JP3617036B2 - 地盤探査装置及びそれに使用される解析プログラム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面波、特にレイリー波の特性を利用した地盤探査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
土木建設の分野における構造物基礎、トンネル、法面等の地盤調査には物理探査法が多く活用されている。なかでも弾性波探査法は地盤の工学的性質を定量的に把握する手法として用いられ、その代表的な例として広範囲に把握する屈折波法、局部的に把握する直接波法（ボーリング孔等を利用する）が知られている。これらの両手法で取り扱う波は人工振源で生じる弾性波動のうち実体波と呼ばれるＰ波及びＳ波であり、地質条件等を考慮して両波が使い分けされている。
【０００３】
これらの実体波とは別に、表面波と呼ばれる波の存在が知られており、表面波は分散現象を伴い、その伝播速度は波長に依存する性質を持っていることも知られている。以下に、表面波の性質について簡単に説明する。
【０００４】
起振機で地表面に上下振動を与えると、実体波（Ｐ波、Ｓ波）以外に表面波と呼ばれる波が地盤中に発生する。このうち実体波は、振源から半球状に伝播していく。これに対して、表面波のうちレイリー波は、周波数に規制された高さ一定の円筒が径を広げていくように伝播していく。つまり、起振機より発生する実体波には指向性があり、粗密波（Ｐ波）は起振機直下、せん断波（Ｓ波）は４５度方向に伝わるエネルギーが最大で、水平方向には伝わりにくい。このため、地表面で大振幅を与えるのは唯一表面波のみであると言える。
【０００５】
実体波（Ｐ波、Ｓ波）の幾何学的減衰係数は、下方に対してはｒ−１（但し、ｒは距離）であるが、地表付近ではｒ−２である。
【０００６】
これに対して表面波の地表面での幾何学的減衰係数は、ｒ−０．５である。
【０００７】
表面波にはレイリー波の他にラブ波、Ｐ波に類似するＰ−Ｐモード波、板波等があるが、本発明ではレイリー波を扱う。
【０００８】
レイリー波速度とＰ波及びＳ波速度の関係は、図８に示す通りであり、これらの３種類の速度比はポアソン比νで異なるが、Ｓ波速度とレイリー波速度は近似した値を示す。図８において、縦軸はＶ／ＶＳ ＝Ｖ・（ρ／Ｇ）１／２ で表される値である。但し、ＶＳ はＳ波速度、ρは密度、Ｇは剛性率であり、ＶにはＰ波あるいはレイリー波速度が当てはまる。
【０００９】
レイリー波速度はＳ波速度に近似しており、土質工学的数値を良く表していることからＳ波速度とＮ値（標準貫入試験値）の相関式やｑａ値（許容支持力）との相関式を用いてそれぞれの土質工学的数値を推定することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような知見に基づいて、本発明は、表面波、特にレイリー波の分散性を利用し、非破壊で正確に迅速でしかも経済的に探査を行うことのできる地盤探査装置を提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、地表面を上下に起振することにより、その周囲に発生する表面波を検出して、地盤探査を行う地盤探査装置において、間隔Ｌをおいて地盤上に配置された２つの加速度検出器と、前記２つの加速度検出器からの検出信号を受けて加速度時系列信号Ａ（ｔ）、Ｂ（ｔ）を出力する地震計部を含む計測器と、前記時系列信号Ａ（ｔ）、Ｂ（ｔ）を受けてあらかじめ定められた解析プログラムに基づく信号処理を行う信号処理部であって、フーリエ変換を行ってパワースペクトル及びクロススペクトルを算出すると共に、算出されたパワースペクトル及びクロススペクトルを用いて伝達関数Ｈ（ｆ）を算出し、算出された伝達関数Ｈ（ｆ）より前記２つの加速度検出器間の位相差Δθ（ｆ）とその時間差Δｔ（ｆ）を算出し、更に算出された時間差Δｔ（ｆ）と前記間隔Ｌより表面波の伝播平均速度Ｖｒ（ｆ）と深度Ｄ（ｆ）とを算出する信号処理部とを備え、前記計測器は更に、地盤を起振する起振機に対して与える励振信号を発生する発振部を含み、前記発振部は、励振信号として、ステップサイン波、又はマルチサイン波・スウェプトサイン波を切り替えて発生することが可能であり、前記ステップサイン波は周波数の異なる複数種類の正弦波で規定され、前記マルチサイン波は周波数の異なる複数種類の正弦波を合成した合成波で規定され、前記スウェプトサイン波は周波数の異なる複数種類の正弦波を振幅が一定の状態で合成した合成波で規定され、前記マルチサイン波・スウェプトサイン波を使用する場合には合成される周波数領域ｆ １ 〜ｆ ｎ を複数のバンドに分割し、分割された各バンドにおいて前記マルチサイン波・スウェプトサイン波による計測を行うことを特徴とする地盤探査装置が提供される。
【００１４】
本地盤探査装置においては更に、前記信号処理部は、前記伝播平均速度Ｖｒ （ｆ）と前記深度Ｄ（ｆ）とを算出する処理を繰り返して深度Ｄ−伝播平均速度Ｖｒ 曲線を生成する。
【００１５】
本地盤探査装置においては更に、前記計測器が更に、前記地震計部からのアナログの加速度時系列信号Ａ（ｔ）、Ｂ（ｔ）をディジタルの加速度時系列信号Ａ（ｔ）、Ｂ（ｔ）に変換して出力するＡ／Ｄ変換部を含み、該Ａ／Ｄ変換部は、入力レベルに応じて入力感度を自動調整する機能を有する。
【００１６】
