音響伝播特性を用いた斜面地震の水分量センサーの開発

利用声传播特性开发斜坡地震湿度传感器

基本信息

批准号：
18656132
负责人：
内村太郎
金额：
$ 2.18万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度に引き続き、地盤中を伝わる音波(弾性振動)の伝播特性の変化を利用して、土壌水分量(飽和度)を推定する技術の開発を試みた。斜面防災において、法尻部に音波の発信機と受信機を数m〜数10m離して埋設し、その間の測線上の音波の伝わり方の変化を捉えることで、測線上のどこかが高含水比になったことが検知できれば、少ない機器で広範囲の斜面地盤内の土壌水分量を監視でき、効率的な警報システムに応用できる。19年度は、土槽内に不飽和砂質土を詰めた模型地盤内で、弾性波の伝播速度と飽和度の関係を調べた。まず、模型地盤内で効率的に弾性波を発生させ、また受信できる素子を開発した。これには、圧電効果で電圧に応じて振動板がたわみ変形する圧電スピーカーに防水処理を施し、振動板が直接土と接触するように埋めるのが、効率がよいことが分かった。従来は、電圧に応じて軸方向に伸縮する圧電素子が一般に使われていたが、これでは変位が小さく、不飽和土中では減衰が大きいために振動が届かなかったが、本研究の方法はこの問題をある程度解決する方法の一つである。この方法で発生する振動は、主にP波が受信センサーに伝わると考えられるが、小型土槽中の実験では拘束圧がきわめて低いために、伝播速度が遅く、また飽和度による速度の変化は、三軸供試体内の速度ほど顕著ではなかった。これは、前年度の三軸供試体での試験で、拘束圧が低いほど飽和度による速度の変化が小さくなる傾向にあったのと一致する結果である。

从上一年开始，我们试图通过利用通过地面传播的声波（弹性振动）的传播特性的变化来开发一种技术来估计土壤水分含量（饱和）。在预防坡度灾难中，如果声波发射器和接收器被埋葬到法律底部的几十米处，并且是否可以发现线上的某些东西具有很高的水分含量比，通过捕获声波在线上的方式来捕获声波的方式，则可以在它们之间进行较小的设备来监控其量的范围，从而可以在较小的设备上监控，该设备的范围是一定范围的，该设备的范围是一定的范围。系统。在2019年，在土壤罐中充满不饱和沙质土壤的模型地面上研究了弹性波传播速度与饱和度之间的关系。首先，我们开发了一个可以在模型基础内有效生成和接收弹性波的元素。已经发现，在压电扬声器上应用防水处理是有效的，在该扬声器中，由于压电效应，隔膜偏转和变形响应于电压，并填充隔膜，以便它直接接触土壤。过去，通常使用了根据电压向轴向方向扩展和收缩的压电元件，但这在不饱和土壤中具有较小的位移和大型阻尼，因此尚未达到振动。但是，这项研究的方法是在某种程度上解决此问题的一种方法。人们认为，该方法产生的振动主要传输到接收器传感器上，但是在小型土壤储罐中的实验中，传播速度很慢，因为约束压力极低，并且由于饱和速度的变化不如三轴样本中的速度变化。这是一个结果，在上一年对三轴标本的测试中，约束压力越低，由于饱和度而导致的速度变化越小。