(57)【要約】【課題】小型で簡便な装置を用いて短時間に地盤の健全性を評価する装置、健全性評価方法、地盤の健全性評価プログラムおよび評価プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記憶媒体を提供する。【解決手段】本発明の地盤の健全評価装置１は、地盤の水平方向であるＸ、Ｙ方向、鉛直方向であるＺ方向の常時微動を測定する常時微動測定手段１０と、該常時微動測定手段１０が測定したＸ、Ｙ、Ｚ方向の常時微動測定データを入力するデータ入力手段３１と、入力された該常時微動測定データを記憶する記憶手段３２と、該記憶手段３２に記憶した該常時微動測定データから地盤の卓越周期を算出し、予め定める地盤の卓越周期と地盤の健全性との関係から地盤の健全性データを算出する演算手段３３と、該演算手段３３が算出する地盤の健全性データを出力する出力手段３４とを含み構成される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤の常時微動を測定し地盤の健全性を評価する地盤の健全性評価装置であって、
地盤の水平方向であるＸ、Ｙ方向、鉛直方向であるＺ方向の常時微動を測定する常時微動測定手段と、
該常時微動測定手段が測定するＸ、Ｙ、Ｚ方向の常時微動測定データを入力するデータ入力手段と、
入力された該常時微動測定データを記憶する記憶手段と、
該記憶手段に記憶した該常時微動測定データから地盤の卓越周期を算出し、予め定める地盤の卓越周期と地盤の健全性との関係から地盤の健全性データを算出する演算手段と、
該演算手段が算出する地盤の健全性データを出力する出力手段と、
を含むことを特徴とする地盤の健全性評価装置。
【請求項２】
前記演算手段は、地盤の健全性データを算出するときに、前記記憶手段に記憶した前記常時微動測定データ中にノイズが存在するか否か判断し、ノイズが存在すると判断した場合はノイズを除去し、ノイズを除去した前記常時微動測定データを用いて地盤の健全性データを算出することを特徴とする請求項１に記載の地盤の健全性評価装置。
【請求項３】
地盤の健全性を調査する対象場所を特定するための位置計測手段をさらに含み、
前期記憶手段は、該位置計測手段が測定する位置データを記憶し、
前記出力手段は、該位置データと健全性を調査する対象場所の地盤の健全性データとを関連づけて出力することを特徴とする請求項１または２に記載の地盤の健全性評価装置。
【請求項４】
地盤の常時微動を測定し地盤の健全性を評価する地盤の健全性評価方法であって、
地盤の健全性を調査する対象場所の地盤の水平方向であるＸ、Ｙ方向、鉛直方向であるＺ方向の常時微動データを、予め定める時間測定するステッップと、
該常時微動測定データを記憶手段に記憶するステップと、
該記憶手段に記憶した該常時微動測定データから地盤の卓越周期を算出し、予め定める地盤の卓越周期と地盤の健全性との関係から地盤の健全性データを算出するステップと、
該地盤の健全性データを出力手段に出力するステップと、
を含むことを特徴とする地盤の健全性評価方法。
【請求項５】
地盤の健全性を評価するためにコンピュータを、地盤の水平方向であるＸ、Ｙ方向、鉛直方向であるＺ方向の常時微動測定データを入力するデータ入力手段、
入力された該常時微動測定データを記憶する記憶手段、
該記憶手段に記憶した該常時微動測定データから地盤の卓越周期を算出し、予め定める地盤の卓越周期と地盤の健全性との関係から地盤の健全性データを算出する演算手段、
該演算手段の算出する地盤の健全性データを出力する出力手段、
として機能させるための地盤の健全性評価プログラム。
【請求項６】
請求項５記載のプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤の健全性を評価するための地盤の健全性評価装置、健全性評価方法、地盤の健全性評価プログラム、および評価プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
