－岩盤工学への物理探査的手法の適用委員会活動成果報告会－

岩の力学における国際標準化の動向

主催： 岩の力学連合会（土木学会、地盤工学会、資源素材学会、材料学会）
後援： 物理探査学会
日時： 平成 18 年 3 月 3 日 10:00-11:30
会場： 地盤工学会 大会議室
プログラム
時間

内容

10：00～10：10 ISRM におけるコミッション活動について

講師
田中（（財）深田地質研究所）

10：10～11：00 物理探査（地表探査、孔内検層）の国際標準化

高橋（ｼﾞｪｰｲｰｼﾞｵﾌｨｼﾞｶﾙ）

11：00～11：30 AE 法を用いた地圧評価法の国際標準化

瀬戸（（独）産業技術総合研究所）

「岩盤工学への物理探査的手法の適用委員会活動成果報告会−岩の力学における国際標準化の動向
岩の力学連合会

岩の力学連合会 国際技術委員会「岩盤工学の物理探査的手法の適用委員会」
活動成果報告岩の力学における国際標準化の動向¾ISRMにおけるコミッション活動について
ISRMにおけるコミッション活動について
・ISRM
とJCRM
・ISRMと・ISRMのコミッション活動
・ISRMのコミッション活動
・JCRM
国際技術委員会とコミッション活動支援
・JCRM国際技術委員会とコミッション活動支援
・岩の力学における国際標準化の動向¾物理探査（地表探査、孔内検層）の国際標準化¾AE法を用いた地圧評価法の国際標準化
AE法を用いた地圧評価法の国際標準化財団法人 深田地質研究所 田 中 莊 一

ISRM の コミッション活動
１）Commission on Application of Geophysics to RockEngineering
President: Prof.Koichi Sasa
２）Commission on Case Histories in Rock Engineering・
３）Commission on Education４）Commission on Environment５）Commission on Maintenance and Repair of Underground
Structures in Rock Masses
６）Commission on Mine Closure７）Commission on Preservation of Natural Stone Monuments
President: Prof.Chikaosa Tanimoto８）Commission on Testing Methods●Joint Technical Committee with Sister Societies ISSMGE andIAEG on Landslides and Engineered Slopes (JTC - 1)

２00６年3月3日

ISRM と JCRM
¾ISRM：
ISRM：International Society for RockMechanics（
Mechanics（国際岩の力学会）
1962設立、会員数約5,000 、参加国 46 National Groups、
1962設立、会員数約5,000Groups、 事務局リスボ
ンLNEC、現総裁Dr.
Nielen van der Merwe,
ンLNEC、現総裁Dr.Nielen
Merwe, South Africa¾JCRM：
JCRM：Japanese Committee for Rock Mechanics（岩の力学連合会）
NG for ISRMとして1964年設立、会員数約
年設立、会員数約350
350、
、48法人
、
ISRMとして1964
48法人、
現理事長西
好一氏
氏
現理事長西好一

構成学会
・土木学会：岩盤力学委員会
・資源・素材学会：岩盤工学部門委員会
・地盤工学会：岩盤工学委員会
・材料学会：岩石力学部門委員会

JCRM国際技術委員会活動とJCRM国際技術委員会活動とコミッション活動支援¾ISRMからの技術に関わる要請：協力
ISRMからの技術に関わる要請：協力¾ISRMのコミッション活動：支援
ISRMのコミッション活動：支援・ISRMのコミッション参加：個人
・ISRMのコミッション参加：個人
・具体的コミッション活動に対する支援：JCRM
国・具体的コミッション活動に対する支援：JCRM国際技術委員会のもと国内でのコミッション対応
活動支援（WG
委員会開催、情報発信など）
活動支援（WG委員会開催、情報発信など）
試験法、孔間速度測定、スウェリング、
岩盤工学への物理的手法適用、岩盤工学への物理的手法適用、石造遺跡保存¾岩の力学における国際標準化：・地盤技術に関するISO審議団体である地盤工学会のISO
ISO検
検・地盤技術に関するISO審議団体である地盤工学会の討委員会・WGに参画
討委員会・WGに参画●Interest Group on Mining1

「岩盤工学への物理探査的手法の適用委員会活動成果報告会−岩の力学における国際標準化の動向
岩の力学連合会

岩の力学における国際標準化¾ISRM：（国際標準的）ISRM：Suggested Methods これまで52
これまで52（国際標準的）¾JCRM：
JCRM：国際技術委員会
・ISRMのコミッション活動支援→WG
WG活動
活動
・ISRMのコミッション活動支援→
Application of Geophysics to Rock Engineering→ 岩盤工学への物理探査的手法の適用WG
岩盤工学への物理探査的手法の適用WG
SW1:
SW1:物理探査の国際標準化
地表物理探査、孔内物理検層
SW2:AE法を用いた地圧評価法
SW2:AE法を用いた地圧評価法

