JP3637526B2 - 弾性波探査方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は弾性波探査方法に係り、特に急傾斜地等において、簡易な方法により容易にＳ波検層を行えるようにした弾性波探査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＳ検層に代表される従来の地盤弾性波探査はボーリング孔を用いて行われている。ＰＳ検層においては、Ｐ波、Ｓ波速度を測定することにより、対象地盤の動弾性係数を推定したり、耐震設計のための各種の地盤定数を決定することができる。特にＳ波速度はＰ波速度に比べて地層の層相の変化や地盤強度を精度よく捉えられることが知られている。いずれの場合にも孔径５６〜８６ｍｍ程度の裸孔のボーリング孔を使用し、地上に設けられた振源からの地盤振動（速度、加速度）をボーリング孔内に配置された受振器で測定し、孔外に設けられた増幅器、記録手段を介して得られた測定結果をもとにそれぞれＰ波、Ｓ波速度を算出するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような地盤探査は山地地盤、急傾斜地での建設、防災を目的とした斜面調査においても上述した弾性波探査等の物理探査が適用されることが多い。しかし、急傾斜地、丘陵地ではボーリング孔を削孔するための削孔機械を搬入設置できない箇所も多く急斜面等での弾性波探査等の地盤探査が十分に行えない状態にあった。このため、これらの地点でも本格的なボーリング孔を必要とせずに、コンパクトな装置により容易に地盤探査が可能となるような探査方法が要望されていた。
【０００４】
ところで、地盤探査に用いられるＳ波は、波動の進行方向に直交する面内で振動するせん断ひずみ伝播波であるが、特にその振動方向が鉛直である場合のＳ波はＳＶ波と呼ばれている。このＳＶ波は、たとえば鉛直方向の点加振によって生じさせることができるため、振源をコンパクトな構造とすることができるという利点がある。
【０００５】
また、図３に示した模式振幅分布図から明らかなように、鉛直加振によるＳＶ波の振幅は水平方向に卓越分布する。すなわち、既往の研究によれば、標準貫入試験の際のサンプラーの貫入を、ボーリング孔軸に沿って鉛直方向に作用する点振源として考えた場合、そのときのＰ波及びＳＶ波の振幅分布は計算によれば図３に示したようになる。この振幅分布図において、振源から角度φ方向に発生する波の振幅は、振源からφ方向に引いた線と円との交点と振源との線分長で表すことができる。したがって、Ｐ波の振幅が最大になるのは鉛直伝播（φ＝０）のときであり、ＳＶ波の振幅は水平伝播（φ＝９０°）の場合に最大となることが明らかにされている。
【０００６】
そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、弾性波の有する性質に着目して、急斜面等でも容易に地盤探査が行えるようにした機動性を備えた弾性波探査方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は所定の区間距離を隔てた２点間の地盤内に発振孔と受振孔とを設け、前記発振孔内に起振ロッドを、孔底に所定長さだけ貫入させるとともに、地上から所定量突出させた状態で収容する一方、前記受振孔内に受振ロッドを、孔底に所定長さだけ貫入させるとともに、地上から所定量突出させた状態で収容し、前記起振ロッドの地上突出部上端をハンドハンマーによって鉛直方向に打撃して前記貫入したロッドの先端部で地盤部を鉛直点加振してＳＶ波を孔底地盤内に発生させ、該孔底地盤でのＳＶ波の発生タイミングを知らせる起振瞬時信号を地上部の増幅器に送出する一方、地盤内を伝播して前記受振ロッドの先端部に到達した前記ＳＶ波を、前記受振ロッドを介して地上部に設けられた受振器で検出し、該検出信号を前記増幅器に送出し、該増幅器に接続された携帯記録手段にて前記起振瞬時信号と前記検出信号と収集保存し、その後、前記携帯記録手段に記憶された前記起振瞬時信号と前記検出信号とから得られた走時差で前記区間距離を除して弾性波速度を算出するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の弾性波探査方法の一実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