地盤のひび割れあるいは地盤のゆるみなどに基づく地盤の健全性を評価する方法として、従来から目視による観察が多く行われている。目視による観察は、地盤に亀裂、表層部の崩壊が発生しているか否かなどを観察することで行うものであるが、観察者の経験に頼る部分も多く、定量的な把握が十分に行えているとは言えない。また深層の変化は把握することができない。
【０００３】
土の硬軟、締まり具合または土層の構成を判定するための方法としては、たとえばＪＩＳ  Ａ１２１９−１９９５に規定される土の標準貫入試験方法がある。また地盤表層部の調査方法には、地盤工学会基準の簡易動的コーン貫入試験などがある。さらに土の静的貫入抵抗を測定し、その硬軟または締まり具合を判定するとともに、土層構造を把握することを目的とした試験方法には、ＪＩＳ  Ａ１２２１−１９９５に規定されるスウエーデン式サウンディング試験方法がある。
【０００４】
また、光以外のさまざまな物理現象を仲介として、間接的に地盤の中の物理的性質と状態を地表から調査する物理探査技術も開発されている。物理探査技術には、地表付近または地中、水中で火薬などを用いて人工的に弾性波を発生させ、Ｐ波、あるいはＳ波の伝波状況を観測し、地盤の弾性波速度構造を解明する弾性波探査法や、岩石に含まれる鉱物の種類、鉱物粒子間の間隙を満たす水のイオン濃度や量あるいは温度などによって地層が異なった比抵抗をもつ性質を利用して、地盤の比抵抗構造を調べる電気探査法の一つである比抵抗法がある。さらに地盤振動を利用し地盤特性を求める常時微動測定法も物理探査技術の一つである。
【０００５】
常時微動測定法を利用した地盤特性の評価としては、地盤の液状化の判定に常時微動を利用する技術が開示されている（例えば特許文献１参照）。この技術は、地盤の常時微動を測定し、水平方向成分フーリエスペクトルに対する鉛直方向成分フーリエスペクトルのスペクトル比を算出し、スペクトル比が広い周波数帯域にわたって１を下回る地盤を液状化の発生する可能性の高い地盤と判断するものである。
【０００６】
また、常時微動測定法を利用した他の地盤特性の評価としては、盛土の地震被害危険度の判定に常時微動を利用する技術も開示されている（たとえば特許文献２）。この技術は盛土と盛土直下の地盤にセンサを設置し、常時微動を測定し盛土の振動スペクトルを盛土直下の振動スペクトルで除算することによりスペクトル比を求め、盛土の卓越振動数、増幅倍率、盛土の高さとせん断波速度とから、盛土の地震に対する危険度を求めるものである。
【特許文献１】特開平７−３７６０号公報
【特許文献２】特開平８−１２８０３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の標準貫入試験、動的貫入試験またはスウエーデン式サウンディング試験は、土の硬軟を調査し評価することに関しては適しているが、地盤の亀裂など、特に斜面地の地盤の健全性あるいは地盤の不安定性を評価する方法としては、十分とは言えない。
【０００８】
また、地盤の液状化判定、盛土の地震被害危険度の判定を物理探査技術である常時微動測定法を利用して行う技術は開示されているが、宅地、特に傾斜地にある宅地などの地盤の健全性を評価する方法は開示されておらず、簡便で短時間に地盤の健全性を評価することが可能な装置あるいは評価方法の開発が待たれている。
【０００９】
本発明の目的は、小型で簡便な装置を用いて短時間に地盤の健全性を評価する装置、健全性評価方法、地盤の健全性評価プログラムおよび評価プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、地盤の常時微動を測定し地盤の健全性を評価する地盤の健全性評価装置であって、
地盤の水平方向であるＸ、Ｙ方向、鉛直方向であるＺ方向の常時微動を測定する常時微動測定手段と、
該常時微動測定手段が測定するＸ、Ｙ、Ｚ方向の常時微動測定データを入力するデータ入力手段と、
入力された該常時微動測定データを記憶する記憶手段と、
該記憶手段に記憶した該常時微動測定データから地盤の卓越周期を算出し、予め定める地盤の卓越周期と地盤の健全性との関係から地盤の健全性データを算出する演算手段と、
該演算手段が算出する地盤の健全性データを出力する出力手段と、
を含むことを特徴とする地盤の健全性評価装置である。
