６−２−１　ＰＳ検層（ＤＳＩ）

ＰＳ検層はボーリング孔を利用して弾性波速度（Ｐ波・Ｓ波）を直接測定するものである。発震、受震の方式により、ダウンホール法、アップホール法等、いくつか測定法がある。これらのうち最もよく用いられるのが、震源を地表に設置し、孔井内の孔壁に密着させた受震器でその波動を記録するダウンホール式のＰＳ検層である。震源としては一般に、Ｐ波では地表を直接あるいは地表に設置した鉄板等をハンマーで鉛直に打撃する方法、Ｓ波では地表に設置した板をハンマーで水平に打撃する方法（板たたき法）が用いられる。この方式では受震器を所定の深度に設置し、Ｐ波、Ｓ波の発震を行って観測記録を得、受震器の深度を変えて同じ測定を繰り返す。得られた観測記録よりＰ波、Ｓ波の初動を読み取って走時曲線を作成する。この走時曲線の傾きより、地盤の弾性波速度が得られる。しかしこの方式では震源を地表に設置しているため、長尺のボーリングでは、@波動が減衰して良好な記録が得られにくい、A地層が傾斜している場合、波動が屈折して地盤の真の弾性波速度が得られない、等の欠点がある。

今回の調査においてはこの欠点を補うため、ＤＳＩ（Ｄｉｐｏｌｅ Ｓｈａｒｅ Ｓｏｎｉｃ Ｉｍａｇｅｒ）と呼ばれる方式で測定を実施した。この方式は、圧電型の震源および受震器をアイソレートジョイントを介して同一の筐体に組み込んだゾンデを孔井内に降下させ、震源−受震器間のＰ波およびＳ波速度を連続的に測定するものである。

ＤＳＩゾンデの緒元を示す。

　・ゾンデ径　　　　　　　　　　　　　９．２ｃｍ

　・使用可能最小孔径　　　　　　　　　１３．９ｃｍ

　・使用可能最大孔径　　　　　　　　　４５．７ｃｍ

　・ゾンデ長　　　　　　　　　　　　　１５．５ｍ

　・Ａ／Ｄ変換ダイナミックレンジ　　　　７２ｄＢ

　・サンプリング周波数　　　　　　　　３０．５８Ｈｚ〜１０００００Ｈｚ

　・発振周波数　　　　　　　　　　　　８〜３０ｋＨｚ（ｍｏｎｏｐｏｌｅ震源）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　８０Ｈｚ〜５ｋＨｚ（ｄｉｐｏｌｅ 震源）

　・耐用最高温度　　　　　　　　　　　１７５゜Ｃ

　・耐用最大圧力 １３８ＭＰａ

　・震源受振点間距離　　　　　　　　　２．７４ｍ（最も近い受振点とｍｏｎｏｐｏｌｅ震源）

３．３５ｍ（最も近い受振点と近い方のｄｉｐｏｌｅ震源）

３．５１ｍ （最も近い受振点と遠い方のｄｉｐｏｌｅ震源）

図６−１１右下にＤＳＩゾンデの外形図を示す。

ＤＳＩの中心部分は大きく分けて震源部と受振部およびその両者を切り離す役割のアイソレート・ジョイントからなっている。

震源部にはＰ波を発生させるｍｏｎｏｐｏｌｅ発振子１つと、Ｓ波を発生させる逆方向にセットされた２つのｄｉｐｏｌｅ 発振子が組み込まれている。Ｍｏｎｏｐｏｌｅ 発振子は圧電素子に電流を流すことにより比較的周波数が高く指向性のない音波を発生させる。Ｄｉｐｏｌｅ 発振子は孔中でピストンのように振る舞い、孔内の圧力の一方を増加させ、他方を減少させる。このため、孔壁を屈曲させながら伝播するＳ波を発生することになる。図６−１右上にｄｉｐｏｌｅ震源がＳ波を発生させる原理を図示する。

受振部は１５．２４ｃｍ（６インチ）毎にセットした８個の受震器（ハイドロフォン）から成る。得られた波形間のコヒーレンスのピークを追跡することで、各区間におけるスローネス（速度の逆数）をほぼリアルタイムで測定することが出来る。図６−１の左上にレシーバーアレーによる速度解析の概念図と、センブランス（コヒーレンス）コンターによるスローネスの決定の仕組みを図示している。

図６−１左下に基盤着岩深度付近と最終深度付近におけるＤＳＩの出力例を示す。

同図左下で右側のカラー出力はコヒーレンス解析の様子を示している。横軸はスローネス、縦軸は深度である。赤色が強いほど強いコヒーレンスを示しており、堆積層内は比較的強いコヒーレンスを持っていることがわかる。