JP3130442B2 - Underground electromagnetic exploration method and apparatus in front of tunnel face - Google Patents

Underground electromagnetic exploration method and apparatus in front of tunnel face

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JP3130442B2
JP3130442B2 JP5503395A JP5503395A JP3130442B2 JP 3130442 B2 JP3130442 B2 JP 3130442B2 JP 5503395 A JP5503395 A JP 5503395A JP 5503395 A JP5503395 A JP 5503395A JP 3130442 B2 JP3130442 B2 JP 3130442B2
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秀浩 石川
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、地下電磁探査方法およ
び装置、特に、時間領域の電磁探査手法を用い、トンネ
ル周囲の地山構造を求める地下電磁探査方法および装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an underground electromagnetic survey method and apparatus, and more particularly, to an underground electromagnetic survey method and apparatus for obtaining a ground structure around a tunnel using a time domain electromagnetic survey technique.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、トンネルの掘削を行う場合に
は、切羽前方やトンネル周囲の地山状況等を正確に把握
しておくことが、安全かつ確実な施工を行うために必要
とされる。特に、山岳トンネルなどの掘削を行う場合に
は、トンネルや周囲の状況、とりわけ第1層破砕帯の存
在等を正確に把握し、適切な対策を講ずることが、施工
管理の適正化を図るために必要とされる。
2. Description of the Related Art Conventionally, when excavating a tunnel, it is necessary to accurately grasp the conditions in front of the face and around the tunnel, etc. for safe and reliable construction. . In particular, when excavating a mountain tunnel, etc., it is necessary to accurately grasp the tunnel and surrounding conditions, especially the presence of the first layer crush zone, and to take appropriate measures to optimize construction management. Is required for

【0003】このため、従来では、地上表面からトンネ
ル掘削経路に沿って所定間隔でボーリング調査を行い、
または弾性波探査等の調査を行い、地下構造の測定を行
っていた。
For this reason, conventionally, a boring survey has been performed at predetermined intervals from the ground surface along a tunnel excavation path,
Or, they performed surveys such as elastic wave exploration, and measured underground structures.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の手法では、トンネル掘削経路に沿った地下構造の測
定に膨大な時間と経費がかかるばかりでなく、トンネル
周囲の地山状況、特に切羽前方の状況を必ずしも正確に
測定できないという問題があった。
However, in such a conventional method, measurement of the underground structure along the tunnel excavation path not only requires enormous time and expense, but also the ground conditions around the tunnel, especially the face face. There was a problem that the situation in front could not always be measured accurately.

【0005】例えば、山岳トンネルの掘削を行う場合に
は、常にボーリング調査を行うことが出来るとは限ら
ず、しかもボーリング調査が可能な場合でも、ボーリン
グ設備や人員などを山奥深く移送しなければならず、そ
の作業が極めてたいへんで、手間と費用がかかるという
問題があった。
For example, when excavating a mountain tunnel, a boring survey cannot always be performed, and even when a boring survey is possible, boring equipment and personnel must be transported deep in the mountain. In addition, there is a problem that the work is extremely difficult, and requires much labor and cost.

【0006】しかも、ボーリングは所定間隔で行われ、
各サンプリングポイント間の地下構造は、サンプリング
地点の地層から推定して求められる。従って、サンプリ
ングポイントとサンプリングポイントとの間に、例えば
破砕帯などが部分的に存在する場合には、これを検出出
来ないという問題があった。
Moreover, boring is performed at predetermined intervals,
The underground structure between each sampling point can be estimated and estimated from the stratum at the sampling point. Therefore, there is a problem that, for example, when a crush zone or the like partially exists between the sampling points, it cannot be detected.

【0007】本発明は、このような従来の課題に鑑みて
されたものであり、その目的は、トンネル周囲の地山構
造を簡単かつ正確に測定できる地下電磁探査方法および
装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide an underground electromagnetic exploration method and apparatus capable of easily and accurately measuring a ground structure around a tunnel. is there.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段および作用】前記目的を達
成するため、本発明の方法は、地表面側に設置されるス
モークリング発生用電流源と、トンネル内の測定ポイン
に設置される電磁波受信部と、を用いトンネル切羽前
方の比抵抗分布を電磁探査する方法であって、前記スモ
ークリング発生用電流源に送信電流を通電し、この送信
電流を遮断することにより、地山に渦電流が伝播して行
くスモークリング現象を発生させ、前記渦電流の減衰を
前記磁波受信部を用い電磁場の時間関数の変化として
検出し記憶する時間領域の地下電磁探査を、トンネル内
の切羽付近の各測定ポイントで行い、各測定ポイントで
の検出データに基づきトンネル切羽前方の地山の比抵抗
分布を演算することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a method of the present invention comprises a current source for generating smoke ring installed on the ground surface side and a measuring point in a tunnel.
An electromagnetic wave receiving unit installed in the bets, the resistivity distribution in the tunnel face forward with a method of electromagnetic exploration energized transmission current to the smoke ring generator current source, by blocking the transmission current to generate a smoke ring phenomenon that eddy currents propagates the natural ground, the detected underground electromagnetic exploration time storage area attenuation of the eddy currents as a change in the time function of the electromagnetic field with the electromagnetic waves receiver, Inside the tunnel
And measuring the specific resistance distribution of the ground in front of the tunnel face based on the data detected at each measurement point.

