JP3173790U - Ground survey equipment - Google Patents
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Abstract
【課題】地盤の性質を簡便にかつ精度良く安定して調査することが可能な地盤調査装置を提供する。
【解決手段】S波の伝播速度を検出する伝播速度検出手段と、伝播速度の変曲点を検出する変曲点検出手段と、変曲点により挟まれる区間を決定する区間決定手段と、区間を分類する地層分類手段と、区間の平均伝播速度を決定する平均伝播速度決定手段と、平均伝播速度に基づいて地盤特性を推定する地盤特性推定手段とを備える。平均伝播速度決定手段では、分類された地層100に応じて異なる地盤解析演算式300を用いる。
【選択図】図1An object of the present invention is to provide a ground surveying device capable of surveying the properties of the ground simply, accurately and stably.
Propagation speed detection means for detecting the propagation speed of an S wave, inflection point detection means for detecting an inflection point of the propagation speed, section determination means for determining a section between the inflection points, and section A stratum classification means for classifying the ground, an average propagation speed determination means for determining the average propagation speed of the section, and a ground characteristic estimation means for estimating the ground characteristics based on the average propagation speed. In the average propagation velocity determination means, different ground analysis calculation formulas 300 are used depending on the classified formation 100.
[Selection] Figure 1
Description
本考案は、地盤調査を行うための物理探査において、特に、S波による実体波探査の手法を用いて地盤の性質を調査する地盤調査装置に関する。 The present invention relates to a geophysical exploration device for investigating the properties of the ground using a physical wave exploration technique using S waves in physical exploration for conducting ground surveys.
従来から、地盤が構造物や施設を安全に支持できるか否かを判定するために、地盤の性質の調査が行われている。この地盤調査では、例えば、振動の伝播速度を利用する物理探査が実施されることにより、地盤の沈下量や液状化の発生率等が調査される。この地盤調査により、地盤が構造物や施設を安全に支持できるか否かが好適に判定される。 Conventionally, in order to determine whether or not the ground can safely support structures and facilities, investigation of the properties of the ground has been performed. In this ground survey, for example, a geophysical exploration using the propagation speed of vibration is performed to investigate the amount of ground subsidence, the occurrence rate of liquefaction, and the like. By this ground survey, it is suitably determined whether or not the ground can safely support structures and facilities.
地盤調査を行うための物理探査の手法としては、レイリー波を利用する表面波探査法がある。この表面波探査法は、レイリー波が距離の平方根に比例して減衰するという特性を有しているため、P波及びS波等の実体波を利用する物理探査法と比して、振源の位置とレイリー波を検出する位置とを遠く離すことができるという利点を備えている。又、この表面波探査法は、起振機により地盤に振動を与えることによって地盤調査を行う非破壊探査法であるため、例えば舗装道路を含む市街地及び砂利敷きの駐車場等においても、地盤調査を簡便に行うことができるという利点も備えている。更に、この表面波探査法で利用するレイリー波の伝播特性はS波の伝播特性と近似しているため、実体波を利用する物理探査法において用いる解析手法をそのまま利用することができるという利点をも備えている。そして、以上のような利点により地盤調査をより簡便に行うことが可能になるため、レイリー波を利用する表面波探査法は、近年における地盤調査において好適に利用されている。 As a method of geophysical exploration for conducting ground surveys, there is a surface wave exploration method using Rayleigh waves. Since this surface wave exploration method has the characteristic that the Rayleigh wave attenuates in proportion to the square root of the distance, the source of vibration is different from that of the physical exploration method using body waves such as P wave and S wave. And the position where the Rayleigh wave is detected can be separated from each other. In addition, this surface wave exploration method is a non-destructive exploration method in which the ground is surveyed by applying vibration to the ground with a vibrator, so that the ground survey is also performed in, for example, urban areas including paved roads and gravel-covered parking lots. It is also provided with the advantage that it can be performed easily. Furthermore, since the propagation characteristics of Rayleigh waves used in this surface wave exploration method are similar to the propagation characteristics of S waves, the analysis method used in the physical exploration method using body waves can be used as it is. It also has. And since it becomes possible to perform a ground investigation more simply by the above advantages, the surface wave exploration method using the Rayleigh wave has been suitably used in recent ground investigations.
レイリー波を利用する表面波探査法は、レイリー波が有する分散特性を利用する探査法である。ここで、分散特性とは、水平成層構造を有する地盤を伝播するレイリー波の伝播深度が、起振機の振動周波数に依存して変化する性質をいう。そして、表面波探査法による地盤調査は、通常、以下のようにして行われている。 The surface wave exploration method using Rayleigh waves is an exploration method that uses the dispersion characteristics of Rayleigh waves. Here, the dispersion characteristic refers to the property that the propagation depth of the Rayleigh wave propagating through the ground having the water stratified structure changes depending on the vibration frequency of the exciter. The ground survey by the surface wave exploration method is usually performed as follows.
先ず、レイリー波を発生させるための起振機と、その起振機によって発生したレイリー波を検出するための例えば2個の検出器とを、地盤調査を行う地表にそれぞれ所定の距離を隔てて設置する。次いで、起振機により所定の振動数の範囲内で地盤内にレイリー波を発生させ、前記2個の検出器がそのレイリー波をそれぞれ検出した時間を測定する。そして、その測定した時間の差と前記2個の検出器の間隔とに基づいて、前記所定の振動数の範囲内におけるレイリー波の伝播速度を算出する。つまり、レイリー波の分散特性を利用することによって、地盤を伝播するレイリー波の伝播速度と伝播深度との対応関係を求める。次に、この求められたレイリー波の伝播速度(Vr)と伝播深度(D)との対応関係を、所謂D−Vr曲線図として作図する。ここで、D−Vr曲線図について概説する。 First, an exciter for generating a Rayleigh wave and, for example, two detectors for detecting the Rayleigh wave generated by the exciter are separated from each other by a predetermined distance from the ground surface on which the ground survey is performed. Install. Next, a Rayleigh wave is generated in the ground within a predetermined frequency range by a vibrator, and the time when the two detectors detect the Rayleigh wave is measured. Then, based on the measured time difference and the interval between the two detectors, the propagation speed of the Rayleigh wave within the predetermined frequency range is calculated. That is, by using the Rayleigh wave dispersion characteristic, the correspondence relationship between the propagation speed of the Rayleigh wave propagating through the ground and the propagation depth is obtained. Next, the correspondence relationship between the obtained Rayleigh wave propagation velocity (Vr) and propagation depth (D) is plotted as a so-called D-Vr curve diagram. Here, the D-Vr curve diagram will be outlined.
図8は、表面波探査により作成されたD−Vr曲線図の一例を示す模式図である。 FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of a D-Vr curve diagram created by surface wave exploration.
図8において、横軸はレイリー波の伝播速度スケールを示し、縦軸はレイリー波の伝播深度スケールを示している。そして、曲線Cは、分散特性を利用することによって求められたレイリー波の伝播速度(Vr)と伝播深度(D)との対応関係をプロットすることにより得られた曲線である。又、曲線Cにおける変曲点1〜6は、調査対象である地盤の鉛直方向における地層の層境界を表している。
In FIG. 8, the horizontal axis represents the Rayleigh wave propagation velocity scale, and the vertical axis represents the Rayleigh wave propagation depth scale. A curve C is a curve obtained by plotting a correspondence relationship between the propagation speed (Vr) of the Rayleigh wave and the propagation depth (D) obtained by using the dispersion characteristic.
次に、図8に示すD−Vr曲線図が作図された後、このD−Vr曲線図を用いて、調査対象である地盤の鉛直方向における層分類を行う。ここで、図8に示したD−Vr曲線図を用いて地盤を層分類する方法について概説する。 Next, after the D-Vr curve diagram shown in FIG. 8 is drawn, layer classification in the vertical direction of the ground to be investigated is performed using this D-Vr curve diagram. Here, the method of classifying the ground into layers using the D-Vr curve diagram shown in FIG. 8 will be outlined.
図9は、図8に示すD−Vr曲線図の一例に基づいて地盤を鉛直方向に層分類した模式図である。 FIG. 9 is a schematic diagram in which the ground is layered in the vertical direction based on the example of the D-Vr curve diagram shown in FIG. 8.
図9に示すように、地盤は、それぞれの地層の層境界が図8に示すD−Vr曲線図における曲線Cの変曲点1〜6に対応するように、第1層〜第7層に層分類されている。尚、図9における符号Gは、地盤の表面(地表)を表している。
As shown in FIG. 9, the ground is divided into the first layer to the seventh layer so that the layer boundaries of the respective layers correspond to the
次に、図9に示すように地盤の層分類が行われた後、層分類された第1層〜第7層のそれぞれの地層におけるレイリー波の平均伝播速度を算出する。これは、層分類された各地層を規定する2つの変曲点(例えば、図9に示す第2層については、変曲点1及び変曲点2)のレイリー波の伝播速度及び伝播深度のそれぞれの値をマトリックス法と呼ばれる解析手法において用いる平均伝播速度算出式に代入することにより行われる。そして、最後に、マトリックス法により算出された第1層〜第7層のそれぞれの地層におけるレイリー波の平均伝播速度の値を地盤調査に係る所定の算出式に代入することによって、地盤の許容応力度、沈下量及び液状化等についての調査が行われる。レイリー波を利用した表面波探査法による地盤調査は、通常、このようにして実施される。
Next, after the ground layer classification is performed as shown in FIG. 9, the average propagation velocity of Rayleigh waves in each of the first to seventh layers subjected to the layer classification is calculated. This is because of the propagation speed and propagation depth of Rayleigh waves at two inflection points (for example,
尚、レイリー波を用いて調査対象である地盤の地層構造及び土質性状を特定し、その特定された地層構造及び土質性状に関する情報を利用して地盤の性質を調査する方法としては、ボーリングを行わずに土質性状に応じた適切な液状化予測を行う測定方法がある(例えば、特許文献1参照)。 As a method for identifying the ground structure and soil properties of the ground to be investigated using Rayleigh waves, and investigating the properties of the ground using information on the identified ground structure and soil properties, boring is performed. There is a measurement method that performs appropriate liquefaction prediction according to the soil properties (see, for example, Patent Document 1).
