JP2019191024A - Measuring method and measuring device for underground sound source position - Google Patents

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Abstract

To provide a measuring method and a measuring device for detecting a sound generated in a sound source only with a sensor provided on the ground surface that can perform ground sound source positioning without taking a priced cost and measurement time by analyzing this without providing a sensor or an artificial sound source in the ground.SOLUTION: Data recording means 9 identifies an individual sound 11 generated at a sound source position 5 in the ground 2 and records them with a frequency component, and has at least three sensors 7 arranged on the ground surface 3, the sensor 7 detects sound information including sound waves in which the individual sounds 11 reach the ground surface 3 by propagating in the ground 2, filters the sound information detected by the sensor 7 by the data recording means 9 to remove specific frequency components to identify the individual sound 11, and the analysis means 9 measures the underground sound source position to three-dimensionally identify the position of the sound source S1 by the phase difference between the identified individual sounds 11, 12, 13 of the respective sensor 7.SELECTED DRAWING: Figure 1

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, Patent Documents 2 and 3). . In this technology, underground sound generated from an artificial sound source propagates through the ground, and when it reaches the ground surface, multiple sensors detect the sound waves and calculate the phase difference of the sound waves detected by multiple sensors. The position of the excavation rod is specified by the calculation by the apparatus.

特開2012−62626JP2012-62626 特開2012−58025JP2012-58025A 特開2012−58038JP2012-58038

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 Patent Document 1, it is necessary to excavate another hole in the ground in order to install the sensor in the ground. There has been a problem that the number of processes takes a lot.

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 Patent Documents 2 and 3, it is necessary not only to provide a plurality of sensors on the ground surface, but also to provide an artificial sound source on the cutting rod of the excavation machine. The problem was that the price cost of the measurement increased.

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 claim 1 is characterized in that an individual sound generated at a sound source position in the ground is specified by a frequency component and recorded in data recording means, and at least three sensors are provided. Disposed on the ground surface, the sensor detects sound information including sound waves that propagate through the ground and reach the ground surface, and the sound information detected by the sensor is filtered by the data recording means. The specific sound component is extracted to identify the individual sound, and the analysis means determines the sound source position three-dimensionally based on the phase difference of the identified individual sound of each of the sensors. It is characterized by the method.

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 claim 2 is characterized in that a solid sound generated at a sound source position in the ground and generated when a predetermined liquid hits the ground is specified by a frequency component and recorded in a data recording means. The predetermined liquid is ejected in a substantially horizontal direction from an ejecting portion provided at a position dug down by a predetermined length in the vertical direction, and at least two sensors are arranged on the ground surface, Sound information including sound waves propagating in the ground and reaching the ground surface is detected, and the sound information detected by the sensor is filtered by the data recording means to extract a specific frequency component and the individual sound The analysis means determines the sound source position in a three-dimensional manner 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. Characterized in that the measuring method of ground source position specified.

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 claim 3 is a method for measuring the position of an underground sound source in which the sensor is arranged in close contact with or buried in the ground in addition to the configuration described in claim 1 or 2. It is characterized by that.

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 claim 4 is arranged on the ground surface with data recording means for recording the individual sound generated at the sound source position in the ground by specifying the frequency component, and the individual sound is the ground A plurality of sensors that detect sound information including sound waves that propagate through the ground and reach the ground surface, and the sound information detected by the sensors is filtered by the data recording means to extract specific frequency components. An underground sound source position measuring device that is adapted to identify the individual sound and has analysis means for three-dimensionally identifying the sound source position based on the phase difference between the identified individual sounds of the sensors. It is characterized by that.

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 claim 1 or 4, at least three sensors are arranged on the ground surface, sound information detected by the sensors is filtered by the data recording means, and a specific frequency component is extracted to obtain an individual sound. The identification and analysis means identify the sound source position by the phase difference of the identified solid sound of each sensor, so that the individual sound source can be obtained only by the surface sensor without installing the sensor and the artificial sound source in the ground. Sound can be detected, and the sound source position can be specified in three dimensions without multiplying the cost of the measuring device and the number of measurement steps.

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.

