JP2009025103A - Reflection method survey system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、反射法を用いて地中浅部の埋設物および地層構造を探査する反射法探査システムに関する。 The present invention relates to a reflection method exploration system for exploring buried objects and strata structures in the underground using a reflection method.
従来から、地中に埋設された埋設物を地面を掘り起こすことなく非破壊で推定する反射法探査が用いられている。これは、物理的な振動を伴う弾性波を地中に向かって発振し、埋設物からの反射波を通じてその埋設物の位置を推定する技術である。 Conventionally, reflection method exploration has been used in which a buried object buried in the ground is estimated nondestructively without digging up the ground. This is a technique for oscillating an elastic wave with physical vibration toward the ground and estimating the position of the buried object through a reflected wave from the buried object.
かかる反射法探査の振源として、音波、ハンマ打撃、ダイナマイト、起振車による発破等を用いた地下探査が実施されている。また、孔内に用いる探査装置においては、圧電素子や磁歪素子を用いることが検討されている(例えば、特許文献1)。さらに、高精度な探査を必要とする場合に、電磁波レーダを用いて地下浅部(現実的な測定深さは一般的に2m程度)を探査する技術も考案されている。
しかしながら、上述した音波を用いた反射法探査の場合、振動エネルギーが小さく軟弱地盤や不飽和地盤に適用するのは困難である。このとき音波の周波数を低く設定すれば軟弱地盤に適用可能ではあるが、探査精度が低下し、埋設物もしくは地層境界を正確に推定できない問題が生じる。さらに、音波の特性上、地面に対して縦波(P波)しか発振することができない。縦波は伝達速度が高いといった特性を有するがエネルギーの減衰率が高く、所望するレベルの反射波が得られないといった問題を含んでいる。 However, in the case of reflection method exploration using sound waves as described above, it is difficult to apply to soft ground or unsaturated ground with low vibration energy. At this time, if the frequency of the sound wave is set low, it can be applied to soft ground, but the exploration accuracy is lowered, and there is a problem that the buried object or the formation boundary cannot be accurately estimated. Furthermore, due to the characteristics of sound waves, only longitudinal waves (P waves) can oscillate with respect to the ground. Longitudinal waves have characteristics such as high transmission speed, but have a high energy decay rate and a problem that a desired level of reflected waves cannot be obtained.
また、ハンマ打撃等の地震波を用いた場合、振動エネルギーを大きくでき、探査領域を拡大することも可能となるが、周波数が低い上、任意の周波数に設定することができないので、地下深部の大雑把な地質構造の探査にしか利用できなかった。 In addition, when seismic waves such as hammer hits are used, the vibration energy can be increased and the exploration area can be expanded, but since the frequency is low and it cannot be set to an arbitrary frequency, the rough underground It could only be used for exploration of complex geological structures.
さらに、孔内探査に圧電素子や磁歪素子を用いる上記の技術は、探査孔の削孔およびその削孔の事前調査を要し、探査費用および探査期間の増大を招いていた。また、探査孔の空間的制約から振源の大きさが制限され、振源の強さを大きくできないといった問題もあり、地質や対象物との距離によっては探査できない場合があった。その他にも、孔内から弾性波を発振するためには、特別な配慮が必要であった(例えば、P波を発振するためには孔内水が必要であり、S波を発振するためには孔壁に発振器を高い剛性で密着させる必要がある)。かかる技術では地面を掘り起こすことなく地表面から容易に探査を実行する反射法探査への適用については示唆されていない。 Furthermore, the above-described technique using a piezoelectric element or a magnetostrictive element for exploration in a hole requires drilling of the exploration hole and a preliminary investigation of the drilling hole, and has led to an increase in exploration cost and exploration period. In addition, the size of the source is limited due to the spatial constraints of the exploration hole, and there is a problem that the strength of the source cannot be increased. In some cases, the survey cannot be performed depending on the geology and the distance to the object. In addition, special considerations were necessary to oscillate elastic waves from inside the hole (for example, water inside the hole is necessary to oscillate P waves, and to oscillate S waves. It is necessary to make the oscillator adhere to the hole wall with high rigidity). Such technology does not suggest application to reflection method exploration in which exploration is easily performed from the ground surface without digging up the ground.
