JP2015203591A - Shear band rigidity calculation method and measurement device for shear band rigidity calculation - Google Patents

Shear band rigidity calculation method and measurement device for shear band rigidity calculation Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for calculating rigidity of a shear band in a sample.SOLUTION: The method for calculating rigidity of a shear band in a sample includes: a step of setting a sample in a first measurement device in which a distance between a shear wave oscillating bender element and a shear wave receiving bender element is a first distance (W); a step of forming a shear band in the sample set in the first measurement device; a step of measuring a first time (T) till when a shear wave oscillated by the shear wave oscillating bender element reaches the shear wave receiving bender element in the sample in which the shear band is formed and which is set in the first measurement device; and a step of setting the sample in a second measurement device in which a distance between a shear wave oscillating bender element and a shear wave receiving bender element is a second distance (W) different from the first distance.

Description

本発明は、試料中のせん断帯における剛性を算出するせん断帯剛性算出方法、及び、試料中のせん断帯における剛性を算出するのに好適なせん断帯剛性算出用測定装置に関する。   The present invention relates to a shear band stiffness calculation method for calculating the stiffness in a shear band in a sample, and a shear band stiffness calculation measuring apparatus suitable for calculating the stiffness in a shear band in a sample.

一面せん断試験で土試料中に生じるせん断帯は、せん断の進展に応じてその構造や形状が変化し、土の強度特性にも大きな影響を及ぼすことから、土のせん断メカニズム解明の観点からその発生挙動についての研究が進められている。   The shear band generated in the soil sample in the single-sided shear test changes its structure and shape with the progress of shearing, and has a great influence on the strength characteristics of the soil. Research on behavior is underway.

また、土試料に関し、ベンダーエレメントを用いることにより、試料中を伝搬するS波の速度を測定する方法が知られている。例えば、特許文献1(特開2004−53586号公報)には、地盤改良の実施工に先立ち、評価対象の地盤特性と同等仕様の供試体を作成し、該供試体に対してせん断波速度と強度とを求める室内試験を行ってせん断波速度と強度との関係を定式化し、求めた回帰曲線に、実施工が進行する地盤に設置したベンダーエレメントを用いて求めたせん断波速度の測定結果を適用して原位置での地盤強度を推定することを特徴とする地盤特性の評価方法が開示されている。
特開2004−53586号公報
Also, a method for measuring the velocity of the S wave propagating through the sample by using a bender element is known for the soil sample. For example, in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-53586), prior to the implementation of the ground improvement, a specimen having the same specifications as the ground characteristics to be evaluated was prepared, and the shear wave velocity and the specimen were measured. We conducted a laboratory test to determine the strength, formulated the relationship between shear wave velocity and strength, and obtained the shear curve velocity measurement results obtained using the bender element installed on the ground where the work was conducted in the calculated regression curve. A ground property evaluation method is disclosed which is applied to estimate the ground strength at an original position.
JP 2004-53586 A

地すべりを数値解析で予測・評価する際にも、想定されるせん断帯の剛性の物性値の設定が大きな課題となるが、その試験法は確立していないのが現状である。   When predicting / evaluating landslides by numerical analysis, setting the assumed physical property value of the shear band rigidity is a major issue, but the test method has not been established.

剛性については検討例も少なく、周辺地盤の剛性を機械的に、例えば1/10倍、1/100倍に落として設定するなどの方法が用いられている。   There are few examples of studies on the rigidity, and a method of setting the rigidity of the surrounding ground mechanically, for example, by reducing it to 1/10 times or 1/100 times is used.

本発明は、せん断帯の剛性を、試料中のせん断帯における剛性を算出するせん断帯剛性算出方法及び、試料中のせん断帯における剛性を算出するのに好適なせん断帯剛性算出用測定装置を提供することを目的とする。   The present invention provides a shear band rigidity calculation method for calculating the rigidity of a shear band in a sample, and a shear band rigidity calculation measuring apparatus suitable for calculating the rigidity of a shear band in a sample. The purpose is to do.

