JP2000017990A - 地中推進工法における探査表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ドリルヘッド５の付近における地中埋設物１
４の３次元配置を、直感的に容易に把握すること。 【解決手段】 ドリルヘッド５の先端部９の傾斜面１０
に臨んでアンテナ１６を内蔵し、このアンテナ１６から
土壌中に電磁波を放射し、反射波を受信して地中埋設物
をレーダ式探査する。液晶または陰極線管などの目視表
示手段６３の単一の表示画面３０に、推進体２の移動距
離ｘに対応して、ドリルヘッド５の軸線まわりの角度θ
と反射時間ｔとを座標（θ，ｔ）とする第１画像を表示
させる。また、前記角度θに対応して、移動距離ｘと反
射時間ｔとを座標（ｘ，ｔ）とする第２画像を表示させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、いわゆる地中推進
工法を用いて地中にたとえば各種管路を敷設する際に、
既に存在する地中埋設物の破損を予防して、その地中埋
設物を検出してその埋設物に関連するデータを表示する
地中推進工法における探査表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、大口径シールド掘進機におい
て、切羽前方およびシールド掘進機の外側方における土
質および埋設物に関する情報をレーダ式探査によって得
るために、切羽前方のための送受信アンテナを備えるレ
ーダ式探査装置と、シールド掘進機外側方のための送受
信アンテナを備えるレーダ式探査装置とをそれぞれ備え
る。

【０００３】この先行技術では、シールド掘進機の前方
および外側方の状況が相互に関連付けられていないの
で、３次元的な土壌中の状況をリアルタイムに直感的に
把握することが困難である。これらの前方および外側方
の各状況のデータを、液晶または陰極線管などの単一の
表示画面に表示しようとしても、従来では、そのような
表示画面の画素数が比較的少なく、これによって正確な
画像を表示することができない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、地中
埋設物に関する情報を、直感的にリアルタイムに３次元
的に把握することが容易である地中推進工法における探
査表示装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、土壌中を推進
する推進体のドリルヘッドに、電磁波を発生し反射波を
受信する送信および受信アンテナを設け、推進体を、ド
リルヘッドよりも推進方向上流側で軸線方向に押込むと
ともに、少なくともドリルヘッドを軸線まわりに角変位
する推進駆動手段と、送信および受信アンテナに送信信
号を与えて駆動するとともに、反射波の受信信号を演算
処理して地中埋設物の反射時間を求める手段と、ドリル
ヘッドの軸線まわりの角度位置を検出する角度検出手段
と、推進体が推進して移動した移動距離を検出する移動
距離検出手段と、表示画面を有する目視表示手段と、出
力回路であって、目視表示手段の単一の表示画面に、演
算処理手段と角度検出手段との出力に応答して、前記角
度θと埋設物の反射時間ｔとを座標（θ，ｔ）とする移
動距離ｘに対応する第１画像データを生成して第１画像
を表示させるとともに、演算処理手段と移動距離検出手
段との出力に応答して、移動距離ｘと反射時間ｔとを座
標（ｘ，ｔ）とする前記角度θに対応する第２画像デー
タを生成して第２画像を表示させる出力回路とを含むこ
とを特徴とする地中推進工法における探査表示装置であ
る。

【０００６】本発明に従えば、推進体のドリルヘッドな
どの先端部には、送信および受信アンテナが設けられ
る。送信および受信アンテナは、送信アンテナと受信ア
ンテナとが個別的に構成されていてもよく、または単一
のアンテナが送信および受信のためにスイッチング手段
によって切換えて接続される構成であってもよい。本件
明細書中において、「送信および受信アンテナ」、また
は「送信アンテナおよび受信アンテナ」というのは、２
つの個別的なアンテナが用いられる構成だけでなく、こ
のような単一のアンテナがスイッチング手段によって切
換えられて送信および受信の各機能を達成する構成をも
含む概念であると解釈されなければならない。

【０００７】送信アンテナからは、地中で電磁波が発生
される。受信アンテナに、土壌中の地中埋設物による反
射波が受信されることによって、推進体の先端部の近傍
に存在する地中埋設物を検出することができる。

【０００８】地中埋設物は、地中に埋設されたガスおよ
び水などを輸送する管路であり、またはその他の地中構
造物などである。

【０００９】本発明に従えば、地表面からの深度が大き
くても、推進体の先端部が、地中埋設物の近傍に近付い
たとき、その地中埋設物の存在を容易に検出することが
できる。また地中構造物などの地中埋設物の存在位置を
知ることができる。したがってその地中埋設物を避け
て、推進体を地中に推進し、これによって地中埋設物で
ある地中構造物に推進体が衝突し、または接触してその
地中埋設物が破損することを防ぐことができる。

【００１０】特に本発明に従えば、液晶または陰極線管
などの目視表示手段の表示画面に、移動距離毎の座標
（θ，ｔ）の第１画像３４と、ドリルヘッドの軸線まわ
りの角度θ毎の座標（ｘ，ｔ）の第２画像３５とを同時
に表示するようにしたので、推進体のドリルヘッドの前
方および側方に存在する埋設物の状況をリアルタイムで
３次元的に直感的に容易に把握することができる。

【００１１】また本発明は、土壌中を推進する推進体の
ドリルヘッドに、電磁波を発生する送信アンテナを設
け、推進体を、ドリルヘッドよりも推進方向上流側で軸
線方向に押込むとともに、少なくともドリルヘッドを軸
線まわりに角変位する推進駆動手段と、送信アンテナに
送信信号を与えて駆動する手段と、電磁波の反射波を受
信する受信アンテナと、受信アンテナからの受信信号を
演算処理して地中埋設物の反射時間を求める手段と、ド
リルヘッドの軸線まわりの角度位置を検出する角度検出
手段と、推進体が推進して移動した移動距離を検出する
移動距離検出手段と、表示画面を有する目視表示手段
と、出力回路であって、目視表示手段の単一の表示画面
に、演算処理手段と角度検出手段との出力に応答して、
前記角度θと埋設物の反射時間ｔとを座標（θ，ｔ）と
する移動距離ｘに対応する第１画像データを生成して第
１画像を表示させるとともに、演算処理手段と移動距離
検出手段との出力に応答して、移動距離ｘと反射時間ｔ
とを座標（ｘ，ｔ）とする前記角度θに対応する第２画
像データを生成して第２画像を表示させる出力回路とを
含むことを特徴とする地中推進工法における探査表示装
置である。

【００１２】本発明に従えば、地中にある推進体の先端
部に送信アンテナが設けられ、この送信アンテナから電
磁波を発生する。地上では、受信アンテナによって、送
信アンテナから土壌を介する電磁波を受信する。送信ア
ンテナから受信アンテナまでの電磁波の経路の途中に地
中埋設物が存在すると、受信アンテナで受信される電磁
波の強度が変化し、これによって地中埋設物を容易に検
出することができる。これに対して、地上から送信アン
テナによって電磁波を土壌に向けて放射し、この送信ア
ンテナから放射された電磁波が、土壌および地中埋設物
によって反射され、地上に設けられた受信アンテナによ
って受信されて、地中埋設物を探査する構成では、大き
い深度内の地中埋設物を検出するためには、地上の送信
アンテナ５から大電力の電磁波を発生しなければなら
ず、したがって地上での電波障害を生じるおそれがあ
る。本発明は、この問題を解決する。

【００１３】特に本発明に従えば、前述と同様に、目視
表示手段の単一の表示画面に、移動距離毎の座標（θ，
ｔ）の第１画像と、前記角度毎の座標（ｘ，ｔ）の第２
画像とを表示するようにしたので、ドリルヘッドの前方
および側方の埋設物の状況をリアルタイムで３次元的に
直感的に容易に把握することができる。

【００１４】また本発明は、第１画像は、ドリルヘッド
の軸線を中心とし、その中心からの半径方向の長さを反
射時間に対応して反射波の分布を表すことを特徴とす
る。

【００１５】本発明に従えば、第１画像は、少なくとも
送信アンテナが設けられたドリルヘッドの軸線を中心と
する仮想円５０上に、その半径が反射時間に対応して反
射波が表示される。これによってドリルヘッドの軸線ま
わりの埋設物の有無およびドリルヘッドと埋設物との間
の距離を容易に知ることができる。