また、電磁波レーダを用いる地下探査は、分解能に優れ精度こそ高いものの、そのエネルギー的な制約からノイズが多く混在し、また、誘電率の高い塩水や、伝導体である金属の影響により波形が変形し易い性質があるため、塩水や金属製の埋設物によって探査結果が大きく歪められる。従って、地盤比抵抗の低い海浜地域等の探査には利用できないといった問題がある。また、ガードレールなどの金属製構造物や携帯電話などの電波機器の影響により探査結果が大きく歪められる。 In addition, subsurface exploration using electromagnetic wave radar has high resolution and high accuracy, but it contains a lot of noise due to its energy constraints, and the waveform is deformed due to the influence of salt water with a high dielectric constant and metal that is a conductor. As a result, the exploration results are greatly distorted by salt water and metal objects. Therefore, there is a problem that it cannot be used for exploration of a beach area having a low ground resistivity. In addition, the exploration results are greatly distorted by the influence of metal structures such as guardrails and radio wave devices such as mobile phones.
本発明は、従来の埋設物探査が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、地中浅部の埋設物を地表面から容易に探査できる反射法探査において、振源の振動エネルギーを大きくしつつ、その周波数を調整可能とし、縦波と横波を自由に切り替えることも可能な汎用性の高い反射法探査システムを提供することである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of conventional buried object exploration, and the object of the present invention is to provide a reflection method exploration method for easily exploring buried objects in the underground from the ground surface. It is to provide a highly versatile reflection probing system that can adjust the frequency while increasing the vibration energy of a source and can freely switch between longitudinal and transverse waves.
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、反射法を用いて地中浅部の埋設物および地層構造を探査する反射法探査システムであって、地表面に設置し地中に対して磁歪素子による振動を生成する磁歪発振器と、地中の埋設物もしくは地層境界で反射し地表に達した反射波を検知する検知器と、検知した反射波によって埋設物もしくは地層境界の位置を推定する位置推定装置と、を備えることを特徴とする、反射法探査システムが提供される。 In order to solve the above-described problems, according to one aspect of the present invention, there is provided a reflection method exploration system for exploring a buried object and a geological structure in the underground using a reflection method, A magnetostrictive oscillator that generates vibration by a magnetostrictive element, a detector that detects a reflected wave that reaches the ground surface after being reflected at the buried object or formation boundary, and a position of the buried object or formation boundary by the detected reflected wave And a position estimation device for estimating the reflection method.
本発明は、深度0〜100mの地中浅部の埋設物を地表面から容易に探査できる反射法探査に、磁歪素子を適用したことを特徴としている。磁歪素子は、音波や圧電素子と比較して高エネルギーの振動が可能であり、そのストロークも長い。従って、軟弱地盤や不飽和地盤であっても埋設物の位置を確実に推定することができる。 The present invention is characterized in that a magnetostrictive element is applied to a reflection method exploration in which a buried object at a depth of 0 to 100 m can be easily explored from the ground surface. A magnetostrictive element can vibrate with high energy and has a long stroke as compared with a sound wave or a piezoelectric element. Therefore, the position of the buried object can be reliably estimated even on soft ground or unsaturated ground.
また、磁歪素子は、地震波等と比較して高い周波数で振動させることが可能である。高周波の弾性波(特に横波)は、分解能が高いだけでなく、指向性が高いので拡散も少ない。従って、埋設物が小さい場合においても高精度でその位置を特定することができる。また、音波等と違い、個体の媒体を直接振動させることができるので、その設置状態を変化させることで縦波と横波を自由に切り替えることができる。 Further, the magnetostrictive element can be vibrated at a higher frequency than that of seismic waves or the like. High-frequency elastic waves (especially transverse waves) not only have high resolution, but also have high directivity, so that they are less diffused. Therefore, even when the buried object is small, the position can be specified with high accuracy. In addition, unlike a sound wave or the like, an individual medium can be directly vibrated, so that a longitudinal wave and a transverse wave can be freely switched by changing the installation state.
