Academic literature on the topic 'Seismic instrumentation'

The purpose of this thesis is to evaluate the seismic response of the UC Physics Building based on recorded ground motions during the Canterbury earthquakes, and to use the recorded response to evaluate the efficacy of various conventional structural analysis modelling assumptions. The recorded instrument data is examined and analysed to determine how the UC Physics Building performed during the earthquake-induced ground motions. Ten of the largest earthquake events from the 2010-11 Canterbury earthquake sequence are selected in order to understand the seismic response under various levels of demand. Peak response amplitude values are found which characterise the demand from each event. Spectral analysis techniques are utilised to find the natural periods of the structure in each orthogonal direction. Significant torsional and rocking responses are also identified from the recorded ground motions. In addition, the observed building response is used to scrutinise the adequacy of NZ design code prescriptions for fundamental period, response spectra, floor acceleration and effective member stiffness. The efficacy of conventional numerical modelling assumptions for representing the UC Physics Building are examined using the observed building response. The numerical models comprise of the following: a one dimensional multi degree of freedom model, a two dimensional model along each axis of the building and a three dimensional model. Both moderate and strong ground motion records are used to examine the response and subsequently clarify the importance of linear and non-linear responses and the inclusion of base flexibility. The effects of soil-structure interaction are found to be significant in the transverse direction but not the longitudinal direction. Non-linear models predict minor in-elastic behaviour in both directions during the 4 September 2010 Mw 7.1 Darfield earthquake. The observed torsional response is found to be accurately captured by the three dimensional model by considering the interaction between the UC Physics Building and the adjacent structure. With the inclusion of adequate numerical modelling assumptions, the structural response is able to be predicted to within 10% for the majority of the earthquake events considered.

Examination of seismic records during the time interval of the Sago Mine disaster in 2006 revealed a small amplitude signal possibly associated with an event in the mine. Although the epicenter of the signature was located in the vicinity where the explosion occurred, it could not be unequivocally attributed to the explosion. More needs to be understood about the seismicity from mine explosions in order to properly interpret critical seismic information. A seismic monitoring system located at NIOSHâ s Lake Lynn Experimental Mine has monitored nineteen experimental methane and dust based explosions. The objective of the study was to analyze seismic signatures generated by the methane and dust explosions to begin understanding their characteristics at different distances away from the source. The seismic signatures from these different events were analyzed using standard waveform analysis procedures in order to estimate the moment magnitude and radiated seismic energy. The procedures used to analyze the data were conducted using self-produced programs not available with existing commercial software. The signatures of the explosions were found to be extremely complex due a combination of mine geometry and experimental design, both of which could not be controlled for the purposes of the study. Geophones located approximately 600 m (1970 ft) and over from the source collected limited data because of the attenuation of the seismic waves generated by the methane explosion. A combination of the methods used to characterize the seismic signatures allowed for differentiation between experimental designs and the size of the explosion. The factors having the largest impact on the signatures were the mine geometry, size of the methane explosion, construction of the mine seal and location of the mine seal. A relationship was derived to correlate the radiated seismic energy to the size of the explosion. Recommendations were made, based upon the limitations of this study, on methods for better collection of seismic data in the future.<br>Ph. D.

