防災科

芦推術総今研究馴1干剃9三｝1969年3月

550340．9（521．28＋521．22）

624，131．55：550，834：550．341

SH波発生装置に よる地盤振動の観測
高橋末雄
旧ケ防災科

Observatio皿of

1！1技術センター

Seismic

Waves

SH−Wave

GemmtedthebyGemerator

By

M．Takahashi〃o〃o冗α1Rωωfc此Ce〃ετ〆oτDjsα8比r

乃幼0Prωεm〃o仰，Abstmct

Recent1ycharacteristics

the

from
of

the

viewpoint

vibration

S−wayes．

This

of

the

foundation，

comes

from

the

fonowing

compactness

and

other

moisture

percentage

indicatedbymoisturecontent

isFor

SH＿wavefactured

the

by

the

vibrationthesma11ertheri∀er1andchief1yinregardThesize

exp1osion

of

by
tion

comparisons

the

using

woodenof

S−waves．

ofapparatus

Japan，an

river

Tone

to

performance．

SH＿waveThe

resu1ts

major

the

generatoroftheexperiment

are

made

respect三∀e1y

It

is

that

found

than

are：Bytheboard），in

for

the

of

component，and

the

this

methodtobeofapparatus

atobservationconsidered

are

the

the

form

natura11y

present

used，

experiment

of

the

the

the

weightSH−waves

quantity
generated

some

the

s〇一ca11ed

rising−up

and

put

to

practica1use．

ofapparatus，

be1ow．

about2tons；andinadirec−

ofexp1odedwayes，thedynamite，directiマity，

exp1osion．

has

the

by

manu−

Springreportedfoundation，consideration

of

一19一

the

high

better

inf1uence

in

are

using

of

are

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generated．

surface1ayer

testedtheobtained

generator

exchanging

physica1properties
data．

of

foundation

obtained

x2．5m，

thefoundation

SH＿WAVESanonground，bygenerating

out

to

the

made

the

carry

that

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was

is1m

soft

IΩthe

opportunity

generator

the

are

P−waves，becauseofinobtainedistheof25−75grams

thethereforeingenerator，anofdynamiteforbetterproperties

that

case

of

reason．

than

its

the

especia11y

S−wavesthedirectiona1Yibration
And

far

to

of

perpendicu1ar

1tems

of

engineering，studiesof

Geo1o虫ca1Survey

1967onof1〕araseismic

points

to

be

was

improved，

made

by

but

is

Ita・tataki（b1owing

arriva1distanceofS−waves，

with

and

地震時に歩ける軟弱基礎地盤の振動性状に関する現場実験研究

（第2報）

1

防災科学技術総合研究報告第19号

1969

2

はしがき

昭和39年の新潟地震の際の老しい災害により軟弱地盤の振動性状の研究の必要が，前にも増して要望されるようになってきた．日木のように，観測場所，期日実験地は利根川中流域の河川敷であるo千葉県
成田市と茨城県江戸崎間の主要地力遭建設のため

成田市竜台と茨城県河内村田川との間の利根川に厚い沖積層とか，更に条件の悪い軟弱地盤の上に構造物を作ることの多い場合には，今迄の大地震

長豊橋（幅7m，長さ510m）が建設されていの強震計記録に，地盤の補正をどのように拾こな

年から3か年計画で，振動実験が行なわれ，このへ耐震設計に用うべきかという閥題につき当る
そのためにはどうしても，軟弱地盤の性質を更によく知る必要がある．このような意味で，今回人工地震動により，軟弱地盤のS波についての振動観測を行なったので，それについて報告する．

