(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
堤体の表面または内部の少なくとも２箇所に地震計を設置して各地震計により前記堤体の下方に位置する地盤からの振動による振動波形を継続的に記録するとともに、前記設置した地震計の内で選択した２箇所に設置した地震計により測定された振動波形に関する逆重畳を変数とする関数を算出し、算出した一連の関数による波形について、その走時を読み取ることによって得られる区間伝播時間および振幅を読み取ることによって得られる区間減衰量についてそれぞれ区間距離を考慮して算出した区間毎伝播速度または区間毎減衰特性の少なくとも１つに、堤体内の地震波であるＰ波またはＳ波の直接波、または反射波についての地震波伝播現象を反映させて評価した地震波伝播特性から堤体内の構造を診断することを特徴とする地震計を用いた堤体の診断方法。
【請求項２】
前記地震計により連続的に測定された振動波形に関する逆重畳を変数とする関数を算出する際に、一定期間ごとに繰り返し逆重畳を変数とする関数を算出し、それらの時系列の対比によって堤体内の地震波伝播の状況を評価して堤体内の構造を経年変化として診断することを特徴とする請求項１記載の地震計を用いた堤体の診断方法。
【請求項３】
前記地震計により連続的に測定された波形記録から逆重畳を変数とする関数を算出する際の波形記録が、継続的な振動観測記録から地震発生時のみを抽出して用いることを特徴とする請求項１または２記載の地震計を用いた堤体の診断方法。
【請求項４】
前記地震計により連続的に測定された波形記録から逆重畳を変数とする関数を算出する際の波形記録が、継続的な振動観測記録から地震発生時のものを除去し、除去された波形を用いることを特徴とする請求項１，２または３記載の地震計を用いた堤体の診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ため池、ダムなどの堰堤および堤防などの堤体の診断方法、特に堤体の表面または内部に設置した地震計により測定した振動波形を用いた診断方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、震源装置から発生する弾性波を地表面、地下の坑井内壁、人工構造物などから内部に伝播させて、地下地層、構造物から反射あるいは屈折して戻ってくる波を測定し、地下や構造物探査を行う地震探査法が知られている。
【０００３】
ところで、前記地震探査は、地下深部までの地質構造情報を高精度で取得することができるため多く用いられているが、地震探査でのエネルギー源である震源は、爆薬、機械的震源、電気放電的震源、熱力学的震源、空気放出震源、微量爆薬震源などの制御振動（人工振動）が必要であり、ボーリング調査や爆薬、起振機に経費が嵩むという問題がある。
【０００４】
また、従来の地震探査法は、垂直に入射してくる地震波が地層境界で反射してくるまでの時間や振幅を用いて、地震波の速度や密度分布の状態を求めるものであり、ビルなどについては容易且つ確実に適用可能であるが、ため池、ダムなどの堰堤および堤防などの堤体は断面が山形、即ち、下方へと末広がりの形状であり適用が困難であるという問題もある。
【０００５】
そこで、常時微動や自然の地震波などを観測して地盤の地層構造の探査を行う地盤探査方法が例えば特開平１１−９４９４８号公報、特開２００６−２７５９１４号公報、特開２０１１−２４２２３１号公報などに提示されている。
【０００６】
しかしながら、前記特開平１１−９４９４８号公報、特開２００６−２７５９１４号公報などに提示されている常時微動や自然の地震波などを観測して地盤の地層構造の探査を行う地盤探査方法は、地表配置した受振器により速度波を観測し、常時微動や地震波等の水平方向の主構成成分を剪断波と見なして、前記剪断波の上昇波と下降波の重なった前記速度波から剪断歪の実効値に相当する量の地表からの深さ分布を測定することにより地盤の地層構造の探査を行うことを特徴とするもの、または地表に配置した異なる二地点に配置した受振器で同時刻に測定し、それらの測定データの波形について相互相関処理を行うことにより一方を震源に他方を受振点とした場合の波形を合成して作成した擬似反射波の合成ショット記録に所定の処理を加えて統合し、測定区域における地下構造の可視化データを合成するように地表の微動を観測して表層地盤の地震動増幅特性を予測する評価方法に関するものである。
