JP2019191024A - Measuring method and measuring device for underground sound source position - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、地盤中にある音源から発生する地中音をセンサで検出することにより、地中音の発生する位置を特定する測定方法及び測定装置に関するものである。 The present invention relates to a measurement method and a measurement apparatus for specifying a position where underground sound is generated by detecting underground sound generated from a sound source in the ground with a sensor.
従来、地盤中の地盤改良位置や掘削ロッドの位置等を特定するための地中音源位置の測定装置及び測定方法が提案されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, an underground sound source position measuring apparatus and measuring method for specifying a ground improvement position in a ground, a position of a drilling rod, and the like have been proposed.
このような技術としては、改良範囲の位置とは別に、予め地盤中に掘削された孔にセンサを設置して改良範囲を確認する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。この技術では、別孔に設置されたセンサが、地盤中に噴射されている地盤改良剤の音を検出し、地盤改良位置を特定するようになっている。 As such a technique, apart from the position of the improved range, a technique is known in which a sensor is installed in a hole excavated in the ground in advance to check the improved range (for example, see Patent Document 1). In this technique, a sensor installed in another hole detects the sound of the ground improvement agent sprayed into the ground and identifies the ground improvement position.
また、掘削施工機械の掘削ロッドの先端に人工的な音源を設置し、人工的な音源が発生した地中音をセンサにより検出する技術も提案されている(例えば、特許文献2及び3参照)。この技術では、人工的な音源から発生した地中音が地盤中を伝播し、これが地表面に到達したときの音波を複数のセンサで検出し、複数のセンサが検出した音波の位相差を演算装置が演算することにより掘削ロッドの位置を特定するようになっている。
In addition, a technique has been proposed in which an artificial sound source is installed at the tip of the excavation rod of the excavation construction machine and the underground sound generated by the artificial sound source is detected by a sensor (see, for example,
しかしながら、特許文献1に記載されている地中音源位置の測定方法では、地盤中にセンサを設置するために地盤中に別孔を掘削する必要があるため、測定の価格コストが高くなると共に測定の工程数が多く掛かるという問題が生じていた。
However, in the measurement method of the underground sound source position described in
また、特許文献2及び3に記載されている地中音源位置の測定方法では、地表面に複数のセンサを設けるだけでなく、掘削施工機械の切削ロッドに人工的な音源を設ける必要があるため、測定の価格コストが嵩むという問題が生じていた。
Moreover, in the method for measuring the position of the underground sound source described in
そこで、この発明は、地盤中に別孔を設けてセンサを設置したり、掘削施工機械の掘削ロッドの先端に人工的な音源を設けたりすることなく、最小の構成のセンサのみで音源で発生する音を検出し、これを解析することにより、価格コストと測定の工程数を掛けずに行うことができる地中音源位置の測定方法及び測定装置を提供することを課題としている。 Therefore, the present invention generates a sound source using only a sensor with the minimum configuration, without providing a sensor with a separate hole in the ground or providing an artificial sound source at the tip of a drilling rod of a drilling machine. It is an object of the present invention to provide an underground sound source position measuring method and a measuring apparatus that can be performed without detecting the sound to be analyzed and analyzing the sound without multiplying the cost and the number of measurement steps.
上記の課題を鑑みて、請求項1に記載の発明は、地盤中にある音源位置で発生する個体音を周波数成分によって特定してデータ収録手段にデータ収録しておき、少なくとも3個のセンサを地表面に配置し、前記センサで前記個体音が前記地盤中を伝播して地表面に到達する音波を含む音情報を検出し、前記センサで検出した前記音情報を前記データ収録手段でフィルタリングして特定の周波数成分を取り出して前記個体音を特定し、解析手段が、前記センサそれぞれの特定された前記個体音の位相差により、前記音源位置を三次元的に特定する地中音源位置の測定方法としたことを特徴とする。
In view of the above problems, the invention described in