報告では，昭和42年3月11日から16日・までのS大砲の実験である．ほかに引続き17，18

一般に地震災害では，振幅の大きなことからSる．この橋の第5橋脚附近を中心として昭和40日にケーシ；■ク孔を用いたS

V波の実験，19日〜22目に橋脚上に設置した40トン起振機による振動実験も行なわれた．

実験地の略図は図一1のと拾りである．
江戸山11

波によるものも大きいと考えられる．しかしS波を取り扱う場合には，震源距離が近いとか，震源

衷城県

■1坦防1

の深い場合は別として，S波初動とか，S波群が11

ど〜二までかというようなことも不明瞭なことが多い一これは地殻内に歩ける反射屈析の影響のため

I一＿一11長一＾ll一一11口．

一

＾

．

＾
一

であって，これがS波の研究に大きな障害となっ

、

、
＾

＾

一一」旧、へ一一一ている．もしS波の速度が，P波と同様な精度で求言り，その部分の密度が判明するならぱ，その地盤の弾性常数一ポアツソン比，剛性率，ヤソグ率，体積弾性率ば計算することができる．今迄
実験室内ではともかく，現場でこれらの値が求め

、

旧11

｝

小
II1；lS大飽；lll

川

1日11腺万向

河川以

1

一

＾

一

二
一

＼

111堤

られなかったために，実際からかけ離れた値を用いたものもあった．最近S波の研究のために，S波を明瞭に観測しうる地震計が考えられる一方，

嵐田

人工地震により，S波を強力に発生する装置が作られるようになっセきた．今回は後者の立場から

図一1

O

一

一下流

．

，

一

．

一利根川

＾

1

℃02αOm千貴県

］」

実験地略図

の観測であり，使用したS波発生装置は地質調査所で開発されたS大砲であってSH波を発生せしめるものである．SH波は，P波やSV波と異なり，地層による反射，屈析に拾いてP波とS波の発生がなく，SH波のみであるから，距離によって，振動波形が乱されることが少なく，解析が楽である長所をもっている．言た軟弱地盤のように含水率の多い場合には，S波速度はP波速度のよ
うに水分により影響を受ける度合が少ないので，地下構造を調べる場合などはP波法より有利であるともいえる・このたび地質調査所，土木研究所，
国立防災科学技術センター等が参加した総合研究として，建設中の橋脚を中心とし，表層爆破，S大砲による爆破，起振器等による振動観測が行な

われた・そのうち拾もにS大砲による振動観測についてまとめたのがこの報告である．

3

S

大

砲

S大砲の詳細については，地質調査所の報告の中でのべられることと思われるので，あらましだ
けを記す．原理は厚い長方形の平板を地表に置き充分な重量をかけた状態でこの板に水平方向に衝撃を与えることにより，地表にズリ応力を発生せしめるものである．我＾の使用したものは図一2のような構造になっていて，板の上に直径約20Cmの鋼管を固定し，この鋼管の一端に薬室を置き，鋼管の残りの部分に鉄製で1個30k9の円筒形の重錘を12個入れる．薬室でダイナマイトを爆発させれぱ，これらの重錘は鋼管から飛ぴ出すが，その反動として鋼管と共に板が移動して，急激なずり応力を地表に与える．砲身の直角方向に測線をとり，砲身に平行な振動を記録させれぱ

一20一

SH波発生装置による地盤振動の観測一高橋

ト1一
・・．

ウェイトタン

砲身

盛土

秦刻85㎜似400舳
o．ポ1…I．

0．

r．：

靭止ビン28㎜φ

1

鉄台

未台

←4・0一

12ケ

一了肺㎜φ
「F

◎

寸

◎

8

◎

x

50肌肌

←二；鰐二」1⊥
図一2 S

H波発生装概の構造（単位mm）

SH波が観測される．SH波を安定に発生させる条件として，大砲の重量を大きくし，地面との接触低抗を大きく，全体のバランスを取って水平1方向のみに振動させることが必要である．大砲の重量を増すため，板上の鋼管を覆うように舟型の地震計は勝島製（P Kr130H，V）で，固有
周期：3c／s，コイル抵抗：121Ω，使用状態に拾ける感度：15μ4Ga1であつて，水平動，
上下動とも同一性能である・

鋼製の容器が板に固定されていて，使用時に約1
ト1・の土等を入れて，重量を増す．装置自体の自

この出力を記録装置の検流計に入れる訳であるが地震計の滅衰定数拾よぴ記録感度を所定の値に合致させるため，地震計と検流計の削に感度調整器

重を合わせ2トン程度となる．

を使用している．この感度調整器は止記の目的のほか，4段の感度切換えと，30Ga1以下の任意の較正加速度を記録させることができ，これにょり観測精度の向上をねらっている．
言豫装置は三栄測器製のビジグラフで・使用した検流計はG−100C，固有周期100c／s，感度500mm仙／30cm．コイル低抗23Ωである．

