JP6843427B2 - Surface wave exploration analysis method and surface wave exploration analysis device - Google Patents
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Description
本発明は、地盤探査システムのための表面波探査解析方法及び表面波探査解析装置に関する。 The present invention relates to a surface wave exploration analysis method and a surface wave exploration analysis device for a ground exploration system.
地盤探査の一手法として表面波探査法が知られている。表面波探査法は、地面の振動により地中を伝わる表面波(特にレイリー波)が、硬い地盤ほど速く伝わり、柔らかい地盤ほどゆっくりと伝わるという性質を持ち、振動する周波数が変わると伝わる深さが変化するという性質を利用している。表面波探査法では、起振機で地面に微弱な振動を与えて地中を伝わる表面波の速さを、起振現場に配置した少なくとも2つの検出器で検出し、これらの検出信号を用いて表面波の伝わる伝搬状況と速度を解析する。 A surface wave exploration method is known as a method of ground exploration. The surface wave exploration method has the property that surface waves (especially Rayleigh waves) that propagate in the ground due to ground vibrations propagate faster on harder ground and slowly on softer ground, and the depth of transmission changes when the vibration frequency changes. It takes advantage of the property of changing. In the surface wave exploration method, the speed of surface waves transmitted through the ground by giving a weak vibration to the ground with a vibrator is detected by at least two detectors placed at the vibration site, and these detection signals are used. The propagation condition and velocity of surface waves are analyzed.
このような表面波探査法を利用した地盤探査装置が特許文献1に記載されており、以下に簡単に説明する。 A ground exploration device using such a surface wave exploration method is described in Patent Document 1, and will be briefly described below.
オペレータは、地盤探査を必要とする場所に起振機を設置すると共に、その近くの地盤上には間隔をおいて少なくとも2つの加速度検出器を設置する。起振機により地表面を起振周波数で上下に起振することにより、その周囲に表面波を発生させる。2つの加速度検出器からの検出信号は、A(Analog)/D(Digital)変換等の信号処理機能を持つ計測部を通して加速度時系列信号A(t)、B(t)として出力される。計測部には、パーソナルコンピュータ等による解析装置が接続される。解析装置は、計測部からの加速度時系列信号A(t)、B(t)を入力信号SA、SBとして受け、入力信号SA、SBに対し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い、伝搬平均速度Vrb(f)と深度D(f)とを算出する。なお、伝搬平均速度は、通常、速度を表わすVrの上に平均を意味するバーを付して示されるが、ここでは、特に断りを入れない限り、表記の便宜上、バーを付さずにVrbで示すこととする。 The operator installs the oscillator at a location that requires ground exploration, and at least two accelerometers at intervals on the ground near it. A surface wave is generated around the ground surface by vibrating the ground surface up and down at a vibration frequency with a vibrator. The detection signals from the two acceleration detectors are output as acceleration time series signals A (t) and B (t) through a measuring unit having a signal processing function such as A (Analog) / D (Digital) conversion. An analysis device such as a personal computer is connected to the measurement unit. The analysis device receives acceleration time series signals A (t) and B (t) from the measurement unit as input signals SA and SB, and performs signal processing on the input signals SA and SB based on a predetermined analysis program. , Propagation average velocity Vrb (f) and depth D (f) are calculated. The average propagation velocity is usually shown by adding a bar indicating the average above Vr indicating the velocity, but here, unless otherwise specified, Vrb without a bar for convenience of notation. Will be indicated by.
オペレータが、起振機による起振を、起振周波数を変化させながら繰り返し行うことにより、解析装置は深度D−伝搬平均速度Vrb曲線(以下、D−Vrb曲線と略称する)を生成し、それをモニターに表示する。D−Vrb曲線の生成過程については後述する。 The operator repeatedly oscillates the oscillating machine while changing the oscillating frequency, so that the analyzer generates a depth D-propagation average velocity Vrb curve (hereinafter, abbreviated as D-Vrb curve). Is displayed on the monitor. The process of generating the D-Vrb curve will be described later.
オペレータは、モニターに表示されたD−Vrb曲線を確認し、D−Vrb曲線上において地盤の物理的な性質が変化していると判定した箇所を変曲点(複数個)として選定する。変曲点の選定についてはマニュアル化されており、オペレータの選定作業はこのマニュアルに則って行われる。 The operator confirms the D-Vrb curve displayed on the monitor, and selects an inflection point (s) on the D-Vrb curve where it is determined that the physical properties of the ground have changed. The selection of inflection points has been made into a manual, and the operator selection work is performed according to this manual.
すべての変曲点の選定後、選定された変曲点情報を基に変曲点間の区間速度が算出される。区間速度についても後述する。 After selecting all the inflection points, the section velocity between the inflection points is calculated based on the selected inflection point information. The section speed will also be described later.
変曲点の選定についてはマニュアル化されているとは言え、オペレータの選定作業には熟練を必要とし、熟練したオペレータになるまでにはかなりの経験を必要とする。また、オペレータが変わると選定結果にもばらつきの生じることが避けられず、その結果、各種の算出結果にもばらつきが生じてしまう。 Although the selection of inflection points has been made into a manual, it takes skill to select an operator, and considerable experience is required to become a skilled operator. In addition, if the operator changes, it is inevitable that the selection results will vary, and as a result, various calculation results will also vary.
そこで、本発明の課題は、D−Vrb曲線における変曲点の抽出を自動化できるようにして地盤探査に伴う作業の簡略化を実現できるようにすることにある。 Therefore, an object of the present invention is to make it possible to automate the extraction of inflection points in the D-Vrb curve and to realize the simplification of the work associated with the ground exploration.
本発明はまた、オペレータの違いによる計測結果のばらつきの解消と、計測精度の向上を実現できるようにすることにある。 Another object of the present invention is to eliminate variations in measurement results due to differences in operators and to improve measurement accuracy.
本発明の第1の態様によれば、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システム用の表面波探査解析装置であって、該表面波探査解析装置は、間隔Lをおいて起振現場に配置された少なくとも2つの加速度検出器の出力信号を、A/D変換機能を持つ計測部を経由して入力信号SA、SBとして受信し、受信した前記入力信号SA、SBを処理して表面波の伝搬平均速度Vrb(f)と深度D(f)とを算出し、前記伝搬平均速度Vrb(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−伝搬平均速度Vrb曲線を生成した後、生成した深度D−伝搬平均速度Vrb曲線に対して複数の変曲点の選定を行い、選定した複数の変曲点に基づいて変曲点間の区間速度を算出するものであり、該表面波探査解析装置はまた、前記複数の変曲点の選定を、前記深度D−伝搬平均速度Vrb曲線における速度データの変化量ΔVを因数として行うことを特徴とする表面波探査解析装置が提供される。 According to the first aspect of the present invention, it is a surface wave exploration analysis device for a ground exploration system that detects surface waves generated around the ground surface by vibrating the ground surface up and down and performs ground exploration. The surface wave exploration and analysis device transfers the output signals of at least two acceleration detectors arranged at the vibration site at intervals L to the input signal SA via a measuring unit having an A / D conversion function. The input signals SA and SB received as SB are processed to calculate the average propagation velocity Vrb (f) and the depth D (f) of the surface wave, and the average propagation velocity Vrb (f) and the depth D. After repeating the process of calculating (f) and generating a depth D-propagation average velocity Vrb curve, a plurality of variation points are selected for the generated depth D-propagation average velocity Vrb curve, and a plurality of selected points are selected. The section velocity between the inflection points is calculated based on the inflection points of, and the surface wave exploration analysis device also selects the plurality of inflection points in the depth D-propagation average velocity Vrb curve. Provided is a surface wave exploration and analysis apparatus characterized in that the change amount ΔV of the velocity data is used as a factor.
上記の第1の態様による表面波探査解析装置においては、前記深度D−伝搬平均速度Vrb曲線における速度データの1階差分及び2階差分の少なくとも一方の計算によって前記変化量ΔVを算出し、算出結果の符号が変わるデータ位置を深度D、伝搬平均速度Vrbについて抽出して変曲点とすることができる。 In the surface wave exploration and analysis apparatus according to the first aspect, the inflection point ΔV is calculated and calculated by calculating at least one of the first-order difference and the second-order difference of the velocity data in the depth D-propagation average velocity Vrb curve. The data position where the sign of the result changes can be extracted for the depth D and the propagation average velocity Vrb and used as the inflection point.
上記の第1の態様による表面波探査解析装置においてはまた、前記深度D−伝搬平均速度Vrb曲線における速度データの1階差分の計算によって前記変化量ΔVを算出すると共に、深度データの1階差分の計算によって変化量ΔDを算出した後、これらの算出結果から速度、深度についてデータの粗密度合いを算出し、算出した粗密度合いが速度、深度のそれぞれについてあらかじめ設定した値を上回るデータ位置を深度D、伝搬平均速度Vrbについて抽出して変曲点としても良い。 In the surface wave exploration and analysis apparatus according to the first aspect, the change amount ΔV is calculated by calculating the first-order difference of the velocity data in the depth D-propagation average velocity Vrb curve, and the first-order difference of the depth data is calculated. After calculating the amount of change ΔD by the calculation of, the coarse density of data for velocity and depth is calculated from these calculation results, and the data position where the calculated coarse density exceeds the preset values for velocity and depth is the depth D. , Propagation average velocity Vrb may be extracted and used as a turning point.