この発明の実施の形態1に係る噴射系地盤改良工法における地中音源位置の測定装置の概要図である。It is a schematic diagram of the underground sound source position measuring apparatus in the injection system ground improvement method according to Embodiment 1 of the present invention. 同実施の形態1に係る地中音源位置の測定装置のセンサ、アンプ、データ収録・解析装置のブロック図である。It is a block diagram of a sensor, an amplifier, and a data recording / analysis device of the underground sound source position measuring device according to the first embodiment. 同実施の形態1に係る地中音源位置の測定装置のセンサが検出した音源S1の重合波形を示す図である。It is a figure which shows the superimposition waveform of the sound source S1 which the sensor of the underground sound source position measuring device which concerns on the same Embodiment 1 detected. 同実施の形態1に係る地中音源位置の測定装置のセンサが検出した音源S1の重合波形をフーリエ変換し、周波数領域の波形で示した図である。It is the figure which carried out the Fourier transformation of the superposition | polymerization waveform of the sound source S1 which the sensor of the underground sound source position measuring device which concerns on the same Embodiment 1 detected, and showed it with the waveform of the frequency domain. 同実施の形態1に係る地中音源位置の測定装置のセンサが検出した周波数領域の音源S1の周波数領域の波形をフーリエ逆変換し、時間領域で示した図で、(a)〜(c)は音源S1の特定の周波数成分の異なる波形の例である。The frequency domain waveform of the sound source S1 in the frequency domain detected by the sensor of the underground sound source position measuring apparatus according to the first embodiment is inversely Fourier transformed and shown in the time domain, (a) to (c). Are examples of different waveforms of specific frequency components of the sound source S1. 同実施の形態1に係るデータ収録・解析装置が地盤改良剤の位置を特定する原理を説明する概略図である。It is the schematic explaining the principle which the data recording and analysis apparatus which concerns on the same Embodiment 1 specifies the position of a ground improvement agent. この発明の実施の形態2に係るボーリングマシンの掘削ロッドの先端位置の特定における地中音源位置の測定装置の概要図である。It is a schematic diagram of the underground sound source position measuring device in specifying the tip position of the excavation rod of the boring machine according to Embodiment 2 of the present invention.

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.
Embodiment 1 of the Invention
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 position measuring apparatus 100 according to the first embodiment injects a ground conditioner at a high pressure from a ground conditioner injection position 4 at the tip of a rod of the construction machine 1 to improve the ground. In the injection system ground improvement method for performing the above, the position of the ground improvement agent as the sound source is specified. In the first embodiment, the underground sound source position measuring apparatus 100 is configured to generate an individual sound generated when the ground improving agent injected at a high speed on the extended portion of the improved range hits the ground 2. The position of the ground improvement agent is specified by detecting and analyzing with the six sensors 7 installed in the.

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 Embodiment 1, as shown in FIG. 1, the ground improvement agent is injected in one place in the ground 2, and the sound information captured by the sensor 7 includes a sound source S1 described later. Yes.

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 ground 2, and the ground improving agent is moving in the ground 2. The sound source position is measured.

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 position measuring apparatus 100 according to the first embodiment generates sound waves that reach the ground surface 3 including the individual sound 11 generated at the individual sound generation position 5 as the sound source position, as shown in FIG. Sensor 7 that detects as information and transmits the signal of the sound information, amplifier 8 that amplifies the signal of sensor 7, receives the signal amplified by amplifier 8, records the data, analyzes it, and analyzes the ground improvement agent A data recording / analyzing device 9 for specifying the position is provided. In the first embodiment, the data recording / analyzing device 9 is a device having both data recording means and analyzing means.

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 ground surface 3 to detect three-dimensionally spread individual sounds via the individual sound propagation path 6 in the ground 2. . Further, these sensors 7 detect the individual sound 11 generated by the ground improvement agent as the sound source S1 at the individual sound generation position 5, and the noise generated by the individual sound 11 of the sound source S1 shown in FIG. 3 is transmitted to the data recording / analyzing device 9 via the amplifier 8 as sound information (in this case, converted into a signal) as shown in FIG.

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 amplifier 8 is connected to each of the six sensors 7, amplifies the signal of the individual sound 11 detected and transmitted by each sensor 7, and sends it to the data recording / analyzing device 9. Configured to send.

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 device 9 receives the sound wave signal of the individual sound 11 amplified by the amplifier 8, performs A / D conversion, separates each frequency component, and a plurality of individual sounds in real time. 11 is provided with a computer that analyzes specific frequency components and phases possessed by 11 and identifies individual sound generation positions 5 of the respective ground improvement agents.

