JP6047011B2 - 地盤振動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、地盤振動制御装置に関する。

従来から、例えばプレス工場でのプレス作業時に発生した地盤振動、多数の観客が収容された大規模競技施設での観客の動きに伴い発生した地盤振動、及び建物の解体工事や新築工事の現場での重機の作業に伴い発生した地盤振動等は、地盤を面状に分散しながら近隣周辺へ伝播するという問題がある。このため、このような不快な地盤振動を周囲に拡散させない、地盤振動抑制技術が望まれている。地盤振動を積極的に低減させる技術として、例えば振動伝播防止システムが提案されている（特許文献１）。

特許文献１の振動伝播防止システムは、地盤の振動源となるドーム状の施設において、杭基礎で支持された基礎に近接させて、基礎と縁切りされ、底面が空気バネを介して杭基礎で支持された基礎架台を設けた構成である。基礎架台の上面には、起振装置が取付けられている。起振装置は、先端に錘を連結したアームを回転させ、錘の遠心力で基礎架台に鉛直方向の振動を発生させる。また、基礎地盤の上及び基礎架台の上には、それぞれの振動を計測する振動センサが取付けられている。

これにより、振動センサで計測された振動に基づいて、コントローラが起振装置を制御して、基礎架台に、基礎の振動と逆位相の鉛直方向の振動を発生させ、ドーム状の施設で観客の動きに伴い発生する振動を打ち消して、周辺地盤へ振動が伝播するのを防止する。
しかし、特許文献１の振動伝播防止システムは、弾性部材としての空気バネを、基礎架台と、地下に設けた杭基礎又はベタ基礎との間に備える構成である。即ち、空気バネを使用しているため、空気バネを載置する杭基礎又はベタ基礎を必要としている。

特開平６−２００５３６号公報

本発明は、加振力発生手段が発生させた加振力を増幅させ、増幅された振動を地盤面に直接伝達させる地盤振動制御装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明に係る地盤振動制御装置は、加振力を発生させる加振力発生手段と、地盤面に接地され、前記加振力発生手段が発生させた前記加振力を増幅させて前記地盤面に直接伝達する増幅手段と、前記地盤面の振動を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記加振力発生手段が発生させる前記加振力を制御する制御手段と、を有し、前記増幅手段は、前記加振力発生手段が発生させた前記加振力を受けて振動する振動部材と、前記地盤面に接地され前記振動部材を支持し、前記振動部材の前記振動を前記地盤面に直接伝達させる複数の接地部材と、を備え、前記増幅手段は、地盤を振動させる振動源を囲んで複数設けられていることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、加振力発生手段が加振力を発生させ、地盤面に接地された増幅手段により、加振力発生手段が発生させた加振力を増幅させて地盤面に直接伝達させる。また、検出手段により、地盤面の振動が検出され、制御手段により、検出手段の検出結果に基づいて、加振力発生手段が発生させる加振力が制御される。

ここに、制御手段は、検出手段が検出した地盤面の振動と逆位相の振動を求め、加振力発生手段に、逆位相の振動となる加振力を発生させる。増幅手段は、加振力発生手段が発生させた加振力を増幅させ、増幅された振動を地盤面に直接伝達させる。これにより、地盤振動が打ち消され、振動の伝播が抑制される。
このように、増幅された振動を地盤面に直接伝達させる増幅手段を備えることで、杭基礎又はベタ基礎を必要としない地盤振動制御装置を提供することができる。

また、増幅手段の振動部材は、加振力発生手段が発生させた加振力を受けて振動する。また、増幅手段の複数の接地部材が、地盤面に接地されて振動部材を支持し、振動部材の振動を地盤面に直接伝達させる。

これにより、加振力発生手段が発生させた加振力を受けて、振動部材が所定の振動数で振動し、増幅された振動を複数の接地部材で地盤面に直接伝達させることができる。即ち、広がりを持って、広範囲に振動部材の振動を地盤面に直接伝達させることができる。この結果、広範囲の地盤面を振動させることができる、地盤振動制御装置を提供することができる。
また、地盤振動制御装置は、地盤を振動させる振動源の全周を囲む構成のみでなく、振動源の３方向を囲んでも良いし、振動源の２方向を囲んでも良い。これにより、振動源から面状に広がる地盤振動を、拡散させたくない位置において、効果的に減衰させることで、費用を抑えて周囲地盤への振動の伝播を抑制することができる。

請求項２に記載の発明は、加振力を発生させる加振力発生手段と、地盤面に接地され、前記加振力発生手段が発生させた前記加振力を増幅させて前記地盤面に直接伝達する増幅手段と、前記地盤面の振動を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記加振力発生手段が発生させる前記加振力を制御する制御手段と、を有し、前記増幅手段は、前記加振力発生手段が発生させた前記加振力を受けて振動する上部増幅手段と、前記上部増幅手段が載り、前記上部増幅手段からの振動が伝達される振動部材と、前記地盤面に接地され、前記振動部材を支持し、前記振動を前記地盤面に直接伝達させる複数の接地部材と、を備えていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、増幅手段の振動部材には上部増幅手段が載せられ、振動部材は、上部増幅手段が発生させた加振力を受けて振動する。このとき、上部増幅手段は、上部振動部材と、上部振動部材を支持する上部支持部材とを備え、上部振動部材は加振力発生手段が発生させた加振力を受けて振動を増幅させ、上部支持部は上部振動部材の振動を振動部材に伝達させる。

