JP2002168840A - 岩盤又は各種材料の異常部検出方法及び異常部検出装置 - Google Patents
岩盤又は各種材料の異常部検出方法及び異常部検出装置Info
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】岩盤又は各種材料の表面に凹凸がある場合でも
異常部を精度良く検出でき、また、ノイズの影響を防止
できる岩盤又は各種材料の異常部検出方法及び異常部検
出装置を提供する。 【解決手段】異常部１２を検出すべき岩盤１１又は各種
材料に弾性波を入力し、異常部１２から反射してきた弾
性波の反射波を検出し、この反射波によって異常部１２
の位置を求める岩盤１１又は各種材料の異常部検出方法
であって、弾性波は、岩盤１１又は各種材料に当接可能
な入力用突起１５を介して入力し、反射波は、岩盤１１
又は各種材料に当接可能な検出用突起２３を介して検出
することを特徴とする。
異常部を精度良く検出でき、また、ノイズの影響を防止
できる岩盤又は各種材料の異常部検出方法及び異常部検
出装置を提供する。 【解決手段】異常部１２を検出すべき岩盤１１又は各種
材料に弾性波を入力し、異常部１２から反射してきた弾
性波の反射波を検出し、この反射波によって異常部１２
の位置を求める岩盤１１又は各種材料の異常部検出方法
であって、弾性波は、岩盤１１又は各種材料に当接可能
な入力用突起１５を介して入力し、反射波は、岩盤１１
又は各種材料に当接可能な検出用突起２３を介して検出
することを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、岩盤又は各種材料
の異常部検出方法及び異常部検出装置に関する。
の異常部検出方法及び異常部検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】トンネル掘削時には、切羽前方の岩盤内
にある異常部、例えば軟弱層や断層破砕帯などの探査が
行われている。これは、切羽前方に軟弱層や断層破砕帯
などの異常部があると、これらの異常部に切羽が達した
ときに切羽が崩壊するおそれがあるため、これらの異常
部を事前に検出して薬液注入などによって補強するなど
の処置を施すためである。
にある異常部、例えば軟弱層や断層破砕帯などの探査が
行われている。これは、切羽前方に軟弱層や断層破砕帯
などの異常部があると、これらの異常部に切羽が達した
ときに切羽が崩壊するおそれがあるため、これらの異常
部を事前に検出して薬液注入などによって補強するなど
の処置を施すためである。
【０００３】従来、トンネル切羽の前方探査方法として
は、前方ボーリングやトンネル切羽前方地震探査方法
（ＴＳＰ：ｔｕｎｎｅｌ ｓｅｉｓｍｉｃ ｐｒｅｄｉ
ｃｔｉｏｎ）が行われていた。
は、前方ボーリングやトンネル切羽前方地震探査方法
（ＴＳＰ：ｔｕｎｎｅｌ ｓｅｉｓｍｉｃ ｐｒｅｄｉ
ｃｔｉｏｎ）が行われていた。
【０００４】このうち、前方ボーリングは、切羽前方の
岩盤を直接採取して分析するものであり、ＴＢＭ（トン
ネルボーリングマシン）内で行われることが多い。ま
た、トンネル切羽前方地震探査方法は、トンネル内で発
破により地震波（弾性波）を発生させて岩盤内に伝搬さ
せ、トンネル切羽前方及びトンネル周辺に存在する破砕
帯や地層の変化など岩盤強度（弾性係数）の変化する面
で反射して戻ってきた弾性波（反射波）を検出し、岩盤
内における弾性波伝搬速度と反射波の伝搬時間をもと
に、破砕帯や地層の変化部などの異常部の位置、規模及
び性状を把握するものである。
岩盤を直接採取して分析するものであり、ＴＢＭ（トン
ネルボーリングマシン）内で行われることが多い。ま
た、トンネル切羽前方地震探査方法は、トンネル内で発
破により地震波（弾性波）を発生させて岩盤内に伝搬さ
せ、トンネル切羽前方及びトンネル周辺に存在する破砕
帯や地層の変化など岩盤強度（弾性係数）の変化する面
で反射して戻ってきた弾性波（反射波）を検出し、岩盤
内における弾性波伝搬速度と反射波の伝搬時間をもと
に、破砕帯や地層の変化部などの異常部の位置、規模及
び性状を把握するものである。
【０００５】一方、例えば金属材料やコンクリートなど
各種材料の内部の異常部を検出する方法も各種提案され
ている。例えば、特公平１−３０１０４号公報の衝撃弾
性波による非金属物検査方法は、被測定物に衝撃板を当
てがい、この衝撃板をハンマーなどで叩くことによって
発生した衝撃弾性波を被測定物に発射し、被測定物内の
異常部から反射してきた反射波を検出することにより、
弾性波の発射から反射波の検出までに要する時間を測定
し、この時間に基づいて異常部の位置を求めるものであ
る。
各種材料の内部の異常部を検出する方法も各種提案され
ている。例えば、特公平１−３０１０４号公報の衝撃弾
性波による非金属物検査方法は、被測定物に衝撃板を当
てがい、この衝撃板をハンマーなどで叩くことによって
発生した衝撃弾性波を被測定物に発射し、被測定物内の
異常部から反射してきた反射波を検出することにより、
弾性波の発射から反射波の検出までに要する時間を測定
し、この時間に基づいて異常部の位置を求めるものであ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
トンネル岩盤の探査方法のうち、前方ボーリングによる
方法は、抜取コアから岩質を直接目視によって判断でき