又、地盤が複数の層からなる場合でも、各層の境目を判別し易くして層別に地盤沈下量を測定できるようにした地盤沈下量の測定方法がある(例えば、特許文献2参照)。 Further, even when the ground is composed of a plurality of layers, there is a method for measuring the amount of ground subsidence so that the boundary between each layer can be easily discriminated so that the amount of ground subsidence can be measured for each layer (see, for example, Patent Document 2).
ところで、上述の如くD−Vr曲線図により層分類されたそれぞれの地層についてのレイリー波の平均伝播速度をマトリックス法により算出する方法では、その算出されたレイリー波の平均伝播速度が真の平均伝播速度と比して著しく異なるという不具合が発生する場合がある。このような不具合が発生する理由は、層分類されたそれぞれの地層毎に地層の種類(例えば、洪積層、沖積層、堆積土又は造成土等)及び土質(例えば、粘性土、砂質土、堆積土等)が異なるにも関わらず、その地層の種類及び土質等の差異を考慮することなく、レイリー波の平均伝播速度をマトリックス法によって画一的に算出するためである。従って、層分類されたそれぞれの地層におけるレイリー波の平均伝播速度をマトリックス法により画一的に算出し、その算出されたレイリー波の平均伝播速度の値を用いて地盤の性質を調査することによっては、地盤の許容応力度、沈下量及び液状化等を正確に調査することは困難であるという問題があった。 By the way, in the method of calculating the average propagation velocity of Rayleigh waves for each formation layered by the D-Vr curve diagram as described above by the matrix method, the calculated average propagation velocity of Rayleigh waves is the true average propagation velocity. There may be a problem that it is significantly different from the speed. The reason why such a failure occurs is that the layer type (for example, diluvium, alluvium, sedimentary soil, or created soil) and soil quality (for example, viscous soil, sandy soil, This is because the average propagation velocity of Rayleigh waves is uniformly calculated by the matrix method without considering the difference in the type of soil layer and the soil quality, etc., even though the sedimentary soil is different. Therefore, by calculating the average propagation velocity of Rayleigh waves in each strata classified by the matrix method, and investigating the properties of the ground using the calculated average propagation velocity values of Rayleigh waves. However, there is a problem that it is difficult to accurately investigate the allowable stress level of the ground, the amount of settlement, and liquefaction.
又、従来では、上述したように、各地層におけるレイリー波の平均伝播速度の算出精度が低下する場合があることを予め考慮して、マトリックス法によって得られたレイリー波の平均伝播速度の値に所定の補正値を乗ずることによって平均伝播速度の補正を行い、その補正された平均伝播速度の値を地盤調査に係る所定の算出式に代入することによって、地盤の許容応力度、沈下量及び液状化等の性質を調査している。しかしながら、前記補正値は必ずしも適切な値ではないことが多いため、このような方法によっても、調査対象である地盤の性質を正確に調査することは困難であるという問題があった。 In addition, as described above, in consideration of the fact that the calculation accuracy of the average propagation velocity of Rayleigh waves in various layers may be lowered in the past, the value of the average propagation velocity of Rayleigh waves obtained by the matrix method is considered in advance. The average propagation velocity is corrected by multiplying by a predetermined correction value, and the value of the corrected average propagation velocity is substituted into a predetermined calculation formula related to the ground survey. We are investigating the nature of chemicalization. However, since the correction value is not always an appropriate value, there is a problem that it is difficult to accurately investigate the property of the ground to be investigated even by such a method.
更に、最近では、レイリー波を利用する表面波探査法では、地表面においてレイリー波の伝播を確認するためには、振源の位置とレイリー波を検出する位置とを一定の距離以上離隔する(例えば、10m以上)必要があることが判明している。換言すれば、調査対象となる土地が比較的狭い、特に都市部における狭小宅地等においては、地表面においてレイリー波の伝播を確認することは乏しい。そのため、レイリー波を利用する表面波探査法は、大規模な構造物や設備を建設する際の地盤調査に対しては有効となるが、一般的な住宅等の小規模な構造物等を建設する際の、比較的狭い土地を調査対象とする地盤調査に対しては、有効とはならない場合が多い。 Furthermore, recently, in the surface wave exploration method using the Rayleigh wave, in order to confirm the propagation of the Rayleigh wave on the ground surface, the position of the source and the position where the Rayleigh wave is detected are separated by a certain distance or more ( For example, it has been found that it is necessary. In other words, it is scarce to confirm the propagation of Rayleigh waves on the ground surface in a relatively narrow land, particularly in a small residential land in an urban area. Therefore, the surface wave exploration method using Rayleigh waves is effective for ground surveys when constructing large-scale structures and facilities, but constructs small-scale structures such as ordinary houses. This is often not effective for ground surveys that target relatively narrow land.
本考案は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、地盤を構成する地層の種類、及びそれぞれの地層の土質に基づいて地盤調査を行い、地盤の性質を簡便にかつ精度良く安定して調査することが可能な、狭小宅地においても実施可能な地盤調査装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and performs a ground survey based on the types of geological layers constituting the ground and the soil properties of each of the geological layers, thereby easily and accurately determining the properties of the ground. The object of the present invention is to provide a ground surveying device that can be surveyed well and can be carried out even in a small residential area.
本考案は上記のような事情に鑑みてなされたものであり、本考案に係る地盤調査装置は、地盤を振動させることによって発生したS波を検出し、検出した結果に基づいて前記地盤の性質を調査する地盤調査装置において、前記検出した結果から前記地盤を構成するそれぞれの地層と、前記それぞれの地層の土質とをそれぞれ分類し、分類された前記地層と前記土質とに応じて地盤解析演算式を選択し、選択された地盤解析演算式と前記地層と前記土質とに基づいて前記地盤の性質を推定する。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and the ground investigation device according to the present invention detects an S wave generated by vibrating the ground, and the properties of the ground based on the detected result. In the ground survey device for surveying, the respective geological layers constituting the ground and the soil quality of the respective geological layers are classified from the detected results, respectively, and ground analysis calculation is performed according to the classified geological layers and the soil quality A formula is selected, and the property of the ground is estimated based on the selected ground analysis calculation formula, the stratum and the soil quality.
このような構成とすることにより、調査対象である地盤を構成する地層の種類、及びそれぞれの地層の土質に応じて地盤解析演算式を選択し、前記地層のそれぞれについて適切な地盤解析演算式により地層の性質を調査することができる。その結果、地盤の許容応力度、沈下量及び液状化等の調査を正確に行うことが可能になる。 By adopting such a configuration, a ground analysis calculation formula is selected according to the type of strata constituting the ground to be investigated and the soil quality of each stratum, and the appropriate ground analysis calculation formula for each of the strata is selected. The nature of the formation can be investigated. As a result, it is possible to accurately investigate the allowable stress level of the ground, the amount of settlement, and liquefaction.
この場合、前記地盤を構成するそれぞれの地層を、表層、沖積層、洪積層、岩盤層の何れかに分類する。 In this case, each of the strata constituting the ground is classified into one of a surface layer, an alluvium layer, a diluvium layer, and a rock layer.
このような構成とすることにより、地盤を構成する地層の種類に応じた地盤解析演算式を選択する際に、最適な地盤解析演算式を選択することができる。その結果、地盤の許容応力度、沈下量及び液状化等の調査をより正確に行うことが可能になる。 By setting it as such a structure, when selecting the ground analysis arithmetic expression according to the kind of the stratum which comprises a ground, an optimal ground analysis arithmetic expression can be selected. As a result, it becomes possible to more accurately investigate the allowable stress level of the ground, the amount of settlement, liquefaction, and the like.
この場合、前記地盤を構成するそれぞれの地層の土質を、堆積土、粘性土、砂質土、固結した砂、土丹盤、岩盤の何れかに分類する。 In this case, the soil quality of each of the geological layers constituting the ground is classified into sedimentary soil, cohesive soil, sandy soil, consolidated sand, soil bedrock, and bedrock.
このような構成とすることにより、地盤を構成する地層の土質に応じた地盤解析演算式を選択する際に、最適な地盤解析演算式を選択することができる。その結果、地盤の許容応力度、沈下量及び液状化等の調査をより正確に行うことが可能になる。 By setting it as such a structure, when selecting the ground analysis arithmetic expression according to the soil quality of the stratum which comprises a ground, an optimal ground analysis arithmetic expression can be selected. As a result, it becomes possible to more accurately investigate the allowable stress level of the ground, the amount of settlement, liquefaction, and the like.