【0009】また、本発明の装置は、地表面側に設置さ
れるスモークリング発生用電流源と、トンネル内の測定
ポイントに設置される電磁波受信部と、前記スモークリ
ング発生用電流源に送信電流を通電する通電手段と、前
記送信電流の通電遮断時に発生するスモークリング現象
に起因する地下の渦電流の減衰を、トンネル内の切羽付
近の各測定ポイント毎に、電磁波受信部の出力から電磁
場の時間関数の変化として検出し、得られた電磁場の時
間関数の変化に基づき、トンネル切羽前方の地山の比抵
抗分布を演算する地下構造演算手段と、を含み、前記比
抵抗分布に基づきトンネル切羽前方の地下構造を求める
ことを特徴とする。このような構成とすることにより、
前記スモークリング発生用電流源に送信電流を通電し、
その後これを遮断すると、地下に渦電流が伝搬していく
スモークリング現象が発生する。この渦電流の減衰を、
前記電磁波受信部を用いて、磁場の時間関数の変化とし
て検出する。このような、検出動作を、各測定ポイント
毎にう。
Further, the apparatus according to the present invention comprises a current source for generating smoke ring installed on the ground surface side and a current source in a tunnel.
An electromagnetic wave receiving unit installed at a point , energizing means for applying a transmission current to the current source for smoke ring generation, and attenuation of an underground eddy current caused by a smoke ring phenomenon that occurs when the transmission of the transmission current is interrupted, With face in tunnel
For each nearby measurement point, an underground that detects the change in the time function of the electromagnetic field from the output of the electromagnetic wave receiving unit and calculates the resistivity distribution of the ground in front of the tunnel face based on the change in the time function of the obtained electromagnetic field And an underground structure in front of the tunnel face based on the resistivity distribution. With such a configuration,
Passing a transmission current through the smoke ring generation current source,
If this is subsequently cut off, an eddy current propagates underground, causing a smoke ringing phenomenon. This eddy current attenuation
The change is detected as a change in the time function of the magnetic field using the electromagnetic wave receiving unit. Such a detection operation, intends row for each measurement point.

【0010】[0010]

【0011】このようにして、トンネル周囲の地山の比
抵抗構造を正確に求めることにより、トンネル切羽前方
の地質構造を正確に把握することができる。
In this manner, the geological structure in front of the tunnel face can be accurately grasped by accurately determining the specific resistance structure of the ground around the tunnel.

【0012】特に、前記電磁波受信部を、トンネルの切
羽付近に設置し、検出データを求めることにより、切羽
前方の地山構造を正確に把握することができる。
In particular, by installing the electromagnetic wave receiving unit near the face of the tunnel and obtaining the detection data, the ground structure in front of the face can be accurately grasped.

【0013】ここにおいて、前記スモークリング発生用
電流は、地表面側に設置し、前記電磁波受信部トンネ
ル内側に設置することより、前記電磁波受信部を、
ンネル内において簡単に移動設置することができ、各測
定ポイント毎のデータの測定を容易に行うことができ
る。
In this case, the current for generating smoke ring is installed on the ground surface side, and the electromagnetic wave receiving unit is connected to a tunnel.
More it is located Le the side, the electromagnetic wave receiving unit, DOO
It can be easily moved and installed in the channel, and the data at each measurement point can be easily measured.

【0014】また、前記スモークリング発生用電流源と
しては、送信ループを用い、前記電磁波受信部として
は、受信ループを用いる事が好ましい。
It is preferable that a transmission loop is used as the current source for generating smoke ring, and a reception loop is used as the electromagnetic wave receiving section.

