JP3299356B2

JP3299356B2 - 地中埋設体と地下管路との貫通状態判別方法

Info

Publication number: JP3299356B2
Application number: JP25611093A
Authority: JP
Inventors: 乙雄吉田
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1993-10-13
Filing date: 1993-10-13
Publication date: 2002-07-08
Anticipated expiration: 2017-07-08
Also published as: JPH07113874A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、棒状または管状の地中
埋設体と地下管路とを伝播する音響を用いて、地中を掘
削することなく、前記地中埋設体がこれに近接する地下
管路を貫通しているかどうかを判別する判別方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】家庭用ガス管などの地中に埋設される棒
状または管状の地中埋設体は、これに近接する下水管な
どの地下管路から、３０ｃｍ以上離隔して埋設されるよ
う定められている。しかし、実際には、前記地下管路と
地中埋設体との交差部分で、前記地中埋設体が前記地下
管路を貫通して埋設されていることがある。このような
場合、鋼管などによって実現される前記地中埋設体は、
地下管路内を流れる水分によって腐食されやすく、また
腐食された地中埋設体は、地盤の変動などによって折損
する可能性がある。このような事態の発生を防止するた
めに、前記地中埋設体が、これに近接する地下管路を貫
通している箇所を探し出し、当該地中埋設体を適当な場
所に移設するか、前記地中埋設体に防食および補強など
の処理を施す必要がある。

【０００３】このため従来、道路などの地中に埋設され
た地中埋設体に沿って、地中を掘削し、前記地中埋設体
と前記地下管路との交差部分を露出し、目視によって前
記地中埋設体が地下管路を貫通しているかどうかを確認
する作業が行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のよう
に、掘削位置を特定せず、地中埋設体に沿って地中を掘
削していく作業は、労力と時間とを必要とする。このた
め、実際に地中埋設体が地下管路を貫通している箇所を
探し出すまでの間に、多大な労力と時間とを費やしてし
まい、処理を施すべき地中埋設体は、その間に腐食が進
行してしまうという問題がある。

【０００５】本発明の目的は、地中埋設体と地下管路と
を伝播する音響信号を用いて、地中を掘削することな
く、地中埋設体と地下管路との貫通状態を判別すること
ができる地中埋設体と地下管路との貫通状態判別方法を
提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、地中埋設体の
地上露出部に音響信号を与え、地中埋設体に近接する地
下管路内を伝播する音響信号を受信し、受信した音響信
号のうちから周波数が異なる成分の音圧値を測定し、高
周波成分の音圧値と低周波成分の音圧値との比が予め定
める値以上に大きいとき貫通状態と判別することを特徴
とする地中埋設体と地下管路との貫通状態判別方法であ
る。

【０００７】

【作用】本発明に従えば、地中埋設体の地上露出部に音
響信号を与え、地中埋設体に近接する地下管路内を伝播
する音響信号を受信する。さらに、受信した音響信号の
うちから、周波数の異なる成分の音圧値を測定し、高周
波成分の音圧値と低周波成分の音圧値との比が、予め定
める値以上に大きいとき、地中埋設体が地下管路を貫通
している状態であると判別する。したがって、従来のよ
うに、地中に埋設された地中埋設体に沿って地中を掘削
し、目視によって地中埋設体が、これに近接する地下管
路を貫通しているかどうかを調べる必要がなく、掘削作
業にかかる労力と時間とを節約することができる。これ
によって、地下管路を貫通している地中埋設体を、速や
かに探し出すことができ、当該地中埋設体の移設または
当該地中埋設体に防食および補強処理を施すなどの処置
を速やかに行うことができる。このため、地中埋設体が
地下管路を貫通していることによって生じる地中埋設体
の折損などの事故を防止するための作業を効率よく行う
ことができる。