また、請求項2に記載の発明は、地盤中にある音源位置で発生する、所定の液体が地盤に当たって発生する個体音を周波数成分によって特定してデータ収録手段にデータ収録しておき、ボーリングにより垂直方向に所定長さ掘り下げた位置に設けられた噴射部から略水平方向に前記所定の液体を噴射するようになっており、少なくとも2個のセンサを地表面に配置し、前記センサで前記個体音が前記地盤中を伝播して地表面に到達する音波を含む音情報を検出し、前記センサで検出した前記音情報を前記データ収録手段でフィルタリングして特定の周波数成分を取り出して前記個体音を特定し、解析手段が、前記センサそれぞれの特定された前記個体音の位相差と前記噴射部の前記地表面からの垂直方向の長さにより、前記音源位置を三次元的に特定する地中音源位置の測定方法としたことを特徴とする。
Further, the invention according to
さらに、請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の構成に加え、前記センサを前記地面に密着又は前記地面に埋没させた状態で配置している地中音源位置の測定方法としたことを特徴とする。
Furthermore, the invention described in
さらにまた、請求項4に記載の発明は、地盤中にある音源位置で発生する個体音を周波数成分によって特定してデータ収録したデータ収録手段と、地表面に配置され、前記個体音が前記地盤中を伝播して地表面に到達する音波を含む音情報を検出する複数のセンサとを有し、前記センサで検出した前記音情報を前記データ収録手段でフィルタリングして特定の周波数成分を取り出して前記個体音を特定するようになっており、かつ、前記センサそれぞれの特定された前記個体音の位相差により、前記音源位置を三次元的に特定する解析手段を有する地中音源位置の測定装置としたことを特徴とする。
Furthermore, the invention according to
請求項1又は4に記載の発明によれば、少なくとも3個のセンサを地表面に配置し、当該センサで検出した音情報をデータ収録手段でフィルタリングして特定の周波数成分を取り出して個体音を特定し、解析手段が、センサそれぞれの特定された固体音の位相差により音源位置を特定するため、地盤中にセンサ及び人工的な音源を設置することなく、地表面のセンサのみで音源の個体音を検出して、測定装置の価格コストと測定の工程数を掛けずに音源位置を三次元で特定することができる。
According to the invention described in
また、請求項2に記載の発明によれば、ボーリングによって垂直方向の長さが判明している噴射部から液体を噴射して地盤に当たって発生する個体音について、少なくとも2個のセンサを地表面に配置し、当該センサで検出した音情報をデータ収録手段でフィルタリングして特定の周波数成分を取り出して個体音を特定し、解析手段が、センサそれぞれの特定された固体音の位相差と噴射部の深さにより音源位置を特定するため、地盤中にセンサ及び人工的な音源を設置することなく、地表面のセンサと噴射部の深さのみで音源の個体音を検出して、測定装置の価格コストと測定の工程数を掛けずに音源位置を三次元で特定することができる。 According to the second aspect of the present invention, at least two sensors are applied to the ground surface for the individual sound generated by spraying liquid from the spraying part whose vertical length is known by boring and hitting the ground. The sound information detected by the sensor is filtered by the data recording means to extract a specific frequency component to identify the individual sound, and the analysis means determines the phase difference of each identified solid sound and the injection unit The price of the measuring device is determined by detecting the individual sound of the sound source only by the depth of the ground surface sensor and the injection part, without installing a sensor and an artificial sound source in the ground in order to specify the sound source position by the depth. It is possible to specify the sound source position in three dimensions without multiplying the cost and the number of measurement steps.
また、請求項3に記載の発明によれば、センサを地面に密着又は地面に埋没させた状態で配置することで、音源位置の個体音をより正確に検出することができる。 According to the third aspect of the invention, the individual sound at the sound source position can be detected more accurately by arranging the sensor in close contact with the ground or buried in the ground.
以下、この発明の実施の形態について説明する。
[発明の実施の形態1]
図1乃至図6には、この発明の実施の形態1を示す。
Embodiments of the present invention will be described below.
1 to 6 show a first embodiment of the present invention.
この実施の形態1に係る地中音源位置の測定装置100は、図1に示すように、施工機械1のロッドの先端の地盤改良剤噴射位置4から地盤改良剤を高圧で噴射して地盤改良を行う噴射系地盤改良工法において、音源である地盤改良剤の位置を特定するものである。この実施の形態1において、地中音源位置の測定装置100は、改良範囲の外延部に高速度で噴射された地盤改良剤が、地盤2にあたることにより発生する個体音を、後述する地表面3に設置した6つのセンサ7により検出して、解析することにより、地盤改良剤の位置を特定するものである。
As shown in FIG. 1, the underground sound source
また、この実施の形態1においては、図1に示すように、地盤2中に地盤改良剤が1箇所に噴射されており、センサ7で捉える音情報には、後述する音源S1が含まれている。
Moreover, in this
さらに、この実施の形態1では、地盤2中に地盤改良剤を噴射している状態で音情報を検出するようになっており、地盤改良剤が地盤2中を移動している状態で地中音源位置の測定を行っている。
Further, in the first embodiment, sound information is detected in a state where the ground improving agent is sprayed into the