図１は本発明の弾性波探査方法のための機器構成を示した概略構成図である。同図に示したように、本発明ではクロスホール法を採用し、対象となる地点Ａと地点Ｂの地盤面にロッド挿入孔としての発振孔１０と受振孔１１とが削孔されている。これら発振孔１０と受振孔１１とは後述する振源および受振器として使用される鋼製のロッドを挿入するロッド挿入孔として機能する孔径３０〜４０ｍｍ程度のものであり、孔深さ２〜３ｍまでは簡易な削孔装置によって削孔することができる。
【００１０】
本実施の形態では、発振孔１０、受振孔１１はそれぞれ同直径、同深度に設定されており、発振孔１０内部には鋼棒製の起振ロッド１２が収容されている。この起振ロッド１２には本実施の形態では、直径１５ｍｍのつなぎロッドが使用されている。起振ロッド１２の先端１２ａは発振孔１０の孔底から所定深さだけ地盤内に貫入され、地上部分に所定長さだけ突出している。受振孔１１内部にはウェーブガイドとしての受振ロッド１３が収容されている。受振ロッド１３の先端１３ａも受振孔１１の孔底から所定深さだけ地盤内に貫入された状態にある。
【００１１】
一方、発振孔１０に収容された起振ロッド１２の地上部分にはショットマーク信号検出用の受振器（ピックアップ）が取り付けられている。また、受振孔１１に収容された受振ロッド１３の地上部分には地盤内を伝播してきたＳＶ波を検出するための受振器２１が取り付けられている。本実施の形態では双方の受振器２０、２１として圧電型加速度計が用いられている。さらに受振器２０、２１で検出された信号は、所定信号レベルとなるように増幅器２２で増幅され、記録手段２３に記録される。
【００１２】
記録手段２３としてはハンディタイプのデータロガー等が野外作業において好ましい。これらの装置は乾電池等の携帯バッテリーで動作するため、全体の装置構成をコンパクトにまとめることができる。なお、記録データは適正なサンプリングによって行われるＡ／Ｄ変換によりディジタルデータとしてフロッピーディスク等の磁気媒体や光媒体に保存することができる。また無線あるいは信号ケーブルを介して屋内に設置されたデータ処理装置（図示せず）に送信することもできる。
【００１３】
次に、以上の機器構成を用いてＳＶ波を検知し、ＳＶ波速度を算出する弾性波探査方法について説明する。
まず、各装置を電源ＯＮ状態にし、発振孔１０に収容されている起振ロッド１２の上端をハンドハンマー等で鉛直方向に打撃する。これにより起振ロッド１２を介して孔底位置の地盤は深度方向（鉛直方向）に点加振されることになる。このとき起振ロッド１２の上端の受振器２０は起振瞬時を捉え、ショットマークを検出し、増幅器２２の所定のチャンネルにショットマーク信号を出力する。
【００１４】
一方、図１に示したように、発振孔１０から受振孔１１までの区間距離はＬ（ｍ）であり、この間の地盤内をＳＶ波が進行する。そして、所定時間を経て受振孔１１の孔底位置の受振ロッド１３下端にＳＶ波が到達し、受振ロッド１３の鉛直振動が受振器によって検出される。この検出信号は増幅器２２の他のチャンネルに入力され、前述のショットマーク信号と１組の信号データとして記録手段２３に記憶される。
【００１５】
このようにして受振器２０、２１によって得られた信号出力は図示しない図化手段により図２に示したような走時曲線図としてまとめることができる。同図から発振孔１０でのショットマーク信号と受振孔１１での検出信号との走時差（Δｔ）を読み取ることができる。そして地点Ａ−Ｂ間の区間速度（Ｖsv）を区間距離（Ｌ）を走時差（Δｔ）で除して求める（式１参照）。
Ｖsv＝Ｌ／Δｔ（ｍ／秒） …（式１）
【００１６】
このようにして求められたＳ波速度をもとにせん断弾性係数等の地盤定数を算出することができ、上述したように、急斜面地等の地盤の把握を容易に行えるようになるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による弾性波探査方法の一実施の形態を示した部分断面図。
【図２】本発明の弾性波探査方法の一例を示した平面図。
【図３】ＳＶ波の振幅分布を示した模式振幅分布図。
【符号の説明】
１０ 発振孔
１１ 受振孔
１２ 起振ロッド
１３ 受振ロッド
２０，２１ 受振器
２２ 増幅器
２３ 記録手段
【発明の属する技術分野】