本発明の第2の態様によれば、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システム用の表面波探査解析装置であって、該表面波探査解析装置は、間隔Lをおいて起振現場に配置された少なくとも2つの加速度検出器の出力信号を、A/D変換機能を持つ計測部を経由して入力信号SA、SBとして受信し、受信した前記入力信号SA、SBを処理して表面波の伝搬平均速度Vrb(f)と深度D(f)とを算出し、前記伝搬平均速度Vrb(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−伝搬平均速度Vrb曲線を生成した後、生成した深度D−伝搬平均速度Vrb曲線に対して複数の変曲点の選定を行い、選定した複数の変曲点に基づいて変曲点間の区間速度を算出するものであり、該表面波探査解析装置はまた、前記複数の変曲点の選定を、前記入力信号SA、SBの変化を因数として行うことを特徴とする表面波探査解析装置が提供される。 According to the second aspect of the present invention, it is a surface wave exploration analysis device for a ground exploration system that detects surface waves generated around the ground surface by vibrating the ground surface up and down to perform ground exploration. The surface wave exploration and analysis device transfers the output signals of at least two acceleration detectors arranged at the vibration site at intervals L to the input signal SA via a measuring unit having an A / D conversion function. The input signals SA and SB received as SB are processed to calculate the average propagation velocity Vrb (f) and the depth D (f) of the surface wave, and the average propagation velocity Vrb (f) and the depth D. After repeating the process of calculating (f) and generating a depth D-propagation average velocity Vrb curve, a plurality of variation points are selected for the generated depth D-propagation average velocity Vrb curve, and a plurality of selected points are selected. The section velocity between the inflection points is calculated based on the inflection points of, and the surface wave exploration and analysis device also factores the selection of the plurality of inflection points by the changes of the input signals SA and SB. A surface wave exploration and analysis apparatus is provided.
上記の第2の態様による表面波探査解析装置においては、前記入力信号SA,SBに対して単位周波数毎の加速度変化量ΔLA、ΔLBを算出した後、算出した加速度変化量ΔLAとΔLBの差分を求めると共に、この差分の単位周波数あたりの変化量を求め、この変化量の符号が、“+”から“−”に変わるデータ位置を深度D、伝搬平均速度Vrbについて抽出して変曲点とすることができる。 In the surface wave method analyzer according to the second aspect described above, the input signal SA, the acceleration change amount [Delta] L A per unit frequency relative to SB, after calculating the [Delta] L B, calculated acceleration change amount [Delta] L A and [Delta] L The difference of B is obtained, the amount of change of this difference per unit frequency is obtained, and the data position where the sign of this amount of change changes from "+" to "-" is extracted for the depth D and the propagation average velocity Vrb. It can be a turning point.
本発明の第3の態様によれば、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システム用の表面波探査解析方法であって、
間隔Lをおいて起振現場に配置された少なくとも2つの加速度検出器の出力信号を、A/D変換機能を持つ計測部を経由して入力信号SA、SBとして受信し、受信した前記入力信号SA、SBを処理して表面波の伝搬平均速度Vrb(f)と深度D(f)とを算出し、前記伝搬平均速度Vrb(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−伝搬平均速度Vrb曲線を生成するステップと、
生成した深度D−伝搬平均速度Vrb曲線に対して複数の変曲点の選定を行うステップと、
選定した複数の変曲点に基づいて変曲点間の区間速度を算出するステップと、を含み、
前記複数の変曲点の選定を行うステップは、前記深度D−伝搬平均速度Vrb曲線における速度データの変化量ΔVを因数として行うことを特徴とする表面波探査解析方法が提供される。
According to the third aspect of the present invention, it is a surface wave exploration analysis method for a ground exploration system that detects surface waves generated around the ground surface by vibrating the ground surface up and down to perform ground exploration. hand,
The output signals of at least two acceleration detectors arranged at the vibration site at intervals L are received as input signals SA and SB via a measuring unit having an A / D conversion function, and the received input signals are received. The process of processing SA and SB to calculate the average propagation velocity Vrb (f) and the depth D (f) of the surface wave, and calculating the average propagation velocity Vrb (f) and the depth D (f) is repeated. To generate the depth D-propagation average velocity Vrb curve,
A step of selecting multiple inflection points for the generated depth D-propagation average velocity Vrb curve, and
Including a step of calculating the section velocity between inflection points based on a plurality of selected inflection points.
A surface wave exploration analysis method is provided in which the step of selecting the plurality of inflection points is performed by using the amount of change ΔV of the velocity data in the depth D-propagation average velocity Vrb curve as a factor.
前記複数の変曲点の選定を行うステップにおいては、前記深度D−伝搬平均速度Vrb曲線における速度データの1階差分及び2階差分の少なくとも一方の計算によって前記変化量ΔVを算出し、算出結果の符号が変わるデータ位置を深度D、伝搬平均速度Vrbについて抽出して変曲点とすることができる。 In the step of selecting the plurality of inflection points, the amount of change ΔV is calculated by calculating at least one of the first-order difference and the second-order difference of the velocity data in the depth D-propagation average velocity Vrb curve, and the calculation result. The data position where the sign of is changed can be extracted for the depth D and the propagation average velocity Vrb and used as the inflection point.
前記複数の変曲点の選定を行うステップにおいてはまた、前記深度D−伝搬平均速度Vrb曲線における速度データの1階差分の計算によって前記変化量ΔVを算出すると共に、深度データの1階差分の計算によって変化量ΔDを算出した後、これらの算出結果から速度、深度についてデータの粗密度合いを算出し、算出した粗密度合いが速度、深度のそれぞれについてあらかじめ設定した値を上回るデータ位置を深度D、伝搬平均速度Vrbについて抽出して変曲点としても良い。 In the step of selecting the plurality of variation points, the change amount ΔV is calculated by calculating the first-order difference of the velocity data in the depth D-propagation average velocity Vrb curve, and the first-order difference of the depth data is calculated. After calculating the amount of change ΔD by calculation, the coarse density of data for velocity and depth is calculated from these calculation results, and the data position where the calculated coarse density exceeds the preset values for velocity and depth is the depth D, The propagation average velocity Vrb may be extracted and used as a turning point.
本発明の第4の態様によれば、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システム用の表面波探査解析方法であって、
間隔Lをおいて起振現場に配置された少なくとも2つの加速度検出器の出力信号を、A/D変換機能を持つ計測部を経由して入力信号SA、SBとして受信し、受信した前記入力信号SA、SBを処理して表面波の伝搬平均速度Vrb(f)と深度D(f)とを算出し、前記伝搬平均速度Vrb(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−伝搬平均速度Vrb曲線を生成するステップと、
生成した深度D−伝搬平均速度Vrb曲線に対して複数の変曲点の選定を行うステップと、
選定した複数の変曲点に基づいて変曲点間の区間速度を算出するステップと、を含み、
前記複数の変曲点の選定を行うステップは、前記入力信号SA、SBの変化を因数として行うことを特徴とする表面波探査解析方法が提供される。
According to the fourth aspect of the present invention, it is a surface wave exploration analysis method for a ground exploration system that detects surface waves generated around the ground surface by vibrating the ground surface up and down to perform ground exploration. hand,
The output signals of at least two acceleration detectors arranged at the vibration site at intervals L are received as input signals SA and SB via a measuring unit having an A / D conversion function, and the received input signals are received. The process of processing SA and SB to calculate the average propagation velocity Vrb (f) and the depth D (f) of the surface wave, and calculating the average propagation velocity Vrb (f) and the depth D (f) is repeated. To generate the depth D-propagation average velocity Vrb curve,
A step of selecting multiple inflection points for the generated depth D-propagation average velocity Vrb curve, and
Including a step of calculating the section velocity between inflection points based on a plurality of selected inflection points.
A surface wave exploration analysis method is provided in which the step of selecting the plurality of inflection points is performed by factoring the changes of the input signals SA and SB.
上記の第4の態様において前記複数の変曲点の選定を行うステップにおいては、前記入力信号SA,SBに対して単位周波数毎の加速度変化量ΔLA、ΔLBを算出した後、算出した加速度変化量ΔLAとΔLBの差分を求めると共に、この差分の単位周波数あたりの変化量を求め、この変化量の符号が、“+”から“−”に変わるデータ位置を深度D、伝搬平均速度Vrbについて抽出して変曲点とすることができる。 In the step of performing a selection of the plurality of inflection points in the fourth embodiment of the above, the input signal SA, the acceleration change amount for each unit frequency relative to SB [Delta] L A, after calculating the [Delta] L B, calculated acceleration with obtaining the difference between the amount of change [Delta] L a and [Delta] L B, obtains the amount of change per unit frequency of the difference, the sign of this variation is, "+" to "-" depth D data position that changes in the propagation average speed Vrb can be extracted and used as an inflection point.
本発明によれば、D−Vrb曲線における変曲点の抽出を自動化できるようにしたことにより地盤探査に伴う作業の簡略化を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to simplify the work associated with ground exploration by making it possible to automate the extraction of inflection points on the D-Vrb curve.
本発明によればまた、オペレータの違いによる計測結果のばらつきの解消と、計測精度の向上を実現することができる。 According to the present invention, it is also possible to eliminate variations in measurement results due to differences in operators and improve measurement accuracy.
本発明の実施形態について説明する前に、図1、図2を参照して、特許文献1に記載されている地盤探査装置について説明する。この地盤探査装置は、本発明にも適用可能である。 Before explaining the embodiment of the present invention, the ground exploration apparatus described in Patent Document 1 will be described with reference to FIGS. 1 and 2. This ground exploration device is also applicable to the present invention.
図1において、本地盤探査装置は、起振現場の地盤に設置される少なくとも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部12と、を含む。計測部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。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A(t)、B(t)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A(t)、B(t)を、計測部12に接続される機器、例えばモニター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。PC13は加速度時系列信号A(t)、B(t)を入力信号SA、SBとして受け、内蔵メモリにあらかじめインストールされている解析プログラムソフトに基づいて入力信号SA、SBの処理を行う機能を有し、地盤解析を行うための解析装置として機能する。ここで、(t)は、時系列に沿って変化する任意の値を示す。
In FIG. 1, the ground exploration device includes at least two
次に、動作について説明する。まず、探査場所に起振機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。地表面付近を伝搬する表面波(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。
Next, the operation will be described. First, the
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入力信号SA、SB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。ここで、(f)は、周波数軸にそって変化する任意の値を示す。
In the PC 13, the power spectra GAA (f), GBB (f), cross spectrum GBA (f), transfer function H (f), and coherence function γ of the input signals SA and SB are based on a predetermined analysis program. 2 (f) etc. are calculated. These power spectra GAA (f), GBB (f), cross spectrum GBA (f), transfer function H (f), coherence function γ 2 (f) and the like are stored in the built-in hard disk. The
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、表面波の伝搬平均速度Vrb(f)と深度D(f)とを求める。
Further, the
上記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)等の計算過程については本発明の要旨ではなく、特許文献1に記載されているので省略するが、表面波の伝搬平均速度Vrb(m/sec)と深度D(m)はそれぞれ、以下の式により算出する。
Vrb=L/Δt(f)=2π×F×L/−Δθ(f)
D=λ/2=Vrb/2F=π×L/−Δθ(f)
但し、Fは励振(起振)信号の周波数、λは加速度検出信号の波長である。
The calculation process of the power spectrum GAA (f), GBB (f), cross spectrum GBA (f), transfer function H (f), coherence function γ 2 (f), etc. is not the gist of the present invention. Although it is omitted because it is described in Patent Document 1, the average propagation velocity Vrb (m / sec) and the depth D (m) of the surface wave are calculated by the following formulas, respectively.