本地盤探査装置においては更に、前記信号処理部は、前記励振信号として前記ステップサイン波が使用される場合には、ＤＦＴ（離散フーリエ変換）による処理を行い、前記励振信号として前記マルチサイン波・スウェプトサイン波が使用される場合には、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）による処理を行う。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１を参照して、本発明の好ましい実施の形態による地盤探査装置の構成について説明する。図１において、本装置は、２つの加速度検出器１１Ａ、１１Ｂと、これらの加速度検出器１１Ａ、１１Ｂからの加速度検出信号を受ける計測器１２とを含む。計測器１２は、地震計部１２−１、Ａ／Ｄ変換部１２−２、通信部１２−３、発振部１２−４とから成る。地震計部１２−１は、ローパスフィルタ回路を内蔵し、アナログの加速度検出信号から加速度時系列信号を生成するためのものである。Ａ／Ｄ変換部１２−２は、地震計部１２−１からのアナログの加速度時系列信号をディジタルの加速度時系列信号に変換するためのもので、入力感度の自動調整機能を有する。通信部１２−３は、ディジタルの加速度時系列信号を計測器１２に接続される機器、例えばモニタ付きのパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと略称する）１３に送信するためのものである。ＰＣ１３は、あらかじめインストールされた解析プログラムソフトに基づいて信号処理を行い、地盤解析を行うためのものである。
【００２０】
特に、本発明ではこの信号処理にＦＦＴ（高速フーリエ変換）、ＤＦＴ（離散フーリエ変換）を採用しているが、これについては後述する。
【００２１】
発振部１２−４は、起振機１５に与える励振信号を発生するためのもので、この励振信号は電力増幅器１４で増幅されて起振機１５に与えられる。発振部１２−４は、励振信号として、サイン波信号、マルチサイン信号・スウェプトサイン信号を発生することができる。ここで、サイン波信号というのは、正弦波のことであり、周波数の異なる複数種類のサイン波信号を生成できる。マルチサイン信号というのは、図２（ａ）に示すような異なる周波数ｆ１ 〜ｆｎ のサイン波信号を様々な振幅を持つように合成したもので、一例をあげると図２（ｂ）のような合成波である。一方、スウェプトサイン信号というのは、異なる周波数ｆ１ 〜ｆｎ のサイン波信号を振幅が一定の状態になるように合成したもので、一例をあげると図２（ｃ）のような合成波、いわば周波数変調波である。なお、図２（ｂ）、図２（ｃ）は便宜上の合成波形であり、図２（ａ）のサイン信号の実際の合成波形を示すものでは無い。
【００２２】
後述する説明で明らかとなるように、本形態では、励振信号としてサイン波信号を用いる場合には信号処理は上記のＤＦＴにより行われる（以下では、これをステップサイン計測と呼ぶ）。一方、マルチサイン信号・スウェプトサイン信号を用いる場合には信号処理は上記のＦＦＴにより行われる（以下では、これをマルチサイン計測と呼ぶ）。ＦＦＴの場合、周波数は２ｎ で決まる固定値となり、ステップ幅も固定である。しかも、設定する周波数を低い方から高い方に変化させてゆく必要がある。これに対し、ＤＦＴの場合には、周波数を任意に設定することができ、設定する周波数も低い方から高い方、高い方から低い方への両方の変化が可能である。
【００２３】
以下に動作を説明する。まず、探査地点に起振機１５、加速度検出器１１Ａ、１１Ｂを一直線上に設置する。加速度検出器１１Ａ、１１Ｂ間の距離をＬ（ｍ）とする。起振機１５を使って地表面を上下方向に起振することにより、起振機１５の周りに表面波を発生させる。地表面付近を伝播する表面波（レイリー波）の上下振動を、加速度検出器１１Ａ、１１Ｂで検出する。加速度検出器１１Ａ、１１Ｂからの加速度検出信号は、地震計部１２−１のローパスフィルタ回路を通すことで、アナログの時系列信号Ａ（ｔ）、Ｂ（ｔ）となり、Ａ／Ｄ変換部１２−２に入力される。Ａ／Ｄ変換部１２−２でＡ／Ｄ変換された時系列信号Ａ（ｔ）、Ｂ（ｔ）は通信部１２−３からＰＣ１３へ転送される。
【００２４】
ＰＣ１３では、あらかじめ定められた解析プログラムに基づいて時系列信号Ａ（ｔ）、Ｂ（ｔ）のパワースペクトルＧＡＡ（ｆ）、ＧＢＢ（ｆ）、クロススペクトルＧＢＡ（ｆ）、伝達関数Ｈ（ｆ）、コヒーレンス関数γ２ （ｆ）等を計算する。これらのパワースペクトルＧＡＡ（ｆ）、ＧＢＢ（ｆ）、クロススペクトルＧＢＡ（ｆ）、伝達関数Ｈ（ｆ）、コヒーレンス関数γ２ （ｆ）等は、内蔵のハードディスクに保存される。ＰＣ１３ではまた、伝達関数Ｈ（ｆ）より加速度検出器１１Ａ、１１Ｂ間の位相差Δθ（ｆ）を求め、続いてその時間差Δｔ（ｆ）を求める。ＰＣ１３では更に、時間差Δｔ（ｆ）と加速度検出器１１Ａ、１１Ｂ間の間隔Ｌより、表面波の伝播平均速度Ｖｒ （ｆ）と深度Ｄ（ｆ）とを求める。そして、求められた伝播平均速度Ｖｒ （ｆ）と深度Ｄ（ｆ）とよりモニター上にＤ−Ｖｒ 分散曲線を表示させる。
【００２５】
図３をも参照して、解析プログラムに基づく、上記の表面波の伝播平均速度Ｖｒ （ｆ）と深度Ｄ（ｆ）の算出方法について更に詳しく説明する。
【００２６】
ＰＣ１３では、Ａ／Ｄ変換された時系列信号Ａ（ｔ）、Ｂ（ｔ）に対し、下記の数１、数２で表されるフーリエ変換を行って変換信号ＳＡ （ｆ）、ＳＢ （ｆ）を得た後（ステップＳ１）、これらの変換信号ＳＡ （ｆ）、ＳＢ （ｆ）を用いて下記の数３、数４、及び数５によりパワースペクトルＧＡＡ（ｆ）、ＧＢＢ（ｆ）及びクロススペクトルＧＢＡ（ｆ）を計算する（ステップＳ２）。
【００２７】
【数１】
【００２８】
【数２】
【００２９】
【数３】
【００３０】
【数４】
【００３１】
【数５】
次に、上記の各スペクトルを用いて、下記の数６により伝達関数Ｈ（ｆ）を、数７によりコヒーレンス関数γ２ （ｆ）をそれぞれ算出し（ステップＳ３、Ｓ４）、これらをＰＣ１３内蔵のハードディスクに保存する。
【００３２】
【数６】
【００３３】
【数７】
