JP2010008196A - Ｓ波反射法地震探査 - Google Patents
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Abstract
【課題】Ｓ波測定データを簡易な受振器を用いてしかも最大振幅方向の成分の記録の合成処理という複雑なデータ処理をしなくても確実に得られるようにする。
【解決手段】地上または地中で発生した交通振動や工事などに代表される雑振動源から生じる発生時刻が不明である地中雑音が地中の反射点で反射した反射波を、単一方向に振動特性を有する一成分の受振器である水平動型受振器にて、地層と平行方向にまたは水平方向に群列して設置することよりＳ波を選択的に且つ連続的に測定し、得られたＳ波測定データに所定の相関関数による相関処理を加えることにより、測定のための震源を必要とすることなく前記地表受振点におけるＳ波による地中反射波の反射記録を合成して地下構造をイメージする。
【選択図】図１
【解決手段】地上または地中で発生した交通振動や工事などに代表される雑振動源から生じる発生時刻が不明である地中雑音が地中の反射点で反射した反射波を、単一方向に振動特性を有する一成分の受振器である水平動型受振器にて、地層と平行方向にまたは水平方向に群列して設置することよりＳ波を選択的に且つ連続的に測定し、得られたＳ波測定データに所定の相関関数による相関処理を加えることにより、測定のための震源を必要とすることなく前記地表受振点におけるＳ波による地中反射波の反射記録を合成して地下構造をイメージする。
【選択図】図１
Description
本発明は、反射法地震探査により地下構造をイメージングする反射法地震探査、特に、Ｓ波（進行方向と直交方向に振動する波動）を用いたＳ波反射法地震探査に関する。
近頃、地中の波動場を異なる２点において同時に測定し、それらの測定波形について自己相関処理に基づく相互相関処理を行うことにより、前記一方の測定点を震源にもう一方の測定点を受震点とした場合の波形を合成するデータ処理を行い、前記２つの観測点を地表にあると考えて合成された波形を従来周知の反射法地震探査で取得した記録と同等であるとの考えの基に反射法地震探査により地下構造をイメージングする反射法地震探査が知られており、例えば特開２００６−２７５９１４号公報に提示されている。
前記公報に提示されている反射法地震探査は、地震波干渉法と称され、例えば地表、地中における鉄道や自動車などの交通振動、工事振動などのような各種の地中雑音や自然地震を震動源として測定が可能であることから、従来の人工的な地震発生手段により地中への振動を発生させる反射法地震探査のように大掛かりな地表震源の設置を要することなく地下構造のイメージング化を容易なものとし、また例えば車両走行ノイズ等により充分なＳ／Ｎ比を持つ記録の測定が困難であったり、地表震源の設置が困難であったりして反射法地震探査の実施が困難であった地域においても、容易に実施できるなどの優れた利点を有している。
また、反射法地震探査をＳ波を用いて行う場合にはＰ波（進行方向へ振動する波動）を用いた場合には得にくい地表付近の細かい地質構造が得られるばかりか地震工学上でもＳ波を用いた所謂、Ｓ波反射法地震探査が有益である。
ところで、地中へ向かうＳ波の振動を発生させるには地盤に剪断変形を与えることが必要であり、人工的に振動を発生させる従来の反射法地震探査では、地表面を上下方向に打撃して主として上下方向に振動するＳ波を発生させるか、地面にプレートなどを設置して水平方向または地面と４５度の角度に打撃して主として水平方向に振動するＳ波を発生させるとともに、上下方向に振動するＳ波を発生させた場合には鉛直動型受振器により測定し、水平方向に振動するＳ波を発生させた場合には水平動型受振器により測定していた。
しかしながら、前記公報に提示されている反射法地震探査（地震波干渉法）は、従来の反射法地震探査と異なり人工的な振動発生手段が不要であるという利点を有する反面、測定に用いるＳ波の振動方向が特定できない場合が多い。そのため、前後左右の水平動と鉛直動の３軸について測定可能な受振器を設置して測定した雑振動からＳ波の最大振幅方向の成分の記録を合成する必要があった。
そのため、複雑な機構を有する高価な受振器が必要であるばかりか、３方向成分の記録を合成する必要があるなど煩雑なデータ処理が必要である。
特開２００６−２７５９１４号公報
本発明は、上記のような問題点を解決しようとするものであり、地上または地中の少なくとも一方におけるランダムな振動源から生じる発生時刻が不明である地中へ向かうＳ波の振動が地中の反射点で反射した地中反射波を測定して、測定データに所定の相関関数による相関処理を加えることにより、測定のための震源を必要とすることなく前記地表受振点における地中反射波の反射記録を合成して地下構造をイメージするＳ波反射法地震探査において、Ｓ波測定データを簡易な受振器を用いてしかも最大振幅方向の成分の記録の合成処理という複雑なデータ処理をしなくても確実に得ることができるようにすることを課題とする。
そこで、本発明は、地上または地中で発生した交通振動や工事などに代表される雑振動源から生じる発生時刻が不明である地中雑音が地中の反射点で反射した反射波を、単一方向に振動特性を有する一成分の受振器である水平動型受振器にて、地層と平行方向にまたは水平方向に群列して設置することよりＳ波を選択的に且つ連続的に測定し、得られたＳ波測定データに所定の相関関数による相関処理を加えることにより、測定のための震源を必要とすることなく前記地表受振点におけるＳ波による地中反射波の反射記録を合成して地下構造をイメージすることとした。