この実施の形態1の地中音源位置の測定装置100は、図1に示すように、音源位置としての個体音発生位置5で発生した個体音11を含む、地表面3に到達した音波を音情報として検出し、当該音情報の信号を発信するセンサ7と、センサ7の信号を増幅するアンプ8と、アンプ8が増幅した信号を受信してデータを収録し、解析して地盤改良剤の位置を特定するデータ収録・解析装置9を備えている。なお、この実施の形態1では、このデータ収録・解析装置9がデータ収録手段と解析手段の双方を兼ね備えた装置となっている。
The underground sound source
このセンサ7は、個体音を測定できる20Hzから20000Hzの広範囲の周波数成分の音を検出するものであり、この実施の形態1では、音場音圧型のマイクロフォンが設けられている。なお、このセンサ7は、音場音圧型のマイクロフォンだけでなく、音場音圧型のジオフォン、又は、加速度計でもよい。このセンサ7は、地盤2中の個体音伝播経路6を経て三次元的に広がって伝播する個体音を検出するため、図1に示すように、地表面3に平面アレイ状に6つ設けられる。また、これらのセンサ7は、音源S1である地盤改良剤が個体音発生位置5で発生した個体音11を検出し、図5に示す音源S1の個体音11とその他の工事等で発生する雑音が重合した、図3に示すような波形の音波を音情報(ここでは信号化している)としてアンプ8を経由してデータ収録・解析装置9に発信するように構成されている。
The sensor 7 detects sounds having a wide frequency range from 20 Hz to 20000 Hz that can measure individual sounds. In the first embodiment, a sound field sound pressure type microphone is provided. The sensor 7 may be not only a sound field sound pressure type microphone but also a sound field sound pressure type geophone or an accelerometer. As shown in FIG. 1, six sensors 7 are provided in a planar array form on the
一方、アンプ8は、図2に示すように、6つのセンサ7のそれぞれと接続され、それぞれのセンサ7が検出して発信した個体音11の信号を増幅して、データ収録・解析装置9に送信するように構成されている。
On the other hand, as shown in FIG. 2, the
また、一方で、データ収録・解析装置9は、アンプ8によって増幅された個体音11の音波の信号を受信してA/D変換し、周波数成分ごとに分離して、リアルタイムで複数の個体音11が有する特定の周波数成分と位相を解析し、それぞれの地盤改良剤の個体音発生位置5を特定するコンピュータを備えている。
On the other hand, the data recording / analyzing
データ収録・解析装置9は、このコンピュータにより、6つのセンサ7から受信した信号を、図3に示すように、横軸を検出時間、縦軸を電圧、電流等の成分とした時間領域で、音源S1の波形が重合した波形で検知するように構成されている。
As shown in FIG. 3, the data recording /
また、このコンピュータは、音源S1の時間領域の波形をフーリエ変換して、図4に示すように、横軸を周波数成分、縦軸を振幅又は位相とした周波数領域の波形に演算するように構成されている。 Further, this computer is configured to perform Fourier transform on the time domain waveform of the sound source S1 and to calculate a frequency domain waveform having a frequency component on the horizontal axis and an amplitude or phase on the vertical axis, as shown in FIG. Has been.
さらに、このコンピュータには、地盤改良剤と地盤との接触面で発生する個体音11の特徴的な特定の周波数が複数、収録されている。コンピュータは、収録されている特徴的な周波数と、図4に示すような音源S1の周波数領域の波形で振幅がある周波数とを比較して、音源S1の特定の周波数成分11を分析する。この周波数領域の波形のうち、他の周波数成分の波形をフィルタリングすることにより、それぞれの音源の特徴的な周波数成分である音源S1の特定の周波数成分11、音源S2の特定の周波数成分12、音源S3の特定の周波数成分13のみの波形をそれぞれ分離して抽出するように構成されている。
Further, this computer records a plurality of characteristic specific frequencies of the
また、コンピュータは、この分離して抽出した音源S1の特定の周波数成分11の周波数領域の波形をフーリエ逆変換して、それぞれ、図5(a)、(b)、(c)に示すような時間領域の波形に演算するように構成されている。
Further, the computer performs inverse Fourier transform on the waveform in the frequency domain of the
さらにまた、このコンピュータは、6つのセンサ7が検出した音源S1の個体音の音波の波形のそれぞれから音源S1の特定の周波数成分11をフィルタリングして分離して抽出し、各センサ7の図5(a),(b),(c)に示すような音源の波形をそれぞれ6つずつ検知するように構成されている。
Furthermore, the computer filters and separates and extracts the
また、コンピュータは、この各センサ7からの信号を解析して得られた6つずつの音源S1の波形の横軸方向の時間成分の位相の差を解析して、音源S1である地盤改良剤の位置をそれぞれ特定するように構成されている。このデータ収録・解析装置が、コンピュータにより、地盤改良剤の位置を特定する原理及び解析手順については、測定方法で詳細に説明する。 Further, the computer analyzes the difference in the phase of the time component in the horizontal axis direction of the waveform of each of the six sound sources S1 obtained by analyzing the signals from the sensors 7, and the ground improver that is the sound source S1. It is comprised so that each position may be specified. The principle and analysis procedure by which the data recording / analyzing apparatus identifies the position of the ground improvement agent by the computer will be described in detail in the measuring method.