Vrb = L / Δt (f) = 2π × F × L / −Δθ (f)
D = λ / 2 = Vrb / 2F = π × L / −Δθ (f)
However, F is the frequency of the excitation (excitation) signal, and λ is the wavelength of the acceleration detection signal.
上記の算出は所望のD−Vrb曲線が得られるまで繰り返し行われる。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、表面波の伝搬速度と逆数関係にある伝達関数H(f)の位相差Δθ(f)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伝搬平均速度Vrb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−Vrb曲線が生成、表示される。
The above calculation is repeated until the desired D-Vrb curve is obtained. That is, the frequency of the excitation signal given to the
図2(a)は、起振機15に与えられる電力の周波数バンドを示し、周波数f1〜fnの領域を、ここでは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いる。この場合、図2(b)に示すように、バンドB1での計測でD−Vrb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がモニター上に自動合成表示される。
2 (a) shows the frequency band of the power applied to the
図2(b)には、D−Vrb曲線に存在する変曲点のうち、以後の区間速度等の算出に必要とされる変曲点を○印で示している。以降の説明においては、特に断らない限り、D−Vrb曲線に存在する変曲点のうち、以後の区間速度等の算出に必要とされる変曲点のみを変曲点と呼ぶこととする。 In FIG. 2B, among the inflection points existing on the D-Vrb curve, the inflection points required for the subsequent calculation of the section speed and the like are indicated by ◯. In the following description, unless otherwise specified, only the inflection points required for the subsequent calculation of the section velocity and the like among the inflection points existing on the D-Vrb curve are referred to as inflection points.
いずれにしても、オペレータは、モニター上の図2(b)に示されるようなD−Vrb曲線に対して変曲点の選定を行う。選定は、カーソルによる指示や、タッチペンによる指定で行われる。尚、変曲点は、D−Vrb曲線が著しく変化している箇所が該当するが、計測する範囲において一番軟らかい地盤部分の速度を選択するため、D−Vrb曲線の変化の左端、すなわち速度Vrbが小さい箇所を変曲点として選別する。 In any case, the operator selects the inflection point for the D-Vrb curve as shown in FIG. 2 (b) on the monitor. Selection is done by pointing with a cursor or by specifying with a stylus. The inflection point corresponds to the point where the D-Vrb curve changes significantly, but in order to select the velocity of the softest ground part in the measurement range, the left end of the change of the D-Vrb curve, that is, the velocity. The part where Vrb is small is selected as an inflection point.
変曲点の選定が終了すると、PC13は、選定された変曲点の情報を基に、区間速度等の算出を行う。
When the selection of the inflection point is completed, the
本発明による表面波探査解析装置は、PC13と同様のパーソナルコンピュータで実現することができ、入力信号SA、SB(時系列信号A(t)、B(t))の入力からD−Vrb曲線の生成までは、PC13に格納されている解析プログラムソフトと同じ機能を持つ解析プログラムソフトを搭載することで実現することができる。
The surface wave exploration analysis device according to the present invention can be realized by a personal computer similar to PC13, and can be obtained from the input of input signals SA and SB (time series signals A (t) and B (t)) to the D-Vrb curve. The generation can be realized by installing the analysis program software having the same function as the analysis program software stored in the
次に、本発明の実施形態において扱われるデータの種類について説明する。 Next, the types of data handled in the embodiments of the present invention will be described.
本発明による表面波探査解析装置は、図1で説明した少なくとも2つの加速度検出器11A、11Bと、計測部12と、電力増幅器14と、起振機15と共に組み合わせて構成される地盤探査システム用の表面波探査解析装置として適用され得る。それゆえ、本発明による表面波探査解析装置の実施形態においては、図1で説明したように、一定距離Lをおいて2箇所に設置された検出器からの検出信号を基に得られた伝搬平均速度Vrb、深度D、励振信号の周波数Fの3種類のデータを、拡張子“**.DV”のD−Vrb曲線として内蔵のメモリに収納する。
The surface wave exploration analysis device according to the present invention is for a ground exploration system configured by combining at least two
図3はD−Vrb曲線のデータ構成の一例を示す。D−Vrb曲線のデータ構成は、データヘッダー部とデータ部とからなる。データヘッダー部にはソフト識別番号、計測番号、データ数、計測時速度軸最大値、等の変数が収納され、データ部には計算深度D(m)、伝搬平均速度Vrb(m/sec)、周波数(Hz)の変数が収納される。 FIG. 3 shows an example of the data structure of the D-Vrb curve. The data structure of the D-Vrb curve includes a data header part and a data part. Variables such as software identification number, measurement number, number of data, maximum value of velocity axis at the time of measurement, etc. are stored in the data header section, and the calculation depth D (m), propagation average velocity Vrb (m / sec), etc. are stored in the data section. The frequency (Hz) variable is stored.
一方、計測に係るすべてのデータを、拡張子“**.all”のallデータとして内蔵のメモリに収納している。 On the other hand, all the data related to the measurement are stored in the built-in memory as all data with the extension "**. All".
図4はallデータのデータ構成の一例を示す。allデータのデータ構成もデータヘッダー部とデータ部とからなる。データヘッダー部にはソフト識別番号、計測番号、データ数、機器製造番号、等の変数が収納され、データ部には計算深度D(m)、伝搬平均速度Vrb(m/sec)、周波数F(Hz)を含む13種類の変数が収納される。 FIG. 4 shows an example of the data structure of all data. The data structure of all data also consists of a data header part and a data part. Variables such as software identification number, measurement number, number of data, device serial number, etc. are stored in the data header part, and the data part contains calculation depth D (m), propagation average velocity Vrb (m / sec), frequency F ( 13 kinds of variables including Hz) are stored.
次に、本発明による表面波探査解析装置で実現される、表面波探査解析方法の特徴部分とも言える、D−Vrb曲線における自動変曲点計算について説明する。 Next, the automatic inflection point calculation on the D-Vrb curve, which can be said to be a characteristic part of the surface wave exploration and analysis method realized by the surface wave exploration and analysis apparatus according to the present invention, will be described.
本発明における自動変曲点計算は、D−Vrb曲線におけるデータの変化量ΔVから変曲点を計算する第1の自動変曲点計算と、2箇所に設置された検出器からの検出信号に基づく時系列信号A(t)、B(t)の変化を因数として変曲点を計算する第2の自動変曲点計算と、に大別される。第1、第2の自動変曲点計算のいずれも表面波探査解析装置によって実行することができる。 The automatic inflection point calculation in the present invention is the first automatic inflection point calculation for calculating the inflection point from the amount of change ΔV of the data in the D-Vrb curve, and the detection signals from the detectors installed at two places. It is roughly classified into the second automatic inflection point calculation in which the inflection point is calculated by using the change of the time-series signals A (t) and B (t) based on the factor as a factor. Both the first and second automatic inflection point calculations can be performed by the surface wave exploration and analysis device.
[第1の自動変曲点計算]
第1の自動変曲点計算は、前述したD−Vrb曲線の生成後に実行される。第1の自動変曲点計算は、D−Vrb曲線における速度データの変化ΔVを因数とした自動変曲点計算であり、変化ΔVの計算方法によって、さらに名称を“計算R”、“計算B”、“計算N”、“計算G”とする4種類の計算方法がある。
[First automatic inflection point calculation]
The first automatic inflection point calculation is executed after the above-mentioned D-Vrb curve is generated. The first automatic inflection point calculation is an automatic inflection point calculation using the change ΔV of the velocity data in the D-Vrb curve as a factor, and the names are further changed to “calculation R” and “calculation B” depending on the calculation method of the change ΔV. There are four types of calculation methods, "calculation N" and "calculation G".
なお、D−Vrb曲線は、前述のようにメモリに格納された拡張子“**.DV”のDVデータに基づく。拡張子“**.DV”のDVデータは、計算深度D、伝搬平均速度Vrbの2つの値が、計測時における励振信号の周波数Fの降順に格納されている。これらの計算深度、伝搬平均速度、周波数に関する計測データを、計測データDV(D)i、計測データDV(V)i、計測データDV(F)iとし、総じて計測データDV(D,V,F)iとして表す。また、iは整数(i=1,2,・・・)であり、データの格納された順位を示す。 The D-Vrb curve is based on the DV data of the extension "** . DV" stored in the memory as described above. In the DV data with the extension " ** . DV", two values of the calculation depth D and the propagation average velocity Vrb are stored in descending order of the frequency F of the excitation signal at the time of measurement. The measurement data related to these calculation depths, propagation average speeds, and frequencies are referred to as measurement data DV (D) i , measurement data DV (V) i , and measurement data DV (F) i , and are generally measured data DV (D, V, F). ) Expressed as i. Further, i is an integer (i = 1, 2, ...) And indicates the order in which the data is stored.
“計算R”は、変化ΔVを1階差分中心)計算によって算定し、算定結果の符号が変わるデータ位置(伝搬平均速度、計算深度)を抽出し、変曲点とする。以下に詳しく説明する。 In "calculation R", the change ΔV is calculated by the first-order difference center) calculation, and the data position (propagation average velocity, calculation depth) at which the sign of the calculation result changes is extracted and used as an inflection point. This will be described in detail below.
