JP3204910B2 - Underground electromagnetic survey method - Google Patents

Underground electromagnetic survey method

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JP3204910B2
JP3204910B2 JP26131596A JP26131596A JP3204910B2 JP 3204910 B2 JP3204910 B2 JP 3204910B2 JP 26131596 A JP26131596 A JP 26131596A JP 26131596 A JP26131596 A JP 26131596A JP 3204910 B2 JP3204910 B2 JP 3204910B2
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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、地下の空洞探査を行う
電磁探査方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electromagnetic exploration method for exploring an underground cavity.

【0002】[0002]

【背景技術及び発明が解決しようとする課題】電磁誘導
現象を利用して地下探査を行う電磁探査法は、本世紀の
初めに開発されて以来今日まで、鉱山、地熱、石油等の
資源探査や地下構造調査に広く用いられてきた。このよ
うな電磁探査法として、従来より各種の手法が開発され
ており、特に今日では、地下に人工的に電磁場を発生さ
せ、地下探査を行う手法が実用化されている。
2. Description of the Related Art Electromagnetic methods for performing underground exploration using electromagnetic induction have been developed since the beginning of this century, and have been used for exploration of resources such as mines, geothermal, and petroleum. It has been widely used for underground structure surveys. Various methods have been conventionally developed as such an electromagnetic exploration method. In particular, a method of artificially generating an electromagnetic field underground to perform underground exploration has been put to practical use today.

【0003】このような手法として、電磁応答を周波数
の関数として扱う周波数領域の電磁探査法と、電磁応答
を時間の関数として扱う時間領域の探査法とが知られて
いる。周知のように、周波数領域と時間領域とは、フー
リエ変換の対であり、理論的には等価である。特に、後
者は送信電流の遮断した後の電磁場のない状態で、その
測定を行うものであり、近年、送信ループから直接入射
する磁場の影響のない、時間領域の電磁探査法が注目さ
れている。
[0003] As such a method, there are known a frequency domain electromagnetic exploration method that treats an electromagnetic response as a function of frequency and a time domain exploration method that treats an electromagnetic response as a function of time. As is well known, the frequency domain and the time domain are a pair of Fourier transforms, and are theoretically equivalent. In particular, the latter performs the measurement in the absence of an electromagnetic field after the transmission current is cut off, and in recent years, a time-domain electromagnetic search method without the influence of a magnetic field directly incident from a transmission loop has attracted attention. .

【0004】図1〜図3には、この時間領域の地下探査
法の原理が概略的に示されている。測定に際しては、ま
ず図1に示すよう、地表に送信ループ10を設置すると
共に、測定ポイントに受信ループを設置する。そして、
送信ループ10に送信電流を流し、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逆起電力が発生し、地表面に渦
電流が発生する。この地表面の渦電流は、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、地下深部に伝播していく
ような現象が発生し、この現象はスモークリング現象と
呼ばれる。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。時間ととも
に、電流密度の最大値を示す部分が地下深部に浸透して
いくことが判る。
FIGS. 1 to 3 schematically show the principle of this time domain underground exploration method. At the time of measurement, first, as shown in FIG. 1, a transmission loop 10 is installed on the ground surface, and a reception loop is installed at a measurement point. And
A transmission current is supplied to the transmission loop 10, and this transmission current is
As shown in FIG. As a result, FIG.
As shown in (B), a back electromotive force is generated according to the law of electromagnetic induction to maintain the same magnetic field as before the interruption, and an eddy current is generated on the ground surface. The eddy current on the ground surface attenuates in accordance with the resistivity of the ground, but a new eddy current is generated in the ground to prevent the change of the current. This process is repeated, and a phenomenon occurs as if the eddy current 100 propagates deep underground. This phenomenon is called a smoke ring phenomenon. 2 (A) to 2 (D) show the current density distribution underground at this time in chronological order. It can be seen that the portion showing the maximum value of the current density permeates deep underground with time.

【0005】これらの渦電流は、経路地層の比抵抗に応
じて減衰する。このため、探査位置に対応して地表に設
置された受信ループを用い、前記渦電流の減衰を電磁場
の時間関数の変化として図3(C)に示すよう検出し、
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行くが、低比
抵抗のときはゆっくり減衰する。
[0005] These eddy currents are attenuated according to the specific resistance of the path formation. For this reason, using a receiving loop installed on the ground surface corresponding to the search position, the eddy current attenuation is detected as a change in the time function of the electromagnetic field as shown in FIG.
Underground resistivity distribution can be known. For example, when the underground has a high specific resistance, the eddy current attenuates rapidly, but when the underground has a low specific resistance, it attenuates slowly.

【0006】したがって、前記受信ループ(または送信
ループ及び受信ループ)を、探査位置に応じて次々と移
動させながら、受信データを集め、この受信データを分
析することにより、例えば図4に示すような地下の比抵
抗分布を求めることができ、この比抵抗分布に基づき、
地下構造を知ることができる。
[0006] Therefore, by moving the reception loop (or the transmission loop and the reception loop) one after another according to the search position, collecting the reception data and analyzing the reception data, for example, as shown in FIG. Underground resistivity distribution can be obtained, and based on this resistivity distribution,
Underground structure can be known.

