JP2005344309A - 地盤の健全性評価装置、健全性評価方法、地盤の健全性評価プログラムおよび評価プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体 - Google Patents
地盤の健全性評価装置、健全性評価方法、地盤の健全性評価プログラムおよび評価プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】小型で簡便な装置を用いて短時間に地盤の健全性を評価する装置、健全性評価方法、地盤の健全性評価プログラムおよび評価プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記憶媒体を提供する。
【解決手段】本発明の地盤の健全評価装置1は、地盤の水平方向であるX、Y方向、鉛直方向であるZ方向の常時微動を測定する常時微動測定手段10と、該常時微動測定手段10が測定したX、Y、Z方向の常時微動測定データを入力するデータ入力手段31と、入力された該常時微動測定データを記憶する記憶手段32と、該記憶手段32に記憶した該常時微動測定データから地盤の卓越周期を算出し、予め定める地盤の卓越周期と地盤の健全性との関係から地盤の健全性データを算出する演算手段33と、該演算手段33が算出する地盤の健全性データを出力する出力手段34とを含み構成される。
【選択図】 図2
【解決手段】本発明の地盤の健全評価装置1は、地盤の水平方向であるX、Y方向、鉛直方向であるZ方向の常時微動を測定する常時微動測定手段10と、該常時微動測定手段10が測定したX、Y、Z方向の常時微動測定データを入力するデータ入力手段31と、入力された該常時微動測定データを記憶する記憶手段32と、該記憶手段32に記憶した該常時微動測定データから地盤の卓越周期を算出し、予め定める地盤の卓越周期と地盤の健全性との関係から地盤の健全性データを算出する演算手段33と、該演算手段33が算出する地盤の健全性データを出力する出力手段34とを含み構成される。
【選択図】 図2
Description
本発明は、地盤の健全性を評価するための地盤の健全性評価装置、健全性評価方法、地盤の健全性評価プログラム、および評価プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体に関する。
地盤のひび割れあるいは地盤のゆるみなどに基づく地盤の健全性を評価する方法として、従来から目視による観察が多く行われている。目視による観察は、地盤に亀裂、表層部の崩壊が発生しているか否かなどを観察することで行うものであるが、観察者の経験に頼る部分も多く、定量的な把握が十分に行えているとは言えない。また深層の変化は把握することができない。
土の硬軟、締まり具合または土層の構成を判定するための方法としては、たとえばJIS A1219−1995に規定される土の標準貫入試験方法がある。また地盤表層部の調査方法には、地盤工学会基準の簡易動的コーン貫入試験などがある。さらに土の静的貫入抵抗を測定し、その硬軟または締まり具合を判定するとともに、土層構造を把握することを目的とした試験方法には、JIS A1221−1995に規定されるスウエーデン式サウンディング試験方法がある。
また、光以外のさまざまな物理現象を仲介として、間接的に地盤の中の物理的性質と状態を地表から調査する物理探査技術も開発されている。物理探査技術には、地表付近または地中、水中で火薬などを用いて人工的に弾性波を発生させ、P波、あるいはS波の伝波状況を観測し、地盤の弾性波速度構造を解明する弾性波探査法や、岩石に含まれる鉱物の種類、鉱物粒子間の間隙を満たす水のイオン濃度や量あるいは温度などによって地層が異なった比抵抗をもつ性質を利用して、地盤の比抵抗構造を調べる電気探査法の一つである比抵抗法がある。さらに地盤振動を利用し地盤特性を求める常時微動測定法も物理探査技術の一つである。
常時微動測定法を利用した地盤特性の評価としては、地盤の液状化の判定に常時微動を利用する技術が開示されている(例えば特許文献1参照)。この技術は、地盤の常時微動を測定し、水平方向成分フーリエスペクトルに対する鉛直方向成分フーリエスペクトルのスペクトル比を算出し、スペクトル比が広い周波数帯域にわたって1を下回る地盤を液状化の発生する可能性の高い地盤と判断するものである。
