JPH0365687A - 地盤の計測解析判定システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、レーリー波、ラブ波のような表面波を用いて
地盤の層構造とその性質などの判定を行う地盤の計測解
析判定システムに関するものである。

［従来の技術］ 従来、レーリー波のような表面波を用いて地盤の層構造
とその性質などの判定を行う地盤の計測解析判定システ
ムは、第８図に示すように、調査を行う地盤上に起振機
１を設置すとともに、上記起振機１より離れたく通常は
１ｍ程度〉直線上の２点に、振動の鉛直成分を受信する
鉛直振動センサ２ａを一定距離Ｄ（略１ｍ＞離して設置
し、起振機１の振動により地盤に発生した表面波を両鉛
直振動センサ２ａにて受信し、受信された表面波振動の
鉛直振動データを解析して地盤の層構造とその性質等を
判定するようしたものである。

いま、調査を行う地盤に起振機１で鉛直振動（周波数ｆ
）を与えると、起振機１より発生された表面波振動の鉛
直成分が、直線上の２点に一定距離りをもって設置され
た２個の鉛直振動センサ２ａにて受信される。この２点
の鉛直振動センサ２ａにて振動が受信されると、まず最
初に、両鉛直振動センサ２ａに到達する波の時間差ΔＴ
を求め、表面波の伝播速度、すなわち、位相速度Ｖを次
式より求める。

Ｖ＝Ｄ／ΔＴ 次に、表面波の波長λを、上式で求めた位相速度Ｖ、及
び、周波数ｆより次式で求める。

λ＝Ｖ／ｆ 上式で求めた速度Ｖは、地盤上から１７２波長（求めた
波長λ）の深度における表面波の伝播速度とされており
、与える振動の周波数ｆを種々変化させれば、それぞれ
の位相速度Ｖに対する波長λ（Ｖ−λ関係図、分散曲線
）が得られ、それぞれの地盤深度（１７２波長）におけ
る位相速度■が求められる。この速度Ｖにより、地盤の
密度、層厚等、すなわち、地盤の層構造とその性質を推
定することができる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、起振機１にて発生された表面波（レーリ
ー波）を、所定距離りをもって設置された鉛直振動セン
サ２ａにて検出することにより地盤の特性を把握するよ
うにした上述の従来例にあっては、下記の問題があった
。

Ａ、鉛直加振により発生させた振動を、鉛直振動センサ
２ａを用いて振動の鉛直成分のみを検出して行う方法で
あるため、地盤の性質、地盤に発生させる振動の周波数
、振動を受信する測定地点までの距離によっては、振動
の鉛直成分が小さくなり（第６図に示す表面波の回転規
跡を参照〉、計測解析が不正確となる。すなわち、測定
地点の振動の鉛直方向の成分が小さい時、起振源からの
他の成分の波動や、近隣の車両の走行、機械の振動など
の雑振動（ノイズ）が入ってＳＮ比（信号／ノイズ比）
が低下し、その結果、受信された波動がレーリー波など
表面波であることが不明確となり、更には、２点の鉛直
振動センサ間に伝わる波動の時間差を求め難い。

Ｂ、測定地点が起振機１の設置点から１〜２ｍの近距離
となっているので、Ｐ波、Ｓ波などの実体波と表面波と
の区別ができず、測定精度に問題がある。

Ｃ１発生させる振動の周波数、起振機１から測定地点ま
での距離によって卓越する振動モードが異なるため、振
動の鉛直成分のみを受信して解析する上記従来の方法で
はモードの特定ができない。

Ｄ、地盤に鉛直振動を与えた場合、Ｐ波、Ｓ波など実体
波、およびレーリー波、ラブ波などの表面波が発生する
が、鉛直振動センサ２ａで検出した波が、表面波である
ことの確認、判定が測定時に行われないので、測定、解
析データに信頼性がなく、また、鉛直方向の振動のみを
鉛直振動センサ２ａで測定しているので、表面波である
ことの確認、判定を行うことが不可能である。

８０表面波の伝播速度、すなわち、位相速度Ｖの算定に
ついても、起振機１から発生させた波が２つの鉛直振動
センサ２ａを通過する時間を計測して、直接時間差を取
る方法で行われているため、波が雑音などで乱れると、
誤った結果を得る虞がある。

