JP3779812B2 - 地中推進工法における探査装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、いわゆる地中推進工法を用いて地中にたとえば各種管路を敷設する際に、既に存在する地中埋設物の破損を予防して、その地中埋設物を検出する地中推進工法における探査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
或る提案された地中推進工法では、土壌中を推進する推進体のドリルヘッドに、推進体の軸線に対して傾斜した平坦な傾斜面を有する先細状の先端部を形成し、推進体を、その基端部で推進方向に押込んで推進し、その推進体を軸線まわりに角変位することによって、推進方向を一直線状に、または湾曲するように変化させることができる。前記ドリルヘッド内には、前記傾斜面に臨んで送信および受信アンテナを設け、電磁波を発生して、地中埋設物による反射波を受信し、これによって地中埋設物を検出することができる。したがって地中埋設物を避けて推進体を地中で推進することができる。
【０００３】
アンテナは、電磁波を送信しまた電磁波を受信するアンテナ本体が、たとえばガラスエポキシ樹脂から成る基板に設けられて構成される。
【０００４】
このような提案された技術では、基板の材料について充分な検討がなされておらず、その基板は、上述のようにガラスエポキシ樹脂から成り、比誘電率εｒ＝３〜４程度であり、電磁波が放射される水分が多く含まれている土壌の比誘電率に比べてかなり小さな値である。したがって電磁波の基板から土壌への境界面での透過率が低い値となり、したがって電磁波を充分に、土壌中に放射し、または反射波を受信することができない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、土壌中に電磁波を良好な透過率で放射することができるようにした地中推進工法における探査装置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、土壌中を推進する推進体のドリルヘッドに、推進体の軸線に対して傾斜した平坦な傾斜面を有する先細状の先端部が形成され、
推進体を、ドリルヘッドよりも推進方向上流側で軸線方向に押込むとともに、少なくともドリルヘッドを軸線まわりに角変位する推進駆動手段と、
前記先端部内に前記傾斜面に臨んで、電磁波を発生し反射波を受信する送信および受信アンテナを設け、
送信および受信アンテナに送信信号を与えて駆動するとともに、反射波の受信信号を演算処理する手段とを備え、
送信および受信アンテナは、
ドリルヘッドの外周面の一部を構成する基板と、
この基板上でドリルヘッドの内方に設けられ、基板を介して電磁波を送信し、基板を介して電磁波を受信するアンテナ本体とを有し、
基板は、ドリルヘッドの厚み方向の内方から外方へ比誘電率が大きくなる誘電体から成り、
ドリルヘッドには、噴出孔が形成され、
この噴出孔に媒質を圧送する媒質供給源が設けられ、
基板の厚み方向最外方の比誘電率は、媒質の比誘電率にほぼ等しい値に選ばれることを特徴とする地中推進工法における探査装置である。
【０００７】
本発明に従えば、推進体の先端部には、送信および受信アンテナが設けられる。送信および受信アンテナは、送信アンテナと受信アンテナとが個別的に構成されていてもよく、または単一のアンテナが送信および受信のためにスイッチング手段によって切換えて接続される構成であってもよい。本件明細書中において、「送信および受信アンテナ」、または「送信アンテナおよび受信アンテナ」というのは、２つの個別的なアンテナが用いられる構成だけでなく、このような単一のアンテナがスイッチング手段によって切換えられて送信および受信の各機能を達成する構成をも含む概念であると解釈されなければならない。
【０００８】
送信アンテナからは、地中で電磁波が発生される。受信アンテナに、土壌中の地中埋設物による反射波が受信されることによって、推進体の先端部の近傍に存在する地中埋設物を検出することができる。
【０００９】
地中埋設物は、地中に埋設されたガスおよび水などを輸送する管路であり、またはその他の地中構造物などである。
【００１０】
