特開 2024-161806 地盤構造推定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024161806

(43)【公開日】2024-11-20

(54)【発明の名称】地盤構造推定方法

(51)【国際特許分類】

   G01V 1/02 20060101AFI20241113BHJP

   G01V 1/22 20060101ALI20241113BHJP

【ＦＩ】

G01V1/02 C

G01V1/22

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023076852

(22)【出願日】2023-05-08

(71)【出願人】

【識別番号】000000549

【氏名又は名称】株式会社大林組

(74)【代理人】

【識別番号】110000176

【氏名又は名称】弁理士法人一色国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】萩原 由訓

(72)【発明者】

【氏名】小島 宏章

【テーマコード（参考）】

2G105

【Ｆターム（参考）】

2G105AA02

2G105BB01

2G105EE02

2G105LL03

2G105LL04

2G105LL05

2G105LL06

2G105NN01

(57)【要約】

【課題】建設現場に設置されている振動測定器が測定したデータを有効活用すること。
【解決手段】各々１つ又は複数の振動測定器が設置された１つ又は複数の建設現場であり、当該建設現場の外に設置されたモニターで前記振動測定器の測定データを視認可能に表示するために利用される前記測定データを取得する工程と、前記測定データに基づいて、当該建設現場の地盤構造を推定する工程と、を有することを特徴とする地盤構造推定方法。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

各々１つ又は複数の振動測定器が設置された１つ又は複数の建設現場であり、当該建設現場の外に設置されたモニターで前記振動測定器の測定データを視認可能に表示するために利用される前記測定データを取得する工程と、
前記測定データに基づいて、当該建設現場の地盤構造を推定する工程と、
を有することを特徴とする地盤構造推定方法。

【請求項2】

請求項１に記載の地盤構造推定方法であって、
前記測定データは、水平方向の振動データと、鉛直方向の振動データとを含み、
前記水平方向の振動データから求まる水平方向スペクトルを、前記鉛直方向の振動データから求まる鉛直方向スペクトルで除したＨ／Ｖスペクトルを算出し、
前記Ｈ／Ｖスペクトルに基づいて、前記建設現場の地盤の深度とせん断波速度の関係を推定することを特徴とする地盤構造推定方法。

【請求項3】

請求項２に記載の地盤構造推定方法であって、
前記Ｈ／Ｖスペクトルに基づいて、前記建設現場の工学的基盤以深における深度とせん断波速度の関係を推定することを特徴とする地盤構造推定方法。

【請求項4】

請求項２に記載の地盤構造推定方法であって、
前記Ｈ／Ｖスペクトルに基づいて、前記建設現場以外の土地の工学的基盤以深における深度とせん断波速度の関係を推定することを特徴とする地盤構造推定方法。

【請求項5】

請求項１～４の何れか１項に記載の地盤構造推定方法であって、
前記振動測定器は、設置された前記建設現場の振動を継続的に測定することを特徴とする地盤構造推定方法。

【請求項6】

請求項１～４の何れか１項に記載の地盤構造推定方法であって、
前記建設現場の工事時間外に前記振動測定器が測定した前記測定データに基づいて、前記建設現場の地盤構造を推定することを特徴とする地盤構造推定方法。

【請求項7】

請求項１～４の何れか１項に記載の地盤構造推定方法であって、
地盤構造の推定に用いられる前記測定データは、前記建設現場以外で発生した振動のデータであることを特徴とする地盤構造推定方法。

【請求項8】

請求項１～４の何れか１項に記載の地盤構造推定方法であって、
前記振動測定器が測定した前記測定データは、クラウドサーバーに保存されることを特徴とする地盤構造推定方法。

【請求項9】

請求項１又は２に記載の地盤構造推定方法であって、
１つ又は複数の前記建設現場に設置された前記複数の振動測定器で特定時刻に測定された前記測定データを取得し、
取得した前記測定データから各周波数における位相速度を示す分散特性を求め、
前記分散特性に基づいて、当該建設現場の地盤の深度とせん断波速度の関係を推定することを特徴とする地盤構造推定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、地盤構造推定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

建設工事にて発生する振動が近隣住民に及ぼす影響は大きく、住宅密集地等の工事現場では苦情により計画の変更や停止を余儀なくされる場合があった。そこで、特許文献１では、工事現場の複数の位置に振動計測装置を配置し、計測された振動の周波数と大きさをマトリクス状に区画して、区画ごとに苦情発生管理レベル（対応要、要注意など）を表示する工事現場監視システムが提案されている。
また、建設現場では、仮囲い等に設置されたモニターに振動値がリアルタイムで表示されることが多い。振動値を表示することで、近隣住民の不安を軽減したり、近隣住民からの信頼感が得られるようになったりする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７－７１５６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のように建設現場には振動測定器が設置されていることが多い。また、従来は振動測定器からデータを人が回収していたが、近年では振動測定器やＩＣＴの発展に伴い、振動測定器の測定データを取得管理しやすくなってきている。しかし、建設現場の振動測定器が測定したデータの利用については仮囲いへの表示などに留まっており、十分に活用されていない。