【0007】近年、このような電磁探査技術を用いて、
地下に存在する空洞を測定する試みが成されている。例
えば、地下資源掘削後に残された地下空洞や、縦坑掘削
後に埋設され残された地下空洞を、事前に検出し、安全
対策を施すためである。
In recent years, using such an electromagnetic exploration technique,
Attempts have been made to measure underground cavities. For example, underground cavities left after excavation of underground resources and underground cavities left buried after excavation of shafts are detected in advance and safety measures are taken.

【0008】しかし、従来の電磁探査方法では、地下に
存在する空洞の発見や、その空洞の分布を正確に探査す
ることが難しいという問題があった。
[0008] However, the conventional electromagnetic exploration method has a problem that it is difficult to find an underground cavity and to accurately detect the distribution of the cavity.

【0009】本発明は、このような課題に鑑みて成され
たものであり、その目的は、地下に存在する空洞の分布
を正確に探査することが可能な地下電磁探査方法を提供
することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an underground electromagnetic exploration method capable of accurately exploring the distribution of an underground cavity. is there.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項1の発明は、スモークリング発生用電流源及
び電磁波受信部を用い、地表面側の探査測線に沿って地
下探査領域の空洞分布を電磁探査する方法であって、予
め測定された地下探査領域の実測データから、地下の水
平多層構造モデルを比抵抗分布で表した1次モデルを作
成する1次モデル作成工程と、前記1次モデルの任意の
層内に、厚さ及び深さを未知数とした仮想空洞層の存在
を仮定した空洞探査用の2次モデルを作成する2次モデ
ル作成工程と、前記探査測線に沿った電磁探査データに
基づき、前記仮想空洞層の未知数を特定し、前記2次モ
デルから地下の空洞分布を表す空洞分布モデルを演算す
る空洞分布モデル演算工程と、を含むことを特徴とす
る。
To achieve the above object, a first aspect of the present invention is to provide a cavity in an underground exploration area along a survey line on the ground surface side using a current source for generating smoke ring and an electromagnetic wave receiving section. A method for electromagnetically examining the distribution, comprising: a primary model creation step of creating a primary model representing a horizontal multilayer structure model of an underground by a resistivity distribution from measured data of an underground exploration area measured in advance; A secondary model creation step of creating a secondary model for cavity exploration assuming the existence of a virtual cavity layer whose thickness and depth are unknown in an arbitrary layer of the secondary model; A cavity distribution model calculating step of identifying an unknown number of the virtual cavity layer based on the exploration data and calculating a cavity distribution model representing an underground cavity distribution from the secondary model.

【0011】本発明の地下電磁探査方法では、まず予め
探査対象領域となる地下の地層構造を、1次モデルとし
て作成する。この1次モデルは、地下構造を水平多層構
造モデルとしてとらえ、これを比抵抗分布で表したもの
である。
In the underground electromagnetic exploration method of the present invention, an underground stratum structure to be an area to be searched is first prepared as a primary model. This primary model considers the underground structure as a horizontal multilayer structure model, and expresses this as a resistivity distribution.

【0012】前記1次モデルは、予め測定された探査対
象領域の実測データから作成される。例えば、請求項2
の発明のように、電磁探査技術を用い、空洞の存在しな
い地下の比抵抗分布を測定演算し、これを1次モデルと
して用いる。また、これ以外にも、例えば電気検層測定
技術を用い、地下の比抵抗分布を測定し、これを元に1
次モデルを作成してもよい。
The primary model is created from actual measurement data of a search target area measured in advance. For example, claim 2
As in the invention of No. 1, an electromagnetic survey technique is used to measure and calculate the underground resistivity distribution without any cavities, and this is used as a primary model. In addition to this, the underground resistivity distribution is measured using, for example, an electrical logging measurement technique, and the
A next model may be created.

【0013】次に、このようにして作成された1次モデ
ルを用い、空洞探査用の2次モデルを作成する。この2
次モデルは、1次モデルの任意の層内に、厚さおよび深
さを未知数とした仮想空洞層の存在を仮定して作成す
る。例えば、地下資源などの採掘現場では、採掘対象と
なる地下資源の存在する層が容易に特定でき、しかもこ
の層内に、空洞層が存在する可能性が高いと推定され
る。このような場合には、1次モデル内に存在する地下
資源の層内に、前記仮想空洞層が存在すると仮定し、空
洞探査用の2次モデルを作成すればよい。
Next, a secondary model for cavity exploration is created using the primary model created in this way. This 2
The secondary model is created assuming the existence of a virtual cavity layer whose thickness and depth are unknown in an arbitrary layer of the primary model. For example, at a mining site such as an underground resource, it is presumed that the layer where the underground resource to be mined exists can be easily specified, and that there is a high possibility that a hollow layer exists in this layer. In such a case, it is assumed that the virtual cavity layer exists in the underground resource layer existing in the primary model, and a secondary model for cavity exploration may be created.