本発明に従えば、地表面からの深度が大きくても、推進体の先端部が、地中埋設物の近傍に近付いたとき、その地中埋設物の存在を容易に検出することができる。また地中構造物などの地中埋設物の存在位置を知ることができる。したがってその地中埋設物を避けて、推進体を地中に推進し、これによって地中埋設物である地中構造物に推進体が衝突し、または接触してその地中埋設物が破損することを防ぐことができる。
【００１１】
本発明に従えば、送信および受信アンテナは、アンテナ本体とそのアンテナ本体が設けられる基板とを含み、この基板は、ドリルヘッドの厚み方向内方から外方になるにつれて比誘電率が大きくなる誘電体から成る。基板の最外方の比誘電率は、たとえば水を含む土壌の比誘電率約８０にほぼ等しい値に選ばれてもよい。基板の最内方の比誘電率は、たとえば約１に近似した材料から成ってもよい。これによってアンテナ本体から土壌への電磁波の透過率を向上することができ、反射波の土壌からアンテナ本体への電磁波の透過率を向上することができる。
本発明に従えば、ドリルヘッドに形成された噴出孔からベントナイト水などの媒質を噴射し、これによってドリルヘッド付近の土壌に媒質を浸透させ、土壌が軟化されてドリルヘッド５による土壌の掘削が容易になるとともに、形成された掘削孔の孔壁が安定化される。
基板の厚み方向最外方の比誘電率を、媒質の比誘電率にほぼ等しい値に選び、たとえば比誘電率を約８０に選び、これによって電磁波の透過率を向上することができる。
基板を構成する誘電体の材料としては、たとえばセラミック、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ガラス強化プラスチック（ＦＲＰ）、その他の合成樹脂材料、たとえばウルトラポリエチレン（ＵＰＥ）などであってもよい。
【００１２】
また本発明は、土壌中を推進する推進体のドリルヘッドに、推進体の軸線に対して傾斜した平坦な傾斜面を有する先細状の先端部が形成され、
推進体を、ドリルヘッドよりも推進方向上流側で軸線方向に押込むとともに、少なくともドリルヘッドを軸線まわりに角変位する推進駆動手段と、
前記先端部内に前記傾斜面に臨んで、電磁波を発生する送信アンテナと、
送信アンテナに送信信号を与えて駆動する手段と、
電磁波の反射波を受信する受信アンテナと、
受信アンテナからの受信信号を演算処理する手段とを備え、
送信アンテナは、
ドリルヘッドの外周面の一部を構成する基板と、
この基板上でドリルヘッドの内方に設けられ、基板を介して電磁波を送信し、
地表面上で移動する受信アンテナは、基板を介して電磁波を受信するアンテナ本体を有し、
基板は、ドリルヘッドの厚み方向の内方から外方へ比誘電率が大きくなる誘電体から成り、
ドリルヘッドには、噴出孔が形成され、
この噴出孔に媒質を圧送する媒質供給源が設けられ、
基板の厚み方向最外方の比誘電率は、媒質の比誘電率にほぼ等しい値に選ばれることを特徴とする地中推進工法における探査装置である。
【００１３】
本発明に従えば、地中にある推進体の先端部に送信アンテナが設けられ、この送信アンテナから電磁波を発生する。地上では、受信アンテナによって、送信アンテナから土壌を介する電磁波を受信する。送信アンテナから受信アンテナまでの電磁波の経路の途中に地中埋設物が存在すると、受信アンテナで受信される電磁波の強度が変化し、これによって地中埋設物を容易に検出することができる。これに対して、地上から送信アンテナによって電磁波を土壌に向けて放射し、この送信アンテナから放射された電磁波が、土壌および地中埋設物によって反射され、地上に設けられた受信アンテナによって受信されて、地中埋設物を探査する構成では、大きい深度内の地中埋設物を検出するためには、地上の送信アンテナ５から大電力の電磁波を発生しなければならず、したがって地上での電波障害を生じるおそれがある。本発明は、この問題を解決する。
【００１４】
本発明に従えば、電磁波が基板を透過する透過率を向上することができるようになる。
本発明に従えば、ドリルヘッドに形成された噴出孔からベントナイト水などの媒質を噴射し、これによってドリルヘッド付近の土壌に媒質を浸透させ、土壌が軟化されてドリルヘッド５による土壌の掘削が容易になるとともに、形成された掘削孔の孔壁が安定化される。
基板の厚み方向最外方の比誘電率を、媒質の比誘電率にほぼ等しい値に選び、たとえば比誘電率を約８０に選び、これによって電磁波の透過率を向上することができる。
