JP2797008B2 - Aeセンサーによる地盤変状の検出装置及び検出方法 - Google Patents

Aeセンサーによる地盤変状の検出装置及び検出方法

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JP2797008B2 JP34165089A JP34165089A JP2797008B2 JP 2797008 B2 JP2797008 B2 JP 2797008B2 JP 34165089 A JP34165089 A JP 34165089A JP 34165089 A JP34165089 A JP 34165089A JP 2797008 B2 JP2797008 B2 JP 2797008B2
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  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、自然斜面の地滑り、あるいは地盤の掘削
又は切り土工事などに於ける地盤の崩壊を事前に予知
し、適切な防災対策を立てるために使用されるアコース
テックエミッション(以下AEと略す)センサーによる地
盤変状の検出装置と、この検出装置を用いて実施される
地盤変状の検出方法に関する。
従来の技術 自然斜面の地滑り、あるいは地盤の掘削又は切り土工
事などに於ける地盤の崩壊はこれを事前に予知し適切な
防災対策を立てることが肝要であり、そのため微小レベ
ルでの地盤変状を早期に検出する必要がある。
地盤の破壊や変状を検出する従来一般の方法、手段と
しては、次のようなものが知られている。
地表面変位を検出する場合には、地すべり計を使用
する。
地中変位を検出する場合には、傾斜計か沈下計を使
用する。
地盤の変状が原因で発生する弾性波、即ちアコース
テイックエミッション(AE)を利用する通常のAE検出手
法としては、第8図Aに例示したように、地中にウエー
ブガイド3を埋設し、このウエーブガイド3を伝わって
きたAE音をAEセンサー1で受信する。第8図のような地
盤の変状によってすべり線との交叉位置P点に発生した
AE音をAEセンサー1が捉えて破壊の予知を行なうのであ
る。この場合、地中のAE発生箇所(P位置)を正確に評
定する必要上、第7図に例示した如く、両端にAEセンサ
ー1,2を装着した長い直線状のウエーブガイド3を外管
4に収納せしめた構成で地中に埋設し、両端のAEセンサ
ー1と2が捉えたAE音の到着時間の差に基づいて地盤変
状の発生位置P点を演算し評定することが行なわれてい
る。
本発明が解決しようとする課題 上述したの地表面変位の検出法では、地表の変位し
か検出できない。しかも地盤の変状ががなり大きく発生
しないと、危険な現象が発生しているのか、又は単なる
計測誤差なのかの判断に苦しむ場合が多い。また、検出
装置が線状になるため、施工現場では作業の障害になり
易いと云う問題点がある。
上記の地中変位の検出法の代表的な検出装置は傾斜
計であるが、一般に挿入型の傾斜計は測定部を計測する
度に地中に下ろさねばならず自動計測が困難であり、計
測に手間がかかる。固定型の傾斜計は自動計測こそ可能
であるが、検出装置の設置に厳重な注意を要する上に、
センサー部の長期的信頼性に問題があり、コストが高い
という問題点がある。
第7図に記載し上記に述べたAE検出手法によれば、
地中でどのような地盤変状が発生しAEが発生したかの評
価を行なうことは可能であるが、その埋設時に先端のAE
センサー2が破損される心配があるし、また、撤去時に
は地中のAEセンサー2を埋め殺しにする他なく、大変不
経済である。しかも作業音その他の雑音の悪影響を受け
やすく、検出精度において実用性に乏しいという欠点が
あり、解決するべき課題になっている。
課題を解決するための手段 上記従来技術の課題を解決するための手段として、第
1の発明に係るAEセンサーによる地盤変状の検出装置
は、図面の第1図〜第3図に実施例を示したとおり、 両端にAEセンサー1,2が装着された所望長さの棒状を
なすウエーブガイド3はその長さの中央部を折曲げてU
字形状となし、該ウエーブガイド3はその長さ方向にほ
ぼ等ピッチに配置された多数の円板状をなす支持体4を
介して当該U字形状のウエーブガイド3とほぼ等長の外
管5の中へ挿入した。そして、U字形状をなすウエーブ
ガイド3の片側半分3aは支持体4を介して地盤の変状に
よるAE音が直接ウエーブガイド3に伝達される関係と
し、他側半分3bは地盤の変状によるAE音が一切伝達され
ない関係で支持せしめた。両端のAEセンサー1,2にはそ
の検出信号の信号処理装置7が接続したことを特徴とす
る。
また、第2の発明に係るAEセンサーによる地盤変状の
検出方法は、やはり図面の第1図〜第6図に実施例を示
したとおり、 上記第1の発明に係る検出装置8を対象地盤9中に埋
設し、地盤9の変状によるAE音をウエーブガイド3の両
