(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤に、孔を形成する工程（ａ）と、
前記孔内に、超磁歪素子を有する発振器を圧着して設置する工程（ｂ）と、
前記発振器が、Ｓ波を発振する工程（ｃ）と、
を具備し、
前記発振器は、
前記超磁歪素子と、前記超磁歪素子に接続されたロッドとを有する振動子と、
前記ロッドを介して前記振動子と接続された圧着機構とからなり、
二つの前記振動子が前記圧着機構の両端に接続してなる双方向発振器であり、
二つの前記振動子は、振動方向の軸が孔の深さ方向であって同じであり、
前記双方向発振器は、第１の振動子によりＳ波を発生させた後に、第２の振動子により逆向きのＳ波を発生させることができる
ことを特徴とする地中を伝わる弾性波の発振方法。
【請求項２】
前記振動子は、
前記超磁歪素子の周りに設けられたコイルと、
前記コイルの周りに設けられた永久磁石と、
前記ロッドを、前記超磁歪素子の長軸方向に付勢するバネと、
を更に有することを特徴とする請求項１記載の地中を伝わる弾性波の発振方法。
【請求項３】
第１の孔内に圧着された、超磁歪素子を有する発振器がＳ波を発振する工程（ａ）と、
第２の孔内で、受振器が前記Ｓ波を受振する工程（ｂ）と、
を具備し、
前記発振器は、
前記超磁歪素子と、前記超磁歪素子に接続されたロッドとを有する振動子と、
前記ロッドを介して前記振動子と接続された圧着機構とからなり、
二つの前記振動子が前記圧着機構の両端に接続してなる双方向発振器であり、
二つの前記振動子は、振動方向の軸が孔の深さ方向であって同じであり、
Ｓ波を発振する工程において、前記双方向発振器は、第１の振動子によりＳ波を発生させた後に、第２の振動子により逆向きのＳ波を発生させることを特徴とする地盤探査方法。
【請求項４】
地盤中に、第１の孔と第２の孔を設ける工程（ａ）と、
前記第１の孔に超磁歪素子を有する発振器を圧着して設置し、前記第２の孔に受振器を設置する工程（ｂ）と、
前記発振器がＳ波を発振する工程（ｃ）と、
前記発振器から発生した振動を受振する工程（ｄ）と、
前記工程（ｃ）から前記工程（ｄ）を、受振器の深度を変更し、繰り返す工程（ｅ）と、
前記工程（ｃ）から前記工程（ｅ）を、発振器の深度を変更し、繰り返す工程（ｆ）と、
前記Ｓ波の波形から、振動が発生した際の伝播時間を読み取り、振動の速度及び振動の速度の地盤構造を把握する工程（ｇ）と、
を有し、
前記発振器は、
前記超磁歪素子と前記超磁歪素子に接続されたロッドとを有する振動子と、
前記ロッドを介して前記振動子と接続された圧着機構とからなり、
二つの前記振動子が前記圧着機構の両端に接続してなる双方向発振器であり、
二つの前記振動子は、振動方向の軸が孔の深さ方向であって同じであり、
Ｓ波を発振する工程において、前記双方向発振器は、第１の振動子によりＳ波を発生させた後に、第２の振動子により逆向きのＳ波を発生させることを特徴とする地盤探査方法。
【請求項５】
測線上の地盤中に、発振孔と複数の受振孔を設ける工程（ａ）と、
前記発振孔に超磁歪素子を有する発振器を圧着して設置し、前記受振孔に受振器を設置する工程（ｂ）と、
前記発振器がＳ波を発振する工程（ｃ）と、
前記受振器が前記Ｓ波を受振する工程（ｄ）と、
前記発振孔を測線上の他の位置に設ける工程（ｅ）と、
前記工程（ｂ）から前記工程（ｄ）を繰り返す工程（ｆ）と、
前記Ｓ波の波形から、前記振動の伝播時間を読み取り、走時曲線を描き、臨界屈折波を読み取り、はぎとり法等によって、地盤構造の評価を行う工程（ｇ）と、
を有し、
前記発振器は、
前記超磁歪素子と前記超磁歪素子に接続されたロッドとを有する振動子と、
前記ロッドを介して前記振動子と接続された圧着機構とからなり、
二つの前記振動子が前記圧着機構の両端に接続してなる双方向発振器であり、
前記二つの振動子は、振動方向の軸が孔の深さ方向であって同じであり、
Ｓ波を発振する工程において、前記双方向発振器は、第１の振動子によりＳ波を発生させた後に、第２の振動子により逆向きのＳ波を発生させることを特徴とする地盤探査方法。