【００１１】
また本発明で、前記演算手段は、地盤の健全性データを算出するときに、前記記憶手段に記憶した常時微動測定データ中にノイズが存在するか否か判断し、ノイズが存在すると判断した場合はノイズを除去し、ノイズを除去した常時微動測定データを用いて地盤の健全性データを算出することを特徴とする請求項１に記載の地盤の健全性評価装置である。
【００１２】
また本発明は、地盤の健全性を調査する対象場所を特定するための位置計測手段をさらに含み、
前期記憶手段は、該位置計測手段が測定する位置データを記憶し、
前記出力手段は、該位置データと健全性を調査する対象場所の地盤の健全性データとを関連づけて出力することを特徴とする請求項１または２に記載の地盤の健全性評価装置である。
【００１３】
また本発明は、地盤の常時微動を測定し地盤の健全性を評価する地盤の健全性評価方法であって、
地盤の健全性を調査する対象場所の地盤の水平方向であるＸ、Ｙ方向、鉛直方向であるＺ方向の常時微動データを、予め定める時間測定するステッップと、
該常時微動測定データを記憶手段に記憶するステップと、
該記憶手段に記憶した該常時微動測定データから地盤の卓越周期を算出し、予め定める地盤の卓越周期と地盤の健全性との関係から地盤の健全性データを算出するステップと、
該地盤の健全性データを出力手段に出力するステップと、
を含むことを特徴とする地盤の健全性評価方法である。
【００１４】
また本発明は、地盤の健全性を評価するためにコンピュータを、地盤の水平方向であるＸ、Ｙ方向、鉛直方向であるＺ方向の常時微動測定データを入力するデータ入力手段、
入力された該常時微動測定データを記憶する記憶手段、
該記憶手段に記憶した該常時微動測定データから地盤の卓越周期を算出し、予め定める地盤の卓越周期と地盤の健全性との関係から地盤の健全性データを算出する演算手段、
該演算手段の算出する地盤の健全性データを出力する出力手段、
として機能させるための地盤の健全性評価プログラムである。
【００１５】
また本発明は、請求項５記載のプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、地盤の健全性評価装置は、地盤の常時微動を測定し地盤の健全性を評価する地盤の健全性評価装置であって、地盤の水平方向であるＸ、Ｙ方向、鉛直方向であるＺ方向の常時微動を測定する常時微動測定手段と、常時微動測定手段が測定したＸ、Ｙ、Ｚ方向の常時微動測定データを入力するデータ入力手段と、入力された常時微動測定データを記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶した常時微動測定データから地盤の卓越周期を算出し、予め定める地盤の卓越周期と地盤の健全性との関係から地盤の健全性データを算出する演算手段と、演算手段が算出する地盤の健全性データを出力する出力手段とを含み構成されるため、移動性に優れたコンパクトな装置で、短時間のうちに地盤の健全性を評価することができる。
【００１７】
また、本地盤の健全性評価装置は、データを記憶する記憶手段を備えるので、地盤の健全性評価の対象場所の健全性の経時変化を観察することができる。また、地盤の水平方向であるＸ、Ｙ方向、鉛直方向であるＺ方向の常時微動を測定する常時微動測定データに基づき、地盤の健全性を評価するので、地盤の健全性を評価するに必要なデータを比較的簡単に測定することができる。
【００１８】
さらに、本地盤の健全性評価装置は、記憶手段に記憶した該常時微動測定データから地盤の卓越周期を算出し、予め定める地盤の卓越周期と地盤の健全性との関係から地盤の健全性データを算出するので、目視で確認できないような地盤の内部の健全性を調査・評価することができる。
【００１９】
また本発明によれば、演算手段は、地盤の健全性データを算出するときに、記憶手段に記憶した常時微動測定データ中にノイズが存在するか否か判断し、ノイズが存在すると判断した場合はノイズを除去し、ノイズを除去した常時微動測定データを用いて地盤の健全性データを算出するので、精度の高い地盤の健全性の評価をすることができる。
【００２０】
