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報告書

東濃地域に設置された電磁ACROSSの研究開発の概要

中島 崇裕; 國友 孝洋; 熊澤 峰夫*; 長尾 大道*

JAEA-Research 2010-014, 66 Pages, 2010/07

JAEA-Research-2010-014.pdf:3.11MB

結晶質岩工学技術開発グループで行っている工学技術に関する研究として、「研究坑道の施工対策技術の開発」においては、研究坑道周辺の地質環境の時間的変化を把握することや、「安全性を確保する技術」においてはコンクリートライニングの健全性を評価できる技術が必要であると考えられる。これらとは独立に、地震研究をその目的とした陸域地下構造フロンティア研究プロジェクトの一環として研究開発されたACROSS(Accurately Controlled Routinely Operated Signal Systemの頭文字をとったもの)は、そこで培われた技術(信号の送受信技術並びにデータの解析技術)は非常に汎用性に富むものである。そこで超深地層研究所計画における工学技術の一環として、坑道掘削による坑道周辺の地質環境の時間的変化や研究坑道の健全性の監視技術として利用可能かどうかについて2007年度から3年間を目途に検討を進めている。これまでに瑞浪超深地層研究所周辺の新規観測点の設置と、データ収集・解析が継続中である。本報告書は、常時観測システムであるACROSSのうち、電磁波を用いた研究開発において得られた成果のうち、主として技術的な要件をまとめたものである。

論文

EM-ACROSS system and corresponding tensor transfer functions in diffusion field region

中島 崇裕; 國友 孝洋; 長尾 大道*; 熊澤 峰夫; 茂田 直孝

Handbook of Geophysical Exploration; Seismic Exploration, Vol.40, p.177 - 191, 2010/03

地下の電磁気的状態をモニタリングするための人工ソースを用いた探査手法を開発し、電磁アクロスと名づけた。この手法では使用する周波数帯に関係なく応用ができる。東濃地域に2方向の接地ダイポールにより送信するシステムを設置し、500Hz以下の拡散場領域での探査が行えるようになった。試験観測として、950m離れた受信点で観測をし、精密なテンソル伝達関数を取得することができた。この試験観測を1か月以上続け、降雨に対応した変動も見られた。

論文

Stacking strategy for acquisition of an ACROSS transfer function

長尾 大道*; 中島 崇裕; 熊澤 峰夫; 國友 孝洋

Handbook of Geophysical Exploration; Seismic Exploration, Vol.40, p.213 - 227, 2010/03

Development of a powerful staking technique is important in the active monitoring in order to enhance effectively the signal-to-noise ratio(SNR) by utilizing not only quiet nighttime data but also noisy daytime data. Here we propose a staking technique for data obtained by the Accurately Controlled Routinely Operated Signal System(ACROSS) with a reasonable method for noise level evaluation. An essential point is that the SNR would enhance by a data stacking in reciprocal proportion to the square root of the time period of observation. We show an application of this stacking method to real seismic and electromagnetic data and obtained at our observation test site of ACROSS.

報告書

Development of ACROSS (Accurately Controlled, Routinely Operated, Signal System) to realize constant monitoring the invisible Earth's interiors by means of stationary coherent elastic and electromagnetic waves

熊澤 峰夫; 國友 孝洋; 中島 崇裕; 鶴我 佳代子*; 羽佐田 葉子*; 長尾 大道*; 松本 裕史*; 笠原 順三*; 藤井 直之; 茂田 直孝

JAEA-Research 2007-033, 155 Pages, 2007/03

JAEA-Research-2007-033.pdf:11.04MB

本件は、アクロス(Accurately Controlled, Routinely Operated, Signal System)と呼ばれる新しい地下探査技術の開発に関する成果報告書である。アクロス研究は、1996年6月から2006年3月まで、陸域地下構造フロンティア研究プロジェクトとして、東濃地科学センターが主体となって行ってきた。アクロスは、地下の構造と物理的な状態とを探査あるいは監視するために考案された理論体系に基づいて、それを実現するためのさまざまな要素技術を一つの技術体系として統合したものである。本報告書では、東濃鉱山のテストサイトで行われたさまざまな研究を中心に紹介する。また、10年間に及ぶ開発成果を応用して、幌延深地層研究センターで地下の時間変化を捉えようとする「遠隔監視システムの開発」や静岡県における東海地震の想定震源域の常時監視研究などが進められている。アクロスの技術としての熟成は、日進月歩で進んでおり、地下の研究に加えて、建造物などのヘルスモニタリングへの適用なども開始されてきている。