【０００７】
従って、ため池、ダムなどの堰堤および堤防などの堤体のように、地震波の反射強度と地下の密度構造が対応しない場合、浅部の強反射層によりそこより地下深部に地震波が到達しにくい場合、或いは密度変化が緩やかな場合などには適用ができないか適用しにくい。
【０００８】
前記特開２０１１−２４２２３１号公報に提示されている常時微動や自然の地震波などを観測して地盤の地層構造の探査を行う地盤探査方法は、深さ方向の探査も可能であるが、探査機器位置情報、地形情報、反射断面の情報、地震波屈折法の情報、総合化測定データ群の情報とから、地中の地震波速度の水平・深さ方向の分布を示す地震波速度構造モデルの第一段階と、密度と地震波速度の間の最適関係式を用いて初期密度構造モデルの第二段階と、計算重力ベクトル値と、観測重力ベクトル値とを比較し、修正密度構造モデルの第三段階と、計算重力テンソル値と観測から得られる観測重力テンソル値とを比較し、最適密度構造モデルの第四段階と、前記最適密度構造モデルを地震波速度構造モデルに変換し、前記第一段階から第四段階を繰り返し、理論地震波屈折波、理論地震波広角反射波、理論地震波反射断面を作成し、所定の収束条件を満たす最適密度構造を推定密度構造として出力する第五段階と、を有するものであり、複雑な解析が必要であり、推定部分が多いという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−９４９４８号公報
【特許文献２】特開２００６−２７５９１４号公報
【特許文献３】特開２０１１−２４２２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、ため池、ダムなどの堰堤および堤防などの堤体表面または内部に設置した地震計により測定した振動波形を用いて堤体の構造を容易且つ確実に診断する方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するためになされた本願の第１の発明である地震計を用いた堤体の診断方法は、堤体の表面または内部の少なくとも２箇所に地震計を設置して各地震計により前記堤体の下方に位置する地盤からの振動による振動波形を継続的に記録するとともに、前記設置した地震計の内で選択した２箇所に設置した地震計により測定された振動波形に関する逆重畳を変数とする関数を算出し、算出した一連の関数による波形について、その走時を読み取ることによって得られる区間伝播時間および振幅を読み取ることによって得られる区間減衰量についてそれぞれ区間距離を考慮して算出した区間毎伝播速度または区間毎減衰特性の少なくとも１つに、堤体内の地震波であるＰ波またはＳ波の直接波、または反射波についての地震波伝播現象を反映させて評価した地震波伝播特性から堤体内の構造を診断することを特徴とする。
【００１２】
本発明は、図１に示すように堤体Ｄｂや周辺の地盤Ｇｄにおける地震波伝播の状況を把握できるように堤体Ｄｂの内部や地盤Ｇｄにおいて既設のボーリング観測孔（または新規設置する調査ボーリング孔など）Ｈに地震計Ｓを設置し、または設置してある地震計Ｓのうち、図２に示すように２箇所の地震計Ｓ1，Ｓ2を選択して各地震計Ｓ1，Ｓ2により振動波形Ｕ1，Ｕ2を継続的に記録するとともに、その振動波形Ｕ1，Ｕ2に関する逆重畳を次の式（１）のように算出する。
【００１３】
【数１】
0005636585.tif 000002
【００１４】
ここでＵ1，Ｕ2は選択した２箇所の地震計Ｓ1，Ｓ2における振動波形である。また＊は重畳積分を意味し Ｃ＝Ａ＊Ｂなる関係があるとき、Ａ＝Ｃ＊Ｂ-1と表わすものとする。すなわちＡはＣとＢの逆重畳積分を意味し、前記式（１）のＤは各地震計Ｓ1，Ｓ2により振動波形Ｕ1，Ｕ2の逆重畳を意味する。
【００１５】
そして、図２に示したように、地盤Ｇｄでの震源Ｅの震源波形をＵSとすると各地震計Ｓ1，Ｓ2による振動波形Ｕ1，Ｕ2はそれぞれ次の式（２）のように表現できる。