Ｆ、地盤内それぞれの深度における伝播速度も、分散曲
線からその波長の１／２を深度とする経験的な極めて不
確実な方法で行われ、精度の良い地盤の層構造とその性
質など（密度、Ｐ波速度、Ｓ波速度、層厚なと）の解析
判定ができない。

［課題を解決するための手段］ 本発明では、レーリー波など表面波が、水平な多層構造
の地盤層内を伝播する時、波長によって位相速度（伝播
速度〉が変わること（分散性）、及び、振動の伝達に伴
う地表面地盤の粒子運動の水平成分と鉛直成分を検出し
て合成すると、地表面粒子運動の回転規跡が描けること
、およびこの回転規跡が周波数によって異なること等の
表面波の特性を利用して地盤の層構造とその性質などを
解析判定するシステムを提供するものであり、調査地点
での分散曲線と、回転規跡の回転と縦横の振幅比をとり
、これを逆解析することにより地盤のＳ波速度を算定し
地盤の特性（層構造とその性質等）を判定しようとする
ものであって、請求項１のものにあっては、調査を行う
地盤上に起振機を設置するとともに、上記起振機より離
れた直線上の複数点に、振動の鉛直成分を受信する鉛直
振動センサおよび水平成分を受信する水平振動センサを
同位置に対にして設置し、起振機の振動により地盤に発
生した表面波振動の鉛直、水平成分を両振動センサにて
同時に受信し、受信された鉛直、水平振動データを解析
して地盤の層構造とその性質等を判定するデータ解析判
定手段を設けたことを特徴とする。

また、請求項２のものにあっては、起振機による振動が
、地盤に対して鉛直もしくは水平方向あるいは両方向で
あることを特徴とする。

また、請求項３のものにあっては、両振動センサで同時
に受信された鉛直、水平振動データを分析して振動伝播
による地盤土粒子の回転規跡を描き、両振動センサにて
受信された波が表面波であることを確認する表面波確認
手段をデータ解析判定手段に設けたことを特徴とする。

さらにまた、請求項４のものにあっては、異なる数種の
周波数で起振機を振動させ、両振動センサで受信された
振動データの周波数上で、クロススペクトル、コヒーレ
ンス等を求めて表面波の位相速度を分析、算定するよう
にデータ解析手段を形成したことを特徴とする。

さらにまた、請求項５のものにあっては、両振動センサ
で受信された鉛直、水平振動データを演算解析して測定
地盤の分散曲線を求め、これを逆解析して地盤の層構造
とその性質等の判定を行うようにデータ解析判定手段を
形成したことを特徴とする。

さらにまた、請求項６のものにあっては、解析可能な振
動データや、受信した振動データを解析して最適な表面
波振動が受信されるまで、振動の発生や、信号の増幅及
び計測解析判定を継続して自動で行うことを特徴とする
。

［作　用］ 本発明は上述のように、調査を行う地盤上に起振機を設
置すとともに、上記起振機より離れた直線上の複数点に
、振動の鉛直成分を受信する鉛直振動センサおよび水平
成分を受信する水平振動センサを同位置に対にして設置
し、起振機の振動により地盤に発生した表面波振動の鉛
直、水平成分を両振動センサにて同時に受信し、受信さ
れた鉛直、水平振動データを解析して地盤の層構造とそ
の性質等を判定するデータ解析判定手段を設けたもので
あり、表面波振動の鉛直、水平成分を一対の振動センサ
でそれぞれ検出するようになっているので、地盤の層構
造とその性質などによりいずれの振動成分が小さくなっ
ても、どちらかの振動センサ（鉛直振動センサあるいは
水平振動センサ）゛で検出された振動成分の内の大きい
方を選択して解析するか、あるいは、振動の水平成分と
鉛直成分とにより描かれる回転規跡の長軸方向の波を選
択検出して解析することができ、地盤の層構造とその性
質などの解析判定が確実かつ正確に行えるようになって
いる。

また、起振機による振動を、地盤に対して鉛直もしくは
水平方向あるいは両方向とすれば、振動モードの特定が
容易に、しかも精度良く行える。

さらにまた、両振動センサで同時に受信された鉛直、水
平振動データを分析して振動伝播による地盤土粒子の回
転規跡を描き、両振動センサにて受信された波が表面波
であることを確認する表面波確認手段をデータ解析判定
手段に設ければ、Ｐ波、Ｓ彼等起振源から発生する他の
振動波や雑振動と混同することがなく、確実に表面波を
受信して正確な解析判定ができる。