【請求項６】
測線上の地盤中に、発振孔と複数の受振孔を設ける工程（ａ）と、
前記発振孔に超磁歪素子を有する発振器を圧着して設置し、前記受振孔に受振器を設置する工程（ｂ）と、
前記発振器がＳ波を発振する工程（ｃ）と、
前記受振器が前記Ｓ波を受振する工程（ｄ）と、
前記Ｓ波の波形から、反射波を読み取って、共通点重合法を行い、共通反射点における波線と速度を算出する工程（ｅ）と、
を有し、
前記発振器は、
前記超磁歪素子と前記超磁歪素子に接続されたロッドとを有する振動子と、
前記ロッドを介して前記振動子と接続された圧着機構とからなり、
二つの前記振動子が前記圧着機構の両端に接続してなる双方向発振器であり、
前記二つの振動子は、振動方向の軸が孔の深さ方向であって同じであり、
Ｓ波を発振する工程において、前記双方向発振器は、第１の振動子によりＳ波を発生させた後に、第２の振動子により逆向きのＳ波を発生させることを特徴とする地盤探査方法。
【請求項７】
前記振動子は、
前記超磁歪素子の周りに設けられたコイルと、
前記コイルの周りに設けられた永久磁石と、
前記ロッドを、前記超磁歪素子の長軸方向に付勢するバネと、
を更に有することを特徴とする請求項３ないし請求項６のいずれかに記載の地盤探査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤探査に用いられるＳ波を発振させる方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
これまで、地盤の探査方法には、火薬、爆薬、重錘落下または杭打撃により容易に発生可能なＰ波（Ｐｒｉｍａｒｙ  ｗａｖｅ、縦波、疎密波とも呼ばれる）が用いられてきた（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、地下水中を伝わるＰ波速度よりも遅い速度を持つ地盤では、水中を伝播したＰ波が検出され、有効な地下構造調査が困難な場合があるという問題点があった。そのため、固体中のみを伝播し、地下水の影響を受けないＳ波（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  ｗａｖｅ、横波、ねじれ波、たわみ波、せん断波とも呼ばれる）を地盤探査に用いることが検討されている。
【０００３】
また、地盤探査にＳ波を用いることは、Ｓ波速度は耐震設計時に必要な地盤定数（動的剛性率）に直接関連するパラメーターである点、高い周波数のＳ波を発生・測定することが可能であれば、軟弱地盤などではＳ波はＰ波よりも波長が短く分解能に優れている点などのメリットがある。
【０００４】
Ｓ波の振源として、図１３に示すような板たたき振源や、電磁ハンマー型振源等が利用されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−４６４０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、板たたき振源は、地表面からの発振でのダウンホール測定しか測定できず、また確実なＳ波発生が見込めないほか、軟弱な地盤では波長が大きくなり分解能が劣る、板を両側からたたきＳ波の発生を確認することから、非常に長い測定時間を要するなどの問題点があった。
【０００７】
また、電磁ハンマー型振源については、水を満たしたボーリング孔内でないと使用できないという問題点があった。
