【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は陸上の反射法弾性波探査や屈折法弾性波探査等のように人工地震波を利用する物理探査で使用する人工震源装置に関する。

［従来の技術およびその問題点］ 従来技術の説明に入る前に、人工地震波を用いる物理探査の概念を第3A図、第3B図を参照しながら説明する。
人工震源（ここでは、後に説明するような本考案による人工震源装置となつている）が発生させた人工地震波は地表に設置された複数個の地震計によつて検知され、記録器で磁気テープ等に記載される。

地震計で検知される地震波には、主として、地表を直接伝幡してくる直接波と、地下のより伝幡速度の速い伝幡してくる屈折波と、地下の地層境界等の反射面から反射してくる反射波がある。 第3A図はこれらの波が伝幡してくる状態を示しており、第3B図は縦軸に時間、横軸に人工震源からの距離をとり、地震計で観測された地震波をプロツトしたグラフである。

屈折法弾性波探査はこれら種々の波のうち屈折波に着目し、震源からの距離による到達時間の変化から地下の地震波伝幡速度の構造を調べるものである。 また、反射法弾性波探査は第3B図に示すような記録を人工震源の位置を変えがら多数収録し、計測機による特殊処理により反射波のみをとり出し、それらを並べて表示し、一種の地下断面図に相当する図を作るものである。

このような探査のための人工震源としては、従来、爆薬が使用されてきた。 しかしながら、爆薬は取り扱いがむずかしく、危険であり、また、地表に爆薬を納める孔を穿なければならず、使用できる地域が限られる上に実作業の能率も悪く、コスト高である。

この問題を解決すべく、爆薬に代つて重錘を落下させて人工的に地震波を発生させる提案がなされた。 しかしながら、単純な重錘落下ではエネルギを高めるためにはクレーン車や大重量の重錘が必要になり、装置が大がかりなものとなると共に作業能率もかえつて悪くなることもあつた。

［考案の目的］ 本考案は、このような問題を解決すべく、コンパクト、小型で移動容易でありかつ比較的大きなエネルギを発生し、しかもこのエネルギの量を限られた範囲で変えることのできる人工震源装置を提供することを目的とする。

［考案の構成］ この目的のために、本考案は地表に押し付けられるようになつているベースプレートと、このベースプレートと、このベースプレート上に設置されたシリンダ装置と、このシリンダ装置に加圧作動流体を供給する液圧制御回路とを包含し、前記シリンダ装置が前記ベースプレートに連結した底端および開口した頂端を有しかつ該底端と頂端との間の位置の内壁面に環状ランドを有するシリンダと、このシリンダ上にその開口頂端に連通するように装着した密閉ガス室と、シリンダ内に摺動自在に装着してあり、前記ガス室内のガスを圧縮する最上端位置と前記ベースプレートに係合する最下端位置の間で移動できるピストンとを包含し、前記ピストンは、シリンダの内壁面と摺動自在に係合する上端部および下端部と、
それら上端部と下端部の間にあって前記環状ランドに摺動自在に係合する中間部とを有していて、ピストンとシリンダとの間の、前記上端部と環状ランドとの間の位置に作動室を形成しており、前記液圧制御回路が最初に前記シリンダの前記作動室に加圧作動流体を供給して前記ピストンを前記最上端位置まで上昇させ、次いでピストンに加わっている加圧作動流体の圧力を解放してこのピストンを圧縮されていたガスの膨張作用の下に加速しながら下降させ、最終的にベースプレートに衝突させてそれに衝撃を与えることができ、さらに、このピストン上昇・下降過程を反復させることができることを特徴とする人工震源装置を提供する。

［考案の作用］ ピストンが最上端位置に移動したとき、ガス室内のガス、たとえば窒素ガスが圧縮され、エネルギが貯えられる。 次に、ピストンが解放されて下降を開始すると、圧縮されていたガスの膨張作用の下にピストンは加速されながら下降し、最終的にベースプレートに衝突する。 したがつて、ベースプレートが押し付けられている地表に人工地震波が発生する。

