防災科判支術総今研究鮒子節19け

1969fl｛3川624，131．551550，834：550，341：肌340．9（521，28＋521．22）

S

H波発生装置により発生した波群の研究
ラブ波の発生とその地中観測
1鳴悦三ホ・太田裕㍉柴藤喜平
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はじめにることから，これらの資料が工学の分野でも急速

地震時に拾ける震害を僅小にくいとめるためには，一まずその場所に拾ける地盤の振動特性をくわしく知る必要がある．1＝のためには，従来拾こなわれてきたようなP波のみによる調査に併せてS
波にょ声調査も実施し，地盤の物理的性質をしらべていかなければならない．特にS波速度は，それをつたえる地盤の強度との間に簡単な関係があぐ

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Observedandgenerator

調査員（東京大学地震研究所）

一13一に注目を集めるようになってきた．

さて，実際に現場に拾いて，S波速度を実測しその応用面を開発しようという立場にたてば，現在まがりなりにも，S波による小規模な地震探査が可能になってきたとはいえ，これは言だ専間家にとっての話であり，我々に残された間題点は数多い．すなわち，このような調査が誰にでもでき地震時に抽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

るようにするためには，より能率よくS波を発生させるために，発生装置の改良とか，観測計器の第19号

1969

土を入れることにより，その自重をふやすことを試みた．その他・ストッパーピンと鉄管との結合改良をふくめたより簡便な測定法の開発等への努力がのぞまれる．この目的のためには，現実に使部分，薬室と拾もり附近の鉄管を強化する等，こ用している発生装置によりどのような波群が発生しているか，またその波群がどのような伝播特性

3 実験方法及ぴ使用計器
実験は，昭和43年2月，千葉県成田市竜台のをもっているかを詳しく吟味する必婆がある．一方，このような基礎的実験と平行して各種地盤を伝わるS波速腹をしらべ，地質との対比を行なっていく1二とも応用面から考えて重要であろう．1）2）

長豊橋附近の利根川河川敷で行なわれた．実験に

3）

前回筆老らは，SH波発生装置を試作する機会を得て，これによる野外実験を拾こない，かたりよい結果を得たことを報告した4） ．この際気付かれたいくつかの欠点を改良し，再ぴ実験を行たった．今回の実験では，改良点の検討，また発生しまかな改良がなされた．

は，S I E 24成分探鉱器，三栄測器製24成分電磁オソソログラフ，S ONY製4成分データーレコーダーを使用した．使用した地震計は，上下水平兼用の固有周波数10c／sの地震計および3成分地中地震計（固有周波数5c／s）てある．
10c／sの地震計は，15c／sより高い周波数の波動に関しては，地動の速度に比例した出力を得るよう設計されている．また3成分地中地震計はシリコノオィルで強力なダンピングを与えてありた波群の伝播特性をしらべることを主眼とした．

α2〜50「／sの周波数範囲で地動の加速度に比実験地は，成田市，長豊橋附近の利根川河川敷であり，こ＼の地下構造については，前報5〕6）に詳例する出力が得られる．

しく報告してある．

a

発生した波群（SH波，ラブ波）の検討．

b

指向性実験．

2−

S

H波発生装置の改良

前報にものべた通り，S

H波発生装置の原理は次のようなものである．火薬の爆発によって生じた鉄管内の圧力により，歩もりが外部へ拾し出される．この反動によって，発生装置の台座は逆方向に押し出され，地面との間に急激なズリ応力を発生する．よってS正【波が発生すると考えられる．

前回の実験では装置の自重が軽かつたため薬量をふやすと水平力が摩擦力に打勝って台座が地表をすべってしまい，薬量増加による効果があ まりみとめられなかった．1二の点を改めるためには，装置の自重をましてやれぱよい．そのためPhoto−1にしめすようた容器を発生装鮒にのせ，この中に今回行なった主な実験項目は次のと拾りである．