この場合、前記地盤解析演算式が、前記検出した結果を用いて前記地盤を構成するそれぞれの地層におけるS波の平均伝播速度を算出する演算式である。 In this case, the ground analysis calculation formula is a calculation formula for calculating the average propagation speed of the S wave in each formation forming the ground using the detected result.
このような構成とすることにより、S波の平均伝播速度は地盤調査の調査精度を左右する重要なデータの1つであることから、このS波の平均伝播速度の精度が高まることによって地盤の性質を正確に調査することができる。 By adopting such a configuration, the average propagation speed of the S wave is one of important data that influences the investigation accuracy of the ground survey. You can investigate the nature accurately.
この場合、前記地盤の性質が、地盤の許容応力度、地盤の即時沈下量及び圧密沈下量、地盤の液状化の発生率を含んでいる。 In this case, the properties of the ground include the allowable stress level of the ground, the amount of immediate settlement and the amount of consolidation settlement, and the occurrence rate of ground liquefaction.
このような構成とすることにより、地盤上に家屋等を建設するにあたって、その家屋等が長期間に渡って倒壊、沈下及び傾斜等することが無いような必要十分な調査を行うことができる。その結果、家屋等が倒壊、沈下及び傾斜等することを長期に渡って防止することが可能になる。 With such a configuration, when building a house on the ground, a necessary and sufficient investigation can be performed so that the house does not collapse, sink, or incline over a long period of time. As a result, it is possible to prevent the house and the like from collapsing, sinking, and tilting for a long time.
本考案は以上に述べたような形態で実施され、地盤を構成する地層の種類、及び各々の地層の土質に基づいて地盤調査を行い、地盤の性質を簡便にかつ精度良く安定して調査することが可能な、狭小宅地においても使用可能な地盤調査装置を提供することができるという効果を奏する。 The present invention is implemented in the form as described above, and conducts ground surveys based on the types of strata that form the ground and the soil properties of each stratum, and easily and accurately investigates the properties of the ground. It is possible to provide a ground investigation device that can be used even in a small residential area.
以下、本考案の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施の形態1)
先ず、狭小宅地等で地盤調査を実施する際におけるP波及びS波等の実体波の伝播メカニズム、及び、レイリー波等の表面波の発生メカニズムについて説明する。
(Embodiment 1)
First, the propagation mechanism of body waves such as P waves and S waves and the generation mechanism of surface waves such as Rayleigh waves when conducting ground surveys in narrow residential areas will be described.
図2は、狭小宅地等の狭い土地の地盤における実体波の伝播メカニズム及び表面波の発生メカニズムを模式的に示す推定図である。尚、図2において、符号Aは起振機を、符号a〜cは検出器を、符号Gは地盤を示している。 FIG. 2 is an estimation diagram schematically showing the propagation mechanism of the body wave and the generation mechanism of the surface wave in the ground of a narrow land such as a narrow residential land. In FIG. 2, symbol A indicates an exciter, symbols a to c indicate detectors, and symbol G indicates the ground.
図2に示すように、地盤調査を実施する際には、起振機Aの錘(おもり)を所定の振動条件(振幅及び振動数範囲等)において上下に振動させる。すると、その起振機Aの錘の上下振動により、地盤の深さ方向(垂直方向)においてP波が伝播する。ここで、この伝播するP波は、地盤の深さ方向におけるλ/2の深さにまで到達する。尚、「λ/2」における記号「λ」は、P波の波長を示している。 As shown in FIG. 2, when conducting a ground survey, the weight (weight) of the vibrator A is vibrated up and down under predetermined vibration conditions (amplitude and frequency range, etc.). Then, the P wave propagates in the depth direction (vertical direction) of the ground due to the vertical vibration of the weight of the vibrator A. Here, the propagating P wave reaches a depth of λ / 2 in the depth direction of the ground. The symbol “λ” in “λ / 2” indicates the wavelength of the P wave.
さて、P波が地盤におけるλ/2の深さにまで到達すると、その到達箇所からは、水平方向に同心円を描くようにしてS波が分散する。又、図2に示すように、この分散するS波は、その分散過程において地盤Gの表面に向けてP波を逐次発する。本考案の実施の形態では、図2に示すように、水平方向に分散するS波が地盤Gの表面に向けて発するP波を検出器a〜cにより検出することによって、地盤におけるS波の伝播速度を計測する。そして、図2に示すように、地盤Gにおける所定の隔離距離Lsを超える領域では、水平方向に伝播するS波及び垂直方向に伝播するP波の繰り返しによるエネルギーの共振によって、S波及びP波よりも減衰量が少ないレイリー波が発生する。ここで、レイリー波が発生する領域は、S波及びP波の繰り返しによりエネルギーが共振する必要があるため、通常、起振機Aから6〜12m程度以上離れた領域である。従って、狭小宅地等で地盤調査を実施する場合には、レイリー波を用いる地盤調査は困難であり、実体波であるS波を用いる地盤調査が有効となる。 Now, when the P wave reaches a depth of λ / 2 in the ground, the S wave is dispersed from the reaching position so as to draw a concentric circle in the horizontal direction. Further, as shown in FIG. 2, the dispersed S wave sequentially emits P waves toward the surface of the ground G in the dispersion process. In the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2, by detecting P waves generated by S-waves dispersed in the horizontal direction toward the surface of the ground G by the detectors a to c, Measure the propagation speed. As shown in FIG. 2, in a region exceeding a predetermined separation distance Ls in the ground G, the S wave and the P wave are caused by resonance of energy due to repetition of the S wave propagating in the horizontal direction and the P wave propagating in the vertical direction. Rayleigh waves with less attenuation than that occur. Here, the region where the Rayleigh wave is generated is a region that is usually about 6 to 12 m or more away from the vibrator A because energy needs to resonate due to repetition of the S wave and the P wave. Therefore, when conducting a ground survey in a narrow residential land or the like, a ground survey using Rayleigh waves is difficult, and a ground survey using S waves that are body waves is effective.
次に、本考案の実施の形態1に係る地盤調査を実施するための構成について説明する。
Next, the structure for implementing the ground investigation according to
図3は、本考案の実施の形態1に係る地盤調査を実施するための構成を模式的に示す概念図である。 FIG. 3 is a conceptual diagram schematically showing a configuration for carrying out the ground survey according to the first embodiment of the present invention.
図3において、符号Aは、地盤調査の各調査現場に持ち込まれ、地盤G上に設置してS波を発生させるために用いられる起振機を示している。又、符号a及びbは、起振機Aの上下振動によって地盤Gの内部に発生したS波を間接的に検出するための検出器である。 In FIG. 3, the code | symbol A has shown the exciter which is brought in to each investigation site | part of a ground investigation, and is used in order to install on the ground G and to generate an S wave. Reference symbols a and b are detectors for indirectly detecting S waves generated in the ground G due to the vertical vibration of the vibrator A.
図3に示すように、上述の検出器a及びbは、起振機Aによる加振によって地盤Gの内部に発生するS波の伝播速度を計測するために、所定の距離Lを隔てて、地盤G上に設置されている。そして、これらの起振機Aと検出器a及びbとは、起振機Aが振動する振幅及び周波数を制御すると共に、検出器a及びbによって検出された信号を演算等するための制御演算装置Bに電気的に接続されている。この制御演算装置Bの記憶部には、後述する所定の演算式が記憶されている。 As shown in FIG. 3, the detectors a and b described above are separated by a predetermined distance L in order to measure the propagation speed of the S wave generated in the ground G by the excitation by the vibrator A, It is installed on the ground G. The exciter A and the detectors a and b control the amplitude and frequency at which the exciter A vibrates, and control operations for calculating signals detected by the detectors a and b. It is electrically connected to device B. The storage unit of the control arithmetic device B stores a predetermined arithmetic expression to be described later.
次に、本実施の形態に係る地盤調査方法について説明する。尚、本実施の形態に係る地盤調査において使用する全ての演算式は、地盤中におけるS波速度と各種土質定数との対応関係を示す既知の関係式、及びそれらの既知の関係式から導出される関係式である。 Next, the ground investigation method according to the present embodiment will be described. It should be noted that all the arithmetic expressions used in the ground survey according to the present embodiment are derived from known relational expressions indicating the correspondence between the S wave velocity in the ground and various soil constants, and their known relational expressions. It is a relational expression.
図5は、本実施の形態に係る制御演算装置の動作を示すフローチャートである。以下、制御演算装置の動作について、図5を参照しながら説明する。 FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the control arithmetic device according to the present embodiment. Hereinafter, the operation of the control arithmetic device will be described with reference to FIG.
地盤調査に先立って、現場作業者は、図3に示すように調査対象である地盤G上の適宜の位置に、起振機Aと2個の検出器a及びbとをそれぞれ直線状に設置する。 Prior to the ground survey, the site worker installs the vibrator A and the two detectors a and b in a straight line at appropriate positions on the ground G to be surveyed as shown in FIG. To do.