また本発明によれば、地盤の健全性を調査する対象場所を特定するための位置計測手段をさらに含み、記憶手段は、位置計測手段が測定する位置データを記憶し、出力手段は、位置データと健全性を調査する対象場所の地盤の健全性データとを関連づけて出力することが可能なので、地盤の危険な個所を簡単に見つけることが可能となり、防災マップを作成することもできる。
【００２１】
また本発明によれば、地盤の健全性評価方法は、地盤の常時微動を測定し地盤の健全性を評価する地盤の健全性評価方法であるので、非破壊検査によって地盤の健全性を評価することができる。
【００２２】
また本発明によれば、記録したプログラムをコンピュータに読み取らせて、地盤の健全性を評価させることが可能なので、地盤の健全性の評価をコンピュータに実行させることができる。また本発明は、プログラムを記録した記録媒体であるので、記録媒体を介することによって、容易にプログラムをコンピュータに供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１は、本発明の実施の一形態としての地盤の健全性評価装置１の概略的な構成を示すブロック図である。また図２は、本発明の実施の一形態としての地盤の健全性の評価手順を示すフローチャートである。
【００２４】
地盤の健全性を評価する地盤の健全性評価装置１は、健全性を調査する対象場所の常時微動を測定し、これに基づき卓越周期を算出し地盤の健全性を評価する装置である。地盤の健全性評価装置１は、常時微動を測定する常時微動測定手段１０、健全性を調査する対象場所を特定するための位置データを測定する位置計測手段２０、および常時微動測定手段１０、位置計測手段２０からのデータを受け入れて、これをもとに対象地盤の健全性を評価するデータ処理装置３０を含み構成される。
【００２５】
常時微動測定手段１０は、健全性を調査する対象場所の水平方向（Ｘ、Ｙ方向）、鉛直方向（Ｚ方向）の常時微動を測定する測定するセンサー・装置などであり具体的にはサーボ型または導電型速度計、導電型加速度計、換振器または地震計などが該当する。常時微動とは、一般には感じることのできないごく微小な振動であり、その震源は波浪や風雨など自然現象によるものや、交通振動や工場振動などの人間活動に伴うものである。
【００２６】
位置計測手段２０は、健全性を調査する対象場所の位置を計測し特定する測量に使用する機器などで、具体的には経度、緯度あるいは高度を計測するグローバルポジショニングシステム（以下ＧＰＳと略す）、トータルステーション、レーザスキャナなどがある。
【００２７】
データ処理装置３０は、データを入力するデータ入力手段３１、データ入力手段３１を通じて入力されたデータを記憶する記憶手段３２、記憶手段３２に記憶されたデータに基づき地盤の健全性データを算出する演算手段３３、および演算結果である地盤の健全性データを出力する出力手段３４を含み構成される。具体的にはパーソナルコンピュータ、ワークステーション、メインフレームなどである。
【００２８】
データ入力手段３１は、常時微動測定手段１０たとえばサーボ型速度計からの常時微動測定データまたは位置計測手段２０であるＧＰＳからの位置データを入力するもので、マウス、キーボード、フレキシブルディスク読取機構、無線あるいは有線で送信されるデータを受信する受信部などが該当する。常時微動測定手段１０からの常時微動測定データまたは位置計測手段２０からの位置データの入力は、オフラインまたはオンラインのいずれであってもよく、オフラインの場合では、キーボードでデータを手動入力することもできる。また常時微動測定手段１０からの常時微動測定データまたは位置計測手段２０からの位置データをおのおのフレキシブルディスク、メモリカードなどに一度記憶させた後、これを読取装置で読取らせることでデータを入力することも可能である。
【００２９】
オンラインで常時微動測定データまたは位置データを入力する場合は、たとえばサーボ型速度計のデータ送信部とデータ処理装置３０のデータ受信部を、ケーブルを用いて連絡させたり、または携帯電話、ＰＨＳなど無線でデータを送信することが可能なデータ送受信装置を利用することも可能である。
【００３０】