【００１６】また本発明は、第２画像の移動距離ｘの最
終の値は、第１画像が表示される移動距離に対応するこ
とを特徴とする。

【００１７】本発明に従えば、移動距離ｘと反射時間ｔ
とによって構成される座標（ｘ，ｔ）を表す第２画像に
おける移動距離ｘの最終の値、すなわちたとえば推進中
における現在の値に対応して、座標（θ，ｔ）の第１画
像が表示される。こうしてドリルヘッドの付近における
３次元の状況を容易に把握することができるようにな
る。

【００１８】また本発明は、前記角度θのうち、１また
は複数の角度θを選択する角度選択手段を含み、出力回
路は、角度選択手段の出力に応答して、選択された角度
θに対応する第２画像だけを、目視表示手段によって表
示させることを特徴とする。

【００１９】本発明に従えば、目視表示手段の表示画面
に表示される複数の第２画像のうち、埋設物に関連する
データが表示されないときなどでは、そのような不要な
第２画像を表示しないように、角度選択手段を操作す
る。これによってドリルヘッドの付近における土壌中の
埋設物の把握を、容易に行うことができる。

【００２０】また本発明は、第１および第２画像を選択
する画像選択手段を含み、出力回路は、画像選択手段の
出力に応答して、選択された第１画像または第２画像の
いずれか一方のみを、目視表示手段によって表示させる
ことを特徴とする。

【００２１】本発明に従えば、目視表示手段の単一の表
示画面に、第１および第２画像の両者を表示するように
してもよいけれども、いずれか一方だけを、画像選択手
段によって選択して表示するようにしてもよい。画像選
択手段によって第１または第２画像のいずれか一方のみ
を表示することによって、観察者の不要なデータが表示
画面に表示されないので、埋設物の観察が容易になる。

【００２２】また本発明は、移動距離ｘと反射時間ｔと
で構成されるｘ−ｔ平面上において、出力回路が生成し
た第２画像データの信号強度を、特定の移動距離ｘにお
ける反射時間ｔ毎に、電磁波の土壌中における予め設定
された複数の伝搬速度ｖｉに対応する各傾きに沿って加
算する信号強度加算手段と、信号強度加算手段で生成さ
れた各伝搬速度ｖｉ毎の加算反射信号強度の収斂度から
土壌中の伝搬速度ｖｐを特定し、その伝搬速度ｖｐを用
いて埋設物までの距離を算出する距離算出手段と、距離
算出手段で算出された距離が所定値以下であるかどうか
を判断し、算出距離が前記所定値以下であるとき、推進
駆動手段による推進体の移動の停止を指示する推進停止
手段とを含むことを特徴とする。

【００２３】本発明に従えば、反射信号強度をたとえば
輝度表示して得られる２次元画像データにおける極大
値、極小値等の特徴点は、埋設物がドリルヘッドの進行
方向前方に位置している場合は前記ｘ−ｔ平面上で直線
上に配列し、埋設物がドリルヘッドの進行方向から外れ
て斜め方向に位置する場合は地表面からの探査画像と同
様に双曲線上に配列するので、前記反射信号強度の特徴
点が直線上に配列している場合に、その配列方向の前記
ｘ−ｔ平面上での傾き（Δｘ／Δｔ）が電磁波の土壌中
の伝搬速度ｖ、あるいは前記反射時間ｔがドリルヘッド
と埋設物との往復時間の場合は伝搬速度ｖの二分の一の
値に相当し、信号強度加算工程を、所定の移動距離ｘの
各反射時間ｔ毎に前記配列方向に所定距離分実行するこ
とで、予め設定した伝搬速度ｖｉのうち、前記加算反射
信号強度の収斂度の最も大きくなる伝搬速度をその土壌
中の伝搬速度ｖｐであるとして特定し、前記加算反射信
号強度が所定の閾値を超える反射時間ｔを抽出し、その
伝搬速度ｖｐと反射時間ｔとから埋設物までの距離が算
出でき、その距離が所定の閾値以下の場合に前記推進体
の推進の停止を指示することで埋設物への接触を確実に
防止でき、埋設物の破損を未然に回避することができる
のである。

【００２４】埋設物がドリルヘッドの進行方向からわず
かに外れて斜め方向に位置する場合であっても、埋設物
までの距離が離れている場合は、前記反射信号強度の特
徴点が略直線上に配列し、同様の処理が可能であり、か
かる場合であっても、埋設物への接触を確実に防止で
き、埋設物の破損を未然に回避することができる。

【００２５】以上、このように簡単な四則演算を繰返す
だけの計算処理で埋設物までの距離が算出できるので、
処理時間の大幅な短縮が図られるとともに、操作者が埋
設物までの距離を、前記２次元画像データの前記反射信
号強度の極大値、極小値の配列画像から目測等によって
マニュアルで求めるのに比べて、当該距離の算出が各段
に高精度かつ高速化され、埋設物への接触を確実に防止
できる。

【００２６】土壌の比誘電率εとその土壌中の伝搬速度
ｖとの間に、ｃ０を光速として、ｖ＝ｃ０／ε^1/2の関
係が成り立つが、前記伝搬速度ｖｉを予め設定する代り
に、土壌中の伝搬速度ｖと一義的に対応する土壌の比誘
電率εまたはこれらの等価な定数を設定しても同様の作
用が得られる。

【００２７】ところで、土質によって比誘電率εが異な
り、通常の川砂の比誘電率が８、粘度の比誘電率が１５
であるのに対して、地下水を多く含有する土壌では、比
誘電率が約８０と大きくなる。

【００２８】したがって埋設物距離算出工程の前半部分
で、土壌中の伝搬速度ｖｐから土壌の比誘電率εが特定
され、または信号強度加算工程で前記複数の伝搬速度ｖ
ｉを設定する代りに、複数の比誘電率εｉを設定する場
合は、比誘電率εが直接特定されるため、その比誘電率
εより同時に土壌の特性を知ることができ、たとえば地
下水を多く含有する土壌である等の土壌自体に不都合が
ある場合等を事前に検知することもできる。

【００２９】また本発明は、移動距離ｘと反射時間ｔと
で構成されるｘ−ｔ平面上において、出力回路が生成し
た第１画像データの信号強度を、特定の移動距離ｘにお
ける反射時間ｔ毎に、電磁波の土壌中における予め設定
された複数の伝搬速度ｖｉに対応する各傾きに沿って加
算する信号強度加算手段と、信号強度加算手段で生成し
た各伝搬速度ｖｉ毎の加算反射信号強度の各伝搬速度ｖ
ｉ毎に設定された所定の臨界反射時間ｔＢｉ以下の領域
内の振幅値が、所定の閾値ＳＴ以上となるかどうかを判
断し、その振幅値が前記閾値ＳＴ以上であるとき、推進
駆動手段による推進体の移動の停止を指示する推進停止
手段とを含むことを特徴とする。

【００３０】本発明に従えば、上述のように、埋設物ま
での距離を最終的に算出しなくても推進体の推進の停止
を指示することができるので、より敏速な対応が可能と
なり埋設物への接触をより確実に防止できるのである。
すなわち、信号強度加算工程あるいは手段で生成された
各伝搬速度ｖｉ毎の加算反射信号強度の増幅値の各伝搬
速度ｖｉ毎に設定された所定の臨界反射時間ｔＢｉ以下
の領域のものが、所定の閾値ＳＴ以上となる場合、その
座標値（ｖｉ，ｔｊ）は必ず所定の臨界距離以下となる
ので、推進体が埋設物に所定距離まで接近していること
が簡易かつ精度良く判定できる。

