服 部 秀 人
1. ま え が き
常時徴動を通 して地盤の地下構造や振動特性を探 り,工学に役立てようとす る試みが最近 多 く見受けられる
( 1 ) 〜
(5 )
等. 常時微動の周波数特性と振幅特性は地盤構造 と密接な関係にある といわれている.そ して特に周期1
秒以下の微動は,交通や工場等の人工外乱の影響を受け 易 く,その特性が変動す るこ̀とが知 られている(6)
I(7).筆者 らは長野盆地の代表的扇状地であ る浅川扇状地において,地盤の振動特性を探るために常時微動観測を実施 してお り,データ が蓄積 されつつある( 8 ) I( 9 )
.データを有効に利用するためには微動の変動特性を調べておかな ければならない.本報文は,以上の観点か ら,浅川扇状地の上部,中間部,先端部にそれぞれ観測点を選定 し,地表面で常時微動の2
4
時間観測を行い,その変動特性を調 べたものである.
2.
常 時 微 動観 測2･1
観測地点の選定 図1
に観測地点を示す.扇状 地の地盤構造は,場所によりか な り昇 っているので,徴動の変 動特性の場所による違いを調べ るため,図1
に示す ように,浅 川に添 って,扇状地の上部,中 間部,先端部にそれぞれ観測地 点No .
1,No . 2,No . 3
,を選定した
･No ･1
は長野市立湯谷小 ̲逮 学校本館北西端,N0 .2
は本校土木校舎前, そ して
N0 .3
は長 野県身体障害者福祉センター本 館裏である.2･2
観測点の地盤 図1
観測地点*
昭和56年2
月土木学会中部支部研究発表会において発表** 土木工学科 講師
原稿受付 昭和5
6
年9
月30日2 6
長野工業高等専 門学校紀要 ･第1 2
号図
2
に観測地点のボー リング柱状図を示す.図2
のⅣ値か ら判断す ると,各観測地点の地 盤の表層厚は,それぞれ約8m,1 4 m,4 5 m
ほ どと思われる.Ⅳ値5 0
程度の固い地層は扇状 地の先端部ほ ど深い所に存在 していることがわか る.また,表層内の〃値のば らつ きか ら, 扇状地の上部ほ ど表層内の地盤構造が複雑であることがわか る.2･3
常時微動観測昭和
5 5
年7
月2 8
日にNo .3, 7
月3 1
日にNo .
1, そ して8
月2 9
日にN0 .2
の地点でそれぞ れ観測を実施 した. 午前11時か ら1時間 ごとに 約5
分間, 水平2
成分( NS,EW)
, 上下( UD) 1
成分の3
成分 データを一昼夜収録 した.観測に使用 した計器は既報(8 )
等と同様,固 有周期2
秒の電磁式振動計 (東京測振 :SM11 2 1,1 2 2 )で あ る. 振動計の増幅器 より徴動
の速度波形を出力 し, しゃ断周波数2 0 Hz
の ローパスフィル ターを通 してデータレコーダー に記録 した.記録の総合周波数特性は0 . 5 ‑1 0 Hz
でほぼ平坦である.3 .
