JP2003121276A - Bender element for shearing wave velocity measurement - Google Patents

Bender element for shearing wave velocity measurement

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JP2003121276A JP2002049054A JP2002049054A JP2003121276A JP 2003121276 A JP2003121276 A JP 2003121276A JP 2002049054 A JP2002049054 A JP 2002049054A JP 2002049054 A JP2002049054 A JP 2002049054A JP 2003121276 A JP2003121276 A JP 2003121276A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To surely measure shearing wave velocity in a hard material such as improved ground or concrete. SOLUTION: A resonator protection layer 20 is formed on an end face of a base block 11 of this bender element 10 by covering the circumference of a piezoelectric resonator 12 having its root part fixed with a soft material having a Young's coefficient of 100 MPa or less and a predetermined thickness, or the resonator protection layer is formed by housing the base block supporting the piezoelectric resonator in a recess of an armoring block and by filling the soft material in at least the circumference of the piezoelectric resonator in the recess, so that the shearing wave velocity in the hard material such as improved ground or concrete can surely be measured.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はせん断波速度測定用
ベンダーエレメントに係り、改良地盤やコンクリート等
の硬質材料内でのせん断波速度を確実に測定できるよう
にしたせん断波速度測定用ベンダーエレメントに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a shear wave velocity measuring bender element, and more particularly to a shear wave velocity measuring bender element capable of reliably measuring shear wave velocity in a hard material such as improved ground or concrete. .

【0002】[0002]

【従来の技術】地盤のせん断波速度を測定するセンサと
して、圧電セラミックス振動子の一種であるベンダーエ
レメントが知られている。たとえばその設置位置に応じ
て図10(a),(b)に示したような種々のタイプの
ベンダーエレメント50が提案されている。図10
(a)は、基本タイプである直方体状のアクリル製ベー
スブロック51の上面に圧電セラミックス製の振動子5
2が固着されたものを示している。この振動子52は図
11各図内に符号を付したように、その一端52aがベ
ースブロック51に固定支持された梁長さ(l)のバイ
モルフタイプの片持ち梁形状をなし、2枚の振動子52
を板厚(t)となるように一体的に積層した構造からな
る。図10(b)は、中間点に測定設置されるベンダー
エレメント50を示している。同図に示したように、ベ
ースブロック51の上面51aに発振部としての振動子
52Sが、下面51bには受振部としての振動子52R
が固着されている。
2. Description of the Related Art A bender element, which is a kind of piezoelectric ceramic oscillator, is known as a sensor for measuring shear wave velocity of the ground. For example, various types of bender elements 50 as shown in FIGS. 10A and 10B have been proposed depending on the installation position. Figure 10
(A) is a basic type rectangular parallelepiped acrylic base block 51 and the piezoelectric ceramic vibrator 5 on the upper surface thereof.
2 shows that it is fixed. This oscillator 52 has a beam length (l) of a bimorph type cantilever beam shape whose one end 52a is fixedly supported by the base block 51, as shown by the reference numerals in FIG. Oscillator 52
Is integrally laminated to have a plate thickness (t). FIG.10 (b) has shown the bender element 50 measured and installed in the middle point. As shown in the figure, a vibrator 52S as an oscillating unit is provided on the upper surface 51a of the base block 51, and a vibrator 52R as a receiving unit is provided on the lower surface 51b.
Is stuck.

【0003】図12は、この種のベンダーエレメントを
利用した地盤のせん断波速度の測定方法を示している。
図12に示したように、ベンダーエレメント50S,5
0Rを所定距離Lだけ離れた地盤内に埋設し、一方のベ
ンダーエレメント50Sからせん断波を発信させ、もう
他方のベンダーエレメント50Rでせん断波を受信し、
そのベンダーエレメント間の距離Lをせん断波の伝搬時
間(遅延時間)で除すことにより、対象地盤のせん断波
速度を算定するものである。
FIG. 12 shows a method for measuring the shear wave velocity of the ground using this type of bender element.
As shown in FIG. 12, the vendor elements 50S, 5
0R is buried in the ground separated by a predetermined distance L, a shear wave is transmitted from one bender element 50S, and a shear wave is received by the other bender element 50R,
The shear wave velocity of the target ground is calculated by dividing the distance L between the bender elements by the shear wave propagation time (delay time).