Ces dernières années, une nouvelle technologie basée sur l'utilisation de fibres optiques est apparue pour surveiller les événements acoustiques naturels ou anthropogéniques : la détection acoustique distribuée (Distributed Acoustic Sensing - DAS). Cette technologie innovante permet de mesurer les vibrations sismiques à très haute résolution spatiale sur des distances allant de quelques dizaines de mètres à plusieurs centaines de kilomètres. Bien que ces données soient plus volumineuses et plus complexes à traiter que celles des sismomètres traditionnels, elles offrent des perspectives prometteuses, notamment pour l'analyse des champs d'ondes générés par les tremblements de terre, la détection des glissements de terrain, la surveillance de divers événements anthropogéniques (tels que les déplacements de piétons, les mouvements de véhicules, ou les signaux sismiques provenant des activités humaines), les événements de faible amplitude ou très localisés, et la localisation précise de l'origine de ces événements sismiques. L'objectif de cette thèse est de développer et de tester des chaînes d'analyse de données automatisées en utilisant des approches basées sur l'IA pour détecter, classer et analyser les données DAS à fibre optique en temps quasi réel. L'objectif est axé sur la surveillance locale et régionale de zones spécifiques afin de permettre la détection et l'identification en temps réel d'événements naturels tels que les tremblements de terre et les glissements de terrain<br>In recent years, alongside traditional seismometer-based approaches, a new technology based on the use of optical fibers has emerged for monitoring natural or anthropogenic acoustic events: Distributed Acoustic Sensing (DAS). This innovative technology enables the measurement of seismic vibrations at very high spatial resolution over distances ranging from tens of meters to several hundred kilometers. Although these data are larger and more complex to process than those from traditional seismometers, they offer promising perspectives, particularly for analyzing the wavefields generated by earthquakes, detecting landslides, monitoring various anthropogenic events (such as pedestrian movements, vehicle movements, or seismic signals from human activities), low-amplitude or highly localized events, and precisely locating the origin of these seismic events. The goal of this thesis is to develop and test automated data analysis chains using AI-based approaches to detect, classify and analyze near-real-time fiber-optics DAS data. The objective is focused on local and regional monitoring of specific areas to enable the real-time detection and identification of natural events such as earthquakes and landslides

La France Métropolitaine est composée de régions à sismicité modérée mais néanmoins vulnérables aux tremblements de terre. En effet, 85% des bâtiments existants ont été construits avant l’apparition des règles de construction parasismique. Pour évaluer la vulnérabilité sismique de ces structures, il existe différentes méthodes à grande échelle telles que Hazus ou Risk-UE, non adaptées à l’échelle d’un bâtiment. Deux typologies de structures ont été étudiées dans ce travail : les structures récentes en béton armé représentatives des grands bâtiments stratégiques, et les structures en maçonnerie non renforcée, représentatives des centres villes historiques. Compte-tenu de la sismicité modérée, les structures récentes en béton armé ont un comportement linéaire élastique. Dans ce cadre, l’instrumentation d’un bâtiment, tel que la Tour de l’Ophite, est essentielle car elle permet de déterminer les vibrations ambiantes d’une structure et d’en extraire les paramètres modaux (fréquences propres, amortissements et déformées modales) qui incluent naturellement des informations sur la qualité des matériaux utilisés, leur vieillissement, leur endommagement, etc. De plus, un outil, basé sur la méthode stochastique par sous-espaces à l’aide des matrices de covariance (SSI-COV), a été développé afin de détecter au mieux les modes propres très proches (modes doubles), lors du traitement des données issues de l’instrumentation de la Tour de l’Ophite. Un modèle numérique par Eléments Finis est également proposé afin de prédire, dans le domaine linéaire, les déplacements de la Tour de l’Ophite soumise à un séisme identique à celui des Abruzzes en Italie en 2009. Pour les structures en maçonnerie non renforcée, un modèle de comportement non-linéaire des matériaux, avec une approche de type endommagement fragile, a été développé et utilisé pour la simulation numérique du comportement ductile des panneaux, remplaçant ainsi la mise en œuvre d’essais expérimentaux lourds et coûteux. A partir des travaux précédents, une méthodologie analytique d’évaluation de la vulnérabilité sismique des bâtiments existants, validée par comparaison avec le code numérique TreMuRi, est proposée et appliquée à un bâtiment. Par exemple, la généricité de notre méthodologie a permis de mener une investigation sur un matériau local, les murs en galets.