記憶手段３２は、入力手段３１から入力された常時微動測定データ、位置データあるいは地盤の健全性評価対象場所の地盤の卓越周期などを記憶するもので、固定ディスク、光磁気ディスク、コンパクトディスク、磁気テープ、ＤＶＤなどが該当する。このようにデータ処理装置３０は、データを記憶する記憶手段３２を備えるので、地盤の健全性評価の対象場所の健全性の経時変化を観察することができる。
【００３１】
演算手段３３は、記憶手段３２に記憶した常時微動測定データを読出し、地盤の健全性データを算出する。地盤の健全性データの算出は次の手順で行い、これらはプログラミングされ、データ処理装置３０に格納され使用される。演算手段３３は、常時微動測定データを記憶手段３２から読出し、水平方向および鉛直方向のおのおののデータについて、ノイズがあるか否か判断する。ノイズがあると判断するとノイズがある部分のデータを除き、ノイズのない部分のデータを用いて水平方向及び鉛直方向のフーリエスペクトルをおのおの算出する。
【００３２】
算出した水平方向フーリエスペクトル（Ｈ）および鉛直方向フーリエスペクトル（Ｖ）からＨ／Ｖスペクトル比を算出し、Ｈ／Ｖスペクトル比が最大となるピーク周期を求める。ここではピーク周期を卓越周期とする。発明者は地盤の卓越周期と地盤の健全性の間には、一定の相関関係があること見出している。図３に本発明の地盤の卓越周期と地盤の健全性との関係を表したデータの一例を示す。図３中の被害の有無は、地震による被害の有無を表したもので、被害を受けた場所は地盤が不安定化しており卓越周期が長くなっていることがわかる。
【００３３】
演算手段３３は、算出した卓越周期データを基に、地盤の卓越周期と地盤の健全性との関係から対象とする地盤の健全性データを算出する。このように演算手段３３は、地盤の水平方向であるＸ、Ｙ方向、鉛直方向であるＺ方向の常時微動測定データに基づき、地盤の健全性データを算出するので、地盤の健全性を評価するに必要なデータを比較的簡単に測定することができる。
【００３４】
出力手段３４は、演算手段が算出した地盤の健全性データなどを出力するもので、ＬＣＤ、ＣＲＴなどのディスプレイ、プリンタなどがある。出力手段３４は、演算手段３３が算出した地盤の健全性データを出力する。このとき位置データをもとに地図を作成し地図上に測定した地盤の健全または非健全・不安定を出力させることもできる。
【００３５】
以上のように、本発明の実施の一形態としての地盤の健全性評価装置１は、位置計測手段２０を備えているが、位置計測手段２０は必ずしも必要ではなく、位置計測手段２０を備えていなくても、地盤の健全性評価を行うことはできる。また、本発明の実施の一形態としての地盤の健全性評価装置１では、データ入力手段３１、記憶手段３２、演算手段３３および出力手段３４を含み構成されるデータ処理装置３０は、必ずしも一体である必要はない。たとえば常時微動測定データまたは位置データを受信あるいは入力するデータ入力手段３１および記憶手段３２を備えるパーソナルコンピュータを現地に設置し、入力したデータを携帯電話などの無線通信手段を用いて演算手段３３を備えるサーバに送信し、サーバで地盤の健全性データを算出し、サーバ上に結果を出力させることも可能である。さらにサーバが算出した地盤の健全性データを無線通信手段を通じて、現地のパーソナルコンピュータに送信し、現地のパーソナルコンピュータの表示手段であるＣＲＴなどに表示することも可能である。
【００３６】
また、データ処理装置３０としてコンピュータを使用する場合は、コンピュータをデータ入力手段３１、記憶手段３２、演算手段３３および出力手段３４として機能させるための地盤の健全性評価プログラムを記録媒体に記録することもできる。これにより記録したプログラムをコンピュータに読み取らせて、地盤の健全性データを算出させることが可能となる。またプログラムを記録した記録媒体を介することによって、容易に地盤の健全性評価プログラムをコンピュータに供給することができる。
【００３７】