起振機Aと検出器a及びbとが所定の位置に設置された後、現場作業者は、制御演算装置Bを操作することによって、起振機Aの振動条件(例えば、振幅及び振動数範囲等)を設定する(ステップS1)。次いで、起振機Aの錘を前記設定した振動条件によって上下振動させることにより、地盤Gの内部にS波を発生させる(ステップS2)。この操作によって、起振機Aの振動によって発生したS波は、地盤Gの内部において、起振機Aの振動数に応じた深度で水平方向に伝播する。この時、検出器a及びbは地盤G内を伝播するS波をそれぞれP波を介して間接的に検出し、その検出信号は制御演算装置Bに伝送される。そして、制御演算装置Bにおいては、検出器a及びbがS波を検出した時間が求められ、それらの時間の時間差が算出される。そして、以下に示す式(1)により、起振機Aの振動によって発生したS波の伝播速度が、振動数毎に算出される(ステップS3)。 After the exciter A and the detectors a and b are installed at predetermined positions, the site worker operates the control arithmetic device B to thereby change the vibration conditions (for example, amplitude and frequency) of the exciter A. Range, etc.) are set (step S1). Next, an S wave is generated inside the ground G by causing the weight of the vibrator A to vibrate up and down under the set vibration conditions (step S2). By this operation, the S wave generated by the vibration of the exciter A propagates in the horizontal direction at a depth corresponding to the frequency of the exciter A inside the ground G. At this time, the detectors a and b indirectly detect the S wave propagating in the ground G via the P wave, and the detection signal is transmitted to the control arithmetic unit B. In the control arithmetic unit B, the time when the detectors a and b detect the S wave is obtained, and the time difference between these times is calculated. Then, the propagation speed of the S wave generated by the vibration of the exciter A is calculated for each frequency by the following equation (1) (step S3).
Vs=L/ΔT ・・・(1)
ここで、Vsは、S波の伝播速度(m/s)を示している。又、Lは、検出器a及びbの間の隔離距離(m)を示している。又、ΔTは、検出器a及びbがS波を検出した時間の時間差(s)を示している。
Vs = L / ΔT (1)
Here, Vs indicates the propagation speed (m / s) of the S wave. L represents the separation distance (m) between the detectors a and b. ΔT indicates a time difference (s) between the times when the detectors a and b detect the S wave.
次に、算出されたS波の伝播速度の値と、起振機Aの振動数の値とを用いて、以下に示す式(2)及び(3)により、S波が伝播する深度を算出する(ステップS4)。 Next, using the calculated value of the propagation speed of the S wave and the value of the vibration frequency of the exciter A, the depth at which the S wave propagates is calculated by the following equations (2) and (3). (Step S4).
D=λ/2 ・・・(2)
λ=Vs/F ・・・(3)
ここで、DはS波の伝播深度(m)を、λはS波の波長(m)を、Fは起振機Aの振動数即ちS波の周波数(Hz)を、それぞれ示している。
D = λ / 2 (2)
λ = Vs / F (3)
Here, D indicates the propagation depth (m) of the S wave, λ indicates the wavelength (m) of the S wave, and F indicates the frequency of the exciter A, that is, the frequency (Hz) of the S wave.
ステップS4によってS波の伝播深度が算出された後、地盤調査に係る測定が所定の深度まで行われたか否かが判定される(ステップS5)。このステップS5によって前記測定が所定の深度まで行われていないことが判明した場合(ステップS5でNO)、ステップS1に戻って振動条件を再び設定し、前記測定が所定の深度に達したことが確認されるまで(ステップS5でYES)、ステップS1〜ステップS4を繰り返し実施する。 After the propagation depth of the S wave is calculated in step S4, it is determined whether or not the measurement related to the ground survey has been performed to a predetermined depth (step S5). If it is determined in step S5 that the measurement has not been performed to a predetermined depth (NO in step S5), the process returns to step S1 and vibration conditions are set again, and the measurement has reached a predetermined depth. Until it is confirmed (YES in step S5), step S1 to step S4 are repeated.
ステップS5によって地盤調査に係る測定が所定の深度まで行われたことが確認された後、算出されたS波の伝播速度Vsと伝播深度Dとを用いて、レイリー波を用いる場合のD−Vr曲線図に相当する「D−Vs曲線図」が作図される(ステップS6)。ここで、図6を用いて、本実施の形態におけるD−Vs曲線図について説明する。 After confirming that the measurement related to the ground survey has been performed up to a predetermined depth in step S5, using the calculated propagation speed Vs of the S wave and the propagation depth D, D-Vr in the case of using the Rayleigh wave A “D-Vs curve diagram” corresponding to the curve diagram is drawn (step S6). Here, the D-Vs curve diagram in the present embodiment will be described with reference to FIG.
図6は、本実施の形態における実体波探査により作図されたD−Vs曲線図の一例を示す模式図である。 FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of a D-Vs curve diagram drawn by body wave exploration in the present embodiment.
図6において、横軸はS波の伝播速度スケールを示し、縦軸はS波の伝播深度スケールを示している。そして、曲線Cは、分散特性を利用することによって求められたS波の伝播速度と伝播深度との対応関係をプロットすることにより得られた曲線である。又、曲線Cにおける変曲点1〜6は、調査対象である地盤の鉛直方向における地層の層境界をそれぞれ表している。
In FIG. 6, the horizontal axis represents the S-wave propagation velocity scale, and the vertical axis represents the S-wave propagation depth scale. Curve C is a curve obtained by plotting the correspondence relationship between the propagation speed and propagation depth of the S wave obtained by using the dispersion characteristic.
ステップS6によってD−Vs曲線図が作図された後、その作図されたD−Vs曲線図を基にして、図6に示す変曲点1〜6におけるS波の伝播速度及び伝播深度がそれぞれ解析される。ここでは、変曲点1〜6におけるS波の伝播速度Vs及び伝播深度Dは、変曲点1においてはD1,V1であり、変曲点2においてはD2,V2であり、変曲点3においてはD3,V3であり、変曲点4においてはD4,V4であり、変曲点5においてはD5,V5であり、変曲点6においてはD6,V6である。又、伝播深度が0mにおける伝播速度Vs及び伝播深度DはD0,V0であり、伝播深度が10mにおいてはD7,V7である。
After the D-Vs curve diagram is drawn in step S6, the S-wave propagation speed and propagation depth at the
次に、ステップS6によって図6に例示したD−Vs曲線図が作図された後、再びこのD−Vs曲線図に基づいて、調査対象である地盤の鉛直方向における地層の分類が行われる(ステップS7)。ここで、図6に例示したD−Vs曲線図を用いて地盤を地層分類する方法について説明する。 Next, after the D-Vs curve diagram illustrated in FIG. 6 is drawn in step S6, the stratum classification in the vertical direction of the ground to be investigated is performed again based on this D-Vs curve diagram (step). S7). Here, a method for classifying the ground using the D-Vs curve diagram illustrated in FIG. 6 will be described.
図7は、図6に示すD−Vs曲線図の一例に基づいて地盤を鉛直方向に地層分類した模式図である。 FIG. 7 is a schematic diagram in which the ground is classified into layers in the vertical direction based on the example of the D-Vs curve diagram shown in FIG. 6.
図7に示すように、地盤はそれぞれの地層の層境界が図6に示すD−Vs曲線図における曲線Cの変曲点1〜6に対応するようにして、地層10〜70に分類されている。そして、地層10〜70のそれぞれの種類(表層、沖積層、洪積層及び岩盤層等)と土質(粘性土、砂質土及び堆積土等)とを、図6に示したD−Vs曲線図における曲線Cから得られる情報と、各地層におけるS波の減衰率とに基づいて、それぞれ図7に例示すように分類する。即ち、図7において、地層10は表層(堆積土)、地層20〜40は沖積層(地表側より、粘性土、砂質土、堆積土)、地層50〜60は洪積層(地表側より、固結した砂、土丹盤)、地層70は岩盤層(岩盤)である。尚、符号Gは、地盤の表面(地表)を表している。
As shown in FIG. 7, the ground is classified into
尚、S波の減衰率に基づいて行われる各地層の土質の分類は、次のようにして実施される。即ち、起振機Aの加振により地盤の内部に発生したS波は、周囲に拡散するに従って徐々に減衰していくので、そのS波の振幅は起振機Aから離れるに従って小さくなる。例えば、図3に示す構成においては、地盤G上に設置した各検出器a及びbによって検出されるそれぞれのS波の振幅(実際には、P波の振幅)を比較した場合、起振機Aに近い位置に配設されている検出器aによって検出されるS波の振幅は、起振機Aから遠い位置に配設されている検出器bによって検出されるS波の振幅よりも大きい。そして、そのようなS波の振幅の差違に基づいて、所定の算出手段を用いることによって、各地層におけるS波の減衰率を正確に算出する。S波の減衰率が各地層毎に算出された後、その算出されたS波の減衰率と前記の如く算出されたS波の伝播速度とに基づき、地層の土質を判定するための予め試験して得た土質分類情報を参照することにより、各地層の土質の分類が実施される。 In addition, the classification of the soil quality of each region performed based on the attenuation rate of the S wave is performed as follows. That is, the S wave generated inside the ground due to the vibration of the exciter A is gradually attenuated as it spreads to the surroundings, and the amplitude of the S wave becomes smaller as the distance from the exciter A increases. For example, in the configuration shown in FIG. 3, when the amplitudes of the S waves (actually the amplitudes of the P waves) detected by the detectors a and b installed on the ground G are compared, The amplitude of the S wave detected by the detector a arranged at a position close to A is larger than the amplitude of the S wave detected by a detector b arranged at a position far from the vibrator A. . Based on the difference in the amplitude of the S wave, the attenuation rate of the S wave in each region is accurately calculated by using predetermined calculation means. After the S-wave attenuation rate is calculated for each layer, a preliminary test is performed to determine the soil quality of the formation based on the calculated S-wave attenuation rate and the S-wave propagation velocity calculated as described above. By referring to the soil classification information obtained in this way, the soil classification of each region is implemented.