【0005】

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、建設現場に設置されている振動測定器が測定したデータを有効活用することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するための主たる発明は、各々１つ又は複数の振動測定器が設置された１つ又は複数の建設現場であり、当該建設現場の外に設置されたモニターで前記振動測定器の測定データを視認可能に表示するために利用される前記測定データを取得する工程と、前記測定データに基づいて、当該建設現場の地盤構造を推定する工程と、を有することを特徴とする地盤構造推定方法である。

【0007】

本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、建設現場に設置されている振動測定器が測定したデータを有効活用できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】建設現場ｐｃに設置される振動測定器１０の説明図である。

【図2】測定データの収集システムを示すブロック図である。

【図3】本実施形態における地盤構造推定方法のフロー図である。

【図4】各方向の揺れ（振動）の測定結果を説明する模式図である。

【図5】図５Ａ～図５Ｄは、Ｈ／Ｖスペクトルに基づく地盤構造推定方法の説明図である。

【図6】変形例における地盤構造推定方法のフロー図である。

【図7】地盤構造を推定する対象地ｐｔと複数の建設現場ｐｃの一例を示す図である。

【図8】図８Ａ～図８Ｄは、微動アレイ探査法による地盤構造推定方法の説明図である。

【図9】第３実施形態における地盤構造推定方法を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
（態様１）
各々１つ又は複数の振動測定器が設置された１つ又は複数の建設現場であり、当該建設現場の外に設置されたモニターで前記振動測定器の測定データを視認可能に表示するために利用される前記測定データを取得する工程と、前記測定データに基づいて、当該建設現場の地盤構造を推定する工程と、を有することを特徴とする地盤構造推定方法。

【0011】

態様１によれば、建設現場に設置されている振動測定器が測定したデータを、現場外への表示に利用しつつ、地盤構造の推定にも利用でき、有効活用できる。また、地盤構造推定のために振動測定器を設置する作業を省くことができ、地盤構造を推定する作業を容易にすることができる。また建設現場は数多く存在するため、測定データを取得する建設現場の選択肢が多く、地盤構造推定のための建設現場を選択しやすい。

【0012】

（態様２）態様１に記載の地盤構造推定方法であって、
前記測定データは、水平方向の振動データと、鉛直方向の振動データとを含み、前記水平方向の振動データから求まる水平方向スペクトルを、前記鉛直方向の振動データから求まる鉛直方向スペクトルで除したＨ／Ｖスペクトルを算出し、前記Ｈ／Ｖスペクトルに基づいて、前記建設現場の地盤の深度とせん断波速度の関係を推定することを特徴とする。

【0013】

態様２によれば、建設現場の地盤構造を推定できる。また、Ｈ／Ｖスペクトルからの推定方法は１つの建設現場の測定データから当該建設現場の地盤構造を推定でき、比較的に容易に地盤構造を推定できる。また、複数の建設現場の測定データを取得する場合であっても、Ｈ／Ｖスペクトルであれば、複数の建設現場の同時刻の測定データを取得する必要がない。また、例えばＳＰＡＣ法を用いるときは仮想円上の測定値を選択する必要があるが、Ｈ／Ｖスペクトルであれば、データを取得する建設現場の配置が限定され難く、建設現場を選択しやすい。よって、比較的に容易に対象地の地盤構造を推定できる。

【0014】

（態様３）態様２に記載の地盤構造推定方法であって、
前記Ｈ／Ｖスペクトルに基づいて、前記建設現場の工学的基盤以深における深度とせん断波速度の関係を推定することを特徴とする。

【0015】

態様３によれば、例えば実際に地盤を掘削するボーリング調査では難しい工学的基盤以深の地盤構造であっても、振動測定器の測定データ（Ｈ／Ｖスペクトル）を利用することで、容易に地盤構造を推定できる。

【0016】

（態様４）態様２に記載の地盤構造推定方法であって、
前記Ｈ／Ｖスペクトルに基づいて、前記建設現場以外の土地の工学的基盤以深における深度とせん断波速度の関係を推定することを特徴とする。

【0017】

態様４によれば、工学的基盤以深の地盤構造であれば、建設現場（観測地点）と、建設現場以外の土地とで共通している確率が高い。そのため、建設現場以外の土地の工学的基盤以深の地盤構造を推定できる。

【0018】

（態様５）態様１～４の何れかに記載の地盤構造推定方法であって、
前記振動測定器は、設置された前記建設現場の振動を継続的に測定することを特徴とする。

【0019】

態様５によれば、地盤構造を推定するために適した測定データ、例えば建設現場の工事による振動（ノイズ）の影響のない測定データを取得できる。また、建設現場で発生する様々な揺れの測定データを取得でき、揺れの種類や大きさによる地盤の揺れ方の違い（卓越振動数）を把握することもできる。よって、精度良く、地盤構造を推定できる。

【0020】

（態様６）態様１～５の何れかに記載の地盤構造推定方法であって、
前記建設現場の工事時間外に前記振動測定器が測定した前記測定データに基づいて、前記建設現場の地盤構造を推定することを特徴とする。

