(2)P波速度からのS波速度・密度の推定方法

物性値相互の関連を取り扱う理論式で,よく用いられるものにGassmann(1951)式がある。Gassmannの式は多孔質媒質中の空隙に水分や空気で満たされた場合の弾性波速度の変化を説明する理論式として用いられており,一般の弾性波探査に用いられる周波数帯域でも用いられることから,弾性波探査で用いられる周波数帯域よりも更に低周波数帯域を対象とする地震波の物性値の推定においても有効であると考えられる。

Gassmannによれば,全体の堆積弾性率Kは,下式で与えられる。 式6−1

また,一般の弾性理論によれば,ポアソン比をν,体積弾性率をK,剛性率をG,P波及びS波速度をそれぞれV,V,媒質の密度をρとしたとき以下の関係式が成り立っている。    

式6−2

ここで,

式6−3

また,土粒子及び水の密度をそれぞれρ,ρとすれば,以下の関係が成り立っている。

式6−4

大阪平野においては検層結果をもとに既に松本他(1998)により適用性が検討されている。これによると,深層ボーリングOD1,OD2の結果等に基づいて,

@土粒子の密度ρ: 2.65 g/cm

A土粒子の体積弾性率K:54.7×1010 dyn/cm

B水の密度ρ:地表水温を15℃として100mで3℃の勾配を与えて深度ごとに算出

C水の体積弾性率K:高温高圧下を想定した水中のP波速度から算出

4つのパラメーターに上記の値を与え,これらの式を組み合わせることにより,P波及びS波速度,密度(あるいは間隙率)の2つのパラメーターがわかれば残りの1つの値を推定することが可能となる。松本ほか(1998)によれば@〜Cで仮定された値を用いて,P波速度及びS波速度から推定された間隙率は,土被り圧で圧密したサンプルより得られた結果に比較的良く一致することが報告されている。京都盆地の堆積層の多くは大阪層群であることから,@〜Cで仮定されたパラメーターは変わらないものとしてGassmann式に適用するものとした。松本ほか(1998)は同時に,検層によって求まっているP波速度,S波速度と上記のGassman式を用いて間隙率nを求めた結果,間隙率nは深度Dに依存する傾向が見られることから,P波速度から深度Dの影響を取り除くことができれば,P波速度から間隙率nを直接求められるものとし,VP0を深度Dに依存しない補正P波速度として以下に示す関係式を作成している。  式6−5

以上により,P波速度と間隙率nを仮定することができることから,S波速度及び密度を推定することが可能になる。