【０００８】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的とすることは、地表、ボーリング孔内のいずれにおいても確実にＳ波を発振する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述した目的を達成するために、第１の発明は、地盤に、孔を形成する工程（ａ）と、前記孔内に、超磁歪素子を有する発振器を圧着して設置する工程（ｂ）と、前記発振器が、Ｓ波を発振する工程（ｃ）と、を具備し、前記発振器は、前記超磁歪素子と、前記超磁歪素子に接続されたロッドとを有する振動子と、前記ロッドを介して前記振動子と接続された圧着機構とからなり、二つの前記振動子が前記圧着機構の両端に接続してなる双方向発振器であり、二つの前記振動子は、振動方向の軸が孔の深さ方向であって同じであり、前記双方向発振器は、第１の振動子によりＳ波を発生させた後に、第２の振動子により逆向きのＳ波を発生させることができることを特徴とする弾性波の発振方法である。
【００１０】
第２の発明は、第１の孔内に圧着された、超磁歪素子を有する発振器がＳ波を発振する工程（ａ）と、第２の孔内で、受振器が前記Ｓ波を受振する工程（ｂ）と、を具備し、前記発振器は、前記超磁歪素子と、前記超磁歪素子に接続されたロッドとを有する振動子と、前記ロッドを介して前記振動子と接続された圧着機構とからなり、二つの前記振動子が前記圧着機構の両端に接続してなる双方向発振器であり、二つの前記振動子は、振動方向の軸が孔の深さ方向であって同じであり、Ｓ波を発振する工程において、前記双方向発振器は、第１の振動子によりＳ波を発生させた後に、第２の振動子により逆向きのＳ波を発生させることを特徴とする地盤探査方法。
【００１１】
第３の発明は、地盤中に、第１の孔と第２の孔を設ける工程（ａ）と、前記第１の孔に超磁歪素子を有する発振器を圧着して設置し、前記第２の孔に受振器を設置する工程（ｂ）と、前記発振器がＳ波を発振する工程（ｃ）と、前記発振器から発生した振動を受振する工程（ｄ）と、前記工程（ｃ）から前記工程（ｄ）を、受振器の深度を変更し、繰り返す工程（ｅ）と、前記工程（ｃ）から前記工程（ｅ）を、発振器の深度を変更し、繰り返す工程（ｆ）と、前記Ｓ波の波形から、振動が発生した際の伝播時間を読み取り、振動の速度及び振動の速度の地盤構造を把握する工程（ｇ）と、を有し、前記発振器は、前記超磁歪素子と前記超磁歪素子に接続されたロッドとを有する振動子と、前記ロッドを介して前記振動子と接続された圧着機構とからなり、二つの前記振動子が前記圧着機構の両端に接続してなる双方向発振器であり、二つの前記振動子は、振動方向の軸が孔の深さ方向であって同じであり、Ｓ波を発振する工程において、前記双方向発振器は、第１の振動子によりＳ波を発生させた後に、第２の振動子により逆向きのＳ波を発生させることを特徴とする地盤探査方法。
【００１２】
第４の発明は、測線上の地盤中に、発振孔と複数の受振孔を設ける工程（ａ）と、前記発振孔に超磁歪素子を有する発振器を圧着して設置し、前記受振孔に受振器を設置する工程（ｂ）と、前記発振器がＳ波を発振する工程（ｃ）と、前記受振器が前記Ｓ波を受振する工程（ｄ）と、前記発振孔を測線上の他の位置に設ける工程（ｅ）と、前記工程（ｂ）から前記工程（ｄ）を繰り返す工程（ｆ）と、前記Ｓ波の波形から、前記振動の伝播時間を読み取り、走時曲線を描き、臨界屈折波を読み取り、はぎとり法等によって、地盤構造の評価を行う工程（ｇ）と、を有し、前記発振器は、前記超磁歪素子と前記超磁歪素子に接続されたロッドとを有する振動子と、前記ロッドを介して前記振動子と接続された圧着機構とからなり、二つの前記振動子が前記圧着機構の両端に接続してなる双方向発振器であり、前記二つの振動子は、振動方向の軸が孔の深さ方向であって同じであり、Ｓ波を発振する工程において、前記双方向発振器は、第１の振動子によりＳ波を発生させた後に、第２の振動子により逆向きのＳ波を発生させることを特徴とする地盤探査方法。
【００１３】