“計算R”算定内容
D−Vrb曲線の計測データDV(D,V,F)iのうちの、計測データDV(V)iの変化ΔVに対して、1階差分を算定する。算定の際は、中心差分の計算を行い、条件式により、深度Dj、速度Vj、周波数Fjに関する変曲点データFL(D,V,F)jを判別する。なお、変曲点データFL(D,V,F)jは、深度Dj、速度Vj、周波数fjによる変曲点データFL(D)j、FL(V)j、FL(F)jでも表される。
"Calculation R" Calculation content Of the measurement data DV (D, V, F) i of the D-Vrb curve, the first-order difference is calculated for the change ΔV of the measurement data DV (V) i. During calculation performs calculation of the center differential, according to the conditional expression, to determine the depth D j, velocity V j, the frequency F j about the inflection point data FL (D, V, F) j. Incidentally, the inflection point data FL (D, V, F) j is the depth D j, velocity V j, the frequency f j due inflection point data FL (D) j, FL ( V) j, FL (F) j But it is represented.
つまり、後述する条件式を満たすiを用いて、FL(D)j=DV(D)i、FL(V)j=DV(V)i、FL(F)j=DV(F)iとなるデータを計測データDV(D,V,F)iの中から抽出し、これを変曲点データFL(D,V,F)jとする。また、jは整数(j=1,2,・・・)であり、周波数Fの降順となるデータ順位を示す。 That is, FL (D) j = DV (D) i , FL (V) j = DV (V) i , FL (F) j = DV (F) i , using i that satisfies the conditional expression described later. Data is extracted from the measurement data DV (D, V, F) i , and this is referred to as inflection point data FL (D, V, F) j . Further, j is an integer (j = 1, 2, ...) And indicates a data order in descending order of frequency F.
1.1:速度データDV(V)のi+1番目とi−1番目の値の差分をΔViとする。
ΔVi=DV(V)i−1−DV(V)i+1
1.1: Let ΔV i be the difference between the i + 1st and i-1st values of the velocity data DV (V).
ΔV i = DV (V) i-1 -DV (V) i + 1
1.2:FL(D,V,F)jの有無を判別し、データ数を判別の上、
FL(D,V,F)1=DV(D,V,F)1とする(初点の決定、および再設定)。
1.2: After determining the presence or absence of FL (D, V, F) j and determining the number of data,
Let FL (D, V, F) 1 = DV (D, V, F) 1 (determine the starting point and reset).
1.3:ΔViとΔVi+2との条件により、1階差分の値の符号が、マイナスからプラスに転じる位置(ゼロクロス点)を抽出する。
条件式1:(ΔVi≧0∩ΔVi+1<0)∪(ΔVi>0∩ΔVi+1≦0)
条件式1を満たす、i(i≧2)を選別する。
条件式2:(ΔVi≦0∩ΔVi+1>0)∪(ΔVi<0∩ΔVi+1≧0)
条件式2を満たす、i(i≧2)を選別する。
条件式3:条件式1あるいは条件式1を満たす、i(i≧2)を選別する。
条件式1〜条件式3の選定は、基本は条件式2を用いるものとし、同一の現場においては、同一の条件式を適用するものとする。
1.3: Based on the conditions of ΔV i and ΔV i + 2 , the position (zero cross point) where the sign of the value of the first-order difference changes from minus to plus is extracted.
Conditional expression 1: (ΔV i ≧ 0 ∩ ΔV i + 1 <0) ∪ (ΔV i > 0 ∩ ΔV i + 1 ≦ 0)
Select i (i ≧ 2) that satisfies the conditional expression 1.
Conditional expression 2: (ΔV i ≤ 0 ∩ ΔV i + 1 > 0) ∪ (ΔV i < 0 ∩ ΔV i + 1 ≥ 0)
Select i (i ≧ 2) that satisfies the conditional expression 2.
Conditional expression 3: Select i (i ≧ 2) that satisfies conditional expression 1 or conditional expression 1.
For the selection of conditional expressions 1 to 3, basically conditional expression 2 shall be used, and the same conditional expression shall be applied at the same site.
1.4:選別したiを代入して、DViとする。この値に対して、以下の3つの条件を満たすか否かを確認する。(自動変曲点のデータ数、間隔の調整)
条件式4:自動変曲点の判断を行う深度Ds(任意で与える)に対して、
DV(D)i≦k×Dsを満たす。但し、kは任意の値で通常は“1.1”とする。
任意で与える削除(深度)レベルD_DEに対して
abs(FL(D)j−1−DV(D)i)≧D_DEを満たす。但し、D_DEは任意の値で通常は“0.1”とする。
任意で与える削除(速度)レベルV_DEに対して
abs(FL(V)j−1−DV(V)i)≧V_DEを満たす。但し、V_DEは任意の値で通常は“4.0”とする。
1.4: Substitute the selected i to obtain DV i . It is confirmed whether or not the following three conditions are satisfied for this value. (Adjustment of the number of automatic inflection point data and interval)
Conditional expression 4: For the depth Ds (arbitrarily given) that determines the automatic inflection point
DV (D) i ≤ k × Ds is satisfied. However, k is an arbitrary value and is usually set to "1.1".
For the optional deletion (depth) level D_DE, abs (FL (D) j-1- DV (D) i ) ≥ D_DE is satisfied. However, D_DE is an arbitrary value and is usually set to "0.1".
For the optional deletion (velocity) level V_DE, abs (FL (V) j-1- DV (V) i ) ≥ V_DE is satisfied. However, V_DE is an arbitrary value and is usually set to "4.0".
1.5:上記1.4の条件を満たすDViにより、FLjを決定する。
FL(D)j=DV(D)i、FL(V)j=DV(V)i、FL(F)j=DV(F)i
1.5: FL j is determined by DV i satisfying the condition of 1.4 above.
FL (D) j = DV (D) i , FL (V) j = DV (V) i , FL (F) j = DV (F) i
以上のように、“計算R”によれば、これまでオペレータがD−Vrb曲線に対して行っていた変曲点の選定と同様に、図2(b)に○で示されるような、D−Vrb曲線が著しく変化しかつ左端の変化箇所を、変曲点データFL(D)j、FL(V)j、FL(F)jとして選別することができる。 As described above, according to "Calculation R", D as shown by ○ in FIG. 2B, similar to the selection of the inflection point that the operator has performed on the D-Vrb curve so far. The inflection point data FL (D) j , FL (V) j , and FL (F) j can be selected as the inflection point data FL (D) j, where the −Vrb curve changes significantly and the leftmost change point is changed.
“計算B”は、速度の変化ΔVを2階差分(前進)計算によって算定し、算定結果の符号が変わるデータ位置(伝搬平均速度、計算深度)を抽出し、変曲点とする。以下に詳しく説明する。 In "calculation B", the change ΔV of the velocity is calculated by the second-order difference (forward) calculation, and the data position (propagation average velocity, calculation depth) at which the sign of the calculation result changes is extracted and used as an inflection point. This will be described in detail below.
“計算B”算定内容
D−Vrb曲線のデータDV(D,V,F)iのうちの、速度Vの変化に対して、2階差分を算定する。算定の際は、前進差分の計算を行い、条件式により変曲点データFL(D,V,F)jを算定する。
"Calculation B" Calculation content The second-order difference is calculated for the change in velocity V in the data DV (D, V, F) i of the D-Vrb curve. At the time of calculation, the forward difference is calculated, and the inflection point data FL (D, V, F) j is calculated by the conditional expression.
つまり、後述する条件式を満たすiを用いて、FL(D)j=DV(D)i、FL(V)j=DV(V)i、FL(F)j=DV(F)iとなるデータを計測データDV(D,V,F)iの中から抽出し、これを変曲点データFL(D,V,F)jとする。 That is, FL (D) j = DV (D) i , FL (V) j = DV (V) i , FL (F) j = DV (F) i , using i that satisfies the conditional expression described later. Data is extracted from the measurement data DV (D, V, F) i , and this is referred to as inflection point data FL (D, V, F) j .
2.1:速度データDV(V)のi−2番目、i−1番目およびi番目の速度の値による、2階差分をΔ2Viとする。
Δ2Vi=DV(V)i−2−2DV(V)i−1+DV(V)i
2.1: i-2-th speed data DV (V), according to (i-1) -th and i-th rate value, the second difference to Deruta2V i.
Δ2V i = DV (V) i-2 -2DV (V) i-1 + DV (V) i
2.2:FL(D,V,F)jの有無を確認し、データ数を確認の上、
FL(D,V,F)1=DV(D,V,F)1
とする(初点の決定、および再設定)。
2.2: Check the presence or absence of FL (D, V, F) j , check the number of data, and then
FL (D, V, F) 1 = DV (D, V, F) 1
(Determining the starting point and resetting).
2.3:Δ2ViとΔ2Vi+2との条件により、1階差分の値の符号がマイナスからプラスに転じる位置(ゼロクロス点)を抽出する。
条件式1:(Δ2Vi≧0∩Δ2Vi+1<0)∪(Δ2Vi>0∩Δ2Vi+1≦0)
条件式を満たす、i(i≧2)を選別する。
条件式2:(Δ2Vi≦0∩Δ2Vi+1>0)∪(Δ2Vi<0∩Δ2Vi+1≧0)
条件式を満たす、i(i≧2)を選別する。
条件式3:条件式1あるいは条件式2を満たす、i(i≧2)を選別する。
条件式1〜条件式3の選定は、基本は条件式2を用いるものとし、同一の現場においては、同一の条件式を適用するものとする。
2.3: Under the conditions of Δ2V i and Δ2V i + 2 , the position (zero cross point) where the sign of the value of the first-order difference changes from minus to plus is extracted.
Conditional expression 1: (Δ2V i ≧ 0 ∩ Δ2V i + 1 <0) ∪ (Δ2V i > 0 ∩ Δ2V i + 1 ≦ 0)
Select i (i ≧ 2) that satisfies the conditional expression.
Conditional expression 2: (Δ2V i ≤ 0 ∩ Δ2 V i + 1 > 0) ∪ (Δ2V i <0 ∩ Δ2V i + 1 ≥ 0)
Select i (i ≧ 2) that satisfies the conditional expression.
