JP2019211308A - Method for evaluating safety of pile - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、壁杭の健全性評価方法に関する。 The present invention relates to a soundness evaluation method for wall piles.
近年、既存杭の再利用の可否や杭の品質管理手法として、杭の健全性評価が行なわれている。杭の健全性評価方法として、簡便な非破壊試験のインティグリティ試験（ＩＴ試験）が知られている。この試験では、評価対象の杭の杭頭部を打撃し、これにより発生する弾性波の反射性状を測定する（例えば、非特許文献１参照。）。そして、非特許文献１に記載されているように、測定結果の反射性状（波形）に基づいて杭の健全性を評価する。 In recent years, soundness evaluation of piles has been carried out as a means of reusing existing piles or as a quality control method for piles. A simple nondestructive integrity test (IT test) is known as a method for evaluating the soundness of piles. In this test, a pile head of an evaluation target pile is hit, and the reflection property of the elastic wave generated thereby is measured (see, for example, Non-Patent Document 1). Then, as described in Non-Patent Document 1, the soundness of the pile is evaluated based on the reflection property (waveform) of the measurement result.
例えば、図１５は、丸杭におけるＩＴ試験の測定結果を示す。図１５（ａ）はひび割れがない丸杭の反射性状（測定波形）であり、図１５（ｂ）及び図１５（ｃ）は、ひび割れがそれぞれ上端から１ｍ、３ｍの位置にある場合の丸杭の反射性状である。
図１５（ａ）に示す反射性状においては、0.001〜0.004ｓ間において細かな規則的な振動波形があるものの、最初の打撃振幅と最後の杭先端振幅以外に有意な応答がない。このため、この測定波形の形状から、この丸杭には、損傷がなく、健全な杭と判断することができる。
For example, FIG. 15 shows the measurement result of the IT test in a round pile. Fig.15 (a) is the reflective property (measurement waveform) of the round pile without a crack, FIG.15 (b) and FIG.15 (c) are the round piles when a crack exists in the position of 1m and 3m from an upper end, respectively. The reflective property.
In the reflective property shown in FIG. 15 (a), although there is a fine regular vibration waveform between 0.001 and 0.004 s, there is no significant response other than the initial impact amplitude and the final pile tip amplitude. For this reason, from the shape of this measurement waveform, this round pile has no damage and can be judged as a healthy pile.
一方、図１５（ｂ）に示す反射性状においては、約0.0008ｓに、最初の打撃波形に付属する振幅と、これに伴う約0.001ｓにおけるプラス側の大きな振幅が存在している。また、図１５（ｃ）に示す反射性状においては、約0.0018ｓにマイナス側（下向き）の振幅がある。これらの特徴は、丸杭においてひび割れがある場合の反射性状の応答である。従って、図１５（ａ）に示すように、丸杭の反射性状（波形）において、先端反射が明確であり、先端反射よりも浅い部位に、損傷を示す大きな反射がない場合には、ひび割れのある杭と区別して、杭の健全性が高いと評価することができる。 On the other hand, in the reflective property shown in FIG. 15 (b), there is an amplitude associated with the first striking waveform at about 0.0008 s, and a large plus-side amplitude at about 0.001 s associated therewith. Further, in the reflective property shown in FIG. 15C, there is a minus side (downward) amplitude at about 0.0018 s. These characteristics are the response of the reflective property when there is a crack in the round pile. Therefore, as shown in FIG. 15A, in the reflection property (waveform) of the round pile, when the tip reflection is clear and there is no large reflection indicating damage in a portion shallower than the tip reflection, Differentiating from a certain pile, it can be evaluated that the soundness of the pile is high.
また、ＩＴ試験で測定した反射性状を用いて、杭の健全性を、より効率的に評価する方法が検討されている（例えば、特許文献１参照。）。この文献記載の技術では、測定結果の弾性波の反射性状（波形）において、杭頭部の波形の値と、杭のひび割れ部の波形の値と、杭の先端部の波形の値とを検出し、これらの値に基づいて杭の健全性を評価する。 Moreover, the method of evaluating the soundness of a pile more efficiently using the reflective property measured by the IT test is examined (for example, refer patent document 1). In the technique described in this document, the value of the waveform of the pile head, the value of the waveform of the cracked part of the pile, and the value of the waveform of the tip of the pile are detected in the reflection property (waveform) of the elastic wave of the measurement result Then, the soundness of the pile is evaluated based on these values.
既存杭には、丸杭だけでなく、壁状の壁杭を用いている場合もある。壁杭では、杭頭部の打撃により発生した弾性波が、水平方向（幅方向）の杭端部においても反射する。このため、壁杭の場合には、ひび割れの有無によらず、深さ方向の反射性状に水平（幅）方向の反射性状が重畳し、波形が複雑になり、杭先端における反射が不明確になることがある。従って、深さ方向の杭の健全性を評価することが難しい。 As the existing pile, not only a round pile but also a wall-like wall pile may be used. In the wall pile, the elastic wave generated by hitting the pile head is reflected also at the pile end in the horizontal direction (width direction). For this reason, in the case of wall piles, regardless of the presence or absence of cracks, the reflective properties in the depth direction are superimposed on the reflective properties in the horizontal (width) direction, the waveform becomes complicated, and the reflection at the tip of the pile is unclear. May be. Therefore, it is difficult to evaluate the soundness of piles in the depth direction.
上記課題を解決する杭の健全性評価方法は、壁杭の杭頭部を打撃して発生させた弾性波の反射性状を、前記杭頭部で測定し、前記反射性状のスペクトル解析を行ない、前記スペクトル解析において、前記壁杭の幅方向の長さに基づく第１振動数より低い周波数であって、前記壁杭の深さ方向の長さに基づく第２振動数以外の卓越振動数の有無により、前記壁杭の健全性を評価する。 The pile soundness evaluation method that solves the above problem is to measure the reflection property of the elastic wave generated by hitting the pile head of the wall pile, and to perform a spectral analysis of the reflection property, In the spectral analysis, the presence or absence of a dominant frequency that is lower than the first frequency based on the length in the width direction of the wall pile and other than the second frequency based on the length in the depth direction of the wall pile. Thus, the soundness of the wall pile is evaluated.
本発明によれば、壁杭の健全性を、効率的かつ的確に評価することができる。 According to the present invention, the soundness of a wall pile can be evaluated efficiently and accurately.
以下、図１〜図１３を用いて、杭の健全性評価方法の一実施形態を説明する。本実施形態における杭の健全性評価方法では、壁杭を評価対象とする。
図１に示す評価対象の壁杭１０は既存杭等であって、弾性体である鉄筋コンクリートで構成される。この壁杭１０は、水平断面が角丸長方形状の長尺物である。壁杭１０は、水平方向の長さの幅Ｗ１及び厚さＴ１と、深さ方向の長さＬ１を有する。本実施形態では、長さＬ１は、幅Ｗ１及び厚さＴ１よりも長い。
Hereinafter, an embodiment of a pile soundness evaluation method will be described with reference to FIGS. In the pile soundness evaluation method in the present embodiment, a wall pile is an evaluation target.
The wall pile 10 to be evaluated shown in FIG. 1 is an existing pile or the like, and is composed of reinforced concrete that is an elastic body. This wall pile 10 is a long object whose horizontal cross section has a rounded rectangular shape. The wall pile 10 has a width W1 and a thickness T1 in the horizontal direction, and a length L1 in the depth direction. In the present embodiment, the length L1 is longer than the width W1 and the thickness T1.
図２に示す壁杭１０は、杭頭部が地上に露出し、その下部が地中に埋設している。
更に、壁杭１０の健全性を評価するために、従来のＩＴ試験と同様に、ハンマー１１、加速度計１２、測定装置１５及び解析装置２０を用いる。
The pile pile 10 shown in FIG. 2 has a pile head exposed to the ground and a lower portion buried in the ground.
Furthermore, in order to evaluate the soundness of the wall pile 10, the hammer 11, the accelerometer 12, the measurement apparatus 15, and the analysis apparatus 20 are used like the conventional IT test.
ハンマー１１を用いて、壁杭１０の杭頭部を打撃することにより、壁杭１０に弾性波を発生させる。
加速度計１２は、壁杭１０の杭頭部の評価点（基準評価点及び応答評価点）に設けられ、ハンマー１１の打撃により発生した弾性波の加速度を計測時間に対応付けて検出する。応答評価点は、弾性波が壁杭内を伝達した反射波を取得する位置である。また、基準評価点は、応答評価点における反射性状を評価するときの基準となる反射波を取得する位置（例えば、打撃位置に最寄の計測位置）である。
An elastic wave is generated in the wall pile 10 by hitting the pile head of the wall pile 10 using the hammer 11.
The accelerometer 12 is provided at the evaluation point (reference evaluation point and response evaluation point) of the pile head of the wall pile 10 and detects the acceleration of the elastic wave generated by the hammer 11 in association with the measurement time. The response evaluation point is a position where the reflected wave is transmitted through the wall pile. The reference evaluation point is a position (for example, a measurement position closest to the striking position) at which a reflected wave serving as a reference when evaluating the reflection property at the response evaluation point is acquired.