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 / analyzing device 9 receives signals from the six sensors 7 by this computer in the time domain where the horizontal axis is the detection time and the vertical axis is the component of voltage, current, etc. The waveform of the sound source S1 is configured to be detected as a superposed waveform.

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 individual sound 11 generated on the contact surface between the ground improvement agent and the ground. The computer analyzes the specific frequency component 11 of the sound source S1 by comparing the characteristic frequency recorded with the frequency having the amplitude in the waveform of the sound source S1 as shown in FIG. By filtering the waveforms of the other frequency components among the waveforms in this frequency domain, the specific frequency component 11 of the sound source S1, the specific frequency component 12 of the sound source S2, which is a characteristic frequency component of each sound source, The waveform of only the specific frequency component 13 of S3 is separated and extracted.

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 specific frequency component 11 of the sound source S1 extracted separately, as shown in FIGS. 5A, 5B, and 5C, respectively. The time domain waveform is calculated.

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 specific frequency component 11 of the sound source S1 from each of the sound wave waveforms of the individual sound of the sound source S1 detected by the six sensors 7, and FIG. Each of the sound source waveforms as shown in (a), (b), and (c) is detected six by six.

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 / analyzing device 9 records the frequency data of the individual sound 11 generated on the contact surface between the ground improvement agent of a plurality of types having different components and the ground 2, and the individual sound 11 is recorded by a computer. Is compared with the frequency characteristics of a specific frequency component possessed, and the material characteristics of the ground improvement agent such as the hardness and the material component of the ground improvement agent are specified.

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 / analyzing device 9 uses a computer to analyze the signal of the solid sound 11 generated on the contact surface when the ground improving agent that is sprayed and constantly moves in the ground 2 collides with the ground 2 to identify the position. Is configured to do.

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 position measurement apparatus 100 according to the first embodiment will be described.

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 sensors 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, and 7f on the ground surface. At this time, it is preferable that the sensors 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f are in close contact with the ground or buried in the ground. In the case of a sensor having a protrusion, the protrusion may be pierced into the ground. The sensor 7, the amplifier 8, and the data recording / analysis device 9 of the measurement device 100 for the underground sound source position are activated. Next, as shown in FIG. 1, the operator sprays the ground improvement agent from the improvement agent injection position 4 of the excavation rod of the construction machine 1. The injected ground improving agent collides with the ground 2 as the sound source S1, and the individual sound generation position 5 which is a contact surface thereof becomes the sound source S1 to generate the individual sound 11.

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 sound propagation path 6 in the ground 2 and reach the ground surface 3. Sensors 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, and 7f detect sound information of sound waves including the individual sound 11 of the sound source S1 that has propagated to the ground surface 3, and the sensors 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, and 7f are detected. Transmits a sound information signal including individual sounds 11, 12, and 13. As shown in FIG. 2, the transmitted signal is amplified by an amplifier 8 connected to the sensor 7 and received by a data recording / analyzing device 9 connected to the amplifier 8.

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 / analyzing device 9 uses the signal of the information of the sound source S1 received from the sensor 7 as shown in FIG. This is detected by overlapping waveforms of sound waves.

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 / analyzing device 9 uses a computer to Fourier-transform the signal of the waveform in the time domain of the sound source S1, and as shown in FIG. 4, the frequency domain with the horizontal axis as the frequency component and the vertical axis as the amplitude or phase. To calculate the waveform.

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 / analyzing device 9 makes contact between the ground improvement agent and the ground recorded in advance with respect to a frequency having an amplitude in the waveform of the sound source S1 in the frequency domain as shown in FIG. Filtering is performed so as to extract a specific frequency characteristic of the individual sound generated on the surface, and a substantially matching one is extracted. The waveform of only the specific frequency component 11 of the sound source S1 that substantially matches the characteristic specific frequency is separated and extracted.

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 / analyzing device 9 performs inverse Fourier transform on the frequency domain waveform of the specific frequency component 11 of the sound source S1 extracted by the computer, and performs (a), (b), FIG. A sound source waveform as shown in (c) is extracted. Since the waveforms of these sound sources are detected by the six sensors 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, and 7f, six of them are extracted. Further, in the six extracted sound source S1 waveforms, the distance between the ground improvement agent as the sound source and each sensor 7 is different, and therefore the phase of the time component on the horizontal axis is different due to the difference in propagation time. Specifically, the sound source position can be specified three-dimensionally by extracting three of the six sensors and viewing the phase difference. If this operation is performed a plurality of times with three different sensors and an average is taken, a more accurate sound source position can be specified.