【0015】これにより、簡単な構造でスモークリング
現象を発生させ、しかも各測定ポイント毎の検出データ
の測定を行うことができる。特に、このような構成をす
ることにより、送信ループ、受信ループを簡単に移動さ
せ、各測定ポイント毎のデータ測定を、容易に行うこと
ができる。
Thus, the smoke ring phenomenon can be generated with a simple structure, and the detection data can be measured at each measurement point. In particular, with such a configuration, the transmission loop and the reception loop can be easily moved, and data measurement at each measurement point can be easily performed.

【0016】なお、前記スモークリング発生用電流源お
よび電磁波受信部としては、前述の送信ループ、受信ル
ープを用いることもできるが、これ以外の電流源や受信
部、例えば接地電極を用いたラインアンテナなどを必要
に応じ用いても良い。
The above-mentioned transmission loop and reception loop can be used as the current source for generating the smoke ring and the electromagnetic wave reception unit. However, other current sources and reception units, for example, a line antenna using a ground electrode can be used. May be used as necessary.

【0017】[0017]

【実施例】次に本発明の好適な実施例を、図面に基づき
詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0018】図4、5には、本発明に係る時間領域の地
下電磁探査の好適な実施例が示されている。
FIGS. 4 and 5 show a preferred embodiment of the time domain underground electromagnetic survey according to the present invention.

【0019】実施例の装置は、送信ループ10と、受信
ループ20とを含む。
The apparatus of the embodiment includes a transmission loop 10 and a reception loop 20.

【0020】前記送信ループ10は、スモークリング発
生用電流源として機能するものであり、地表面側の任意
位置に設置できるように構成されている。実施例では、
縦100m、横100ないし200mのループ形状に形
成されている。そして、送信用通電装置30から、前記
送信ループ10に、送信電流が通電されるように構成さ
れている。
The transmission loop 10 functions as a current source for generating smoke ring, and is configured to be installed at an arbitrary position on the ground surface side. In the example,
It is formed in a loop shape of 100 m in length and 100 to 200 m in width. The transmission current is supplied from the transmission energizing device 30 to the transmission loop 10.

【0021】前記受信ループ20は、電磁波受信部とし
て機能するものであり、トンネル200構内に設置でき
るように構成されている。この受信ループ20はトンネ
ル200内を自由に移動設置できるように、例えば半径
40〜50cm程度の小径に形成されており、その出力
は受信装置50へ入力されるようになっている。
The receiving loop 20 functions as an electromagnetic wave receiving unit, and is configured to be installed in the tunnel 200 premises. The receiving loop 20 is formed to have a small diameter of, for example, about 40 to 50 cm so that the receiving loop 20 can be freely moved and installed in the tunnel 200, and the output thereof is input to the receiving device 50.

【0022】この装置を用いて、トンネル周囲の地下電
磁探査を行なう場合には、探査領域に合わせて、地表面
側上での送信ループ10の設置位置と、トンネル構内2
00での調査ライン300を予め設定しておく。さら
に、前記調査ライン300上に、受信ループ20を設置
する複数の測定ポイントP1,P2,…を予め設定して
おく。そして、前記送信ループ10、受信ループ20に
用いた測定を、各測定ポイント毎に繰り返し行い、その
測定データを受信装置50内のメモリ58へ記憶する。
When an underground electromagnetic survey around a tunnel is performed by using this device, the installation position of the transmission loop 10 on the ground surface side and the tunnel premises 2
The survey line 300 at 00 is set in advance. Further, a plurality of measurement points P1, P2,... Where the receiving loop 20 is set are set on the survey line 300 in advance. Then, the measurement used in the transmission loop 10 and the reception loop 20 is repeated for each measurement point, and the measurement data is stored in the memory 58 in the reception device 50.

【0023】そして、各測定ポイント毎に得られた測定
データに基づき、トンネル周囲の地下の比抵抗分布を演
算し、得られた比抵抗分布に基づきトンネル周囲の地下
構造を求める。
Based on the measurement data obtained at each measurement point, the underground resistivity distribution around the tunnel is calculated, and the underground structure around the tunnel is obtained based on the obtained resistivity distribution.

【0024】図1〜図3には、この時間領域の探査方法
の原理が概略的に示されている。
FIGS. 1 to 3 schematically show the principle of the time domain search method.

