JP2003329656A - コンクリート吹付法面の密着度診断法とその装置 - Google Patents
コンクリート吹付法面の密着度診断法とその装置Info
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- JP2003329656A JP2003329656A JP2002133434A JP2002133434A JP2003329656A JP 2003329656 A JP2003329656 A JP 2003329656A JP 2002133434 A JP2002133434 A JP 2002133434A JP 2002133434 A JP2002133434 A JP 2002133434A JP 2003329656 A JP2003329656 A JP 2003329656A
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- Pit Excavations, Shoring, Fill Or Stabilisation Of Slopes (AREA)
- Lining And Supports For Tunnels (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 コンクリート吹付法面裏面と岩盤、地盤等の
地山表面間の接着度合を横波共振法により受信信号を高
精度で測定し、接着度合の識別を明瞭に、且つ容易にで
き、しかも波動送信器及び波動受信器を小形化して携帯
可能とした横波共振法による吹付法面の密着度診断法を
提供するものである。 【解決手段】数百〜数ｋHzの電気信号を発生させる発信
部と振動を変換した電気信号を増幅する受信部からなる
発信器兼受信器と、該発信器兼受信器の発信部から発信
された信号から横波振動を発生させこれをコンクリート
吹付法面に直接伝達する波動送信器と、上記波動送信器
から伝達された振動によりコンクリート吹付法面に生じ
た振動を受信し電気信号に変換する波動受信器、および
発信器兼受信器の受信部から送られてきた電気信号を表
示する信号表示器から構成される非破壊検査装置を使用
し、コンクリート吹付面における共振現象発生の有無、
およびその周波数、振幅によりコンクリート吹付表面と
地山との密着度を検出するコンクリート吹付法面の密着
度診断法。
地山表面間の接着度合を横波共振法により受信信号を高
精度で測定し、接着度合の識別を明瞭に、且つ容易にで
き、しかも波動送信器及び波動受信器を小形化して携帯
可能とした横波共振法による吹付法面の密着度診断法を
提供するものである。 【解決手段】数百〜数ｋHzの電気信号を発生させる発信
部と振動を変換した電気信号を増幅する受信部からなる
発信器兼受信器と、該発信器兼受信器の発信部から発信
された信号から横波振動を発生させこれをコンクリート
吹付法面に直接伝達する波動送信器と、上記波動送信器
から伝達された振動によりコンクリート吹付法面に生じ
た振動を受信し電気信号に変換する波動受信器、および
発信器兼受信器の受信部から送られてきた電気信号を表
示する信号表示器から構成される非破壊検査装置を使用
し、コンクリート吹付面における共振現象発生の有無、
およびその周波数、振幅によりコンクリート吹付表面と
地山との密着度を検出するコンクリート吹付法面の密着
度診断法。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、例えばコンクリー
ト吹付法面（以下、吹付法面という）、トンネル覆工な
どコンクリート板状構造物とその背面の岩盤、地盤など
の地山との間の密着度を、横波振動をする板の共振現象
を利用して対象構造物を破壊することなく診断する方法
（以下、横波共振法という）およびその装置に関するも
のである。
ト吹付法面（以下、吹付法面という）、トンネル覆工な
どコンクリート板状構造物とその背面の岩盤、地盤など
の地山との間の密着度を、横波振動をする板の共振現象
を利用して対象構造物を破壊することなく診断する方法
（以下、横波共振法という）およびその装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来、吹付法面と地山の間の密着度合い
を診断する方法として、ハンマー打診法、熱赤外線映像
法、電磁波法などが知られている。また、コンクリート
床版背面の空隙探査手法として、特公平２-５３７４７
号公報に記載されているような共鳴波空隙探知装置によ
る非破壊診断法が知られている。
を診断する方法として、ハンマー打診法、熱赤外線映像
法、電磁波法などが知られている。また、コンクリート
床版背面の空隙探査手法として、特公平２-５３７４７
号公報に記載されているような共鳴波空隙探知装置によ
る非破壊診断法が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ハンマー打音法は、人
手によってコンクリート吹付法面を叩き、その打音を聴
覚によって判断するため、診断には経験が必要であり、
且つ観測者毎に判断基準がばらばらで結果に客観性を欠
き、再現性が低い。さらに、ハンマーで老朽化した吹付
法面を叩くことにより脆くなった吹付法面を破壊した
り、作業者が急勾配の斜面である吹付法面等でロープに
ぶら下がって作業をしなければならないため非常に危険
であった。以上のように、結果の精度、作業の安全性に
問題があり、さらに非能率的でコストアップとなる問題
を有している。
手によってコンクリート吹付法面を叩き、その打音を聴
覚によって判断するため、診断には経験が必要であり、
且つ観測者毎に判断基準がばらばらで結果に客観性を欠
き、再現性が低い。さらに、ハンマーで老朽化した吹付
法面を叩くことにより脆くなった吹付法面を破壊した