【0004】すなわち、この埋設されたベンダーエレメ
ント50が地盤から所定の振動を受けて片持ち梁が変位
する(撓む)と、圧電効果によりその変位方向(図1
1:素子内矢印方向)に電気分極が生じ、その先端撓み
量(u)に比例した電圧(V)が、撓み方向に応じた極
性を伴って発生する。したがって、同一形状のベンダー
エレメント50を、振動子52同士が対向するように地
盤内に配置し、一方のベンダーエレメント50の振動子
52Sを発振部とし、他方のベンダーエレメント50の
振動子52Rを受振部とし、両者間の地盤を媒体として
波動(S波)を伝播させ、この2つの振動子52S、5
2R間の距離に対して波動の到達時間を求めることで、
この地盤位置でのせん断波速度(Vs)を算出すること
ができる。なお、図11各図では振動子52の先端52
b近傍に接続するように回路が示されているが、実際に
は電源からのリード線はベースブロック51内で振動子
52の端子(図示せず)に接続されている。
That is, when the buried bender element 50 receives a predetermined vibration from the ground and the cantilever is displaced (flexed), its displacement direction is generated by the piezoelectric effect (see FIG. 1).
1: Electric polarization occurs in the direction of the arrow in the element), and a voltage (V) proportional to the bending amount (u) of the tip is generated with a polarity according to the bending direction. Therefore, the bender elements 50 having the same shape are arranged in the ground so that the oscillators 52 face each other, and the oscillator 52S of one of the bender elements 50 serves as an oscillating portion, and the oscillator 52R of the other bender element 50 is received. Of the two oscillators 52S, 5S
By determining the arrival time of the wave for the distance between the 2Rs,
The shear wave velocity (V s ) at this ground position can be calculated. In addition, in each drawing of FIG.
Although the circuit is shown to be connected in the vicinity of b, the lead wire from the power supply is actually connected to the terminal (not shown) of the vibrator 52 in the base block 51.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のベン
ダーエレメントを用いて改良地盤やコンクリート等の硬
質材料のせん断波速度を測定する場合は、測定の都度、
対象の改良地盤等の硬質材料の表面に受信用と発信用の
一組のベンダーエレメントを設置して測定を行わなけれ
ばならない。このとき測定されるせん断波速度はベンダ
ーエレメントの設置状態によって変動しやすく、安定し
た測定精度を得ることが難しい。また、測定の都度、ベ
ンダーエレメントを設置する測定方法では、ベンダーエ
レメント設置の再現性が確保されず、同一の改良地盤の
せん断波速度を経時的に繰り返して測定する場合、必然
的にせん断波速度測定結果の再現性が確保できない。
By the way, when the shear wave velocity of a hard material such as improved ground or concrete is measured using the bender element described above,
A set of receiving and transmitting bender elements must be installed on the surface of the hard material such as the improved ground to be measured. The shear wave velocity measured at this time is likely to vary depending on the installation state of the bender element, and it is difficult to obtain stable measurement accuracy. In addition, the reproducibility of the installation of the bender element is not ensured by the method of installing the bender element every time the measurement is performed, and when the shear wave velocity of the same improved ground is repeatedly measured over time, the shear wave velocity is inevitable. Reproducibility of measurement results cannot be ensured.

【0006】この場合、改良地盤におけるベンダーエレ
メントによる測定の再現性を高めるために、改良地盤が
硬化する前にベンダーエレメントを改良地盤中にあらか
じめ埋設しておき、せん断波速度測定を行うことも考え
られる。ところが、従来のベンダーエレメントを改良地
盤中にそのまま埋設すると、改良地盤の硬化の進行に伴
い、ベンダーエレメントの周囲の振動が周囲の改良地盤
によって拘束され、振動子が十分に振動できず、せん断
波速度測定ができなくなるおそれがある。また、上述し
たように、従来のベンダーエレメントを改良地盤中にそ
のまま埋設すると、改良地盤の硬化とともに振動を発信
できなくなるため、原位置の改良地盤中を鉛直方向に伝
播するせん断波速度を測定することはできなかった。さ
らに、計測終了後に環境面での配慮及びベンダーエレメ
ントの反復利用を可能にすることも含め、容易に回収で
きるようにすることが求められている。以上のような技
術的背景により、改良地盤中にあらかじめベンダーエレ
メントを埋設する場合に、改良地盤が硬化した後でも振
動子が振動を発信できるようなベンダーエレメントの開
発が求められていた。
In this case, in order to improve the reproducibility of the measurement by the bender element in the improved ground, it is also considered that the bender element is embedded in the improved ground in advance and the shear wave velocity is measured before the improved ground is hardened. To be However, if the conventional bender element is buried in the improved ground as it is, as the hardening of the improved ground progresses, the vibration around the bender element is restrained by the surrounding improved ground, and the oscillator cannot vibrate sufficiently, resulting in shear waves. It may not be possible to measure speed. Further, as described above, if the conventional bender element is directly embedded in the improved ground, vibration cannot be transmitted as the improved ground hardens, so the shear wave velocity propagating vertically in the in-situ improved ground is measured. I couldn't do that. Furthermore, it is required to facilitate the recovery, including the consideration of the environment and the repeated use of the vendor element after the measurement is completed. Due to the above technical background, when the bender element is embedded in the improved ground in advance, there has been a demand for the development of a bender element that allows the vibrator to transmit vibration even after the improved ground is hardened.

【0007】そこで、本発明の目的は上述した従来の技
術が有する問題点を解消し、改良地盤や硬化コンクリー
ト等の硬質材料の硬化が進行した状態において確実に振
動子が振動して発信することができ、また計測後に容易
に回収できるようにしたせん断波速度測定用ベンダーエ
レメントを提供することにある。
[0007] Therefore, an object of the present invention is to solve the problems of the above-mentioned conventional techniques, and to reliably vibrate and transmit a vibrator in a state where hard material such as improved ground or hardened concrete has hardened. Another object of the present invention is to provide a shear wave velocity measuring bender element which can be easily collected after measurement.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、ベースブロックに固着された圧電振動子
の周囲を所定厚の軟質材料で被覆して振動子保護層を形
成したことを特徴とする。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a vibrator protective layer is formed by coating the periphery of a piezoelectric vibrator fixed to a base block with a soft material having a predetermined thickness. Is characterized by.