本発明は弾性波探査方法に係り、特に急傾斜地等において、簡易な方法により容易にＳ波検層を行えるようにした弾性波探査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＳ検層に代表される従来の地盤弾性波探査はボーリング孔を用いて行われている。ＰＳ検層においては、Ｐ波、Ｓ波速度を測定することにより、対象地盤の動弾性係数を推定したり、耐震設計のための各種の地盤定数を決定することができる。特にＳ波速度はＰ波速度に比べて地層の層相の変化や地盤強度を精度よく捉えられることが知られている。いずれの場合にも孔径５６〜８６ｍｍ程度の裸孔のボーリング孔を使用し、地上に設けられた振源からの地盤振動（速度、加速度）をボーリング孔内に配置された受振器で測定し、孔外に設けられた増幅器、記録手段を介して得られた測定結果をもとにそれぞれＰ波、Ｓ波速度を算出するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような地盤探査は山地地盤、急傾斜地での建設、防災を目的とした斜面調査においても上述した弾性波探査等の物理探査が適用されることが多い。しかし、急傾斜地、丘陵地ではボーリング孔を削孔するための削孔機械を搬入設置できない箇所も多く急斜面等での弾性波探査等の地盤探査が十分に行えない状態にあった。このため、これらの地点でも本格的なボーリング孔を必要とせずに、コンパクトな装置により容易に地盤探査が可能となるような探査方法が要望されていた。
【０００４】
ところで、地盤探査に用いられるＳ波は、波動の進行方向に直交する面内で振動するせん断ひずみ伝播波であるが、特にその振動方向が鉛直である場合のＳ波はＳＶ波と呼ばれている。このＳＶ波は、たとえば鉛直方向の点加振によって生じさせることができるため、振源をコンパクトな構造とすることができるという利点がある。
【０００５】
また、図３に示した模式振幅分布図から明らかなように、鉛直加振によるＳＶ波の振幅は水平方向に卓越分布する。すなわち、既往の研究によれば、標準貫入試験の際のサンプラーの貫入を、ボーリング孔軸に沿って鉛直方向に作用する点振源として考えた場合、そのときのＰ波及びＳＶ波の振幅分布は計算によれば図３に示したようになる。この振幅分布図において、振源から角度φ方向に発生する波の振幅は、振源からφ方向に引いた線と円との交点と振源との線分長で表すことができる。したがって、Ｐ波の振幅が最大になるのは鉛直伝播（φ＝０）のときであり、ＳＶ波の振幅は水平伝播（φ＝９０°）の場合に最大となることが明らかにされている。
【０００６】
そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、弾性波の有する性質に着目して、急斜面等でも容易に地盤探査が行えるようにした機動性を備えた弾性波探査方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は所定の区間距離を隔てた２点間の地盤内に発振孔と受振孔とを設け、前記発振孔内に起振ロッドを、孔底に所定長さだけ貫入させるとともに、地上から所定量突出させた状態で収容する一方、前記受振孔内に受振ロッドを、孔底に所定長さだけ貫入させるとともに、地上から所定量突出させた状態で収容し、前記起振ロッドの地上突出部上端をハンドハンマーによって鉛直方向に打撃して前記貫入したロッドの先端部で地盤部を鉛直点加振してＳＶ波を孔底地盤内に発生させ、該孔底地盤でのＳＶ波の発生タイミングを知らせる起振瞬時信号を地上部の増幅器に送出する一方、地盤内を伝播して前記受振ロッドの先端部に到達した前記ＳＶ波を、前記受振ロッドを介して地上部に設けられた受振器で検出し、該検出信号を前記増幅器に送出し、該増幅器に接続された携帯記録手段にて前記起振瞬時信号と前記検出信号と収集保存し、その後、前記携帯記録手段に記憶された前記起振瞬時信号と前記検出信号とから得られた走時差で前記区間距離を除して弾性波速度を算出するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の弾性波探査方法の一実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