り、作業者が急勾配の斜面である吹付法面等でロープに
ぶら下がって作業をしなければならないため非常に危険
であった。以上のように、結果の精度、作業の安全性に
問題があり、さらに非能率的でコストアップとなる問題
を有している。
【０００４】熱赤外線映像法は、熱赤外線カメラにより
吹付法面表面の温度分布を測定し、温度の違いやその変
化により吹付法面と地山の密着状態を推定しようとする
方法であるが、吹付法面表面の日射条件や測定時の気
温、天候、風などの自然現象、凹凸状態などの吹付法面
表面の形状に測定結果が左右されることが多く、また吹
付厚さ、表面に繁茂する植物やコケ、湧水による表面の
ぬれなど、測定が不可能となる測定限界が存在するとい
った問題があった。
吹付法面表面の温度分布を測定し、温度の違いやその変
化により吹付法面と地山の密着状態を推定しようとする
方法であるが、吹付法面表面の日射条件や測定時の気
温、天候、風などの自然現象、凹凸状態などの吹付法面
表面の形状に測定結果が左右されることが多く、また吹
付厚さ、表面に繁茂する植物やコケ、湧水による表面の
ぬれなど、測定が不可能となる測定限界が存在するとい
った問題があった。
【０００５】電磁波法は、電磁波を吹付法面に照射し、
表面および内部からの反射波を測定することによって吹
付法面と地山の密着状態を推定しようとする方法である
が、通常法面のコンクリート吹付工法では標準仕様とし
て目の細かい金網（溶接金網、ラス金網）の上に吹付が
なされており、電磁波がこの金属の影響を大きく受ける
ため精度の良い診断ができなかった。また解析に専門的
な高度技術を要し、時間が掛かるといった問題を有して
いた。
表面および内部からの反射波を測定することによって吹
付法面と地山の密着状態を推定しようとする方法である
が、通常法面のコンクリート吹付工法では標準仕様とし
て目の細かい金網（溶接金網、ラス金網）の上に吹付が
なされており、電磁波がこの金属の影響を大きく受ける
ため精度の良い診断ができなかった。また解析に専門的
な高度技術を要し、時間が掛かるといった問題を有して
いた。
【０００６】コンクリート床版などの剥離検知手法であ
る共鳴波空隙探査装置は、振動子として用いる圧電素子
が有する多数の基本振動数を含む送信波動の少なくとも
１つの振動と、分離・空隙部を有するコンクリート床版
背面の空隙の持つ固有振動数とを一致させることにより
共鳴現象を発生させ、このとき発生する振幅の大きな波
動を観察することによって分離・空隙部の有無を推定し
ようとする方法であり、測定振動数を数ｋHz〜数百ｋHz
と設定しているが、厚さ10cm、大きさ数ｍサイズのコン
クリート板は、数百Hz〜数ｋHzの領域に多数の固有振動
数を有しており、吹付法面もこれに近似する固有振動数
を有していると推定され、共鳴波空隙探査装置の測定振
動数の高い振動数領域では共振現象の発生を識別するこ
とは困難であった。
る共鳴波空隙探査装置は、振動子として用いる圧電素子
が有する多数の基本振動数を含む送信波動の少なくとも
１つの振動と、分離・空隙部を有するコンクリート床版
背面の空隙の持つ固有振動数とを一致させることにより
共鳴現象を発生させ、このとき発生する振幅の大きな波
動を観察することによって分離・空隙部の有無を推定し
ようとする方法であり、測定振動数を数ｋHz〜数百ｋHz
と設定しているが、厚さ10cm、大きさ数ｍサイズのコン
クリート板は、数百Hz〜数ｋHzの領域に多数の固有振動
数を有しており、吹付法面もこれに近似する固有振動数
を有していると推定され、共鳴波空隙探査装置の測定振
動数の高い振動数領域では共振現象の発生を識別するこ
とは困難であった。
【０００７】また、探触子の先端が図１１に示すような
球形のため、床版やタイルなどの平滑な面の測定には適
するが、表面に凹凸がある吹付法面の測定には不向きで
あった。更に、密着度の判定も、図１０に示すように、
オシロスコープに表示される波の振幅の大きさにより行
うため、判定に客観性、正確性を欠く場合があった。
球形のため、床版やタイルなどの平滑な面の測定には適
するが、表面に凹凸がある吹付法面の測定には不向きで
あった。更に、密着度の判定も、図１０に示すように、
オシロスコープに表示される波の振幅の大きさにより行
うため、判定に客観性、正確性を欠く場合があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点に
鑑みてなされたもので、数百〜数ｋHzの電気的信号を発
生する電気回路と、数百〜数ｋHzの周波数を自動的に可
変する周波数変調回路、および方形波信号を正弦波信号
に変換させるために回路に直列に接続されたコイルから
構成される発信器兼受信器の発信部から出力された正弦
波により、波動送信器に備えられたたわみ形の圧電素子
の静電容量と共振させてこれを駆動させ、吹付法面の診
断に適する数百〜数ｋHzの領域の横波振動を発生させる
ことにある。
鑑みてなされたもので、数百〜数ｋHzの電気的信号を発
生する電気回路と、数百〜数ｋHzの周波数を自動的に可
変する周波数変調回路、および方形波信号を正弦波信号
に変換させるために回路に直列に接続されたコイルから
構成される発信器兼受信器の発信部から出力された正弦
波により、波動送信器に備えられたたわみ形の圧電素子
の静電容量と共振させてこれを駆動させ、吹付法面の診
断に適する数百〜数ｋHzの領域の横波振動を発生させる
ことにある。
【０００９】上記波動送信器は、摺動面を硬質板に取り
付けたたわみ形の圧電素子と、背面に発振周波数に共振
する長さの空間を有した保持体と、これに取り付けた探
触子から構成するものとした。また、探触子は吹付法面
表面の凹凸の悪影響を受けずに、振動を吹付法面に正確
に、且つ直接に与えるため、硬質の細棒状の形状とした
ことにある。
付けたたわみ形の圧電素子と、背面に発振周波数に共振