基板を構成する誘電体の材料としては、たとえばセラミック、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ガラス強化プラスチック（ＦＲＰ）、その他の合成樹脂材料、たとえばウルトラポリエチレン（ＵＰＥ）などであってもよい。
【００１５】
また本発明は、基板は、複数層の誘電体から成ることを特徴とする。
【００１６】
また本発明は、基板は、厚み方向に比誘電率が連続的に変化する誘電体から成ることを特徴とする。
【００１７】
本発明に従えば、基板は複数層の誘電体から成り、各層の比誘電率が言わばステップ状に変化するように構成されてもよく、またはその比誘電率が連続的に変化する組成を有してもよい。本件発明者の究明と実験によれば、基板を構成する複数層の誘電体の層数が大きくなる程、すなわちステップ数が多い程、電磁波が効率よく透過することが判った。また基板の比誘電率が上述のように連続的に変化することによって、電磁波が効率よく透過することがわかった。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態の地中推進工法を示す断面図である。土壌１内で可撓性を有する推進体２を地表面３上から、土壌１中に推進する。推進体２は、可撓性を有する推進体本体４と、その推進体本体４に連結されるドリルヘッド５とを含む。推進駆動手段４６は、推進体２を、ドリルヘッド５よりも推進方向上流側で、この実施の形態では基端部で、推進体２の軸線方向に推進方向６で示されるように押込み、さらに推進体２の基端部を、軸線まわりに角変位して回転駆動することができる。
【００２３】
推進体２を土壌１内に推進するにあたっては、ドリルヘッド５を土壌１中に貫入し、推進体本体４の一部を構成する推進管を順次的に継ぎ足しながら土壌１中に圧入し、掘削を進める。推進体２が、土壌１に形成された到達立坑７で、または地表面３上で、ドリルヘッド５を取外し、敷設すべきポリエチレン管の端部を接続し、推進体２を引戻し、発進立坑８または地上までポリエチレン管を引込んで作業を終了する。
【００２４】
図２は、推進体２のドリルヘッド５付近の断面図である。推進体２の軸線に直角な断面は円形であり、そのドリルヘッド５の先端部９には、平坦な傾斜面１０が形成される。この先端部９は、先細状に形成される。傾斜面１０は、推進体２、したがってドリルヘッド５の軸線１１に対して傾斜している。ドリルヘッド５の先端部９にはまた、傾斜面１０の推進方向６下流側（図２の左方）に臨んで噴出孔１２が形成される。この噴出孔１２には、推進体２内に挿通された可撓管を介して、供給源１３からベントナイト水を圧送して噴射する。このベントナイト水によって、ドリルヘッド５による土壌１の掘削が容易になるとともに、形成された掘進孔の孔壁が安定化される。
【００２５】
ドリルヘッド５の先端部９に、上述のように傾斜面１０が形成されているので、推進体２の少なくともドリルヘッド５を回転駆動しつつ押込むことによって直進させることができ、またその少なくともドリルヘッド５を回転駆動することなく押込むことによって、可撓性を有する推進体本体４を湾曲させ、土壌１中を掘進することができる。推進体本体４を湾曲させることによって、土壌１中に地中埋設物１４が存在しても、推進体２は、その地中埋設物１４を避けて、推進することができる。
【００２６】
ドリルヘッド５の先端部９における傾斜面１０は、平板状の誘電体から成る基板１５によって形成される。この先端部９内には、基板１５、したがって傾斜面１０に臨んで送信アンテナ１６ａと受信アンテナ１６ｂとが設けられる。参照符の添字ａ，ｂを省略して数字だけで総括的に示すことがある。
【００２７】
アンテナ１６は、たとえばボータイアンテナなどによって実現される。これらのアンテナ１６は、ドリルヘッド５内の電気回路１７に接続される。電気回路１７は、地表面３に設けられた他の電気回路に接続される。
【００２８】
図３は、送信アンテナ１６ａの一部の簡略化して示す断面図である。この送信アンテナ１６ａは、前記傾斜面１０を形成する基板１５と、この基板１５上でドリルヘッド５の内方（図２の下方、図３の左方）に設けられるアンテナ本体５３とを有する。受信アンテナ１６ｂもまた、送信アンテナ１６ａと同様な構成を有する。単一枚の基板１５上に、送信アンテナ１６ａのアンテナ本体５３が設けられ、また図２に示されるように受信アンテナ１６ｂのためのアンテナ本体５４が設けられる。この基板１５は、複数ｎ（ただしｎ≧２）の層ｐ０〜ｐｎの誘電体が積層されて形成される。各層ｐ０〜ｐｎの比誘電率ε0 〜εn を、アンテナ本体５３から傾斜面１０に接触する土壌１に向けて徐々に大きくしてゆく構造とする。アンテナ本体５３が装着される層ｐ０の比誘電率をε0 とし、土壌に向かって比誘電率を順次的にε1，ε2，…，εk-1，εk，εk+1，…，εn-1，εn と変化するものとする。層ｐ０，ｐ１の境界面における透過率Ｌ01は、