1

□

…

■

』

一

1OO≡060α幻αω

z060
o060

fαω

010

薬量259rでSH波発生装置から飛び

030020

写真一L

出した重錘

O1

02

0304

0608・0

2

3

4

56

810

20

30405060

30−05060→FREOUENCヤ％→FREOUENCヤ％

4

図一3

観測測器

地震計の周波数特性

防災センターでは，いわゆる人工地震用の地震探鉱器を所有していないので，自然地震観測用の地震計，ケーブル，感度調整器，記録装置等によものを使用した．

る総合周波数特性は図一3のとおりてあって，

一21■

地震時に拾ける軟弱基礎地盤の振動性状に関する現場実験研究（第2報）防災科掌技術像合研究報告第19号

196g

α3〜30c／sの間では，加速度に関して一様な倍率をもつようになっている．加速度の測定範匿1は250Ga1まで，記録紙上の最高感度は4mm／Ga1である．今回の場合観泓記録を眺めると，記録最大振幅に拾ける周波数は15〜25c／s
くらいなので，加速度記録となっているのであろうが，音波の部分は，周準数がもつと高いから遼度記録になってい一ると考えられる．

紙送りは大体20㎝■secで使用したが，一部他の速度のものもある．刻時は1／100秒ごとにタイミンクが入り同時にシヨツトマiクも入れてあるO
今回は地震計の台数の関係で，1回の爆破で3成分づつしか記録が得られなかった．しかも1成分は常に基準用として，距離10mの固定点に拾いたので，移動用としては2成分しか使用できなかった．（異った地震計の記録は別に得られている）
発破回数が多かったので・若干の解析を行なうこ

図．4

再現性試験の記録例

薬量509「

距離10m，HT方向
えるであろう．また薬室を他の端にかえれぱズリ
応力は逆方向になるから，記録の位相も逆転することになる．観測記録からもこれがよく認められる．

表1の値からわかる様に薬量増加にょる・最大とができた．

5 S大砲の性能に関する観測
51 再現性と薬量の変化
S大砲を使用した場合に，同一地点の観測では，加速度のふえ方は，推定された値より小さい・これは爆発の状況にもよる．薬量259rでは鋼管中同じ薬量を爆発させた時・同じ波型・同じ振幅が記録されなければ，つ言りS大砲が安定した振動個であって，大砲全体の地面とを発生していなければ，量的た取り扱いはできな
いの重錘12個のうち，外部に飛ぴ出すのは平均4のスベリは3mm以下である．薬量が509rとなると9〜10個が飛び出し，スベリ量も20〜30mmとなり，75
gr以上となると，重錘は12個全部が完全に飛そのための実験として，S大砲から測線上10m

ぴ出すほか，薬室固定部の破損等も拾こり，地面の所に，同一の水平動地震計を，測線と直角方向に振動しうる方向（HT方向）に設置し，種んのに与えるズリ応力は509「の場合と同じ程度となるらしく，観測される最大加速度の増加は殆んど薬量による観測を行なった・その結果は・表一1のと歩りである．値は記録最大加速度（ラブ波とみとめられない．波形についても259r以下では最大振幅の部分も，まずきれいな正弦波であるが恩われる）である，表中25（水）とあるのは，
表一1 S H波発生装置の最大加速度

509τ，759了となるにしたがって正弦波の乱れる度合が大きいようであることからも薬量が大き蹴くなった場合，期待されるズリ応力以外に，何か

火藁量 1回目 2回目 3回目 4回目 平均
25距

58．1堕

1592

640

50

6乳3

700

6＆5

75

67I5

一

・

25㈱

43．1

37．4

かけや打ち 28．1

2臥4

412
328

1紗

余分な力が加わるとか，大砲のスベリの影響がで

70−7

14

一

一

14

ているものと考えられる．しかし509r までは，
総合的にみて今回のS大砲はその性能を発揮して

一

40β

21

いると考えている．そして509「以上では波形の

30．1

30

ひずみが大きく，ズリ応力は509rとくらべ，同程度か，むしろ小さくなることもあり得ることがわかる．これの改善には，大砲の単位面積当りの地面との接触低抗を大きくすることが，もっとも効果があるてあろう．といって，地面にスパイク状のものを出すことは，ズリ応力を与える立場か
らはよくなく，必らずしも安定したSH波を発生させる方法ではないことが，他の実験から確かめ

