JP2002148355A - 反射法探査による亀裂帯評価方法 - Google Patents

反射法探査による亀裂帯評価方法

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JP2002148355A JP2000339598A JP2000339598A JP2002148355A JP 2002148355 A JP2002148355 A JP 2002148355A JP 2000339598 A JP2000339598 A JP 2000339598A JP 2000339598 A JP2000339598 A JP 2000339598A JP 2002148355 A JP2002148355 A JP 2002148355A
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Toru Kuwabara
徹 桑原
Taku Kawanaka
卓 川中
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CHIKYU KAGAKU SOGO KENKYUSHO K
CHIKYU KAGAKU SOGO KENKYUSHO KK
Obayashi Corp
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CHIKYU KAGAKU SOGO KENKYUSHO K
CHIKYU KAGAKU SOGO KENKYUSHO KK
Obayashi Corp
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04Wave modes and trajectories
    • G01N2291/044Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects

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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 平面的にも深度的にも広範囲で高精度の岩盤
亀裂評価を簡便迅速かつ低コストにて可能とする亀裂帯
評価方法を提供する。 【解決手段】 亀裂帯評価の対象となる岩盤について反
射法探査を実施して反射データを測定あるいは同岩盤に
ついて予め測定済みの反射データを入手する反射データ
測定手順s111と、当該手順s111にて得られた反
射データを処理解析し岩盤中における反射面の特定を行
うデータ解析手順s113と、特定された反射面の存在
位置を岩盤中に存在する亀裂帯Fとして解析・特定する
亀裂帯特定手順s115とを実施する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は反射法探査を用いた
亀裂帯評価方法に関する。
【0002】
【従来の技術】地下構造物やトンネルを構築するに際し
て、あるいは単に地質状況を調査するに際して様々な岩
盤調査方法が採用されてきた。例えば、亀裂帯の評価を
行って岩盤の性状を確認する方法としてボーリング調査
がある。当該ボーリング調査は、コアサンプルを採取可
能な装置(例えばボーリング機械等)を調査エリアに配
して、対象岩盤について適宜ポイントにおけるコアサン
プル採取を行う方法であり、採取したコアサンプルは岩
盤から直接得られたものであるから実際の亀裂状況(頻
度、密度、方向性など)を反映して比較的明確に岩盤性
状を把握することができる。また、このようにして設け
られたボーリング孔にボアホールカメラを垂下しテレビ
映像を通じて孔壁観察を行うといった手法もとられてき
た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
亀裂帯評価方法は次に述べるような課題を有していた。
すなわち、ボーリング調査はその性質上、深度に応じて
コストが急激に上昇し、例えば地下100〜1000m
についての調査ともなれば極めて大きな調査コストが発
生するのは避けがたい。しかも、その調査エリアが平面
的に広範囲にわたる場合にはボーリングポイントを多数
設けてコストと作業時間の増大を招くか、あるいは限定
的にボーリングポイントを設けてコストを削減する一方
で低精度のデータしか測定出来ないこととなるか、どち
らにしても問題は調査コスト、調査時間、および測定精
度の全ての面について深刻である。
【0004】他方、堆積層における資源探査や地下構造
探査の分野では、弾性波探査法の一種である反射法と呼
ばれる手法が盛んに採用されてきた。この方法は調査領
域内外に地震計等の弾性波受信装置を適宜数備え付け、
他方、起振源より発せられた弾性波を前記地震計等で受
信し波形解析を行うことにより、地層境界面を把握する
ものである。この手法は広範な調査エリアについて比較