また、データ収録・解析装置9には、成分が異なる複数の種類の地盤改良剤と地盤2との接触面で発生する個体音11の周波数のデータが収録されており、コンピュータにより、個体音11が有する特定の周波数成分の周波数特性と比較分析し、地盤改良剤の硬さや物質成分など、地盤改良剤の物質特性を特定するように構成されている。
Further, the data recording /
さらに、データ収録・解析装置9は、コンピュータにより、噴射されて地盤2中を常に移動する地盤改良剤が地盤2と衝突して接触面で発生する個体音11の信号を解析して位置を特定するように構成されている。
Further, the data recording /
次に、この実施の形態1に係る地中音源位置の測定装置100による測定方法について説明する。
Next, a measurement method by the underground sound source
まず、作業者は、センサ7a,7b,7c,7d,7e,7fを地表面に配置する。このとき、センサ7a,7b,7c,7d,7e,7fを地面に密着させる又は地面に埋没させるようにしておくのが好ましい。なお、突起を有しているようなセンサの場合は、当該突起を地面に突き刺しても良い。地中音源位置の測定装置100のセンサ7、アンプ8、データ収録・解析装置9を起動する。次に、作業者は、図1に示すように、施工機械1の掘削ロッドの改良剤噴射位置4から、地盤改良剤を噴射させる。噴射された地盤改良剤は音源S1として地盤2と衝突し、その接触面である個体音発生位置5が音源S1となって個体音11を発生する。
First, the worker arranges the
これらの個体音11は、地盤2中の個体音伝播経路6を伝播して地表面3に到達する。この地表面3まで伝播した音源S1の個体音11を含む音波の音情報をセンサ7a,7b,7c,7d,7e,7fが検出し、それぞれのセンサ7a,7b,7c,7d,7e,7fが個体音11,12,13を含むの音情報の信号を発信する。発信された信号は、図2に示すように、センサ7と連結されているアンプ8で増幅され、アンプ8に連結されているデータ収録・解析装置9に受信される。
These individual sounds 11 propagate through the individual
データ収録・解析装置9は、センサ7から受信した音源S1の情報の信号を、図3に示すような、横軸を検出時間、縦軸を電圧、電流等の成分とした時間領域の音源S1の音波の波形が重複した波形で検知する。
The data recording /
データ収録・解析装置9は、コンピュータにより、この音源S1の時間領域の波形の信号をフーリエ変換して、図4に示すような、横軸を周波数成分、縦軸を振幅又は位相とした周波数領域の波形に演算する。
The data recording /
また、データ収録・解析装置9は、コンピュータにより、図4に示すような、この周波数領域の音源S1の波形で振幅がある周波数に対して、予め収録されている地盤改良剤と地盤との接触面で発生する個体音の特徴的な特定の周波数を取り出すようにフィルタリングして、ほぼ一致するものを取り出す。この特徴的な特定の周波数とほぼ一致する音源S1の特定の周波数成分11のみの波形を分離して抽出する。
Further, the data recording /
さらに、データ収録・解析装置9は、コンピュータにより、この分離して抽出した音源S1の特定の周波数成分11の周波数領域の波形をフーリエ逆変換して、図5の(a)、(b)、(c)に示すような音源の波形を抽出する。これらの音源の波形は、6つのセンサ7a,7b,7c,7d,7e,7fで検出されたものであるため、6つずつ抽出される。また、この6つ抽出された音源S1の波形は、音源である地盤改良剤と各センサ7の距離が異なるため、伝播時間の差により、横軸の時間成分の位相に差が生じている。詳しくは、6つのセンサのうちの3つを抽出して位相差を見ることで、音源位置を三次元的に特定することができる。この作業を異なる3つのセンサで複数回行い、平均を取るようにすると、より精度の良い音源位置を特定することができる。
Furthermore, the data recording /
ここで、データ収録・解析装置9のコンピュータが、この6つの音源の波形の横軸方向の時間成分の位相の差を解析して、地盤改良剤の位置を特定する原理を、図6を用いて説明する。図6では、センサ7aとセンサ7bにより、地盤改良剤である音源S1の2つの波形の位相の差を解析して、地盤改良剤の位置を特定する構成原理について簡単に説明する。
Here, the principle that the computer of the data recording /
コンピュータは、センサ7a,7bから得られたそれぞれの音源S1の波形の横軸方向の時間成分を解析して、測定開始時間から波形が表示し始めるまでの時間から、各センサ7a、7bに検出されるまでの音源S1の個体音の伝播時間を演算する。この伝播時間と、波形の周波数から、センサ7aから音源S1までの距離lとセンサ7bから音源S1までの距離(l+d)が演算される。センサ7a、7bから得られた音源S1の波形とでは横軸方向の時間成分で位相の差があり、この位相の差から伝播時間の差が解析でき、この伝播時間の差からセンサ7a,7bから音源S1までの距離の差dが演算される。
