JP2008026162A - Inspection method for inspecting deterioration state of embedded pipe - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、埋設管の劣化状態を検査する検査方法に関する。 The present invention relates to an inspection method for inspecting a deterioration state of an embedded pipe.
鉄筋コンクリート製の埋設管は、下水管路や農水管路として用いられている。これらの埋設管は、長年に亘る下水や農水の流通によって腐食しその強度が低下し、ひび割れが生じてしまうことがあった。また、これらの埋設管路は車道の周辺に埋設されることが多く、自動車の振動あるいは地震などによってその強度が劣化し、ひび割れが生じることがあった。そのため、下水管路や農水管路などについて、強度の劣化、ひび割れ、微小なクラックなど物理的な劣化状態を検査する方法が必要とされていた。 Reinforced concrete buried pipes are used as sewer pipes and agricultural water pipes. These buried pipes corrode due to the distribution of sewage and agricultural water for many years, the strength of which is reduced, and cracks may occur. In addition, these buried pipelines are often buried around the roadway, and the strength of the buried pipelines deteriorates due to automobile vibration or earthquakes, and cracks may occur. Therefore, there has been a need for a method for inspecting physical deterioration states such as strength deterioration, cracks, and minute cracks in sewage pipes and agricultural water pipes.
下水管路や農水管路の劣化状態を検査する診断調査においては、一般に、調査する流域を要素区域に区画し、要素区域ごとに劣化レベルを把握し、その劣化レベルを要素区域ごとに順位付けする。 In a diagnostic survey that examines the deterioration of sewage and agricultural water pipelines, generally, the basin to be investigated is divided into element areas, the deterioration levels are ascertained for each element area, and the deterioration levels are ranked for each element area. To do.
この劣化レベルを検査するために、従来では、目視やテレビカメラを用いて外観調査を行い、あるいは、必要とする場合には、要素区域におけるコアとなる埋設管を掘り出し、その物性を測定していた。 In order to inspect this level of deterioration, conventionally, visual inspection is performed using visual observation or a television camera, or if necessary, the core pipe in the element area is dug out and its physical properties are measured. It was.
しかしながら、埋設管を掘り出さないで外観調査する場合では、目に見える劣化しか捉えることができず、また、埋設管外周や埋設管壁の内部に生じる劣化については検査することができず、劣化状態を定量的に把握することができなかった。 However, when visual inspection is performed without digging the buried pipe, only visible degradation can be detected, and deterioration occurring in the outer circumference of the buried pipe or inside the buried pipe wall cannot be inspected. The condition could not be grasped quantitatively.
また、劣化状態を検査して収集した収集データの精度を正確とするためには、コアとなる埋設管を大量に掘り出す必要があるが、掘り出すときに下水管路や農水管路を破損してしまうといった問題や、また、作業に手間がかかるという問題があった。 In addition, in order to ensure the accuracy of the collected data obtained by inspecting the deterioration state, it is necessary to dig a large amount of the buried pipe that becomes the core, but when digging, the sewage pipe or the agricultural water pipe is damaged. There was a problem that it took a lot of time and work.
そこで、このような鉄筋コンクリート製の埋設管を検査する方法として、例えば、特許文献1あるいは2に記載の技術を適用することが考えられる。
Therefore, as a method for inspecting such a reinforced concrete buried pipe, for example, it is conceivable to apply the technique described in
特許文献1による技術によれば、測定対象物のひび割れが生じている部分に導電性材料を取り付け、導電性材料の電圧と電流値を測定しその抵抗値の変化を算定することにより、ひび割れ幅の変化を検出する。
According to the technique according to
特許文献2に記載の技術によれば、非貫通の検出孔を測定対象物に形成し、その検出孔に流体導管に流体を供給して、その流体が測定対象物に浸透していくときの流速などを測定することにより、ひび割れを検知する。
しかしながら、特許文献1に記載の技術は、埋設管にひび割れが存在しているものにしか適用できず、ひび割れが生じているか否かを検出できるものではなかった。
However, the technique described in
また、特許文献2に記載の技術では、測定対象物に検出孔を設ける必要があるので、測定対象物の一部で穿孔する必要あり、めんどうな作業を要するものであった。また、埋設管に検出孔を設けた場合、検出孔を設けた部分の管壁の厚さが薄くなるので、埋設管の強度を劣化させる虞があった。
Further, in the technique described in
また、いずれの方法であっても、部分的にしか検査することができず、検査した以外の部分についての劣化状態を把握することはできなかった。 Moreover, in any method, it was possible to inspect only partly, and it was impossible to grasp the deterioration state of the part other than the part inspected.
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、外部または内部に生じた物理的な劣化状態を検査することができ、且つ埋設管全体としての劣化状態を検査することができる埋設管の劣化状態を検査する検査方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an embedded pipe that can inspect a physical deterioration state that has occurred outside or inside and that can inspect the deterioration state of the entire embedded pipe. An object of the present invention is to provide an inspection method for inspecting the deterioration state of the steel.