的地下深部まで簡便に地層調査を行える一方で、反射面
が不明確で連続性に乏しい岩盤における断層や節理面に
ついて高精度の調査結果を望むことは困難であった。
【0005】そこで、本発明はこのような従来の課題に
着目してなされたもので、平面的にも深度的にも広範囲
で高精度の岩盤亀裂評価を簡便迅速かつ低コストにて可
能とする亀裂帯評価方法を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明は上記目的を達
成するためになされたもので、未知岩盤における断層、
断層破砕帯、節理といった不連続面の分布状況を反射法
探査による探査結果を用いて予測する亀裂帯評価方法で
あって、亀裂帯評価の対象となる岩盤について反射法探
査を実施して反射データを測定あるいは同岩盤について
予め測定済みの反射データを入手する反射データ測定手
順と、当該手順にて得られた反射データを処理解析し岩
盤中における反射面の特定を行うデータ解析手順と、特
定された反射面の存在位置を岩盤中に存在する亀裂帯と
して解析・特定する亀裂帯特定手順とからなることを特
徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。図1は
本発明の反射法探査による亀裂帯評価方法を示す流れ図
であり、図2は一般的な反射法探査を用いた際の測定状
況を示す説明図である。ここでは、例えば所定エリアの
地表下における岩盤性状を断層や節理といった不連続面
に着目して測定・評価する場合を想定する。本発明によ
れば岩盤中に存在する不連続面たる亀裂帯を的確に把握
することが可能となる。その手順としては、評価対象岩
盤もしくは領域を特定することから始まる(ステップs
110)。評価対象が決まれば反射法探査を実施して反
射データを測定する(ステップs111)。
【0008】この反射法探査としては例えば図2に示す
ような反射法や図3に示すようなVSP探査法が挙げら
れる。いずれにしても弾性波を起振源20より発生さ
せ、亀裂帯や地層面で反射されたかかる弾性波を受振器
21にて測定するものであり、弾性波速度や応答時間等
を考慮してそのデータ解析が行われる。実際には、連続
的もしくは断続的に弾性波を発生させる重錘落下装置、
打撃装置またはバイブレータなどの起振源20を地表G
に配置し弾性波を発振する。
【0009】例えば、重錘落下装置や打撃装置は、パル
ス状の衝撃波を発震し、バイブレータは振動数が連続変
化するスイープ波を発震することが可能で、打撃装置に
ついては、加圧板に連結された打撃装置の角度を斜め方
向に変更することでP波とS波の発震が可能である。一
方、バイブレータは振動を鉛直下方に発生させて主にP
波を、また振動を水平方向に発生させてS波を発震す
る。VSP探査法では上記の起振源20の他に探査孔3
1内に坑内受振器32をクレーン車33を介して吊下し
適宜深度にて反射波を受振する。そして検層車34や測
定車35をもってデータ処理を行う構成となっている。
受振器としては、水平動2成分と上下動1成分の計3成
分を観測可能な地震計等が用いられる。
【0010】前記各種起振源20により発振された弾性
波に対する反射波は、断層や節理などの亀裂帯F(およ
び地層境界面C)からの多数の反射波が重ね合わされた
かたちで地表G(もしくは探査坑31内)にて観測され
る(ステップs112)。このような弾性波測定により
受振器21等が受振した反射波は、波形信号として増幅
器等に伝送され適宜レベルにまで増幅され、その後、輻
輳する不要な波形を除去したり、受振器21までの応答
時間と弾性波速度とで反射面の存在位置を解析する(ス
テップs113)。この処理においては各種演算処理が
コンピュータなどにより行われ、解析結果が画像表示さ
れると好適である。
【0011】ここで得られた解析結果の一例が図4に示
す反射面の解析記録である。この実施例では平面的に縦
横50m×200mの範囲について深度1000mまで
の解析記録例を示している。なお縦軸が標高で横軸は平
面距離である。図4中における反射面40は色調の濃い
帯となって表示されており、視覚的にも亀裂帯の存在を
明らかにしている。亀裂帯評価を行う際にはこの反射面
40を認識することで容易に亀裂帯の存在位置を推認・
特定することが可能なのである(ステップs114)。
【0012】図5は反射面40の解析記録から特定した
亀裂帯Fの分布とRQD値および反射波形との関係を示
す説明図である。以上のステップにて評価対象エリアに
存在する反射面40の分布が特定された後、特定された
当該反射面40の存在位置を岩盤中に存在する亀裂帯F
の底面Fbとして特定する(ステップs115)。ここ
では検証のため反射法探査を行った同エリアに対し実際
にボーリングを行って当該エリアにおける岩盤のRQD
値の測定を行っている。図5においてはRQD値分布と
反射波形との関係が顕著に相関を示している。つまり、
反射波形が紙面右方に凸となっている深度において、R
