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JP6994785B2 - Surface wave exploration analysis method and surface wave exploration analysis device - Google Patents
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JP6994785B2 - Surface wave exploration analysis method and surface wave exploration analysis device - Google Patents

Surface wave exploration analysis method and surface wave exploration analysis device Download PDF

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Description

本発明は、地盤探査システムのための表面波探査解析方法及び表面波探査解析装置に関する。 The present invention relates to a surface wave exploration analysis method and a surface wave exploration analysis device for a ground exploration system.

地盤探査の一手法として表面波探査法が知られている。表面波探査法は、地面の振動により地中を伝わる表面波(特にレイリー波)が、硬い地盤ほど速く伝わり、柔らかい地盤ほどゆっくりと伝わるという性質を持ち、振動する周波数が変わると伝わる深さが変化するという性質を利用している。表面波探査法では、起振機で地面に微弱な振動を与えて地中を伝わる表面波の速さを、起振現場に配置した少なくとも2つの検出器で検出し、これらの検出信号を用いて表面波の伝わる伝搬状況と速度を解析する。 The surface wave exploration method is known as one method of ground exploration. The surface wave exploration method has the property that surface waves (especially Rayleigh waves) that propagate in the ground due to the vibration of the ground propagate faster in harder ground and slowly in softer ground, and the depth of transmission changes when the vibration frequency changes. It takes advantage of the property of changing. In the surface wave exploration method, the speed of the surface wave that propagates in the ground by giving a weak vibration to the ground with a vibrator is detected by at least two detectors installed at the vibration site, and these detection signals are used. The propagation situation and velocity of surface waves are analyzed.

このような表面波探査法を利用した地盤探査装置が特許文献1に記載されており、以下に簡単に説明する。 A ground exploration device using such a surface wave exploration method is described in Patent Document 1, and will be briefly described below.

オペレータは、地盤探査を必要とする場所に起振機を設置すると共に、その近くの地盤上には間隔をおいて少なくとも2つの加速度検出器を設置する。起振機により地表面を起振周波数で上下に起振することにより、その周囲に表面波を発生させる。2つの加速度検出器からの検出信号は、A(Analog)/D(Digital)変換等の信号処理機能を持つ計測部を通して加速度時系列信号A(t)、B(t)として出力される。計測部には、パーソナルコンピュータ等による解析装置が接続される。解析装置は、計測部からの加速度時系列信号A(t)、B(t)を入力信号SA、SBとして受け、入力信号SA、SBに対してあらかじめ定められた解析プログラムに基づく信号処理を行い、伝搬平均速度Vrb(f)と深度D(f)とを算出する。なお、伝搬平均速度は、通常、速度を表わすVrの上に平均を意味するバーを付して示されるが、ここでは、特に断りを入れない限り、表記の便宜上、バーを付さずにVrbで示すこととする。 The operator installs the oscillator at a location that requires ground exploration, and at least two accelerometers at intervals on the ground near it. A surface wave is generated around the ground surface by vibrating the ground surface up and down at a vibration frequency with a vibrator. The detection signals from the two acceleration detectors are output as acceleration time series signals A (t) and B (t) through a measuring unit having a signal processing function such as A (Analog) / D (Digital) conversion. An analysis device such as a personal computer is connected to the measurement unit. The analysis device receives acceleration time series signals A (t) and B (t) from the measurement unit as input signals SA and SB, and performs signal processing on the input signals SA and SB based on a predetermined analysis program. , Propagation average velocity Vrb (f) and depth D (f) are calculated. The average propagation velocity is usually shown by adding a bar indicating the average on Vr indicating the velocity, but here, unless otherwise specified, Vrb without a bar for convenience of notation. It shall be indicated by.

オペレータが、起振機による起振を、起振周波数を変化させながら繰り返し行うことにより、解析装置は深度D-伝搬平均速度Vrb曲線(以下、D-Vrb曲線と略称する)を生成し、それをモニターに表示する。D-Vrb曲線の生成過程については後述する。 The operator repeatedly oscillates the oscillating machine while changing the oscillating frequency, so that the analyzer generates a depth D-propagation average velocity Vrb curve (hereinafter abbreviated as D-Vrb curve). Is displayed on the monitor. The process of generating the D-Vrb curve will be described later.

オペレータは、モニターに表示されたD-Vrb曲線を確認し、D-Vrb曲線上において地盤の物理的な性質が変化していると判定した箇所を変曲点(複数個)として選定する。変曲点の選定についてはマニュアル化されており、オペレータの選定作業はこのマニュアルに則って行われる。 The operator confirms the D-Vrb curve displayed on the monitor, and selects a point on the D-Vrb curve where it is determined that the physical properties of the ground have changed as inflection points (plural). The selection of inflection points has been made into a manual, and the operator selection work is performed according to this manual.

すべての変曲点の選定後、選定された変曲点情報を基に変曲点間の区間速度が算出される。区間速度についても後述する。 After selecting all the inflection points, the section speed between the inflection points is calculated based on the selected inflection point information. The section speed will also be described later.

特開2002-341048号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-341048

変曲点の選定についてはマニュアル化されているとは言え、オペレータの選定作業には熟練を必要とし、熟練したオペレータになるまでにはかなりの経験を必要とする。また、オペレータが変わると選定結果にもばらつきの生じることが避けられず、その結果、各種の算出結果にもばらつきが生じてしまう。 Although the selection of inflection points is manualized, the operator selection work requires skill, and considerable experience is required before becoming a skilled operator. In addition, if the operator changes, it is inevitable that the selection results will vary, and as a result, various calculation results will also vary.

そこで、本発明の課題は、D-Vrb曲線における変曲点の抽出を自動化できるようにして地盤探査に伴う作業の簡略化を実現できるようにすることにある。 Therefore, an object of the present invention is to make it possible to automate the extraction of inflection points in the D-Vrb curve and to realize the simplification of the work associated with the ground exploration.

本発明はまた、オペレータの違いによる計測結果のばらつきの解消と、計測精度の向上を実現できるようにすることにある。 The present invention also aims to eliminate variations in measurement results due to differences in operators and to improve measurement accuracy.

本発明の第1の態様によれば、地表面を上下に起振することにより、その周囲に発生する表面波を検出して、地盤探査を行う地盤探査システム用の表面波探査解析装置であって、該表面波探査解析装置は、間隔Lをおいて起振現場に配置された少なくとも2つの加速度検出器の出力信号を、A/D変換機能を持つ計測部を経由して入力信号SA、SBとして受信し、受信した前記入力信号SA、SBを処理して表面波の伝搬平均速度Vrb(f)と深度D(f)とを算出し、前記伝搬平均速度Vrb(f)と前記深度D(f)とを算出する処理を繰り返して深度D-伝搬平均速度Vrb曲線を生成した後、生成した深度D-伝搬平均速度Vrb曲線に対して複数の変曲点の選定を行い、選定した複数の変曲点に基づいて変曲点間の区間速度を算出するものであり、該表面波探査解析装置はまた、前記複数の変曲点の選定を、前記入力信号SA、SBの変化を因数として行うことを特徴とする表面波探査解析装置が提供される。 According to the first aspect of the present invention, it is a surface wave exploration analysis device for a ground exploration system that detects surface waves generated around the ground surface by vibrating the ground surface up and down and performs ground exploration. The surface wave exploration and analysis device receives the output signals of at least two acceleration detectors arranged at the vibration site at intervals L via the measurement unit having an A / D conversion function, and the input signal SA. The input signals SA and SB received as SB are processed to calculate the average propagation velocity Vrb (f) and the depth D (f) of the surface wave, and the average propagation velocity Vrb (f) and the depth D. After repeating the process of calculating (f) and generating a depth D-propagation average velocity Vrb curve, a plurality of variation points are selected for the generated depth D-propagation average velocity Vrb curve, and a plurality of selected points are selected. The section speed between the variation points is calculated based on the variation points of, and the surface wave exploration analysis device also factores the selection of the plurality of variation points by the changes of the input signals SA and SB. A surface wave exploration and analysis device is provided, which is characterized by performing as a surface wave exploration and analysis device.

上記の第1の態様による表面波探査解析装置においては、前記入力信号SA,SBに対して単位周波数毎の加速度変化量ΔL、ΔLを算出した後、算出した加速度変化量ΔLとΔLの差分を求めると共に、この差分の単位周波数あたりの変化量を求め、この変化量の符号が、“+”から“-”に変わるデータ位置を深度D、伝搬平均速度Vrbについて抽出して変曲点とすることができる。 In the surface wave exploration and analysis apparatus according to the first aspect described above, the acceleration changes ΔLA and ΔLB for each unit frequency are calculated for the input signals SA and SB, and then the calculated acceleration changes ΔLA and ΔL are calculated. The difference of B is obtained, and the amount of change of this difference per unit frequency is obtained, and the data position where the sign of this amount of change changes from "+" to "-" is extracted for the depth D and the propagation average velocity Vrb. It can be a turning point.

本発明の第2の態様によれば、地表面を上下に起振することにより、その周囲に発生する表面波を検出して、地盤探査を行う地盤探査システム用の表面波探査解析方法であって、
間隔Lをおいて起振現場に配置された少なくとも2つの加速度検出器の出力信号を、A/D変換機能を持つ計測部を経由して入力信号SA、SBとして受信し、受信した前記入力信号SA、SBを処理して表面波の伝搬平均速度Vrb(f)と深度D(f)とを算出し、前記伝搬平均速度Vrb(f)と前記深度D(f)とを算出する処理を繰り返して深度D-伝搬平均速度Vrb曲線を生成するステップと、
生成した深度D-伝搬平均速度Vrb曲線に対して複数の変曲点の選定を行うステップと、
選定した複数の変曲点に基づいて変曲点間の区間速度を算出するステップと、を含み、
前記複数の変曲点の選定を行うステップは、前記入力信号SA、SBの変化を因数として行うことを特徴とする表面波探査解析方法が提供される。
According to the second aspect of the present invention, it is a surface wave exploration analysis method for a ground exploration system that detects surface waves generated around the ground surface by vibrating the ground surface up and down and performs ground exploration. hand,
The output signals of at least two acceleration detectors arranged at the vibration site at intervals L are received as input signals SA and SB via a measuring unit having an A / D conversion function, and the received input signals are received. The process of processing SA and SB to calculate the average propagation velocity Vrb (f) and the depth D (f) of the surface wave, and calculating the average propagation velocity Vrb (f) and the depth D (f) is repeated. And the step to generate the depth D-propagation average velocity Vrb curve,
A step of selecting multiple inflection points for the generated depth D-propagation average velocity Vrb curve, and
Including the step of calculating the interval velocity between the inflection points based on the selected inflection points.
A surface wave exploration analysis method is provided in which the step of selecting the plurality of inflection points is performed by factoring the changes of the input signals SA and SB.