【0014】そして、探査測線に沿った地下探査領域か
らの電磁探査データをもとに、前記仮想空洞層の未知数
を特定し、前記2次モデルから地下の空洞分布を表す空
洞分布モデルを演算する。
Then, the unknown number of the virtual cavity layer is specified based on the electromagnetic survey data from the underground survey area along the survey line, and a cavity distribution model representing the underground cavity distribution is calculated from the secondary model. .

【0015】このように、本発明によれば、予め空洞層
の周囲にバックグラウンドとして存在する地層を、実測
データを用い1次モデルとして作成し、この1次モデル
の任意の層内に仮想空洞層の存在を仮定し、空洞探査用
の2次モデルを作成している。
As described above, according to the present invention, a formation existing in advance as a background around a cavity layer is created as a primary model using measured data, and a virtual cavity is formed in an arbitrary layer of the primary model. Assuming the existence of layers, a secondary model for cavity exploration is created.

【0016】従って、この2次モデル内において、空洞
層の周囲に存在する地層は、既にバックグラウンドとし
て既知の値となっているため、探査測線に沿った電磁探
査データに基づき、前記2次モデルから地下の空洞分布
を表す空洞分布モデルを正確に演算することが可能とな
る。
Therefore, in this secondary model, since the formation existing around the hollow layer has a known value as the background, the secondary model is based on the electromagnetic survey data along the survey line. , It is possible to accurately calculate a cavity distribution model representing the underground cavity distribution.

【0017】請求項2の発明は、請求項1において、前
記1次モデルは、前記探査測線に沿った電磁探査データ
に基づき作成することを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the primary model is created based on electromagnetic survey data along the survey survey line.

【0018】本発明によれば、前記1次モデルの演算の
ために収集した電磁探査データを、前記空洞分布モデル
の演算にも用いることができ、前記空洞分布モデルの演
算のための特別な電磁探査が不要となる。すなわち、こ
の種の探査において最も人手と費用のかかる実際の電磁
探査動作の回数を増やすことなく、得られた電磁探査デ
ータの解析のみで空洞分布モデルを正確に演算すること
ができるという効果がある。
According to the present invention, the electromagnetic survey data collected for the operation of the primary model can be used for the operation of the cavity distribution model. Exploration is not required. That is, in this kind of exploration, there is an effect that the cavity distribution model can be accurately calculated only by analyzing the obtained electromagnetic exploration data without increasing the number of actual and most expensive electromagnetic exploration operations. .

【0019】請求項3の発明は、請求項1,2のいずれ
かにおいて、前記2次モデルは、前記1次モデルの任意
の層内に、前記仮想空洞層の下方に比抵抗及び厚さを未
知数とした仮想含水層の存在を仮定したモデルとして作
成し、前記空洞分布モデル演算工程では、前記電磁探査
データに基づき、前記仮想含水層の未知数を特定し、前
記2次モデルから地下の空洞分布を表す空洞分布モデル
を演算することを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in any one of the first and second aspects, the secondary model has a specific resistance and a thickness below the virtual cavity layer in an arbitrary layer of the primary model. It is created as a model assuming the existence of a virtual hydrous layer as an unknown. In the cavity distribution model calculation step, the unknown number of the virtual hydrous is specified based on the electromagnetic survey data, and the underground cavity distribution is determined from the secondary model. Is characterized by calculating a cavity distribution model representing

【0020】前述したように、本発明では、1次モデル
の任意の層内に、仮想空洞層の存在を仮定して、2次モ
デルを作成する。このとき、例えば採掘現場などに存在
する大規模空洞などを想定すると、その空洞の下部に
は、採掘対象層の堀残しが存在することが多い。このよ
うな堀残し領域は、地下水との関係で含水している場合
が多く、この含水によって変化する比抵抗の影響を考慮
することが好ましい。
As described above, in the present invention, a secondary model is created on the assumption that a virtual cavity layer exists in an arbitrary layer of the primary model. At this time, assuming, for example, a large-scale cavity existing at a mining site or the like, a moat residue of the mining target layer often exists below the cavity. Such moat-remaining areas often contain water in relation to groundwater, and it is preferable to consider the effect of the specific resistance that changes due to the water content.

【0021】請求項3の発明は、このような点に考慮し
てなされたものであり、1次モデルの任意の層内に、前
記仮想空洞層の下方に比抵抗および厚さを未知数とした
仮想含水層の存在を仮定して2次モデルを作成してい
る。
The invention of claim 3 has been made in consideration of such a point, and the resistivity and the thickness are set as unknowns below the virtual cavity layer in an arbitrary layer of the primary model. A secondary model is created assuming the existence of a virtual hydrous layer.

【0022】そして、空洞分布モデル演算工程では、電
磁探査データに基づき、前記仮想含水層の未知数を特定
し、前記2次モデルから地下の空洞分布を表す空洞分布
モデルを演算している。
In the cavity distribution model calculation step, the unknown number of the virtual hydrous layer is specified based on the electromagnetic survey data, and a cavity distribution model representing the underground cavity distribution is calculated from the secondary model.