るので有効な手段ではあるものの、ボーリングに要する
作業時間が著しく長くなるという問題があった。
トンネル岩盤の探査方法のうち、前方ボーリングによる
方法は、抜取コアから岩質を直接目視によって判断でき
るので有効な手段ではあるものの、ボーリングに要する
作業時間が著しく長くなるという問題があった。
【０００７】更に、ＴＢＭ内は自由空間が狭いので、ボ
ーリング設備の設置が困難であり、ボーリング位置やボ
ーリング数が限定されてしまうという問題があった。ボ
ーリング数が少ない場合には、異常部を見逃してしまう
おそれもある。
ーリング設備の設置が困難であり、ボーリング位置やボ
ーリング数が限定されてしまうという問題があった。ボ
ーリング数が少ない場合には、異常部を見逃してしまう
おそれもある。
【０００８】また、トンネル切羽前方地震探査方法で
は、起震するためにダイナマイトなどの爆薬を使用する
ため、起震場所の選定や爆破方法に制約があり、更に、
反射波の検出器を設置するために、岩盤に削孔する必要
があり、削孔作業に手間がかかるという問題があった。
は、起震するためにダイナマイトなどの爆薬を使用する
ため、起震場所の選定や爆破方法に制約があり、更に、
反射波の検出器を設置するために、岩盤に削孔する必要
があり、削孔作業に手間がかかるという問題があった。
【０００９】一方、特開平１−３０１０４号公報の衝撃
弾性波による非金属物検査方法においては、被測定物に
衝撃板を全面的に当接させることによって弾性波の発
射、及び反射波の検出を行っており、被測定物に凹凸が
ある場合には、弾性波の発射が不確実になったり、反射
波の検出精度が低下したりするという問題がある。ま
た、検出された反射波にノイズが混入し、反射波を鮮明
に識別できなくなるという問題がある。
弾性波による非金属物検査方法においては、被測定物に
衝撃板を全面的に当接させることによって弾性波の発
射、及び反射波の検出を行っており、被測定物に凹凸が
ある場合には、弾性波の発射が不確実になったり、反射
波の検出精度が低下したりするという問題がある。ま
た、検出された反射波にノイズが混入し、反射波を鮮明
に識別できなくなるという問題がある。
【００１０】更に、弾性波の発射開始時点を測定するた
め、反射波検出装置を兼用して弾性波を検出していたの
で、発射開始時点が弾性波発射手段の設置位置から反射
波検出装置の設置位置まで伝搬する時間だけずれてしま
うという問題があった。この場合には、異常部の検出精
度が低下するという問題が発生する。
め、反射波検出装置を兼用して弾性波を検出していたの
で、発射開始時点が弾性波発射手段の設置位置から反射
波検出装置の設置位置まで伝搬する時間だけずれてしま
うという問題があった。この場合には、異常部の検出精
度が低下するという問題が発生する。
【００１１】このように、従来は、岩盤の異常部検出
と、金属材料など各種材料の異常部検出とは、それぞれ
異なる方法で行っており、それぞれの方法について個別
の問題があったが、岩盤と各種材料の異常部検出を同一
の方法及び装置で行うことができれば、それぞれの問題
を同時に解決できるため好都合である。
と、金属材料など各種材料の異常部検出とは、それぞれ
異なる方法で行っており、それぞれの方法について個別
の問題があったが、岩盤と各種材料の異常部検出を同一
の方法及び装置で行うことができれば、それぞれの問題
を同時に解決できるため好都合である。
【００１２】本発明の目的は、このような問題点を解決
するためになされたものであり、岩盤又は各種材料の表
面に凹凸がある場合でも異常部を精度良く検出でき、ま
た、ノイズの影響を防止できる岩盤又は各種材料の異常
部検出方法及び異常部検出装置を提供することにある。
するためになされたものであり、岩盤又は各種材料の表
面に凹凸がある場合でも異常部を精度良く検出でき、ま
た、ノイズの影響を防止できる岩盤又は各種材料の異常
部検出方法及び異常部検出装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は岩盤又は各種材
料の異常部検出方法及び異常部検出装置であり、前述の
技術的課題を解決するために以下のように構成されてい
る。すなわち、本発明は、異常部を検出すべき岩盤又は
各種材料に弾性波を発射し、前記異常部から反射してき
た前記弾性波の反射波を検出し、前記反射波に基づいて
前記異常部の位置を求める岩盤又は各種材料の異常部検
出方法であって、前記弾性波は、前記岩盤又は前記各種
材料に当接可能な発射用突起を介して発射し、前記反射
波は、前記岩盤又は前記各種材料に当接可能な検出用突
起を介して検出することを特徴とする。
料の異常部検出方法及び異常部検出装置であり、前述の
技術的課題を解決するために以下のように構成されてい
る。すなわち、本発明は、異常部を検出すべき岩盤又は
各種材料に弾性波を発射し、前記異常部から反射してき
た前記弾性波の反射波を検出し、前記反射波に基づいて
前記異常部の位置を求める岩盤又は各種材料の異常部検
出方法であって、前記弾性波は、前記岩盤又は前記各種
材料に当接可能な発射用突起を介して発射し、前記反射
波は、前記岩盤又は前記各種材料に当接可能な検出用突
起を介して検出することを特徴とする。
【００１４】また、本発明は、異常部を検出すべき岩盤
又は各種材料に弾性波を発射する弾性波発射手段と、前