本発明に係る埋設管の劣化状態を検査する検査方法は、検査基準とする基準埋設管と検査対象とする検査対象埋設管の各管について、衝撃を与える打撃位置をそれぞれ定めてこれら打撃位置に衝撃を与え、該各打撃位置を中心位置として対称的な位置にある2つの測定位置で振動をそれぞれ測定し、これら振動から得た2つの周波数スペクトルの類似度に基づいて前記各管ごとに劣化値を算出し、これら劣化値同士を対比することにより前記検査対象埋設管の劣化状態を判定することを特徴とする。 The inspection method for inspecting the deterioration state of the buried pipe according to the present invention determines the striking position that gives impact to each of the standard buried pipe to be inspected and the inspection target buried pipe to be inspected. A shock is applied, vibrations are measured at two measurement positions that are symmetrical with the respective striking positions as the center positions, and each pipe is deteriorated based on the similarity of two frequency spectra obtained from these vibrations. A deterioration value of the inspection target buried pipe is determined by calculating a value and comparing these deterioration values.
また、本発明に係る埋設管の劣化状態を検査する検査方法は、検査基準とする基準埋設管と検査対象とする検査対象埋設管の各管について、衝撃を与える打撃位置をそれぞれ定めてこれら打撃位置に衝撃を与え、該各打撃位置を中心位置として対称的な位置にある複数対の測定位置で振動をそれぞれ測定し、これら振動から得た複数対それぞれの対についての周波数スペクトルの類似度に基づいて前記各管ごとに劣化値を算出し、これら劣化値同士を対比することにより前記検査対象埋設管の劣化状態を判定することを特徴とする。 In addition, the inspection method for inspecting the deterioration state of the buried pipe according to the present invention is to determine the impact position for giving impact to each of the reference buried pipe to be inspected and the inspection target buried pipe to be inspected. Impact is applied to the position, vibrations are measured at a plurality of pairs of measurement positions at symmetrical positions with the respective striking positions as the center position, and the frequency spectrum similarity for each pair of pairs obtained from these vibrations is measured. On the basis of this, a deterioration value is calculated for each of the tubes, and the deterioration state of the buried pipe to be inspected is determined by comparing these deterioration values.
本発明によれば、打撃によって生じる周波数スペクトルを測定して劣化状態を検査するものであることから、埋設管にひび割れが生じていなくても評価でき、また、埋設管に劣化状態を調べるための穿孔を形成する必要もなく、簡単に劣化状態を検査することができる。 According to the present invention, since the degradation state is inspected by measuring the frequency spectrum generated by the impact, it can be evaluated even if the buried pipe is not cracked, and for examining the degraded state in the buried pipe. There is no need to form perforations, and the deterioration state can be easily inspected.
また、打撃位置に対して対称な位置で2つの周波数スペクトルを取得し、両周波数スペクトルの類似度に基づいて劣化値を算出することから、劣化状態が数値として算出されるので、目視による恣意的な評価とは違い客観的に劣化状態を評価することができる。 Moreover, since two frequency spectra are acquired at positions symmetrical to the striking position and the deterioration value is calculated based on the similarity between both frequency spectra, the deterioration state is calculated as a numerical value. It is possible to objectively evaluate the deterioration state, unlike the negative evaluation.
また、劣化値測定方法は、衝撃による弾性波に基づく周波数スペクトルを測定して劣化値を取得するものであって、この弾性波は埋設管の内部にも伝播するものであることから、劣化値は埋設管の内部状態を反映した値となるので、埋設管の外部だけでなく内部の劣化状態までも把握することができる。 In addition, the degradation value measurement method is to acquire a degradation value by measuring a frequency spectrum based on an elastic wave due to an impact, and this acoustic wave propagates to the inside of the buried pipe. Since the value reflects the internal state of the buried pipe, it is possible to grasp not only the outside of the buried pipe but also the internal deterioration state.
また、複数対の測定位置で周波数スペクトルを取得して劣化値を算出した場合は、複数対のそれぞれの対において得た2つの周波数スペクトルの類似度に基づいて類似値が算出され、複数の類似値に基づいて劣化値が算出されることから、1つの埋設管に対して様々な方向から劣化状態を検査することとなるので、より正確な劣化状態を把握することができる。 In addition, when the frequency spectrum is acquired at a plurality of pairs of measurement positions and the deterioration value is calculated, the similarity value is calculated based on the similarity between the two frequency spectra obtained in each of the plurality of pairs, and a plurality of similarities are calculated. Since the deterioration value is calculated based on the value, the deterioration state is inspected from various directions with respect to one buried pipe, so that a more accurate deterioration state can be grasped.