解 析 結 果 3･1解析記録された速度波形 より,その平均振幅
( r ms
値) とパ ワスペ ク トルを求めた.解析は相 関器 と7‑ リェ変換器 (日本無線;NJ Z3 6 0,NJ Z2 7 3 A)
を用いた.僻析デ‑タ長約4 0
秒間, 時間刻み0 . 0 2
秒で解析 した. 解析 データ長 について明確な論拠 は無いが, 2‑3Hz
付近にピー クを持つパ ワースペ ク トルの解析では
,3 0
秒間のデータ長でスペ ク トルが安定するとの 報告がある(6)ので,それを参考にして一応4 0
秒間 とした.3･2振幅の変動
図
3
に振幅の変動を示す. ただ し振幅はm s
値による平均振幅である.3
地点 ともに昼 間 と夜間 との違いが認め られ る. このことは,金井 らをはじめ多 くの研究者の指摘すること と一致す る. 昼夜の違いは,N0 .1
か らNo .3
‑行 くにつれ大 き い. 振幅 も振幅の変動 もNO. 3
SO i l N‑Va 2 0
t.D ( e ∩)S p . oi l N‑Va
20 40t . ( r T O
ー 0
20 3)
4
05 0 8 9
0070 0 0
0: 早
く I
図2 観測地点の地盤
1 2 1 8
28
5 b u心
nba丘
^3uanba 丘 bu
anb山丘長野工業高等専 門学校紀要 ･第
1 2
号No . 1 NS
◎
◎ 0 0 0
‑ ◎
●
o O ● ◎
● ●
0
●
o' ･ o ● ●
I 〇 〇･
o o◎ ◎◎ ｡ G 1 2 0 ･ ◎ 0
･◎ 甲
･0
9 3
●● ●
◎ ◎ ●
●
●● ● ◎
1 2 .1 8
Hz2
4
Tim e
No1 EW
o o ●
◎ o ◎
o ● ● o
● ◎ ◎0
l
lh
our●
1 5tP
eakfrequency◎
2 r dP
eakfrequency o3 r d
ardoth er◎
◎ o ◎ o
◎ ●◎
.･oo◎00 0 3 ◎ o
･ ◎ 3 ‑･◎ o o ｡
‑:
◎● ● ○ ○ ● ●
1 2 1 8
Hz2 4 6
Ti r ne
◎ ‑ N o.1 U D
● O
･
◎ 3 . . ● .
0 0
0
● 0
0 0
◎
o ◎ o
◎
〇･ ◎ o ● o
o ◎o
◎ ◎◎ 空 言 o
Oo
@● ● ●
● 志ー ● ‑ ● ● ● 0 ● ● ● ◎ ◎
1 8 2 4 Tl me
図
4
卓越振動数の変動 (N Q . 1
地点)l l
hour
Lr)
.r
b u a n ba 丘 ･ 0 5
b u a n b 小 丘
1
82 4 Ti mo
No.2
EW
o ◎ o
○
○ ●
18 24 Tlm e
図
5
卓越振動数の変動 (NA2
地点)長野工業高等専門学校紀要 ･第
1 2
号5計U
q b
a丘 Tnbu当b小Jj
5
buan
b 小 丘
1 2 1 8
Hz
No . 3 EW
○
0
◎◎ 0 o
:
6 :
･音 ･ ･ … : : ･ : ･
…緋
;: : : : ; .
1 8 2 4
Time図
6
卓越振動数の変動 (No . 3
地点)No .3,2, 1
の順に大 きく,N0 .3
の振幅はN0 .1
の数倍である. このような振幅の大 き な違いは,2･2節で述べた ような地盤の相違によるものと考え られ る.水平動 と上下動に着 目すると,一つお もしろい ことに気づ く.N0 .1
では,上下動成分が水平動成分 よ り振幅が 小 さく,N0 .2
では3
成分 ともほぼ等 しく,N0 .3
ではN0 .1
とは逆に上下動が水平動 より 大 きい. このことは興味深い現象 と考えられる.3･3
卓越振動数の変動パ ワースペ ク トルの卓越振動数,す なわちスペ ク トルの第
1
ピークの振動数を黒丸で第2
ピークのそれを 2重丸で,その他第 3,第 4等の ピークを白丸でそれぞれ プロッ トして,早 越振動数の変動を調べたのが図4,5,6
である.図4
はNo .1
地点の変動であるが,∴大別 して, 0 . 5 Hz,3‑4 Hz,8‑1 2 Hz
あた りにピークが 表われている. 他の2