この発明は、上記のような課題を解決するものであって、請求項1に係る発明は、試料中のせん断帯における剛性を算出するせん断帯剛性算出方法であって、せん断波発振用ベンダーエレメントとせん断波受振用ベンダーエレメントとの間の距離が第1距離である第1測定装置に試料を設定する工程と、前記第1測定装置に設定された試料にせん断帯を形成する工程と、せん断帯が形成された前記第1測定装置に設定された試料中で、せん断波発振用ベンダーエレメントによって発振したせん断波がせん断波受振用ベンダーエレメントに到達するまでの第1時間を測定する工程と、せん断波発振用ベンダーエレメントとせん断波受振用ベンダーエレメントとの間の距離が、前記第1距離と異なる第2距離である第2測定装置に試料を設定する工程と、前記第2測定装置に設定された試料にせん断帯を形成する工程と、せん断帯が形成された前記第2測定装置に設定された試料中で、せん断波発振用ベンダーエレメントによって発振したせん断波がせん断波受振用ベンダーエレメントに到達するまでの第2時間を測定する工程と、前記第1距離と、前記第2距離と、前記第1時間と、前記第2時間と、試料のせん断帯の厚さとに基づいて、試料中のせん断帯における剛性を算出することを特徴とする。   The present invention solves the above-mentioned problems, and the invention according to claim 1 is a shear band rigidity calculating method for calculating the rigidity in a shear band in a sample, comprising a bending element for shear wave oscillation And a step of setting a sample in a first measuring device having a first distance between the first and second shear wave receiving bender elements, a step of forming a shear band on the sample set in the first measuring device, and shearing Measuring a first time until the shear wave oscillated by the shear wave oscillation bender element reaches the shear wave reception bender element in the sample set in the first measurement device in which the band is formed; A sample is set in the second measuring apparatus in which the distance between the shear wave oscillating bender element and the shear wave receiving bender element is a second distance different from the first distance. In addition, the step of forming a shear band on the sample set in the second measuring device, and the sample set in the second measuring device in which the shear band was formed oscillated by the bender element for shear wave oscillation A step of measuring a second time until the shear wave reaches the shear wave receiving bender element, the first distance, the second distance, the first time, the second time, and the shearing of the sample The rigidity of the shear band in the sample is calculated based on the thickness of the band.

また、請求項2に係る発明は、せん断波発振用ベンダーエレメントとせん断波受振用ベンダーエレメントとの間の距離が第1距離である第1測定装置と、せん断波発振用ベンダーエレメントとせん断波受振用ベンダーエレメントとの間の距離が、前記第1距離と異なる第2距離である第2測定装置と、からなることを特徴とするせん断帯剛性算出用測定装置である。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a first measuring device in which a distance between a shear wave oscillation bender element and a shear wave reception bender element is a first distance, a shear wave oscillation bender element, and a shear wave reception. And a second measuring device having a second distance that is different from the first distance, and a measuring device for calculating shear band rigidity.

また、請求項3に係る発明は、請求項2に記載のせん断帯剛性算出用測定装置において、せん断波発振用ベンダーエレメントとせん断波受振用ベンダーエレメントとが、異なる円筒部材に設けられることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the shear band rigidity calculation measuring device according to the second aspect, the shear wave oscillation bender element and the shear wave receiving bender element are provided in different cylindrical members. And

また、請求項4に係る発明は、請求項3に記載のせん断帯剛性算出用測定装置において、前記円筒部材が透明な素材からなるであることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the shear band rigidity calculation measuring device according to the third aspect, the cylindrical member is made of a transparent material.

本発明に係るせん断帯剛性算出方法によれば、試料中のせん断帯における剛性を定量的に算出することが可能となる。   According to the shear band rigidity calculating method according to the present invention, the rigidity in the shear band in the sample can be quantitatively calculated.

また、本発明に係るせん断帯剛性算出用測定装置によれば、簡便に試料中のせん断帯における剛性を算出することが可能となる。   Moreover, according to the measuring apparatus for shear band rigidity calculation according to the present invention, the rigidity in the shear band in the sample can be easily calculated.

