Orice tehnică geofizică suferă de non-unicitate: aceleiași măsurători îi corespund numeroase modele de subsol diferite, toate compatibile cu datele. Nu este un defect al instrumentelor, este o proprietate a informației pe care măsurătoarea o conține. Am încercat să măsurăm cât cântărește cu adevărat, iar rezultatul ne-a surprins.
Experimentul
Am pornit de la un profil de subsol cunoscut, cu opt straturi, având Vs30 de 325 m/s. Din acel profil am generat curba de dispersie pe care un sondaj MASW ar fi măsurat-o. Apoi ne-am prefăcut că nu cunoaștem răspunsul și am mers invers: din date, să reconstruim terenul. De două sute de ori, cu ipoteze inițiale diferite.
Avantajul de a lucra astfel este că știm răspunsul corect. Pe date de teren nu se știe niciodată dacă profilul obținut este cel real; aici da, iar eroarea poate fi măsurată.
O sută douăzeci și două de profiluri, toate „corecte”
Din cele 200 de încercări, 122 au produs un profil care explică datele de dispersie cu o eroare sub 3%: o ajustare pe care orice operator ar considera-o excelentă.
Acele 122 de profiluri nu sunt variații pe aceeași temă. Sunt profiluri diferite între ele:
- cel mai mic are Vs30 = 300 m/s
- cel mai mare are Vs30 = 679 m/s
Limita dintre categoria B și categoria C — 360 m/s — cade în mijlocul distribuției: 83 de profiluri se încadrează în categoria C, 39 în categoria B. Un profil din trei, pornind de la aceleași date, conduce la o clasificare seismică diferită.
Acesta este aspectul care de obicei rămâne nespus: când un program returnează un profil, nu spune că celelalte sunt greșite. Spune că a încetat să mai caute.
Ce se întâmplă când se adaugă curba H/V
Am reluat cele 122 de profiluri — toate imposibil de deosebit pe baza dispersiei singure — și am cerut fiecăruia să explice și curba H/V măsurată în același punct cu un tromometru cu trei componente.
Profilul care o explică cel mai bine are Vs30 = 324 m/s. Valoarea reală era 325 m/s.
Nu este o îmbunătățire marginală: este trecerea de la o problemă cu sute de soluții la una cu o singură soluție. Curba H/V singură nu ar fi fost suficientă pentru reconstruirea profilului — dar este exact informația care îi lipsește metodei MASW pentru a fi decisivă.
Curba H/V arată unde este fundul. Dispersia MASW arată cum este alcătuit deasupra. Niciuna dintre ele, singură, nu arată ambele lucruri.
Limita pe care aproape nimeni nu o declară: lungimea dispozitivului
Există un al doilea aspect, și mai practic, apărut lucrând pe un caz real.
Un sondaj MASW rezolvă în mod fiabil lungimi de undă de ordinul lungimii dispozitivului. Fiecare punct selectat, la frecvența f și viteza de fază v, corespunde unei lungimi de undă λ = v/f, iar adâncimea investigată este cuprinsă aproximativ între λ/3 și λ/2.
| Lungimea dispozitivului | Adâncimea efectiv investigată | Vs30 determinabil? |
|---|---|---|
| 24 m | 8–12 m | nu, în mare parte extrapolat |
| 48 m | 16–24 m | parțial |
| 72 m | 24–36 m | da |
Comparația cu cei 30 de metri ceruți de Vs30 este imediată: cu dispozitive scurte, partea adâncă a profilului nu este măsurată, ci extrapolată. Și este exact porțiunea pe care curba H/V, care măsoară rezonanța întregii coloane, reușește să o constrângă.
Într-un caz real, cu un dispozitiv de 24 de metri, două puncte fuseseră selectate la 4,7 și 5,0 Hz cu viteze de 491 și 428 m/s: lungimi de undă de 104 și 85 de metri, de peste patru ori lungimea dispozitivului. Pentru a le explica, inversia a plasat un substrat de 717 m/s la 18 metri adâncime — un substrat care nu există. Ajustarea rămânea excelentă și niciun indicator nu semnala problema. După eliminarea celor două puncte, conflictul a dispărut.
Eroarea care nu lasă urme
În fine, există o eroare care se produce pe teren și este invizibilă. În spectrul de viteză se identifică o curbă bine definită și este interpretată ca mod fundamental. Uneori nu este: când energia se distribuie pe modurile superioare, modul fundamental poate fi slab sau complet absent, iar curba cea mai evidentă este în realitate un mod superior.
În testele noastre, atribuirea modului fundamental unei curbe care era în schimb primul mod superior a dus Vs30 de la 325 la 451 m/s: o categorie de teren greșită, cu o eroare de ajustare a dispersiei sub 1%. Repetată de 155 de ori, eroarea s-a dovedit sistematică — mereu în aceeași direcție, niciodată aleatorie.
O eroare de interpretare a modurilor nu produce incertitudine. Produce un răspuns greșit, precis și coerent.
Cum se procedează, în practică
- Pe teren: în același punct, dispozitivul MASW obișnuit și o înregistrare HVSR de 15–20 de minute cu tromometru cu trei componente, de preferință în centrul dispozitivului.
- În Easy MASW: picking-ul curbei de dispersie, atribuind fiecărei curbe propriul număr de mod, și exportul curbelor modale.
- În Easy HVSR: importul dispersiei și inversia combinată. Un singur profil Vs, coerent cu ambele măsurători.
Ce rămâne de reținut
- Un misfit mic nu certifică rezultatul. Arată că modelul este compatibil cu datele, nu că ar fi singurul. Întrebarea corectă este: câte alte modele ajung acolo?
- MASW singură este o problemă subdeterminată. Nu este o limitare a programului: este o proprietate a datelor. Niciun algoritm nu poate recupera informații pe care măsurătoarea nu le conține.
- O înregistrare HVSR în același punct costă cincisprezece minute și este exact informația care lipsește. Raportul dintre costul achiziției și reducerea incertitudinii este probabil cel mai bun disponibil în geofizica aplicată de suprafață.
- Modul trebuie identificat, nu presupus. Un spectru „curat” nu înseamnă automat un mod fundamental.
- Atenție la valorile apropiate de limitele categoriilor. 360 m/s separă categoria B de C: un rezultat de 350 sau 380 m/s obținut printr-o singură metodă este o decizie de proiectare sprijinită pe o incertitudine care nu a fost măsurată.
O notă metodologică
Cifrele din acest articol provin din date sintetice: profil cunoscut, curbe calculate, fără zgomot instrumental. Este o alegere deliberată — numai astfel se cunoaște răspunsul exact și se poate măsura eroarea.
Pe date reale situația este mai dificilă, nu mai ușoară: zgomot, efecte tridimensionale, vârfuri H/V de origine antropică. Non-unicitatea măsurată aici este, prin urmare, o estimare optimistă.
Analiza combinată MASW + HVSR este disponibilă în Easy MASW și Easy HVSR. Un ghid tehnic complet, cu procedura pas cu pas și recomandările practice pentru inversie, poate fi descărcat în format PDF: Analiza combinată MASW + HVSR — ghid.
Manuale online: help.geostru.io/masw · help.geostru.io/easyhvsr
