa um estudo de dispersão da componente vertical da onda de superfície de Rayleigh com trajetórias na plataforma Sulamericana. Os registros utilizados são provenientes das estações localizadas no território Brasileiro; sendo a do Rio de Janeiro (RDJ), a de Brasília (BDF), a de Caicó (CAI) e a de Belém (BEB), pois estas são as únicas estações sismológicas no Brasil que têm sensores de período longo e que servem para o estudo de dispersão no intervalo de 4 a 50 segundos, aqui realizados. Os terremotos utilizados estão localizados ao longo da parte leste da cadeia Andina e dentro da plataforma Sulamericana com trajetórias tipicamente continental. Foram selecionados 34 eventos com a utilização dos seguintes critérios práticos: a localização, a magnitude m_b e a profundidade, ocorridos durante o período de Janeiro de 1978 até Junho de 1987. O estudo de dispersão aqui abordado significa a determinação da velocidade de grupo e das amplitudes espectrais correspondentes aos harmônicos fundamental e primeiro superior. Normalmente os harmônicos de ordem segunda ou maior são raramente disponíveis na observação. Dois tipos de medidas foram feitas: (i) velocidade de grupo vs. período e (ii) amplitude vs. período. Os estudos de dispersão são fundamentais para determinação da estrutura da crosta e manto superior que estão diretamente relacionados com os fenômenos geológicos. Neste trabalho, regionalização é definida como a identificação das diferentes formas de curvas de dispersão, que estão relacionadas com as trajetórias epicentro-estação ao longo da plataforma Sulamericana e que venham ter uma correlação geológica como está descrito no item 4.3 deste trabalho. A distribuição dos epicentros se faz desde o extremo sul da Argentina até o extremo norte da Venezuela, objetivando iniciar com este trabalho uma sistemática voltada aos estudos de regionalização da plataforma Sulamericana na nossa instituição. Neste trabalho foram observados três tipos distintos de curvas em 27 trajetórias e agrupadas por famílias 1,2 e 3 respectivamente, onde procurou-se correlacionar suas diferentes formas com a geologia regional da plataforma Sulamericana. A obtenção da curva de dispersão foi feita através da técnica do filtro múltiplo (Dziewonski et al, 1969). Este filtro tem a propriedade de separar os harmônicos através das suas velocidades de grupo para cada frequência selecionada, e também de recuperar as amplitudes características dos harmônicos (Herrmann, 1973). O desenvolvimento teórico do filtro bem como suas limitações e forma de uso são tratados por Dziewonski et al (1972). Como parte do trabalho há a implantação, adaptações e o desenvolvimento de parte do fluxograma do filtro múltiplo, bem como a estruturação da digitalização dos dados para o processamento e interpretação não-automática dos resultados do processamento. / This work represents a dispersion study of the vertical component of the Rayleigh wave with trajectories on the South American platform. The records used are from stations located in the Brazilian territory such as the ones from Rio de Janeiro (RDJ), Caicó (CAI), Brasília (BDF) and Belém (BEB). These are the only seismological stations in Brazil with long period sensors that can be useful for the dispersion studies in the interval 4 to 50 seconds. The earthquakes used are localized along the eastern part of Andean mountain belt and inside the South American platform, with tipically continental trajectories. 34 events were selected using the following pratical criteria: the localization, the magnitude m_b, the depth, and that they occured in the period of January 1978 to June 1987. The dispersion study done here means the determination of group velocities and spectral amplitudes, corresponding to the fundamental and first higher modes. Normally the modes of second order or more are rarely observed. Two types of measurements were made: (i) group velocity versus period and (ii) spectral amplitude versus period. Dispersion studies are important for determining the structure of the crust and upper mantle which are directly related to gelogical phenomena. In this work, regionalization is defined as the identification of different forms of dispersion curves and their relation to the epicenter-station trajectory on the South American platform. We also correlate them geologicaly, as described in item 4.3 of this work. The distribution of epicenters occurs from the extreme South of Argentina to the extreme North of Venezuela, with the objective of iniciating with this work a sistematic study of the sub-Andean area in our institution. Three distinct types of curves were observed in 27 trajectories and grouped in three families (1, 2 and 3). Their forms were compared with the regional geological features of South American platform. The multiple filter technique was used to obtain the dispersion curves (Dziewonski et al 1969). This filter has the property of separating the modes through their group velocities for each frequency selected and also recovers the espectral amplitudes characteristic for each harmonic (Herrmann, 1973). The theorectical development of the filter properties as well as the limitations and aplicabilities are treated by Dziewonski et al (1972). As part of this work there was the implementation, adaptions and the layout of fluxograms of the multiple filter software, as well as the digitalization procedure for data processing and non-automatic interpretation of the results.