これにより、２質点系の振動モデルとなる。即ち、加振力発生手段が発生させた加振力を受けて、上部増幅手段が振動し、上部支持部材が振動を増幅させ、上部支持部が振動を振動部材に伝達させる。更に、上部増幅手段の振動を受けて、振動部材が所定の振動数で振動し、増幅された振動を複数の接地部材で地盤面に直接伝達させる。これにより、広がりを持って、広範囲に振動部材の振動を地盤面に直接伝達させることができる。
この結果、大重量の基礎架台を必要とせず、広範囲の地盤を振動させることができる。また、上部増幅手段として、例えば車両を利用することができる。これにより、車両を運転して工事現場まで移動させることができ、そのまま、解体工事の現場や新築工事の現場等で、上部増幅手段として使用することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の地盤振動制御装置において、前記増幅手段は、地盤を振動させる振動源を囲んで複数設けられていることを特徴としている。
即ち、地盤振動制御装置は、地盤を振動させる振動源の全周を囲む構成のみでなく、振動源の３方向を囲んでも良いし、振動源の２方向を囲んでも良い。これにより、振動源から面状に広がる地盤振動を、拡散させたくない位置において、効果的に減衰させることで、費用を抑えて周囲地盤への振動の伝播を抑制することができる。
請求項４に記載の発明は、複数の前記増幅手段の配置は、前記振動源をＬ字状に囲む配置、前記振動源をコ字状に囲む配置、及び前記振動源の全周を囲む配置のいずれか一つである請求項１又は請求項３に記載の地盤振動制御装置である。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の地盤振動制御装置において、前記振動部材は、所定の質量を備えた鋼材又は鋼板であり、前記鋼材又は鋼板は、前記接地部材が接地される地盤や振動源の特性により卓越する振動数と、前記鋼材又は鋼板の固有振動数が一致する長さに成形されていることを特徴としている。

請求項５に記載の発明によれば、振動部材は所定質量を備えた鋼材又は鋼板とされ、鋼材又は鋼板は、接地部材が接地される地盤や振動源の特性により卓越する振動数と、鋼材又は鋼板の固有振動数が一致する長さに成形されている。
これにより、接地部材が接地される地盤の特性により卓越する振動数と同じ振動数の振動を、地盤に伝達させることがきる。即ち、伝達させた振動を地盤と共振させることで、より大きな振動抑制効果を得ることができる。

本発明は、上記構成としてあるので、加振力発生手段が発生させた加振力を増幅させ、増幅された振動を地盤面に直接伝達させる地盤振動制御装置を提供することができる。

（Ａ）は本発明の第１実施形態に係る地盤振動制御装置の基本構成を示す斜視図であり、（Ｂ）は従来の地盤振動制御装置の基本構成を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る地盤振動制御装置で振動される地盤振動と、従来の地盤振動制御装置で振動される地盤振動の差の分布を示す平面図である。 は、本発明の第１実施形態に係る地盤振動制御装置で振動される地盤振動と、従来の地盤振動制御装置により振動される地盤振動の差の分布を示す平面図である。 本発明の第２実施形態に係る地盤振動制御装置の基本構成を示す斜視図である。 （Ａ）は本発明の第２実施形態に係る地盤振動制御装置を略した基本構成を示す斜視図であり、（Ｂ）は従来の地盤振動制御装置を略した基本構成を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る地盤振動制御装置で振動される地盤振動と、従来の地盤振動制御装置で振動される地盤振動の差の分布を示す平面図である。 本発明の第２実施形態に係る梁材が長い地盤振動制御装置で振動される地盤振動と、従来の地盤振動制御装置で振動される地盤振動の差の分布を示す平面図である。 本発明の第３実施形態に係る地盤振動制御装置の基本構成を示す斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る地盤振動制御装置で振動される地盤振動と、従来の地盤振動制御装置で振動される地盤振動の差の分布を示す平面図である。 （Ａ）は本発明の第４実施形態に係る地盤振動制御装置の基本構成を示す斜視図であり、（Ｂ）は本発明の第５実施形態に係る地盤振動制御装置の基本構成を示す斜視図である。 （Ａ）は本発明の第４実施形態及び第５実施形態に係る２質点系の振動モデルを示す模式図であり、（Ｂ）は質点の数と地盤振動制御装置が発生させる制御力の関係を示す特性図である。

（第１実施形態）
図１（Ａ）の基本構成図に示すように、第１実施形態に係る地盤振動制御装置１０は、加振力を発生させる加振機（加振力発生手段）１２を備え、加振機１２と地盤１４の間には、加振力を増幅させる梁部材（増幅手段）１６が設けられている。また、梁材１６の両端部には、地盤面１４で梁材１６を支持し、梁材１６の振動を地盤面１４に伝達させる脚部材（接地部材）１８が設けられている。これにより、加振機１２の加振力で地盤面１４、及び地盤面の下の地盤を振動させることができる。

