(57)【要約】  【課題】  複数の測定点において同一条件による震動を付与して、複数の測定点について画一的な表面波探査結果を与えることができる地盤震動速度計測方法を提供すること。  【解決手段】  地表面から所定高さまで引き上げられた重錘が自由落下して地表面に衝突させられる。すると、その衝突に伴って発生した表面波が起振源４から全周囲方向へ放射状に地盤を伝播して行く。各測定点Ｍ１〜Ｍ４には事前にそれぞれ各一対の震動センサ１１，１２が設置されており、各測定点Ｍ１〜Ｍ４に到達した表面波は、各一対の震動センサ１１，１２によりそれぞれ検出される。そして、各測定点Ｍ１〜Ｍ４毎に、各一対の震動センサ１１，１２間の距離Ｌと、その距離Ｌを通過する表面波の時間差Ｔとの関係式（Ｖｒｍ＝Ｌ／Ｔ）から、伝播速度（位相速度）Ｖｒｍが計算される。【選択図】        図１
2007132854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
調査対象の敷地上に複数の測定点を頂点とする仮想範囲を想定し、
その想定された仮想範囲の図心付近に一の起振源を設定し、
その起振源から複数の測定点へ向けて放射状に延びる複数の測線を地表面上に想定し、
その想定された複数の測線上であって前記複数の測定点の設定箇所にそれぞれ一対の震動センサを設置し、
その各測定点に設置される一対の震動センサの一方と他方との間隔を所定幅に設定し、
その複数組の震動センサの設置後に、起振源の地表面上方の一定高さから略鉛直下方へ向けて一定重量の重錘を案内しつつ落下させて起振源の地表面に衝突させて、
その衝突により発生した表面波を、各測定点毎にてそれぞれ検出し、
その検出結果に基づいて各測定点を通過する表面波の伝播速度を計測することを特徴とする地盤震動速度計測方法。
【請求項２】
前記表面波の検出では、起振源で発生した表面波を、各測定点毎に設置される一対の震動センサによりそれぞれ検出し、
前記表面波の伝播速度の計測では、各測定点毎に一対の震動センサによる表面波の検出時間差とその一対の震動センサ同士の間隔幅との関係から、各測定点毎に一対の震動センサ間を通過する表面波の伝播速度を計測することを特徴とする請求項１記載の地盤震動速度計測方法。
【請求項３】
前記複数の測定点の設定では、基礎構造物の敷設範囲を敷地上に設定し、
その敷設範囲の図心、又は、基礎構造物および基礎構造物上に載設される建築物の荷重が敷設範囲に作用する場合の敷設範囲の重心を推定し、
その敷設範囲の図心又は重心を起点に放射線状に延びる仮想線によって敷設範囲を２以上の小区画に分割し、
その２以上の小区画毎に、基礎構造物の敷設範囲の境界線付近であって敷設範囲の図心又は重心からの距離がより大きくなる位置に測定点を設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の地盤震動速度計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、住宅などの建築物やその基礎構造物を建築するための敷地で実施される地盤震動速度計測方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本願出願人は、平板載荷試験結果に相当する長期許容支持力度を表面波探査に基づいて導出する地盤強度解析方法を、特許第３４９７１４２号公報にて提案している。かかる地盤強度解析方法は、平板載荷試験による地盤解析作業に比べて極めて簡便であり、特に、低予算で信頼ある調査要請がより強い一般住宅の建築工事において、その建築用地の地盤強度を求める方法として極めて有効なものである。
【０００３】
ところで、建築用地に対する地盤強度解析の目的は、主として、建築用地が建築物およびその基礎構造物を長期安定的に支持可能か否かを評価することにある。かかる評価は、地盤強度解析結果に基づいて建築用地が不同沈下を起こすか否かを予測することによってなされる。
【０００４】
建築用地の不同沈下を予測する手法としては種々のものが考えられるが、例えば、基礎構造物の敷設範囲に複数の測定点を設定して、その複数の測定点でそれぞれ表面波探査を実施し、上記した地盤強度解析方法によって各測定点毎に長期許容支持力度を求める。そして、その長期許容支持力度から各測定点の即時沈下量を求め、その即時沈下量の各測定点毎の差から各測定点間の勾配を求めれば、その勾配の値の大小に基づいて不同沈下の発生の有無が予測可能となる。
【特許文献１】特許第３４９１７４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した長期許容支持力度を求めるための表面波探査は、一般に、各測定点毎に別々に実施されている。このため、基礎構造物の敷設範囲に設定した測定点の数の分だけ表面波探査を繰り返さねばならない。従って、作業が極めて煩雑であるという問題点があった。