記異常部から反射してきた前記弾性波の反射波を検出す
る反射波検出手段とを備えた岩盤又は各種材料の異常部
検出装置において、前記弾性波発射手段は、前記岩盤又
は各種材料に当接可能な発射用突起と、この発射用突起
に連結された弾性波発生手段とを有し、前記反射波検出
手段は、前記岩盤又は各種材料に当接可能な検出用突起
と、前記検出用突起に一体形成された反射波検出用の振
動板と、前記反射波検出用の振動板に取り付けられた反
射波検出用の圧電素子とを有していることを特徴とす
る。
又は各種材料に弾性波を発射する弾性波発射手段と、前
記異常部から反射してきた前記弾性波の反射波を検出す
る反射波検出手段とを備えた岩盤又は各種材料の異常部
検出装置において、前記弾性波発射手段は、前記岩盤又
は各種材料に当接可能な発射用突起と、この発射用突起
に連結された弾性波発生手段とを有し、前記反射波検出
手段は、前記岩盤又は各種材料に当接可能な検出用突起
と、前記検出用突起に一体形成された反射波検出用の振
動板と、前記反射波検出用の振動板に取り付けられた反
射波検出用の圧電素子とを有していることを特徴とす
る。
【００１５】次に、各構成要素について説明する。 （岩盤又は各種材料）岩盤としてはトンネル岩盤や立坑
の岩盤などを例示でき、また、各種材料としては有機材
料、無機材料、高分子材料、又は金属材料の単一材料又
は複合材料などを例示できる。 （弾性波発射手段）岩盤又は各種材料の表面に凹凸があ
っても、弾性波の発射を確実にできるようにするため、
岩盤又は各種材料の凹部内に挿入可能な発射用突起を設
けたものである。この発射用突起は例えば真鍮など硬質
材料で形成できる。 （反射波検出手段）上述の弾性波発射手段と同様に、岩
盤又は各種材料の表面に凹凸がある場合でも、反射波を
確実に検出できるようにするため、凹部内に挿入可能な
検出用突起を設けたものである。この検出用突起も真鍮
などの硬質材料で形成できる。 （被衝突板及び振動板）弾性波及び反射波を振動に変換
するものであり、真鍮などの硬質材料で形成できる。 （スペーサ）第１の振動板に発生した表面振動などのノ
イズが、スペーサを介して第２振動板に伝達されないよ
うにするため、例えば樹脂などの衝撃吸収性に優れた材
料を使用する。
の岩盤などを例示でき、また、各種材料としては有機材
料、無機材料、高分子材料、又は金属材料の単一材料又
は複合材料などを例示できる。 （弾性波発射手段）岩盤又は各種材料の表面に凹凸があ
っても、弾性波の発射を確実にできるようにするため、
岩盤又は各種材料の凹部内に挿入可能な発射用突起を設
けたものである。この発射用突起は例えば真鍮など硬質
材料で形成できる。 （反射波検出手段）上述の弾性波発射手段と同様に、岩
盤又は各種材料の表面に凹凸がある場合でも、反射波を
確実に検出できるようにするため、凹部内に挿入可能な
検出用突起を設けたものである。この検出用突起も真鍮
などの硬質材料で形成できる。 （被衝突板及び振動板）弾性波及び反射波を振動に変換
するものであり、真鍮などの硬質材料で形成できる。 （スペーサ）第１の振動板に発生した表面振動などのノ
イズが、スペーサを介して第２振動板に伝達されないよ
うにするため、例えば樹脂などの衝撃吸収性に優れた材
料を使用する。
【００１６】本発明の岩盤又は各種材料の異常部検出方
法及び異常部検出装置によれば、岩盤又は各種材料の表
面に凹凸がある場合でも、発射用突起及び検出用突起を
岩盤又は各種材料の凹部に挿入することによって、弾性
波の発射及び反射波の検出を確実に行うことができる。
法及び異常部検出装置によれば、岩盤又は各種材料の表
面に凹凸がある場合でも、発射用突起及び検出用突起を
岩盤又は各種材料の凹部に挿入することによって、弾性
波の発射及び反射波の検出を確実に行うことができる。
【００１７】また、反射波検出用の振動板を、第１の振
動板と第２の振動板に分割し、これらの第１及び第２の
振動板を衝撃吸収性の良いスペーサを介して接続するこ
とにより、第１及び第２の振動板の間に空間を設けたの
で、第１の振動板に発生した表面振動などのノイズは、
空間によって遮断され、第２の振動板に伝達されるのを
防止できる。
動板と第２の振動板に分割し、これらの第１及び第２の
振動板を衝撃吸収性の良いスペーサを介して接続するこ
とにより、第１及び第２の振動板の間に空間を設けたの
で、第１の振動板に発生した表面振動などのノイズは、
空間によって遮断され、第２の振動板に伝達されるのを
防止できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る岩盤又は各種
材料の異常部検出方法及び異常部検出装置の実施の形態
について、図面を参照して詳細に説明する。
材料の異常部検出方法及び異常部検出装置の実施の形態
について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】図１は、本発明の岩盤又は各種材料の異常
部検出装置１０を示す模式図である。この異常部検出装
置１０は、異常部１２を検出すべき岩盤１１又は各種材
料（図示せず）に弾性波を発射し、異常部１２から反射
してきた弾性波の反射波を検出するものである。ここで
は、トンネル岩盤１１の異常部１２を検出する場合につ
いて説明する。異常部１２は断層や破砕帯などである。
部検出装置１０を示す模式図である。この異常部検出装
置１０は、異常部１２を検出すべき岩盤１１又は各種材