【0021】

態様６によれば、建設現場の工事による振動（ノイズ）の影響のない測定データを取得できる。よって、精度良く、地盤構造を推定できる。

【0022】

（態様７）態様１～６の何れかに記載の地盤構造推定方法であって、
地盤構造の推定に用いられる前記測定データは、前記建設現場以外で発生した振動のデータであることを特徴とする。

【0023】

態様７によれば、建設現場の工事による振動（ノイズ）の影響がなく、遠方にて発生した自然振動や人工振動による微動のデータに基づいて、精度良く、地盤構造を推定できる。

【0024】

（態様８）態様１～７の何れかに記載の地盤構造推定方法であって、
前記振動測定器が測定した前記測定データは、クラウドサーバーに保存されることを特徴とする。

【0025】

態様８によれば、例えば人が建設現場を訪れて振動測定器からデータを回収しなくとも、クラウドサーバーにアクセスするだけで、地盤構造を推定するためのデータを容易に取得できる。また、他の建設現場に設置された振動測定器のデータと共に、測定データを一元的に管理できる。

【0026】

（態様９）態様１～８の何れかに記載の地盤構造推定方法であって、
１つ又は複数の前記建設現場に設置された前記複数の振動測定器で特定時刻に測定された前記測定データを取得し、取得した前記測定データから各周波数における位相速度を示す分散特性を求め、前記分散特性に基づいて、当該建設現場の地盤の深度とせん断波速度の関係を推定することを特徴とする。

【0027】

態様９によれば、建設現場の地盤構造を推定できる。また、複数の振動測定器のデータに基づいて地盤構造を推定するが、モニターに表示するために設置された振動測定器の測定データを利用することで、地盤構造を推定するための作業を容易にすることができる。また、建設現場であれば振動測定器を長期間に亘り設置しやすいので、複数の振動測定器から特定時刻の測定データを収集しやすい。

【0028】

＝＝＝第１実施形態＝＝＝
図１は、建設現場ｐｃに設置される振動測定器１０の説明図である。図２は、測定データの収集システムを示すブロック図である。図３は、本実施形態における地盤構造推定方法のフロー図である。図４は、各方向の揺れ（振動）の測定結果を説明する模式図である。

【0029】

建物、橋、道路等の構造物の建設工事にて発生する振動が近隣住民に及ぼす影響は大きく、法や条例により振動についての基準が定められている。そのため、図１に示すように建設現場ｐｃには振動測定器１０が設置されることが多く、工事により発生する振動が監視されている。

【0030】

具体的には、建設現場ｐｃの仮囲い１等に設置されたモニター２に振動測定器１０の測定値である振動値をリアルタイムで表示したり、振動測定器１０の測定値が予め設定された閾値を超えたときに警報を発したり、工事関係者がスマートフォン等の端末から振動測定器１０の測定値を取得可能にしたりしている。そうすることで、工事により発生する振動が基準値を超えないように工事作業を進めることができる。

【0031】

特に振動値を仮囲い１に表示する等して、建設現場の外から振動値を視認可能に表示することで、近隣住民の不安を軽減したり、近隣住民からの信頼感が得られるようになったりする。なお、モニター２には振動値と共に騒音値が表示されてもよい。

【0032】

また、従来は振動測定器１０からデータを人が回収していたが、近年では振動測定器１０やＩＣＴの発展に伴い、振動測定器１０の測定データを取得管理しやすくなってきている。しかし、建設現場ｐｃの振動測定器１０が測定したデータの利用は、仮囲い１への表示などに留まっており、十分に活用されていない。

【0033】

一方、構造物の建築等に際して地盤構造を探査することが求められている。地球表面では地震時でなくとも常に小さく揺れており、微動（微弱な振動）が生じている。この微動を測定することにより、地盤構造を推定する方法が種々提案されている。

【0034】

そこで、本実施形態では、振動測定器１０が設置された建設現場ｐｃであり、当該建設現場ｐｃの外に設置されたモニター２で振動測定器１０の測定データを視認可能に表示するために利用される測定データを取得する工程（Ｓ０１）と、取得した測定データに基づいて、当該建設現場ｐｃの地盤構造を推定する工程（Ｓ０２～Ｓ０６）とを実施する。

【0035】

そうすることで、建設現場ｐｃに元々設置されていた振動測定器１０が測定したデータを、建設現場ｐｃ外への表示に利用しつつ、地盤構造の推定に利用できる。ゆえに、振動測定器１０の測定データを有効活用できる。なお、図１では振動値を仮囲い１のモニター２に表示する場合を例示するが、これに限らず、振動値が建設現場ｐｃの外から視認可能であればよい。

【0036】

また、地盤構造を推定する為の振動測定器１０を、仮に、道路等の公有地に設置する場合には使用手続きを申請したり、私有地に設置する場合には所有者に使用許可を得たり、使用料を払ったりする必要がある。また、ノイズの少ないデータが得られるように、振動測定器を夜間に設置する等、測定器の設置時間が限定される場合もある。このように振動測定器の設置は大変な作業である。