【００２９】
【数１】
【００３０】
と表されるので、０〜ｎ層ｐ０〜ｐｎまでの境界を透過する電磁波の透過率を総合すると、
【００３１】
【数２】
【００３２】
となる。ただし、本発明では各層の比誘電率の大きさについては、
１ ≦ ε0 ＜ ε1 ＜ ε2 ＜ … ＜ εk ＜ … ＜εn …（３）
である。また後述の図７の基板１５ａのように途中のｋ層ｐk がなく、その厚み分を隣り合った層ｐ（k-1）およびｐ（k+1）が補うとした場合、それらの境界を透過する電磁波の透過率を総合すると、
【００３３】
【数３】
【００３４】
と表される。
上記Ｌ0n，Ｌ*0nの大小を知るために、前述の式２における
【００３５】
【数４】
【００３６】
と、式４における
【００３７】
【数５】
【００３８】
との差をｙとすると、
【００３９】
【数６】
【００４０】
と表される。式５の右辺最右項の分子部分以外はすべて正になるので、前記右辺最右項の分子部分ｙ１について以下に計算する。
【００４１】
【数７】
【００４２】
より、右辺最右項の分子部分についても正となる。よってｙの値が正となり、
Ｌ0n ＞ Ｌ*0n …（７）
となる。これにより、一番内側の誘電体層ｐ０と一番外側の誘電体層ｐｎの比誘電率ε0，εnが決まっている場合、０層目（一番内側の誘電体層ｐ０）からｎ層目の（一番外側の誘電体層ｐｎ）に至るまでに各誘電体の比誘電率が順々に大きくなる層のステップ数ｎが多いほど、電磁波が効率よく透過することが判る。
【００４３】
図４は、図２に示される電気回路１７の構成を示すブロック図である。送信アンテナ１６ａは、電波である電磁波を発生する。受信アンテナ１６ｂは、その電磁波を受信する。アンテナ１６による電磁波によって地中埋設物１４を検出することができ、こうして得られる探査データは、たとえば推進体２に挿通されたケーブル１８を介して地上で、出力手段１９によって受信される。出力手段１９は、先端部９付近に地中埋設物１４が存在するかどうかなどを目視表示する。この出力手段１９は、たとえば液晶または陰極線管などによって実現される表示手段などであってもよく、または数値などを表示する手段などであってもよい。
【００４４】
電気回路１７の一例として、たとえばサンプラ方式地中探査レーダであってもよい。パルス発生回路２０は、送信アンテナ１６ａに、駆動手段２１によってパルス状の送信信号を与える。送信アンテナ１６ａからの電磁波は、土壌１に向けて放射される。この送信アンテナ１６ａからの電磁波は、地中埋設物１４によって反射され、または地表面３によって反射され、その反射波は受信アンテナ１６ｂによって受信され、増幅回路２２で増幅される。処理回路２３は、たとえばマイクロコンピュータなどによって実現され、パルス発生回路２０からのパルス状の送信信号に同期した出力と、増幅回路２２からの受信信号とに応答し、その受信信号をサンプリングしてデジタル化し、地中埋設物１４の画像信号および地表面３からの反射波の信号を、ケーブル１８を介して導出し、出力手段１９によって前述のように表示させる。電気回路１７はまた、そのほかの構成を有していてもよい。
【００４５】
送信アンテナ１６ａと受信アンテナ１６ｂとは、図２および図４に示されるように別々の構成であってもよいけれども、本発明の実施の他の形態では、単一のアンテナをスイッチングして切換えて用いるようにしてもよい。
【００４６】
傾斜面１０の軸線１１となす角度θ０は、たとえば８°または１５°であってもよく、５〜２５°の範囲で選ばれてもよい。パルス発生回路２０から送信アンテナ１６に送信手段２１によって与えられるパルス状の送信波形は、たとえば０．５〜１．５ＧＨｚの周波数範囲であってもよい。
【００４７】