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 / analyzing device 9 analyzes the phase difference of the time components in the horizontal axis direction of the waveforms of the six sound sources and identifies the position of the ground improvement agent is shown in FIG. I will explain. In FIG. 6, a configuration principle for identifying the position of the ground improvement agent by analyzing the phase difference between the two waveforms of the sound source S <b> 1 that is the ground improvement agent by the sensor 7 a and the sensor 7 b will be briefly described.

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 sensors 7a and 7b, and detects each sensor 7a and 7b from the time from the measurement start time until the waveform starts to be displayed. The propagation time of the individual sound of the sound source S1 until calculation is calculated. From this propagation time and the frequency of the waveform, the distance 1 from the sensor 7a to the sound source S1 and the distance (l + d) from the sensor 7b to the sound source S1 are calculated. The waveform of the sound source S1 obtained from the sensors 7a and 7b has a phase difference in the time component in the horizontal axis direction. The difference in propagation time can be analyzed from the difference in phase, and the sensors 7a and 7b can be analyzed from the difference in propagation time. The distance difference d from the sound source S1 is calculated.

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 sensors 7a and 7b from the position coordinate data of the sensors 7a and 7b.

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 sensor 7a to the sound source S1, the distance (l + d) from the sensor 7b to the sound source S1, the relative distance w between the sensor 7a and the sensor 7b, and the vertical distance between the sound source S1 and the ground surface. Using the distance z of the line segment, the vertical line segment, and the distance x to the sensor 7a, the position of the sound source S1, which is a ground improvement agent, is calculated by the well-known Pythagorean theorem.

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、
+z=l
(w−x)+z=(l+d)
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]

Figure 2019191024
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]
Figure 2019191024
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]
Figure 2019191024
Although not shown in FIG. 6, the vertical plane of the line connecting the lines of the two sensors 7a and 7b and the position of the sound source S1 are misaligned in the depth direction. Therefore, the sensors 7a and 7b have the depth direction as the y axis. If the distance in the y-axis direction from the vertical plane connecting the lines to the position of the sound source S1 is y, the following [Equation 2] is obtained.
[Equation 2]
Figure 2019191024
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 sensors 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f and the phase difference of the waveform of the sound source S1 from the two sensors 7, d, A large number of curved surfaces are formed by x, y, and z elements, and the points where these curved surfaces intersect are analyzed. The computer specifies the point where the plurality of curved surfaces intersect as the position of the sound source S1 that is the ground improvement agent.

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 / analyzing device 9 performs A / D conversion on the signal detected by the sensor 7, performs frequency analysis and phase analysis by a computer, and generates individual sound generation positions of a plurality of ground improvement agents in real time. 5 is specified.

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 apparatus 9 uses a computer to extract the specific frequency component 11 of the extracted sound source S1 and the frequency of the individual sound 11 generated on the contact surface between the ground improvement agent and a plurality of types of ground improvement agents having different components. Compared with the above data, the hardness and material composition of the ground in contact with the ground improvement agent are specified. In this way, if you have data that specifies the hardness and material components that the ground improvement agent contacts, you can determine whether it is in contact with the ground improvement body that has been constructed, and this allows you to manage the shape It can be done.

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 ground 2, and therefore the position of the ground improvement agent is constantly moving. The data recording / analyzing apparatus 9 sequentially detects the sound waves of the individual sound of the ground improvement agent by the sensor 7 and analyzes the transmitted signals to identify the position of the ground improvement agent that moves.

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 / analyzing device 9 and the hardness and material components of the ground improver, and proceeds with the work process.

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 measurement apparatus 100 and the measurement method of the underground sound source position according to the first embodiment, a plurality of sound field sound pressure type microphones that detect sound waves in a wide range of frequencies as the sensor 7 are arranged in a planar array. In order to identify the individual sound 11 of the sound source S1 recorded by the data recording / analysis device 9 based on the sound information detected on the ground surface 3 and detected by the sensor 7, and to specify the position of the sound source S1, Without installing another sensor or artificial sound source device in the ground 2, the solid sound 11 of the sound source S1 can be detected only by the sensor 7 on the ground surface 3, and the cost of the measuring device and the number of measurement steps are not applied. In addition, the position of the ground improvement agent can be specified in three dimensions.