する長さの空間を有した保持体と、これに取り付けた探
触子から構成するものとした。また、探触子は吹付法面
表面の凹凸の悪影響を受けずに、振動を吹付法面に正確
に、且つ直接に与えるため、硬質の細棒状の形状とした
ことにある。
【００１０】更に、吹付法面の横波振動状態を波動受信
器により正確に受信しこれを電気信号に変換し、発信器
兼受信器の受信部で増幅して、信号表示機により明確に
表示すること、また受信波形をＦＦＴ（Fast Fourier T
ransform）解析することにより、吹付法面の固有振動数
とその倍音での共振現象発生を明確に判別し、且つその
振幅の大きさを数値データとして測定できることにあ
る。
器により正確に受信しこれを電気信号に変換し、発信器
兼受信器の受信部で増幅して、信号表示機により明確に
表示すること、また受信波形をＦＦＴ（Fast Fourier T
ransform）解析することにより、吹付法面の固有振動数
とその倍音での共振現象発生を明確に判別し、且つその
振幅の大きさを数値データとして測定できることにあ
る。
【００１１】上記により、吹付法面と岩盤、地盤等の地
山との間の密着度（健全部な密着部と分離・空隙部の区
別）を、吹付法面表面の状態に左右されることなく、視
覚的および数値的に、明瞭に且つ客観的に識別できる横
波共振法による吹付法面地山密着度診断法を提供するも
のである。
山との間の密着度（健全部な密着部と分離・空隙部の区
別）を、吹付法面表面の状態に左右されることなく、視
覚的および数値的に、明瞭に且つ客観的に識別できる横
波共振法による吹付法面地山密着度診断法を提供するも
のである。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明に係
わる横波共振法による吹付法面密着度診断法の一実施例
について詳細に説明する。図1は、本発明に係わる上記
診断方法の概略を示す説明図で、１は波動送信器、６は
波動受信器、７は発信器兼受信器、８はパソコンダイレ
クト形オシロスコープなどの信号表示器、９は電気的な
接続線、１０はパソコンである。
わる横波共振法による吹付法面密着度診断法の一実施例
について詳細に説明する。図1は、本発明に係わる上記
診断方法の概略を示す説明図で、１は波動送信器、６は
波動受信器、７は発信器兼受信器、８はパソコンダイレ
クト形オシロスコープなどの信号表示器、９は電気的な
接続線、１０はパソコンである。
【００１３】Ａは岩盤、地盤等の地山、Ｂは吹付法面、
Ｃは分離・空隙部で、図３（ａ）は施工直後の健全な状
態の接着部の拡大図である。吹付法面は施工後年月が経
つと、地下水や植物の根系、凍害などの影響により、地
山Ａの表層部に風化・劣化が生じてコンクリートとの接
着度が低下し、図２、図３（ｂ）の拡大図に示すよう
に、吹付法面Ｂ裏面と地山Ａの表面との間に分離が生
じ、これが進行すると空洞部が形成される。
Ｃは分離・空隙部で、図３（ａ）は施工直後の健全な状
態の接着部の拡大図である。吹付法面は施工後年月が経
つと、地下水や植物の根系、凍害などの影響により、地
山Ａの表層部に風化・劣化が生じてコンクリートとの接
着度が低下し、図２、図３（ｂ）の拡大図に示すよう
に、吹付法面Ｂ裏面と地山Ａの表面との間に分離が生
じ、これが進行すると空洞部が形成される。
【００１４】波動送信器１は、図４に示すように、発信
器兼受信器７に接続された接栓２、リード線、たわみ振
動子４と細棒状探触子５を取り付けた保持体１、６とか
ら構成したものである。
器兼受信器７に接続された接栓２、リード線、たわみ振
動子４と細棒状探触子５を取り付けた保持体１、６とか
ら構成したものである。
【００１５】たわみ振動子４はチタン酸バリウム等のた
わみ形の圧電素子を用い摺動面に硬質板を取りつけたも
ので、発信器兼受信器７から送られてくる方形波電気信
号を受け、共振現象を生じ正弦波に変換するとともに吹
付法面の密着度を判定するのに適する数百〜数ｋHzの聴
音領域のたわみ振動を発生させる。
わみ形の圧電素子を用い摺動面に硬質板を取りつけたも
ので、発信器兼受信器７から送られてくる方形波電気信
号を受け、共振現象を生じ正弦波に変換するとともに吹
付法面の密着度を判定するのに適する数百〜数ｋHzの聴
音領域のたわみ振動を発生させる。
【００１６】上記探触子５は、図２に示すような吹付法
面Ｂの表面が凹凸になっていても影響されないように硬
質の細棒状に形成し、波動送信器１の底部１ａが吹付法
面Ｂの表面に接触しない位置に形成されているので、探
触子５の先端が上記吹付法面Ｂの表面に直接当接し、発
信された振動信号を正確に伝達できるようになってい
る。
面Ｂの表面が凹凸になっていても影響されないように硬
質の細棒状に形成し、波動送信器１の底部１ａが吹付法
面Ｂの表面に接触しない位置に形成されているので、探
触子５の先端が上記吹付法面Ｂの表面に直接当接し、発
信された振動信号を正確に伝達できるようになってい
る。
【００１７】波動受信器６は、波動送信器１と同様に構
成し、波動送信器１とは機能を異ならしめたものであ
り、波動送信器１から例えば１０cm離れた位置の吹付法
面Ｂに配設し、吹付法面Ｂの表面と前記したような細棒
状の探触子５を介して吹付法面Ｂに生じている横波振動
を受信し、電気的信号に変換するものである。
成し、波動送信器１とは機能を異ならしめたものであ
り、波動送信器１から例えば１０cm離れた位置の吹付法
面Ｂに配設し、吹付法面Ｂの表面と前記したような細棒
状の探触子５を介して吹付法面Ｂに生じている横波振動
を受信し、電気的信号に変換するものである。
【００１８】波動送信器１から送信されたたわみ振動は
吹付法面Ｂに横波振動を発生させ、吹付法面Ｂと地山Ａ
が密着し健全な状態の場合には、横波振動は地山に吸収
され吹付法面Ｂに大きな振動を生じさせないが、吹付法
