弾性波速度を探る
3次元孔間弾性波トモグラフィ
固化した地盤の品質・出来形をせん断波速度の分布で確認
3次元孔間弾性波トモグラフィは、弾性波速度を解析することにより、従来は2次元的な評価に限られていた地質状態を3次元的に可視化・予測できる物理探査手法の一つです。山岳工事や都市土木工事において、様々な目的を対象に、当該技術の利用が考えられます。液状化や地震対策工事では、想定する地震力の増大により、地盤を固化することで構造物の耐震化を図る事例が最近増加しています。固化した地盤の品質や出来形の空間的な評価に、3次元孔間弾性波トモグラフィの適用が期待されます。
3次元孔間弾性波トモグラフィによる地質調査のイメージ
- キーワード
- 液状化対策、地盤改良効果、弾性波速度、トモグラフィ、三次元
探査方法と探査事例
探査は次の手順で行います。超磁歪式発信器・受信器を利用することで、都市部の工事や、既存施設に近接する工事でも調査を行うことができます。飽和した砂地盤の液状化や地震対策工事を念頭に実施したセメント注入試験工事において、改良前後の地盤のせん断波速度の分布を3次元孔間弾性波トモグラフィで調査し、注入箇所の出来形と品質を確認しています。
① 探査対象範囲を囲む複数のボーリング孔のうち、1孔を発振孔、その他の1孔を受振孔とします。
② 発振孔には超磁歪式発振器を探査対象範囲とする深度まで挿入します。
③ 受振孔には、1～2m間隔で10数個連結した加速度計を挿入します。
④ 発振孔において超磁歪式発振器により弾性波を発振し、受振孔においてその波を受振します。
⑤ 発振は1～2mの間隔で振源を引き上げながら、探査対象範囲とする深度まで行います。
⑥ 発振孔と受振孔を入れ替えたり、地表において発振したり、その他のボーリング孔を利用したりして、探査対象範囲全体をとり囲むように①～⑤の手順をくり返して、探査を終了します。
探査概念図
孔壁に圧着可能な構造へと改良した超磁歪式発信器
※受信器も同様な構造を採用
セメント注入地盤を対象とした探査事例
特長・メリットココがポイント
固化した地盤の出来形や品質を評価
試験工事において、セメント系固化材で改良した地盤の品質や出来形の空間分布を評価できることを確認しています。固化した地盤の品質や出来形の空間的な評価に、3次元孔間弾性波トモグラフィの適用が期待できます。
都市部の工事でも利用可能
超磁歪式の発信器・受信器を利用することで、探査時の振動や騒音が問題にならないため都市部での工事でも利用できます。
弾性波トモグラフィと速度検層の結果の比較
（比較箇所：前出の断面図でX＝0、Y=0.5mの位置）
適用実績
大規模地下空洞やトンネル工事の地質評価、注入効果の把握、および廃止坑道や防空壕探査などの実績があります。
学会論文発表実績
- 「三次元孔間弾性波トモグラフィによるセメントグラウトの改良効果の評価」，第39回岩盤力学に関するシンポジウム講演集，2010年
- 「3次元孔間弾性波トモグラフィによるグラウト効果の評価」，岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集，No.32，2003年