【0009】このとき、前記軟質材料は、ヤング係数が
100MPa以下を示すことが好ましい。
At this time, it is preferable that the soft material has a Young's modulus of 100 MPa or less.

【0010】また、前記振動子保護層は、既製品部材が
前記圧電振動子に固着されて形成されるか、前記圧電振
動子を一体的に被覆成形することで形成されるようにす
ることが好ましい。
The vibrator protection layer may be formed by fixing an off-the-shelf member to the piezoelectric vibrator, or by integrally forming the piezoelectric vibrator by coating. preferable.

【0011】他の特徴として、圧電振動子を支持するベ
ースブロックを、外被ブロックの凹所内に収容し、前記
凹所内の少なくとも前記圧電振動子の周囲に軟質材料を
充填して振動子保護層を形成した点がある。
Another feature is that the base block supporting the piezoelectric vibrator is housed in the recess of the outer cover block, and at least the periphery of the piezoelectric vibrator in the recess is filled with a soft material so as to protect the vibrator. There is a point that formed.

【0012】前記外被ブロックは、軽量発泡樹脂成形部
材で形成することが好ましい。
The outer block is preferably formed of a lightweight foamed resin molding member.

【0013】また、前記圧電振動子を被覆するために充
填された軟質材料は、ヤング係数が100MPa以下を
示す材料であることが好ましい。
Further, the soft material filled to cover the piezoelectric vibrator is preferably a material having a Young's modulus of 100 MPa or less.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明のせん断波速度測定
用ベンダーエレメントの一実施の形態について、添付図
面を参照して説明する。図1(a)は、本発明によるベ
ンダーエレメント10の構造例を模式的に示した平面
図、同図(b),(c)である。同図に示したように、
直方体状のアクリル製ベースブロック11の上面のほぼ
中央部に、根元部が埋設された状態で圧電セラミックス
振動子(以下、振動子12と記す。)が取り付けられて
いる。さらに、ベースブロックから張り出した振動子1
2の周りには振動子保護層が形成されている。この振動
子保護層20は本実施の形態では軟質材料としての合成
ゴムブロックで構成され、ベースブロック11の表面に
接着されている。この振動子保護層20は、振動子12
の先端部分だけが露出した構造となっている。このよう
な構造のベンダーエレメント10は、改良地盤や硬化コ
ンクリートをはじめとする硬質材料中に埋設された際、
振動子12が振動子保護層20で覆われているため、硬
質材料によって振動子12の振動が妨げられることがな
い。これにより改良地盤、コンクリート等、種々の硬質
材料においてせん断波速度測定が可能となる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of a shear wave velocity measuring bender element of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1A is a plan view schematically showing a structural example of a bender element 10 according to the present invention, and FIGS. 1B and 1C. As shown in the figure,
A piezoelectric ceramics vibrator (hereinafter, referred to as a vibrator 12) is attached to a rectangular parallelepiped acrylic base block 11 at a substantially central portion of an upper surface thereof with a root portion embedded therein. Furthermore, the vibrator 1 protruding from the base block
A vibrator protection layer is formed around the element 2. In the present embodiment, the vibrator protection layer 20 is composed of a synthetic rubber block as a soft material, and is bonded to the surface of the base block 11. The vibrator protection layer 20 is used for the vibrator 12
Only the tip of the is exposed. When the bender element 10 having such a structure is embedded in a hard material such as improved ground or hardened concrete,
Since the vibrator 12 is covered with the vibrator protection layer 20, the vibration of the vibrator 12 is not hindered by the hard material. This makes it possible to measure shear wave velocity in various hard materials such as improved ground and concrete.

【0015】振動子保護層20の材質としては、軟質材
料であってベンダーエレメント10を埋設する硬質材料
よりも相対的に剛性が低く、かつ振動子12の振動発生
を妨げない程度の剛性を有し、具体的にはヤング係数が
100MPa以下を示す材料を想定している。たとえば
シリコーンゴム、熱可塑性エラストマー、発泡ポリスチ
レン、発泡ポリウレタンフォームの他、天然ゴム、海
綿、寒天、ゼラチン等の天然材料を成形加工することも
可能である。なお、以下の記載において振動子保護層2
0を構成する部分が、樹脂成形品のような既製成形品で
ある場合、保護層部材21と呼び、未固化状態の固化材
料で振動子12を覆って保護層を構成するような場合、
未固化状態の材料を指して保護層材料22と呼ぶ。
The material of the vibrator protection layer 20 is a soft material and has a relatively lower rigidity than the hard material in which the bender element 10 is embedded, and has a rigidity that does not hinder the vibration generation of the vibrator 12. However, specifically, a material having a Young's modulus of 100 MPa or less is assumed. For example, in addition to silicone rubber, thermoplastic elastomer, expanded polystyrene and expanded polyurethane foam, natural materials such as natural rubber, sponge, agar and gelatin can be processed. In the following description, the oscillator protective layer 2
When the portion forming 0 is a ready-made molded product such as a resin molded product, it is called a protective layer member 21, and when the vibrator 12 is covered with a solidified material in an unsolidified state to form a protective layer,
The material in an unsolidified state is referred to as a protective layer material 22.