本発明に係る埋設管の劣化状態を検査する検査方法によれば、打撃によって生じる周波数スペクトルを測定して劣化状態を検査するものであることから、埋設管にひび割れが生じていなくても評価でき、また、埋設管に劣化状態を調べるための穿孔を形成する必要もなく、簡単に劣化状態を検査することができる。 According to the inspection method for inspecting the deterioration state of the buried pipe according to the present invention, since the deterioration state is inspected by measuring the frequency spectrum generated by the blow, it can be evaluated even if the buried pipe is not cracked. Moreover, it is not necessary to form a perforation for investigating the deterioration state in the buried pipe, and the deterioration state can be easily inspected.
また、打撃位置に対して対称な位置で2つの周波数スペクトルを取得し、両周波数スペクトルの類似度に基づいて劣化値を算出することから、劣化状態が数値として算出されるので、目視による恣意的な評価とは違い客観的に劣化状態を評価することができる。 Moreover, since two frequency spectra are acquired at positions symmetrical to the striking position and the deterioration value is calculated based on the similarity between both frequency spectra, the deterioration state is calculated as a numerical value. It is possible to objectively evaluate the deterioration state, unlike the negative evaluation.
また、劣化値測定方法は、衝撃による弾性波に基づく周波数スペクトルを測定して劣化値を取得するものであって、この弾性波は埋設管の内部にも伝播するものであることから、劣化値は埋設管の内部状態を反映した値となるので、埋設管の外部だけでなく内部の劣化状態までも把握することができる。 In addition, the degradation value measurement method is to acquire a degradation value by measuring a frequency spectrum based on an elastic wave due to an impact, and this acoustic wave propagates to the inside of the buried pipe. Since the value reflects the internal state of the buried pipe, it is possible to grasp not only the outside of the buried pipe but also the internal deterioration state.
また、複数対の測定位置で周波数スペクトルを取得して劣化値を算出した場合は、複数対のそれぞれの対において得た2つの周波数スペクトルの類似度に基づいて類似値が算出され、複数の類似値に基づいて劣化値が算出されることから、1つの埋設管に対して様々な方向から劣化状態を検査することとなるので、より正確な劣化状態を把握することができる。 In addition, when the frequency spectrum is acquired at a plurality of pairs of measurement positions and the deterioration value is calculated, the similarity value is calculated based on the similarity between the two frequency spectra obtained in each of the plurality of pairs, and a plurality of similarities are calculated. Since the deterioration value is calculated based on the value, the deterioration state is inspected from various directions with respect to one buried pipe, so that a more accurate deterioration state can be grasped.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明に係る埋設管の劣化状態を検査する検査方法は、例えば、下水管路や農水管路に用いられる鉄筋コンクリート製の埋設管(例えば、ヒューム管)などに対して適用される。埋設管の劣化状態の検査方法により埋設管を検査するにあたっては、まず、検査の基準とする基準埋設管と、検査対象とする検査対象埋設管を用意する。 The inspection method for inspecting the deterioration state of the buried pipe according to the present invention is applied to, for example, a reinforced concrete buried pipe (for example, a fume pipe) used for a sewer pipe or an agricultural water pipe. In inspecting the buried pipe by the inspection method of the deterioration state of the buried pipe, first, a reference buried pipe as an inspection standard and an inspection target buried pipe to be inspected are prepared.
次に、検査基準とする基準埋設管について、以下に示す劣化値測定方法により、埋設管の劣化状態を示す劣化値を測定する。基準埋設管の劣化値は、検査対象とする検査対象埋設管の劣化状態を判定するための基準値となる。ここで、基準埋設管としては、検査対象とする検査対象埋設管とは同種、同形状、同サイズの埋設管であって、ひび割れがない正常なもの(以下、健全管ともいう。)が選ばれる。 Next, the deterioration value which shows the deterioration state of an embedded pipe is measured with the deterioration value measuring method shown below about the reference | standard buried pipe used as a test | inspection reference | standard. The deterioration value of the reference buried pipe is a reference value for determining the deterioration state of the inspection target buried pipe to be inspected. Here, as the reference buried pipe, a normal pipe (hereinafter also referred to as a healthy pipe) having the same kind, shape and size as the inspection target buried pipe having no cracks is selected. It is.
次に、検査対象とする検査対象埋設管について、劣化値測定方法により、劣化値を測定する。 Next, the deterioration value is measured by the deterioration value measuring method for the inspection target buried pipe to be inspected.