本発明に係るせん断帯剛性算出方法で好適に用い得る測定装置1の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the measuring apparatus 1 which can be used suitably with the shear band rigidity calculation method based on this invention. ベンダーエレメントを用いた測定状況の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the measurement condition using a vendor element. ベンダーエレメントの原理を説明する図である。It is a figure explaining the principle of a vendor element. 本発明に係るせん断帯剛性算出方法における測定工程を説明する図である。It is a figure explaining the measurement process in the shear zone rigidity calculation method concerning the present invention. 試料中のせん断帯でない箇所におけるせん断波速度V、及び、試料中のせん断帯におけるせん断波速度VSBを求める原理を説明する図である。It is a figure explaining the principle which calculates | requires the shear wave velocity V in the location which is not a shear band in a sample, and the shear wave velocity VSB in the shear band in a sample. W=W1である測定装置1による測定の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of the measurement by the measuring apparatus 1 which is W = W1. W=W2である測定装置1による測定の様子を示す図である。W is a diagram showing a state of measurement by the measuring apparatus 1 is = W 2. W=W1、W=W2である2つの測定装置1によって、特定される1次関数を示す図である。By W = W 1, W = W 2 2 one measuring device 1 is a diagram showing the primary functions specified. 本発明の他の実施形態に係るせん断帯剛性算出方法を説明する図である。It is a figure explaining the shear zone rigidity calculation method concerning other embodiments of the present invention.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図1は本発明に係るせん断帯剛性算出方法で好適に用い得る測定装置1の概要を示す図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an outline of a measuring apparatus 1 that can be suitably used in the shear band rigidity calculating method according to the present invention.

測定装置1は、土試料のホルダーとして、2つの円筒部材10を有している。円筒部材10は、外周筒部15の両端に、有底端部11と、開口端部12とが設けられた構造をしており、有底端部11には、せん断波発振用ベンダーエレメントS、又は、せん断波受振用ベンダーエレメントS'が片持ち支持された状態で取り付けられている。なお、円筒部
材10が合成樹脂のアクリルなどの透明な素材からなると、せん断帯の厚さを確認する際に便利がよい。
The measuring apparatus 1 has two cylindrical members 10 as holders for the soil sample. The cylindrical member 10 has a structure in which a bottomed end portion 11 and an open end portion 12 are provided at both ends of the outer peripheral cylindrical portion 15, and the bottomed end portion 11 has a shear wave oscillation bender element S. Alternatively, the bending element S 'for shear wave reception is attached in a cantilevered state. In addition, when the cylindrical member 10 consists of transparent materials, such as a synthetic resin acrylic, it is convenient when confirming the thickness of a shear band.

せん断波発振用ベンダーエレメントSには、発振リード線120が取り付けられており、それぞれのベンダーエレメントに独立して電圧を印加することができるようになっている。また、せん断波受振用ベンダーエレメントS'には、受振リード線220が取り付け
られており、それぞれのベンダーエレメントで発生する電圧を取り出すことができるようになっている。
発振側のせん断波発振用ベンダーエレメントSには、パラレル型(並列結線)のものを、また、受振側のせん断波受振用ベンダーエレメントS'にはシリーズ型(直列結線)のも
のをもちいることがより好ましい。
Oscillation lead wires 120 are attached to the shear wave oscillating bender element S so that a voltage can be independently applied to each bender element. Further, a vibration receiving lead wire 220 is attached to the shear wave receiving bender element S ′ so that a voltage generated in each bender element can be taken out.
For the bender element S for shear wave oscillation on the oscillation side, use a parallel type (parallel connection), and for the reception side shear wave reception bender element S ′, use a series type (series connection). Is more preferable.

これは、ベンダーエレメントには、圧電セラミックの貼り合わせ方によって、パラレル型(並列結線)とシリーズ型(直列結線)があり、分極方向が同一方向となるように貼り合わせたパラレル型の場合、同じ印加電圧に対して、分極方向が180度異なる方向に貼り合わせたシリーズ型よりも大きく振動する特性を有しているため発振用に好適であり、一方、シリーズ型の場合、同じ振動に対してパラレル型よりも生じる電圧が高くなるので受振側に好適だからである。   This is the same when the bender element is parallel type (parallel connection) and series type (series connection), depending on how the piezoelectric ceramic is bonded, and the parallel type where the polarization directions are the same. It is suitable for oscillation because it has a characteristic that it vibrates more greatly than the series type in which the polarization direction is 180 degrees different from the applied voltage. On the other hand, the series type is suitable for the same vibration. This is because the voltage generated is higher than that of the parallel type and is suitable for the receiving side.

せん断波発振用ベンダーエレメントS、せん断波受振用ベンダーエレメントS'の概要
について、図2を参照して説明する。
The outline of the shear wave oscillation bender element S and the shear wave receiving bender element S ′ will be described with reference to FIG.

ベースエレメントとは、圧電セラミックの薄板を2枚貼り合わせた振動子52の呼称であり、土などの試料中の弾性波速度測定を目的として使用される。   The base element is a name of the vibrator 52 in which two piezoelectric ceramic thin plates are bonded together, and is used for the purpose of measuring an elastic wave velocity in a sample such as soil.