【０００８】

【実施例】図１は、本発明の一実施例である地中埋設体
１と地下管路２との貫通状態判別方法を示す簡略化した
断面図および斜視図である。図１（ａ）は、地中埋設体
１と地下管路２との地中における配置を示す断面図であ
る。図１（ｂ）は、地中埋設体１と地下管路２との貫通
状態を示す斜視図である。図１（ａ）は、図１（ｂ）の
切断面線Ｉ−Ｉから見た断面図である。図１（ａ），
（ｂ）に示すように、家庭用ガス管などの地中埋設体１
は、たとえば地表からの距離Ｌ１が約０．６ｍの地中に
埋設され、配管されている。前記地中埋設体１の一方端
部は、鉛直方向上方に向かって配置され、地表から露出
して各家庭内に配管される。前記地中埋設体１は、たと
えば直径が２５ｍｍの鋼管によって実現される。また、
地中には、下水管などの地下管路２が、たとえば地表か
らの距離Ｌ４が約０．６ｍの地中に埋設されて配管され
ている。前記地下管路２は、たとえば、直径１５０ｍｍ
の陶管によって実現され、それぞれ約０．７ｍの間隔で
継ぎ合わされている。また、地下管路２には、前記地下
管路２の保守・点検などのために、予め定められる間隔
をおいて、開口部５が設けられている。前記地中埋設体
１と地下管路２とは地点Ｑで交差し、鉛直上方に向かっ
て配置される地中埋設体１と地点Ｑとの距離Ｌ２は、た
とえば約１ｍである。前記地中埋設体１は、たとえば地
下管路２と交差する地点Ｑにおいて、地下管路２の上部
を貫通している。

【０００９】図２は、本実施例の地中埋設体１と地下管
路２との貫通状態判別方法を説明するためのフローチャ
ートである。以下、図１および図２を参照して、地中埋
設体１と地下管路２との貫通状態判別方法を説明する。
図２に示すステップｊ１では、図示しない測定者Ａが、
地中埋設体１の地表からの露出部において、当該地中埋
設体１を伝播する音響信号を発生する。前記音響信号
は、たとえば、測定者Ａが、地中埋設体１をハンマー３
でたたいて発生させる。地中埋設体１をハンマー３でた
たいて発生させた音は、地中埋設体１を伝播し、地中埋
設体１と地下管路２とが接している場合には、直接地下
管路２に伝播する。また、地中埋設体１と地下管路２と
が離隔して埋設されている場合には、地中埋設体１と、
これに近接する地下管路２との間に介在される土やコン
クリートなどを介して、地下管路２に伝播される。この
ように、地下管路２に伝播された音響信号は、前記地下
管路２を伝播して、地下管路２の開口部５で受信するこ
とができる。

【００１０】ステップｊ２では、測定者Ｂが、前記地中
埋設体１に近接する地下管路２の開口部５において、前
記地中埋設体１から地下管路２に伝播する音響信号を受
信し、受信した前記音響信号の時間変化を測定する。た
とえば、前記地中埋設体１と地下管路２とが交差する地
点Ｑからの距離Ｌ３が約４ｍである前記地下管路２の開
口部５において、測定者Ｂが、前記地中埋設体１から、
地中および地下管路２を伝播してきた前記音響信号を、
マイクロフォン４で受信し、時間変化を測定する。

【００１１】ステップｊ３では、前記ステップｊ２で受
信された音響信号の周波数分析が行われる。たとえば、
マイクロフォン４に接続されたパーソナルコンピュータ
などのソフトウエアによる高速フーリエ変換によって、
受信された音響信号の中から予め定められる周波数成分
の時間変化が求められる。

【００１２】ステップｊ４では、地中埋設体１を構成す
る材料と、地中埋設体１の露出部で発生される音響信号
とから、判別に用いる前記音響信号の高周波成分と低周
波成分との周波数が特定される。

【００１３】ステップｊ５では、受信された音響信号の
うちからステップｊ４で特定された周波数の高周波成分
と低周波成分とが取出され、前記２つの周波数成分の音
圧の各ピーク値ＰＨ，ＰＬとが比較される。すなわち、
前記高周波成分の音圧のピーク値ＰＨと、前記低周波成
分の音圧のピーク値ＰＬとの比、すなわちＰＨ／ＰＬが
求められる。

【００１４】ステップｊ６では、受信された音響信号の
高周波成分と低周波成分との音圧のピーク値の比が１０
以上であるかどうか、すなわちＰＨ／ＰＬの値が１０以
上であるかどうかが判断される。ＰＨ／ＰＬの値が１０
以上であれば、ステップｊ７に移り、ＰＨ／ＰＬの値が
１０未満であればステップｊ８に移る。

【００１５】ステップｊ７では、地中埋設体１と、地下
管路２とは貫通状態であると判断される。ステップｊ８
では、地中埋設体１と、地下管路２とは離隔していると
判断される。