Concrete block masonry is a common building material used worldwide, including Canada. Reinforced masonry buildings, designed according to the requirements of recent building codes, may result in seismically safe structures. However, unreinforced masonry (URM) buildings designed and constructed prior to the development of modern seismic design codes are extremely vulnerable to seismic induced damage. Replacement of older seismically deficient buildings with new and seismically designed structures is economically not feasible in most cases. Therefore, seismic retrofitting of deficient buildings remains to be a viable seismic risk mitigation strategy. Masonry load bearing walls are the most important elements of such buildings, potentially serving as lateral force resisting systems. A seismic retrofit research program is currently underway at the University of Ottawa, consisting of experimental and analytical components for developing new seismic retrofit systems for unreinforced masonry walls. The research project presented in this thesis forms part of the same overall research program. The experimental component includes design, construction, retrofit and testing of large-scale load bearing masonry walls. Two approaches were developed as retrofit methodologies, both involving reinforcing the walls for strength and deformability. The first approach involves the use of ordinary deformed steel reinforcement as internally added reinforcement to attain reinforced masonry behaviour. The second approach involves the use of internally placed post-tensioning tendons to attain prestressed masonry behaviour. The analytical component of research consists of constructing a Finite Element computer model for nonlinear analysis of walls and conducting a parametric study to assess the significance of retrofit design parameters. The results have led to the development of a conceptual retrofit design framework for the new techniques developed, while utilizing the seismic provisions of the National Building Code of Canada and the relevant CSA material standards.

L’érosion des édifices volcaniques résulte d’une série de processus géomorphologiques qui se produisent pendant, avant ou sans éruption. Ce processus implique également le terme « lahar » qui décrit un écoulement rapide de la zone sommitale vers l’aval amenant des matériaux volcaniques mélangés à de l’eau avec une évolution de la dynamique d’écoulement dans l’espace et dans le temps. L’érosion des édifices volcaniques est encore mal connue, particulièrement en raison de la difficulté d’acquisition de données sur le terrain. Pourtant, les lahars ont causé à eux seuls au moins 44 250 morts de 1600 à 2010 dont 52 % à cause d’un seul évènement en 1985 (Nevado del Ruiz, Colombie). Cette étude propose une approche multiscalaire pour mieux comprendre la nature de l’érosion des édifices volcaniques sur le déclenchement et la dynamique des lahars. L’éruption du volcan Merapi (Indonésie) en2010 fut l’occasion de produire de nouvelles données de terrain. La première partie de la thèse, relative au déclenchement des lahars, repose sur des données de terrain et des expérimentations en laboratoire. Le travail de terrain avait pour but de comparer un bassin versant bouleversé par l’éruption de 2010 et un autre bassin versant non bouleversé, par le biais d’observations in-situ et d’instrumentation de terrain. En laboratoire, l’approche expérimentale fut réalisée en utilisant 8 scénarios différents sur un plan incliné. La deuxième partie, liée à la dynamique des lahars en mouvement, fut étudiée à partir du couplage vidéo signaux sismiques. Les dépôts liés à ces lahars furent également analysés et mis en regard de la chronologie des écoulements. Trois ans après l’éruption du Merapi en 2010, les lahars se sont raréfiés. Cependant, les dépôts de cendres juvéniles issues d’une autre éruption d’un volcan voisin (Kelud à Java Est) eurent comme résultat une augmentation significative du nombre de lahars à partir de février 2014. Le déclenchement des lahars fut également favorisé par des glissements de terrain connectés aux thalwegs, comme celui produit dans la nuit du 6 au 7 décembre 2012, que nous avons étudié en détail. La dynamique des deux lahars observés et filmés les 28 février et 18 mars 2014 fut divisée en 4 phases : (1) écoulement hyperconcentré, (2) pic de coulée de débris, (3) corps du lahar, (4) queue du lahar. L’analyse