本発明の地盤の健全性評価装置は、上記のように地盤の水平方向であるＸ、Ｙ方向、鉛直方向であるＺ方向の常時微動を測定する常時微動測定手段と、地盤の健全性データを算出するデータ処理装置とを含み構成することが可能なため、移動性に優れたコンパクトな装置で、短時間のうちに地盤の健全性を評価することができる。データ処理装置３０には、パーソナルコンピュータを使用することも可能なため、地盤の健全性評価を低コストで実現することが可能である。
【００３８】
さらに、本地盤の健全性評価装置は、記憶手段に記憶した常時微動測定データから地盤の卓越周期を算出し、予め定める地盤の卓越周期と地盤の健全性との関係から地盤の健全性データを算出するので、目視で確認できないような地盤の内部の健全性を調査・評価することができる。
【００３９】
また、必要に応じて地盤の健全性を調査する対象場所を特定するための位置計測手段を含み、記憶手段は、位置計測手段が測定する位置データを記憶し、出力手段は、位置データと健全性を調査する対象場所の地盤の健全性データとを関連づけて出力することが可能なので、地盤の危険な個所を簡単に見つけることが可能となり、防災マップを作成することもできる。
【００４０】
次に、地盤の健全性の評価手順を図２のフローチャートに従い説明する。ステップＳ１からステップＳ１２までの判断の組み合わせや順序は、一例を示すだけであり変更してもよいことはもちろんである。データ処理装置３０などの電源が投入されて動作が開始される（ステップＳ０）。ステップＳ１で地盤の健全性を評価する対象場所に位置データを計測するための位置計測手段２０を設置し、位置データを測定する。測定した位置データはデータ処理装置３０の記憶手段３２に記憶する。
【００４１】
地盤の健全性を評価する対象場所の位置データの計測が終了すると、引き続き予め定める対象場所に常時微動測定手段１０を設置する（ステップＳ２）。常時微動測定手段１０を水準器で水平に設置し、水平方向成分をＮＳ−ＥＷ方向に合わせる。通常、水平方向をＮＳ−ＥＷ方向に合わせて使用することが多いが、必ずしもＮＳ−ＥＷ方向に合わせて使用する必要はない。常時微動測定手段の設置が終了すると、ステップＳ３で常時微動データの測定を開始し、水平方向（Ｘ、Ｙ方向）および鉛直方向（Ｚ方向）のデータを、データ処理装置３０のデータ入力手段３１を介してデータ処理装置３０の記憶手段３２に記憶する。常時微動データの測定は予め定める周期で、予め定める所定の時間行う。なお、ステップＳ１の位置計測手段２０による位置データの計測とステップＳ２、Ｓ３の常時微動データの測定は、入れ替えれて地盤の健全性の評価を行ってもよい。
【００４２】
ステップＳ４で、常時微動データの測定が予め定める時間行われたか否か判断し、予め定める測定時間が終了したと判断すると、ステップＳ５で常時微動データのデータ処理装置３０への取り込みを終了する。健全性を評価しようとするある対象場所の常時微動データの測定が終了すると、予め定めるすべての場所の常時微動データの測定が終了したか否かステップＳ６で判断し、すべての場所で測定が終了していないと判断すると、測定する場所を変更し、ステップＳ１〜ステップＳ６の操作を繰り返す。宅地の常時微動測定には、山側と谷側の２箇所で測定することが望ましい。
【００４３】
ここでは、常時微動測定データあるいは位置データを直接データ処理装置３０の記憶手段３２に記憶する手順を示しているけれども、必ずしも常時微動測定データあるいは位置データを直接データ処理装置３２の記憶手段３２に記憶させる必要はない。たとえば常備微動測定手段１０の測定する常時微動測定データを、一度データ処理装置３０の記憶手段３２以外の記憶手段に記憶させ、これをデータ処理装置３０のデータ入力手段３１を介してデータ処理装置３０の記憶手段３２に記憶させてもよいことはもちろんである。
【００４４】
次にステップＳ７で、各測定場所で測定したおのおのの常時微動測定データを選定する操作を行う。常時微動データの選定は次の要領で行う。取得したデータの平均値を求め、平均値と各測定データとを比較する。このとき平均値に比べて偏差の大きいデータいわゆるノイズを含むデータは削除し、残った測定データを健全性の評価に利用する。このデータの選定は、各測定場所毎にＸ、Ｙ、Ｚ方向おのおのについて行う。ノイズは測定場所の周辺を通行する通行人の通行に伴う振動などによって発生する。
