JP2020079716A - Bottom tremor survey apparatus - Google Patents

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Abstract

To do work for installing a tremor measuring device on the bottom of the water simply and efficiently.SOLUTION: A buoy 2 is able to float on the surface of the water 10 and is connected to a tremor measuring device 3. The tremor measuring device 3 is installed in or on the bottom of the water 20 for detecting a tremor of the bottom of the water 20. A main body unit 4 comprises a recording unit 41 for recording the output of the tremor measuring device 3. The main body unit 4 is mounted on the buoy 2, thereby being able to be arranged in the vicinity of the surface of the water 10.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、海底や湖底などの水底における微動アレイ探査を行うための技術に関するものである。   The present invention relates to a technique for performing microtremor array exploration on a water bottom such as a sea bottom or a lake bottom.

下記特許文献1には、深さ100m程度までの地盤情報を得るために用いられる微動アレイ探査の技術が記載されている。微動アレイ探査とは、地表面に複数のセンサ(微動計)を設置して微動を観測し、観測した微動を解析することにより地盤のS波速度構造を推定できる手法である。   The following Patent Document 1 describes a technique for microtremor array exploration used to obtain ground information up to a depth of about 100 m. The microtremor array exploration is a method in which a plurality of sensors (microtremor) are installed on the ground surface to observe microtremors, and the observed microtremors can be analyzed to estimate the S wave velocity structure of the ground.

このような微動アレイ探査によれば、地表面にセンサを配置するという、簡便かつ非破壊の手法により地盤の地下構造の情報を得ることができる。   According to such a microtremor array survey, information on the underground structure of the ground can be obtained by a simple and nondestructive method of arranging a sensor on the ground surface.

また、近年では、海底での微動アレイ探査も提案されている(下記非特許文献1)。この非特許文献1の技術では、海底に設置した微動計から船上までケーブルを配設し、微動計からの信号を船上に送って観測を行う。   In recent years, microtremor array exploration on the seabed has also been proposed (Non-Patent Document 1 below). In the technique of Non-Patent Document 1, a cable is arranged from the microtremor installed on the seabed to the ship, and a signal from the micromotion meter is sent to the ship for observation.

しかしながら、一般に、海底での微動探査を行う場合、水深は例えば10m〜100mオーダの深さとなることが予想される。そして、アレイ状に設置される微動計どうしの間隔は、例えば50m〜200m程度の距離とされる。このような状況下で各微動計からのケーブルを船上に引き込むことは、現実的にはかなりの困難が予想される。複数の船に分散してケーブルを引き込むことも考えられるが、その場合は傭船の費用が増加してしまう。また、荒れた海上において船上にケーブルを引き込むことは、船への負担を増加させてしまうという問題もある。   However, in general, when performing microtremor surveys on the seabed, it is expected that the water depth will be, for example, on the order of 10 m to 100 m. The distance between the micromotion meters arranged in an array is, for example, about 50 m to 200 m. Under such circumstances, pulling the cables from each microtremor onto the ship is expected to be quite difficult in reality. It is conceivable to distribute the cables to multiple ships, but in that case the cost of chartered ships will increase. In addition, pulling a cable on a ship in rough seas also increases the burden on the ship.

また、この技術において、微動計を海底に設置するためには、海面上から微動計を海中に投下することになると想定される。しかしながら、海流などの影響により、投下位置と海底での微動計設置位置とがずれてしまう。このため、従来の技術では、海底での正確な微動計設置位置を把握することが難しいという問題もあった。   Further, in this technology, in order to install the microtremor on the seabed, it is assumed that the microtremor will be dropped into the sea from above the sea surface. However, due to the influence of the ocean current, etc., the drop position and the position of the microtremor on the seabed will be displaced. Therefore, the conventional technique has a problem that it is difficult to grasp the accurate position of the microtremor on the seabed.

特開2006−349491号公報JP 2006-349491 A

井上佳也・風嵐健志・吉田武志・三好達明,「海底微動アレー探査」,Jour. Japan Soc. Eng. Geol., Vol.42, No.4, pp.231-237, 2001Yoshiya Inoue, Takeshi Kazeran, Takeshi Yoshida, Tatsuaki Miyoshi, "Exploration of submarine tremor array", Jour. Japan Soc. Eng. Geol., Vol.42, No.4, pp.231-237, 2001

本発明は、前記した状況に鑑みてなされたものである。本発明の主な目的は、海底などの水底に微動計を設置する作業を簡便かつ効率的に行うことができる技術を提供することである。また、本発明の他の目的の一つは、水底における微動計の位置を把握するための技術を提供することである。   The present invention has been made in view of the above situation. A main object of the present invention is to provide a technique capable of easily and efficiently performing the work of installing a micromotion meter on the water bottom such as the seabed. Another object of the present invention is to provide a technique for grasping the position of the micromotion meter on the bottom of the water.

本発明は、以下の項目に記載の発明として表現することができる。   The present invention can be expressed as the inventions described in the following items.

(項目1)
水底での微動アレイ探査のために用いられる探査装置であって、
ブイと、微動計と、本体部とを備えており、
前記ブイは、水面に浮遊可能とされており、かつ、前記微動計に連結されており、
前記微動計は、前記水底に設置された状態において、前記水底の微動を検出する構成とされており、
前記本体部は、前記微動計の出力を記録する記録部を備えており、
かつ、前記本体部は、前記ブイに取り付けられており、これによって、前記水面近傍に配置可能とされている
水底微動探査装置。
(Item 1)
An exploration device used for microtremor array exploration at the bottom of the water,
It has a buoy, a tremor, and a main body.
The buoy is floatable on the surface of the water, and is connected to the microtremor,
The microtremor, in a state of being installed on the water bottom, is configured to detect a micromotion of the water bottom,
The main body unit includes a recording unit that records the output of the microtremor,
Moreover, the main body part is attached to the buoy, and thereby, the water bottom microtremor exploration device which can be arranged near the water surface.