60．4
75，O

一

藁量は259了であるが，鋼管中に鉄の重錘の代りに，水を入れたポリェチ1■ソの袋を用いた場合の値である．値は最大加速度しか記してないが，同一薬量の各記録を比較してみると図一4の例のよ
うに波形の相似は大変よいのがわかるo表の値も平均値からの偏差は数％程度であって，当初考えていたより小さく，言ず再現性は良好であるとい一22一

SH波発生装置による地独振動の観測一高橋

られている．砲身を長くし重錘を増すとか他にもこのような実験では当然測線上にある5の地点の種々考えられるが，現場での取り扱い易さも考え加速度が最大となり，両端に行くにしたがって滅

ねぱならぬ条件であろう．

少する筈であるO緒果もそのと拾りてあるOすな

次に周期についでであるが，これは薬量につれて僅かに変化があるが，むしろ薬量によるよりも振幅の増加によるものであって，薬量の増加が直接周期に関係しているのではないと考えられる．何らかの改良を加えて，振幅と同時に振動周期ものぱすことがてき．自然地震の周期に近い波動が発生できれば，実験用途はさらに広言ろう．この意

わち5の加速度を10とすれば，S大砲の長手方
向はα4以下となっているo
図からもわかる通り，加速度の大きな方向は，測線を中心線とした両端30oの範囲内（第1のグループ）であり，この範囲を越えた部分（第2のグループ）とは明らかに相異している．第1・第2のグル■プの境の部分のみは変化が急であるが，味で鉄の重錘の代りに水を入れることは，反動が拾だやかとなって，周期に影響すると考えたが，それぞれのグループ内では変化は少ない．ということは，このS大砲の指向性のよいことを示して今回の実験から，そのような結果は得られなかった．また案外と思われるものにかけや打ちがある．

線カ噸1腺と合致し在くなったり測線上以外にピークが出るこ

加速度の割合大きいことと共に3回の最大加速度が大体同じである1＝とである．大きいことについては今迄もいわれていたことで，人力でも距離150mくらいまで観測できるのも，もっともといる．S大砲のバラ／スがくずれると，第1グループの中心とになるであろうカ我々の場合にも僅かに〜二の傾向がでている．な剖司様な地点で，地震計の振動方向を半径方向に設置した場合には，指向性といえるものはでていたい．本来ならぱ，S大砲の長手方向点1重た

カ竹や打ちの欠点といわれた再現性が，案外よろは9が大きくなるはずであろうが・今回の場合には，重錘の飛ぴ出しや，作業上の理由から，S大しいということは，注目に値する点で，適当な方砲の長手方向の両端に接して，2−4（長）XL5

法さえとれば簡便な方法として活用価値のあるごとを示している．しかしこれは最大加速度のみについてであってS波の初動は火薬爆発の場合にくらべると，かなり劣り不明瞭とたっている．しかし火薬の場合のような波型の歪といえるものは無（幅）×α5（深）mの穴が堀ってあったのが影響していることも考えられる．この穴は，飛び出した重錘が地面に落下して，二次的振動を発生する際に・二次振動を弱めるのにも若干役立っている．なお主振動と二次振動はその時間差から容易いようである．

に識別される．

恩われる．

52

指

向

性

S大砲を中心とし半径．10mの半円周上等間隔な9点に地震計を設置して測定を行なった．地震計は水平動であって，その振動方向は接線方向である、結果は図一5のとおりである．

