地震探査
屈折法
【原 理】
屈折法地震探査は、地表付近での発破などによって人工的に弾性波（P波またはS波）を発生させ、地下の速度の異なる地層境界で屈折して戻ってきた屈折波を、地表に設置した測定装置で観測し、地下の速度構造を求める探査法です。
地中を伝播する弾性波には、実体波としてP波とS波があり、屈折法ではＰ波の初動を利用した測定方法が一般的です。一方、S波探査は土質地盤を対象に、比較的浅部の速度構造を求める場合に実施される事があります。
【測定方法】
立案された探査計画に従って現地に測線を設定します。測線上の全ての受振点には、その位置を示す杭を打設し標高を測量します。受振点間隔は通常水平距離のことを言い、5mあるいは10mにする事が一般的です（S波探査は1.0〜2.5m程度）。
受振計の設置と起振の準備は同時に行いますが、起振に火薬類を使用する場合、有資格者により、土中または水中に少量の爆薬（主にダイナマイト）を装着し、安全に起振ができるようにしておきます。その他の起振源として、ハンマーによる地表面打撃、重錘落下あるいは圧縮空気を水中で一気に放出させた際に発生する音波などの非爆薬振源を使用することもあります。
測定に際しては、測定器を作動させたのち、人工的な振動や風などで励起される振動（ノイズ）がおさまった時を見計い起振し、起振された振動波形を記録します。一度の展開で測線全体のデータを収集する事ができない場合は、上述の作業を繰り返し実施し、測線全体の測定を行います。
【特徴】
一般に、物質は硬質になるほど、その物質の弾性速度が大きくなる性質を有しています。この性質を利用して、弾性波速度構造すなわち弾性波速度と層厚から地盤状況を間接的に推定する事ができます。
未固結地盤においては、固結度、一軸圧縮強さあるいはN値などの工学的諸量とS波ないしは、P波速度との相関が認められています。特にS波速度はこれらの量との相関が強く、重要な工学的インデックスの一つになっています。岩盤においては、岩質、岩盤の硬軟、風化・変質の程度や岩盤の割れ目状態などで変化するP波速度をパラメーターに使って、弾性波速度分布の差異から地盤の良否を推察します。また、地震工学分野の耐震設計あるいは地震応答解析などは、得られた弾性波速度ならびに層厚を直接使用します。
その他、弾性波探査で得られた弾性波速度は、トンネル・ダム・橋梁・道路土工・地すべり・造成など調査対象地盤の岩盤分類（地山分類）、断層破砕帯の有無や規模，切土のり面の安定性評価、リッパビリティー、構造物基礎地盤の評価や選定などに利用されます。
■屈折法地震探査 測定概念図
※図をクリックすると拡大図が表示されます。
【適用限界】
土木分野で実施される屈折法地震探査の探査深度は、最もエネルギーの大きなダイナマイトを起振源に用いる場合でも100〜200ｍ程度です。
その他にも、測線に平行または鋭角に高速度層が分布する場合は、測線直下の真の速度構造分布と解析結果が喰い違うこともあり、測線に直交する測線を追加したり、調査ボーリングや速度検層を併用したりすることによって、解析精度を高める必要があります。
また、近年は、測定器、解析機器および画像処理表示技術の向上に伴って、これらの弱点を補完する『高密度弾性波探査』も多く実施されるようになってきており、実際、高速度層下位の低速度層の分布状況や断層破砕帯の走向の把握などに実績も増えつつあります。
■屈折法地震探査結果例
※図をクリックすると拡大図が表示されます。
■高密度弾性波探査解析結果例
浅層反射法
【原 理】
反射法地震探査は、地表で発生させた波が、地中の反射面（主に、速度や密度が変化する地層境界面）で反射して帰ってくるさまをとらえ、その到達時間その他の情報を用いて地下構造を探査する手法です。
元来、石油や石炭といった資源の探査に用いられ、高い実績をあげてきた手法であり、国内では、主に、近年の地震の多発に伴う断層調査や、海域における大陸棚の調査などに用いられています。
【測定方法】
地表に反射波を捉えるための受振器を展開し、人工震源で地震波を発生させて、反射波を捉えます。地震波を発生させるための人工震源は、探査の目的震度に応じてカケヤから大型の震源車まで、様々なものを用います。
■反射法 測定概念図
【特徴】
（長所）
- 深い深度の地下構造を連続的に知ることができます。
- 地層境界面の深度情報を知ることができます。解析結果は深度方向の反射係数（弾性波速度と密度の情報から得られる音響インピーダンスの変化情報）の分布図になります。
- 探査深度は地表の受振器の展開可能距離によって様々ですが、おおむね地下数十m〜1km程度です。
（短所）
- 人工的に地震波を発生させて測定を行うので、周辺に大きな振動ノイズ源が存在する場合、測定の妨げとなる場合があります。
- 山岳地等、急峻な地形においては用いることができません。
■反射法 測定記録例