また、常時微動測定法を利用した他の地盤特性の評価としては、盛土の地震被害危険度の判定に常時微動を利用する技術も開示されている(たとえば特許文献2)。この技術は盛土と盛土直下の地盤にセンサを設置し、常時微動を測定し盛土の振動スペクトルを盛土直下の振動スペクトルで除算することによりスペクトル比を求め、盛土の卓越振動数、増幅倍率、盛土の高さとせん断波速度とから、盛土の地震に対する危険度を求めるものである。
特開平7−3760号公報
特開平8−128030号公報
上記の標準貫入試験、動的貫入試験またはスウエーデン式サウンディング試験は、土の硬軟を調査し評価することに関しては適しているが、地盤の亀裂など、特に斜面地の地盤の健全性あるいは地盤の不安定性を評価する方法としては、十分とは言えない。
また、地盤の液状化判定、盛土の地震被害危険度の判定を物理探査技術である常時微動測定法を利用して行う技術は開示されているが、宅地、特に傾斜地にある宅地などの地盤の健全性を評価する方法は開示されておらず、簡便で短時間に地盤の健全性を評価することが可能な装置あるいは評価方法の開発が待たれている。
本発明の目的は、小型で簡便な装置を用いて短時間に地盤の健全性を評価する装置、健全性評価方法、地盤の健全性評価プログラムおよび評価プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体を提供することにある。
本発明は、地盤の常時微動を測定し地盤の健全性を評価する地盤の健全性評価装置であって、
地盤の水平方向であるX、Y方向、鉛直方向であるZ方向の常時微動を測定する常時微動測定手段と、
該常時微動測定手段が測定するX、Y、Z方向の常時微動測定データを入力するデータ入力手段と、
入力された該常時微動測定データを記憶する記憶手段と、
該記憶手段に記憶した該常時微動測定データから地盤の卓越周期を算出し、予め定める地盤の卓越周期と地盤の健全性との関係から地盤の健全性データを算出する演算手段と、
該演算手段が算出する地盤の健全性データを出力する出力手段と、
を含むことを特徴とする地盤の健全性評価装置である。
地盤の水平方向であるX、Y方向、鉛直方向であるZ方向の常時微動を測定する常時微動測定手段と、
該常時微動測定手段が測定するX、Y、Z方向の常時微動測定データを入力するデータ入力手段と、
入力された該常時微動測定データを記憶する記憶手段と、
該記憶手段に記憶した該常時微動測定データから地盤の卓越周期を算出し、予め定める地盤の卓越周期と地盤の健全性との関係から地盤の健全性データを算出する演算手段と、
該演算手段が算出する地盤の健全性データを出力する出力手段と、
を含むことを特徴とする地盤の健全性評価装置である。
また本発明で、前記演算手段は、地盤の健全性データを算出するときに、前記記憶手段に記憶した常時微動測定データ中にノイズが存在するか否か判断し、ノイズが存在すると判断した場合はノイズを除去し、ノイズを除去した常時微動測定データを用いて地盤の健全性データを算出することを特徴とする請求項1に記載の地盤の健全性評価装置である。
また本発明は、地盤の健全性を調査する対象場所を特定するための位置計測手段をさらに含み、
前期記憶手段は、該位置計測手段が測定する位置データを記憶し、
前記出力手段は、該位置データと健全性を調査する対象場所の地盤の健全性データとを関連づけて出力することを特徴とする請求項1または2に記載の地盤の健全性評価装置である。
前期記憶手段は、該位置計測手段が測定する位置データを記憶し、
前記出力手段は、該位置データと健全性を調査する対象場所の地盤の健全性データとを関連づけて出力することを特徴とする請求項1または2に記載の地盤の健全性評価装置である。
また本発明は、地盤の常時微動を測定し地盤の健全性を評価する地盤の健全性評価方法であって、
地盤の健全性を調査する対象場所の地盤の水平方向であるX、Y方向、鉛直方向であるZ方向の常時微動データを、予め定める時間測定するステッップと、
該常時微動測定データを記憶手段に記憶するステップと、
該記憶手段に記憶した該常時微動測定データから地盤の卓越周期を算出し、予め定める地盤の卓越周期と地盤の健全性との関係から地盤の健全性データを算出するステップと、
該地盤の健全性データを出力手段に出力するステップと、
を含むことを特徴とする地盤の健全性評価方法である。
地盤の健全性を調査する対象場所の地盤の水平方向であるX、Y方向、鉛直方向であるZ方向の常時微動データを、予め定める時間測定するステッップと、
該常時微動測定データを記憶手段に記憶するステップと、