なお、コヒーレンス関数γ２ （ｆ）は、外乱ノイズの影響を見るために算出されるものである。すなわち、コヒーレンス関数γ２ （ｆ）は、０〜１の範囲の値をとるが、外乱ノイズレベルが大きくなってくるとその値が０に近づいてくる。そこで、コヒーレンス関数γ２ （ｆ）の値にしきい値を設定しておき、算出されたコヒーレンス関数γ２ （ｆ）の値がこのしきい値よりも小さくなった場合には算出された伝達関数Ｈ（ｆ）を採用しないようにされる。
【００３４】
続いて、伝達関数Ｈ（ｆ）の実数成分Ｒｅ（Ｈ（ｆ））と虚数成分Ｉｍ（Ｈ （ｆ））とを用いて、下記の数８により２つの信号間の位相差Δθ（ｆ）を求め、更に下記の数９により２つの信号間の時間遅れΔｔ（ｆ）に変換する（ステップＳ５）。
【００３５】
【数８】
【００３６】
【数９】
そして、時間遅れΔｔ（ｆ）と間隔Ｌとを用いて、下記の数１０、数１１により伝播平均速度Ｖｒ （ｍ／ｓｅｃ）と深度Ｄ（ｍ）とをそれぞれ計算する（ステップＳ６）。
【００３７】
【数１０】
【００３８】
【数１１】
なお、上記式中で、記号＊は複素共役を表す。
【００３９】
上記の算出は所望のＤ−Ｖｒ 曲線が得られるまで（ステップＳ７）繰り返し行われる。すなわち、計測を１回行う毎に起振機１５に与える励振信号の周波数を変化させる。つまり、表面波の伝播速度と逆数関係にある伝達関数Ｈ（ｆ）の位相差が、周波数別に計測される。次に、この位相差と周波数の関係から平均速度Ｖｒ と深度Ｄとを計算し、繰り返し計測を行った結果としてモニター上にＤ−Ｖｒ 分散曲線が表示される。
【００４０】
特に、ステップサイン計測の場合には、起振機１５にある周波数ｆｎ （図２ａ参照）の励振信号を加えて求められた伝播平均速度Ｖｒ （ｆｎ ）と深度Ｄ（ｆｎ ）で決まる値Ｐｎ をＤ−Ｖｒ 面上にプロットし、次に周波数ｆｎ−１ （図２ａ参照）の励振信号を加えて求められた伝播平均速度Ｖｒ （ｆｎ−１ ）と深度Ｄ（ｆｎ−１ ）で決まる値Ｐｎ−１ をＤ−Ｖｒ 面上にプロットする。これを繰り返し、最後に周波数ｆ１ （図２ａ参照）の励振信号を加えて求められた伝播平均速度Ｖｒ （ｆ１ ）と深度Ｄ（ｆ１ ）で決まる値Ｐ１ をＤ−Ｖｒ 面上にプロットすることで、図４に示すようなＤ−Ｖｒ 分散曲線が得られる。
【００４１】
一方、マルチサイン計測の場合には、起振機１５に、図２（ｂ）に示したようなマルチサイン信号あるいは図２（ｃ）に示したようなスウェプトサイン信号を加えると、合成波による振動に起因する時系列信号Ａ（ｔ）、Ｂ（ｔ）が得られる。これらの時系列信号は、図２（ａ）に示されるような周波数成分を含んでおり、これらの周波数成分をＦＦＴにより分離、抽出する。そして、抽出された周波数成分のそれぞれに対して上記のような処理を行うことで、図４に示すような値Ｐｎ 〜Ｐ１ が一度に得られる。
【００４２】
上記の説明で明らかなように、マルチサイン計測の場合には、Ｄ−Ｖｒ 分散曲線を得るまでの計測処理時間が短くて済む反面、合成波であるために振動のエネルギーが小さくなり、ノイズの影響を受け易くなる。また、図２（ｃ）に示したようなスウェプトサイン信号を印加する場合には、土中に存在する石やその他の物質により共振を起こすことがあるので、マルチサイン信号との切替えを行いながら計測を行う必要がある。
【００４３】
なお、振動エネルギーの弱小化の問題は、図５（ａ）に示すように、周波数ｆ１ 〜ｆｎ の領域を、例えばｆ１ 〜ｆｉ （バンドＢ１ ）、ｆｉ 〜ｆｋ （バンドＢ２ ）、ｆｋ 〜ｆｎ （バンドＢ３ ）の３つのバンドに分割してそれぞれのバンドにおいて合成波によるマルチサイン計測を行うことで解消できる。この場合、図５（ｂ）に示すように、バンドＢ１ での計測でＤ−Ｖｒ 面には曲線Ｃ１ が、バンドＢ２ での計測で曲線Ｃ２ が、バンドＢ３ での計測で曲線Ｃ３ がそれぞれ得られ、これらの曲線Ｃ１ 〜Ｃ３ は自動合成表示される。このようにするのは、合成される周波数信号が少ないほど、振動エネルギーは大きくなるからである。勿論、バンド数は２でも良い。
【００４４】
図６、図７はそれぞれ、ステップサイン計測、マルチサイン計測のモニターの表示例を示し、ここではＤ−Ｖｒ 分散曲線の他、コヒーレンス関数γ２ （ｆ）、伝達関数Ｈ（ｆ）のゲイン特性、伝達関数Ｈ（ｆ）の位相特性、リニアスペクトルがそれぞれマルチ画面形式で表示されている。但し、図６、図７のいずれにおいてもコヒーレンス関数γ２ （ｆ）はほぼ１に近い値がプロットされているので見えにくくなっている。また、リニアスペクトルというのは、パワースペクトルの平方根であり、表示画面で見る場合にはパワースペクトルよりもリニアスペクトルの方が見易いことを考慮したものである。
【００４５】
次に、ステップサイン計測と、マルチサイン計測について比較説明する。
【００４６】
ステップサイン計測では、前に述べたように、起振機１５の励振信号としてサイン波が使用され、解析プログラムによる解析ではＤＦＴが用いられる。ステップサイン計測の特徴は以下の通りである。
【００４７】
Ａ．ＤＦＴを用いると、任意のサイン波周波数を設定して計測を行うことができる。つまり、周波数バンド、分解能の制約が無く、任意の発振周波数を設定できる。周波数設定の制約が無ければ任意の発振周波数を設定してデータ収集を行うことができるので、モニターに表示されたＤ−Ｖｒ 分散曲線を観察しながら、計測値のプロットが疎となっている曲線領域について周波数を追加設定することで追加の計測を容易に行うことができる。
【００４８】
Ｂ．浅い方から深い深度にかけて探査を行うことができる。つまり、Ｄ−Ｖｒ 分散曲線を観察しながら、浅い方から深い深度にかけて探査を行い、目的の探査深度で計測を終了できる。
【００４９】
これは、本形態では周波数を低い方から高い方、高い方から低い方への両方向に掃引しながらの計測（ステップサイン計測）が可能であることによる。従って、周波数を高い方から低い方向に掃引しながら計測することにより、浅い方から深い深度に向かっての計測が可能となる。
【００５０】