ISO 14689-1 岩の判別と記載
Geotechnical engineering - Identification and description of rockISO 14689-2 岩の分類 ？
Geotechnical engineering - Identification and classification of rockISO 710710-1～ 7 地質表示

z地盤・基礎設計に関する国際整合化
9地盤及び関連分野ＩＳＯ／ＴＣ●ＴＣ８２ 鉱山
（社）資源･素材学会●ＴＣ１８２ 地盤工学 Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃs （in civil engineering） （社）地盤工学会●ＴＣ１９０ 地盤環境 Ｓｏｉｌ ｑｕａｌｉｔｙ（社）地盤工学会●ＴＣ２１１ 地理情報（財）日本測量調査技術協会●ＴＣ２２１ ジオシンセティックス Ｇｅｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃｓ（社）地盤工学会

9ＩＳＯ／ＴＣと並行審議されているＣＥＮ●ＣＥＮ/ＴＣ３４１ 地盤調査・試験法
Ｇｅｏｔｅｃｈｉｎｉｃａｌ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｅｓｔｉｎｇ¾ISO対応：TC182（（地盤技術）
ISO対応：TC182

２00６年3月3日

9地盤・基礎関係審議中のＣＥＮ（社）地盤工学会（社）地盤工学会●ＣＥＮ/ＴＣ２５０/ＳＣ７ 地盤・基礎設計 Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ design●ＣＥＮ/ＴＣ２８８ 施工標準 Ｅｘｅｃｕｔｉｏｎ of Geotechnical special works（改訂論議）◎ ISO 14689-1 岩の判別と記載“Geotechnical engineering - Identification and description of rock”¾関連学会（国際地盤工学会等），
ISO/TC182/SC1，CEN/TCとの相互関係○日本が主体的に修正案を提出するなど積極に参画し，
概要：ボーリングコアなどの岩石試料や岩盤の露頭を対象に、日本の意見を軸にした規格案
鉱物組成、粒径、成因、不連続面、構造、風化などを用いて、地盤工学分野における岩の判別と記載に関わる分類要素について記述。岩盤分類のための基本要素を確定。

○審議状況
DIS投票

01/11/14

コメント付

ISRM,
IAFG, ISSMGE

CEN/TC250/SC7 Geotechnical Design
Chairman : Mr. Frank (F)Secretary: Mr. Buth (NNI)

CEN/TC 341 Geotechnical Investigation and Testing
Chairman : Prof. Katzenbach (D)Secretary: Dr. Eitner (DIN)

賛成投票

第6回 国際会議（ダーバン） 02/09/14-15
日本の指摘は採用
FDISになり最終投票へ 2003年成立
ISO-710 part-1～7（TC82で1974～84にISO成立）の取り扱いが問題化

ISO/TC182/SC1
Geotechnics/ Geotechnical Investigation
and Testing
Chairman : Mr. Stölben (D)Secretary: Dr. Eitner (NNI)

CEN/TC288 Execution of Geotechnical
Works
Chairman : Dr. M. Stocker (D)Secretary: Ms. C.Pineau (AFNOR)●わが国の対応
岩盤分類へと展開する可能性が強いため地盤工学会で基準策定のための委員会を設立し審議中

2

「岩盤工学への物理探査的手法の適用委員会活動成果報告会−岩の力学における国際標準化の動向
岩の力学連合会

２00６年3月3日

本日の話の内容

ISRM Suggested Methods for
Land/Borehole Geophysics in RockEngineeringの作成・出版について






平成18年3月3日

技術士事務所 ジェーイージオフィジカル
高橋 亨(ISRM Working Group Coordinator)

指針作成の背景と動機
国内外での物理探査・検層のガイドライン
ISRMでの物理探査・検層の過去のSuggested Methods
今回のSuggested Methods の内容
 全体概要 Land Geophysics の記載例
 Borehole Geophysics の記載例

12

指針作成の背景と動機

指針作成の背景と動機

物理探査法と適用対象
物理探査法

 岩盤工学分野での物理探査・検層の適用拡大
 物理探査・検層技術の適用手順の複雑化
 最適な適用の重要性の増大
 ISOによる調査技術の標準化の動き
 「物理探査適用の手引き」（物理探査学会）の出版