該記憶手段に記憶した該常時微動測定データから地盤の卓越周期を算出し、予め定める地盤の卓越周期と地盤の健全性との関係から地盤の健全性データを算出するステップと、
該地盤の健全性データを出力手段に出力するステップと、
を含むことを特徴とする地盤の健全性評価方法である。
また本発明は、地盤の健全性を評価するためにコンピュータを、地盤の水平方向であるX、Y方向、鉛直方向であるZ方向の常時微動測定データを入力するデータ入力手段、
入力された該常時微動測定データを記憶する記憶手段、
該記憶手段に記憶した該常時微動測定データから地盤の卓越周期を算出し、予め定める地盤の卓越周期と地盤の健全性との関係から地盤の健全性データを算出する演算手段、
該演算手段の算出する地盤の健全性データを出力する出力手段、
として機能させるための地盤の健全性評価プログラムである。
入力された該常時微動測定データを記憶する記憶手段、
該記憶手段に記憶した該常時微動測定データから地盤の卓越周期を算出し、予め定める地盤の卓越周期と地盤の健全性との関係から地盤の健全性データを算出する演算手段、
該演算手段の算出する地盤の健全性データを出力する出力手段、
として機能させるための地盤の健全性評価プログラムである。
また本発明は、請求項5記載のプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体である。
本発明によれば、地盤の健全性評価装置は、地盤の常時微動を測定し地盤の健全性を評価する地盤の健全性評価装置であって、地盤の水平方向であるX、Y方向、鉛直方向であるZ方向の常時微動を測定する常時微動測定手段と、常時微動測定手段が測定したX、Y、Z方向の常時微動測定データを入力するデータ入力手段と、入力された常時微動測定データを記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶した常時微動測定データから地盤の卓越周期を算出し、予め定める地盤の卓越周期と地盤の健全性との関係から地盤の健全性データを算出する演算手段と、演算手段が算出する地盤の健全性データを出力する出力手段とを含み構成されるため、移動性に優れたコンパクトな装置で、短時間のうちに地盤の健全性を評価することができる。
また、本地盤の健全性評価装置は、データを記憶する記憶手段を備えるので、地盤の健全性評価の対象場所の健全性の経時変化を観察することができる。また、地盤の水平方向であるX、Y方向、鉛直方向であるZ方向の常時微動を測定する常時微動測定データに基づき、地盤の健全性を評価するので、地盤の健全性を評価するに必要なデータを比較的簡単に測定することができる。
さらに、本地盤の健全性評価装置は、記憶手段に記憶した該常時微動測定データから地盤の卓越周期を算出し、予め定める地盤の卓越周期と地盤の健全性との関係から地盤の健全性データを算出するので、目視で確認できないような地盤の内部の健全性を調査・評価することができる。
また本発明によれば、演算手段は、地盤の健全性データを算出するときに、記憶手段に記憶した常時微動測定データ中にノイズが存在するか否か判断し、ノイズが存在すると判断した場合はノイズを除去し、ノイズを除去した常時微動測定データを用いて地盤の健全性データを算出するので、精度の高い地盤の健全性の評価をすることができる。
また本発明によれば、地盤の健全性を調査する対象場所を特定するための位置計測手段をさらに含み、記憶手段は、位置計測手段が測定する位置データを記憶し、出力手段は、位置データと健全性を調査する対象場所の地盤の健全性データとを関連づけて出力することが可能なので、地盤の危険な個所を簡単に見つけることが可能となり、防災マップを作成することもできる。
また本発明によれば、地盤の健全性評価方法は、地盤の常時微動を測定し地盤の健全性を評価する地盤の健全性評価方法であるので、非破壊検査によって地盤の健全性を評価することができる。
また本発明によれば、記録したプログラムをコンピュータに読み取らせて、地盤の健全性を評価させることが可能なので、地盤の健全性の評価をコンピュータに実行させることができる。また本発明は、プログラムを記録した記録媒体であるので、記録媒体を介することによって、容易にプログラムをコンピュータに供給することができる。
図1は、本発明の実施の一形態としての地盤の健全性評価装置1の概略的な構成を示すブロック図である。また図2は、本発明の実施の一形態としての地盤の健全性の評価手順を示すフローチャートである。