【００３１】閾値ＳＴとして前記ドリルヘッドが受信す
る反射信号強度の定常ノイズおよびランダムノイズを含
むバックグラウンドノイズを前記信号強度加算工程また
は手段で加算した場合のバックグラウンドノイズレベル
よりも相対的に一定レベル大きな信号値とすることで、
これらノイズの影響を除去した高精度の判定が可能とな
るのである。特に、加算反射信号強度の振幅値をｖ−ｔ
平面上にプロットして、伝搬速度分布画像を生成して目
視により判定する場合に、閾値ＳＴによる閾値処理を施
すことで、容易に正確な判定が行えるようになる。閾値
ＳＴとして、たとえば、前記バックグラウンドノイズレ
ベルよりも相対的に１０ｄＢ（振幅で約３．１６倍）大
きな値が望ましい。

【００３２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態の
地中推進工法における探査装置の電気回路１７の構成を
示すブロック図である。この電気回路１７は基本的に、
送信アンテナ１６ａおよび受信アンテナ１６ｂを有する
レーダ式探査のための構成を含む。

【００３３】図２は、本発明の実施の一形態の地中推進
工法を示す断面図である。土壌１内で可撓性を有する推
進体２を地表面３上から、土壌１中に推進する。推進体
２は、可撓性を有する推進体本体４と、その推進体本体
４の先端部に取外し可能に連結されるドリルヘッド５と
を含む。推進駆動手段４６は、推進体２を、ドリルヘッ
ド５よりも推進方向上流側で、この実施の形態では基端
部で、推進体２の軸線方向に推進方向６で示されるよう
に押込み、さらに推進体２の基端部を、軸線まわりに角
変位して回転駆動することができる。

【００３４】推進体２を土壌１内に推進するにあたって
は、ドリルヘッド５を土壌１中に貫入し、推進体本体４
の一部を構成する最も上流側の推進管を基端部で順次的
に継ぎ足しながら土壌１中に圧入し、掘削を進める。推
進体２が、土壌１に形成された到達立坑で、または地表
面３上で、ドリルヘッド５を取外し、敷設すべきポリエ
チレンなどの熱可塑性合成樹脂製管の端部を接続し、推
進体２を引戻し、発進立坑８または地上まで合成樹脂製
管を引込んで作業を終了する。

【００３５】図３は、推進体２のドリルヘッド５付近の
断面図である。推進体２の軸線に直角な断面は軸線に沿
って一様な円形であり、そのドリルヘッド５の先端部９
には、平坦な傾斜面１０が形成される。この先端部９
は、先細状に形成される。傾斜面１０は、推進体２、し
たがってドリルヘッド５の軸線１１に対して傾斜してい
る。

【００３６】ドリルヘッド５の先端部９に、上述のよう
に傾斜面１０が形成されているので、推進体２の少なく
ともドリルヘッド５を回転駆動しつつ押込むことによっ
て直進させることができ、またその少なくともドリルヘ
ッド５を回転駆動することなく押込むことによって、可
撓性を有する推進体本体４を湾曲させ、土壌１中を掘進
することができる。推進体本体４を湾曲させることによ
って、土壌１中に埋設物１４が存在しても、推進体２
は、その地中埋設物１４を回避して、推進することがで
きる。参照符号１４は、管などを含む埋設物を総括的に
示す。

【００３７】ドリルヘッド５の先端部９における傾斜面
１０は、平板状の合成樹脂などの誘電体１５から成る。
この先端部９内には、誘電体１５、したがって傾斜面１
０に臨んで送信アンテナ１６ａと受信アンテナ１６ｂと
が設けられる。誘電体１５は、アンテナ１６ａ，１６ｂ
の前部を構成する。アンテナ１６ａ，１６ｂは、誘電体
１５とアンテナ本体５３，５４とによって構成される。
参照符の添字ａ，ｂを省略して数字だけで総括的に示す
ことがある。図３において誘電体１５は、傾斜面１０を
形成する。傾斜面１０の軸線１１となす角度αは、たと
えば８°または１５°であってもよく、５〜２５°の範
囲で選ばれてもよい。

【００３８】アンテナ１６は、たとえばボータイアンテ
ナなどによって実現される。ボータイアンテナは、平坦
部分とその平坦部分から隆起した立体部分とを有しても
よい。アンテナ１６は、その他の構成を有していてもよ
い。これらのアンテナ１６は、ドリルヘッド５内の電気
回路１７に接続される。電気回路１７は、地表面３に設
けられた他の電気回路に接続される。送信アンテナ１６
ａと受信アンテナ１６ｂとは、図１および図３に示され
るように別々の構成であってもよいけれども、本発明の
実施の他の形態では、単一のアンテナをスイッチングし
て切換えて用いるようにしてもよい。

【００３９】再び図１に示される電気回路１７を参照し
て、送信アンテナ１６ａは、電波である電磁波を発生す
る。受信アンテナ１６ｂは、その電磁波を受信する。ア
ンテナ１６による電磁波によって地中埋設物１４を検出
することができ、こうして得られる探査データは、たと
えば推進体２に挿通されたケーブル１８を介して地上
で、出力手段１９によって受信される。出力手段１９
は、先端部９付近に地中埋設物１４が存在するかどうか
などを目視表示する目視表示手段６３を備える。この表
示手段６３は、たとえば液晶または陰極線管などの表示
画面３０を有する目視表示手段などであってもよく、ま
たは数値などを表示する手段などであってもよい。ドリ
ルヘッド５内には、レーダ式探査手段２７の送信アンテ
ナ１６ａ，受信アンテナ１６ｂおよび増幅回路２２だけ
が内蔵され、その他の構成要素もまたドリルヘッド５内
に設けられてもよく、または前記その他の構成要素は、
地上に設けられてもよい。

【００４０】パルサであるパルス発生回路２０は、送信
アンテナ１６ａのアンテナ本体５３に、駆動手段２１に
よってインパルス状または矩形波の送信信号を与える。
送信アンテナ１６ａからの電磁波は、傾斜面１０に垂直
なドリルヘッドの前方および側方の土壌１に向けて放射
される。この送信アンテナ１６ａからの電磁波は、地中
埋設物１４によって反射され、または地表面３によって
反射され、その反射波は受信アンテナ１６ｂによって受
信され、増幅回路２２で増幅される。増幅回路２２の出
力は、処理回路２３に与えられる。処理回路２３は、た
とえばマイクロコンピュータなどによって実現され、パ
ルス発生回路２０からのインパルス状または矩形波の送
信信号に同期した駆動手段２１の出力と、増幅回路２２
からの受信信号とに応答し、受信アンテナ１６ｂの増幅
回路２２を介する出力である受信信号をサンプリング
し、さらにデジタル化し、地中埋設物１４の画像信号お
よび地表面３からの反射波の信号を、ケーブル１８を介
して導出し、出力回路２９によってさらに演算処理し、
目視表示手段６３の表示画面３０に目視表示させる。

【００４１】推進体２の基端部には、図１に示される角
度検出手段３１と推進距離検出手段３２とが設けられ
る。角度検出手段３１は、推進駆動手段４６によって推
進体２がその軸線１１まわりに角変位駆動される角度位
置を検出する。このような角度検出手段３１は、たとえ
ばエンコーダなどによって実現することできる。推進距
離検出手段３２は、継ぎ足される推進管の推進距離を順
次的に加算し、これによってドリルヘッド５の土壌中に
おける推進距離を演算して求める。単一本の各推進管の
長さは、たとえば３ｍであって予め定められた値を有
し、したがって推進距離検出手段３２は、その推進管の
土壌中に推進された本数を計数して推進距離を求めると
ともに、推進管の長さ未満の推進距離をさらに求めて加
算する構成を有する。

【００４２】角度検出手段３１および推進距離検出手段
３２の出力は、出力回路２９に与えられる。出力回路２
９は、受信アンテナ１６ｂの受信信号を、検出された角
度および推進距離に対応して、目視表示手段６３の表示
画面３０に、前述のように表示される。

【００４３】図４（１）は、送信アンテナ１６ａに与え
られるインパルス状送信信号ｐ１の波形を示す。受信ア
ンテナ１６ｂによって受信される受信信号は、図４
（２）の参照符ｐ２で示される。送信信号ｐ１が発生さ
れる時刻ｔ１から受信信号ｐ２が得られる時刻ｔ２まで
の時間差Ｗ１は、送信および受信アンテナ１６とその電
磁波が反射した埋設物までの距離Ｌ１に対応する。した
がってこの時間差Ｗ１によって、送信および受信アンテ
ナ１６と管１４などの埋設物との間の距離Ｌ１を検出す
ることができる。