さらに、地表面から地中浅部の埋設物および地層構造を探査する本構成では、探査孔の削孔やその削孔のための事前調査も不要であり、探査費用および探査期間の大幅な削減が可能である。また、このような地表面では、探査孔と相違して空間的制約がないため、その振源の大きさを自由に選択することができ、例えば、磁歪素子を大型化したり、複数並置したりしてその振動の強さを大きくすることが可能である。さらに、孔内から弾性波を発振する場合と異なり、孔内水の存在や発振器の密着性など特別な配慮は不要であり、容易に探査が可能である。 In addition, this configuration, which explores buried objects and strata in the underground from the ground surface, eliminates the need for drilling drill holes and preliminary surveys for drilling, greatly reducing exploration costs and exploration time. Is possible. In addition, since there is no spatial restriction on such a ground surface, unlike the exploration hole, the size of the vibration source can be freely selected. For example, the magnetostrictive elements can be enlarged or juxtaposed. It is possible to increase the strength of the vibration. Further, unlike the case where an elastic wave is oscillated from the inside of the hole, special considerations such as the presence of water in the hole and the adhesion of the oscillator are unnecessary, and the exploration can be easily performed.
磁歪発振器は、地面に面で接触する地表面接触部と、地表面接触部に振動方向の端部が固定された磁歪素子と、からなるとしてもよい。また、地表面接触部の地表面との接触面積は、埋設物や地層境界の大きさおよびその深度、磁歪発振器の大きさ、個数、振幅および周波数に基づいて設定されるとしてもよい。 The magnetostrictive oscillator may include a ground surface contact portion that is in surface contact with the ground, and a magnetostrictive element having an end in the vibration direction fixed to the ground surface contact portion. Further, the contact area of the ground surface contact portion with the ground surface may be set based on the size and depth of the buried object or the stratum boundary, the size, the number, the amplitude, and the frequency of the magnetostrictive oscillator.
かかる地表面接触部に磁歪素子の端部を固定することで磁歪素子の振動を地表面接触部に伝達することができる。また、接触面積の大きさによって弾性波伝達の指向性を調整することができるので、埋設物の大きさおよびその深度に基づいてその接触面積を設定し、対象物に応じた精度の高い地下探査が可能となる。 By fixing the end of the magnetostrictive element to the ground surface contact portion, the vibration of the magnetostrictive element can be transmitted to the ground surface contact portion. In addition, since the directivity of elastic wave transmission can be adjusted according to the size of the contact area, the contact area is set based on the size and depth of the buried object, and high-precision underground exploration according to the object Is possible.
地表面接触部は、磁歪素子を内包する保護ケースの一部であってもよい。かかる構成により磁歪発振器の携帯性や収納性を向上でき、また、磁歪素子の防水および防塵も可能となるので、降雨中等の多少の悪環境下においても当該反射法探査システムを作動することができる。 The ground surface contact portion may be a part of a protective case containing the magnetostrictive element. With such a configuration, the portability and storage property of the magnetostrictive oscillator can be improved, and the magnetostrictive element can be waterproofed and dustproof, so that the reflection method exploration system can be operated even in some adverse environments such as rain. .
磁歪発振器は、振動周波数を任意に変化させることが可能であり、位置推定装置は、磁歪発振器の周波数を掃引し、最適な周波数を選択して位置を推定することができる。 The magnetostrictive oscillator can arbitrarily change the vibration frequency, and the position estimation device can estimate the position by sweeping the frequency of the magnetostrictive oscillator and selecting an optimum frequency.
本発明では、磁歪発振器の振動周波数を任意に設定する構成を利用し、周波数を推移させ、その測定感度が高くなる(受振レベルが総合的に高くなる)周波数を導出できる。従って、比抵抗等の地面状況に拘わらず、高精度かつ安定した測定結果を得ることが可能となる。 In the present invention, a configuration in which the vibration frequency of the magnetostrictive oscillator is arbitrarily set is used, and the frequency is shifted, and the frequency at which the measurement sensitivity becomes high (the vibration receiving level becomes high overall) can be derived. Therefore, it is possible to obtain a highly accurate and stable measurement result regardless of the ground conditions such as specific resistance.
反射法探査システムによる埋設物もしくは地層構造の探査は、同条件で複数回行われ、位置推定装置は、複数回の測定の平均値によって位置を推定してもよい。 The search of the buried object or the stratum structure by the reflection method search system may be performed a plurality of times under the same conditions, and the position estimation device may estimate the position based on the average value of the plurality of measurements.