料（図示せず）に弾性波を発射し、異常部１２から反射
してきた弾性波の反射波を検出するものである。ここで
は、トンネル岩盤１１の異常部１２を検出する場合につ
いて説明する。異常部１２は断層や破砕帯などである。
【００２０】この異常部検出装置１０は、トンネル岩盤
１１内に弾性波を発射する弾性波発射手段１３と、異常
部１２から反射してきた弾性波の反射波を検出する反射
波検出手段１４とを備えている。
１１内に弾性波を発射する弾性波発射手段１３と、異常
部１２から反射してきた弾性波の反射波を検出する反射
波検出手段１４とを備えている。
【００２１】弾性波発射手段１３は、先端がトンネル岩
盤１１の表面に当接可能な発射用突起１５と、この発射
用突起１５に連結された弾性波発生手段とを有してい
る。この弾性波発生手段は、発射用突起１５と一体の被
衝突板１６と、この被衝突１６の略中心部に衝突可能な
棒状の衝突部材１７とを有している。
盤１１の表面に当接可能な発射用突起１５と、この発射
用突起１５に連結された弾性波発生手段とを有してい
る。この弾性波発生手段は、発射用突起１５と一体の被
衝突板１６と、この被衝突１６の略中心部に衝突可能な
棒状の衝突部材１７とを有している。
【００２２】また、この弾性波発生手段は、衝突部材１
７を被衝突板１６側に付勢するための電磁石１９と、衝
突部材１７を被衝突板１６から離れた位置に保持するた
めのバネ１８と、衝撃を検出するため被衝突部材１６に
取り付けられた弾性波検出用の圧電素子２０とを有して
いる。電磁石１９には電磁石反復駆動回路２１が接続さ
れ、弾性波検出用の圧電素子２０には、衝撃検知回路２
２が接続されている。
７を被衝突板１６側に付勢するための電磁石１９と、衝
突部材１７を被衝突板１６から離れた位置に保持するた
めのバネ１８と、衝撃を検出するため被衝突部材１６に
取り付けられた弾性波検出用の圧電素子２０とを有して
いる。電磁石１９には電磁石反復駆動回路２１が接続さ
れ、弾性波検出用の圧電素子２０には、衝撃検知回路２
２が接続されている。
【００２３】反射波検出手段１４は、トンネル岩盤１１
の表面に当接可能な検出用突起２３と、この検出用突起
２３に一体形成された反射波の検出用振動板とを有して
いる。この反射波の検出用振動板は、第１振動板２４
と、第２振動板２５とに分割されている。これらの第１
及び第２振動板２４，２５は、衝撃吸収性に優れた材
料、例えば樹脂などで形成されたリング状のスペーサ２
６を介して互いに平行に固定されている。これにより、
第１振動板２４と第２振動板２５の間の中央部分に一定
の広さの空間２７が設けられている。
の表面に当接可能な検出用突起２３と、この検出用突起
２３に一体形成された反射波の検出用振動板とを有して
いる。この反射波の検出用振動板は、第１振動板２４
と、第２振動板２５とに分割されている。これらの第１
及び第２振動板２４，２５は、衝撃吸収性に優れた材
料、例えば樹脂などで形成されたリング状のスペーサ２
６を介して互いに平行に固定されている。これにより、
第１振動板２４と第２振動板２５の間の中央部分に一定
の広さの空間２７が設けられている。
【００２４】第１振動板２４の第２振動板２５との反対
面の略中央部分には、上述の検出用突起２３が取り付け
られ、第２振動板２５の第１振動板２４との反対面の略
中央部分には、反射波検出用の圧電素子２８が取り付け
られている。この反射波検出用の圧電素子２８には、反
射波抽出・増幅回路２９が接続されている。
面の略中央部分には、上述の検出用突起２３が取り付け
られ、第２振動板２５の第１振動板２４との反対面の略
中央部分には、反射波検出用の圧電素子２８が取り付け
られている。この反射波検出用の圧電素子２８には、反
射波抽出・増幅回路２９が接続されている。
【００２５】上述の弾性波発射手段１３及び反射波検出
手段１４は、それぞれ圧縮ばね３０，３１によって、ト
ンネル岩盤１１側に弾性的に付勢されており、発射用突
起１５及び検出用突起２３が、所定の圧力でトンネル岩
盤１１に押し付けられている。また、衝撃検知回路２
２、反射波抽出・増幅回路２９には、オシロスコープな
どの表示手段３０が接続されており、トンネル岩盤１１
に発射した弾性波及びその反射波を視認できるようにな
っている。
手段１４は、それぞれ圧縮ばね３０，３１によって、ト
ンネル岩盤１１側に弾性的に付勢されており、発射用突
起１５及び検出用突起２３が、所定の圧力でトンネル岩
盤１１に押し付けられている。また、衝撃検知回路２
２、反射波抽出・増幅回路２９には、オシロスコープな
どの表示手段３０が接続されており、トンネル岩盤１１
に発射した弾性波及びその反射波を視認できるようにな
っている。
【００２６】次に、この異常部検出装置１０の作用を説
明する。トンネル岩盤１１内の異常部１２の検出を行う
場合には、まず、弾性波発生手段１３の電磁石１９をオ
フにし、圧縮ばね１８の付勢力で衝突部材１７を弾性波
発生振動板１６から離れた位置に保持する。そして、電
磁石１９に通電すると、衝突部材１７は圧縮ばね１８を
伸張させて、被衝突板１６に衝突する。
明する。トンネル岩盤１１内の異常部１２の検出を行う
場合には、まず、弾性波発生手段１３の電磁石１９をオ
フにし、圧縮ばね１８の付勢力で衝突部材１７を弾性波
発生振動板１６から離れた位置に保持する。そして、電
磁石１９に通電すると、衝突部材１７は圧縮ばね１８を
