2001 Fiscal Year Annual Research Report
放射インピーダンスを用いた海底表層ヘドロ堆積層中の横波音速測定法に関する研究
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12650909
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
木村 正雄 東海大学, 海洋学部, 教授 (10119670)
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| Keywords | 放射インピーダンス / 横波音速 / ヘドロ堆積層 / 濃度 / 密度 / 力 / 加速度 / 円形振動板 |
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| Research Abstract |
1.理論解析
ヘドロ堆積物のような高間隙率海底堆積物に対する放射インピーダンスに関する検討を行った。またヘドロ堆積物の間隙率や濃度などの物理パラメータと横波音速との関係を考察した。
2.基礎実験
(1)ゼラチンを用いた実験
ヘドロ堆積物と同様に横波音速が非常に遅いと考えられるゼラチンを測定媒質として用い、その媒質に対する放射インピーダンスの測定結果より横波音速を求めた。ゼラチンの重量濃度は、2.5%から50%まで変化させた。その結果ゼラチンの重量濃度が高くなるにしたがい、横波音速が速くなることがわかった。すなわち横波音速の測定値は、0.07m/s〜0.82m/sであり、放射インピーダンスを用いた本測定法により極めて遅い横波音速まで測定可能であることを示した。
(2)高間隙率海底堆積物モデルを用いた実験
高間隙率堆積物モデルとして、(1)カオリン試料、(2)木節粘土試料、(3)高知港沖海底堆積物試料、(4)清水港海底堆積物試料を用いて、放射インピーダンス測定より横波音速を求め、間隙率と横波音速との関係を調べた。その結果、いずれの試料でも、間隙率が小さくなるにしたがい横波音速は速くなることがわかった。しかし試料によって横波音速の間隙率特性は異なることがわかった。これは間隙率が同じでも、媒質内の粒子の直径、形状や骨格構造などが試料によって異なるからではないかと考えられる。
3.測定装置の開発
(1)パルス法の開発
当初放射インピーダンスを求めるための信号として正弦波信号を用いていたが、この方法では測定に時間がかかってしまう。海上実験では、船上で迅速に測定を行う必要がある。そこでパルス波信号を用いて円形振動版を振動させたときの加速度および力信号をFFTアナライザに入力することにより、短時間で放射インピーダンスを求める方法を検討した。その結果、このパルス波を用いた方法による測定結果は、正弦波を用いた方法による測定結果とほぼ一致した。
(2)現場測定装置の開発
昨年設計し、特注品として入手した振動機用防水容器に力ピックアップと加速度センサを取り付けた振動機を組み込んだ。また、センサケーブルおよび振動機の駆動ケーブルの防水処理を行った。
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