Este trabalho teve como objetivo a realização de um estudo sobre o método MASW (Análise Multicanal de Ondas de Superfície) avaliando-se comparativamente resultados obtidos por diferentes fontes (ativas e passivas), ondas Rayleigh e Love e diferentes modos de propagação das ondas de superfície. Dois ensaios sísmicos foram executados: com geometria de aquisição bidimensional e geofones triaxiais de 10Hz, e com geometria linear e geofones de componente vertical de 4,5Hz. Foram realizados estudos com as fontes marreta, compactador de solo, ruído ambiental e com o tráfego de veículos, a última através da técnica Passive Roadside MASW. Resultados de inversões com dados da componente vertical (ondas Rayleigh) das ondas de superfície foram avaliados com os de inversões conjuntas com a componente radial (ondas Rayleigh) e transversal (ondas Love). Analisou-se também os produtos de inversões da curva de dispersão do modo fundamental com os de inversões conjuntas com o primeiro modo superior. Os estudos foram realizados em frente ao Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciência Atmosféricas (IAG) localizado no interior do campus Cidade Universitária Armando de Salles Oliveira (CUASO) da Universidade de São Paulo (USP) no bairro do Butantã, São Paulo. A área de estudo possui informações de sondagem mista com descrição geológica do material e valores SPT (Standard Penetration Test) que foram utilizados para validação dos resultados. O compactador de solo demonstrou ser uma melhor fonte ativa em relação a marreta através de diferentes aspectos: geração de maior energia tanto na componente vertical quanto na transversal; espectros (V,f) de melhor qualidade; os dados apresentam a vantagem de poderem ser processados através da técnica f-k beamforming. A aquisição com o ruído ambiental não possibilitou a interpretação de curvas de dispersão devido ao pouco tempo de aquisição utilizado. Os dados obtidos pela técnica Passive Roadside MASW contribuíram com os dados de ativa através do registro de frequências mais baixas. Além disso, devido a clara identificação do 1° modo superior em seu espectro (V,f) foi possível a identificação do mesmo modo no espectro (V,f) dos dados de ativa, interpretação até então duvidosa. No entanto, a inversão conjunta das curvas de dispersão dos dados Passive Roadside com as dos dados de ativa não resultou em uma melhor inversão comparada com a inversão obtida apenas pelas curvas de ativa. A inversão conjunta de curvas das componentes radial (ondas Rayleigh) e transversal (ondas Love) com as curvas obtidas da componente vertical (ondas Rayleigh) também não trouxe um melhor resultado quando comparada com a inversão alcançada apenas com as curvas da componente vertical. A utilização do primeiro modo superior com o modo fundamental, no entanto, mostrou trazer melhoras significativas nos resultados das inversões em comparação com inversões apenas da curva do modo fundamental. Considerando as incertezas envolvidas os melhores resultados deste trabalho são convergentes com os dados de sondagem da área de estudo. No atual estágio de desenvolvimento do método MASW diversas etapas são bastante dependentes do operador. Neste sentido os estudos realizados neste trabalho contribuem para um melhor entendimento do método nos seus fundamentos, parâmetros de aquisição e processamento. / This work aim to study the MASW (Multichannel Analysis of Surface Waves) method by comparing results obtained with different sources (active and passive), Rayleigh and Love waves and different modes of surface waves propagation. Two seismic tests were performed: one with two-dimensional acquisition geometry and 10Hz triaxial geophones, and the other with linear geometry and 4.5 Hz vertical component geophones. Studies were carried out with the following sources: sledgehammer, rammer compactor, ambient noise and vehicular traffic, the last through the Passive Roadside MASW technique. Inversions results with vertical component data (Rayleigh waves) were evaluated through joint inversions with the radial (Rayleigh waves) and transversal (Love waves) components. It were also analyzed the inversions results of the fundamental mode of the dispersion curve with the results of joint inversions with the first higher mode. The studies were carried out in front of the Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciência Atmosféricas (IAG) (Institute of Astronomy, Geophysics and Atmospheric Science) located inside the university campus Cidade Universitária Armando de Salles Oliveira (CUASO) of Universidade de São Paulo (USP) (University of São Paulo) in the neighborhood of Butantã, São Paulo. The study area has information with a geological material description and SPT (Standard Penetration Test) values that were used to validate the results. The rammer compactor showed to be a better active source in relation to sledgehammer through different aspects: generation of greater energy in vertical and transverse components; better quality of (V,f) spectrum; the data have the advantage that they can be processed using the f-k beamforming technique. The acquisition with ambient noise did not allow the dispersion curves interpretation due to the short acquisition time used. Passive Roadside MASW data contributed to the active data through the lower frequency. Besides that, due to the clear identification of the 1st higher mode in its (V,f) spectrum it