地盤の健全性を評価する地盤の健全性評価装置1は、健全性を調査する対象場所の常時微動を測定し、これに基づき卓越周期を算出し地盤の健全性を評価する装置である。地盤の健全性評価装置1は、常時微動を測定する常時微動測定手段10、健全性を調査する対象場所を特定するための位置データを測定する位置計測手段20、および常時微動測定手段10、位置計測手段20からのデータを受け入れて、これをもとに対象地盤の健全性を評価するデータ処理装置30を含み構成される。
常時微動測定手段10は、健全性を調査する対象場所の水平方向(X、Y方向)、鉛直方向(Z方向)の常時微動を測定する測定するセンサー・装置などであり具体的にはサーボ型または導電型速度計、導電型加速度計、換振器または地震計などが該当する。常時微動とは、一般には感じることのできないごく微小な振動であり、その震源は波浪や風雨など自然現象によるものや、交通振動や工場振動などの人間活動に伴うものである。
位置計測手段20は、健全性を調査する対象場所の位置を計測し特定する測量に使用する機器などで、具体的には経度、緯度あるいは高度を計測するグローバルポジショニングシステム(以下GPSと略す)、トータルステーション、レーザスキャナなどがある。
データ処理装置30は、データを入力するデータ入力手段31、データ入力手段31を通じて入力されたデータを記憶する記憶手段32、記憶手段32に記憶されたデータに基づき地盤の健全性データを算出する演算手段33、および演算結果である地盤の健全性データを出力する出力手段34を含み構成される。具体的にはパーソナルコンピュータ、ワークステーション、メインフレームなどである。
データ入力手段31は、常時微動測定手段10たとえばサーボ型速度計からの常時微動測定データまたは位置計測手段20であるGPSからの位置データを入力するもので、マウス、キーボード、フレキシブルディスク読取機構、無線あるいは有線で送信されるデータを受信する受信部などが該当する。常時微動測定手段10からの常時微動測定データまたは位置計測手段20からの位置データの入力は、オフラインまたはオンラインのいずれであってもよく、オフラインの場合では、キーボードでデータを手動入力することもできる。また常時微動測定手段10からの常時微動測定データまたは位置計測手段20からの位置データをおのおのフレキシブルディスク、メモリカードなどに一度記憶させた後、これを読取装置で読取らせることでデータを入力することも可能である。
オンラインで常時微動測定データまたは位置データを入力する場合は、たとえばサーボ型速度計のデータ送信部とデータ処理装置30のデータ受信部を、ケーブルを用いて連絡させたり、または携帯電話、PHSなど無線でデータを送信することが可能なデータ送受信装置を利用することも可能である。
記憶手段32は、入力手段31から入力された常時微動測定データ、位置データあるいは地盤の健全性評価対象場所の地盤の卓越周期などを記憶するもので、固定ディスク、光磁気ディスク、コンパクトディスク、磁気テープ、DVDなどが該当する。このようにデータ処理装置30は、データを記憶する記憶手段32を備えるので、地盤の健全性評価の対象場所の健全性の経時変化を観察することができる。
演算手段33は、記憶手段32に記憶した常時微動測定データを読出し、地盤の健全性データを算出する。地盤の健全性データの算出は次の手順で行い、これらはプログラミングされ、データ処理装置30に格納され使用される。演算手段33は、常時微動測定データを記憶手段32から読出し、水平方向および鉛直方向のおのおののデータについて、ノイズがあるか否か判断する。ノイズがあると判断するとノイズがある部分のデータを除き、ノイズのない部分のデータを用いて水平方向及び鉛直方向のフーリエスペクトルをおのおの算出する。
算出した水平方向フーリエスペクトル(H)および鉛直方向フーリエスペクトル(V)からH/Vスペクトル比を算出し、H/Vスペクトル比が最大となるピーク周期を求める。ここではピーク周期を卓越周期とする。発明者は地盤の卓越周期と地盤の健全性の間には、一定の相関関係があること見出している。図3に本発明の地盤の卓越周期と地盤の健全性との関係を表したデータの一例を示す。図3中の被害の有無は、地震による被害の有無を表したもので、被害を受けた場所は地盤が不安定化しており卓越周期が長くなっていることがわかる。