加速度計１２には、測定装置１５が接続される。測定装置１５は、基準化速度（速度比）を、計測時間に対応付けて記憶部に記録する。本実施形態では、打撃力の強弱による応答のばらつきを抑制するために、基準化速度として、打撃時における基準評価点の加速度を基準にして、測定した加速度を評価する値を用いる。具体的には、この基準化速度は、応答評価点において測定された加速度を、打撃時刻に基準評価点で測定された加速度で除算して算出する。この基準化速度を時系列に表示して、壁杭１０における弾性波の反射性状（測定波形Ｗｆ（ｔ））が生成される。この弾性波の反射性状は、具体的には、図４（ａ）〜図４（ｃ）に示す波形である。 A measuring device 15 is connected to the accelerometer 12. The measuring device 15 records the standardized speed (speed ratio) in the storage unit in association with the measurement time. In this embodiment, in order to suppress variation in response due to the strength of the striking force, a value for evaluating the measured acceleration is used as the standardization speed with reference to the acceleration at the reference evaluation point at the time of striking. Specifically, the standardized speed is calculated by dividing the acceleration measured at the response evaluation point by the acceleration measured at the reference evaluation point at the impact time. The normalized speed is displayed in time series, and the elastic wave reflection property (measured waveform Wf (t)) in the wall pile 10 is generated. Specifically, the reflection property of the elastic wave is a waveform shown in FIGS. 4 (a) to 4 (c).
図２に示す解析装置２０は、測定装置１５に記憶された反射性状を解析することにより、壁杭１０の健全性の評価を行なう。この解析装置２０は、解析部２１、波形生成部２２及び出力部２５を備える。 The analysis device 20 shown in FIG. 2 evaluates the soundness of the wall pile 10 by analyzing the reflective properties stored in the measurement device 15. The analysis device 20 includes an analysis unit 21, a waveform generation unit 22, and an output unit 25.
解析部２１は、スペクトル解析処理を実行する。
図５（ｂ）に示すように、本実施形態のスペクトル解析処理は、フーリエ変換を用いて、測定波形に含まれる周波数成分を分離する。
The analysis unit 21 executes spectrum analysis processing.
As shown in FIG. 5B, the spectrum analysis process of this embodiment separates frequency components included in the measurement waveform using Fourier transform.
更に、図２に示す解析部２１は、第１振動数ｆｗ及び第２振動数ｆｌを特定し、卓越振動数ｆｃの有無を判定する。第１振動数ｆｗは、壁杭１０の幅Ｗ１方向の側面で反射した振動数であって、幅Ｗ１に応じた周波数である。第２振動数ｆｌは、壁杭１０の長さＬ１方向の面（下面）で反射した振動数であって、第１振動数ｆｗよりも低い壁杭１０の長さＬ１に応じた周波数である。 Furthermore, the analysis unit 21 illustrated in FIG. 2 identifies the first frequency fw and the second frequency fl, and determines the presence or absence of the dominant frequency fc. The first frequency fw is a frequency reflected by the side surface of the wall pile 10 in the width W1 direction, and is a frequency corresponding to the width W1. The second frequency fl is a frequency reflected by the surface (lower surface) in the length L1 direction of the wall pile 10, and is a frequency corresponding to the length L1 of the wall pile 10 lower than the first frequency fw. .
具体的には、第１振動数ｆｗ及び第２振動数ｆｌは、棒形状における振動数（基準第１振動数及び基準第２振動数）の算出式を用いて算出した基準振動数に対して、それぞれ許容範囲を含む周波数帯の最大ピーク値の周波数として特定される。
ここで、基準第１振動数は、壁杭１０の杭頭部の中心付近の測定点では、（〔弾性波速度Ｖｐ〕／〔杭の幅Ｗ１〕）により算出する。基準第２振動数は、（〔弾性波速度Ｖｐ〕／〔杭の長さＬ１〕／２）により算出する。
解析部２１は、これら基準第１振動数及び基準第２振動数の算出式と、これに用いる弾性波速度Ｖｐと、算出した基準第１振動数及び基準第２振動数に対して、第１振動数ｆｗ及び第２振動数ｆｌを算出する許容範囲（例えば200Ｈｚ）とを記憶している。弾性波速度Ｖｐは、例えば5000（ｍ／ｓ）である。なお、壁杭１０の幅Ｗ１及び長さＬ１は、入力部（図示せず）において入力され、メモリに記憶される。
Specifically, the first frequency fw and the second frequency fl are relative to the reference frequency calculated using a calculation formula for the frequency of the rod shape (the reference first frequency and the reference second frequency). , Each of which is specified as the frequency of the maximum peak value in the frequency band including the allowable range.
Here, the reference first frequency is calculated by ([elastic wave velocity Vp] / [pile width W1]) at a measurement point near the center of the pile head of the wall pile 10. The reference second frequency is calculated by ([elastic wave velocity Vp] / [pile length L1] / 2).
The analysis unit 21 calculates the first reference frequency and the reference second frequency with respect to the calculation formulas for the reference first frequency and the reference second frequency, the elastic wave velocity Vp used for the calculation formula, and the calculated reference first frequency and reference second frequency. An allowable range (for example, 200 Hz) for calculating the frequency fw and the second frequency fl is stored. The elastic wave velocity Vp is, for example, 5000 (m / s). In addition, the width W1 and length L1 of the wall pile 10 are input in an input part (not shown), and are memorize | stored in memory.
また、卓越振動数ｆｃは、第２振動数ｆｌ〜第１振動数ｆｗまでの間に存在するピークの周波数であって、鋭く大きいピーク値（振幅）に対応する周波数である。
ここで、図６に示すスペクトル解析における振幅−周波数グラフを用いて、卓越振動数ｆｃを特定するために、鋭く大きいピークであるか否かの判定について説明する。このために、解析部２１は、鋭さを判定する判定指標値Ｈｓ及び判定振幅値Ａｓを記憶している。
解析部２１は、第２振動数ｆｌから第１振動数ｆｗまでの間における各ピーク点をすべて特定する。例えば、図６においては、ピーク点Ｐｔ１，Ｐｔ２，Ｐｔ３等を特定する。
次に、各ピーク点を形成する曲線の変曲点である２つのボトム点を特定し、このうち、振幅が大きい第１ボトム点を特定する。例えば、ピーク点Ｐｔ１，Ｐｔ２，Ｐｔ３に対して、それぞれ第１ボトム点Ｐｂ１，Ｐｂ２，Ｐｂ３を特定する。
次に、特定した第１ボトム点Ｐｂ１，Ｐｂ２，Ｐｂ３と同じ振幅で、この第１ボトム点の曲線とは異なるもう１つの曲線における点の周波数から、第１ボトム点の周波数までのバンド幅を特定する。例えば、ピーク点Ｐｔ１，Ｐｔ２，Ｐｔ３に対して、それぞれバンド幅Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３を特定する。
そして、ピーク点の振幅（ピーク値）から第１ボトム点における振幅を減算して、ピーク高さを算出する。例えば、ピーク点Ｐｔ１，Ｐｔ２，Ｐｔ３に対して、それぞれピーク高さＡｐ１，Ａｐ２，Ａｐ３を特定する。
The dominant frequency fc is a peak frequency that exists between the second frequency fl and the first frequency fw, and corresponds to a sharply large peak value (amplitude).
Here, in order to specify the dominant frequency fc using the amplitude-frequency graph in the spectrum analysis shown in FIG. 6, the determination of whether or not the peak is sharp and large will be described. For this purpose, the analysis unit 21 stores a determination index value Hs and a determination amplitude value As for determining sharpness.
The analysis unit 21 specifies all the peak points between the second frequency fl and the first frequency fw. For example, in FIG. 6, peak points Pt1, Pt2, Pt3, etc. are specified.
Next, two bottom points that are inflection points of the curve forming each peak point are specified, and among these, the first bottom point having a large amplitude is specified. For example, the first bottom points Pb1, Pb2, Pb3 are specified for the peak points Pt1, Pt2, Pt3, respectively.
Next, the bandwidth from the frequency of the point on the other curve different from the curve of the first bottom point to the frequency of the first bottom point with the same amplitude as the identified first bottom points Pb1, Pb2, and Pb3 is obtained. Identify. For example, the bandwidths B1, B2, and B3 are specified for the peak points Pt1, Pt2, and Pt3, respectively.
Then, the peak height is calculated by subtracting the amplitude at the first bottom point from the amplitude (peak value) of the peak point. For example, the peak heights Ap1, Ap2, Ap3 are specified for the peak points Pt1, Pt2, Pt3, respectively.