【0037】

これに対して、本実施形態では、建設現場ｐｃに元々設置されていた振動測定器１０が測定した微動データを利用するので、地盤構造を推定するために振動測定器１０を設置する作業を省くことができる。また、振動測定器１０を公有地や私有地に設置するための手続きの申請や使用料の支払いが不要となる。よって、地盤構造を推定するための作業を容易にすることができる。

【0038】

なお、建設現場ｐｃに設置されている振動測定器１０は、地盤構造を推定するための微動のデータを測定できるものであれば、特に制限はなく、周知の振動測定器を使用できる。本実施形態の振動測定器１０としては、図２に示すように、水平２成分（ｘ方向、ｙ方向）と鉛直成分（ｚ方向）の３成分のセンサー１１と、記憶部１２と、通信部１３と、制御部１４と、を有するものを例示する。振動測定器１０は、仮囲い１に取り付けられたモニター２と有線又は無線（例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）など）で接続されている。制御部１４は、センサー１１が測定した振動値をモニター２に送信するように通信部１３を制御する。モニター２は振動測定器１０から受信した振動値を表示する。

【0039】

また、振動測定器１０（センサー１１）は、図１に示すように、ｘ方向の正が東（負が西）、ｙ方向の正が北（負が南）、ｚ方向の正が上（負が下）となるように、地面上に設置されている。なお、振動測定器１０は、地表面や建物の基礎部など、地盤構造を推定するためのデータを取得可能な場所に適宜設置されていればよい。そして、振動測定器１０は、ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向の各成分の揺れの大きさ（変位、速度、加速度など）を同時に測定し記憶する。これにより、図４のように各方向の振動（微動）が測定される。例えば、地盤の東西の揺れはｘ方向の成分として測定される。なお、振動測定器１０が揺れを測定する水平２成分は、東西方向及び南北方向に限定されないが、直交（９０度に交差）する２方向とする。また、複数の建設現場ｐｃにそれぞれ設置される振動測定器１０（センサー１１）の水平２成分は同一の方向とすることが好ましい。例えば、図１の建設現場ｐｃとは異なる建設現場ｐｃに設置される振動測定器１０についても、ｘ方向を東西方向とし、ｙ方向を南北方向とする。ただし上記に限らず振動測定器１０の設置方向が分かれば補正することも可能である。

【0040】

次に、図３のフローを用いて、地盤構造推定方法について説明する。
先ず、地盤構造を推定する対象の建設現場ｐｃの地表面に設置された振動測定器１０が測定した測定データ（微動データ）を取得する（Ｓ０１）。

【0041】

本実施形態では、図２に示すように、対象の建設現場ｐｃと他の稼働中の複数の建設現場ｐｃの地表面にそれぞれ設置された振動測定器１０が、ネットワークＮを介してクラウドサーバー２０に接続されている。詳しくは、各建設現場ｐｃの振動測定器１０は、有線又は無線（例えばＷｉ－Ｆｉ（登録商標）など）でネットワークＮに接続されている。振動測定器１０の制御部１４は、センサー１１が測定した測定データをクラウドサーバー２０に送信するように通信部１３を制御する。

【0042】

クラウドサーバー２０としては、記憶部２１と、通信部２２と、制御部２３とを有するものを例示する。クラウドサーバー２０では、各建設現場ｐｃの測定データを通信部２２が受信すると、制御部２３は、振動データベースを作成して記憶部２１に記憶させる。振動データベースとしては、測定データを建設現場ｐｃごとに、建設現場ｐｃの名称や位置や測定時刻などを対応付けたデータ群である。

【0043】

このように複数の建設現場ｐｃとクラウドサーバー２０がネットワークＮで接続された測定データの収集システムを構成するとよい。そして、対象の建設現場ｐｃを含む複数の建設現場ｐｃにそれぞれ設置された振動測定器１０が測定した測定データは、クラウドサーバー２０に保存されることが好ましい。

【0044】

そうすることで、例えば人が建設現場ｐｃを訪れて振動測定器１０から測定データを回収しなくとも、地盤構造を推定する作業者はクラウドサーバー２０にアクセスするだけで、対象の建設現場ｐｃの微動のデータを取得できる。また、ネットワークＮを利用して複数の建設現場ｐｃで測定されたデータが一元的に管理されるシステムが構築されていることで、他の建設現場ｐｃの地盤構造を推定する際にも、容易に微動データを取得できる。

【0045】

また、クラウドサーバー２０であれば、複数の作業者（例えば別の土地の地盤構造を推定する作業者や建設現場ｐｃの監督者など）がアクセスして測定データを取得しやすく、各建設現場ｐｃのデータを共有しやすくなる。また、複数の建設現場ｐｃで測定された大容量のデータであっても保存しやすかったり、稼働中の建設現場ｐｃの数によってクラウドサーバー２０の記憶部２１の容量を調整しやすかったりする。