 物理探査の適正な利用の促進
 物理探査結果の品質・信頼性の維持
 国際的な標準化における日本の貢献
3

代表的な手法

探査成果

主な適用対象

地震探査

屈折法
反射法
表面波法

弾性波速度分布
反射断面
Ｓ波速度分布トンネル、ダム、大規模地下空洞、
断層、都市トンネル、堤防、宅盤、地盤改良、

電気探査

比抵抗法
ＩＰ法
自然電位法

比抵抗分布
比抵抗、充電率分布
電位分布

トンネル、地すべり、地下水、
トンネル、断層、
地下水、

電磁探査

ＴＤＥＭ（ＥＭ）法ＣＳＡＭＴ（ＭＴ）法地下レーダ法

比抵抗分布
比抵抗分布
電磁波反射断面（深）温泉、トンネル、（浅）不発弾、埋設物、空洞、埋設管、遺跡、

重力探査

重力異常図（密度分布） 断層、空洞、

磁気探査

磁気異常図（磁化強度） 不発弾、埋設物、放射能探査

γ線強度分布

断層、温泉、
41

「岩盤工学への物理探査的手法の適用委員会活動成果報告会−岩の力学における国際標準化の動向
岩の力学連合会

指針作成の背景と動機
電気探査
電磁探査
地下レーダー
重力探査
磁気探査
振動微動
放射能
熱赤外線
検層
地震探査

土木・建築分野で利用される物理探査手法－地質調査所発行「物理探査・調査研究一覧」（第42集；平成10年分）より集計－
熱赤外線
0.2%

検層
16.3%

放射能
0.6%

地震探査内訳
地震探査全体を100%としたときの構成比

振動･微動
2.1%
磁気探査
15.1%
地震探査
38.4%

表面波
トモグラフィ

重力探査
0.4%
反射法 1.5%
表面波 2.0%
トモグラフィ 2.0%
切羽前方 2.4%
音波探査 7.9%

地下レー
ダー
15.7%
電磁探査
0.9%

電気探査
10.4%

適切な調査計画・適用の重要性

指針作成の背景と動機

適切な調査計画・適用の重要性（トンネル調査での例）

事前調査 （地表測定のみ）

（内訳）
屈折法
反射法

屈折法
84.2%

切羽前方
音波探査

トンネル基面での波線通過率 38%
追加調査 （ボーリング孔・坑口・切羽を利用）

トンネル基面での波線通過率 81%※手法別件数構成比を示す。同一調査でも複数の探査手法を用いている場合、それぞれを１件としてカウントした。ただし検層は複数種目が実施されていても１件とした。調査件数は491件だが、物理探査が使用されていない調査を除き、さらに上記のようにカウントしたときの総数は529件となった。
5

指針作成の背景と動機（トンネル調査での例）

２00６年3月3日

調査区間（長谷川他、2003） 6

指針作成の背景と動機

適切な調査計画・適用の重要性（トンネル調査での例）

調査結果と施工実績との比較

総距離（ｍ）

地すべり土塊砂岩頁岩互層
頁岩

1000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0

当初設計
追加調査
施工実績

ＣⅠ

ＣⅡ

ＤⅠ

支保パターン（長谷川他、2003） 7

ＤⅡ

ＤⅢ（長谷川他、2003）

82

「岩盤工学への物理探査的手法の適用委員会活動成果報告会−岩の力学における国際標準化の動向
岩の力学連合会

２00６年3月3日

国内外での物理探査・検層のガイドライン

国内外での物理探査・検層のガイドライン－海外での例－－海外での例－

EU：Applied Geophysics Code of Practice (1992)
イギリス：British Standard BS5930:1999
Geophysical Exploration for Engineering andEnvironmental Investigations
by US Army Corps of Engineers (with ASCE)

Code of Practice for Site Investigation：Chapter 35
 Geophysical Surveying

アメリカ：




Chap.1 Introduction
Chap.2 Geophysical Methodology
Chap.3 Seismic Procedures
Chap.4 Electrical and Electromagnetic Methods
Chap.5 Gravity Techniques
Chap.6 Magnetic Methods
Chap.7 Subsurface Geophysical methods
Chap8. Airborne Geophysical Methods
Chap.9 Remote Sensing
Chap.10 Engineering Vibration investigations

ASTM (American Society for Testing and Materials)
 ASTM D-6429-99(Surface Geophysical Methods)
 ASTM D-5763-05(Borehole Geophysical Logging)
Bureau of Reclamation
 Engineering geology field manual Vol.II 2nd Ed.


Chapter 13 Surface geophysical investigation
Chapter 14 Borehole geophysical and wireline surveys

Federal Highway Administration
 Central Federal Land Highway Division

US Army Corps of Engineers (with ASCE)

Applications of geophysical methods to highway related problems

 Geophysical exploration for engineering and environmental
investigations

910

国内外での物理探査・検層のガイドライン

国内外での物理探査・検層のガイドライン－国内での例－－国内での例－



学会







物理探査適用の手引き－特に土木分野への利用－（物理探査学会）
物理探査適用の手引き(2000)
物理探査ハンドブック（1998)
地盤調査法(1995)