【0023】これにより、含水層による抵抗分布の変化
の影響を低減し、地下の空洞分布をより正確に求めるこ
とが可能となる。
As a result, the influence of the change in the resistance distribution due to the water-containing layer can be reduced, and the underground cavity distribution can be obtained more accurately.

【0024】請求項4の発明は、請求項1〜3のいずれ
かにおいて、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。
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, as the current source for generating smoke ring,
A transmission loop is used, and a reception loop is used as each of the electromagnetic wave receiving units.

【0025】以上の構成とすることにより、スモークリ
ングの発生を効果的に行い、探査対象領域から効果的に
電磁探査データを得ることができる。
With the above configuration, smoke ringing can be effectively generated, and electromagnetic exploration data can be effectively obtained from the search target area.

【0026】請求項5の発明は、請求項4において、前
記実測工程では、スリングラム測定法を用い、前記地下
探査領域の電磁探査を行うことを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect, in the actual measurement step, an electromagnetic survey of the underground survey area is performed using a slinggram measuring method.

【0027】従来より、送信ループおよび受信ループを
用い、時間領域の電磁探査を行うことは知られている。
Conventionally, it is known to perform electromagnetic exploration in the time domain using a transmission loop and a reception loop.

【0028】しかし、送信ループの内側に受信ループを
配置し(インループ配置)、地下の空洞層を測定する
と、空洞層及びそのバックグラウンドの周囲に存在する
各種のノイズを拾いすぎてしまい、その探査精度が低下
してしまう。すなわち、インループ配置の電磁探査方法
では、送信ループを半径数百m程度の大きさで配置しな
ければならないため、地下に存在する空洞層が数十m単
位の幅しか有していない場合には、地中に発生するスモ
ークリングにより空洞層及びそのバックグラウンド以外
の領域から得られるデータが、ノイズとして作用し、こ
れが探査精度を低下させる大きな要因となる。
However, when the reception loop is arranged inside the transmission loop (in-loop arrangement) and the underground cavity layer is measured, various kinds of noise existing around the cavity layer and its background are excessively picked up. Exploration accuracy is reduced. In other words, in the electromagnetic survey method of the in-loop arrangement, since the transmission loop must be arranged with a radius of about several hundred meters, when the underground hollow layer has a width of only several tens of meters, In data, data obtained from a region other than the cavity layer and its background due to smoke ring generated in the ground acts as noise, and this is a major factor that lowers the search accuracy.

【0029】また、送信ループと受信ループとを離して
配置するアウトループ法では、送信ループをインループ
法のように大きくする必要がないため、この点ではノイ
ズの影響を低減できる。しかし、送信ループと受信ルー
プの距離を離してしまうと、インループの場合と同様に
周囲の地層からの受信波をノイズとして拾ってしまい、
これが探査精度を低下させる大きな要因となる。
Further, in the out-loop method in which the transmission loop and the reception loop are arranged apart from each other, it is not necessary to increase the size of the transmission loop as in the in-loop method, so that the influence of noise can be reduced in this respect. However, if the distance between the transmission loop and the reception loop is increased, the received waves from the surrounding strata will be picked up as noise, as in the case of the in-loop.
This is a major factor that lowers the search accuracy.

【0030】本発明はこのような問題点に配慮し、送信
ループの外側に、受信ループを配置し、かつ送信ループ
及び受信ループを比較的近接させた状態で配置するスリ
ングラム測定法を採用した。このスリングラム測定法を
用い、地下探査領域の電磁探査を行うことにより、得ら
れる電磁探査データには、地下に存在する空洞層及びそ
のバックグラウンド以外のエリアからのデータがノイズ
となって混入する割合が少なくなり、探査精度が極めて
高くなることが確認された。
In consideration of such a problem, the present invention employs a slinggram measuring method in which a receiving loop is arranged outside a transmitting loop and the transmitting loop and the receiving loop are arranged relatively close to each other. . By using this slinggram measurement method and performing electromagnetic surveys in the underground exploration area, data obtained from areas other than the underground cavity layer and its background as noise are mixed into the obtained electromagnetic survey data. It was confirmed that the ratio decreased and the exploration accuracy became extremely high.

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】次に、本発明の好適な実施の形態
を、図面に基づき詳細に説明する。
Next, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0032】本実施の形態では、電磁探査の手法として
TDEM法(時間領域電磁探査法)を用い、地下に存在
する空洞の電磁探査を行う場合を例にとり説明する。
In the present embodiment, an example will be described in which the TDEM method (time domain electromagnetic method) is used as an electromagnetic method and electromagnetic cavities underground are detected.

【0033】図5には、電磁探査の対象となる地下電磁
探査領域の断面図が概略的に示されており、同図に示す
電磁探査領域では、地表面から20mの深さに、数十m
の厚さの大規模空洞200が存在する。
FIG. 5 schematically shows a cross-sectional view of an underground electromagnetic exploration area to be subjected to electromagnetic exploration. In the electromagnetic exploration area shown in FIG. m
There is a large cavity 200 of thickness.