【０００６】
また、ハンマーリングや重錘落下などによる人的な起振作業では、作業員の力のいれ具合や落下高さが一定しないため、各測定点に対して行われる表面波探査の条件にバラツキが生じて、上記不同沈下評価結果の精度低下を招く虞があるという問題点もあった。
【０００７】
そこで、本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、複数の測定点において同一条件による再現性のある震動を付与して、複数の測定点について画一的な表面波探査結果を与えることができる地盤震動速度計測方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の地盤震動速度計測方法は、調査対象の敷地上に複数の測定点を頂点とする仮想範囲を想定し、その想定された仮想範囲の図心付近に一の起振源を設定し、その起振源から複数の測定点へ向けて放射状に延びる複数の測線を地表面上に想定し、その想定された複数の測線上であって前記複数の測定点の設定箇所にそれぞれ一対の震動センサを設置し、その各測定点に設置される一対の震動センサの一方と他方との間隔を所定幅に設定し、その複数組の震動センサの設置後に、起振源の地表面上方の一定高さから略鉛直下方へ向けて一定重量の重錘を案内しつつ落下させて起振源の地表面に衝突させて、その衝突により発生した表面波を、各測定点毎にてそれぞれ検出し、その検出結果に基づいて各測定点を通過する表面波の伝播速度を計測する。
【０００９】
請求項２記載の地盤震動速度計測方法は、請求項１記載の地盤震動速度計測方法において、前記表面波の検出では、起振源で発生した表面波を、各測定点毎に設置される一対の震動センサによりそれぞれ検出し、前記表面波の伝播速度の計測では、各測定点毎に一対の震動センサによる表面波の検出時間差とその一対の震動センサ同士の間隔幅との関係から、各測定点毎に一対の震動センサ間を通過する表面波の伝播速度を計測する。
【００１０】
請求項３記載の地盤震動速度計測方法は、請求項１又は２に記載の地盤震動速度計測方法において、前記複数の測定点の設定では、基礎構造物の敷設範囲を敷地上に設定し、その敷設範囲の図心、又は、基礎構造物および基礎構造物上に載設される建築物の荷重が敷設範囲に作用する場合の敷設範囲の重心を推定し、その敷設範囲の図心又は重心を起点に放射線状に延びる仮想線によって敷設範囲を２以上の小区画に分割し、その２以上の小区画毎に、基礎構造物の敷設範囲の境界線付近であって敷設範囲の図心又は重心からの距離がより大きくなる位置に測定点を設定する。
【００１１】
本発明の地盤震動速度計測方法によれば、起振源の地表面へ向けて重錘が落下して起振源の地表面と衝突すると、その衝突により生じた震動が表面波となって起振源から起振源の全周囲方向へ向かって放射状に地表面を伝播していく。そして、この表面波が敷地に設定された複数の測定点にそれぞれ達すると、各測定点に達した表面波は各測定点に一対ずつ設置される震動センサによりそれぞれ検出される。
【００１２】
このとき、各測定点に達した表面波は、各測定点に設置される一対の震動センサのうち起振源に近い方のものでまず検出され、その後、起振源から遠い方のもので検出される。この結果、各測定点の一対の震動センサで検出された表面波の位相差とその震動センサ同士の間隔幅との関係から、各測定点毎に、その測定点を通過した表面波の伝播速度（位相速度）が計測される。つまり、１回の起振で発生したインパルス状の震動に伴う表面波の伝播速度が敷地内の複数の測定点で一度に計測される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の地盤震動速度計測方法によれば、起振源で起きた震動は、一定重量の重錘を起振源の地表面上方の一定高さから落下させて地表面に衝突させて発生するので、起振源に加える衝撃力を画一化できる。従って、起振源で発生する震動に再現性を付与することができ、その結果、計測する度毎に計測結果が大幅に相違することのないほぼ画一的な計測結果を得ることができるという効果がある。
【００１４】
また、起振源に加わる衝撃力は、自由落下する重錘の衝突によるインパルス入力であるので、定常震動を発生させる起振器などの発振機器を用いずとも表面波速度の計測を行うことができ、極めて作業上において簡便であるという効果がある。しかも、上記のような１回的なインパルス状の衝撃を加えるだけで、複数の震動センサにより敷地内の複数の測定点における表面波速度を一括して同時に計測できるので、更に、地盤調査の手間を大幅に削減できるという効果がある。
【００１５】