53 振動方向の比較
S大砲の測線上距離10mの地点での3成分一測線に直角な振動成分HT，測線方向の振動成

分HL，上下成分V．の同時観測で得られた最大加速度は，薬量509τの時は，それぞれ

g8

640Ga1．3α2Ga1．6，2Ga1となっている．（図一6）

，8、毛7

大

S

！・
0

！．0

2

ε＼＼

これら3成分の最大勤の初動からの時間は，同じ、、4でありその周期についても，HT方向がわずかに長いといえる程度であつて大差ない．SH波の発測θ

生装置といつてもHL方向にもHT方向の5割程

3度，V方向に1割程度の勢力の振動が観測されている．この割合は，一回だけの259r（水）実験ではわずかずつ大きくなって，SH波発生のため

05
．

●

●

以外の力の影響が強く出た結果がでているが，常にそうなのか，また薬量が大となってS大砲のス

図一5・23456789

ベリが大きくなったときはどうなるかなどは，次指向性試験，半径10mの円周上の加速回の実験に待ちたい．

度比（点5を1とした場合）

一23一

地震時に拾ける軟弱基礎地盤の振動性状に関する現場実験研究（第2報）

防災科学技術総合研究報告

第19号

1969

と・h伽＾
0

0．1

0．2

0．3

0．4

0．5s㏄一

V

。。。n五

。、1

SH

＼
LQ

54

S大砲爆破と表層爆破

図一6

振動方向の比較

S人砲による記録と比較するため，S大砲に密表層発破の初動に相当する時刻には記録は全くあ接してハソドオーガーによる深さ1mの穴の中で，らわれていない．S大砲初動は15msec拾くれ

薬量509rのP波法による表層爆破の観測を行なて歩り，これは走時曲線から，爆発音波であることが明らかである．表層発破では主要部分の周期に変化がなく，P相以外の相は殆んど不明であるった．

この比較を行なった目的は，今後も種＾のS大砲が製作されるとした場合，それらの性能の比較
を現場実験から簡便に得られるのではないかと考えたからである．同一地点・時期にS大砲と表層発破を行なえば，実験地盤の状況，火薬の種類等については同じ条件となるから，S大砲の性能の比にか＼わらず，S大砲の方はHT記録でなくHL記録であるにか㌧わらず，S波がわかる．S波はツヨット・マーク（S・M）から160msec あ較が，表層発破を基準として容易となるからであある．

との振幅・周期とも増しているところである．これに続いて振幅のさらに大きいところは表面波で最大加速度については，表層爆破の記録でスケー

る．

同一薬量，同一距離で得られた両者の記録が図一

ルァウトの部分があるため明らかでないが，記録7である．爆破点からの距離は10m，同じ地震計によるHL方向の記録である．見やすくするた

された振幅から得られる値は195Ga1であるか
ら，波形から見て200Ga1以上ではないかと

め同じスケールに修正してある．記録を比較して考えられるのに対し，S大砲では30Ga

みてすぐわかることは，振幅の明らかな差であるだからHT方向は先に述べたように60Ga1程度

が，そのほかにも次のようなことがわかる．
S大砲による記録では，P波部分が欠除していて

となる、

一24一

lである．

すなわち今回の場合，HL方向では表層爆破に

S

H波発生装置による地盤振動の観測一高橋

くらべ，最大加速度は，S大砲では1／6〜1／7く

らいである．HT方向では表層爆破の記録がたいので明らかでないが，1／3くらいではないかと考Iづえられる．よくいわれているようにP波法の場合
火薬（TNT）の爆発エネルギー一（1ぴerg／9「）の10％が振動エネルギーになるとすれば，このS
大砲でのHT方向では，爆発エネルギーの3％くlO