論文

電磁アクロス長距離送受信実証実験

中島 崇裕; 長尾 大道*; 佐柳 敬造*; 野田 洋一*; 長尾 年恭*; 熊澤 峰夫; 羽佐田 葉子*

東海大学海洋研究所研究報告, (28), p.21 - 28, 2007/03

中部地域において、電磁アクロスの信号が数十kmの遠方でも観測できるかを確かめるために、試験観測を行った。遠方まで届くと予想される周波数帯域を選び、精密同期,常時送信をすることにより、伝播してきた信号を確認することができた。この信号レベルは、通常はノイズに埋もれている大きさしかないので、他の観測を妨害しない。今回は、送信電流ダイポール軸の方向により受信信号の振幅の違いが確認された。この原因は地下構造の異方性によると考えられるので、今回の結果だけでなく、近傍の観測と照らし合わせながら、明らかにしていく必要がある。この異方性の変動は地下応力の変動と対応することが予想される。本試験では、狭い周波数帯での信号のみを扱ったが、周波数によって電磁波伝播の影響する範囲が異なるので、その周波数依存性も地下の情報として重要である。

論文

海底ケーブルを用いた地殻電気伝導度変化検出の可能性について

中島 崇裕; 熊澤 峰夫; 長尾 大道*

Conductivity Anomaly研究会2006年論文集, p.119 - 120, 2006/03

東海地震想定断層面の縁にあたる豊橋沖の海底ケーブルを科学的に利用することが検討されている。本研究では、地震発生と関係が深いとされている地中の水の存在を調べるのに有効な、電磁波を用いた探査法の一つとして、この海底ケーブルの給電線を電磁波送信源とし、その電磁波を使った地殻電気伝導度探査の可能性について検討した。励起される電磁波強度は、地下を水平成層構造と近似したもので求め、基本となる地下構造や、電磁場ノイズレベルをこれまでに報告された数値を用いた。この見積もりによって、海底ケーブルの給電線を用いて、地下からの信号を捕らえやすい0.01から1Hzの周波数範囲の間で、10km程度までの探査に使える可能性が確認された。

論文

Source-Receiver Distance Dependence of the EM-ACROSS Signals

長尾 大道; 中島 崇裕; 國友 孝洋; 熊澤 峰夫; 長尾 年恭*; 佐柳 敬造*; 野田 洋一*; 原田 誠*

Proceedings of 2nd International Workshop Active Geophysical Monitoring of the Earth Lithosphere (AMSEG 2005), p.18 - 22, 2005/09

東濃で行なっている電磁アクロス送受信テストで、30日間程度のスタッキング処理により、東濃鉱山送信点から40km離れた地磁気観測点においてアクロス信号が検出された。また、土岐花崗岩体の平均的な比抵抗は100$$Omega$$m程度と推定することができた。

論文

第1回「地殻の能動監視に関する国際ワークショップ」開催報告

鶴我 佳代子; 小川 克郎*; 長尾 大道; 羽佐田 葉子; 藤井 直之*; 笠原 順三; 熊澤 峰夫

地学雑誌, 114(4), p.659 - 664, 2005/04

第1回「地殻の能動監視に関する国際ワークショップ」(IWAM04)を、2004年6月30日$$sim$$7月2日、瑞浪市総合文化センターにおいて開催した。IWAM04は、IASPEIに新設されたTGAM(代表:熊澤峰夫・名大名誉教授)および国内のJCEAM(代表:東原紘道・東大名誉教授)が主催し、名古屋大学および東京大学地震研究所が共催した。本研究助成報告では、地球の能動監視研究の必要性や背景および国際ワークショップ開催の経緯を述べ、ワークショップの概要や今後の研究展望について報告する。