1回の測定においては所望する測定信号とノイズが混在しているが、測定信号には繰り返し性があり、ノイズには繰り返し性がない。従って、複数回の測定を重畳、平均することで、ノイズを相殺しかつ信号を増幅することができ、測定信号のみを的確に抽出することができる。 Although a desired measurement signal and noise are mixed in one measurement, the measurement signal has repeatability, and noise has no repeatability. Therefore, by superimposing and averaging a plurality of measurements, noise can be canceled and the signal can be amplified, and only the measurement signal can be extracted accurately.
本発明の反射法探査システムでは、高振動エネルギーかつ高周波数で、地中浅部の埋設物を地表面から容易に探査できる。また、その周波数も任意に調整可能であり、縦波と横波を自由に切り替えることもできる。従って、測定する地盤の状態に拘わらず、最適な条件で確実に埋設物を抽出することが可能となる。 In the reflection method exploration system of the present invention, a buried object in the underground can be easily explored from the ground surface with high vibration energy and high frequency. Further, the frequency can be arbitrarily adjusted, and the longitudinal wave and the transverse wave can be switched freely. Therefore, it is possible to reliably extract the buried object under the optimum conditions regardless of the ground state to be measured.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
通常、振動エネルギーと周波数とはトレードオフの関係にある。例えば、バイブレータやハンマ打撃、ダイナマイト、起振車による発破等の高エネルギーを有する地震波では周波数が低く、高周波数を有する音波等はエネルギーが低い。従って、反射法探査システムでは、用途に応じて高エネルギーの振源と高周波数の振源とを使い分けていた。本実施形態では、高エネルギーと高周波数とを同時に達成し、周波数の変更や縦波と横波との切替も可能にした汎用性の高い反射法探査システムを提供する。 Usually, vibration energy and frequency are in a trade-off relationship. For example, seismic waves having high energy such as vibrators, hammer hits, dynamite, and blasting by a shaker have a low frequency, and sound waves having a high frequency have a low energy. Therefore, in the reflection method exploration system, a high energy source and a high frequency source are properly used depending on the application. The present embodiment provides a highly versatile reflection survey system that achieves high energy and high frequency at the same time, and can change the frequency and switch between longitudinal and transverse waves.
図1は、本実施形態における反射法探査システム100の各構成要素を説明するための縦断面図である。図1の反射法探査システム100は、磁歪発振器110と、検知器120と、位置推定装置130とを含んで構成される。本実施形態では、埋設物もしくは地層境界の位置を推定しているが、理解を容易にするため、以下、単に埋設物と略記する。従って、埋設物としているところは地層構造探査における地層境界も含んでいる。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view for explaining each component of the reflection
また、本実施形態では、地表面から地中浅部の埋設物および地層構造を探査しているので、探査孔の削孔やその削孔のための事前調査も不要であり、探査費用および探査期間の大幅な削減が可能である。さらに、このような地表面では、探査孔と相違して空間的制約がないため、その振源の大きさを自由に選択することができ、例えば、以下に詳述する磁歪素子を大型化したり、複数並置したりしてその振動の強さを大きくすることが可能である。さらに、孔内から弾性波を発振する場合と異なり、孔内水の存在や発振器の密着性など特別な配慮は不要であり、容易に探査が可能である。 Further, in this embodiment, since the buried object and the stratum structure are explored from the ground surface, drilling of the exploration hole and preliminary investigation for the drilling are unnecessary, and exploration costs and exploration are not necessary. Significant time savings are possible. Furthermore, since there is no spatial restriction on such a ground surface, unlike the exploration hole, the size of the vibration source can be freely selected. For example, the magnetostrictive element described in detail below can be enlarged. It is possible to increase the strength of the vibration by juxtaposing a plurality. Further, unlike the case where an elastic wave is oscillated from the inside of the hole, special considerations such as the presence of water in the hole and the adhesion of the oscillator are unnecessary, and the exploration can be easily performed.