第2の項目については前回にも行たったが，そのときは，地震探査用の上下動地震計を水平にして使用した．そのため，総合特性の補正が必ずしも充分でなかった．そこで振幅のくわしい議論が出来るようにさきにのべた特性のそろった1O c／sの地震計を前回と1司様に配置し，観測した．その結果前回と較べて振幅の精度が増し，予期した通りのパターンが得られた．この閉題については機会をあらためて報告する〜二ととし，ここではこれ以上ふれない．この他，火薬の爆速を変化させた場合の発生装雌のふるまい拾よぴそのとき発生された波群をしらべる基礎的実験も行なわれた．爆速を呑そくした場合（たとえぱ黒色火薬を使った場合）一般の新桐ダイナマイト等に較べて，はるかに大量の薬量を安全に爆破させられることがわかった．このことは，薬量変化と，振巾のかわりを調べる上でより広範囲に薬量変化を期待出来るという意味で非常に重要なことである．この問題も将来機会を得て研究をすすめたい．

以下項目a）についてのべることにする．

前にものべた通り，発生装置によって発生させられた波群を検討して拾くことは，将来装置を改良する上で重要な情報を提供するものである．もPhoto．1

MarkII

SH＿W乞vegenerator一

ちろん理学的見地からいってもこのような波群を

一14一

S

H波発生装置により発生した波群の研究一嶋・太田・柴農

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つたえる媒質の情報を得る意味で重要である．

もし，発生装1封により，安定したSH波が出されているとすれぱ，当然のことながら，これに附随して生ずるラブ波が存在しなけれぱならない．

■o

そこで，地表観測のみでなく，地下の観測も加え

5

一一一1oて，ラブ波が理論から期待されるような深さに対する振幅分布をしめすかどうかをたしかめること−

192025にした．

！0Fig．Lは，上記のような意味で行なつた測線39の配置をしめしている．地表展開は，10c／sの4045地震計をTmmsverse方向に，2．5〜100肌50まで2．5η拾きにならべ（2スパン），また，A，B両点では3成分による観測を行なつた．記録器
は三栄測器製24成分電磁オッヅログラフであり増巾器は使用せず，地震計を直結した．また地中

95
60
6，00

観測は，A，B，C3点で行ない，A，Bでは，

89

図示の深さのボーリ1グ孔底に3成分地中地震計を設置した．記録は，Sダー券よぴS

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O

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Fi

Transverse方向に階段状の観測点をつくつた．
地表よりO．25m歩きに1．25m一まで6ケ所で観測した．地震計は10c／sのものを使った．これd6．08

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はラブ波の振幅の減小が地表附近で特にいち㌧るピークの走時をよみとったものてあり，点線は最大振幅の位置をしめしている．この波群の伝播速しいであろうという予想があったためである．

度はほX60叫／sをしめしている．な拾△150

Fig・2は地表展開に粒ける観測結果のPasted−upの例である．S H波に続いて大振幅の波群がラブ波であると考えられる．Fig・3は，波群のmより遠くでは，幾分1二れより早い速度を示しているようにも思われるが，これが地下構造を反映しているものかどうかははっきりしない，Fi9．

15一

地震時に珍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

1969L◎MO

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4は△呂50m（B）に拾ける地下観測の例であてある．Fig．5にはさらにFig−4などからよみる．地表の記録のみ相対感度％にしてかいてある．
Fig．5，6に今・までの調査でわかつているS Hみとったラブ波群の最大振幅をかきこんであり，計算と較べてある．この場合も地表の振幅を1，O波の地下構造をもとにしてモデルA，Bを考えてとした．この図をみると，理論と実測とが割合に理論的に計算した．分散曲線拾よぴ各周波数（5よい一致をしめしていることがわかる．今回は，7，11，15cPs）における地下の振幅分布をこの結果をうるために，2種類の周波数特性のちかいてある．この場合，地表の振幅を単位にとっがう計器をつかったため，更に詳しい議論は行な