らいが振動源として効いているとみてよいのかも
知れない、
10

lo

lO

皿）Q1より02秒言で
｝1

ム

20

lo

図一7

同じ薬量によるHL方向の表層（上）拾よぴSH波発生装置（下）の爆破振動比較
lo

lO

5
lO

105

，lO
5
2o

皿）α2よりα3秒まで

I）Shotよりα1秒まで
図一8

距離10mに拾ける質点の水平軌跡

一25一

地震時に歩ける軟弱基礎地盤の振動性状に関する現場実験研究（第2報）

防災科学技術総合研究報告

56

55 S大砲記録の質点運動
S大砲記録の，質点の運動をみるため，距離10mの測線上に拾かれたHT方向とHL方向の水平2成分を，合成したものが図一8である．初動か

第19号

1969

最大加速度の距離による減衰

一般の地震観測で得られる最大動と震源距離との関係は㍗

振幅をA，距離を△とすれぱ

A㏄△ne一㎞と表わされる．地震波が等方均質な物質を通過しらα1秒間づつI，皿，皿に分けて書いてある．
これをみると，初動からα1秒までの運動は，波動の伝播方向（H L方向）の成分がよく表われてきたとすれぱ，P波S波についてはn＝一1，
表面波についてはn目一α5くらいであるといわているがいずれにせよ幅幅はかなり小さく周期も

れている．

10ms

kは物質の粘性による滅衰係数で，粘性定数に比ec程度で短かい．この部分は主に音波

例し，周期の2乗または1乗に比例する．
今の場合最大動はラブ波であることからn＝の記録と考えられる．

α1〜02秒間の皿では，始重りの部分にS波が到達し，振幅・周期とも伸ぴてくる．しかしH T
方向は，HL方向にくらべ振幅がそれほど大きく

一α5を用いてkを求めるとHT方向ではたらない．そしてすぐ続いて伝播方向に直角な成分（H T方向）の強い大波動が画かれている．上という値が得られる．この値は強度の軟弱地盤でkgα016／mあることを考えると大体想像される値である．自然地震で得られるkは3x1O−4くらいである．
東京，大阪など家屋の密集地帯では002〜α03

下動記録には殆んど欠除しているのをみれば，ラブ波であることがわかる．これが2振動ばかりあった後で・終りの部分に入り，質点は単純な円運動ともいえる振動をしながら滅衰していく．S波が得られているが，これなどは多数の建築物が作付近からHT成分の大きくなってゆく有様がよくわかる．しかし地震探鉱器による記録では，S波の現われ方はさらに明瞭であって，これはA．G−C

いずれにしろkは地盤に影響されることも大きいことが考えられるから地盤判定の一資料ともなるかもしれない．今回の場合は，観測距離がごく限用しているのであろう．

られた範囲内であるためと思われるが，記録最大

その他各種7イルターの活用によるものである．

振幅と距離との関係は両対数のクラフで大体直線となることから

A㏄△nでも代用できる．図i9はこの状態を示す．〜二れか

lOO

1OO

1O

Gd

f

HT

HL

1O

V

lO
●

●

●

1O

lOOm

図一g S

1O

1∞

lO

H波発生装置による成分別距離と最大加速度の関係

一26一

lOO

SH波発生装置による地姐振動の観測←高橋

mの間で行なった緒果から走時曲線をかくと図一

らmを求めると

HT方向
HL方向
V方向

10のようになる．
この走時曲線で，記録の初動を結ぷと完全に直線

n；一14
m，一13
m目一12

となる．そしてこれの速度は330叩／sであることから，火薬爆発による音波であることは間違いとなり，記録振幅が小さい成分ほど，わずかではあるが滅衰が小さくなり，地震波の種別によるもない．周波数は100c／s程度である．

のとも考えられるが，興味ある点である．しかし一般の場合にくらべれぱかたり大きく，軟弱地盤

点距離は下記のようになる．

S波については，走時曲線から求言る速度と折の影讐と考えられる．

70I＝1■s

観測状況に珍ける地盤のノイズは01Ga1程度である．n昌一14とすれば，薬量509rの場
合，S大砲の最大加速度は距離600mで01

123叩／s244叫■s0−130I＝■＝i130m−43．5m
435n1一Ga1となる．すなわち増幅器を用いたとしても，さらに90mを越えた付近で，さらに走時曲線は折れるようであるが，測定距離が100mまでな