第５の発明は、測線上の地盤中に、発振孔と複数の受振孔を設ける工程（ａ）と、前記発振孔に超磁歪素子を有する発振器を圧着して設置し、前記受振孔に受振器を設置する工程（ｂ）と、前記発振器がＳ波を発振する工程（ｃ）と、前記受振器が前記Ｓ波を受振する工程（ｄ）と、前記Ｓ波の波形から、反射波を読み取って、共通点重合法を行い、共通反射点における波線と速度を算出する工程（ｅ）と、を有し、前記発振器は、前記超磁歪素子と前記超磁歪素子に接続されたロッドとを有する振動子と、前記ロッドを介して前記振動子と接続された圧着機構とからなり、二つの前記振動子が前記圧着機構の両端に接続してなる双方向発振器であり、前記二つの振動子は、振動方向の軸が孔の深さ方向であって同じであり、Ｓ波を発振する工程において、前記双方向発振器は、第１の振動子によりＳ波を発生させた後に、第２の振動子により逆向きのＳ波を発生させることを特徴とする地盤探査方法。
【００１４】
また、前記振動子は、前記超磁歪素子の周りに設けられたコイルと、前記コイルの周りに設けられた永久磁石と、前記ロッドを、前記超磁歪素子の長軸方向に付勢するバネと、を更に有することが望ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により、地表、ボーリング孔内のいずれにおいても確実にＳ波を発振する方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１８】
第１の実施形態に係る発振器１について説明する。
図１は、発振器１を示す図である。発振器１は、振動子３から突き出たロッド９に、圧着部５が取り付けられている。
【００１９】
振動子３は、ケーブル１３により、外部の電源（図示せず）などに接続されており、所定の周波数でロッド９を往復運動させる。
【００２０】
圧着部５は、可動アーム７を備え、油圧伝達ホース１１が外部の油圧発生装置（図示せず）が生じた圧力を伝達し、可動アーム７を圧着部５より突き出す。また、油圧発生装置の圧力を弱め、可動アーム７は圧着部５に戻る。可動アーム７は、突出自在に制御される。
【００２１】
図２は、振動子３の断面の概略図である。超磁歪素子１５が、コイル１７の中におかれ、コイル１７の周りを永久磁石１９が覆っている。超磁歪素子１５はロッド９に接続し、ロッド９は、バネ２１により、振動子３の長軸方向に力がかけられている。超磁歪素子１５の図中左端は固定されており、超磁歪素子１５は、図中右方向にのみ伸びることができる。
【００２２】
超磁歪素子１５は、Ｔｂ０．３Ｄｙ０．７Ｆｅ２．０（テルビウム‐ディスプロジウム‐鉄）の化合物により形成される。コイル１７に電流を流し、磁界を生じることで、超磁歪素子１５は長軸方向へ通常０．１％以上伸張し、ロッド９を図中右側に押す。コイル１７からの磁界がなくなると、超磁歪素子１５は元の長さに戻り、ロッド９はバネ２１の力により、初期位置に戻る。コイル１７に電流を流すことで、超磁歪素子１５は、伸縮する。超磁歪素子１５の伸縮により、ロッド９が往復運動をする。
【００２３】
次に、発振器１による発振方法を説明する。地盤中にボーリングマシンなどでボーリング孔２３を形成し、管２２を入れる。図３（ａ）に示すように、管２２内に発振器１を入れ、発振器１を所定の位置まで移動させる。管２２は、樹脂製であることが好ましい。
【００２４】
次に、図３（ｂ）に示すように、油圧発生装置（図示せず）に圧力をかけ、圧着部５の可動アーム７を伸ばし、管２２内で発振器１を固定する。
【００２５】
次に、図３（ｃ）に示すように、振動子３を稼働させ、ロッド９を往復運動させると、圧着部５が管２２の壁をこすり、Ｓ波２４が発生する。
【００２６】
発振器１による発振は、振動子３を一定時間駆動させるスイープ発振でもよいし、振動子３を一回のみ駆動させるパルス発振でもよい。スイープ発振は、一定時間振動を加え続けるため、エネルギーが大きくなり、伝播距離が長い場合に適しているが、波の立ち上がりがわかりにくいという問題点がある。パルス発振は、板たたき震源と同様に、圧着部５を一度のみ管２２の壁をこすらせることで振動を発生させる。また、ボーリング孔２３に管２２を入れずに、地盤に発振器１を直接圧着させ、管２２がある場合と同様の手順でＳ波を発振させることも可能である。
【００２７】
なお、発振器１は、ボーリング孔２３内でＰ波も同時に発生可能である。圧着部５が管２２の壁または地盤を擦るようにＳ波を発生させると、Ｓ波が卓越するが、押し当てる力も作用し、Ｐ波成分も発生するからである。