端のAEセンサー1,2で検出せしめて、ウエーブガイド3
の両端のAEセンサー1,2が受信したAE音の到達時間の差
に基ずいてAE音の発生位置を演算し評定することを特徴
とする。
作用 検出装置8を設置した対象地盤9に第8図Bのような
地すべりが発生すると、そのすべり線との交叉点の位置
にAE波が発生しウエーブガイド3に伝達される。即ち、
すべり線の位置に発生したAE波は外管5から支持体4を
経て片側半分3aのウエーブガイドに伝達される。ウエー
ブガイドの他側半分3bには地盤の変形音が伝わらないの
で、雑音が混入する心配はない。片側半分3aに伝播した
AE音は、ウエーブガイド3の両端に向かって伝播され、
両端位置のAEセンサー1,2に受信せられる。したがっ
て、ウエーブガイド3中のAE音の伝播速度及びウエーブ
ガイド3の全長(AEセンサー1,2間の距離)が既知量で
あるが故に、両端のAEセンサー1,2に到達したAE信号の
時間差を計測して演算処理することにより、前記AE音の
発生箇所、ひいては地中の地盤変状の有無及び位置を正
確に把握し評定できるのである。
実 施 例 次に、図示した本発明の実施例を説明する。
第1図は検出装置8の設置状況を示している。
両端にAEセンサー1,2を装着した棒状のウエーブガイ
ド3は、その長さの中央部を折曲げてU字形状とされて
いる。このU字形状のウエーブガイド3は、その片側半
分3aの長さが、地盤変状の計測に必要とされる長さ、例
えば5mとか10m位に形成されている。このウエーブガイ
ド3は、計測対象地盤9の剛性にできるだけ近い材質で
あることが肝要で、図示例ではφ9位の鉄筋が使用され
ている。その他、対象地盤9の性状に応じて、例えばグ
ラスファイバー管、気泡モルタル充填塩化ビニル管など
のように材質を変えて実施することができる。
上記U字形状のウエーブガイド3は、これとほぼ等長
の外管5の中へ挿入され、もって地盤変状をクリヤーに
捉えられるように保護されている。外管5には外径がφ
50〜φ70位の塩化ビニルパイプ又は鉄パイプが使用さ
れ、その先端部には埋設作業を容易ならしめる錐部5aが
設けられている。
ウエーブガイド3は、その長さ方向にほぼ等ピッチに
配置された多数の円板状(但し、外管5の横断面形状に
倣う形状。)の支持体4…を介して外管5にきっちり支
持されている。支持体4としてはAE波を伝え易い材質で
あることが肝要であり、例えばナイロン円板が使用され
ている。特にウエーブガイド3の片側半分3aは、地盤9
の変状によるAE音が外管5及び支持体4を通じて直接ウ
エーブガイド3aに伝達されるように、外管5と支持体4
及び支持体4とウエーブガイド3aとの関係は完全に密着
させた構造とされている。しかし、ウエーブガイド3の
他側半分3aに関しては、地盤9の変形によるAE音は一切
伝えられないように、十分な余裕のある大きさの空隙を
つくる円孔4aの中に通して非接触の構成とされている。
従って、U字形状をなすウエーブガイド3の全長にわた
り、地盤9の変状に応じてAE音が入力される箇所は必ず
一つである。
なお、ウエーブガイド2の他側半分3bと支持体4との
間に非接触の空隙を作る構造としては、第3図Aのよう
に支持体4にU字形の切欠き4bを設けた構成、又は第3
図Bのように支持体4を半円形状とした構成などで実施
することができる。
ウエーブガイド3の両端のAEセンサー1,2は、各々が
受信したAE音の検出信号を演算処理し、その結果を記録
保存し、あるいは画像表示し、又プリントアウトする機
能を備えた信号処理装置7と接続されている。ウエーブ
ガイド3の両端の前記AEセンサー1,2よりも外寄りの位
置には、それぞれ外部から混入する雑音を検出する外部
AEセンサー10,11が装着され、これらも前記信号処理装
置7と接続されている。
つまり、この検出装置8の場合、信号処理装置7に
は、主たるAEセンサー1,2及び外部AEセンサー10,11から
それぞれの検出信号が入力される。そして、信号処理装
置7は、まずAEセンサー1(又は2)の検出信号から隣
接の外部AEセンサー10(又は11)の検出信号を雑音とし
て除去するデータ処理を行ない、もって主たる二つのAE
センサー1と2の間で発生したAE音のみをクリヤーに
し、一例として次のような演算処理を行なう。
AEセンサー1と2の間のウエーブガイド3の長さの1/
2をLとし、地中のAE音発生位置の深さをx、AE音の伝
播速度をVPとすると、各AEセンサー1,2に到達するまで
の時間t1とt2は、t1=x/VP、t2=2L−x/VPの式で求めら
れる。したがって、両者の到達時間差tは、t=t2−t1
=2(L−x)/VPの式で求められる。よって、x=L
−1/2・VP・tの式で求められるのである。したがっ
て、雑音の悪影響は一切受けない。
上記構成の検出装置8の使用法は、第1図で明らかな
ように、まず対象地盤9に計測に必要な深さ、向きの計
測孔12を掘削し、この計測孔12の中に外管5で保護され
た装置本体を挿入し、その外周にはセメントミルム13を