Conditional expression 3: Select i (i ≧ 2) that satisfies conditional expression 1 or conditional expression 2.
For the selection of conditional expressions 1 to 3, basically conditional expression 2 shall be used, and the same conditional expression shall be applied at the same site.
2.4:選別したiを代入して、DViとする。この値に対して、以下の3つの条件を満たすか否かを確認する。(自動変曲点のデータ数、間隔の調整)
条件式4:自動変曲点の判断を行う深度Ds(任意で与える)に対して、
DV(D)i≦k×Dsを満たす。但し、kは任意の値で通常は“1.1”とする。
任意で与える削除(深度)レベルD_DEに対して
abs(FL(D)j−1−DV(D)i)≧D_DEを満たす。但し、D_DEは任意の値で通常は“0.1”とする。
任意で与える削除(速度)レベルV_DEに対して
abs(FL(V)j−1−DV(V)i)≧V_DEを満たす。但し、V_DEは任意の値で通常は“4.0”とする。
2.4: Substitute the selected i to obtain DV i . It is confirmed whether or not the following three conditions are satisfied for this value. (Adjustment of the number of automatic inflection point data and interval)
Conditional expression 4: For the depth Ds (arbitrarily given) that determines the automatic inflection point
DV (D) i ≤ k × Ds is satisfied. However, k is an arbitrary value and is usually set to "1.1".
For the optional deletion (depth) level D_DE, abs (FL (D) j-1- DV (D) i ) ≥ D_DE is satisfied. However, D_DE is an arbitrary value and is usually set to "0.1".
For the optional deletion (velocity) level V_DE, abs (FL (V) j-1- DV (V) i ) ≥ V_DE is satisfied. However, V_DE is an arbitrary value and is usually set to "4.0".
2.5:上記2.4の条件を満たす、DViにより、FLjを決定する。
FL(D)j=DV(D)i、FL(V)j=DV(V)i、FL(F)j=DV(F)i
2.5: FL j is determined by DV i that satisfies the condition of 2.4 above.
FL (D) j = DV (D) i , FL (V) j = DV (V) i , FL (F) j = DV (F) i
以上のように、“計算B”によれば、これまでオペレータがD−Vrb曲線に対して行っていた変曲点の選定と同様に、図2(b)に○で示されるような、D−Vrb曲線が著しく変化しかつ左端の変化箇所を、変曲点データFL(D)j、FL(V)j、FL(F)jとして選別することができる。 As described above, according to "Calculation B", D as shown by ◯ in FIG. 2B, similar to the selection of the inflection point that the operator has performed on the D-Vrb curve so far. The inflection point data FL (D) j , FL (V) j , and FL (F) j can be selected as the inflection point data FL (D) j, where the −Vrb curve changes significantly and the leftmost change point is changed.
“計算N”は、“R”/ “B”計算によって変化ΔVを算定し、算定結果の符号が変わるデータ位置(伝搬平均速度、計算深度)を抽出し、変曲点とする。以下に詳しく説明する。 For "calculation N", the change ΔV is calculated by "R" / "B" calculation, and the data position (propagation average velocity, calculation depth) at which the sign of the calculation result changes is extracted and used as an inflection point. This will be described in detail below.
“計算N”算定内容
D−Vrb曲線のデータDV(D,V,F)iのうちの、速度Vの変化に対して、1階差分、2階差分を算定する。算定の際には1階差分は中立、2階差分は前進計算を行い、両計算の結果並びに、条件式により変曲点データFL(D,V,F)jを算定する。
"Calculation N" Calculation content The first-order difference and second-order difference are calculated for the change in velocity V in the data DV (D, V, F) i of the D-Vrb curve. At the time of calculation, the first-order difference is neutral, the second-order difference is forward-calculated, and the inflection point data FL (D, V, F) j is calculated based on the results of both calculations and the conditional expression.
つまり、後述する条件式を満たすiを用いて、FL(D)j=DV(D)i、FL(V)j=DV(V)i、FL(F)j=DV(F)iとなるデータを計測データDV(D,V,F)iの中から抽出し、これを変曲点データFL(D,V,F)jとする。 That is, FL (D) j = DV (D) i , FL (V) j = DV (V) i , FL (F) j = DV (F) i , using i that satisfies the conditional expression described later. Data is extracted from the measurement data DV (D, V, F) i , and this is referred to as inflection point data FL (D, V, F) j .
3.1:速度データDV(V)の(i−1)番目と(i+1)番目の速度Vの値の差分をΔViとする。
ΔVi=DV(V)i−1−DV(V)i+1
3.1: Let ΔV i be the difference between the (i-1) th and (i + 1) th velocity V values of the velocity data DV (V).
ΔV i = DV (V) i-1 -DV (V) i + 1
3.2:変曲点データFL(D,V,F)jの有無を確認し、データ数を確認の上、
FL(D,V,F)1=DV(D,V,F)1
とする(初点の決定、および再設定)。
3.2: Check for the presence or absence of inflection point data FL (D, V, F) j , check the number of data, and then
FL (D, V, F) 1 = DV (D, V, F) 1
(Determining the starting point and resetting).
3.3:差分ΔViとΔVi+2との条件により、1階差分の値の符号が、マイナスからプラスに転じる位置(ゼロクロス点)を抽出し、その位置での深度、伝搬平均速度を抽出する。
条件式1:(ΔVi≧0∩ΔVi+1<0)∪(ΔVi>0∩ΔVi+1≦0)
条件式を満たす、i(i≧2)を選別する。
条件式2:(ΔVi≦0∩ΔVi+1>0)∪(ΔVi<0∩ΔVi+1≧0)
条件式を満たす、i(i≧2)を選別する。
条件式3:条件式1あるいは条件式2を満たす、i(i≧2)を選別する。
条件式1〜条件式3の選定は、基本は条件式1を用いるものとし、同一の現場においては、同一の条件式を適用するものとする。
3.3: Under the conditions of the difference ΔV i and ΔV i + 2 , the position where the sign of the value of the first-order difference changes from minus to plus (zero cross point) is extracted, and the depth and the average propagation velocity at that position are extracted. ..
Conditional expression 1: (ΔV i ≧ 0 ∩ ΔV i + 1 <0) ∪ (ΔV i > 0 ∩ ΔV i + 1 ≦ 0)
Select i (i ≧ 2) that satisfies the conditional expression.
Conditional expression 2: (ΔV i ≤ 0 ∩ ΔV i + 1 > 0) ∪ (ΔV i < 0 ∩ ΔV i + 1 ≥ 0)
Select i (i ≧ 2) that satisfies the conditional expression.
Conditional expression 3: Select i (i ≧ 2) that satisfies conditional expression 1 or conditional expression 2.
Conditional expression 1 to the selection of conditional expression 3 shall basically use conditional expression 1, and the same conditional expression shall be applied at the same site.
3.4:上記3.3の条件を満たす、DViにより、FLjを仮決定する。
FL(D)j=DV(D)i、FL(V)j=DV(V)i、FL(F)j=DV(F)i
3.4: FL j is tentatively determined by DV i that satisfies the condition of 3.3 above.
FL (D) j = DV (D) i , FL (V) j = DV (V) i , FL (F) j = DV (F) i
3.5:上記3.4で得られた、変曲点データFL(D,V,F)jのうち深度Dと、任意で与える設定最大層厚DT_Lとに対して、
FL(D)j+1−FL(D)j<DT_Lを満たすjを抽出する。但し、DT_Lは任意の値で通常は“3.0”とする。
3.5: With respect to the depth D of the inflection point data FL (D, V, F) j obtained in 3.4 above and the arbitrarily set maximum layer thickness DT_L.
FL (D) j + 1 − FL (D) j <extract j that satisfies DT_L. However, DT_L is an arbitrary value and is usually set to "3.0".
3.6:FL(D,V,F)jのうち、周波数Fを用いて、FL(F)j=DV(F)iならびにFL(F)j+1=DV(F)iとなるiを抽出し、各々をSi、Eiとする。 3.6: FL (D, V, F) of the j, the using frequency F, FL (F) j = DV (F) i and FL (F) j + 1 = DV (F) i i Is extracted, and each is Si and Ei.
3.7:速度データDV(V)のi−2番目、i−1番目およびi番目の速度の値による、2階差分をΔ2Viとする。
Δ2Vi=DV(V)i−2−2DV(V)i―1+DV(V)i
但し、iは、SiからEiまでの整数とする。
3.7: Let Δ2V i be the second-order difference due to the i-2nd, i-1st, and i-th velocity values of the velocity data DV (V).
Δ2V i = DV (V) i-2 -2DV (V) i-1 + DV (V) i
However, i is an integer from Si to Ei.
3.8:Δ2ViとΔ2Vi+2との条件により、2階差分の値の符号が、マイナスからプラスに転じる位置(ゼロクロス点)を抽出し、その位置での深度、伝搬平均速度を抽出する。
ここまでの計算N算定について要約すると、最初に1階差分による計算で、仮の変曲点を抽出し、次に、仮の変曲点の各点の深度の差が上記3.5で決められた3.0(m)以内であるかを判定する。もし3.0m以上空いた場合は、この3.0m以上空いた範囲を抽出し、この範囲に対して、改めて2階差分の計算を実施する。
条件式1:(Δ2Vi≧0∩Δ2Vi+1<0)∪(Δ2Vi>0∩Δ2Vi+1≦0)
条件式を満たす、i(i≧2)を選別する。
条件式2:(Δ2Vi≦0∩Δ2Vi+1>0)∪(Δ2Vi<0∩Δ2Vi+1≧0)
条件式を満たす、i(i≧2)を選別する。
条件式3:条件式1あるいは条件式2を満たす、i(i≧2)を選別する。
条件式1〜条件式3の選定は、基本は条件式2を用いるものとし、同一の現場においては、同一の条件式を適用するものとする。
3.8: Under the conditions of Δ2V i and Δ2V i + 2 , the position where the sign of the second-order difference value changes from minus to plus (zero cross point) is extracted, and the depth and average propagation velocity at that position are extracted.