上記の第2の態様において前記複数の変曲点の選定を行うステップにおいては、前記入力信号SA,SBに対して単位周波数毎の加速度変化量ΔL、ΔLを算出した後、算出した加速度変化量ΔLとΔLの差分を求めると共に、この差分の単位周波数あたりの変化量を求め、この変化量の符号が、“+”から“-”に変わるデータ位置を深度D、伝搬平均速度Vrbについて抽出して変曲点とすることができる。 In the step of selecting the plurality of inflection points in the second aspect described above, the acceleration changes ΔLA and ΔLB for each unit frequency are calculated for the input signals SA and SB, and then the calculated acceleration is calculated. Find the difference between the amount of change ΔLA A and ΔLB , and find the amount of change per unit frequency of this difference. Vrb can be extracted and used as an inflection point.

本発明によれば、D-Vrb曲線における変曲点の抽出を自動化できるようにしたことにより地盤探査に伴う作業の簡略化を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to realize the simplification of the work associated with the ground exploration by making it possible to automate the extraction of the inflection point in the D-Vrb curve.

本発明によればまた、オペレータの違いによる計測結果のばらつきの解消と、計測精度の向上を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to eliminate variations in measurement results due to differences in operators and improve measurement accuracy.

本発明が適用され得る、地盤探査装置の構成例を示した図である。It is a figure which showed the structural example of the ground exploration apparatus to which this invention is applied. 図1に示された起振機に与えられる電力の周波数バンドの一例(図a)と、図1に示された解析装置(パーソナルコンピュータ)で生成されるD-Vrb曲線の一例(図b)を示した図である。An example of the frequency band of the electric power applied to the oscillator shown in FIG. 1 (FIG. a) and an example of the D-Vrb curve generated by the analyzer (personal computer) shown in FIG. 1 (FIG. b). It is a figure which showed. 本発明において表面波探査解析装置に格納される、図2(b)に示されたD-Vrb曲線のデータ構成の一例を示す。An example of the data structure of the D-Vrb curve shown in FIG. 2B, which is stored in the surface wave exploration analysis device in the present invention, is shown. 本発明において表面波探査解析装置に格納される、allデータのデータ構成の一例を示す。An example of the data structure of all data stored in the surface wave exploration analysis device in the present invention is shown. 本発明において表面波探査解析装置に格納される、FLデータのデータ構成の一例を示す。An example of the data structure of FL data stored in the surface wave exploration analysis device in the present invention is shown. 区間速度の算定例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the calculation example of a section speed.

本発明の実施形態について説明する前に、図1、図2を参照して、特許文献1に記載されている地盤探査装置について説明する。この地盤探査装置は、本発明にも適用可能である。 Before explaining the embodiment of the present invention, the ground exploration apparatus described in Patent Document 1 will be described with reference to FIGS. 1 and 2. This ground exploration device is also applicable to the present invention.

図1において、本地盤探査装置は、起振現場の地盤に設置される少なくとも2つの加速度検出器11A、11Bと、これらの加速度検出器11A、11Bからの加速度検出信号を受ける計測部12と、を含む。計測部12は、地震計部12-1、A/D変換部12-2、通信部12-3、発振部12-4とから成る。地震計部12-1は、ローパスフィルタ回路を内蔵し、アナログの加速度検出信号から加速度時系列信号を生成する。A/D変換部12-2は、地震計部12-1からのアナログの加速度時系列信号をディジタルの加速度時系列信号A(t)、B(t)に変換するためのもので、入力感度の自動調整機能を有する。通信部12-3は、ディジタルの加速度時系列信号A(t)、B(t)を、計測部12に接続される機器、例えばモニター付きのパーソナルコンピュータ(以下、PCと略称する)13に送信する。PC13は加速度時系列信号A(t)、B(t)を入力信号SA、SBとして受け、内蔵メモリにあらかじめインストールされている解析プログラムソフトに基づいて入力信号SA、SBの処理を行う機能を有し、地盤解析を行うための解析装置として機能する。ここで、(t)は、時系列に沿って変化する任意の値を示す。 In FIG. 1, the ground exploration device includes at least two acceleration detectors 11A and 11B installed on the ground at the vibration site, and a measuring unit 12 that receives acceleration detection signals from these acceleration detectors 11A and 11B. including. The measurement unit 12 includes a seismograph unit 12-1, an A / D conversion unit 12-2, a communication unit 12-3, and an oscillation unit 12-4. The seismograph unit 12-1 has a built-in low-pass filter circuit and generates an acceleration time-series signal from an analog acceleration detection signal. The A / D conversion unit 12-2 is for converting the analog acceleration time-series signal from the seismograph unit 12-1 into the digital acceleration time-series signals A (t) and B (t), and the input sensitivity. Has an automatic adjustment function. The communication unit 12-3 transmits digital acceleration time series signals A (t) and B (t) to a device connected to the measurement unit 12, for example, a personal computer with a monitor (hereinafter abbreviated as PC) 13. do. The PC 13 has a function of receiving acceleration time series signals A (t) and B (t) as input signals SA and SB and processing the input signals SA and SB based on the analysis program software pre-installed in the built-in memory. However, it functions as an analysis device for performing ground analysis. Here, (t) indicates an arbitrary value that changes with time series.

次に、動作について説明する。まず、探査場所に起振機15、加速度検出器11A、11Bを一直線上に設置する。加速度検出器11A、11B間の距離をL(m)とする。起振機15を使って地表面を上下方向に起振することにより、起振機15の周りに表面波を発生させる。地表面付近を伝搬する表面波(レイリー波)の上下振動を、加速度検出器11A、11Bで検出する。加速度検出器11A、11Bからの加速度検出信号は、地震計部12-1のローパスフィルタ回路を通すことで、アナログの時系列信号となり、A/D変換部12-2に入力される。A/D変換部12-2でA/D変換された時系列信号A(t)、B(t)は通信部12-3からPC13へ転送される。 Next, the operation will be described. First, the oscillator 15 and the acceleration detectors 11A and 11B are installed in a straight line at the exploration site. Let L (m) be the distance between the acceleration detectors 11A and 11B. By vibrating the ground surface in the vertical direction using the exciter 15, a surface wave is generated around the exciter 15. The acceleration detectors 11A and 11B detect the vertical vibration of the surface wave (Rayleigh wave) propagating near the ground surface. The acceleration detection signals from the acceleration detectors 11A and 11B become analog time-series signals by passing through the low-pass filter circuit of the seismograph unit 12-1, and are input to the A / D conversion unit 12-2. The time-series signals A (t) and B (t) A / D-converted by the A / D conversion unit 12-2 are transferred from the communication unit 12-3 to the PC 13.

PC13では、あらかじめ定められた解析プログラムに基づいて入力信号SA、SBのパワースペクトルGAA(f)、GBB(f)、クロススペクトルGBA(f)、伝達関数H(f)、コヒーレンス関数γ2 (f)等を計算する。これらのパワースペクトルGAA(f)、GBB(f)、クロススペクトルGBA(f)、伝達関数H(f)、コヒーレンス関数γ2 (f)等は、内蔵のハードディスクに保存される。PC13ではまた、伝達関数H(f)より加速度検出器11A、11B間の位相差Δθ(f)を求め、続いてその時間差Δt(f)を求める。ここで、(f)は、周波数軸にそって変化する任意の値を示す。 In the PC 13, the power spectra GAA (f), GBB (f), cross spectrum GBA (f), transfer function H (f), and coherence function γ of the input signals SA and SB are used based on a predetermined analysis program. 2 (f) etc. are calculated. These power spectra GAA (f), GBB (f), cross spectrum GBA (f), transfer function H (f), coherence function γ 2 (f) and the like are stored in the built-in hard disk. In the PC 13, the phase difference Δθ (f) between the acceleration detectors 11A and 11B is obtained from the transfer function H (f), and then the time difference Δt (f) is obtained. Here, (f) indicates an arbitrary value that changes along the frequency axis.

PC13では更に、時間差Δt(f)と加速度検出器11A、11B間の間隔Lより、表面波の伝搬平均速度Vrb(f)と深度D(f)とを求める。 Further, in the PC 13, the average propagation velocity Vrb (f) and the depth D (f) of the surface wave are obtained from the time difference Δt (f) and the interval L between the acceleration detectors 11A and 11B.

上記のパワースペクトルGAA(f)、GBB(f)、クロススペクトルGBA(f)、伝達関数H(f)、コヒーレンス関数γ2 (f)等の計算過程については本発明の要旨ではなく、特許文献1に記載されているので省略するが、表面波の伝搬平均速度Vrb(m/sec)と深度D(m)はそれぞれ、以下の式により算出する。
Vrb=L/Δt(f)=2π×F×L/-Δθ(f)
D=λ/2=Vrb/2F=π×L/-Δθ(f)
但し、Fは励振(起振)信号の周波数、λは加速度検出信号の波長である。
The calculation process of the above power spectra GAA (f), GBB (f), cross spectrum GBA (f), transfer function H (f), coherence function γ 2 (f), etc. is not the gist of the present invention. Although it is omitted because it is described in Patent Document 1, the average propagation velocity Vrb (m / sec) and the depth D (m) of the surface wave are calculated by the following equations, respectively.
Vrb = L / Δt (f) = 2π × F × L / −Δθ (f)
D = λ / 2 = Vrb / 2F = π × L / −Δθ (f)
However, F is the frequency of the excitation (excitation) signal, and λ is the wavelength of the acceleration detection signal.

上記の算出は所望のD-Vrb曲線が得られるまで繰り返し行われる。すなわち、計測を1回行う毎に起振機15に与える励振信号の周波数を変化させる。つまり、表面波の伝搬速度と逆数関係にある伝達関数H(f)の位相差Δθ(f)が、周波数別に計測される。次に、この位相差と周波数の関係から伝搬平均速度Vrbと深度Dとを計算し、繰り返し計測を行った結果としてモニター上にD-Vrb曲線が生成、表示される。 The above calculation is repeated until the desired D-Vrb curve is obtained. That is, the frequency of the excitation signal given to the oscillator 15 is changed each time the measurement is performed. That is, the phase difference Δθ (f) of the transfer function H (f), which has a reciprocal relationship with the propagation velocity of the surface wave, is measured for each frequency. Next, the propagation average velocity Vrb and the depth D are calculated from the relationship between the phase difference and the frequency, and as a result of repeated measurement, a D-Vrb curve is generated and displayed on the monitor.

図2(a)は、起振機15に与えられる電力の周波数バンドを示し、周波数f~fの領域を、ここではf~f(バンドB)、f~f(バンドB)、f~f(バンドB)の3つのバンドに分割している。この場合、図2(b)に示すように、バンドBでの計測でD-Vrb面には曲線Cが、バンドBでの計測で曲線Cが、バンドBでの計測で曲線Cがそれぞれ得られ、これらの曲線C~Cがモニター上に自動合成表示される。 FIG. 2A shows the frequency band of the electric power applied to the oscillator 15, and the region of the frequencies f 1 to f n , in this case f 1 to fi (band B 1 ), f i to f k ( It is divided into three bands, band B 2 ) and f k to f n (band B 3 ). In this case, as shown in FIG. 2B, the curve C1 is on the D - Vrb surface in the measurement in the band B1 , the curve C2 is in the measurement in the band B2, and the curve C2 is in the measurement in the band B3. Curves C 3 are obtained respectively, and these curves C 1 to C 3 are automatically combined and displayed on the monitor.