(項目2)
前記本体部は、さらにGPS信号受信部を備えており、
前記GPS信号受信部は、GPS信号に含まれる時間情報及び/又は位置情報を受け取って前記記録部に記録する構成とされている
項目1に記載の水底微動探査装置。
(Item 2)
The main body section further includes a GPS signal receiving section,
Item 2. The water bottom tremor survey apparatus according to Item 1, wherein the GPS signal receiving unit is configured to receive time information and/or position information included in the GPS signal and record the time information and/or position information in the recording unit.

(項目3)
前記本体部は、さらにバッテリを備えており、
前記バッテリは、前記記録部に電力を供給する構成となっている
項目1又は2に記載の水底微動探査装置。
(Item 3)
The main body further includes a battery,
The water bottom microtremor surveying apparatus according to Item 1 or 2, wherein the battery is configured to supply power to the recording unit.

(項目4)
さらに、前記水底に設置された状態における前記微動計の移動を抑制するためのアンカーを備えており、
前記アンカーは、前記微動計に着脱可能なように取り付けられている
項目1〜3のいずれか1項に記載の水底微動探査装置。
(Item 4)
Furthermore, it is provided with an anchor for suppressing the movement of the microtremor when installed on the bottom of the water,
The water bottom microtremor survey apparatus according to any one of Items 1 to 3, wherein the anchor is detachably attached to the microtremor.

(項目5)
項目1〜4のいずれか1項に記載の水底微動探査装置を用いた水底微動探査方法であって、
前記微動計を水中に投下することによって、前記微動計を水底に配置し、かつ、前記ブイと前記本体部とを水面近傍に配置するステップと、
前記微動計によって検出された振動のデータを前記記録部に記録するステップと、
前記記録部に記録された前記振動のデータを用いて前記水底の状態を探査するステップと
を備えた水底微動探査方法。
(Item 5)
A water bottom tremor surveying method using the water bottom tremor surveying device according to any one of Items 1 to 4,
Dropping the micromotion meter into the water to dispose the micromotion meter at the bottom of the water, and to dispose the buoy and the body portion near the water surface,
Recording data of the vibration detected by the microtremor in the recording unit,
A step of searching the state of the water bottom using the vibration data recorded in the recording unit.

(項目6)
項目1〜4のいずれか1項に記載の水底微動探査装置における前記微動計の、水中での位置を推定する方法であって、
音波を所定の位置から水中において伝播させるステップと、
前記音波による振動を、前記水底に設置された前記微動計により受信するステップと、
前記微動計により受信した前記振動を用いて前記微動計自体の位置を推定するステップと
を備える位置推定方法。
(Item 6)
A method for estimating the position in water of the microtremor in the water bottom microtremor exploration device according to any one of Items 1 to 4,
Propagating sound waves from a predetermined position in water,
Receiving the vibration due to the sound wave by the microtremor installed on the bottom of the water;
Estimating the position of the micromotion meter itself using the vibration received by the micromotion meter.

(項目7)
項目1〜4のいずれか1項に記載の水底微動探査装置に用いられる前記微動計であって、
前記微動計は、前記水底の微動を受信可能とされた複数の微動計本体を備えている
微動計。
(Item 7)
The microtremor used in the water bottom microtremor exploration device according to any one of Items 1 to 4,
The micromotion meter includes a plurality of micromotion meter bodies capable of receiving the micromotion of the water bottom.

(項目8)
項目1〜4のいずれか1項に記載の水底微動探査装置に用いられる前記微動計であって、
前記微動計は、水底の微動を受信可能とされた微動計本体とフレームとを備えており、
前記フレームには、前記微動計が前記水底に設置された状態において、前記微動計の内部における水流の通過を許容する開口部が形成されている
微動計。
(Item 8)
The microtremor used in the water bottom microtremor exploration device according to any one of Items 1 to 4,
The micromotion meter comprises a micromotion meter main body and a frame capable of receiving micromotion of the water bottom,
The frame is formed with an opening that allows passage of a water flow inside the micromotion meter when the micromotion meter is installed on the water bottom.

本発明の水底微動探査装置によれば、海底に微動計を設置する作業を簡便かつ効率的に行うことが可能になる。   According to the water bottom tremor exploration apparatus of the present invention, it becomes possible to easily and efficiently perform the work of installing the tremor on the sea floor.

また、本発明の位置推定方法によれば、水底における微動計の位置を比較的に正確に推定することができる。   Further, according to the position estimation method of the present invention, it is possible to relatively accurately estimate the position of the micromotion meter on the bottom of the water.

本発明の一実施形態に係る水底微動探査装置を水中に配置した状態での模式的な説明図である。It is a typical explanatory view in the state where the water bottom tremor exploration device concerning one embodiment of the present invention is arranged underwater. 複数の水底微動探査装置を水中に配置した状態での模式的な説明図である。It is a typical explanatory view in the state where a plurality of water bottom tremor exploration devices are arranged in water. 図1の水底微動探査装置におけるブイの部分を拡大して示す説明図である。It is explanatory drawing which expands and shows the part of the buoy in the water bottom microtremor search apparatus of FIG. 図1の水底微動探査装置における本体部のブロック図である。It is a block diagram of the main body part in the water bottom microtremor survey apparatus of FIG. 図1の水底微動探査装置における微動計の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a microtremor in the water bottom microtremor exploration apparatus of FIG. 1. 図5の平面図である。It is a top view of FIG. 図6の正面図である。It is a front view of FIG. 図6の左側面図である。FIG. 7 is a left side view of FIG. 6. 図5の微動計におけるケースの拡大斜視図である。FIG. 6 is an enlarged perspective view of a case in the micromotion meter of FIG. 5. 図11の右側面図である。FIG. 12 is a right side view of FIG. 11. 図9の正面図である。It is a front view of FIG. 図11のA−A線に沿う概略的な断面図である。It is a schematic sectional drawing which follows the AA line of FIG. 図1の水底微動探査装置におけるアンカーの要部拡大斜視図である。FIG. 2 is an enlarged perspective view of a main part of an anchor in the water bottom tremor exploration device of FIG. 1. 図1の水底微動探査装置を用いて探査を行う手順を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the procedure which searches using the water bottom microtremor search apparatus of FIG. 微動計により得られる微動波形の一例を示すグラフであって、横軸は時間(分)、縦軸は速度振幅(cm/s)である。It is a graph which shows an example of the fine motion waveform obtained by a fine motion meter, and a horizontal axis is time (minute) and a vertical axis is velocity amplitude (cm/s). 図14の手順により得られたS波速度構造の一例を示すグラフであって、横軸はS波速度、縦軸は地盤の深度である。It is a graph which shows an example of the S wave velocity structure obtained by the procedure of FIG. 14, the horizontal axis is the S wave velocity, and the vertical axis is the depth of the ground. 図1の水底微動探査装置における微動計の位置を推定する手順を説明するためのフローチャートである。3 is a flowchart for explaining a procedure for estimating the position of a microtremor in the water bottom microtremor exploration apparatus of FIG. 1. 図18の手順を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the procedure of FIG. 図18の手順を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the procedure of FIG. 音波発振装置からの発信波形と、微動計で受信された波形とを示すグラフである。It is a graph which shows the transmitted waveform from a sound wave oscillating device, and the waveform received by a microtremor. 図17の手順により得られた微動計の、水平面上での位置推定結果を示すXY座標である。It is XY coordinate which shows the position estimation result on the horizontal plane of the micromotion meter obtained by the procedure of FIG.