演算手段33は、算出した卓越周期データを基に、地盤の卓越周期と地盤の健全性との関係から対象とする地盤の健全性データを算出する。このように演算手段33は、地盤の水平方向であるX、Y方向、鉛直方向であるZ方向の常時微動測定データに基づき、地盤の健全性データを算出するので、地盤の健全性を評価するに必要なデータを比較的簡単に測定することができる。
出力手段34は、演算手段が算出した地盤の健全性データなどを出力するもので、LCD、CRTなどのディスプレイ、プリンタなどがある。出力手段34は、演算手段33が算出した地盤の健全性データを出力する。このとき位置データをもとに地図を作成し地図上に測定した地盤の健全または非健全・不安定を出力させることもできる。
以上のように、本発明の実施の一形態としての地盤の健全性評価装置1は、位置計測手段20を備えているが、位置計測手段20は必ずしも必要ではなく、位置計測手段20を備えていなくても、地盤の健全性評価を行うことはできる。また、本発明の実施の一形態としての地盤の健全性評価装置1では、データ入力手段31、記憶手段32、演算手段33および出力手段34を含み構成されるデータ処理装置30は、必ずしも一体である必要はない。たとえば常時微動測定データまたは位置データを受信あるいは入力するデータ入力手段31および記憶手段32を備えるパーソナルコンピュータを現地に設置し、入力したデータを携帯電話などの無線通信手段を用いて演算手段33を備えるサーバに送信し、サーバで地盤の健全性データを算出し、サーバ上に結果を出力させることも可能である。さらにサーバが算出した地盤の健全性データを無線通信手段を通じて、現地のパーソナルコンピュータに送信し、現地のパーソナルコンピュータの表示手段であるCRTなどに表示することも可能である。
また、データ処理装置30としてコンピュータを使用する場合は、コンピュータをデータ入力手段31、記憶手段32、演算手段33および出力手段34として機能させるための地盤の健全性評価プログラムを記録媒体に記録することもできる。これにより記録したプログラムをコンピュータに読み取らせて、地盤の健全性データを算出させることが可能となる。またプログラムを記録した記録媒体を介することによって、容易に地盤の健全性評価プログラムをコンピュータに供給することができる。
本発明の地盤の健全性評価装置は、上記のように地盤の水平方向であるX、Y方向、鉛直方向であるZ方向の常時微動を測定する常時微動測定手段と、地盤の健全性データを算出するデータ処理装置とを含み構成することが可能なため、移動性に優れたコンパクトな装置で、短時間のうちに地盤の健全性を評価することができる。データ処理装置30には、パーソナルコンピュータを使用することも可能なため、地盤の健全性評価を低コストで実現することが可能である。
さらに、本地盤の健全性評価装置は、記憶手段に記憶した常時微動測定データから地盤の卓越周期を算出し、予め定める地盤の卓越周期と地盤の健全性との関係から地盤の健全性データを算出するので、目視で確認できないような地盤の内部の健全性を調査・評価することができる。
また、必要に応じて地盤の健全性を調査する対象場所を特定するための位置計測手段を含み、記憶手段は、位置計測手段が測定する位置データを記憶し、出力手段は、位置データと健全性を調査する対象場所の地盤の健全性データとを関連づけて出力することが可能なので、地盤の危険な個所を簡単に見つけることが可能となり、防災マップを作成することもできる。
次に、地盤の健全性の評価手順を図2のフローチャートに従い説明する。ステップS1からステップS12までの判断の組み合わせや順序は、一例を示すだけであり変更してもよいことはもちろんである。データ処理装置30などの電源が投入されて動作が開始される(ステップS0)。ステップS1で地盤の健全性を評価する対象場所に位置データを計測するための位置計測手段20を設置し、位置データを測定する。測定した位置データはデータ処理装置30の記憶手段32に記憶する。
地盤の健全性を評価する対象場所の位置データの計測が終了すると、引き続き予め定める対象場所に常時微動測定手段10を設置する(ステップS2)。常時微動測定手段10を水準器で水平に設置し、水平方向成分をNS−EW方向に合わせる。通常、水平方向をNS−EW方向に合わせて使用することが多いが、必ずしもNS−EW方向に合わせて使用する必要はない。常時微動測定手段の設置が終了すると、ステップS3で常時微動データの測定を開始し、水平方向(X、Y方向)および鉛直方向(Z方向)のデータを、データ処理装置30のデータ入力手段31を介してデータ処理装置30の記憶手段32に記憶する。常時微動データの測定は予め定める周期で、予め定める所定の時間行う。なお、ステップS1の位置計測手段20による位置データの計測とステップS2、S3の常時微動データの測定は、入れ替えれて地盤の健全性の評価を行ってもよい。