【0016】図2〜図5は、ベンダーエレメント10に
設けられた振動子保護層20の他の変形例について示し
ている。図2各図は、振動子保護層20をベースブロッ
ク11に確実に形成できるようにしたものを示してい
る。図2(b)に示したように、振動子保護層20は振
動子12の周囲に形成されるとともに、ベースブロック
11形成された凹所11bに収容されている。たとえば
保護層部材21が樹脂成形品である場合、振動子12を
囲むようにし、その根元部を図2(b)に示したように
凹所11bに固着することでベースブロック11に確実
に固定することができる。また、十分な柔軟性を備えた
成形品の場合、図2(c)に示したように、ベースブロ
ック11上面に形成されたあり溝状の凹所11cに嵌着
させて固定しても良い。
2 to 5 show another modification of the vibrator protection layer 20 provided on the bender element 10. Each of FIGS. 2A and 2B shows a structure in which the vibrator protection layer 20 can be reliably formed on the base block 11. As shown in FIG. 2B, the vibrator protection layer 20 is formed around the vibrator 12 and is housed in the recess 11 b formed in the base block 11. For example, when the protective layer member 21 is a resin molded product, it is securely fixed to the base block 11 by surrounding the vibrator 12 and fixing its root portion to the recess 11b as shown in FIG. 2B. can do. Further, in the case of a molded product having sufficient flexibility, as shown in FIG. 2 (c), it may be fixed by fitting it into a dovetail-shaped recess 11c formed on the upper surface of the base block 11. .

【0017】振動子保護層20の大きさは、保護層とし
て使用する材料(保護層材料22)の要求されている剛
性に応じて、およびベンダーエレメント10を埋設する
硬質材料の剛性に応じて適宜設定することが好ましい。
The size of the vibrator protective layer 20 is appropriately determined according to the required rigidity of the material used as the protective layer (protective layer material 22) and the rigidity of the hard material in which the bender element 10 is embedded. It is preferable to set.

【0018】図3各図は、振動子12があらかじめベー
スブロック11に取り付けられたベンダーエレメント1
0において、振動子12の周囲に種々の手段により、未
固化で不定形の軟質材料を付着させた後に固化させて所
定形状の振動子保護層20を形成するようにした変形例
を示している。たとえば図3(b)に示した振動子保護
層20は、未固化状態の保護層材料22を振動子12の
側面に塗着して断面が略三角形状となるようにした適用
例を示している。この保護層材料22が液状体等で表面
張力が大きい場合には、図3(c)のように半球状の保
護層20を形成することができる。
FIG. 3 shows the bender element 1 in which the vibrator 12 is attached to the base block 11 in advance.
0 shows a modification in which an unsolidified and amorphous soft material is adhered to the periphery of the vibrator 12 by various means and then solidified to form the vibrator protective layer 20 of a predetermined shape. . For example, the vibrator protective layer 20 shown in FIG. 3B shows an application example in which the unsolidified protective layer material 22 is applied to the side surface of the vibrator 12 so that the cross section has a substantially triangular shape. There is. When the protective layer material 22 is a liquid or the like and has a large surface tension, the hemispherical protective layer 20 can be formed as shown in FIG. 3C.

【0019】図4,図5各図はベースブロック11上面
を完全に覆う程度の大きさの板状保護層材料で振動子保
護層20を形成するようにした変形例、及びベンダーエ
レメント10全体を保護層材料で被覆するようにした変
形例を示した平面図、断面図である。たとえば板状の保
護層部材21でベースブロック11上面全体を覆うこと
により、ベンダーエレメント10が埋設される硬質材料
の影響を確実に遮断することができる。また、保護層材
料22でベンダーエレメント10全体を被覆して一体成
形することにより、せん断波速度測定終了後、硬質材料
内に埋設されたベンダーエレメント10を硬質材料中か
ら容易に回収することができる。
Each of FIGS. 4 and 5 shows a modification in which the vibrator protection layer 20 is formed of a plate-shaped protection layer material having a size enough to completely cover the upper surface of the base block 11 and the bender element 10 as a whole. It is the top view and sectional view which showed the modification made to cover with a protective layer material. For example, by covering the entire upper surface of the base block 11 with the plate-shaped protective layer member 21, the influence of the hard material in which the bender element 10 is embedded can be reliably blocked. Further, by covering the entire bender element 10 with the protective layer material 22 and integrally molding, the bender element 10 embedded in the hard material can be easily recovered from the hard material after the shear wave velocity measurement is completed. .