was possible to identify the same mode in the (V,f) spectrum of the active data, interpretation that was, until then, doubtful. However, the joint inversion of the Passive Roadside dispersion curves with the active curves did not produce better results compared to the inversion obtained only by the active curves. The joint inversion of dispersion curves from radial (Rayleigh) and transversal (Love waves) components with the curves obtained by the vertical component (Rayleigh waves) also did not bring a better result when compared with the inversion achieved only by the vertical component curves. The use of the first higher mode with the fundamental mode, however, showed significant improvements in the joint inversions results compared to inversions only of the fundamental mode curve. Considering the uncertainties involved, the best results of this work converge with the a priori information of the study area. At the current MASW method stage of development, several steps are quite dependent on the operator. Therefore, the studies carried out in this work contribute to a better understanding of the method in its fundamentals, acquisition parameters and processing.

Este trabalho teve como objetivo a realização de um estudo sobre o método MASW (Análise Multicanal de Ondas de Superfície) avaliando-se comparativamente resultados obtidos por diferentes fontes (ativas e passivas), ondas Rayleigh e Love e diferentes modos de propagação das ondas de superfície. Dois ensaios sísmicos foram executados: com geometria de aquisição bidimensional e geofones triaxiais de 10Hz, e com geometria linear e geofones de componente vertical de 4,5Hz. Foram realizados estudos com as fontes marreta, compactador de solo, ruído ambiental e com o tráfego de veículos, a última através da técnica Passive Roadside MASW. Resultados de inversões com dados da componente vertical (ondas Rayleigh) das ondas de superfície foram avaliados com os de inversões conjuntas com a componente radial (ondas Rayleigh) e transversal (ondas Love). Analisou-se também os produtos de inversões da curva de dispersão do modo fundamental com os de inversões conjuntas com o primeiro modo superior. Os estudos foram realizados em frente ao Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciência Atmosféricas (IAG) localizado no interior do campus Cidade Universitária Armando de Salles Oliveira (CUASO) da Universidade de São Paulo (USP) no bairro do Butantã, São Paulo. A área de estudo possui informações de sondagem mista com descrição geológica do material e valores SPT (Standard Penetration Test) que foram utilizados para validação dos resultados. O compactador de solo demonstrou ser uma melhor fonte ativa em relação a marreta através de diferentes aspectos: geração de maior energia tanto na componente vertical quanto na transversal; espectros (V,f) de melhor qualidade; os dados apresentam a vantagem de poderem ser processados através da técnica f-k beamforming. A aquisição com o ruído ambiental não possibilitou a interpretação de curvas de dispersão devido ao pouco tempo de aquisição utilizado. Os dados obtidos pela técnica Passive Roadside MASW contribuíram com os dados de ativa através do registro de frequências mais baixas. Além disso, devido a clara identificação do 1° modo superior em seu espectro (V,f) foi possível a identificação do mesmo modo no espectro (V,f) dos dados de ativa, interpretação até então duvidosa. No entanto, a inversão conjunta das curvas de dispersão dos dados Passive Roadside com as dos dados de ativa não resultou em uma melhor inversão comparada com a inversão obtida apenas pelas curvas de ativa. A inversão conjunta de curvas das componentes radial (ondas Rayleigh) e transversal (ondas Love) com as curvas obtidas da componente vertical (ondas Rayleigh) também não trouxe um melhor resultado quando comparada com a inversão alcançada apenas com as curvas da componente vertical. A utilização do primeiro modo superior com o modo fundamental, no entanto, mostrou trazer melhoras significativas nos resultados das inversões em comparação com inversões apenas da curva do modo fundamental. Considerando as incertezas envolvidas os melhores resultados deste trabalho são convergentes com os dados de sondagem da área de estudo. No atual estágio de desenvolvimento do método MASW diversas etapas são bastante dependentes do operador. Neste sentido os estudos realizados neste trabalho contribuem para um melhor entendimento do método nos seus fundamentos, parâmetros de aquisição e processamento. / This work aim to study the MASW (Multichannel Analysis of Surface Waves) method by comparing results obtained with different sources (active and passive), Rayleigh and Love waves and different modes of surface waves propagation. Two seismic tests were performed: one with two-dimensional acquisition geometry and 10Hz triaxial geophones, and the other with linear geometry and 4.5 Hz vertical component geophones. Studies were carried out with the following sources: sledgehammer, rammer compactor, ambient noise and vehicular traffic, the last through the Passive Roadside MASW technique. Inversions results with vertical component data (Rayleigh waves) were evaluated through joint inversions with the radial (Rayleigh waves) and transversal (Love waves) components. It were also analyzed the inversions results of the fundamental mode of the dispersion curve with the results of joint