図１は本発明の弾性波探査方法のための機器構成を示した概略構成図である。同図に示したように、本発明ではクロスホール法を採用し、対象となる地点Ａと地点Ｂの地盤面にロッド挿入孔としての発振孔１０と受振孔１１とが削孔されている。これら発振孔１０と受振孔１１とは後述する振源および受振器として使用される鋼製のロッドを挿入するロッド挿入孔として機能する孔径３０〜４０ｍｍ程度のものであり、孔深さ２〜３ｍまでは簡易な削孔装置によって削孔することができる。
【００１０】
本実施の形態では、発振孔１０、受振孔１１はそれぞれ同直径、同深度に設定されており、発振孔１０内部には鋼棒製の起振ロッド１２が収容されている。この起振ロッド１２には本実施の形態では、直径１５ｍｍのつなぎロッドが使用されている。起振ロッド１２の先端１２ａは発振孔１０の孔底から所定深さだけ地盤内に貫入され、地上部分に所定長さだけ突出している。受振孔１１内部にはウェーブガイドとしての受振ロッド１３が収容されている。受振ロッド１３の先端１３ａも受振孔１１の孔底から所定深さだけ地盤内に貫入された状態にある。
【００１１】
一方、発振孔１０に収容された起振ロッド１２の地上部分にはショットマーク信号検出用の受振器（ピックアップ）が取り付けられている。また、受振孔１１に収容された受振ロッド１３の地上部分には地盤内を伝播してきたＳＶ波を検出するための受振器２１が取り付けられている。本実施の形態では双方の受振器２０、２１として圧電型加速度計が用いられている。さらに受振器２０、２１で検出された信号は、所定信号レベルとなるように増幅器２２で増幅され、記録手段２３に記録される。
【００１２】
記録手段２３としてはハンディタイプのデータロガー等が野外作業において好ましい。これらの装置は乾電池等の携帯バッテリーで動作するため、全体の装置構成をコンパクトにまとめることができる。なお、記録データは適正なサンプリングによって行われるＡ／Ｄ変換によりディジタルデータとしてフロッピーディスク等の磁気媒体や光媒体に保存することができる。また無線あるいは信号ケーブルを介して屋内に設置されたデータ処理装置（図示せず）に送信することもできる。
【００１３】
次に、以上の機器構成を用いてＳＶ波を検知し、ＳＶ波速度を算出する弾性波探査方法について説明する。
まず、各装置を電源ＯＮ状態にし、発振孔１０に収容されている起振ロッド１２の上端をハンドハンマー等で鉛直方向に打撃する。これにより起振ロッド１２を介して孔底位置の地盤は深度方向（鉛直方向）に点加振されることになる。このとき起振ロッド１２の上端の受振器２０は起振瞬時を捉え、ショットマークを検出し、増幅器２２の所定のチャンネルにショットマーク信号を出力する。
【００１４】
一方、図１に示したように、発振孔１０から受振孔１１までの区間距離はＬ（ｍ）であり、この間の地盤内をＳＶ波が進行する。そして、所定時間を経て受振孔１１の孔底位置の受振ロッド１３下端にＳＶ波が到達し、受振ロッド１３の鉛直振動が受振器によって検出される。この検出信号は増幅器２２の他のチャンネルに入力され、前述のショットマーク信号と１組の信号データとして記録手段２３に記憶される。
【００１５】
このようにして受振器２０、２１によって得られた信号出力は図示しない図化手段により図２に示したような走時曲線図としてまとめることができる。同図から発振孔１０でのショットマーク信号と受振孔１１での検出信号との走時差（Δｔ）を読み取ることができる。そして地点Ａ−Ｂ間の区間速度（Ｖsv）を区間距離（Ｌ）を走時差（Δｔ）で除して求める（式１参照）。
Ｖsv＝Ｌ／Δｔ（ｍ／秒） …（式１）
【００１６】
このようにして求められたＳ波速度をもとにせん断弾性係数等の地盤定数を算出することができ、上述したように、急斜面地等の地盤の把握を容易に行えるようになるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による弾性波探査方法の一実施の形態を示した部分断面図。
【図２】本発明の弾性波探査方法の一例を示した平面図。
【図３】ＳＶ波の振幅分布を示した模式振幅分布図。
【符号の説明】
１０ 発振孔
１１ 受振孔
１２ 起振ロッド
１３ 受振ロッド
２０，２１ 受振器
２２ 増幅器
２３ 記録手段
Claims (1)