【００１６】
【数２】
0005636585.tif 000003
【００１７】
ここで、Ｇ1,S，Ｇ2,Sは震源Ｅから各地震計Ｓ1，Ｓ2による振動波形Ｕ1，Ｕ2それぞれの観測点までのグリーン関数である。これを前記式（１）に代入すると次の式（３）となる。
【００１８】
【数３】
0005636585.tif 000004
【００１９】
振動波形Ｕ1，Ｕ2に関する逆重畳Ｄは震源波形に依存せず、震源の位置から観測点までの経路の力学特性にのみ依存する。
【００２０】
次に、図３に示したように、震源Ｅから堤体Ｄｂ内の地震波の入射が、平面波の入射波と表現できるものと仮定する。実際に、堤体のような土木構造物が立地する基礎地盤では、一般的に深層の地震基盤よりも地震波の伝播速度が遅く、地震波が基盤からほぼ鉛直方向に入射する場合が多い。また実際に堤体の耐震性評価等においても同様な仮定がなされる場合が多い。よって仮定を満たす状況があるものとする。
【００２１】
図３に示すように、この堤体Ｄｂに入射する平面波を規定できる平面Ｂが存在するものとすると、平面Ｂから堤体Ｄｂに向かう進行波をＵB+として、次の式（４）として表現することができる。
【００２２】
【数４】
0005636585.tif 000005
【００２３】
そして、前記式（４）を前記式（１）に代入して逆重畳を算出すると次の式（５）となる。
【００２４】
【数５】
0005636585.tif 000006
【００２５】
ここでＧ1,B，Ｇ2,Bは平面ＢにおけるＵB+に対する地震計Ｓ1，Ｓ2による振動波形Ｕ1，Ｕ2の応答関数である。ここでＵB+は次の式（６）として表現することができる。
【００２６】
【数６】
0005636585.tif 000007
【００２７】
地震計により観測された振動波形そのものは震源の位置に依存するものであるが、前記式（４）の振動波形Ｕ1，Ｕ2に関する逆重畳については、震源波形および震源の位置には依存せず、平面Ｂから観測点までの地震波の伝播経路および周辺の地盤Ｇｄや堤体Ｄｂ内の力学特性のみに依存することになる。
【００２８】
また、平面Ｂを堤体Ｄｂと地盤Ｇｄの境界Ｚ0の面に設定できる場合には、前記式（５）の逆重畳Ｄは堤体Ｄｂ内部の構造と力学特性にのみに依存し、震源波形および位置には依存しない堤体固有のものとなる。
【００２９】
実際の観測においては、入射波ＵB+に関して、想定した仮定を満たさない場合もあり、また風や人為的な要因によるノイズを含む場合もある。よって算出した一連の逆重畳Ｄについて、より安定的で再現性のある波形を求めるために、平均化処理や平滑化処理、またフィルター処理や正規化処理などによる波形処理が必要である。また基盤における計測波形等、基準となる波形の自己相関を重畳あるいは逆重畳させることも安定化には有効である。逆重畳Ｄに前記波形処理を施した結果として得られるＤ＾について、逆重畳Ｄに関する関数と見なして次の式（７）のように表現する。
【００３０】
【数７】
0005636585.tif 000008
【００３１】
このように、Ｄ＾は、逆重畳Ｄを変数とする関数Ｆによって算出された結果であり、その結果が震源Ｅに依存せず、堤体Ｄｂ内および地盤Ｇｄに固有なものとなるよう安定的な結果を出すように処理を行なうものであり、Ｄ＾もまた観測点間の非地震時の微小振動の波形を継続的に記録するとともに伝播経路および周辺の地震波伝播特性などの地震波伝播状況を表すものとなる。そこでＤ＾の波形に関してピーク等の特徴的な波形形状を元に、地震波伝播経路および周辺における地震波のＰ波またはＳ波の直接波、または反射波についての堤体内の地震波伝播の状況を評価することによって、その構造や力学特性を評価、推定することができる。
【００３２】
また、前記本願の第１の本発明において、前記地震計により連続的に測定された振動波形に関する逆重畳を変数とする関数を算出する際に、一定期間ごとに繰り返し逆重畳を変数とする関数を算出し、それらの時系列の対比によって堤体内の地震波伝播の状況を評価して堤体内の構造を経年変化として診断することにより、堤体内の構造を診断することができる（第２発明）。
