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公開番号2025075514
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-15
出願番号2023186737
出願日2023-10-31
発明の名称地盤探査方法・装置および受振器ユニット
出願人五洋建設株式会社
代理人個人,個人
主分類G01V 1/00 20240101AFI20250508BHJP(測定;試験)
要約【課題】地盤探査の3次元化を可能としかつ浅層部の探査精度を向上させた地盤探査方法・装置および受振器ユニットを提供する。
【解決手段】この地盤探査方法は、複数の受振器01～48が格子状に配置された受振器ユニット51を地盤の調査地面に設置し、調査地面の起振点に打撃を与えることで表面波を発生させ、複数の受振器から表面波の波形データを取得し、波形データについて解析を行い、受振器ユニットに起振点から放射状に延びるように複数の測線が設定され、各測線上の各受振器が起振点からの距離ごとに並べられて測線ごとに解析を行うようにして複数の測線の解析を行うことで、地盤の浅層部について3次元のS波速度構造を推定する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数の受振器が格子状に配置された受振器ユニットを地盤の調査地面に設置するステップと、
前記調査地面の起振点に打撃を与えて起振することで表面波を発生させるステップと、
前記複数の受振器から前記表面波の波形データを取得するステップと、
前記波形データについて解析を行う解析ステップと、を含み、
前記起振点への打撃は高周波帯の起振源を用い、
前記解析ステップにおいて、前記起振点から放射状に延びるように複数の測線が設定され、前記各測線上の前記各受振器が前記起振点からの距離ごとに並べられて前記測線ごとに前記解析を行うようにして前記複数の測線についての解析を行うことで、前記地盤の浅層部について３次元的にＳ波速度構造を推定する地盤探査方法。
続きを表示（約 850 文字）【請求項２】
前記受振器ユニットにおける前記各受振器の縦横の間隔が０．５～２．５ｍの範囲内である請求項１に記載の地盤探査方法。
【請求項３】
前記浅層部は、前記調査地面から深さが最大で５ｍである請求項１に記載の地盤探査方法。
【請求項４】
前記受振器ユニットは、地盤の起伏に追従できるようなシート状体に前記複数の受振器を配置したものである請求項１に記載の地盤探査方法。
【請求項５】
複数の受振器が格子状に配置され地盤の調査地面に接するように設置される受振器ユニットと、
前記調査地面の起振点に打撃を与えることで表面波を発生させる打撃手段と、
前記複数の受振器から前記表面波の波形データを取得する波形データ取得手段と、
前記波形データについて解析を行う解析手段と、を備え、
前記打撃手段は高周波帯の起振源を有し、
前記解析手段は、前記起振点から放射状に延びるように複数の測線が設定され、前記各測線上の前記各受振器が前記起振点からの距離ごとに並べられて前記測線ごとに前記解析を行うようにして前記複数の測線についての解析を行うことで、前記地盤の浅層部について３次元的にＳ波速度構造を推定する地盤探査装置。
【請求項６】
前記受振器ユニットにおける前記各受振器の縦横の間隔が０．５～２．５ｍの範囲内である請求項５に記載の地盤探査装置。
【請求項７】
前記浅層部は、前記調査地面から深さが最大で５ｍである請求項５に記載の地盤探査。
【請求項８】
前記受振器ユニットは、地盤の起伏に追従できるようなシート状体に前記複数の受振器を配置することで構成されている請求項５に記載の地盤探査装置。
【請求項９】
請求項１乃至４のいずれかに記載の地盤探査方法、または、請求項５乃至８のいずれかに記載の地盤探査装置における前記受振器ユニットとして使用可能な受振器ユニット。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤探査方法・装置およびこれらに使用可能な受振器ユニットに関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、次の地盤探査方法が公知である。
(1)ボーリング調査（標準貫入試験）
JIS A1219「土の標準貫入試験方法」に基づく調査手法であり、ハンマー落下の衝撃力に対する貫入量から地盤の工学的性質（N値）を測定する。深度方向に１次元的な強度特性を断続的（0.5～1.0mごと）に得ることができる。
(2)電気式コーン貫入試験（CPTU）
JGS A1435「電気式コーン貫入試験方法」に基づく調査手法であり、コーン貫入時の先端抵抗、周面摩擦、間隙水圧から土質、強度特性等を推定する。深度方向に１次元的な強度特性を連続的に得ることができる。