面Ｂと地山Ａとの間に分離や空隙が存在する場合は、吹
付法面Ｂの多数ある固有振動数の一つに送信されたたわ
み振動の振動数が一致すると共振現象が生じ、吹付法面
Ｂには大きな振幅を持つ横波振動が発生する。この吹付
法面Ｂに生じている振動現象を波動受信器６により捉え
電気的信号に変換し、さらに発信器兼受信器７の受信部
において増幅することにより、オシロスコープ等の表示
器８の画面上に、図５（ｂ）に示すように出力表示され
る。
吹付法面Ｂに横波振動を発生させ、吹付法面Ｂと地山Ａ
が密着し健全な状態の場合には、横波振動は地山に吸収
され吹付法面Ｂに大きな振動を生じさせないが、吹付法
面Ｂと地山Ａとの間に分離や空隙が存在する場合は、吹
付法面Ｂの多数ある固有振動数の一つに送信されたたわ
み振動の振動数が一致すると共振現象が生じ、吹付法面
Ｂには大きな振幅を持つ横波振動が発生する。この吹付
法面Ｂに生じている振動現象を波動受信器６により捉え
電気的信号に変換し、さらに発信器兼受信器７の受信部
において増幅することにより、オシロスコープ等の表示
器８の画面上に、図５（ｂ）に示すように出力表示され
る。
【００１９】発信器兼受信器７は数百〜数ｋHzの連続方
形波の信号を発信するとともに、受信信号を増幅するも
ので、波動送信器１、波動受信器６の接栓２および表示
器８に接続線９を介して各々接続したものである。
形波の信号を発信するとともに、受信信号を増幅するも
ので、波動送信器１、波動受信器６の接栓２および表示
器８に接続線９を介して各々接続したものである。
【００２０】次に、本発明に係わる診断方法を実施する
ための結線について説明すると、発信器兼受信器７の出
力は波動送信器１の接栓２とオシロスコープ等の表示器
８に出力され、波動受信器６の出力は発信器兼受信器７
の入力として接続する。また発信器兼受信器７の他端の
出力は表示器８に接続し、表示器８の出力はパソコン１
０の入・出力端に接続する。
ための結線について説明すると、発信器兼受信器７の出
力は波動送信器１の接栓２とオシロスコープ等の表示器
８に出力され、波動受信器６の出力は発信器兼受信器７
の入力として接続する。また発信器兼受信器７の他端の
出力は表示器８に接続し、表示器８の出力はパソコン１
０の入・出力端に接続する。
【００２１】上記のような構成の一実施例の作用につい
て、以下に簡単に説明する。図１に示す方法により、図
２に示すような分離・空隙部Ｃが存在しない吹付法面Ｂ
を測定すると仮定する。まず波動送信器１、波動受信器
６の細棒状探触子５の先端を、矢印イで示す部分の吹付
法面Ｂの表面に直接当接する。その状態を拡大したもの
を図３（ａ）に示す。波動送信器１は、発信器兼受信器
７から受けた連続正弦波の電気信号をたわみ振動子４に
よりたわみ振動に変換し、探触子５によって吹付法面Ｂ
に伝達され、吹付法面中を伝播して波動受信器６の細棒
状探触子５に到着し、たわみ振動子４により電気信号に
変換され、結栓を介して発信器兼受信器７に入力され増
幅されて、表示器８によって図５（ａ）に示すような受
信波形を観測するものである。
て、以下に簡単に説明する。図１に示す方法により、図
２に示すような分離・空隙部Ｃが存在しない吹付法面Ｂ
を測定すると仮定する。まず波動送信器１、波動受信器
６の細棒状探触子５の先端を、矢印イで示す部分の吹付
法面Ｂの表面に直接当接する。その状態を拡大したもの
を図３（ａ）に示す。波動送信器１は、発信器兼受信器
７から受けた連続正弦波の電気信号をたわみ振動子４に
よりたわみ振動に変換し、探触子５によって吹付法面Ｂ
に伝達され、吹付法面中を伝播して波動受信器６の細棒
状探触子５に到着し、たわみ振動子４により電気信号に
変換され、結栓を介して発信器兼受信器７に入力され増
幅されて、表示器８によって図５（ａ）に示すような受
信波形を観測するものである。
【００２２】次に、図２において矢印ロに示すような分
離・空隙部Ｃが存在する吹付法面Ｂを測定すると仮定す
る。前記と同様の方法で、図３（ｂ）に示すように発信
された電気的信号をたわみ振動子４によりたわみ振動に
変換し、細棒状探触子５により吹付法面Ｂに伝達させる
と、背面に分離・空隙部Ｃが存在する吹付法面Ｂでは、
吹付法面を横波振動させ、分離・空隙の大きさ及び吹付
法面Ｂの厚さによって決まる吹付法面Ｂの固有振動数
が、伝達されたたわみ振動の振動数に一致した場合、共
振現象が発生して吹付法面Ｂを大きく揺さぶり、この振
動を波動受信器６の細棒状探触子５で受信し、たわみ振
動子４により電気的信号に変換して、発信器兼受信器７
により増幅された後、前記と同様、表示器８によって図
５（ｂ）に示すような受信波形を観測するものである。
離・空隙部Ｃが存在する吹付法面Ｂを測定すると仮定す
る。前記と同様の方法で、図３（ｂ）に示すように発信
された電気的信号をたわみ振動子４によりたわみ振動に
変換し、細棒状探触子５により吹付法面Ｂに伝達させる
と、背面に分離・空隙部Ｃが存在する吹付法面Ｂでは、
吹付法面を横波振動させ、分離・空隙の大きさ及び吹付
法面Ｂの厚さによって決まる吹付法面Ｂの固有振動数
が、伝達されたたわみ振動の振動数に一致した場合、共
振現象が発生して吹付法面Ｂを大きく揺さぶり、この振
動を波動受信器６の細棒状探触子５で受信し、たわみ振
動子４により電気的信号に変換して、発信器兼受信器７
により増幅された後、前記と同様、表示器８によって図
５（ｂ）に示すような受信波形を観測するものである。
【００２３】表示器８で観測された波形を識別すること
により、吹付法面裏面に分離・空隙部Ｃがない状態と、
分離・空隙部Ｃが存在する状態を判別することができ
る。さらに、波動受信器で受信した電気的信号をＦＦＴ
アナライザーによりＦＦＴ（Fast Fourier Transform）
解析し、図９（ａ）、（ｂ）に示すような時間波形に置