そして、ピーク高さをバンド幅で除算した指標値（Ａｐ１／Ｂ１，Ａｐ２／Ｂ２，Ａｐ３／Ｂ３）が、判定指標値Ｈｓより小さい場合には、このピーク点のピークは鋭くないと特定する。
また、ピーク高さをバンド幅で除算した指標値が、判定指標値Ｈｓ以上の場合には、このピーク点のピークは鋭いと特定する。そして、この場合、ピーク高さが判定振幅値Ａｓ以上の場合には、このピーク点の周波数を卓越振動数ｆｃと特定する。
図６において、ピーク点Ｐｔ２の指標値（Ａｐ２／Ｂ２）は、判定指標値Ｈｓより小さいため、このピーク点Ｐｔ２に対応する周波数は卓越振動数ｆｃではない。一方、ピーク点Ｐｔ１，Ｐｔ３の指標値（Ａｐ１／Ｂ１，Ａｐ３／Ｂ３）は、判定指標値Ｈｓ以上であり、鋭いピーク点である。そして、ピーク点Ｐｔ１のピーク高さＡｐ１は、判定振幅値Ａｓ以上であり、ピーク点Ｐｔ３のピーク高さＡｐ３は判定振幅値Ａｓより小さい。このため、ピーク点Ｐｔ１に対する周波数は卓越振動数ｆｃであるが、ピーク点Ｐｔ３に対応する周波数は卓越振動数ｆｃではないと判定する。
When the index value (Ap1 / B1, Ap2 / B2, Ap3 / B3) obtained by dividing the peak height by the bandwidth is smaller than the determination index value Hs, it is specified that the peak at this peak point is not sharp.
If the index value obtained by dividing the peak height by the bandwidth is equal to or greater than the determination index value Hs, the peak at this peak point is identified as sharp. In this case, when the peak height is equal to or greater than the determination amplitude value As, the frequency of the peak point is specified as the dominant frequency fc.
In FIG. 6, since the index value (Ap2 / B2) of the peak point Pt2 is smaller than the determination index value Hs, the frequency corresponding to the peak point Pt2 is not the dominant frequency fc. On the other hand, the index values (Ap1 / B1, Ap3 / B3) of the peak points Pt1 and Pt3 are not less than the determination index value Hs and are sharp peak points. The peak height Ap1 of the peak point Pt1 is equal to or greater than the determination amplitude value As, and the peak height Ap3 of the peak point Pt3 is smaller than the determination amplitude value As. For this reason, although the frequency with respect to the peak point Pt1 is the dominant frequency fc, it is determined that the frequency corresponding to the peak point Pt3 is not the dominant frequency fc.
波形生成部２２は、反射性状に含まれる低周波成分を抽出した波形（ローパス波形）を生成するローパス波形生成処理を実行する。
図８（ａ）に示すように、本実施形態のローパス波形生成処理では、スペクトル解析処理により分離した周波数成分のうち、高周波（除去対象周波数）を除去し、残った低周波成分を逆フーリエ変換して、波形を生成する。ここでは、少なくとも第１振動数ｆｗ以上の高周波成分を除去するために、波形生成部２２は、壁杭１０の幅Ｗ１に応じて除去対象周波数を特定する。本実施形態では、波形生成部２２は、除去対象周波数として、第１振動数ｆｗ及び第２振動数ｆｌの間の周波数を、予め記憶したルール（例えば、特定の中間値のきりのよい周波数）で特定する。
The waveform generation unit 22 executes a low-pass waveform generation process that generates a waveform (low-pass waveform) obtained by extracting a low-frequency component included in the reflective property.
As shown in FIG. 8A, in the low-pass waveform generation process of the present embodiment, the high frequency (removal target frequency) is removed from the frequency components separated by the spectrum analysis process, and the remaining low frequency component is inverse Fourier transformed. Then, a waveform is generated. Here, in order to remove at least the high frequency component equal to or higher than the first frequency fw, the waveform generation unit 22 specifies the removal target frequency according to the width W1 of the wall pile 10. In the present embodiment, the waveform generation unit 22 is a rule that stores in advance the frequency between the first frequency fw and the second frequency fl as the frequency to be removed (for example, a frequency with a specific intermediate value). To identify.
図２の出力部２５は、ディスプレイなどの出力装置への出力を制御する。例えば、出力部２５は、スペクトル解析した結果（振幅−周波数グラフ）や生成したローパス波形をディスプレイに表示する。 The output unit 25 in FIG. 2 controls output to an output device such as a display. For example, the output unit 25 displays the result of spectrum analysis (amplitude-frequency graph) and the generated low-pass waveform on the display.
（試験方法）
図１に示す壁杭１０として、幅Ｗ１が約３ｍで、厚さＴ１が約１ｍ、長さＬ１が約７ｍの壁杭１０を想定する。
(Test method)
As the wall pile 10 shown in FIG. 1, a wall pile 10 having a width W1 of about 3 m, a thickness T1 of about 1 m, and a length L1 of about 7 m is assumed.
図３に示すように、本実施形態では、ハンマー１１で打撃する位置は、壁杭１０の端部から０．５ｍとする。また、加速度計１２の取り付け位置（応答評価点）は、打撃位置から１．５ｍとする。更に、打撃位置から０．５ｍの位置に、基準評価点として加速度計１２を取り付ける。 As shown in FIG. 3, in this embodiment, the position hit with the hammer 11 is 0.5 m from the end of the wall pile 10. The mounting position (response evaluation point) of the accelerometer 12 is 1.5 m from the striking position. Further, the accelerometer 12 is attached as a reference evaluation point at a position 0.5 m from the striking position.
作業者がハンマー１１で壁杭１０の杭頭部を打撃して、壁杭１０内に弾性波を発生させる。発生した弾性波は、壁杭１０内を伝播する。この場合、弾性波は、壁杭１０の軸方向（長さＬ１方向）に伝播し、壁杭１０と地盤との境界面（壁杭１０の下端面）で反射し、反射波が杭頭部に設置された加速度計１２に到達する。更に、弾性波は、壁杭１０の水平方向（幅Ｗ１方向）にも伝搬し、壁杭１０と地盤との境界面（壁杭１０の側面）で反射し、加速度計１２に到達する。この際に、壁杭１０にひび割れ等の境界部分があれば、このひび割れ部分で弾性波が反射する。 An operator hits the pile head of the wall pile 10 with the hammer 11 to generate an elastic wave in the wall pile 10. The generated elastic wave propagates through the wall pile 10. In this case, the elastic wave propagates in the axial direction (length L1 direction) of the wall pile 10 and is reflected at the boundary surface between the wall pile 10 and the ground (the lower end surface of the wall pile 10), and the reflected wave is the pile head. To the accelerometer 12 installed in Further, the elastic wave propagates in the horizontal direction (width W1 direction) of the wall pile 10, is reflected at the boundary surface between the wall pile 10 and the ground (side surface of the wall pile 10), and reaches the accelerometer 12. At this time, if the wall pile 10 has a boundary portion such as a crack, the elastic wave is reflected by the crack portion.
そして、加速度計１２は、壁杭１０と地盤との各境界面（壁杭１０の下端面や側面）で反射した弾性波により生じた振動（加速度）を計測する。この加速度計１２が測定した測定時間毎の加速度は、測定装置１５において反射性状として記憶される。 And the accelerometer 12 measures the vibration (acceleration) which arose by the elastic wave reflected in each boundary surface (the lower end surface and side surface of the wall pile 10) of the wall pile 10 and the ground. The acceleration for each measurement time measured by the accelerometer 12 is stored as a reflective property in the measuring device 15.
（評価処理）
次に、図４〜図１３を用いて、解析装置２０が実行する評価処理について説明する。
図５（ａ）に示すように、測定装置１５で記憶された反射波を取得した解析装置２０は、評価処理を実行する。
(Evaluation process)
Next, an evaluation process executed by the analysis device 20 will be described with reference to FIGS.
As illustrated in FIG. 5A, the analysis device 20 that has acquired the reflected wave stored in the measurement device 15 performs an evaluation process.
この評価処理において、まず、解析装置２０は、測定波形Ｗｆ（ｔ）の取得処理を実行する（ステップＳ１−１）。具体的には、解析装置２０は、測定装置１５から反射性状（測定波形Ｗｆ（ｔ））を取得する。 In this evaluation process, first, the analysis device 20 executes a measurement waveform Wf (t) acquisition process (step S1-1). Specifically, the analysis device 20 acquires the reflection property (measurement waveform Wf (t)) from the measurement device 15.
次に、解析装置２０は、スペクトル解析処理を実行する（ステップＳ１−２）。具体的には、解析装置２０の解析部２１が、取得した測定波形Ｗｆ（ｔ）をフーリエ変換し、周波数スペクトル（周波数毎の振幅）を算出する。 Next, the analysis apparatus 20 performs a spectrum analysis process (step S1-2). Specifically, the analysis unit 21 of the analysis device 20 performs a Fourier transform on the acquired measurement waveform Wf (t) to calculate a frequency spectrum (amplitude for each frequency).