さらにまた、異なる数種の周波数で起振機を振動させ、
両振動センサで受信された振動データの周波数上で、ク
ロススペクトル、コヒーレンス等を求めて表面波の位相
速度を分析、算定するようにデータ解析手段を形成すれ
ば、位相速度の計測を地盤の浅い層から深い層へ順次進
めていくことができ、しかも、受信検出した振動成分よ
り、振動の伝播速度を求める場合において、単に信号を
受信した時間より直接時間差を求める従来方法に比べて
精度のよい計測解析が行える。さらに、複数点に設置し
た振動センサで受信した振動波が、起振機で発生させた
振動波と対応するかどうかの判定も、振動データの周波
数上で、クロススペクトル、コヒーレンス等を求めて行
っているので、混同することがなく正確に判定できる。

さらにまた、両振動センサで受信された鉛直、水平振動
データを演算解析して測定地盤の分散曲線を求め、これ
を逆解析して地盤の層構造、地質等の判定（Ｓ波速度に
基づいて判定）を行うようにデータ解析判定手段を形成
すれば、正確な地盤の層構造とその性質などの判定を行
うことができる。

さらにまた、解析可能な振動データや、受信した振動デ
ータを解析して最適な表面波振動が受信されるまで、振
動の発生や、信号の増幅及び計測解析判定を継続して自
動で行うようにすれば、リアルタイムで簡便、かつ正確
に地盤の層構造とその性質などを判定できる。

［実施例］ 第１図および第２ｒｆ！ｉは本発明一実施例を示すもの
で、調査を行う地盤の地表上に設置される起振機１は、
地盤に対して鉛直もしくは水平方向に振動し、信号発生
器（ファンクションジェネレータ）５にて発生された信
号〈周波数ｆが数Ｈｚ〜数１００Ｈｚの正弦波などの定
常波あるいはランダム波〉を電力増幅器６にて増幅した
信号にて駆動される。なお、この場合の振動には、衝撃
的な振動も含まれる。

２ａは振動（地盤を伝播した表面波）の鉛直成分を受信
する鉛直振動センサ、２ｂは振動の水平成分を受信する
水平振動センサであり、両振動センサ２ａ、２ｂは、速
度計、加速度計などにて形成され、対をなすセンサとし
て同位置（起振機１から等距離）で、直線上のＡ、Ｂ点
にそれぞれ配置されている。ここに、一対の振動センサ
２ａ。

２ｂがそれぞれ設置されるＡ、８間の距離Ｄ、起振機１
より２点Ａ、Ｂのセンタまでの距離りは、後述するよう
に、発生させる振動の周波数ｆ、地盤の種類などに応じ
て適宜選択、変更される。なお、鉛直振動センサ２ａお
よび水平振動センサ２ｂは上述のように別体のものでな
く、一体的に組み込まれたものでも良い。

７は各振動センサ２ａ、２ｂから出力される検出信号を
増幅する信号増幅器であり、増幅された検出信号はＡ／
Ｄ変換器（インターフェース〉８を介してマイクロコン
ピュータよりなるデータ解析判定手段３に入力されてい
る。

上記データ解析判定手段３は、探査用ＣＰＵ３１Ｌと、
逆解析用ＣＰＬＩ３ｂとで形成されており、探査用ＣＰ
Ｕ３ａにより信号発生器５にて発生される信号、電力増
幅器６および信号増幅器７の増幅度などがＤ／Ａ変換器
（インターフェース）９を介して制御されるようになっ
ており、信号発生器５での周波数ｆの切り替え選択、電
力増幅器３、検出増幅器６での信号の増幅度の切り替え
などを自動的に行わせることができるようにしている。

また、逆解析用ＣＰＵ３ｂにて演算された解析判定結果
は、データ解析判定手段３に内蔵されているＣＲＴにて
表示されると共に、必要に応じてプリシタ１０によりプ
リントアウトできるようになっている。