ステップS4で、常時微動データの測定が予め定める時間行われたか否か判断し、予め定める測定時間が終了したと判断すると、ステップS5で常時微動データのデータ処理装置30への取り込みを終了する。健全性を評価しようとするある対象場所の常時微動データの測定が終了すると、予め定めるすべての場所の常時微動データの測定が終了したか否かステップS6で判断し、すべての場所で測定が終了していないと判断すると、測定する場所を変更し、ステップS1〜ステップS6の操作を繰り返す。宅地の常時微動測定には、山側と谷側の2箇所で測定することが望ましい。
ここでは、常時微動測定データあるいは位置データを直接データ処理装置30の記憶手段32に記憶する手順を示しているけれども、必ずしも常時微動測定データあるいは位置データを直接データ処理装置32の記憶手段32に記憶させる必要はない。たとえば常備微動測定手段10の測定する常時微動測定データを、一度データ処理装置30の記憶手段32以外の記憶手段に記憶させ、これをデータ処理装置30のデータ入力手段31を介してデータ処理装置30の記憶手段32に記憶させてもよいことはもちろんである。
次にステップS7で、各測定場所で測定したおのおのの常時微動測定データを選定する操作を行う。常時微動データの選定は次の要領で行う。取得したデータの平均値を求め、平均値と各測定データとを比較する。このとき平均値に比べて偏差の大きいデータいわゆるノイズを含むデータは削除し、残った測定データを健全性の評価に利用する。このデータの選定は、各測定場所毎にX、Y、Z方向おのおのについて行う。ノイズは測定場所の周辺を通行する通行人の通行に伴う振動などによって発生する。
次にステップS8で選定した常時微動測定データを用いて、水平方向及び鉛直方向のフーリエスペクトルを求める。水平方向のフーリエスペクトルは、X方向及びY方向の2乗和の平方根を用いて算出した。水平方向のフーリエスペクトルはX方向またはY方向のいずれか一方向の常時微動の測定データを用いて算出することも可能ではあるが、精度の点からX、Y方向の平均値を用いた方が望ましい。なお本発明では、水平方向のフーリエスペクトルの算出に、X方向及びY方向の2乗和の平方根を用いて算出したけれども、この方法に限定されるものではない。
水平方向のフーリエスペクトル及び鉛直方向のフーリエスペクトルからステップS9でH/Vスペクトル比を算出する。H/Vスペクトル比は、水平方向のフーリエスペクトルの値を鉛直方向のフーリエスペクトルの値で除算した値である。H/Vスペクトル比を算出した後、H/Vスペクトル比から地盤の卓越周期を求める。卓越周期は、H/Vスペクトル比が最大となるピーク周期をいい、常法である最大値を求める手法などを用いて算出する。
次にステップS10で、地盤の健全性データの算出を行う。地盤の健全性データの算出は、予め定めた地盤の卓越周期と地盤の健全性との関係から算出する。地盤の健全性は地盤の卓越周期と密接な関係があることを発明者は、調査・実験結果に基づき見出している。図3は地盤の卓越周期と計測地点の正規化高さz/Hの関係を被害の有無をパラメータとして示した図である。縦軸の計測地点の正規化高さz/Hは、対象地点の標高zを尾根の標高Hで除算した値である。図3に示すように被害のあった場所では、卓越周期が長くなっていることがわかる。さらに卓越周期は尾根部、谷部および周辺低地部で異なることを発明者は見出している。
非健全な場所あるいは不安定な場所は健全な場所に比較して、卓越周期が長くなることから、地盤の健全性の評価は、尾根部ならば尾根部で何箇所か地盤の卓越周期を測定することで、その範囲内で相対的に危険な場所を算出ことができる。またデータを積み重ねることにより、卓越周期と地盤の健全性との関係が明確化され、ある卓越周期を超えるとその場所は非健全場所と判断することも可能となる。また、同一の場所の卓越周期を経時的に測定することで、健全性の経時変化を知ることが可能となる。次にステップS11で位置計測手段20で計測した位置データを基に地図の作成を行い、ステップS12で地図と関連付けて地盤の健全性データを出力手段34に表示する。