加振機１２は、例えば、可動質量を移動させて設置面に加振力を付与する構成とされており、可動質量の移動タイミングは、コントローラ（制御手段）２２からの制御信号に基づいて制御される。
梁材１６は、所定の質量を備えた長さＬ１の鋼材（例えばＨ形鋼）で形成され、中央部のフランジ上面に加振機１２が固定されている。両端部の脚部材１８もＨ形鋼で形成され、梁材１６の両端部の振動が脚部材１８へ伝達される。脚部材１８の下端部は地盤面１４に直接接地され、地盤面１４から高さＨの位置に梁材１６を支持している。
これにより、加振機１２の加振力を受けて、梁材１６の中央部の上下方向への振動が可能となる。梁材１６は、加振機１２が発生させた加振力を受けて振動し、振動を増幅させる。梁材１６で増幅された振動は、梁材１６の中央部から端部へ伝達され、脚部材１８を介して地盤面１４に伝達され、２本の脚部材１８でそれぞれ地盤面１４を振動させる（地盤振動Ｓ１、Ｓ２）。この結果、梁材１６の振動を、地盤面１４の広範囲に伝達させることができる。

梁材１６の下の地盤面１４には、地盤振動Ｊを検出する振動センサ（検出手段）２０が設置されている。ここに地盤振動Ｊは、例えば、作業中の重機（振動源）２４等が発生させる地盤の振動であり、低減対象の振動である。振動センサ２０はリード線でコントローラ２２に接続され、コントローラ２２は、リード線で加振機１２に接続されている。これにより、コントローラ２２は、振動センサ２０の検出結果に基づいて、加振機１２を制御し、加振機１２が発生させる加振力を制御する。

この構成によれば、振動センサ２０により地盤振動Ｊが検出され、コントローラ２２で制御された加振機１２が、振動センサ２０の検出結果に基づいて加振力を発生させる。加振機１２が発生させた加振力は、梁材１６で増幅され、地盤面１４を振動させる。
ここに、コントローラ２２は、振動センサ２０で検出された地盤振動Ｊから、加振機１２に、地盤振動Ｊと逆位相の振動を生成する加振力を発生させる。これにより、地盤振動Ｊが、地盤振動Ｓ１、Ｓ２で両側から打ち消され、地盤振動Ｊの伝播が抑制される。
即ち、杭基礎又はベタ基礎を必要としない、地盤振動制御装置１０を提供することができる。

次に、効果について、従来の地盤振動制御装置１１と対比させて説明する。
図１（Ｂ）に、従来の地盤振動制御装置１１の基本構成を示す。従来の地盤振動制御装置１１は、図１（Ａ）で説明した加振機１２を地面面１４に直接設置し、地盤面１４に置かれた振動センサ２０で地盤振動Ｊを検出し、コントローラ２２で加振機１２を制御する構成である。これにより、重機２４により、地盤振動Ｊで振動している地盤面１４に、直接、加振機１２で地盤振動Ｊと逆位相の地盤振動Ｓを加える。この結果、地盤振動Ｊが地盤振動Ｓで打ち消され、地盤１４の振動が抑制される。

これに対し、図１（Ａ）に示す本実施形態は、上述したように、加振機１２を、梁材１６のフランジ上面に固定し、両端の脚部材１８から半分ずつ加振力を地盤面１４に加え、地盤振動Ｓ１、Ｓ２で振動している地盤の振動を低減させる構成である。本実施形態によれば、梁材１６で、加振機１２からの振動を増幅させるため、振動している地盤を振動させる作用を大きくすることができる。この梁材１６の効果をシミュレーションで検討した。

図２にシミュレーション結果を示す。図２は、本発明の実施形態に係る地盤振動制御装置１０で振動される地盤振動と、従来の地盤振動制御装置１１で振動される地盤振動との差の分布を示している。
計算条件は、地盤振動制御装置１０においては、梁材１６の長さＬ１を２０ｍとし、梁材１６の中央に加振機１２を固定した。地盤１４の計算範囲は、梁材１６を中心とした正方形とし、一辺を１５０ｍ（Ｌ２＝Ｌ３＝１５０ｍ）とした。地盤振動制御装置１１においては、加振機１２を中心とした同じサイズの正方形とした。

図２は、地盤振動制御装置１０と地盤振動制御装置１１の地盤振動の差（単位ｄＢ）を、凡例に示すように、３ｄＢピッチで区画して（１１区画）表示している。凡例の数値が正の範囲（Ｐ１〜Ｐ６）が、地盤振動制御装置１０の方が大きな地盤振動を発生させることができる範囲であり、凡例の数値が負の範囲（Ｑ１〜Ｑ５）が、地盤振動制御装置１１の方が大きな地盤振動を発生させることができる範囲である。