【0034】本実施例では、このような探査領域に対
し、地表面300に所定の探査測線を設定し、この探査
測線に沿って、No1,No2…No35の合計35ポ
イントの測定点を設定している。各測定点の間隔は10
mに設定されている。
In the present embodiment, a predetermined search line is set on the ground surface 300 for such a search area, and a total of 35 measurement points No1, No2,... No35 are set along the search line. ing. The interval between each measurement point is 10
m.

【0035】図6には、本実施例の電磁探査に用いられ
る送信ループ10および受信ループ20の配置が概略的
に示されている。
FIG. 6 schematically shows the arrangement of the transmission loop 10 and the reception loop 20 used in the electromagnetic survey of this embodiment.

【0036】このような送信ループ10および受信ルー
プ20の配置はスリングラム配置と呼ばれる。この配置
を用いた測定法は、送信ループ10と受信ループ20と
の間隔を一定に保ちながら行われ、従来より断層等の捕
捉に効果があるとされている。ここでは、この測定法を
用い、1成分(Z成分,磁場の鉛直成分)TDEM探査
(測定間隔10m、測定点数35点)を実施した。
Such an arrangement of the transmission loop 10 and the reception loop 20 is called a slingogram arrangement. The measurement method using this arrangement is performed while keeping the interval between the transmission loop 10 and the reception loop 20 constant, and it is conventionally considered to be effective in capturing a tomogram or the like. Here, one component (Z component, vertical component of the magnetic field) TDEM exploration (measurement interval 10 m, number of measurement points 35) was performed using this measurement method.

【0037】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あり、一辺の長さが20
mの正方形状に構成されている。前記受信ループ20
は、電磁波受信部(センサ)として機能するものであ
り、送信ループの後方約10mの位置に配置されてい
る。
The transmission loop 10 functions as a current source for generating smoke ring.
m. The receiving loop 20
Functions as an electromagnetic wave receiving unit (sensor), and is disposed at a position about 10 m behind the transmission loop.

【0038】各測定点では、図6に示す送信ループ10
に1.5アンペアの直流送信電流を断続的に流し、受信
ループ20でのサンプリングは、u(送信電流遮断後
6.8〜696μsec)、V(35〜2792μse
c)、H(88〜6978μsec)の各測定モードで
行った。使用機器は、GEONICS社製のPROTE
M−47である。
At each measurement point, the transmission loop 10 shown in FIG.
, A DC transmission current of 1.5 amps is intermittently supplied to the receiver, and sampling in the reception loop 20 is performed by u (6.8 to 696 μsec after the interruption of the transmission current) and V (35 to 2792 μsec).
c) and H (88 to 6978 μsec) in each measurement mode. The equipment used is PROTETE manufactured by GEONICS.
M-47.

【0039】解析は、1次元水平多層インバージョンに
て行い、得られた解析データから空洞がない測定点と空
洞がある測定点を比較検討した。
The analysis was performed by one-dimensional horizontal multilayer inversion, and a measurement point having no cavity and a measurement point having a cavity were compared and examined from the obtained analysis data.

【0040】本実施例の測定では、具体的には、宇都宮
市の大谷石採掘跡の大規模空洞の存在する場所を探査対
象領域とし、その測定を行った。
In the measurement of the present embodiment, specifically, a location where a large-scale cavity at the Otani stone mining site in Utsunomiya city exists was set as a search target area, and the measurement was performed.

【0041】測定現場は、約10mの表土層の下に、大
谷石が地下70〜80mにわたって分布した成層構造で
あり、現在も採掘が行われている採石所である。採石跡
は縦坑掘削後、横方向に採掘していったものであり、今
回の探査はその地表部分から行った。前記図5は、探査
測線の下側に存在する大規模空洞(採石跡)の断面図で
ある。
The measurement site has a stratified structure in which Oya stones are distributed over a depth of 70 to 80 m under a surface soil layer of about 10 m. The quarry was excavated in the horizontal direction after excavation of the shaft, and this exploration was carried out from the ground surface. FIG. 5 is a cross-sectional view of a large-scale cavity (quarry mark) existing below the survey line.

【0042】図7には、前述した1次元水平多層インバ
ージョンの解析結果が示されている。この解析結果によ
れば、この探査領域は、3層構造に解析される。
FIG. 7 shows an analysis result of the one-dimensional horizontal multilayer inversion described above. According to this analysis result, this search area is analyzed into a three-layer structure.

【0043】その中で空洞200の存在しない部分(測
定点No1〜20)は、解析結果の誤差も小さく(平均
誤差5.4%)、比抵抗値も地層境界もほぼ同じ値を示
している。比抵抗値の平均は上層から63Ω・m、18
Ω・m、5Ω・mであり、層厚の平均値は第1層310
が11m、第2層320が67mである。
In the portion where the cavity 200 does not exist (measurement points No. 1 to 20), the error of the analysis result is small (average error 5.4%), and the specific resistance value and the stratum boundary show almost the same value. . The average of the specific resistance value is 63Ω · m from the upper layer, 18
Ωm, 5 Ωm, and the average value of the layer thickness is the first layer 310
Is 11 m, and the second layer 320 is 67 m.