【００４４】図５は、推進体２を用いて土壌１を推進し
ている状態を示す。図５（１）に示されるように、傾斜
面１０が土壌１の地表面３に向けた状態であっても、あ
るいはまた図５（２）に示されるように、傾斜面１０が
土壌１の地表面３とは反対側である下方に向けられた状
態であっても、推進方向６の前方、さらには側方に存在
する埋設物１４の検出を正確に行うことができる。

【００４５】出力回路２９は、たとえばマイクロコンピ
ュータなどの処理回路によって実現することができる。
この出力回路２９には、選択入力手段３３が接続され
る。選択入力手段３３は、ドリルヘッド５の軸線１１ま
わりの角度θを選択し、また表示画面３０に表示される
画像を選択する。この選択入力手段３３は、たとえばキ
ーボードによって実現され、または表示画面３０に表示
されたメニュー画面の選択入力領域にカーソルを移動し
てクリック操作して入力するマウスなどによって実現さ
れてもよい。

【００４６】図６は、出力回路２９の動作を説明するた
めのフローチャートである。ステップｒ１からステップ
ｒ２に移り、選択入力手段３３が操作されて表示態様の
前述の選択操作が行われていないとき、ステップｒ３に
移り、図７の表示が行われる。

【００４７】図７は、目視表示手段６３の表示画面３０
を示す図である。単一の表示画面３０には、第１画像３
４と第２画像３５とが共通に表示される。第１画像３４
は、角度検出手段３１によって検出される角度θと埋設
物１４の反射時間ｔとを座標（θ，ｔ）とする２次元の
第１画像データが、出力回路２９によって演算処理され
て生成される。この第１画像データが、表示手段６３に
与えられて第１画像３４が表示される。移動距離ｘは、
推進距離検出手段３２によって得られ、推進体２、した
がってドリルヘッド５の移動距離である。

【００４８】この第１画像３４において、送信アンテナ
１６ａから受信アンテナ１６ｂへの直接波の像は参照符
５１で示され、その像５１の軸線１１まわりに、周方向
の３６０度にわたる角度位置において、０時、３時、６
時および９時が示される。管である埋設物１４のレーダ
式探査結果の像４８が、角度検出手段３１によって検出
されるドリルヘッド５の傾斜面１０の角度θの位置に対
応して、像５１と同心上の円５０内に、表示される。像
５１と像４８との円５０における半径方向の長さは、反
射時間ｔに対応し、したがってドリルヘッド５と埋設物
１４との距離に対応する。本件発明者の実験では、図７
は、ドリルヘッド５に最も近い管１４との間の距離が５
０ｃｍであるときの状態を示し、後述の図８は、その距
離が１０ｃｍであるときの状態を示す。このような図７
および図８の各画像は、推進距離検出手段３２によって
検出される推進距離毎に、得られる。

【００４９】表示画面３０に表示される第２画像３５
は、推進距離検出手段３２によって検出される移動距離
ｘと反射時間ｔとを座標（ｘ，ｔ）とする角度検出手段
３１によって検出される角度θに対応して第２画像デー
タが出力回路２９によって演算して生成される。この第
２画像データが目視表示手段６３に与えられ、第２画像
３５が、各角度θ毎に、参照符３５ａ〜３５ｄで示され
るようにして左右、上下に配列して表示される。これら
の各第２画像３５ａ〜３５ｄは、第１画像３４における
各角度位置である０時、３時、６時および９時の角度θ
に対応する。参照符３５ａ〜３５ｄを、総括的に３５で
表すことがある。第２画像３５ａにおいて、像３７は、
送信アンテナ１６ａから受信アンテナ１６ｂへの直接波
の像である。像３８は、受信アンテナ１６ｂによって受
信される埋設物１４による反射波に基づいて、得られ
る。図７および後述図８では、角度θが３時、６時およ
び９時の各第２画像３５ｂ，３５ｃ，３５ｄでは、埋設
物１４が存在せず、したがって０時に対応した第２画像
３５ａにおける反射波に基づく像３８は表示されない。
出力回路２９では、メモリ４０が備えられ、受信アンテ
ナ１６ｂの出力の処理回路２３から得られる信号を、時
間経過に伴って角度θおよび移動距離ｘにそれぞれ対応
してストアされる。第２画像３５は、このようなメモリ
４０から読出されたストア内容に基づいて演算された第
２画像データが表示されて得られる。

【００５０】図８は、目視表示手段６３の表示画面３０
を示す図である。図８では、推進体２が土壌１中にさら
に推進されてドリルヘッド５が埋設物１４に、図７のと
きに比べてもっと近づいたときの状態を示している。こ
れによって第１画像３４では、図７の円５０で示された
像４８は、直接波の像５１にもっと近づき、参照符４１
で示されるとおりとなる。第２画像３５のうち、角度θ
が０時の第２画像３５ａでは、直接波の図７における像
３７が移動距離がさらに進むことによって、図８では像
４２で示されるとおりに得られる。埋設物１４の反射波
に基づいて得られる図７の像３８は、移動距離が進むこ
とによって図８では像４３で示されるようにして得られ
る。

【００５１】前述の図７における第２画像３５ａの最終
の値、すなわち第２画像３５ａの像３７，３８の最短部
の位置に対応する参照符４４で示される移動距離は、た
とえば推進中の推進体２のドリルヘッド５の先端部９の
現在の位置に対応し、第１画像３４の反射波４８が得ら
れる移動距離ｘと同一値である。このことは図８におい
ても同様であり、第２画像３５ａにおける像４２，４３
の移動距離ｘの参照符４５で示される位置に対応した移
動距離ｘの最終の値は、図８の第１画像３４における反
射波の像４１が得られる移動距離ｘと同一である。第２
画像３５ａにおける前記位置４４，４５の移動距離は、
現在のドリルヘッド５の先端部９の現在位置であっても
よいけれども、推進体２の過去の移動距離ｘであっても
よい。

【００５２】再び図６を参照して、ステップｒ２におい
て選択入力手段３３が操作されたことが判断され、次の
ステップｒ５においてドリルヘッド５の軸線１１まわり
の角度θが選択されたことが判断されると、ステップｒ
６に移る。ステップｒ６では、選択された角度、たとえ
ば０時と６時の各角度に対応する移動距離毎の第２画像
３５を表示する。

【００５３】図９は、図６のステップｒ６において表示
される目視表示手段６３の表示画面３０の正面図であ
る。選択入力手段３３によって０時と６時との角度θが
選択されることによって、第２画像３５ａ，３５ｃが上
下に配置されて表示される。第２画像３５ａでは、直接
波の像５５と反射波の像５６とが得られる。第１画像３
４では、これらの像５５，５６が得られる位置５７の移
動距離ｘに対応して第１画像３４が表示される。像５８
は、埋設物１４の反射波によって得られる。

【００５４】図６のステップｒ７において、選択入力手
段３３によって表示画面３０に第２画像３５だけが表示
されるように選択されたかどうかが、判断される。第２
画像３５だけの表示の選択が行われたとき、ステップｒ
８では、図１０の表示が行われる。

【００５５】図１０は、目視表示手段６３の表示画面３
０の正面図である。選択入力手段３３によって第２画像
３５のみの表示が選択されることによって、表示画面３
０には、各角度θ毎の第２画面３５ａ〜３５ｄが配置さ
れて表示される。第２画像３５ａでは、直接波の像５９
と反射波の像６０とが、前述と同様に表示される。本発
明の実施の他の形態では、選択入力手段３３の選択操作
によって、図１０における複数の第２画像３５のうち、
希望する角度、たとえば前述の図９におけるように０時
および６時の第２画像３５ａ，３５ｃだけを表示画面３
０に表示することもまた、可能である。