以下、実施例の動作について説明する。まず、起振機１
と、２対の鉛直ｆｉ！ｌｌセンサ２ａおよび水平振動セ
ンサ２ｂとを所定の測定位置に設置する。

ここに、起振機１と、２対の振動センサ２ａ、２ｂのセ
ンタとの間の距離りは、測定地盤の理論的に求めた表面
波の波形、回転規跡（ｆ＆述）などに近い波形を求めて
、数ｍ〜数数１０的範囲で変更する。また、２対の振動
センサ２ａ、２ｂ間の距離Ｄ　（Ａ−Ｂ点間の距離）は
、計測される表面波の波長λの変化に応じて数ｍの範囲
に設置する。

なお、数ｍ〜数数１０的範囲で変える複数の計測点に、
予め振動センサ２ａ、２ｂを対にして設置しておき、そ
れぞれの振動センサ２ａ、２ｂ出力を信号増幅器７を介
して探査用ＣＰＵ３ａに入力し、探査用ＣＰＵＢａにて
信号増幅器７を１Ｍ御して特定の計測点に設置された振
動センサ２ａ。

２ｂを選択的に取り込むことができるようにし、起振機
１と振動センサ２ａ、２ｂとの間の距離りを変えた計測
解析を自動で継続して行うようにしても良い。

次に、信号発生器２によって発生させた周波数ｆの信号
（例えば、正弦波）で一定のマスをもつ起振機１を鉛直
振動させる。この場合、周波数ｆを数Ｈｚ〜数１００Ｈ
ｚ程度の範囲で段階的に変え計測する。上記起振機１に
よる鉛直振動に代えて、水平振動で加振したり、鉛直振
動と水平振動とで加振することもあるが、この場合には
、振動モードの特定がさらに容易に行える可能性がある
とともに、他の振動モードを測定できる可能性がある。

次に一定の距離りだけ離して設置された鉛直振動センサ
２ａ及び水平振動センサ２ｂにより、それぞれの位置Ａ
、Ｂでの表面波振動の鉛直成分及び水平成分を受信する
。各点の両振動センサ２ａ。

２ｂにて同時に受信された信号は、信号増幅器７によっ
てそれぞれ増幅され、Ａ／Ｄ変換器８でアナログ量をデ
ジタル量に変換した後、探査用ＣＰＵ３ａに送られる。

上述のようにしてデータ解析判定手段３に送られた各周
波数ｆでの振動データは、探査用ＣＰＵ３ａ及び逆解析
用ＣＰＵ３ｂに蓄積され、後述の第３図に示すフローの
手順で分析、解析される。

また、計測された波形データや、分散曲線、クロススペ
クトル等分析、解析された結果は、データ解析判定手段
３のＣＲＴ上に表示されるとともに、プリンタ（Ｘ−Ｙ
プロッタを含む）１０により直ちにプリントアウトされ
る。

以上のようにして、１つの計測地点の計測が終了すれば
、起振機１と、各振動センサ−２ａ、２ｂ間の距離りを
変え、別の計測地点に移動して同様の計測動作を繰り返
して行う。

以下に計測、解析、判定動作を第３図に示すフローチャ
ートに基づいて説明する。いま、Ａ点、Ｂ点の各振動セ
ンサ２ａ、２ｂにより受信された振動の鉛直成分信号（
Ａｖ、Ｂｖ）、水平成分信号（Ａｈ、Ｂｈ）は、信号増
幅器７により増幅され、Ａ／Ｄ変換された後、解析用の
振動データとして探査用ＣＰＵ３ａに送られる（フロー
■、■、■〉　。

次に、探査用ＣＰＵ３ａでは、検出された振動波形の振
幅をチエツクし、振幅が小さく下記フローの解析におい
て精度的に不満足のものであれば、さらに信号増幅器７
の増幅度を大きくして検出信号を増幅して取り込む（フ
ロー■）６ 次に、ＦＦＴ（高速フーリエ変換による演算）を行い（
フロー■）、得られたデータの周波数上でクロススペク
トル、コヒーレンス等を求め、Ａ／Ｄ変換して取り込ん
だ振動データが、起振機１で発生させた周波数ｆに対応
するものであるかどうかをチエツク（フロー■〉し、対
応しない場合には、フロー■に戻り、別の振動データを
取り込んで上記フロー■、■を行い、起振源に対応す周
波数成分を抜き出す、この場合、振動データの取り込み
繰り返し回数は上限値が設定されており（フロー■−１
）、−足回数を行っても対応するものが得られない場合
には、周波数ｆを変更して上記の処理を行うものとする
（フロー■−１）、なお、上述のフローは、抜き出した
周波数成分の波が、レーリー波等の表面波であることを
確認するために地表面粒子運動の回転規跡の観測を行う
ものである。

