災害予測精度向上のための移動型重力勾配計の開発

• Project/Area Number: 22K04649
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 25030:Disaster prevention engineering-related
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: 潮見 幸江 群馬大学, 大学院理工学府, 助教 (60584266)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2024: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000); Fiscal Year 2023: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000); Fiscal Year 2022: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
• Keywords: 地下探査 / 移動観測 / マッピング / 重力勾配 / 干渉計 / 火山 / 山体斜面 / 道路陥没

Outline of Research at the Start

日本は世界有数の地震大国・火山大国として知られており、それに伴う災害が多く発生している。また近年では豪雨に伴う土砂災害や、地下工事やインフラ老朽化に伴う道路陥没なども多く報告されている。これらの地下に関わる災害を正確に予測するには、地下構造の時間変化を詳細に観測することが重要である。しかしながら従来の観測手法では様々なノイズにより充分な観測ができない。そこで我々はノイズの影響をほとんど受けない「重力勾配計」という装置の開発を行ってきた。この装置は「レーザー干渉技術」と独自の「投げ上げ機構」を融合した点が特徴である。本研究では、この装置の可搬性を向上し、地域の安全のための巡回観測の実現を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

地震や火山、土砂災害、道路陥没などの災害を予測するには、観測によって地下構造を詳細に把握する必要がある。しかしながら、従来の観測手法は、振動ノイズや電磁ノイズ、地質や地形の影響等を受けるため、特に観測の需要が高い都市部や市街地において高精度観測を行うことが困難であった。我々はこの問題を解決する重力勾配計の開発を行ってきた。
本重力勾配計では、光学素子を搭載した二つの落下体を真空槽内で同時に投げ上げ、その落下加速度の差をマイケルソン干渉計で測定する。自由落下加速度の差を直接測定することで二つの落下体に共通する振動ノイズを相殺することができ、振動の影響を大幅に削減した観測が可能になる。この装置の測定値は原理的に重力以外の影響を受けないため次のような観測上の利点がある：(1) 地形や地質構造には依存しないため、形状の複雑な沿岸域や山体斜面でも良い精度で観測を行うことができる、(2) 塩分や水分の影響を受けないため、海岸域でも良い精度で観測を行うことができる、(3) 地面振動の影響を受けにくいため、都市部や沿岸域、火山活動の活発な地域でも高精度観測が可能である。以上のことから、山体斜面や市街地、沿岸域、運搬体上においても装置本来の精度を活かした観測が可能となる。また独自の投げ上げ法を用いることで、小型化が可能である。
重力勾配値は距離の３乗に反比例するため観測できる範囲は限定されるが、観測対象地区に複数台設置して同時観測を行うことで地下の局所的な物質分布の時間変動を面的に捉えることができる。本研究では、装置の可搬性を活かして、市街地を含む実地での巡回観測に利用できる「移動型重力勾配計」の開発を行う。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

コロナ禍による大学構内への入構規制や関係者の感染等により、開発作業を行えない時期があったため。

Strategy for Future Research Activity

昨年度考案した組み立て式移動台車を設計し、試作機の製作を行う。