【００４５】
次にステップＳ８で選定した常時微動測定データを用いて、水平方向及び鉛直方向のフーリエスペクトルを求める。水平方向のフーリエスペクトルは、Ｘ方向及びＹ方向の２乗和の平方根を用いて算出した。水平方向のフーリエスペクトルはＸ方向またはＹ方向のいずれか一方向の常時微動の測定データを用いて算出することも可能ではあるが、精度の点からＸ、Ｙ方向の平均値を用いた方が望ましい。なお本発明では、水平方向のフーリエスペクトルの算出に、Ｘ方向及びＹ方向の２乗和の平方根を用いて算出したけれども、この方法に限定されるものではない。
【００４６】
水平方向のフーリエスペクトル及び鉛直方向のフーリエスペクトルからステップＳ９でＨ／Ｖスペクトル比を算出する。Ｈ／Ｖスペクトル比は、水平方向のフーリエスペクトルの値を鉛直方向のフーリエスペクトルの値で除算した値である。Ｈ／Ｖスペクトル比を算出した後、Ｈ／Ｖスペクトル比から地盤の卓越周期を求める。卓越周期は、Ｈ／Ｖスペクトル比が最大となるピーク周期をいい、常法である最大値を求める手法などを用いて算出する。
【００４７】
次にステップＳ１０で、地盤の健全性データの算出を行う。地盤の健全性データの算出は、予め定めた地盤の卓越周期と地盤の健全性との関係から算出する。地盤の健全性は地盤の卓越周期と密接な関係があることを発明者は、調査・実験結果に基づき見出している。図３は地盤の卓越周期と計測地点の正規化高さｚ／Ｈの関係を被害の有無をパラメータとして示した図である。縦軸の計測地点の正規化高さｚ／Ｈは、対象地点の標高ｚを尾根の標高Ｈで除算した値である。図３に示すように被害のあった場所では、卓越周期が長くなっていることがわかる。さらに卓越周期は尾根部、谷部および周辺低地部で異なることを発明者は見出している。
【００４８】
非健全な場所あるいは不安定な場所は健全な場所に比較して、卓越周期が長くなることから、地盤の健全性の評価は、尾根部ならば尾根部で何箇所か地盤の卓越周期を測定することで、その範囲内で相対的に危険な場所を算出ことができる。またデータを積み重ねることにより、卓越周期と地盤の健全性との関係が明確化され、ある卓越周期を超えるとその場所は非健全場所と判断することも可能となる。また、同一の場所の卓越周期を経時的に測定することで、健全性の経時変化を知ることが可能となる。次にステップＳ１１で位置計測手段２０で計測した位置データを基に地図の作成を行い、ステップＳ１２で地図と関連付けて地盤の健全性データを出力手段３４に表示する。
【００４９】
以上の地盤の健全性評価装置の評価手順では、位置計測手段を用いて対象場所の位置データを取得し、これをもとに表示手段に地図データと関連付けて地盤の健全性を表示したけれども、地図データは必ずしも必要ではない。また、本地盤の健全性評価の手順では、地盤の健全性を評価する手法として、各場所の地盤の卓越周期を算出し、これらを比較することでその範囲内で相対的に健全性の評価を行う例を示した。このために地盤の卓越周期を何ヶ所か測定する必要が生じるけれども、データの積み重ねによって卓越周期と地盤の健全性の相関関係がより明確になれば、必ずしも対象とする場所の周りで地盤の卓越周期を測定することなく、対象とする地盤の健全性を算出することができる。また同一地点の地盤の健全性を経時的に測定するような場合は、その地点の常時微動データのみ測定すればよいことは当然である。
【００５０】
以上のように、本発明の地盤の健全性評価方法は、地盤の常時微動を測定し地盤の健全性を評価する地盤の健全性評価方法であるので、非破壊検査によって地盤の健全性を評価することができる。
【００５１】
次に、地盤の健全性の評価の実施例を示す。位置データの計測である測量は、レーザースキャナを用いた測量および巻尺による簡易測量によって行った。使用したレーザスキャナの主な仕様は、測定範囲が３５０ｍ（反射率４％）、８００ｍ（２０％反射率）である。モデリング精度は３ｍｍ／１００ｍ、スキャン速度は毎秒２０００点である。使用方法は、スキャナを水平に設置しデータ密度などを設定しスキャンした。ここでは５００ｍ程度離れた５箇所の位置から７５ｍｍ間隔のデータ密度で測量を行った。スキャンに要した時間は１回５分程度であり１箇所につきスキャンする角度を変えて２〜３回、計９回スキャンを行った。スキャンされたデータは、レーザーが反射して戻ってくるまでの時間、点群データの受光強度、角度などからＸＹＺの座標値を得た。座標原点は、日本測地系第３系による東経１３２°１０′０″、北緯３６°０′０″とした。