次に、探査用ＣＰＵ３ａでは、抜き出した周波数成分の
２つの波、即ち、鉛直成分の波と鉛直成分の波とを第５
図に示すように合成し、ＣＲＴの画面上、もしくは、プ
リンタ１０に縦横に表示させることにより、地表面粒子
運動の回転規跡（回転方向と縦横振幅比）を描いて観測
し、受信された振動波が表面波であるかどうかの確認判
定を行う。

第６図（ａ）〜（ｄ）に示す回転規跡は、周波数ｆおよ
び距離りを変えた場合における地面に垂直な、波の伝わ
る面内での波の動きを描いたもので、レーリー波など表
面波特有のものであり、起振により発生するＰ波、Ｓ波
等他の振動伝播波にはみられない、なお、図において、
Ｒは逆回転であることを示している。この場合、後記フ
ロー■において、理論的に求めた回転規跡（第６図（ｅ
））と対比することによりレーリー波などの表面波かど
うかの判定が行われ、表面波でないと判定されれば、フ
ロー■に戻り、別の振動データを取り込んで上記フロー
■、■、■を行う。

第３図はサブルーチンｓ　ｕ　ｂ　−１，のフローチャ
ートであり、まず、フロー■にて抜き出された周波数ｆ
の振動データの位相差φの演算を行い（フロー〇−１ｙ
、次に、△Ｔ＝（φ／２π）・（１／ｆ）によりＡ、Ｂ
点の両振動センサ２ａ、２ｂに到達する波の時間差ΔＴ
を計算する（フロー■−２）、さらに、式　Ｖ＝Ｄ／△
Ｔ　により位相速度Ｖを求め（フロー■−３）、式　λ
＝Ｖ／ｆ゛により波長λが求められる（フロー〇−４）
。

次に、ある特定の周波数ｆに対してＶを測定し波長λを
計算するという操作を行い、第７図に示すような分散油
ＩＩ（位相速度Ｖ−波長λ）を求め（■−５）、分散曲
線の１点が求められる。

なお、上記■−１以下のフローにおけるＶ、λを求める
計算は、取り出した周波数ｆの振動データの水平成分（
槓）、鉛直成分（縦）より縦横比を演算して合成した回
転規跡の長軸方向の波を検出選択して行うものとし、ま
た、水平成分、鉛直成分のそれぞれについて行っても良
く、さらに、水平成分、鉛直成分のうち波形の明確なも
のを選択して行っても良い、また、このように、水平、
鉛直両成分の位相速度および複数の点の回転規跡を求め
ることにより、それぞれについて行った計算結果が一致
するかどうかの対応度を確認でき、さらに、複数の次数
の振動モードが同時に測定判別できる可能性があるため
、地盤の層構造とその性質の解析判定が確実に行える。

上述の処理を、周波数ｆを変えて繰り返すことにより（
フロー■−１）、第７図に示す分散曲線（Ｖ−λ）が得
られ、波形、分散曲線、回転規跡などデータが蓄積され
る。

以上のようにして起振機１と振動センサー２ａ、２ｂ間
の距離がＬの時の計測が終了すれば、求められた分散曲
線に対して、ハスケルの理論に基づく逆解析を行い、地
盤の層構造とその性質を判定する。