【００５６】図６のステップｒ９において、選択入力手
段３３によって第１画像３４だけの表示が選択されたこ
とが判断されると、次のステップｒ１０では、図１１に
示されるように第１画像３４だけが表示される。第１画
像３４には、埋設物１４の反射信号の像６１が含まれ
る。

【００５７】ステップｒ３，ｒ６，ｒ８，ｒ１０では、
移動距離ｘを選択して、第１画像３４および第２画像３
５を得ることもまた、可能である。

【００５８】推進体２は比較的長く、しかも土壌１中で
大きなトルクが作用するので、角度検出手段３１によっ
て検出される推進体２の基端部の角度θと、ドリルヘッ
ド５の先端部９の実際の角度とに、わずかなずれが生じ
るおそれがある。これによって前述の第１および第２画
像３４，３５の表示が不正確になる。すなわち図７〜図
９および図１１における第１画像３４の０時および６時
がドリルヘッド５の軸線１１を通る鉛直線に一致するこ
とが望まれ、また３時および９時が軸線１１を通る水平
線に一致することが望まれる。この目的を達成するため
に、出力回路２９では、角度検出手段３１によって検出
された角度を補正する。

【００５９】図１２は、ドリルヘッド５の先端部９の軸
線１１まわりの角度を補正するための構成を簡略して示
す断面図である。ドリルヘッド５内には、ゾンデ６５が
収納される。土壌１の地表面３上には、磁界検出手段６
６が配置される。ゾンデ６５は、軸線１１のまわりの角
度θの位置毎に異なる放射特性、たとえば周波数を有す
る磁界を放射する。

【００６０】図１３は、ゾンデ６５が収納されたドリル
ヘッド５の一部の斜視図である。ドリルヘッド５は、強
磁性材料などから成る鋼から成り、またはステンレス鋼
などから成り、前述のようにその軸直角断面が円形であ
る。このドリルヘッド５には、周方向に等間隔をあけて
軸線方向に延びる複数（たとえばこの実施の形態では周
方向に６０度ずつ、合計６）のスリット６７が形成さ
れ、各スリット６７には、非磁性材料である合成樹脂な
どが埋込まれて閉塞される。ゾンデ６５は、この各スリ
ット６７から、各スリット６７毎に異なる周波数を有す
る磁界を放射する。したがって地表面３に設けられた磁
界検出手段６６は、検出される磁界の強さをレベル弁別
するとともに、その磁界の周波数を識別する。これによ
って地表面３に臨むスリット６７を、検出することがで
きる。磁界検出手段６６は、たとえば検出コイルまたは
半導体素子などによって実現することができる。

【００６１】再び図１を参照して、ゾンデ６５の出力と
磁界検出手段６６の出力とは、位相差演算手段６８に与
えられる。これによってゾンデ６５からの各スリット６
７から放射される磁界の位相を表す信号と、磁界検出手
段６６によって検出された磁界の位相との差を演算し、
位相差の小さい磁界が発生されるスリット６７が地表面
３に臨んでいるものと確認することができる。角度補正
手段６９は、位相差演算手段６８の出力に応答し、ドリ
ルヘッド５の軸線１１まわりの角度θの位置を表す出力
回路２９に与える。こうして出力回路２９は、角度補正
手段６９から得られるドリルヘッド５の角度θを表す信
号が得られるように、角度検出手段３１の出力を補正す
る。前述の角度検出手段３１の出力に関連する説明で
は、この角度検出手段３１の検出角度θが、ドリルヘッ
ド５の実際の角度位置に正確に一致しているものとして
説明が行われており、本発明の実施の形態では、このよ
うに、角度検出手段３１の出力の補正が行われてもよ
い。ゾンデ６５の放射特性は、前記角度θの位置毎に、
前述の周波数の代わりに、位相もしくは振幅が異なって
いてもよく、またはこれらの複数の組合せであってもよ
い。

【００６２】図１４は、出力回路２９の一部の構成をさ
らに示すブロック図である。この処理回路２９は、処理
回路２３からの出力に応答し、前記反射信号の信号強度
に対する埋設物１４に向かう移動距離ｘと電磁波の埋設
物１４からの反射時間ｔを座標（ｘ，ｔ）とする２次元
画像データを生成する２次元画像データ生成手段７０
と、移動距離ｘと反射時間ｔで構成されるｘ−ｔ平面上
において、２次元画像データ生成手段７０が生成した２
次元画像データの信号強度を、特定の移動距離ｘにおけ
る反射時間ｔｊ毎に、電磁波の土壌１中における予め設
定された複数の伝搬速度ｖｉに対応する各傾きに沿って
加算する信号強度加算手段７１と、信号強度加算手段２
１で生成した各伝搬速度ｖｉ毎の加算反射信号強度Ｓｉ
ｊの各伝搬速度ｖｉ毎に設定された所定の臨界反射時間
ｔＢｉ以下の領域内の振幅値が、所定の閾値ＳＴ以上と
なる場合に、ドリルヘッド５の推進を停止させるべく推
進駆動手段４６に対して推進停止を指示、もしくは、操
作者に対して警報を発する推進停止手段７２と、信号強
度加算手段７１で生成した前記各伝搬速度ｖｉ毎の加算
反射信号強度Ｓｉｊの収斂度から土壌１中の伝搬速度ｖ
ｐを特定し、その伝搬速度ｖｐを用いて埋設物１４まで
の距離を算出する距離算出手段７３とを備える。

【００６３】図１５は、図１４に示される出力回路２９
の一部の動作を説明するためのフローチャートである。
この図１４に示される出力回路２９は、送受信工程Ｓ
１、２次元画像データ生成工程Ｓ２、信号強度加算工程
Ｓ３、推進停止工程Ｓ４、距離算出工程Ｓ５の各工程を
順次実行して、ドリルヘッド５と埋設物１４との間の距
離を算出して、埋設物１４の位置探査を行う。推進停止
工程Ｓ４は所定条件を満足した場合のみ実行する。

【００６４】送受信工程Ｓ１では、ドリルヘッド５の推
進によって先端部９が埋設物１４に向かって移動しなが
ら、埋設物１４に向かって、つまり推進方向前方に電磁
波を放射し、その放射した電磁波の埋設物１４からの反
射信号を受信する。受信した反射信号は、必要に応じて
増幅処理または雑音除去処理を施して、リアルタイムで
出力する。

【００６５】２次元画像データ生成工程Ｓ２では、２次
元画像データ生成手段７０が、送受信工程Ｓ１で受信し
た反射信号を処理回路２３で反射信号の振幅値、つま
り、反射信号強度を所定のサンプリング間隔（本実施形
態では０．１４０６ｎｓ）で、所定のビット数のバイナ
リデータに量子化する。したがって推進距離検出手段３
２によって受信信号を受信する毎の埋設物１４に向かう
移動距離ｘが計算でき、この移動距離ｘとサンプリング
間隔で計時される電磁波の埋設物１４からの反射時間ｔ
を座標（ｘ，ｔ）とする２次元画像データを生成する。

【００６６】２次元画像データの一例として、図１６に
示すように、表示画面３０の画像サイズが、横軸ｘ（移
動距離ｘ）２００ピクセル、縦軸ｙ（反射時間ｔ）２５
０ピクセルで構成されている。移動距離ｘについては、
実際の移動距離ｘｐ、つまりドリルヘッド５の現在位置
ｘｐより推進方向側（＋ｘ方向）では反射信号を受信し
ていないので反射信号強度は零として２次元画像データ
が生成されている。また、反射時間ｔは実際には電磁波
放射時点を０ｎｓとする電磁波が埋設物１４を往復する
伝搬時間のサンプリングタイミングを表しており、反射
時間ｔの計測が０ｎｓから３６ｎｓまで行われ、各移動
距離ｘ毎に反射時間ｔのサンプリング点での受信反射信
号の２５６の量子化が行われている。

【００６７】また、所定のビット数で量子化された反射
信号強度は、目視表示手段６３においては、強度０を中
間輝度で表示し、信号強度の極性が正の場合に高輝度
で、負の場合に低輝度で表示している。表示輝度の階調
数は前記量子化ビット数で決定される。図１６では、便
宜上、中間輝度を紙面地色で、高輝度部分を破線、低輝
度部分を実践で、模擬的に表示してある。