【００３３】
前記発明１を繰り返し適用し、その結果について対比を行ない、Ｄ＾に時系列変化が認められた場合は、Ｄ＾については震源に依存しない堤体および周辺地盤の構造や力学特性を表すものであることから、それらの経時変化を反映した結果と考えられる。よって堤体の構造や力学特性の変化の監視を行なうことができる。
【００３４】
さらに、第１発明において、前記地震計により連続的に測定された波形記録から逆重畳を変数とする関数を算出する際の波形記録が、継続的な振動観測記録から地震発生時のみを抽出して用いることも可能である（第３発明）。
【００３５】
継続的な振動観測記録から、その振動強度に閾値を設けたり、Hi-net等の公的機関が発表した地震に関する情報を元にして、地震発生時における波形の逆重畳を抽出することによって、効率的に地震波伝播特性を評価することができる。特に強震時の記録を用いた場合は、地震動の強度に対する地震波伝播特性の依存性を把握することができる。またコーダ波等の微小で強度や振動特性に類似性のある振動に注目し、繰り返し発生する地震の波形に適用することによって、堤体の経過時変化の監視に適用することができる。
【００３６】
さらにまた、前記第１発明において、前記地震計により連続的に測定された波形記録から逆重畳を変数とする関数を算出する際の波形記録が、継続的な振動観測記録から地震発生時のものを除去し、除去された波形を用いることも可能である（第４発明）。
【００３７】
前記第３発明において、地震発生時の波形以外の波形は、常時微動による微小な振動と考えられる。このような振動は微小であるためノイズの影響も受け易く、また特定方向の定常的な震源ではないことから、逆重畳により算出された波形は不安定なものとなる可能性があるが、長時間データの取得とそれによる平均化処理により、再現性のある結果を得る事ができる。その結果得られた波形を、地震発生時の振動から得られたものとの比較と対比を行なうことによって、地震波伝播特性として解釈することができる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明は、ため池、ダムなどの堰堤および堤防などの堤体表面または内部に設置した地震計により測定した振動波形を用いて堤体の構造を容易且つ確実に診断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明を実施するための堤体・地盤内の地震計配置例を示す概略図
【図２】震源と地盤・堤体内での地震波伝播経路を示す
【図３】堤体への地震波伝播過程を示す
【図４】（ａ）は地震計配置図、（ｂ）は（ａ）に示した地震計Ａ,Ｂ,Ｃの地震計の振動計測波計、（ｃ）は（ｂ）に示した振動波形の拡大図、（ｄ）は（ｂ）の振動波形についての逆重畳波形の算出結果
【図５】重複反射も含めた堤体での地震波伝播過程を示す
【図６】コーダ波から抽出した地震波伝播過程の強震前後での変化を示す
【図７】地震強度と地震波伝播速度の関係図
【図８】地震発生時の振動波形から評価した地震波伝播速度の経時変化を示す関係図
【図９】地震発生時以外の常時微動振動記録からの評価による地震波伝播速度の経時変化を示す関係図
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
次に、図面を参照して本発明の実施の形態を以下に説明する。
【００４１】
図４（ａ）は本発明の好ましい実施の形態を示す地震計配置状況を示すものであり、堤体Ｄｂの断面において、中央部に鉛直に堤体Ｄｂ頂面から底面まで３点の地震計を設置したものである。
【００４２】
そして、図４（ｂ）〜（ｄ）については、図４（ａ）における地震計の配置の場合に、実際に観測される振動波形と、それに逆重畳を算出した結果の波形を示している。尚、図面は実際の調査実験結果を参照しながら作成した概念図である。
【００４３】
図４（ｂ）において、３つの地震計の地震時の振動波形ＵAS，ＵBS，ＵCSをＵASで逆重畳積分を行なったものが図４（ｄ）のＤAS〜ＤCSである。また図４（ｃ）における非地震時の微小振動波形ＵAN〜ＵCNをＵANで逆重畳積分を行なったものが図４（ｄ）のＤAN〜ＤCNである。なお非地震時の微小振動波形については平均化処理を実施した。