なお、水平多層構造においての分散曲線は、ハスケルの
理論により次式のように与えられる。

（：＝Ｆ（ｆ：ｈ＋、ρｌ、α富・β１・ｈ！、ρ！・
Ｃ２、β２・−−−−−−、ｈ　ｎ、ｐ　ｎ、ａ　ｎ、
βｎ）ｆ　・・・・・・周波数 ｈ＠・・・・・・第ｍ層での層厚（添字ｎは最下層〉ρ
曽・・・・・・第ｍ層での密度 α曽・・・・・・第ｍ層でのＰ波速度 β−・・・・・・第ｍ層でのＳ波速度 ■　・・・・・・変数 ！　・・・・・・測定データの数 ｉ　・・・・・・測定データの添字 Ｊ　・・・・・・変数の数 ｊ　・・・・・・変数の添字 Ｖ　・・・・・・変数のベクトル ｄＶ・・・・・・変数の補正量 Ｄ　・・・・・・変数の補正ベクトル Ｐ　・・・・・・偏微分を要素とする１行Ｊ列の行列Ｃ
・・・・・・Ｉ個の残差ベクトル 測定データ数を工、ある周波数ｆ、での測定位相速度を
Ｃ１、理論位相速度をｃ　＋＝Ｆ　（ｆ　Ｉ：・・・・
・・）とすると、次式 Ｓ＝　（ｃｏｔ−ｃｔ）　＝請ｉｎｉ＊ｕｍで示される
Ｓを最小にするようにパラメータを変化させる（最適化
〉逆解析を行うことで求められる。

次に、第７図に示すような蓄積された分散曲線、回転規
跡（軌跡の回転方向を含む〉を対比し、下記において解
析する計測分散曲線、回転規跡等データの固定を行う４
この場合、データの固定が行い難い場合には、フロー［
相］に移り測定距離りを変更する。

ここに、地盤の各層の層厚、密度、Ｖｐ（Ｐ波速度）、
Ｖｓ（Ｓ波速度）を仮定すると、仮定した地盤に対する
理論的なレーリー波分散曲線が求められ、求めた理論分
散曲線が、計測で求めた分散曲線に一致するように地盤
構造の最適化を行う逆解析プログラムの演算解析により
、層別のＳ波速度が算定される。

なお、計測で求めた分散曲線、波形５回転規跡と、上記
逆解析で求めた理論分散曲線、波形、回転規跡（理論分
散曲線を求める際に同時に求める）とを対比し、それぞ
れが近似し、正常がっ正確な計測解析であると判断され
れば、フロー〇に移り地盤の層構造とその性質の判定を
行う、一方、正常でない場合にはフロー［株］を実行す
る。

次に、距１１１Ｌを変え、振動センサ２ａ、２ｂを次の
計測地点に移動させ、上記フロー■〜■を行う、ある距
離りでの計測、計算、解析でフロー■が満足すれば、地
盤の層構造とその性質（密度、Ｐ波速度、Ｓ波速度、層
厚なと〉が判定される。

なお、第７図において、計測で求めた分散曲線は点で示
されており、上記逆解析で求めた分散曲線は実線で示さ
れている。

［発明の効果］ 本発明は上述のように、調査を行う地盤上に起振機を設
置すとともに、上記起振機より離れた直線上の複数点に
、振動の鉛直成分を受信する鉛直振動センサおよび水平
成分を受信する水平振動センサを同位置に対にして設置
し、起振機の振動により地盤に発生した表面波振動の鉛
直、水平成分を両振動センナにて同時に受信し、受信さ
れた鉛直、水平振動データを解析して地盤の層構造とそ
の性質等を判定するデータ解析判定手段を設けたもので
あり、表面波振動の鉛直、水平成分を一対の振動センサ
でそれぞれ検出するようになっているので、地盤の層構
造とその性質などによりいずれの振動成分が小さくなっ
ても、どちらかの振動センサ（鉛直振動センサあるいは
水平振動センサ）で検出された振動成分の内の大きい方
を選択して解析するか、あるいは、振動の水平成分と鉛
直成分とにより描かれる回転規跡の長軸方向の波を選択
検出して解析することができ、地盤の層構造とその性質
などの解析判定が確実かつ正確に行えるという効果があ
る。

また請求項２のように、起振機による振動を、地盤に対
して鉛直もしくは水平方向あるいは両方向とすれば、振
動モードの特定が容易に、しかも精度良く行えるという
効果がある。

さらにまた、請求項３のように、両振動センサで同時に
受信された鉛直、水平振動データを分析して振動伝播に
よる地盤土粒子の回転規跡を描き、両振動センサにて受
信された波が表面波であることを確認する表面波確認手
段をデータ解析判定手段に設ければ、Ｐ波、Ｓ彼等起振
源から発生する他の振動波や雑振動と混同することがな
く、確実に表面波を受信して正確な解析判定ができる。

しかも、振動の鉛直成分、水平成分を同時に測定するこ
とにより特定の周波数のおいて複数の次数の振動モード
を同時に測定できる可能性があり、これにより地盤の層
構造とその性質の判定精度を格段に高めることができる
おさらに、表面波の回転規跡、振動の縦横比などが理論
的に解析して求めた表面波のものと近似するかどうかの
判断をすることもできる。