伸張させて、被衝突板１６に衝突する。
【００２７】これによって、被衝突板１６が振動して弾
性波が発生する。この弾性波は、被衝突板１６に取り付
けられた弾性波検出用の圧電素子２０によって検出さ
れ、ここで電気信号に変換されて衝撃検知回路２２を介
して表示手段３０に供給される。
性波が発生する。この弾性波は、被衝突板１６に取り付
けられた弾性波検出用の圧電素子２０によって検出さ
れ、ここで電気信号に変換されて衝撃検知回路２２を介
して表示手段３０に供給される。
【００２８】また、被衝突板１６に発生した弾性波は、
発射用突起１５を介して、トンネル岩盤１１内に発射さ
れる。トンネル岩盤１１内に異常部１２がある場合に
は、発射された弾性波がこの異常部１２で反射し、その
反射波がトンネル岩盤１１の表面側に戻ってくる。
発射用突起１５を介して、トンネル岩盤１１内に発射さ
れる。トンネル岩盤１１内に異常部１２がある場合に
は、発射された弾性波がこの異常部１２で反射し、その
反射波がトンネル岩盤１１の表面側に戻ってくる。
【００２９】このトンネル岩盤１１の表面側に戻ってき
た反射波は、反射波検出手段１４の検出用突起２３を介
して第１振動板２４に伝達され、更に、空間２７中の空
気を介して第２振動板２５に伝達されて、第２振動板２
５が振動する。この第２振動板２５の振動は、反射波検
出用の圧電素子２８によって電気信号に変換され、反射
波抽出・増幅回路２９を介して表示手段３０に発射され
る。
た反射波は、反射波検出手段１４の検出用突起２３を介
して第１振動板２４に伝達され、更に、空間２７中の空
気を介して第２振動板２５に伝達されて、第２振動板２
５が振動する。この第２振動板２５の振動は、反射波検
出用の圧電素子２８によって電気信号に変換され、反射
波抽出・増幅回路２９を介して表示手段３０に発射され
る。
【００３０】ここで検出された反射波に基づいて、異常
部１２の位置が求められる。すなわち、弾性波の発射か
ら反射波の検出までに要する時間をｔとし、トンネル岩
盤１１の弾性波伝搬速度をＶｐとすると、異常部１２ま
での距離ｘは、ｘ＝（Ｖｐ×ｔ）／２となる。
部１２の位置が求められる。すなわち、弾性波の発射か
ら反射波の検出までに要する時間をｔとし、トンネル岩
盤１１の弾性波伝搬速度をＶｐとすると、異常部１２ま
での距離ｘは、ｘ＝（Ｖｐ×ｔ）／２となる。
【００３１】このように、本発明の異常部検出装置１０
によれば、弾性波発射手段１３に発射用突起１５を設
け、この発射用突起１５を介してトンネル岩盤１１内に
弾性波を発射すると共に、反射波検出手段１４に検出用
突起２３を設け、この検出用突起２３を介してトンネル
岩盤１１から反射波を検出するので、次に説明するよう
に、トンネル岩盤１１の表面の状態に関わらず、常に安
定した結果を得ることができる。
によれば、弾性波発射手段１３に発射用突起１５を設
け、この発射用突起１５を介してトンネル岩盤１１内に
弾性波を発射すると共に、反射波検出手段１４に検出用
突起２３を設け、この検出用突起２３を介してトンネル
岩盤１１から反射波を検出するので、次に説明するよう
に、トンネル岩盤１１の表面の状態に関わらず、常に安
定した結果を得ることができる。
【００３２】すなわち、図２に示すように、トンネル岩
盤１１の表面に凹凸がある場合、その凹部３１，３２内
に発射用突起１５及び検出用突起２３を挿入することに
よって、弾性波の指向性を得ることができ、トンネル岩
盤１１の深部まで弾性波を発射できると共に、反射波を
安定良く検出することがきるので、凹凸の有無に関係な
く常に同じ結果を得ることができるのである。
盤１１の表面に凹凸がある場合、その凹部３１，３２内
に発射用突起１５及び検出用突起２３を挿入することに
よって、弾性波の指向性を得ることができ、トンネル岩
盤１１の深部まで弾性波を発射できると共に、反射波を
安定良く検出することがきるので、凹凸の有無に関係な
く常に同じ結果を得ることができるのである。
【００３３】また、図１に示すように、検出用突起２３
と一体の反射波検出用の振動板を、第１振動板２４と第
２振動板２５とに分け、その間に空間２９を設けたの
で、第１振動板２４に発生した表面振動などのノイズが
第２振動板２５に伝達されるのを防止して、異常部１２
からの反射波を鮮明に検出できる。
と一体の反射波検出用の振動板を、第１振動板２４と第
２振動板２５とに分け、その間に空間２９を設けたの
で、第１振動板２４に発生した表面振動などのノイズが
第２振動板２５に伝達されるのを防止して、異常部１２
からの反射波を鮮明に検出できる。
【００３４】なお、上述の実施形態では、トンネル岩盤
１１の異常部１２を検出する場合について説明したが、
この異常部検出装置１０は、次に説明する実験例でも分
かるように、各種の材料の異常部を検出する場合に適用
することができる。 （実験例）ここでは、各種材料としてコンクリート及び
耐火レンガを使用し、検出用突起２３の有無による反射
波の検出精度の比較と、反射波検出手段１４の空間２７
の有無による反射波の検出精度の比較を行った。
１１の異常部１２を検出する場合について説明したが、
この異常部検出装置１０は、次に説明する実験例でも分
かるように、各種の材料の異常部を検出する場合に適用
することができる。 （実験例）ここでは、各種材料としてコンクリート及び
耐火レンガを使用し、検出用突起２３の有無による反射