次に、解析装置２０は、壁杭１０の長さＬ１及び幅Ｗ１に応じた振動数（ｆｌ，ｆｗ）の特定処理を実行する（ステップＳ１−３）。具体的には、解析装置２０の解析部２１は、壁杭１０の長さＬ１と、記憶している弾性波速度Ｖｐ及び算出式とを用いて、基準第２振動数を算出する。そして、解析部２１は、算出した基準第２振動数と許容範囲から第２振動数が出現する周波数帯を特定し、この周波数帯における最大振幅（ピーク点）の周波数を、長さＬ１に応じた第２振動数ｆｌとして特定する。
具体的には、壁杭１０の長さＬ１は７ｍである。このため、基準第２振動数は、算出式を用いて357（＝5000/7/2）Ｈｚであり、これに対して許容範囲を含む周波数帯（157〜557Ｈｚ）におけるピーク点における周波数を、第２振動数ｆｌとして特定する。
更に、解析部２１は、壁杭１０の幅Ｗ１と、弾性波速度Ｖｐ及び算出式とを用いて基準第１振動数を算出する。そして、解析部２１は、算出した基準第１振動数と許容範囲から第１振動数が出現する周波数帯を特定し、この周波数帯における最大ピーク値の周波数を、幅Ｗ１に応じた第１振動数ｆｗとして特定する。
本実施形態の壁杭１０の幅Ｗ１は３ｍであるため、基準第１振動数は、算出式を用いて1666（＝5000/3）Ｈｚと算出される。そして、これに対して許容範囲を含む周波数帯（約1466〜1866Ｈｚ）における最大ピークにおける周波数を、第１振動数ｆｗとして特定する。
Next, the analysis apparatus 20 performs the specific process of the frequency (fl, fw) according to the length L1 and the width W1 of the wall pile 10 (step S1-3). Specifically, the analysis unit 21 of the analysis device 20 calculates the reference second frequency by using the length L1 of the wall pile 10 and the stored elastic wave velocity Vp and the calculation formula. Then, the analysis unit 21 specifies the frequency band in which the second frequency appears from the calculated reference second frequency and the allowable range, and the frequency of the maximum amplitude (peak point) in this frequency band according to the length L1. The second frequency fl is specified.
Specifically, the length L1 of the wall pile 10 is 7 m. For this reason, the reference second frequency is 357 (= 5000/7/2) Hz using the calculation formula, and the frequency at the peak point in the frequency band (157 to 557 Hz) including the allowable range is expressed as follows. It is specified as the second frequency fl.
Furthermore, the analysis unit 21 calculates the reference first frequency using the width W1 of the wall pile 10, the elastic wave velocity Vp, and the calculation formula. Then, the analysis unit 21 specifies the frequency band in which the first frequency appears from the calculated reference first frequency and the allowable range, and sets the frequency of the maximum peak value in this frequency band to the first vibration corresponding to the width W1. It is specified as a number fw.
Since the width W1 of the wall pile 10 of this embodiment is 3 m, the reference first frequency is calculated as 1666 (= 5000/3) Hz using a calculation formula. On the other hand, the frequency at the maximum peak in the frequency band (about 1466 to 1866 Hz) including the allowable range is specified as the first frequency fw.
そして、解析装置２０は、卓越振動数に基づく健全性判定処理を実行する（ステップＳ１−４）。この卓越振動数に基づく健全性判定処理の詳細については、後述する。
次に、解析装置２０の波形生成部２２は、ローパス波形の生成処理を実行する（ステップＳ１−５）。ここで、波形生成部２２は、第１振動数ｆｗよりも低く第２振動数ｆｌを含まない1000Ｈｚ以上の高い周波数成分を、除去対象周波数として特定する。従って、波形生成部２２は、ステップＳ１−２において生成した振幅−周波数グラフにおいて、1000Ｈｚ以上の周波数を除いたスペクトルを逆フーリエ変換し、ローパス波形を生成する。
And the analysis apparatus 20 performs the soundness determination process based on the dominant frequency (step S1-4). Details of the soundness determination processing based on the dominant frequency will be described later.
Next, the waveform generation unit 22 of the analysis device 20 executes a low-pass waveform generation process (step S1-5). Here, the waveform generation unit 22 specifies a frequency component higher than 1000 Hz that is lower than the first frequency fw and does not include the second frequency fl as the removal target frequency. Therefore, the waveform generation unit 22 performs an inverse Fourier transform on the spectrum excluding the frequency of 1000 Hz or more in the amplitude-frequency graph generated in step S1-2 to generate a low-pass waveform.
そして、解析装置２０は、ローパス波形に基づく健全性判定を実行する（ステップＳ１−６）。このローパス波形に基づく健全性判定の詳細については、後述する。
そして、解析装置２０は、出力処理を実行する（ステップＳ１−７）。具体的には、解析装置２０の出力部２５は、健全性判定（Ｓ１−４，Ｓ１−６）における壁杭１０の健全性の判定結果を含む出力画面を生成して、ディスプレイに表示する。
And the analyzer 20 performs the soundness determination based on a low-pass waveform (step S1-6). Details of soundness determination based on this low-pass waveform will be described later.
And the analyzer 20 performs an output process (step S1-7). Specifically, the output unit 25 of the analysis device 20 generates an output screen including the determination result of the soundness of the wall pile 10 in the soundness determination (S1-4, S1-6) and displays it on the display.
図７に示すように、出力部２５は、この出力画面に、第１振動数ｆｗ、第２振動数ｆｌを示したスペクトル解析の振幅−周波数グラフを含める。
更に、図９に示すように、出力部２５は、出力画面にローパス波形を含める。そして、作業者は、出力画面を参考にして、壁杭１０の健全性を確認する。
As shown in FIG. 7, the output unit 25 includes an amplitude-frequency graph of spectrum analysis indicating the first frequency fw and the second frequency fl on the output screen.
Furthermore, as illustrated in FIG. 9, the output unit 25 includes a low-pass waveform in the output screen. And an operator checks the soundness of the wall pile 10 with reference to an output screen.
＜卓越振動数に基づく健全性判定処理＞
次に、図５（ｃ）を用いて、卓越振動数に基づく健全性判定処理の詳細について説明する。
<Soundness judgment processing based on prevailing frequency>
Next, details of the soundness determination process based on the dominant frequency will be described with reference to FIG.
ここで、解析装置２０の解析部２１は、特定した第１振動数ｆｗよりも低い周波数で、第２振動数ｆｌ以外の卓越振動数（ｆｃ）があるかを判定する（ステップＳ２−１）。具体的には、解析部２１は、第２振動数ｆｌから第１振動数ｆｗの間にある各ピークを特定する。そして、解析部２１は、各ピークの第１ボトム点を特定し、第１ボトム点に基づいてバンド幅及びピーク高さを特定する。解析部２１は、特定したピーク高さをバンド幅で割った指標値が判定指標値Ｈｓ以上で、かつピーク高さが判定振幅値Ａｓ以上の場合には、このピーク点の周波数を卓越振動数ｆｃとして特定する。 Here, the analysis unit 21 of the analysis device 20 determines whether there is a dominant frequency (fc) other than the second frequency fl at a frequency lower than the identified first frequency fw (step S2-1). . Specifically, the analysis unit 21 specifies each peak between the second frequency fl and the first frequency fw. And the analysis part 21 specifies the 1st bottom point of each peak, and specifies a bandwidth and peak height based on a 1st bottom point. When the index value obtained by dividing the specified peak height by the bandwidth is equal to or greater than the determination index value Hs and the peak height is equal to or greater than the determination amplitude value As, the analysis unit 21 determines the frequency of the peak point as the dominant frequency. It is specified as fc.
ピーク高さをバンド幅で割った指標値が判定指標値Ｈｓより小さく、またピーク高さが判定振幅値Ａｓより小さい場合には、解析部２１は、そのピーク点の周波数は、卓越振動数でないと判定する。そして、第２振動数ｆｌ〜第１振動数ｆｗの範囲に、特定できる卓越振動数が１つもないと判定した場合（ステップＳ２−１において「ＮＯ」の場合）には、解析部２１は、壁杭１０は健全性が高いと判断する（ステップＳ２−２）。
一方、１つ以上の卓越振動数ｆｃを特定したと判定した場合（ステップＳ２−１において「ＹＥＳ」の場合）には、解析部２１は、壁杭１０は健全性が低いと判断する（ステップＳ２−３）。
When the index value obtained by dividing the peak height by the bandwidth is smaller than the determination index value Hs and the peak height is smaller than the determination amplitude value As, the analysis unit 21 has a frequency at the peak point that is not the dominant frequency. Is determined. If it is determined that there is no dominant frequency that can be specified in the range of the second frequency fl to the first frequency fw (in the case of “NO” in step S2-1), the analysis unit 21 The wall pile 10 is judged to have high soundness (step S2-2).
On the other hand, when it is determined that one or more dominant frequencies fc have been specified (in the case of “YES” in step S2-1), the analysis unit 21 determines that the wall pile 10 has low soundness (step) S2-3).