次に、両者の劣化値を比較することにより、検査対象埋設管に劣化があるか否か或いはその劣化の程度を判定する。検査対象埋設管の劣化値が基準埋設管の劣化値と同程度の値である場合には劣化が進行していないと判断され、劣化値に差異がある場合には劣化(ひび割れなど)が存在すると判断され、劣化値の差異が大きい場合には劣化が進行していると判断される。 Next, by comparing the two deterioration values, it is determined whether or not the inspection target buried pipe is deteriorated or the degree of the deterioration. If the degradation value of the buried pipe to be inspected is comparable to the degradation value of the standard buried pipe, it is judged that the degradation has not progressed. If there is a difference between the degradation values, there is degradation (such as cracks). If the difference between the deterioration values is large, it is determined that the deterioration is progressing.
上記した劣化値測定方法は、埋設管の劣化状態を示す劣化値を得る方法であって、具体的には、まず、埋設管について衝撃を与える打撃位置を定め、この打撃位置に衝撃を与え、打撃位置を中心位置として対称的な位置で対とした2箇所の測定位置で衝撃による振動を測定しこの振動から周波数スペクトルを取得して、この2箇所の測定位置で得られた2つの周波数スペクトルの類似度に基づいて劣化値を算出する方法である。 The degradation value measuring method described above is a method for obtaining a degradation value indicating the degradation state of the buried pipe. Specifically, first, the impact position for impacting the buried pipe is determined, and the impact position is impacted. Vibrations due to impact are measured at two measurement positions that are paired at symmetrical positions with the strike position as the center position, and frequency spectra are obtained from these vibrations, and the two frequency spectra obtained at these two measurement positions are obtained. This is a method of calculating a deterioration value based on the degree of similarity.
次に、劣化値測定方法により埋設管の劣化値を算出した試験例について、具体的に説明する。 Next, a test example in which the deterioration value of the buried pipe is calculated by the deterioration value measuring method will be specifically described.
図1は、本発明の実施の形態に係る埋設管の劣化状態の検査方法を適用して、埋設管を測定するときの状態を示した一例を説明した説明図である。図2は、本発明の実施の形態に係る埋設管の劣化状態の検査方法を適用して、埋設管を測定するときの状態を示した他の例を説明した説明図である。なお、図1および図2に示す矢印は、打撃位置および打撃方向を示している。 FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating an example of a state when an embedded pipe is measured by applying the method for inspecting the deterioration state of the embedded pipe according to the embodiment of the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining another example showing a state when the buried pipe is measured by applying the method for inspecting the deteriorated state of the buried pipe according to the embodiment of the present invention. In addition, the arrow shown to FIG. 1 and FIG. 2 has shown the striking position and the striking direction.
まず、劣化値の測定に係る埋設管1を、地面15の上に平らに敷いた土砂14の上に横倒しに配置する。土砂14は埋設管1を安定して保持するものであって且つ埋設管1に与える衝撃を地面15へ伝播させないで埋設管1自体に封じ込める役割を果たす。これによって、埋設管1に衝撃を与えたときに地面15からの反射波などの影響を排除して、埋設管1自体に基づく周波数スペクトルを得ることができる。
First, the buried
次に、埋設管1に衝撃を与える打撃位置5を中心として対称的な位置にある2箇所に、衝撃による弾性波を受信する受信器2を配置する。具体的には、埋設管1の両端から等距離にある中央付近を打撃位置5とした場合、その打撃位置5を中心として埋設管1の伸張方向に対称的な位置にある2箇所にそれぞれ受信器2を配置する(以下、この配置を配置1という。図1参照)。あるいは、打撃位置5を中心として埋設管1の円周方向に対称的な位置にある2箇所にそれぞれ受信器2を配置してもよい(以下、この配置を配置2という。図2参照)。
Next,
なお、受信器2の配置位置、すなわち、周波数スペクトルを取得する測定位置は、打撃位置5を中心位置として対称となる位置であればよい。ここでいう対称的な位置とは、打撃位置5を中心位置とした場合に物理的な構造として対称的な位置である。つまり、一対の受信器2を、打撃位置5を中心として埋設管の上面から見て対角線状にあって打撃位置5から等距離にある位置に配置してもよい。
In addition, the arrangement position of the
受信器2は、例えば、加速度センサやAEセンサ(Acoustic Emission Sensor)などの振動センサを使用する。受信器2は、テープや接着剤等で埋設管1に固定してもよいし、また、押え治具等を使って固定してもよい。また、テープや接着剤で固定できず、押え治具などを使用できない箇所に固定する場合は、手で押えるだけでもよい。また、受信器2は、埋設管1の外周面に固定する場合に限定されず、埋設管1の内周面に固定してもよい。
The
なお、受信器2を実際に使用している埋設管1に固定する場合には、埋設管1を流れる水、酸性水、塩基性水などにより腐食することがあるため、ステンレスなどの耐食性に優れた材料で筐体などが形成され、内部回路などが保護されているものを用いることが望ましい。
When the