密実に充填して地盤9との一体性を確保する。
上記検出装置8の使用法及びこれを用いた地盤変状の
検出方法の実施例としては、第4図のように自然斜面又
は切土斜面にウエーブガイド3がすべり面と交叉する配
置に埋設して検出が行なわれる。あるいは第5図のよう
な根切りまたは山留め掘削工事において、地山側にウエ
ーブガイド3がすべり線と交叉する配置に埋設して検出
が行なわれる。さらには第6図のようにトンネル等の地
山のゆるみを計測するため、ゆるみゾーンをカバーする
範囲に検出装置8を埋設して検出が行なわれる。その
他、スラブとか柱の如き構造体の変状検出にも上記の検
出装置8及び検出方法を応用することが可能である。
本発明が奏する効果 以上に実施例と併せて詳述したとおりであって、この
発明に係るAEセンサーによる地盤変状の検出装置及び検
出方法によれば、AEセンサー1,2は必ず地表上に在るた
め、設置時にAEセンサーの破損等の事故の心配は皆無で
あるし、またAEセンサー1,2は何回でも回収して使用で
き、非常に経済的で計測の信頼性が高い。即ち、地盤変
状の計測の長期的な安定性、信頼性の確保ができる。
また、雑音を除去した高精度な地盤変状の検出が可能
であり、しかも地盤の変状を位置と変形量で定量的に簡
便に検出できるから、地すべり又は地盤の崩壊を事前に
素早く確実に予知して適切な防災対策を立てることに大
きく寄与するのである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る検出装置の使用状態を示した断面
図、第2図と第3図A,Bはそれぞれ第1図のII−II矢視
の異なる構成の例を示した断面図、第4図〜第6図は地
盤変状の検出方法の異なる実施例を示した断面図、第7
図は従来の検出装置の使用例を示した立面図、第8図A,
Bは地すべりの検出方法の要領を示した説明図である。 1,2……AEセンサー、3……ウエーブガイド 4……支持体、5……外管 3a,3b……ウエーブガイドの片側半分 7……信号処理装置、8……検出装置 9……地盤
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池川 哲也 東京都中央区銀座8丁目21番1号 株会 社社竹中土木内 (56)参考文献 特開 昭64−39580(JP,A) 特開 昭56−167017(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) E02D 1/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】両端にAEセンサーが装着された所望長さの
    棒状をなすウエーブガイドがその長さの中央部を折曲げ
    てU字形状とされ、該ウエーブガイドはその長さ方向に
    ほぼ等ピッチに配置された多数の円板状をなす支持体を
    介して当該U字形状のウエーブガイドとほぼ等長の外管
    の中へ挿入されており、U字形状をなすウエーブガイド
    の片側半分は支持体を介して地盤の変状によるAE音が直
    接ウエーブガイドに伝達される関係とし、他側半分は地
    盤の変状によるAE音が一切伝達されない関係で支持され
    ており、両端のAEセンサーにはその検出信号の信号処理
    装置が接続されていることを特徴とするAEセンサーによ
    る地盤変状の検出装置。
  2. 【請求項2】ウエーブガイドの両端のAEセンサーよりも
    さらに外寄りの位置に外部AEセンサーが装着され、この
    外部AEセンサーも信号処理装置と接続されていることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項に記載した、AEセンサ
    ーによる地盤変状の検出装置。
  3. 【請求項3】両端にAEセンサーが装着された所望長さの
    棒状をなすウエーブガイドがその長さの中央部を折曲げ
    てU字形状とされ、当該ウエーブガイドはその長さ方向
    にほぼ等ピッチに配置された多数の円板状をなす支持体
    を介して当該U字形状のウエーブガイドとほぼ等長の外
    管の中へ挿入されており、U字形状をなすウエーブガイ
    ドの片側半分は支持体を介して地盤の変状によるAE音が
    直接ウエーブガイドに伝達される関係とし、他側半分は
    地盤の変状によるAE音が一切伝達されない関係で支持さ
    れており、両端のAEセンサーにはその検出信号の信号処
    理装置が接続された構成の検出装置を対象地盤中に埋設
    し、地盤の変状によるAE音をウエーブガイドの両端のAE
    センサーで検出せしめ、AEセンサーが受信したAE音の到
    達時間の差に基いてAE音の発生位置を演算し評定するこ
    とを特徴とするAEセンサーによる地盤変状の検出方法。
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