inversions with the first higher mode. The studies were carried out in front of the Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciência Atmosféricas (IAG) (Institute of Astronomy, Geophysics and Atmospheric Science) located inside the university campus Cidade Universitária Armando de Salles Oliveira (CUASO) of Universidade de São Paulo (USP) (University of São Paulo) in the neighborhood of Butantã, São Paulo. The study area has information with a geological material description and SPT (Standard Penetration Test) values that were used to validate the results. The rammer compactor showed to be a better active source in relation to sledgehammer through different aspects: generation of greater energy in vertical and transverse components; better quality of (V,f) spectrum; the data have the advantage that they can be processed using the f-k beamforming technique. The acquisition with ambient noise did not allow the dispersion curves interpretation due to the short acquisition time used. Passive Roadside MASW data contributed to the active data through the lower frequency. Besides that, due to the clear identification of the 1st higher mode in its (V,f) spectrum it was possible to identify the same mode in the (V,f) spectrum of the active data, interpretation that was, until then, doubtful. However, the joint inversion of the Passive Roadside dispersion curves with the active curves did not produce better results compared to the inversion obtained only by the active curves. The joint inversion of dispersion curves from radial (Rayleigh) and transversal (Love waves) components with the curves obtained by the vertical component (Rayleigh waves) also did not bring a better result when compared with the inversion achieved only by the vertical component curves. The use of the first higher mode with the fundamental mode, however, showed significant improvements in the joint inversions results compared to inversions only of the fundamental mode curve. Considering the uncertainties involved, the best results of this work converge with the a priori information of the study area. At the current MASW method stage of development, several steps are quite dependent on the operator. Therefore, the studies carried out in this work contribute to a better understanding of the method in its fundamentals, acquisition parameters and processing.

Os métodos de ondas superficiais com ênfase nas ondas Rayleigh foram utilizados como o núcleo desse trabalho de Doutorado. Inicialmente, as ondas Rayleigh foram modeladas permitindo o estudo de sensibilidade de suas curvas de dispersão sob diferentes configurações de parâmetros físicos representando diversos modelos de camadas, em que pôde ser observado parâmetros com maior e menor sensibilidade e também alguns efeitos provocados por baixas razões de Poisson. Além disso, na fase de inversão dos dados a modelagem das ondas Rayleigh foi utilizada para a construção da função objeto, que agregada ao método de mínimos quadrados, a partir do método de Levenberg-Marquardt, permitiu a implementação de um algoritmo de busca local responsável pela inversão de dados das ondas superficiais. Por se tratar de um procedimento de busca local, o algoritmo de inversão foi complementado por uma etapa de pré-inversão com a geração de um modelo inicial para que o procedimento de inversão fosse mais rápido e eficiente. Visando uma eficiência ainda maior do procedimento de inversão, principalmente em modelos de camadas com inversão de velocidades, foi implementado um algoritmo de pós-inversão baseado em um procedimento de tentativa e erro minimizando os valores relativos da raiz quadrada do erro quadrático médio (REQMr) da inversão dos dados. Mais de 50 modelos de camadas foram utilizados para testar a modelagem, a pré-inversão, inversão e pós-inversão dos dados permitindo o ajuste preciso de parâmetros matemáticos e físicos presentes nos diversos scripts implementados em Matlab. Antes de inverter os dados adquiridos em campo, os mesmos precisaram ser tratados na etapa de processamento de dados, cujo objetivo principal é a extração da curva de dispersão originada devido às ondas superficiais. Para isso, foram implementadas, também em Matlab, três metodologias de processamento com abordagens matemáticas distintas. Essas metodologias foram testadas e avaliadas com dados sintéticos e reais em que foi possível constatar as virtudes e deficiências de cada metodologia estudada, bem como as limitações provocadas pela discretização dos dados de campo. Por último, as etapas de processamento, pré-inversão, inversão e pós-inversão dos dados foram unificadas para formar um programa de tratamento de dados de ondas superficiais (Rayleigh). Ele foi utilizado em dados reais originados pelo estudo de um problema geológico na Bacia de Taubaté em que foi possível mapear os contatos geológicos ao longo dos pontos de aquisição sísmica e compará-los a um modelo inicial existente baseado em observações geomorfológicas da área de estudos, mapa geológico da região e informações geológicas globais e locais dos movimentos tectônicos na região. As informações geofísicas associadas às geológicas permitiram a geração de um perfil analítico da região de estudos com duas interpretações geológicas confirmando a suspeita de neotectônica na região em que os contatos geológicos entre os depósitos Terciários e Quaternários foram identificados e se encaixaram no modelo