調査法・仕方書に関する書籍などに部分記載
屈折法地震探査
浅層反射法地震探査
電気探査
電磁探査
地中レーダ探査
重力探査
放射能探査

公的機関・研究所


旧建設省、旧道路公団、旧水資源公団、旧国鉄、電中研、・・・


第３編 物理探査・検層

土木学会




緒論
第１編 適用ガイド
第２編 探査法概説
第３編 物理探査計画実施要領（案）
巻末資料

地盤工学会




日本語版2000年、英語版2004年出版

物理探査学会

仕方書などに部分記載

民間


全国地質調査業協会


調査技術マニュアルなどに部分記載

11

速度検層
電気検層
密度検層
VSP探査
弾性波トモグラフィ
比抵抗トモグラフィ
切羽前方地山探査法

音波探査
微動
リモートセンシング

123

「岩盤工学への物理探査的手法の適用委員会活動成果報告会−岩の力学における国際標準化の動向
岩の力学連合会

２00６年3月3日

ISRMでの物理探査・検層の過去のSuggested Methods

ISRMでの物理探査・検層の過去のSuggested Methods

ISRM Recommendations on Site Investigation
Techniques in 1975 1988: Suggested Methods for Seismic TestingWithin and Between Boreholes

In the chapter 4, recommendations for geophysicalsurveys are described as follows: Classification of geophysical methods andinvestigation objectives and stages to be applied Recommendations of use of geophysical methods ineach investigation objective and stage

 1981: Suggested Methods for Geophysical
Logging of Boreholes 1975: Recommendation on Site Investigation
Techniques (Geophysical Exploration)

13

ISRMでの物理探査・検層の過去のSuggested Methods

ISRM Suggested Methods for Geophysical
Logging of Boreholes in 1981

14

ISRMでの物理探査・検層の過去のSuggested Methods

ISRM Suggested Methods for Seismic TestingWithin and Between Boreholes in 1988

Principle, instrumentation, measurement procedures,
data processing and interpretation, reporting of results
are described for the following borehole logging: Electrical with a single point resistivity measurement Spontaneous potential (SP) Induction
 Gamma ray
 Neutron
 Gamma-Gamma density
 Sonic
 Caliper Temperature
15

Scope, apparatus, procedure, calculation andinterpretation of results, reporting of results are described
for the following methods:

 Seismic Testing Within a Borehole Seismic Testing Between Boreholes Seismic Tomography

16

4

「岩盤工学への物理探査的手法の適用委員会活動成果報告会−岩の力学における国際標準化の動向
岩の力学連合会

今回のSuggested Methods の内容

今回のSuggested Methods の内容

ISRM Working Group Members
on Standardization of Geophysical Methods
for Rock Engineeringin ISRM Commission on Application of Geophysics to Rock Engineering

今回のSuggested Methods の内容－作成方針－
 岩盤工学分野で利用されている物理探査法を、地表探査（Land Geophysics）とボーリング孔を利用した探査（Borehole Geophysics）に分ける。
 「物理探査適用の手引き（物理探査学会）」を参考にする。
 計画（Planning)から報告（Output and Report）まで全ての手順について記載する。
 特に、計画（Planning)と解釈（Interpretation)を重視する。
 探査法と探査で得られるものをイメージしやすいように、最低限、探査概念図と結果図例を入れる。













Hatherly,
Hatherly, Peter (Australia)King, Michael, S. (U.K.)
Kusumi,
Kusumi, Harushige (Japan)
Lehmann,
Lehmann, Bodo (Germany)
Myer, Larry (U.S.A.)
PyrakPyrak-Nolte, Laura (U.S.A.)
Takahashi, Toru (Japan) - Coordinator
Toksoz,Toksoz, M. Nafi (U.S.A.)
Uchida, Toshihiro (Japan)
Watanabe, Toshiki (Japan)
Xu,
Xu, Chang (China)

17

18

今回のSuggested Methods の内容

岩の力学連合会のサブワーキンググループメンバー
（敬称略）

相澤隆生
芦田 譲
千葉昭彦
千田敬二
池田研一
岸田 潔
倉橋稔幸
楠見晴重
松岡俊文
三木 茂


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




今回のSuggested Methods の内容

Land Geophysics –Contents-

下記１９名のメンバーからなる岩の力学連合会のサブワーキンググループで、指針のドラフトを作成し、それをもとに、ISRMのWGメンバーで議論、修正し、最終版を作成した。作成されたドラフトは、連合会の成果として、近く公開が予定されている。












２00６年3月3日

鈴木弘明
鈴木敬一
田中荘一
田中達吉
高橋 亨
武内俊昭
徳丸哲義
渡辺俊樹
渡辺文雄
19

1. Introduction
2. Seismic Refraction
3. Shallow Seismic Reflection
4. Electrical
5. Electromagnetic
6. Ground Penetrating Radar
7. Gravity
8. RadiometricAcknowledgements
References
20