【００４４】
地震時の振動波形からの逆重畳と非地震時の微小振動波形からの逆重畳とで共通して見られる波形の形状として、下方から上方へと時間遅れが生じる方向で推移するピークが確認できる。本特許はこのように逆重畳積分と算出された特徴的な波形形状を、堤体内での地震波伝播の状況を表す特性とみなして堤体内の構造や力学特性を診断するものである。
【００４５】
逆重畳によって算出された特徴的な波形形状を解釈するために、堤体内における地震波伝播過程について想定を行なう。図５に示したように、基礎地盤から堤体内に地震波は鉛直に入射し、また堤体内においても地震波の伝播は鉛直方向に伝播するものと想定する。
【００４６】
このとき地震計１の水平の平面Ｚ1を通過する地震波の上方進行波をＵ1+、下方進行波をＵ1-とし、同様に地震計２についてＵ2+,Ｕ2-とする。このときそれぞれの関係について、次の式（８）であらわすことができる。
【００４７】
【数８】
0005636585.tif 000009
【００４８】
ここでＧ1,1-+,Ｇ2,2-+はＵ1+とＵ1-、Ｕ2+とＵ2-それぞれの対応関係を示す応答関数とする。またＧ2,1+，ＧC,2+は上方進行波のそれぞれ平面Ｚ1から平面Ｚ2まで、平面Ｚ2から堤頂を含む平面ＺCまでの応答関数であり、またＧ2,C-，Ｇ1,2-は下方進行波のそれぞれ平面ＺCから平面Ｚ2まで、平面Ｚ2から平面Ｚ1までの応答関数でありｒは平面ＺCでの反射係数を表す。また、次の式（９）のように表すと、各観測点での振動波形は上方進行波と下方進行波の和となることから次の式（１０）、式（１１）に示したように観測点での振動波形は上方進行波と下方進行波の和となる。
【００４９】
【数９】
0005636585.tif 000010
【００５０】
【数１０】
0005636585.tif 000011
【００５１】
【数１１】
0005636585.tif 000012
【００５２】
ここで前記式（１１）は逆重畳の定義より、次の式（１２）となり、また式（１３）のように表現できるので、次の式（１４）となり逆重畳については式（１５）となる。
【００５３】
【数１２】
0005636585.tif 000013
【００５４】
【数１３】
0005636585.tif 000014
【００５５】
【数１４】
0005636585.tif 000015
【００５６】
また、前記式（１４）について逆重畳Ｕ2＊Ｕ1-1については次の式（１５）に示したように入射波に依存しない、堤体内の構造と力学特性のみに依存する関数で構成されたものとなる。
【００５７】
【数１５】
0005636585.tif 000016
【００５８】
ここで、ｒＧ11は平面Ｚ1における上方進行波が堤頂Ｃで反射し下方進行波となって再び平面Ｚ1を通過するまでの応答関数であり、減衰等の影響によって下方進行波は上方進行波よりも小さいものになる。よってこの影響が小さいもの、すなわち１＋ｒＧ11≒１とすると次の式（１６）となる。
【００５９】
【数１６】
0005636585.tif 000017
【００６０】
前記式（１６）の第一項は平面Ｚ1から平面Ｚ2までの上方進行波の応答関数を表し、第二項はそのＺ2を通過した上方進行波が堤頂Ｃにて反射し一往復して再び下方進行波となってＺ2を通過するときの応答を表すものである。このことから第二項は明らかに第一項よりも遅い時間にあらわれ、逆重畳Ｕ2＊Ｕ1-1の最も早い時間にあらわれる波形は平面Ｚ1から平面Ｚ2までの上方進行波の応答関数を表すことがわかる。
【００６１】
一方で前記式（１５）の内で、１＋ｒＧ11について次の式（１７）のようにテイラー展開できるものとすると、次の式（１８）となる。
【００６２】
【数１７】
0005636585.tif 000018
【００６３】
【数１８】
0005636585.tif 000019
【００６４】