本発明の一実施形態に係る水底微動探査装置を、添付の図面を参照しながら説明する。   A bottom tremor survey apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

本実施形態の水底微動探査装置(以下単に「探査装置」又は「装置」と略称することがある)1は、ブイ2と、微動計3と、本体部4とを備えている(図1参照)。さらに、この装置1は、防水容器5と、アンカー6と、信号ケーブル7とを追加的な構成として備えている。   The water bottom microtremor exploration apparatus (hereinafter, may be simply referred to as “exploration apparatus” or “apparatus”) 1 of the present embodiment includes a buoy 2, a micromotion meter 3, and a main body 4 (see FIG. 1). ). Further, the device 1 includes a waterproof container 5, an anchor 6, and a signal cable 7 as additional components.

本実施形態の装置1は、図2に示されるように、水中の複数の位置に設置されるものである。微動アレイ探査の場合は、少なくとも四つの装置1が使用される。各装置1は基本的に同様の構成なので、以下においては基本的に一つの装置1について説明する。   The device 1 of the present embodiment is installed at a plurality of positions in water as shown in FIG. For microtremor array exploration, at least four devices 1 are used. Since each device 1 has basically the same configuration, one device 1 will be basically described below.

また、以下の説明においては、この装置1が海において使用されることを想定して説明するが、湖や川など、海以外の場所で使用されることは可能である。   Further, in the following description, it is assumed that the device 1 is used in the sea, but it can be used in a place other than the sea such as a lake or a river.

(ブイ)
ブイ2は、水面10(図1及び図2参照)に浮遊可能なブイ本体21と、このブイ本体21に信号ケーブル7を取り付けるためのフック22とを備えている(図2及び図3参照)。ブイ本体21は、このブイ本体21に取り付けられた防水容器5及び本体部4を水面上に浮遊させることができるだけの浮力を有するものであることが好ましい。このようなブイ本体21としては、既存のものを使用可能なので、これ以上詳しい説明は省略する。フック22としては、信号ケーブル7をブイ本体21に容易に着脱できる構成のものが好ましい。フック22についても、既存のものを使用できるので、詳しい説明は省略する。以上の構成により、本実施形態のブイ2は、水面10において浮遊可能とされており、かつ、信号ケーブル7を介して微動計3に連結されたものとなっている。
(buoy)
The buoy 2 includes a buoy body 21 that can float on the water surface 10 (see FIGS. 1 and 2), and a hook 22 for attaching the signal cable 7 to the buoy body 21 (see FIGS. 2 and 3). .. The buoy body 21 preferably has a buoyancy capable of floating the waterproof container 5 and the body portion 4 attached to the buoy body 21 on the water surface. As such a buoy body 21, an existing one can be used, and a detailed description thereof will be omitted. The hook 22 is preferably configured so that the signal cable 7 can be easily attached to and detached from the buoy body 21. Since the existing hook 22 can be used, detailed description thereof will be omitted. With the above configuration, the buoy 2 of the present embodiment can float on the water surface 10 and is connected to the fine motion meter 3 via the signal cable 7.

(本体部)
本実施形態の本体部4は、ブイ2に取り付けられており、これによって、水面10の近傍に配置可能とされている。具体的には、本体部4は、ブイ本体21の先端に取り付けられた防水容器5の内部に収納されている。つまり、本体部4は、防水容器5を介してブイ本体21の先端に取り付けられたものとなっている(図3参照)。
(Main body)
The main body portion 4 of the present embodiment is attached to the buoy 2 so that it can be arranged near the water surface 10. Specifically, the body portion 4 is housed inside a waterproof container 5 attached to the tip of the buoy body 21. That is, the body portion 4 is attached to the tip of the buoy body 21 via the waterproof container 5 (see FIG. 3).

本実施形態の本体部4は、記録部41と、GPS信号受信部42と、バッテリ43とを備えている(図4参照)。   The main body unit 4 of this embodiment includes a recording unit 41, a GPS signal receiving unit 42, and a battery 43 (see FIG. 4).

記録部41は、信号ケーブル7を介して送られた信号を増幅する増幅器411と、増幅された信号をA/D変換するA/D変換器412と、変換された信号を記録する記録媒体413とを有している。   The recording unit 41 includes an amplifier 411 that amplifies a signal sent via the signal cable 7, an A/D converter 412 that A/D converts the amplified signal, and a recording medium 413 that records the converted signal. And have.

GPS信号受信部42は、GPS衛星50(図2参照)から送信されたGPS信号を受信する構成となっており、具体的にはGPSアンテナから構成されている。GPS信号受信部42により記録されたGPSデータ(例えば時刻データや位置データ)も、本実施形態では、記録部41の記録媒体413に記録できるようになっている。   The GPS signal receiving unit 42 is configured to receive the GPS signal transmitted from the GPS satellite 50 (see FIG. 2), and is specifically configured by a GPS antenna. The GPS data (for example, time data and position data) recorded by the GPS signal receiving unit 42 can also be recorded in the recording medium 413 of the recording unit 41 in this embodiment.

