防災科学技術総合研究速報第6号1967年3月

6拠131・55：550・834：550，341：55α34α9（521．28＋52L22）S

V波発生のための二，三の試み

太田裕、嶋悦三、柴藤喜平．平沢清．伊藤公介
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エはじめに

このため・従来，時々火薬爆発の際SV波が得ら

前報文Dで・H波を発生させるための装置を作製れたという報告がなされたのではある瓜多分に疑間視され，あるいはあまりこれを積極的に取り上げし・これによる実験結果について報告した．また，現場的にS波を測定することの重要性にも触れておいた．ここではS波の他の一つの波であるS▽波にようという動きはなかった．のっいて，これを発生させるための二．三の試みを行

下構造を調ぺるためこの問題を積極的にとりあげ，なった結果について報告Lたい．

ある程度の成果をみるに至っている．かれらの結果周知のとおり。S▽波はSH波と違って，この波の生成・伝搬はP波のそれに密接に関係する．このによれぱ孔井中で火薬爆発を行なった場合，孔井が作用Lて爆発は非対称的におこる．また孔井を充てため記録上SH波実験では比較的簡単であったもの

んする水中を上下に走る圧力波が発生し，これもS▽

V波の場合，必ずP波が出現し，記録も複雑波発生に寄与しているという．なお，薬量は犬きいが，S米国ではW阯teらが石油資源開発の要請で地になるのが通例である．また人工震源として多く用ほど一層Sいられている火薬爆発による場合，これに伴って発一方国内ではKitgmeωki3ふ金属鉱山中で，薬室V波発生に有利という訳ではないという．

生する波群のうち最も優9な波はP波であり，更にに特殊な操作をほどこして，高周波S∀の発生に成火薬震源はP波に対してかなりの程度まで球対称的功している．と考えるのが一般であった．つまり震源に何らかの処置をほどこさない限りSV波はなかなか発生しが以上はすぺて媒質が比較的硬岩からなる場合の実験である．

たいとされていた．

一一方軟弱な地盤内のS波速度を知るためにクイ打ち実験等の行なわれたこともあるが充分な結果はい○調査員（東京犬学地震研究所）まだ得られてはいない．

一15一

地震職哉ける軟弱基礎地盤の振動性状に関する現場実験研究防災科学技術総台研究速報第6号］967

ところでSV波を発生させようとする場合，震源れも結果的にSV波が見いだされたといっているのに何らかの操作を行なって，幾何学的ないしは力学である．

的に指向性を与えて（つまり球対称震源でなくLて）われわれが今回ここに取り上げた実験は，これをやれぱよろしい．Whiteらの場合はたまたま孔杵（爆発孔）自体がこの働きをなした．また一歩進めてSV波を積極的にとり上げようとするものである．つまり一方では震源に操作を加えてシう

Kitgu鵬鴉二kiも爆破用に掘った横穴が同様の作用を比を上げ，他方これの実用化への道をきり開こうとなしたと考えられる．彼らのように媒質が硬岩からするものである．

なる場合はともかく，一般には上述の方法が適用で本研究は科学技術庁国立防災科学技術セソターをきるかどうかはわからない．特に軟弱地層の場合，中心とする地震防災総合研究I■地震時における軟弱

上述の方法では同一爆破孔で多数回の爆破を行なう

基礎地盤の振動性状に関する研究ことはとうてい無理である．の一つとして行なったものである．なお・解析計算などの研究費のS▽波発生の場合，同時にP波が出現するのは物一部は，文部省科学研究費をも使用した．

理的に避けがたいので，P，S▽波識別の問題があ2

る．これは一方では震源の問題であり，また観測体実験地，測定器械等は前報文と全く同様である．

系をどうするかの問題にもつながる．

（i）パィプ方式による実験
考えはHee1anの理論① ，Whiteら ①の実験に類最近に至って軟弱地域の単純火薬爆発でSV波を倶測したという報告も二三4）出てはきたが，いず

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実験内容似するものであるが，今回の実験地が利根川の川原

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V波発生のための二，三の試み一太田・嶋・柴藤・平沢・伊藤であり，またわれわれのおもな関心が軟弱地層のSVてんし芦状態で・全体をワイヤローブにつないで，波を対象としているため，Whiteらのように孔井孔内におろし・所定の深さで爆破する方式をとった．

．内の単純な火薬倶破では①孔井による指向性効果の

こ1与ると鉄バイプの側壁があるため，半径方向の弱いこと・②孔の保持等の点で問題があり，またこ衝撃力は媒質に直接には伝わらず，バイプに沿ったれら欠点を避けるための操作があまり複雑になって方向・つまり上下方向のみに強力な圧力波が発生すも困ること，などの点を考えて，具体的には次のよると考えられる・この結果全体としては縦方向の指うな方法を試みた．すなわちFi9．1に示すように，向性をもった震源バターソが形成される．