To summarize the calculation N calculation up to this point, first, the temporary inflection points are extracted by the calculation based on the first-order difference, and then the difference in depth of each point of the temporary inflection points is determined by the above 3.5. It is determined whether or not it is within 3.0 (m). If there is a vacancy of 3.0 m or more, the range vacant by 3.0 m or more is extracted, and the second-order difference is calculated again for this range.
Conditional expression 1: (Δ2V i ≧ 0 ∩ Δ2V i + 1 <0) ∪ (Δ2V i > 0 ∩ Δ2V i + 1 ≦ 0)
Select i (i ≧ 2) that satisfies the conditional expression.
Conditional expression 2: (Δ2V i ≤ 0 ∩ Δ2 V i + 1 > 0) ∪ (Δ2V i <0 ∩ Δ2V i + 1 ≥ 0)
Select i (i ≧ 2) that satisfies the conditional expression.
Conditional expression 3: Select i (i ≧ 2) that satisfies conditional expression 1 or conditional expression 2.
For the selection of conditional expressions 1 to 3, basically conditional expression 2 shall be used, and the same conditional expression shall be applied at the same site.
3.9:選別したiを代入して、DViとする。この値に対して、以下の3つの条件を満たすか否かを確認する。(自動変曲点のデータ数、間隔の調整)
条件式4:自動変曲点の判断を行う深度Ds(任意で与える)に対して、
DV(D)i≦k×Dsを満たす。但し、kは任意の値で通常は“1.1”とする。
任意で与える削除(深度)レベルD_DEに対して
abs(FL(D)j−1−DV(D)i)≧D_DEを満たす。但し、D_DEは任意の値で通常は“0.1”とする。
任意で与える削除(速度)レベルV_DEに対して
abs(FL(V)j−1−DV(V)i)≧V_DEを満たす。但し、V_DEは任意の値で通常は“4.0”とする。
3.9: Substitute the selected i to obtain DV i . It is confirmed whether or not the following three conditions are satisfied for this value. (Adjustment of the number of automatic inflection point data and interval)
Conditional expression 4: For the depth Ds (arbitrarily given) that determines the automatic inflection point
DV (D) i ≤ k × Ds is satisfied. However, k is an arbitrary value and is usually set to "1.1".
For the optional deletion (depth) level D_DE, abs (FL (D) j-1- DV (D) i ) ≥ D_DE is satisfied. However, D_DE is an arbitrary value and is usually set to "0.1".
For the optional deletion (velocity) level V_DE, abs (FL (V) j-1- DV (V) i ) ≥ V_DE is satisfied. However, V_DE is an arbitrary value and is usually set to "4.0".
3.10:上記3.9の条件を満たす、DViにより、FLjjを決定する。
FL(D)jj=DV(D)i、FL(V)jj=DV(V)i、FL(F)jj=DV(F)i
3.10: FL jj is determined by DV i that satisfies the condition of 3.9 above.
FL (D) jj = DV (D) i , FL (V) jj = DV (V) i , FL (F) jj = DV (F) i
3.11:上記3.4で得られたFLjにFLjjを追加し、変曲点データFL(D,V,F)jとする。 3.11: FL jj is added to FL j obtained in 3.4 above to obtain inflection point data FL (D, V, F) j .
以上のように、“計算N”によれば、これまでオペレータがD−Vrb曲線に対して行っていた変曲点の選定と同様に、図2(b)に○で示されるような、D−Vrb曲線が著しく変化しかつ左端の変化箇所を、変曲点データFL(D)j、FL(V)j、FL(F)jとして選別することができる。 As described above, according to "Calculation N", D as shown by ◯ in FIG. 2B, similar to the selection of the inflection point that the operator has performed on the D-Vrb curve so far. The inflection point data FL (D) j , FL (V) j , and FL (F) j can be selected as the inflection point data FL (D) j, where the −Vrb curve changes significantly and the leftmost change point is changed.
“計算G”は、D−Vrb曲線におけるデータ変化ΔV(伝搬平均速度値の変化)に加えてデータ変化ΔD(深度方向の変化)を同時に確認する。これらの値から、データの粗密の度合いTGを算定し、データの粗密の度合いTGの値があらかじめ設定した値GRlevelを上回るデータ位置(伝搬平均速度、計算深度)を抽出し、変曲点とする。 “Calculation G” simultaneously confirms the data change ΔD (change in the depth direction) in addition to the data change ΔV (change in the propagation average velocity value) in the D-Vrb curve. From these values, the degree of data density TG is calculated, and the data position (propagation average speed, calculation depth) where the value of data density TG exceeds the preset value GR level is extracted and used as the inflection point. To do.
“計算G”算定内容
D−Vrb曲線のデータDV(D,V,F)iのうちの、速度Vの変化、並びに深度Dの変化を整理し、データの粗密の度合いの程度により変曲点データFL(D,V,F)jを算定する。
"Calculation G" Calculation content D-Vrb curve data DV (D, V, F) i , the change of velocity V and the change of depth D are arranged, and the inflection point depends on the degree of density of the data. Calculate the data FL (D, V, F) j.
つまり、後述する条件式を満たすiを用いて、FL(D)j=DV(D)i、FL(V)j=DV(V)i、FL(F)j=DV(F)iとなるデータを計測データDV(D,V,F)iの中から抽出し、これを変曲点データFL(D,V,F)jとする。 That is, FL (D) j = DV (D) i , FL (V) j = DV (V) i , FL (F) j = DV (F) i , using i that satisfies the conditional expression described later. Data is extracted from the measurement data DV (D, V, F) i , and this is referred to as inflection point data FL (D, V, F) j .
4.1:D−Vrb曲線のデータDV(D,V,F)iの、速度V、深度Dのi−1番目およびi番目の値による変化量ΔD_Viを以下の数式(1)により算出する。
4.2:データの平均化に関する係数T_Diを以下の数式(2)により設定する。
4.3:データの粗密の度合いを示す変数TGiを以下の数式(3)により設定する。
4.4:データの粗密度合いの程度を示す値として変数GRLを設定し、変数GRLと変数TGiとの条件を設け、これを満たすi(i≧2)を選別する。但し、変数GRLはデータの粗密度合いの程度を示す値で、0.1〜1.5の値をとり、通常は0.5とする。
条件式1:|TGi|≧GRL
条件式を満たす、i(i≧2)を選別する。
4.4: The variable GRL is set as a value indicating the degree of coarse density of the data, the conditions of the variable GRL and the variable TG i are set, and i (i ≧ 2) satisfying the conditions is selected. However, the variable GRL is a value indicating the degree of coarse density of the data, and takes a value of 0.1 to 1.5, usually 0.5.
Conditional expression 1: | TG i | ≧ GRL
Select i (i ≧ 2) that satisfies the conditional expression.
4.5:選別したiを代入して、DViとする。この値に対して、以下の3つの条件を満たすか否かを確認する。(自動変曲点のデータ数、間隔の調整)
条件式2:自動変曲点の判断を行う深度Ds(任意で与える)に対して、
DV(D)i≦k×Dsを満たす。但し、kは任意の値で通常は“1.1”とする。
任意で与える削除(深度)レベルD_DEに対して
abs(FL(D)j−1−DV(D)i)≧D_DEを満たす。
任意で与える削除(速度)レベルV_DEに対して
abs(FL(V)j−1−DV(V)i)≧V_DEを満たす。
4.5: Substitute the selected i to obtain DV i . It is confirmed whether or not the following three conditions are satisfied for this value. (Adjustment of the number of automatic inflection point data and interval)
Conditional expression 2: For the depth Ds (arbitrarily given) that determines the automatic inflection point
DV (D) i ≤ k × Ds is satisfied. However, k is an arbitrary value and is usually set to "1.1".
For the optional deletion (depth) level D_DE, abs (FL (D) j-1- DV (D) i ) ≥ D_DE is satisfied.
For the optional deletion (velocity) level V_DE, abs (FL (V) j-1- DV (V) i ) ≥ V_DE is satisfied.
4.6:上記4.5の条件を満たすDViにより、FLjを決定する。
FL(D)j=DV(D)i、FL(V)j=DV(V)i、FL(F)j=DV(F)i
4.6: FL j is determined by DV i satisfying the above 4.5 condition.
FL (D) j = DV (D) i , FL (V) j = DV (V) i , FL (F) j = DV (F) i
以上のように、“計算G”によれば、これまでオペレータがD−Vrb曲線に対して行っていた変曲点の選定と同様に、図2(b)に○で示されるような、D−Vrb曲線が著しく変化しかつ左端の変化箇所を、変曲点データFL(D)j、FL(V)j、FL(F)jとして選別することができる。 As described above, according to "Calculation G", D as shown by ○ in FIG. 2B, similar to the selection of the inflection point that the operator has performed on the D-Vrb curve so far. The inflection point data FL (D) j , FL (V) j , and FL (F) j can be selected as the inflection point data FL (D) j, where the −Vrb curve changes significantly and the leftmost change point is changed.