Ｃ．以前計測した周波数と同じ周波数での計測が可能である。つまり、同じ地層構造の地点での周波数設定を簡略化できる。
【００５１】
これは、以前に計測した周波数設定順序をファイルリストとしてＰＣ１３のハードディスクに記憶でき、その記憶された周波数リストを元に以前計測した時と同じ周波数の設定順序で計測が可能であることによる。
【００５２】
Ｄ．自動入力レンジでの計測が可能である。つまり、入力レンジ変更の手間が省ける。
【００５３】
これは、本形態では、Ａ／Ｄ変換器１２−２に入力感度の自動調整機能を持たせていることによる。Ａ／Ｄ変換器１２−２では、入力レベルをあらかじめ設定した上下限値について監視し、下限値以下になると入力感度を上げ、上限値を越えると入力感度を下げる操作を自動的に行う。これにより、最適入力レベルで計測を行うことができる。但し、これは外来ノイズレベルの変動が大きい場所では不向きであり、計測時間が長くなる場合があり得る。そのような場合は手動レンジに切替えるようにする。
【００５４】
Ｅ．Ｄ−Ｖｒ 分散曲線に自動変換表示できる。つまり、毎回、伝達関数位相差曲線からＤ−Ｖｒ 変換を行うことが不要となり、手間が省け、しかも図６に示す如く最終結果であるＤ−Ｖｒ 分散曲線をリアルタイムで観測できる。
【００５５】
これは、本形態ではデータが更新されるたびにＤ−Ｖｒ 分散曲線が自動的に変換表示されるからである。
【００５６】
Ｆ．計測点の振動レベルを加速度（Ｇａｌ）で表示できる。つまり、図６の右下部分の画面領域に示されるように、実レベルの数値が読み取れる。図６で言えば、図１に示された起振機１５に近い方の加速度検出器１１ＡによるパワースペクトルＧａａ：３．４２６、起振機１５から遠い方の加速度検出器１１ＢによるパワースペクトルＧｂｂ：３．０６４が示されている。
【００５７】
Ｇ．短い時間での計測が可能である。つまり、周波数バンド、分解能の制約が無く、効率のよいデータ収集ができるため、計測時間が短くできる。
【００５８】
これは、本形態ではＤＦＴを使っているため任意の周波数を設定して信号処理が行えるからである。従って、接近した同じ様なデータを何度も収集する必要がなく、計測時間を短縮できる可能性がある。
【００５９】
Ｈ．大部分の計測点でステップサイン計測だけでカバーできる。
【００６０】
一方、マルチサイン計測では、前に述べたように、起振機１５の励振信号としてマルチサイン波、あるいはスウェプトサイン波が使用され、解析プログラムによる解析ではＦＦＴが用いられる。マルチサイン計測の特徴は以下の通りである。
【００６１】
ａ．図５で説明したように、最大３バンドの計測を自動的に合成できる。従って、計測後のＤ−Ｖｒ 曲線の合成作業が省ける。
【００６２】
これは、本形態では最大３バンドの計測データまで自動的に合成表示する機能を有するからである。そして、１バンドの周波数分解能が８００点になっており、きめ細かいＤ−Ｖｒ 分散曲線が計測でき、より精密な計測が出来る。
【００６３】
ｂ．周波数範囲を限定してマルチサイン波を周期性ランダム信号として発生できる。従って、バンド範囲を限定することにより、起振機の能力を向上できる。
【００６４】
これは、本形態では周波数範囲を限定できるために個々の周波数スペクトル値を大きくして周期性ランダム信号を発生できるからである。
【００６５】
ｃ．マルチサイン波、スウェプトサイン波の切替えが簡単に行える。
【００６６】
ｄ．ステップサイン計測と同様に、Ｄ−Ｖｒ 分散曲線に自動変換表示できる。
【００６７】
ｅ．ステップサイン計測と同様に、計測点の振動レベルを加速度（Ｇａｌ）で表示できる。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による地盤探査装置によれば、非破壊で正確に迅速でしかも経済的に探査を行うことのできる地盤探査装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施の形態による地盤探査装置の構成を示した図である。
【図２】本発明のマルチサイン計測の場合に発生されるマルチサイン波（ｂ）、スウェプトサイン波（ｃ）を説明するための波形図である。
【図３】本発明で使用される解析プログラムの動作を説明するためのフローチャート図である。
【図４】本発明のステップサイン計測におけるＤ−Ｖｒ 分散曲線の描画過程を説明するための図である。
【図５】本発明のマルチサイン計測において周波数バンドを３つに分割してＤ−Ｖｒ 分散曲線を得る場合の動作を説明するための図である。
【図６】本発明の地盤探査装置におけるモニターに表示される表示画面の一例を、ステップサイン計測の場合について示した図である。
【図７】本発明の地盤探査装置におけるモニターに表示される表示画面の一例を、マルチサイン計測の場合について示した図である。
【図８】半無限弾性体におけるＰ波、Ｓ波、レイリー波伝播速度とポアソン比とを関係を示した特性図である。
【符号の説明】
１１Ａ、１１Ｂ 加速度検出器
１２ 計測器
１３ パーソナルコンピュータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面波、特にレイリー波の特性を利用した地盤探査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
土木建設の分野における構造物基礎、トンネル、法面等の地盤調査には物理探査法が多く活用されている。なかでも弾性波探査法は地盤の工学的性質を定量的に把握する手法として用いられ、その代表的な例として広範囲に把握する屈折波法、局部的に把握する直接波法（ボーリング孔等を利用する）が知られている。これらの両手法で取り扱う波は人工振源で生じる弾性波動のうち実体波と呼ばれるＰ波及びＳ波であり、地質条件等を考慮して両波が使い分けされている。
【０００３】