特に、請求項２記載の地盤震動速度計測方法は、建築物及び基礎構造物の合体物を敷設範囲の図心又は重心で支持すると仮定した場合、上記のように設定された測定点では、敷設範囲の図心又は重心に対する高低差が顕著により現れるので、不同沈下の評価により適した箇所に測定点を設定できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施例について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施例である地盤震動計測方法が実施される建築用地１の平面図であって、測定点Ｍ１〜Ｍ４の設定手順を説明するものである。図１に示すように、建築用地１は、建築物の土台としての基礎構造物が敷設される土地であり、その敷地内に建築物の基礎構造物の全体を包摂する領域としての敷設範囲２が設定される。ここに、敷設範囲２は、建築用地１に設けられる基礎構造物の設計内容、及び、必要な場合には建築物の設計内容に基づいてに求められるものである。
【００１７】
敷設範囲２の設定後は、かかる敷設範囲２に基礎構造物および建築物の合体物の全体荷重が作用する場合の重心位置３が推定されて、敷設範囲２上に設定される。なお、敷設範囲２に重心位置３を設定するのが困難な場合、例えば、基礎構造物および建築物の設計内容が未確定の場合などには、敷設範囲２の図心を重心位置３とみなして以降の処理を行っても良い。
【００１８】
この重心位置３の設定後は、その重心位置３から放射状に延びる４本の仮想線Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２（図１中の２点鎖線）が引かれ、この４本の仮想線Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２により基礎構造物の敷設範囲２が４つの小区画Ｂ１〜Ｂ４に分割される。ここで、本実施例では、仮想線Ｌ１１，Ｌ１２が一直線状に、仮想線Ｌ２１，Ｌ２２が一直線状に、そして互いに隣り合う仮想線同士が略直交するように設定される。なお、重心位置３から放射状に延びる仮想線の本数は必ずしも４本に限定されるものではない。
【００１９】
敷設範囲２を４つの小区画Ｂ１〜Ｂ４に分割した後は、その各小区画にそれぞれ任意の測定点Ｍ１〜Ｍ４が設定される。この各小区画Ｂ１〜Ｂ４の測定点Ｍ１〜Ｍ４は、基礎構造物の敷設範囲２の境界線付近であって重心位置３からの距離がより大きくなる位置に決定される。このため、各小区画Ｂ１〜Ｂ４内であって重心位置３から最も離れた内角部に、各測定点Ｍ１〜Ｍ４が設定される。測定点Ｍ１〜Ｍ４が決まったら、実際の建築用地１にて各測定点Ｍ１〜Ｍ４における表面波探査を以下の方法によって実施する。
【００２０】
なお、敷設範囲２に設定される測定点の数は、必ずしも４点に限定されるものではない。例えば、ある小区画について即時沈下が顕著に現出する箇所が２以上想定される場合などその他状況に応じて、１つの小区画に測定点を２以上設定するようにしても良い。
【００２１】
表面波探査を行うにあたって、まず、建築用地１に起振源４が設定される。この起振源４の設定では、まず、敷設範囲２に設定された全ての測定点Ｍ１〜Ｍ４を頂点とする仮想範囲Ａ（図１中の斜線部）が想定され、この仮想範囲Ａの図心付近に起振源４が設定される。起振源４の設定後は、その起振源４から複数の測定点Ｍ１〜Ｍ４へ向けて起振源４の周囲へ放射状に延びる測線Ｎ１〜Ｎ４を想定する一方で、起振源４に起振手段となる重錘５（図２参照）が設置される。
【００２２】
図２（ａ）は、起振源４における縦断面図であり、図２（ｂ）は、測線Ｎ１における測定点Ｍ１の縦断面図であり、図２（ｃ）は、測線Ｎ２における測定点Ｍ２の縦断面図であり、図２（ｄ）は、測線Ｎ３における測定点Ｍ３の縦断面図であり、図２（ｅ）は、測線Ｎ４における測定点Ｍ４の縦断面図である。
【００２３】
図２（ａ）に示すよう、起振源４には、重錘５が設置される。この重錘５は一定重量（例えば、数十キログラム程度）の金属製の錘であり、筒状の案内部材６の内周部に遊嵌されている。案内部材６は、その軸方向が略鉛直上方へ向くように立設されており、案内部材６の下端面と地表面との間には重錘５の高さより小さな間隔が設けられている。重錘５の頂部にはワイヤ７の一端が取着されており、このワイヤ７は案内部材６の内周部を通じてウインチ８の胴部外周に捲着されている。
【００２４】
このウインチ８によれば、その胴部が回動されることによりワイヤ７が巻き上げられ、重錘５が案内部材６の内周を上端側へ移動して、重錘５の下端面が地表面から高さＨ（例えば略１〜２メートル程度）の位置まで上昇させられる。また、ウインチ８によって地表面から高さＨの位置まで上昇させられた重錘５は、当該位置にてストッパ装置（図示せず）により駐止される。更に、ストッパ装置は重錘５の駐止状態を解除可能にも形成されており、かかる駐止状態が解除されると、案内部材６の内周面により案内されつつ、重錘５が自重で略鉛直下方へ落下させられる。