この構成により、本実施形態のGPS信号受信部42は、GPS信号に含まれる時間情報及び/又は位置情報を受け取って記録部41に記録するようになっている。   With this configuration, the GPS signal receiving unit 42 of the present embodiment receives the time information and/or the position information included in the GPS signal and records the time information and/or the position information in the recording unit 41.

バッテリ43は、本体部4における動作部分、例えば記録部41を駆動するための電力を供給する構成となっている。一般的な海底微動アレイ探査においては数時間程度の記録時間で十分なので、バッテリ43としては、それに対応して、例えば10時間以上、より好ましくは50時間以上の駆動時間に対応した容量を持つものが用いられる。   The battery 43 is configured to supply electric power for driving the operating portion of the main body portion 4, for example, the recording portion 41. Since a recording time of about several hours is sufficient for general seabed tremor array exploration, the battery 43 has a capacity corresponding to a driving time of, for example, 10 hours or more, more preferably 50 hours or more, correspondingly. Is used.

この構成により、本実施形態の本体部4は、微動計3の出力を記録できるものとなっている。   With this configuration, the main body portion 4 of the present embodiment can record the output of the fine motion meter 3.

(微動計)
本実施形態の微動計3は、フレーム31と、このフレームに支持されたケース32と、このケース32内に収納された第1微動計本体33及び第2微動計本体34とから構成されている(図5〜図12参照)。
(Microtremor)
The fine motion meter 3 of the present embodiment includes a frame 31, a case 32 supported by the frame, a first fine motion meter body 33 and a second fine motion meter body 34 housed in the case 32. (See FIGS. 5 to 12).

フレーム31は、同軸で配置された二つの円環311の周囲を接続板312により接続することで構成されている(図5〜図8参照)。二つの円環311の間には、開口部313が形成されている。また、二つの円環311の内部は、開口部314となっている。これらの開口部313・314は、微動計3が水底に設置された状態において、微動計3の内部における水流の通過を許容するようになっている。   The frame 31 is configured by connecting the periphery of two coaxially arranged circular rings 311 with a connection plate 312 (see FIGS. 5 to 8 ). An opening 313 is formed between the two circular rings 311. The inside of the two circular rings 311 is an opening 314. These openings 313 and 314 are designed to allow passage of a water flow inside the micromotion meter 3 when the micromotion meter 3 is installed on the water bottom.

ケース32は、適宜な固定具を用いて、フレーム31における一方の円環311に固定されている。ケース32は、基部321と、この基部321に水密かつ着脱可能なように取り付けられるカバー322とを有している(図12参照)。第1微動計本体33及び第2微動計本体34は、カバー322の内部に配置されている。   The case 32 is fixed to the one annular ring 311 of the frame 31 by using an appropriate fixing tool. The case 32 has a base 321 and a cover 322 that is watertightly and detachably attached to the base 321 (see FIG. 12 ). The first fine motion meter body 33 and the second fine motion meter body 34 are arranged inside the cover 322.

本実施形態においては、通常時には、第1微動計本体33のみが動作し、第2微動計本体34は動作しない状態としている。具体的には、第1・第2微動計本体33・34として、上下反転して配置することで動作不能状態となる既知の振動計を用いている。このような振動計の配置方向を設定することで、一方のみが動作状態となり、他方を動作不能状態とすることができる。また、ケース32を初期状態に対して上下反転して配置することにより、動作する微動計本体を切り替えることができるようになっている。   In the present embodiment, normally, only the first fine motion meter main body 33 operates and the second fine motion meter main body 34 does not operate. Specifically, as the first and second fine motion meter main bodies 33 and 34, known vibrometers that become inoperable by being placed upside down are used. By setting the arrangement direction of such a vibrometer, only one can be in the operating state and the other can be in the inoperative state. Further, by arranging the case 32 upside down with respect to the initial state, it is possible to switch the operating microtremor body.

基部321の端部には、信号ケーブル7を接続するためのコネクタ323が組み込まれており、これによって、微動計3の出力を外部に取り出すことができるようになっている。   A connector 323 for connecting the signal cable 7 is incorporated at the end of the base 321. With this, the output of the micromotion meter 3 can be taken out to the outside.

以上の構成により、本実施形態の微動計は、水底20に設置された状態において、水底20の微動を検出できるようになっている。   With the above configuration, the micromotion meter of the present embodiment can detect the micromotion of the water bottom 20 when installed in the water bottom 20.

(防水容器)
防水容器5は、内部が水密となるように密閉された箱体状に構成されている(図3参照)。防水容器5の内部には、本体部4が収納されている。信号ケーブル7は、防水容器5の水密性を損なわないような手段、例えばシール部材(図示せず)を用いて、防水容器5を通過して本体部4に接続されている。防水容器5としては、必要に応じて、ある程度の水深でも使用できる耐圧容器を用いることができるが、一般には、水底において使用するほどの耐圧性を有するものでなくてよい。
(Waterproof container)
The waterproof container 5 has a box-like shape that is hermetically sealed so that the inside is watertight (see FIG. 3 ). The main body 4 is housed inside the waterproof container 5. The signal cable 7 passes through the waterproof container 5 and is connected to the main body 4 by using a means that does not impair the water tightness of the waterproof container 5, for example, a sealing member (not shown). As the waterproof container 5, a pressure resistant container that can be used even at a certain depth of water can be used if necessary, but generally, it does not have to have a pressure resistance enough to be used at the water bottom.

(アンカー)
アンカー6は、アンカー本体61と、フック62と、チェーン63とを備えている(図1及び図13参照)。チェーン63の一端は、微動計3のフレーム31に接続されている。チェーン63の他端は、アンカー本体61の端部に取り付けたフック62に、着脱可能なように取り付けられている。フック62としては、いわゆるカラビナが用いられている。
(anchor)
The anchor 6 includes an anchor body 61, a hook 62, and a chain 63 (see FIGS. 1 and 13). One end of the chain 63 is connected to the frame 31 of the micromotion meter 3. The other end of the chain 63 is detachably attached to the hook 62 attached to the end of the anchor body 61. A so-called carabiner is used as the hook 62.