き換えることもできる。これにより、吹付法面における
固有振動数による共振現象をより明確に捉えることが可
能となり、精度のよい診断ができる。
により、吹付法面裏面に分離・空隙部Ｃがない状態と、
分離・空隙部Ｃが存在する状態を判別することができ
る。さらに、波動受信器で受信した電気的信号をＦＦＴ
アナライザーによりＦＦＴ（Fast Fourier Transform）
解析し、図９（ａ）、（ｂ）に示すような時間波形に置
き換えることもできる。これにより、吹付法面における
固有振動数による共振現象をより明確に捉えることが可
能となり、精度のよい診断ができる。
【００２４】ここで、本発明に係わる吹付法面の密着度
診断法の精度を確認するためモデル試験例について説明
する。まず試験体Ｐとして、図６（ａ）、（ｂ）に示す
ような形状に作製し、この試験体Ｐを前記した吹付法面
Ｂと仮定し、本発明に係わる上記診断法で測定した。な
お供試体Ｐの寸法は、Ｌ、Ｗ＝９００ｍｍ、Ｔ＝３００
ｍｍとし、また試験体Ｐの中心部に形成した空隙部（分
離・空隙部）Ｓに対応する寸法をｌ、ｗ＝５００ｍｍ、
ｔ＝１００ｍｍとしたものである。この試験体Ｐを格子
点５ｃｍ×５ｃｍ上で計測した結果を図７に示し、振幅
の評価凡例を図８に示す。その結果、しきい値を図８の
「１」、「２」との間を採用することで空隙部Ｓ、いわ
ゆる地山Ａの表面と吹付法面Ｂの裏面間に存在する分離
・空隙部（空洞部）Ｃを検出し、明瞭に識別できること
が分かる。
診断法の精度を確認するためモデル試験例について説明
する。まず試験体Ｐとして、図６（ａ）、（ｂ）に示す
ような形状に作製し、この試験体Ｐを前記した吹付法面
Ｂと仮定し、本発明に係わる上記診断法で測定した。な
お供試体Ｐの寸法は、Ｌ、Ｗ＝９００ｍｍ、Ｔ＝３００
ｍｍとし、また試験体Ｐの中心部に形成した空隙部（分
離・空隙部）Ｓに対応する寸法をｌ、ｗ＝５００ｍｍ、
ｔ＝１００ｍｍとしたものである。この試験体Ｐを格子
点５ｃｍ×５ｃｍ上で計測した結果を図７に示し、振幅
の評価凡例を図８に示す。その結果、しきい値を図８の
「１」、「２」との間を採用することで空隙部Ｓ、いわ
ゆる地山Ａの表面と吹付法面Ｂの裏面間に存在する分離
・空隙部（空洞部）Ｃを検出し、明瞭に識別できること
が分かる。
【００２５】以上説明したのは、本発明に係る診断法の
一例であり、さらに精度よく、客観的な数値データとし
て得る場合は、各測定点において、発信器兼受信器の発
信部から発信される電気的信号の周波数を、周波数変調
回路により数１００〜数ｋHzの範囲で連続的に変え、こ
のとき波動受信器で受信した電気的信号をＦＦＴ（Fast
Fourier Transform）解析することにより、共振振動数
および振幅を数値として得ることができ、これにより客
観性の高い数値データとして取り扱うことが可能とな
る。
一例であり、さらに精度よく、客観的な数値データとし
て得る場合は、各測定点において、発信器兼受信器の発
信部から発信される電気的信号の周波数を、周波数変調
回路により数１００〜数ｋHzの範囲で連続的に変え、こ
のとき波動受信器で受信した電気的信号をＦＦＴ（Fast
Fourier Transform）解析することにより、共振振動数
および振幅を数値として得ることができ、これにより客
観性の高い数値データとして取り扱うことが可能とな
る。
【００２６】また、対象とするコンクリート板の厚さが
厚いために波動送信器から伝達された横波振動ではコン
クリート板に振幅の大きな共振振動を生じさせることが
できず共振現象発生の有無が十分識別できない場合、あ
るいは周囲からの雑音、車両・機械振動などにより生ず
るノイズによって微少な振動を明確に識別できない場合
は、波動送信器および波動受信器を一体化させることに
より、波動送信器の保持体がコンクリート板で発生した
微少な共振振動により共鳴する現象を捉え、これを受信
部および信号表示器で識別することにより、厚いコンク
リート吹付法面の精度のよい密着度診断が可能となる。
厚いために波動送信器から伝達された横波振動ではコン
クリート板に振幅の大きな共振振動を生じさせることが
できず共振現象発生の有無が十分識別できない場合、あ
るいは周囲からの雑音、車両・機械振動などにより生ず
るノイズによって微少な振動を明確に識別できない場合
は、波動送信器および波動受信器を一体化させることに
より、波動送信器の保持体がコンクリート板で発生した
微少な共振振動により共鳴する現象を捉え、これを受信
部および信号表示器で識別することにより、厚いコンク
リート吹付法面の精度のよい密着度診断が可能となる。
【００２７】本発明による方法は、コンクリート吹付法
面の非密着部分や分離空隙、空洞部分の検知を対象とす
るものであるが、上記の波動送信器および波動受信器を
一体化した装置を用いることにより、厚いコンクリート
板とみなすことができるトンネル覆工背面の空洞探査へ
の適用も可能である。
面の非密着部分や分離空隙、空洞部分の検知を対象とす
るものであるが、上記の波動送信器および波動受信器を
一体化した装置を用いることにより、厚いコンクリート
板とみなすことができるトンネル覆工背面の空洞探査へ
の適用も可能である。
【００２８】上記波動送信器及び波動受信器とを一体化
した波動測定装置として、図１２に示す実施例のものが
ある。該波動測定装置１１は、受信用センサー１２と保
持体１３とより構成し、被検査物側となる該受信用セン
サー１２は、略中央部に硬質の細棒体よりなる触端子１
４、該触端子１４の出没を自在とするために、該触端子
１４の背面側に形成したスプリング１５、該触端子１４
の周辺部の前面側に形成した受信用摺動板１６の内側に
配設した受信用振動子１７、及び該受信用振動子１７と
接栓２２とを連結するリード線１８とより構成してい
る。
した波動測定装置として、図１２に示す実施例のものが