【００２５】
上記した重錘５、案内部材６及びウインチ８は無限軌道方式の走行体９に搭載されており、この走行体９上では案内部材６に処理装置１０が並設されている。処理装置１０は、表面波探査により得られた計測データを処理するための装置である。この処理装置１０は、一対の震動センサ１１，１２を合計４対接続可能に形成される信号処理装置１０ａを備えている。この信号処理装置１０ａは、各震動センサ１１，１２からの計測信号を受信するものである。
【００２６】
また、処理装置１０は、信号処理装置１０ａを介して計測信号を受信可能に形成されるメイン処理装置１０ｂを備えている。メイン処理装置１０ｂは、信号処理装置１０ａにより受信された計測信号から各測定点Ｍ１〜Ｍ４に関する計測データを取得し、その計測データを記憶し、その計測データに基づいて表面波の伝播速度などを演算するものである。
【００２７】
図２（ｂ）から図２（ｅ）に示すように、測定点Ｍ１〜Ｍ４には、一対の震動センサ１１，１２がそれぞれ設置される。震動センサ１１，１２は、地表面の震動（変位）を検出する圧電素子型の検出センサである。各一対の震動センサ１１，１２は、測定点Ｍ１〜Ｍ４にて測線Ｎ１〜Ｎ４の線分上に一定の距離Ｌ（例えば略０．５〜１．０ｍ）程度間隔を空けて設置される（図１参照）。各一対の震動センサ１１，１２から導出される信号ケーブル１１ａ，１２ａは、全て上記した起振源４に設置される信号処理装置１０ａへ配線され接続されている。
【００２８】
次に、上記した各種機器５〜１２を用いた表面波探査について説明する。まず、重錘５がウインチ８により地表面から高さＨの位置まで引き上げられ、その当該位置でストッパ装置により駐止される。そして、表面波探査開始の準備が整うと、ストッパ装置が解除される。この駐止解除によって、重錘５は、案内部材６の内周面を介して案内されながら略鉛直下方へ自由落下して、最終的に地表面に衝突させられる。すると、この衝突に伴って表面波が起振源４から全周囲方向へ放射状に地盤を伝播して行く。その後、起振源４から伝播する表面波は、各測定点Ｍ１〜Ｍ４のそれぞれに到達する。
【００２９】
各測定点Ｍ１〜Ｍ４に到達した表面波は、まず、各一対の震動センサ１１，１２のうちで、起振源４に近い側に設置される各震動センサ１１により検出され、その後、所定の時間差Ｔをもって、起振源４から遠い側に設置される各震動センサ１２により検出される。この各測定点Ｍ１〜Ｍ４毎の各一対の震動センサ１１，１２により検出された計測信号は、それぞれの信号ケーブル１１ａ，１２ａを介して起振源４の近傍に設置される処理装置１０の信号処理装置１０ａへ入力される。この結果、１回の起振で得られた各測定点Ｍ１〜Ｍ４に関する表面波の計測信号が処理装置１０へ一括して入力される。
【００３０】
信号処理装置１０ａへ入力された計測信号は、この信号処理装置１０ａにより増幅され、この信号処理装置１０ａを介してメイン処理装置１０ｂへと出力される。４対の震動センサ１１，１２により計測された計測信号がメイン処理装置１０ｂへ入力されると、その計測信号はデータ化されて、各測定点Ｍ１〜Ｍ４に設置される震動センサ１１，１２に対応付けて、メイン処理装置１０ｂのメモリ装置に記憶される。
【００３１】
メイン処理装置１０ｂでは、メモリ装置に記憶された計測データが解析されて、各測定点Ｍ１〜Ｍ４毎に、各一対の震動センサ１１，１２間の距離Ｌと、その距離Ｌを通過する表面波の時間差Ｔとの関係式（Ｖｒｍ＝Ｌ／Ｔ）から、伝播速度（位相速度）Ｖｒｍが計算される。つまり、１回の起振で複数の測定点Ｍ１〜Ｍ４に関する表面波の伝播速度が一度にまとめて入手されるのである。
【００３２】
以上、実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施例である地盤震動計測方法が実施される建築用地の平面図であって、複数の測定点の設定手順を説明するものである。
【図２】（ａ）は、起振源における縦断面図であり、（ｂ）〜（ｅ）は、各測線における各測定点の縦断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１                建築用地（敷地）
２                基礎構造物の敷設範囲
３                重心位置
４                起振源
５                重錘
１１，１２        震動センサ
Ａ                仮想範囲
Ｍ１〜Ｍ４        測定点
Ｎ１〜Ｎ４        測線
【図１】
2007132854.tif 000003
【図２】
2007132854.tif 000004