【００２８】
次に、第１の実施形態について説明する。第１の実施の形態は、発振器１をダウンホール法の振源に用いる地盤調査である。図４（ａ）は、発振器１を用いたダウンホール法実験の構成を示す平面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ´断面図である。
【００２９】
ローム層２５中に、長さ５．２ｍ×幅２．４ｍ×深さ２．０ｍの穴を掘削し、管径１００ｍｍの樹脂管３５を深度１ｍに、管径２００ｍｍの樹脂管３７を深度１．５ｍに埋設するように、珪砂２７を敷き詰め、土槽２８を作製した。管径１００ｍｍ、深さ３．５ｍの発振孔３１を土槽２８の隅部に形成し、同様の受振孔２９を発振孔３１の対角の隅部に形成した。
【００３０】
珪砂２７は、自然乾燥状態の６号珪砂である。
【００３１】
樹脂管３５、樹脂管３７、発振孔３１、受振孔２９は、塩化ビニル製のパイプである。
【００３２】
第１の実施の形態においては、発振孔３１の深度０ｍ地点に発振器１を設置し、受振孔２９の深度０ｍ地点に受振器３３を設置し、測定を行った。ついで、受振器３３を受振孔２９のＧＬ（グラウンドレベル）−０．５ｍ、−１．０ｍ、−１．５ｍ、−２．０ｍ、−２．５ｍ、−３．０ｍ、−３．２ｍである受振予定箇所３９に順次移動し、計８回の測定を行った。なお、発振器１の圧着方向は、受振孔２９の方向とした。
【００３３】
発振器１は、１０Ｈｚから３０００Ｈｚまでの周波数で、スイープ波形を発振する。
【００３４】
受振器３３は、孔内圧着型の３成分型速度計を使用した。使用した３成分速度計は、地表から適量の窒素ガスを送ることにより、ゾンデ式のゴム式パッカーを開いてゾンデを孔壁に圧着することが可能である。
【００３５】
また、本発明に係るＳ波の発振法を従来の発振法と比較するため、比較例を行った。比較例は、土槽２８を用いて、板たたき振源４２を用いてのダウンホール法実験を実施した。図１２（ａ）は、板たたき振源４２を用いたダウンホール法実験の構成の平面図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＤ−Ｄ´断面図である。
【００３６】
図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示すように、第１の実施形態において発振器１が設置された地点に板たたき振源４２がおかれる。第１の実施形態とは、発振手段が異なるのみで、他の構成は同じである。
【００３７】
板たたき振源４２は、図１３に示す構成であり、木製の矩形の厚い板４３を地表面に敷き、板４３にあけた穴にスパイク（図示せず）を打ち込んだ後、板４３の上に錘４５を載せて両側からカケヤで打撃４７を加える。スパイクと錘４５の効果により、地表に水平方向のせん断力を与えることになり、ＳＨ波を発生させることができる。また、それぞれ左右両側から打撃することにより、初動極性の反転状況からＳ波の発生を確認できる。
【００３８】
その結果、図５、図１４に示すような波形ラインアップを得た。図５は、第１の実施形態における波形ラインアップであり、図１４は、比較例における波形ラインアップである。図５においては、発振器１が圧着部５が発振孔３１を上下方向にせん断してＳ波を発生させているので、３成分のうち、上下動成分に着目している。また、図１１においては、板たたき振源４２がＳＨ波を発生させているため、水平動成分に着目し、板４３を右からたたいた場合と左からたたいた場合の両方を示している。
【００３９】
図５、図１４に、それぞれＳ波到達時刻の読み取り位置に矢印を示した。これらの走時と発受振点間の距離を用いて伝播速度を計算した。算出された伝播速度を第１の実施形態については表１に、比較例については表２に示す。
【００４０】
【表１】
0005214382.tif 000002
【００４１】
【表２】
0005214382.tif 000003
【００４２】
