地盤工学

インフラストラクチャとは、国や地域での活動を成功させるために必要な基盤を提供するシステムとサービスの集合体を指します。道路、鉄道、橋、トンネルなどのほとんどのインフラは物理的なものであり、私たちは日常生活で何度も利用しています。これらのインフラストラクチャは、電力線、通信線、水道管、ガス管、排水設備、下水道などの地下埋設設備ネットワークにも拡張されます。これらの種類のインフラストラクチャは通常、直接使用されることは少なく、私たちの目からは隠されています。

インフラストラクチャは、一方で現代経済の基盤を形成し、他方で毛細血管網のように、さまざまな構成要素間のコミュニケーションを促進します。インフラストラクチャへの投資は経済成長をもたらし、開発の基準の一つと見なされます。インフラストラクチャ開発のための技術研究の一部、およびその適切な保護と保守は、地球物理学機器を使用して行われます。地球物理学機器は、構造物の研究とその保守において常に不可欠なツールと見なされています。

インフラストラクチャの研究と調査に使用できるさまざまな地球物理学機器があります。地球物理学の研究は、地盤とその地盤工学的特性に関する小規模または大規模な構造情報を提供します。地球物理学の研究の主な利点の1つは、1点だけでなく、広大な地盤の情報を取得できることです。掘削と比較して、地球物理学的手法は非破壊的な方法であり、他の方法よりも短時間で貴重な情報を提供できます。

さまざまな地球物理学的手法の中で、地震探査、地中レーダー、地電気探査の3つの方法が地盤工学研究でより一般的に使用されます。磁力探査、電磁探査、重力探査などの他の地球物理学的手法はめったに使用されません。課題の種類と調査対象によって、使用する手法と機器が決定されます。いくつかの課題を解決し、目的の目標を達成するためには、複数の手法の使用とそれらの結果の統合が不可欠です。複数の地球物理学的手法を同時に組み合わせることで、通常は精度が向上します。

地盤工学研究における地震探査法の応用：

今日、地震探査法は一部の地盤工学研究において標準的な試験となっており、この試験は必ず実施されなければなりません。例えば、「耐震建築設計基準、標準2800」に基づく地震探査による土壌タイプの決定は、多くの場合に義務付けられています。孔内地震探査およびMASW（表面波の多チャンネル解析）法を用いた地表地震探査は、土壌タイプを決定するための標準的な方法として広く使用されています。また、地震探査法は、断層特定研究、構造物研究、土層の識別、空洞特定などに、他の地球物理学的手法と組み合わせて使用されます。さらに、構造物の建設後も、さまざまな要因がその健全性に影響を与える可能性があります。インフラストクチャや構造物に損傷を与える可能性のある要因の1つは、周囲の環境活動によって生じる振動と揺れです。地下鉄の通過、制御された爆破、トンネル掘削などの建設活動による振動は、構造物の健全性に影響を与える可能性があります。この問題は、歴史的建造物の保護において二重に重要になります。地震計は、専門家がこれらの構造物の位置での地震波の強度を測定し、その影響を研究するのに役立ちます。

孔内および地表での地震作業のために使用できるさまざまな地震探査機器があります。これらの機器は、研究目的に基づいて選択および使用できるさまざまなパラメータを持っています。

地盤工学研究における地電気探査法の応用：

地電気探査法は、土壌の電気抵抗率の測定に基づいています。土壌の電気抵抗率に変化をもたらす特性は、この方法で研究および識別することができます。空洞や断層などの破壊的で好ましくない現象がないことを確認すること、および水飽和層や緩い層を識別することは、構造物の建設前に研究しなければならない問題の一部です。不適切な調査は、将来的に有害な影響と重大な損害につながる可能性があります。トンネルの経路または構造物の下にある断層や空洞の検出は、それらが存在する場合に適切な措置を講じることができるように研究されなければなりません。また、建設前に水飽和層や緩い層の存在を知ることも不可欠です。地電気探査法は、上記の現象を研究および識別する効率的なツールです。この方法を使用することで、空洞、断層、地下水位、緩い層、および基盤岩の深さに関する貴重な情報を得ることができます。地電気探査を行うためにさまざまな地電気装置が製造されており、専門家はそれらを使用して研究を実施できます。この方法は、土壌腐食率を決定し、接地井戸の最適な位置を決定するためにも使用されます。土壌腐食率の決定は、水、石油、ガス輸送パイプラインの埋設現場での必須試験の1つです。

地盤工学研究におけるGPR法の応用：

建設前に行われる調査に加えて、建設後もその維持管理と修復は常に行われなければならない活動です。構造物の健全性と適切な施工を確保するための性能評価と調査は、建設後に専門家が関心を持ち、定期的に実施される試験です。電磁波の送受信に基づいたGPR法は、非破壊的な地球物理学的手法として、構造物の建設前後における地盤工学研究で広く使用されています。この方法は、地電気探査法や地震探査法と組み合わせて、埋設された空洞やチャネルを特定するために使用されます。また、環境的な空間の制約により地電気探査法や地震探査法を実施できない建設済みの構造物においても、この方法は適用可能であり、引き続き有効です。

GPR法は他の方法と比較して運用上の制約が少なく、実行速度が速いため、その応用は日々拡大しています。この方法の最も重要な応用としては、道路スキャン、空港滑走路スキャン、鉄道スキャン、コンクリート研究、トンネル研究、構造体研究などが挙げられます。地盤工学的な応用のために、さまざまな特性を持つ多様なGPR機器が設計および製造されています。