5

「岩盤工学への物理探査的手法の適用委員会活動成果報告会−岩の力学における国際標準化の動向
岩の力学連合会

今回のSuggested Methods の内容

Borehole Geophysics –Contents-

今回のSuggested Methods の内容

各手法の章で記載されている事項

1. Introduction
2. Velocity Measurement Along A Borehole
3. Electric & Electromagnetic Logging
4. Nuclear Logging
5. Vertical Seismic Profiling
6. Seismic Tomography
7. Resistivity Tomography
8. Seismic Ahead Of The Tunnel Face
Acknowledgements
References
21

1. GENERAL (with figure)
General features of the method
2. APPLICABILITY
General applicability and expected survey results
3. PLANNING
Remarks and suggestions in planning surveys
4. FIELD OPERATION
Suggested specifications of measurement andinstruments, and remarks on field procedures
5. DATA PROCESSING
Standard data processing flow
6. INTERPRETATION (with figure)
Remarks on interpretation of the results
7. OUTPUT and REPORT
Minimum requirements of outputs and report

今回のSuggested Methods の内容

Land Geophysics -example of description (1)-22

今回のSuggested Methods の内容

Land Geophysics -example of description (2)3. Shallow seismic reflection

3. Shallow seismic reflection

3.6.1 Interpretation of the shallow seismic reflection profile
In principle, a seismic reflection profile provides a visualization of subsurface
boundaries where acoustic impedance (or velocity) contrast occur as thereflection events. In order to obtain the geological section, the seismic reflection
profile should be interpreted in comparison with surface and borehole information
as well as well logs and VSP if available. Fig. 7 shows an example of theinterpreted depth section indicating buried faults. Interpretation can be undertaken
on printed seismic profiles or using interactive computer facilities.

3.1 General
The shallow seismic reflection method is a seismic method that delineates
subsurface structures using seismic waves reflected back to the ground surface
from geological boundaries in the subsurface. Seismic reflection profiles provide
high-resolution images of the subsurface that can be easily be understood andinterpreted. Fig.4 shows a schematic diagram of the survey method. Seismicreflection waves are recorded and processed to obtain a seismic reflection profile.
P- or S-(SH-) waves are used depending on the survey objectives. For shallow
seismic reflection, a 2-D survey is commonly used.

Fig. 4 Schematic diagram of the shallow seismic reflection method (SEG Japan, 2000) [1]

２00６年3月3日

23

24

Fig. 7 Example of an interpreted depth section (SEG Japan, 2000) [1]6

「岩盤工学への物理探査的手法の適用委員会活動成果報告会−岩の力学における国際標準化の動向
岩の力学連合会

今回のSuggested Methods の内容

Land Geophysics -example of description (3)4. Electrical

２00６年3月3日

今回のSuggested Methods の内容

Land Geophysics -example of description (4)4. Electrical

4.3.4 Electrode configuration
1. Optimum electrode configuration is chosen in considering
consideration of the method used, geological and surface
conditions, and the expected desired output (see Table 1).

4.5 Data processing
4. In two-dimensional (2-D) profiling, the data is inverted with a non-linear inversion
method using a computer to obtain the a 2-D subsurface resistivity imagemodel. Fig.9
shows a standard data processing flow of the two-dimensional2-D resistivity profiling data.

Table 1 Electrode configuration factors for various electrode arrays
Image point of apparent resistivity

Array typeC1

C∞

2-electrodes

Pole-Pole

a

P1

2πa

Set up an initial 2-D resistivity model

a

CPP

4πa

a
C1

C∞

P1
a

C1

P1
a

a

P2

Calculate residual (observed – calculated) potential
data

C2
a

2πa

a
C1 C2
a

P2
na

a

P1

Dipole-Dipole
C1(A)

P1(M) P2(N)Residual is small ?
a(n+1)2
C2(B)YES
Final 2-D resistivity modelL
L/2

π(L2-l2)/4l (L>5l)

25

今回のSuggested Methods の内容

Borehole Geophysics -example of description (1)2. Velocity measurement along a borehole

surfacereceiversourceCross-hole method

今回のSuggested Methods の内容

Borehole Geophysics -example of description (2)-

1. Field waveform data for the pair of receivers are transferred to computer andsorted over the depth at which they are measured (see Figure.3).

Source and receivers are equipped ona down-hole probe specially deigned
Suspension PS
log

26

2.5.2 Suspension PS logging
To estimate seismic velocities along the borehole, the field data obtained from thesuspension PS logging are processed as follows.