＜スペクトル解析処理の具体例＞
図４には、３次元有限要素法の解析モデルを使用したシミュレーションによって取得した反射性状（測定波形Ｗｆ（ｔ））を示す。図４（ａ）は、ひび割れのない健全な壁杭１０における反射性状、図４（ｂ）は、上端面から１ｍの位置にひび割れがある壁杭１０における反射性状、図４（ｃ）は、上端面から３ｍの位置にひび割れがある壁杭１０における反射性状である。
また、図７は、図４の反射性状を、フーリエ変換し、横軸を周波数、縦軸を振幅としたスペクトル解析のグラフを示している。図７（ａ）は、図４（ａ）に示す測定波形Ｗｆ（ｔ）をフーリエ変換した、ひび割れのない健全な壁杭のグラフである。図７（ｂ）及び図７（ｃ）は、図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示す測定波形Ｗｆ（ｔ）を、それぞれフーリエ変換したグラフである。図４（ｂ）及び図４（ｃ）は、上端面から１ｍ及び３ｍのそれぞれの位置に、ひび割れを設けた壁杭のスペクトル解析のグラフである。
<Specific examples of spectrum analysis processing>
FIG. 4 shows the reflection property (measured waveform Wf (t)) obtained by simulation using an analysis model of the three-dimensional finite element method. FIG. 4 (a) is a reflective property in a sound wall pile 10 without cracks, FIG. 4 (b) is a reflective property in a wall pile 10 having cracks at a position 1 m from the upper end surface, and FIG. It is the reflective property in the wall pile 10 which has a crack in the position of 3 m from an upper end surface.
FIG. 7 shows a graph of spectrum analysis in which the reflection property of FIG. 4 is Fourier-transformed, with the horizontal axis representing frequency and the vertical axis representing amplitude. FIG. 7A is a graph of a sound wall pile without cracks obtained by Fourier transform of the measured waveform Wf (t) shown in FIG. FIGS. 7B and 7C are graphs obtained by Fourier transforming the measured waveforms Wf (t) shown in FIGS. 4B and 4C, respectively. FIG. 4B and FIG. 4C are graphs of spectrum analysis of wall piles provided with cracks at positions 1 m and 3 m from the upper end surface.
図７（ａ）に示すように、第２振動数ｆｌ〜第１振動数ｆｗにおけるピーク点のうち、ピーク高さをバンド幅で除算した指標値が判定指標値Ｈｓ以上で、かつピーク高さが判定振幅値Ａｓ以上となるピーク点は、存在していない。このため、このスペクトル解析の測定波形Ｗｆ（ｔ）を測定した壁杭は、健全性が高いと評価することができる。 As shown in FIG. 7A, among the peak points at the second frequency fl to the first frequency fw, the index value obtained by dividing the peak height by the bandwidth is not less than the determination index value Hs and the peak height. There is no peak point where is equal to or greater than the determination amplitude value As. For this reason, the wall pile which measured the measurement waveform Wf (t) of this spectrum analysis can be evaluated as having high soundness.
図７（ｂ）に示すように、第２振動数ｆｌ〜第１振動数ｆｗにおけるピーク点のうち、ピーク高さをバンド幅で除算した指標値が判定指標値Ｈｓ以上で、かつピーク高さが判定振幅値Ａｓ以上となるピーク点は、１つある。このため、このピーク点の周波数を卓越振動数ｆｃとして特定する。また、図７（ｃ）においては、第２振動数ｆｌ〜第１振動数ｆｗにおけるピーク点のうち、ピーク高さをバンド幅で割った指標値が判定指標値Ｈｓ以上で、かつピーク高さが判定振幅値Ａｓ以上となるピーク点は、２つある。
従って、図７（ｂ）及び図７（ｃ）のスペクトル解析の測定波形Ｗｆ（ｔ）を測定した壁杭は、第２振動数ｆｌから第１振動数ｆｗまでの間において卓越振動数ｆｃが存在し、この健全性が低いと評価することができる。
壁杭１０にひび割れがある場合には、このひび割れ部分で弾性波が反射するため、第２振動数ｆｌより高く第１振動数ｆｗより低い周波数が大きくなり、卓越振動数ｆｃとして出現すると考えられる。このため、図７（ｂ）及び図７（ｃ）に示すスペクトル解析の測定波形Ｗｆ（ｔ）を測定した壁杭１０は、ひび割れ等の可能性があるため、健全性が低いと判定することができる。
As shown in FIG. 7B, among the peak points at the second frequency fl to the first frequency fw, the index value obtained by dividing the peak height by the bandwidth is not less than the determination index value Hs and the peak height. There is one peak point where is equal to or greater than the determination amplitude value As. For this reason, the frequency of this peak point is specified as the dominant frequency fc. In FIG. 7C, among the peak points at the second frequency fl to the first frequency fw, the index value obtained by dividing the peak height by the bandwidth is not less than the determination index value Hs and the peak height. There are two peak points at which becomes equal to or greater than the determination amplitude value As.
Therefore, the wall pile from which the measurement waveform Wf (t) of the spectrum analysis of FIGS. 7B and 7C is measured has a dominant frequency fc between the second frequency fl and the first frequency fw. It exists, and it can be evaluated that this soundness is low.
If there is a crack in the wall pile 10, the elastic wave is reflected at the cracked portion, so that the frequency higher than the second frequency fl and lower than the first frequency fw becomes larger and appears as the dominant frequency fc. . For this reason, since the wall pile 10 which measured the measurement waveform Wf (t) of the spectrum analysis shown in FIG.7 (b) and FIG.7 (c) has a possibility of a crack etc., it determines with soundness being low. Can do.
＜ローパス波形に基づく健全性判定処理＞
次に、図８（ｂ）を用いて、ローパス波形に基づく健全性判定処理の詳細について説明する。
<Soundness judgment processing based on low-pass waveform>
Next, details of the soundness determination process based on the low-pass waveform will be described with reference to FIG.
図８（ｂ）に示すように、解析装置２０の解析部２１は、ローパス波形において、杭先端の反射の形状が明確であるか否かの判定処理を実行する（ステップＳ３−１）。具体的には、まず、解析部２１は、壁杭１０の長さＬ１と弾性波速度Ｖｐとから、杭先端における反射検出時刻を特定する。そして、解析部２１は、特定した反射検出時刻における第１ピーク値の基準化速度がマイナス値であり、杭先端の反射波形が打撃波形と同じ下向きであるか否かを判定する。ここで、解析部２１は、反射検出時刻のピーク値（基準化速度）が、打撃波形と同じ下向き（マイナス値）であると判定した場合には、杭先端の反射の形状が明確と判定する。 As shown in FIG.8 (b), the analysis part 21 of the analysis apparatus 20 performs the determination process whether the shape of reflection of a pile tip is clear in a low-pass waveform (step S3-1). Specifically, first, the analysis unit 21 specifies the reflection detection time at the pile tip from the length L1 of the wall pile 10 and the elastic wave velocity Vp. And the analysis part 21 determines whether the normalization speed | velocity | rate of the 1st peak value in the specified reflection detection time is a negative value, and the reflected waveform of a pile tip is the same downward direction as a batting waveform. Here, when the analysis unit 21 determines that the peak value (standardization speed) of the reflection detection time is the same downward (negative value) as the hitting waveform, the reflection shape of the pile tip is determined to be clear. .
ここで、杭先端の反射の形状が明確であると判定した場合（ステップＳ３−１において「ＹＥＳ」の場合）には、解析部２１は、この壁杭１０は健全性が高いと判定する（ステップＳ３−２）。 Here, when it determines with the shape of reflection of a pile tip being clear (in the case of "YES" in step S3-1), the analysis part 21 determines with this wall pile 10 having high soundness ( Step S3-2).
一方、杭先端の反射の形状が明確ではないと判定した場合（ステップＳ３−１において「ＮＯ」の場合）には、解析部２１は、この壁杭１０は健全性が低いと判定する（ステップＳ３−３）。 On the other hand, when it determines with the shape of reflection of a pile tip not being clear (in the case of "NO" in step S3-1), the analysis part 21 determines with this wall pile 10 having low soundness (step) S3-3).
＜ローパス波形の具体例＞
図９には、生成したローパス波形を示す。図９（ａ）〜（ｃ）のそれぞれに示す波形は、それぞれ図７（ａ）〜（ｃ）のスペクトル波形において1000Ｈｚ以上の周波数を取り除き、逆フーリエ変換して生成したローパス波形である。
<Specific example of low-pass waveform>
FIG. 9 shows the generated low-pass waveform. The waveforms shown in FIGS. 9A to 9C are low-pass waveforms generated by removing the frequency of 1000 Hz or higher from the spectrum waveforms of FIGS. 7A to 7C and performing inverse Fourier transform.
図９（ａ）に示すように、ひび割れのない壁杭についてのローパス波形では、反射検出時刻（約0.004秒）おける波形部分が、打撃波形と同じ下向き（マイナス値）形状であるため、杭先端の反射が明確である。このため、この波形の元となった測定波形Ｗｆ（ｔ）を測定した壁杭１０は、ひび割れがなく健全性が高いと判定することができる。 As shown in Fig. 9 (a), in the low-pass waveform for the wall pile without cracks, the waveform part at the reflection detection time (about 0.004 seconds) has the same downward (minus value) shape as the impact waveform, so the tip of the pile The reflection of is clear. For this reason, the wall pile 10 which measured the measurement waveform Wf (t) which became the origin of this waveform can determine with there being no crack and high soundness.