【００１６】図３は、地中埋設体１が地下管路２を貫通
している場合と、前記両者が２０ｃｍ離隔している場合
の受信音響信号の高周波成分と低周波成分との音圧の時
間変化を示す波形図である。前記地中埋設体１は、ねじ
鋼管によって実現される家庭用ガス管であり、地下管路
２は、陶管によって実現される下水管である。地中埋設
体１と地下管路２との貫通状態の判別に用いられる音響
信号の高周波成分と低周波成分とは、それぞれ周波数１
６００Ｈｚと５００Ｈｚとに選ばれる。また、図３にお
いて、音圧は縦軸にデシベル値で表されている。前記デ
シベル値Ｉｄは、最小可聴限界の音の強さＩ０Ｗ／ｃｍ
²に対し、ＩＷ／ｃｍ²の音の強さを表わす場合、以下の
式で表わされる。ただし、Ｉ０＝１０^-16Ｗ／ｃｍ²、対
数はＷを底とする常用対数である。

【００１７】Ｉｄ＝１０・ｌｏｇ（Ｉ／Ｉ０）また、音の強さを音圧で比較する場合、デシベル値Ｐｄ
は、音圧Ｐ、基準圧力Ｐ０、Ｐ０＝２×１０^-4μｂａｒ
とすると、以下の式で表される。ただし、対数は１０を
底とする常用対数である。

【００１８】Ｐｄ＝２０・ｌｏｇ（Ｐ／Ｐ０）音の強さは音圧の２乗に比例しており、ここでは最小可
聴限界の音の強さを基準としたデシベル値を用いて、音
の強さを表わす。したがって、デシベル値で１０ｄＢ以
上の差があれば、音圧にすると１０倍以上の音圧比にな
る。

【００１９】また、横軸には、時間が表されている。波
形図下部に示される数値は、バックグラウンドの平均値
を表している。さらに、図３において、左側上方の波形
図は、地中埋設体１と地下管路２とが貫通状態にあると
きの周波数５００Ｈｚの周波数成分の音圧の時間変化を
表す。図３の左側下方の波形図は、地中埋設体１と地下
管路２とが貫通状態にあるときの周波数１６００Ｈｚの
周波数成分の音圧の時間変化を表す。図３の右側上方の
波形図は、地中埋設体１と地下管路２とが２０ｃｍの距
離をおいて埋設された状態での周波数５００Ｈｚの周波
数成分の音圧の時間変化を表す。さらに図３の右側下方
の波形図は、地中埋設体１と地下管路２とが２０ｃｍの
距離をおいて埋設された状態での周波数１６００Ｈｚの
周波数成分の音圧の時間変化を表す。

【００２０】図３に示すように、地中埋設体１と地下管
路２とが、２０ｃｍ離隔して埋設されている場合には、
周波数５００Ｈｚの周波数成分の音圧のピーク値と、周
波数１６００Ｈｚの周波数成分の音圧のピーク値とは、
それぞれ約２０ｄＢであり、ほぼ同じ値を示している。
これに対して、地中埋設体１と地下管路２とが貫通状態
にある場合は、周波数５００Ｈｚの周波数成分の音圧の
ピーク値が約２５ｄＢであるのに対し、周波数１６００
Ｈｚの周波数成分の音圧のピーク値は、約４５ｄＢを示
している。このように、地中埋設体１と地下管路２とが
貫通状態にある場合には、周波数１６００Ｈｚの周波数
成分の音圧のピーク値の方が、周波数５００Ｈｚの周波
数成分の音圧のピーク値よりもデシベル値で約２０ｄＢ
以上大きな値を示している。これは音圧にすると、約１
００倍の音圧比である。

【００２１】図４は受信音響信号のうちの周波数３１５
Ｈｚ，４００Ｈｚ，５００Ｈｚの周波数成分の音圧の時
間変化を表す波形図であり、図５は受信音響信号のうち
の周波数６３０Ｈｚ，８００Ｈｚ，１０００Ｈｚの周波
数成分の音圧の時間変化を表す波形図であり、図６は受
信音響信号のうちの周波数１２５０Ｈｚ，１６００Ｈ
ｚ，２０００Ｈｚの周波数成分の音圧の時間変化を表す
波形図である。図４、図５および図６において、音圧
は、縦軸にデシベル値で表されている。横軸には、時間
が表されている。また、各波形図下部に示される数値
は、バックグラウンドの平均値を表している。また、図
４、図５および図６においても、図３と同様、地中埋設
体１は鋼管から成るガス管であり、地下管路２は陶管か
ら成る下水管である。さらに、図４、図５および図６に
おいて、各図中の左側の列に、地中埋設体１が地下管
路２の下部を貫通した状態で、周囲を土で固定されて埋
設されている場合の各周波数成分の波形図を示す。ま
た、各図中の中央の列に、地中埋設体１が地下管路２
の上部を貫通した状態で、周囲をセメントで固定されて
埋設されている場合の各周波数成分の波形図を示す。さ
らに、各図中の右側の列に、地中埋設体１が地下管路
２と２０ｃｍの距離をおいて埋設されている場合の各周
波数成分の波形図を示す。