前記式（１８）において、第一項、第二項は前と同様であり、第三項は平面Ｚ1からの上方進行波が堤頂Ｃで反射し１往復した後の波が平面Ｚ1において反射してさらに平面Ｚ2に入射したときの応答とみなすことができ、以下第四項以降もさらに往復した後の波が入射したものと考えられる。よって逆重畳Ｕ2＊Ｕ1-1は平面Ｚ1より上方の堤体内部の構造および力学特性にのみ依存するものであり、またそれは平面Ｚ1から平面Ｚ2への上方進行波と、堤頂Ｃと平面Ｚ1間で形成される多重反射による応答を表すものとなる。
【００６５】
以上のことから逆重畳で算出された結果については、その平面Ｚ1にインパルス入力を仮想的に起振したときの応答があらわれるものと考えられ、その波形についてはまず始めに上方進行波の影響があらわれ、次に堤頂Ｃ付近での反射波の影響があらわれ、その後に再び平面Ｚ1で全反射した影響が現れる。それ以降は堤頂Ｃと平面Ｚ1での重複反射に相当する波の影響が現れる。
【００６６】
また、平面Ｚ2が堤頂Ｃを含む平面ＺCに一致するとき、１＋ｒＧ22＝１、Ｇ2,1+＝ＧC,1+となることから逆重畳Ｕ2＊Ｕ1-1は次の式（１９）となり、平面Ｚ1と堤頂Ｃの間の上方進行波およびその後の重複反射の応答を示すものとなっている。
【００６７】
【数１９】
0005636585.tif 000020
【００６８】
以上のように解釈することにより、図４（ｄ）におけるピークの推移は地震波伝播の推移をあらわすものと考えられ、そのピーク時間を読み取ることによって、その時間差から地震波の区間伝播時間を求めることができ、その伝播距離を考慮することによって区間伝播速度を算出することができる。またそのピークの波高差から区間減衰量を求めることができ、伝播距離を考慮することによって区間毎の減衰特性を評価することができる。
【００６９】
ここで、基盤と堤頂間の逆重畳Ｕ2＊Ｕ1-1の重複反射部分も含めた波形を図６に示した。図６については４００Ｇａｌ程度以上の強い地震による強振動を受けた後の波形も破線で示した。強振動を受ける前の上方進行波に相当する１番目のピークの伝播時間をＴ0とし、強震動を受けた後にそのピークが伝播時間Ｔ0’に変化したとすると、図よりＴ0’がＴ0よりも遅延していることが分かる。これは強振動による繰り返し載荷によって剛性が低下したため地震波伝播速度が低下したことによるものである。後続のピークについて順にＴ1’, Ｔ2’…とすると、それらも同様に遅延していることがわかる。これはこれらが重複反射に相当することを意味する。
【００７０】
従って、このピーク間のピーク高さの減少量を１往復間の地震波伝播強度の減衰をあらわすものと考えると、地震前後の波形の横軸をそれぞれの初動ピークＴ0,Ｔ0’で正規化し、両者の減衰特性を比較すると、地震後の方が波高が低く、より減衰が増加していることがわかる。
【００７１】
以上のように、逆重畳によって抽出された結果について、ピーク等の特徴的な波形形状に関して、地震波伝播の状況という物理的な解釈を加える事によって、地震波の伝播速度や減衰に関する情報を得ることができる。実際の堤体構造物は複雑な構造を持つ場合もあるが、有限要素法等の数値解析技術を適用することによって、その解釈を行なうとともに両者の結果の整合性をもたせることによって、堤体内の構造や物性の予測を行なうことが可能である。
【００７２】
よって、以上の方法を大規模地震を含めた地震波形に適用することによって、地震の強度による地震波伝播特性の変化を評価することができる。
【００７３】
図７は様々な最大加速度の地震波形に対して、地震波伝播速度がどのように変化するかを示したものである。地震波伝播速度は前述の初動ピークの時間Ｔ0を地震計間の地震波伝播時間とみなして、地震計間の距離をそれで除することによって求めたものであり、図７においては剛性に相当する速度の２乗値を算出するとともに、微小振動時の伝播速度の２乗値で除することにより正規化した値、すなわち見かけ上の剛性比で示した。この図から加速度が大きくなるにつれて、見かけ上剛性比、すなわち地震波伝播速度は低下していることがわかる。これは堤体の剛性の非線形性を反映したものである。このような特性を従来提案された近似式と比較することによってその特性や定量的なパラメータを評価することができる。
【００７４】