これらの実体波とは別に、表面波と呼ばれる波の存在が知られており、表面波は分散現象を伴い、その伝播速度は波長に依存する性質を持っていることも知られている。以下に、表面波の性質について簡単に説明する。
【０００４】
起振機で地表面に上下振動を与えると、実体波（Ｐ波、Ｓ波）以外に表面波と呼ばれる波が地盤中に発生する。このうち実体波は、振源から半球状に伝播していく。これに対して、表面波のうちレイリー波は、周波数に規制された高さ一定の円筒が径を広げていくように伝播していく。つまり、起振機より発生する実体波には指向性があり、粗密波（Ｐ波）は起振機直下、せん断波（Ｓ波）は４５度方向に伝わるエネルギーが最大で、水平方向には伝わりにくい。このため、地表面で大振幅を与えるのは唯一表面波のみであると言える。
【０００５】
実体波（Ｐ波、Ｓ波）の幾何学的減衰係数は、下方に対してはｒ−１（但し、ｒは距離）であるが、地表付近ではｒ−２である。
【０００６】
これに対して表面波の地表面での幾何学的減衰係数は、ｒ−０．５である。
【０００７】
表面波にはレイリー波の他にラブ波、Ｐ波に類似するＰ−Ｐモード波、板波等があるが、本発明ではレイリー波を扱う。
【０００８】
レイリー波速度とＰ波及びＳ波速度の関係は、図８に示す通りであり、これらの３種類の速度比はポアソン比νで異なるが、Ｓ波速度とレイリー波速度は近似した値を示す。図８において、縦軸はＶ／ＶＳ ＝Ｖ・（ρ／Ｇ）１／２ で表される値である。但し、ＶＳ はＳ波速度、ρは密度、Ｇは剛性率であり、ＶにはＰ波あるいはレイリー波速度が当てはまる。
【０００９】
レイリー波速度はＳ波速度に近似しており、土質工学的数値を良く表していることからＳ波速度とＮ値（標準貫入試験値）の相関式やｑａ値（許容支持力）との相関式を用いてそれぞれの土質工学的数値を推定することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような知見に基づいて、本発明は、表面波、特にレイリー波の分散性を利用し、非破壊で正確に迅速でしかも経済的に探査を行うことのできる地盤探査装置を提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、地表面を上下に起振することにより、その周囲に発生する表面波を検出して、地盤探査を行う地盤探査装置において、間隔Ｌをおいて地盤上に配置された２つの加速度検出器と、前記２つの加速度検出器からの検出信号を受けて加速度時系列信号Ａ（ｔ）、Ｂ（ｔ）を出力する地震計部を含む計測器と、前記時系列信号Ａ（ｔ）、Ｂ（ｔ）を受けてあらかじめ定められた解析プログラムに基づく信号処理を行う信号処理部であって、フーリエ変換を行ってパワースペクトル及びクロススペクトルを算出すると共に、算出されたパワースペクトル及びクロススペクトルを用いて伝達関数Ｈ（ｆ）を算出し、算出された伝達関数Ｈ（ｆ）より前記２つの加速度検出器間の位相差Δθ（ｆ）とその時間差Δｔ（ｆ）を算出し、更に算出された時間差Δｔ（ｆ）と前記間隔Ｌより表面波の伝播平均速度Ｖｒ（ｆ）と深度Ｄ（ｆ）とを算出する信号処理部とを備え、前記計測器は更に、地盤を起振する起振機に対して与える励振信号を発生する発振部を含み、前記発振部は、励振信号として、ステップサイン波、又はマルチサイン波・スウェプトサイン波を切り替えて発生することが可能であり、前記ステップサイン波は周波数の異なる複数種類の正弦波で規定され、前記マルチサイン波は周波数の異なる複数種類の正弦波を合成した合成波で規定され、前記スウェプトサイン波は周波数の異なる複数種類の正弦波を振幅が一定の状態で合成した合成波で規定され、前記マルチサイン波・スウェプトサイン波を使用する場合には合成される周波数領域ｆ １ 〜ｆ ｎ を複数のバンドに分割し、分割された各バンドにおいて前記マルチサイン波・スウェプトサイン波による計測を行うことを特徴とする地盤探査装置が提供される。
【００１４】
本地盤探査装置においては更に、前記信号処理部は、前記伝播平均速度Ｖｒ （ｆ）と前記深度Ｄ（ｆ）とを算出する処理を繰り返して深度Ｄ−伝播平均速度Ｖｒ 曲線を生成する。
【００１５】
本地盤探査装置においては更に、前記計測器が更に、前記地震計部からのアナログの加速度時系列信号Ａ（ｔ）、Ｂ（ｔ）をディジタルの加速度時系列信号Ａ（ｔ）、Ｂ（ｔ）に変換して出力するＡ／Ｄ変換部を含み、該Ａ／Ｄ変換部は、入力レベルに応じて入力感度を自動調整する機能を有する。
【００１６】
本地盤探査装置においては更に、前記信号処理部は、前記励振信号として前記ステップサイン波が使用される場合には、ＤＦＴ（離散フーリエ変換）による処理を行い、前記励振信号として前記マルチサイン波・スウェプトサイン波が使用される場合には、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）による処理を行う。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１を参照して、本発明の好ましい実施の形態による地盤探査装置の構成について説明する。図１において、本装置は、２つの加速度検出器１１Ａ、１１Ｂと、これらの加速度検出器１１Ａ、１１Ｂからの加速度検出信号を受ける計測器１２とを含む。計測器１２は、地震計部１２−１、Ａ／Ｄ変換部１２−２、通信部１２−３、発振部１２−４とから成る。地震計部１２−１は、ローパスフィルタ回路を内蔵し、アナログの加速度検出信号から加速度時系列信号を生成するためのものである。Ａ／Ｄ変換部１２−２は、地震計部１２−１からのアナログの加速度時系列信号をディジタルの加速度時系列信号に変換するためのもので、入力感度の自動調整機能を有する。通信部１２−３は、ディジタルの加速度時系列信号を計測器１２に接続される機器、例えばモニタ付きのパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと略称する）１３に送信するためのものである。ＰＣ１３は、あらかじめインストールされた解析プログラムソフトに基づいて信号処理を行い、地盤解析を行うためのものである。