表１より、野外土槽実験における深度０．０ｍから３．２ｍまでのＳ波の伝播速度は、超磁歪素子１５を有する発振器１を用いた第１の実施形態においては７２ｍ／ｓｅｃから７８ｍ／ｓｅｃの範囲であり、表２より、板たたき振源４２を用いた比較例では８０ｍ／ｓ〜８５ｍ／ｓの範囲であった。また、それぞれの平均値は７４．７ｍ／ｓおよび８２．３ｍ／ｓであり、標準偏差はどちらも約１．５ｍ／ｓであった。速度の標準偏差は振源の違いによって差がなかったので、走時の読み取り誤差は同程度であると考えられる。
【００４３】
これらの結果から発振器１から得られたＳ波速度は、板たたき振源４２から得られたＳ波速度よりもやや遅い値が算出されていることがわかるが、その差は３．０ｍ/ｓから９．０ｍ/ｓである。これは、図１４で示したように、板たたき振源４２によるＳ波の初動部が読取り易いのに対して、図５に示した発振器１によるＳ波では、振幅変化が大きく、鉛直動が大きくなった部分を初動部として読取っている。したがって、後者のほうが算出された速度が遅くなっていると考えられる。
【００４４】
第１の実施の形態によれば、ボーリング孔２３の管２２内で非破壊的にＳ波を発生することができる。
【００４５】
また、第１の実施の形態によれば、発振器１は、板たたき振源４２では実現できない周波数の制御と高周波での発振が可能である。
【００４６】
また、第１の実施の形態によれば、発振器１は、Ｓ波に加えて、Ｐ波を発生可能である。
【００４７】
また、第１の実施の形態によれば、発振器１は、管２２内に圧着してＳ波を発生させることができるため、ダウンホール法だけでなく孔間の速度構造を把握するトモグラフィ測定が可能になる。
【００４８】
次に、第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態は、双方向発振器２を振源に用いるダウンホール法による地盤調査であり、第１の実施形態の発振器１を双方向発振器２に変えた実施形態である。
【００４９】
図６に示すように、双方向発振器２は、圧着部５の上端に、ロッド９ａを介して振動子３ａが設けられ、圧着部５の下端には、ロッド９ｂを介して、振動子３ｂが設けられる。振動子３ａの振動方向と、振動子３ｂの振動方向は、軸が同じである。
【００５０】
図７は、第２の実施形態における、双方向発振器２のパルス発振を説明する図である。図７（ａ）に示すように、振動子３ａが駆動する場合には、圧着部５は下方向へ移動し、下向き発振となる。一方、図７（ｂ）に示すように、振動子３ｂが駆動する場合には、圧着部５は上方向へ移動し、上向き発振となる。
【００５１】
図７（ｃ）は、上向き発振と下向き発振を説明する図である。図７（ｃ）の点線は、図７（ａ）における下向き発振による波形のイメージであり、図７（ｃ）の実線は、図７（ｂ）における上向き発振による波形のイメージである。図７（ｃ）に示すように、下向き発振と上向き発振とでは、生じる波形が反転しており、ボーリング孔内において、反転発振を行うことが可能となる。第２の実施形態においては、パルス発振を行っているが、スイープ発振を行ってもよい。また、ボーリング孔２３に管２２を入れずに、地盤に双方向発振器２を直接圧着させ、Ｓ波を発振させることも可能である。
【００５２】
第２の実施形態によれば、第１の実施形態により得られる効果に加えて、双方向発振器２を用いることで、地表での板たたき振源と同様に、波形の反転によりＳ波の到達を確認することができ、確実なＳ波の発生・到達確認が可能になる。
【００５３】
次に、第３の実施形態について説明する。
第３の実施形態は、発振器１を振源に用いるトモグラフィ法による地盤調査である。図８（ａ）は、第２の実施の形態の構成を示す平面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のＢ−Ｂ´断面図である。以下の実施形態で第１の実施形態と同一の様態を果たす要素には同一の番号を付し、重複した説明は避ける。
【００５４】