inicial de hemi-graben com mergulho para Sudeste. / The surface wave methods to Rayleigh waves were used as the center of this Doctoral work. Initially, the Rayleigh waves were modeled, what enabled the study of the sensitivity of dispersion curves about different sets of physical parameters representing several layer models, wherein it could be observed parameters with higher and lower sensitivity and also some effects caused by low Poisson ratios. Moreover, in the data inversion step the Rayleigh modeling was used for the construction of the object function, that aggregate to the least-squares method, by Levenberg-Marquardt, allowed the implementation of a local search algorithm responsible for data inversion of the surface waves. By reason of being a local search procedure, the data inversion algorithm was complemented with a pre-inversion step wherein an initial model was generated so that the inversion procedure was faster and efficient. Seeking a more efficiency of the inversion procedure, mainly to layer models with velocities inversion, it was implemented a post-inversion algorithm based in a trial and error procedure minimizing the values of the relative Root Mean Squared Error (rRMSE) of the data inversion. More than 50 layer models were used to test the data modeling, pre-inversion, inversion and post-inversion allowing the precise fit of the mathematical and physical parameters present in the several scripts implemented in Matlab. Before to invert the field-acquired data, they need to be treated in the data processing step, whose main aim is the extraction of the dispersion curve caused due the surface waves. For this, three processing methodologies with different mathematical approaches were implemented, also in Matlab. These methodologies were tested and evaluated with synthetic and real data and it was possible to find their strengths and weaknesses, as well as the limitations caused by discretization of the field data. Lastly, the data processing, pre-inversion, inversion and post-inversion steps were unified to form a complete data treatment program of surface waves (Rayleigh). It was used to real data originated by study of a geological problem in the Bacia de Taubaté wherein it was possible to map the geologic contacts along of the seismic acquisition points. The results were compared to an existing initial model based in geomorphological observations of the study area, geological map and global and local geologic information of the tectonic movements in the region. The geophysical The surface wave methods to Rayleigh waves were used as the center of this Doctoral work. Initially, the Rayleigh waves were modeled, what enabled the study of the sensitivity of dispersion curves about different sets of physical parameters representing several layer models, wherein it could be observed parameters with higher and lower sensitivity and also some effects caused by low Poisson ratios. Moreover, in the data inversion step the Rayleigh modeling was used for the construction of the object function, that aggregate to the least-squares method, by Levenberg-Marquardt, allowed the implementation of a local search algorithm responsible for data inversion of the surface waves. By reason of being a local search procedure, the data inversion algorithm was complemented with a pre-inversion step wherein an initial model was generated so that the inversion procedure was faster and efficient. Seeking a more efficiency of the inversion procedure, mainly to layer models with velocities inversion, it was implemented a post-inversion algorithm based in a trial and error procedure minimizing the values of the relative Root Mean Squared Error (rRMSE) of the data inversion. More than 50 layer models were used to test the data modeling, pre-inversion, inversion and post-inversion allowing the precise fit of the mathematical and physical parameters present in the several scripts implemented in Matlab. Before to invert the field-acquired data, they need to be treated in the data processing step, whose main aim is the extraction of the dispersion curve caused due the surface waves. For this, three processing methodologies with different mathematical approaches were implemented, also in Matlab. These methodologies were tested and evaluated with synthetic and real data and it was possible to find their strengths and weaknesses, as well as the limitations caused by discretization of the field data. Lastly, the data processing, pre-inversion, inversion and post-inversion steps were unified to form a complete data treatment program of surface waves (Rayleigh). It was used to real data originated by study of a geological problem in the Bacia de Taubaté wherein it was possible to map the geologic contacts along of the seismic acquisition points. The results were compared to an existing initial model based in geomorphological observations of the study area, geological map and global and local geologic information of the tectonic movements in the region. The geophysical information associated with geological information allowed the generation of an analytical profile of the study region with two geological interpretation confirming the suspect of neotectonic movements in the region wherein the geological contacts between the quaternary and tertiary deposits were identified and they agreed with the initial model of a hemi-graben with dip to Southeast.

