電子式スペックル・パターン干渉法による地殻歪・応力の精密測定装置の開発

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03554010
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 竹本 修三 京都大学, 理学部, 助教授 (40027256)
• 研究分担者: 天神林 孝二 工業技術院, 機械技術研究所, 主任研究官 ; 田中 豊 京都大学, 理学部, 講師 (40025333)
• キーワード: レーザー / 地殻変動 / 地殻応力 / ホログラフィ / 画像処理 / 可視化 / 電子式スペックル・パターン / 干渉法

研究概要

レーザー・ホログラフィの基本原理に基づき、三次元の物体の微小な歪変化をディジタル画像処理によって定量的に検出できる電子式スペックル・パターン干渉法(ESPI法)は、応用力学の分野で金属材料などの弾性実験や振動解析に用いられている。本研究は、従来からホログラフィ干渉法を用いた地殻変動観測の研究を精力的に推進してきた京都大学が中心となり、画像処理の技術開発の分野で多くの実績を有する工業技術院・機械技術研究所の協力を得て、このESPI法に基づく精密計測技術を地球物理学の分野に初めて導入し、高精度で、しかも、機動性に優れた地殻の歪・応力の測定装置を開発し、地震予知のための新たな計測法を確立することを目的としたものである。
平成4年度には、つぎの研究を実施した。
1.平成3年度中に組み立てを完了したESPI式孔内型地殻応力測定装置の室内実験を京都大学理学部構内において実施した。すなわち、実験室内の鉄製パイプのなかに同装置をセットして、外側から加圧した際に生じるスペックル・パターン干渉縞の時間的変化をテレビ・カメラおよび画像処理装置を用いて観測した。この結果に基づいて、画像処理プログラム、および、孔内脱着装置の改良を行なった。
2.ESPI式孔内型地殻応力測定装置を用いた最初の現場応力測定を、平成5年1月に兵庫県下の平木鉱山において実施した。最初に坑道壁面から水平方向に110mmφのボーリング孔を1mの深さまで掘削し、装置を約50cmの深さに固定したのち、主ボーリング孔の左右に8cmの間隔をおいて同じ径のボーリング孔をそれぞれ1mの深さまで掘削し、この間のスペックル・パターン干渉変化をビデオ・テープに記録した。次に、主ボーリング孔を2mの深さまで延長し、装置を約140cmの深さに固定したのち、同様の測定を実施した。

研究成果

• [文献書誌] TAKEMOTO,S.: "Geophysical Application of Holographic and ESPI Techniques" Proc.of SPIE;Laser Interferometry IV,. Vol.1553. 168-174 (1991)
• [文献書誌] TAKEMOTO,S.: "Laser Holography and Electronic Speckle Pattern Interferometry in Earthquake Prediction and Analysis" Proc.of OWLSII "Optics for Protection of Man and Environment against Natural and Technological Disasters",Oct.4-9,1992,Munster,Germany. (1993)
• [文献書誌] TAKEMOTO,S.: "Applications of Holography and ESPI in Geophysical Sciences" Proc.of SPIE;Inspection and Quality Control,Optical Inspection and Testing. Vol.CR46. (1993)
• [文献書誌] 竹本 修三,平林 順,鈎卯 三郎,田中 豊,天神林 孝二: "電子式スペックル・パターン干渉法を用いた地殻応力測定装置の開発" 「地震」. Vol.46. (1993)