1.はじめに SASW とは表面波スペクトル解析(Spectral Analysis

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(1)V-045. ＳＡＳＷ試験によるアスファルト舗装の構造評価東京電機大学大学院. 学生会員〇近藤. 東京電機大学. フェロー会員. 川田工業(株). 吉一. 松井. 邦人. 小澤. 良明. 3.試験方法. 1.はじめに SASW とは表面波スペクトル解析(Spectral Analysis. 解析に使用した試験データは 2000 年 11 月 18 日に東. of Surface Wave)の略語である．舗装表面に衝撃を加. 京電機大学理工学部本館前のアスファルト舗装で測定. えることで発生する表面波を測定し，スペクトル解析. した加速度波形である．インパルスハンマーで加振を. により分散曲線を求めて舗装の層特性を推定する構造. 行ない，載荷点から一直線上に 4 個の加速度計を 10cm. 評価方法である．従来のたわみベースの評価手法と比. 間隔に並べ，それぞれの加速度計を両面テープで固定. べると，逆解析せずに層弾性係数と層厚の推定を行な. して測定を行なった．載荷点と一番近い加速度計との. うことができる利点があると言われている．そこで本. 距離(以後，載荷間距離と称し)をＬ=20,40,60,80,100,. 研究は，東京電機大学理工学部本館前のアスファルト. 120cm として，一箇所につき 10 回載荷した，ch1 側か. 舗装で測定した加速度データを用いて，SASW 試験のア. らの載荷を正方向，ch4 側からの載荷を逆方向として，. スファルト舗装への適応性を検証し，問題点を明らか. 2 パターンの載荷を行なった．試験の概要は図-1 に示. にし，SASW 試験法の確立を目指している．. す．. 2.SASW 試験. 4.解析結果. 半無限弾性体の内部を伝播する波は，実体波である. 各載荷間距離のデータを使用して解析を行なった. Ｓ波(ＶＳ),Ｐ波(ＶＰ)と，表面近傍で全エネルギーの. 結果，載荷間距離 L 60cm の場合には，どの ch のデ. 約 70％を占めているＲ波(ＶＲ)の 3 波の存在が知られ. ータを用いて解析させても，安定した分散曲線を得ら. ている．一般に SASW 試験では表面波をＲ波と仮定し解. れることから，載荷間距離 L 60cm のデータを使用す. 析している．解析手法の流れは次の順序で行なう．. る．図-2 は，測定した加速度計ごとのパワ・スペクト. ① 発振子で舗装表面を加振させ，受信子で表面波を. ルを記したグラフである．この図より ch2，ch3，ch4 は，よく似た周波数特性を有している．ch1 では 200Hz. 測定する． ② 測定した波形データのスペクトル解析を行なう．. 付近のエネルギーが小さく測定されているのが確認で. ③ 波長と位相速度の関係より分散曲線を描く．. きる．これは加速度計の接着問題ではないかと思われ. ④ 分散曲線の形状より各層の層厚を推定する．層厚. る．そこで本解析では，ch2，ch3 のデータを使用する．. の推定深度には，以下の提案式を使用した． D 0.5O (文献 1), 0.3O (文献 2) ⑤ 表面波をＳ波と仮定し，弾性係数を求める．. 図-3 には，周波数とコヒーレンスの関係を示す．周波数 3000Hz 以内では解析精度の良さが確認できるが,それ以降の高周波数領域の測定データは信頼性に欠ける. 弾性係数は以下の式より求める．. E. 2 1 Q G. (1). 加速度計. インパルスハンマー. ch1 ch2. VS. G U. (2). 正方向. L. 4 ch4 ch3 ch. 10cm 10cm. 10cm. L. 逆方向. 3. ポアソン比は 0.35,密度は表層を 2.3(g/cm )，2 層を 1.9(g/cm3),3 層と最下層を 1.75(g/cm3)と仮定した．. 図-1 試験の概要. キーワード: 舗装，表面波，SASW 試験，弾性係数，層厚連絡先: 〒350-0394 埼玉県比企郡鳩山町大字石坂 TEL:0492(96)5731 内線(2734), FAX:0492(96)6501. -90-. 土木学会第56回年次学術講演会（平成13年10月）.

