실제 육상 탄성파 탐사는 불규칙한 지표 지형이 있는 탄성 매질에서 수행되며, 이 경우 지표의 불규칙한 특성이 파의 전파에 영향을 미치게 된다. 지형을 고려한 탄성파 전파특성을 규명하기 위해서 주파수 영역 가중평균 유한요소법을 이용한 2차원 탄성파 모델링을 연구하였다. 먼저 지표 굴곡이 없는 균질 반무한 공간에 대해 지표 위에 공기층이 있는 경우와 없는 경우를 비교해서 공기층의 존재가 계산 결과에 미치는 영향을 확인하였다. 불규칙 지표를 포함하는 모형에 가중평균 유한요소법을 적용할 경우 일반적인 유한요소법의 경우에 비해 격자 개수를 적게 설정할 수 있어 계산시간을 절약할 수 있고 수치 계산 주시에도 큰 차이가 없음을 확인하였다. 지표면에 경사면과 계단 형태의 불규칙 지형이 있는 균질 모형에 대한 탄성파 거동을 살펴보면 불규칙 지표면의 모서리에서 새로운 송신원이 존재하는 것과 같은 효과가 나타나는 것과 레일리파가 불규칙 지표에서 더 커지는 것을 확인할 수 있었다.
Abstract: Surface topography has a significant influence on seismic wave propagation in a reflection seismic exploration. Effects of surface topography on two-dimensional elastic wave propagation are investigated through modeling using a weighted-averaging (WA) finite-element method (FEM), which is computationally more efficient than conventional FEM. Effects of air layer on wave propagation are also investigated using flat surface models with and without air. To validate our scheme in modeling including topography, we compare WA FEM results for irregular topographic models against those derived from conventional FEM using one set of rectangular elements. For the irregular surface topography models, elastic wave propagation is simulated to show that breaks in slope act as a new source for diffracted waves, and that Rayleigh waves are more seriously distorted by surface topography than P-waves.