ベンダーエレメントで用いられる圧電セラミックの材質としては、通称PZTと呼ばれ、一般に強誘電体のチタン酸鉛(PbTiO3)と反強誘電体のジルコン酸鉛(PbZr
3)の固溶体で成分は[Pb(Zr−Ti)O3]である。
The material of the piezoelectric ceramic used in the bender element is commonly called PZT and is generally a ferroelectric lead titanate (PbTiO 3 ) and an antiferroelectric lead zirconate (PbZr).
The component is [Pb (Zr-Ti) O 3 ] in a solid solution of O 3 ).

上記のような圧電セラミックは、高電界印加により結晶軸の方向を特定の方向に揃える分極処理を行うと圧電性を発現する。分極処理を施された圧電セラミックは、応力を加えると電気分極を生じ電界が発生し(正効果)、逆に電界を加えて電気分極を起こさせるとひずみが生じる(逆効果)特性を有している。   The piezoelectric ceramic as described above exhibits piezoelectricity when a polarization process is performed in which the direction of the crystal axis is aligned in a specific direction by applying a high electric field. Piezoelectric ceramics that have undergone polarization treatment have the property that when electric stress is applied, an electric field is generated and an electric field is generated (positive effect), whereas when electric field is applied to cause electric polarization, distortion occurs (inverse effect). ing.

ベンダーエレメントは厚み方向に分極された圧電セラミックを弾性補強、かつ電極の役割を果たすニッケルやリン青銅のシム材の両面に貼り合わせた構造となっている。また、圧電セラミックの表面には銀電極やニッケル電極がコーティングされている。さらに、防水・絶縁のためにエポキシ樹脂などコーティングが施されている。   The bender element has a structure in which piezoelectric ceramics polarized in the thickness direction are bonded to both sides of a nickel or phosphor bronze shim material that elastically reinforces and serves as an electrode. The surface of the piezoelectric ceramic is coated with a silver electrode or a nickel electrode. Furthermore, a coating such as epoxy resin is applied for waterproofing and insulation.

図1において、信号発生部150は、せん断波発振用ベンダーエレメントSに印加する電圧を発生する、例えば、ファンクションジェネレータなどである。また、せん断波受振用ベンダーエレメントS'からの出力は、直流アンプなどの信号増幅部270で増幅され
、データログ機能付きオシロスコープなどのデータ取得部280によって記録される。また、データ取得部280では、信号発生部150で出力された信号を記録するようにしておいてもよい。
In FIG. 1, a signal generator 150 is, for example, a function generator that generates a voltage to be applied to a shear wave oscillation bender element S. The output from the shear wave receiving bender element S ′ is amplified by a signal amplifying unit 270 such as a DC amplifier and recorded by a data acquiring unit 280 such as an oscilloscope with a data log function. In addition, the data acquisition unit 280 may record the signal output from the signal generation unit 150.

図2は、上記のようなベンダーエレメントを利用した地盤のせん断波速度の測定方法の一例を示している。また、図3はベンダーエレメントの原理を説明する図である。図2に示したように、ベンダーエレメント50S、50Rを所定距離Lだけ離れた地盤内に埋設し、一方のベンダーエレメント50SからS波を発信させ、もう他方のベンダーエレメント50RでS波を受信し、そのベンダーエレメント間の距離LをS波の伝搬時間(遅延時間)で除すことにより、対象試料中のせん断波速度Vsを算定するものである。   FIG. 2 shows an example of a method for measuring the shear wave velocity of the ground using the bender element as described above. FIG. 3 is a diagram for explaining the principle of the vendor element. As shown in FIG. 2, the vendor elements 50S and 50R are embedded in the ground separated by a predetermined distance L, an S wave is transmitted from one vendor element 50S, and an S wave is received by the other vendor element 50R. The shear wave velocity Vs in the target sample is calculated by dividing the distance L between the bender elements by the propagation time (delay time) of the S wave.