[第2の自動変曲点計算]
第2の自動変曲点計算は、前述した計測部12からの時系列信号A(t)、B(t)を入力信号SA、SBとして受けて実行される。すなわち、第2の自動変曲点計算は、2か所に設置された加速度検出器11A、11Bからの検出信号を計測部12経由で入力した入力信号SA、SBの変化を因数とした自動変曲点計算である。加速度検出器11A、11Bからの入力信号は、図4で説明したように、計測を実施した周波数に対する値として、“allデータ”に収録されている。加速度検出器11A、11BからのAch、Bch各々の入力信号SA、SBに対して、単位周波数毎の加速度変化量ΔLA、ΔLBを求め、さらに2つの加速度検出器11A、11B間におけるΔLAならびにΔLBの差分を求める。この差分の単位周波数あたりの変化量を求め、この変化量の符号が、“+”から“−”に変化するデータ位置を変曲点とする。以下に、第2の自動変曲点計算の算定内容について詳細に説明する。
[Second automatic inflection point calculation]
The second automatic inflection point calculation is executed by receiving the time-series signals A (t) and B (t) from the
第2の自動変曲点計算の算定内容
5.1:2つの加速度検出器11A、11BによるAch、Bch各々の入力信号SA、SBに対して、単位周波数毎の加速度変化量ΔLA、ΔLBを求め、さらに2つの加速度検出器11A、11B間におけるΔLAならびにΔLBの差分を求める。この差分の単位周波数あたりの変化量を求め、変曲点データFL(D,V,F)jを算定する。
Second calculation contents of automatic inflection point calculator 5.1: two
つまり、加速度変化量ΔLAならびにΔLBに基づく条件式を設け、この条件式を満たすDV(F)iを用いて、FL(D)j=DV(D)i、FL(V)j=DV(V)i、FL(F)j=DV(F)iとなるデータを計測データDV(D,V,F)iの中から抽出し、これを変曲点データFL(D,V,F)jとする。 In other words, the conditional expression based on the acceleration change amount [Delta] L A and [Delta] L B provided with DV (F) i which satisfies this condition, FL (D) j = DV (D) i, FL (V) j = DV (V) i , FL (F) j = DV (F) i is extracted from the measurement data DV (D, V, F) i , and this is extracted from the inflection point data FL (D, V, F). ) Let j .
5.2:加速度検出器11A、11Bによる計測時に、Ach、Bch各々で得られる周波数毎の最大加速度値を以下の数式(4)、(5)により変換し、デシベル値LAVa、LBVaとする。
SAおよびSBは、計測データDV(D,V,F)iと同様に計測時にメモリに記録された拡張子**.all”のallデータに格納されている。拡張子“**.DV”のD−Vrb曲線並びに拡張子“**.all”のallデータは、計測に係る値をすべて同じ周波数変化に対して格納している。このことから、SAおよびSB、あるいはLAVaおよびLBVaは、計測データDV(D,V,F)iと同様、整数iを用いて順位を表している(i=1,2,・・・)。 S A and S B, the measurement data DV (D, V, F) i and recorded extension ** into memory at the measurement as well. It is stored in the all data of "all". The extension " ** . DV ”D-Vrb curve and extension“ ** . all data all "stores the same frequency change all the values of the measurement. Therefore, S A and S B or L AVa and L BVa, the measurement data DV (D, V, similar to F) i, represents the order by using an integer i (i = 1,2, ···) .
最後に、以下の数式(6)、(6‘)、(7)、(7’)により、ある点とその前後1点の3点の振動加速度LAVa(i),LAVa(i−1),LAVa(i+1)及び振動加速度LBVa(i),LBVa(i−1),LBVa(i+1)の平均化を行う。
5.3:振動加速度データのすべての打点に対し、以下の数式(8)、(9)により単位周波数毎の加速度変化量ΔLA、ΔLBを求める。
5.4:上記5.3で得られた、Ach、Bch各々の振動加速度データの変化量の差ΔΔLを求める。
ΔΔL=ΔLA−ΔLB
但し、ΔΔLは1Hz当たりのAchの振動加速度データの変化量とBchの振動加速度データの変化量の差である。
5.4: The difference ΔΔL of the amount of change in the vibration acceleration data of each of Ach and Bch obtained in 5.3 above is obtained.
ΔΔL = ΔL A −ΔL B
However, ΔΔL is the difference between the amount of change in the vibration acceleration data of Ach and the amount of change in the vibration acceleration data of Bch per 1 Hz.
最後に、以下の数式(10)〜(14)により、振動加速度データの変化量について、ある点とその前後1〜5点の平均化を1〜5回行う。平均化の内容については、境界面の自動判別の内容を確認しながら調整を行うことが望ましい。
ΔΔL(i)=ΔΔL’(i) (15)
Finally, the following mathematical formulas (10) to (14) are used to average a certain point and 1 to 5 points before and after the change amount of the vibration acceleration data 1 to 5 times. It is desirable to adjust the content of averaging while checking the content of automatic discrimination of the boundary surface.
ΔΔL (i) = ΔΔL' (i) (15)
数式(10)、(15)はある点とその前後1点の平均化の際の計算内容を示す。同様に、数式(11)、(15)はある点とその前後2点の平均化の際の計算内容、数式(12)、(15)はある点とその前後3点の平均化の際の計算内容、数式(13)、(15)はある点とその前後4点の平均化の際の計算内容、数式(14)、(15)はある点とその前後5点の平均化の際の計算内容をそれぞれ示す。数式(10)〜(14)は繰り返して行うことが可能であるが、5回を上限とする。 Formulas (10) and (15) show the calculation contents when averaging a certain point and one point before and after it. Similarly, mathematical formulas (11) and (15) are the calculation contents when averaging a certain point and two points before and after it, and mathematical formulas (12) and (15) are when averaging a certain point and three points before and after it. Calculation contents, formulas (13) and (15) are calculation contents when averaging a certain point and 4 points before and after it, and formulas (14) and (15) are when averaging a certain point and 5 points before and after it. The calculation contents are shown respectively. Formulas (10) to (14) can be repeated, but the upper limit is 5 times.
5.5:上記5.4で得られた振動加速度データの変化量の差ΔΔLに対して以下の数式(16)により単位周波数毎の変化量ΔΔΔLを求める。
5.6:上記5.5で得られたΔΔΔLデータに対して境界面の判別を行う。
k=ΔΔΔL(i)並びにkk=ΔΔΔL(i+1)
条件(k×kk<0、且つkk<k)(但し、kはΔΔΔLデータのi番目、kkはΔΔΔLデータの(i+1)番目の値を示す)を満たすiに対してFL(D,V,f)jを決定する。
FL(F)j=DV(F)i
FL(D)j=DV(D)i
FL(V)j=DV(V)i
5.6: The boundary surface is discriminated from the ΔΔΔL data obtained in 5.5 above.
k = ΔΔΔL (i) and kk = ΔΔΔL (i + 1)
FL (D, V, FL (D, V,) for i satisfying the condition (k × kk <0 and kk <k) (where k indicates the i-th value of the ΔΔΔL data and kk indicates the (i + 1) th value of the ΔΔΔL data). f) Determine j.
FL (F) j = DV (F) i
FL (D) j = DV (D) i
FL (V) j = DV (V) i
以上のように、“第2の自動変曲点計算”によれば、これまでオペレータがD−Vrb曲線に対して行っていた、変曲点の選定と同様に、図2(b)に○で示されるような、D−Vrb曲線が著しく変化しかつ左端の変化箇所を、変曲点データFL(D)j、FL(V)j、FL(F)jとして選別することができる。 As described above, according to the "second automatic inflection point calculation", in the same manner as the selection of the inflection point, which has been performed by the operator for the D-Vrb curve, FIG. As shown by, the inflection point data FL (D) j , FL (V) j , and FL (F) j can be selected as the inflection point data where the D-Vrb curve changes significantly and the leftmost change point is changed.
以上、第1、第2の自動変曲点計算について説明したが、上述した第1、第2の自動変曲点計算のいずれにおいても、図3で説明したように、変曲点の選定結果は、拡張子を“**.FL”とし、FLデータとして保存する。 The first and second automatic inflection point calculations have been described above, but in both of the above-mentioned first and second automatic inflection point calculations, as described in FIG. 3, the selection result of the inflection point Has an extension of " ** . FL" and saves it as FL data.
図5は、表面波探査解析装置に格納される、FLデータのデータ構成の一例を示す。FLデータのデータ構成もデータヘッダー部とデータ部とからなる。データヘッダー部にはソフト識別番号、計測番号、データ数等の変数が収納され、データ部には変曲点における計算深度D(m)、伝搬平均速度V(m/s)、周波数F(Hz)の3つの値を収録する。 FIG. 5 shows an example of the data structure of FL data stored in the surface wave exploration analysis device. The data structure of FL data also includes a data header part and a data part. Variables such as the software identification number, measurement number, and number of data are stored in the data header section, and the data section contains the calculation depth D (m) at the inflection point, the propagation average velocity V (m / s), and the frequency F (Hz). ) Is recorded.
FLデータに収録されている伝搬平均速度Vrbは、地表面から計算深度Dまで、全体の地盤が振動した速度値を指す。ここで、変曲点によって区分した深度方向の各々範囲における速度値を区間速度として算定することで、深度方向における速度構造を算定することができる。 The propagation average velocity Vrb recorded in the FL data refers to the velocity value at which the entire ground vibrates from the ground surface to the calculated depth D. Here, the velocity structure in the depth direction can be calculated by calculating the velocity value in each range in the depth direction divided by the inflection point as the section velocity.
図6は、区間速度の算定例を説明するための図である。図6(a)に示すように、D−Vrb曲線から変曲点が抽出されると、地表面から第1、第2、第3、第4の4層の地盤が想定される。 FIG. 6 is a diagram for explaining a calculation example of the section speed. As shown in FIG. 6A, when the inflection point is extracted from the D-Vrb curve, the ground of the first, second, third, and fourth layers is assumed from the ground surface.
区間速度の算定については、例えば図2(b)に示す第2層について言えば、第2層の上位の変曲点における伝搬平均速度Vj、計算深度Dj、並びに第2層の下位の変曲点における伝搬平均速度Vj+1、計算深度Dj+1により算定する。 Regarding the calculation of the section velocity, for example, in the case of the second layer shown in FIG. 2B, the propagation average velocity V j at the upper inflection point of the second layer, the calculation depth D j , and the lower layer of the second layer are calculated. It is calculated by the average propagation velocity V j + 1 at the inflection point and the calculation depth D j + 1.
本実施形態では、区間速度を求める算定式を、区間速度計算式(1−1)、(1−2)、(1−3)として4種類用意している。これらの算定式の組み合わせ、条件式を用いて、探査場所における地盤の速度構造を求める。以下に、第2の区間速度の算定内容について詳細に説明する。 In the present embodiment, four types of calculation formulas for calculating the section speed are prepared as section speed calculation formulas (1-1), (1-2), and (1-3). The velocity structure of the ground at the exploration site is obtained by using a combination of these calculation formulas and a conditional formula. The details of the calculation of the second section speed will be described below.