繰り返し発生する通常地震や、大規模地震およびその後に頻発する余震動等に反復的に適用することによって、地震波伝播特性の時系列変化を追跡することができる。図７に示したように地震波伝播特性はその地震波の強度にも依存する。この影響を除去するために地震のコーダ波に注目する。Ｓコーダ波のエンベロープの減衰の仕方は、震央距離や震源の強度の依存しないことが知られており、よってコーダ波に注目することによって、ある一定の強度における地震波伝播特性を評価することができる。
【００７５】
また、コーダ波は震源から到来する波群ではなく、その到来方向はかなり広い角度から到来するものである。よって平均化処理によって震源の不確実性の影響はキャンセルされるものと考える。よってコーダ波に対して逆重畳を求め、またその平均値を求めることによって、震源や地震強度に依存しない安定した地震波伝播特性を評価することができる。また繰り返す地震に適用することによって、図８に示したように地震波伝播特性が強震動の前後でどのように変化するか等を評価することができる。
【００７６】
さらに、図４（ｄ）の波線に示したように常時微動のような非地震時の微小な振動についても同様に逆重畳を算出することができる。微小振動と地震時の振動は、閾値を設けて区分したり、Hi-net等の高感度地震観測網による情報等との対比することよって、区別することができる。地震時の波形から算出したものと比べて、微小振動はノイズの影響も大きく、地震波伝播特性としての解釈が困難となる可能性もあるが、地震時のものに関する解釈を参考にすることによって、物理的な解釈も可能となる。
【００７７】
さらにまた、常時振動に関しては地震発生を待つことなく随時、地震波伝播特性の評価できることが特徴である。よってこの経時変化の追跡を随時行なう事によって地震波伝播特性が堤体の降雨や貯水状況による水分状況の変化や、圧密沈下に伴う剛性の変化等による地震波伝播特性の変動の監視が可能となる（図９参照）。
【００７８】
上記の方法は、堤体の監視だけではなく、逆に地震計や観測システムにおける不具合の検知にも用いることができる。例えば、地震計の人為的なミスによる地震計の極性の反転については、伝播特性の関数の正負が逆転することになり、不合理なものとなることから、それを検知することができる。また長期供用時において停電等の突発的な影響や、劣化等によって不具合が発生した際には、不合理な伝播特性の関数形状を示すことからそれらを検知することができる。よって本方法は地震観測システムの監視管理にも有効である。
【００７９】
本方法は実際の堰堤や堤防等の実構造物だけではなく、振動台を用いた模型実験や、遠心載荷装置による縮小模型実験にも有効である。
【符号の説明】
【００８０】
Ｂ  平面、Ｃ  堤頂、Ｄｂ  堤体、Ｅ  震源、Ｇｄ  地盤、Ｇ1,S  グリーン関数、Ｇ2,S  グリーン関数、Ｈ  観測孔、Ｓ  地震計、Ｓ1  地震計１、Ｓ2  地震計２、Ｔ  伝播時間、Ｔ0  伝播時間、Ｔ0’  伝播時間、Ｔ1  伝播時間、Ｔ1’  伝播時間、Ｔ2  伝播時間、Ｔ2’  伝播時間、Ｔ3  伝播時間、Ｕ  振動波形、Ｕ1  振動波形、Ｕ2  振動波形、ＵS  振動波形、Ｚ0  境界、Ｚ1  平面、Ｚ2  平面、ＺC  平面
【要約】
【課題】ため池、ダムなどの堰堤および堤防などの堤体表面または内部に設置した地震計により測定した振動波形を用いて堤体の構造を容易且つ確実に診断する。
【解決手段】堤体Ｄｂの表面または内部の少なくとも２箇所に地震計Ｓ1，Ｓ2を設置して各地震計により振動波形を継続的に記録するとともに、設置した地震計の内で選択した２箇所に設置した地震計Ｓ1，Ｓ2により測定された振動波形に関する逆重畳を変数とする関数を算出し、算出した一連の関数による波形について、その走時や振幅を読み取ることによって、前記選択した２箇所の地震計Ｓ1，Ｓ2間の主要な地震波伝播経路および周辺における地震波のＰ波またはＳ波についての直接波の伝播や散乱・反射といった地震波伝播現象から堤体内の地震波伝播の状況を評価して堤体内の構造を診断する。
【選択図】図２【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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