上記磁歪発振器110は、磁歪素子112と、地表面接触部114と、保護ケース116とから構成され、それ自体を地面に設置し、磁歪素子112を振動させ、地中に対して、例えば、横波140(S波)を生成する。
The
本実施形態は、0〜100mの地中浅部の埋設物および地層構造を地表面から容易に探査できる反射法探査に、振動性能が優れた磁歪素子112を適用したことを特徴としている。磁歪素子112は、磁歪素子112を構成する強磁性体が磁化するとその大きさに応じて変形をきたす現象を利用した、電圧変化を一方向への体積変化に変換する素材である。その中でも特に本実施形態に用いた超磁歪材料は、変位率が大きく、応答速度が速い特性を有する。
The present embodiment is characterized in that the
上記磁歪素子112は、反射法探査に利用される音波や圧電素子と比較して高エネルギーの振動が可能であり、そのストローク142(0.1mm程度)も圧電素子の10〜50倍以上である。従って、対象となる地盤が軟弱地盤や不飽和地盤であったとしてもその振動エネルギーを確実に埋設物144に伝達することができ、地下探査の可否の事前調査も不要になる。
The
また、磁歪素子112は、高いエネルギー出力のみに留まらず、その振動周波数を任意に設定でき、地震波と比較して高い周波数で振動することも可能となる。かかる磁歪素子として、例えばTDK株式会社製の「V2Xπ20(製品名)」を用いると、50Hz〜20kHzの振動周波数を得ることができる。
The
一般的に振動周波数が低い場合には探査目的の埋設物を弾性波が透過してしまい、反射波を得ることができない。また、振動周波数が高い場合、弾性波が減衰して埋設物まで到達せず、たとえ埋設物に到達したとしてもその反射波も減衰するので、良好な計測結果を得るのは困難である。 In general, when the vibration frequency is low, elastic waves are transmitted through a buried object for exploration, and a reflected wave cannot be obtained. Further, when the vibration frequency is high, the elastic wave is attenuated and does not reach the embedded object, and even if it reaches the embedded object, the reflected wave is also attenuated, so that it is difficult to obtain a good measurement result.
当該反射法探査システム100においては、周波数が高いほど精度が向上し小さな埋設物も検知可能になる。ここでは、磁歪発振器110から出力される高周波数の横波は指向性が高く拡散が少ないので、浅部の小さな埋設物144を探査するのに特に適している。しかし、周波数が高いと波長が短くなり弾性波の到達率が悪くなるので、測定可能範囲を狭めてしまう。従って測定深度との兼ね合いで周波数を決定するとよい。
In the reflection
さらに磁歪素子112の振動周波数を任意に変化させることが可能なので、後述する位置推定装置130は、磁歪発振器110の周波数を掃引し、最適な(感度の高い)周波数を選択して位置を推定することができる。例えば、地盤が軟らかくなると波形伝達速度vが小さくなり、等しい周波数であっても波長λが短くなる。このとき、波長λ=v/fに基づき、波形伝達速度vの変化に合わせて振動周波数f(Hz)を変化させることで、波形伝達速度vが小さい軟弱地盤や不飽和地盤であっても最適な波長λを維持することが可能となる。従って、高精度かつ安定した測定結果を得ることができる。
Furthermore, since the vibration frequency of the
上記地表面接触部114は、上述した磁歪素子112の端部を固定支持しつつ、地表面と面接触する。ここでは、磁歪発振器110自体を地中に横たわらせて下部を埋めることで接触面積を大きくしている。
The ground
図2は、磁歪素子112の地表面接触部114への固定構造を説明するための説明図である。地表面接触部114の内面に磁歪素子112を単に設置するだけでは磁歪素子112の伸縮が制限され、その振動が地表面接触部114に十分に伝わらない。図2に示すように磁歪素子112の端部を地表面接触部114の主たる面114aと垂直な面114bに固定することで磁歪素子112の振動を地表面接触部114に効率よく伝達することができる。
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a structure for fixing the
また、地表面接触部114の地表面との接触面積は、埋設物(または地層境界)の大きさおよびその深度、磁歪発振器の大きさ、個数、振幅および周波数に基づいて設定されてもよい。また、接触面積の大きさによって弾性波伝達の指向性を調整することができるので、埋設物144の大きさおよびその深度に基づいてその接触面積を設定し、対象物に応じた精度の高い地下探査が可能となる。本実施形態の対象の一つである軟弱地盤では弾性波が減衰しやすいので、指向性を高めることが特に重要となる。