図2(b)には、D-Vrb曲線に存在する変曲点のうち、以後の区間速度等の算出に必要とされる変曲点を○印で示している。以降の説明においては、特に断らない限り、D-Vrb曲線に存在する変曲点のうち、以後の区間速度等の算出に必要とされる変曲点のみを変曲点と呼ぶこととする。 In FIG. 2B, among the inflection points existing in the D-Vrb curve, the inflection points required for the subsequent calculation of the section speed and the like are indicated by circles. In the following description, unless otherwise specified, only the inflection points required for the subsequent calculation of the section speed and the like are referred to as inflection points among the inflection points existing in the D-Vrb curve.

いずれにしても、オペレータは、モニター上の図2(b)に示されるようなD-Vrb曲線に対して変曲点の選定を行う。選定は、カーソルによる指示や、タッチペンによる指定で行われる。尚、変曲点は、D-Vrb曲線が著しく変化している箇所が該当するが、計測する範囲において一番軟らかい地盤部分の速度を選択するため、D-Vrb曲線の変化の左端、すなわち速度Vrbが小さい箇所を変曲点として選別する。 In any case, the operator selects the inflection point for the D-Vrb curve as shown in FIG. 2 (b) on the monitor. Selection is done by pointing with a cursor or by specifying with a stylus. The inflection point corresponds to the place where the D-Vrb curve changes significantly, but in order to select the velocity of the softest ground part in the measurement range, the left end of the change of the D-Vrb curve, that is, the velocity. The part where Vrb is small is selected as an inflection point.

変曲点の選定が終了すると、PC13は、選定された変曲点の情報を基に、区間速度等の算出を行う。 When the selection of the inflection point is completed, the PC 13 calculates the section speed and the like based on the information of the selected inflection point.

本発明による表面波探査解析装置は、PC13と同様のパーソナルコンピュータで実現することができ、入力信号SA、SB(時系列信号A(t)、B(t))の入力からD-Vrb曲線の生成までは、PC13に格納されている解析プログラムソフトと同じ機能を持つ解析プログラムソフトを搭載することで実現することができる。 The surface wave exploration analysis device according to the present invention can be realized by a personal computer similar to the PC 13, and can be obtained from the input of the input signals SA and SB (time series signals A (t) and B (t)) to the D-Vrb curve. Up to the generation can be realized by installing the analysis program software having the same function as the analysis program software stored in the PC 13.

次に、本発明の実施形態において扱われるデータの種類について説明する。 Next, the types of data handled in the embodiments of the present invention will be described.

本発明による表面波探査解析装置は、図1で説明した少なくとも2つの加速度検出器11A、11Bと、計測部12と、電力増幅器14と、起振機15と共に組み合わせて構成される地盤探査システム用の表面波探査解析装置として適用され得る。それゆえ、本発明による表面波探査解析装置の実施形態においては、図1で説明したように、一定距離Lをおいて2箇所に設置された検出器からの検出信号を基に得られた伝搬平均速度Vrb、深度D、励振信号の周波数Fの3種類のデータを、拡張子“**.DV”のD-Vrb曲線として内蔵のメモリに収納する。 The surface wave exploration and analysis apparatus according to the present invention is for a ground exploration system configured by combining at least two acceleration detectors 11A and 11B described in FIG. 1, a measuring unit 12, a power amplifier 14, and a oscillator 15. It can be applied as a surface wave exploration and analysis device. Therefore, in the embodiment of the surface wave exploration and analysis apparatus according to the present invention, as described with reference to FIG. 1, the propagation obtained based on the detection signals from the detectors installed at two locations at a certain distance L. Three types of data, the average speed Vrb, the depth D, and the frequency F of the excitation signal, are stored in the built-in memory as a D-Vrb curve having the extension " ** . DV".

図3はD-Vrb曲線のデータ構成の一例を示す。D-Vrb曲線のデータ構成は、データヘッダー部とデータ部とからなる。データヘッダー部にはソフト識別番号、計測番号、データ数、計測時速度軸最大値、等の変数が収納され、データ部には計算深度D(m)、伝搬平均速度Vrb(m/sec)、周波数(Hz)の変数が収納される。 FIG. 3 shows an example of the data structure of the D-Vrb curve. The data structure of the D-Vrb curve includes a data header part and a data part. Variables such as soft identification number, measurement number, number of data, maximum value of speed axis at the time of measurement are stored in the data header part, and calculation depth D (m), propagation average speed Vrb (m / sec), etc. in the data part. A variable of frequency (Hz) is stored.

一方、計測に係るすべてのデータを、拡張子“**.all”のallデータとして内蔵のメモリに収納している。 On the other hand, all the data related to the measurement are stored in the built-in memory as all data with the extension " ** . All".

図4はallデータのデータ構成の一例を示す。allデータのデータ構成もデータヘッダー部とデータ部とからなる。データヘッダー部にはソフト識別番号、計測番号、データ数、機器製造番号、等の変数が収納され、データ部には計算深度D(m)、伝搬平均速度Vrb(m/sec)、周波数F(Hz)を含む13種類の変数が収納される。 FIG. 4 shows an example of the data structure of all data. The data structure of all data also consists of a data header part and a data part. Variables such as software identification number, measurement number, number of data, device serial number, etc. are stored in the data header part, and the calculation depth D (m), propagation average velocity Vrb (m / sec), frequency F ( 13 kinds of variables including Hz) are stored.

次に、本発明による表面波探査解析装置で実現される、表面波探査解析方法の特徴部分とも言える、D-Vrb曲線における自動変曲点計算について説明する。 Next, the automatic inflection point calculation in the D-Vrb curve, which can be said to be a characteristic part of the surface wave exploration analysis method realized by the surface wave exploration analysis device according to the present invention, will be described.

本発明における自動変曲点計算は、D-Vrb曲線におけるデータの変化量ΔVから変曲点を計算する第1の自動変曲点計算と、2箇所に設置された検出器からの検出信号に基づく時系列信号A(t)、B(t)の変化を因数として変曲点を計算する第2の自動変曲点計算と、に大別される。第1、第2の自動変曲点計算のいずれも表面波探査解析装置によって実行することができる。 The automatic inflection point calculation in the present invention is based on the first automatic inflection point calculation for calculating the inflection point from the amount of change ΔV of the data in the D-Vrb curve and the detection signals from the detectors installed at two places. It is roughly classified into the second automatic inflection point calculation in which the inflection point is calculated by using the change of the time-series signals A (t) and B (t) based on the factor. Both the first and second automatic inflection point calculations can be performed by the surface wave exploration analysis device.

[第1の自動変曲点計算]
第1の自動変曲点計算は、前述したD-Vrb曲線の生成後に実行される。第1の自動変曲点計算は、D-Vrb曲線における速度データの変化ΔVを因数とした自動変曲点計算であり、変化ΔVの計算方法によって、さらに名称を“計算R”、“計算B”、“計算N”、“計算G”とする4種類の計算方法がある。
[First automatic inflection calculation]
The first automatic inflection point calculation is performed after the above-mentioned D-Vrb curve is generated. The first automatic inflection point calculation is an automatic inflection point calculation using the change ΔV of the velocity data in the D-Vrb curve as a factor, and the names are further changed to “calculation R” and “calculation B” depending on the calculation method of the change ΔV. There are four types of calculation methods, "calculation N" and "calculation G".

なお、D-Vrb曲線は、前述のようにメモリに格納された拡張子“**.DV”のDVデータに基づく。拡張子“**.DV”のDVデータは、計算深度D、伝搬平均速度Vrbの2つの値が、計測時における励振信号の周波数Fの降順に格納されている。これらの計算深度、伝搬平均速度、周波数に関する計測データを、計測データDV(D)、計測データDV(V)、計測データDV(F)とし、総じて計測データDV(D,V,F)として表す。また、iは整数(i=1,2,・・・)であり、データの格納された順位を示す。 The D-Vrb curve is based on the DV data of the extension " ** . DV" stored in the memory as described above. In the DV data with the extension " ** . DV", two values of the calculation depth D and the propagation average velocity Vrb are stored in descending order of the frequency F of the excitation signal at the time of measurement. The measurement data related to these calculation depths, propagation average velocities, and frequencies are referred to as measurement data DV (D) i , measurement data DV (V) i , and measurement data DV (F) i , and are generally measured data DV (D, V, F). ) Expressed as i . Further, i is an integer (i = 1, 2, ...) And indicates the order in which the data is stored.

“計算R”は、変化ΔVを1階差分中心)計算によって算定し、算定結果の符号が変わるデータ位置(伝搬平均速度、計算深度)を抽出し、変曲点とする。以下に詳しく説明する。 In "calculation R", the change ΔV is calculated by the first-order difference center) calculation, and the data position (propagation average speed, calculation depth) at which the sign of the calculation result changes is extracted and used as an inflection point. This will be described in detail below.

“計算R”算定内容
D-Vrb曲線の計測データDV(D,V,F)のうちの、計測データDV(V)の変化ΔVに対して、1階差分を算定する。算定の際は、中心差分の計算を行い、条件式により、深度Dj、速度Vj、周波数Fjに関する変曲点データFL(D,V,F)を判別する。なお、変曲点データFL(D,V,F)は、深度D、速度V、周波数fによる変曲点データFL(D)、FL(V)、FL(F)でも表される。
"Calculation R" Calculation content The first-order difference is calculated for the change ΔV of the measurement data DV (V) i in the measurement data DV (D, V, F) i of the D-Vrb curve. At the time of calculation, the center difference is calculated, and the inflection point data FL (D, V, F) j with respect to the depth D j , the velocity V j , and the frequency F j is determined by the conditional expression. The inflection point data FL (D, V, F) j is the inflection point data FL (D) j , FL (V) j , FL (F) j according to the depth D j , the velocity V j , and the frequency f j . But it is represented.

つまり、後述する条件式を満たすiを用いて、FL(D)=DV(D)、FL(V)=DV(V)、FL(F)=DV(F)となるデータを計測データDV(D,V,F)の中から抽出し、これを変曲点データFL(D,V,F)とする。また、jは整数(j=1,2,・・・)であり、周波数Fの降順となるデータ順位を示す。 That is, FL (D) j = DV (D) i , FL (V) j = DV (V) i , FL (F) j = DV (F) i , using i that satisfies the conditional expression described later. Data is extracted from the measurement data DV (D, V, F) i , and this is referred to as inflection point data FL (D, V, F) j . Further, j is an integer (j = 1, 2, ...) And indicates a data order in descending order of frequency F.