図２における、２つの区画Ｐ６（地盤振動の振動レベルの差が１５ｄＢ〜１８ｄＢの区画）には、地盤振動制御装置１０の２本の脚部材１８が位置しており、区画Ｑ５（地盤振動の差が−１５ｄＢ〜−１２ｄＢの区画）には、地盤振動制御装置１１の加振機１２が設置されている。
図２より、地盤振動制御装置１０においては、２本の脚部材１８の位置（区画Ｐ６）を中心に地盤振動が楕円状に周囲に拡散されており（Ｐ１〜Ｐ６参照）、地盤振動制御装置１１においては、加振機１２（区画Ｑ５）を中心に地盤振動が楕円状に周囲に拡散されている（Ｑ１〜Ｑ５参照）。
結果から、２本の脚部材１８の外側は、地盤振動の差が正の範囲（Ｐ１〜Ｐ６の範囲）となっており、２本の脚部材１８の内側は、地盤振動の差が負の範囲（Ｑ１〜Ｑ５の範囲）となっており、全体では、地盤振動制御装置１０による地盤振動の方が、地盤振動制御装置１１による地盤振動より広い範囲を占めていることが分かる。

具体的には、図２の区画Ｐ１と区画Ｑ１の境界線Ｒが、地盤振動の差が正の範囲（Ｐ１〜Ｐ６）と、地盤振動の差が負の範囲（Ｑ１〜Ｑ５）を区画する境界線であり、地盤振動制御装置１０による地盤振動の方が、地盤振動制御装置１１による地盤振動より広い面積を占めている。ここに、地盤振動制御装置１０と地盤振動制御装置１１は、いずれも同じ１台の加振機を使用しており、地盤振動制御装置１０が地盤振動制御装置１１より、広範囲に地盤振動を伝搬させることができることが分かる。

更に、梁材１６は、加振力の入力点に広がりを持たせる以外にも、振動を増幅させる振動増幅機としての機能も有している。即ち、地盤振動Ｊの大きさは、振動源の加振力と伝搬経路の揺れやすさの積で決定される。ここに、振動源（重機）の加振力は、振動数（Ｈｚ）とその振動数における加振力（Ｎ）の値で表される。また、伝搬経路の揺れやすさは、例えば振動数（Ｈｚ）とその振動数でのアクセレランス（ｇａｌ／Ｎ））の値で表される。この結果、振動源の種類に基づく加振特性と、地盤１４の地質や性状に基づく揺れやすさの特性により、卓越する振動数が決定される。
この卓越する振動数と、両端が脚部材１８で支持された梁材１６の固有振動数を略一致させることで、加振機１２の加振力を増幅させることができ、単に加振機１２を地盤上に設置した場合の何倍もの加振力を、地盤１４に加えることができる。

ここに、地盤振動制御装置１０の梁材１６は、脚部材１８が接地される地盤の特性により卓越する振動数と梁材１６の固有振動数が一致する長さＬ１に成形されている。これにより、地盤１４の特性により卓越する振動数と同じ振動数の振動を、地盤面１４に伝達させることがきる。即ち、伝達させた振動を脚部材１８が接地される地盤と共振させることで、より大きな振動抑制効果を得ることができる。
なお、長さＬ１の調整のみでなく、例えば梁材１６に錘を載せ、錘による質量の増減で梁材１６の振動数の調整をする方法等で、大きな振動抑制効果を得ることも可能である。

図３は、従来の地盤振動制御装置１１と、振動増幅効果を見込んだ本実施形態の地盤振動制御装置１０で、それぞれ振動される地盤振動の差の分布を示している。
計算条件として、振動増幅効果を５倍とした。他の計算条件は、上述した図２の場合と同じである。図３のシミュレーション結果より、中央部の区画Ｐ１と区画Ｑ１の境界線Ｒで区切られた面積のみが地盤振動の差が負の範囲（Ｑ１〜Ｑ５）であり、その周囲の大部分の面積が、地盤振動の差が正の範囲（Ｐ１〜Ｐ６）となっている。
即ち、振動増幅効果を見込むことで、更に、地盤振動制御装置１０が地盤振動制御装置１１より、広範囲に地盤振動を伝搬させることができることが分かる。

ここに、比較対象である従来の地盤振動制御装置１１は、上述した加振機１２を直接地盤１４に設置した構成である。図示は省略するが、振動増幅効果のみの比較を行うため、従来方式の地盤振動制御装置１１において、加振機１２と地盤の間に本実施形態の梁材１６を設けた場合でも、地盤振動制御装置１０は地盤振動制御装置１１より、図２で示した効果の差を依然として確保することができる。

本実施形態では、梁材１６への加振機１２の固定位置は、梁材１６の中央部のフランジ上面を例にとり説明した。しかし、これに限定されることはなく、梁材１６の中央部から離れた位置であってもよい。これにより、梁材１６の一次モードの他に、二次モード、三次モードの振動でも増幅できる。
また、増幅手段における振動部材の代表例としてＨ形鋼の梁材１６を用いて説明した。しかし、これに限定されることはなく、加振機１２の振動で振動可能な鋼板であってもよい（図１０（Ｂ）参照）。これにより、振動部材の幅寸法を大きく確保することができ、外形寸法の大きい加振機１２を載せることができる。

