JPH11160448A - 坑井内人工震源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 短時間にエネルギーを放出するインパルス型
ではなく、小さい振動を長時間発生して、伝播距離を大
きくすることが可能で、かつ坑壁を傷めることなく繰り
返し使用することができ、都市部など周辺のノイズが大
きい場所でも使用できる坑井内人工震源装置を提供す
る。 【構成】 坑井内震源本体（１）、ケーブル（１０）、
地上制御部（１７）から構成され、圧着用の液圧クラン
プ装置（３）で本体（１）を坑壁（１２）ヘクランプし
た状態で、制御部（１７）の加震信号発生装置（１６）
で作られた基準信号と同等の波形の振動を、坑壁に対し
水平または上下方向に発生可能であることを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、弾性波トモグラフィ探
査など坑井を用いる物理探査用の人工震源に関し、地盤
の物理的性質、例として図１の説明図に示すように２本
の坑井２０、２１を用いてその間の地震波速度等を精密
に調べるために使用されるものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、坑井内人工震源装置としては、ダ
イナマイト、エアガンなど瞬間的に大きなエネルギーを
放出して坑壁に衝撃を与えることにより単発の振動を起
こす装置が使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記のダイナマ
イトなどによる震源には次のような欠点がある。 （イ）伝播距離を大きくするため震源のエネルギーを大
きくしなければならないので、坑壁を傷めたり、繰り返
し使用することができない。 （ロ）都市部など周辺のノイズが大きい場所では使えな
い。 （ハ）爆薬などの使用の危険性や、これらの危険物を取
り扱うための許認可に時間がかかる。 本発明は、これらの欠点を考慮してなされたものであ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本願では、短時間にエネルギーを放出するインパル
ス型ではなく、予め設計した任意の波形を持つ微小振動
を長時間発生する振動機構と、この微小振動の坑壁への
振動伝達効率を上げるため該振動機構を坑壁に圧着させ
る圧着機構とを備えており、その振動機構では振動の様
式が、坑壁へ圧着させた振動機構内の振動子により坑壁
をその面に垂直な方向に振動させるものと、該振動機構
の別の振動子により坑壁を坑壁方向に上下に振動させる
ものの２種類の振動を可能とする構成である。

【０００５】

【作用】本発明による人工震源装置では、まず坑井内の
ある深度で圧着機構により振動子を内包した振動機構を
坑壁へ圧着させる。坑壁面に対し垂直な方向の振動の場
合（以下では水平加震と称す）、振動機構内の振動子が
振動し、坑壁に微小の振動を与える。また、坑壁の上下
方向の振動様式（以下では上下加震と称す）では、振動
機構に備えられた別の振動子により坑壁に圧着された振
動機構から坑壁に対し上下方向の微小の振動を与える。
この２つの振動は、発生する縦波、横波の出力が受振の
方向により変化する。水平加震では縦波の成分が大き
く、また上下加震では横波の成分が大きい特徴がある。
これらは使用する用途や地質条件により使い分けること
により最適な振動が得られる。

【０００６】

【実施例】以下、図２を用いて本発明の実施例について
説明する。本発明による人工震源装置は、坑井内震源本
体１、ケーブル１０、地上制御部１７から構成される。
坑井内震源本体１は、水平加震用振動子２を内包した液
圧クランプ装置３などを含むユニットとそれに接続治具
１３で取り付けられた上下加震用振動子４、及び慣性マ
スとしての上下加震用慣性ウェイト１１などから構成さ
れる。

【０００７】振動の発震は、次のようにして行われる。
まず水平加震用振動子２を内包した液圧クランプ装置３
をポンプ７からの液圧を切換弁５で切り換えることによ
り外側へ押し出し、発震用坑井２０の坑壁１２へ圧着さ
せる。この時の制御はケーブル１０に含まれる信号線９
を通じて地上制御部１７内の液圧制御装置１４により行
われる。液圧クランプ装置３で本体１を坑壁１２ヘクラ
ンプした状態で水平または上下方向の振動を次のように
して発生させる。水平加震用振動子２は水平方向に振動
して坑壁１２をその面に対し垂直に押す方向に応力を作
用させるものであり、また上下加震用振動子４はその下
に接続治具１３を介して吊り下げられた上下加震用慣性
ウェイト１１を振動させ、その反力により液圧クランプ
装置３を介して坑壁１２を上下に振動させるものであ
る。

【０００８】これらの振動子は、信号線９により振動子
駆動用増幅器装置１５と電気的に接続されており、加震
信号発生装置１６で作られた基準信号と同等の波形の振
動を発生させるものである。なおこの基準信号は後述の
相互相関処理で使用されるものであり、この震源と時間
的に同期して作動するデータ収録装置１８へ送出され
る。