The computer analyzes the time component in the horizontal axis direction of the waveform of each sound source S1 obtained from the
また、このコンピュータには、センサ7のそれぞれの位置座標のデータが収録されている。コンピュータは、センサ7a,7bの位置座標のデータからセンサ7aとセンサ7bの相対距離wを演算する。
Further, the computer stores data on the position coordinates of each sensor 7. The computer calculates the relative distance w between the
このコンピュータは、演算して得られたセンサ7aから音源S1までの距離l、センサ7bから音源S1までの距離(l+d)、センサ7aとセンサ7bの相対距離wと、音源S1と地表面の垂直線分の距離z、この垂直線分とセンサ7aまでの距離xとを用いて、周知のピタゴラスの定理により地盤改良剤である音源S1の位置を演算する。
This computer calculates the distance l from the
このl、w、z、xの成分を用いて、周知のピタゴラスの定理より、
x2+z2=l2
(w−x)2+z2=(l+d)2
という式が成り立つ。この式を展開して整理すると、以下の[数1]の式になる。
[数1]
図6には示していないが、二つのセンサ7a,7bの線を結ぶ線の垂直平面と音源S1の位置には、奥行き方向にずれがあるため、奥行き方向をy軸として、センサ7a,7bの線を結ぶ垂直平面から音源S1の位置までのy軸方向の距離をyとすると、以下の[数2]の式になる。
[数2]
dは地盤中の音の伝播速度に依存するので、d、x、y、zという要素によって曲面が形成される。
Using the components of l, w, z, and x, from the well-known Pythagorean theorem,
x 2 + z 2 = l 2
(W−x) 2 + z 2 = (l + d) 2
The following equation holds. When this formula is expanded and arranged, the following formula (1) is obtained.
[Equation 1]
Although not shown in FIG. 6, the vertical plane of the line connecting the lines of the two
[Equation 2]
Since d depends on the propagation speed of sound in the ground, a curved surface is formed by the elements d, x, y, and z.
同様に、コンピュータは、センサ7a,7b,7c,7d,7e,7fのうち二つのセンサ7間の相対距離とその二つのセンサ7から音源S1の波形の位相の差から演算して、d、x、y、zの要素による曲面を多数形成し、これら複数の曲面が交差する点を解析する。コンピュータは、この複数の曲面が交差する点を地盤改良剤である音源S1の位置として特定する。
Similarly, the computer calculates from the relative distance between the two sensors 7 of the
このようにして、データ収録・解析装置9は、センサ7が検出した信号をA/D変換して、コンピュータで周波数分析と位相の解析を行い、リアルタイムで複数の地盤改良剤の個体音発生位置5を特定する。
In this way, the data recording /
また、データ収録・解析装置9は、コンピュータにより、抽出した音源S1の特定の周波数成分11と、成分が異なる複数の種類の地盤改良剤と地盤2との接触面で発生する個体音11の周波数のデータとを比較分析し、地盤改良剤が接触する地盤の硬さや物質成分を特定する。このように地盤改良剤が接触する硬さや物質成分を特定したデータを有していると、施工済み地盤改良体と接触しているかどうかの判定ができ、これにより、出来形管理を行うことができるものである。
In addition, the data recording / analyzing
さらに、噴射系地盤改良工法の作業中では、地盤改良剤は常に地盤2中に噴射されているため、地盤改良剤の位置は常に移動している。データ収録・解析装置9は、センサ7が地盤改良剤の個体音の音波を逐次検出して発信した信号を解析して移動する地盤改良剤の位置を特定する。
Further, during the operation of the injection system ground improvement method, the ground improvement agent is always injected into the
作業者は、データ収録・解析装置9が特定した移動する地盤改良剤の位置と地盤改良剤の硬さや物質成分を確認し、作業工程を進める。
The worker confirms the position of the moving ground improver identified by the data recording /