(2) 1.E-07. 1.E-07. 2.E-07. 8.E-08. 8.E-08. 8.E-08. 2.E-07 1.E-07. 6.E-08 4.E-08 2.E-08. 5.E-08. 0. 200. 400 600 周波数. 800. 4.E-08. 200. ch1. 400 600 周波数. 800. 1000. 6.E-08 4.E-08 2.E-08. 0.E+00 0. 1000. 6.E-08. 2.E-08. 0.E+00. 0.E+00. パワースペクトル. 1.E-07. パワースペクトル. 3.E-07. パワースペクトル. パワースペクトル. V-045. 0.E+00 0. 200. 400 600 周波数. 800. 1000. 0. 200. 400 600 周波数. ch2 ch3 図-2 各 ch のパワースペクトル. 800. 1000. ch4. 1. 位相速度 (m/s) 0. 0.8. 100. 200. 300. 400. 500. 600. 700. 800. 900. 1000. 0.5. 0.6. 1 1.5. 0.4. 波長（ｍ）. コヒーレンス. 0. 2. 2.5. 0.2. 3. 3.5. 0 0. 500. 1000. 1500. 2000 周波数Ｈｚ. 2500. 3000. 3500. 4. 4000. 4.5 5. 図-3 コヒーレンス関数層厚. 0. 位相速度 (m/s) （ｃｍ） 200 400 600 800 1000. 0. 18. 図-4 波長λと位相速度の関係. 弾性係数ポアソン比（M p a）. 20 89. 密度. 位相速度(m/s). （ｇ /ｃｍ 3）. 0. 35. 0. 2.3. 35. 741. 0. 35. 1.9. 36. 162. 0. 35. 1. 75. 深度D=0.3λ(m. 深度D=0.5λ（ｍ）. 400 600. 弾性係数ポアソン比（Mp a ）. 密度. （ｇ /ｃｍ3）. 800 1000. 13. 2 08 9. 0 .3 5. 2. 3. 19. 74 1. 0 .3 5. 1. 9. 33. 16 2. 0 .3 5. 1 .7 5. ∞. 9 9. 3. 0 .3 5. 1 .7 5. 0.3. 0.5 1 1.5. 200. 0. 層厚（ｃｍ）. 2. 0.6 0.9 1.2 1.5. 2.5. ∞. 99 .3. 0. 35. 1. 75. 1.8. 3. 図-5 波長 0.5λと位相速度の関係図-7 波長 0.5λの時の断面図. 図-6 波長 0.3λと位相速度の関係. 図-8 波長 0.3λの時の断面図. と思われる．波長 O と位相速度の分散曲線を図-4 に示. とができた．従って SASW 試験が，アスファルト舗. した．層と層の境と思われる位置で，分散曲線が大き. 装に適応することが確かめられた．. く屈折している傾向が読み取れ，波長と深度は密接な関係があるのではないかと考えられる．波長と深度の提案式( 0.5O , 0.3O )を使用し，位相速度と深度の分散曲線を図-5(提案式 0.5O 使用)，図-6(提案式 0.3O 使. (2) 既知のアスファルト舗装構造で試験を行ない，層厚や弾性係数の比較検討が必要である． (3) 高周波領域で加振できる装置の開発が必要である．. 用)に示す．図-5 で読み取れる層特性を図-7 に記し，図-8 には，図-6 で求められた層特性を記した．さらに. 6.参考文献. 弾性係数は表層では 2089(MPa)，2 層目は 741(MPa)，3. (1) W.Heukelom ahd C.R.Foster.:Dynamic Testing of. 層目は 162(MPa),4 層目は 99.3(MPa)と推定することが. Pavements. Journal of the soil Mechanics and Founda. できた．. tion Division of ASCE,Vol.86,No.SMI,Feb,1960 (2) M.E.Szendrei and C.R.Freeme:Road responses to. 5.まとめ. Vibration Tests. Journal of the soil Mechanics and. (1) 今回の試験で，測定した波形データを用いて求め. Foundation Division of ASCE,Vol.96,No.SM6,Nov.197. た分散曲線から，容易に舗装の断面図を確認するこ. -91-. 0,pp2099-2124. 土木学会第56回年次学術講演会（平成13年10月）.

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