SN比の関係から最大動ですら信号は識別不能となる．S波については振幅も小さいし，周期の点水平層から成っているとすれぱ各層の厚さはでもノイズのそれと似ているので，さらに条件はのではっきりしたことはわからない．地下構造が

lll1

第1層
第2層

70叫／sが123叩／s が34m
1L4m，地表から
148m

第3層

ざ

S

ダ

244叫■sとなる．

S波の立ち上りが，特に明瞭であるとはいえないのであるが，〜二の緒果は1年前に行なった実験にょり，地震研究所の嶋・太田らの出した緒果3川と殆んど同じものとなった．〜二の一年間に実験地

loは2〜3回，水深3〜4mの浸水を被っているようなので，もう少し異ったものが得られるのではないかと考えていたのであるが，それらによる変03

化は全く認められたい．

・

06

o4

。ψ巾

た歩地質調査所でP波法による地震探査が同じ場所で行なわれ，結果は次のようになってい㍍

第1層の速度

360㎎／sで厚さ

a1m

第2層
第3層

1150叫／s
1470叫■s

30m
1αOm

●

．基心・・絆第1層の厚さは両老とも大体一致している・

O．2

S波法の最大動はきれいに一直線上にのって拾り

速度は67｝sとなっている．位相速度は80叩／s
20

4◎

60

1

図一10

S

8◎

l00冊

−01S一＾

CI≡

H波発生装置による走時曲線

前後のものがあり，いわゆる分散も認められる・

7

実験地の地盤悪くなる．この点からも自動利得制御装置，種々

実験地は河川敷内であるから，増水期には当然のフイルターを活用した地震探鉱器を用い，地震計のグルーピングを行なうなどして，S大砲の改

水面下になる．昨年10月には水面下約4mとな良とあわせて有効距離を伸せば，地盤の振動性状

両岸の提防間500mのうち，いわゆる川幅は150m程度であり，実験場所は，当時の水面上を知る上で極めて有効な方法となるであろう．

6 S波から求まる地下構造
S大砲による振動観測を，測線上距離10〜100っていた．しかし実験は3月の渇水期であって，1mくらいで，牛の放牧地として使用するため整地し，芝が植えられていた．

27一

地震時に歩ける軟弱基礎地盤の振動性状に関する現場実験研究（第2報）

防災科学技術総合研究報告第19号

1969

表一2 コアー資料と地下構造から計算される弾性定数
コアー採取深度（m）
粒度分析試験

礫
砂

％
％

シルト

％

粘±
％
粒度上の名称

度

O

90

595

6α0
3α5

3工5

95

m／s

波速度

605

〜685

O

2L0
615
175

10−50

〜1125

O
135
625
240

2400

〜2450

175
29．O

465
65

礫なじりソルト質ロー
ンルト質粘十 砂負ローム シルト質ローム シ〃ト質粘土口 ム 礫なじりソルト質ローム

ρ

P波速度

〜6』05

O

一軸圧縮強度（k9／c㎡）

密520

130〜1，95m／S

ボアソソン比σ・μ X108
ヤング率・多1ソ、m・
体積弾性率・洲ソ。。m・

L65
360
70

038
183
1150
123

α48

α49

α44

α50

L67

α49

α49

O．49

7111

1
2
36．70

336

554

756

238

107
207
1660
244

1470

123

25

8．27

α20

1．57

1470
123

277

081
239

058

3．57

〜4m一までであることがわかる．この部分は，それより深い部分とくらべて水分が少いらしく，P

波速度も360呵／sとなつており，一般にいわれ

S

挫

黒

痕

P

寝m

演
退
反

70

360

波
迎

状

図

m
、』、

。i二、
■一・

一，一．一

棚ρ口入試験

比低抗204060Ωり

N値20．04050

粘

一

123

土

㌧一

一∴

后

低抗も水が新鮮なためか，割合大きく50（）m近0となり極めて軟弱である．そしてP波速度も1km／s以上となっていることから水分の飽和状態が想像される．S波速度は剛性率によるのて水分には鈍感であり，その変化はp波ほど大きくな