図５は、推進体２を用いて土壌１を推進している状態を示す。図５（１）に示されるように傾斜面１０が地表面３に臨んで上向きとなるとき、本件発明者の実験によれば、図６（１）に示される画像が、出力手段１９から得られた。地表面３とドリルヘッド５の軸線１１の間の距離である深さＬ１は、図６（１）において得られた画像における直接波の像２５と、地表面３による反射像２６との間の時間差Ｗ１に対応する。
【００４８】
推進体２の少なくともドリルヘッド５を軸線１１まわりに角変位して図５（１）の状態から１８０°回転した状態は、図５（２）に示されている。傾斜面１０は下向きである。このとき得られる出力手段１９による画像は、図６（２）に示されるとおりであり、地中埋設物１４が存在しないとき、それらの地中埋設物１４および土壌１の地表面３の画像は得られない。
【００４９】
図６（１）および図６（２）において、たとえば横軸であるＸ軸は時間を示し、たとえば縦のＹ軸は地表面３の推進方向６に沿う方向を示している。深さＬ１は、時間差Ｗ１および土壌１の比誘電率εを用いて式８のように示される。
【００５０】
Ｌ１ ＝ Ｗ１・ｃ／√ε …（８）
ここでｃは、電磁波の伝搬速度であって、３×１０8ｃｍである。本件発明者の実験結果によれば、距離Ｌ１が比較的高精度で検出できることが確認された。
【００５１】
本発明の実施の他の形態では、ドリルヘッド５の先端部９の傾斜面１０には、送信アンテナ１６だけが設けられ、受信アンテナは、図１の参照符１６ｃで示されるように、操作者２７が手で持って移動してもよく、または台車などによって移動するようにしてもよい。この受信アンテナ１６ｃからの信号は、図４の電気回路１７において前述の受信アンテナ１６ｂと同様にして増幅回路２２に与えられ、同様に演算処理が行われるようにしてもよい。受信アンテナ１６ｃからの受信信号によって、送信アンテナ１６ａへの送信信号を与えた時刻から受信アンテナ１６ｃの受信信号が得られるまでの時間差は、前記深さＷ１の半分に対応している。この場合、送受信間の直接波が到達する時間となる。受信アンテナ１６ｃによって得られる受信信号の最大レベルが得られる地表面３上の位置は、土壌１中の送信アンテナ１６ａまでの最短距離であり、これによってその受信アンテナ１６ｃの直下にドリルヘッド５が存在するものと判断することができる。さらにこの受信アンテナ１６ｃの受信強度の前記最大強度に対する比を演算手段によって演算し、その比に対応して、傾斜面１０の軸線１１まわりの回転角度を検出することができる。
【００５２】
こうしてアンテナ１６の基板１５による電磁波の透過率を向上し、地中埋設物１４の検出を正確に行うことができるとともに、ドリルヘッド１５の深さなどの位置を精度良く検出できる。
【００５３】
図７は、本発明の実施の他の形態の基板１５ａとアンテナ本体５３とから成る送信アンテナ１６ａの断面図である。この実施の形態では、前述の図３に示される基板１５の層ｐｋが省略されている。このように各層ｐ０〜ｐｎの枚数が変化されてもよい。
【００５４】
基板１５，１５ａの各層ｐ０〜ｐｎは、セラミック、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ガラス繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、その他の合成樹脂材料、たとえばウルトラポリエチレン（ＵＰＥ）などであってもよく、混合物である構成では、それらの組成を変化することによって、誘電率ε０〜ε１を変化させることができる。
【００５５】
図８は、本発明の実施の他の形態の基板１５ｂを示す断面図である。この実施の形態では２つの誘電体層ｐ０，ｐ１とから成り、各比誘電率ε０，ε１は、ε０＝４、ε１＝８１である。この実施の形態では、電磁波の透過率は、０．６（＝２．２５ｄＢ）である。層ｐ０は、たとえばガラスエポキシ樹脂であってもよい。
【００５６】
図９は、本発明の実施のさらに他の形態の基板１５ｃの断面図である。合計３層の誘電体層ｐ０，ｐ１，ｐ２の各誘電率ε０，ε１，ε２は、ε０＝４、ε１＝４０、ε２＝８１である。この構成では、電磁波の透過率は０．７１（＝−１．５ｄＢ）である。
【００５７】