（第２実施形態）
図４に示すように、第２実施形態に係る地盤振動制御装置３０は、地盤面１４及び地盤を振動させる振動源としての重機２４を囲んで、４本の梁部材３２Ａ〜３２Ｄが平面視で正方形に配置されている点において、第１実施形態に係る地盤振動制御装置１０と相違する。相違点を中心に説明する。

４本の梁部材３２Ａ〜３２Ｄは、所定の質量を備えた長さＬ１の鋼材（例えばＨ形鋼）で形成され、中央部のフランジ上面には、第１実施形態で説明したものと同じ加振機１２Ａ〜１２Ｄが１台ずつ４か所に固定されている。加振機１２Ａ〜１２Ｄには、４個のコントローラ２２Ａ〜２２Ｄがそれぞれ接続され、コントローラ２２Ａ〜２２Ｄには、地盤１４の上に配置された４個の振動センサ２０Ａ〜２０Ｄがそれぞれ接続されている。
また、４本の梁部材３２Ａ〜３２Ｄで形成される４か所の角部は、Ｈ形鋼で形成された４本の脚部材３４Ａ〜３４Ｄで、それぞれ支持されている。４本の脚部材３４Ａ〜３４Ｄの下端部は地盤面１４に設置され、４本の梁部材３２Ａ〜３２Ｄを、地盤面１４から高さＨの位置に支持している。

これにより、梁部材３２Ａ〜３２Ｄの中央部が加振機３６Ａ〜３６Ｄの加振力を受けて上下方向へ振動可能とされ、梁部材３２Ａ〜３２Ｄは、加振機３６Ａ〜３６Ｄが発生させた加振力を受けて自ら振動し増幅する。梁部材３２Ａ〜３２Ｄで増幅された振動は、梁部材３２Ａ〜３２Ｄの中央部から端部へ伝達され、４本の脚部材３４Ａ〜３４Ｄを介して地盤面１４を振動させる。即ち、４か所から広がりを持って、広範囲に加振機３６Ａ〜３６Ｄの振動を地盤面１４及び地盤に伝達させることができる。
なお、本実施形態では、４個の振動センサ２０Ａ〜２０Ｄに、４個のコントローラ２２Ａ〜２２Ｄがそれぞれ接続され、４個の加振機１２Ａ〜１２Ｄをそれぞれが制御する構成を記載した。しかし、これに限定されることはなく、図示は省略するが１個の振動センサ２０Ａに、１個のコントローラ２２Ａを接続し、４個の加振機１２Ａ〜１２Ｄをすべて、１個のコントローラ２２Ａで制御する構成でもよい。

図５〜図７を用いて、重機２４を囲む構成における本実施形態における地盤振動制御装置３０で振動される地盤振動と、従来の地盤振動制御装置３１で振動される地盤振動の差の分布について説明する。
図５は、地盤振動制御装置３０と地盤振動制御装置３１の配置を、加振機１２Ａ〜１２Ｄのみを記載して簡略化して示している。即ち、従来の地盤振動制御装置３１は加振機１２Ａ〜１２Ｄを中央に集めた構成であり、本実施形態における地盤振動制御装置３０は、加振機１２Ａ〜１２Ｄを周囲に分散配置した構成である。

図６に、本実施形態における地盤振動制御装置３０で振動させる地盤振動と、従来の地盤振動制御装置３１で振動させる地盤振動の差の分布のシミュレーション結果を示す。
計算条件は、梁部材３２Ａ〜３２Ｄの長さＬ１を２０ｍとし、それぞれの梁部材３２Ａ〜３２Ｄの中央に、加振機１２を固定した。地盤面１４の計算範囲は、梁部材３２Ａ〜３２Ｄを中心として周囲を囲む正方形とし、正方形の一辺は１５０ｍ（Ｌ２＝Ｌ３＝１５０ｍ）とした。

図６は、地盤振動制御装置３０と地盤振動制御装置３１の地盤振動の差（単位ｄＢ）を、凡例に示すように、３ｄＢピッチで区画して（１１区画）表示している。凡例の数値が正の範囲（Ｐ１〜Ｐ６）が、地盤振動制御装置３０の方が大きな地盤振動を発生させることができる範囲であり、凡例の数値が負の範囲（Ｑ１〜Ｑ５）が、地盤振動制御装置３１の方が大きな地盤振動を発生させることができる範囲である。
図６における、４つの区画Ｐ６（地盤振動の振動レベルの差が１５ｄＢ〜１８ｄＢの区画）には、地盤振動制御装置３０の４本の脚部材３４Ａ〜３４Ｄが位置しており、区画Ｑ５（地盤振動の差が−１５ｄＢ〜−１２ｄＢの区画）には、地盤振動制御装置３１の４つの加振機１２Ａ〜１２Ｄが設置されている。