【0020】図4(b)は、板状の保護層部材21がベ
ースブロック11上面に固着されたタイプを示してい
る。また、図4(c)は、ベースブロック11の側面、
上面を覆うように、図4(d)は、ベースブロック11
の全面を覆うように、未固化の保護層材料22を用いて
一体成形した例を示している。図4(b)のベンダーエ
レメント10では、振動子12が取り付けられたベース
ブロック11に、あらかじめ板状に成形された保護層部
材21を後付すればよい。図4(c),(d)の場合に
は、振動子12が取り付けられたベンダーエレメント1
0を所定の金型(図示せず)内に設置し、その周囲に未
固化の保護層材料22を充填して成形して部材の一体化
を図ることが好ましい。図5(a)〜(c)は板状保護
層部材21として既製円板部材を取り付ける場合、ある
いは半球状の金型を使用して保護層材料22で振動子保
護層20をベンダーエレメント10の周囲に一体成形し
た例を示している。この場合にも図4各図に示した場合
と同様の製造方法を適用させることができる。なお、図
4(c),(d)の場合にも、既製の保護層部材を組み
立てるようにしてベースブロック11の周囲を覆っても
よい。
FIG. 4B shows a type in which the plate-shaped protective layer member 21 is fixed to the upper surface of the base block 11. Further, FIG. 4C shows a side surface of the base block 11,
In order to cover the upper surface, FIG.
In this example, an unsolidified protective layer material 22 is integrally molded so as to cover the entire surface of. In the bender element 10 of FIG. 4B, the base block 11 to which the vibrator 12 is attached may be additionally provided with the protective layer member 21 formed in a plate shape in advance. In the case of FIGS. 4C and 4D, the bender element 1 to which the vibrator 12 is attached
It is preferable that 0 is installed in a predetermined mold (not shown), and the unsolidified protective layer material 22 is filled into the periphery of the mold to mold the member to integrate the members. 5A to 5C show a case where a ready-made disc member is attached as the plate-shaped protective layer member 21 or a vibrator layer 20 of the bender element 10 is formed by a protective layer material 22 using a hemispherical mold. An example of integrally molding around the periphery is shown. Also in this case, the same manufacturing method as that shown in each of FIGS. 4A and 4B can be applied. In the case of FIGS. 4C and 4D as well, the periphery of the base block 11 may be covered by assembling a ready-made protective layer member.

【0021】図6〜図8は、ベンダーエレメントの硬質
材料内への埋設を容易にするとともに、せん断波速度測
定後に、硬質材料中からベンダーエレメントを容易に回
収できるようにした他の実施の形態を示している。
6 to 8 show another embodiment in which the bender element can be easily embedded in the hard material and the bender element can be easily recovered from the hard material after the shear wave velocity measurement. Is shown.

【0022】図6(a),(b)には振動子12を組み
込んだベースブロック11全体を、振動子12の先端1
2aが露出するように保護層20で被覆し、さらに保護
層20全体が外被ブロック30の凹所内に収容されたベ
ンダーエレメント10が示されている。ベンダーエレメ
ント10は図6(b)に示したように、振動子12を支
持するベースブロック11が外被ブロック30内に収容
されることで、他の実施の形態におけるベースブロック
11のみで構成されたベンダーエレメント10に対して
比較的大きな部材として構成されている。このためベン
ダーエレメント10を埋設する際の作業性が向上すると
共に、測定終了後にベンダーエレメント10の回収を容
易に行えるというメリットもある。
In FIGS. 6 (a) and 6 (b), the entire base block 11 incorporating the vibrator 12 is referred to as the tip 1 of the vibrator 12.
The bender element 10 is shown covered with a protective layer 20 such that 2a is exposed, and the entire protective layer 20 is housed in the recess of the jacket block 30. As shown in FIG. 6B, the bender element 10 is configured by only the base block 11 according to another embodiment, by housing the base block 11 supporting the vibrator 12 in the outer cover block 30. It is configured as a relatively large member with respect to the bender element 10. Therefore, there is an advantage that the workability in embedding the bender element 10 is improved and the bender element 10 can be easily recovered after the measurement is completed.

