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安 部 らは,SMW 施 工 時 に発 生 する掘 削 音 に着 目 して地 層 の変 化 を判 断 する手 法 につ いて研 究 を行 っている.

安 部 らは,まずボーリング時 に発 生 するアコースティックエミッション(AE:固 体 材 料 が変 形 ・ 破 壊 する際 に,内 部 に蓄 えていたひずみエネルギーが解 放 されて,弾 性 波 として放 出 する現 象 2.8を計 測 し,地 質 状 況 を把 握 するための基 礎 実 験 を実 施 している.油 圧 式 ボーリングマ シンを用 いて,ダイヤモンドコアビットにより4 種 の岩 石 (稲 田 花 崗 岩 ,三 城 目 安 山 岩 ,葉 山

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粗 粒 砂 岩 ,根 岸 泥 岩 )のコアボーリングを行 った.AEセンサーは岩 石 を固 定 した石 膏 に設 置 し,AE波 を収 録 している.AE を解 析 した結 果 から以 下 の知 見 を述 べている.

1) AE波 の振 幅 の平 均 と一 軸 圧 縮 強 度 を比 較 すると,一 軸 圧 縮 強 度 が大 きい岩 石 はボ ーリング時 に発 生 する AE 波 の振 幅 が大 きくなる傾 向 を示 す.

2) AE波 の高 速 フーリエ変 換 を行 い,周 波 数 分 布 を確 認 すると,稲 田 花 崗 岩 ,三 城 目 安 山 岩 では卓 越 周 波 数 が確 認 できた.葉 山 粗 粒 砂 岩 ,根 岸 泥 岩 は稲 田 花 崗 岩 ,三 城 目 安 山 岩 と比 較 して低 い周 波 数 を示 す.葉 山 粗 粒 砂 岩 と根 岸 泥 岩 はフーリエ振 幅 が似 通 った数 点 のピークを示 す.

次 に安 部 らは,油 圧 ボーリングマシンに SMW施 工 に使 われるオーガーのビットを模 擬 した 硬 質 ビットを装 着 し,岩 石 を掘 削 する時 の掘 削 音 を計 測 する模 擬 試 験 を行 った.実 施 工 時 にオーガー内 部 にセンサーを取 り付 ける必 要 があると想 定 し,ビット内 に加 速 度 センサーを取 り付 けて掘 削 音 を計 測 している.試 験 ケースは,琉 球 石 灰 岩 (堅 固 ),琉 球 石 灰 岩 (脆 弱 ),

知 念 砂 岩 ,島 尻 層 シルト泥 岩 を 4 種 類 と岩 石 を掘 削 しない回 転 のみである. 掘 削 音 を解 析 した結 果 から以 下 の知 見 を述 べている.

1) 琉 球 石 灰 岩 (堅 固 )の掘 削 時 は,振 幅 の大 きな掘 削 音 を発 生 する.そのほかの岩 石 は回 転 のみと大 きな違 いはない.

2) 高 速 フーリエ変 換 した結 果 を比 較 すると,琉 球 石 灰 岩 (堅 固 )のみ他 のデータと異 な る傾 向 を示 す.

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3) 掘 削 中 2分 間 の振 幅 分 布 を比 較 すると,琉 球 石 灰 岩 (堅 固 )のグループ,琉 球 石 灰 岩 (脆 弱 )と知 念 砂 岩 のグループ,島 尻 層 シルト泥 岩 と回 転 のみのグループに区 別 で きる.

続 いて安 部 らは,実 際 の現 場 でのSMW施 工 時 の掘 削 音 を測 定 し,実 現 場 での適 用 性 について検 討 した.試 験 位 置 の根 入 れ設 計 深 度 は67.2mだが,深 度 53.5m まで通 常 のオ ーガヘッドで先 行 削 孔 してから一 旦 オーガーを引 き上 げ,掘 削 音 測 定 用 ヘッドに交 換 して再 削 孔 後 ,根 入 れ深 度 まで掘 削 音 を測 定 した.掘 削 音 測 定 用 オーガヘッドのロッド内 に加 速 度 センサー,プリアンプ,収 録 装 置 (DAT)を設 置 して,削 孔 後 に計 測 機 器 を回 収 した後 に DAT で掘 削 音 を再 生 し,ポータブルマシンテスタを用 いて振 幅 分 布 を解 析 している.対 象 と した地 層 は琉 球 石 灰 岩 と知 念 層 砂 岩 であり,掘 削 音 による地 層 境 界 の判 別 を試 みた結 果 , 以 下 の知 見 を述 べている.

1) 振 幅 レベルのしきい値 (0.03v)を超 えた掘 削 音 発 生 数 を 1 分 毎 に計 測 した結 果 とボ ーリング柱 状 図 を比 較 した.固 結 度 の高 い琉 球 石 灰 岩 の掘 削 では,振 幅 0.03v以 上 の発 生 数 は毎 分 1,000 以 上 だが,知 念 層 砂 岩 では振 幅 0.03v以 上 の発 生 数 が急 減 する.

2) 振 幅 0.03v以 上 の発 生 数 の違 いにより判 別 した地 層 境 界 と調 査 ボーリングによる地 層 境 界 は40~70cmの差 が見 られる.

3) 上 記 差 の原 因 は調 査 ボーリングの孔 曲 がりの影 響 と考 察 している.

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しかしながら安 部 らの研 究 では,2本 の杭 の掘 削 音 データと1 つの調 査 ボーリングの比 較 検 証 のみであり,実 データでの検 証 が不 足 している.また実 際 の岩 盤 への適 用 に際 しては,

振 動 音 の収 録 ・伝 送 方 法 ,リアルタイムでのデータ処 理 装 置 の開 発 が必 要 である.

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