このように、地層と平行方向にまたは水平方向に群列して設置した水平動型受振器により、地上または地中の少なくとも一方におけるランダムな振動源から生じる発生時刻が不明である地中へ向かう振動が地中の反射点で反射したランダムな振動方向を有するS波の振動を含む地中反射波の中で、地層と平行方向に振動するＳ波を選択的に且つ連続的に且つ多量に受振することにより、簡易な受振器を用いてしかも最大振幅方向の成分の記録の合成処理という複雑なデータ処理をしなくてもＳ波測定データを確実に得ることができる。殊に、本発明のように、雑音振動を発生する地域は多くの場合に堆積層が存在することから、地層と平行方向に伝播する雑音振動中の水平方向に振動するＳ波を受振することができる。
本発明によれば、人工的に必要な振動を発生させる必要のない地表や地中のランダムに発生する振動を震源として用いるＳ波反射法地震探査において、Ｓ波測定データを簡易な受振器を用いてしかも最大振幅方向の成分の記録の合成処理という複雑なデータ処理をしなくても確実に得ることができる。
次に、図面を参照して本発明の実施の形態を以下に説明する。
図１は本発明の好ましい実施の形態の測線ＳＬについての配置を示す平面図であり、図示の横方向へ延びる川Ｒに架設された２本の橋１および橋２を有する鉄道の路線１と路線２とが配置されており、また、前記川Ｒの橋１および橋２の中間位置における堤防に全長２１６ｍの測線ＳＬが形成されている。
前記測線ＳＬには図示橋H１側の始点から橋２側の終点までに１０８個の水平動型受振器（水平成分１０Ｈｚ型のジオフォン）が２ｍ間隔で所定位置（チャンネル（ｃｈ）１〜チャンネル（ｃｈ）１０８）に設置されている（図示せず）。
そして、前記１０８個（チャンネル（ｃｈ）１〜チャンネル（ｃｈ）１０８）の受振器により路線１と路線２を通過中の列車の振動を測定した。
尚、１ショット当たりの測定時間長は、３時間（ｈ）、サンプリング間隔は１ミリ秒（ｍｓ）である。
図２は取得した測定データの波形記録例を示すものであり、前記路線１と路線２を通過中の列車の振動によるものと思われる波群が確認できる。
尚、ホワイトノイズ（不規則に上下に振動する波）震源による地中反射波の場合に記録長を多くとることにより反射記録のＳ／Ｎ比が向上することが知られており、本実施の形態のようなＳ波（パルス波）についても成り立つことから長時間の測定が良好なＳ／Ｎ比の反射記録が得られる。
そして、次に、前記取得した各測定データに対して相互相関処理を行い、疑似ショット記録を合成した。図３は仮想震源を受振点をチャンネル（ｃｈ）６０の箇所とした場合の疑似ショット記録を示すものである。尚、図３（ａ）は３０秒（ｓ）、図３（ｂ）は２０分（ｍ）、図３（ｃ）は４０分（ｍ）、図３（ｄ）は６０分（ｍ）の連続測定データに対して相関処理を施したものである。
これらの結果によれば、図３（ａ）に示した３０秒（ｓ）の記録を用いた相関結果に対して、図３（ｂ）に示した２０分の記録を用いた相関結果は著しく品質が向上しているのが確認できる。
次に、前記相関処理後の疑似ショット記録に対して、従来の反射法と同様に、ＣＭＰソート、ＮＭＯ補正、静補正、ＣＭＰ重合処理を適用して得られた反射深度断面を図４に示す。
図４には、往復走時０．６秒（ｓ）付近で、ほぼ水平に連続する明瞭な反射面が確認できる。深度を換算すると６０メートル（ｍ）となり、深さ１００メートル（ｍ）程度の探査が可能であることが推定される。また、往復走時１．０秒（ｓ）以上においても、より深部の構造に対応するいくつか反射波の波群が確認できる。
以上のように、本実施の形態によれば、鮮明な反射面をイメージングすることが確認され、本発明が有効であることが立証された。従って、人工的なＳ波振動発生手段ならびに複雑な３方向成分の記録による解析を要することなくＳ波反射法地震探査が可能であることがわかった。
１ 橋、 ２ 橋、 ＳＬ 測線、 Ｒ 川
Claims (2)
- 地上または地中で発生した交通振動や工事などに代表される雑振動源から生じる発生時刻が不明である地中雑音が地中の反射点で反射した反射波を、単一方向に振動特性を有する一成分の受振器である水平動型受振器にて、地層と平行方向に群列して設置することよりＳ波を選択的に且つ連続的に測定し、得られたＳ波測定データに所定の相関関数による相関処理を加えることにより、測定のための震源を必要とすることなく前記地表受振点におけるＳ波による地中反射波の反射記録を合成して地下構造をイメージすることを特徴とするＳ波反射法地震探査。
- 地上または地中で発生した交通振動や工事などに代表される雑振動源から生じる発生時刻が不明である地中雑音が地中の反射点で反射した反射波を、単一方向に振動特性を有する一成分の受振器である水平動型受振器にて、水平方向に群列して設置することよりＳ波を選択的に且つ連続的に測定し、得られたＳ波測定データに所定の相関関数による相関処理を加えることにより、測定のための震源を必要とすることなく前記地表受振点におけるＳ波による地中反射波の反射記録を合成して地下構造をイメージすることを特徴とするＳ波反射法地震探査。
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