次に、図7に示すように、調査対象の地盤を構成する地層の種類と土質とがそれぞれ分類された後、地層10〜70におけるS波の平均伝播速度Vs1〜Vs7がそれぞれ算出される(ステップS8)。ここで、本考案の実施の形態1では、図7に示す各地層におけるS波の平均伝播速度Vs1〜Vs7は、図1に示すように地層100と土質200との組み合わせに基づいて地盤解析演算式300から所定の地盤解析演算式が選択され、その選択された地盤解析演算式が用いられることによって、それぞれ算出される。尚、図1において、VSはS波の平均伝播速度(m/s)を示している。又、VU及びVLは、図6に示すD−Vs曲線図における曲線Cの調査対象層に係る2つの変曲点の地表側及び地核側のS波の伝播速度(m/s)を示している。又、DU及びDLは、前記変曲点の地表側及び地核側のS波の伝播深度(m)を示している。
Next, as shown in FIG. 7, after classifying the soil layer and the soil structure constituting the investigation target ground, the S wave average propagation speeds Vs 1 to Vs 7 in the
以下、本実施の形態におけるS波の平均伝播速度Vs1〜Vs7を算出するためのより具体的な方法について、図1及び図7を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, a more specific method for calculating the S wave average propagation velocities Vs 1 to Vs 7 in the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 7.
前述したように、図1は、地層の種類及び土質に応じてS波の平均伝播速度を算出するために用いる演算式を選択する規則について示している。そして、地層の種類を地層100の中から、又、それぞれの地層の土質を土質200の中からそれぞれ選択し、それらの選択の組み合わせに対応するS波の平均伝播速度を算出するための演算式を、地盤解析演算式300の中から選択する。即ち、本実施の形態においては、図7に示す地層10のS波の平均伝播速度Vs1を算出する場合には、その地層の種類が表層であり、又、土質が堆積土であることから、図1に示す対応する地盤解析演算式(4)により、S波の平均伝播速度Vs1を算出する。尚、地層10の土質が造成土の場合も式(4)を適用する。
As described above, FIG. 1 shows rules for selecting an arithmetic expression to be used for calculating the average propagation speed of S waves according to the type and soil quality of the formation. An arithmetic expression for selecting the type of formation from the
VS=VL ・・・(4)
ここで、VSはS波の平均伝播速度(m/s)を、VLは曲線Cの調査対象層に係る2つの変曲点の地核側のS波の伝播速度(m/s)を示している。従って、地層10のS波の平均伝播速度Vs1は、式(5)のように求められる。
V S = V L (4)
Here, V S is the average propagation velocity of the S wave (m / s), V L Chikaku side of S-wave propagation velocity of the two inflection points of the surveyed layer of curve C (m / s) Is shown. Therefore, the average propagation velocity Vs 1 of the S wave in the
Vs1=V1 ・・・(5)
又、図7に示す地層20のS波の平均伝播速度Vs2を算出する場合には、その地層の種類が沖積層であり、又、土質が粘性土(ここでは、内部摩擦角=0°とする)であることから、図1に示す対応する地盤解析演算式(6)により、S波の平均伝播速度Vs2を算出する。
Vs 1 = V 1 (5)
When calculating the average S-wave propagation velocity Vs 2 of the
VS=(VU+VL)/2 ・・・(6)
ここで、VSはS波の平均伝播速度(m/s)を、VU及びVLは曲線Cの調査対象層に係る2つの変曲点の地表側及び地核側のS波の伝播速度(m/s)を各々示している。従って、地層20のS波の平均伝播速度Vs2は、式(7)のように求められる。
V S = (V U + V L ) / 2 (6)
Here, V S is the average propagation velocity of the S wave (m / s), V U and V L propagation of surface side and Chikaku side of the S-wave two inflection points of the surveyed layer of curve C Each speed (m / s) is shown. Thus, the average propagation velocity Vs 2 of the S wave of the
Vs2=(V1+V2)/2 ・・・(7)
又、図7に示す地層30及び40のS波の平均伝播速度Vs3及びVs4を算出する場合には、その地層の種類が沖積層であり、又、土質が砂質土及び堆積土であることから、図1よりS波の平均伝播速度Vs3及びVs4を前記の式(4)により算出する。従って、地層30及び40のS波の平均伝播速度Vs3及びVs4は、式(8)及び式(9)のように求められる。
Vs 2 = (V 1 + V 2 ) / 2 (7)
When calculating the average S-wave propagation speeds Vs 3 and Vs 4 of the
Vs3=V3 ・・・(8)
Vs4=V4 ・・・(9)
又、図7に示す地層50及び60のS波の平均伝播速度Vs5及びVs6を算出する場合には、その地層の種類が洪積層であり、又、土質が固結した砂及び土丹盤であることから、図1に示す対応する地盤解析演算式(10)により、S波の平均伝播速度Vs5及びVs6を算出する。尚、この洪積層の土質としては、固結した砂及び土丹盤以外に、岩盤、密実な礫層等も含まれる。
Vs 3 = V 3 (8)
Vs 4 = V 4 (9)
In addition, when calculating the average S-wave propagation speeds Vs 5 and Vs 6 of the
VS≒((VL 2DL−VU 2DU)/(DL−DU))(1/2) ・・・(10)
ここで、VSはS波の平均伝播速度(m/s)を示している。尚、VU及びVL、DU及びDLについては前述と同様である。従って、地層50及び60のS波の平均伝播速度Vs5及びVs6は、式(11)及び式(12)のように求められる。
V S ≈ ((V L 2 D L −V U 2 D U ) / (D L −D U )) (1/2) (10)
Here, V S indicates the average propagation velocity (m / s) of the S wave. V U and V L , D U and D L are the same as described above. Accordingly, the average propagation speeds Vs 5 and Vs 6 of the S waves in the
Vs5≒((V5 2D5−V4 2D4)/(D5−D4))(1/2) ・・・(11)
Vs6≒((V6 2D6−V5 2D5)/(D6−D5))(1/2) ・・・(12)
尚、前記の式(10)は、従来の地盤調査において地盤を構成する各地層のS波の平均伝播速度をマトリックス法により求める際に用いられている演算式である。
Vs 5 ≈ ((V 5 2 D 5 -V 4 2 D 4 ) / (D 5 -D 4 )) (1/2) (11)
Vs 6 ≈ ((V 6 2 D 6 −V 5 2 D 5 ) / (D 6 −D 5 )) (1/2) (12)
In addition, said Formula (10) is an arithmetic formula used when calculating | requiring the average propagation speed of S wave of each layer which comprises the ground by the matrix method in the conventional ground investigation.
又、図7に示す地層70のS波の平均伝播速度Vs7を算出する場合には、その地層の種類が岩盤層であり、又、土質が岩盤であることから、図1よりS波の平均伝播速度Vs7を式(10)により算出する。従って、地層70のS波の平均伝播速度Vs7は、式(13)のように求められる。
Further, when calculating the average propagation velocity Vs 7 of the S wave in the
Vs7≒((V7 2D7−V6 2D6)/(D7−D6))(1/2) ・・・(13)
以上のようにして、各地層10〜70の地層の種類及び土質に基づいて、S波の平均伝播速度Vs1〜Vs7が算出される。
Vs 7 ≈ ((V 7 2 D 7 −V 6 2 D 6 ) / (D 7 −D 6 )) (1/2) (13)
As described above, the average propagation speeds Vs 1 to Vs 7 of the S waves are calculated based on the types and soil properties of the
次に、上述のようにして地盤を構成する各地層のS波の平均伝播速度がそれぞれ求められた後に、それらの平均伝播速度の値を用いて、地盤を構成する地層10〜70のそれぞれの地層に係る地盤特性をそれぞれ推定する(ステップ9)。
Next, after the average propagation velocity of the S wave of each layer constituting the ground is obtained as described above, each of the
先ず、許容応力度を算出する方法について詳細に説明する。尚、許容応力度は、慣用的に「地耐力」とも呼ばれている。 First, a method for calculating the allowable stress level will be described in detail. The allowable stress level is conventionally called “ground strength”.
地盤を構成する各地層の許容応力度を算出する際には、先ず、各地層のS波の平均伝播速度の値を用いて、以下に示す式(14)及び式(15)により、地層毎に一軸圧縮強度及び圧密降伏応力を算出する。 When calculating the allowable stress level of each stratum constituting the ground, first, using the value of the average propagation velocity of the S wave of each stratum, the following formula (14) and formula (15) are used for each stratum. Calculate uniaxial compressive strength and consolidation yield stress.
qu=(VS/134)(1/0.443) ・・・(14)
Py=(VS/99.6)(1/0.510) ・・・(15)
ここで、VSはS波の平均伝播速度(m/s)を、quは一軸圧縮強度(kgf/cm2)を、Pyは圧密降伏応力(kgf/cm2)を、それぞれ示している。
qu = (V S / 134) (1 / 0.443) (14)
Py = (V S /99.6) (1 / 0.510) (15)
Here, V S represents the average propagation velocity (m / s) of the S wave, qua represents the uniaxial compressive strength (kgf / cm 2 ), and Py represents the consolidation yield stress (kgf / cm 2 ).
