Sismik dalgaların sönüm karakterinden zemin özelliklerinin belirlenerek sınıflandırılması
Classification of soil properties using absorptive characteristics of seismic waves
Yazar: ERAY YILDIRIM
Danışman: PROF. DR. RUHİ SAATÇILAR
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Jeofizik Mühendisliği = Geophysics Engineering
Dizin: Enerji soğrulması = Energy absorption ; Sismik araştırma = Seismic research ; Wiener filtreler = Wiener filters ; Yapay sinir ağları = Artificial neural networks ; Zemin = Soil

Özet:
Bu çalışmanın amacı, genlik azalım, spektral oran, Wiener süzgeç ve Yapay Sinir Ağları (YSA) yöntemleri kullanılarak, zemin içerisinde yayılan sismik dalgaların soğrulmasının kestirilmesi, kestirim yöntemlerinin karşılaştırılması ve kestirim sonuçlarıyla zemin özelliklerinin incelenmesidir. Bu amaca yönelik olarak soğrulma parametresinin kestirimini sağlayacak MATLAB ortamında programlar yazılmıştır. Kullanılan yöntemlerin performansları ilk olarak çeşitli miktarlarda gürültü içeren yapay sismogramlar üzerinde incelenmiş ve karşılaştırmaları yapılmıştır. Gürültü içermeyen yapay verilerde kestirim yöntemlerinin başarı yüzdesi oldukça yüksektir. Gürültü miktarı arttıkça kestirim yöntemlerinde başarı yüzdesi azalmaktadır.YSA yönteminin uygulamasında toplam 480 model incelenmiştir. İncelenen modellerin performanslarına göre girdi parametresi olarak dalgacıkların genişliğinin, enerjilerinin ve kat ettikleri mesafelerin farkları, çıktı olarak ise sismik kalite faktörü (Q) kullanılmıştır. Bu çalışmada Yapay Sinir Ağları metodolojisi kullanılarak dalga formundan soğrulma parametresinin kestirilmesi sismik uygulamalar alanında yapılan ilk çalışmalar arasında yer alacaktır.Çalışmada kullanılan kestirim yöntemleri TÜBİTAK projesi kapsamında İstanbul İli, Arnavutköy ilçesi, Yeniköy mahallesinde toplanmış 5 numaralı yüksek ayrımlı sismik yansıma hattının verilerine uygulanarak zeminin fiziksel özellikleri ve litolojisi incelenmiştir. Yöntemlerin Q kestiriminde aynı veriler kullanılmış olup her bir yöntem için 424 tane Q kestirimi, toplamda ise 1696 tane Q kestirimi yapılmıştır. Kestirim sonuçlarının ve istatistik çalışmaların (standart sapma ve güven aralığı) değerlendirilmesi neticesinde YSA, Wiener süzgeç ve spektral oran yöntemlerinin birbirlerine oldukça yakın sonuçlar verdiği görülmüştür. Çalışma alanında önceden yapılan çalışmalara göre zemin, killi ve kumlu birimlerden oluşan, suya doygun, güncel ve eski heyelanlar neticesinde heterojenitenin gözlemlendiği oldukça zayıf bir zemin özelliği göstermektedir. Bu çalışmaya göre bu fiziksel şartlar altındaki zeminlerin Q değerinin 7,9 ile 13,6 arasında olması beklenebilir.Anahtar kelimeler: Soğrulma, Sismik Kalite Faktörü, Genlik Azalım, Spektral Oran, Wiener Süzgeç, Yapay Sinir Ağları, Zemin, Güven Aralığı Analizi

Abstract:
The aim of this study is to estimate the attenuation of the seismic waves which propagate in soil by using amplitude decay, spectral ratio, Wiener filter and Artificial Neural Networks (ANN). Comparison of the estimation methods and investigation of soil properties by using the estimation results are alternative purposes of this study. For this purpose, programs which provide the estimation of the attenuation parameter have been developed using MATLAB. The performances of the used methods were examined and compared firstly by using synthetic seismograms which includes various amounts of noise. The percentage of success of the estimation methods is quite high for noiseless synthetic data. As the amount of noise increase the percentage of success of the estimation methods decrease.Total 480 models were examined in the application of the ANN methods. Depending on the performances of the examined ANN methods, the difference between two wavelets depending on their widths, energy, and the traveling distance is used as input and as output Q parameters are used.Seismic reflection data which were collected from Yeniköy district of Arnavutköy, İstanbul in the scope of TUBİTAK project were used for Q estimations. For each method 424 and in total 1696 Q estimations were made. As a result of the evaluation of the estimation results and statistical analysis, it was seen that ANN, Wiener filter and spectral ratio methods produced quite similar results. By using the estimation results, physical and lithological properties of the soil of the study area were examined.Key Words: Attenuation, Seismic Quality Factor, Amplitude decay, Spectral ratio, Wiener filter, Artificial Neural Network, Soil, Confidence interval analysis