以上の地盤の健全性評価装置の評価手順では、位置計測手段を用いて対象場所の位置データを取得し、これをもとに表示手段に地図データと関連付けて地盤の健全性を表示したけれども、地図データは必ずしも必要ではない。また、本地盤の健全性評価の手順では、地盤の健全性を評価する手法として、各場所の地盤の卓越周期を算出し、これらを比較することでその範囲内で相対的に健全性の評価を行う例を示した。このために地盤の卓越周期を何ヶ所か測定する必要が生じるけれども、データの積み重ねによって卓越周期と地盤の健全性の相関関係がより明確になれば、必ずしも対象とする場所の周りで地盤の卓越周期を測定することなく、対象とする地盤の健全性を算出することができる。また同一地点の地盤の健全性を経時的に測定するような場合は、その地点の常時微動データのみ測定すればよいことは当然である。
以上のように、本発明の地盤の健全性評価方法は、地盤の常時微動を測定し地盤の健全性を評価する地盤の健全性評価方法であるので、非破壊検査によって地盤の健全性を評価することができる。
次に、地盤の健全性の評価の実施例を示す。位置データの計測である測量は、レーザースキャナを用いた測量および巻尺による簡易測量によって行った。使用したレーザスキャナの主な仕様は、測定範囲が350m(反射率4%)、800m(20%反射率)である。モデリング精度は3mm/100m、スキャン速度は毎秒2000点である。使用方法は、スキャナを水平に設置しデータ密度などを設定しスキャンした。ここでは500m程度離れた5箇所の位置から75mm間隔のデータ密度で測量を行った。スキャンに要した時間は1回5分程度であり1箇所につきスキャンする角度を変えて2〜3回、計9回スキャンを行った。スキャンされたデータは、レーザーが反射して戻ってくるまでの時間、点群データの受光強度、角度などからXYZの座標値を得た。座標原点は、日本測地系第3系による東経132°10′0″、北緯36°0′0″とした。
常時微動の測定には、サーボ型速度計、データ収録装置、地震記録装置用制御ソフトがインストールされたパソコンを使用した。今回使用したサーボ型速度計は、測定周波数範囲が0.1〜70Hz、最大測定範囲は±1kine、許容最大加速度は30Gであった。これをサブベースの上に水平2方向と鉛直方向の3体を固定し使用した。測定器はデータ収録装置と接続し、パソコンによって遠隔操作した。データ収録装置は、24bitのAD変換器が内蔵されており、3チャンネルをサンプリング周波数10、20、50、100、500Hzで1〜60分記録が可能である。常時微動データはデータ収録装置の記録媒体に記録し、そのデータを用いて地盤の健全性を算出した。
常時微動の測定は次の手順で行った。測定位置は、地盤の健全性を評価する対象場所であって測定器の設置が可能であり、周囲に立ち木やマンホールなど測定値に影響を与えると考えられるものがある場所を避けて測定位置を選定した。次に方位磁石を用い水平方向成分をNS−EW方向に合わせて常時微動測定装置を設置し、水準器を見ながら付属のレベルスクリューを調整して水平に調整した。各機器の電源をONとし、地震記録装置用制御ソフトを起動し、キャリブレーションを行った。その後、記録開始時刻、記録時間、サンプリング周波数を入力し、スケジュールの登録を行った。データ測定は、サンプリング周波数100Hzで20分間行った。
常時微動測定データのうち、ノイズが含まれているデータを除き、振幅が比較的安定している40.96秒間のデータを選定後、フーリエスペクトルを求め、バンド幅0.37HzのParzenWindowを施すことにより平滑化を行った。さらに、フーリエスペクトルの水平動と上下動の比、H/Vスペクトル比を算出した。ここで水平動についてはNS成分とEW成分の二乗和の平方根を用いた。図4に本発明の常時微動波形に含まれるノイズの一例を、図5に本発明の選択したデータを用いた常時微動の波形を示す。図6に本発明の水平方向のフーリエスペクトル、鉛直方向のフーリエスペクトル及びH/Vスペクトル比の算出結果の一例を示す。
このH/Vスペクトル比から地盤の卓越周期を推定し、各地盤の卓越周期を比較することで地盤の健全性を評価した。地図データと長周期化している卓越周期を関連付けて表示した本発明の地盤の健全性評価の図の一例を図7に示す。
1 地盤の健全性評価装置
10 常時微動測定手段
20 位置計測手段
30 データ処理装置
31 データ入力手段
32 記憶手段
33 演算手段
34 出力手段
10 常時微動測定手段
20 位置計測手段
30 データ処理装置
31 データ入力手段
32 記憶手段
33 演算手段