QD値は下降を始めるしきい値となっているのである。
このことより反射面(反射波形の凸部深度)は亀裂帯F
の底部Fbであると推定することができ、また、反射波
形の大小により亀裂帯Fの疎密状況も比較することが可
能である。本実施例において、岩盤中を伝播する反射波
の周波数特性により反射面は亀裂帯Fの底部に対応する
が、反射面が亀裂帯Fのどの部位に反応するかは岩盤毎
の周波数特性により変化する。
【0013】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の反
射法探査による亀裂帯評価方法は、未知岩盤における断
層、断層破砕帯、節理といった不連続面の分布状況を反
射法探査による探査結果を用いて予測する亀裂帯評価方
法であって、亀裂帯評価の対象となる岩盤について反射
法探査を実施して反射データを測定あるいは同岩盤につ
いて予め測定済みの反射データを入手する反射データ測
定手順と、当該手順にて得られた反射データを処理解析
し岩盤中における反射面の特定を行うデータ解析手順
と、特定された反射面の存在位置を岩盤中に存在する亀
裂帯として解析・特定する亀裂帯特定手順とからなるこ
とを特徴とする。
【0014】したがって本発明によれば、従来のボーリ
ング調査が抱えていた極めて大きな調査コストが発生し
評価に時間がかかる問題や、他方限定的なボーリングに
よりコスト圧縮等を図っても低精度のデータ測定しか出
来ないといった問題を完全に解消できる。本発明では従
来は岩盤における亀裂帯評価に用いられることがなかっ
た反射法を適宜に応用することで、広範な調査エリアに
ついて比較的地下深部まで簡便に高精度の亀裂調査を行
える。元来反射法は、地下1000m程度の深部につい
ても調査は容易に行える手法であり、地上での評価対象
エリアも数km四方と広範に設定できる。つまり起振源
を測定毎に適宜移動させていくことで広範囲にわたる高
精度の亀裂評価を低コストの下で迅速に行えるのであ
る。この亀裂評価に際して得られた亀裂帯は、岩盤工学
におけるRQD値の分布とも相関するため従来手法等に
よる計測データとのリンクも容易に図ることができ亀裂
帯の指標とも成りうる。
【0015】しかして、平面的にも深度的にも広範囲で
高精度の岩盤亀裂評価を簡便迅速かつ低コストにて可能
とする亀裂帯評価方法を提供可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の反射法探査による亀裂帯評価方法の手
順を示す流れ図である。
【図2】反射法探査を用いた際の測定状況を示す説明図
である
【図3】反射法探査としてVSP探査を用いた際の測定
状況を示す説明図である。
【図4】反射データから得られた反射面の解析記録を示
す説明図である
【図5】反射面の解析記録から特定した亀裂帯の分布と
RQD値および反射波形との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
s111 反射データ測定手順 s113 データ解析手順 s115 亀裂帯特定手順
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川中 卓 東京都文京区大塚1丁目5番21号 株式会 社地球科学総合研究所内 Fターム(参考) 2G047 AA10 BA03 CA03 CB01 EA08 EA09 EA16 GF04 GG36 2G064 AA00 AB09 AB21

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 未知岩盤における断層、断層破砕帯、節
    理といった不連続面の分布状況を反射法探査による探査
    結果を用いて予測する亀裂帯評価方法であって、亀裂帯
    評価の対象となる岩盤について反射法探査を実施して反
    射データを測定あるいは同岩盤について予め測定済みの
    反射データを入手する反射データ測定手順と、当該手順
    にて得られた反射データを処理解析し岩盤中における反
    射面の特定を行うデータ解析手順と、特定された反射面
    の存在位置を岩盤中に存在する亀裂帯として解析・特定
    する亀裂帯特定手順とからなることを特徴とする反射法
    による亀裂帯評価方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103713332A (zh) * 2013-12-26 2014-04-09 广西华锡集团股份有限公司 一种裂隙岩体巷道轴线走向确定方法
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CN110414073A (zh) * 2019-07-04 2019-11-05 中国神华能源股份有限公司神朔铁路分公司 隧道的状态评估方法、装置、计算机设备及存储介质

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