以上の構成により、本実施形態のアンカー6は、水底20に設置された状態における微動計3の移動を抑制することができるようになっている。また、前記しフック62を用いることにより、本実施形態のアンカー6は、微動計3に着脱可能なように取り付けられたものとなっている。   With the above configuration, the anchor 6 of the present embodiment can suppress the movement of the micromotion meter 3 when it is installed on the water bottom 20. Further, by using the hook 62, the anchor 6 of the present embodiment is detachably attached to the fine motion meter 3.

(本実施形態の水底微動探査方法)
次に、図14をさらに参照しながら、前記した装置1を用いて水底(以下の例では海底)20の微動を探査する方法の一例を説明する。
(Water bottom tremor exploration method of the present embodiment)
Next, with further reference to FIG. 14, an example of a method for exploring the micromotion of the water bottom (sea bottom in the following example) 20 using the device 1 will be described.

(図14のステップSA−1)
本例では、GPS信号を受信可能な船に、必要数の装置1が搭載されているものとする。この状態で、GPS信号に基づいて、微動計3を投下するべき位置を決定する。一般的な微動アレイ探査の場合、図2に示されるように、三角形の頂点の位置と、当該三角形の重心の位置に微動計3を配置することが望ましい。もちろん、それ以外の位置にも微動計3を配置することは可能である。
(Step SA-1 in FIG. 14)
In this example, it is assumed that the required number of devices 1 are mounted on a ship that can receive GPS signals. In this state, the position where the fine motion meter 3 should be dropped is determined based on the GPS signal. In the case of general microtremor array exploration, it is desirable to dispose microtremor 3 at the positions of the vertices of the triangle and the center of gravity of the triangle, as shown in FIG. Of course, it is possible to arrange the fine motion meter 3 at other positions.

(図14のステップSA−2)
船が所定位置に到達したら、搭載されている装置1の全体(微動計3を含む全体)を所定位置において水中に投下する。この作業を、必要数の装置1について行う。水中に投下された装置1の状態を図1及び図2に示す。これらの図に示されるように、水中に投下した状態においては、微動計3とアンカー6とが水底(海底)20に配置される。また、ブイ2の上部は水面10よりも上に配置され、これによって、本体部4も水面10より高い位置に配置される。ここで、信号ケーブル7の長さは、予め想定される水深よりも十分長くされている。なお、微動計3の設置位置の正確な推定については後述する。
(Step SA-2 in FIG. 14)
When the ship reaches a predetermined position, the entire device 1 (the whole including the fine motion meter 3) mounted therein is dropped into water at the predetermined position. This operation is performed for the required number of devices 1. The state of the device 1 dropped in water is shown in FIGS. 1 and 2. As shown in these drawings, in the state of being dropped in water, the tremometer 3 and the anchor 6 are arranged on the water bottom (sea bottom) 20. In addition, the upper portion of the buoy 2 is arranged above the water surface 10, whereby the main body portion 4 is also arranged at a position higher than the water surface 10. Here, the length of the signal cable 7 is made sufficiently longer than the water depth assumed in advance. Note that the accurate estimation of the installation position of the micromotion meter 3 will be described later.

(図14のステップSA−3)
水底20に接地した微動計3は、水底(つまり地盤)20の微動を受信し、この微動を、本体部4の記録部41に記録する。また、本体部4のGPS信号受信部42は、GPS衛星50からのGPS信号を受信する。本実施形態では、このGPS信号に含まれる時間情報を用いて、振動の記録時間を正確に把握することができる。
(Step SA-3 in FIG. 14)
The micromotion meter 3 grounded on the water bottom 20 receives the micromotion of the water bottom (that is, the ground) 20, and records the micromotion in the recording unit 41 of the main body unit 4. Further, the GPS signal receiving unit 42 of the main body unit 4 receives the GPS signal from the GPS satellite 50. In the present embodiment, the recording time of vibration can be accurately grasped by using the time information included in this GPS signal.

記録した微動の振動波形を図15に示す。図15の縦軸は速度振幅(cm/s)であるが、四つの波形を縦軸方向に離間して記載している。   The vibration waveform of the recorded slight movement is shown in FIG. The vertical axis of FIG. 15 is the velocity amplitude (cm/s), but the four waveforms are shown separated from each other in the vertical axis direction.

(図14のステップSA−4)
所定時間(例えば1時間〜2時間あるいはそれ以上)が経過した後、微動計3を含む装置1の全体を回収する。この回収は、ブイ2の位置を目印とすることにより、船を用いて比較的に容易に行うことができる。
(Step SA-4 in FIG. 14)
After a lapse of a predetermined time (for example, 1 hour to 2 hours or more), the entire apparatus 1 including the micromotion meter 3 is collected. By using the position of the buoy 2 as a mark, this recovery can be performed relatively easily using a ship.

(図14のステップSA−5)
ついで、回収した装置1の本体部4に記録された振動データを解析することにより、地盤の状態、例えばS波速度構造を推定することができる。得られたS波速度構造の一例を図16に示す。
(Step SA-5 in FIG. 14)
Then, by analyzing the vibration data recorded in the main body portion 4 of the collected device 1, the state of the ground, for example, the S wave velocity structure can be estimated. FIG. 16 shows an example of the obtained S wave velocity structure.

本実施形態の探査装置1によれば、個々の装置1が独立して振動及び時間を取得できるので、個別の装置1から船上にケーブルを引き込む必要がない。このため、実際の微動探査の実施を簡便に行うことができるという利点がある。   According to the exploration device 1 of the present embodiment, since each device 1 can independently acquire vibration and time, it is not necessary to pull a cable from the individual device 1 onto the ship. Therefore, there is an advantage that the actual microtremor survey can be performed easily.