1.1:速度データDV(V)のi+1番目とi-1番目の値の差分をΔVとする。
ΔV=DV(V)i-1-DV(V)i+1
1.1: Let ΔV i be the difference between the i + 1st and i-1st values of the velocity data DV (V).
ΔV i = DV (V) i-1 -DV (V) i + 1

1.2:FL(D,V,F)の有無を判別し、データ数を判別の上、
FL(D,V,F)=DV(D,V,F)とする(初点の決定、および再設定)。
1.2: After determining the presence or absence of FL (D, V, F) j and determining the number of data,
FL (D, V, F) 1 = DV (D, V, F) 1 (determination of the first point and resetting).

1.3:ΔVとΔVi+2との条件により、1階差分の値の符号が、マイナスからプラスに転じる位置(ゼロクロス点)を抽出する。
条件式1:(ΔV≧0∩ΔVi+1<0)∪(ΔV>0∩ΔVi+1≦0)
条件式1を満たす、i(i≧2)を選別する。
条件式2:(ΔV≦0∩ΔVi+1>0)∪(ΔV<0∩ΔVi+1≧0)
条件式2を満たす、i(i≧2)を選別する。
条件式3:条件式1あるいは条件式1を満たす、i(i≧2)を選別する。
条件式1~条件式3の選定は、基本は条件式2を用いるものとし、同一の現場においては、同一の条件式を適用するものとする。
1.3: Under the conditions of ΔV i and ΔV i + 2 , the position where the sign of the value of the first-order difference changes from minus to plus (zero cross point) is extracted.
Conditional expression 1: (ΔV i ≧ 0 ∩ ΔV i + 1 <0) ∪ (ΔV i > 0 ∩ ΔV i + 1 ≦ 0)
Select i (i ≧ 2) that satisfies the conditional expression 1.
Conditional expression 2: (ΔV i ≤ 0 ∩ ΔV i + 1 > 0) ∪ (ΔV i <0 ∩ ΔV i + 1 ≥ 0)
Select i (i ≧ 2) that satisfies the conditional expression 2.
Conditional expression 3: Select i (i ≧ 2) that satisfies conditional expression 1 or conditional expression 1.
For the selection of conditional expressions 1 to 3, basically conditional expression 2 shall be used, and the same conditional expression shall be applied at the same site.

1.4:選別したiを代入して、DVとする。この値に対して、以下の3つの条件を満たすか否かを確認する。(自動変曲点のデータ数、間隔の調整)
条件式4:自動変曲点の判断を行う深度Ds(任意で与える)に対して、
DV(D)≦k×Dsを満たす。但し、kは任意の値で通常は“1.1”とする。
任意で与える削除(深度)レベルD_DEに対して
abs(FL(D)j-1-DV(D))≧D_DEを満たす。但し、D_DEは任意の値で通常は“0.1”とする。
任意で与える削除(速度)レベルV_DEに対して
abs(FL(V)j-1-DV(V))≧V_DEを満たす。但し、V_DEは任意の値で通常は“4.0”とする。
1.4: Substitute the selected i to obtain DV i . It is confirmed whether or not the following three conditions are satisfied for this value. (Adjusting the number of automatic inflection data and intervals)
Conditional expression 4: For the depth Ds (arbitrarily given) that determines the automatic inflection point
DV (D) i ≤ k × Ds is satisfied. However, k is an arbitrary value and is usually set to "1.1".
Abs (FL (D) j-1- DV (D) i ) ≥ D_DE is satisfied for the optional deletion (depth) level D_DE. However, D_DE is an arbitrary value and is usually set to "0.1".
Abs (FL (V) j-1- DV (V) i ) ≧ V_DE is satisfied for the deletion (speed) level V_DE given arbitrarily. However, V_DE is an arbitrary value and is usually set to "4.0".

1.5:上記1.4の条件を満たすDVにより、FLを決定する。
FL(D)=DV(D)、FL(V)=DV(V)、FL(F)=DV(F)
1.5: FL j is determined by DV i satisfying the condition of 1.4 above.
FL (D) j = DV (D) i , FL (V) j = DV (V) i , FL (F) j = DV (F) i

以上のように、“計算R”によれば、これまでオペレータがD-Vrb曲線に対して行っていた変曲点の選定と同様に、図2(b)に○で示されるような、D-Vrb曲線が著しく変化しかつ左端の変化箇所を、変曲点データFL(D)、FL(V)、FL(F)として選別することができる。 As described above, according to "Calculation R", D as shown by ○ in FIG. 2B, similar to the selection of the inflection point that the operator has performed on the D-Vrb curve so far. -The points where the Vrb curve changes significantly and the leftmost change point can be selected as inflection point data FL (D) j , FL (V) j , and FL (F) j .

“計算B”は、速度の変化ΔVを2階差分(前進)計算によって算定し、算定結果の符号が変わるデータ位置(伝搬平均速度、計算深度)を抽出し、変曲点とする。以下に詳しく説明する。 In "calculation B", the change ΔV of the velocity is calculated by the second-order difference (forward) calculation, and the data position (propagation average velocity, calculation depth) at which the sign of the calculation result changes is extracted and used as an inflection point. This will be described in detail below.

“計算B”算定内容
D-Vrb曲線のデータDV(D,V,F)のうちの、速度Vの変化に対して、2階差分を算定する。算定の際は、前進差分の計算を行い、条件式により変曲点データFL(D,V,F)を算定する。
"Calculation B" Calculation content The second-order difference is calculated for the change in velocity V in the data DV (D, V, F) i of the D-Vrb curve. At the time of calculation, the forward difference is calculated, and the inflection point data FL (D, V, F) j is calculated by the conditional expression.

つまり、後述する条件式を満たすiを用いて、FL(D)=DV(D)、FL(V)=DV(V)、FL(F)=DV(F)となるデータを計測データDV(D,V,F)の中から抽出し、これを変曲点データFL(D,V,F)とする。 That is, FL (D) j = DV (D) i , FL (V) j = DV (V) i , FL (F) j = DV (F) i , using i that satisfies the conditional expression described later. Data is extracted from the measurement data DV (D, V, F) i , and this is referred to as inflection point data FL (D, V, F) j .

2.1:速度データDV(V)のi-2番目、i-1番目およびi番目の速度の値による、2階差分をΔ2Vとする。
Δ2V=DV(V)i-2-2DV(V)i-1+DV(V)
2.1: Let Δ2Vi be the second-order difference due to the i -2nd, i-1st, and i-th velocity values of the velocity data DV (V).
Δ2V i = DV (V) i-2 -2DV (V) i-1 + DV (V) i

2.2:FL(D,V,F)の有無を確認し、データ数を確認の上、
FL(D,V,F)=DV(D,V,F)
とする(初点の決定、および再設定)。
2.2: Check the presence or absence of FL (D, V, F) j , check the number of data, and then
FL (D, V, F) 1 = DV (D, V, F) 1
(Determining the starting point and resetting).

2.3:Δ2VとΔ2Vi+2との条件により、1階差分の値の符号がマイナスからプラスに転じる位置(ゼロクロス点)を抽出する。
条件式1:(Δ2V≧0∩Δ2Vi+1<0)∪(Δ2V>0∩Δ2Vi+1≦0)
条件式を満たす、i(i≧2)を選別する。
条件式2:(Δ2V≦0∩Δ2Vi+1>0)∪(Δ2V<0∩Δ2Vi+1≧0)
条件式を満たす、i(i≧2)を選別する。
条件式3:条件式1あるいは条件式2を満たす、i(i≧2)を選別する。
条件式1~条件式3の選定は、基本は条件式2を用いるものとし、同一の現場においては、同一の条件式を適用するものとする。
2.3: Under the conditions of Δ2V i and Δ2V i + 2 , the position (zero cross point) where the sign of the value of the first-order difference changes from minus to plus is extracted.
Conditional expression 1: (Δ2V i ≧ 0 ∩ Δ2V i + 1 <0) ∪ (Δ2V i > 0 ∩ Δ2V i + 1 ≦ 0)
Select i (i ≧ 2) that satisfies the conditional expression.
Conditional expression 2: (Δ2V i ≤ 0 ∩ Δ2 V i + 1 > 0) ∪ (Δ2V i <0 ∩ Δ2V i + 1 ≥ 0)
Select i (i ≧ 2) that satisfies the conditional expression.
Conditional expression 3: Select i (i ≧ 2) that satisfies conditional expression 1 or conditional expression 2.
For the selection of conditional expressions 1 to 3, basically conditional expression 2 shall be used, and the same conditional expression shall be applied at the same site.

2.4:選別したiを代入して、DVとする。この値に対して、以下の3つの条件を満たすか否かを確認する。(自動変曲点のデータ数、間隔の調整)
条件式4:自動変曲点の判断を行う深度Ds(任意で与える)に対して、
DV(D)≦k×Dsを満たす。但し、kは任意の値で通常は“1.1”とする。
任意で与える削除(深度)レベルD_DEに対して
abs(FL(D)j-1-DV(D))≧D_DEを満たす。但し、D_DEは任意の値で通常は“0.1”とする。
任意で与える削除(速度)レベルV_DEに対して
abs(FL(V)j-1-DV(V))≧V_DEを満たす。但し、V_DEは任意の値で通常は“4.0”とする。
2.4: Substitute the selected i to obtain DV i . It is confirmed whether or not the following three conditions are satisfied for this value. (Adjusting the number of automatic inflection data and intervals)
Conditional expression 4: For the depth Ds (arbitrarily given) that determines the automatic inflection point
DV (D) i ≤ k × Ds is satisfied. However, k is an arbitrary value and is usually set to "1.1".
Abs (FL (D) j-1- DV (D) i ) ≥ D_DE is satisfied for the optional deletion (depth) level D_DE. However, D_DE is an arbitrary value and is usually set to "0.1".
Abs (FL (V) j-1- DV (V) i ) ≧ V_DE is satisfied for the deletion (speed) level V_DE given arbitrarily. However, V_DE is an arbitrary value and is usually set to "4.0".

2.5:上記2.4の条件を満たす、DVにより、FLを決定する。
FL(D)=DV(D)、FL(V)=DV(V)、FL(F)=DV(F)
2.5: FL j is determined by DV i , which satisfies the condition of 2.4 above.
FL (D) j = DV (D) i , FL (V) j = DV (V) i , FL (F) j = DV (F) i

以上のように、“計算B”によれば、これまでオペレータがD-Vrb曲線に対して行っていた変曲点の選定と同様に、図2(b)に○で示されるような、D-Vrb曲線が著しく変化しかつ左端の変化箇所を、変曲点データFL(D)、FL(V)、FL(F)として選別することができる。 As described above, according to "Calculation B", D as shown by ○ in FIG. 2B, similar to the selection of the inflection point that the operator has performed on the D-Vrb curve so far. -The points where the Vrb curve changes significantly and the leftmost change point can be selected as inflection point data FL (D) j , FL (V) j , and FL (F) j .

“計算N”は、“R”/ “B”計算によって変化ΔVを算定し、算定結果の符号が変わるデータ位置(伝搬平均速度、計算深度)を抽出し、変曲点とする。以下に詳しく説明する。 For "calculation N", the change ΔV is calculated by "R" / "B" calculation, and the data position (propagation average speed, calculation depth) at which the sign of the calculation result changes is extracted and used as the inflection point. This will be described in detail below.

