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雪中発破による振動の伝播
実験日 2008/03/27, 4/10
数理設計研究所 Hal.T 2008/03/31-5/1
Index
長岡技術科学大学 と
防災科学技術研究所・雪氷防災研究センター の
共同研究での発破実験に見学の許可をいただき
相乗りで振動観測をさせてもらいました。
Pending LIST
  • fc=103Hzなので、その補正をして正確であろう波高値を求める、ついでに正確な伝播時間

概要

2008/03/27 今まで地すべりや土砂崩壊現象について表面形状の変化と振動について、観測(センサの試作や形状観測)を主に関わってきた。このほど、縁あって新潟県塩沢で2008/03/27の発破実験を観察することができた。現場は軽い起伏のある平坦地に2mほどの積雪があり、それほど古くない過去に地すべりで平坦になった場所に見える。
 主催者は長岡技術科学大学の院生である町田さんと防災科学技術研究所・雪氷防災研究センターの研究員の上石さん。発破の実施はこの地の土木や雪害対策専門家の町田建設株式会社の社長である町田さんの監督の下に実施された。

 発破は100g、300g、500gを格子状に配置した近傍でおこなう。近傍と言う意味であるが、格子点には主目的である町田さんと上石さんの(我々以外の)センサを置き、その周囲2,3,4mの距離で発破するので近傍なのである。
 我々の1600SPS版の加速度センサは発破地域の北端にL字型に配置して最初から最後までそのままにしてある。

 センサ埋設方向はGID-SSSのラベル方向としてはX=下、Y=南東、Z=南西 雪面から5〜10cm下に一番上の面が位置するように長靴で押し込んだ。
 観測は毎秒1600回の3chで記録している。上石さんの加速度センサは我々の1,3番センサと同じ位置に配置してセンサとサンプル速度の差を比較できるようにした。
 午前中の観測は時間同期信号が入っていないのですべてNG。午後は入っているが遠方発破なのでNG。くやしいが失敗。
2008/04/10
 観測は毎秒1600回の3chだけで記録
 処理フォルダ300s データ及びMathCAD8、EXEL
  • わかったこと
    • この時期の雪で縦波の伝播速度は187±3m
      間違い!
    • 2008/04/14 
      ベクトル合成した最初のピーク値から計算したところ、爆発の衝撃波速度は以下のようになった。
      単位は m/sec
      平均 1443
      標準誤差 60
      180m/sec ぐらいの概算は読み取り間違い!

観測


大きな地図で見る
2008/03/27 新潟県 塩沢 栃窪
配置図、方位矢印は北東向き
2008/4/10はGPSで正確に位置を測定した。→ 

34,35は100g、36,37は300g。この4地点は短時間に測ったので正確な相対座標になっている。GPSでも5m間隔になった。観測は3,6,10mと赤い字で記載してある。一応Z軸を36に向けてあるが、最後に長靴で押し込んでいるから若干曲がっている、おそらく最大誤差は30度ぐらいだろう。
2008/04/10
(GID-SSSのラベル方向として)センサ方向は、X=下、Y=南東、Z=南西。雪面から5〜10cm下に一番上の面が位置するようにした。+Xが上、+Yがマーク036から見て右手、−Zが遠い方になる。

P4100051.jpgPCは11m地点にそりに乗せ、防水シートでくるんだ。

参加者


GID-SSS/S23のデータ処理

GID-SSS/S23 40Mbyte TXT形式 データ形式は1行目に記載

2008/03/27 概観


GID-SSS/S105のデータ処理

2008/03/27 概観

2008/04/10 概観

全体で70分の観測がある。3つのセンサを同期パルスで統合したものを評価した。時間誤差は1/1600=0.7msecの数倍以内だ。

★どうもセンサのY軸が逆に見えるなあ・・・・・・・検定してみよう 2008/04/12 Hal.T
地震計として使う場合は受信ソフトがちゃんと対応しているが、RS-232Cで受け取った生データでは、Yが逆に見える。

検定してみたら、生データはラベルと違いYが逆。
ベクトル軌跡は確かになった。
発破と観測の相対位置
センサの軸は右図の右上に記載

左は原図、右は初期インパルスベクトル
対応している
    max gal  発破距離 m
gram 番号 3m 10m 3m 10m
100 p015 14.3 8.5 11.0 15.2
p020 22.7 14.6 11.2 14.4
p025 25.7 15.8 9.7 13.4
p030a 47.7 22.6 6.7 12.5
p030b 52.1 23.7 6.4 11.2
p035 80.4 36.8 5.1 10.6
300 p040 121.3 63.9 4.5 11.5
p045 232.9 101.9 2.7 9.5
p050 165.1 73.3 2.7 9.7
p055 55.5 32.3 6.7 12.5
p060 115.0 59.6 4.8 10.4
p065 68.8 48.3 6.2 11.2
  • 5分毎の観測値とデータ計算のMathCADがあるフォルダ
  • 直線距離と加速度の表 Vaxel.xls
  • 距離計算した AutoCAD-LT
    20080410mapAuto.dwg
  • GID-SSS/S103の軸方向の補正をしただけ
    感度周波数特性の補正はしていない
ベクトル合成した最初のピーク値から計算したところ
爆発の衝撃波速度は以下のようになった。
単位は m/sec
平均 1443
標準誤差 60
  • 理科年表 2000年
    • 海水 1513m/s @20deg
    • 氷  密度 0.917
      • 縦波 3230m/s
      • 横波 1600m/s

エネルギー量は 力×距離・・・ 運動量は力積か Ft つまり、加速度と時間なので加速度を積分し時間で除して規格化しようかな?。

以下は5分毎の観測値からインパルスを取り出して観察したもので、評価メモのようなものとなっている
5分毎の観測値とデータ計算のMathCADがあるフォルダ

番号 3センサ延長方向の加速度、上から3,6,10mとそれぞれのベクトル図
3,6,10mにセンサが置いてあるがZ2の6mセンサは理由不明の何か
により振幅や位相が異なる。推測では、押し込んだ周囲が緩い、異物や
空洞やセンサ内部の問題がありえる。
コメント
p015
1
第1地点 100g 1回目

グラフの読み方

縦軸 第3地点から3mで第3地点から遠ざかる方向の加速度 gal cm・s^-2

横軸 任意時間から始まる経過秒

下左
 縦軸 第3地点から3mで第3地点から遠ざかる方向の加速度 gal cm・s^-2

 横軸 第3地点から3mで第3地点から横方向に平行向きの加速度 gal cm・s^-2
p020
2
第1地点 100g 2回目
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3
第1地点 100g 3回目
p030a
4
第2地点 100g 1回目
p030b
5
第2地点 100g 2回目
p035
6
第2地点 100g 3回目
p040
7


周波数特性 Z軸
第3地点 300g 1回目

3,6,10mにセンサが置いてあるが6mセンサは理由不明の何かにより振幅や位相が異なる。推測では、押し込んだ周囲が緩い、異物や空洞がある、センサ内部の問題がありえる。

3,10mセンサは波形傾向も同じだし、最初の爆発時の方向性もしっかりしているので、3,10mセンサを結ぶ延長にある、この発破で音速を計算してみた。
p045
8
第3地点 300g 2回目
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第3地点 300g 3回目
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第4地点 300g 1回目
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第4地点 300g 2回目
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第4地点 300g 3回目

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