The contact area of the ground
地表面接触部114の地表面との接触面積を一定に保ったまま振動エネルギーを高くしたい場合に、磁歪素子112として大型なものを用いることもできるが、複数並列配置で対応することもできる。この場合、複数の磁歪素子112を、極性を合わせて正確に平行に配置し、同位相の信号を印加する。
When it is desired to increase the vibration energy while keeping the contact area of the ground
上記保護ケース116は、図2に示した円柱形状に加え、矩形形状、平板形状等様々な形状で構成され、磁歪素子112を内包して保護する。このとき、地表面接触部114も保護ケース116の一部を成すこととなる。かかる構成により磁歪発振器110の携帯性や収納性を向上でき、また、磁歪素子112の防水および防塵も可能となるので、降雨中等の多少の悪環境下においても当該反射法探査システム100を動作することができる。
The
上記検知器120は、地中の埋設物144(または地層境界)で反射して地表に達した反射波146を検知する。
The
上記位置推定装置130は、中央処理装置(CPU)を含む計算機で構成され、検知した反射波146に基づいて、埋設物144(または地層境界)の位置を推定する。
The
また、位置推定装置130は、反射法探査システム100による埋設物(または地層構造)の探査を同条件の下複数回行わせ、その複数回の測定の平均値によって位置を推定することができる。1回の測定においては所望する測定信号とノイズが混在しているが、測定信号には繰り返し性があり、ノイズには繰り返し性がない。従って、複数回の測定を重畳、平均することで、ノイズを相殺しかつ信号を増幅することができ、測定信号のみを的確に抽出することができる。
Moreover, the
続いて上述した反射法探査システム100を用いた具体的な探査方法を述べる。
Next, a specific exploration method using the reflection
図3は、反射法探査システム100の設置例を示した説明図である。図3(a)では、地表面を上空から見た場合の平面図が、図3(b)では、地下への振動伝達を表すための縦断面図が示されている。
FIG. 3 is an explanatory view showing an installation example of the reflection
本実施形態の磁歪素子112は、音波等と違い、個体の媒体を直接振動させることができるので、磁歪発振器110の設置状態を縦置きまたは横置きに変化させ縦波と横波を自由に切り替えることができる。従って、縦波(P波)および横波(S波)のどちらも利用することができる。
The
例えば、縦波による反射法探査を行う場合、図3(b)の波線で示すように、磁歪発振器110を地表面150に垂直に設置し、地面に垂直な振動を生成する。また、横波による反射法探査を行う場合、図3(b)の実線で示すように、磁歪発振器110を水平に設置または埋設し、地面に平行な振動を生成する。
For example, when performing reflection method exploration using longitudinal waves, the
縦波は、疎密波とも言われ、伝達速度が速いが指向性に乏しく振源から広い角度をもって拡散する傾向にあり、消散し易い。縦波に比べ横波は、指向性が高く消散し難いので振動が埋設物に届きやすく、安定した測定結果を得ることができる。また、周波数を高くしても指向性を維持できるので、kHzオーダーで地下探査を遂行できる。 Longitudinal waves are also referred to as sparse and dense waves, and have a high transmission speed but poor directivity, tend to diffuse at a wide angle from the source, and are easy to dissipate. Compared with the longitudinal wave, the transverse wave has high directivity and is difficult to dissipate, so that the vibration easily reaches the buried object, and a stable measurement result can be obtained. Moreover, since directivity can be maintained even if the frequency is increased, underground exploration can be performed on the kHz order.