長さ150c血，直径75cm，肉厚03cmの鋼管

測線はFig．1に示すように，地表展開を主として（鉄バイブ）を用意し・この中心に所要の火薬を装用いた．これは一＝0〜50mの間をPU間隔25皿

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一17一

地震時における軟弱基礎地盤の振動性状に関する現場案験研究防災科学1麦術総合研究速報第6号1967

あるいは5皿間隔で鉛直方向または半径方向に配ように認められる．しかるに鉄バイブなしの爆破の置した・このほか，補助的に爆破孔深度30皿を中場合，深度7nでも表面波はほとんど見いだされて心とLてL〃円周上に7個のPU地中展開を行なっいない．っまり鉄バイプのある場合，何らかの理由た．前者では45cPs・27cPs

で二次震源が地表ごく近くに発生したものと考えざ

PUを適宜利用し，また後者は45cp9鉛直 PUで行なった．
実験は当初，深度30mで鉄バイプ中およぴ．こるを得ない．

れのない単純火薬爆発の両者を，薬量変化とともにP波の発生は，バイブの無い場合に比ぺて一段と実施して・S

次に今一つ注意すべきは，鉄バイプのある場合，V波発生の様子，鉄パイプを用いるこおだやかな点である．記録振幅が小さく厳密な比較との効果の程度等を詳しく調ぺる計画であった．しはむずかしいが，鉄バイブを入れたことによって吻かしこの目的で深度30m，鉄バイプ中で1009×い6

エネルギー配分が多少とも改良されたのではないかの爆破を行なつたところ，鉄バイプの回収が不能にと考えられる．ただ，記録全体としては鉄バイプのなり（おそらくはパイプの強度不足で，孔保護用にある場合ψ〜1■ち程度と小さいようである．
（ii）ヶ一シングパイプ打ちによる言豫入っているエスロソバイプをこわしたので），このためやむなく・深度を浅くし，深度143血，前述したように深度30mで鉄バイプ申の火薬爆

70㎜の2点においてそれそれ鉄バイブ付，なLの発を行なったところ，この付近が崩壊した．そこで，各1回ずつのテストしか行ないえなかった．なお，当初の察験計画に加えて，孔壁保護のためのエスロ

この際は安全のためキャソプ1本ずつとした．得ら

ソバイプを地表でハソマー打ちすることによって，れた記録をまとめたのがFig．2である．このうち左S側が鉄パィプのある場合，右がない場合である．両は鉄バイブを用いたときの波形との対応を知る興味者を対比しながら記録をながめてみよう．いずれのもあった．記録の一部をFig．3に示す．A（1）A（2）場合も明りょうな波群は3ないし4ある．たとえぱがそれである．A（1）は深度30皿の火薬爆発の直真中の図（1〕＝143m）について見ると，鉄バイ後に行なつた実験である．またA（2）は深度7m

プの有無に関係なく・記録上最も早い時間に出現すでの火薬爆発の後に行なったものであり，この時にる見かけ速度1500平／sのP波，ついで見かげ速度

は深度7m以深のエスロソバイプはすでに破損していた．このため有効長は7固以内と考えられる．
これが原因で，前者の記録でSV波の見かげ速度は250m■S程度の・P波よりはやや周期の長い，孤立的な波がかなり明りょうにみられる（図中に黒丸を付けたもの）．この波の特徴の一っは爆破深度のV波を発生させる他の試みを行なった．他方これ240皿／3であるのに対して，後着A（2）では，120Y波は変化に応じて見かけ速度を異にしており，屈折波をm■3が対応する．カケヤ打ちした際の表面S思わせる．これらP，S▽波はバイブの有無に関係いずれも60〜70m／Sと変わらない．つまり，A（1），なく両者に共通して現われる波である．ところが，

A（2）はそれそれ深度143叫7mでのバイブ中次の位相・っまり・ほぽ原点から速度50〜60皿■6（最表層S波速度に近い）で続く，明りょうな波群の爆発の際得られた記録によく似ている．ただエスは，鉄パイプのある場合に限って出現する．特に薯

これは火薬爆発のときのPしいことは・この位相にかぎって・速度，出現時間ともにほとんど爆破深度に関係Lないことである．に，この場合30c卵のPUを使ったためであろう．
この方式でもS▽波の発生が確かめられたのは幸い

