Development of a 3D Shear Wave Velocity Model for Metro Vancouver Considering Geological Heterogeneity and Spatial Correlation

ABSTRACT: Shear wave velocity (VS) is a critical soil property in seismic microzonation, reflecting soil stiffness and influencing seismic wave propagation and ground shaking. In Metro Vancouver, a three-dimensional (3D) geological model is developed using a comprehensive regional geodatabase compiled over 6 years from a wide range of datasets to produce Holocene post-glacial sediments and Pleistocene and older interglacial/glacial sediments VS variability. Passive-source seismic testing, including ambient vibration array (AVA) and microtremor horizontal-to-vertical spectral ratio (MHVSR) methods, was instrumental in delineating glacial and bedrock sub-topography. Then, spatial prediction of VS within the 3D geological model is accomplished to generate a 3D Vs model. Depth-related VS trends were removed to counter overburden stress effects. The normalized VS values were analyzed to study spatial variability within each geological unit. Using geostatistical modeling, VS values were predicted in 3D, addressing geological heterogeneity and preserving spatial correlation.

RÉSUMÉ: Dans la région métropolitaine de Vancouver, un modèle géologique tridimensionnel (3D) est développé à partir d'une base de données régionale complète, compilée sur six ans à partir d'un large éventail de données, afin de produire la variabilité de la VS des sédiments postglaciaires de l'Holocène et des sédiments interglaciaires/glaciaires plus anciens et du Pléistocène. Des essais sismiques à source passive, incluant les méthodes de réseau de vibrations ambiantes (AVA) et de rapport spectral horizontal/vertical des microtremors (MHVSR), ont joué un rôle déterminant dans la délimitation de la sous-topographie glaciaire et du substratum rocheux. La prédiction spatiale de la VS dans le modèle géologique 3D est ensuite réalisée afin de générer un modèle Vs 3D par méthode géostatistique. Les tendances de la VS liées à la profondeur ont été supprimées pour contrer les effets de la contrainte de recouvrement. Les valeurs normalisées de la VS ont été analysées pour étudier la variabilité spatiale au sein de chaque unité géologique.