そして、各地層について算出された一軸圧縮強度及び圧密降伏応力の値を用いて、以下に示す式(16)及び式(17)により、それぞれの地層の粘着力及び平板載荷試験による降伏荷重度の二分の一の値を算出する。 Then, using the values of uniaxial compressive strength and consolidation yield stress calculated for each stratum, the following formulas (16) and (17) are used to determine the adhesive strength of each stratum and the yield load by the plate loading test. Calculate half the value.
C=qu/2 ・・・(16)
qt=Py/2 ・・・(17)
ここで、Cは地層の粘着力(kgf/cm2)を、qtは平板載荷試験による降伏荷重度の二分の一の値(kgf/cm2)を、quは一軸圧縮強度(kgf/cm2)を、Pyは圧密降伏応力(kgf/cm2)を、それぞれ示している。
C = qu / 2 (16)
qt = Py / 2 (17)
Here, C is the adhesive strength (kgf / cm 2 ) of the formation, qt is a half value (kgf / cm 2 ) of the yield load by the plate loading test, and q u is the uniaxial compressive strength (kgf / cm 2). ) And Py indicate consolidation yield stress (kgf / cm 2 ), respectively.
更に、各地層の許容応力度を算出する際には、地盤を構成する各地層に関する粘着力Cの値と、平板載荷試験による降伏荷重度の二分の一の値qtとを比較して、より小さな値を示すパラメータ(C又はqt)を採用して算出する。但し、地層の土質が砂質土であることが確認できる場合には、その地層についてのみ平板載荷試験による降伏荷重度の二分の一の値qtを採用して許容応力度を算出する。又、地層の土質が粘性土で内部摩擦角=0°と確認できる場合には、その地層についてのみ地層の粘着力の値Cを採用して許容応力度を算出する。 Furthermore, when calculating the allowable stress level of each stratum, the value of the adhesive strength C regarding each stratum constituting the ground is compared with the half value qt of the yield load degree by the plate loading test. The calculation is performed using a parameter (C or qt) indicating a small value. However, when the soil quality of the formation can be confirmed to be sandy soil, the allowable stress level is calculated by adopting a value qt that is a half of the yield load by the flat plate loading test only for the formation. If the soil layer is cohesive and it can be confirmed that the internal friction angle is 0 °, the allowable stress level is calculated by adopting the layer adhesive force value C only for that layer.
地盤を構成する各地層の許容応力度の算出は、許容応力度の算出において従来から用いられている式(18)又は式(19)を、採用されたパラメータ(C又はqt)に応じて使い分けることにより行う。即ち、式(18)は粘着力Cの値を用いて許容応力度を算出する場合に用いる式であり、一方、式(19)は平板載荷試験による降伏荷重度の二分の一の値qtを用いて許容応力度を算出する場合に用いる式である。 For calculating the allowable stress level of each layer constituting the ground, the formula (18) or the formula (19) conventionally used in calculating the allowable stress level is properly used according to the adopted parameter (C or qt). By doing. That is, Expression (18) is an expression used when calculating the allowable stress level using the value of the adhesive strength C, while Expression (19) is a value qt that is a half of the yield load level in the flat plate loading test. This is an equation used when calculating the allowable stress level.
qa=(icαCNc+iγβγ1BNγ+iqγ2DfNq)/3 ・・・(18)
qa=qt+(N’γ2Df)/3 ・・・(19)
ここで、式(18)においては、qaは許容応力度(kN/m2)を、ic=iq=(1−θ/90)2、iγ=(1−θ/φ)2、θは鉛直方向に対する傾斜角(°)を、φは内部摩擦角(°)を、α及びβは基礎底面の形状に関する形状係数を、Cは基礎底面下にある地層の粘着力(kgf/cm2)を、Bは基礎底面の短辺の長さ(m)を、Nc、Nγ及びNqは支持力係数を、Dfは基礎底面までの深さ(m)を、γ1及びγ2は基礎荷重面下にある地盤の単位体積重量(kN/m3)を、それぞれ示している。又、式(19)においては、qtは平板載荷試験による降伏荷重度の二分の一の値(kgf/cm2)を、N’は基礎荷重面下の地盤の種類に応じた係数を、それぞれ示している。尚、式(19)においてγ2及びDfは、式(18)の場合と同等である。このようにして、地盤を構成する各地層の許容応力度qaは求められる。
qa = (i c αCN c + i γ βγ 1 BNγ + i q γ 2 D f N q) / 3 ··· (18)
qa = qt + (N′γ 2 D f ) / 3 (19)
Here, in Expression (18), qa represents the allowable stress level (kN / m 2 ), i c = i q = (1−θ / 90) 2 , i γ = (1−θ / φ) 2 , θ is the inclination angle (°) with respect to the vertical direction, φ is the internal friction angle (°), α and β are the shape factors related to the shape of the foundation bottom, and C is the adhesive force (kgf / cm) of the formation below the foundation bottom 2 ), B is the length (m) of the short side of the base bottom surface, N c , N γ and N q are bearing force coefficients, D f is the depth (m) to the base bottom surface, γ 1 and γ 2 indicates the unit volume weight (kN / m 3 ) of the ground below the foundation load surface. In Equation (19), qt is a half value (kgf / cm 2 ) of the yield load in the plate loading test, N ′ is a coefficient corresponding to the type of ground below the foundation load surface, respectively. Show. In Equation (19), γ 2 and D f are equivalent to those in Equation (18). In this way, the allowable stress level qa of each layer constituting the ground is obtained.
次に、地盤を構成する各地層についての沈下量を算出する方法について説明する。 Next, a method for calculating the amount of settlement for each layer constituting the ground will be described.
沈下量の算出は、各地層の種類及び土質に基づいて算出されたS波の平均伝播速度Vs1〜Vs7をそれぞれ沈下量の算出に係る所定の数式に代入することにより行われる。尚、地層の沈下量は、比較的短期における沈下について考慮する即時沈下量と、長期間(約10年)における沈下について考慮する圧密沈下量とに分けて解析を行う。尚、地層の土質が砂質土であることが確認された場合には、砂質土は透水性が大きく粘着力が無いことから、圧密沈下量の解析は省略することが示されている。又、地層の土質が粘性土の場合には、粘性土は透水性が無く長期間において圧密沈下が生じるので、沈下量の予測は即時沈下量と圧密沈下量の両方の検討が必要であることが示されている。 The subsidence amount is calculated by substituting the average propagation velocity Vs 1 to Vs 7 of the S wave calculated based on the type and soil quality of each region into a predetermined mathematical formula for calculating the subsidence amount. The subsidence amount of the formation is analyzed by dividing it into an immediate subsidence amount that considers subsidence in a relatively short period and a consolidation subsidence amount that considers subsidence in a long period (about 10 years). In addition, when it is confirmed that the soil of the formation is sandy soil, sandy soil is highly permeable and has no adhesive force, so that it is shown that the analysis of the consolidation settlement amount is omitted. In addition, if the soil layer is cohesive, the cohesive soil is not permeable and will cause consolidation settlement over a long period of time. Therefore, it is necessary to consider both the immediate settlement amount and the consolidation settlement amount in order to predict the settlement amount. It is shown.
即時沈下量の算出は、各地層のS波の平均伝播速度を用いて、各地層毎に次のようにして行う。 The amount of immediate subsidence is calculated as follows for each region using the average propagation velocity of S waves in each region.
先ず、S波の平均伝播速度を以下に示す式(20)に代入して、地盤の剛性率を算出する。 First, the average propagation velocity of the S wave is substituted into the following equation (20) to calculate the rigidity factor of the ground.
G=(1/g)ρVS 2 ・・・(20)
ここで、Gは地盤の剛性率(kN/m2)を、gは重力加速度(m/s2)を、ρは地盤の密度(kg/m2)を、VSはS波の平均伝播速度を、それぞれ示している。
G = (1 / g) ρV S 2 (20)
Here, G is the ground rigidity (kN / m 2 ), g is the gravitational acceleration (m / s 2 ), ρ is the ground density (kg / m 2 ), and V S is the average propagation of the S wave. Each speed is shown.
式(20)によって地盤の剛性率Gが算出された後、その算出された剛性率Gの値を以下に示す式(21)に代入することによって、地盤のヤング係数を算出する。 After calculating the rigidity modulus G of the ground according to the equation (20), the Young's modulus of the ground is calculated by substituting the value of the calculated rigidity modulus G into the following equation (21).
E=2(1+ν)G ・・・(21)
ここで、Eは地盤のヤング係数を、νは地盤のポアソン比を、Gは地盤の剛性率(kN/m2)を、それぞれ示している。そして、式(21)によって地盤のヤング係数Eが算出された後、その算出された地盤のヤング係数の値を以下に示す式(22)に代入して、地盤の即時沈下量を算出する。
E = 2 (1 + ν) G (21)
Here, E represents the Young's modulus of the ground, ν represents the Poisson's ratio of the ground, and G represents the rigidity of the ground (kN / m 2 ). Then, after the Young's modulus E of the ground is calculated by Expression (21), the calculated value of the Young's modulus of the ground is substituted into Expression (22) shown below to calculate the amount of immediate settlement of the ground.