以上のように、この実施の形態1の地中音源位置の測定装置100及び測定方法によれば、センサ7として広範囲の周波数の音波を検出する音場音圧型のマイクロフォンを複数、平面アレイ状に地表面3に配置し、当該センサ7で検出した音情報に基づき、データ収録・解析装置9でデータ収録された当該音源S1の個体音11を特定し、当該音源S1の位置を特定するため、地盤2中に別のセンサや人工的な音源装置を設置することなく、地表面3のセンサ7のみで音源S1の個体音11を検出でき、測定装置の価格コストと測定の工程数をかけずに地盤改良剤の位置を三次元で特定することができる。
As described above, according to the
また、この地中音源位置の測定装置100及び測定方法では、データ収録・解析装置9が、センサ7で検出した音情報をフィルタリングして、音源S1である地盤改良剤と地盤2との接触面で発生した個体音11が有する特徴的な特定の周波数成分を分離して検出する。そのため、地盤2中のノイズに妨げられることなく、音源S1による個体音11の特定の周波数を選択して検出でき、正確に音源S1の位置を特定することできる。
Further, in this underground sound source
また、この地中音源位置の測定装置100及び測定方法では、データ収録・解析装置9が、センサ7で検出した音情報をフィルタリングして、音源S1で発生した個体音11の有する特徴的な特定の周波数成分を分離して個別に検出するため、高精度に音源S1の位置を特定することができる。
Also, in this underground sound source
また、この地中音源位置の測定装置100及び測定方法では、データ収録・解析装置9が、複数のセンサ7で検出した音情報をA/D変換して、コンピュータで音源S1の周波数分析と位相の解析を行い、リアルタイムで地盤2中の地盤改良剤の位置を特定するため、作業者は、噴射式地盤過料工程の最中に地盤改良剤の位置を確認することができ、工程の進行具合の確認や工程の見直し等の対処をすることが可能となる。
Further, in this underground sound source
さらにまた、この地中音源位置の測定装置100及び測定方法では、データ収録・解析装置9が、音源S1の特定の周波数成分11と予め収録されている複数の種類の成分の地盤改良剤と、成分が異なる複数の種類の地盤改良剤と地盤2との接触面で発生する個体音11の周波数のデータとを比較分析し、地盤改良剤が接触する地盤の硬さや物質成分を特定するため、作業者は、施工済み地盤改良体と接触しているかどうかの判定ができ、これにより、出来形管理を行うことができる。
Furthermore, in this underground sound source
また、この地中音源位置の測定装置100及び測定方法では、データ収録・解析装置9が、噴射式地盤改良工程の最中に、噴射されて地盤2中を常に移動する地盤改良剤の個体音11をリアルタイムで解析して、移動する地盤改良剤の位置を逐次特定するため、作業者は、移動する地盤改良剤の位置を逐次確認して、移動する音源S1の個体音11にも対処することができる。
[発明の実施の形態2]
次に、この発明の実施の形態2について、説明する。
Further, in this underground sound source
[
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
図7には、この実施の形態2を示す。 FIG. 7 shows the second embodiment.
この実施の形態2に係る地中音源位置の測定装置100及びその方法は、図7に示すように、地盤を掘削するボーリングマシン10の先端位置を特定するものである。
As shown in FIG. 7, the underground sound source
なお、この実施の形態2に係る地中音源位置の測定装置100及びその方法について、実施の形態1に係る地中音源位置の測定装置100の構成及び測定方法と重複する部分は省略する。
In addition, about the underground sound source
この地中音源位置の測定装置100のセンサ7は、5つ設けられ、地表面3に平面アレイ状に配置されている。
Five sensors 7 of the underground sound source
また、データ収録・解析装置9には、地盤2の硬さや物質成分などの物理的特性に対してボーリングマシン10の掘削ロッドの先端との接触面で発生する個体音の周波数のデータが複数収録されている。
In addition, the data recording /
その他の構成は、前記した実施の形態1と同様となる。 Other configurations are the same as those of the first embodiment.
次に、この実施の形態2での地中音源位置の測定方法について説明するが、実施の形態1と重複する部分は省略して説明する。 Next, a method for measuring the underground sound source position in the second embodiment will be described, but the description overlapping with that in the first embodiment will be omitted.