“計算N”算定内容
D-Vrb曲線のデータDV(D,V,F)のうちの、速度Vの変化に対して、1階差分、2階差分を算定する。算定の際には1階差分は中立、2階差分は前進計算を行い、両計算の結果並びに、条件式により変曲点データFL(D,V,F)を算定する。
"Calculation N" Calculation content The first-order difference and second-order difference are calculated for the change of velocity V in the data DV (D, V, F) i of the D-Vrb curve. At the time of calculation, the first-order difference is neutral and the second-order difference is forward-calculated, and the inflection point data FL (D, V, F) j is calculated by the results of both calculations and the conditional expression.

つまり、後述する条件式を満たすiを用いて、FL(D)=DV(D)、FL(V)=DV(V)、FL(F)=DV(F)となるデータを計測データDV(D,V,F)の中から抽出し、これを変曲点データFL(D,V,F)とする。 That is, FL (D) j = DV (D) i , FL (V) j = DV (V) i , FL (F) j = DV (F) i , using i that satisfies the conditional expression described later. Data is extracted from the measurement data DV (D, V, F) i , and this is referred to as inflection point data FL (D, V, F) j .

3.1:速度データDV(V)の(i-1)番目と(i+1)番目の速度Vの値の差分をΔVとする。
ΔV=DV(V)i-1-DV(V)i+1
3.1: Let ΔV i be the difference between the (i-1) th and (i + 1) th velocity V values of the velocity data DV (V).
ΔV i = DV (V) i-1 -DV (V) i + 1

3.2:変曲点データFL(D,V,F)の有無を確認し、データ数を確認の上、
FL(D,V,F)=DV(D,V,F)
とする(初点の決定、および再設定)。
3.2: Check for the presence or absence of inflection point data FL (D, V, F) j , check the number of data, and then
FL (D, V, F) 1 = DV (D, V, F) 1
(Determining the starting point and resetting).

3.3:差分ΔVとΔVi+2との条件により、1階差分の値の符号が、マイナスからプラスに転じる位置(ゼロクロス点)を抽出し、その位置での深度、伝搬平均速度を抽出する。
条件式1:(ΔV≧0∩ΔVi+1<0)∪(ΔV>0∩ΔVi+1≦0)
条件式を満たす、i(i≧2)を選別する。
条件式2:(ΔV≦0∩ΔVi+1>0)∪(ΔV<0∩ΔVi+1≧0)
条件式を満たす、i(i≧2)を選別する。
条件式3:条件式1あるいは条件式2を満たす、i(i≧2)を選別する。
条件式1~条件式3の選定は、基本は条件式1を用いるものとし、同一の現場においては、同一の条件式を適用するものとする。
3.3: Under the conditions of the difference ΔV i and ΔV i + 2 , the position where the sign of the value of the first-order difference changes from minus to plus (zero cross point) is extracted, and the depth and the average propagation velocity at that position are extracted. ..
Conditional expression 1: (ΔV i ≧ 0 ∩ ΔV i + 1 <0) ∪ (ΔV i > 0 ∩ ΔV i + 1 ≦ 0)
Select i (i ≧ 2) that satisfies the conditional expression.
Conditional expression 2: (ΔV i ≤ 0 ∩ ΔV i + 1 > 0) ∪ (ΔV i <0 ∩ ΔV i + 1 ≥ 0)
Select i (i ≧ 2) that satisfies the conditional expression.
Conditional expression 3: Select i (i ≧ 2) that satisfies conditional expression 1 or conditional expression 2.
For the selection of conditional expressions 1 to 3, basically conditional expression 1 shall be used, and the same conditional expression shall be applied at the same site.

3.4:上記3.3の条件を満たす、DVにより、FLを仮決定する。
FL(D)=DV(D)、FL(V)=DV(V)、FL(F)=DV(F)
3.4: FL j is tentatively determined by DV i that satisfies the condition of 3.3 above.
FL (D) j = DV (D) i , FL (V) j = DV (V) i , FL (F) j = DV (F) i

3.5:上記3.4で得られた、変曲点データFL(D,V,F)のうち深度Dと、任意で与える設定最大層厚DT_Lとに対して、
FL(D)j+1-FL(D)j<DT_Lを満たすjを抽出する。但し、DT_Lは任意の値で通常は“3.0”とする。
3.5: With respect to the depth D of the inflection point data FL (D, V, F) j obtained in 3.4 above and the arbitrarily set maximum layer thickness DT_L.
FL (D) j + 1 -FL (D) j <extract j that satisfies DT_L. However, DT_L is an arbitrary value and is usually set to "3.0".

3.6:FL(D,V,F)のうち、周波数Fを用いて、FL(F)j=DV(F)ならびにFL(F)j+1=DV(F)となるiを抽出し、各々をSi、Eiとする。 3.6: Of FL (D, V, F) j , using the frequency F, FL (F) j = DV (F) i and FL (F) j + 1 = DV (F) i . Is extracted, and each is Si and Ei.

3.7:速度データDV(V)のi-2番目、i-1番目およびi番目の速度の値による、2階差分をΔ2Viとする。
Δ2Vi=DV(V)i-2-2DV(V)i―1+DV(V)i
但し、iは、SiからEiまでの整数とする。
3.7: Let Δ2V i be the second-order difference due to the i-2nd, i-1st, and i-th velocity values of the velocity data DV (V).
Δ2V i = DV (V) i-2 -2DV (V) i-1 + DV (V) i
However, i is an integer from Si to Ei.

3.8:Δ2VとΔ2Vi+2との条件により、2階差分の値の符号が、マイナスからプラスに転じる位置(ゼロクロス点)を抽出し、その位置での深度、伝搬平均速度を抽出する。
ここまでの計算N算定について要約すると、最初に1階差分による計算で、仮の変曲点を抽出し、次に、仮の変曲点の各点の深度の差が上記3.5で決められた3.0(m)以内であるかを判定する。もし3.0m以上空いた場合は、この3.0m以上空いた範囲を抽出し、この範囲に対して、改めて2階差分の計算を実施する。
条件式1:(Δ2V≧0∩Δ2Vi+1<0)∪(Δ2V>0∩Δ2Vi+1≦0)
条件式を満たす、i(i≧2)を選別する。
条件式2:(Δ2V≦0∩Δ2Vi+1>0)∪(Δ2V<0∩Δ2Vi+1≧0)
条件式を満たす、i(i≧2)を選別する。
条件式3:条件式1あるいは条件式2を満たす、i(i≧2)を選別する。
条件式1~条件式3の選定は、基本は条件式2を用いるものとし、同一の現場においては、同一の条件式を適用するものとする。
3.8: Under the conditions of Δ2V i and Δ2V i + 2 , the position where the sign of the value of the second-order difference changes from minus to plus (zero cross point) is extracted, and the depth and the average propagation velocity at that position are extracted.
To summarize the calculation N calculation so far, first, the temporary inflection points are extracted by the calculation based on the first-order difference, and then the difference in the depth of each point of the temporary inflection points is determined by the above 3.5. It is determined whether or not it is within 3.0 (m). If there is a vacancy of 3.0 m or more, the range vacant by 3.0 m or more is extracted, and the second-order difference is calculated again for this range.
Conditional expression 1: (Δ2V i ≧ 0 ∩ Δ2V i + 1 <0) ∪ (Δ2V i > 0 ∩ Δ2V i + 1 ≦ 0)
Select i (i ≧ 2) that satisfies the conditional expression.
Conditional expression 2: (Δ2V i ≤ 0 ∩ Δ2 V i + 1 > 0) ∪ (Δ2V i <0 ∩ Δ2V i + 1 ≥ 0)
Select i (i ≧ 2) that satisfies the conditional expression.
Conditional expression 3: Select i (i ≧ 2) that satisfies conditional expression 1 or conditional expression 2.
For the selection of conditional expressions 1 to 3, basically conditional expression 2 shall be used, and the same conditional expression shall be applied at the same site.

3.9:選別したiを代入して、DVとする。この値に対して、以下の3つの条件を満たすか否かを確認する。(自動変曲点のデータ数、間隔の調整)
条件式4:自動変曲点の判断を行う深度Ds(任意で与える)に対して、
DV(D)≦k×Dsを満たす。但し、kは任意の値で通常は“1.1”とする。
任意で与える削除(深度)レベルD_DEに対して
abs(FL(D)j-1-DV(D))≧D_DEを満たす。但し、D_DEは任意の値で通常は“0.1”とする。
任意で与える削除(速度)レベルV_DEに対して
abs(FL(V)j-1-DV(V))≧V_DEを満たす。但し、V_DEは任意の値で通常は“4.0”とする。
3.9: Substitute the selected i to obtain DV i . It is confirmed whether or not the following three conditions are satisfied for this value. (Adjusting the number of automatic inflection data and intervals)
Conditional expression 4: For the depth Ds (arbitrarily given) that determines the automatic inflection point
DV (D) i ≤ k × Ds is satisfied. However, k is an arbitrary value and is usually set to "1.1".
Abs (FL (D) j-1- DV (D) i ) ≥ D_DE is satisfied for the optional deletion (depth) level D_DE. However, D_DE is an arbitrary value and is usually set to "0.1".
Abs (FL (V) j-1- DV (V) i ) ≧ V_DE is satisfied for the deletion (speed) level V_DE given arbitrarily. However, V_DE is an arbitrary value and is usually set to "4.0".

3.10:上記3.9の条件を満たす、DVにより、FLjjを決定する。
FL(D)jj=DV(D)、FL(V)jj=DV(V)、FL(F)jj=DV(F)
3.10: FL jj is determined by DV i that satisfies the condition of 3.9 above.
FL (D) jj = DV (D) i , FL (V) jj = DV (V) i , FL (F) jj = DV (F) i

3.11:上記3.4で得られたFLにFLjjを追加し、変曲点データFL(D,V,F)とする。 3.11: FL jj is added to FL j obtained in 3.4 above to obtain inflection point data FL (D, V, F) j .

以上のように、“計算N”によれば、これまでオペレータがD-Vrb曲線に対して行っていた変曲点の選定と同様に、図2(b)に○で示されるような、D-Vrb曲線が著しく変化しかつ左端の変化箇所を、変曲点データFL(D)、FL(V)、FL(F)として選別することができる。 As described above, according to "Calculation N", D as shown by ○ in FIG. 2B, similar to the selection of the inflection point that the operator has performed on the D-Vrb curve so far. -The points where the Vrb curve changes significantly and the leftmost change point can be selected as inflection point data FL (D) j , FL (V) j , and FL (F) j .

“計算G”は、D-Vrb曲線におけるデータ変化ΔV(伝搬平均速度値の変化)に加えてデータ変化ΔD(深度方向の変化)を同時に確認する。これらの値から、データの粗密の度合いTGを算定し、データの粗密の度合いTGの値があらかじめ設定した値GRlevelを上回るデータ位置(伝搬平均速度、計算深度)を抽出し、変曲点とする。 “Calculation G” simultaneously confirms the data change ΔD (change in the depth direction) in addition to the data change ΔV (change in propagation average velocity value) in the D-Vrb curve. From these values, the degree of data density TG is calculated, and the data position (propagation average speed, calculation depth) where the value of data density TG exceeds the preset value GR level is extracted and used as the inflection point. do.