また、図９（ｂ）及び図９（ｃ）に示すひび割れがある壁杭についてのローパス波形において、杭先端の反射検出時刻（約0.004秒）における波形部分が、打撃波形と異なる上向き（プラス値）の形状であるため、杭先端の反射が明確でない。このため、この波形の元となった測定波形Ｗｆ（ｔ）を測定した壁杭１０は、ひび割れ等があり、健全性が低いと判定することができる。 Moreover, in the low-pass waveform for the wall pile with a crack shown in FIG. 9B and FIG. 9C, the waveform portion at the reflection detection time (about 0.004 seconds) of the pile tip is upward (plus value) different from the hit waveform. ), The pile tip reflection is not clear. For this reason, the wall pile 10 which measured the measurement waveform Wf (t) which became the origin of this waveform has a crack etc., and can determine with soundness being low.
図１０には、除去対象周波数を高く設定したローパス波形を示す。図１０（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ図７（ａ）〜（ｃ）におけるスペクトル解析のうち、第１振動数ｆｗより高い2000Ｈｚ以上の周波数を取り除いた周波数の振幅を逆フーリエ変換して生成した波形である。この場合、ひび割れのない健全な壁杭１０の測定波形Ｗｆ（ｔ）に基づく図１０（ａ）に示すローパス波形も、ひび割れのある壁杭１０の測定波形Ｗｆ（ｔ）に基づく図１０（ｂ）〜（ｃ）に示すローパス波形も、第１振動数ｆｗが残存し、ひび割れ等による反射と混在し、壁杭１０の健全の判定は難しい。 FIG. 10 shows a low-pass waveform in which the removal target frequency is set high. FIGS. 10A to 10C are obtained by performing inverse Fourier transform on the amplitudes of frequencies obtained by removing frequencies higher than 2000 Hz higher than the first frequency fw in the spectrum analysis in FIGS. 7A to 7C, respectively. It is the generated waveform. In this case, the low-pass waveform shown in FIG. 10A based on the measured waveform Wf (t) of the sound wall pile 10 without cracks is also the same as that shown in FIG. 10B based on the measured waveform Wf (t) of the cracked wall pile 10. ) To (c), the first frequency fw remains and is mixed with reflection due to cracks or the like, and it is difficult to determine the soundness of the wall pile 10.
＜幅を変更した壁杭についてのスペクトル解析とローパス波形＞
図１１〜図１３には、幅を４ｍとした壁杭を、３次元有限要素法の解析モデルを使用したシミュレーションによって取得した測定波形Ｗｆ（ｔ）、これに基づくスペクトル解析及びローパス波形を示している。この場合の壁杭の長さＬ１と厚さＴ１は、上述した壁杭１０と同じく、それぞれ７ｍと１ｍである。
<Spectral analysis and low-pass waveform of wall pile with changed width>
FIGS. 11 to 13 show a measured waveform Wf (t) obtained by a simulation using a three-dimensional finite element method analysis model, a spectrum analysis and a low-pass waveform based on a wall pile with a width of 4 m. Yes. The length L1 and thickness T1 of the wall pile in this case are 7 m and 1 m, respectively, as with the wall pile 10 described above.
図１１（ａ）は、ひび割れのない健全な壁杭について取得した反射性状（測定波形Ｗｆ（ｔ））である。図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）は、上端面から１ｍ及び３ｍのそれぞれの位置に、ひび割れを設けた壁杭について取得した反射性状である。
図１２（ａ）〜図１２（ｃ）は、図１１（ａ）〜図１１（ｃ）の反射性状をフーリエ変換したスペクトル解析のグラフである。このため、第１振動数ｆｗは、基準第１振動数（1250（＝5000/4）Ｈｚ）に基づいて特定される周波数帯（約1050〜1450Ｈｚ）における最大振幅の周波数である。また、第２振動数ｆｌは、壁杭１０の長さＬ１は７ｍであるので、第２振動数ｆｌは、周波数帯（157〜557Ｈｚ）における最大振幅の周波数を、第２振動数ｆｌとして特定する。
図１２（ａ）においては、第２振動数ｆｌ〜第１振動数ｆｗにおいては、卓越振動数ｆｃが存在していない。このため、このスペクトル解析の測定波形Ｗｆ（ｔ）を測定した壁杭は、健全性が高いと評価することができる。
Fig.11 (a) is the reflective property (measurement waveform Wf (t)) acquired about the healthy wall pile without a crack. FIG.11 (b) and FIG.11 (c) are the reflective properties acquired about the wall pile which provided the crack in each position of 1 m and 3 m from an upper end surface.
12 (a) to 12 (c) are graphs of spectrum analysis obtained by Fourier transforming the reflective properties of FIGS. 11 (a) to 11 (c). For this reason, the first frequency fw is a frequency having the maximum amplitude in a frequency band (about 1050 to 1450 Hz) specified based on the reference first frequency (1250 (= 5000/4) Hz). Moreover, since the length L1 of the wall pile 10 is 7 m, the second frequency fl specifies the frequency of the maximum amplitude in the frequency band (157 to 557 Hz) as the second frequency fl. To do.
In FIG. 12A, the dominant frequency fc does not exist in the second frequency fl to the first frequency fw. For this reason, the wall pile which measured the measurement waveform Wf (t) of this spectrum analysis can be evaluated as having high soundness.
また、図１２（ｂ）においては、第２振動数ｆｌ〜第１振動数ｆｗにおいては、１つの卓越振動数ｆｃが存在し、このスペクトル解析の測定波形Ｗｆ（ｔ）を測定した壁杭は、健全性が低いと評価することができる。 In FIG. 12B, in the second frequency fl to the first frequency fw, there is one dominant frequency fc, and the wall pile for which the measurement waveform Wf (t) of this spectrum analysis is measured is It can be evaluated that the soundness is low.
また、図１２（ｃ）においては、第２振動数ｆｌ〜第１振動数ｆｗにおいては、１つの卓越振動数ｆｃが存在し、このスペクトル解析の測定波形Ｗｆ（ｔ）を測定した壁杭は、健全性が低いと評価することができる。 In FIG. 12 (c), there is one dominant frequency fc in the second frequency fl to the first frequency fw, and the wall pile in which the measurement waveform Wf (t) of this spectrum analysis is measured is It can be evaluated that the soundness is low.
図１３には、幅を４ｍとした壁杭の測定波形Ｗｆ（ｔ）から生成したローパス波形を示す。具体的には、図１３（ａ）〜（ｃ）のそれぞれに示す波形は、それぞれ図１２（ａ）〜（ｃ）のスペクトル解析において1000Ｈｚ以上の周波数を取り除き、逆フーリエ変換して生成したローパス波形である。 FIG. 13 shows a low-pass waveform generated from a measured waveform Wf (t) of a wall pile having a width of 4 m. Specifically, the waveforms shown in FIGS. 13 (a) to 13 (c) are low-pass generated by performing inverse Fourier transform after removing frequencies of 1000 Hz or more in the spectrum analysis of FIGS. 12 (a) to 12 (c), respectively. It is a waveform.
図１３（ａ）に示すローパス波形では、反射検出時刻（約0.004秒）おける波形部分が、打撃波形と同じ下向き（マイナス値）形状であるため、杭先端の反射が明確である。このため、この波形の元となった測定波形Ｗｆ（ｔ）を測定した壁杭は、ひび割れがなく健全性が高いと判定することができる。 In the low-pass waveform shown in FIG. 13A, the waveform portion at the reflection detection time (about 0.004 seconds) has the same downward (minus value) shape as the hitting waveform, so the reflection at the tip of the pile is clear. For this reason, the wall pile which measured the measurement waveform Wf (t) which became the origin of this waveform can determine with there being no crack and high soundness.
また、図１３（ｂ）及び図１３（ｃ）に示すひび割れがある壁杭についてのローパス波形において、杭先端の反射検出時刻（約0.004秒）における部分は、打撃波形と同じ向きの山形であると言い難く、杭先端の反射が明確でない。このため、この波形の元となった測定波形Ｗｆ（ｔ）を測定した壁杭は、ひび割れ等があり、健全性が低いと判定することができる。 Moreover, in the low pass waveform about the wall pile with a crack shown in FIG.13 (b) and FIG.13 (c), the part in the reflection detection time (about 0.004 second) of a pile tip is a mountain shape of the same direction as a hit | damage waveform. It is difficult to say, and the reflection at the tip of the pile is not clear. For this reason, the wall pile which measured the measurement waveform Wf (t) which became the origin of this waveform has a crack etc., and can determine with soundness being low.
本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態では、スペクトル解析において、壁杭１０の幅Ｗ１に基づく第１振動数ｆｗより低い周波数で、壁杭１０の長さＬ１に基づく第２振動数ｆｌ以外の卓越振動数の有無を検出して、壁杭１０の健全性を判定する。これにより、壁杭１０の杭頭部を打撃して発生させた弾性波の反射性状（波形）を用いて、効率的に、壁杭１０の健全性を判定することができる。
According to this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) In this embodiment, in the spectrum analysis, the frequency of the dominant frequency other than the second frequency fl based on the length L1 of the wall pile 10 is lower than the first frequency fw based on the width W1 of the wall pile 10. The presence or absence is detected and the soundness of the wall pile 10 is determined. Thereby, the soundness of the wall pile 10 can be determined efficiently using the reflective property (waveform) of the elastic wave generated by hitting the pile head of the wall pile 10.