すなわち、この埋設されたベンダーエレメント50が試料から所定の振動を受けて片持ち梁が変位する(撓む)と、圧電効果によりその変位方向(図3:素子内矢印方向)に電気分極が生じ、その先端撓み量(u)に比例した電圧(V)が、撓み方向に応じた極性を伴って発生する。したがって、同一形状のベンダーエレメント50を、振動子52同士が対向するように試料内に配置し、一方のベンダーエレメント50の振動子52Sを発振部
とし、他方のベンダーエレメント50の振動子52Rを受振部とし、両者間の試料を媒体として波動(S波)を伝播させ、この2つの振動子52S、52R間の距離に対して波動の到達時間を求めることで、この試料位置でのせん断波速度(Vs)を算出することがで
きる。なお、図3各図では振動子52の先端52b近傍に接続するように回路が示されているが、実際には電源からのリード線は片持ち支持部内で振動子52の端子(図示せず)に接続されている。
That is, when the embedded bender element 50 receives a predetermined vibration from the sample and the cantilever is displaced (bends), electric polarization occurs in the displacement direction (FIG. 3: arrow direction in the element) due to the piezoelectric effect. A voltage (V) proportional to the tip deflection amount (u) is generated with a polarity corresponding to the deflection direction. Therefore, the bender element 50 having the same shape is arranged in the sample so that the vibrators 52 face each other, the vibrator 52S of one bender element 50 is used as an oscillating portion, and the vibrator 52R of the other bender element 50 is received. And a wave (S wave) is propagated using the sample between the two as a medium, and the arrival time of the wave is obtained with respect to the distance between the two vibrators 52S and 52R, whereby the shear wave velocity at the sample position is obtained. (Vs) can be calculated. In each of FIGS. 3A and 3B, the circuit is shown so as to be connected to the vicinity of the tip 52b of the vibrator 52. However, in reality, the lead wire from the power source is connected to the terminal (not shown) of the vibrator 52 within the cantilever support. )It is connected to the.

なお、ベンダーエレメントの発振周波数はその自由端長の二乗に反比例するので、試料の剛性を考慮して自由端長(片持ち支持部からベンダーエレメント先端部までの長さ)を設定することにより、データ取得に最適な発振周波数を選択する。   Since the oscillation frequency of the bender element is inversely proportional to the square of its free end length, by setting the free end length (the length from the cantilever support to the bender element tip) in consideration of the rigidity of the sample, Select the optimal oscillation frequency for data acquisition.

以上のように構成される測定装置1によって、せん断帯の剛性算出のための測定工程を図4に基づいて説明する。図4(A)乃至(D)は、測定装置1による測定手順を順次模式的に図示したものである。なお、図4においては、測定装置1の2つの円筒部材10や、せん断波発振用ベンダーエレメントS、せん断波受振用ベンダーエレメントS'などを
模式的に示すに留めている。
A measuring process for calculating the rigidity of the shear band by the measuring apparatus 1 configured as described above will be described with reference to FIG. 4A to 4D schematically show the measurement procedure by the measuring apparatus 1 in order. In FIG. 4, the two cylindrical members 10 of the measuring apparatus 1, the shear wave oscillation bender element S, the shear wave reception bender element S ′, and the like are schematically shown.

せん断帯の剛性算出のための測定工程においては、まず図4(A)に示さる空の2つの円筒部材10に、図4(B)に示すように、せん断帯の剛性を算出しようとする土試料を充填する。次に、図4(C)に示すように、2つの円筒部材10に応力をかけて、せん断帯を発生させる。続いて、図4(D)に示すように、信号発生部150によって、せん断波発振用ベンダーエレメントSを発振し、せん断波受振用ベンダーエレメントS'で受振
することで、データ取得部280でデータの記録を行う。
In the measurement process for calculating the rigidity of the shear band, first, an attempt is made to calculate the rigidity of the shear band as shown in FIG. 4 (B) for the two empty cylindrical members 10 shown in FIG. 4 (A). Fill the soil sample. Next, as shown in FIG. 4C, stress is applied to the two cylindrical members 10 to generate shear bands. Subsequently, as shown in FIG. 4D, the signal generator 150 oscillates the shear wave oscillating bender element S and receives the shear wave receiving bender element S ′. Record.

ここで、せん断波発振用ベンダーエレメントSと、せん断波受振用ベンダーエレメントS'との間の距離をW、また、せん断帯の厚さをWSB、試料中のせん断帯でない箇所にお
けるせん断波速度をV、試料中のせん断帯におけるせん断波速度をVSBと、せん断波発振用ベンダーエレメントSからせん断波受振用ベンダーエレメントS'までのせん断波の到
達時間をTとすると、図4(D)に示す模式図から、下式(1)の関係があることがわかる。
Here, the distance between the shear wave oscillating bender element S and the shear wave receiving bender element S ′ is W, the thickness of the shear band is W SB , and the shear wave velocity in the sample is not the shear band. the V, and the shear wave velocity V SB at a shear zone in the sample, if the arrival time of the shear wave from shear wave oscillating bender element S to the bender element S 'for shear wave geophone is T, FIG. 4 (D) It can be seen from the schematic diagram shown in FIG.