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 position measuring device 100 and measuring method, the data recording / analyzing device 9 filters the sound information detected by the sensor 7, and the contact surface between the ground improving agent as the sound source S1 and the ground 2 The characteristic specific frequency component of the individual sound 11 generated in step 1 is separated and detected. Therefore, a specific frequency of the individual sound 11 by the sound source S1 can be selected and detected without being disturbed by noise in the ground 2, and the position of the sound source S1 can be accurately specified.

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 position measuring device 100 and measuring method, the data recording / analyzing device 9 filters the sound information detected by the sensor 7 to specify the characteristic identification of the individual sound 11 generated by the sound source S1. Therefore, the position of the sound source S1 can be specified with high accuracy.

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 position measuring device 100 and measuring method, the data recording / analyzing device 9 performs A / D conversion on sound information detected by the plurality of sensors 7, and performs frequency analysis and phase analysis of the sound source S1 by a computer. In order to identify the position of the soil conditioner in the ground 2 in real time, the operator can confirm the position of the ground conditioner during the injection-type ground surcharge process, and the progress of the process. It is possible to take measures such as confirming the process and reviewing the process.

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 position measuring device 100 and measurement method, the data recording / analyzing device 9 includes a specific frequency component 11 of the sound source S1 and a ground improvement agent of a plurality of types of components recorded in advance. To compare and analyze the data of the frequency of the solid sound 11 generated on the contact surface between the ground improvement agent of a plurality of types having different components and the ground 2, and to determine the hardness and material component of the ground in contact with the ground improvement agent, The operator can determine whether or not it is in contact with the ground improvement body that has already been constructed, and can thereby manage the finished shape.

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 position measuring device 100 and measuring method, the data recording / analyzing device 9 is injected with the solid sound of the ground improvement agent that is always injected and moved in the ground 2 during the injection type ground improvement process. 11 is analyzed in real time, and the position of the moving ground improvement agent is sequentially identified, so that the operator sequentially checks the position of the moving ground improvement agent and copes with the individual sound 11 of the moving sound source S1. be able to.
[Embodiment 2 of the Invention]
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 position measuring apparatus 100 and method according to the second embodiment specify the tip position of a boring machine 10 for excavating the ground.

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 position measuring apparatus 100 and its method according to the second embodiment, the same parts as the configuration and measuring method of the underground sound source position measuring apparatus 100 according to the first embodiment are omitted.

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 position measuring apparatus 100 are provided and arranged on the ground surface 3 in a planar array.

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 / analyzing device 9 records a plurality of data of the frequency of the individual sound generated at the contact surface with the tip of the drilling rod of the boring machine 10 with respect to physical characteristics such as the hardness and material composition of the ground 2. Has been.

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 amplifier 8, and the data recording / analysis device 9 of the underground sound source position measuring device 100. Next, the worker activates the boring machine 10 to excavate the ground by vibrating the tip of the excavating rod. In the second embodiment, boring is performed in the horizontal direction. However, in the case of boring in the vertical direction, since the drilling position of the boring is specified, the length h in the vertical direction from the ground surface is It is specified in advance.

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 sound generation position 5 which is the contact surface. The individual sound propagates through the individual sound propagation path 6 to reach the ground surface 3, and the sensor 7 detects the propagated individual sound and transmits a signal of individual sound information. The solid sound signal from the sensor 7 is amplified by the amplifier 8 and received by the data recording / analyzing device 9.

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 / analyzing device 9 analyzes the frequency component and phase from the sound wave waveform of the received signal by a computer, and specifies the tip position of the drilling rod of the boring machine 100 in the same measurement procedure as in the first embodiment. To do. An operator looks at the position of the excavation rod of the boring machine 100 specified by the data recording / analysis device 9, the hardness of the ground 2 and the material component, and proceeds with the work process. Note that in the case of boring in the vertical direction, only the front and rear, left and right plane axis directions of the tip position of the excavation rod of the boring machine 100 may be specified.