“計算G”算定内容
D-Vrb曲線のデータDV(D,V,F)のうちの、速度Vの変化、並びに深度Dの変化を整理し、データの粗密の度合いの程度により変曲点データFL(D,V,F)を算定する。
"Calculation G" Calculation content D-Vrb curve data DV (D, V, F) In i , the change of velocity V and the change of depth D are arranged, and the inflection point depends on the degree of density of the data. Calculate the data FL (D, V, F) j .

つまり、後述する条件式を満たすiを用いて、FL(D)=DV(D)、FL(V)=DV(V)、FL(F)=DV(F)となるデータを計測データDV(D,V,F)の中から抽出し、これを変曲点データFL(D,V,F)とする。 That is, FL (D) j = DV (D) i , FL (V) j = DV (V) i , FL (F) j = DV (F) i , using i that satisfies the conditional expression described later. Data is extracted from the measurement data DV (D, V, F) i , and this is referred to as inflection point data FL (D, V, F) j .

4.1:D-Vrb曲線のデータDV(D,V,F)の、速度V、深度Dのi-1番目およびi番目の値による変化量ΔD_Vを以下の数式(1)により算出する。

Figure 0006994785000001
但し、ΔD_Vは速度、深度の変化量、Dはi番目の深度データ、Vはi番目の速度データ、iは整数(i=1,2,・・・)、Vは計測時に設定した最大速度値であり、自動計算に際しては、この最大速度値より小さい速度データについて処理を行う。同様に、Dは計測時に設定した最大深度値であり、自動計算に際しては、この最大深度値より小さい深度データについて処理を行う。 4.1: The amount of change ΔD_V i of the data DV (D, V, F) i of the D-Vrb curve depending on the i-1st and i-th values of the velocity V and the depth D is calculated by the following formula (1). do.
Figure 0006994785000001
However, ΔD_V i is the velocity and the amount of change in depth, Di is the i -th depth data, V i is the i-th velocity data, i is an integer (i = 1, 2, ...), And VT is at the time of measurement. It is the set maximum speed value, and in automatic calculation, processing is performed for speed data smaller than this maximum speed value. Similarly, DT is the maximum depth value set at the time of measurement, and in the automatic calculation, processing is performed on depth data smaller than this maximum depth value.

4.2:データの平均化に関する係数T_Dを以下の数式(2)により設定する。

Figure 0006994785000002
但し、T_Dは平均化に関する係数で、T_D=0、EMは計算のための設定値(1~9の整数で、通常4とする)である。 4.2: The coefficient T_Di related to data averaging is set by the following mathematical formula (2).
Figure 0006994785000002
However, T_D i is a coefficient related to averaging, T_D 1 = 0, and EM is a set value for calculation (an integer of 1 to 9, usually 4).

4.3:データの粗密の度合いを示す変数TGを以下の数式(3)により設定する。

Figure 0006994785000003
4.3: The variable TG i indicating the degree of data roughness is set by the following mathematical formula (3).
Figure 0006994785000003

4.4:データの粗密度合いの程度を示す値として変数GRLを設定し、変数GRLと変数TGとの条件を設け、これを満たすi(i≧2)を選別する。但し、変数GRLはデータの粗密度合いの程度を示す値で、0.1~1.5の値をとり、通常は0.5とする。
条件式1:|TG|≧GRL
条件式を満たす、i(i≧2)を選別する。
4.4: The variable GRL is set as a value indicating the degree of coarseness of the data, the conditions of the variable GRL and the variable TG i are set, and i (i ≧ 2) satisfying the conditions is selected. However, the variable GRL is a value indicating the degree of coarse density of the data, and takes a value of 0.1 to 1.5, usually 0.5.
Conditional expression 1: | TG i | ≧ GRL
Select i (i ≧ 2) that satisfies the conditional expression.

4.5:選別したiを代入して、DVとする。この値に対して、以下の3つの条件を満たすか否かを確認する。(自動変曲点のデータ数、間隔の調整)
条件式2:自動変曲点の判断を行う深度Ds(任意で与える)に対して、
DV(D)≦k×Dsを満たす。但し、kは任意の値で通常は“1.1”とする。
任意で与える削除(深度)レベルD_DEに対して
abs(FL(D)j-1-DV(D))≧D_DEを満たす。
任意で与える削除(速度)レベルV_DEに対して
abs(FL(V)j-1-DV(V))≧V_DEを満たす。
4.5: Substitute the selected i to obtain DV i . It is confirmed whether or not the following three conditions are satisfied for this value. (Adjusting the number of automatic inflection data and intervals)
Conditional expression 2: For the depth Ds (arbitrarily given) that determines the automatic inflection point
DV (D) i ≤ k × Ds is satisfied. However, k is an arbitrary value and is usually set to "1.1".
Abs (FL (D) j-1- DV (D) i ) ≥ D_DE is satisfied for the optional deletion (depth) level D_DE.
Abs (FL (V) j-1- DV (V) i ) ≧ V_DE is satisfied for the deletion (speed) level V_DE given arbitrarily.

4.6:上記4.5の条件を満たすDVにより、FLを決定する。
FL(D)=DV(D)、FL(V)=DV(V)、FL(F)=DV(F)
4.6: FL j is determined by DV i satisfying the condition of 4.5 above.
FL (D) j = DV (D) i , FL (V) j = DV (V) i , FL (F) j = DV (F) i

以上のように、“計算G”によれば、これまでオペレータがD-Vrb曲線に対して行っていた変曲点の選定と同様に、図2(b)に○で示されるような、D-Vrb曲線が著しく変化しかつ左端の変化箇所を、変曲点データFL(D)、FL(V)、FL(F)として選別することができる。 As described above, according to "Calculation G", D as shown by ○ in FIG. 2B, similar to the selection of the inflection point that the operator has performed on the D-Vrb curve so far. -The points where the Vrb curve changes significantly and the leftmost change point can be selected as inflection point data FL (D) j , FL (V) j , and FL (F) j .

[第2の自動変曲点計算]
第2の自動変曲点計算は、前述した計測部12からの時系列信号A(t)、B(t)を入力信号SA、SBとして受けて実行される。すなわち、第2の自動変曲点計算は、2か所に設置された加速度検出器11A、11Bからの検出信号を計測部12経由で入力した入力信号SA、SBの変化を因数とした自動変曲点計算である。加速度検出器11A、11Bからの入力信号は、図4で説明したように、計測を実施した周波数に対する値として、“allデータ”に収録されている。加速度検出器11A、11BからのAch、Bch各々の入力信号SA、SBに対して、単位周波数毎の加速度変化量ΔL、ΔLを求め、さらに2つの加速度検出器11A、11B間におけるΔLならびにΔLの差分を求める。この差分の単位周波数あたりの変化量を求め、この変化量の符号が、“+”から“-”に変化するデータ位置を変曲点とする。以下に、第2の自動変曲点計算の算定内容について詳細に説明する。
[Second automatic inflection point calculation]
The second automatic inflection point calculation is executed by receiving the time-series signals A (t) and B (t) from the measurement unit 12 described above as the input signals SA and SB. That is, the second automatic inflection point calculation is an automatic inflection based on the change of the input signals SA and SB in which the detection signals from the acceleration detectors 11A and 11B installed at the two locations are input via the measuring unit 12. It is an inflection calculation. As described with reference to FIG. 4, the input signals from the acceleration detectors 11A and 11B are recorded in the "all data" as values with respect to the frequency at which the measurement was performed. For the input signals SA and SB of Ach and Bch from the acceleration detectors 11A and 11B, the acceleration change amounts ΔLA and ΔLB for each unit frequency are obtained, and ΔLA between the two acceleration detectors 11A and 11B. Also, the difference between ΔLB and ΔLB is obtained. The amount of change in this difference per unit frequency is obtained, and the inflection point is the data position where the sign of this amount of change changes from "+" to "-". The calculation contents of the second automatic inflection point calculation will be described in detail below.

第2の自動変曲点計算の算定内容
5.1:2つの加速度検出器11A、11BによるAch、Bch各々の入力信号SA、SBに対して、単位周波数毎の加速度変化量ΔL、ΔLを求め、さらに2つの加速度検出器11A、11B間におけるΔLならびにΔLの差分を求める。この差分の単位周波数あたりの変化量を求め、変曲点データFL(D,V,F)を算定する。
Calculation contents of the second automatic inflection point calculation 5.1: Acceleration change amount ΔLA , ΔLB for each unit frequency with respect to the input signals SA and SB of each of Ach and Bch by the two acceleration detectors 11A and 11B . And further, the difference between ΔLA and ΔLB between the two acceleration detectors 11A and 11B is obtained. The amount of change in this difference per unit frequency is obtained, and the inflection point data FL (D, V, F) j is calculated.

つまり、加速度変化量ΔLならびにΔLに基づく条件式を設け、この条件式を満たすDV(F)を用いて、FL(D)=DV(D)、FL(V)=DV(V)、FL(F)=DV(F)となるデータを計測データDV(D,V,F)の中から抽出し、これを変曲点データFL(D,V,F)とする。 That is, a conditional expression based on the acceleration change amounts ΔLA A and ΔLB is provided, and FL (D) j = DV (D) i , FL (V) j = DV using DV (F) i satisfying this conditional expression. (V) i , FL (F) j = DV (F) i is extracted from the measurement data DV (D, V, F) i , and this is the variation point data FL (D, V, F). ) Let j .

5.2:加速度検出器11A、11Bによる計測時に、Ach、Bch各々で得られる周波数毎の最大加速度値を以下の数式(4)、(5)により変換し、デシベル値LAVa、LBVaとする。

Figure 0006994785000004
Figure 0006994785000005
但し、LAVaはAchの振動加速度(db)、SはAchの加速度(gal)、LBVaはBchの振動加速度(db)、SはBchの加速度(gal)であり、いずれも周波数毎の振動加速度の最大値である。 5.2: At the time of measurement by the acceleration detectors 11A and 11B, the maximum acceleration value for each frequency obtained by each of Ach and Bch is converted by the following formulas (4) and (5), and the decibel values LAVa and LBVa are obtained. do.
Figure 0006994785000004
Figure 0006994785000005
However, LAVa is the vibration acceleration of Ach (db), SA is the acceleration of Ach (gal), LBVa is the vibration acceleration of Bch (db), and SB is the acceleration of Bch (gal), all of which are for each frequency. It is the maximum value of the vibration acceleration of.