【００６８】図１６に示す２次元画像データをより視覚
的に理解するために、図１７に、移動距離ｘの３点につ
いて、反射信号波形を３次元的に図示する。

【００６９】図１６の２次元画像データの場合、受信反
射信号の軌跡Ｔが直線であるため、その直線の延長線上
の横軸ｘとの交点ｘ０（移動距離ｘの８０ピクセル付
近）に埋設物１４が存在し、かつ、このまま直進すれ
ば、埋設物１４と衝突することが判る。また、受信反射
信号の軌跡Ｔが直線ではなく双曲線Ｔ１を描いていれ
ば、埋設物１４はドリルヘッド５の推進方向から斜め方
向にずれていることが判る。

【００７０】このように、２次元画像データの画像表示
から、推進方向前方に埋設物１４が存在すると判明すれ
ば、埋設物１４までの距離を正確に計算するために、次
工程以降の各処理を行う。

【００７１】信号強度加算工程Ｓ３を実行する前に、先
ず、電磁波の土壌１中の伝搬速度ｖを複数通り仮設定し
テーブル化しておく。ここで、伝搬速度ｖと或る移動距
離ｘでの反射時間ｔとの関係は、 ｔ＝２（ｘ０−ｘ）／ｖ …（１） で表され、軌跡Ｔの傾きΔｔ／Δｘが伝搬速度ｖの逆数
の２倍（＝２／ｖ）に相当する。軌跡Ｔの傾きと伝搬速
度ｖとの関係は、２次元画像データの座標軸の取り方お
よび反射時間ｔを往復時間とせず、片道の伝搬時間とす
ることによって異なる。

【００７２】本実施の形態では、複数の伝搬速度ｖｉは
次式２で定義される関係を満足するように２０通りを予
め仮設定している。ｉは１〜２０の自然数である。ｃ０
は光速である。

【００７３】 ｌｏｇ₁₀（ｖｉ／ｃ０）＝ −０．４−（ｉ−１）＊０．０２ …（２） 信号強度加算工程Ｓ３では、図１４に示すように、信号
強度加算手段７１が、前記仮設定された２０通りの伝搬
速度ｖｉをｉ＝１〜２０の順に逐次選択する（サブステ
ップ＃１）。

【００７４】実施の他の形態では、各伝搬速度ｖｉは予
め仮設定したものを選択するのではなく、式２を計算し
て前記各伝搬速度ｖｉを逐次設定してもよい。

【００７５】次に、サブステップ＃１で選択または設定
された１つの伝搬速度ｖｉに対して、その伝搬速度ｖｉ
で特定されるｘ−ｔ平面上の傾きに沿って、２次元画像
データ生成工程Ｓ２で生成された２次元画像データの信
号強度を加算する加算開始点の設定を行う。具体的に
は、現在位置である移動距離ｘｐにおける縦軸ｙ方向の
各ピクセルに対応する反射時間ｔｊを設定する（サブス
テップ＃２）。

【００７６】次に、移動距離ｘｐとサブステップ＃２で
設定された反射時間ｔｊから成る座標点（ｘｐ，ｔｊ）
を始点として、サブステップ＃１で設定された伝搬速度
ｖｉの二分の一に対応する傾き（Δｘ／Δｔ）で移動距
離ｘｐから−ｘ方向へ１６ピクセル分の移動距離ｘ１ま
での反射信号強度データを加算して、その加算反射信号
強度をＳｉｊとする（サブステップ＃３）。移動距離ｘ
ｐから前記移動距離ｘ１までの長さは、推進距離にして
約２０ｃｍに相当する。

【００７７】このように加算範囲を限定するのは、埋設
物１４から遠方になるほど受信する反射信号強度が小さ
くなり、さらに、Ｓ／Ｎ比が悪くなる反射信号強度を、
信号強度加算工程Ｓ３における加算処理から除外するた
めである。これによって加算結果である加算反射信号強
度Ｓｉｊ自体のＳ／Ｎ比の向上が図られ、後行程におけ
る前記加算反射信号強度Ｓｉｊの収斂度の判定がより明
確になる。また、むやみに多くのデータの加算を繰返さ
ないので、処理時間の短縮が図られる。

【００７８】加算反射信号強度Ｓｉｊを、図６のよう
に、横軸を前記伝搬速度ｖｉとし、縦軸を前記反射時間
ｔｊとするｖ−ｔ平面上にプロットして、伝搬速度分布
画像を生成する（サブステップ＃４）。

【００７９】以上の要領で、サブステップ＃１〜＃４を
ｉ＝１〜２０、ｊ＝１〜２５６の範囲で繰返し、伝搬速
度分布画像を完成して、前記信号強度加算行程Ｓ３を終
了する。ｉ，ｊの繰返しループは何れが先であってもよ
い。

【００８０】伝搬速度分布画像の一例として、図６に示
すように、横軸ｉ（伝搬速度ｖｉ、ｉ＝１〜２０、横軸
方向数ピクセルを１データとして表示）、縦軸ｙ（反射
時間ｔｊ）２５６ピクセルとして構成されている。ま
た、加算反射信号強度Ｓｉｊは、図１５に例示した２次
元画像データと同様に目視表示手段６３においては、強
度０を中間輝度で表示し、信号強度の極性が正の場合に
高輝度で、負の場合に低輝度で表示している。さらに、
便宜上、中間輝度を紙面地色で、高輝度部分を破線、低
輝度部分を実践で、模擬的に表示してある。

【００８１】推進停止工程Ｓ４では、推進停止手段２２
が、信号強度加算工程で生成され各伝搬速度ｖｉ毎の加
算反射信号強度Ｓｉｊに対して、所定の閾値ＳＴより小
さいものは０とし、閾値ＳＴ以上となるものだけを、そ
のままの階調を維持したまま保存する閾値処理を施し
（サブステップ＃７）、閾値処理後の加算反射信号強度
Ｓｉｊの振幅値が各伝搬速度ｖｉ毎に予め設定された所
定の臨界反射時間ｔＢｉ以下の領域内に存在するか否か
を判定し（サブステップ＃８）、存在しない場合は次ス
テップの距離算出工程Ｓ５に移行し、存在する場合は、
ドリルヘッド５の推進を停止させるべく推進駆動手段４
６に対して推進停止を指示し（サブステップ＃９）、距
離算出工程Ｓ５に移行する。

【００８２】ここで、閾値ＳＴとしては、受信アンテナ
１６ｂが受信する反射信号強度の定常ノイズやランダム
ノイズを含むバックグラウンドノイズを信号強度加算手
段７１が加算した場合のバックグラウンドノイズレベル
よりも相対的に１０ｄＢ（振幅で約３．１６倍）大きな
値を使用する。この結果、閾値ＳＴをバックグラウンド
ノイズレベルより一定レベル以上大きな信号値とするこ
とで、これらノイズの影響を除去した高精度の判定が可
能となるのである。

【００８３】また、各伝搬速度ｖｉとそれに対応する各
臨界反射時間ｔＢｉは次式３で表される関係にあり、式
３で算出される臨界距離ｄＢは、各ｉ間で一定で、埋設
物１４への接近が許容される最短距離（例えば、３０ｃ
ｍ）となるように予め設定されている。

【００８４】 ｄＢ ＝ ｖｉ＊ｔＢｉ／２ …（３） 距離算出工程Ｓ５では、距離算出手段７３が前記信号強
度加算工程Ｓ３で生成された伝搬速度分布画像の加算反
射信号強度Ｓｉｊの最大値よりその収斂度を判定し、当
該最大値を与える土壌１中の伝搬速度ｖｐと移動距離ｘ
ｐにおける反射時間ｔｐを決定し、埋設物１４までの距
離（ｘ０−ｘｐ）を次式４によって算出する （ｘ０−ｘｐ） ＝ ｖｐ＊ｔｐ／２ …（４） 図１８に示す伝搬速度分布画像の場合は、ｉ＝１１、す
なわち、ｖｐ＝７．５３６ｃｍ／ｎｓ（７．５３６＊１
０⁷ ｍ／ｓ）、ｊ＝９２、すなわち、ｔｊ＝１２．９３
ｎｓ、（ｘ０−ｘｐ）＝４８．７３ｃｍと算出される。