Os métodos de ondas superficiais com ênfase nas ondas Rayleigh foram utilizados como o núcleo desse trabalho de Doutorado. Inicialmente, as ondas Rayleigh foram modeladas permitindo o estudo de sensibilidade de suas curvas de dispersão sob diferentes configurações de parâmetros físicos representando diversos modelos de camadas, em que pôde ser observado parâmetros com maior e menor sensibilidade e também alguns efeitos provocados por baixas razões de Poisson. Além disso, na fase de inversão dos dados a modelagem das ondas Rayleigh foi utilizada para a construção da função objeto, que agregada ao método de mínimos quadrados, a partir do método de Levenberg-Marquardt, permitiu a implementação de um algoritmo de busca local responsável pela inversão de dados das ondas superficiais. Por se tratar de um procedimento de busca local, o algoritmo de inversão foi complementado por uma etapa de pré-inversão com a geração de um modelo inicial para que o procedimento de inversão fosse mais rápido e eficiente. Visando uma eficiência ainda maior do procedimento de inversão, principalmente em modelos de camadas com inversão de velocidades, foi implementado um algoritmo de pós-inversão baseado em um procedimento de tentativa e erro minimizando os valores relativos da raiz quadrada do erro quadrático médio (REQMr) da inversão dos dados. Mais de 50 modelos de camadas foram utilizados para testar a modelagem, a pré-inversão, inversão e pós-inversão dos dados permitindo o ajuste preciso de parâmetros matemáticos e físicos presentes nos diversos scripts implementados em Matlab. Antes de inverter os dados adquiridos em campo, os mesmos precisaram ser tratados na etapa de processamento de dados, cujo objetivo principal é a extração da curva de dispersão originada devido às ondas superficiais. Para isso, foram implementadas, também em Matlab, três metodologias de processamento com abordagens matemáticas distintas. Essas metodologias foram testadas e avaliadas com dados sintéticos e reais em que foi possível constatar as virtudes e deficiências de cada metodologia estudada, bem como as limitações provocadas pela discretização dos dados de campo. Por último, as etapas de processamento, pré-inversão, inversão e pós-inversão dos dados foram unificadas para formar um programa de tratamento de dados de ondas superficiais (Rayleigh). Ele foi utilizado em dados reais originados pelo estudo de um problema geológico na Bacia de Taubaté em que foi possível mapear os contatos geológicos ao longo dos pontos de aquisição sísmica e compará-los a um modelo inicial existente baseado em observações geomorfológicas da área de estudos, mapa geológico da região e informações geológicas globais e locais dos movimentos tectônicos na região. As informações geofísicas associadas às geológicas permitiram a geração de um perfil analítico da região de estudos com duas interpretações geológicas confirmando a suspeita de neotectônica na região em que os contatos geológicos entre os depósitos Terciários e Quaternários foram identificados e se encaixaram no modelo inicial de hemi-graben com mergulho para Sudeste. / The surface wave methods to Rayleigh waves were used as the center of this Doctoral work. Initially, the Rayleigh waves were modeled, what enabled the study of the sensitivity of dispersion curves about different sets of physical parameters representing several layer models, wherein it could be observed parameters with higher and lower sensitivity and also some effects caused by low Poisson ratios. Moreover, in the data inversion step the Rayleigh modeling was used for the construction of the object function, that aggregate to the least-squares method, by Levenberg-Marquardt, allowed the implementation of a local search algorithm responsible for data inversion of the surface waves. By reason of being a local search procedure, the data inversion algorithm was complemented with a pre-inversion step wherein an initial model was generated so that the inversion procedure was faster and efficient. Seeking a more efficiency of the inversion procedure, mainly to layer models with velocities inversion, it was implemented a post-inversion algorithm based in a trial and error procedure minimizing the values of the relative