【００２２】図４に示すように、周波数が３１５Ｈｚ〜
５００Ｈｚの低周波成分は、地中埋設体１が地下管路２
を貫通している場合、すなわちおよびの場合と、前
記両者が離隔している場合、すなわちの場合とに拘わ
らず、音圧の時間変化に急激な変化は見られず、測定時
間内では、ほぼ一定レベルで増減する音圧値を示してい
る。また、各周波数成分の音圧のピーク値は、の場合
と、の場合と、の場合とを比較しても明確な差異は
見られない。さらに、前記各周波数成分の音圧のピーク
値は、周波数３１５Ｈｚ，４００Ｈｚでは、時間経過に
対して音圧があまり減衰しないことから、２０ｄＢ前後
の値を示すピークが多く見られる。このため、地中埋設
体と地下管路との貫通状態の判別に用いる受信音響信号
の低周波成分の周波数は、周波数５００Ｈｚに選ばれる
ことが好ましい。

【００２３】また、図５に示すように、周波数が６３０
〜１０００Ｈｚになると、各周波数成分の音圧は、地中
埋設体１が地下管路２を貫通している場合と、前記両者
が離隔している場合とに拘わらず、時間経過に対する減
衰の割合が大きくなる。また、音圧のピーク値は、周波
数６３０Ｈｚの周波数成分については、の場合、約２
３ｄＢであり、の場合、約３０ｄＢであり、の場
合、約２２ｄＢである。周波数８００Ｈｚの周波数成分
では、音圧のピーク値は、の場合、約２７ｄＢであ
り、の場合、約３７ｄＢであり、の場合、約１９ｄ
Ｂである。さらに、周波数１０００Ｈｚの周波数成分で
は、音圧のピーク値は、の場合、約２３ｄＢであり、
の場合、約３５ｄＢであり、の場合、約２３ｄＢで
ある。これらを比較してみると、の場合には、前記各
周波数成分の音圧のピーク値は、いずれも３０ｄＢ以上
の値を示しており、の場合のピーク値に比較して明ら
かに大きな値を示している。これに対し、の場合と、
の場合とでは、各周波数成分の音圧のピーク値は、２
０ｄＢ〜２５ｄＢの範囲にあり、の場合との場合と
では、明確な差異は見られない。

【００２４】さらに図６に示すように、周波数が１２５
０〜２０００Ｈｚになると、各周波数成分の音圧の時間
に対する減衰の割合は、周波数が６３０〜１０００Ｈｚ
の場合に比べて、緩やかになる。また、周波数１２５０
Ｈｚでは、各周波数成分の音圧のピーク値は、の場
合、約３７ｄＢであり、の場合、約５０ｄＢであり、
の場合、約２３ｄＢである。周波数１６００Ｈｚで
は、周波数成分の音圧のピーク値は、の場合、約３６
ｄＢであり、の場合、約４５ｄＢであり、の場合、
約２０ｄＢである。さらに、周波数２０００Ｈｚでは、
周波数成分の音圧のピーク値は、の場合、約４０ｄＢ
であり、の場合、約４０ｄＢであり、の場合、約１
７ｄＢである。これらを比較して見ると、の場合に
は、いずれの周波数成分も、音圧のピーク値は、２０ｄ
Ｂ前後の値を示している。これに対し、の場合には、
音圧のピーク値は３５〜４０ｄＢの範囲の値を示してい
る。また、の場合には、音圧のピーク値は、４０〜５
０ｄＢの範囲の値を示している。このように、周波数１
２５０〜２０００Ｈｚでは、各周波数成分の音圧のピー
ク値は、の場合にも、の場合にも、の場合と比較
して明確な差異をもって大きい値を示している。