【００８５】さらに、埋設物１４までの距離算出に加え
て、伝搬速度ｖと土壌１の比誘電率εとの関係は、ｃ０
を光速として、 ｖ＝ｃ０／ε^1/2 …（５） で表され、伝搬速度ｖｐの結果から、ε＝１５．８（粘
土質）と判明し、地下水等を多量に含有していないと判
定することができる。

【００８６】以下に本発明の実施の他の形態を説明す
る。

【００８７】（１）信号強度加算工程Ｓ３におけるサブ
ステップ＃３の加算反射信号強度Ｓｉｊの計算におい
て、移動距離ｘ１は必ずしも移動距離ｘｐから−ｘ方向
へ１６ピクセル分の位置でなくてもよい。

【００８８】たとえば、送受信工程Ｓ１を開始したｘ＝
０の位置であってもよいし、送受信工程Ｓ１において初
めて有効な信号強度を受信した位置を適宜使用するよう
にしてもよい。

【００８９】（２）上記実施の形態において、信号強度
加算工程Ｓ３を実行後、推進停止手段７２が推進停止工
程Ｓ４を実行せずに、距離算出手段７３が距離算出工程
Ｓ５を実行し、そこで算出された埋設物１４までの距離
が臨界距離ｄＢ以下の場合に、ドリルヘッド５の推進の
停止を指示するようにしてもよい。

【００９０】本発明の実施の他の形態では、ドリルヘッ
ド５の先端部９の傾斜面１０には、送信アンテナ１６だ
けが設けられ、受信アンテナは、図２の参照符１６ｃで
示されるように、操作者２７が手で持って移動してもよ
く、または台車などによって移動するようにしてもよ
い。この受信アンテナ１６ｃからの信号は、図１の電気
回路１７において前述の受信アンテナ１６ｂと同様にし
て増幅回路２２に与えられ、同様に演算処理が行われる
ようにしてもよい。受信アンテナ１６ｃからの受信信号
によって、送信アンテナ１６ａへの送信信号を与えた時
刻から受信アンテナ１６ｃの受信信号が得られるまでの
時間差は、前記深さＷ１に対応している。

【００９１】この実施の形態でもまた、前記時間差に対
応した距離だけ隔てて存在する地中埋設物１４を検出す
ることはできる。

【００９２】受信アンテナ１６ｃによって得られる受信
信号の最大レベルが得られる地表面３上の位置は、土壌
１中の送信アンテナ１６ａまでの最短距離であり、これ
によってその受信アンテナ１６ｃの直下にドリルヘッド
５が存在するものと判断することができる。

【００９３】さらにこの受信アンテナ１６ｃの受信強度
の前記最大強度に対する比を演算手段によって演算し、
その比に対応して、傾斜面１０の軸線１１まわりの回転
角度を検出することができる。これによって前述の角度
検出手段３１を実現してもよい。

【００９４】

【発明の効果】請求項１の本発明によれば、地中の送信
アンテナから電磁波が発生され、土壌中の地中埋設物に
よる反射波を受信することによって、推進体の先端部で
あるドリルヘッドの近傍に存在する埋設物を検出するこ
とができるので、その埋設物の破損を予防しながら、地
中推進工法を実施することができる。

【００９５】本発明によれば、推進体の先端部から電磁
波を発生するようにしたので、電磁波が減衰しやすい土
壌中において、その先端部の近傍における埋設物を、大
きな送信電力を必要とすることなく、容易にかつ確実に
検出することができる。

【００９６】請求項１の本発明によれば、目視表示手段
によって第１および第２画像を単一の表示画面に同時に
表示し、第１画像は、移動距離に対応した角度θと埋設
物の反射時間ｔとによって構成される座標（θ，ｔ）の
２次元データであり、第２画像は、角度θ毎の移動距離
ｘと反射時間ｔとによって構成される座標（ｘ，ｔ）の
２次元データであり、これによって観察者は、３次元的
な土壌中の埋設物などの位置を、直感的にリアルタイム
で把握することがきわめて容易になる。このような目視
表示手段の表示画面の画素数が増大されることによっ
て、このように単一の表示画面に第１および第２画像を
同時に表示しても、それらの各画像を明瞭に表示するこ
とができる。

【００９７】請求項２の本発明によれば、地中にある推
進体の先端部に送信アンテナが設けられ、この送信アン
テナから電磁波を発生する。地上では、受信アンテナに
よって、送信アンテナから土壌を介する電磁波を受信す
る。送信アンテナから受信アンテナまでの電磁波の経路
の途中に埋設物が存在すると、受信アンテナで受信され
る電磁波の強度が変化し、これによって埋設物を容易に
検出することができる。しかも、地上に到達する電磁波
の強度は低くてもよいので、電波障害などの問題を予防
することができる。

【００９８】さらに本発明によれば、ドリルヘッドに送
信アンテナが設けられ、この送信アンテナから電磁波が
発生されて地表面上で受信アンテナで電磁波が受信され
るので、前述の請求項１における土壌中を往復伝搬する
電磁波の経路に比べて、請求項２の構成では、約１／２
であって、その伝搬経路はいわば片道だけであるので、
送信アンテナから発生された電磁波が地表面上で受信ア
ンテナに受信されるまでの減衰量が、約半分になる。し
たがってドリルヘッド先端部の検出を正確に行うことが
できる。また送信アンテナから受信アンテナまでの電磁
波伝搬可能距離が長くなるので、ドリルヘッド先端部が
土壌中で深い位置にあっても、その位置を検出すること
ができる。

【００９９】またこの請求項２の本発明によれば、前述
と同様にして、単一の表示画面に第１および第２画像が
表示され、ドリルヘッドの付近における埋設物の配置
を、リアルタイムで３次元的に直感的に把握することが
容易である。

【０１００】請求項３の本発明によれば、座標（θ，
ｔ）の第１画像が、ドリルヘッドの軸線を中心とする仮
想円５０上に、半径方向の長さを反射時間に対応して表
示されるので、ドリルヘッドの付近における土壌中の埋
設物の配置を、容易に把握することができる。

【０１０１】請求項４の本発明によれば、第１画像の座
標（θ，ｔ）の２次元データの移動距離は、座標（ｘ，
ｔ）の第２画像の移動距離ｘの最終の値、たとえば走行
中のドリルヘッドの現在の位置と同一であり、これによ
ってドリルヘッドの軸線まわりの埋設物の位置と、その
ドリルヘッドと埋設物との間の距離とを、容易に把握す
ることができる。

【０１０２】請求項５の本発明によれば、角度選択手段
によって選択された角度θに対応する第２画像だけを目
視表示手段によって表示し、これによって目視表示手段
の表示画面上に不要な第２画像が表示されることを防
ぎ、埋設物の３次元的な把握をさらに容易にすることが
できる。

【０１０３】請求項６の本発明によれば、画像選択手段
によって第１および第２画像のいずれか一方のみを選択
して目視表示手段の表示画面に表示し、これによって不
要な画像が表示されず、ドリルヘッド付近の埋設物の有
無の状況を容易に把握することができるようになる。

【０１０４】請求項７の本発明によれば、ドリルヘッド
から地中埋設物までの距離を、簡単な演算を行うだけ
で、正確に算出することができ、その埋設物がドリルヘ
ッドによって破損することを未然に回避することが確実
に可能になる。

【０１０５】請求項８の本発明によれば、ドリルヘッド
が埋設物に接近していることを容易にかつ高精度で判定
することができ、ドリルヘッドによる埋設物の破損を未
然に回避することが確実である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態の地中推進工法における
探査装置の電気回路１７の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】本発明の実施の一形態の地中推進工法を示す断
面図である。