（２）本実施形態では、ローパスフィルタにより、少なくとも第１振動数ｆｗ以上の周波数を除去して生成したローパス波形において、杭先端の反射の形状が明確か否かによって、壁杭１０の健全性を判定する。これにより、壁杭１０の杭頭部を打撃して発生させた弾性波の反射性状（波形）を用いて、壁杭１０の健全性を効率的に判定することができる。 (2) In the present embodiment, the soundness of the wall pile 10 depends on whether or not the shape of reflection at the tip of the pile is clear in the low-pass waveform generated by removing the frequency of at least the first frequency fw by the low-pass filter. Determine. Thereby, the soundness of the wall pile 10 can be determined efficiently using the reflective property (waveform) of the elastic wave generated by hitting the pile head of the wall pile 10.
（３）本実施形態では、ローパス波形において、壁杭１０の弾性波速度Ｖｐを用いて、壁杭１０の先端からの反射による波形の先端検出時刻を特定し、この先端検出時刻における波形が、打撃波形と同じ下向き形状の場合に、壁杭１０は健全であると判定する。これにより、生成したローパス波形を用いて、壁杭１０の健全性を判定することができる。 (3) In the present embodiment, in the low-pass waveform, the elastic wave velocity Vp of the wall pile 10 is used to identify the tip detection time of the waveform due to reflection from the tip of the wall pile 10, and the waveform at this tip detection time is In the case of the same downward shape as the hit waveform, the wall pile 10 is determined to be healthy. Thereby, the soundness of the wall pile 10 can be determined using the generated low-pass waveform.
（４）本実施形態では、スペクトル解析処理（ステップＳ１−２）では、フーリエ変換を用いる。更に、ローパス波形の生成処理（ステップＳ１−５）では、逆フーリエ変換を用いる。これにより、測定波形Ｗｆ（ｔ）から、壁杭１０の幅Ｗ１に基づく高周波成分を除いたローパス波形を生成することができる。そして、従来の丸杭における健全性判定に用いる同様な波形を用いて、壁杭１０の健全性を判定することができる。
（５）本実施形態では、第１振動数ｆｗ（第２振動数ｆｌ）を、弾性波速度Ｖｐを用いて算出した基準第１振動数（基準第２振動数）と許容範囲から、第１振動数（第２振動数）の周波数帯を特定し、この周波数帯における最大振幅（ピーク点）の周波数として特定する。これにより、反射が複雑になる壁杭において、誤差を考慮して、第１振動数ｆｗ（第２振動数ｆｌ）を特定することができる。
(4) In the present embodiment, Fourier transform is used in the spectrum analysis process (step S1-2). Further, in the low-pass waveform generation process (step S1-5), inverse Fourier transform is used. Thereby, the low-pass waveform which remove | excluded the high frequency component based on the width W1 of the wall pile 10 from the measurement waveform Wf (t) is generable. And the soundness of the wall pile 10 can be determined using the same waveform used for the soundness determination in the conventional round pile.
(5) In the present embodiment, the first frequency fw (second frequency fl) is calculated from the reference first frequency (reference second frequency) calculated using the elastic wave velocity Vp and the allowable range. The frequency band of the frequency (second frequency) is specified and specified as the frequency of the maximum amplitude (peak point) in this frequency band. Thereby, in a wall pile where reflection becomes complicated, an error can be considered and the 1st frequency fw (2nd frequency fl) can be specified.
上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では、解析装置２０が、評価処理において健全性判定処理（ステップＳ１−４，Ｓ１−６）を実行した。これに代えて、解析装置２０が、これらの判定処理を省略して、スペクトル解析による振幅−周波数グラフや、ローパス波形を出力画面に表示して、これらを閲覧した管理者（人）が、壁杭１０の健全性を判定してもよい。
The above embodiment can be implemented with the following modifications. The above embodiment and the following modification examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
-In above-mentioned embodiment, the analysis apparatus 20 performed the soundness determination process (step S1-4, S1-6) in the evaluation process. Instead, the analysis device 20 omits these determination processes, displays an amplitude-frequency graph by spectrum analysis and a low-pass waveform on the output screen, and an administrator (person) who has viewed them displays a wall. The soundness of the pile 10 may be determined.
・上記実施形態では、1000Ｈｚ以上の高周波成分を除去対象周波数として除去したローパス波形を生成した。この除去対称周波数は、管理者の指示に応じて、適宜、設定してもよい。例えば、スペクトル解析処理において、出力画面に振幅−周波数グラフを表示し、この画面において、管理者によって指定された除去対称周波数と、ローパス波形生成処理の実行指示を取得した場合、解析装置が、ローパス波形を生成し、このローパス波形を出力部２５に出力する。これにより、判定対象の壁杭１０の状況に応じて、判定し易いローパス波形を生成することができる。 In the above embodiment, a low-pass waveform is generated by removing a high frequency component of 1000 Hz or more as a removal target frequency. This removal symmetric frequency may be appropriately set according to an instruction from the administrator. For example, in the spectrum analysis process, when the amplitude-frequency graph is displayed on the output screen, and the removal symmetrical frequency designated by the administrator and the execution instruction of the low-pass waveform generation process are acquired on this screen, the analysis device A waveform is generated, and this low-pass waveform is output to the output unit 25. Thereby, the low-pass waveform which is easy to determine can be generated according to the situation of the wall pile 10 to be determined.
・上記実施形態においては、ローパス波形に基づく健全性判定処理（ステップＳ１−６）は、杭先端の反射の形状が明確か否かにより、壁杭の健全性を判定した。生成したローパス波形に基づく健全性判定は、杭先端の反射の形状が明確か否かによって判定する場合に限られず、従来の丸杭におけるＩＴ試験の判定方法を用いてもよい。例えば、特許文献１に示す判定方法を、生成したローパス波形に適用して、壁杭の健全性を判定してもよい。具体的には、ローパス波形における杭頭部、ひび割れ部、壁杭の先端部に対応する基準化速度値ａ，ｂ，ｃを特定し、振幅比ｂ／ａ，ｂ／ｃを算出する。そして、杭頭部からひび割れ部までの距離Ｌｂと杭頭部ら先端部までの距離Ｌｃとを算出し、振幅比ｂ／ａ，ｂ／ｃを用いて、振幅比Ｂ／Ａ（＝（ｂ／ａ）×（Ｌｂ／Ｌｃ））及び振幅比Ｂ／Ｃ（＝（ｂ／ｃ）×（Ｌｂ／Ｌｃ））を算出する。更に、この振幅比Ｂ／Ａと振幅比Ｂ／Ｃを、健全性評価マップにプロットする。このマップは、横軸が振幅比Ｂ／Ａで、縦軸が振幅比Ｂ／Ｃのマップである。プロットした位置が、マップの健全領域内であれば健全であると判定する。 -In the said embodiment, the soundness determination process (step S1-6) based on a low-pass waveform determined the soundness of the wall pile by whether the shape of reflection of a pile tip is clear. The soundness determination based on the generated low-pass waveform is not limited to determining whether the shape of the reflection at the tip of the pile is clear, and a conventional IT test determination method for a round pile may be used. For example, the soundness of the wall pile may be determined by applying the determination method shown in Patent Document 1 to the generated low-pass waveform. Specifically, the normalized speed values a, b, and c corresponding to the pile head, the cracked portion, and the tip of the wall pile in the low-pass waveform are specified, and the amplitude ratios b / a and b / c are calculated. And the distance Lb from a pile head to a crack part and the distance Lc from a pile head to a front-end | tip part are calculated, and amplitude ratio B / A (= (b / A) × (Lb / Lc)) and amplitude ratio B / C (= (b / c) × (Lb / Lc)). Further, the amplitude ratio B / A and the amplitude ratio B / C are plotted on the soundness evaluation map. In this map, the horizontal axis is the amplitude ratio B / A and the vertical axis is the amplitude ratio B / C. If the plotted position is within the healthy area of the map, it is determined that the sound is healthy.
・上記実施形態においては、ローパス波形を生成する測定波形Ｗｆ（ｔ）の横軸として、時間（ｓｅｃ）を用いた。ローパス波形を生成する測定波形Ｗｆ（ｔ）の横軸は、時間に限定されず、深さ（杭頭部からの距離）であってもよい。
また、上記実施形態においては、測定波形Ｗｆ（ｔ）の縦軸の基準化速度として、応答評価点における加速度を、基準評価点における加速度で除算した値を用いた。基準化速度の算出方法は、これに限定されず、例えば、応答評価点における加速度を、ハンマーの打撃地点における加速度で除算した値を用いてもよい。
In the above embodiment, time (sec) is used as the horizontal axis of the measurement waveform Wf (t) that generates the low-pass waveform. The horizontal axis of the measurement waveform Wf (t) that generates the low-pass waveform is not limited to time, and may be depth (distance from the pile head).