【0046】

しかし、クラウドサーバー２０に限らず、測定データを一元管理可能なサーバー（コンピューター）に蓄積するようにしてもよい。又は、地盤構造を推定する作業者が建設現場ｐｃを訪れたり、建設現場ｐｃの作業員と連絡したりすることにより、対象の建設現場ｐｃの測定データを収集してもよい。

【0047】

また、クラウドサーバー２０の記憶部２１（振動データベース）に蓄積されている測定データのうち、対象の建設現場ｐｃの工事時間外に振動測定器１０が測定した測定データを取得するとよい。そして、対象の建設現場ｐｃの工事時間外に振動測定器１０が測定した測定データに基づいて、対象の建設現場ｐｃの地盤構造を推定することが好ましい。

【0048】

地盤構造の推定は地盤の微動（小さな振動）に基づき推定される。そのため、観測地点において工事により発生する大きな振動はノイズ成分となる。したがって、上記のように、工事が行われていない夜間や休日などに測定された測定データを利用することで、精度良く、対象の建設現場ｐｃの地盤構造を推定できる。

【0049】

また、地盤構造の推定に用いられる測定データは、対象の建設現場ｐｃ以外で発生した振動のデータであることが好ましい。つまり、観測地点である対象の建設現場ｐｃで工事により発生する大きな振動ではなく、遠方にて発生した自然振動（例えば波浪による振動）や人工的な振動（例えば交通による振動）が地盤を伝って対象の建設現場ｐｃまで伝播した微動に基づき、地盤構造を推定するとよい。そうすることで、対象の建設現場ｐｃで発生する大きな振動（ノイズ成分）を含まない測定データを利用して、精度良く、対象の建設現場ｐｃの地盤構造を推定できる。

【0050】

そのために、振動測定器１０は、設置された対象の建設現場ｐｃの振動を継続的に測定することが好ましい。継続的に測定するとは、対象の建設現場ｐｃに振動測定器１０が設置されてから工事が終了するまでの少なくともの一部の期間に連続して（１日当たり２４時間）測定する。

【0051】

そうすることで、継続的に測定されたデータの中から地盤構造の推定に適した測定データ、すなわち工事による振動などのノイズを含まない測定データを取得できる。また、建設現場ｐｃで発生する様々な揺れの測定データを取得でき、揺れの種類や大きさによる地盤の揺れ方の違い（卓越振動数）を把握することもできる。よって、精度良く、対象の建設現場ｐｃの地盤構造を推定できる。また、日中に測定されたデータは、工事による振動を表示するために利用できる。また、本実施形態では建設現場ｐｃに振動測定器１０を設置する。そのため、交通の妨げなどの問題が生じることなく継続的に振動を測定できる。ただし上記に限らず、例えば、工事の振動を表示する期間と、地盤構造を推定するデータを取得する期間だけ測定してもよい。

【0052】

次に、対象の建設現場ｐｃから取得した測定データ（微動データ）に基づき、対象の建設現場ｐｃの地盤構造を推定する。本実施形態では、Ｈ／Ｖスペクトルに基づく推定方法を実施する。

【0053】

図５Ａ～図５Ｄは、Ｈ／Ｖスペクトルに基づく地盤構造推定方法の説明図である。
「Ｈ／Ｖスペクトル」は、１地点において観測した微動の３成分観測記録のうち、水平動のスペクトル（Ｈ）を鉛直動のスペクトル（Ｖ）で除算したスペクトル比である。Ｈ／Ｖスペクトルは、表面波の特性に支配されているとし、Ｈ／Ｖスペクトルの逆解析による地盤構造の推定方法が提案されている。本実施形態ではＨ／Ｖスペクトルによる周知の推定方法を活用し、地盤構造を推定する。例えば、文献（新井洋、時松孝次「微動Ｈ／Ｖスペクトルの逆解析による地盤のＳ波速度構造推定」日本建築学会大会学術講演梗概集（九州）１９９８年９月）の記載に基づいて、適宜推定できる。

【0054】

そのために、振動測定器１０が水平方向と鉛直方向の振動を測定可能とし、対象の建設現場ｐｃに設置された振動測定器１０から取得する測定データは、水平方向（ｘ方向、ｙ方向）の振動データと、鉛直方向（ｚ方向）の振動データとを含むものとする。そして、水平方向の振動データから求まる水平方向スペクトル（Ｈ）を、鉛直方向の振動データから求まる鉛直方向スペクトル（Ｖ）で除したＨ／Ｖスペクトルを算出し、そのＨ／Ｖスペクトルに基づいて、対象の建設現場ｐｃの地盤の深度とせん断波速度の関係を推定する。そうすることで、対象の建設現場ｐｃの地盤構造を推定できる。また、Ｈ／Ｖスペクトルからの推定方法は１つの建設現場ｐｃの測定データから当該建設現場の地盤構造を推定でき、比較的に容易に推定できる。