【0025】測定に際しては、まず図4、図5に示すよ
うに、地表面側にトンネル200またはトンネル掘削経
路210の上方に位置するよう送信ループ10を設置す
ると共に、トンネル200の構内の所定測定ポイントP
に受信ループ20を設置する。そして、送信ループ10
に送信電流を通電し、この送信電流を図3(A)に示す
よう急激に遮断する。これにより、図3(B)に示すよ
う、電磁誘導の法則により遮断前と同じ磁場を維持しよ
うとする起電力が発生し、地表面に渦電流が発生する。
この渦電流は、大地の比抵抗に応じて減衰するが、この
電流の変化を妨げるような新しい渦電流が地中に生ず
る。このプロセスが繰り返され、あたかも渦電流100
が、地表面から地層深部に伝播していく現象が発生し、
この現象はスモークリング現象と呼ばれる。
At the time of measurement, first, as shown in FIGS. 4 and 5, the transmission loop 10 is installed on the ground surface side so as to be located above the tunnel 200 or the tunnel excavation path 210, and a predetermined measurement in the premises of the tunnel 200 is performed. Point P
The receiving loop 20 is set in the. And the transmission loop 10
, A transmission current is supplied, and this transmission current is rapidly cut off as shown in FIG. As a result, as shown in FIG. 3B, an electromotive force for maintaining the same magnetic field as before the interruption is generated by the law of electromagnetic induction, and an eddy current is generated on the ground surface.
This eddy current is attenuated according to the specific resistance of the ground, but a new eddy current is generated in the ground to prevent the change of the current. This process is repeated, as if the eddy current was 100
However, a phenomenon that propagates from the ground surface to the deep part of the stratum occurs,
This phenomenon is called a smoke ring phenomenon.

【0026】図2(A)〜(D)には、このときの地下
の電流密度分布が時系列的に示されている。時間と共
に、電流密度の最大値を示す部分が地下深部に浸透して
行くことがわかる。
FIGS. 2A to 2D show the current density distribution underground at this time in time series. It can be seen that the portion showing the maximum value of the current density permeates deep underground with time.

【0027】これらの渦電流は、伝搬経路の地層の比抵
抗に応じて減衰する。このため、探査位置に対応してト
ンネル構内に設置された受信ループ20を用い、前記渦
電流の減衰を磁場の時間関数の変化として図6(C)に
示すように検出し、地下の比抵抗分布を知ることができ
る。例えば、地下が高比抵抗の時は、渦電流は急速に減
衰していくが、低比抵抗の時はゆっくり減衰する。
These eddy currents are attenuated according to the specific resistance of the formation in the propagation path. For this reason, the decay of the eddy current is detected as a change in the time function of the magnetic field as shown in FIG. 6C, using the receiving loop 20 installed in the tunnel yard corresponding to the search position, as shown in FIG. You can know the distribution. For example, when the underground has a high resistivity, the eddy current attenuates rapidly, but when the resistivity is low, it attenuates slowly.

【0028】従って、前記受信ループ20を、トンネル
構内200の測定ポイントに応じて次々と移動させ、こ
れにより得られる、受信データを分析することにより、
トンネル200周囲の地山の比抵抗分布を求めることが
でき、この比抵抗分布に基づき、地山構造を知ることが
できる。
Therefore, the reception loop 20 is moved one after another according to the measurement points of the tunnel premises 200, and the reception data obtained thereby is analyzed.
The specific resistance distribution of the ground around the tunnel 200 can be obtained, and the ground structure can be known based on this specific resistance distribution.

【0029】図6には、前記送信用通電装置30と、受
信装置50の具体的な構成が示されている。
FIG. 6 shows a specific configuration of the transmitting energizing device 30 and the receiving device 50.

【0030】前記送信用通電装置30は、クロック32
と、送信電流供給部34と、送信制御部36とを含んで
構成される。
The transmission energizing device 30 includes a clock 32
And a transmission current supply unit 34 and a transmission control unit 36.

【0031】前記送信電流供給部34は、図3(A)に
示す送信電流を、送信制御部36からの指令により通電
するように形成されている。
The transmission current supply section 34 is formed so as to supply the transmission current shown in FIG. 3A in accordance with a command from the transmission control section 36.

【0032】また、前記受信装置50は、クロック52
と、アンプ62と、A/D変換器54と、CPU56
と、メモリ58と、入出力部60とを含んで構成され
る。そして、受信ループ20の出力は、アンプ62で増
幅されたのち、A/D変換器54によりアナログデジタ
ル変換され、CPU56に入力される。CPU56は、
入出力部60からの指令に基づき、A/D変換器54か
らのデータを、メモリ58に記憶させる。
The receiving device 50 has a clock 52
, An amplifier 62, an A / D converter 54, and a CPU 56
, A memory 58, and an input / output unit 60. Then, the output of the receiving loop 20 is amplified by the amplifier 62, and is then converted from analog to digital by the A / D converter 54 and input to the CPU 56. The CPU 56
Based on a command from the input / output unit 60, data from the A / D converter 54 is stored in the memory 58.