波の検出精度の比較と、反射波検出手段１４の空間２７
の有無による反射波の検出精度の比較を行った。
【００３５】まず、図３に示すように、コンクリートブ
ロック４０内に、異常部として粘土４１を埋設し、異常
部検出装置１０をコンクリートブロック４０の上面に設
置して、粘土４１の検出を行った。
ロック４０内に、異常部として粘土４１を埋設し、異常
部検出装置１０をコンクリートブロック４０の上面に設
置して、粘土４１の検出を行った。
【００３６】ここでは、コンクリートブロック４０の上
面に凹凸がある場合と、凹凸がない場合について比較し
た。その検出結果を図４に示す。図４（Ａ）はコンクリ
ートブロック４０の上面に凹凸がない場合を示し、図４
（Ｂ）は凹凸がある場合を示す。
面に凹凸がある場合と、凹凸がない場合について比較し
た。その検出結果を図４に示す。図４（Ａ）はコンクリ
ートブロック４０の上面に凹凸がない場合を示し、図４
（Ｂ）は凹凸がある場合を示す。
【００３７】この実験結果から分かるように、検出用突
起２３を設けた場合には、コンクリートブロック４０の
上面に凹凸がある場合及びない場合の両方で、反射波を
鮮明に検出できた。この検出結果から、突起２３を有す
る場合は、被測定物の表面の状態に影響を受けないこと
が分かる。
起２３を設けた場合には、コンクリートブロック４０の
上面に凹凸がある場合及びない場合の両方で、反射波を
鮮明に検出できた。この検出結果から、突起２３を有す
る場合は、被測定物の表面の状態に影響を受けないこと
が分かる。
【００３８】図５は、弾性波発射用手段１３Ａと、上述
の反射波検出手段１４の検出用突起２３を取り除いた反
射波検出用手段１４Ａを有する異常部検出装置１０Ａを
使用した場合であり、これ以外は図３と同一である。こ
の場合の検出結果を図６に示す。
の反射波検出手段１４の検出用突起２３を取り除いた反
射波検出用手段１４Ａを有する異常部検出装置１０Ａを
使用した場合であり、これ以外は図３と同一である。こ
の場合の検出結果を図６に示す。
【００３９】図６（Ａ）はコンクリートブロック４０の
上面に凹凸がない場合、図６（Ｂ）は凹凸がある場合を
示す。図から分かるように、被測定物の表面に凹凸がな
い場合には、異常部検出装置１０Ａに突起２３がない場
合でも、突起２３がある場合と同様に反射波を鮮明に検
出できるが、被測定物の表面に凹凸がある場合には、妨
害波が混入して反射波を鮮明に検出できなくなる。
上面に凹凸がない場合、図６（Ｂ）は凹凸がある場合を
示す。図から分かるように、被測定物の表面に凹凸がな
い場合には、異常部検出装置１０Ａに突起２３がない場
合でも、突起２３がある場合と同様に反射波を鮮明に検
出できるが、被測定物の表面に凹凸がある場合には、妨
害波が混入して反射波を鮮明に検出できなくなる。
【００４０】次に、反射波検出手段１４の第１振動板２
４（図１）と第２振動板２５間の空間２７の有無の影響
を調べるための実験を行った。
４（図１）と第２振動板２５間の空間２７の有無の影響
を調べるための実験を行った。
【００４１】図７は被測定物としてコンクリートブロッ
ク４２を使用し、その底面までの厚さを測定するための
実験装置、図８は被測定物として空洞４３のある耐火レ
ンガ４４を使用し、その上面から空洞４３までの厚さｈ
を測定する実験装置、図９は図８と同一の耐火レンガ４
４の底面までの厚さｈを測定する実験装置を示す。
ク４２を使用し、その底面までの厚さを測定するための
実験装置、図８は被測定物として空洞４３のある耐火レ
ンガ４４を使用し、その上面から空洞４３までの厚さｈ
を測定する実験装置、図９は図８と同一の耐火レンガ４
４の底面までの厚さｈを測定する実験装置を示す。
【００４２】図１０〜図１２は、それぞれ図７〜図９の
実験結果を示す。また、各図１０〜図１２の（Ａ），
（Ｂ）は、それぞれ空間２７がある場合とない場合を示
す。これらの実験結果から分かるように、空間２７があ
る場合には反射波を鮮明に検出できるが、空間２７のな
い場合には妨害波が混入し、反射波を鮮明に検出できな
かった。
実験結果を示す。また、各図１０〜図１２の（Ａ），
（Ｂ）は、それぞれ空間２７がある場合とない場合を示
す。これらの実験結果から分かるように、空間２７があ
る場合には反射波を鮮明に検出できるが、空間２７のな
い場合には妨害波が混入し、反射波を鮮明に検出できな
かった。
【００４３】図１３は、図８〜図９における被測定物４
２，４４の厚さｈの測定結果を示す。ここでは、各被測
定物４２，４４について、異常部検出装置１０の空間２
７を設けた場合と設けない場合について、反射波到達時
間ｔを測定し、この測定結果と各被測定物の弾性波伝搬
速度Ｖｐとから、厚さｈを算出した。上述のように、ｈ
＝（Ｖｐ×ｔ）／２である。この結果から、例外はある
が空間２７を設けた方が、異常部の位置をより正確に検
出できることが分かった。
２，４４の厚さｈの測定結果を示す。ここでは、各被測
定物４２，４４について、異常部検出装置１０の空間２
７を設けた場合と設けない場合について、反射波到達時
間ｔを測定し、この測定結果と各被測定物の弾性波伝搬
速度Ｖｐとから、厚さｈを算出した。上述のように、ｈ
＝（Ｖｐ×ｔ）／２である。この結果から、例外はある
が空間２７を設けた方が、異常部の位置をより正確に検
出できることが分かった。
【００４４】なお、上述の実施例では、トンネル岩盤１