【0055】

具体的には、以下の工程を実施する。まず、対象の建設現場ｐｃにて観測された各成分（ｘ、ｙ、ｚ）の微動データ（図４）を周波数分析（例えば高速フーリエ変換：ＦＦＴ分析）し、ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向の各スペクトル（Ｈｘ、Ｈｙ、Ｖ）を算出する。図示しないが、微動のスペクトルは、横軸（パラメーター）を周波数（Ｈｚ）とし、縦軸が振幅の大きさで表現される。

【0056】

次に、水平動のスペクトル（Ｈｘ、Ｈｙ）を上下動のスペクトル（Ｈｚ）で除算する。これにより、図５Ａに示すように各周波数におけるＨ／Ｖスペクトルが得られる（Ｓ０２）。図５Ａでは横軸を周波数（Ｈｚ）とし、縦軸をＨ／Ｖスペクトルとしている。なお、水平動のスペクトルＨは、ｘ方向のスペクトルＨｘとｙ方向のスペクトルＨｙの相乗平均や２乗和平方根を用いた値にするとよい。また、水平動のスペクトルＨは、ｘ方向のみのＨｘ／Ｈｚであってもよいし、ｙ方向のみのＨｙ／Ｈｚであってもよい。この測定データに基づくＨ／Ｖスペクトルを本明細書では「測定Ｈ／Ｖ」とも称す。

【0057】

その後は、図５Ｂの左図に示すように、理論上の地盤モデル（地盤の深度（ｍ）とせん断波速度（ｍ／ｓ）の関係）を作成する。理論上の地盤モデルは、例えば観測地点（建設現場ｐｃ）の近傍にて過去に調査された地盤構造のデータに基づき作成するとよい。そして、理論上の地盤モデルから、図５Ｂの右図に示すように、各周波数におけるＨ／Ｖスペクトルを求める（Ｓ０３）。この理論上のＨ／Ｖスペクトルを本明細書では「理論Ｈ／Ｖ」とも称す。

【0058】

次に、図５Ｃに示すように、測定Ｈ／Ｖと理論Ｈ／Ｖの比較を行い、両者が近似しているかを判定する（Ｓ０４）。理論Ｈ／Ｖが測定Ｈ／Ｖと異なる場合、理論上の地盤モデル（図５Ｂの左図）を修正する（Ｓ０５）。そして、再度、理論上のＨ／Ｖスペクトル（図５Ｂの右図）を求め、測定Ｈ／Ｖと理論Ｈ／Ｖの比較を行う。理論Ｈ／Ｖが測定Ｈ／Ｖに近似（一致又は類似）するまで、上記の工程を繰り返す。この解析には、非線形最小２乗法、遺伝的アルゴリズムなど、周知の最適化方法を適用できる。

【0059】

そして、測定Ｈ／Ｖに近似した理論Ｈ／Ｖを作成した時の理論上の地盤モデルを、対象の建設現場ｐｃの地盤構造（図５Ｄ）に決定する（Ｓ０６）。つまり、対象の建設現場ｐｃの地盤を構成する複数の地層について、各地層の厚さと、各地層のせん断波速度（地盤の硬さ）とが求められる。地盤構造（どのような固さの層構成になっているか）を推定することで、例えば、ビル等の構造物の建築前に地盤改良を行ったり、構造物の地震対策を行ったりすることができる。特に広い建設現場ｐｃであれば、複数の工区に分かれて建設が行われる。そのため、先の工区の工事の振動を表示する為に設置された振動測定器１０を利用して微動のデータを取得し、建設現場ｐｃの地盤構造を推定でき、後の工区の工事の参考にできる。

【0060】

また、地盤は、せん断波速度が４００ｍ／秒以上である工学的基盤以深（工学的基盤を含む）の深部地盤と、工学的基盤の上にある比較的軟弱な浅部地盤を備える。実際に掘削するボーリング調査などで深い深部地盤を調査しようとすると、手間やコストがかかる。

【0061】

そのため、Ｈ／Ｖスペクトルに基づいて、対象の建設現場ｐｃの工学的基盤以深における深度とせん断波速度の関係を推定することが好ましい。そうすることで、ボーリング調査などでは難しい工学的以深の深部地盤であっても、振動測定器１０の測定データ（Ｈ／Ｖスペクトル）を利用することで、容易に地盤構造を推定できる。

【0062】

なお、図５Ｄに示すように、Ｈ／Ｖスペクトルに基づいて、浅部地盤と深部地盤の両方の構成を推定してもよい。或いは、浅部地盤の層構成については、微動データを用いないボーリング調査などで推定してもよい。周波数ごとのＨ／Ｖスペクトル（図５Ａ）のうち周波数の低い領域のデータに、工学的基盤以深の層構成が反映される。そこで、工学的基盤以深の深部地盤のみを推定する場合には、測定Ｈ／Ｖと理論Ｈ／Ｖを比較する際に、周波数の低い領域のグラフが近似する地盤構成に決定するとよい。そうすることで、より正確に深部地盤の地盤構造を推定できる。

【0063】

また、上記の地盤構造の推定方法（例えば、測定データを取得したり、位相速度の分散特性などを求めたりする各工程）は、コンピューターを用いて作業員（人）が実行してもよいし、プログラムに従ってコンピューターが自動で実行してもよいし、両者が分担して実行してもよい。