vidéo et l’observation in-situ sur les lahars en mouvement a permis de créer des hydrogrammes détaillés indiquant la profondeur, la vitesse, le débit et le nombre des blocs métriques flottés. La dynamique des lahars sur les différentes topographies du chenal a provoqué une fréquence sismique très différente. La formation des dépôts de lahars fut corrélée à la dynamique des écoulements et nécessita une observation in-situ pour la validation d’interprétation<br>The erosion of volcanic edifices is a series of geomorphological processes that occurs during, before or without eruption. This process also involves the term "lahar" which is characterized by dense mixtures of volcanic materials and water, rapidly flowing from a volcano with important spatio-temporal rheological changes. The erosion of volcanic edifices is still poorly understood, particularly because data collection in the field is difficult. However, lahars have caused at least 44,250 deaths from 1600 to 2010 of which 52%due to a single event in 1985 (Nevado del Ruiz, Colombia).This study proposes a multi-scalar approach to better understand the nature of the erosion of volcanic edifices, especially on lahar initiation process and dynamics. The eruption of the Merapi volcano(Indonesia) in 2010 was an opportunity to produce new data. The first part of this thesis focused on the lahar initiation process, was based on field data and laboratory experiments. The field work was intended to compare a volcanically disturbed watershed by the eruption of 2010 and an undisturbed watershed, by conducting in-situ observations and field instrumentation. In the laboratory, an experimental approach was performed using 8 different scenarios on a flume. The second part of the thesis related to the dynamics of two lahars in motion was conducted using coupling between video footage and seismic signal. Lahar deposits were also analyzed based on the chronology of the flows. Three years after the eruption of Merapi in 2010, the frequency of lahar occurrence decreased. However, juvenile ash fall deposits (volcanic ash) from another eruption of a nearby volcano (Kelud in East Java) in February 2014 resulted a significant increase of lahars occurrence. Lahars triggering process was also favored by a landslides occurring in the night of 6 to 7 December 2012, of which the deposit was connected to the thalweg. The dynamics of the two lahars were observed and filmed on 28 February and18 March 2014. Those lahars were divided into four phases: (1) hyperconcentrated flow, (2) the peak of debris flow, (3) lahar body, and (4) lahar tail. Video analysis and in-situ observation on active lahars allowed us to create detailed hydrographs indicating flow depth, velocity, discharge and the number of floated boulders. Lahar dynamics on different topography of the channel caused a very different seismic frequency. The formation of lahar deposits was correlated with the flow dynamics and required an in-situ observation for the validation of the interpretation<br>Erosi kerucut vulkanik merupakan hasil dari serangkaian proses geomorfologi yang terjadi baik selama,sebelum atau tanpa erupsi. Proses ini juga melibatkan "lahar" yang didefinisikan sebagai aliran cepat daridaerah puncak gunung menuju hilir dengan membawa material vulkanik yang bercampur dengan airdimana dinamika alirannya terus berubah secara spasial dan temporal. Erosi struktur vulkanik masihsedikit ditelaah, terutama karena sulitnya pengumpulan data di lapangan. Padahal, lahar telahmenyebabkan setidaknya 44.250 kematian dari tahun 1600 sampai 2010, dimana 52% -nya terkait denganbencana pada tahun 1985 di gunung Nevado del Ruiz (Kolombia).Penelitian ini mengusulkan pendekatan multi-skalar untuk lebih memahami karakteristik erosi kerucutvulkanik terutama yang terkait dengan pemicu dan dinamika aliran lahar. Letusan Gunung Merapi(Indonesia) pada tahun 2010 memberikan kesempatan untuk menghasilkan data lapangan baru. Bagianpertama dari disertasi ini, mengenai pemicu lahar, dilakukan berdasarkan data lapangan dan experimenlaboratorium. Kegiatan lapangan dimaksudkan untuk membandingkan DAS yang terdampak oleh letusan2010 dan DAS alami, melalui pengamatan in-situ dan instrumentasi lapangan. Di laboratorium,pendekatan eksperimental dilakukan dengan menggunakan 8 skenario yang berbeda pada flume. Bagiankedua dari disertasi ini berkaitan dengan dinamika aliran lahar aktif yang dipelajari