次に、埋設管1の打撃位置5に衝撃を与える。衝撃は、鋼球の落下やハンマによる打撃により埋設管1に与えられる。なお、打撃位置5は、埋設管1の内周面であってもよく、埋設管1の内側から衝撃を与えるようにしてもよい。
Next, an impact is given to the
衝撃を与える方法として、鋼球の落下により衝撃を与える場合は、所定の高さから鋼球を落下させることにより、衝撃の力を一定値として衝撃を与える。また、ハンマにより衝撃を与える場合は、ハンマをバネなどの弾性体で支持し、弾性体を一定の長さに伸張あるいは伸縮させて蓄えられた弾性力を解放することにより、衝撃の力を一定値として衝撃を与える。また、市販のインパルスハンマを用いることにより、埋設管1に与えた衝撃力を数値データとして取得してもよい。インパルスハンマによれば、衝撃力を数値データとして取得でき、その値を解析時に反映させることができる。
As a method of giving an impact, when an impact is given by dropping a steel ball, the impact is given with a constant force by dropping the steel ball from a predetermined height. Also, when impact is applied by a hammer, the hammer is supported by an elastic body such as a spring, and the elastic body is stretched or stretched to a certain length to release the stored elastic force. Impact as a value. Further, the impact force applied to the buried
なお、実際に使用している埋設管1についてこれらの器具により衝撃を与える場合には、水、酸性水、塩基性水などに接触することがあるため、これらの器具としては、ステンレスなどの耐食性に優れた材料で形成されているものを用いることが望ましい。
In addition, in the case where the buried
次に、衝撃による弾性波を受信器2により計測する。弾性波の計測は、衝撃が与えられた瞬間から所定時間計測して振動信号として取得することにより行なわれる。振動信号が微弱な場合は、増幅器などにより増幅してもよい。
Next, an elastic wave due to impact is measured by the
次に、対とした2つの受信器2により得られた振動信号から埋設管1の周波数スペクトルを算出する。具体的には、2つの受信器2により得られた振動信号をFFT(Fast Fourier Transform)処理し、各受信器2について周波数スペクトルを求める。さらに、周波数スペクトルを離散した周波数における強度の集合としてデータ処理する。
Next, the frequency spectrum of the buried
図3は、本発明の実施の形態に係る劣化値測定方法により取得された周波数スペクトルを示すスペクトル図である。図4は、図3に示した周波数スペクトルを1次元ベクトルとして表したときのイメージ図である。 FIG. 3 is a spectrum diagram showing a frequency spectrum acquired by the degradation value measuring method according to the embodiment of the present invention. FIG. 4 is an image diagram when the frequency spectrum shown in FIG. 3 is represented as a one-dimensional vector.
具体的には、周波数スペクトルは、所定の周波数範囲について所定の要素数に分割され、分割された周波数のぞれぞれのスペクトル強度の集合として処理される。つまり、周波数スペクトルはスペクトル強度の1次元ベクトルとして処理される。例えば、周波数スペクトルの周波数を819分割した場合、分割後の周波数のそれぞれに対応したスペクトル強度は要素数819のベクトル成分とされる。 Specifically, the frequency spectrum is divided into a predetermined number of elements for a predetermined frequency range, and is processed as a set of spectral intensities of the divided frequencies. That is, the frequency spectrum is processed as a one-dimensional vector of spectrum intensity. For example, when the frequency of the frequency spectrum is divided by 819, the spectrum intensity corresponding to each of the divided frequencies is a vector component having 819 elements.
ここで、一方の受信器2で得られた周波数スペクトルをベクトルXで表示し、他方の受信器2で得られた周波数スペクトルをベクトルYで表示すると、それぞれ
次に、2つの受信器2により得られた周波数スペクトルから埋設管1の劣化値を算出する。
Next, the deterioration value of the buried
本実施の形態では、劣化値として、1次元ベクトルを表現する空間において2つの1次元ベクトルX、Yについての距離を示すユークリッド距離Dを用いる。以下に、算定式を示す。 In the present embodiment, the Euclidean distance D indicating the distance between the two one-dimensional vectors X and Y in the space expressing the one-dimensional vector is used as the deterioration value. The calculation formula is shown below.
基準埋設管は、ひび割れがなく打撃位置5を中心として対称的な構造体であることから、打撃位置5に対して対称的な位置にある2箇所の測定位置で取得される周波数スペクトルは類似性が高くなると予想され、ユークリッド距離Dは0に近い値となると考えられる。
Since the reference buried pipe has no crack and is a symmetric structure with the hitting
これに対して、ひび割れがある検査対象埋設管は、不規則に生じるひび割れが存在することに起因して、打撃位置5に対して対称的な位置にある2箇所の測定位置で取得される周波数スペクトルは、類似性は低くなると予想され、ユークリッド距離Dは0から離れた値であって、基準埋設管に対して得られるユークリッド距離Dよりも大きな値になると考えられる。
On the other hand, the buried pipe to be inspected with cracks has frequencies obtained at two measurement positions that are symmetrical with respect to the
つまり、ユークリッド距離Dは、埋設管のひび割れなど構造変化についての劣化状態を示す指標となる。 That is, the Euclidean distance D is an index indicating a deterioration state with respect to structural changes such as cracks in the buried pipe.