計算結果から、分散配置した４点の脚部材３４Ａ〜３４Ｄの内側は、地盤振動の差が負の範囲（Ｑ１〜Ｑ５）となっている。一方、それ以外の範囲は、地盤振動の差が正の範囲（Ｐ１〜Ｐ６）となっており、地盤振動制御装置３０の方が、地盤振動制御装置３１より、地盤振動効果が得られる範囲を広くすることができることが分かる。
なお図６の結果には、梁部材３２Ａ〜３２Ｄの振動増幅機としての機能を見込んでいない。しかし、上述したように、梁部材３２Ａ〜３２Ｄの長さＬ１を、脚部材３４Ａ〜３４Ｄが接地される地盤の特性により卓越する振動数と一致する長さとすることにより、振動増幅機能による更なる効果が期待できる。これにより、重機２４から面状に広がる地盤振動Ｊを、いずれの方向にも拡散させたくない場合（全周を囲みたい場合）において、特に有効となる。即ち、振動源から面状に広がる地盤振動を、全周囲に渡り効果的に減衰させることで、費用を抑えて周囲地盤への振動の伝播を抑制することができる。他は、第１実施形態と同じであり、説明は省略する。

図７は、図６において、梁部材３２Ａ〜３２Ｄの長さを４０ｍとし、他の条件は図６と同一として計算した結果を示している。
計算結果から、梁部材３２Ａ〜３２Ｄを２倍に大きくしても、分散配置した４本の脚部材３４Ａ〜３４Ｄの内側は、地盤振動の差が負の範囲（Ｑ１〜Ｑ５）となっており、脚部材３４Ａ〜３４Ｄの外側は、地盤振動の差が正の範囲（Ｐ１〜Ｐ６）となっている。即ち、地盤振動制御装置３０の方が、地盤振動制御装置３１より、地盤振動効果が得られる範囲を広くすることができている。更に、地盤振動の差が辺Ｌ２×辺Ｌ３の計算範囲内において、全体的に大きい値となっており、大きな地盤振動低減効果を発揮させることができることが分かる。

（第３実施形態）
図８に示すように、第３実施形態に係る地盤振動制御装置４０は、地盤面１４及び地盤を振動させる重機２４を囲んで、２本の梁材４２Ａ、４２Ｂが平面視でＬ字状に配置されている点において、第１実施形態に係る地盤振動制御装置１０と相違する。相違点を中心に説明する。

２本の梁材４２Ａ、４２Ｂは、所定の質量を備えた長さＬ１の鋼材（例えばＨ形鋼）で形成され、中央部のフランジ上面には、第１実施形態で説明した加振機１２Ａ、１２Ｂが１台ずつ固定されている。加振機１２Ａ、１２Ｂには、コントローラ２２Ａ、２２Ｂがそれぞれ接続され、コントローラ２２Ａ、２２Ｂには、振動センサ２０Ａ、２０Ｂがそれぞれ接続されている。
また、２本の梁材４２Ａ、４２Ｂで形成される２つの端部と１つの角部は、Ｈ形鋼で形成された３本の脚部材４４Ａ〜４４Ｃでそれぞれ支持されている。３本の脚部材４４Ａ〜４４Ｃの下端部は地盤面１４にそれぞれ接地され、２本の梁材４２Ａ、４２Ｂを地盤１４から高さＨの位置に支持している。

これにより、梁材４２Ａ、４２Ｂの中央部が加振機４６Ａ、４６Ｂの加振力を受けて上下方向へ振動可能とされ、梁材４２Ａ、４２Ｂは、加振機４６Ａ、４６Ｂが発生させた加振力を受けて振動し増幅する。梁材４２Ａ、４２Ｂで増幅された振動は、梁材４２Ａ、４２Ｂの中央部から端部へ伝達され、３本の脚部材４４Ａ〜４４Ｃを介して地盤１４を振動させる。即ち、３か所から広がりを持って、広範囲に振動部材の振動を地盤面１４に伝達させることができる。
なお、本実施形態では、２個の振動センサ２０Ａ、２０Ｂに、２個のコントローラ２２Ａ、２２Ｂがそれぞれ接続され、２個の加振機４６Ａ、４６Ｂをそれぞれが制御する構成を記載した。しかし、これに限定されることはなく、図示は省略するが１個の振動センサ２０Ａに、１個のコントローラ２２Ａを接続し、２個の加振機４６Ａ、４６Ｂをいずれも、１個のコントローラ２２Ａで制御する構成でもよい。

次に、図９を用いて、重機２４をＬ次状に囲む、本実施形態における地盤振動制御装置４０で振動される地盤振動と、従来の地盤振動制御装置で振動される地盤振動の振動レベルの差の分布について説明する。
計算条件は、梁材４２Ａ、４２Ｂの長さＬ１を各２０ｍとし、梁材４２Ａ、４２Ｂの中央に加振機１２Ａ、１２Ｂを固定した。地盤１４の計算範囲は、梁材４２Ａ、４２Ｂを中心とした正方形とし、一辺を１５０ｍ（Ｌ２＝Ｌ３＝１５０ｍ）とした。

図９は、地盤振動制御装置４０と地盤振動制御装置の地盤振動の振動レベルの差（単位ｄＢ）を、凡例に示すように、３ｄＢピッチで区画して（１１区画）表示している。凡例の数値が正の範囲（Ｐ１〜Ｐ６）が、地盤振動制御装置４０の方が大きな地盤振動を発生させることができる範囲であり、凡例の数値が負の範囲（Ｑ１〜Ｑ５）が、従来の地盤振動制御装置の方が大きな地盤振動を発生させることができる範囲である。
図９における、３つの区画Ｐ６（地盤振動の差が１５〜１８の区画）には、地盤振動制御装置３０の３本の脚部材４４Ａ〜４４Ｃが位置しており、区画Ｑ５（地盤振動の差が−１５〜−１２の区画）には、地盤振動制御装置の３つの加振機１２Ａ〜１２Ｄが設置されている。