Figure 2015203591
Figure 2015203591

TをWの関数とみて、式(1)を変形すると、下式(2)を得ることができる。   When T is regarded as a function of W and equation (1) is transformed, the following equation (2) can be obtained.

Figure 2015203591
Figure 2015203591

すなわち、TはWの1次関数であり、この1次関数の傾きが1/Vで、切片が(1/VSB−1/V)・WSBである。 That is, T is a linear function of W, the slope of this linear function is 1 / V, and the intercept is (1 / V SB -1 / V) · W SB .

上記の1次関数を、(W,T)座標に図示したものが図5である。図5は試料中のせん断帯でない箇所におけるせん断波速度V、及び、試料中のせん断帯におけるせん断波速度
SBを求める原理を説明する図である。
FIG. 5 shows the above linear function in (W, T) coordinates. FIG. 5 is a diagram for explaining the principle for obtaining the shear wave velocity V at a portion other than the shear band in the sample and the shear wave velocity V SB at the shear band in the sample.

試料の厚さは、せん断帯の厚さに影響を与えない事を考慮すると、図5に示すように、前記1次関数の傾き、切片を求め、せん断帯の厚さWSBを確認することで、せん断帯でない箇所におけるせん断波速度V、及び、試料中のせん断帯におけるせん断波速度VSBを求めることができるが、このためには、少なくとも、W=W1、W=W2である2つの測定装置1によって、(W1,T1)、(W2,T2)の前記1次関数を特定することができ、この1次関数の傾き、切片から、せん断帯でない箇所におけるせん断波速度V、及び、試料中のせん断帯におけるせん断波速度VSBを求めることができる。 In consideration of the fact that the thickness of the sample does not affect the thickness of the shear band, as shown in FIG. 5, obtain the slope and intercept of the linear function and confirm the thickness W SB of the shear band. Thus, the shear wave velocity V in a portion other than the shear band and the shear wave velocity V SB in the shear band in the sample can be obtained. For this purpose, at least W = W 1 and W = W 2 . The linear function of (W 1 , T 1 ), (W 2 , T 2 ) can be specified by the two measuring devices 1, and the shear at a portion that is not a shear band is determined from the slope and intercept of the linear function. The wave velocity V and the shear wave velocity V SB in the shear band in the sample can be obtained.

以下、このことについて説明する。測定装置1による測定手順は、図4で説明したことを利用することができる。   This will be described below. The measurement procedure by the measurement apparatus 1 can utilize what has been described with reference to FIG.

図6(A)は、W=W1である測定装置1による測定時の模式図を示す図であり、図6
(B)はデータ取得部280で取得されるデータを示す図である。図6(B)により、T=T1を取得することができる。
FIG. 6A is a diagram illustrating a schematic diagram at the time of measurement by the measurement apparatus 1 in which W = W 1 .
(B) is a diagram showing data acquired by the data acquisition unit 280. From FIG. 6B, T = T 1 can be acquired.

式(2)に、図6による測定で求められたW=W1、T=T1を代入することで、下式(3)を得ることができる。 By substituting W = W 1 and T = T 1 obtained by the measurement according to FIG. 6 into Expression (2), the following Expression (3) can be obtained.

Figure 2015203591
Figure 2015203591

図7(A)は、W=W2である測定装置1による測定時の模式図を示す図であり、図7
(B)はデータ取得部280で取得されるデータを示す図である。図7(B)により、T=T2を取得することができる。
FIG. 7A is a diagram illustrating a schematic diagram at the time of measurement by the measurement apparatus 1 in which W = W 2 .
(B) is a diagram showing data acquired by the data acquisition unit 280. From FIG. 7B, T = T 2 can be acquired.

式(2)に、図7による測定で求められたW=W2、T=T2を代入することで、下式(4)を得ることができる。 By substituting W = W 2 and T = T 2 obtained by the measurement according to FIG. 7 into Expression (2), the following Expression (4) can be obtained.

Figure 2015203591
Figure 2015203591

式(3)及び式(4)よりVについて解くと、下式(5)を得ることができる。   Solving for V from Equation (3) and Equation (4), the following Equation (5) can be obtained.