したがって、検査対象埋設管について算出したユークリッド距離Dと、基準埋設管について算出したユークリッド距離Dとを比較することにより、検査対象埋設管の劣化状態を定量的に把握することができる。また、劣化状態が数値として算出されるので、目視による恣意的な評価とは違い客観的に劣化状態を評価することができる。 Therefore, by comparing the Euclidean distance D calculated for the inspection target buried pipe and the Euclidean distance D calculated for the reference buried pipe, the deterioration state of the inspection target buried pipe can be quantitatively grasped. Further, since the deterioration state is calculated as a numerical value, the deterioration state can be objectively evaluated unlike arbitrary evaluation by visual observation.
なお、劣化値を算出する方法は、上記のように2つの周波数スペクトルから1次元ベクトルを求め、2つの1次元ベクトルからユークリッド距離Dとして求めることに限定されない。すなわち、劣化値を算出する方法として、2つの周波数スペクトルから類似度を求めることができる関数を用いてもよく、その関数の値を劣化値としてもよい。 The method for calculating the deterioration value is not limited to obtaining a one-dimensional vector from two frequency spectra as described above and obtaining the Euclidean distance D from the two one-dimensional vectors. That is, as a method for calculating the deterioration value, a function that can obtain the similarity from two frequency spectra may be used, and the value of the function may be used as the deterioration value.
以上により、本発明に係る埋設管の劣化状態を検査する検査方法によれば、劣化値測定方法は打撃によって生じる周波数スペクトルを測定して劣化状態を検査するものであることから、埋設管1にひび割れが生じていなくても評価でき、また、埋設管1に劣化状態を調べるための穿孔を形成する必要もなく、簡単に劣化状態を検査することができる。
As described above, according to the inspection method for inspecting the deterioration state of the buried pipe according to the present invention, the deterioration value measuring method is for inspecting the deterioration state by measuring the frequency spectrum generated by the blow. It is possible to evaluate even if no crack is generated, and it is not necessary to form perforations for investigating the deterioration state in the buried
また、劣化値測定方法は、衝撃による弾性波に基づく周波数スペクトルを測定して劣化値を取得するものであって、この弾性波は埋設管1の内部にも伝播するものであることから、劣化値は埋設管1の内部状態を反映した値となるので、埋設管1の外部だけでなく内部の劣化状態までも把握することができる。
The degradation value measuring method is a method for obtaining a degradation value by measuring a frequency spectrum based on an elastic wave due to an impact, and since this elastic wave propagates to the inside of the buried
ところで、本実施の形態では、周波数スペクトルの測定は打撃位置5を中心位置とした一対の測定位置で行なっているが、打撃位置を中心位置として対称的な位置にある複数対の測定位置で行ってもよい。この場合、対とした測定位置のそれぞれについて周波数スペクトルの類似値を算出して、対とした測定位置について得た類似値に基づいて、埋設管についての劣化値を算出する(例えば、類似値の和を劣化値とする)。
By the way, in the present embodiment, the frequency spectrum is measured at a pair of measurement positions with the
この方法の場合は、複数対のそれぞれの対において得た2つの周波数スペクトルの類似度に基づいて類似値が算出され、複数の類似値に基づいて劣化値が算出されることから、1つの埋設管1に対して様々な方向から劣化状態を検査することとなるので、より正確な劣化状態を把握することができる
<実施例>
以下に、具体的な実施例について説明する。
In the case of this method, a similarity value is calculated based on the similarity between two frequency spectra obtained in each of a plurality of pairs, and a deterioration value is calculated based on the plurality of similarity values. Since the deterioration state is inspected with respect to the
Specific examples will be described below.
[測定対象]
本実施例において測定の対象とする埋設管1(基準埋設管および検査対象埋設管)として、JISA5373のB型1種の規格に基づいた呼び径(内径)250mm、長さ2mの鉄筋コンクリート製ヒューム埋設管を用いた。また、基準埋設管としては、ひび割れのない鉄筋コンクリート製ヒューム埋設管(健全管)を選出した。検査対象埋設管としては、健全管を落下させてひび割れを導入した。
[Measurement target]
As the buried pipe 1 (reference buried pipe and inspection target buried pipe) to be measured in this embodiment, a reinforced concrete fume burying having a nominal diameter (inner diameter) of 250 mm and a length of 2 m based on one type of B type of JIS A5373. A tube was used. In addition, a reinforced concrete fume burial pipe (sound pipe) with no cracks was selected as the standard burial pipe. As the buried pipe to be inspected, the sound pipe was dropped and cracks were introduced.