地点 より著 しく 高周波領域にピークを持っている.8‑1 2 Hz
の振動数は, 自動車の,;ネ下振動数に近い値で あって,その表われる時間帯か ら考えても,交通振動の影響であろ うと思われ るが, ここの 地盤 自体が この周波数で振動 し易い要因を持っていることも考 られ る.0 . 5 Hz
のピークは,EW
成分に見 られ るごとく,かな りコソスタ1/ トに表われているが,No .2
地点で も表われ, またNo .3
地点で も若干表われていることをも考えると, かな り深い地下構造 と関係 した値 であると思われ る. この長周期成分が表われると不都合なことがある.深夜の常時微動 にはこの
0 . 5 Hz
以外の高周波成分が ピークとして表われない場合がある.振幅が非常に小 さ くて, 倍率を増 しても0 . 5 Hz
の成分が卓越 してしまうのである.No .1
地点では,3
成分 とも変動 がかな り大 きいので, 1回の微動観測で卓越振動数を知 ろ うとす るのは大変むずか しい.No .2
地点では,ピークの表われ る帯域がかな り狭 くな り, 卓越振動数の変動 も小さい.しか し,やは りここで も深夜に
0 . 5 Hz
が卓越 し,第2
ピークの振動数 も若干小 さくなってい る.No .3
地点では, 更にピークは狭帯域に限定 され,その帯域は, より低周波領域である.卓越振動数 も
2‑3 Hz
とかな り低い値である.上下動成分は非常に安定 している.図
4,5,6
を比較すると,卓越振動数はNo .1,2,3
の順に小さ くな り,また ピー ク の表われる帯域 も順に狭 くなる.言い換えると,■高周波側のピークが順に表われな くなると い うことがわかる.ところで
,0 . 5 Hz
の長周期成分は, 5
秒計で試験的に観測 した場合に も表われた ことを付 記する.4 .
あ と が き今回の観測で明 らか となった特徴的現象を列挙す ると次の ようである.
振幅について
(1)扇状地の先端部はど微動の振幅 も,振幅変動の度合 も大 きい.
( 2 )
扇状地の上部では,上下動成分は水平動成分 より小さ く,中間部では両者同程度,そ して先端部では道に上下動成分が水平動成分 より大 きい.振動数について
(1) 扇状地の上部では,卓越振動数のば らつきが大 き く, 1回の微動観測か ら卓越振動数 を知 るのはむずか しい.
3 2
長野工業門学校紀要 ･第1 2
号( 2 )
扇状地上部か ら先端部‑行 くにつれ卓越 振動数 は小 さ くな る.( 3 )
扇状地先端部‑行 くにつれ,スペ ク トルの ピー クの表われ る帯域が狭 くな り,高周波 側 の ピー クが表 われ な くな る.以上 の ことが らは,扇状地 の常時徴動 の特徴的現象 と思われ る. これ らを手がか りに,戻 状地 の地盤の振動特性を更 に調べ て行 きたい.と考 えている.
謝辞
観測地点選定 にあた っては,長 野県住宅部施設課 と長野市建築課 のポー リング資料を閲覧 させていただいた. また長 野市立湯谷小学校な らびに長野県身体障害者福祉 セ ンターでは, 観測を快 く承諾 していただ き,便宜 を計 っていただいた.関係各位に心 よ り御礼 申 し上 げ る.
観測 のたびに計器類 を運搬 していただいた本校余計課関係各位に心 より御礼 申 し上げ る.
観測 データの収録 な らびに解析は,本校 の昭 和
5 2
年産特別設備費で購 入 していただいた多 目的 データ処理装置 に よ り行 った.同装置購入 にあた り御尽 力いただいた本校関係各位 な ら びに土木工学科教官各位 に感謝 し,御礼申 し上 げ る.筆者 の一連 の研究 の共 同研究者であ り, 日ごろ御指導いただいてい る東京都立大学工学部 国井隆弘助教授に御礼 申 し上 げ る. また,観測 と解析 に御協力いただいた本校卒業生内山富 士 男氏 (現在 国土監理株式会社),木 内 宏 氏 (同 第一建設株式会社),平林久幸氏 (同 長 野技研株式会社),松沢 勝 氏 (同 国鉄) に感謝 申 し上 げ る.
参 考 文 献