Figure 2015203591
Figure 2015203591

また、式(3)及び式(4)よりVSBについて解くと、下式(6)を得ることができる。 Moreover, the following equation (6) can be obtained by solving for V SB from equations (3) and (4).

Figure 2015203591
Figure 2015203591

なお、図8は、W=W1、W=W2である2つの測定装置1によって、特定される1次関数を示す図である。 FIG. 8 is a diagram showing a linear function specified by the two measuring devices 1 with W = W 1 and W = W 2 .

また、式(5)を用いることによって、試料中のせん断帯でない箇所における剛性Gは下式(7)によって求めることができる。ただし、ρは試料中のせん断帯でない箇所における密度を示す。この密度ρについては従来周知の方法によって、適宜求めることができる。   Further, by using the equation (5), the rigidity G at a portion that is not a shear band in the sample can be obtained by the following equation (7). However, (rho) shows the density in the location which is not a shear zone in a sample. This density ρ can be appropriately determined by a conventionally known method.

Figure 2015203591
Figure 2015203591

また、式(6)を用いることによって、試料中のせん断帯における剛性GSBは下式(8)によって求めることができる。ただし、ρSBは試料中のせん断帯における密度を示す。この密度ρSBについては従来周知の方法によって、適宜求めることができる。 Further, by using the equation (6), the rigidity G SB in the shear band in the sample can be obtained by the following equation (8). However, ρ SB indicates the density in the shear band in the sample. This density ρ SB can be appropriately determined by a conventionally known method.

Figure 2015203591
Figure 2015203591

以上のように、本発明に係るせん断帯剛性算出方法によれば、試料中のせん断帯における剛性を定量的に算出することが可能となる。   As described above, according to the shear band rigidity calculating method according to the present invention, it is possible to quantitatively calculate the rigidity in the shear band in the sample.

また、本発明に係るせん断帯剛性算出用の測定装置1によれば、簡便に試料中のせん断帯における剛性を算出することが可能となる。   Moreover, according to the measuring apparatus 1 for calculating the shear band rigidity according to the present invention, it is possible to easily calculate the rigidity in the shear band in the sample.

次に、本発明の他の実施形態について説明する。先の実施形態では、W=W1、W=W2である2つの測定装置1によって、前記1次関数を求め、さらに、せん断帯でない箇所におけるせん断波速度V、及び、試料中のせん断帯におけるせん断波速度VSBを求め、さらにこれらの速度により、試料中のせん断帯でない箇所における剛性Gと、試料中のせん断帯における剛性GSBと、を解析的に求めるようにしていた。 Next, another embodiment of the present invention will be described. In the previous embodiment, the linear function is obtained by the two measuring devices 1 in which W = W 1 and W = W 2 , and the shear wave velocity V in a portion other than the shear band and the shear band in the sample are obtained. The shear wave velocity V SB in the sample is obtained, and the rigidity G in the portion other than the shear band in the sample and the rigidity G SB in the shear band in the sample are analytically obtained by using these velocities.

これに対して本実施形態では、Wが異なる3つ以上の測定装置1によって得られるデータから、外挿することによって、前記1次関数を求めるようにしている。図9は本発明の他の実施形態に係るせん断帯剛性算出方法を説明する図である。図9においては、W=W1、W=W2、W=W3、W=W4である4つの測定装置1によって、データを取得して、1次関数を外挿によって求めている様子を示す図である。 On the other hand, in the present embodiment, the linear function is obtained by extrapolating from data obtained by three or more measuring apparatuses 1 having different Ws. FIG. 9 is a diagram for explaining a shear band stiffness calculation method according to another embodiment of the present invention. In FIG. 9, data is acquired by four measuring apparatuses 1 with W = W 1 , W = W 2 , W = W 3 , and W = W 4 , and a linear function is obtained by extrapolation. FIG.

図9に示すように、数値的に1次関数を求め、さらに、この1次関数の傾きと切片から
、せん断帯でない箇所におけるせん断波速度V、及び、試料中のせん断帯におけるせん断波速度VSBを求め、さらにこれらの速度により、試料中のせん断帯でない箇所における剛性Gと、試料中のせん断帯における剛性GSBと、を求めるようにしてもよい。
As shown in FIG. 9, a linear function is obtained numerically, and further, from the slope and intercept of this linear function, the shear wave velocity V at a location other than the shear band and the shear wave velocity V at the shear band in the sample. SB may be obtained, and further, the stiffness G at a location other than the shear band in the sample and the stiffness G SB at the shear band in the sample may be obtained based on these speeds.

