McSEIS-SXW
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●表面波を用いた物理探査　↑上へ戻る

 　 　
種類
方法
手法名
アプリケーション
地震探査━━━━━━━━━━ ┳直接・屈折━━━━━━━━ ┳高精度屈折法━━━━━━━ ┳トンネル
　 ┃ ┣PS検層 ┣ダム
　 ┣反射 ┗孔間トモグラフィ ┗地殻構造
　 ┗表面波━━━━━━━━━━ ┳微動アレイ探査 　
　 　 ┗表面波探査 　
電気探査━━━━━━━━━━ ┳直流法━━━━━━━━━━ ┳比抵抗映像法 　
　 ┣電磁法 ┗電気検層 　

　
┗電磁波
　
　　
重力探査 　 　 　
　 　

●表面波の基礎１　↑上へ戻る

 　 　
  • 実体波・P波
  • S波
  • 表面波・レイリー波
  • ラブ波
　 　

●表面波の基礎２　↑上へ戻る

 　 　
表面波の伝播
表面波の分散
　
　

　
　
　 　

●表面波探査の概要　↑上へ戻る

 　 　
  • 探査深度1〜20m
  • 人工振源（カケヤ等）を使用（鉛直方向に加振）→火薬は必要ない
  • 1次元および2次元探査
  • 物理探査用地震計（4.5Hz速度型)を使用
  • 多チャンネル（12〜48cha)で測定→OYOの独自技術
　 　

●表面波探査の測定方法　↑上へ戻る

 　 　
高精度表面波探査の測定方法
二次元探査の測定ジオメトリー

  1. 固定展開
  2. 移動式固定展開
  3. End-on-spread
　 　

●解析の流れ　↑上へ戻る

 　 　
  1. クロスコリレーションCMPの作成（二次元解析のみ）
  2. 周波数領域の位相速度イメージの作成
  3. 位相速度曲線（分散曲線）の読み取り
  4. 位相速度曲線（分散曲線）のチェック
  5. 初期モデルの作成
  6. 非線形最小二乗法によるインバージョン
  7. 推定N値断面への変換（N値の情報がある場合）
　 　

●位相速度の求め方　↑上へ戻る

 　 　
位相速度の求め方
フーリエ級数展開
クロスコリレーション
多チャンネル解析
　

　
　 　

●位相速度曲線（分散曲線）の性質　↑上へ戻る

 　 　
  • 位相速度曲線は滑らかな曲線もしくは、直線となる
  • 位相速度曲線は、それを決定する範囲の位相構造を反映する
  • 高次モードが存在する
  • 最小および最大の受振器間隔から、決定できる周波数の範囲が決まる
　 　

●CMP解析1　↑上へ戻る

 　 　
  • 二次元探査において、空間方向の分解能を向上させる
  • 反射法地震探査におけるCDP重合法に相当する解析技術である
  • 全ての起振点の波形記録を用いて解析を行う
　 　

●CMP解析2　↑上へ戻る

 　 　
反射法地震探査と表面波探査
CMP解析のアイディア
　
　　

　
　　
　 　

●CMP解析3　↑上へ戻る

 　 　
  1. まず、得られた全ての共通起振点記録毎に、考えられる全ての２トレースの組み合わせに対してクロスコリレーションを計算する。
  2. 次に、全起振点記録から、2トレースの中間点が同じ場所となる全てのクロスコリレーションを集める。
  3. ここで、同じ受振点間隔のものを重合する。同じ受振点間隔であれば、異なる起振点であってもクロスコリレーションであれば波形として重合することができる。
  4. 中間点は等しいが、受振点間隔が異なるクロスコリレーションは直接重合することはできない。そこで、先に求めた同一受振点間隔データのクロスコリレーションを重合して求めた記録を受振点間隔に応じて並べる。これは、その地点に固有の位相差を受振点間隔に応じて抽出したことになり、位相速度解析においては共通起振点記録として扱うことができる。以下、これを擬似共通起振点記録（クロスコリレーションCMP記録）と記す。
  5. この擬似共通起振点記録に対して多チャンネル解析を適用する。まず、トレース毎に周波数領域に変換し、次に起振点距離（受振点間隔）に応じた位相シフトを与えて空間方向に積分する。こうして、距離−時間の擬似共通起振点記録を周波数領域の見かけ速度分布に変換することができる。
  6. 周波数−位相速度のプロットにおいて、周波数毎にその振幅の最も大きくなる位相速度を読み取り、位相速度曲線（分散曲線）とする。
　 　