- 所定の区間距離を隔てた２点間の地盤内に発振孔と受振孔とを設け、前記発振孔内に起振ロッドを、孔底に所定長さだけ貫入させるとともに、地上から所定量突出させた状態で収容する一方、前記受振孔内に受振ロッドを、孔底に所定長さだけ貫入させるとともに、地上から所定量突出させた状態で収容し、前記起振ロッドの地上突出部上端をハンドハンマーによって鉛直方向に打撃して前記貫入したロッドの先端部で地盤部を鉛直点加振してＳＶ波を孔底地盤内に発生させ、該孔底地盤でのＳＶ波の発生タイミングを知らせる起振瞬時信号を地上部の増幅器に送出する一方、地盤内を伝播して前記受振ロッドの先端部に到達した前記ＳＶ波を、前記受振ロッドを介して地上部に設けられた受振器で検出し、該検出信号を前記増幅器に送出し、該増幅器に接続された携帯記録手段にて前記起振瞬時信号と前記検出信号と収集保存し、その後、前記携帯記録手段に記憶された前記起振瞬時信号と前記検出信号とから得られた走時差で前記区間距離を除して弾性波速度を算出するようにしたことを特徴とする弾性波探査方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15839498A JP3637526B2 (ja) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | 弾性波探査方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15839498A JP3637526B2 (ja) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | 弾性波探査方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11337649A JPH11337649A (ja) | 1999-12-10 |
| JP3637526B2 true JP3637526B2 (ja) | 2005-04-13 |
Family
ID=15670786
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15839498A Expired - Fee Related JP3637526B2 (ja) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | 弾性波探査方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3637526B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106680370A (zh) * | 2016-12-15 | 2017-05-17 | 中国神华能源股份有限公司 | 地震动作用下水库岸坡散粒体动态响应模拟方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6304527B2 (ja) * | 2013-11-06 | 2018-04-04 | 清水建設株式会社 | トンネル地山探査方法 |
| JP6602675B2 (ja) * | 2016-01-12 | 2019-11-06 | 戸田建設株式会社 | 切羽前方の地質探査方法 |
| KR102124094B1 (ko) * | 2017-08-18 | 2020-06-17 | 고려대학교 산학협력단 | 지반의 강성계수 산출용 동적콘관입시스템 |
-
1998
- 1998-05-22 JP JP15839498A patent/JP3637526B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106680370A (zh) * | 2016-12-15 | 2017-05-17 | 中国神华能源股份有限公司 | 地震动作用下水库岸坡散粒体动态响应模拟方法 |
| CN106680370B (zh) * | 2016-12-15 | 2019-07-23 | 中国神华能源股份有限公司 | 地震动作用下水库岸坡散粒体动态响应模拟方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11337649A (ja) | 1999-12-10 |
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