1・・・測定装置
10・・・円筒部材
11・・・有底端部
12・・・開口端部
15・・・外周筒部
50・・・ベンダーエレメント
52・・・振動子
150・・・信号発生部
120・・・発振リード線
220・・・受振リード線
270・・・信号増幅部
280・・・データ取得部
S・・・せん断波発振用ベンダーエレメント
S'・・・せん断波受振用ベンダーエレメント
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Measuring apparatus 10 ... Cylindrical member 11 ... Bottomed end part 12 ... Open end part 15 ... Outer peripheral cylinder part 50 ... Bender element 52 ... Vibrator 150 ... Signal generation unit 120 ... Oscillation lead wire 220 ... Vibration lead wire 270 ... Signal amplification unit 280 ... Data acquisition unit S ... Bender element S 'for shear wave oscillation ... Shear wave reception Vendor element

Claims (4)

試料中のせん断帯における剛性を算出するせん断帯剛性算出方法であって、
せん断波発振用ベンダーエレメントとせん断波受振用ベンダーエレメントとの間の距離が第1距離である第1測定装置に試料を設定する工程と、
前記第1測定装置に設定された試料にせん断帯を形成する工程と、
せん断帯が形成された前記第1測定装置に設定された試料中で、せん断波発振用ベンダーエレメントによって発振したせん断波がせん断波受振用ベンダーエレメントに到達するまでの第1時間を測定する工程と、
せん断波発振用ベンダーエレメントとせん断波受振用ベンダーエレメントとの間の距離が、前記第1距離と異なる第2距離である第2測定装置に試料を設定する工程と、
前記第2測定装置に設定された試料にせん断帯を形成する工程と、
せん断帯が形成された前記第2測定装置に設定された試料中で、せん断波発振用ベンダーエレメントによって発振したせん断波がせん断波受振用ベンダーエレメントに到達するまでの第2時間を測定する工程と、
前記第1距離と、前記第2距離と、前記第1時間と、前記第2時間と、試料のせん断帯の厚さとに基づいて、試料中のせん断帯における剛性を算出することを特徴とするせん断帯剛性算出方法。
A shear band rigidity calculation method for calculating rigidity in a shear band in a sample,
Setting a sample in a first measuring device in which the distance between the shear wave oscillating bender element and the shear wave receiving bender element is a first distance;
Forming a shear band on the sample set in the first measuring device;
Measuring a first time until the shear wave oscillated by the shear wave oscillating bender element reaches the shear wave receiving bender element in the sample set in the first measuring device in which the shear band is formed; ,
Setting a sample in a second measuring device in which a distance between a shear wave oscillation bender element and a shear wave receiving bender element is a second distance different from the first distance;
Forming a shear band on the sample set in the second measuring device;
Measuring a second time until the shear wave oscillated by the shear wave oscillating bender element reaches the shear wave receiving bender element in the sample set in the second measuring device in which the shear band is formed; ,
The rigidity of the shear band in the sample is calculated based on the first distance, the second distance, the first time, the second time, and the thickness of the shear band of the sample. Shear band stiffness calculation method.
せん断波発振用ベンダーエレメントとせん断波受振用ベンダーエレメントとの間の距離が第1距離である第1測定装置と、
せん断波発振用ベンダーエレメントとせん断波受振用ベンダーエレメントとの間の距離が、前記第1距離と異なる第2距離である第2測定装置と、からなることを特徴とするせん断帯剛性算出用測定装置。
A first measuring device in which the distance between the shear wave oscillating bender element and the shear wave receiving bender element is a first distance;
A shear band rigidity calculation measurement, comprising: a second measuring device in which a distance between the shear wave oscillation bender element and the shear wave receiving bender element is a second distance different from the first distance. apparatus.
せん断波発振用ベンダーエレメントとせん断波受振用ベンダーエレメントとが、異なる円筒部材に設けられることを特徴とする請求項2に記載のせん断帯剛性算出用測定装置。 3. The shear band rigidity calculating apparatus according to claim 2, wherein the shear wave oscillation bender element and the shear wave receiving bender element are provided in different cylindrical members. 前記円筒部材が透明な素材からなることを特徴とする請求項3に記載のせん断帯剛性算出用測定装置。 The measuring apparatus for calculating shear band rigidity according to claim 3, wherein the cylindrical member is made of a transparent material.
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