深部地下における計測装置に対する高精度時刻信号の供給システムの開発研究

向地下深处测量装置提供高精度时间信号系统的研究与开发

• 批准号: 13875085
• 负责人: 東原 紘道
• 金额: $ 1.47万
• 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: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13875085/
• 关键词: 地下計測; GPS時刻信号; 精密制御震源; コヒーレント; 散乱体; 観測アレイ; 山梨県東部地震; フィリピン海プレート

近年の大型地下構造物の増加に伴い,従来のボアホールとは比較にならない利点をもつ,深い坑道をプラットフォームとする本格的な地下計測技術の開発が国際的な競争テーマになっている。本研究は,その開発競争の中で見出された基本的で先進的な開発課題である。本研究の出発点となったACROSS計画では、これまでGPS時刻信号で回転を制御する精密人工震源を開発し、これが作るコヒーレントな地震波によって地下の散乱体を検出・同定する装置の開発研究を進めてきた。そし、平成15年に試験的に東京電力・葛野川地下発電所の大規模坑道網(土被り500m,水平規模6km)を検討したところ,予期しない高いSN比が得られ,地下探査にブレークスルーをもたらす可能性が明らかになった。しかし深い坑道内では,GPS時刻信号が得られないため,震源および地震記録の時刻精皮が低下し,結果として分解能が落ちる。そこで地下の大規模計測システムに高精度時刻信号を供給する方式を検討した。可能な方式を比較検討した結果,最終的にはGPS信号を引き込むか,さもなければ自前の原子時計が不可欠であることが判明した。しかし地下計測が多数の震源および地震計のアレイを用いる以上,巨大な水素メーザー時計はおろかセシウム時計をそれぞれに配するのは不可能である。そこで,(1)個々の装置が内蔵する水晶時計,(2)独立した専用水晶時計(内蔵ものより精度が高く運用に柔軟性が高い),(3)小型ルビジウム原子時計,(4)GPS信号,のヒエラルキーによる多層的な信号の配給・校正モデルが現実的でかつ所要の機能を果たすことが判明した。今後これを実現することが必要である。葛野川のテストサイトの直近には,山梨県東部地震域が存在する。ここでは本州下に沈み込むフィリピン海プレートが強い曲げを受ける場所でもあり,極めて複雑な地殻の変形が進行している場所である。そこで静的な地殻変動の精密解析を並行させることは,ACROSS研究をサポートするために不可欠であることが判明した。そこでボアホールひずみ計測の計画を進めるとともに,4次元有限要素法によって,地殻変動を解析する研究を進めた。

随着大型地下结构的最新增长，使用深矿作为平台的全尺度地下测量技术的发展已成为国际竞争主题。这项研究是开发竞赛中发现的基本和先进的发展挑战。整个项目是这项研究的起点，它开发了一种精确的人工震中，该震中使用GPS时间信号来控制旋转，并一直在开发和研究使用连贯的地震波检测和鉴定地下散射器的设备。 2003年，对东京电力公司的Kuzunogawa地下发电厂进行了一个大型矿山（500m覆盖的土壤，水平水平6公里），并进行了试验，并发现它可能导致地下勘探的突破。但是，在深隧道中，无法获得GPS时间信号，从而降低了震中和地震记录的地震精液皮肤，从而降低了分辨率的降低。因此，我们研究了一种向大规模地下测量系统提供高精度时间信号的方法。在比较和检查了可能的方法之后，发现最终必须绘制GPS信号或以其他方式制作自己的原子时钟。但是，由于地下测量值使用了大量的震中和一系列地震仪，因此不可能在每个仪表板上放置一个剖腹时钟，更不用说一个巨大的氢maser时钟了。因此，已经发现，使用层次结构的多层信号分布和校准模型，例如（1）内置晶体时钟（2）独立的专用晶体时钟（比内置的晶体钟更高，并且在操作中更灵活），（3）小rubidium原子时钟和（4）GPS信号，是现实的和所需的功能。这将来是必要的。山马县东部地震地区最近位于Kuzuno河测试地点。在这里，菲律宾海板下沉在大陆下方，受到强弯曲的影响，并且是一个极其复杂的地壳变形正在进展的地方。因此，已经发现对静态地壳运动的精确分析并行化对支持整个研究至关重要。因此，我们继续计划钻孔应变测量结果，并进行了研究以使用四维有限元方法分析地壳运动。

项目成果

佐伯昌之: "調和弾性波トモグラフィにおける周波数精度と分解能の定量的分析"応用力学論文集. Vol.4. 467-474 (2001)

Masayuki Saeki：“谐波弹性波断层扫描中频率精度和分辨率的定量分析”应用力学杂志，第 4 卷，467-474（2001 年）。

Higashihara H.: "A New High-Resolution Underground Tomography based on Coherent Seismic Wave"1st Albert Caquot International Conference, Paris, 2001. 10.3-5. 100-107 (2001)

Higashihara H.：“基于相干地震波的新型高分辨率地下层析成像”第一届阿尔伯特·卡科特国际会议，巴黎，2001 年。10.3-5。

Higashiyama H.: "High-resolution seismic tomography based on coherent wave technologies"Proc. 15th Engineering Mechanics Division Conference of the American Society of Civil Engineers. (2002)

Higashiyama H.：“基于相干波技术的高分辨率地震层析成像”Proc。