【0023】図7(a)〜(c)は図6(a)に示した
ベンダーエレメント10の製作工程を示した断面図であ
る。以下、各図を参照してこのベンダーエレメント10
の製作手順について説明する。図7(a)はあらかじめ
所定寸法に孔ぐり加工された外被ブロック30の断面図
である。この外被ブロック30は、本実施の形態では発
泡ポリスチレンブロックを加工して製作されており、断
熱性、緩衝性に富むため硬質材料中に埋設された場合に
も内部のベンダーエレメント10を適度に保護すること
ができる。また、本実施の形態ではブロックをくり抜い
た形成された□形の孔の底部に樹脂製底板32が取り付
けられ、凹所31が形成されている。そして凹所31内
部に保護層材料22と同等の固化時性状を示し、比較的
早く固化する軟質樹脂材料23が所定深さまで充填され
ている。そしてこの軟質樹脂材料23が凹所31内で固
化開始し十分な粘性が出てきた段階で図7(c)に示し
たように、ベースブロック11を所定深さまで押し込ん
で取り付ける。このときベースブロック11が所定深さ
に保持されるように、軟質樹脂材料23で満たされる底
板32上に図示しないコマ状の小片を取り付けておくこ
とも好ましい。この状態で軟質樹脂材料23を固化さ
せ、さらに凹所31の上部のベースブロック11及び振
動子12の周囲に、振動子12の上端がわずかに突出す
る程度まで保護層材料22を充填する。このとき保護層
材料22、軟質樹脂材料23及び外被ブロック30の接
着性がよいため、ベースブロック11を、柔軟な材料で
取り囲んだ状態で外被ブロック30の凹所31内に収容
させることができる(図6(a))。
7 (a) to 7 (c) are sectional views showing the manufacturing process of the bender element 10 shown in FIG. 6 (a). The vendor element 10 will be described below with reference to the drawings.
The manufacturing procedure of will be described. FIG. 7A is a cross-sectional view of the jacket block 30 that has been preliminarily bored into a predetermined size. In the present embodiment, the jacket block 30 is manufactured by processing a polystyrene foam block. Since the jacket block 30 is rich in heat insulation and cushioning property, even when it is embedded in a hard material, the inner bender element 10 can be properly treated. Can be protected. Further, in this embodiment, the resin bottom plate 32 is attached to the bottom of the square hole formed by hollowing out the block, and the recess 31 is formed. The inside of the recess 31 is filled to a predetermined depth with a soft resin material 23 that exhibits the same properties as the protective layer material 22 at the time of solidification and solidifies relatively quickly. Then, when the soft resin material 23 starts to solidify in the recess 31 and becomes sufficiently viscous, as shown in FIG. 7C, the base block 11 is pushed in and attached to a predetermined depth. At this time, it is also preferable to attach a small piece, not shown, on the bottom plate 32 filled with the soft resin material 23 so that the base block 11 is held at a predetermined depth. In this state, the soft resin material 23 is solidified, and the periphery of the base block 11 and the vibrator 12 above the recess 31 is filled with the protective layer material 22 to the extent that the upper end of the vibrator 12 slightly projects. At this time, since the protective layer material 22, the soft resin material 23, and the outer cover block 30 have good adhesiveness, the base block 11 can be housed in the recess 31 of the outer cover block 30 while being surrounded by the flexible material. It is possible (FIG. 6 (a)).

【0024】図8各図は、外被ブロック30を用いたベ
ンダーエレメント10の変形例を示したものである。図
8(a)に示したように、底板を不要とするために、凹
所31を外被ブロック30のみで形成するようなブロッ
クを製作し、その凹所31内に軟質樹脂材料23を充填
してベースブロック11を固定し、さらに保護層材料2
2で充填した変形例を示している。これにより安価なベ
ンダーエレメント10を提供することができる。図8
(b)には、凹所31の底面33から支持突起34を形
成し、その突起34上にベースブロック11を接着し、
さらにわずかに隙間があるベースブロック11の底部、
側面、上面に、保護層材料22で完全に充填でき、ベー
スブロック11全体を被覆するようにすることができ
る。この変形例では図4(c)のベンダーエレメント1
0の特性に近似した性能が得られる。図8(c)は外被
ブロック30の凹所31の底面33に直接ベースブロッ
ク11を接着してベースブロック11を凹所31内に固
定し、その周囲に保護層材料22を充填した変形例を示
している。この構造は、図4(b)に示したベンダーエ
レメント10の特性に近似した性能が得られる。図8
(d)には凹所31の底面積と、ベースブロック11の
底面積がほぼ等しくなるように凹所31を形成した外被
ブロック30が示されている。この変形例では、ベース
ブロック11を凹所31にはめ込むように取り付け、そ
の上面に保護層材料22を充填するようになっている。
外被ブロック30を使用した変形例中もっとも安価なベ
ンダーエレメント10とすることができる。この場合に
も振動子12が保護層20で確実に被覆されているの
で、その感度、性能は同等のものが得られる。
Each of FIGS. 8A and 8B shows a modified example of the bender element 10 using the jacket block 30. As shown in FIG. 8 (a), in order to eliminate the need for a bottom plate, a block in which the recess 31 is formed only by the outer cover block 30 is manufactured, and the recess 31 is filled with the soft resin material 23. Then, the base block 11 is fixed, and the protective layer material 2
A modified example filled with 2 is shown. This makes it possible to provide the inexpensive vendor element 10. Figure 8
In (b), a support protrusion 34 is formed from the bottom surface 33 of the recess 31, and the base block 11 is bonded onto the protrusion 34,
The bottom of the base block 11 with a slight gap,
The side surface and the upper surface can be completely filled with the protective layer material 22 so as to cover the entire base block 11. In this modification, the vendor element 1 shown in FIG.
Performance close to the characteristic of 0 is obtained. FIG. 8C shows a modified example in which the base block 11 is directly bonded to the bottom surface 33 of the recess 31 of the jacket block 30 to fix the base block 11 in the recess 31, and the periphery thereof is filled with the protective layer material 22. Is shown. With this structure, performance similar to the characteristics of the bender element 10 shown in FIG. 4B is obtained. Figure 8
(D) shows the outer cover block 30 in which the recess 31 is formed so that the bottom area of the recess 31 and the bottom area of the base block 11 are substantially equal. In this modified example, the base block 11 is attached so as to be fitted into the recess 31, and the upper surface thereof is filled with the protective layer material 22.
It is possible to use the cheapest bender element 10 among the modified examples using the jacket block 30. Also in this case, since the vibrator 12 is surely covered with the protective layer 20, the same sensitivity and performance can be obtained.