１、コンクリート４０，４２、及び耐火レンガ４４の異
常部１２，４１、又は厚さｈを検出する場合について説
明したが、本発明はこれ以外にも、立坑の地盤、有機材
料、無機材料、高分子材料、又は金属材料の単一材料又
は複合材料などの異常部検出や厚さ測定などに適用でき
る。
１、コンクリート４０，４２、及び耐火レンガ４４の異
常部１２，４１、又は厚さｈを検出する場合について説
明したが、本発明はこれ以外にも、立坑の地盤、有機材
料、無機材料、高分子材料、又は金属材料の単一材料又
は複合材料などの異常部検出や厚さ測定などに適用でき
る。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る岩盤
又は各種材料の異常部検出方法及び異常部検出装置によ
れば、岩盤又は各種材料の表面に凹凸がある場合でも、
発射用突起及び検出用突起を岩盤又は各種材料の凹部に
挿入することによって、弾性波の発射及び反射波の検出
を確実に行うことができるので、異常部を確実に検出す
ることができる。
又は各種材料の異常部検出方法及び異常部検出装置によ
れば、岩盤又は各種材料の表面に凹凸がある場合でも、
発射用突起及び検出用突起を岩盤又は各種材料の凹部に
挿入することによって、弾性波の発射及び反射波の検出
を確実に行うことができるので、異常部を確実に検出す
ることができる。
【００４６】また、反射波検出用の振動板を、検出用突
起に一体形成された第１の振動板と、検出用圧電素子を
取り付けた第２の振動板に分割し、これらの第１及び第
２の振動板とをスペーサを介して接続することにより、
第１及び第２の振動板の間に空間を設けたので、第１の
振動板に発生した表面振動などのノイズが、第２の振動
板に伝達されるのを防止でき、これによって、反射波を
鮮明に検出でき、異常部の位置を正確に検出することが
できる。
起に一体形成された第１の振動板と、検出用圧電素子を
取り付けた第２の振動板に分割し、これらの第１及び第
２の振動板とをスペーサを介して接続することにより、
第１及び第２の振動板の間に空間を設けたので、第１の
振動板に発生した表面振動などのノイズが、第２の振動
板に伝達されるのを防止でき、これによって、反射波を
鮮明に検出でき、異常部の位置を正確に検出することが
できる。
【図１】本発明に係る異常部検出装置を示す模式図であ
る。
る。
【図２】本発明に係る異常部検出装置の発射用突起及び
検出用突起を示す図である。
検出用突起を示す図である。
【図３】本発明に係る異常部検出装置によってコンクリ
ートブロックの異常部を検出する場合の実験装置を示す
図である。
ートブロックの異常部を検出する場合の実験装置を示す
図である。
【図４】図３の実験結果を示す図である。
【図５】突起のない異常部検出装置によってコンクリー
トブロックの異常部を検出する場合の実験装置を示す図
である。
トブロックの異常部を検出する場合の実験装置を示す図
である。
【図６】図５の実験結果を示す図である。
【図７】本発明に係る異常部検出装置によってコンクリ
ートブロックの厚さを測定する場合の実験装置を示す図
である。
ートブロックの厚さを測定する場合の実験装置を示す図
である。
【図８】本発明に係る異常部検出装置によって耐火レン
ガの空洞までの厚さを測定する場合の実験装置を示す図
である。
ガの空洞までの厚さを測定する場合の実験装置を示す図
である。
【図９】本発明に係る異常部検出装置によって耐火レン
ガの底面までの厚さを測定する場合の実験装置を示す図
である。
ガの底面までの厚さを測定する場合の実験装置を示す図
である。
【図１０】図７の検出波形を示す図である。
【図１１】図８の検出波形を示す図である。
【図１２】図９の検出波形を示す図である。
【図１３】図７〜図９の厚さ測定結果を示す図である。
１０ 異常部検出装置 １１ トンネル岩盤 １２ 異常部 １３ 弾性波発射手段 １４ 反射波検出手段 １５ 発射用突起 ２３ 検出用突起 ２０ 弾性波検出用の圧電素子 ２８ 反射波検出用の圧電素子 ４０ コンクリートブロック（各種材料） ４４ 耐火レンガ（各種材料）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 粕谷 忠則 東京都千代田区富士見二丁目10番26号前田 建設工業株式会社内 (72)発明者 関 順一 東京都千代田区富士見二丁目10番26号前田 建設工業株式会社内 (72)発明者 高森 貞彦 東京都千代田区富士見二丁目10番26号前田 建設工業株式会社内 (72)発明者 秋鹿 ▲為▼之 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町4384番地２号 有限会社戸塚電子計測研究所内 Ｆターム(参考） 2G047 AA10 BA03 BC00 BC02 CA01 CA03 EA10
Claims (5)
- 【請求項１】 異常部を検出すべき岩盤又は各種材料に
弾性波を発射し、前記異常部から反射してきた前記弾性
波の反射波を検出し、前記反射波に基づいて前記異常部
の位置を求める岩盤又は各種材料の異常部検出方法であ
って、 前記弾性波は、前記岩盤又は前記各種材料に当接可能な
発射用突起を介して発射し、 前記反射波は、前記岩盤又は前記各種材料に当接可能な
検出用突起を介して検出することを特徴とする岩盤又は