【0033】また、前記送信用通電装置30と、受信装
置50とは、クロック32,52で相互に同期を取りな
がら動作するように構成されている。具体的には、通電
装置30と受信装置50とは別体に形成されているた
め、測定開始に先立って、クロック32,52が完全に
同期するように調整しておく。これにより、その後、両
装置32,52が完全に離れた状態になっても、両装置
は完全に同期をとり合いながら動作することになる。
The transmitting energizing device 30 and the receiving device 50 are configured to operate while being synchronized with each other by clocks 32 and 52. Specifically, since the energizing device 30 and the receiving device 50 are formed separately, the clocks 32 and 52 are adjusted so as to be completely synchronized before the start of measurement. As a result, even if the two devices 32 and 52 are completely separated from each other, the two devices will operate in perfect synchronization with each other.

【0034】図7には、受信ループ20をトンネル構内
の各測定ポイントP1,P2…に移動設置しながら測定
を行なう手順のフローチャートが示されている。
FIG. 7 shows a flowchart of a procedure for performing measurement while moving and installing the receiving loop 20 at each of the measurement points P1, P2... In the tunnel premises.

【0035】まず受信ループ20を、最初の測定ポイン
トP1に設置する(ステップS1)。
First, the receiving loop 20 is set at the first measurement point P1 (step S1).

【0036】次に、地表面側の送信ループ10へ、図3
(A)に示す送信電流を通電し、これを急激に遮断する
(ステップS2)。
Next, to the transmission loop 10 on the ground surface side, FIG.
The transmission current shown in (A) is supplied, and the current is rapidly cut off (step S2).

【0037】送信電流が遮断されると、図1、図2に示
すよう、地下に渦電流が伝播していくスモークリング現
象が発生する。この時、渦電流の減衰は、測定ポイント
P1に設置された受信ループ20を用い、電磁波の時間
関数の変化として図3(C)に示すように検出される。
この検出データは、アンプ54から出力され、A/D変
換器54でデジタル信号に変換されたのち、CPU56
を用いメモリ58へ書き込み記憶される。
When the transmission current is cut off, as shown in FIGS. 1 and 2, a smoke ringing phenomenon in which an eddy current propagates underground occurs. At this time, the attenuation of the eddy current is detected as shown in FIG. 3C as a change in the time function of the electromagnetic wave using the reception loop 20 installed at the measurement point P1.
This detection data is output from the amplifier 54 and converted into a digital signal by the A / D converter 54,
Is written and stored in the memory 58.

【0038】このようなステップS1,S2,S3から
なる一連の探査工程を、例えば図4、図5に示すすべて
の測定ポイントP1,P2…に対して繰り返し行う。
A series of search steps including steps S1, S2, and S3 are repeated for all the measurement points P1, P2,... Shown in FIGS.

【0039】そして、全ての測定ポイントでの測定が終
了すると(ステップS4)、CPU56は、地下構造演
算手段として機能し、メモリ58内に記憶された各測定
ポイントでの測定データに基づき、地山の比抵抗分布を
演算し、例えば図5に示す地下構造モデルを作成する
(ステップS5)。
When the measurement at all the measurement points is completed (step S4), the CPU 56 functions as underground structure calculation means, and based on the measurement data at each measurement point stored in the memory 58, the ground level is calculated. Is calculated to create, for example, an underground structure model shown in FIG. 5 (step S5).

【0040】特に、実施例のような時間領域の地下電磁
探査方法では、最小自乗インバージョン、その他の手法
を用い、各測定ポイントでの測定データから地下構造モ
デルを推定演算する。このような演算処方は周知であ
り、技術と変わる所はない。
In particular, in the time domain underground electromagnetic survey method as in the embodiment, the underground structure model is estimated and calculated from the measurement data at each measurement point by using the least squares inversion and other methods. Such calculation prescriptions are well known and do not differ from technology.

【0041】このようにすることにより、地下の構造モ
デルを正確に求めることができ、特にトンネル200周
囲の地山構造、例えばトンネル掘削予定経路210上に
存在する破砕帯220などをも正確に検出することがで
きる。 実験データ 発明者は、実施例の測定装置を用い、すでに掘削された
山岳トンネルを測定対象として、切羽前方探査や、地山
状況の把握のための実験を行った。
In this manner, the structural model of the underground can be accurately obtained, and in particular, the ground structure around the tunnel 200, for example, the shatter zone 220 existing on the planned tunnel excavation route 210 can be accurately detected. can do. Experimental Data Using the measuring device of the example, the inventor conducted an experiment for exploring the front face of the face and grasping the state of the mountain, with the already-excavated mountain tunnel being measured.