The borehole seismic method for obtaining a seismic velocity profile along a single
borehole is defined here as velocity measurement along a borehole (hereafterreferred as “velocity logging”). The method includes P-wave velocity logging, PS
logging and Sonic (Acoustic) logging.
Up-holemethodFig. 9 A standard inversion process of the 2-D resistivity profiling data (SEG Japan, 2000) [1]2. Velocity measurement along a borehole

2.1 General

Down-holemethodNO2n(n+1)(n+2)πaｌ

Schlumberger

Up-date the 2-D resistivity
model

2n(n+1)πaa(n+0.5)
2

WennerCalculate theoretical potential
data

P2

na

Pole-Dipole

4-electrodes

Observed potential data

C1 P1 P2aaC∞

3-electrodes

Electrode configuration factor

P∞

Sonic log

surfacesourcereceiverreceiverreceiver (1)receiver (2)receiversourcesourcereceiverssourceThe second receiver hole
may not be used.

Fig.1 Variations of velocity measurement along a borehole (modified from SEG Japan, 2004) [3]27

Fig.3 Examples of the suspension PS logging waveforms (SEG Japan, 2004) [3]287

「岩盤工学への物理探査的手法の適用委員会活動成果報告会−岩の力学における国際標準化の動向
岩の力学連合会

今回のSuggested Methods の内容

Borehole Geophysics -example of description (3)-

今回のSuggested Methods の内容

Borehole Geophysics -example of description (4)-8. Seismic ahead of a tunnel face

8. Seismic ahead of a tunnel face

8.5 Data Processing

8.6 Interpretation

A data processing flow is shown in Figure 27. The processing procedure is similar to that of
the VSP method described in the Chapter 5, because extraction of the reflection waves fromthe observed wavefields is crucial. The choice of parameters used in each processing stepshould be decided according to the quality of the result, past experience and geologicalunderstanding. Experiments with a range of parameters may be required.

A seismic reflection image obtained by the method is shown in Figure 28. The
image is presented together with the amount of explosives used in the tunneling(an indicator of excavation performance) and a geological sketch along the tunnel.
Each reflection in the image, the one between grid lines 1000 and 1020 inparticular, corresponds to these indicators.

Fig.27 Example of a data processing flow of Seismic Ahead of a Tunnel face (SEG Japan, 2004) [3] 29

２00６年3月3日

Fig 28 Seismic reflection image obtained by Seismic Ahead of a Tunnel Face method (modified from SEG Japan, 2004) [3]30

ご清聴ありがとうございました
 ISRM Suggested Methods の入手方法- ISRM会員であれば、ISRMのWEBサイト(www.isrm.net) からダウンロード可能（無料）- 出版社ElsevierのWEBサイト(www.elsevier.com) からダウンロード可能（$30)- Land Geophysics: International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences 41 (2004) 885-914- Borehole Geophysics: International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences 43 (2006) 337-368

 「物理探査適用の手引き」の入手方法- 日本語版（5000円）、英語版(3000円）とも、物理探査学会から購入可能（物理探査学会WEBサイト(www.segj.org) に申込用紙あり）

31

8

「岩盤工学への物理探査的手法の適用委員会活動成果報告会−岩の力学における国際標準化の動向
岩の力学連合会

構

２00６年3月3日

成Ⅰ．AE法における国際標準化の背景～なぜ標準化が必要であったのか～

AE法による地圧測定の国際標準化

Ⅱ．AE法の標準化～具体的に標準化された内容～
Ⅲ．標準化されたAE法の活用～AE法を如何に活用していくか～

独立行政法人産業技術総合研究所
地圏資源環境研究部門

むすび

瀬戸 政宏
平成18年3月3日
12

主な地圧測定法の種類● これまで一部を除いて、長い間ほとんどの技術が研究フェーズ

Ⅰ．AE法における国際標準化の背景
地
圧
測
定
の
方
法

3

原
位
置
で
測
定
す
る
方
法

コ
ア
な
ど
を
用
い
る
方
法

応力補償法

応力解放法

フラットジャッキ法（スリット法）
孔径変化法
孔壁ひずみ法孔底ひずみ法 （平面孔底法、球面孔底法、円錐孔底法）
埋設法

水圧破砕法

水圧破砕法
スリーブフラクチャリング法（ダブルフラクチャリング法）

AE法による方法

AE（Acoustic Emission)法

ひずみ測定による方法

DR（Deformation Rate)法
DSA（Differential Strain Analysis)法
DSCA（Differential Strain Curve Analysis)法
ASR（Anelastic Strain Recovery)法

弾性波速度測定による方法

超音波法（音弾性法）
4

1

「岩盤工学への物理探査的手法の適用委員会活動成果報告会−岩の力学における国際標準化の動向
岩の力学連合会

地圧測定法の標準化を取り巻く状況

地圧測定標準化における動き● 地圧測定の重要性、標準化への認識が高まっている１

２00６年3月3日●

将来のISO化を視野に入れて、応力解放法、水圧破砕法の標準化
１． ISRM （International Society for Rock Mechanics) Suggested Method