【0025】なお、外被ブロック30としては上述の発
泡ポリスチレンの他、硬質発泡ポリウレタン等、加工が
容易な軽量発泡樹脂材料を使用することができる。
As the outer cover block 30, in addition to the above-described expanded polystyrene, a light-weight expanded resin material such as hard expanded polyurethane that can be easily processed can be used.

【0026】上述の各変形例で示したように、振動子保
護層20は、少なくとも振動子12の先端12aが表面
からわずかに露出ないし突出するように形成することが
好ましい。その先端12aの露出量あるいは突出量はベ
ンダーエレメント10を埋設する硬質材料の剛性や、想
定される振動媒体としての特性によって適宜決定するこ
とが好ましい。このように、振動子12の先端部12a
を露出させて硬質材料にわずかに埋設させることによ
り、振動子12から発生した振動が直接、硬質材料に伝
播されるので、せん断波速度測定の精度を向上させるこ
とができる。
As shown in each of the above-mentioned modified examples, it is preferable that the vibrator protection layer 20 is formed so that at least the tip 12a of the vibrator 12 is slightly exposed or projected from the surface. It is preferable that the exposed amount or the protruding amount of the tip 12a is appropriately determined according to the rigidity of the hard material in which the bender element 10 is embedded and the characteristics of the assumed vibration medium. In this way, the tip portion 12a of the vibrator 12 is
By exposing and slightly embedding in the hard material, the vibration generated from the vibrator 12 is directly propagated to the hard material, so that the accuracy of shear wave velocity measurement can be improved.

【0027】以上に述べたように、本発明のベンダーエ
レメント10を用いることにより、従来測定できなかっ
た、原位置の改良地盤中を鉛直方向に伝播するせん断波
速度を精度良く測定することが可能となる。また、この
軟質材料からなる振動子保護層20を有する構造は受信
側のベンダーエレメント10にも適用できる。
As described above, by using the bender element 10 of the present invention, it is possible to accurately measure the shear wave velocity propagating vertically in the improved ground at the original position, which could not be measured conventionally. Becomes Further, the structure having the vibrator protection layer 20 made of this soft material can be applied to the bender element 10 on the receiving side.

【0028】図9は、本発明によるベンダーエレメント
の有効性を検討するため、コンクリート中に埋設したベ
ンダーエレメントから発信された振動波と、比較例とし
てのコンクリート中に埋設させない露出状態で通常のベ
ンダーエレメントから発信された振動波を比較したもの
である。両者の受信波の波形は、所定の経過時間内にお
いてほぼ一致していることがわかる。これにより、本発
明によるベンダーエレメントを用いることにより、硬質
材料の中に埋設して使用される振動子においても、その
振動を確実に発信させることが可能であることが確認さ
れた。
In order to examine the effectiveness of the bender element according to the present invention, FIG. 9 shows a vibration wave emitted from a bender element embedded in concrete and an ordinary bender in an exposed state in which it is not embedded in concrete as a comparative example. This is a comparison of the vibration waves emitted from the elements. It can be seen that the waveforms of the received waves of both are almost the same within a predetermined elapsed time. From this, it was confirmed that by using the bender element according to the present invention, it is possible to reliably transmit the vibration even in the vibrator that is used by being embedded in the hard material.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上に述べたように、ベンダーエレメン
トを改良地盤やコンクリートをはじめとする硬質材料の
中に埋設して使用する場合にも、所定の振動を発信・受
信させることができる。また、硬質材料中に埋設するこ
とによって、ベンダーエレメントの位置を常に一定にす
ることができ、かつベンダーエレメントの設置の再現性
が完全に確保され、精度の高いせん断波速度の測定を行
うことができる。さらに、振動子の先端部分を硬質材料
に突出させることにより、振動子から発生した振動が確
実に硬質材料に伝達され、せん断波速度測定の精度が向
上するという効果を奏する。また、せん断波速度の測定
終了後、ベンダーエレメントを硬質材料内から容易に取
り出せることができるため、リサイクル使用も行うこと
できる。
As described above, even when the bender element is embedded in a hard material such as improved ground or concrete and used, a predetermined vibration can be transmitted and received. In addition, by embedding it in a hard material, the position of the bender element can always be kept constant, and the reproducibility of the installation of the bender element is completely ensured, and highly accurate shear wave velocity measurement can be performed. it can. Furthermore, by projecting the tip portion of the oscillator into the hard material, the vibration generated from the oscillator is reliably transmitted to the hard material, and the accuracy of shear wave velocity measurement is improved. In addition, after the measurement of the shear wave velocity, the bender element can be easily taken out from the hard material, and thus can be recycled.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明によるせん断波速度測定用ベンダーエレ
メントの一実施の形態を示した平面図、断面図。
FIG. 1 is a plan view and a cross-sectional view showing an embodiment of a shear wave velocity measuring bender element according to the present invention.

【図2】せん断波速度測定用ベンダーエレメントの他の
実施の形態を示した平面図、断面図。
FIG. 2 is a plan view and a cross-sectional view showing another embodiment of the shear wave velocity measuring bender element.