しかも、本例の装置1では、水底20に配置する部分を微動計3のみとし、本体部4を水上あるいは水面近傍に配置することとしたので、水底20に配置する微動計3を耐圧容器で囲う必要がない。このため、装置1全体として、装置構成を簡略化し、かつ軽量とすることが可能になる。微動計部分に各種計器やバッテリ等を付設し、水底の水圧に耐える強度の耐圧容器でそれらを囲う構造の場合、耐圧容器の重量のため、装置の取り扱いにクレーンが必要になる可能性が高い。これに対して、本実施形態の装置では、装置の軽量化を図れるために、クレーンを使わずに人力での投下が可能になる。すると、小型の船、例えば漁船を使っての探査が可能になり、実際の探査コストの低減が期待できる。   Moreover, in the device 1 of the present example, since only the fine motion meter 3 is disposed on the water bottom 20 and the main body part 4 is disposed on or near the water surface, the fine motion meter 3 disposed on the water bottom 20 is a pressure resistant container. No need to fence For this reason, it becomes possible to simplify the device configuration and make the device 1 lightweight. In the case of a structure in which various instruments and batteries are attached to the microtremor part and they are surrounded by a pressure-resistant container that is strong enough to withstand the water pressure at the bottom of the water, it is likely that a crane will be required to handle the device due to the weight of the pressure-resistant container. . On the other hand, in the device of the present embodiment, since the device can be made lightweight, it is possible to drop the device manually without using a crane. Then, it becomes possible to carry out exploration using a small boat, for example, a fishing boat, and it can be expected that the actual exploration cost will be reduced.

また、本実施形態では、微動計3に開口部313及び314を設けたので、海流等の水流から微動計3に加えられる圧力を軽減することができる。すると、微動計3を軽量とした場合でも、微動計3の不意の移動を抑止することができる。したがって、本実施形態によれば、微動計の軽量化を図ることができ、その結果、装置全体を軽量化することが可能になる。   Further, in this embodiment, since the fine motion meter 3 is provided with the openings 313 and 314, the pressure applied to the fine motion meter 3 from the water current such as the sea current can be reduced. Then, even if the fine motion meter 3 is made lightweight, it is possible to suppress the unexpected movement of the fine motion meter 3. Therefore, according to the present embodiment, the weight of the micromotion meter can be reduced, and as a result, the weight of the entire device can be reduced.

(微動計の位置の推定方法)
ついで、水底20に設置された微動計3の位置を推定する方法の一例を、図17をさらに参照しながら説明する。
(Method of estimating the position of the tremor)
Next, an example of a method for estimating the position of the micromotion meter 3 installed on the water bottom 20 will be described with further reference to FIG.

(図17のステップSB−1)
まず、前提として、微動計3は既に水中に投下されているものとする(図1及び図2参照)。この状態において、音波を複数の位置から水中に向けて発信する(図18参照)。具体的には、例えば、適宜な船40に搭載した音波発信装置401(図19参照)を用いて、水中に音波を発信する。そして、当該船40を移動させながら、複数の位置から水中に音波を発信する。図18の例では、設置されたブイ2の外側を反時計回りに周回するように一艘の船40を移動させている。そして、適宜の位置で停船させた後に音波を発信する作業を繰り返すようになっている。ここで、船の位置(したがって音波発信位置)は、船に取り付けたGPS信号受信装置402(図19参照)により把握できるようになっている。本実施形態では、GPS信号受信装置402として、RTK−GPSを用いることにより、位置精度の向上を図っている。
(Step SB-1 in FIG. 17)
First, as a premise, it is assumed that the micromotion meter 3 has already been dropped into water (see FIGS. 1 and 2). In this state, sound waves are emitted from a plurality of positions into the water (see FIG. 18). Specifically, for example, the sound wave transmission device 401 (see FIG. 19) mounted on an appropriate ship 40 is used to transmit sound waves into the water. Then, while moving the ship 40, sound waves are emitted into the water from a plurality of positions. In the example of FIG. 18, one ship 40 is moved so as to circulate counterclockwise on the outside of the installed buoy 2. Then, after stopping the ship at an appropriate position, the work of transmitting a sound wave is repeated. Here, the position of the ship (hence the sound wave transmitting position) can be grasped by the GPS signal receiving device 402 (see FIG. 19) attached to the ship. In the present embodiment, the RTK-GPS is used as the GPS signal receiving device 402 to improve the position accuracy.

なお、図19の例では、ブイ2の形状が図1と若干異なっているが機能的には同様のものである。また、図19の例では、アンカー6とブイ2との間を適宜な連結具(例えばロープ)8によって連結することで、アンカー6とブイ2との連結強度を向上させている。   Note that, in the example of FIG. 19, the shape of the buoy 2 is slightly different from that of FIG. 1, but is functionally the same. Further, in the example of FIG. 19, the anchor 6 and the buoy 2 are connected by an appropriate connecting tool (for example, a rope) 8 to improve the connection strength between the anchor 6 and the buoy 2.

(図17のステップSB−2)
一方、水底20に配置された微動計3は、ステップSB−1の実施中において水中に向けて発信された音波による振動を受信する。一つの音波発信位置において発信された音波の受信波形の例を図20に示す。図20においては、四つの微動計3における受信波形を上から順に記載している。一番下の波形は、発信した音波の波形である。音波発信後、各微動計3において若干の時間差をもって音波が受信されていることがわかる。この受信波形も、本体部4の記録部41に記録される。なお、ここで時間情報は、本体部4のGPS信号受信部42で受信されたものである。
(Step SB-2 in FIG. 17)
On the other hand, the micromotion meter 3 arranged on the water bottom 20 receives the vibration due to the sound wave transmitted toward the water during the execution of step SB-1. FIG. 20 shows an example of a reception waveform of a sound wave transmitted at one sound wave transmitting position. In FIG. 20, the received waveforms at the four fine motion meters 3 are shown in order from the top. The bottom waveform is the waveform of the emitted sound wave. It can be seen that after the sound waves are transmitted, the sound waves are received by each micromotion meter 3 with a slight time difference. This received waveform is also recorded in the recording section 41 of the main body section 4. Here, the time information is received by the GPS signal receiving section 42 of the main body section 4.

