調和波動人工震源のフェイズドアレイによる深部活断層探査手法の開発

谐波人工震源相控阵深部活断层勘探方法研究进展

基本信息

批准号：
10128206
负责人：
東原紘道
金额：
$ 1.6万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の最終目標は,レベル2地震動を活断層情報から構成する試みの一つであって,内陸地震の震源域を直接モニターする技術の開発である。本研究においては,これまで開発を進めてきた地下探査技法の高度化を進めた。すなわち精密制御人工震源の性能試験を詳細なものにするとともに,多数の人工震源と地震計の時刻を一括管理するフェイズドアレイの運用に必要な波形分析ソフトの開発と試験,特にフェイズドアレイが極めて多様な波動場を生成できることから,目的に応じて最適な位相配分を決定する数学理論の開発を重点的に進めた。その骨子は以下のとおりである。(1)精密制御震源は,非アレイの単体仕様であれば,既に国内の他機関によって試験が進められている。しかし,そのモデルは,支承の摩擦が大きいため,いろいろな問題を生じている。そこで私たちは数個の支承の方式を考案して比較設計を行って低摩擦支承を実現したのであるが,それだけ構造の精度が高まったため,耐久性が低下した虞が生じた。そこで本研究において確認試験運転の計測項目を強化した。結果として、所期の耐久性が確認された。(2)本研究の装置によって得られるのは,放射したコヒーレントな調和波動が,地下の応力集中域=非弾性ひずみの局所化域との相互作用の結果生じると予想される散乱波であるから,これのアレイ記録から,標的の位置決めや同定された標的の動態監視のためにインバージョンを行なう必要がある。このインバージョンアルゴリズムを構築するためには,その基礎となる弾性波動の高精度計算アルゴリズムが必要である。そこで成層地盤中の波動に関する数学理論の研究を行なった。(3)成層モデルでは近似できないまでに不均質性の強い地盤における波動場を解析するために,メガオーダーの自由度を有する大規模3次元差分法のプログラムを開発した。さらに(2)と(3)の研究結果を既往の地震記録に適用して,その精度を検討した。(4)本研究はさらに,衛星通信を活用した広域フェイズドアレイ運用で,照射する波動エネルギーの集束を実現して,従来の速度トモグラフィ法だけでなく,散乱構造の局所的変化の検出という,実現すれば空間分解能のきわめて高い方式を開発する目的で,フェイズドアレイの運用方法の最適問題を研究した。

这项研究的最终目标是试图从主动故障信息中构建2级地震动作的尝试之一，并且是直接监测内陆地震震中区域的技术的发展。在这项研究中，我们在改善目前开发的地下勘探技术方面取得了进展。换句话说，已经进行了详细的精确控制人造震中的绩效测试，并且波形分析软件的开发和测试是管理阶段阵列的运行所必需的，这些软件可以立即管理许多人工震中和地震仪的时代，尤其是，分阶段的阵列可以使极其多样化的波浪领域，因此可以根据数学的发展来确定该阶段的发展。要点如下：（1）如果精确控制的震中是一种非阵列，单单位规范，则日本其他机构已经进行了测试。但是，由于轴承的大摩擦，该模型存在许多问题。因此，我们设计了几种轴承方法，并将其比较以达到低摩擦轴承，但是随着结构的改善，可能会降低耐用性。因此，在这项研究中，我们加强了确认测试操作的测量项目。结果，确认了所需的耐用性。（2）这项研究的装置提供了与地下应力浓度区域相互作用=非弹性应变的局部区域所产生的散射波，因此有必要从其阵列记录中反转以将目标定位并监测确定目标的动力学。要构建这种反转算法，需要用于基础弹性波的高精度算法。因此，我们对分层土壤中振动的数学理论进行了研究。（3）为了分析具有强大异质性的地面上的波场，而分层模型无法近似，因此开发了具有巨型级自由度的大规模3D差异方法。此外，将研究结果（2）和（3）应用于以前的地震记录以检查其准确性。（4）这项研究进一步研究了分阶段阵列操作方法的最佳问题，目的是在使用卫星通信的大区域分阶段操作中开发一种高度空间分辨率的方法，不仅是常规的速度断层扫描方法，而且还检测到散射结构的局部变化。