【００２０】
特に、本発明ではこの信号処理にＦＦＴ（高速フーリエ変換）、ＤＦＴ（離散フーリエ変換）を採用しているが、これについては後述する。
【００２１】
発振部１２−４は、起振機１５に与える励振信号を発生するためのもので、この励振信号は電力増幅器１４で増幅されて起振機１５に与えられる。発振部１２−４は、励振信号として、サイン波信号、マルチサイン信号・スウェプトサイン信号を発生することができる。ここで、サイン波信号というのは、正弦波のことであり、周波数の異なる複数種類のサイン波信号を生成できる。マルチサイン信号というのは、図２（ａ）に示すような異なる周波数ｆ１ 〜ｆｎ のサイン波信号を様々な振幅を持つように合成したもので、一例をあげると図２（ｂ）のような合成波である。一方、スウェプトサイン信号というのは、異なる周波数ｆ１ 〜ｆｎ のサイン波信号を振幅が一定の状態になるように合成したもので、一例をあげると図２（ｃ）のような合成波、いわば周波数変調波である。なお、図２（ｂ）、図２（ｃ）は便宜上の合成波形であり、図２（ａ）のサイン信号の実際の合成波形を示すものでは無い。
【００２２】
後述する説明で明らかとなるように、本形態では、励振信号としてサイン波信号を用いる場合には信号処理は上記のＤＦＴにより行われる（以下では、これをステップサイン計測と呼ぶ）。一方、マルチサイン信号・スウェプトサイン信号を用いる場合には信号処理は上記のＦＦＴにより行われる（以下では、これをマルチサイン計測と呼ぶ）。ＦＦＴの場合、周波数は２ｎ で決まる固定値となり、ステップ幅も固定である。しかも、設定する周波数を低い方から高い方に変化させてゆく必要がある。これに対し、ＤＦＴの場合には、周波数を任意に設定することができ、設定する周波数も低い方から高い方、高い方から低い方への両方の変化が可能である。
【００２３】
以下に動作を説明する。まず、探査地点に起振機１５、加速度検出器１１Ａ、１１Ｂを一直線上に設置する。加速度検出器１１Ａ、１１Ｂ間の距離をＬ（ｍ）とする。起振機１５を使って地表面を上下方向に起振することにより、起振機１５の周りに表面波を発生させる。地表面付近を伝播する表面波（レイリー波）の上下振動を、加速度検出器１１Ａ、１１Ｂで検出する。加速度検出器１１Ａ、１１Ｂからの加速度検出信号は、地震計部１２−１のローパスフィルタ回路を通すことで、アナログの時系列信号Ａ（ｔ）、Ｂ（ｔ）となり、Ａ／Ｄ変換部１２−２に入力される。Ａ／Ｄ変換部１２−２でＡ／Ｄ変換された時系列信号Ａ（ｔ）、Ｂ（ｔ）は通信部１２−３からＰＣ１３へ転送される。
【００２４】
ＰＣ１３では、あらかじめ定められた解析プログラムに基づいて時系列信号Ａ（ｔ）、Ｂ（ｔ）のパワースペクトルＧＡＡ（ｆ）、ＧＢＢ（ｆ）、クロススペクトルＧＢＡ（ｆ）、伝達関数Ｈ（ｆ）、コヒーレンス関数γ２ （ｆ）等を計算する。これらのパワースペクトルＧＡＡ（ｆ）、ＧＢＢ（ｆ）、クロススペクトルＧＢＡ（ｆ）、伝達関数Ｈ（ｆ）、コヒーレンス関数γ２ （ｆ）等は、内蔵のハードディスクに保存される。ＰＣ１３ではまた、伝達関数Ｈ（ｆ）より加速度検出器１１Ａ、１１Ｂ間の位相差Δθ（ｆ）を求め、続いてその時間差Δｔ（ｆ）を求める。ＰＣ１３では更に、時間差Δｔ（ｆ）と加速度検出器１１Ａ、１１Ｂ間の間隔Ｌより、表面波の伝播平均速度Ｖｒ （ｆ）と深度Ｄ（ｆ）とを求める。そして、求められた伝播平均速度Ｖｒ （ｆ）と深度Ｄ（ｆ）とよりモニター上にＤ−Ｖｒ 分散曲線を表示させる。
【００２５】
図３をも参照して、解析プログラムに基づく、上記の表面波の伝播平均速度Ｖｒ （ｆ）と深度Ｄ（ｆ）の算出方法について更に詳しく説明する。
【００２６】
ＰＣ１３では、Ａ／Ｄ変換された時系列信号Ａ（ｔ）、Ｂ（ｔ）に対し、下記の数１、数２で表されるフーリエ変換を行って変換信号ＳＡ （ｆ）、ＳＢ （ｆ）を得た後（ステップＳ１）、これらの変換信号ＳＡ （ｆ）、ＳＢ （ｆ）を用いて下記の数３、数４、及び数５によりパワースペクトルＧＡＡ（ｆ）、ＧＢＢ（ｆ）及びクロススペクトルＧＢＡ（ｆ）を計算する（ステップＳ２）。
【００２７】
【数１】
【数２】
【数３】
【数４】
【数５】
【００３２】
【数６】
【数７】
【００３４】
続いて、伝達関数Ｈ（ｆ）の実数成分Ｒｅ（Ｈ（ｆ））と虚数成分Ｉｍ（Ｈ （ｆ））とを用いて、下記の数８により２つの信号間の位相差Δθ（ｆ）を求め、更に下記の数９により２つの信号間の時間遅れΔｔ（ｆ）に変換する（ステップＳ５）。
【００３５】
【数８】
【数９】
【００３７】
【数１０】
【数１１】
【００３９】
上記の算出は所望のＤ−Ｖｒ 曲線が得られるまで（ステップＳ７）繰り返し行われる。すなわち、計測を１回行う毎に起振機１５に与える励振信号の周波数を変化させる。つまり、表面波の伝播速度と逆数関係にある伝達関数Ｈ（ｆ）の位相差が、周波数別に計測される。次に、この位相差と周波数の関係から平均速度Ｖｒ と深度Ｄとを計算し、繰り返し計測を行った結果としてモニター上にＤ−Ｖｒ 分散曲線が表示される。
【００４０】
特に、ステップサイン計測の場合には、起振機１５にある周波数ｆｎ （図２ａ参照）の励振信号を加えて求められた伝播平均速度Ｖｒ （ｆｎ ）と深度Ｄ（ｆｎ ）で決まる値Ｐｎ をＤ−Ｖｒ 面上にプロットし、次に周波数ｆｎ−１ （図２ａ参照）の励振信号を加えて求められた伝播平均速度Ｖｒ （ｆｎ−１ ）と深度Ｄ（ｆｎ−１ ）で決まる値Ｐｎ−１ をＤ−Ｖｒ 面上にプロットする。これを繰り返し、最後に周波数ｆ１ （図２ａ参照）の励振信号を加えて求められた伝播平均速度Ｖｒ （ｆ１ ）と深度Ｄ（ｆ１ ）で決まる値Ｐ１ をＤ−Ｖｒ 面上にプロットすることで、図４に示すようなＤ−Ｖｒ 分散曲線が得られる。