34 出力手段
Claims (6)
- 地盤の常時微動を測定し地盤の健全性を評価する地盤の健全性評価装置であって、
地盤の水平方向であるX、Y方向、鉛直方向であるZ方向の常時微動を測定する常時微動測定手段と、
該常時微動測定手段が測定するX、Y、Z方向の常時微動測定データを入力するデータ入力手段と、
入力された該常時微動測定データを記憶する記憶手段と、
該記憶手段に記憶した該常時微動測定データから地盤の卓越周期を算出し、予め定める地盤の卓越周期と地盤の健全性との関係から地盤の健全性データを算出する演算手段と、
該演算手段が算出する地盤の健全性データを出力する出力手段と、
を含むことを特徴とする地盤の健全性評価装置。 - 前記演算手段は、地盤の健全性データを算出するときに、前記記憶手段に記憶した前記常時微動測定データ中にノイズが存在するか否か判断し、ノイズが存在すると判断した場合はノイズを除去し、ノイズを除去した前記常時微動測定データを用いて地盤の健全性データを算出することを特徴とする請求項1に記載の地盤の健全性評価装置。
- 地盤の健全性を調査する対象場所を特定するための位置計測手段をさらに含み、
前期記憶手段は、該位置計測手段が測定する位置データを記憶し、
前記出力手段は、該位置データと健全性を調査する対象場所の地盤の健全性データとを関連づけて出力することを特徴とする請求項1または2に記載の地盤の健全性評価装置。 - 地盤の常時微動を測定し地盤の健全性を評価する地盤の健全性評価方法であって、
地盤の健全性を調査する対象場所の地盤の水平方向であるX、Y方向、鉛直方向であるZ方向の常時微動データを、予め定める時間測定するステッップと、
該常時微動測定データを記憶手段に記憶するステップと、
該記憶手段に記憶した該常時微動測定データから地盤の卓越周期を算出し、予め定める地盤の卓越周期と地盤の健全性との関係から地盤の健全性データを算出するステップと、
該地盤の健全性データを出力手段に出力するステップと、
を含むことを特徴とする地盤の健全性評価方法。 - 地盤の健全性を評価するためにコンピュータを、地盤の水平方向であるX、Y方向、鉛直方向であるZ方向の常時微動測定データを入力するデータ入力手段、
入力された該常時微動測定データを記憶する記憶手段、
該記憶手段に記憶した該常時微動測定データから地盤の卓越周期を算出し、予め定める地盤の卓越周期と地盤の健全性との関係から地盤の健全性データを算出する演算手段、
該演算手段の算出する地盤の健全性データを出力する出力手段、
として機能させるための地盤の健全性評価プログラム。 - 請求項5記載のプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004162533A JP2005344309A (ja) | 2004-05-31 | 2004-05-31 | 地盤の健全性評価装置、健全性評価方法、地盤の健全性評価プログラムおよび評価プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体 |
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Family Applications (1)
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JP2004162533A Pending JP2005344309A (ja) | 2004-05-31 | 2004-05-31 | 地盤の健全性評価装置、健全性評価方法、地盤の健全性評価プログラムおよび評価プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体 |
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KR101026123B1 (ko) | 2008-10-29 | 2011-04-05 | 주식회사 세코지오 | 전기비저항형 실시간 자동 모니터링시스템 |
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-
2004
- 2004-05-31 JP JP2004162533A patent/JP2005344309A/ja active Pending
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