Root Mean Squared Error (rRMSE) of the data inversion. More than 50 layer models were used to test the data modeling, pre-inversion, inversion and post-inversion allowing the precise fit of the mathematical and physical parameters present in the several scripts implemented in Matlab. Before to invert the field-acquired data, they need to be treated in the data processing step, whose main aim is the extraction of the dispersion curve caused due the surface waves. For this, three processing methodologies with different mathematical approaches were implemented, also in Matlab. These methodologies were tested and evaluated with synthetic and real data and it was possible to find their strengths and weaknesses, as well as the limitations caused by discretization of the field data. Lastly, the data processing, pre-inversion, inversion and post-inversion steps were unified to form a complete data treatment program of surface waves (Rayleigh). It was used to real data originated by study of a geological problem in the Bacia de Taubaté wherein it was possible to map the geologic contacts along of the seismic acquisition points. The results were compared to an existing initial model based in geomorphological observations of the study area, geological map and global and local geologic information of the tectonic movements in the region. The geophysical The surface wave methods to Rayleigh waves were used as the center of this Doctoral work. Initially, the Rayleigh waves were modeled, what enabled the study of the sensitivity of dispersion curves about different sets of physical parameters representing several layer models, wherein it could be observed parameters with higher and lower sensitivity and also some effects caused by low Poisson ratios. Moreover, in the data inversion step the Rayleigh modeling was used for the construction of the object function, that aggregate to the least-squares method, by Levenberg-Marquardt, allowed the implementation of a local search algorithm responsible for data inversion of the surface waves. By reason of being a local search procedure, the data inversion algorithm was complemented with a pre-inversion step wherein an initial model was generated so that the inversion procedure was faster and efficient. Seeking a more efficiency of the inversion procedure, mainly to layer models with velocities inversion, it was implemented a post-inversion algorithm based in a trial and error procedure minimizing the values of the relative Root Mean Squared Error (rRMSE) of the data inversion. More than 50 layer models were used to test the data modeling, pre-inversion, inversion and post-inversion allowing the precise fit of the mathematical and physical parameters present in the several scripts implemented in Matlab. Before to invert the field-acquired data, they need to be treated in the data processing step, whose main aim is the extraction of the dispersion curve caused due the surface waves. For this, three processing methodologies with different mathematical approaches were implemented, also in Matlab. These methodologies were tested and evaluated with synthetic and real data and it was possible to find their strengths and weaknesses, as well as the limitations caused by discretization of the field data. Lastly, the data processing, pre-inversion, inversion and post-inversion steps were unified to form a complete data treatment program of surface waves (Rayleigh). It was used to real data originated by study of a geological problem in the Bacia de Taubaté wherein it was possible to map the geologic contacts along of the seismic acquisition points. The results were compared to an existing initial model based in geomorphological observations of the study area, geological map and global and local geologic information of the tectonic movements in the region. The geophysical information associated with geological information allowed the generation of an analytical profile of the study region with two geological interpretation confirming the suspect of neotectonic movements in the region wherein the geological contacts between the quaternary and tertiary deposits were identified and they agreed with the initial model of a hemi-graben with dip to Southeast.

