光ファイバーケーブルを用いた高密度観測による構造推定：活断層から微小亀裂まで

使用光纤电缆通过高密度观测进行结构估计：从活动断层到微裂纹

• 批准号: 20K04097
• 负责人: 江本 賢太郎
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Kyushu University (2022)Tohoku University (2020-2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K04097/
• 关键词: DAS; 光ファイバー; 高密度地震観測; 短波長不均質構造; 高密度観測; 短波長不均質

光ファイバーケーブルを用いたDAS（Distributed Acoustic Sensing）により，微細な不均質構造を明らかにするために観測・解析を進めた．2022年3月末から約1ヶ月間、国道4号沿いに国土交通省が敷設した光ファイバーケーブルを借用し、DAS観測を行った．全長50km，測定間隔5m，合計約10,000チャンネルという超高密度データである．同時に２つの光ファイバーケーブルで計測可能な装置であったため，国道47号に沿った光ファイバーケーブルでも計測を行った．DAS観測と並行し，ケーブル沿いのある場所に設置したビデオカメラで，通過する車両の様子を記録した．通過した車両のホイールベースや重量を用いて計算した歪の理論波形とDASで観測された波形を比較し，その場所での地面の剛性率を推定することに成功した．この手法を用いれば，道路沿いの光ファイバーケーブルを用いてDAS観測を行い，車の振動を利用することで，道路に沿った地中浅部の空間変化を高解像度でイメージングできると期待される．観測波形解析と並行し，DASで計測される歪という物理量に対する理論的研究も進めた．２点観測点間の相互相関関数から，その間を伝播するグリーン関数を抽出する地震波干渉法に関して，歪の場合における相互相関とグリーン関数の関係を数理的に示した．また，多重前方散乱近似に基づき，歪エンベロープの形状を理論的に示した．これをDAS観測記録に適用し，ケーブルに沿った地下の微細不均質構造が推定することが可能であると考えている．

DAS (Distributed Acoustic Sensing) is used to detect and analyze the fine and heterogeneous structure. From the end of March 2022 to about 1 month, the Ministry of Land, Infrastructure and Transport laid along National Highway 4. DAS is used to detect and borrow light. The total length is 50km, and the measurement interval is 5m, totaling about 10,000. At the same time, the light source of the 2 nd National Highway 47 is set up along the light source of the 4 th National Highway 47. By calculating the theoretical waveform and comparing the measured waveform with the measured waveform, the stiffness ratio of the ground in each location is estimated successfully. This method is used to measure the movement of vehicles along the road, and the spatial variation of the road along the shallow part of the ground is high resolution. The theoretical study on the correlation between the measured waveform and the measured physical quantity is carried out. The correlation between the two measured points is extracted by the method of seismic waveform correlation. The correlation between the measured physical quantity and the measured physical quantity is mathematically demonstrated. The theory of multiple front scattering approximation is presented. This is the first time that the DAS has been used to measure the fine heterogeneity of the subsurface.

项目成果

国道４号線沿いのDAS観測により捉えられた移動車両が励起する表面波を直接利用した浅部S波速度構造の推定

利用 DAS 观测沿国道 4 号线捕获的移动车辆直接激发的表面波来估计浅层 S 波速度结构

• 发表时间: 2021
• 作者: Aftabuzzaman Md.;Yomogida Kazuki;Suzuki Shota;Takayanagi Hideko;Ishigaki Akimasa;Machida Shiki;Asahara Yoshihiro;Yamamoto Koshi;Hirano Naoto;Sano Shin‐Ichi;Chiyonobu Shun;Bassi Davide;Iryu Yasufumi;矢武 克啓，中原 恒，江本 賢太郎，西村 太志
• 通讯作者: 矢武 克啓，中原 恒，江本 賢太郎，西村 太志

国道4号線におけるDAS，ビデオカメラ，広帯域地震計による通過車両の同時観測

使用 DAS、摄像机和宽带地震仪同时观测国道 4 号公路上的过往车辆

• 发表时间: 2022
• 作者: 矢武克啓;中原恒;江本賢太郎;西村太志
• 通讯作者: 西村太志

分布型音響計測（DAS）による国道4号線沿いのサイト増幅特性の稠密な空間分布の推定

使用分布式声学测量 (DAS) 估算国道 4 号沿线站点放大特性的密集空间分布

• 发表时间: 2021
• 作者: Akizawa Norikatsu;Hirano Naoto;Matsuzaki Kenji M.;Machida Shiki;Tamura Chiori;Kaneko Junji;Iwano Hideki;Danhara Tohru;Hirata Takafumi;江本 賢太郎，中原 恒，西村 太志，山本 希
• 通讯作者: 江本 賢太郎，中原 恒，西村 太志，山本 希

Estimation of the shallow small-scale heterogeneity by using the dense DAS data

利用密集DAS数据估计浅层小尺度异质性

• 发表时间: 2021
• 作者: Kentaro Emoto;Hisashi Nakahara;Takeshi Nishimura;Mare Yamamoto;Kodai Sagae;Gigi Ganefianto;Katsuhiro Yabu
• 通讯作者: Katsuhiro Yabu

多重前方散乱近似を用いた２次元ランダム不均質媒質における歪エンベロープ合成

使用多重前向散射近似的二维随机异质介质中的应变包络合成

• 发表时间: 2022
• 作者: 江本賢太郎;中原恒;西村太志
• 通讯作者: 西村太志