図5は、検査対象埋設管を作成する方法を説明した説明図であり、図5(A)は、健全管を落下させるときの状態図であり、図5(B)は、ひび割れを導入した検査対象埋設管を示す概略図である。なお、図5中の矢印は、落下の方向を示す。 FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining a method of creating a buried pipe to be inspected, FIG. 5 (A) is a state diagram when dropping a healthy pipe, and FIG. 5 (B) introduces a crack. It is the schematic which shows an inspection object buried pipe. In addition, the arrow in FIG. 5 shows the direction of fall.
検査対象埋設管11は、健全管10を地面15から高さH30cmの位置から自然落下させることにより作成した。また、ひび割れ6の大きさなど劣化状態が異なる埋設管を作成するために、1回落下させたものと2回落下させたものを用意した。ここで、1回落下させた検査対象埋設管11を「ひび割れ程度小」とし、2回落下させた検査対象埋設管11を「ひび割れ程度大」とした。
The inspection target buried
表1は、測定の対象とする埋設管1を外部からみた状態におけるひび割れ程度を示した表である。「ひび割れ程度小」の埋設管1は、ひび割れ幅が0.05mm以上0.50mm以下であって、ひび割れ本数が6本程度あった。「ひび割れ程度大」の埋設管1は、ひび割れ幅が0.05mm以上0.60mm以下であって、ひび割れ本数が9本程度であった。
Table 1 is a table showing the degree of cracking when the buried
基準埋設管または検査対象埋設管への衝撃の付与は、鋼球を落下することにより行った。具体的には、大きさ直径30mmの鋼球を使用し、測定の対象である埋設管の上面から高さ10cmの距離から鋼球を落下させた。鋼球を落下させた位置(打撃位置5)は、埋設管の両端から等距離にある中心付近とした。
The impact was applied to the reference buried pipe or the buried pipe to be inspected by dropping a steel ball. Specifically, a steel ball having a diameter of 30 mm was used, and the steel ball was dropped from a distance of 10 cm in height from the upper surface of the buried pipe to be measured. The position where the steel ball was dropped (striking position 5) was near the center that is equidistant from both ends of the buried pipe.
[弾性波の受信方法]
弾性波を受信する受信器としては、0〜10kHzの加速度センサを用いた。受信器2により取得した振動信号は、受信用アンプ(RION製)により増幅した。また、増幅した振動信号を記録装置(データロガー:キーエンス製NR−500)に記憶した。
[Elastic wave reception method]
As a receiver for receiving the elastic wave, an acceleration sensor of 0 to 10 kHz was used. The vibration signal acquired by the
受信器2は、打撃位置5から等距離にある所定の2箇所、図1に示す配置1あるいは図2に示す配置2に配置した。
The
弾性波の受信は、上記した受信器2の配置位置、配置1および配置2のそれぞれの配置において、個別に測定を行い、それぞれの配置について振動信号を記録した。
For the reception of the elastic wave, the measurement was individually performed at the arrangement position of the
[計測結果]
図6は、受信器を配置1とした状態で測定した健全管の周波数スペクトルであり、図6(A)は一方の受信器で得られた周波数スペクトルであり、図6(B)は他方の受信器で得られた周波数スペクトルである。図7は、受信器を配置1とした状態で測定した「ひび割れ程度小」である埋設管の周波数スペクトルであり、図7(A)は一方の受信器で得られた周波数スペクトルであり、図7(B)は他方の受信器で得られた周波数スペクトルである。図8は、受信器を配置1とした状態で測定した「ひび割れ程度大」である埋設管の周波数スペクトルであり、図8(A)は一方の受信器で得られた周波数スペクトルであり、図8(B)は他方の受信器で得られた周波数スペクトルである。
[Measurement result]
FIG. 6 is a frequency spectrum of a healthy tube measured with the receiver being placed in FIG. 1, FIG. 6 (A) is a frequency spectrum obtained by one receiver, and FIG. 6 (B) is the other. It is the frequency spectrum obtained by the receiver. FIG. 7 is a frequency spectrum of a buried pipe having a “small crack degree” measured in a state where the receiver is arranged 1. FIG. 7A is a frequency spectrum obtained by one receiver. 7 (B) is a frequency spectrum obtained by the other receiver. FIG. 8 is a frequency spectrum of an embedded pipe having a “large cracking degree” measured in a state where the receiver is arranged 1, and FIG. 8A is a frequency spectrum obtained by one receiver. 8 (B) is a frequency spectrum obtained by the other receiver.