【００４１】
一方、マルチサイン計測の場合には、起振機１５に、図２（ｂ）に示したようなマルチサイン信号あるいは図２（ｃ）に示したようなスウェプトサイン信号を加えると、合成波による振動に起因する時系列信号Ａ（ｔ）、Ｂ（ｔ）が得られる。これらの時系列信号は、図２（ａ）に示されるような周波数成分を含んでおり、これらの周波数成分をＦＦＴにより分離、抽出する。そして、抽出された周波数成分のそれぞれに対して上記のような処理を行うことで、図４に示すような値Ｐｎ 〜Ｐ１ が一度に得られる。
【００４２】
上記の説明で明らかなように、マルチサイン計測の場合には、Ｄ−Ｖｒ 分散曲線を得るまでの計測処理時間が短くて済む反面、合成波であるために振動のエネルギーが小さくなり、ノイズの影響を受け易くなる。また、図２（ｃ）に示したようなスウェプトサイン信号を印加する場合には、土中に存在する石やその他の物質により共振を起こすことがあるので、マルチサイン信号との切替えを行いながら計測を行う必要がある。
【００４３】
なお、振動エネルギーの弱小化の問題は、図５（ａ）に示すように、周波数ｆ１ 〜ｆｎ の領域を、例えばｆ１ 〜ｆｉ （バンドＢ１ ）、ｆｉ 〜ｆｋ （バンドＢ２ ）、ｆｋ 〜ｆｎ （バンドＢ３ ）の３つのバンドに分割してそれぞれのバンドにおいて合成波によるマルチサイン計測を行うことで解消できる。この場合、図５（ｂ）に示すように、バンドＢ１ での計測でＤ−Ｖｒ 面には曲線Ｃ１ が、バンドＢ２ での計測で曲線Ｃ２ が、バンドＢ３ での計測で曲線Ｃ３ がそれぞれ得られ、これらの曲線Ｃ１ 〜Ｃ３ は自動合成表示される。このようにするのは、合成される周波数信号が少ないほど、振動エネルギーは大きくなるからである。勿論、バンド数は２でも良い。
【００４４】
図６、図７はそれぞれ、ステップサイン計測、マルチサイン計測のモニターの表示例を示し、ここではＤ−Ｖｒ 分散曲線の他、コヒーレンス関数γ２ （ｆ）、伝達関数Ｈ（ｆ）のゲイン特性、伝達関数Ｈ（ｆ）の位相特性、リニアスペクトルがそれぞれマルチ画面形式で表示されている。但し、図６、図７のいずれにおいてもコヒーレンス関数γ２ （ｆ）はほぼ１に近い値がプロットされているので見えにくくなっている。また、リニアスペクトルというのは、パワースペクトルの平方根であり、表示画面で見る場合にはパワースペクトルよりもリニアスペクトルの方が見易いことを考慮したものである。
【００４５】
次に、ステップサイン計測と、マルチサイン計測について比較説明する。
【００４６】
ステップサイン計測では、前に述べたように、起振機１５の励振信号としてサイン波が使用され、解析プログラムによる解析ではＤＦＴが用いられる。ステップサイン計測の特徴は以下の通りである。
【００４７】
Ａ．ＤＦＴを用いると、任意のサイン波周波数を設定して計測を行うことができる。つまり、周波数バンド、分解能の制約が無く、任意の発振周波数を設定できる。周波数設定の制約が無ければ任意の発振周波数を設定してデータ収集を行うことができるので、モニターに表示されたＤ−Ｖｒ 分散曲線を観察しながら、計測値のプロットが疎となっている曲線領域について周波数を追加設定することで追加の計測を容易に行うことができる。
【００４８】
Ｂ．浅い方から深い深度にかけて探査を行うことができる。つまり、Ｄ−Ｖｒ 分散曲線を観察しながら、浅い方から深い深度にかけて探査を行い、目的の探査深度で計測を終了できる。
【００４９】
これは、本形態では周波数を低い方から高い方、高い方から低い方への両方向に掃引しながらの計測（ステップサイン計測）が可能であることによる。従って、周波数を高い方から低い方向に掃引しながら計測することにより、浅い方から深い深度に向かっての計測が可能となる。
【００５０】
Ｃ．以前計測した周波数と同じ周波数での計測が可能である。つまり、同じ地層構造の地点での周波数設定を簡略化できる。
【００５１】
これは、以前に計測した周波数設定順序をファイルリストとしてＰＣ１３のハードディスクに記憶でき、その記憶された周波数リストを元に以前計測した時と同じ周波数の設定順序で計測が可能であることによる。
【００５２】
Ｄ．自動入力レンジでの計測が可能である。つまり、入力レンジ変更の手間が省ける。
【００５３】
これは、本形態では、Ａ／Ｄ変換器１２−２に入力感度の自動調整機能を持たせていることによる。Ａ／Ｄ変換器１２−２では、入力レベルをあらかじめ設定した上下限値について監視し、下限値以下になると入力感度を上げ、上限値を越えると入力感度を下げる操作を自動的に行う。これにより、最適入力レベルで計測を行うことができる。但し、これは外来ノイズレベルの変動が大きい場所では不向きであり、計測時間が長くなる場合があり得る。そのような場合は手動レンジに切替えるようにする。
【００５４】
Ｅ．Ｄ−Ｖｒ 分散曲線に自動変換表示できる。つまり、毎回、伝達関数位相差曲線からＤ−Ｖｒ 変換を行うことが不要となり、手間が省け、しかも図６に示す如く最終結果であるＤ−Ｖｒ 分散曲線をリアルタイムで観測できる。
【００５５】
これは、本形態ではデータが更新されるたびにＤ−Ｖｒ 分散曲線が自動的に変換表示されるからである。
【００５６】
Ｆ．計測点の振動レベルを加速度（Ｇａｌ）で表示できる。つまり、図６の右下部分の画面領域に示されるように、実レベルの数値が読み取れる。図６で言えば、図１に示された起振機１５に近い方の加速度検出器１１ＡによるパワースペクトルＧａａ：３．４２６、起振機１５から遠い方の加速度検出器１１ＢによるパワースペクトルＧｂｂ：３．０６４が示されている。
【００５７】
Ｇ．短い時間での計測が可能である。つまり、周波数バンド、分解能の制約が無く、効率のよいデータ収集ができるため、計測時間が短くできる。
【００５８】