ニーズ■ 地下岩盤構造物の長期安定性の評価において基本データとしての重要性が増してきた。
～地圧測定へのニーズの高まり～

２■ 応力解放法、水圧破砕などを中心に、地圧測定技術の成熟度、精度が向上。
～研究フェーズから実用フェーズへ～

３■ 地圧測定データの信頼性への裏付けに対する要求。
～地圧データの公共的意味づけ～

成熟度

・ Suggested Method for Rock Stress Determination (1987)
・ Suggested Methods for Rock stress Estimation・ Part1:Strategy for Rock Stress Estimation (2003)
・ Suggested Methods for Rock stress Estimation・ Part2:Overcoring Methods (2003)
・ Suggested Methods for Rock stress Estimation・ Part3:Hydraulic Fracturing (HF) and/or hydraulictesting of pre-existing fractures (HTPF) (2003)

２． 地盤工学会（ISO国内審議団体）における基準化
・ 初期地圧の測定方法基準化検討委員会 （石田毅委員長） ：埋設法WGと円錐孔底法WG●

公共性

今回のAE法の標準化：ISRM Suggested Method
Suggested Method for in-situ Rock Stress Estimation From A Rock Core
Using The Acoustic Emission Technique（参考） TR－A００１３： 岩石コアのＡＥ測定方法－地圧測定技術（タイプⅡ）

5

6

AE法の標準化への流れ～専門技術を共通技術に～AE法の標準化
共通技術として公共化
1980年代後半～1990年代研究機関・民間企業・大学

原位置測定への応用“AE法”の実用化に向けて・有効性 ・再現性 ・相関性測定技術、諸要因の影響の検討

Ⅱ．AE法の標準化

1980年代後半標準化の検討（林正夫先生）

1975年金川ら

AE（Acoustic Emission)法～高い専門性とスキル～● 試験片準備● 試験環境● AE測定技術● データ分析

カイザー効果カイザー効果

1950年代
782

「岩盤工学への物理探査的手法の適用委員会活動成果報告会−岩の力学における国際標準化の動向
岩の力学連合会

２00６年3月3日

試験全体システムの構成

AE法において標準化した主な内容

１● 試験全体のシステム構成

AE計測システム・ 載荷システム・ AE計測システム

Data● センサ、プリアンプ、処理部、３部構成● 圧電素子 （～1MHｚ）● プリアンプ： ゲイン≧40ｄB● 処理部：フィルター機能、
しきい値設定主増幅機能 （40～60ｄB)

MTS 100 t servo-controlled testing machine● 試験手順・試験片の準備・AEセンサー、AE測定システムの調整・載荷方法の設定など

２

AE measuringsystemStrain measuring

measuring systemsystemSpecimen

LDT

Pre-amplifier● 載荷装置 （ASTM E4などに準拠）● クローズドループ制御● ひずみ測定の実施● 球座の使用・データの分析と整理
・報告事項

Load-displacement

Load cell

載荷システム● データ分析と報告

recordingsystemSignalconditioner

AE sensor
StrainStrainmeasurement

gauge

deviceController

Hydraulic

Testing machine

pump

9

10

試験の手順
①

岩石試験片

AEセンサ

・直径20mm以上
・H/D=2.0～2.5
・平行度：0.02mm以内②

データ分析と報告事項
データの分析

・共振型または広帯域型
・試験片寸法とマッチング

ノイズ対策

④

予備載荷

⑤

試験載荷とAE測定

推定地圧値、データ分析結果の他、・応力＝荷重/試験片断面積
・AE ：累積またはレート
イベント
リングダウンカウント
エネルギー

・試験片中央部に接着材料で密着させる
・感度チェック

報告事項【鉛直、三次元など】● 応力-AE関係図

岩石試験片へのセンサ接着③“地圧”推定結果● 岩石採取箇所の地質条件● 載荷方向 （傾斜/方位）● 試験片の寸法及び形状● 試験回数● AE測定条件 （センサタイプ、
しきい値、ゲイン等）● 載荷条件 （載荷速度、載荷した最大荷重）など

・電磁ノイズ ：接地、シールド
・機械ノイズ ：低周波フィルタ
・測定系周波数範囲：100～300ｋHz（推奨）・しきい値とゲインの設定方法
三次元地圧状態の推定例
・予定最大荷重の1～2％・軸ひずみ測定による載荷の一様性チェック
・測定システムの動作チェック

・最大荷重まで5～10分で到達・最大荷重は想定される垂直応力相当荷重の2～3倍・２回の繰り返し載荷

１回目の試験載荷

11
２回目の試験載荷

応力-AE関係図の例

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試験片方位例3

「岩盤工学への物理探査的手法の適用委員会活動成果報告会−岩の力学における国際標準化の動向
岩の力学連合会

２00６年3月3日

１．三次元地圧状態の推定例（Villaescusa & Seto）● 豪州（WA州）の鉱山での推定例

Ⅲ．標準化されたAE法の活用

・ 深度：３６３ｍ・ 応力解放法（HIセル）との比較において、主応力の方位と最大主応力の推定値がほぼ一致
・ 応力解放法の測定結果のconfidence
向上に寄与