【0042】図8には、実験を行ったトンネル周囲の地
山構造が概略的に示されている。
FIG. 8 schematically shows the ground structure around the tunnel in which the experiment was performed.

【0043】ここにおいて、同図(A)その平面的な概
略図であり、同図(B)は、この断面の概略図である。
同図(B)において、縦軸(Z軸)は標高を表し、横軸
は水平面上におけるトンネル入り口からの距離をX,Y
軸成分として表す。この実際のトンネル200周囲の地
下構造を測定するために、地表面のAで示す位置と、B
で示す位置に送信アンテナ10を移動設置し、実験を行
った。
Here, FIG. 1A is a schematic plan view thereof, and FIG. 1B is a schematic sectional view thereof.
In FIG. 8B, the vertical axis (Z axis) represents the altitude, and the horizontal axis represents the distance from the tunnel entrance on the horizontal plane as X and Y.
Expressed as an axis component. In order to measure the underground structure around the actual tunnel 200, the position indicated by A on the ground surface and the position B
The experiment was performed by moving the transmission antenna 10 to the position indicated by.

【0044】図9(A),(B),(C)は、送信アン
テナ10Aの直流電流遮断後の磁場の過渡現象を、トン
ネル構内200内に設置された受信アンテナ20を用
い、測定したデータである。ここにおいて、同図
(A),(B),(C)は、この時のトンネル構内での
X,Y,Z3成分の測定データである。
FIGS. 9A, 9B and 9C show data obtained by measuring the transient phenomenon of the magnetic field after the DC current interruption of the transmitting antenna 10A using the receiving antenna 20 installed in the tunnel premises 200. FIG. It is. Here, FIGS. 7A, 7B, and 7C show measurement data of X, Y, and Z components in the tunnel premises at this time.

【0045】同様に、図10(A),(B),(C)
は、送信アンテナ10Bを用いて同様にして行った測定
データである。
Similarly, FIGS. 10 (A), (B), (C)
Are measurement data similarly performed using the transmitting antenna 10B.

【0046】このような実験結果から、本発明のタイム
ドメインの測定手法を用いた場合、トンネル周囲の低比
抵抗帯近傍で渦電流の拡散速度の低下が測定され、この
結果、トンネル周囲の地山および切羽前方探査へ、本発
明を適用することの有効性が確認できた。
From the above experimental results, when the time domain measurement method of the present invention is used, a decrease in the eddy current diffusion speed near the low resistivity band around the tunnel is measured, and as a result, the ground around the tunnel is measured. The effectiveness of applying the present invention to mountain and face frontal exploration was confirmed.

【0047】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨の範囲内で各種の変形実施が
可能である。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made within the scope of the present invention.

【0048】例えば、前記実施例では、トンネル切羽付
近の地山構造を測定する場合を例にとり説明したが、例
えばトンネル完成後に、その保守点検を行う場合に、内
部覆工されたトンネル側から、そのトンネル周囲の地山
を測定する場合にも極めて好適なものとなる。
For example, in the above-mentioned embodiment, the case where the ground structure near the tunnel face is measured has been described as an example. It is also very suitable for measuring the ground around the tunnel.

【0049】また、前記実施例では、スモークリング発
生用電流源として、送信ループを用い、電磁波受信部と
して受信ループを用いる場合を例にとり説明した。しか
し、本発明はこれに限らず、例えばスモークリング発生
用電流源として、ライン状の送信源を用いても良い。こ
の場合には、ライン状の送信源の両端を地面に接地し、
その途中に送信電流供給源を設ければよい。このような
構成の送信源を用いても、送信電流遮断すると、スモー
クリング現象を発生させることができる。
In the above-described embodiment, the case where the transmission loop is used as the current source for generating the smoke ring and the reception loop is used as the electromagnetic wave receiving section has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, a linear transmission source may be used as a current source for generating smoke ring. In this case, ground both ends of the linear transmission source to the ground,
A transmission current supply source may be provided on the way. Even if a transmission source having such a configuration is used, if the transmission current is interrupted, a smoke ring phenomenon can be generated.

【0050】同様に、電磁波受信部として、例えば、地
面に両端を接地したライン状の受信部を用い、渦電流の
減衰を電流変化として検出するようにしてもよい。
Similarly, as the electromagnetic wave receiving section , for example, a linear receiving section having both ends grounded to the ground may be used to detect the eddy current attenuation as a current change.