図6乃至8には、表1に示した埋設管(「健全管」、「ひび割れ程度小」、「ひび割れ程度大」)について、受信器2の配置を図1で示した配置1とした状態で計測した振動信号からFFT処理して得られた周波数スペクトルを示してある。また、各図の(A)と(B)は、2つの受信器により得られた周波数スペクトルのそれぞれを示している。図6乃至8の周波数スペクトルを比較すると、図6から8の順に(A)に示す周波数スペクトルと(B)に示す周波数スペクトルとの類似性が低くなっていることがわかる。つまり、「健全管」、「ひび割れ程度小」の埋設管、「ひび割れ程度大」の埋設管の順に、2つの周波数スペクトルの類似性が低くなっていることがわかる。
6 to 8 show the arrangement of the
図9は、受信器を配置2とした状態で測定した健全管の周波数スペクトルであり、図9(A)は一方の受信器で得られた周波数スペクトルであり、図9(B)は他方の受信器で得られた周波数スペクトルである。図10は、受信器を配置2とした状態で測定した「ひび割れ程度小」である埋設管の周波数スペクトルであり、図10(A)は一方の受信器で得られた周波数スペクトルであり、図10(B)は他方の受信器で得られた周波数スペクトルである。図11は、受信器を配置2とした状態で測定した「ひび割れ程度大」である埋設管の周波数スペクトルであり、図11(A)は一方の受信器で得られた周波数スペクトルであり、図11(B)は他方の受信器で得られた周波数スペクトルである。
FIG. 9 is a frequency spectrum of a healthy tube measured with the receiver placed in the
図9乃至11には、表1に示した検査対象埋設管(「健全管」、「ひび割れ程度小」、「ひび割れ程度大」)について、受信器2の配置を図2で示した配置2とした状態で計測した振動信号からFFT処理して得られた周波数スペクトルを示してある。また、各図の(A)と(B)は、2つの受信器により得られた周波数スペクトルのそれぞれを示している。図9乃至11の周波数スペクトルを比較すると、図9から11の順に(A)に示す周波数スペクトルと(B)に示す周波数スペクトルとの類似性が低くなっていることがわかる。つまり、「健全管」、「ひび割れ程度小」の埋設管、「ひび割れ程度大」の埋設管の順に、2つの周波数スペクトルの類似性が低くなっていることがわかる。
9 to 11, the arrangement of the
[解析結果]
図12は、受信器を配置1とした状態で「健全管」、「ひび割れ程度小」、「ひび割れ程度大」のそれぞれの埋設管について求めたユークリッド距離を示したグラフである。図13は、受信器を配置2とした状態で「健全管」、「ひび割れ程度小」、「ひび割れ程度大」のそれぞれの埋設管について求めたユークリッド距離を示したグラフである。なお、図12および図13には、「健全管」、「ひび割れ程度小」、「ひび割れ程度大」のそれぞれの埋設管について行なった計測ごとにユークリッド距離を示している。
[Analysis result]
FIG. 12 is a graph showing the Euclidean distances obtained for the buried pipes of “sound pipe”, “small crack degree”, and “large crack degree” with the receiver arranged as 1. FIG. 13 is a graph showing the Euclidean distances obtained for the buried pipes of “sound pipe”, “small crack degree”, and “large crack degree” with the receiver arranged as 2. 12 and 13 show the Euclidean distance for each measurement performed on each of the “sound pipe”, “small crack degree”, and “large crack degree” buried pipes.
図12および図13によれば、健全管のユークリッド距離Dは、計測回数に拘らず、略一定の値となることがわかる。また、受信器2の配置に拘らず、ひび割れが存在する埋設管(「ひび割れ程度小」、「ひび割れ程度大」)は、健全管に比較して、ユークリッド距離Dは大きな値となっている。すなわち、受信器2の配置を配置1および配置2のいずれの配置としても、ユークリッド距離Dについて健全管と検査対象埋設管を比較することにより、ひび割れの存在を把握することができる。
12 and 13, it can be seen that the Euclidean distance D of the healthy tube is a substantially constant value regardless of the number of measurements. Regardless of the arrangement of the
また、図12によれば、「ひび割れ程度大」である埋設管1のユークリッド距離は、「ひび割れ程度小」である埋設管1に比較して大きいことがわかる。すなわち、受信器2の配置を配置1にすれば、埋設管1の劣化状態の程度まで評価できることがわかる。
Further, according to FIG. 12, it can be seen that the Euclidean distance of the buried
したがって、実際に埋設されている埋設管を検査する場合においては、あらかじめ基準となる健全管のユークリッド距離Dを求めておくことで、検査の対象とする埋設管にひび割れが存在しているかどうか或いは埋設管の劣化状態を判定することができる。 Therefore, when inspecting a buried pipe that is actually buried, by obtaining the Euclidean distance D of the reference healthy pipe in advance, whether there is a crack in the buried pipe to be inspected or The deterioration state of the buried pipe can be determined.
1 埋設管
2 受信器
5 打撃位置
6 ひび割れ
14 土砂
15 地面
1 buried
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