ある。該波動測定装置１１は、受信用センサー１２と保
持体１３とより構成し、被検査物側となる該受信用セン
サー１２は、略中央部に硬質の細棒体よりなる触端子１
４、該触端子１４の出没を自在とするために、該触端子
１４の背面側に形成したスプリング１５、該触端子１４
の周辺部の前面側に形成した受信用摺動板１６の内側に
配設した受信用振動子１７、及び該受信用振動子１７と
接栓２２とを連結するリード線１８とより構成してい
る。
【００２９】上記保持体１３は箱状体とし、その内側に
は、送信用センサー１９を前後方向へ摺動自在に配設し
ている。該送信用センサー１９の前面側には触端子１４
を固定しているので、該触端子１４の出没により送信用
センサー１９が摺動するように構成している。また、該
送信用センサー１９の内側には、振動子２０が形成さ
れ、該振動子２０には、リード線２１を介して接栓２２
へと連結されている。
は、送信用センサー１９を前後方向へ摺動自在に配設し
ている。該送信用センサー１９の前面側には触端子１４
を固定しているので、該触端子１４の出没により送信用
センサー１９が摺動するように構成している。また、該
送信用センサー１９の内側には、振動子２０が形成さ
れ、該振動子２０には、リード線２１を介して接栓２２
へと連結されている。
【００３０】上記振動送信器と波動受信器とを一体化し
た波動測定装置は、一台の装置により送・受信を兼ねる
ことができるのでコンパクトとなり、非常に使いやすい
ものとなった。送・受信機能は、上記実施例のものと同
様である。
た波動測定装置は、一台の装置により送・受信を兼ねる
ことができるのでコンパクトとなり、非常に使いやすい
ものとなった。送・受信機能は、上記実施例のものと同
様である。
【００３１】
【発明の効果】上記の通り本発明に係る横波共振法によ
る吹付法面の密着度診断法によれば、 １）探触子を硬質の細棒状に形成したため、吹付法面表
面の凹凸に影響されずに振動を伝達できる。 ２）診断に使用する振動数を、吹付法面をコンクリート
板と仮定した場合の板のたわみ振動における固有振動数
の範囲である数百〜数kHzとし、この領域における連続
正弦波形による測定としたため、分離・空隙部の検知精
度が高くなった。 ３）波動送信器及び波動受信器を携帯可能サイズに構成
できるため、測定作業の機械化が可能となり、作業員の
危険な作業を大幅に低減することができる。 ４）受信波形をＦＦＴアナライザーにより解析し、振動
数と振幅の関係として表示することにより、吹付法面に
おいて共振現象が生じているか否かを明確に判別するこ
とが可能となり、精度のよい診断ができる。 ５）さらに、各測定点において測定振動数を数百〜数kH
zの範囲で変化させることにより、共振振動数とその振
幅を数値として得ることができ、これにより客観性の高
い数値データとして取り扱うことが可能となった。 ６）また、波動送信器と波動受信器を一体化することに
より、微少な振動を捉えることが可能となり、吹付け厚
さの厚い吹付法面における密着度診断の精度向上および
トンネル覆工背面の空洞検知への適用が可能となった。
等の効果を奏するものである。
る吹付法面の密着度診断法によれば、 １）探触子を硬質の細棒状に形成したため、吹付法面表
面の凹凸に影響されずに振動を伝達できる。 ２）診断に使用する振動数を、吹付法面をコンクリート
板と仮定した場合の板のたわみ振動における固有振動数
の範囲である数百〜数kHzとし、この領域における連続
正弦波形による測定としたため、分離・空隙部の検知精
度が高くなった。 ３）波動送信器及び波動受信器を携帯可能サイズに構成
できるため、測定作業の機械化が可能となり、作業員の
危険な作業を大幅に低減することができる。 ４）受信波形をＦＦＴアナライザーにより解析し、振動
数と振幅の関係として表示することにより、吹付法面に
おいて共振現象が生じているか否かを明確に判別するこ
とが可能となり、精度のよい診断ができる。 ５）さらに、各測定点において測定振動数を数百〜数kH
zの範囲で変化させることにより、共振振動数とその振
幅を数値として得ることができ、これにより客観性の高
い数値データとして取り扱うことが可能となった。 ６）また、波動送信器と波動受信器を一体化することに
より、微少な振動を捉えることが可能となり、吹付け厚
さの厚い吹付法面における密着度診断の精度向上および
トンネル覆工背面の空洞検知への適用が可能となった。
等の効果を奏するものである。
【図1】本発明に係る横波共振法によるコンクリート吹
付法面の密着度診断法の概略を示す説明図である。
付法面の密着度診断法の概略を示す説明図である。
【図2】本発明で観測するコンクリート吹付法面の一例
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図3】図におけるイ（健全部）と矢印ロ（分離・空隙
部）の測定状態を各々拡大して示す説明図である。
部）の測定状態を各々拡大して示す説明図である。
【図４】本発明で用いる波動送信器および波動受信器を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図５】吹付法面からの受信信号を信号表示機で示した
出力波形図であり、（ａ）は、分離・空隙部が存在しな
い場合、（ｂ）は、分離・空隙部が存在する場合であ
る。
出力波形図であり、（ａ）は、分離・空隙部が存在しな
い場合、（ｂ）は、分離・空隙部が存在する場合であ
る。
【図６】本発明に係る横波共振法によるコンクリート吹
付法面の密着強度診断法を実験的に試験する試験体を示
し、（ａ）は、斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）におけ
るａ−ａ線での断面図である。
付法面の密着強度診断法を実験的に試験する試験体を示