【図3】せん断波速度測定用ベンダーエレメントの変形
例を示した平面図、断面図。
FIG. 3 is a plan view and a cross-sectional view showing a modified example of the bender element for shear wave velocity measurement.

【図4】せん断波速度測定用ベンダーエレメントの変形
例を示した平面図、断面図。
FIG. 4 is a plan view and a cross-sectional view showing a modified example of the shear wave velocity measuring bender element.

【図5】せん断波速度測定用ベンダーエレメントの変形
例を示した平面図、断面図。
FIG. 5 is a plan view and a cross-sectional view showing a modified example of the shear wave velocity measuring bender element.

【図6】せん断波速度測定用ベンダーエレメントの他の
実施の形態を示した平面図、断面図。
FIG. 6 is a plan view and a cross-sectional view showing another embodiment of the shear wave velocity measuring bender element.

【図7】図6に示したせん断波速度測定用ベンダーエレ
メントの製作工程を示した工程説明図。
FIG. 7 is a process explanatory view showing a manufacturing process of the shear wave velocity measuring bender element shown in FIG. 6;

【図8】図6のせん断波速度測定用ベンダーエレメント
の変形例を示した断面図。
8 is a cross-sectional view showing a modified example of the shear wave velocity measuring bender element of FIG.

【図9】本発明のせん断波速度測定用ベンダーエレメン
トの埋設時における振動特性を示した振動特性図。
FIG. 9 is a vibration characteristic diagram showing vibration characteristics when the shear wave velocity measuring bender element of the present invention is buried.

【図10】従来のせん断波速度測定用ベンダーエレメン
トの一例を示した斜視図。
FIG. 10 is a perspective view showing an example of a conventional shear wave velocity measuring bender element.

【図11】図10に示したせん断波速度測定用ベンダー
エレメントの起電原理を示した模式説明図。
11 is a schematic explanatory view showing an electromotive principle of the shear wave velocity measuring bender element shown in FIG.

【図12】図10に示したせん断波速度測定用ベンダー
エレメントによる測定状況の一例を示した説明図。
12 is an explanatory diagram showing an example of a measurement situation by the shear wave velocity measuring bender element shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 ベンダーエレメント 11 ベースブロック 12 振動子 20 振動子保護層 22 保護層材料 23 軟質樹脂材料 30 外被ブロック 31 凹所 10 Bender element 11 base block 12 oscillators 20 Transducer protection layer 22 Protective layer material 23 Soft resin material 30 jacket block 31 recess

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2D043 AB08 AC03 2F051 AA07 AB08 BA00 2G047 AA10 BC02 CA01 CB00 EA10 GA09    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 2D043 AB08 AC03                 2F051 AA07 AB08 BA00                 2G047 AA10 BC02 CA01 CB00 EA10                       GA09

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ベースブロックに固着された圧電振動子の
周囲を所定厚の軟質材料で被覆して振動子保護層を形成
したことを特徴とするせん断波速度測定用ベンダーエレ
メント。
1. A shear wave velocity measuring bender element, characterized in that a piezoelectric protective layer adhered to a base block is covered with a soft material having a predetermined thickness to form a transducer protective layer.
【請求項2】前記軟質材料は、ヤング係数が100MP
a以下を示すことを特徴とする請求項1に記載のせん断
波速度測定用ベンダーエレメント。
2. The soft material has a Young's modulus of 100 MP.
The shear wave velocity measuring bender element according to claim 1, wherein:
【請求項3】前記振動子保護層は、既製品部材が前記圧
電振動子に固着されて形成されたことを特徴とする請求
項1に記載のせん断波速度測定用ベンダーエレメント。
3. The shear wave velocity measuring bender element according to claim 1, wherein the vibrator protection layer is formed by fixing a ready-made member to the piezoelectric vibrator.
【請求項4】前記振動子保護層は、前記圧電振動子を一
体的に被覆成形することで形成されたことを特徴とする
請求項1に記載のせん断波速度測定用ベンダーエレメン
ト。
4. The shear wave velocity measuring bender element according to claim 1, wherein the vibrator protection layer is formed by integrally molding the piezoelectric vibrator.
【請求項5】圧電振動子を支持するベースブロックを、
外被ブロックの凹所内に収容し、前記凹所内の少なくと
も前記圧電振動子の周囲に軟質材料を充填して振動子保
護層を形成したことを特徴とするせん断波速度測定用ベ
ンダーエレメント。
5. A base block supporting a piezoelectric vibrator,
A shear wave velocity measuring bender element, characterized in that it is housed in a recess of a jacket block, and at least the periphery of the piezoelectric vibrator in the recess is filled with a soft material to form a vibrator protective layer.
【請求項6】前記外被ブロックは、軽量発泡樹脂成形部
材であることを特徴とする請求項5に記載のせん断波速
度測定用ベンダーエレメント。
6. The shear wave velocity measuring bender element according to claim 5, wherein the jacket block is a lightweight foamed resin molded member.
【請求項7】前記充填された軟質材料は、ヤング係数が
100MPa以下を示すことを特徴とする請求項5に記
載のせん断波速度測定用ベンダーエレメント。
7. The shear wave velocity measuring bender element according to claim 5, wherein the filled soft material has a Young's modulus of 100 MPa or less.
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