各種材料の異常部検出方法。 - 【請求項２】 異常部を検出すべき岩盤又は各種材料に
弾性波を発射する弾性波発射手段と、 前記異常部から反射してきた前記弾性波の反射波を検出
する反射波検出手段とを備えた岩盤又は各種材料の異常
部検出装置において、 前記弾性波発射手段は、前記岩盤又は各種材料に当接可
能な発射用突起と、この発射用突起に連結された弾性波
発生手段とを有し、 前記反射波検出手段は、前記岩盤又は各種材料に当接可
能な検出用突起と、前記検出用突起に一体形成された反
射波検出用の振動板と、前記反射波検出用の振動板に取
り付けられた反射波検出用の圧電素子とを有しているこ
とを特徴とする岩盤又は各種材料の異常部検出装置。 - 【請求項３】 前記弾性波を検出するため、弾性波検出
用の圧電素子が前記弾性波発生手段に設けられているこ
とを特徴とする請求項２に記載の岩盤又は各種材料の異
常部検出装置。 - 【請求項４】 前記反射波検出用の振動板は、前記検出
用突起に一体形成された第１の振動板と、この第１の振
動板に衝撃吸収性を有するスペーサを介して取り付けら
れ前記第１の振動板の板面に対して一定の空間を開けて
略平行に配置された第２の振動板とを有し、この第２の
振動板に前記反射波検出用の圧電素子が取り付けられて
いることを特徴とする請求項２に記載の岩盤又は各種材
料の異常部検出装置。 - 【請求項５】 前記各種材料は、有機材料、無機材料、
高分子材料、又は金属材料の単一材料又は複合材料であ
ることを特徴とする請求項２に記載の岩盤又は各種材料
の異常部検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000365823A JP2002168840A (ja) | 2000-11-30 | 2000-11-30 | 岩盤又は各種材料の異常部検出方法及び異常部検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000365823A JP2002168840A (ja) | 2000-11-30 | 2000-11-30 | 岩盤又は各種材料の異常部検出方法及び異常部検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002168840A true JP2002168840A (ja) | 2002-06-14 |
Family
ID=18836531
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000365823A Pending JP2002168840A (ja) | 2000-11-30 | 2000-11-30 | 岩盤又は各種材料の異常部検出方法及び異常部検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002168840A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008185425A (ja) * | 2007-01-29 | 2008-08-14 | Takenaka Komuten Co Ltd | 弾性波送波装置及び反射弾性波測定装置 |
| CN102645669A (zh) * | 2012-05-08 | 2012-08-22 | 山东大学 | Tbm法施工中利用震动信号超前地质预报的装置及使用方法 |
| CN102645668A (zh) * | 2012-05-08 | 2012-08-22 | 山东大学 | 钻爆法施工中利用爆破信号超前地质预报装置及使用方法 |
| CN102692639A (zh) * | 2012-06-21 | 2012-09-26 | 山东大学 | 盾构法施工中利用震动信号超前地质预报装置及使用方法 |
| CN104765062A (zh) * | 2015-04-13 | 2015-07-08 | 四川升拓检测技术有限责任公司 | 基于弹性波的无砟轨道板脱空无损检测方法 |
| JP2015190839A (ja) * | 2014-03-28 | 2015-11-02 | 一般社団法人日本建設機械施工協会 | コンクリート構造物の検査方法、検査システムおよび圧電トランスデューサ |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0130104B2 (ja) * | 1981-04-24 | 1989-06-16 | Kyoei Giken Kk | |
| JPH01219555A (ja) * | 1988-02-26 | 1989-09-01 | Mitsubishi Petrochem Co Ltd | 衝撃試験器 |
-
2000
- 2000-11-30 JP JP2000365823A patent/JP2002168840A/ja active Pending
Patent Citations (2)
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| CN104765062A (zh) * | 2015-04-13 | 2015-07-08 | 四川升拓检测技术有限责任公司 | 基于弹性波的无砟轨道板脱空无损检测方法 |
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