［考案の実施例］ 以下、添付図面を参照しながら本考案の実施例を説明する。

第1A図、第1B図を参照して、ここに示す人工地震装置はベースプレート10と、このベースプレート10から垂直方向上方に延びるシリンダ装置12とを包含する。 シリンダ装置12は緩衝用ゴム板14を介してベースプレート10の上面に底端を固定されたシリンダ16を包含する。 図示実施例では、このシリンダ16の底端はベースプレート10の上面に対して開いている。 シリンダ16内にはピストン18
が摺動自在に装着してある。 このピストン18は重錘として作用する。 ピストン18の、シリンダの内壁面と摺動自在に係合する上端部および下端部には漏洩防止用パツキン20と作動を滑らかにするウエアリング22が装着してある。 シリンダ16の中間内壁面には環状のランド24が設けてある。 ランド24は、ピストン18の、前記上端部と下端部との間の中間部に摺動自在に係合し、シリンダ内部を上方作動室26と下方作動室28とに分けている。

シリンダ16の頂端16Aも開口しており、そこに密閉ガス容器30が密封装置してあり、このガス容器30はガス充填口32を通してガスを充填し、その内部のガス室34においてガス、たとえば、窒素ガスが圧縮され得るようになつている。 ガス充填圧力は、液圧回路、装置の設定圧による制限範囲内で任意に決めることができ、また必要に応じ、ガス充填口32からガスを圧入、又は放出することで、ガス室内圧力を変えることができ、その場合、打撃力を変えることができる。 ガス室34の底端はシリンダ16
の内部とその開口頂端16Aを通じて連絡しており、したがつて、ピストン18が第1A図に示すように最上端位置にあるとき、ガス室34内でガスが圧縮される。 なお、シリンダ16の開口頂端16Aにピストン位置検知センサ36が設けてあると、オペレータがピストン最上端位置を知ることができ、望ましい。

シリンダ16は一対の間隔を置いた側板38間に第1A図、
第1B図に40で示すような適当な留め具によつて固定されている。 各側板38には液圧シリンダ42が枢着してあり、
この液圧シリンダ42の反対端は、たとえば、第２図に示すように自走式車輌44の後部に枢着されている。 この場合、側板38は車輌44の後部に同様に枢着された平行リンク46にも枢着されていて平行四辺形リンク機構を構成している。 したがつて、液圧シリンダ42が伸縮したときに、人工震源装置が車輌44の後部に相対的に揺動できる。 車輌に搭載した場合、人工震源装置をどこにでも容易に移動させることができ、装置の使用範囲が大幅に広がることになる。 しかしながら、本考案はこのように自走式車輌に搭載することに限定されるものではなく、もつと広い範囲の用途に応用できることは了解されたい。

図示実施例の人工震源装置はさらに液圧制御回路50を包含し、この液圧制御回路50は作動流体源52に接続したポンプ54を包含し、このポンプ54の吐出側はシーケンス弁56に接続してある。 シーケンス弁56は管路59を通して液圧シリンダ42に接続しており、ポンプ54が作動したときに最初に加圧作動流体を液圧シリンダ42に供給し、それらを伸張方向に作動させ、シリンダ装置12、したがつて、ベースプレート10を地表に対して押し付ける。 液圧シリンダ42の種類によつては、第２図に示すように、車輌44の後輪44Aを持ち上げるまで人工震源装置を地表に向つて移動させることができる。 この場合、車輌の重量がベースプレート10に加わり、より一層強い地表との係合圧力を得ることができる。 なお、液圧シリンダ42は伸縮方向、即ち伸張方向と収縮方向とへ作動し得るものであるが、第1A図においては、この液圧シリンダ42を収縮方向へ作動させるための液圧回路の図示は省略してある。