【００２５】このように、図４、図５および図６から、
受信される音響信号のうち、およびの場合と、の
場合とを判別するために用いられる高周波成分の周波数
は、周波数１２５０Ｈｚ〜２０００Ｈｚの範囲に選ばれ
ることが好ましいことが判る。

【００２６】以上のように、地中埋設体１が地下管路２
を貫通している場合と、地中埋設体１と地下管路２とが
離隔している場合とでは、音響信号の周波数による伝播
特性が異なることが判る。すなわち、地中埋設体１が地
下管路２を貫通している場合には、地中埋設体１と地下
管路２とが離隔して埋設されている場合と比較して、音
響信号の高周波成分がよく伝播されることが判る。ま
た、地中埋設体１が地下管路２を貫通している場合で
も、地中埋設体１と地下管路２との周囲を固定している
地中の材質によっても、周波数による音響信号の伝播特
性が異なることが判る。すなわち、地中埋設体１と地下
管路２とが、周囲を土によって固定されている場合に比
べて、周囲をセメントによって固定されている場合の方
が、音響信号の高周波成分がよく伝播されることが判
る。また、地中埋設体１の材質が異なるときには、音響
信号の周波数による伝播特性、発生される音響信号、た
とえばハンマーで地中埋設体１をたたくことなどによっ
て発生される音響信号中の周波数成分の割合などが異な
ってくる。したがって、地中埋設体１の材質によって、
地中埋設体１を伝播させる音響信号、地中埋設体１と地
下管路２との貫通状態を判別するために用いる高周波成
分の周波数および低周波成分の周波数などを予め定めて
おく。これによって、地中埋設体１と地下管路２との貫
通状態を判別するために用いる周波数成分の各周波数お
よび音響信号は、地中埋設体１の材質によって最適に選
ばれる。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、地中埋設
体の地上露出部に音響信号を与え、地中埋設体に近接す
る地下管路内を伝播する音響信号を受信する。さらに、
受信した音響信号のうちから、周波数の異なる成分の音
圧値を測定し、高周波成分の音圧値と低周波成分の音圧
値との比が、予め定める値以上に大きいとき、地中埋設
体が地下管路を貫通している状態であると判別する。し
たがって、従来のように、地中に埋設された地中埋設体
に沿って地中を掘削し、目視によって地中埋設体が、こ
れに近接する地下管路を貫通しているかどうかを調べる
必要がなく、掘削作業にかかる労力と時間とを節約する
ことができる。これによって、地下管路を貫通している
地中埋設体を速やかに探し出すことができ、当該地中埋
設体の移設または当該地中埋設体に防食および補強処理
を施すなどの処置を速やかに行うことができる。このた
め、地中埋設体が地下管路を貫通していることによって
生じる地中埋設体の折損などの事態を防止するための作
業を、効率よく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である地中埋設体１と地下管
路２との貫通状態判別方法を示す簡略化された断面図お
よび斜視図である。

【図２】本実施例の地中埋設体１と地下管路２との貫通
状態判別方法を説明するためのフローチャートである。

【図３】地中埋設体１が地下管路２を貫通している場合
と、前記両者が２０ｃｍ離隔している場合の、受信音響
信号の高周波成分と低周波成分との音圧の時間変化を示
す波形図である。

【図４】受信音響信号のうちの周波数３１５Ｈｚ，４０
０Ｈｚ，５００Ｈｚの周波数成分の音圧の時間変化を表
す波形図である。

【図５】受信音響信号のうちの周波数６３０Ｈｚ，８０
０Ｈｚ，１０００Ｈｚの周波数成分の音圧の時間変化を
表す波形図である。

【図６】受信音響信号のうちの周波数１２５０Ｈｚ，１
６００Ｈｚ，２０００Ｈｚの周波数成分の音圧の時間変
化を表す波形図である。

【符号の説明】

１地中埋設体２地下管路３ハンマー４マイクロフォン５地下管路開口部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】地中埋設体の地上露出部に音響信号を与
え、地中埋設体に近接する地下管路内を伝播する音響信号を
受信し、受信した音響信号のうちから周波数が異なる成分の音圧
値を測定し、高周波成分の音圧値と低周波成分の音圧値との比が予め
定める値以上に大きいとき貫通状態と判別することを特
徴とする地中埋設体と地下管路との貫通状態判別方法。