まず、作業者は、地中音源位置の測定装置100のセンサ7、アンプ8、データ収録・解析装置9を起動する。次に、作業者は、ボーリングマシン10を起動して、掘削ロッドの先端を振動させて地盤を掘削する。なお、この実施の形態2では、水平方向へのボーリングを行っているが、鉛直方向へのボーリングの場合は、ボーリングの掘り下げ位置が特定されるため、地表面からの垂直方向の長さhが予め特定されていることになる。
First, the operator activates the sensor 7, the
また、このとき、掘削ロッドの先端と地盤とが掘削により接触し、接触面である個体音発生位置5から個体音が発生する。この個体音は個体音伝播経路6を伝播して、地表面3に到達し、伝播してきた個体音をセンサ7が検出して個体音の情報の信号を発信する。センサ7からの個体音の信号はアンプ8で増幅され、データ収録・解析装置9に受信される。
At this time, the tip of the excavation rod and the ground come into contact with each other by excavation, and an individual sound is generated from the individual
データ収録・解析装置9は、受信した信号の音波の波形から、コンピュータにより周波数成分と位相の解析を行い、実施の形態1と同様の測定手順で、ボーリングマシン100の掘削ロッドの先端位置を特定する。作業者は、データ収録・解析装置9で特定されたボーリングマシン100の掘削ロッドの位置や地盤2の硬さや物質成分を見て、作業工程を進める。なお、鉛直方向へのボーリングの場合は、ボーリングマシン100の掘削ロッドの先端位置の前後左右の平面軸方向のみを特定するだけでも良い。
The data recording /
以上のように、この実施の形態2の地中音源位置の測定装置100及び測定方法によれば、センサ7として広範囲の周波数の音波を検出する音場音圧型のマイクロフォンを5つ、平面アレイ状に地表面3に配置し、ボーリングマシン100の掘削ロッドの先端と地盤2との接触面である個体音発生位置5で発生した音源の個体音を検出するため、地盤2中に別のセンサや人工的な音源装置を設置することなく、地表面3のセンサ7のみで音源の個体音を検出でき、測定装置の価格コストと測定の工程数をかけずに地盤改良剤の位置を三次元で特定することができる。
As described above, according to the
また、この地中音源位置の測定装置100及び測定方法では、データ収録・解析装置9が、掘削ロッドの先端と地盤2との接触面で発生する個体音と異なる地盤2中の様々な音をフィルタリングするため、地盤2中のノイズに妨げられることなく、掘削ロッドの先端と地盤2の接触による音源の特定の周波数成分を選択して検出でき、正確に掘削ロッドの先端位置を特定するので、作業者は、さらに正確に掘削ロッドの先端位置を確認することが可能となる。
Moreover, in this underground sound source
また、この地中音源位置の測定装置100及び測定方法では、データ収録・解析装置9が、複数のセンサ7で検出した音情報をA/D変換して、コンピュータで音源の周波数分析と位相の解析を行い、リアルタイムで地盤2中の地盤改良剤の位置を特定するため、作業者は、作業工程の最中に掘削ロッドの先端位置を確認し、工程の進行具合の確認や工程の見直し等の対処をすることが可能となる。
Further, in this underground sound source
また、この地中音源位置の測定装置100及び測定方法では、地盤2中を常に移動する掘削ロッドの先端と地盤2との接触で発生する個体音をリアルタイムで解析して、移動する掘削ロッドの先端位置を逐次特定するため、作業者は、移動する掘削ロッドの先端位置を逐次確認して、移動する音源の個体音にも対処することができる。
Moreover, in this underground sound source
なお、上記各実施の形態は本発明の例示であり、本発明が上記各実施の形態のみに限定されることを意味するものではないことは、言うまでもない。 It should be noted that each of the above embodiments is an exemplification of the present invention, and it is needless to say that the present invention is not limited to only each of the above embodiments.
例えば、実施の形態1では6つのセンサ7、実施の形態2では5つのセンサ7を地表面3に配置しているが、3個以上であれば、いくつセンサ7を配置しても良い。また、ボーリングのように垂直方向の長さが特定されている場合には、センサ7が2個以上有ればよい。
For example, six sensors 7 are arranged on the
また、実施の形態1及び実施の形態2では、複数のセンサ7とデータ収録・解析装置9の間にアンプ8を1つ設けているが、センサ7が発信する個体音の信号がデータ収録・解析装置9で受信、解析できるほどの大きさであればよく、アンプ8がなくても、また、各センサ7ごとに1つずつアンプ8が接続されていても良い。
In the first embodiment and the second embodiment, one
さらに、この実施の形態1では、データ収録・解析装置9が、コンピュータにより、音源S1の特定の周波数成分11から、音源の地盤改良剤の位置を特定しているが、異なる位置で同様の音源S1の特定の周波数成分11を検出する必要がある場合には、地中音源位置の測定方法として、それぞれの音源S1にあたる地盤改良剤の噴射し始める時間に差をつけ、その時間差分、音源S1の時間領域の波形の横軸の時間成分がずれていることを確認して、それぞれの音源S1に対する地盤改良剤の位置を特定するようにすることが考えられる。
Further, in the first embodiment, the data recording /
さらにまた、実施の形態1及び実施の形態2において、データ収録・解析装置9に、特定した地盤改良剤の位置を表示するモニタが備えられていても良い。
Furthermore, in the first embodiment and the second embodiment, the data recording /
また、実施の形態1では、1つの地盤改良剤の位置を特定しているが、2つ、又は、3つ以上の地盤改良剤の位置を特定しても良い。 In the first embodiment, the position of one ground improvement agent is specified, but the positions of two or three or more ground improvement agents may be specified.