３本の脚部材３４Ａ〜３４Ｄの重機２４側は、地盤振動の差が負の範囲（Ｑ１〜Ｑ５）となっている。しかし、それ以外の範囲は、地盤振動の差が正の範囲（Ｐ１〜Ｐ６）となっており、地盤振動制御装置４０の方が、地盤振動制御装置より、地盤振動効果が得られる範囲を広くすることができるといえる。
なお図９の結果には振動増幅機としての効果を見込んでいないが、上述したように、梁材４２Ａ、４２Ｂの長さＬ１を、脚部材４４Ａ〜４４Ｃが接地される地盤の特性により卓越する振動数と一致する長さとすることにより、振動増幅機能による更なる効果が期待できる。
これにより、重機２４から面状に広がる地盤振動Ｊを、限定された方向（例えば図９の矢印Ｎで示す方向）に拡散させたくない場合において、有効に地盤振動Ｊを減衰させることができる。この結果、費用を抑えて周囲地盤への振動の伝播を抑制することができる。他は、第１実施形態と同じであり、説明は省略する。

なお、図示は省略するが、重機２４の３方向を４本の脚部材で支持された３本の脚部材で、平面視がカタカナのコ字状に囲む構成としても良い。これにより、３方向の範囲において、重機２４からの振動を抑制することができる。他は、第１実施形態と同じであり、説明は省略する。

（第４実施形態）
図１０（Ａ）に示すように、第４実施形態に係る地盤振動制御装置７０は、第１実施形態に係る梁材１６と加振機１２の間に、加振力を増幅させる梁材７２と、梁材７２を支持する脚部材７４を設けた点において、第１実施形態に係る地盤振動制御装置１０と相違する。相違点を中心に説明する。

図１０（Ａ）の斜視図に示すように、地盤振動制御装置７０は、地盤面１４に間隔Ｌ１を開けて２本の脚部材１８が置かれ、２本の脚部材１８の上には、所定の質量を有する梁材１６が、地盤面１４からの高さＨで両端部を支持されている。ここに、間隔Ｌ１は、地盤１４や振動源１２の特性により卓越する振動数と、鋼材１６の固有振動数が一致する長さとするのが望ましい。
鋼材１６の上には、加振機１２が発生させた加振力を増幅させる梁材７２と、梁材７２を、高さＨＵで鋼材１６の上で支持する脚部材７４が載せられている。梁材７２と脚部材７４は、いずれもＨ形鋼で形成され、梁材７２は長さＬ４とされ、上部には加振機１２が搭載されている。この図１０（Ａ）の構成をモデル化すると、図１１（Ｂ）に示す２質点系の振動モデルとなる。

即ち、図１１（Ａ）に示すように、加振機６０が発生させた加振力を受けて、上部振動部材６２が振動し、受けた振動を更に増幅させる。上部振動部材６２の振動は、上部脚部材６４を介して振動部材６６に伝達される。振動部材６６は、受けた振動を更に増幅させ、増幅された振動を、脚部材６８を介して地盤面１４に伝達させる。これにより、加振機６０が発生させた振動を２段階に増幅させて、地盤面１４に広範囲に振動を伝達させることができる。

図１１（Ｂ）に示すように、２質点系の地盤振動制御装置７０とすることにより、地盤振動の制御力を向上させることができる。ここに、図１１（Ｂ）の横軸は地盤面１４を振動させる振動数、縦軸は地盤面１４の制御力である。
まず、特性Ｒ１（一点鎖線）は質点がない場合の特性であり、質点がない場合には振動数に関わらず、地盤面１４の制御力は常に一定である。特性Ｒ２（破線）は１質点系の場合の特性である。第１実施形態図〜第３実施形態で説明した１質点系では、ある１つの振動数において、１つのピークが発生し、この振動数付近の制御力が向上する。特性Ｒ３（実践）は２質点系の場合の特性である。本実施形態で説明した２質点系では、ある２つの振動数において２つのピークが発生する。この結果、広い振動数範囲で地盤面１４の制御力を高く維持することができる。

即ち、杭基礎又はベタ基礎を必要とせず、広範囲の地盤面１４を振動させることができる。他の構成は第１実施形態と同じであり説明は省略する。
なお、本実施形態において、Ｈ形鋼の梁材７２を上部振動部材６２とし、Ｈ形鋼の梁材１６を振動部材６６とした場合について説明した。しかし、これに限定されることはなく、梁材７２と梁材１６の少なくとも一方を板材としてもよい。他の構成は第１実施形態と同じであり、説明は省略する。