第３の実施形態においては、図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、第１の実施形態で使用した土槽２８を用い、発振器１を発振孔３１に設置し、受振器３３を受振孔２９に設置して複数の深度で測定を実施する。発振点、受振点ともにＧＬ−０．０ｍ、―０．５ｍ、−１．０ｍ、−１．５ｍ、−２．０ｍ、−２．５ｍ、−３．０ｍ、−３．２ｍで深さを変え、発振予定箇所４１に発振器１を、受振予定箇所３９に受振器３３を設置して実験を行った。
【００５５】
第３の実施形態においては、発振器１と受振器３３をひとつずつ用いて実施したが、受振器３３の数を増やしてもよい。
【００５６】
トモグラフィ解析断面は、発振孔３１と受振孔２９で囲まれた長さ５．１９ｍ×深さ３．２ｍの長方形断面とした。図９および図１０にＳ波トモグラフィの最終解析結果としてのＳ波速度分布とこの速度分布を算出した際の波線図を示す。また、トモグラフィ測定実験については、発受振点の相互関係とＳｖ波初動部の押し引きの関係もチェックした。
【００５７】
図９をみると、断面内のＳ波速度分布は６０ｍ／ｓから８０ｍ／ｓまでの値を示している。発振孔３１近くの深度１．５ｍ付近では相対的に低速度を示しているが、これは図９に示すように、珪砂２７中に埋設された管径２００ｍｍの樹脂管３７による影響と考えられる。一方受振孔２９側の深度１．０ｍに埋設された管径１００ｍｍの樹脂管３５による影響は確認できない。
【００５８】
今回の結果のように、管径２００ｍｍの樹脂管３７が確認できて、管径１００ｍｍの樹脂管３５が確認できなかった理由としては、本実験で得られたＳ波の周波数はおおよそ１００Ｈｚであり、Ｖｓ＝８０ｍ／ｓと仮定すると波長は８００ｍｍとなり、このような波長の波による探査では、管径２００ｍｍあたりが分解能であったためと考えることができる。
【００５９】
別途実施したＰ波の測定では、地盤のＰ波速度はおおよそ２００ｍ／ｓ、周波数１５０Ｈｚであったので、波長が１３００ｍｍ程度と考えられ、Ｐ波による地盤探査よりも、Ｓ波による地盤探査が有利であることを示すことができた。
【００６０】
次に、第４の実施形態について説明する。
第４の実施形態は、双方向発振器２を振源に用いるトモグラフィ法による地盤調査であり、第３の実施形態の発振器１を双方向発振器２に変えた実施形態である。
【００６１】
第４の実施形態によれば、第３の実施形態により得られる効果に加えて、双方向発振器２を用いることで、地表での板たたき振源と同様に、波形の反転によりＳ波の到達を確認することができ、確実なＳ波の発生・到達確認が可能になる。
【００６２】
次に、第５の実施形態について説明する。
第５の実施形態は、発振器１を振源に用いる弾性波屈折法による地盤調査である。図１１（ａ）は、第５の実施の形態の構成を示す平面図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＣ−Ｃ´断面図である。
【００６３】
第５の実施形態においては、測線を決定し、測線上に受振器３３および発振孔３１などを設置する。発振孔３１内には、超磁歪素子１５を有する発振器１を油圧で圧着させ、ＧＬ０ｍに設置する。また、受振器３３は、測線上に、０．５ｍ間隔で複数設置する。発振器１を発振させ、波形を観測した後、発振器１を、測線の中央付近や、隅部など、測線上の別の位置に移動させ、再度波形を測定する。以上測定結果の波形からＰ波、Ｓ波の発生した伝播時間を読取り、走時曲線を描くことでＰ波、Ｓ波速度を把握することができる。また描いた走時曲線から臨界屈折波を読取り、はぎとり法等によって、簡易な速度構造の評価を行うことができる。
【００６４】
次に、第６の実施形態について説明する。
第６の実施形態は、双方向発振器２を振源に用いる弾性波屈折法による地盤調査であり、第５の実施形態の発振器１を双方向発振器２に変えた実施形態である。
【００６５】
第６の実施形態によれば、第５の実施形態により得られる効果に加えて、双方向発振器２を用いることで、地表での板たたき振源と同様に、波形の反転によりＳ波の到達を確認することができ、確実なＳ波の発生・到達確認が可能になる。