SE=Is((1−ν2)/E)σB ・・・(22)
ここで、SEは地盤の即時沈下量(cm)を、Isは基礎底面の形状と剛性とによって決まる係数を、νは地盤のポアソン比を、Eは地盤のヤング係数を、σは基礎の圧縮荷重(kN/m2)を、Bは基礎の短辺の長さ(m)を、それぞれ示している。上述のようにして、地盤の即時沈下量SEは求められる。
S E = I s ((1-ν 2 ) / E) σB (22)
Here, the immediate subsidence of S E is ground with (cm), the coefficient determined by the shape and stiffness of I s the basic bottom, [nu is the Poisson's ratio of the ground, E is the Young's modulus of the ground, sigma Fundamentals the load of the compression (kN / m 2), B is the length of the short side of the basis of (m), respectively show. As described above, an immediate subsidence S E of the ground is determined.
一方、圧密沈下量の算出は、所定のパラメータを用いて、各地層毎に次のようにして行う。 On the other hand, the amount of consolidation settlement is calculated for each stratum using predetermined parameters as follows.
先ず、地盤の体積圧縮係数の算出に係る所定の算出式を用いることによって、調査対象である地盤の体積圧縮係数(mv)を算出する。そして、地盤の体積圧縮係数が算出された後、その算出された地盤の体積圧縮係数の値を以下に示す式(23)に代入して、地盤の圧密沈下量を算出する。 First, the volume compression coefficient (m v ) of the ground to be investigated is calculated by using a predetermined calculation formula relating to the calculation of the volume compression coefficient of the ground. Then, after the volume compression coefficient of the ground is calculated, the value of the volume compression coefficient of the calculated ground is substituted into the following equation (23) to calculate the consolidation settlement amount of the ground.
Sc=mvΔτh ・・・(23)
ここで、Scは地盤の圧密沈下量(cm)を、mvは地盤の体積圧縮係数を、Δτは増加有効地中応力(kN/m2)を、hは圧密層厚(m)を、それぞれ示している。尚、地盤の圧密沈下量の算出は、以下に示す式(24)によって算出しても良い。
S c = m v Δτh (23)
Here, consolidation settlement of S c is ground with (cm), m v is the volume compressibility coefficient of the ground, .DELTA..tau increase effective underground stress (kN / m 2), h is consolidated layer thickness (m) to , Respectively. Note that the consolidation settlement amount of the ground may be calculated by the following equation (24).
Sc=h(Cc/1+e)log(1+(Δτ/σz)) ・・・(24)
式(24)において、Scは地盤の圧密沈下量(cm)を、hは圧密層厚(m)を、Ccは圧縮指数を、eは初期間隙比を、Δτは増加有効地中応力(kN/m2)を、σzは建設前の地中応力(kN/m2)を、それぞれ示している。上述のようにして、地盤の圧密沈下量Scは求められる。
S c = h (C c / 1 + e) log (1+ (Δτ / σ z )) (24)
In equation (24), S c is the consolidation settlement amount (cm) of the ground, h is the consolidation layer thickness (m), C c is the compression index, e is the initial gap ratio, Δτ is the effective effective ground stress (KN / m 2 ) and σ z indicate underground stress (kN / m 2 ) before construction, respectively. As described above, consolidation settlement amount S c of the ground is determined.
次に、地盤を構成する各地層についての液状化の発生率の算出方法について説明する。 Next, a method for calculating the occurrence rate of liquefaction for each layer constituting the ground will be described.
液状化の発生率の算出は、地盤を構成する各地層の種類及び土質に基づいて算出されたS波の平均伝播速度Vs1〜Vs7以外に、予想される地震の震度や規模の推定値を利用すると共に、調査対象の地盤における各種性質に係る特性値を利用することによって求められる。そして、準備されたそれぞれの値を液状化の発生率の算出に係る所定の数式に代入することによって、次のようにして行われる。 The liquefaction rate is calculated based on the estimated seismic intensity and scale of earthquakes other than the average S-wave propagation speeds Vs 1 to Vs 7 calculated based on the type and soil quality of the various layers that make up the ground. And using characteristic values relating to various properties of the ground to be investigated. Then, by substituting each prepared value into a predetermined mathematical formula relating to calculation of the occurrence rate of liquefaction, this is performed as follows.
先ず、調査対象である地盤の繰り返しせん断応力比を、以下に示す式(25)を用いて算出する。 First, the repeated shear stress ratio of the ground to be investigated is calculated using the following equation (25).
Sw=γn(αmax/g)(κz/κz’)γd ・・・(25)
ここで、Swは繰り返しせん断応力比を、γnは予想される地震のマグニチュードに基づく補正係数を、αmaxは予想される地震の規模(Gal)を、gは重力加速度(Gal)を、κz=ηH(η:砂質土比重、H:求める深度)、κz’=ηL+(η−9.8)(H−L)(η:砂質土比重、L:地下常水位、H:求める深度)、γdは求める深度Hに基づく低減係数を、それぞれ示している。
S w = γ n (αmax / g) (κ z / κ z ′) γ d (25)
Here, Sw is the repeated shear stress ratio, γ n is the correction factor based on the expected earthquake magnitude, α max is the expected earthquake magnitude (Gal), g is the gravitational acceleration (Gal), κ z = ηH (η: sandy soil density, H: obtaining depth), κ z '= ηL + (η-9.8) (H-L) (η: sandy soil density, L: groundwater normal level, H: (Required depth) and γ d respectively indicate reduction coefficients based on the desired depth H.
次に、調査対象である地盤の液状化抵抗比を、以下に示す式(26)を用いて算出する。 Next, the liquefaction resistance ratio of the ground to be investigated is calculated using the following formula (26).
R=τ1/κz’ ・・・(26)
ここで、Rは液状化抵抗比を、τ1は水平面における液状化抵抗(kN/m2)を、それぞれ示している。尚、式(26)におけるκz’は、前記の式(25)におけるκz’と同様である。
R = τ 1 / κ z ′ (26)
Here, R represents the liquefaction resistance ratio, and τ 1 represents the liquefaction resistance (kN / m 2 ) in the horizontal plane. Incidentally, kappa z in Equation (26) 'are, kappa z in the above formula (25)' is the same as.
最後に、式(25)によって算出された繰り返しせん断応力比Swの値と、式(26)によって算出された液状化抵抗比Rの値とを以下に示す式(27)に代入して、液状化の発生率を算出する。 Finally, the value of the cyclic shear stress ratio S w calculated by equation (25), by substituting the value of liquefaction resistance ratio R calculated by Equation (26) into equation (27) shown below, The occurrence rate of liquefaction is calculated.
F=R/Sw ・・・(27)
ここで、Fは液状化の発生率を、Rは液状化抵抗比を、Swは繰り返しせん断応力比を、それぞれ示している。尚、液状化の発生率を解釈する際には、F<1.0である場合には液状化は発生しないと解する。このようにして、地盤の液状化の発生率Fは求められる。
F = R / S w (27)
Here, F represents the occurrence rate of liquefaction, R represents the liquefaction resistance ratio, and Sw represents the repeated shear stress ratio. In interpreting the rate of occurrence of liquefaction, it is understood that liquefaction does not occur when F <1.0. In this way, the occurrence rate F of ground liquefaction is obtained.
以上のようにして、地盤の性質を表す許容応力度、即時沈下量及び圧密沈下量、液状化の発生率がそれぞれ求められる。そして、本考案の実施の形態では、地盤の性質を求める際に用いるS波の平均伝播速度を、地盤を構成する各地層の種類及び土質を考慮して算出するので、各地層におけるS波の平均伝播速度を正確に算出することができる。そして、その結果、地盤の性質を表す許容応力度、即時沈下量及び圧密沈下量、液状化の発生率を簡便にかつ精度良く安定して求めることが可能になる。 As described above, the allowable stress level indicating the properties of the ground, the immediate settlement amount and the consolidation settlement amount, and the occurrence rate of liquefaction are obtained. In the embodiment of the present invention, the average propagation velocity of the S wave used when determining the properties of the ground is calculated in consideration of the type and soil quality of each layer constituting the ground. The average propagation speed can be accurately calculated. As a result, it is possible to easily and accurately determine the allowable stress level indicating the nature of the ground, the immediate settlement amount and the consolidation settlement amount, and the occurrence rate of liquefaction.
(実施の形態2)
図4は、本考案の実施の形態2に係る地盤調査を実施するための構成を模式的に示す概念図である。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a conceptual diagram schematically showing a configuration for carrying out a ground investigation according to
図4において、符号Aは、地盤調査の各調査現場に持ち込まれ、地盤G上に設置して実体波であるS波を発生させるために用いられる起振機を示している。又、符号a、b及びcは、起振機Aの上下振動によって地盤Gの内部に発生したS波を検出するための検出器である。 In FIG. 4, a symbol A indicates an exciter that is brought into each ground survey site and installed on the ground G to be used to generate an S wave that is a body wave. Reference symbols a, b and c are detectors for detecting S waves generated in the ground G due to the vertical vibration of the vibrator A.