（第５実施形態）
図１０（Ｂ）に示すように、第５実施形態に係る地盤振動制御装置５０は、加振力を増幅させる鋼板（振動部材）５２の上に、加振力を増幅させる車両５６を載せ、図示しない加振機が車両５６の中に設置されている点において、第１実施形態に係る地盤振動制御装置１０と相違する。相違点を中心に説明する。

図１０（Ｂ）の斜視図に示すように、地盤面１４の上に間隔Ｌ１を開けて２本の脚部材５４が置かれ、２本の脚部材５４の上に、所定の質量を備えた鋼板５２が、車両５６のタイヤ５８の位置に架け渡されている。ここに、間隔Ｌ１は、脚部材５４が支持する地盤の特性により卓越する振動数と、鋼板５２の固有振動数とが一致する長さ、とするのが望ましい。鋼板５２の上には、車両５６が載せられ、車両５６の内部には、図示しない加振機が搭載されている。この図１０（Ｂ）の構成は、第４実施形態と同じ２質点系の振動モデルとなり、図１１（Ａ）の振動モデルで表すことができる。

即ち、車両５６に乗せた加振機６０が発生させた加振力を受けて、車両５６（上部振動部材６２）の車体が振動し、車両５６の図示しないサスペンションやタイヤ５８が振動を増幅させる。車両５６の振動は、タイヤ５８やサスペンション（上部脚部材６４）を介して鋼板５２（振動部材６６）に伝達される。更に、車両５６の振動を受けて、鋼板５２が所定の振動数で振動を増幅させ、増幅された振動を、脚部材５４（脚部材６８）を介して地盤１４に伝達させる。これにより、加振機６０が発生させた振動を２段階に増幅させて、地盤面１４に広範囲に振動を得伝達させることができる。

２質点系の地盤振動制御装置５０とすることにより、上述した図１１（Ｂ）に示すように、広い振動数範囲で地盤面１４の制御力を高く維持することができる。
また、加振機６０及び増幅手段として、走行可能な車両を利用することができる。車両５６は、運転することで自らの力で工事現場まで移動させることができ、そのまま、解体工事の現場や新築工事の現場等で、加振力発生手段及び増幅手段として使用できる。この結果、加振機６０や増幅手段等を運搬するための車両や重機を省くことができる。
他の構成は第１実施形態及び第４実施形態と同じであり、説明は省略する。

１０、３０、４０、５０、７０ 地盤振動制御装置
１２ 加振機（加振力発生手段）
１４ 地盤面
１６ 梁材（鋼材、振動部材、増幅手段）
１８ 脚部材（接地部材、増幅手段）
２０ 振動センサ（検出手段）
２２ コントローラ（制御手段）
２４ 重機（振動源）
５２ 鋼板（振動部材、増幅手段）
５４ 脚部材（接地部材、増幅手段）
５６ 車両（上部振動部材、上部増幅手段）
５８ タイヤ（上部支持部材、上部増幅手段）
７２ 梁材（上部振動部材、上部増幅手段）
７４ 脚部材（上部支持部材、上部増幅手段）

Claims (5)

1. 加振力を発生させる加振力発生手段と、
   地盤面に接地され、前記加振力発生手段が発生させた前記加振力を増幅させて前記地盤面に直接伝達する増幅手段と、
   前記地盤面の振動を検出する検出手段と、
   前記検出手段の検出結果に基づいて、前記加振力発生手段が発生させる前記加振力を制御する制御手段と、
   を有し、
   前記増幅手段は、
   前記加振力発生手段が発生させた前記加振力を受けて振動する振動部材と、
   前記地盤面に接地され前記振動部材を支持し、前記振動部材の前記振動を前記地盤面に直接伝達させる複数の接地部材と、
   を備え、
   前記増幅手段は、地盤を振動させる振動源を囲んで複数設けられている地盤振動制御装置。
2. 加振力を発生させる加振力発生手段と、
   地盤面に接地され、前記加振力発生手段が発生させた前記加振力を増幅させて前記地盤面に直接伝達する増幅手段と、
   前記地盤面の振動を検出する検出手段と、
   前記検出手段の検出結果に基づいて、前記加振力発生手段が発生させる前記加振力を制御する制御手段と、
   を有し、
   前記増幅手段は、
   前記加振力発生手段が発生させた前記加振力を受けて振動する上部増幅手段と、
   前記上部増幅手段が載り、前記上部増幅手段からの振動が伝達される振動部材と、
   前記地盤面に接地され、前記振動部材を支持し、前記振動を前記地盤面に直接伝達させる複数の接地部材と、
   を備えている地盤振動制御装置。
3. 前記増幅手段は、地盤を振動させる振動源を囲んで複数設けられている請求項２に記載の地盤振動制御装置。
4. 複数の前記増幅手段の配置は、前記振動源をＬ字状に囲む配置、前記振動源をコ字状に囲む配置、及び前記振動源の全周を囲む配置のいずれか一つである請求項１又は請求項３に記載の地盤振動制御装置。
5. 前記振動部材は、所定の質量を備えた鋼材又は鋼板であり、前記鋼材又は鋼板は、前記接地部材が接地される地盤や振動源の特性により卓越する振動数と、前記鋼材又は鋼板の固有振動数が一致する長さに成形されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の地盤振動制御装置。