１．三次元地圧状態の推定（Villaescusa & Seto）

異なる方位からの試験片の準備

２．平面地圧状態の推定（金川他）

３．鉛直地圧の推定 （１）（Yokoyama et al. とVillaescusa et al.）

４．鉛直地圧の推定 （２）（Soma & Seto）

５．AE法の適用が困難であった例
（金川他）
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三次元応力状態の推定結果

２．平面地圧状態の推定例

３．鉛直地圧の推定例 （１）（金川ほか）（Yokoyama et al.およびVillaescusa et al.）・ 深度：５００ ｍ・ 応力解放法（埋設法、円錐孔底法）との比較
・ 東西方向の地圧（σ1）が埋設法の結果とほぼ一致

0Depth z (m)応力解放法、水圧破砕法による結果

120

300

80

200

40

100

0
150

300
経 過 時 間 （ｓ）

σv (MPa)4060

鉛直応力σz=10.9

Stress Relief
AE-DRA
Kanagawa
Saito

σv=0.017・Z

AE法による結果

1000
σv=0.028・Z

Ｘ－Ｙ面（東西南北座標系）
単位:MPaＹ北0

σ2= 11.5

450

18000
16000

累積（個）

応力(kgf/c㎡)

AE発生率(counts/sec)

400

20

0

500

200kgf/cm2

160

0

14

● AE法の推定が他の手法の結果と同様の傾向● 地下トンネルでの推定例

200

応力ーAE関係図の一例

θ= -9.6°
Ｘ東

西

14000
12000
10000

σ1= 21.5
南

8000
6000
4000

2000

図5.1.3
AE法による結果
AEによる推定結果

2000
0
0

150

300

450

15

我が国における鉛直地圧の深度分布

豪州における鉛直地圧の深度分布16

経 過時 間 （ｓ）

4

「岩盤工学への物理探査的手法の適用委員会活動成果報告会−岩の力学における国際標準化の動向
岩の力学連合会

４．鉛直地圧の推定例 （２）２00６年3月3日

５．AE法の適用が困難な例（Soma & Seto）（金川ら）● 岩石コアの状態による場合● 地下坑道での推定例

・ 亀裂、脆弱、湿潤-乾燥による劣化など （下図参照）● 地圧の大きさによる場合

・ 深度：１４０ ｍ （泥質砂岩）
・ 坑道側壁から約５ｍの深度までの鉛直地圧・ DRA法（コア法の一つ）、応力解放法（埋設法）と比較・ 地圧が岩石コアの一軸圧縮強度に近い、または非常に小さい

応力ーAE関係図の一例

D
C
A

B

A: E-1.3GPa, ρ=18kN/m3, ν=0.29
B: E-1.0GPa, ρ=17kN/m3, ν=0.30
C: E-0.5GPa, ρ=16kN/m3, ν=0.32
D: E-0.3GPa, ρ=15kN/m3, ν=0.35

AE法による坑道側壁深部方向の鉛直地圧分布

ANSYSによる解析条件

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試験片端部からのAE発生

謝

むすび：標準化されたAE法の今後の位置づけ●

試験片内部の亀裂の影響

18

辞

地圧測定の信頼性（Confidence）を向上させるための公共的ツール
岩の力学連合会

地圧測定
水圧破砕法

国際技術委員会
応力解放法

異なる技術を組み合わせた総合評価を行うことがベスト

佐々宏一先生
勝山邦久先生田中荘一様

ISRM
Commission(Application of Geophysics
to Rock Engineering)

岩盤工学への物理探査手法の適用WG
Working GroupAE法による地下応力測定に関するサブWG
委 員 長 ：瀬戸政宏（(独)産業技術総合研究所）委員兼幹事：横山幸也（応用地質(株) ）委
員 ：金川 忠（日特建設(株) ）委員 ：新 孝一（(財)電力中央研究所）
委
員 ：歌川 学（(独)産業技術総合研究所）
委
員 ：畑 浩二（(株)大林組）
委
員 ：田仲正弘（日特建設(株)）補完技術としてサポート

AE法を活用するための共通基盤の整備

標 準 化● 標準化のための国内検討グループ● AE法による地圧測定に関する解説策定

AE法で想定されるメリットの活用（安価、手軽、室内）
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Estimating Primary State of Stress in Rock
Mass using Acoustic Emission Technique
Dr. M. Seto (Co-ordinator), Japan
Prof. E. Villaescusa, Australia
Prof. X.T. Feng, China
Dr. K. Shin, Japan
Dr. T. Yokoyama, Japan
Dr. K. Hata, Japan
Prof. M. Kwabiewski, Poland
Prof. H.R. Hardy, USA● Suggested Method案の策定
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