さらにまた、請求項４のように、異なる数種の周波数で
起振機を振動させ、両振動センサで受信された振動デー
タの周波数上で、クロススペクトル、コヒーレンス等を
求めて表面波の位相速度を分析、算定するようにデータ
解析手段を形成すれば、位相速度の計測を地盤の浅い層
から深い層へ順次進めていくことができ、しかも、受信
検出した振動成分より、振動の伝播速度を求める場合に
おいて、単に信号を受信した時間より直接時間差を求め
る従来方法に比べて精度のよい計測解析が行えるという
効果がある。さらに、複数点に設置した振動センサで受
信した振動波が、起振機で発生させた振動波と対応する
かどうかの判定も、振動データの周波数上で、クロスス
ペクトル、コヒーレンス等を求めて行っているので、混
同することがなく正確に判定できるという効果がある。

さらにまた、請求項５のように、両振動センサで受信さ
れた鉛直、水平振動データを演算解析して測定地盤の分
散曲線を求め、これを逆解析して地盤の層構造、地質等
の判定（Ｓ波速度に基づいて判定〉を行うようにデータ
解析判定手段を形成すれば、正確な地盤の層構造とその
性質の判定を行うことができるという効果がある。

さらにまた、請求項６のように、解析可能な振動データ
や、受信した振動データを解析して最適な表面波振動が
受信されるまで、振動の発生や、信号の増幅及び計測解
析判定を継続して自動で行うようにすれば、リアルタイ
ムで簡便、かつ正確に地盤の層構造とその性質を判定で
きるという効果がある。

なお、計測で求めた分散曲線、波形、回転規跡と、上述
の逆解析で求めた理論分散曲線、波形、回転規跡とを対
比し、それぞれを近似して行うようにすれば、地盤の特
性を正常かつ正確に計測解析できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例を示す概略構成図、第２図は同
上のブロック回路図、第３図乃至第７図は同上の動作説
明図、第８図は従来例の概略構成図である。 １は起振機、２ａは鉛直振動センサ、２ｂは水平振動セ
ンサ、３はデータ解析判定手段である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）調査を行う地盤上に起振機を設置するとともに、
   上記起振機より離れた直線上の複数点に、振動の鉛直成
   分を受信する鉛直振動センサおよび水平成分を受信する
   水平振動センサを同位置に対にして設置し、起振機の振
   動により地盤に発生した表面波振動の鉛直、水平成分を
   両振動センサにて同時に受信し、受信された鉛直、水平
   振動データを解析して地盤の層構造とその性質等を判定
   するデータ解析判定手段を設けたことを特徴とする地盤
   の計測解析判定システム。
2. （２）起振機による振動が、地盤に対して鉛直もしくは
   水平方向あるいは両方向であることを特徴とする請求項
   １記載の地盤の計測解析判定システム。
3. （３）両振動センサで同時に受信された鉛直、水平振動
   データを分析して振動伝播による地盤土粒子の回転規跡
   を描き、両振動センサにて受信された波が表面波である
   ことを確認する表面波確認手段をデータ解析判定手段に
   設けたことを特徴とする請求項１および２記載の地盤の
   計測解析判定システム。
4. （４）異なる数種の周波数で起振機を振動させ、両振動
   センサで受信された振動データの周波数上で、クロスス
   ペクトル、コヒーレンス等を求めて表面波の位相速度を
   分析、算定するようにデータ解析手段を形成したことを
   特徴とする請求項１乃至３記載の地盤の計測解析判定シ
   ステム。
5. （５）両振動センサで受信された鉛直、水平振動データ
   を演算解析して測定地盤の分散曲線を求め、これを逆解
   析して地盤の層構造とその性質等の判定を行うようにデ
   ータ解析判定手段を形成したことを特徴とする請求項１
   乃至４項記載の地盤の計測解析判定システム。
6. （６）解析可能な振動データや、受信した振動データを
   解析して最適な表面波振動が受信されるまで、振動の発
   生や、信号の増幅及び計測解析判定を継続して自動で行
   うことを特徴とする請求項１乃至５記載の地盤の計測解
   析判定システム。