この波を説明する一つの考えとして，爆破に伴ってであった．特にA（1）では∠宇17mで折れ曲がり孔井中で上下方向に向かって伝搬した圧力波が表面が見られ，S▽屈折波であることが一層はっきりすロソバイプ打ちでは表面波がはっきりしていないが，に達した時，2次的に発生したS▽波とみることができる．これを支持する一つの証拠がある．周知のUが45cP9であったのる．

この結果SV波がバイブの両端（地表面および下ように表面波は震源が浅いほど一段とよく発生する端）を原点として発生していると考えられるが，こにもかかわらず・Fig．2の記録を見ると，鉄パイブの理由はまだ判然としない．たお同図のBは地面を直接カケヤ打ちした時の記愚である．これでもS▽のある場合，1〕＝143皿の爆破深度の際にも明り

一18一

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V汲発生のための二，三の試み一太田・嶋・柴藤・平沢・伊蔭

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Fi9．4は，これらを半径方向のPるが，われわれの笑験場では両者に差があると考えUで観測したものである．ここにA（2）はエスロソバイプ打ち，B（1）（mS

V波による地下樽造の推定

われわれの場合，震源の深さは既知であるから30cmでキャツブ1本を爆破した際の記録である一一S

H汲速度の差異が論ぜられていなくてもよさそうである．

は地面を直接ハソマー打ちしたもの，B（2）は深度A（2）の記優が最もすぐれていることは，V，S

Fi9．5から手さぐり法の方法で，SV波到着以前のP波によるじょう乱が最も少ないこと

V波による地下構造を求めることができる．この結果・

第1層

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以上の結果を総括し・かつS▽波初動にのみ注目

第2層

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q4皿して作ったのがFi9．5の走時曲線である．ただ，こ第3層第4層

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から一容易に了解できよう．

れは通常のものとは違って，それそれ異なった震源深度からの読み取りを1枚の図面に表現したものでDある．また最表層の速度70ψは前報文 の結果
およぴ今回のSV直接波の速度を参照Lて決めた値が得られる．この実験場では別に，コア試料採取のほである．図中の実線はSH波の速度で引いた直線でS

一20一か，二，三の物性試験が行なわれている．地質柱状図，電気検層，標準貫入試険の結果とともに，先のH波による地下檸造と合わせて比較したのがFig・6

SV波発生のための二，三の試み一太田・嶋・柴藤・平沢・伊蔭．mO

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である．SH波，SY波で構造に若干の差があるが，1400〜1700ψのほぽ均一な速度が得られている．

両者の実験場所が100m弱離れていること，またい

これは上記物性試験とは対応しない．地層樽成物質

ずれも片測線からの解析結果であることを考えるとが多量の水分を含有しているためと考えられる．Sよく合っている．電気検層，〃値の対応関係は大変

波測定の意義の一端を示し得たと言えよう一見事であって，両者は高低の関係がきわめてよく一3結果と今後の問題致している．これを柱状図と比ぺると，両老は砂層

鉄バイブそう入実験では，これによって震源に一で犬きく，粘土層で小さくなっている・つまり物性層の指向性を与えうることがわかった・今後鉄バイとの関係が大変に顕著である．特に深度4〜14m

プ強度を増し，薬量変化等のテストを行なうならば・に存在す．る粘土質層はかなり軟弱で，これから推測的を最も能率よくする適性火薬量を知ることも可能であり，他方この種の実験を通じて・SV波をすれば一見低速層の存在を思わせる瓜図に見るよ

うにS亘波，S▽波ともに低速層は存在しない．下へ行くに従って順次速度を増している．従来から〃現場的にたやすく測定する方式を見いだす可能性も出てきた．

またエスロソパイプ打ちでもじゅう分にS値等の物性を弾性定数との関数関係で結ぽうという考えがあるが，この結果はこれがそれほど単純でないことを示唆する一例である・

豪度約30㎜（∬＞50）

発生していることから・実験が手軽であるがゆえに・

更にこれに関連したテストを繰り返手必要がありの変化のはげしい境界そうである．

なお，S▽波測定に並行して各置物性試険も同時は沖積一洪積の不整合面と対比されている一われわれの測定結果でも明りょうである・

V汲がに実施し，Fi9．6類似のデータを多数集め・これの一般性を知って工学への要求に答える期待もある．

P波測定結果によれば深度50〜60mに至るまで
一21一

地震職こおける軟弱麺観盤鮒関する現場実1闘晩防災科学炭術鱈合研究速報第6号1967、今後ともS汲発生と伝搬の問題は積極的に続けられ氏）の協力によった一また図面作成は目高，植松嬢るぺきである．に依頼Lた．各位に厚くお礼申し上げる．

測定の全般は宇部興産物理探査班（班長田中敬次

参1）鳴悦三・太田裕・柴藤喜平・平沢清・伊藤公介1

研究速報

考S

文献

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