一16一

S

H波発生装置により発生した波群の研究一嶋・太田・柴藤

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Fig．7

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1■1．ll111，．ms．

わたかったが，特性のそろった計器でこのような図でコンターが横長になっていることは，波群が観測を行ない，記録の周波数分析を行なった上で弧立的であることをしめしている．

各周波数における振幅の変化をしらべれぱ，さら2）Radia1成分は，幾分60㎎／sの群速度附近によい一致をうることも期待される．以上のことに集中している傾向もみとめられるが，振巾はから，我々がラブ波であろうといっていた波群が理論的に期待されるような挙動をしめしているこTransverse成分ほど大きくなく，全体として縦長の傾向がある．このことは，Transverseとが明らかになり，ラブ波であると断定してもよ
いと考える．逆にいえぱ，発生装置から安定したSH波が出されているといってもよい．このこと成分とちがって，はっきりきまった群速度でつたわる波群がないことを示している．

3）上下成分の振幅は非常に小さい．

をさらにたしかめる意味で，Fi9．7に△E50

1二れらのことからも，SH波発生装置。が，ノイmの点に拾ける3成分の記録をRunningズとしての他成分をあ言り発生せず，安定にSsPect「㎜anajysis7〕した結果をし．めす．横波を発生していることがわかる．

軸は周波数，縦軸は原点からある波群が観測点に到達するまでの走時である．これは便利のため群H

4

拾わりにS

H波発生装置を改良し，そのテストをかねて速度でも表現されている．なおコソターにかきこ実験を行なつた．改良点のもつとも重要なことは重れた数字は，Transverse成分と比較する意
味で，その最大を100として相対的にしめしてその自重をましたこと拾よび各部を強化したことある．いうまでもないことであるが，Fig．7に狂いて・ある時間（あるいは群速度）を固定して考えれぱ，つまりコンターを横にきったものが，である．このことにより，爆速の拾そい火薬を使うことにより，以前にもまして広範囲の薬量変化の実験を，安全に行なう道をひらいた．

発生した，SH波拾よぴラブ波を地上展開ならその時間附近の波群のフーリェスベクトラムをあぴに，地下の観測により，得た結果とすでに得らたえることになる．これら3つの図を較べていえる1＝とは次のと券りである．

れている地下構造から理論的に予想されるラブ波の分散曲線，拾よぴ地下の振幅分布と比較したと

1）Transverse成分は，群速度約60叩／sのころよい一致がみとめられた．

附近に集中している，（Fig．3も参照）．1二の

一17一

3成分Runningspectr㎜一ana1ysisの結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

果からも，発生装置が安定なSH波を発生してい第19号

19693）嶋悦三・太田裕・柳沢馬住・工藤一嘉・河角

ることがわかつた．

広（1968）：東京都内各所に歩けるS波の測定拾わりに本研究の現場の実験を手伝われた，柳沢

結果（3）．震研彙報46，印刷中．

馬住，野口静雄の両氏，図面の作製にあたり助力された，上村葉子，渡辺さゆりの両嬢に御礼申し上げる．数値計算には，I

4）嶋悦三・太田裕・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．

防災科学技術総合研究速報6・7−14．

BM7090拾よぴ，東京大学計算セソターのHITAC5020E（課5）

題番号：3001BOO031．3001B00450．）

6）太田裕・嶋悦三・柴藤喜平・平沢清・伊藤公

Ioccit4）

介（1967）：SV波発生のための二，三の試み・を使用した．

参 考 文 献1）河角広・嶋悦三・太田裕・柳沢馬住・アーメッ
ドアラム・宮川和志（1966）：東京都内各所に拾けるS波の測定結果（1）．震研彙報44，

防災科学技術総合研究速報6，1522．

7）太田裕・久保寺章（1968）：火薬爆発によっ

731−747．
2）嶋悦三・太田裕・柳沢馬住・ア メッドアラ
ム・河角広（1968）：東京都内各所におけるS波の測定結果（2）．震研彙報46・759−772・

一18一て発生したL

120

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e波．地震⑭21，109−