【０００９】図３は、本願の人工震源装置により振動さ
せた場合に、図１で示した別のボーリング孔２１の坑井
内地震計１９からのデータをデータ収録装置１８で記録
し、そのデータから相互相関処理による波形変換処理を
行う概念を示した説明図である。図３の横軸は時間を示
しており、時刻０において、図３の（Ａ）に示すような
ある時間に亘り振動する波形を発生させる。この時、図
３の（Ｂ）における（１）から（５）に示す時刻にある
反射係数をもつ反射面を仮定すると、それらから図３の
（Ｃ）から（Ｇ）に示す波形が図３の（Ａ）の振動に対
してそれぞれ生成される。これらは、重ね合せにより図
３の（Ｈ）の波形となる。図３の（Ａ）と（Ｈ）の相互
相関処理により図３の（Ｉ）の波形が得られる。この図
３の（Ｉ）は従来の高いインパルスによる振動を発生さ
せた場合と同じものであり、よって本発明の震源装置の
振動により、高いインパルスを発生させた場合と等価の
結果が得られたことを示すものである。

【００１０】また上記実施例では、理解を容易にするた
めに一つの振動機構及び圧着機構により説明したが、よ
り圧着性を増すため複数の振動機構及び圧着機構を備え
て、坑井内の異なる方向や場所の坑壁にこの振動機構を
それぞれ圧着して作動させてもよい。また振動機構と圧
着機構はそれぞれ対になっていてもよいし、また一つの
振動機構に対し複数の圧着機構を備えていても、さらに
その逆でもよい。

【００１１】

【発明の効果】本装置では、単位時間当たり発生する振
動が小さいため坑壁を傷めることがなく、繰り返し振動
を発生させることが可能であり、また発生する人工地震
は波形の再現性がよいため、繰り返し同じ振動を発生さ
せ、それらを足し合わせることで、ノイズの大きい所で
も伝播距離を延ばすことができる。坑壁に対し、垂直、
平行の２種類の振動が発生できるため、弾性波を用いる
探査で必要なＰ波とＳ波を有効に発生させることができ
る。加震信号発生器により任意の波形を出力できるた
め、調査地盤の特性に合わせて周波数帯域を変えること
ができるので、広い範囲の用途に使用することが可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】坑井内人工震源を用いて実施される坑井間地震
探査の概念を示した説明図。

【図２】本発明による坑井内人工震源の構造、配置を示
す概略図。

【図３】相互相関処理による波形変換処理の概念を示し
た説明図。

【符号の説明】

１ 坑井内震源本体 ２ 水平加震用振動子 ３ 液圧クランプ装置 ４ 上下加震用振動子 ５ 切換弁 ６ 作動流体タンク ７ ポンプ ８ 加圧流体制御回路 ９ 信号線 １０ ケーブル １１ 上下加震用慣性ウェイト １２ 坑壁 １３ 接続治具 １４ 液圧制御装置 １５ 振動子駆動用増幅器 １６ 加震信号発生装置 １７ 地上制御部 １８ データ収録装置 １９ 地震計

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地中に掘削したボーリング孔の中へ地表
   からつり下げて使用する坑井内人工震源装置において、
   あらかじめ設計した任意の波形を持つ微小振動を長時間
   発生する振動機構と、この微小振動のボーリング孔の坑
   壁への振動伝達効率を上げるため圧力生成機構を有して
   該振動機構を坑壁に圧着させる圧着機構とを備え、その
   振動機構の振動の様式が、坑壁へ圧着させた振動機構内
   の振動子により坑壁をその面に垂直な方向に振動させる
   ものと、該振動機構の別の振動子により坑壁を坑壁方向
   に上下に振動させるものの２種類の振動が可能であるこ
   とを特徴とする坑井内人工震源装置。
2. 【請求項２】 請求項１の人工震源装置において、前記
   圧着機構が該振動機構の振動子を含んだユニットを坑壁
   に圧着しその振動子の振動により水平方向の振動を与
   え、また振動機構の慣性マスを前記別の振動子により上
   下に振動させることにより、この坑壁に圧着されたユニ
   ットを介して坑壁を坑壁方向に上下に振動させることを
   特徴とする人工震源装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の人工震源装置
   において、前記振動機構と圧着機構を一組としたユニッ
   トが複数備えられ、それぞれ坑壁内の異なる箇所へ各振
   動機構を圧着することを特徴とする人工震源装置。