dari perpaduanrekaman video dan sinyal seismik. Proses sedimentasi juga dianalisis dengan dipertimbangkan kronologialiran lahar.Tiga tahun setelah letusan Merapi pada tahun 2010, frekuensi kejadian lahar berkurang. Namun,sedimentasi abu vulkanik yang berasal dari gunung api lain (Kelud di Jawa Timur) telah mengakibatkanpeningkatan jumlah lahar yang signifikan sejak Februari 2014. Pembentukan lahar juga dipicu oleh tanahlongsor yang terjadi pada pada malam 6 menuju 7 Desember 2012 dimana materialnya terhubunglangsung ke thalweg. Dinamika dua aliran lahar diamati dan difilmkan pada tanggal 28 Februari dan 18Maret 2014. Lahar tersebut dibagi menjadi empat fase: (1) aliran hyperconcentrated, (2) puncak alirandebris, (3) tubuh lahar, (4) ekor lahar. Analisis video dan pengamatan in-situ pada lahar aktif sangatmembantu pembuatan hidrograf secara rinci terkait dengan kedalaman aliran, kecepatan, debit dan jumlahbatu yang terapung. Dinamika lahar pada topografi sungai yang berbeda menimbulkan frekuensi seismikyang sangat berbeda. Proses sedimentasi lahar sangat berkaitan dengan dinamika aliran lahar dandiperlukan pengamatan in-situ untuk memvalidasi interpretasi yang dibuat<br>La erosión de los edificios volcánicos es el resultado de una serie de procesos geomorfológicos que ocurre durante, antes o sin erupción. Este proceso también involucra el término "lahar", un flujo rápido de la cumbre de volcán hacia el rio que contiene una mezcla de materiales volcánicos y agua con cambio espacial y temporal. La erosión de los edificios volcánicos aún es poco estudiado debido a las dificultades para la obtención de los datos en el campo y además es peligroso. Mientras, los lahares han causado 44 250 muertos desde 1600 a 2010, en el cual de 52% ha sido causado por un evento único en 1985 (Nevado del Ruiz, Colombia). Esta investigación propone un acercamiento multiescalar para entender mejor las características de erosión de los edificios volcánicos, en particular el proceso de descenso y la dinámica de lahares. La erupción del volcán Merapi (Indonesia) en 2010 fue una oportunidad para generar nuevos datos. La primera parte de esta tesis enfocada al proceso de iniciación de descenso de lahares, que fue basada en la obtención de los datos de campo y experimentos en el laboratorio. El trabajo de campo fue realizado con el objetivo de comparar una cuenca hidrográfica afectada por la erupción de 2010 y una otra cuenca natural, a través de la observación in-situ y la instrumentación geofísica en el campo. En el laboratorio, el trabajo fue realizado con 8 escenarios diferentes usando un canal artificial. La segunda parte de esta tesis fue relacionada a la dinámica de movimiento de lahares que se realizó a través del acoplamiento de vídeos y señales sísmicas. Se analizó también el proceso de sedimentación basado en la cronología de los flujos de lahares. Tres años después de la erupción del Merapi en 2010, la frecuencia de ocurrencia de lahares se disminuye. Sin embargo, la sedimentación de ceniza volcánica de otra erupción de un volcán cercano (Kelud en Java Oriental) causó un aumento significativo de la ocurrencia de lahares desde febrero de 2014. La formación de lahares también se provocó por deslizamiento de tierra que se ocurrió en la noche de 6 a 7 de diciembre de 2012, en la que los materiales se juntaron directamente a la vaguada. La dinámica de dos flujos de lahares fue observada y grabada en video el 28 de febrero y 18 de marzo 2014. Estos dos lahares se dividieron en cuatro fases: (1) flujo hiperconcentrado, (2) el pico de flujo de escombros, (3) cuerpo de lahar, (4) cola de lahar. El análisis de video y la observación in-situ de lahares activos nos han ayudado a crear los hidrogramas en detalle que muestran la profundidad del flujo, la velocidad, la descarga y el número de rocas flotadas. La dinámica de lahares en diferentes topografías del canal causó una frecuencia sísmica muy diferente. El proceso de sedimentación de lahares se correlacionó con la dinámica de flujo y se requiere una observación in-situ para validar la interpretación

Les conditions de fonctionnement des sismographes fond de mer imposent le conditionnement des signaux pour limiter les debits d'information lors de l'enregistrement ou de la transmission. Trois methodes deduites de la transformation de fourier, de la transformation de walsh et de la modelisation autoregression sont examines et testes