【0051】[0051]

【0052】[0052]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
地表面側とトンネル内にスモークリング発生用電流源
と、電磁波受信部を設置することにより、地下構造、特
にトンネル切羽前方の地山構造を簡単かつ確実に測定す
ることができるトンネル切羽前方の地下電磁探査方法お
よび装置を得ることができるという効果がある。
As described above, according to the present invention,
A smoke ring generator current source to the ground surface side and the tunnel, by placing the electromagnetic wave receiving unit, underground structures, tunnel face in front of the underground, in particular can be measured tunnel face in front of the natural ground structure easily and reliably There is an effect that an electromagnetic exploration method and apparatus can be obtained.

【0053】特に、スモークリング発生用電流源を地表
面側に設置し、電磁波受信部をトンネル内側に設置する
事により、測定ポイントの移動をトンネル内側で行うこ
とができ、例えば山岳トンネル周囲の地山構造の測定を
行う場合に、険しい山の中に設定された各測定ポイント
毎に電磁波受信部を移動させながら測定を行うという作
業から解放され、トンネルの切羽前方の地山構造の測定
を簡単かつ確実に行うことが可能となる。
[0053] In particular, established a smoke ring generator current source on the ground surface side, by placing the electromagnetic wave receiving unit to the tunnel interior, the movement of the measurement points can be carried out in tunnel side, for example the surrounding mountain tunnel When measuring the ground structure, you are freed from the task of measuring while moving the electromagnetic wave receiving unit for each measurement point set in a steep mountain, and measuring the ground structure in front of the tunnel face. This can be performed easily and reliably.

【0054】[0054]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】スモークリング発生原理の概略説明図である。FIG. 1 is a schematic explanatory view of the principle of smoke ring generation.

【図2】同図(A)〜(D)は、時間の経過と共に、地
山に渦電流が広がっていく様子を示す説明図である。
FIGS. 2A to 2D are explanatory views showing a state in which an eddy current spreads over the ground with the passage of time.

【図3】時間領域の電磁探査を行う場合のタイミングチ
ャート図である。
FIG. 3 is a timing chart in the case of performing electromagnetic exploration in the time domain.

【図4】実施例の地下電磁探査装置の一例を示す説明図
である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of an underground electromagnetic survey device of the embodiment.

【図5】本発明の地下電磁探査技術を用いてトンネル周
囲の地山構造を測定する場合の概略説明図である。
FIG. 5 is a schematic explanatory diagram in the case of measuring a ground structure around a tunnel using the underground electromagnetic survey technique of the present invention.

【図6】本実施例の地下電磁探査装置の好適な一例を示
すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing a preferred example of the underground electromagnetic survey device of the present embodiment.

【図7】実施例の地下電磁探査方法のフローチャート図
である。
FIG. 7 is a flowchart of an underground electromagnetic survey method according to the embodiment.

【図8】実施例の装置を用いて行った実験の説明図であ
る。
FIG. 8 is an explanatory diagram of an experiment performed using the apparatus of the example.

【図9】前述した実験により得られたデータの説明図で
ある。
FIG. 9 is an explanatory diagram of data obtained by the experiment described above.

【図10】前述した実験により得られたデータの説明図
である。
FIG. 10 is an explanatory diagram of data obtained by the experiment described above.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 送信ループ 20 受信ループ 30 送信用通電装置 50 受信装置 56 CPU 58 メモリ 200 トンネル REFERENCE SIGNS LIST 10 transmission loop 20 reception loop 30 transmission energizing device 50 reception device 56 CPU 58 memory 200 tunnel

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原 敏昭 東京都中央区京橋1丁目7番1号 戸田 建設株式会社内 (72)発明者 石川 秀浩 東京都品川区大井1丁目23番1号 三井 金属資源開発株式会社内 (72)発明者 和田 一成 東京都品川区大井1丁目23番1号 三井 金属資源開発株式会社内 (72)発明者 斎藤 章 東京都品川区大井1丁目23番1号 三井 金属資源開発株式会社内 (72)発明者 大屋 峻 東京都品川区大井1丁目23番1号 三井 金属資源開発株式会社内 (56)参考文献 「図解 物理探査」物理探査学会 平 成4年6月1日発行第65、75,78頁 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01V 3/02 G01N 27/72 G01V 3/10 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Toshiaki Hara 1-7-1 Kyobashi, Chuo-ku, Tokyo Toda Construction Co., Ltd. (72) Inventor Hidehiro Ishikawa 1-23-1 Oi, Shinagawa-ku, Tokyo Mitsui Kinzoku (72) Inventor Kazunari Wada 1-23-1 Oi, Shinagawa-ku, Tokyo Mitsui Metal Resources Development Co., Ltd. (72) Inventor Akira Saito 1-23-1 Oi, Shinagawa-ku, Tokyo Mitsui Inside Metal Resources Development Co., Ltd. (72) Inventor Shun Oya 1-23-1 Oi, Shinagawa-ku, Tokyo Mitsui Metal Resources Development Co., Ltd. (56) References "Illustration Geophysical Exploration" Geophysical Exploration Society, June 1998 Issued daily, pages 65, 75, 78 (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01V 3/02 G01N 27/72 G01V 3/10