これは、本形態ではＤＦＴを使っているため任意の周波数を設定して信号処理が行えるからである。従って、接近した同じ様なデータを何度も収集する必要がなく、計測時間を短縮できる可能性がある。
【００５９】
Ｈ．大部分の計測点でステップサイン計測だけでカバーできる。
【００６０】
一方、マルチサイン計測では、前に述べたように、起振機１５の励振信号としてマルチサイン波、あるいはスウェプトサイン波が使用され、解析プログラムによる解析ではＦＦＴが用いられる。マルチサイン計測の特徴は以下の通りである。
【００６１】
ａ．図５で説明したように、最大３バンドの計測を自動的に合成できる。従って、計測後のＤ−Ｖｒ 曲線の合成作業が省ける。
【００６２】
これは、本形態では最大３バンドの計測データまで自動的に合成表示する機能を有するからである。そして、１バンドの周波数分解能が８００点になっており、きめ細かいＤ−Ｖｒ 分散曲線が計測でき、より精密な計測が出来る。
【００６３】
ｂ．周波数範囲を限定してマルチサイン波を周期性ランダム信号として発生できる。従って、バンド範囲を限定することにより、起振機の能力を向上できる。
【００６４】
これは、本形態では周波数範囲を限定できるために個々の周波数スペクトル値を大きくして周期性ランダム信号を発生できるからである。
【００６５】
ｃ．マルチサイン波、スウェプトサイン波の切替えが簡単に行える。
【００６６】
ｄ．ステップサイン計測と同様に、Ｄ−Ｖｒ 分散曲線に自動変換表示できる。
【００６７】
ｅ．ステップサイン計測と同様に、計測点の振動レベルを加速度（Ｇａｌ）で表示できる。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による地盤探査装置によれば、非破壊で正確に迅速でしかも経済的に探査を行うことのできる地盤探査装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施の形態による地盤探査装置の構成を示した図である。
【図２】本発明のマルチサイン計測の場合に発生されるマルチサイン波（ｂ）、スウェプトサイン波（ｃ）を説明するための波形図である。
【図３】本発明で使用される解析プログラムの動作を説明するためのフローチャート図である。
【図４】本発明のステップサイン計測におけるＤ−Ｖｒ 分散曲線の描画過程を説明するための図である。
【図５】本発明のマルチサイン計測において周波数バンドを３つに分割してＤ−Ｖｒ 分散曲線を得る場合の動作を説明するための図である。
【図６】本発明の地盤探査装置におけるモニターに表示される表示画面の一例を、ステップサイン計測の場合について示した図である。
【図７】本発明の地盤探査装置におけるモニターに表示される表示画面の一例を、マルチサイン計測の場合について示した図である。
【図８】半無限弾性体におけるＰ波、Ｓ波、レイリー波伝播速度とポアソン比とを関係を示した特性図である。
【符号の説明】
１１Ａ、１１Ｂ 加速度検出器
１２ 計測器
１３ パーソナルコンピュータ
Claims (4)
- 地表面を上下に起振することにより、その周囲に発生する表面波を検出して、地盤探査を行う地盤探査装置において、
間隔Ｌをおいて地盤上に配置された２つの加速度検出器と、
前記２つの加速度検出器からの検出信号を受けて加速度時系列信号Ａ（ｔ）、Ｂ（ｔ）を出力する地震計部を含む計測器と、
前記時系列信号Ａ（ｔ）、Ｂ（ｔ）を受けてあらかじめ定められた解析プログラムに基づく信号処理を行う信号処理部であって、フーリエ変換を行ってパワースペクトル及びクロススペクトルを算出すると共に、算出されたパワースペクトル及びクロススペクトルを用いて伝達関数Ｈ（ｆ）を算出し、算出された伝達関数Ｈ（ｆ）より前記２つの加速度検出器間の位相差Δθ（ｆ）とその時間差Δｔ（ｆ）を算出し、更に算出された時間差Δｔ（ｆ）と前記間隔Ｌより表面波の伝播平均速度Ｖｒ（ｆ）と深度Ｄ（ｆ）とを算出する信号処理部とを備え、
前記計測器は更に、地盤を起振する起振機に対して与える励振信号を発生する発振部を含み、
前記発振部は、励振信号として、ステップサイン波、又はマルチサイン波・スウェプトサイン波を切り替えて発生することが可能であり、
前記ステップサイン波は周波数の異なる複数種類の正弦波で規定され、前記マルチサイン波は周波数の異なる複数種類の正弦波を合成した合成波で規定され、前記スウェプトサイン波は周波数の異なる複数種類の正弦波を振幅が一定の状態で合成した合成波で規定され、
前記マルチサイン波・スウェプトサイン波を使用する場合には合成される周波数領域ｆ １ 〜ｆ ｎ を複数のバンドに分割し、分割された各バンドにおいて前記マルチサイン波・スウェプトサイン波による計測を行うことを特徴とする地盤探査装置。 - 請求項１記載の地盤探査装置において、前記信号処理部は、前記伝播平均速度Ｖｒ（ｆ）と前記深度Ｄ（ｆ）とを算出する処理を繰り返して深度Ｄ−伝播平均速度Ｖｒ曲線を生成することを特徴とする地盤探査装置。
- 請求項２記載の地盤探査装置において、前記計測器は更に、前記地震計部からのアナログの加速度時系列信号Ａ（ｔ）、Ｂ（ｔ）をディジタルの加速度時系列信号Ａ（ｔ）、Ｂ（ｔ）に変換して出力するＡ／Ｄ変換部を含み、該Ａ／Ｄ変換部は、入力レベルに応じて入力感度を自動調整する機能を有することを特徴とする地盤探査装置。
- 請求項３記載の地盤探査装置において、前記信号処理部は、前記励振信号として前記ステップサイン波が使用される場合には、ＤＦＴ（離散フーリエ変換）による処理を行い、前記励振信号として前記マルチサイン波・スウェプトサイン波が使用される場合には、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）による処理を行うことを特徴とする地盤探査装置。
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