およびSは、計測データDV(D,V,F)と同様に計測時にメモリに記録された拡張子**.all”のallデータに格納されている。拡張子“**.DV”のD-Vrb曲線並びに拡張子“**.all”のallデータは、計測に係る値をすべて同じ周波数変化に対して格納している。このことから、SおよびS、あるいはLAVaおよびLBVaは、計測データDV(D,V,F)と同様、整数iを用いて順位を表している(i=1,2,・・・)。 SA and SB have extensions ** recorded in the memory at the time of measurement in the same manner as the measurement data DV ( D , V, F) i . It is stored in the all data of "all". The extension " ** . DV "D-Vrb curve and extension" ** . The all data of "all" stores all the values related to the measurement for the same frequency change. Therefore, SA and SB, or LAVa and LBVa are the measurement data DV (D, V, F) Similar to i , the order is expressed using an integer i (i = 1, 2, ...).

最後に、以下の数式(6)、(6‘)、(7)、(7’)により、ある点とその前後1点の3点の振動加速度LAVa(i),LAVa(i-1),LAVa(i+1)及び振動加速度LBVa(i),LBVa(i-1),LBVa(i+1)の平均化を行う。

Figure 0006994785000006
AVa(i)=LAVa(i)‘ (6’)
Figure 0006994785000007
BVa(i)=LBVa(i)‘ (7’) Finally, according to the following mathematical formulas (6), (6'), (7), and (7'), the vibration accelerations LAVa (i) and LAVa (i-1 ) at a certain point and one point before and after that point are used. ) , LAVa (i + 1) and vibration acceleration LBVa (i) , LBVa (i-1) , LBVa (i + 1) are averaged.
Figure 0006994785000006
L AVa (i) = L AVa (i) '(6')
Figure 0006994785000007
L BVa (i) = L BVa (i) '(7')

5.3:振動加速度データのすべての打点に対し、以下の数式(8)、(9)により単位周波数毎の加速度変化量ΔL、ΔLを求める。

Figure 0006994785000008
Figure 0006994785000009
但し、ΔL、ΔLはAch、Bchの振動加速度データの1Hz当たりの変化量、DV(F)iは計測データDVのi番目の周波数、LAVa(i)、LBVa(i)は拡張子“**.all”に格納されているAch、Bchのi番目の振動加速度(db)を示す。 5.3: For all the hit points of the vibration acceleration data, the acceleration change amounts ΔLA A and ΔLB for each unit frequency are obtained by the following mathematical formulas (8) and (9).
Figure 0006994785000008
Figure 0006994785000009
However, ΔLA and ΔLB are the amount of change in the vibration acceleration data of Ach and Bch per 1 Hz, DV (F) i is the i-th frequency of the measurement data DV, and LAVa (i) and LBVa (i) are extended. The i-th vibration acceleration (db) of Ach and Bch stored in the child “ ** . All” is shown.

5.4:上記5.3で得られた、Ach、Bch各々の振動加速度データの変化量の差ΔΔLを求める。
ΔΔL=ΔL-ΔL
但し、ΔΔLは1Hz当たりのAchの振動加速度データの変化量とBchの振動加速度データの変化量の差である。
5.4: The difference ΔΔL in the amount of change in the vibration acceleration data of each of Ach and Bch obtained in 5.3 above is obtained.
ΔΔL = ΔL A −ΔL B
However, ΔΔL is the difference between the amount of change in the vibration acceleration data of Ach and the amount of change in the vibration acceleration data of Bch per 1 Hz.

最後に、以下の数式(10)~(14)により、振動加速度データの変化量について、ある点とその前後1~5点の平均化を1~5回行う。平均化の内容については、境界面の自動判別の内容を確認しながら調整を行うことが望ましい。

Figure 0006994785000010
Figure 0006994785000011
Figure 0006994785000012
Figure 0006994785000013
Figure 0006994785000014
上記の数式(10)~数式(14)に共通して、以下の数式(15)が適用される。
ΔΔL(i)=ΔΔL’(i) (15) Finally, the following mathematical formulas (10) to (14) are used to average a certain point and 1 to 5 points before and after the change amount of the vibration acceleration data 1 to 5 times. It is desirable to adjust the content of averaging while checking the content of automatic discrimination of the boundary surface.
Figure 0006994785000010
Figure 0006994785000011
Figure 0006994785000012
Figure 0006994785000013
Figure 0006994785000014
The following mathematical formula (15) is applied in common to the above mathematical formulas (10) to (14).
ΔΔL (i) = ΔΔL' (i) (15)

数式(10)、(15)はある点とその前後1点の平均化の際の計算内容を示す。同様に、数式(11)、(15)はある点とその前後2点の平均化の際の計算内容、数式(12)、(15)はある点とその前後3点の平均化の際の計算内容、数式(13)、(15)はある点とその前後4点の平均化の際の計算内容、数式(14)、(15)はある点とその前後5点の平均化の際の計算内容をそれぞれ示す。数式(10)~(14)は繰り返して行うことが可能であるが、5回を上限とする。 The mathematical formulas (10) and (15) show the calculation contents at the time of averaging a certain point and one point before and after it. Similarly, formulas (11) and (15) are the calculation contents when averaging a certain point and two points before and after it, and formulas (12) and (15) are when averaging a certain point and three points before and after it. Calculation contents, formulas (13) and (15) are calculation contents when averaging a certain point and 4 points before and after, and formulas (14) and (15) are when averaging a certain point and 5 points before and after it. The calculation contents are shown respectively. The formulas (10) to (14) can be repeated, but the upper limit is 5 times.

5.5:上記5.4で得られた振動加速度データの変化量の差ΔΔLに対して以下の数式(16)により単位周波数毎の変化量ΔΔΔLを求める。

Figure 0006994785000015
但し、DV(F)iは計測データDVのi番目の周波数、ΔΔΔLはΔΔLデータの1Hz当たりの変化量、ΔΔL(i)はΔΔLデータのi番目の値である。 5.5: For the difference ΔΔL of the change amount of the vibration acceleration data obtained in 5.4 above, the change amount ΔΔΔL for each unit frequency is obtained by the following mathematical formula (16).
Figure 0006994785000015
However, DV (F) i is the i-th frequency of the measurement data DV, ΔΔΔL is the amount of change per 1 Hz of the ΔΔL data, and ΔΔL (i) is the i-th value of the ΔΔL data.

5.6:上記5.5で得られたΔΔΔLデータに対して境界面の判別を行う。
k=ΔΔΔL(i)並びにkk=ΔΔΔL(i+1)
条件(k×kk<0、且つkk<k)(但し、kはΔΔΔLデータのi番目、kkはΔΔΔLデータの(i+1)番目の値を示す)を満たすiに対してFL(D,V,f)jを決定する。
FL(F)=DV(F)
FL(D)=DV(D)
FL(V)=DV(V)
5.6: The boundary surface is discriminated from the ΔΔΔL data obtained in 5.5 above.
k = ΔΔΔL (i) and kk = ΔΔΔL (i + 1)
FL (D, V, FL (D, V, f) Determine j .
FL (F) j = DV (F) i
FL (D) j = DV (D) i
FL (V) j = DV (V) i

以上のように、“第2の自動変曲点計算”によれば、これまでオペレータがD-Vrb曲線に対して行っていた、変曲点の選定と同様に、図2(b)に○で示されるような、D-Vrb曲線が著しく変化しかつ左端の変化箇所を、変曲点データFL(D)、FL(V)、FL(F)として選別することができる。 As described above, according to the "second automatic inflection point calculation", in the same manner as the selection of the inflection point which the operator has performed for the D-Vrb curve so far, FIG. As shown by, the inflection point data FL (D) j , FL (V) j , and FL (F) j can be selected as the inflection point data where the D-Vrb curve changes significantly and the leftmost change point is changed.

以上、第1、第2の自動変曲点計算について説明したが、上述した第1、第2の自動変曲点計算のいずれにおいても、図3で説明したように、変曲点の選定結果は、拡張子を“**.FL”とし、FLデータとして保存する。 The first and second automatic inflection point calculations have been described above, but in both of the above-mentioned first and second automatic inflection point calculations, as described in FIG. 3, the selection result of the inflection point Has an extension of " ** . FL" and saves it as FL data.

図5は、表面波探査解析装置に格納される、FLデータのデータ構成の一例を示す。FLデータのデータ構成もデータヘッダー部とデータ部とからなる。データヘッダー部にはソフト識別番号、計測番号、データ数等の変数が収納され、データ部には変曲点における計算深度D(m)、伝搬平均速度V(m/s)、周波数F(Hz)の3つの値を収録する。 FIG. 5 shows an example of the data structure of FL data stored in the surface wave exploration analysis device. The data structure of FL data also consists of a data header part and a data part. Variables such as soft identification number, measurement number, and number of data are stored in the data header part, and the calculation depth D (m), propagation average speed V (m / s), and frequency F (Hz) at the inflection point are stored in the data part. ) Is recorded.

FLデータに収録されている伝搬平均速度Vrbは、地表面から計算深度Dまで、全体の地盤が振動した速度値を指す。ここで、変曲点によって区分した深度方向の各々範囲における速度値を区間速度として算定することで、深度方向における速度構造を算定することができる。 The average propagation velocity Vrb recorded in the FL data refers to the velocity value at which the entire ground vibrates from the ground surface to the calculated depth D. Here, the velocity structure in the depth direction can be calculated by calculating the velocity value in each range in the depth direction divided by the inflection point as the section velocity.

図6は、区間速度の算定例を説明するための図である。図6(a)に示すように、D-Vrb曲線から変曲点が抽出されると、地表面から第1、第2、第3、第4の4層の地盤が想定される。 FIG. 6 is a diagram for explaining a calculation example of the section speed. As shown in FIG. 6A, when the inflection point is extracted from the D-Vrb curve, the ground of the first, second, third, and fourth layers is assumed from the ground surface.

区間速度の算定については、例えば図2(b)に示す第2層について言えば、第2層の上位の変曲点における伝搬平均速度V、計算深度D、並びに第2層の下位の変曲点における伝搬平均速度Vj+1、計算深度Dj+1により算定する。 Regarding the calculation of the section velocity, for example, in the case of the second layer shown in FIG. 2 (b), the propagation average velocity V j at the upper inflection point of the second layer, the calculation depth D j , and the lower layer of the second layer. Calculated based on the average propagation velocity V j + 1 and the calculation depth D j + 1 at the inflection point.

本実施形態では、区間速度を求める算定式を、区間速度計算式(1-1)、(1-2)、(1-3)として4種類用意している。これらの算定式の組み合わせ、条件式を用いて、探査場所における地盤の速度構造を求める。以下に、第2の区間速度の算定内容について詳細に説明する。 In this embodiment, four types of calculation formulas for calculating the section speed are prepared as section speed calculation formulas (1-1), (1-2), and (1-3). The velocity structure of the ground at the exploration site is obtained by using a combination of these calculation formulas and a conditional formula. The details of the calculation of the second section speed will be described below.