【0044】一方、大規模空洞200が存在する部分
(測定点No21〜35)での測定値は、やや比抵抗が
高いだけで、空洞と考えられるような高比抵抗層も認め
られない。誤差も空洞が無い部分に比べ大きく(平均誤
差12.5%)、比抵抗値および層厚もばらつきが大き
い。
On the other hand, the measured values at the portion where the large-scale cavity 200 exists (measurement points Nos. 21 to 35) have only a slightly high specific resistance, and a high specific resistance layer considered to be a cavity is not recognized. The error is also large (average error 12.5%) as compared with the portion without a cavity, and the specific resistance value and the layer thickness also have large variations.

【0045】このように、通常の時間領域電磁探査法で
は、空洞200の存在しない領域(測定点No1〜2
0)の地下探査は正確に行われるものの、空洞200の
存在する領域(測定点No21〜35)の地下探査を正
確には行うことができない。
As described above, in the ordinary time domain electromagnetic survey, the area where the cavity 200 does not exist (measurement points No. 1 to No. 2)
Although the underground exploration of 0) is performed accurately, the underground exploration of the area where the cavity 200 exists (measurement points Nos. 21 to 35) cannot be performed accurately.

【0046】本発明は、以下に詳述するように、空洞2
00の存在しない領域(測定点No1〜20)の地下電
磁探査結果を有効に活用することで、地下に存在する空
洞層の存在およびその分布を正確に測定できるのではな
いかとの観点に立って行われた。
The present invention, as described in more detail below,
From the viewpoint that the existence and distribution of the cavity layer existing underground can be accurately measured by effectively utilizing the results of the underground electromagnetic survey in the area where no 00 exists (measurement points No. 1 to 20). It was conducted.

【0047】図10には、本実施の形態の地下電磁探査
方法の手順が概略的に示されている。
FIG. 10 schematically shows the procedure of the underground electromagnetic survey method according to the present embodiment.

【0048】まず、ステップS10において、前述した
ようにスリングラム配置の測定法を用い、地下探査領域
を探査測線に沿って電磁探査する。
First, in step S10, the underground exploration area is electromagnetically surveyed along the exploration survey line by using the measurement method of the slinggram arrangement as described above.

【0049】次に、ステップS12において、地下探査
対象領域の1次モデルを作成する。
Next, in step S12, a primary model of the underground exploration target area is created.

【0050】この1次モデルは、予め地下探査領域とな
る地下構造を、水平多層構造モデルとしてとらえ、これ
を比抵抗分布で表したものである。
In the primary model, an underground structure serving as an underground exploration area is preliminarily regarded as a horizontal multilayer structure model, and is represented by a resistivity distribution.

【0051】このような1次モデルは、例えば、図7に
示す測定データの内、測定点No1〜No20のデータ
から、図8に示すように求めることができる。具体的に
は、地下探査領域は第1層310、第2層320、第3
層330の3層構造としてとらえられる。そして、第1
層は、深さ11m比抵抗63Ωm、第2層320は深さ
67m、比抵抗18Ωm、第3層は比抵抗5Ωmとして
設定される。
Such a primary model can be obtained as shown in FIG. 8, for example, from the data of the measurement points No. 1 to No. 20 in the measurement data shown in FIG. Specifically, the underground exploration area includes the first layer 310, the second layer 320, and the third layer.
It can be considered as a three-layer structure of the layer 330. And the first
The layer is set at a depth of 11 m, the specific resistance is 63 Ωm, the second layer 320 is set at a depth of 67 m, the specific resistance is 18 Ωm, and the third layer is set at a specific resistance of 5 Ωm.

【0052】次に、ステップS14において、前記1次
モデルから、空洞探査用の2次モデルを作成する。
Next, in step S14, a secondary model for cavity exploration is created from the primary model.

【0053】前記空洞探査用の2次モデルは、図8に示
すよう、前記1次モデル内に仮想空洞層の存在を仮定し
たモデルである。
As shown in FIG. 8, the secondary model for cavity search is a model on the assumption that a virtual cavity layer exists in the primary model.

【0054】通常、前記1次モデルの第1〜第3層のい
ずれに、空洞層200が存在するかは、比較的容易に判
断することができる。例えば、実施例の大谷石の採掘現
場では、空洞層は大谷石の存在する第2層320内に存
在すると推定できる。
Usually, it can be relatively easily determined which of the first to third layers of the primary model has the cavity layer 200. For example, at the valley stone mining site of the embodiment, it can be estimated that the cavity layer exists in the second layer 320 where the valley stone exists.