さらに、実施の形態2では、1つのボーリングマシン10の掘削ロッドの先端位置を特定しているが、複数のボーリングマシン10の掘削ロッドの先端位置を特定しても良い。
Furthermore, although the tip position of the excavation rod of one boring
さらにまた、実施の形態1では噴射式地盤改良工程における地盤改良剤の位置の特定、実施の形態2ではボーリングマシン10の掘削ロッドの先端位置の特定に、地中音源位置の測定装置100を用いているが、地盤中の音源であれば、この地中音源位置の測定装置100を用いて、水が流れている位置や他の機械がが動作している位置等、他の音源の位置を特定すること可能である。
Furthermore, in the first embodiment, the ground sound source
また、この地中音源位置の測定装置100及び測定方法は、従来の地中にセンサを設けたり、掘削ロッドの先端等に人工的な音源を設ける地中音源位置の測定方法と併用することも可能である。
The underground sound source
また、前記した実施の形態では、データ収録手段と解析手段の双方を兼ねたデータ収録・解析装置を有していたが、これに限るものではなく、データ収録手段と解析手段とが異なる装置で構成されていても良い。 In the above-described embodiment, the data recording / analyzing device is used as both the data recording means and the analyzing means. However, the present invention is not limited to this, and the data recording means and the analyzing means are different devices. It may be configured.
1……施工機械
2……地盤
3……地表面
4……改良剤噴射位置
5……個体音発生位置(音源位置)
6……個体音伝播経路
7……センサ
8……アンプ
9……データ収録・解析装置(データ収録手段、解析手段)
10……ボーリングマシン
11……音源S1の特定の周波数成分(個体音)
100……地中音源位置の測定装置
S1……音源
1 ...
6 …… Sound propagation path 7 ……
10 …… Boring
100 …… Measurement device for underground sound source position S1 …… Sound source
Claims (4)
少なくとも3個のセンサを地表面に配置し、前記センサで前記個体音が前記地盤中を伝播して地表面に到達する音波を含む音情報を検出し、
前記センサで検出した前記音情報を前記データ収録手段でフィルタリングして特定の周波数成分を取り出して前記個体音を特定し、
解析手段が、前記センサそれぞれの特定された前記個体音の位相差により、前記音源位置を三次元的に特定することを特徴とする地中音源位置の測定方法。 The individual sound generated at the sound source position in the ground is specified by the frequency component and recorded in the data recording means,
At least three sensors are disposed on the ground surface, and the sensor detects sound information including sound waves that propagate through the ground and reach the ground surface.
Filtering the sound information detected by the sensor with the data recording means to extract a specific frequency component and specifying the individual sound,
A measurement method of an underground sound source position, wherein the analysis means specifies the sound source position three-dimensionally based on a phase difference between the individual sounds specified by the sensors.
ボーリングにより垂直方向に所定長さ掘り下げた位置に設けられた噴射部から略水平方向に前記所定の液体を噴射するようになっており、
少なくとも2個のセンサを地表面に配置し、前記センサで前記個体音が前記地盤中を伝播して地表面に到達する音波を含む音情報を検出し、
前記センサで検出した前記音情報を前記データ収録手段でフィルタリングして特定の周波数成分を取り出して前記個体音を特定し、
解析手段が、前記センサそれぞれの特定された前記個体音の位相差と前記噴射部の前記地表面からの垂直方向の長さにより、前記音源位置を三次元的に特定することを特徴とする地中音源位置の測定方法。 The individual sound generated when the predetermined liquid hits the ground, which is generated at the sound source position in the ground, is identified by the frequency component and recorded in the data recording means,
The predetermined liquid is ejected in a substantially horizontal direction from an ejection unit provided at a position dug down a predetermined length in the vertical direction by boring,
At least two sensors are arranged on the ground surface, and the sensor detects sound information including sound waves that propagate through the ground and reach the ground surface.
Filtering the sound information detected by the sensor with the data recording means to extract a specific frequency component and specifying the individual sound,
The analysis means specifies the sound source position three-dimensionally based on the phase difference of the individual sound specified by each of the sensors and the vertical length of the ejection unit from the ground surface. Measuring method of the middle sound source position.
地表面に配置され、前記個体音が前記地盤中を伝播して地表面に到達する音波を含む音情報を検出する複数のセンサと、
を有し、
前記センサで検出した前記音情報を前記データ収録手段でフィルタリングして特定の周波数成分を取り出して前記個体音を特定するようになっており、
かつ、前記センサそれぞれの特定された前記個体音の位相差により、前記音源位置を三次元的に特定する解析手段を有することを特徴とする地中音源位置の測定装置。
A data recording means for recording individual sounds generated at sound source positions in the ground by frequency components;
A plurality of sensors that are arranged on the ground surface and detect sound information including sound waves that the solid sound propagates through the ground and reaches the ground surface;
Have
The sound information detected by the sensor is filtered by the data recording means to extract a specific frequency component to identify the individual sound,
An underground sound source position measuring apparatus comprising: an analysis unit that three-dimensionally identifies the sound source position based on the phase difference between the individual sounds specified by the sensors.
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