【００６６】
次に、第７の実施形態について説明する。
第７の実施形態は、発振器１を振源に用いる弾性波反射法による地盤調査である。第７の実施形態は、第５の実施形態と同様な、図１１に示すような構成である。
【００６７】
第７の実施形態においては、測線を決定し、第５の実施形態同様、測線上に受振器３３および発振孔３１などを設置する。発振器１を発振孔３１において、ＧＬ０ｍに設置する。また、複数の受振器３３を、測線上に０．５ｍ間隔で設置する。発振器１を発振させ、Ｐ波とＳ波を発生させ、受振器３３にて波形を観測する。測定結果の波形から、反射波を読み取って、共通点重合法を行って、共通反射点における波線と速度を算出し、更にそれらを利用して走時補正することで、速度構造評価が可能となる。
【００６８】
次に、第８の実施形態について説明する。
第８の実施形態は、双方向発振器２を振源に用いる弾性波反射法による地盤調査であり、第７の実施形態の発振器１を双方向発振器２に変えた実施形態である。
【００６９】
第８の実施形態によれば、第７の実施形態により得られる効果に加えて、双方向発振器２を用いることで、地表での板たたき振源と同様に、波形の反転によりＳ波の到達を確認することができ、確実なＳ波の発生・到達確認が可能になる。
【００７０】
以上、添付図面を参照しながら、本発明にかかる発振方法等の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しえることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】第１の実施形態に係る発振器１を示す図。
【図２】第１の実施形態に係る振動子３の断面の概略図。
【図３】第１の実施形態に係る発振器１の発振方法を示す図。
【図４】第１の実施形態および第２の実施形態の構成を示す（ａ）平面図、（ｂ）断面図。
【図５】第１の実施形態による上下動成分の波形ラインアップを示す図。
【図６】第２の実施形態に係る双方向発振器２を示す図。
【図７】第２の実施形態に係る双方向発振器２の発振を説明する図。
【図８】第３の実施形態および第４の実施形態の構成を示す（ａ）平面図、（ｂ）断面図。
【図９】第３の実施形態のトモグラフィ解析結果としてのＳ波速度分布図。
【図１０】第３の実施形態のトモグラフィ解析結果としての波線図。
【図１１】第５の実施形態ないし第８の実施形態の構成を示す（ａ）平面図、（ｂ）断面図。
【図１２】比較例の構成を示す（ａ）平面図、（ｂ）断面図。
【図１３】比較例に係る板たたき振源４２を示す図。
【図１４】比較例による水平動成分の波形ラインアップを示す図。
【符号の説明】
【００７２】
１………発振器
２………双方向発振器
３………振動子
５………圧着部
７………可動アーム
９………ロッド
１１………油圧伝達ホース
１３………ケーブル
１５………超磁歪素子
１７………コイル
１９………永久磁石
２１………バネ
２２………管
２３………ボーリング孔
２４………Ｓ波
２５………ローム層
２７………珪砂
２８………土槽
２９………受振孔
３１………発振孔
３３………受振器
３５、３７………樹脂管
３９………受振予定箇所
４１………発振予定箇所
４２………板たたき振源
４３………板
４５………錘
４７………打撃
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図５】
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【図９】
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【図１０】
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【図１４】
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