し、（ａ）は、斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）におけ
るａ−ａ線での断面図である。
【図７】図６に示す試験体のモデル試験結果を示す説明
図である。
図である。
【図８】受信信号における振幅の評価凡例を示す波形図
である。
である。
【図９】受信信号の時間波形とＦＦＴアナライザーによ
る解析結果を示し、（ａ）は、吹付け法面と地山表面の
密着している場合の波形を示し、（ｂ）は、上記接着部
に分離・空隙部が存在する場合の波形を示すものであ
る。
る解析結果を示し、（ａ）は、吹付け法面と地山表面の
密着している場合の波形を示し、（ｂ）は、上記接着部
に分離・空隙部が存在する場合の波形を示すものであ
る。
【図１０】従来の測定法で、送信波にパルス信号を使用
した際の受信波形を示し、（ａ）は、吹付法面と地山間
に分離・空隙部が存在せず健全な場合、（ｂ）は、吹付
け法面と地山間に分離・空隙部が存在する場合である。
した際の受信波形を示し、（ａ）は、吹付法面と地山間
に分離・空隙部が存在せず健全な場合、（ｂ）は、吹付
け法面と地山間に分離・空隙部が存在する場合である。
【図１１】従来の波動発信器、受信器の探触子を示す正
面図と背面図である。
面図と背面図である。
【図１２】波動送信器、波動受信器を一体化させた波動
測定装置である。
測定装置である。
１・・波動送信器
２・・接栓
３・・リード線
４・・たわみ振動子
５・・細棒状探触子
６・・波動受信器
７・・発振器兼受信器
８・・信号表示器
９・・接続線
１０・・パソコン
１１・・波動測定装置
１２・・受信用センサ−
１３・・保持体
１４・・触端子
１５・・スプリング
１６・・受信用摺動板
１７・・受信用振動子
１８・・リード線
１９・・送信用センサー
２０・・振動子
２１・・リード線
２２・・接栓
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 浜子 正
東京都中央区銀座８丁目14番14号 日特建
設株式会社内
(72)発明者 宇次原 雅之
東京都中央区銀座８丁目14番14号 日特建
設株式会社内
(72)発明者 山西 霜野子
東京都中央区銀座８丁目14番14号 日特建
設株式会社内
(72)発明者 田中 尚
東京都中央区銀座８丁目14番14号 日特建
設株式会社内
Ｆターム(参考） 2D044 DC04
2D055 DB00 LA15
2G047 AA10 AB07 BA04 BC04 BC07
CA01 CB02 EA10 GB11 GG12
Claims (10)
- 【請求項１】数百〜数ｋHzの電気信号を発生させる発信
部と振動を変換した電気信号を増幅する受信部からなる
発信器兼受信器と、該発信器兼受信器の発信部から発信
された信号から横波振動を発生させこれをコンクリート
吹付法面に直接伝達する波動送信器と、上記波動送信器
から伝達された振動によりコンクリート吹付法面に生じ
た振動を受信し電気信号に変換する波動受信器、および
発信器兼受信器の受信部から送られてきた電気信号を表
示する信号表示器から構成される非破壊検査装置を使用
し、コンクリート吹付面における共振現象発生の有無、
およびその周波数、振幅によりコンクリート吹付表面と
地山との密着度を検出するコンクリート吹付法面の密着
度診断法。 - 【請求項２】数百〜数ｋHzの電気的信号を発生する電気
回路と数百〜数ｋHzの周波数を自動的に可変する周波数
変調回路および方形波信号を正弦波信号に変換させるた
めに回路に直列に接続されたコイルから構成される発信
器兼受信器の発信部と、摺動面に硬質板を取り付けたた
わみ形振動子と背面に発振周波数に共振する長さの空間
を有する保持体とこれに取りつけた探触子からなる波動
送信器により、発信部から発信される正弦波によってた
わみ形振動子を駆動して横波振動を発生させ、これをコ
ンクリート吹付法面に直接伝達することを特徴とする請
求項１に記載のコンクリート吹付法面の密着度診断法。 - 【請求項３】波動送信器から伝達された振動によりコン
クリート法面に生じた横波振動を受信し電気信号に変換
する手段として、上記波動送信器と同じ構造を持つ波動
受信器を用いることを特徴とする請求項１又は請求項２
に記載のコンクリート吹付法面の密着度診断法。 - 【請求項４】波動受信器により変換された電気信号を発
信器兼受信器の受信部により増幅し、共振現象発生の有
無、共振周波数、振幅等を識別、表示する手段として信
号表示器を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項３
の何れか１に記載のコンクリート吹付法面の密着度診断
法。 - 【請求項５】波動送信器および波動受信器の探触子を硬
質の細棒状に形成し、法面の任意の表面で安定して接触
して測定できることを特徴とした請求項１〜請求項４の
何れか１に記載のコンクリート吹付法面の密着度診断
法。 - 【請求項６】波動送信器から送られたたわみ振動により
コンクリート吹付法面に発生した振動のうち、振幅の大
きい振動だけを波動受信器により受信すること、或いは
該波動受信器がコンクリート法面に発生した波動により
共鳴する現象を捉えることを特徴とする請求項１〜請求
項５の何れか１に記載のコンクリート吹付法面の密着度
診断法。 - 【請求項７】数百〜数ｋHzの電気信号を発生させる発信
部と振動を変換した電気信号を増幅する受信部からなる
発信器兼受信器と、該発信器兼受信器の発信部から発信
された信号から横波振動を対象物に直接伝達する波動送
信器と、該波動送信器から伝達された振動により対象物
に生じた振動を受信し電気信号に変換する波動受信器、
および発信器兼受信器の受信部から送られてきた電気信
号を表示する信号表示器から構成されていることを特徴
とする空隙探知装置。 - 【請求項８】波動送信器に、発信器兼受信器に接続され