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 measurement device 100 and the measurement method of the underground sound source position according to the second embodiment, the five sound field sound pressure type microphones that detect sound waves in a wide range of frequencies as the sensor 7 are in a planar array form. In order to detect the individual sound of the sound source generated at the individual sound generation position 5 which is the contact surface between the tip of the drilling rod of the boring machine 100 and the ground 2, Without installing an artificial sound source device, the individual sound of the sound source can be detected only by the sensor 7 on the ground surface 3, and the position of the ground improvement agent can be determined in three dimensions without the cost of the measurement device and the number of measurement steps. Can be identified.

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 position measuring apparatus 100 and measuring method, the data recording / analyzing apparatus 9 generates various sounds in the ground 2 different from the individual sounds generated on the contact surface between the tip of the excavation rod and the ground 2. For filtering, it is possible to select and detect a specific frequency component of the sound source due to the contact between the tip of the excavation rod and the ground 2 without being hindered by noise in the ground 2, and to accurately identify the tip position of the excavation rod, The operator can confirm the tip position of the excavation rod more accurately.

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 position measuring apparatus 100 and measuring method, the data recording / analyzing apparatus 9 A / D converts sound information detected by a plurality of sensors 7 and performs frequency analysis and phase analysis of the sound source with a computer. In order to perform analysis and identify the position of the ground improvement agent in the ground 2 in real time, the operator confirms the tip position of the excavation rod during the work process, confirms the progress of the process, reviews the process, etc. It becomes possible to deal with.

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 position measuring apparatus 100 and measurement method, the solid sound generated by the contact between the tip of the excavation rod that constantly moves in the ground 2 and the ground 2 is analyzed in real time, and the moving excavation rod Since the tip position is sequentially specified, the operator can check the tip position of the moving excavating rod sequentially and cope with the individual sound of the moving 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 ground surface 3 in the first embodiment and five sensors 7 are arranged in the second embodiment, but any number of sensors 7 may be arranged as long as there are three or more. Further, when the vertical length is specified as in the case of boring, it is only necessary to have two or more sensors 7.

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 amplifier 8 is provided between the plurality of sensors 7 and the data recording / analyzing device 9, but the signal of the individual sound transmitted from the sensor 7 is recorded / recorded. It is sufficient that the size is such that it can be received and analyzed by the analysis device 9, and there may be no amplifier 8, or one amplifier 8 may be connected to each sensor 7.

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 / analyzing device 9 specifies the position of the ground improvement agent of the sound source from the specific frequency component 11 of the sound source S1 by the computer. When it is necessary to detect the specific frequency component 11 of S1, as a measurement method of the underground sound source position, a difference is made in the time when the ground improving agent corresponding to each sound source S1 starts to be injected, and the time difference, sound source S1 It is conceivable to confirm that the time component on the horizontal axis of the waveform in the time domain is shifted and to specify the position of the ground improvement agent with respect to each sound source S1.

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 / analyzing device 9 may be provided with a monitor that displays the position of the identified ground improvement agent.

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 machine 10 is specified in Embodiment 2, the tip positions of the excavation rods of a plurality of boring machines 10 may be specified.

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 position measuring device 100 is used for specifying the position of the ground improvement agent in the injection-type ground improvement process, and in the second embodiment for specifying the tip position of the drilling rod of the boring machine 10. However, if the sound source is in the ground, the position of other sound sources such as the position where water is flowing and the position where other machines are operating can be determined using this underground sound source position measuring device 100. It is possible to specify.

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 position measuring apparatus 100 and the measuring method may be used in combination with a conventional underground sound source position measuring method in which a sensor is provided in the ground or an artificial sound source is provided at the tip of a drilling rod or the like. Is possible.

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 ... Construction machine 2 ... Ground 3 ... Ground surface 4 ... Improving agent injection position 5 ... Individual sound generation position (sound source position)
6 …… Sound propagation path 7 …… Sensor 8 …… Amplifier 9 …… Data recording / analysis device (data recording means, analysis means)
10 …… Boring machine 11 …… Specific frequency component of sound source S1 (solid sound)
100 …… Measurement device for underground sound source position S1 …… Sound source

Claims (4)

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.
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.
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ことを特徴とする請求項1又は2に記載の地中音源位置の測定方法。   The method for measuring the position of an underground sound source according to claim 1 or 2, wherein the sensor is disposed in close contact with the ground or buried in the ground. 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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