また、図3(a)の平面図では、横波を発生させるための2つの設置例が示されている。従来では、図3(a)の点線で示されるように検知器120が設置されている方向に対して直交する方向に磁歪発振器110を設置し、その長手方向に振動していた。これは、検知器120が設置されている方向に振動した場合、その検知器120によって抵抗が増大し、また、検知器120に縦波が直接影響してしまい、所望する検知結果が得られないと考えられていたためである。
Moreover, in the plan view of FIG. 3A, two installation examples for generating a transverse wave are shown. Conventionally, as shown by the dotted line in FIG. 3A, the
しかし、実験の繰り返しにより、磁歪発振器110が従来敬遠されていた方向、即ち、図3(a)の実線で示されるように、検知器120の方向に向けた方が良好な実験結果が得られることが分かった。かかる現象を詳細に検討したところ、検知器120に直接影響を与えると考えられていた地表面を伝わる縦波が、伝達中に減衰(消散)しており、検知器120に実質的な影響を与えていないことが判明した。従って、磁歪発振器110の方向を検知器120に向けることで、さらに高精度に埋設物144を検出することができるようになった。
However, by repeating the experiment, a better experimental result is obtained when the
また、従来では横波の影響を回避するため、磁歪発振器110と検知器120との距離を大きくとっていたが、上記の磁歪発振器110を検知器120に向ける配置では、縦波の影響が薄いため、その距離を著しく短縮することができる。例えば、本実施形態の反射法探査システム100において、磁歪発振器110と検知器120とを50cm程度近づけても良好な試験結果を得ることができた。以下に、上述した磁歪発振器110の3つの設置に関する測定結果を比較する。
Conventionally, in order to avoid the influence of the transverse wave, the distance between the
図4は、磁歪発振器110の設置状態による埋設物144の測定結果を示した図である。かかる図4(a)は、磁歪発振器110を地表面150に対して垂直に設置し縦波を加える場合の探査結果を、図4(b)は、検知器120と直交する方向に設置し横波を加える場合の探査結果を、図4(c)は、検知器の方向に設置し横波を加える場合の探査結果を示している。ここで対象となる埋設物は3m程度の深度を想定している。
FIG. 4 is a diagram showing the measurement result of the embedded
図4(a)では、地中に放射された振動の振幅が減衰し、その反射波をほとんど得られず、表面波200のみが検知され、埋設物を判別することができない。図4(b)では、埋設管と思われるポイント202があり、埋設物の存在を知っていれば特定できるかもしれないが、地表面を伝わる横波のエネルギーが強すぎて測定結果が表面波200に埋もれる結果となった。かかる2つの場合と比べて、図4(c)では、表面波はほとんど検知されず、埋設物も、地面中浅部に設けられた埋設管210および深部に設けられた水槽底板212も検知されている。この結果から、検知器120の方向に設置した場合の精度の高さが理解できる。
In FIG. 4A, the amplitude of the vibration radiated into the ground is attenuated, and the reflected wave is hardly obtained, only the
また、ここで、検知器120を磁歪発振器110の両側に対称的に配置しているのは、一方に偏らせると反射パスが長くなって検出精度が低下するからであり、両側に近接して配置することで効率的に反射波を検出することができる。
Here, the reason why the
また、実際の反射法探査では、磁歪発振器110を複数箇所に設置し、それぞれに対して、検知器120の検知信号を複数取得する。従って、磁歪発振器110と検知器120との位置関係を維持しつつ、その組み合わせ全てを移動手段によって推移させる。
Further, in the actual reflection method exploration, the
上述したような反射法探査システム100では、高振動エネルギーかつ高周波数で、地中浅部の埋設物を地表面から容易に探査できる。また、その周波数も任意に調整可能であり、縦波と横波を自由に切り替えることもできる。従って、測定する地盤の状態に拘わらず、最適な条件で確実に埋設物を抽出することが可能となる。
In the reflection
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the example which concerns. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.
本発明は、反射法を用いて地中浅部の埋設物および地層構造を探査する反射法探査システムに利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a reflection method exploration system for exploring buried objects and strata structures in the underground using a reflection method.
100 …反射法探査システム
110 …磁歪発振器
112 …磁歪素子
114 …地表面接触部
116 …保護ケース
120 …検知器
130 …位置推定装置
DESCRIPTION OF
Claims (6)
地表面に設置し地中に対して磁歪素子による振動を生成する磁歪発振器と、
地中の埋設物もしくは地層境界で反射し地表に達した反射波を検知する検知器と、
前記検知した反射波によって埋設物もしくは地層境界の位置を推定する位置推定装置と、
を備えることを特徴とする、反射法探査システム。 A reflection method exploration system for exploring buried objects and formations in the underground using a reflection method,
A magnetostrictive oscillator that is installed on the ground surface and generates vibration from the magnetostrictive element in the ground;
A detector that detects a reflected wave that reaches the surface of the earth after being reflected at a buried object or stratum boundary;
A position estimation device that estimates the position of the buried object or the boundary of the formation by the detected reflected wave;
A reflection survey system characterized by comprising:
前記位置推定装置は、複数回の測定の平均値によって位置を推定することを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載の反射法探査システム。 Exploration of buried objects or strata boundaries by the reflection method is performed multiple times under the same conditions.
The reflection method exploration system according to claim 1, wherein the position estimation device estimates a position based on an average value of a plurality of measurements.
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