区間速度算定内容
下記の区間速度計算式(1-1)~(1-3)を用いて、得られた変曲点データから区間速度Vrjを計算する。ここでは、伝搬平均速度と区間速度を区別するために、これまでの説明において使用した表記を変更して、区間速度をVrjと表記し、伝搬平均速度をVの上にバーを付けて表記し、Vバーと呼ぶこととする。
Section speed calculation details The section speed Vrj is calculated from the obtained inflection point data using the following section speed calculation formulas (1-1) to (1-3). Here, in order to distinguish between the average propagation velocity and the interval velocity, the notation used in the explanation so far is changed, the interval velocity is expressed as Vrj , and the average propagation velocity is indicated by adding a bar above V. However, it will be called a V bar.

6.1:区間速度計算式(1-1)

Figure 0006994785000016
但し、VバーはFLデータのj番目の伝搬平均速度、DはFLデータのj番目の深度、jは整数(j=1,2,・・・)である。 6.1: Section velocity calculation formula (1-1)
Figure 0006994785000016
However, the V j bar is the j-th propagation average velocity of the FL data, D j is the j-th depth of the FL data, and j is an integer (j = 1, 2, ...).

6.2:区間速度計算式(1-2)

Figure 0006994785000017
6.2: Section velocity calculation formula (1-2)
Figure 0006994785000017

6.3:区間速度計算式(1-3)

Figure 0006994785000018
6.3: Section velocity calculation formula (1-3)
Figure 0006994785000018

6.4:第1の区間速度計算方法(区間速度計算式(1-1)と下記の複数の条件式を用いる)

Figure 0006994785000019
Figure 0006994785000020
Figure 0006994785000021
Figure 0006994785000022
但し、ρVは伝搬平均速度Vrbに対する補正値であり、後述する数式(12-8)において、補正後の値CVが算出される。 6.4: First section velocity calculation method (using the section velocity calculation formula (1-1) and the following multiple conditional formulas)
Figure 0006994785000019
Figure 0006994785000020
Figure 0006994785000021
Figure 0006994785000022
However, ρV is a correction value for the average propagation velocity Vrb, and the corrected value CV is calculated in the mathematical formula (12-8) described later.

Figure 0006994785000023
Figure 0006994785000024
Figure 0006994785000025
Figure 0006994785000026
Figure 0006994785000027
Figure 0006994785000028
Figure 0006994785000029
Figure 0006994785000030
Figure 0006994785000031
但し、下記の条件式(12-11)の場合、区間速度計算式(1-2)を用いる。
Figure 0006994785000023
Figure 0006994785000024
Figure 0006994785000025
Figure 0006994785000026
Figure 0006994785000027
Figure 0006994785000028
Figure 0006994785000029
Figure 0006994785000030
Figure 0006994785000031
However, in the case of the following conditional expression (12-11), the section velocity calculation formula (1-2) is used.

Figure 0006994785000032
Figure 0006994785000033
Figure 0006994785000034
Figure 0006994785000035
但し、下記の条件式(12-13)の場合、区間速度計算式(1-2)を用いる。
Figure 0006994785000032
Figure 0006994785000033
Figure 0006994785000034
Figure 0006994785000035
However, in the case of the following conditional expression (12-13), the section velocity calculation formula (1-2) is used.

Figure 0006994785000036
Figure 0006994785000036
Figure 0006994785000037
Figure 0006994785000037

6.5:第2の区間速度計算方法(区間速度計算式(1-3)、(1-2)と下記の複数の条件式を用いる)

Figure 0006994785000038
Figure 0006994785000039
Figure 0006994785000040
Figure 0006994785000041
6.5: Second section velocity calculation method (using section velocity calculation formulas (1-3), (1-2) and the following multiple conditional formulas)
Figure 0006994785000038
Figure 0006994785000039
Figure 0006994785000040
Figure 0006994785000041

6.6:第3の区間速度計算方法(区間速度計算式(1-1)、(1-2)と下記の複数の条件式を用いる)

Figure 0006994785000042
Figure 0006994785000043
Figure 0006994785000044
Figure 0006994785000045
6.6: Third section velocity calculation method (using section velocity calculation formulas (1-1) and (1-2) and the following multiple conditional formulas)
Figure 0006994785000042
Figure 0006994785000043
Figure 0006994785000044
Figure 0006994785000045

6.7:第4の区間速度計算方法(区間速度計算式(1-3)を用いる)

Figure 0006994785000046
以上のようにして、地表面から第1層、第2層、・・・、第j層の各層の地盤の区間速度が算定される。 6.7: Fourth section velocity calculation method (using section velocity calculation formula (1-3))
Figure 0006994785000046
As described above, the section velocity of the ground of each of the first layer, the second layer, ..., The jth layer is calculated from the ground surface.

以上説明してきたように、本発明の実施形態によれば、D-Vrb曲線における複数の変曲点を自動的に抽出することができるので、地盤探査に伴う作業の簡略化を実現することができるうえに、オペレータの違いによる計測結果のばらつきの解消と、計測精度の向上を実現することができる。そして、抽出した複数の変曲点によって区分される深度方向の複数の地盤層の各層における区間速度を算出することにより、探査地盤の深度方向における速度構造を算定することができる。 As described above, according to the embodiment of the present invention, since a plurality of inflection points in the D-Vrb curve can be automatically extracted, it is possible to realize the simplification of the work associated with the ground exploration. In addition, it is possible to eliminate variations in measurement results due to differences in operators and improve measurement accuracy. Then, the velocity structure in the depth direction of the exploration ground can be calculated by calculating the section velocity in each layer of the plurality of ground layers in the depth direction divided by the extracted inflection points.

本発明による表面波探査解析装置及び表面波探査解析方法は、地盤探査への適用に適している。 The surface wave exploration analysis device and the surface wave exploration analysis method according to the present invention are suitable for application to ground exploration.

11A、11B 加速度検出器
12 計測部
13 パーソナルコンピュータ
11A, 11B Acceleration detector 12 Measuring unit 13 Personal computer

Claims (2)

地表面を、励振周波数fを変化させながら上下に起振することにより、その周囲に発生する表面波を検出して、地盤探査を行う地盤探査システム用の表面波探査解析装置であって、
該表面波探査解析装置は、間隔Lをおいて起振現場に配置された少なくとも2つの加速度検出器の出力信号を、A/D変換機能を持つ計測部を経由して入力信号SA、SBとして受信し、受信した前記入力信号SA、SBを処理して、前記励振周波数f毎に表面波の伝搬平均速度Vrb(f)と深度D(f)とを算出し、前記伝搬平均速度Vrb(f)と前記深度D(f)とを算出する処理を繰り返して深度D-伝搬平均速度Vrb曲線を生成した後、生成した深度D-伝搬平均速度Vrb曲線に対して複数の変曲点の選定を行い、選定した複数の変曲点に基づいて変曲点間の区間速度を算出するものであり
前記表面波探査解析装置は、前記入力信号SA,SBに対して前記励振周波数fの単位周波数毎の加速度変化量ΔL 、ΔL を算出した後、算出した加速度変化量ΔL とΔL の差分を求めると共に、この差分の前記励振周波数fの単位周波数あたりの変化量を求め、この変化量の符号が、“+”から“-”に変わるデータ位置を深度D、伝搬平均速度Vrbについて抽出して前記変曲点の選定を行うことを特徴とする表面波探査解析装置。
A surface wave exploration analysis device for a ground exploration system that detects surface waves generated around the ground surface by vibrating the ground surface up and down while changing the excitation frequency f, and performs ground exploration.
The surface wave exploration and analysis device uses the output signals of at least two acceleration detectors arranged at the vibration site at intervals L as input signals SA and SB via a measurement unit having an A / D conversion function. Received, the received input signals SA and SB are processed , the propagation average velocity Vrb (f) and the depth D (f) of the surface wave are calculated for each excitation frequency f, and the propagation average velocity Vrb (f) is calculated. ) And the process of calculating the depth D (f) are repeated to generate a depth D-propagation average velocity Vrb curve, and then a plurality of inflection points are selected for the generated depth D-propagation average velocity Vrb curve. The section speed between the inflection points is calculated based on the selected inflection points.
The surface wave exploration and analysis apparatus calculates the acceleration changes ΔLA A and ΔLB for each unit frequency of the excitation frequency f with respect to the input signals SA and SB, and then calculates the acceleration changes ΔLA A and ΔLB . Along with obtaining the difference, the amount of change in the excitation frequency f of the difference per unit frequency is obtained, and the data position where the sign of the amount of change changes from "+" to "-" is extracted for the depth D and the propagation average speed Vrb. A surface wave exploration and analysis device characterized by selecting the turning point .
地表面を、励振周波数fを変化させながら上下に起振することにより、その周囲に発生する表面波を検出して、地盤探査を行う地盤探査システム用の表面波探査解析方法であって、
間隔Lをおいて起振現場に配置された少なくとも2つの加速度検出器の出力信号を、A/D変換機能を持つ計測部を経由して入力信号SA、SBとして受信し、受信した前記入力信号SA、SBを処理して、前記励振周波数f毎に表面波の伝搬平均速度Vrb(f)と深度D(f)とを算出し、前記伝搬平均速度Vrb(f)と前記深度D(f)とを算出する処理を繰り返して深度D-伝搬平均速度Vrb曲線を生成するステップと、
生成した深度D-伝搬平均速度Vrb曲線に対して複数の変曲点の選定を行うステップと、
選定した複数の変曲点に基づいて変曲点間の区間速度を算出するステップと、を含み
前記複数の変曲点の選定を行うステップにおいては、前記入力信号SA,SBに対して前記励振周波数fの単位周波数毎の加速度変化量ΔL 、ΔL を算出した後、算出した加速度変化量ΔL とΔL の差分を求めると共に、この差分の前記励振周波数fの単位周波数あたりの変化量を求め、この変化量の符号が、“+”から“-”に変わるデータ位置を深度D、伝搬平均速度Vrbについて抽出して前記変曲点の選定を行うことを特徴とする表面波探査解析方法。
It is a surface wave exploration analysis method for a geological exploration system that detects surface waves generated around the ground surface by vibrating the ground surface up and down while changing the excitation frequency f, and performs ground exploration.
The output signals of at least two acceleration detectors arranged at the vibration site at intervals L are received as input signals SA and SB via a measuring unit having an A / D conversion function, and the received input signals are received. SA and SB are processed to calculate the propagation average velocity Vrb (f) and the depth D (f) of the surface wave for each excitation frequency f, and the propagation average velocity Vrb (f) and the depth D (f). The step of generating the depth D-propagation average velocity Vrb curve by repeating the process of calculating and
A step of selecting multiple inflection points for the generated depth D-propagation average velocity Vrb curve, and
Including the step of calculating the interval velocity between the inflection points based on the selected inflection points.
In the step of selecting the plurality of inflection points, the acceleration change amounts ΔLA and ΔLB for each unit frequency of the excitation frequency f are calculated for the input signals SA and SB, and then the calculated acceleration change amount is calculated. The difference between ΔLA and ΔLB is obtained, and the amount of change in the excitation frequency f of this difference per unit frequency is obtained. A surface wave exploration analysis method characterized in that the inflection point is selected by extracting the propagation average velocity Vrb .
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