(図17のステップSB−3)
ついで、微動計3を回収した後、微動計3により受信した振動波形を解析することにより、微動計3の位置を推定する。解析手法としては特に制約されないが、例えば、音波発信位置と音波の受信タイミングとを逆解析することによって微動計3の位置を正確に推定することができる。なお、この逆解析の手法は、既存の推定手法に基づいて容易に実施できるので、これ以上詳細な説明は省略する。ここで、微動計3では、水底20の微動と位置推定用の音波とを同時に受信することもあるが、両者は、例えば周波数や受信強度の相違を用いて比較的に精度よく分離することができる。
(Step SB-3 in FIG. 17)
Then, after collecting the micromotion meter 3, the position of the micromotion meter 3 is estimated by analyzing the vibration waveform received by the micromotion meter 3. The analysis method is not particularly limited, but the position of the micromotion meter 3 can be accurately estimated by inversely analyzing the sound wave transmission position and the sound wave reception timing, for example. Since this inverse analysis method can be easily implemented based on the existing estimation method, detailed description thereof will be omitted. Here, the micromotion meter 3 may receive the micromotion of the water bottom 20 and the sound wave for position estimation at the same time, but they can be separated relatively accurately by using, for example, a difference in frequency or reception intensity. it can.

図21に、推定した微動計3の位置(黒丸)と、設置予定地点(×)と、ブイ2の位置(+)とを示す。設置予定地点に比較的近い位置に微動計3を設置していることが分かる。一方、ブイ2の位置からは離れている。ブイ2は風や波によって移動しやすいためであると推測される。なお、ブイ2の位置は、本体部4のGPS信号受信部42により受信したGPS信号(位置情報)により把握した。   FIG. 21 shows the estimated position of the micromotion meter 3 (black circle), the planned installation point (x), and the position of the buoy 2 (+). It can be seen that the micromotion meter 3 is installed at a position relatively close to the planned installation site. On the other hand, it is far from the position of the buoy 2. It is presumed that this is because the buoy 2 easily moves due to wind and waves. The position of the buoy 2 was grasped from the GPS signal (positional information) received by the GPS signal receiving section 42 of the main body section 4.

水底微動探査においては、水上からでは、投下された微動計3の位置を正確に把握することは難しい。仮に正確な位置から投下したとしても、海流や波の影響により、微動計3が流されることがある。また、水上からでは把握できない地形的影響により微動計3の位置ずれを生じる可能性もある。微動計3の位置が想定からずれると、微動探査における解析結果に誤差を生じることになる。   In the bottom tremor survey, it is difficult to accurately grasp the position of the tremometer 3 dropped from above the water. Even if it is dropped from an accurate position, the tremor 3 may be washed away due to the influence of ocean currents and waves. In addition, there is a possibility that the position of the tremor 3 may be displaced due to the topographical effect that cannot be grasped from the water. If the position of the micromotion meter 3 deviates from the expected value, an error will occur in the analysis result in the micromotion survey.

従来の水底微動探査においても、例えばトランスポンダのような特別な付加設備を微動計に配置して微動計の位置を正確に把握することは可能である。しかしながら、このような特別な付加設備を設けることは、装置を複雑化・大型化してしまうという問題がある。   Even in the conventional water bottom microtremor survey, it is possible to arrange a special additional equipment such as a transponder on the micromotion meter to accurately grasp the position of the micromotion meter. However, providing such special additional equipment has a problem that the apparatus becomes complicated and large-sized.

これに対して、本実施形態の位置推定方法によれば、微動を受信するための微動計3における音波受信波形を用いることで、微動計3の位置を正確に推定可能なので、装置の簡易化・小型化を期待することができるという利点がある。   On the other hand, according to the position estimation method of the present embodiment, the position of the fine motion meter 3 can be accurately estimated by using the sound wave reception waveform in the fine motion meter 3 for receiving the fine motion, which simplifies the apparatus.・There is an advantage that miniaturization can be expected.

また、本実施形態の装置1では、アンカー6を用いたので、微動観測時において、微動計3が海流により移動することを抑止することができる。   Further, in the device 1 of the present embodiment, since the anchor 6 is used, it is possible to suppress the movement of the microtremor 3 due to the ocean current during the microtremor observation.

さらに、本実施形態では、アンカー6を微動計3に対して着脱可能としたので、次のような利点を有する。
・アンカーを微動計に固定すると、投入用の装置の準備や、投入作業や、微動計回収の際に、取り回しに手間がかかってしまう。これに対して、アンカーを着脱式にすることにより、これらの問題を軽減ないし解消することができる。
・海底や海流の条件に応じて、アンカーの形状や重量や設置位置(微動計との位置関係)を変更することができ、より適切な設置状態を容易に実現できる。
・これらの理由により、良質な微動データを操作性良く取得できると期待できる。
Further, in the present embodiment, the anchor 6 can be attached to and detached from the fine motion meter 3, so that the following advantages are provided.
-If the anchor is fixed to the micromotion meter, it will take a lot of time and labor to prepare the equipment for loading, the loading operation, and the recovery of the micromotion meter. On the other hand, by making the anchor removable, these problems can be reduced or eliminated.
-The shape and weight of the anchor and the installation position (positional relationship with the tremor) can be changed according to the conditions of the seabed and ocean current, and a more appropriate installation state can be easily realized.
-For these reasons, it can be expected that high-quality microtremor data can be acquired with good operability.

ここで、本実施形態の水底微動探査装置1を用いた水底微動探査方法は下記のように表現できる:
微動計3を水中に投下することによって、微動計3を水底に配置し、かつ、ブイ2と本体部4とを水面近傍に配置するステップと、
微動計3によって検出された振動のデータ(微動データ)を記録部41に記録するステップと、
記録部41に記録された振動のデータを用いて水底の状態を探査するステップと
を備えた水底微動探査方法。
Here, the water bottom tremor survey method using the water bottom tremor survey device 1 of the present embodiment can be expressed as follows:
Placing the tremor 3 on the bottom of the water by dropping the tremor 3 into the water, and arranging the buoy 2 and the body 4 near the water surface;
Recording the vibration data (fine movement data) detected by the fine movement meter 3 in the recording unit 41;
And a step of exploring the state of the water bottom using the vibration data recorded in the recording unit 41.

なお、前記実施形態の記載は単なる一例に過ぎず、本発明に必須の構成を示したものではない。各部の構成は、本発明の趣旨を達成できるものであれば、上記に限らない。   It should be noted that the above description of the embodiment is merely an example, and does not show an essential configuration of the present invention. The configuration of each part is not limited to the above as long as the object of the present invention can be achieved.

