表面波計測による花崗岩の音響異方性評価に関する研究

Evaluation of acoustic anisotropy of granite by surface wave measurements

岡野 蒼*; 木本 和志*; 松井 裕哉 

Okano, Aoi*; Kimoto, Kazushi*; Matsui, Hiroya

花崗岩がマイクロクラックの配向のために音響異方性を示すこと、そのため、音響異方性の測定結果からマイクロクラックの配向性や密度を非破壊的に評価できる可能性があることはよく知られている。従来の岩石コア弾性波試験は、弾性波透過試験により音響異方性の評価が行われてきたが、この方法は現場計測や不整形な供試体への適用が難しい。そこで本研究では、表面波を使った花崗岩の音響異方性評価を試みた。具体的には、円柱状の花崗岩供試体端面に設置した超音波探触子で、供試体直径方向に伝播する表面波を励起させる。この方法により、送信方向を一定の角度で段階的に変化させたときの表面波振幅や速度、周波数の変化を見ることで、音響異方性の程度を調べた。その結果、マイクロクラックによる見かけの剛性変化に起因すると考えられる音響異方性が、表面波を計測することによって検出できることが示された。

This study evaluates the acoustic anisotropy of granite using surface waves. It is well-known that granite shows acoustic anisotropy due to preferentially oriented microcracks. Therefore it may be possible to gain information on the microcracks from the measurement of the acoustic anisotropy. In the conventional rock core elastic wave test, acoustic anisotropy has been evaluated by the ultrasonic transmission test. However, it is difficult to apply this method to field measurement and irregularly-shaped specimens. Therefore, in this study, we attempted to evaluate the acoustic anisotropy of granite using surface waves. By this method, the acoustic anisotropy was evaluated based on the changes in the surface wave amplitude, velocity, and frequency when the transmission direction was varied stepwise at a constant angle. As a result, the proposed surface wave technique evaluated acoustic anisotropy successfully. Furthermore, it was found that the acoustic anisotropy emerges because the microcracks change the apparent rigidity of the granite specimen.