単発発破の低周波音の音圧波形のシミュレーション方法

単発発破の低周波音の音圧波形のシミュレーション方法 

青木あすなろ建設㈱  企画ｴﾝｼﾞﾆｱﾘﾝｸﾞ部  正会員  孫  建生

  (独)産業技術総合研究所活断層センター  正会員  国松  直

青木あすなろ建設㈱  企画ｴﾝｼﾞﾆｱﾘﾝｸﾞ部  正会員  坂本浩之 青木あすなろ建設㈱    大阪本店土木部      水野光司 青木あすなろ建設㈱  企画ｴﾝｼﾞﾆｱﾘﾝｸﾞ部  正会員  熊谷修治  

1．はじめに  

  大規模岩盤掘削における発破作業による発破音はか なり低い周波数成分をもち、音圧(空気圧)による不快感 や家屋による 2 次的な騒音が問題となる場合がある^1,2)。 本文は発破時の低周波音(空気振動)を低減するため、現 場で単発試験発破を行った計測波形から、大規模発破時 における任意地点での低周波音の音圧波形をシミュレ ーションする手法とその結果ついて述べるものである． 

２．単発実験発破結果およびその定式化  

  図−1 は 15m ベンチの単発試験発破時に、発破位置から  異なる距離で計測された音圧波形例である。計測には低周 波音レベル計(NA-17)を使用し、データの記録はノート PC で自作の自動計測システムを使用した。図-1 に示した 3 つの波形の計測点は何れも発破位置を目視で確認できる 位置にあり、反射などがなく、直接到達した騒音で、距 離の増大に従い、音圧のピーク値が減衰されるが、継続 時間の変化が殆どなく、波形の形も大きな変化が見られ ない。また、ここには示されてないが、発破位置との間 に山に挟まれた、谷に位置する個所の計測点で計測され た波形は、音の反射・回折により、音圧の継続時間が長 くなり、負圧と正圧の値が接近する傾向がある。図-2は

図-1 のような計測された試験波形を単純化したもので，        図-1  異なる位置での単発発破騒音波形計測例  振幅と継続時間から単発波形の特徴をつかもうとするものである。図-3は

計測された単発波形の最大正音圧の距離減衰関係を示しており，

D＜500m

は場内で，

D＞500m

は場外で，図から分かるように，距離

D＞500m

では，

最大振幅は理論上の幾何減衰(−6dB)より大きく減衰しており．場内より、

森の茂る山・谷が音の伝播経路にある場合に音圧の減衰だ大きいことが分 かる．破線は一般的な発破音圧の近似曲線の式(1)で、

     2月26日測点1，距離D=103m

-40 -20 0 20 40 60 80

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 時間（s）

音圧（Ｐa）

2月26日測点2，距離D=359m 30

-20 -10 0 10 20

0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5 1.7 1.9 時間（s）

音圧（Ｐa）

2月28日測点6,距離D=1463m

-2.0 -1.0 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0

4.6 4.8 5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0 6.2 6.4 6.6 時間（s）

音圧（Ｐa）

P=b

0

(D/W)

^b

        (1)          

P

2

t

d

t P

1

 

ここで，

b

＝

( b

1

D+ b

2

)、

係数は回帰方法で求め、

b

0

=3.34、 b

1

=-0.00015、      図-2 

計測波形の単純化   キーワード  発破、騒音、低周波音、音圧波形、予測 

  連絡先    〒106-8454  東京都港区芝二丁目 14 番 5 号青木あすなろ建設㈱  企画ｴﾝｼﾞﾆｱﾘﾝｸﾞ部  Tel．03−5439−8736  土木学会第59回年次学術講演会（平成16年9月）

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b

2

=−0.96、 Dは、距離(m)、 Wは単発の薬量(Kg)である。 

ベンチ（単発）発破減衰曲線

0 40 80 120 160

0 400 800 1200 1600

距離D(m)

最大音圧(pa)

単発発破最大振幅 指数近似 発破予測式近似 -6dB近似 連続線は式(2)

φ(d)=

70W

^1/3

exp (- 0.12D

^0.5

)          (2)

で近似したものである．図から，距離 D＞150m 範囲では，

両近似曲線に大差がなく，本研究の対象範囲は D＞500m であることと、大規模発破の発破音を模擬する時の便利 性を考えて，ここで，式(2)を使用して予測を行う． 

図-4は，計測された負圧(

p

2

)と正圧( p

1

)の最大振幅の比      図-3  単発波形の最大正音圧の距離減衰

で，場内（D＜500m）では，その比は約

0.4

位だが，発破位

置見える場外(D>500m)計測場所では最大振幅の比は場内と ほぼ同じだが、山を越えて谷にある計測場所では、最大振幅 の比が

1.0

を超えるケースもあり，複雑な地形による音の反 射と回折が影響したと考えられる．ここでは、負圧(

p

2

)と正

圧(

p

1

)の最大振幅の比を 0.4

とし、地形の影響を考慮した地形 係数で補正するようにした。

図-5 は単発発破波形の正圧の継続時間

t

d (図−1 参照)で，

バラツキは非常に大きいが，その原因は地形の影響の他に        図-4  負圧(

p

2

)と正圧( p

1

)の最大振幅の比     

最大負圧と最大正圧の比

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4

0 400 800 1200 1600

距離(m) p2/p1

発破諸条件のバラツキ、td が非常に小さいこと、計測値の読 み取り誤差などが含まれている。平均値として大よそ td＝

0.06sec である．  

0 0.04 0.08 0.12

0 400 800 1200 1600

距離D(m) td(s)

  上記の実測結果の統計を基にした，単発発破の音圧曲線の 近似式は，式(3)となる． 

        Ψ(t，d) ＝φ(d)・Φ(t)     

(3)

ここで、Φ(t)＝

COS ( π t / 2 t

d

) exp ( ―β t

²

/ t

d

)  

     

(4)       図-5  単発発破波形の正圧の継続時間

は波形形状曲線で、βは前述の地形係数である。

3．単発発破波形のシミュレーション

図−6 は単発波形について、式

(3)

のシミュレーション 波形と場内(D=359m)で得た発破実測波形の比較の

1

例 で，波形形状はかなり近似していることが分かる。前述 したように実測波形は発破条件の不確定でバラツキが 大きいため、本法では、あくまでも正・負圧最大振幅、

継続時間などの適用に留まりたい。      図−6  単発模擬波形と実測波形の比較例 2003年2月26日測点2，距離D=359m

-20.0 -10.0 0.0 10.0 20.0 30.0

1.0 1.2 1.4 1.6

T（s）

音圧（Ｐa） 計測

模擬

参考文献  1)辻  勇、津垣昭夫、岸  正宏,  科野健三：明かり発破施工による超低周波空気振動の検討、土木学 会論文集、No。528／Ⅵ−29､69−79､1995.12    2)(社)日本騒音制御工学会技術部会低周波音分科会：発破による音 と振動、㈱山海堂、1996.1   

3)熊谷修治，孫

建生，坂本浩之，国松 直，今泉博之，高橋保盛：大量土岩工事に おけるベンチ発破の低周波音低減工法，第

58

回土木学会全国大会講演論論文集、2003.9 

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