【0055】従って、本実施例では、この第2層320
内のH2の深さ位置に、厚さH3の仮想空洞層400が
存在すると仮定し、さらにこの仮想空洞層400の下方
に比抵抗ρ4、厚さH4の仮想含水層410がで存在す
ると仮定した空洞探査用の2次モデルを作成する。な
お、前記仮想空洞層400は、高比抵抗値の層であると
仮定し、ここではその比抵抗の値を10000Ω・mに
設定している。
Therefore, in this embodiment, the second layer 320
It is assumed that a virtual cavity layer 400 having a thickness of H3 exists at a depth position of H2 in the inside, and a virtual water-containing layer 410 having a specific resistance ρ4 and a thickness of H4 exists below the virtual cavity layer 400. Create a secondary model for cavity exploration. It is assumed that the virtual cavity layer 400 is a layer having a high specific resistance, and here, the specific resistance is set to 10000Ω · m.

【0056】次に、ステップS16において、前記2次
モデル及び電磁探査データから、図9に示す空洞分布モ
デルを演算する。
Next, in step S16, a cavity distribution model shown in FIG. 9 is calculated from the secondary model and the electromagnetic survey data.

【0057】すなわち、前記ステップS10の電磁探査
で得られた測定点No21〜No35の探査データに基
づき、前記仮想空洞層400および仮想含水層410の
深さおよび厚さを特定する未知数H2、H3、H4を演
算し、かつ仮想含水層410の比抵抗ρを演算する。
That is, the unknowns H 2, H 3, which specify the depth and thickness of the virtual cavity layer 400 and the virtual water-containing layer 410 based on the survey data of the measurement points No 21 to No 35 obtained by the electromagnetic survey of the step S 10. H4 is calculated, and the specific resistance ρ of the virtual water-containing layer 410 is calculated.

【0058】ここでは第1層310、第2層320、第
3層330の比抵抗と、第1層310、第2層320の
層厚Hを固定し、仮想空洞層400および仮想含水層4
10の未知数H2,H3,H4,ρ4を求めた。このよ
うにして求めた各測定点のデータ、すなわち地下の空洞
分布を表す空洞分布モデルが図9である。
Here, the specific resistance of the first layer 310, the second layer 320, and the third layer 330 and the layer thickness H of the first layer 310 and the second layer 320 are fixed, and the virtual cavity layer 400 and the virtual water-containing layer 4 are fixed.
Ten unknowns H2, H3, H4 and ρ4 were determined. FIG. 9 shows data of each measurement point obtained in this way, that is, a cavity distribution model representing the underground cavity distribution.

【0059】図9に示す空洞層の分布は、図5に示す実
際の大規模空洞200の分布とほぼ正確に一致する。
The distribution of the cavity layer shown in FIG. 9 almost exactly matches the distribution of the actual large-scale cavity 200 shown in FIG.

【0060】なお、空洞がない部分(測定点No1〜2
0)において、前記仮想空洞層が存在すると仮定して同
様な演算を行ったところ、これらの領域では空洞層が層
厚数mで分布するとの結果が得られたが、これらの値は
許容誤差範囲として処理できるので問題はない。
Note that a portion having no cavity (measurement points No. 1 to 2)
In 0), similar calculations were performed on the assumption that the virtual cavity layer existed. As a result, in these regions, the result was obtained that the cavity layer was distributed with a layer thickness of several m, but these values were found to have an allowable error. There is no problem because it can be processed as a range.

【0061】このように、本実施例によれば、地下の空
洞部分の解析に、従来の電磁探査結果を有効に用いるこ
とにより、大規模空洞の存在ばかりでなく、その規模お
よび分布をも明瞭に解析できることが確認された。
As described above, according to the present embodiment, not only the existence of a large-scale cavity but also its size and distribution can be clarified by effectively using the results of the conventional electromagnetic survey for analyzing the underground cavity. It was confirmed that analysis was possible.

【0062】なお、本発明は前記実施の形態に限定され
る物ではなく、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.

【0063】例えば、ステップ12の1次モデルの作成
を、前記ステップS10の電磁探査結果を用いて行うの
では無く、これ以外の測定データを用いて行ってもよ
い。例えば、空洞の存在しない領域の比抵抗分布を、電
気検層方を用いて測定し、前記1次モデルを作成しても
よい。具体的には、地表から測定用の穴を地下数十mの
深さまで掘り、この測定用の穴にそって比抵抗測定装置
を順次移動させ、地下の比抵抗分布を測定し、この測定
データに基づき1次モデルを作成してもよい。
For example, the creation of the primary model in step 12 may be performed not by using the results of the electromagnetic survey in step S10 but by using other measurement data. For example, the primary model may be created by measuring a specific resistance distribution in a region where no cavity exists by using an electric logging method. Specifically, a measurement hole was dug from the surface of the earth to a depth of several tens of meters below the ground, and the resistivity measurement device was sequentially moved along the measurement hole to measure the resistivity distribution under the ground. The primary model may be created based on

【0064】[0064]

【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
下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 diagrams showing a state in which an eddy current spreads underground over 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】時間領域の地下電磁探査方法を用いて得られた
地下構造の説明図であり、横軸は水平方向の長さ、縦軸
は海抜を表している。
FIG. 4 is an explanatory diagram of an underground structure obtained using a time-domain underground electromagnetic survey method, in which the horizontal axis represents the length in the horizontal direction and the vertical axis represents the sea level.