1150

1O

ているように，水分の多い場合のP波速度の1km／s 程度5）と較べて小さぐなっている．比

い値となっている．深さが4mを越えるとN値は

、一一

｝＿、
・

○気検口

1470

い．この4〜13mの深さの部分では比抵抗も，

一一

甘︐
弓

粘土層であるため小さな値を示している．N値，比低抗の滅少から，震波速度が小さくなってもよ臼■20

いように思われるが，P波，S波とも速度は増し
一

・．

一一

244

、1

ヨO

ている．これは記録上でもラブ波が明瞭に観測さ1660れていることと，同地域で行なわれたSV波の実験などからも，低速層は認められなかった．しか
．、

、

一・

．

一■
一

一

一

一

一

しながら・たしかにS波速度は表土にくらべ増し，：てはいるが，4〜13mの深さの間では一定であり，密度が減っていることから，深度が増してい図一11

実験地の地下構造

1＝＼では，地質調査所がP波屈折法によって，P波速度による地下構造を求めて歩り，言た地点はるのに，表一2からもわかるように，剛性率はか
えって少さくなっている．この様な傾向は注意すべきことであろう．一方体積弾性率は凹凸はある

数10m離れているが，試錐より得られた資料もにしろ，深さ5mよりは11mの方が大きな値をある．これらの結果を今回求めたS波速度と比較示している，

したものが図一11，表一2である．
この図にある電気検層は，2極法ノルマル方式で電極間隔は25cmである．

ところが深さ24m付近では，剛性率が上層と比較して大きな値となっているにか＼わらず，比低抗，N値ともここだけ小さくなっている．このよ

この図をみると，表土と考えられるのは深さ3

うなところは，さらに詳細な調査が必要なところ

28一

S

H波発生装置による地盤振動の観測一高橋であるが，また地盤の複雑性があらためて認識されるところでもある．

量ては，大体予想された性能を発揮しており，板た㌧き法にくらべれば，S波の立ち上り，到達距

深さ30m付近では，N値も50以上となり，比低抗も砂ないし砂礫層のため，60Ωm近い値を離等は極めて良い結果が得られている．

示している．これはいわゆる基盤を示しているとこと，・また地面との密着法の改善等により周期・考えられ，橋脚の根入れもこ㌧

振幅等を，ある程度変化させることができれぱ，まで入れてある．

そして走時曲線の折点が，測線距離が90mを越えた所で認められるところから，この付近に不連続面の存在が予想されるのであるが，P波の方か

今後上記の点はもちろん大砲の大きさを変える

SN比も向上させることができ，実用化にあたって・さらに有効な方法となるであろうと考えられる．

爆破作業については，字部興産の関係者の方々
また資料を拾見せ頂いたらは全く認められないようである．

このようなことからも軟弱地盤の地下構造や，その力学的性質を知るためには，その状況の複雑なことから，ボーリソグ資料の調査，標準貫入試験
電気検層，弾性波探査等の総合的な解折が必要であろう．そして弾性波探査に当っては，今迄用いられたP波によるものよりもS波によったもの＼
方が含水率に影響される程度が少く，剛性率によってより大きく影響されることから，地盤のあるに大変拾世話になった．

地質調査所物理探査課の関係老，観測に当り助力頂いた当センター第2研究部，第3研究部の方々沓よぴ図面作製に尽力頂いた当研究室中村喜代
子嬢に厚く歩礼を申し上げる．

参 考 文 献1）村松郁栄，爆破地震動研究グループ会報

No．22

がま＼のしまり具合を示すので，一層有効である

2）大築志夫・金井清（1962）：耐震設計

ことがわかる．

8 あとがさSH波を火薬により発生させる装置一S大砲
一の試作2号機について・歩もに性能についてコロナ社

3）嶋悦三・大田裕・柴藤喜平・平沢清・伊藤公介（1967）：S H波発生装置の試作とその実験．

の振動を行なった．その結果砲身部が弱体であっ防災科学技術総合研究速報，6，7．14た昭和40年度試作の1号機にくらべ，大砲本体

4〉大田裕・嶋悦三・柴藤喜平・平沢清・伊藤公の強度に改良を加えられたが，今度は薬室部に弱介（1967）：SV波発生のための二，三の試みい部分が見られ，これらについて，更に改良の必要がある．重量については2倍強になったのであるが，波動発生に際し，薬量759「以上となると5）吉川宗治・島通保・後藤典俊（1966）：地盤調査に巻ける2．3の間題．京都大学防災研究所

防災科学技術総合研究速報，6，15−22

やはり不足が感ぜられた．しかし509r程度の薬

一29一

年報，9，99−109