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Mas ao longo da ?ltima d?cada tem sido mostrado que informa??es coerentes sobre a estrutura do subsolo podem ser extra?das a partir de correla??es cruzadas do ru?do s?smico de ambiente. Neste contexto, as regras s?o reversas, sendo os terremotos o que necessitamos excluir dos dados. Os principais causadores do ru?do s?smico de ambiente s?o os microssismos oce?nicos e perturba??es atmosf?ricas. A per?odos menores que 30 s, o espectro do ru?do s?smico de ambiente ? dominado por energia micross?smica. O microssismo ? o sinal s?smico mais cont?nuo da Terra e pode ser classificado como prim?rio (observado na faixa 10-20 s) e secund?rio (observado na faixa 5-10 s). A fun??o de Green do meio de propaga??o entre dois receptores pode ser reconstru?da atrav?s da correla??o cruzada do ru?do s?smico de ambiente registrado simultaneamente nesses dois receptores. A reconstru??o da fun??o de Green ? geralmente proporcional ? por??o de ondas de superf?cie do campo de onda s?smico, j? que a energia micross?smica viaja principalmente como ondas de superf?cie. Neste trabalho, s?o apresentadas 194 fun??es de Green obtidas a partir de correla??es cruzadas de 1 m?s de registro da componente vertical do ru?do s?smico de ambiente para diferentes pares de esta??es s?smicas do Nordeste do Brasil. As correla??es cruzadas di?rias foram empilhadas utilizando a t?cnica n?o linear tf-PWS que real?a sinais coerentes fracos atrav?s da redu??o de ru?do incoerente. As correla??es cruzadas mostram que o sinal emergido ? dominado por ondas Rayleigh nas componentes verticais e que as velocidades de dispers?o podem ser medidas confiavelmente para uma faixa de per?odos entre 5 e 20 s. O estudo inclui tanto esta??es permanentes para monitoramento s?smico, quanto esta??es tempor?rias de experimentos passivos na regi?o, formando uma rede combinada de 33 esta??es separadas por dist?ncias entre 60 e 1311 km, aproximadamente. Estas medidas de velocidades de dispers?o de ondas Rayleigh em seguida s?o usadas na elabora??o de imagens tomogr?ficas da Prov?ncia Borborema do Nordeste do Brasil. As tomografias de ru?do s?smico obtidas aqui permitem mapear satisfatoriamente fei??es estruturais existentes na regi?o. As imagens tomogr?ficas de per?odos mais curtos (~5 s) mostram a estrutura crustal rasa e claramente definem as bacias sedimentares marginais e intracontinentais, bem como as partes de zonas de cisalhamento importantes que atravessam a Prov?ncia Borborema. As imagens tomogr?ficas de per?odos mais longos (10 - 20 s) atingem profundidades da crosta superior e a maior parte das anomalias desaparece. Algumas delas localizada no interior da Prov?ncia Borborema, no entanto, persistem. A evolu??o Cenoz?ica da Prov?ncia Borborema foi marcada por epis?dios de vulcanismo Cenoz?ico e eleva??o, mas nenhuma correla??o ? observada com estas caracter?sticas Cenoz?icas e as anomalias profundas. As anomalias n?o se correlacionam com mapas dispon?veis de fluxo de calor superficial na Prov?nica Borborema, e a origem das anomalias profundas permanece enigm?tica. / Ambient seismic noise has traditionally been considered as an unwanted perturbation in seismic data acquisition that "contaminates" the clean recording of earthquakes. Over the last decade, however, it has been demonstrated that consistent information about the subsurface structure can be extracted from cross-correlation of ambient seismic noise. In this context, the rules are reversed: the ambient seismic noise becomes the desired seismic signal, while earthquakes become the unwanted perturbation that needs to be removed. At periods lower than 30 s, the spectrum of ambient seismic noise is dominated by microseism, which originates from distant atmospheric perturbations over the oceans. The microsseism is the most continuous seismic signal and can be classified as primary ? when observed in the range 10-20 s ? and secondary ? when observed in the range 5-10 s. The Green?s function of the propagating medium between two receivers (seismic stations) can be reconstructed by cross-correlating seismic noise simultaneously recorded at the receivers. The reconstruction of the Green?s function is generally proportional to the surface-wave portion of the seismic wavefield, as microsseismic energy travels mostly as surface-waves. In this work, 194 Green?s functions obtained from stacking of one month of daily cross-correlations of ambient seismic noise recorded in the vertical component of several pairs of broadband seismic stations in Northeast Brazil are presented. The daily cross-correlations were stacked using a timefrequency, phase-weighted scheme that enhances weak coherent signals by reducing incoherent noise. The cross-correlations show that, as expected, the emerged signal is dominated by Rayleigh waves, with dispersion velocities being reliably measured for periods ranging between 5 and 20 s. Both permanent stations from a monitoring seismic network and temporary stations from past passive experiments in the region are considered, resulting in a combined network of 33 stations separated by distances between 60 and 1311 km, approximately. The Rayleigh-wave, dispersion velocity measurements are then used to develop tomographic images of group velocity variation for the Borborema Province of Northeast Brazil. The tomographic maps allow to satisfactorily map buried structural features in the region. At short periods (~5 s) the images reflect shallow crustal structure, clearly delineating intra-continental and marginal sedimentary basins, as well as portions of important shear zones traversing the Borborema Province. At longer periods (10 ? 20 s) the images are sensitive to deeper structure in the upper crust, and most of the shallower anomalies fade away. Interestingly, some of them do persist. The deep anomalies do not correlate with either the location of Cenozoic volcanism and uplift - which marked the evolution of the Borborema Province in the Cenozoic - or available maps of surface heat-flow, and the origin of the deep anomalies remains enigmatic.