In the above embodiment, the value obtained by dividing the acceleration at the response evaluation point by the acceleration at the reference evaluation point is used as the standardized speed of the measurement waveform Wf (t) on the vertical axis. The method for calculating the standardized speed is not limited to this. For example, a value obtained by dividing the acceleration at the response evaluation point by the acceleration at the hammer hitting point may be used.
・上記実施形態においては、スペクトル解析において卓越振動数ｆｃを、第２振動数から第１振動数ｆｗまでの間におけるピーク点のうち、ピーク高さをバンド幅で除算した指標値が判定指標値Ｈｓ以上で、ピーク高さが判定振幅値Ａｓ以上となるピーク点の周波数として特定した。卓越振動数は、この特定方法に限らず、卓越振動数ｆｃを、第２振動数ｆｌの振幅及び第１振動数ｆｗの振幅より大きい周波数として特定してもよい。
また、下記の方法により特定してもよい。
図１４に示すように、ピーク値ａｒに対して、第１判定振幅値ａ１（例えばａ１＝０．５×ａｒ）、第２判定振幅値ａ２（例えばａ２＝０．７×ａｒ）を定める。そして、ピークを含む曲線（ピーク曲線）において、第１判定振幅値ａ１以上のピークが単一であり、第２判定振幅値ａ２におけるバンド幅ＢＷ２が幅基準値Ｂｓよりも小さい場合には、ピーク曲線のピークにおける周波数を卓越振動数ｆｃと判定する。このような卓越振動数ｆｃを含むピーク曲線においては、下記式（１）が成立する。
（（Ｐ１２＋Ｐ２２）／Ｐ１２×Ｐ２２）×ｆｃ＝２−４ｈ２ …（１）
ここで、振動数Ｐ１，Ｐ２は、第２判定振幅値ａ２における振動数、ｈは減衰定数である。なお、減衰定数ｈを０．１以下と設定する。
In the above embodiment, the index value obtained by dividing the peak height by the bandwidth among the peak points between the second frequency and the first frequency fw in the spectral analysis is the determination index value. It was specified as the frequency at the peak point where the peak height is equal to or higher than Hs and the peak height is equal to or higher than the determination amplitude value As. The dominant frequency is not limited to this specifying method, and the dominant frequency fc may be specified as a frequency larger than the amplitude of the second frequency fl and the amplitude of the first frequency fw.
Moreover, you may specify by the following method.
As shown in FIG. 14, a first determination amplitude value a1 (for example, a1 = 0.5 × ar) and a second determination amplitude value a2 (for example, a2 = 0.7 × ar) are determined for the peak value ar. In a curve including a peak (peak curve), if the peak that is equal to or greater than the first determination amplitude value a1 is single and the bandwidth BW2 in the second determination amplitude value a2 is smaller than the width reference value Bs, the peak The frequency at the peak of the curve is determined as the dominant frequency fc. In a peak curve including such a dominant frequency fc, the following formula (1) is established.
((P1 2 + P2 2 ) / P1 2 × P2 2 ) × fc = 2-4h 2 (1)
Here, the frequencies P1 and P2 are the frequencies at the second determination amplitude value a2, and h is a damping constant. The attenuation constant h is set to 0.1 or less.
・上記実施形態においては、ハンマー１１によって打撃して壁杭１０に弾性波を発生させた。壁杭１０に弾性波を発生させる方法を、ハンマー１１による打撃に限らず、例えば、鉄球を落下させて壁杭１０を打撃し、壁杭１０に弾性波を発生させてもよい。 In the above-described embodiment, the hammer 11 is struck to generate an elastic wave in the wall pile 10. The method of generating the elastic wave in the wall pile 10 is not limited to the hitting by the hammer 11, and for example, the wall pile 10 may be hit by dropping an iron ball to generate the elastic wave in the wall pile 10.
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
（α）壁杭の杭頭部を打撃して発生させた弾性波の反射性状を、前記杭頭部で測定し、
前記反射性状について、前記壁杭の水平方向の長さに基づく第１振動数以上の周波数を少なくとも除去した波形を生成し、この波形における、前記壁杭の先端の反射波形が出現する時刻における形状に基づいて、前記壁杭の健全性を評価することを特徴とする杭の健全性評価方法。
従って、この（α）に記載の発明によれば、従来の丸杭による健全性判定と同様にして健全性を判定することができる。
Next, technical ideas that can be grasped from the above-described embodiment and other examples will be described below together with their effects.
(Α) The reflection property of the elastic wave generated by hitting the pile head of the wall pile is measured by the pile head,
About the said reflective property, the waveform in which the frequency more than the 1st frequency based on the length of the horizontal direction of the said wall pile is removed is produced | generated, The shape in the time in which the reflected waveform of the front-end | tip of the said wall pile appears in this waveform Based on this, the soundness evaluation method of the pile characterized by evaluating the soundness of the said wall pile.
Therefore, according to the invention described in (α), the soundness can be determined in the same manner as the soundness determination by the conventional round pile.
（β）前記壁杭の弾性波速度を用いて、前記壁杭の先端の前記反射波形が出現する時刻における波形が、前記打撃による打撃波形と同じ向きの山形形状であると判定された場合には、前記壁杭の健全性が高いと判定することを特徴とする請求項２又は前記（α）に記載の杭の健全性評価方法。
従って、この（α）に記載の発明によれば、壁杭の先端の反射波形を特定することができる。
(Β) When it is determined using the elastic wave velocity of the wall pile that the waveform at the time when the reflected waveform at the tip of the wall pile appears is a chevron shape in the same direction as the blow waveform by the blow It determines with the soundness of the said wall pile being high, The soundness evaluation method of the pile of Claim 2 or said ((alpha)) characterized by the above-mentioned.
Therefore, according to the invention described in (α), the reflected waveform at the tip of the wall pile can be specified.
（γ）前記卓越振動数は、第２振動数から第１振動数までの間におけるピーク点を特定し、特定したピーク点のピーク高さをバンド幅で割った指標値が判定指標値以上で、ピーク高さが判定振幅値以上となるピーク点の周波数であることを特徴とする請求項１、３又は上記（β）の何れか１つに記載の杭の健全性評価方法。
従って、この（γ）に記載の発明によれば、壁杭の健全性を効率的に判定することができる。
(Γ) The dominant frequency specifies a peak point between the second frequency and the first frequency, and an index value obtained by dividing the peak height of the specified peak point by the bandwidth is equal to or greater than the determination index value. The pile soundness evaluation method according to any one of claims 1 and 3 or (β), wherein the peak height is a frequency at a peak point at which a peak height is equal to or greater than a determination amplitude value.
Therefore, according to the invention described in (γ), the soundness of the wall pile can be determined efficiently.
ｆｃ…卓越振動数、ｆｌ…第２振動数、ｆｗ…第１振動数、Ｌ１…長さ、Ｌｂ，Ｌｃ…距離、Ｔ１…厚さ、Ｖｐ…弾性波速度、Ｗ１…幅、Ｗｆ…測定波形、１０…壁杭、１１…ハンマー、１２…加速度計、１５…測定装置、２０…解析装置、２１…解析部、２２…波形生成部、２５…出力部。
fc ... dominant frequency, fl ... second frequency, fw ... first frequency, L1 ... length, Lb, Lc ... distance, T1 ... thickness, Vp ... elastic wave velocity, W1 ... width, Wf ... measurement waveform DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Wall pile, 11 ... Hammer, 12 ... Accelerometer, 15 ... Measuring apparatus, 20 ... Analysis apparatus, 21 ... Analysis part, 22 ... Waveform generation part, 25 ... Output part.
Claims (2)
前記反射性状のスペクトル解析を行ない、
前記スペクトル解析において、前記壁杭の幅方向の長さに基づく第１振動数より低い周波数であって、前記壁杭の深さ方向の長さに基づく第２振動数以外の卓越振動数の有無により、前記壁杭の健全性を評価することを特徴とする杭の健全性評価方法。 The reflection property of the elastic wave generated by hitting the pile head of the wall pile is measured with the pile head,
Performing a spectral analysis of the reflective properties;
In the spectral analysis, the presence or absence of a dominant frequency that is lower than the first frequency based on the length in the width direction of the wall pile and other than the second frequency based on the length in the depth direction of the wall pile. By this, the soundness evaluation method of the pile characterized by evaluating the soundness of the said wall pile.
前記逆フーリエ変換した波形における、前記壁杭の先端の反射波形が出現する時刻における形状に基づいて、前記壁杭の健全性を更に評価することを特徴とする請求項１に記載の杭の健全性評価方法。
In the spectral analysis, the reflection property is Fourier transformed, removing at least the frequency equal to or higher than the first frequency, and generating an inverse Fourier transformed waveform,
The soundness of the pile according to claim 1, wherein the soundness of the wall pile is further evaluated based on the shape at the time when the reflected waveform of the tip of the wall pile appears in the inverse Fourier transformed waveform. Sex assessment method.
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