【００５２】
常時微動の測定には、サーボ型速度計、データ収録装置、地震記録装置用制御ソフトがインストールされたパソコンを使用した。今回使用したサーボ型速度計は、測定周波数範囲が０．１〜７０Ｈｚ、最大測定範囲は±１ｋｉｎｅ、許容最大加速度は３０Ｇであった。これをサブベースの上に水平２方向と鉛直方向の３体を固定し使用した。測定器はデータ収録装置と接続し、パソコンによって遠隔操作した。データ収録装置は、２４ｂｉｔのＡＤ変換器が内蔵されており、３チャンネルをサンプリング周波数１０、２０、５０、１００、５００Ｈｚで１〜６０分記録が可能である。常時微動データはデータ収録装置の記録媒体に記録し、そのデータを用いて地盤の健全性を算出した。
【００５３】
常時微動の測定は次の手順で行った。測定位置は、地盤の健全性を評価する対象場所であって測定器の設置が可能であり、周囲に立ち木やマンホールなど測定値に影響を与えると考えられるものがある場所を避けて測定位置を選定した。次に方位磁石を用い水平方向成分をＮＳ−ＥＷ方向に合わせて常時微動測定装置を設置し、水準器を見ながら付属のレベルスクリューを調整して水平に調整した。各機器の電源をＯＮとし、地震記録装置用制御ソフトを起動し、キャリブレーションを行った。その後、記録開始時刻、記録時間、サンプリング周波数を入力し、スケジュールの登録を行った。データ測定は、サンプリング周波数１００Ｈｚで２０分間行った。
【００５４】
常時微動測定データのうち、ノイズが含まれているデータを除き、振幅が比較的安定している４０．９６秒間のデータを選定後、フーリエスペクトルを求め、バンド幅０．３７ＨｚのＰａｒｚｅｎＷｉｎｄｏｗを施すことにより平滑化を行った。さらに、フーリエスペクトルの水平動と上下動の比、Ｈ／Ｖスペクトル比を算出した。ここで水平動についてはＮＳ成分とＥＷ成分の二乗和の平方根を用いた。図４に本発明の常時微動波形に含まれるノイズの一例を、図５に本発明の選択したデータを用いた常時微動の波形を示す。図６に本発明の水平方向のフーリエスペクトル、鉛直方向のフーリエスペクトル及びＨ／Ｖスペクトル比の算出結果の一例を示す。
【００５５】
このＨ／Ｖスペクトル比から地盤の卓越周期を推定し、各地盤の卓越周期を比較することで地盤の健全性を評価した。地図データと長周期化している卓越周期を関連付けて表示した本発明の地盤の健全性評価の図の一例を図７に示す。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施の一形態としての地盤の健全性評価装置１の概略的な構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の一形態としての地盤の健全性評価手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明の地盤の卓越周期と地盤の健全性との関係を示す図である。
【図４】本発明の常時微動波形に含まれるノイズの一例を示す図である。
【図５】本発明の選択したデータを用いた常時微動の波形の一例を示す図である。
【図６】本発明の水平方向のフーリエスペクトル、鉛直方向のフーリエスペクトル及びＨ／Ｖスペクトル比の算出結果の一例を示す図である。
【図７】本発明の地図上に長周期化している卓越周期を示す地点を示した図である。
【符号の説明】
【００５７】
１    地盤の健全性評価装置
１０  常時微動測定手段
２０  位置計測手段
３０  データ処理装置
３１  データ入力手段
３２  記憶手段
３３  演算手段
３４  出力手段
【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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