論文

Development of EM-ACROSS and observed transfer function using this system

中島 崇裕; 國友 孝洋; 長尾 大道; 熊澤 峰夫; 茂田 直孝

2004 Fall Meeting Program and Abstract, S33B-1096, 0 Pages, 2004/00

電磁波によって地下を見る方法としての電磁アクロスを東濃地科学センターにて開発してきた。この装置を用い、数百Hz以下の周波数帯における送受信試験を1年間以上に亘り連続試験観測を行った。平均値からは、地下構造に関する情報を含む伝達関数がよい精度で求められ、地下物性の見積もりにおいてもすでに報告されている数値と相補的な値が得られた。また1ヶ月間の観測結果からは、降雨に相関した変動が見られた。

論文

電磁アクロス概論

中島 崇裕; 熊澤 峰夫; 茂田 直孝; 國友 孝洋; 長尾 大道; 松本 裕史*

月刊地球号外 総特集; 地球内部のアクティブ・モニタリング : 4D地球内部診断を目指して, (47), 174 Pages, 2004/00

電磁波によって地下を見る方法としての電磁アクロスを紹介する。電磁波には弾性波の場合と異なった固有の特徴がある。電磁アクロスでの探査の流れと東濃地科学センターで行っている開発との関係を示し,最後に地殻内部の探査可能性について言及する。

論文

拡散を考えるような電磁場の場合の電磁アクロスの試験観測

中島 崇裕; 國友 孝洋; 長尾 大道; 熊澤 峰夫; 茂田 直孝

月刊地球号外 総特集; 地球内部のアクティブ・モニタリング : 4D地球内部診断を目指して, (47), p.179 - 184, 2004/00

数百Hz以下の周波数帯における電磁アクロスの観測体制の紹介と、その試験観測結果を報告する。試験観測では、地下構造に関する情報を含む伝達関数がよい精度で求められた。また1ヶ月間の観測結果からは,降雨に相関した変動が見られた。

論文

Long-Term Operation of EM-ACROSS and Derived Transfer Function in the Diffusion Field Region

中島 崇裕; 國友 孝洋; 長尾 大道; 熊澤 峰夫; 茂田 直孝

International Workshop on Active Monitoring 2004, p.148 - 151, 2004/00

数百Hz以下の周波数帯における電磁アクロスを1年間以上に亘り連続試験観測を行ったのでその試験観測結果を報告する。試験観測では、地下構造に関する情報を含む伝達関数がよい精度で求められた。また1ヶ月間の観測結果からは、降雨に相関した変動が見られた。

論文

Overview of EM-ACROSS and its development

中島 崇裕; 熊澤 峰夫; 茂田 直孝; 國友 孝洋; 長尾 大道; 松本 裕史*

International Workshop on Active Monitoring 2004, p.100 - 103, 2004/00

電磁波によって地下を見る方法としての電磁アクロスを紹介する。弾性波の場合と異なり、電磁波には周波数によって拡散的に振る舞ったり波動的に振る舞うという特徴がある。電磁アクロスでの探査の流れと現在東濃地科学センターで行っている開発との関係を示し、最後に地殻内部の探査可能性について言及する。

口頭

電磁波伝播テンソル伝達関数による地殻電気伝導度モニタリングの試み

中島 崇裕; 國友 孝洋; 長尾 大道; 熊澤 峰夫

no journal, , 

本研究は、地下構造の精密な探査と、その状態のモニタリングのためにアクロス(ACROSS: Accurately Controlled Routinely Operated Signal System)を開発にかかわる。本報告では、電極軸方向の異なる2組の電極ペアによる送信を行い、受信点での3成分電磁場観測により、伝達関数を、不均質性あるいは異方性の情報を反映するテンソルとして求める観測システムについて述べる。また、それを用いて、送信点から8km以内の観測点で得られたテンソル伝達関数とその時間変動について報告する。

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