【図３】推進体２のドリルヘッド５付近の断面図であ
る。

【図４】図４（１）は、送信アンテナ１６ａに与えられ
るインパルス送信信号ｐ１の波形を示す。受信アンテナ
１６ｂによって受信される受信信号は、図４（２）の参
照符ｐ２，ｐ３で示される。

【図５】推進体２を用いて土壌１を推進している状態を
示す。

【図６】出力回路２９の動作を説明するためのフローチ
ャートである。

【図７】目視表示手段６３の表示画面３０を示す図であ
る。

【図８】目視表示手段６３の表示画面３０を示す図であ
る。

【図９】図６のステップｒ６において表示される目視表
示手段６３の表示画面３０の正面図である。。

【図１０】目視表示手段６３の表示画面３０の正面図で
ある。

【図１１】目視表示手段６３の表示画面３０の正面図で
ある。

【図１２】ドリルヘッド５の先端部９の軸線１１まわり
の角度を補正するための構成を簡略して示す断面図であ
る。

【図１３】ゾンデ６５が収納されたドリルヘッド５の一
部の斜視図である。

【図１４】出力回路２９の一部の構成を示すブロック図
である。

【図１５】図１４に示される出力回路２９の一部によっ
て達成される動作を説明するためのフローチャートであ
る。

【図１６】図１４および図１５の構成および動作によっ
て目視表示手段６３の表示画面３０によって表示される
画像を示す図である。

【図１７】推進体２の移動距離ｘと反射時間ｔｊと反射
強度とを説明するための図である。

【図１８】式２の値ｉと伝搬速度ｖｉと値ｊと反射時間
ｔｊの座標平面における複数の各伝搬速度ｖｉと臨界反
射時間ｔＢｉとの関係を示す図である。

【符号の説明】

２ 推進体 ４ 推進体本体 ５ ドリルヘッド ９ 先端部 １０ 傾斜面 １１ 軸線 １４ 埋設物 １６ａ 送信アンテナ １６ｂ 受信アンテナ １７ 電気回路 １９ 出力手段 ２０ パルス発生回路 ２１ 駆動手段 ２２ 増幅回路 ２３ 処理回路 ２９ 出力手段 ３０ 表示画面 ３１ 角度検出手段 ３２ 推進距離検出手段 ３３ 選択入力手段 ３４ 第１画像 ３５，３５ａ〜３５ｄ 第２画像 ４０ メモリ ４６ 推進駆動手段 ５０ 円 ６３ 目視表示手段 ６５ ゾンデ ６６ 磁界検出手段

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 土壌中を推進する推進体のドリルヘッド
   に、電磁波を発生し反射波を受信する送信および受信ア
   ンテナを設け、 推進体を、ドリルヘッドよりも推進方向上流側で軸線方
   向に押込むとともに、少なくともドリルヘッドを軸線ま
   わりに角変位する推進駆動手段と、 送信および受信アンテナに送信信号を与えて駆動すると
   ともに、反射波の受信信号を演算処理して地中埋設物の
   反射時間を求める手段と、 ドリルヘッドの軸線まわりの角度位置を検出する角度検
   出手段と、 推進体が推進して移動した移動距離を検出する移動距離
   検出手段と、 表示画面を有する目視表示手段と、 出力回路であって、目視表示手段の単一の表示画面に、 演算処理手段と角度検出手段との出力に応答して、前記
   角度θと埋設物の反射時間ｔとを座標（θ，ｔ）とする
   移動距離ｘに対応する第１画像データを生成して第１画
   像を表示させるとともに、 演算処理手段と移動距離検出手段との出力に応答して、
   移動距離ｘと反射時間ｔとを座標（ｘ，ｔ）とする前記
   角度θに対応する第２画像データを生成して第２画像を
   表示させる出力回路とを含むことを特徴とする地中推進
   工法における探査表示装置。
2. 【請求項２】 土壌中を推進する推進体のドリルヘッド
   に、電磁波を発生する送信アンテナを設け、 推進体を、ドリルヘッドよりも推進方向上流側で軸線方
   向に押込むとともに、少なくともドリルヘッドを軸線ま
   わりに角変位する推進駆動手段と、 送信アンテナに送信信号を与えて駆動する手段と、 電磁波の反射波を受信する受信アンテナと、 受信アンテナからの受信信号を演算処理して地中埋設物
   の反射時間を求める手段と、 ドリルヘッドの軸線まわりの角度位置を検出する角度検
   出手段と、 推進体が推進して移動した移動距離を検出する移動距離
   検出手段と、 表示画面を有する目視表示手段と、 出力回路であって、目視表示手段の単一の表示画面に、 演算処理手段と角度検出手段との出力に応答して、前記
   角度θと埋設物の反射時間ｔとを座標（θ，ｔ）とする
   移動距離ｘに対応する第１画像データを生成して第１画
   像を表示させるとともに、 演算処理手段と移動距離検出手段との出力に応答して、
   移動距離ｘと反射時間ｔとを座標（ｘ，ｔ）とする前記
   角度θに対応する第２画像データを生成して第２画像を
   表示させる出力回路とを含むことを特徴とする地中推進
   工法における探査表示装置。
3. 【請求項３】 第１画像は、ドリルヘッドの軸線を中心
   とし、その中心からの半径方向の長さを反射時間に対応
   して反射波の分布を表すことを特徴とする請求項１また
   は２記載の地中推進工法における探査表示装置。
4. 【請求項４】 第２画像の移動距離ｘの最終の値は、第
   １画像が表示される移動距離に対応することを特徴とす
   る請求項１〜３のうちの１つに記載の地中推進工法にお
   ける探査表示装置。
5. 【請求項５】 前記角度θのうち、１または複数の角度
   θを選択する角度選択手段を含み、 出力回路は、角度選択手段の出力に応答して、選択され
   た角度θに対応する第２画像だけを、目視表示手段によ
   って表示させることを特徴とする請求項１〜４のうちの
   １つに記載の地中推進工法における探査表示装置。
6. 【請求項６】 第１および第２画像を選択する画像選択
   手段を含み、 出力回路は、画像選択手段の出力に応答して、選択され
   た第１画像または第２画像のいずれか一方のみを、目視
   表示手段によって表示させることを特徴とする請求項１
   〜５のうちの１つに記載の地中推進工法における探査表
   示装置。
7. 【請求項７】 移動距離ｘと反射時間ｔとで構成される
   ｘ−ｔ平面上において、出力回路が生成した第２画像デ
   ータの信号強度を、特定の移動距離ｘにおける反射時間
   ｔ毎に、電磁波の土壌中における予め設定された複数の
   伝搬速度ｖｉに対応する各傾きに沿って加算する信号強
   度加算手段と、 信号強度加算手段で生成された各伝搬速度ｖｉ毎の加算
   反射信号強度の収斂度から土壌中の伝搬速度ｖｐを特定
   し、その伝搬速度ｖｐを用いて埋設物までの距離を算出
   する距離算出手段と、 距離算出手段で算出された距離が所定値以下であるかど
   うかを判断し、算出距離が前記所定値以下であるとき、
   推進駆動手段による推進体の移動の停止を指示する推進
   停止手段とを含むことを特徴とする請求項１〜６のうち
   の１つに記載の地中推進工法における探査表示装置。
8. 【請求項８】 移動距離ｘと反射時間ｔとで構成される
   ｘ−ｔ平面上において、出力回路が生成した第１画像デ
   ータの信号強度を、特定の移動距離ｘにおける反射時間
   ｔ毎に、電磁波の土壌中における予め設定された複数の
   伝搬速度ｖｉに対応する各傾きに沿って加算する信号強
   度加算手段と、 信号強度加算手段で生成した各伝搬速度ｖｉ毎の加算反
   射信号強度の各伝搬速度ｖｉ毎に設定された所定の臨界
   反射時間ｔＢｉ以下の領域内の振幅値が、所定の閾値Ｓ
   Ｔ以上となるかどうかを判断し、その振幅値が前記閾値
   ＳＴ以上であるとき、推進駆動手段による推進体の移動
   の停止を指示する推進停止手段とを含むことを特徴とす
   る請求項１〜６のうちの１つに記載の地中推進工法にお
   ける探査表示装置。