液圧シリンダ42が伸びきると、その背圧によつてシーケンス弁56が切り換わり、加圧作動流体は逆止弁58を備えた管路60に流れる。 この管路60は分岐しており、一方の分岐管路62は逆止弁64を通してシリンダ16の上方作動室26に通じる入口ポートＣに接続し、他方の分岐管路66
は電磁弁68に接続している。 この電磁弁68は震源制御器
70に接続しており、この震源制御器70からの駆動電圧で作動させられるようになつている。 電磁弁68はロジツク弁72の入口ポートＡ′にも接続しており、このロジツク弁72は分岐管路62の逆止弁64の下流側に接続するポートＡとシリンダ16の下方作動室28の入口ポートＤに接続するポートＢとを有する。

こうして、ポンプ54から管路60に流れた加圧作動流体は分岐管路62,66に流れ、分岐管路62に流れた加圧作動流体はシリンダ16の上方作動室26に流入してピストンすなわち重錘18をその最上端位置まで上昇させ、ガス室34
内のガスを圧縮する。 一方、分岐管路66に流れた加圧作動流体は電磁弁68を通つてロジツク弁72の入口ポートＡ′に流れ、このロジツク弁72のピストン72Aを上昇させ、ポートA,Bを閉鎖する。

次に、外部から打撃指令が震源制御器70に与えられ、
震源制御器70は電磁弁68に駆動電圧を与え、電磁弁68を切り換える。 その結果、ロジツク弁72の入口ポートＡ′
に加えられていた圧力が除かれ、ロジツク弁72のピストン72Aが下降してポートA,Bを開放する。 すると、シリンダ16の上方作動室26に加えられていた圧力がポートA,B
を通して同じシリンダ16の下方作動室28に加えられる。
したがつて、ピストン18を上昇位置に保持していた圧力がなくなると同時にピストン18に下降方向に圧力が加えられ、ピストン18はガス室34内で圧縮されていたガスの緊張作用の下に加速されながら落下し、ベースプレート
10に衝突する。 このとき、ベースプレート10上に設置してある衝撃検知センサ74がこれを検知し、衝撃振動電圧を出力し、これは震源制御器70に送られ、震源制御器70
はこの出力信号を外部装置で扱いやすいパルス電圧に整形し、出力する。 外部装置、たとえば、第3A図に示す記録器では、このパルス電圧の出力時刻を人工地震の発生時刻として記録開始等の目的に使用する。

或る設定時間後、電磁弁68は元の状態に切り換えられる。 したがつて、上述のような加圧作動流体がシリンダ
16の上部作動室26に再び加えられ、人工地震発生サイクルを繰り返すことができる。

なお、電磁弁68内での作動流体の漏洩を補うために管路60にアキユムレータ76を接続すると好ましい。

［考案の効果］ 以上に明らかなように、本考案の人工震源装置はコンパクトで小型にすることができ、爆薬のような危険性はないし、クレーン車のような大がかりな構造を必要とせず、移動が容易である。 また、液圧回路、装置の設定圧によるめ制限範囲内でガス室で圧縮されるガスの圧力を変えることができ、この場合には重錘による打撃力を変えることもできる。 また、ピストンすなわち重錘を加速するため、その落下距離が短くてよい。 また、液圧装置によつて重錘を最上端位置まで上昇させるのに要する時間を極めて短いため、一連の打撃サイクルを速め、作業能率を向上させることができる。 さらに、打撃状態が常にほぼ同一であるため、発生する人工地震波は安定しており、再現性に優れる。

【図面の簡単な説明】

第1A図は本考案による人工震源装置の構造、配置を示す概略図である。 第1B図は第1A図に示す人工震源装置の概略側面図である。 第２図は第1A図、第1B図に示す人工震源装置を自走式車輌に搭載した例を示す図である。 第3A図は地震波の物理探査の概念を説明する図である。 第3B図は第3A図に示す配置で得た地震波の記録を示すグラフである。 図面において、10……ベースプレート、12……シリンダ装置、16……シリンダ、18……ピストン、34……ガス室、38……側板、42……液圧シリンダ、50……液圧制御回路、54……作動流体源、56……シーケンス弁、68……
電磁弁、70……震源制御器、72……ロジツク弁。