【0064】

＜＜＜変形例＞＞＞
図６は、変形例における地盤構造推定方法のフロー図である。上記実施形態では、建設現場ｐｃの測定データ（Ｈ／Ｖスペクトル）に基づいて、建設現場ｐｃの地盤構造を推定しているが、さらに建設現場ｐｃ以外の土地の地盤構造を推定してもよい。一般に、表層地盤に比べて、深く硬い工学的基盤以深の深部地盤では、広範囲に亘り地盤構成が共通しているとみなすことができる。

【0065】

そこで、図６のフローに示すように、先ず振動測定器１０が設置されている稼働中の複数の建設現場ｐｃの中から、対象地の地盤構造を推定するために適した（例えば位置の近い）建設現場ｐｃを選択する（Ｓ１１）。そして、上記実施形態と同様に、選択した建設現場ｐｃの測定データを取得し、Ｈ／Ｖスペクトルを求め、建設現場ｐｃの工学的基盤以深の深部地盤の構造を推定する（Ｓ１２～Ｓ１７）。この建設現場ｐｃの深部地盤の構造（図５Ｄ参照）を、建設現場ｐｃ以外の土地である対象地の深部地盤の構造とみなす（Ｓ１８）。

【0066】

このように、建設現場ｐｃの振動測定器１０が測定した測定データにより求められるＨ／Ｖスペクトルに基づいて、建設現場ｐｃ以外の土地の工学的基盤以深における深度とせん断波速度の関係を推定してもよい。

【0067】

工学的基盤以深の地盤構造であれば、建設現場ｐｃ（観測地点）と、建設現場ｐｃ以外の土地とで共通している確率が高い。そのため、建設現場ｐｃ以外の土地の工学的基盤以深の深部地盤の構造を推定できる。

【0068】

＝＝＝第２実施形態＝＝＝
図７は、地盤構造を推定する対象地ｐｔと複数の建設現場ｐｃの一例を示す図である。図８Ａ～図８Ｄは、微動アレイ探査法による地盤構造推定方法の説明図である。第１実施形態では、１つの建設現場ｐｃに設置された振動測定器１０の測定データに基づいて、地盤構造を推定しているが、これに限らない。つまり、複数の建設現場ｐｃ１～ｐｃ４であり、当該複数の建設現場ｐｃ１～ｐｃ４の外にそれぞれ設置されたモニター２で振動測定器１０の測定データを視認可能に表示するために利用される測定データに基づいて、当該建設現場ｐｃ１～ｐｃ４の地盤構造を推定してもよい。

【0069】

例えば、Ｈ／Ｖスペクトルに基づく地盤構造の推定であれば、建設現場ｐｃ１～ｐｃ４毎の地盤構造が推定される。さらに、建設現場ｐｃ１～ｐｃ４毎に推定された地盤構造を活用して（例えば平均値化する等して）、複数の建設現場ｐｃ１～ｐｃ４の中の一部の建設現場ｐｃの地盤構造を推定してもよい。或いは、建設現場ｐｃ１～ｐｃ４毎に推定された地盤構造を活用して（例えば平均値化する等して）、複数の建設現場ｐｃ１～ｐｃ４以外の土地の地盤構造を推定してもよい。例えば、図７に示すように、複数の建設現場ｐｃ１～ｐｃ４の測定データを用いて、複数の建設現場ｐｃ１～ｐｃ４以外の土地（対象地ｐｔ）の地盤構造を推定してもよい。なお、複数の建設現場ｐｃ１～ｐｃ４の数は４つに限定されず、２以上であればよい。

【0070】

また、複数の建設現場ｐｃ１～ｐｃ４の測定データを取得する場合には、「微動アレイ探査法」を活用して、地盤構造を推定してもよい。微動アレイ探査法では、平面的に展開した複数の観測地点にて同時刻に微動を測定し、観測地点の地盤の表面波の周波数成分ごとの位相速度を求める。表面波には、周波数によって位相速度が変わる分散の性質があり、この分散の性質は地盤構造と密接に関係している。そのため分散特性の逆解析により観測地点の地盤構造を推定する方法が提案されている。

【0071】

具体的には、観測された微動データ（図４）から各周波数における位相速度を示す分散特性を求める。分散特性は、図８Ａに示すように、横軸（パラメーター）を周波数とし、縦軸を位相速度とした、分散曲線にて表現される。この測定データに基づく位相速度の分散特性を本明細書では「測定分散特性」とも称す。微動データから位相速度を推定する方法としては、ＳＰＡＣ法やＦ－Ｋ法などの周知の微動アレイ探査法に基づき推定できる。

【0072】

次に、図８Ｂの左図に示すように、理論上の地盤モデル（地盤の深度（ｍ）とせん断波速度（ｍ／ｓ）の関係）を作成する。理論上の地盤モデルは、例えば観測地点（建設現場ｐｃ）の近傍にて過去に調査された地盤構造のデータに基づき作成するとよい。そして、理論上の地盤モデルから、図８Ｂの右図に示すように、各周波数における位相速度を示す分散特性を求める。この理論上の分散特性を本明細書では「理論分散特性」とも称す。