(3)高精度表面波探査
人工的に発振した表面波を地震探査装置で計測するもので、地盤内の面的（２次元的）なS波速度構造を出力できる。適用深度は最大20m程度まで（測線長の1/2程度）である。
(4)３次元微動アレイ探査
地盤に発生している常時微動を地震探査装置で計測するもので、地盤内の３次元的なS波速度構造を出力できる。適用深度は最大50m程度までである。
上記技術(1)～(4)の根本的な探査原理は(1)(2)がサウンディング、(3)(4)が弾性波探査で異なるが、探査目的や地盤条件によって使い分けを行っている。
【０００３】
特許文献１は、地盤特性出力手段を備えた波動測定装置を開示し、この地盤特性出力手段は、受信機で測定された地盤のＰ波速度及びＳ波速度に基づいて地盤位置ごとの地盤特性を算出し、この地盤特性を３次元表示する［0016］。図２の地盤特性出力手段は、Ｐ波速度及びＳ波速度（あるいは比抵抗）に基づいて算出された小領域（メッシュやボクセル）ごとの地盤特性を、ディスプレイ等の表示手段に表示し、このとき、ボクセルごとの地盤特性が得られていれば、対象地盤全体をその地盤特性とともに３次元表示させる。
【０００４】
特許文献２は、打撃手段で地面を打撃した際に発生伝播する表面波を測定解析する能動的表面波探査と、常時微動源から発生伝播する表面波の一形態である微動を測定解析する受動的表面波探査とを、測線に沿って配置された複数のセンサを共用して連続的に実施するハイブリッド表面波探査方法・システムを開示する（要約、図１）。
【０００５】
特許文献３は、地面を起振して生じる地盤振動３を非接触で検出して地盤構造を探査するための地盤構造探査方法であって、地盤振動を発生させる起振手段と、少なくとも非接触で振動を検出する複数のセンサからなるセンサ群と、少なくとも吸音材からなり地面近傍まで延設された雑音低減手段と、を用い、起振手段により地盤振動を発生させる起振工程と、雑音低減手段によって囲まれた空間内に配置されたセンサ群によって、起振工程により発生させた地盤振動を非接触で検出する振動検出工程と、を備える地盤構造探査方法・装置を開示する（要約、図２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開2022-136176号公報
特開2016-99183号公報
特開2017-9457号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の高精度表面波探査によれば、地盤探査の３次元化は測線間の空間的な補間が必要であり、その補間部の精度は低い。また、交差測線の整合性が取れていないことがある。また、従来の３次元微動アレイ探査によれば、３次元化は可能であるが、適用深度は最大50m程度までであり、浅層部の探査精度は低い。
【０００８】
特許文献１は、PS検層という調査手法をアレンジしたもので、計測する弾性波が実体波であり、表面波ではない。特許文献２のハイブリッド表面波探査は、地面を打撃した際に発生伝播する表面波を測定解析する能動的表面波探査と、常時微動源から発生伝播する表面波の一形態である微動を測定解析する受動的表面波探査との両方を組み合わせ、センサや装置構成が複雑化する。特許文献３は、非接触で振動を検出するセンサとして複数のマイクロフォンを用い、吸音材からなり地面近傍まで延設された雑音低減手段としての防音箱や防音箱位置調整手段が必要であり、装置構成が複雑化する。
【０００９】
本発明は、表面波探査により地盤の浅層部を三次元的に探査することを目的とするが、その探査の主なターゲットとして大規模土工の土砂トレーサビリティを想定している。探査の主なターゲットとして、土工の土砂トレーサビリティとした理由は、大規模土工の掘削は地盤を2～3m程度掘り下げることが多いので、従来の表面波探査では三次元的なデータを取得できない、従来の微動アレイ探査では浅層部（～GL-10m）の探査精度が低いことから、従来技術との差別化がよりわかりやすくなる。土砂トレーサビリティを想定した場合の従来の上記探査技術の問題点は以下の通りである。
【００１０】
(a)従来の表面波探査では、高密度に複数測線を設置する必要があり、作業工数の増加につながる。(b)従来の表面波探査では、測線以外の箇所は補間する必要があり、補間部の地盤内情報の信頼性が低下してしまう。(c)従来の表面波探査の測線長が長い場合、起振波が伝播し難くなるため高エネルギーの起振源が必要となる。(d)従来の微動アレイ探査では、振源に高周波領域が少ないため、浅層部の推定精度が低い。
（【００１１】以降は省略されています）

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