試驗儀器介紹

本研究使用之孔內震波量測系統，屬於懸垂式P-S 波量測系統，

為 1980 年代中期日本 OYO 公司所研發。其主要可分為三個部份，

分別為(1)含有震源及受波器之探測管(2)控制震源、增強及儲存訊號 之監測裝置(3)絞盤(如圖 3-1、圖 3-2、圖 3-3 所示)。各部份儀器說明 如下：

(a)

(b)

圖3-1 受波器與震源(摘自林忠義，1999)

圖3-2 控制及監測裝置(摘自林忠義，1999)

圖3-3 絞盤(摘自林忠義，1999)

3.1.1.1 探測管(Suspension P-S Logging Probe)

懸垂式P-S 波量測系統所用探測管是結合震源、濾波管和兩組受 波器所組成的一體化構造，其可利用水當介質直接懸吊於孔內量測P 波和S 波速度，而不需將探測管緊靠於孔壁。

受波器是一種三向度受波器(如圖 3-4 所示)，其構造為兩個可接 收水平振動之電磁式感應器及一個可接收垂直振動之電磁式感應 器。自然頻率為 28Hz，線圈電阻為 570Ω，頻率特性為 200Hz 到 5kHz(-3dB) ， 其 尺 寸 為 直 徑 54mm ， 兩 個 受 波 器 連 結 時 長 度 為 3000mm，重量為 9.2kg(OYO，1994)。兩組受波器間距 1 公尺，可同 時量測P 波和 S 波的傳遞時間，又此種懸吊式受波器的構造幾乎和水 的密度相等，因此即使在水中亦可有效量測S 波。

震源採用間接振動型式產生，如圖3-5 所示，它的原理是利用水 平螺線線圈及擊槌在孔內液體中產生一壓力波(pressure wave)，經過 孔壁轉換成實體波(P 和 S)放射狀的傳播到岩體。當此實體波傳遞到 每一個感應器所相對應之孔壁時，在孔內液體中先轉換成壓力波 (pressure wave)，再透過受波器接收訊號。依據試驗條件此種螺線管 震源所產生的頻率介於500~5000Hz 之間。

圖 3-4 受波器(Geophone)示意圖(Ogura，1988)

圖3-5 震源原理示意圖(Ogura，1988)

3.1.1.2 控制監測裝置(Suspension PS Log 170)

本研究所用之控制監測裝置是 OYO 公司製造的 Suspension PS Log 170，其主要特色如下(OYO，1994)：

1. 尺寸小、重量輕，且包含量測控制、CRT、列印、資料儲存 等部份。取樣範圍從2～200µsec，可控制較高的準確量測能 力。此外，在不同的取樣速率下可保持個別量取P 波和 S 波。

2. 接收的頻率帶從 5Hz~20kHz，可配合不同試驗條件調整。

3. 量測控制模式有手動、半自動及自動三種，在手動模式下除 了內部的震源外，亦可利用重鎚來產生外部訊號。

4. 為使其在較好的雜訊比下獲得資料，其疊加功能最多可 9 次。

5. 半自動與自動模式下可自動控制絞盤上升和下降，減少人為 操作誤差。

6. 量測波形資料可同時顯示於螢幕上及列印在感光紙上，並將 資料儲存在3.5-inch 磁片上方便日後進行電腦程式分析。

3.1.1.3 絞盤(Winch)

本研究使用之絞盤是含有4 蕊導線的鋼索其長度為 350m，最大 上升速率每分鐘20m，且最大荷重為 80kg，其主要特色如下：

1. 利用滑動環來處理 8 個電極。

2. 結合電子的傳遞裝置，且用螺旋狀的路徑使其鋼索有系統的 上升。