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 地表面側に設置されるスモークリング発
生用電流源と、トンネル内の測定ポイント に設置される電磁波受信部
と、 を用いトンネル切羽前方の比抵抗分布を電磁探査する方
法であって、 前記スモークリング発生用電流源に送信電流を通電し、
この送信電流を遮断することにより、地山に渦電流が伝
播して行くスモークリング現象を発生させ、前記渦電流
の減衰を前記磁波受信部を用い電磁場の時間関数の変
化として検出し記憶する時間領域の地下電磁探査を、
ンネル内の切羽付近の各測定ポイントで行い、 各測定ポイントでの検出データに基づきトンネル切羽前
方の地山の比抵抗分布を演算することを特徴とするトン
ネル切羽前方の地下電磁探査方法。
A method for electromagnetically exploring a resistivity distribution in front of a tunnel face using a current source for generating smoke ring installed on the ground surface side and an electromagnetic wave receiving unit installed at a measurement point in a tunnel. Passing a transmission current through the smoke ring generation current source;
By blocking the transmission current, natural ground to generate a smoke ring phenomenon that eddy currents propagates to be detected and stored attenuation of the eddy currents as a change in the time function of the electromagnetic field with the electromagnetic waves receiver the underground electromagnetic exploration in the time domain, theft
Performed at each measurement point near the face in the tunnel, and based on the detection data at each measurement point, before the tunnel face
Tons characterized by calculating the resistivity distribution of the natural ground of the square
Underground electromagnetic survey method in front of flannel face .
【請求項2】 請求項1において、 前記スモークリング発生用電流源として、送信ループを
用い、 前記電磁波受信部として、受信ループを用いたことを特
徴とするトンネル切羽前方の地下電磁探査方法。
2. The method of claim 1, as a current source for the smoke ring generator, using a transmission loop, wherein the electromagnetic wave receiving unit, tunnel face in front of the underground electromagnetic exploration method characterized by using the receiving loop.
【請求項3】 地表面側に設置されるスモークリング発
生用電流源と、トンネル内の測定ポイント に設置される電磁波受信部
と、 前記スモークリング発生用電流源に送信電流を通電する
通電手段と、 前記送信電流の通電遮断時に発生するスモークリング現
象に起因する地下の渦電流の減衰を、トンネル内の切羽
付近の各測定ポイント毎に、電磁波受信部の出力から電
磁場の時間関数の変化として検出し、得られた電磁場の
時間関数の変化に基づき、トンネル切羽前方の地山の比
抵抗分布を演算する地下構造演算手段と、 を含み、前記比抵抗分布に基づきトンネル切羽前方の
下構造を求めることを特徴とするトンネル切羽前方の
下電磁探査装置。
3. A current source for generating smoke ring installed on the ground surface side, an electromagnetic wave receiving unit installed at a measurement point in a tunnel, and an energizing means for applying a transmission current to the current source for generating smoke ring. , the attenuation of the eddy currents underground due to the smoke ring phenomenon occurring during energization of interruption of the transmission current, the working face of the tunnel
At each measurement point in the vicinity, an underground that detects the change in the time function of the electromagnetic field from the output of the electromagnetic wave receiving unit and calculates the resistivity distribution of the ground in front of the tunnel face based on the change in the time function of the obtained electromagnetic field It includes a structure calculating means, and the resistivity distribution tunnel face in front of the earth <br/> under electromagnetic survey apparatus and obtains the tunnel face in front of the earth <br/> under construction on the basis of.
【請求項4】 請求項3において、 前記スモークリング発生用電流源として、送信ループを
用い、 前記各電磁波受信部として、受信ループを用いたことを
特徴とするトンネル切羽前方の地下電磁探査装置。
4. The underground electromagnetic survey device in front of a tunnel face according to claim 3, wherein a transmission loop is used as the current source for generating smoke ring, and a reception loop is used as each of the electromagnetic wave receiving units.
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