【図5】地下電磁探査領域の概略説明図である。FIG. 5 is a schematic explanatory view of an underground electromagnetic survey area.

【図6】スリングラム配置による測定法の概略説明図で
ある。
FIG. 6 is a schematic explanatory diagram of a measurement method using a slingogram arrangement.

【図7】一般的な地下電磁探査解析方法を用いて得られ
た地下解析構造モデルの説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram of an underground analysis structure model obtained by using a general underground electromagnetic survey analysis method.

【図8】1次モデルおよび2次モデルの概略説明図であ
る。
FIG. 8 is a schematic explanatory diagram of a primary model and a secondary model.

【図9】測定された地下空洞分布モデルの説明図であ
る。
FIG. 9 is an explanatory diagram of a measured underground cavity distribution model.

【図10】本実施の形態の測定手順を示すフローチャー
ト図である。
FIG. 10 is a flowchart illustrating a measurement procedure according to the present embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 送信ループ 20 受信ループ 200 大規模空洞 310 第1層 320 第2層 330 第3層 400 仮想空洞層 410 仮想含水層 Reference Signs List 10 transmission loop 20 reception loop 200 large-scale cavity 310 first layer 320 second layer 330 third layer 400 virtual cavity layer 410 virtual water layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関根 一郎 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 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 (56)参考文献 特開 平7−110382(JP,A) 第31回地板工学研究会発表会、平成8 年7月17〜19日発表、地盤工学会発行、 第459〜460頁 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01V 3/12 G01S 13/88 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Ichiro Sekine 1-7-1, Kyobashi, Chuo-ku, Tokyo Toda Construction Co., Ltd. (72) Inventor Kazunari Wada 1-2-1, Oi, Shinagawa-ku, Tokyo Mitsui Inside Metal Resources Development Co., Ltd. (72) Inventor Akira Saito 1-23-1 Oi, Shinagawa-ku, Tokyo Mitsui Metal Resources Development Co., Ltd. (56) References JP-A-7-110382 (JP, A) 31st Presentation on Ground Engineering Research Group, July 17-19, 1996, Published by Japan Geotechnical Society, pp. 459-460 (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01V 3/12 G01S 13 / 88

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 スモークリング発生用電流源及び電磁波
受信部を用い、地表面側の探査測線に沿って地下探査領
域の空洞分布を電磁探査する方法であって、 予め測定された地下探査領域の実測データから、地下の
水平多層構造モデルを比抵抗分布で表した1次モデルを
作成する1次モデル作成工程と、 前記1次モデルの任意の層内に、厚さ及び深さを未知数
とした仮想空洞層の存在を仮定した空洞探査用の2次モ
デルを作成する2次モデル作成工程と、 前記探査測線に沿った電磁探査データに基づき、前記仮
想空洞層を高比抵抗値の層として扱い前記未知数を演算
により特定し、前記2次モデルから地下の空洞分布を表
す空洞分布モデルを求める空洞分布モデル演算工程と、 を含むことを特徴とする地下電磁探査方法。
1. A method of electromagnetically exploring a cavity distribution in an underground exploration area along an exploration survey line on the ground surface using a current source for generating smoke ring and an electromagnetic wave receiving unit, the method comprising: A primary model creation step of creating a primary model representing a horizontal multi-layer structure model of the underground by a resistivity distribution from actual measurement data; and, in an arbitrary layer of the primary model, thickness and depth are set to unknowns. A secondary model creation step of creating a secondary model for cavity exploration assuming the existence of a virtual cavity layer, and treating the virtual cavity layer as a layer with a high resistivity based on electromagnetic survey data along the survey survey line A cavity distribution model computing step of identifying the unknown by computation and obtaining a cavity distribution model representing the underground cavity distribution from the secondary model.
【請求項2】 請求項1において、 前記1次モデルは、 前記探査測線に沿った電磁探査データに基づき作成する
ことを特徴とする地下電磁探査方法。
2. The underground electromagnetic survey method according to claim 1, wherein the primary model is created based on electromagnetic survey data along the survey survey line.
【請求項3】 請求項1、2のいずれかにおいて、 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
特徴とする地下電磁探査方法。
3. In any of claims 1, 2, wherein a current source for smoke ring generator, using a transmission loop, wherein the respective electromagnetic wave receiving unit, underground electromagnetic exploration method characterized by using a receiving loop .
【請求項4】 請求項において、 前記実測工程では、 スリングラム測定法を用い、前記地下探査領域の電磁探
査を行うことを特徴とする地下電磁探査方法。
4. The underground electromagnetic exploration method according to claim 3 , wherein in the actual measurement step, an electromagnetic exploration of the underground exploration area is performed using a slingogram measurement method.
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第31回地板工学研究会発表会、平成8年7月17〜19日発表、地盤工学会発行、第459〜460頁

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