た接栓、リード線、たわみ振動子および細棒状探触子を
取り付けた保持体を構成したことを特徴とする請求項７
に記載の空隙探知装置。 - 【請求項９】波動受信器に、発信器兼受信器に接続され
た接栓、リード線、たわみ振動子および細棒状探触子を
取り付けた保持体を構成したことを特徴とする請求項７
又は８に記載の空隙探知装置。 - 【請求項１０】波動送信器に吸着材を介してたわみ振動
子を取り付けることを特徴とする請求項７〜請求項９の
何れか１に記載の空隙探知装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002133434A JP2003329656A (ja) | 2002-05-09 | 2002-05-09 | コンクリート吹付法面の密着度診断法とその装置 |
| CN 02146031 CN1456884A (zh) | 2002-05-09 | 2002-10-23 | 混凝土喷涂坡面的密合度诊断法及其装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002133434A JP2003329656A (ja) | 2002-05-09 | 2002-05-09 | コンクリート吹付法面の密着度診断法とその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003329656A true JP2003329656A (ja) | 2003-11-19 |
Family
ID=29416671
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002133434A Pending JP2003329656A (ja) | 2002-05-09 | 2002-05-09 | コンクリート吹付法面の密着度診断法とその装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003329656A (ja) |
| CN (1) | CN1456884A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011149751A (ja) * | 2010-01-20 | 2011-08-04 | Railway Technical Research Institute | のり面保護工の診断方法および健全度診断装置 |
| JP2012007982A (ja) * | 2010-06-24 | 2012-01-12 | Taisei Corp | 非破壊密度計測装置 |
| JP2014032123A (ja) * | 2012-08-03 | 2014-02-20 | Fukui Prefecture | 地盤表面補強層の亀裂部分評価方法 |
| JP2014089106A (ja) * | 2012-10-30 | 2014-05-15 | Railway Technical Research Institute | 打音測定による岩盤斜面中の岩塊の安定性評価方法 |
| US10358106B2 (en) | 2014-08-04 | 2019-07-23 | Autoliv Development Ab | Airbag apparatus |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102890118A (zh) * | 2012-10-25 | 2013-01-23 | 颜丙臣 | 一种变频自震音叉地板空洞检测仪 |
| CN102944612A (zh) * | 2012-10-28 | 2013-02-27 | 颜丙臣 | 一种电磁驱动变频弦地板空洞检测仪 |
| CN105200982A (zh) * | 2015-09-25 | 2015-12-30 | 中国二十冶集团有限公司 | 灌注桩混凝土界面识别及超灌疏松装置及其使用方法 |
-
2002
- 2002-05-09 JP JP2002133434A patent/JP2003329656A/ja active Pending
- 2002-10-23 CN CN 02146031 patent/CN1456884A/zh active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011149751A (ja) * | 2010-01-20 | 2011-08-04 | Railway Technical Research Institute | のり面保護工の診断方法および健全度診断装置 |
| JP2012007982A (ja) * | 2010-06-24 | 2012-01-12 | Taisei Corp | 非破壊密度計測装置 |
| JP2014032123A (ja) * | 2012-08-03 | 2014-02-20 | Fukui Prefecture | 地盤表面補強層の亀裂部分評価方法 |
| JP2014089106A (ja) * | 2012-10-30 | 2014-05-15 | Railway Technical Research Institute | 打音測定による岩盤斜面中の岩塊の安定性評価方法 |
| US10358106B2 (en) | 2014-08-04 | 2019-07-23 | Autoliv Development Ab | Airbag apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1456884A (zh) | 2003-11-19 |
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