図4に示すように、これらの検出器a、b及びcは、起振機Aによる加振によって地盤Gの内部に発生したS波の伝播速度を計測するために、それぞれ所定の距離Lを隔てて、地盤G上に設置されている。そして、これらの起振機Aと検出器a、b及びcとは、起振機Aが振動する振幅及び周波数を制御すると共に、検出器a、b及びcによって検出された信号を演算等するための制御演算装置Bに電気的に接続されている。 As shown in FIG. 4, these detectors a, b, and c each have a predetermined distance L in order to measure the propagation speed of the S wave generated in the ground G by the excitation by the exciter A. It is installed on the ground G. The exciter A and the detectors a, b, and c control the amplitude and frequency at which the exciter A vibrates, and calculate signals detected by the detectors a, b, and c. Is electrically connected to a control arithmetic unit B.
次に、本実施の形態に係る地盤調査方法について説明する。尚、本実施の形態における制御演算装置Bの動作は、実施の形態1の場合と同様である。又、D−Vs曲線図の作図方法、調査対象である地盤の鉛直方法における層分類の方法、各地層の種類及び土質の判定方法及び地盤の性質の調査方法等も、実施の形態1の場合と同様である。従って、それぞれに関する説明は省略する。 Next, the ground investigation method according to the present embodiment will be described. The operation of the control arithmetic unit B in the present embodiment is the same as that in the first embodiment. In addition, the method of drawing the D-Vs curve diagram, the method of layer classification in the vertical method of the ground to be investigated, the method of determining the type and soil quality of each layer, the method of investigating the properties of the ground, etc. are also the case of the first embodiment. It is the same. Therefore, the description about each is abbreviate | omitted.
図4に示すように、現場作業者は、調査対象である地盤G上の適宜の位置に起振機Aと3個の検出器a、b及びcとをそれぞれ直線状に設置し、制御演算装置Bを操作することによって、起振機Aの錘を所定の振幅及び振動数範囲で上下振動させる。この操作によって、起振機Aの錘の振動によって発生したS波は、地盤Gの内部において、起振機Aの振動数に応じた深度で伝播する。この時、検出器a、b及びcは、地盤G内を伝播するS波をそれぞれP波を介して間接的に検出し、その検出信号を制御演算装置Bに伝送する。ここで、本実施の形態においては、検出器a及びb、検出器b及びc、検出器a及びcのそれぞれについて、3種類のD−Vs曲線図を作図する。そして、得られた3種類のD−Vs曲線図をそれぞれ比較検討し、その中から、S波の進行波と反射波とが合成されることによって生じた定在波の干渉を受けていないD−Vs曲線図、又は定在波の干渉が比較的少ないD−Vs曲線図を選択する。そして、その選択されたD−Vs曲線図に基づいて各種の地盤調査を行う。 As shown in FIG. 4, the site worker installs the vibrator A and the three detectors a, b, and c in a straight line at appropriate positions on the ground G to be investigated, and performs control computation. By operating the device B, the weight of the vibrator A is vibrated up and down within a predetermined amplitude and frequency range. By this operation, the S wave generated by the vibration of the weight of the vibrator A propagates in the ground G at a depth corresponding to the frequency of the vibrator A. At this time, the detectors a, b, and c indirectly detect the S wave propagating in the ground G via the P wave, and transmit the detection signal to the control arithmetic unit B. Here, in the present embodiment, three types of D-Vs curve diagrams are drawn for each of the detectors a and b, the detectors b and c, and the detectors a and c. Then, the obtained three types of D-Vs curve diagrams are respectively compared and examined. From among them, D which has not been subjected to interference of standing waves generated by combining the traveling wave and the reflected wave of the S wave. Select a -Vs curve diagram or a D-Vs curve diagram with relatively little interference of standing waves. Then, various ground investigations are performed based on the selected D-Vs curve diagram.
このように、3個の検出器a、b及びcを用いることによって、複数のD−Vs曲線図から良質なD−Vs曲線図を選択することができるため、より高精度な地盤調査を行うことが可能になる。その他については、実施の形態1の場合と同様である。 In this way, by using the three detectors a, b, and c, a high-quality D-Vs curve diagram can be selected from a plurality of D-Vs curve diagrams, so a more accurate ground survey is performed. It becomes possible. Others are the same as those in the first embodiment.
尚、本実施の形態では、検出器a、b及びcの3個の検出器を用いているが、検出器の個数は3個に限られるわけではなく、3個以上であっても良い。 In this embodiment, three detectors a, b, and c are used. However, the number of detectors is not limited to three, and may be three or more.
以上の説明では、実体波としてS波を用いる実体波探査についての一例を挙げて説明したが、その他の実体波を用いる場合であっても応用が可能である。更に、地盤の性質を調査するための物理探査一般について、本考案を応用することが可能である。 In the above description, an example of body wave search using S waves as body waves has been described. However, the present invention can be applied even when other body waves are used. Furthermore, the present invention can be applied to general geophysical exploration for investigating the properties of the ground.
本考案に係る地盤調査装置は、地盤を構成する地層の種類、及びそれぞれの地層の土質に基づいて地盤調査を行い、地盤の性質を簡便にかつ精度良く安定して調査することが可能な、狭小宅地においても実施可能な地盤調査装置として、産業上利用することが可能である。 The ground investigation device according to the present invention is capable of conducting a ground investigation based on the types of strata constituting the ground and the soil quality of each stratum, and capable of investigating the properties of the ground simply, accurately and stably. It can be used industrially as a ground survey device that can be implemented even in small residential areas.
1〜6 変曲点
10〜70 地層
100 地層
200 土質
300 地盤解析演算式
A 起振機
B 制御演算装置
C 曲線
G 地盤の表面
a〜c 検出器
1 to 6
Claims (8)
前記検出された伝播速度の深度に応じた変化における変曲点を検出する変曲点検出手段と、
隣接する変曲点により挟まれる複数の区間を決定する区間決定手段と、
前記区間のそれぞれについて、前記検出された伝播速度に基づき、当該区間を沖積層以浅の地層と洪積層以深の地層とに分類する地層分類手段と、
前記沖積層以浅の地層に分類された区間と、前記洪積層以深の地層に分類された区間とで、異なる地盤解析演算式を用いることにより、当該区間の平均伝播速度を決定する平均伝播速度決定手段と、
前記平均伝播速度に基づいて前記区間のそれぞれについて地盤特性を推定する地盤特性推定手段とを備える、
地盤調査装置。 A propagation speed detecting means for detecting a propagation speed according to the depth of the S wave generated by vibrating the ground;
An inflection point detecting means for detecting an inflection point in a change according to the depth of the detected propagation velocity;
Section determining means for determining a plurality of sections sandwiched between adjacent inflection points;
For each of the sections, based on the detected propagation velocity, a stratum classification means for classifying the section into a stratum shallower than the alluvium and a stratum deeper than the diluvium,
The average propagation velocity determination that determines the average propagation velocity of the section by using different ground analysis calculation formulas for the section classified as the shallow formation below the alluvium and the section classified as the formation deeper than the diluvium. Means,
A ground characteristic estimating means for estimating a ground characteristic for each of the sections based on the average propagation speed,
Ground survey device.
VS=VL または VS=(VU+VL)/2
であり、
前記洪積層以深の地層に分類された区間の地盤解析演算式は、当該区間の平均伝播速度をVSとし、当該区間を挟む変曲点のうち、地核側の変曲点における伝播速度をVL、表層側の変曲点における伝播速度をVU、地核側の変曲点の深度をDL、表層側の変曲点の深度をDUとするとき、
VS=((VL 2DL−VL 2DU)/(DL−DU))(1/2)
である、請求項1に記載の地盤調査装置。 Soil analysis arithmetic expression of the alluvial shallower formations to the classified section of the average propagation velocity of the section and V S, among the inflection points sandwiching the section, the propagation speed at the inflection point of Chikaku side When V L is the propagation velocity at the inflection point on the surface side, V U ,
V S = V L or V S = (V U + V L ) / 2
And
Soil analysis arithmetic expression of the classified strata of diluvial deeper interval, the average propagation velocity of the section and V S, among the inflection points sandwiching the section, the propagation speed at the inflection point of Chikaku side When V L , the propagation velocity at the inflection point on the surface layer side is V U , the depth of the inflection point on the core side is D L , and the depth of the inflection point on the surface layer side is D U ,
V S = ((V L 2 D L −V L 2 D U ) / (D L −D U )) (1/2)
The ground investigation device according to claim 1 which is.
前記検出した結果から前記地盤を構成するそれぞれの地層を判定する地層判定手段と、
前記それぞれの地層の土質を判定する土質判定手段と、
判定された前記地層と前記土質とに応じて地盤解析演算式を選択する地盤解析演算式選択手段と、
選択された前記地盤解析演算式と判定された前記地層及び前記土質とに基づいて前記地盤の性質を推定する推定手段と、を備えることを特徴とする、地盤調査装置。 In the ground investigation device that detects the S wave generated by vibrating the ground and investigates the property of the ground based on the detected result,
Formation determination means for determining each formation forming the ground from the detected result;
Soil quality judging means for judging the soil quality of each of the formations;
A ground analysis calculation formula selecting means for selecting a ground analysis calculation formula according to the determined formation and the soil;
A ground survey apparatus comprising: estimation means for estimating a property of the ground based on the selected ground analysis calculation formula and the determined stratum and the soil quality.
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KR20210044614A (en) * | 2019-10-15 | 2021-04-23 | 한국전력공사 | Depth detection device and dipth detection method thereof |
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2011
- 2011-11-25 JP JP2011006943U patent/JP3173790U/en not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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