【0073】

次に、図８Ｃに示すように、測定分散特性と理論分散特性の比較を行い、両者が近似しているかを判定する。理論分散特性が測定分散特性と異なる場合、理論上の地盤モデル（図８Ｂの左図）を修正する。そして、再度、理論上の位相速度の分散特性（図８Ｂの右図）を求め、測定分散特性と理論分散特性の比較を行う。理論分散特性が測定分散特性に近似（一致又は類似）するまで、上記の工程を繰り返す。この解析には、非線形最小２乗法、遺伝的アルゴリズムなど、周知の最適化方法を適用できる。

【0074】

そして、測定分散特性に近似した理論分散特性を作成した時の理論上の地盤モデルを、観測地点（測定データを取得した複数の建設現場ｐｃ１～ｐｃ４）の地盤構造（図８Ｄ）に決定する。

【0075】

以上のように、微動アレイ探査法を行う場合には、１つ又は複数の建設現場ｐｃに設置された複数の振動測定器１０で特定時刻（同時刻）に測定された測定データを取得する。そして、取得した測定データから各周波数における位相速度を示す分散特性を求め、分散特性に基づいて、１つ又は複数の建設現場ｐｃの地盤の深度とせん断波速度の関係を推定する。

【0076】

微動アレイ探査法のように複数の観測地点で測定された微動のデータに基づき地盤構造を推定する場合であっても、本実施形態では、仮囲い１への表示等を行う振動測定器１０を利用したり、複数の建設現場ｐｃの測定データが一元管理されたりしている。そのため、微動のデータを容易に収集できる。また、建設現場ｐｃであれば長期間に亘り振動測定器１０を設置しやすく、同時期に稼働している建設現場ｐｃを選択することで、同時刻に測定された微動のデータも容易に収集できる。

【0077】

なお、複数の建設現場ｐｃ１～ｐｃ４の測定データを取得する場合であっても、Ｈ／Ｖスペクトルであれば、複数の建設現場ｐｃ１～ｐｃ４の同時刻の測定データを取得する必要がない。また、微動アレイ探査法である例えばＳＰＡＣ法を用いるときは仮想円上の測定値を選択する必要があるが、Ｈ／Ｖスペクトルであれば、データを取得する建設現場の配置が限定され難く、建設現場を選択しやすい。よって、比較的に容易に対象地の地盤構造を推定できる。

【0078】

＝＝＝第３実施形態＝＝＝
図９は、第３実施形態における地盤構造推定方法を示す図である。第１実施形態では、図１に示すように建設現場ｐｃに１つの振動測定器１０が設置された場合を例示したが、これに限らない。図９に示すように、建設現場ｐｃに複数の振動測定器１０ａ～１０ｄが設置されていてもよい。つまり、地盤構造を推定するために測定データを取得する１つ又は複数の建設現場ｐｃでは、各々、１つの振動測定器１０が設置されていてもよいし（図１）、複数の振動測定器１０ａ～１０ｄが設置されていてもよい（図９）。

【0079】

１つの建設現場ｐｃに複数の振動測定器１０を設置することで、例えば、微動アレイ探査法において、ＳＰＡＣ法を用いて位相速度を推定する場合には、図９に示すように、仮想円の中心と仮想円の周上に振動測定器１０ａ～１０ｄを設置できる。つまり、１つの建設現場ｐｃから測定データを取得する場合であっても、微動アレイ探査法を実施できる。ただし振動測定器１０ａ～１０ｄの配置は上記に限定されるものではない。

【0080】

また、建設現場ｐｃに設置された複数の振動測定器１０ａ～１０ｄの全ての測定データが、仮囲い１のモニター２の表示に利用されてもよいし、複数の振動測定器１０ａ～１０ｄの一部の測定データが、モニター２の表示に利用されてもよい。つまり、測定データを取得する工程では、建設現場ｐｃの外に設置されたモニター２で振動測定器１０の測定データを視認可能に表示するために利用される測定データを含む、複数の振動測定器１０ａ～１０ｄの測定データを取得すればよい。

【0081】

＝＝＝その他の実施形態について＝＝＝
上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。

【0082】

例えば、上記実施形態では、地盤構造として、対象地ｐｔの地盤の深度とせん断波速度の関係を推定しているがこれに限らない。建設現場ｐｃに設置された振動測定器１０の測定データに基づいて、地盤構造を表す他のパラメーター（例えば、Ｐ波速度、密度、減衰、揺れの種類と卓越振動数、揺れの大きさと卓越振動数など）を求めることにより地盤構造を推定してもよい。

【符号の説明】

【0083】

１ 仮囲い、２ モニター、
１０ 振動測定器、
１１ センサー、１２ 記憶部、
１３ 通信部、１４ 制御部、
２０ クラウドサーバー、
２１ 記憶部、２２ 通信部、２３ 制御部、
ｐｃ 建設現場、ｐｔ 対象地、

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】