区間速度算定内容
下記の区間速度計算式(1−1)〜(1−3)を用いて、得られた変曲点データから区間速度Vrjを計算する。ここでは、伝搬平均速度と区間速度を区別するために、これまでの説明において使用した表記を変更して、区間速度をVrjと表記し、伝搬平均速度をVの上にバーを付けて表記し、Vバーと呼ぶこととする。
Section speed calculation details The section speed Vrj is calculated from the obtained inflection point data using the section speed calculation formulas (1-1) to (1-3) below. Here, in order to distinguish between the average propagation velocity and the interval velocity, the notation used in the explanation so far is changed, the interval velocity is expressed as Vrj, and the average propagation velocity is indicated by adding a bar above V. However, it will be called a V-bar.
6.1:区間速度計算式(1−1)
6.2:区間速度計算式(1−2)
6.3:区間速度計算式(1−3)
6.4:第1の区間速度計算方法(区間速度計算式(1−1)と下記の複数の条件式を用いる)
6.5:第2の区間速度計算方法(区間速度計算式(1−3)、(1−2)と下記の複数の条件式を用いる)
6.6:第3の区間速度計算方法(区間速度計算式(1−1)、(1−2)と下記の複数の条件式を用いる)
6.7:第4の区間速度計算方法(区間速度計算式(1−3)を用いる)
以上説明してきたように、本発明の実施形態によれば、D−Vrb曲線における複数の変曲点を自動的に抽出することができるので、地盤探査に伴う作業の簡略化を実現することができるうえに、オペレータの違いによる計測結果のばらつきの解消と、計測精度の向上を実現することができる。そして、抽出した複数の変曲点によって区分される深度方向の複数の地盤層の各層における区間速度を算出することにより、探査地盤の深度方向における速度構造を算定することができる。 As described above, according to the embodiment of the present invention, since a plurality of inflection points in the D-Vrb curve can be automatically extracted, it is possible to realize simplification of the work associated with the ground exploration. In addition, it is possible to eliminate variations in measurement results due to differences in operators and improve measurement accuracy. Then, the velocity structure in the depth direction of the exploration ground can be calculated by calculating the section velocity in each layer of the plurality of ground layers in the depth direction classified by the extracted inflection points.
本発明による表面波探査解析装置及び表面波探査解析方法は、地盤探査への適用に適している。 The surface wave exploration analysis device and the surface wave exploration analysis method according to the present invention are suitable for application to ground exploration.
11A、11B 加速度検出器
12 計測部
13 パーソナルコンピュータ
11A,
Claims (2)
該表面波探査解析装置は、間隔Lをおいて起振現場に配置された少なくとも2つの加速度検出器の出力信号を、A/D変換機能を持つ計測部を経由して入力信号A(t)、B(t)として受信し、受信した前記入力信号A(t)、B(t)を処理して、前記励振周波数f毎に表面波の伝搬平均速度Vrb(f)と深度D(f)とを算出し、前記伝搬平均速度Vrb(f)と前記深度D(f)とを算出する処理を繰り返して、算出した深度D(f)と伝搬平均速度Vrb(f)を前記励振周波数fの降順にグラフ化した、深度D−伝搬平均速度Vrb曲線を生成した後、生成した深度D−伝搬平均速度Vrb曲線に対して複数の変曲点の選定を行い、選定した複数の変曲点に基づいて変曲点間の区間速度を算出するものであり、
前記表面波探査解析装置はまた、前記複数の変曲点の選定を、
前記深度D−伝搬平均速度Vrb曲線における速度データDV(V)の1階差分の計算式ΔV i =DV(V) i−1 −DV(V) i+1 によって速度の変化量ΔV i を算出し、
前記変化量ΔV i の符号の変化に基づいて仮の変曲点を抽出してゆき、抽出した複数の仮の変曲点における各点の深度の差が所定の範囲内であるかを判定し、前記所定の範囲外であると判定した場合においては、前記深度D−伝搬平均速度Vrb曲線における前記所定の範囲外の速度データDV(V)の2階差分の計算式Δ2V i =DV(V) i−2 −2DV(V) i−1 +DV(V) i によって変化量Δ2V i を算出して、前記変化量Δ2V i の符号の変化に基づいて追加の変曲点を抽出し、
前記所定の範囲内と判定されて抽出した変曲点と前記追加の変曲点を前記選定した複数の変曲点として用いることを特徴とする表面波探査解析装置。 A surface wave exploration analysis device for a ground exploration system that detects surface waves generated around the ground surface by vibrating the ground surface up and down while changing the excitation frequency f, and performs ground exploration.
The surface wave exploration and analysis apparatus receives the output signals of at least two acceleration detectors arranged at the vibration site at intervals L via a measuring unit having an A / D conversion function, and inputs the input signals A (t). , B (t) , and the received input signals A (t) and B (t) are processed, and the average velocity Vrb (f) and the depth D (f) of the surface wave propagate for each excitation frequency f. And the process of calculating the propagation average velocity Vrb (f) and the depth D (f) are repeated, and the calculated depth D (f) and the propagation average velocity Vrb (f) are set to the excitation frequency f. After generating the depth D-propagation average velocity Vrb curve graphed in descending order, a plurality of variation points are selected for the generated depth D-propagation average velocity Vrb curve, and the selected variation points are selected. Based on this, the section speed between the turning points is calculated.
The surface wave exploration and analysis device also selects the plurality of inflection points.
The amount of change in velocity ΔV i is calculated by the calculation formula ΔV i = DV (V) i-1 -DV (V) i + 1 of the first-order difference of the velocity data DV (V) in the depth D-propagation average velocity Vrb curve.
Yuki extracts inflection point of the tentative based on a change in the sign of the variation [Delta] V i, the difference between the depths of each point at the inflection point of the extracted plurality of provisional determines it is within the predetermined range When it is determined that the velocity data is out of the predetermined range, the calculation formula Δ2V i = DV (V ) of the second-order inflection point of the velocity data DV (V) outside the predetermined range in the depth D-propagation average velocity Vrb curve. ) I-2 -2DV (V) i-1 + DV (V) i is used to calculate the amount of change Δ2V i, and an additional inflection point is extracted based on the change in the sign of the amount of change Δ2V i.
A surface wave exploration analysis apparatus characterized in that the inflection point extracted by being determined to be within the predetermined range and the additional inflection point are used as the plurality of selected inflection points.
間隔Lをおいて起振現場に配置された少なくとも2つの加速度検出器の出力信号を、A/D変換機能を持つ計測部を経由して入力信号A(t)、B(t)として受信し、受信した前記入力信号A(t)、B(t)を処理して、前記励振周波数f毎に表面波の伝搬平均速度Vrb(f)と深度D(f)とを算出し、前記伝搬平均速度Vrb(f)と前記深度D(f)とを算出する処理を繰り返して、算出した深度D(f)と伝搬平均速度Vrb(f)を前記励振周波数fの降順にグラフ化した、深度D−伝搬平均速度Vrb曲線を生成するステップと、
生成した深度D−伝搬平均速度Vrb曲線に対して複数の変曲点の選定を行うステップと、
選定した複数の変曲点に基づいて変曲点間の区間速度を算出するステップと、を含み、
前記複数の変曲点の選定を行うステップは、
前記深度D−伝搬平均速度Vrb曲線における速度データDV(V)の1階差分の計算式ΔV i =DV(V) i−1 −DV(V) i+1 によって速度の変化量ΔV i を算出するステップと、
前記変化量ΔV i の符号の変化に基づいて仮の変曲点を抽出してゆき、抽出した複数の仮の変曲点における各点の深度の差が所定の範囲内であるかを判定し、前記所定の範囲外であると判定した場合においては、前記深度D−伝搬平均速度Vrb曲線における前記所定の範囲外の速度データDV(V)の2階差分の計算式Δ2V i =DV(V) i−2 −2DV(V) i−1 +DV(V) i によって変化量Δ2V i を算出して、前記変化量Δ2V i の符号の変化に基づいて追加の変曲点を抽出するステップと、を含み
前記所定の範囲内と判定されて抽出した変曲点と前記追加の変曲点を前記複数の変曲点として用いることを特徴とする表面波探査解析方法。 A surface wave exploration analysis method for a ground exploration system that detects surface waves generated around the ground surface by vibrating the ground surface up and down while changing the excitation frequency f, and performs ground exploration.
The output signals of at least two acceleration detectors arranged at the vibration site at intervals L are received as input signals A (t) and B (t) via a measuring unit having an A / D conversion function. , The received input signals A (t) and B (t) are processed, the propagation average velocity Vrb (f) and the depth D (f) of the surface wave are calculated for each acceleration frequency f, and the propagation average is calculated. The process of calculating the velocity Vrb (f) and the depth D (f) is repeated, and the calculated depth D (f) and the propagation average velocity Vrb (f) are graphed in descending order of the excitation frequency f. -Steps to generate the propagation average velocity Vrb curve, and
A step of selecting multiple inflection points for the generated depth D-propagation average velocity Vrb curve, and
Including a step of calculating the section velocity between inflection points based on a plurality of selected inflection points.
The step of selecting the plurality of inflection points is
Step to calculate the amount of change in velocity ΔV i by the calculation formula ΔV i = DV (V) i-1 -DV (V) i + 1 of the first-order difference of the velocity data DV (V) in the depth D-propagation average velocity Vrb curve. When,
Temporary inflection points are extracted based on the change in the sign of the amount of change ΔV i , and it is determined whether or not the difference in depth of each point at the extracted plurality of temporary inflection points is within a predetermined range. When it is determined that the velocity data is out of the predetermined range, the calculation formula Δ2V i = DV (V ) of the second-order inflection point of the velocity data DV (V) outside the predetermined range in the depth D-propagation average velocity Vrb curve. ) I-2 -2DV (V) i-1 + DV (V) i is used to calculate the amount of change Δ2V i, and an additional inflection point is extracted based on the change in the sign of the amount of change Δ2V i. Including
A surface wave exploration analysis method characterized in that an inflection point extracted as being within a predetermined range and the additional inflection point are used as the plurality of inflection points.
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