例えば、前記した説明においては、主に海底を想定して説明したが、海底に限らず、湖底や川底において前記した装置を使用することができる。   For example, in the above description, the seabed was mainly assumed, but the device described above can be used not only on the seabed but also on the lake bottom or the river bottom.

1 水底微動探査装置
2 ブイ
21 ブイ本体
22 フック
3 微動計
31 フレーム
311 円環
312 接続板
313・314 開口部
32 ケース
321 基部
322 カバー
323 コネクタ
33 第1微動計本体
34 第2微動計本体
4 本体部
41 記録部
411 増幅器
412 A/D変換器
413 記録媒体
42 GPS信号受信部
43 バッテリ
5 防水容器
6 アンカー
61 アンカー本体
62 フック
63 チェーン
7 信号ケーブル
8 連結具
10 水面(海面)
20 水底(海底)
40 船
401 音波発信装置
402 GPS信号受信装置
50 GPS衛星
1 Water Bottom Microtremor Exploration Device 2 Buoy 21 Buoy Main Body 22 Hook 3 Microtremor 31 Frame 311 Annulus 312 Connection Plate 313/314 Opening 32 Case 321 Base 322 Cover 323 Connector 33 1st Micrometer Main Body 34 2nd Micrometer Main Body 4 Main Body Part 41 Recording part 411 Amplifier 412 A/D converter 413 Recording medium 42 GPS signal receiving part 43 Battery 5 Waterproof container 6 Anchor 61 Anchor main body 62 Hook 63 Chain 7 Signal cable 8 Connector 10 Water surface (sea level)
20 Water floor (sea floor)
40 Ship 401 Sound wave transmitter 402 GPS signal receiver 50 GPS satellite

Claims (8)

水底での微動アレイ探査のために用いられる探査装置であって、
ブイと、微動計と、本体部とを備えており、
前記ブイは、水面に浮遊可能とされており、かつ、前記微動計に連結されており、
前記微動計は、前記水底に設置された状態において、前記水底の微動を検出する構成とされており、
前記本体部は、前記微動計の出力を記録する記録部を備えており、
かつ、前記本体部は、前記ブイに取り付けられており、これによって、前記水面近傍に配置可能とされている
水底微動探査装置。
An exploration device used for microtremor array exploration at the bottom of the water,
It has a buoy, a tremor, and a main body.
The buoy is floatable on the surface of the water, and is connected to the microtremor,
The microtremor, in a state of being installed on the water bottom, is configured to detect a micromotion of the water bottom,
The main body unit includes a recording unit that records the output of the microtremor,
Moreover, the main body part is attached to the buoy, and thereby, the water bottom microtremor exploration device which can be arranged near the water surface.
前記本体部は、さらにGPS信号受信部を備えており、
前記GPS信号受信部は、GPS信号に含まれる時間情報及び/又は位置情報を受け取って前記記録部に記録する構成とされている
請求項1に記載の水底微動探査装置。
The main body section further includes a GPS signal receiving section,
The water bottom tremor survey apparatus according to claim 1, wherein the GPS signal receiving unit is configured to receive time information and/or position information included in a GPS signal and record the time information and/or position information in the recording unit.
前記本体部は、さらにバッテリを備えており、
前記バッテリは、前記記録部に電力を供給する構成となっている
請求項1又は2に記載の水底微動探査装置。
The main body further includes a battery,
The water bottom tremor survey apparatus according to claim 1, wherein the battery is configured to supply electric power to the recording unit.
さらに、前記水底に設置された状態における前記微動計の移動を抑制するためのアンカーを備えており、
前記アンカーは、前記微動計に着脱可能なように取り付けられている
請求項1〜3のいずれか1項に記載の水底微動探査装置。
Furthermore, it is provided with an anchor for suppressing the movement of the microtremor when installed on the bottom of the water,
The water bottom microtremor exploration device according to claim 1, wherein the anchor is detachably attached to the microtremor.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の水底微動探査装置を用いた水底微動探査方法であって、
前記微動計を水中に投下することによって、前記微動計を水底に配置し、かつ、前記ブイと前記本体部とを水面近傍に配置するステップと、
前記微動計によって検出された振動のデータを前記記録部に記録するステップと、
前記記録部に記録された前記振動のデータを用いて前記水底の状態を探査するステップと
を備えた水底微動探査方法。
A water bottom tremor surveying method using the water bottom tremor surveying device according to claim 1.
Dropping the micromotion meter into the water to dispose the micromotion meter at the bottom of the water, and to dispose the buoy and the body portion near the water surface,
Recording data of the vibration detected by the microtremor in the recording unit,
A step of searching the state of the water bottom using the vibration data recorded in the recording unit.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の水底微動探査装置における前記微動計の、水中での位置を推定する方法であって、
音波を所定の位置から水中において伝播させるステップと、
前記音波による振動を、前記水底に設置された前記微動計により受信するステップと、
前記微動計により受信した前記振動を用いて前記微動計自体の位置を推定するステップと
を備える位置推定方法。
A method for estimating the position in water of the microtremor in the water bottom microtremor exploration apparatus according to claim 1.
Propagating sound waves from a predetermined position in water,
Receiving the vibration due to the sound wave by the microtremor installed on the bottom of the water;
Estimating the position of the micromotion meter itself using the vibration received by the micromotion meter.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の水底微動探査装置に用いられる前記微動計であって、
前記微動計は、前記水底の微動を受信可能とされた複数の微動計本体を備えている
微動計。
The microtremor used in the water bottom microtremor exploration device according to any one of claims 1 to 4,
The micromotion meter includes a plurality of micromotion meter bodies capable of receiving the micromotion of the water bottom.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の水底微動探査装置に用いられる前記微動計であって、
前記微動計は、水底の微動を受信可能とされた微動計本体とフレームとを備えており、
前記フレームには、前記微動計が前記水底に設置された状態において、前記微動計の内部における水流の通過を許容する開口部が形成されている
微動計。
The microtremor used in the water bottom microtremor exploration device according to any one of claims 1 to 4,
The micromotion meter comprises a micromotion meter main body and a frame capable of receiving the micromotion of the water bottom,
The frame is formed with an opening that allows passage of a water flow inside the micromotion meter when the micromotion meter is installed on the water bottom.
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