●CMP解析4　↑上へ戻る

 　 　
数値実験例
共通起振点記録
CMP解析
CMP解析結果（数値実験例）

　
　 　

●インバージョン　↑上へ戻る

 　 　
  • 分散曲線からS波速度構造を求める
  • 一次元および二次元の解析
  • 非線形最小二乗法により、観測された分散曲線と、求められたS波速度構造に対する論理的な分散曲線の差（残差）を最小化する
  • モデルは10〜15層構造とし、各層の層圧は固定して各層のS波速度だけを求める
  • 初期モデルは、位相速度曲線（周波数（波長）−位相速度を波長の1/3を深度として、深度−S波速度に変換して初期モデルの速度構造とする
  • P波速度および密度は、既存の資料に基づきS波速度と連動させる
　 　

●N値を用いた解析（問題点と解決策）　↑上へ戻る

 　 　
  • 表面波探査のノンニークネス（初期モデル依存）
  • S波速度とN値（換算N値）のばらつき
　　　　　　　　↓
  • 住宅地盤調査ではスウェーデン式サウンディング試験が一般的に行われている
　　　　　　　　↓
  • スウェーデン等のN値の情報を表面波探査の解析に利用する
　　　　　　　　↓
  • 初期モデルを作成する
  • S波速度とN値（換算N値）の関係を構築する
　 　

●N値を用いた解析（解析の仮定）　↑上へ戻る

 　 　
  • 各地調査においてS波速度（Vs）とN値（換算N値）の関係は対数をとった場合一次元で近似できるとする
  • Vs＝c・Nm　　　log10Vs＝og10c＋mlog10N
  • 定数mおよびcは各調査地で異なる
  • 表面波探査の解析は､S波速度構造および最適なmとcを求めることを目的とする
  • S波速度とN値（換算N値）のばらつき
　 　

●N値を用いた解析（解析の流れ・一次元）　↑上へ戻る

 　 　
  • 定数mおよびcを仮定してスウェーデンの結果をS波速度構造に変換する（初期モデル1）
  • 非線型最小二乗法により最適な分散曲線をもっとも満足する最適なmとcを求める（初期モデル2）
  • S波速度構造を未知数として非線型最小二乗法により速度構造を求める
　 　

●N値を用いた解析（解析の流れ・二次元）　↑上へ戻る

 　 　
  • スウェーデンが存在する地点において､定数mおよびcを仮定してスウェーデンの結果をS波速度構造に変換する（一次元初期モデル）
  • スウェーデンが存在する地点において、非線型最小二乗法により最適な分散曲線を最も満足する最適なmとcを求める（一次元構造）
  • 一次元構造を補完して二次元構造とする（二次元初期モデル）S波速度構造を未知数として非線型最小二乗法により二次元の速度構造を求める
　 　

●N値を用いた解析（現場実験例）　↑上へ戻る

 　 　
  • 受振器：4.5Hz地震計（上下動）
  • 起振方法：カケヤ（約10Kg）
  • 起振点数：25（1.5m間隔）
  • 受振点数：24（1.5m間隔）
  • 測定ジオメトリー
　 　

●N値を用いた解析（まとめ）　↑上へ戻る

 　 　
従来→提案した手法
　
　
　　

　
 　
　　
　 　

●S波速度の性質　↑上へ戻る

 　 　
S波速度の性質
今井他（1975）による
N値とS波速度の関係
土質別のＮ値とＳ波速度の関係
（土木弾性波探査法より）
関東地方における未固結層の
S波速度（杉本他，1973）

　
S波速度（Vs）と力学的性質
　
　
　

　
　
　
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