図１０は、本発明の実施のさらに他の形態の基板１５ｄの断面図である。誘電体層ｐ０〜ｐｎの比誘電率ε０，ε１，…，εｎ−１，εｎが、たとえば比誘電率１ずつ変化して構成される。これらの層ｐ０〜ｐｎの層数は７８層である。このような構成では、電磁波の透過率は０．９９（＝０．０２ｄＢ）となる。このようにして基板１５，１５ａ〜１５ｄ層数を増加することによって、電磁波の透過率を向上し、効率よく電磁波を送信して土壌へ放射することができ、また反射波を受信することができることが理解される。傾斜面１０を形成する誘電体層の比誘電率を前述のように８１に定めることによって、噴出孔１２からのたとえばベントナイト水または水などの比誘電率約８１に近似させることができ、これによって電磁波の透過率を向上することができる。
【００５８】
上述の基板１５ａ〜１５ｄは送信アンテナ１６ａだけでなく受信アンテナ１６ｂに関しても同様に実施することができ、これらのアンテナ１６ａ，１６ｂに共通に単一枚の基板１５ａ，１５ｂを用いることができ、このことは前述の基板ａと同様である。上述の各実施の形態において、その他の構成は、前述と同様である。
【００５９】
【発明の効果】
請求項１の本発明によれば、推進体のドリルヘッドに設けられた送信および受信アンテナのアンテナ本体が設けられる基板は、ドリルヘッドの厚み方向の内方から外方へ比誘電率が大きくなる誘電体から成るので、誘電体から土壌へ入る電磁波およびその逆方向の反射波である電磁波の透過率を向上することができる。これによって地中埋設物の検出を正確に行うことができる。
また、ドリルヘッドに形成された噴出孔から媒質を噴出して、推進されるべき土壌に浸透するようにし、これによって土壌を軟化することができるとともに、形成された掘進孔の孔壁が安定化され、さらにこの媒質の比誘電率にほぼ等しくなるように、基板の厚み方向最外方の比誘電率が選ばれるので、電磁波の透過率をさらに向上することができるようになる。
【００６０】
請求項２の本発明によれば、ドリルヘッドに設けられる送信アンテナのアンテナ本体が設けられる基板は、その厚み方向の内方から外方へ比誘電率が大きくなる誘電体から成るので、このような構成によってもまた前述と同様にして、電磁波の透過率を向上し、したがって地中埋設物を正確に検出することができるようになる。
【００６１】
さらに本発明によれば、ドリルヘッドの地表面からの深さなどの位置を精度良く検出することができるようになる。
また、ドリルヘッドに形成された噴出孔から媒質を噴出して、推進されるべき土壌に浸透するようにし、これによって土壌を軟化することができるとともに、形成された掘進孔の孔壁が安定化され、さらにこの媒質の比誘電率にほぼ等しくなるように、基板の厚み方向最外方の比誘電率が選ばれるので、電磁波の透過率をさらに向上することができるようになる。
【００６２】
請求項３および４の本発明によれば、基板は複数層の誘電体から成り、各層の比誘電率は前述のように厚み方向の内方から外方へステップ状に大きく設定されるので、電磁波の透過率を向上することができる。請求項４の本発明によれば、基板の比誘電率は、厚み方向に連続的に変化して内方から外方へ比誘電率が大きくなるようにその組成が変化されるので、電磁波の透過率をさらに向上することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の地中推進工法を示す断面図である。
【図２】推進体２のドリルヘッド５付近の断面図である。
【図３】基板１５の断面図である。
【図４】図２に示される電気回路１７の構成を示すブロック図である。
【図５】推進体２を用いて土壌１を推進している状態を示す。
【図６】本件発明者の実験結果を示す土壌１の断面画像を示す図である。
【図７】本発明の実施の他の形態の基板１５ａの断面図である。
【図８】本発明の実施の他の形態の基板１５ｂの断面図である。
【図９】本発明の実施の他の形態の基板１５ｃの断面図である。
【図１０】本発明の実施のさらに他の形態の基板１５ｄの断面図である。
【符号の説明】
１ 土壌
２ 推進体
３ 地表面
４ 推進体本体
５ ドリルヘッド
６ 推進方向
７ 到達立坑
８ 発進立坑
９ 先端部
１０ 傾斜面
１１ 軸線
１２ 噴射孔
１３ 供給源
１４ 地中埋設物
１５，１５ａ〜１５ｄ 基板
１６ａ 送信アンテナ
１６ｂ，１６ｃ 受信アンテナ
１７ 電気回路
１９ 出力手段
２０ パルス発生回路
２１ 駆動手段
２２ 増幅回路
２３ 処理回路
４６ 推進駆動手段
５３，５４ アンテナ本体
ｐ０〜ｐｎ 誘電体層
【発明の属する技術分野】
本発明は、いわゆる地中推進工法を用いて地中にたとえば各種管路を敷設する際に、既に存在する地中埋設物の破損を予防して、その地中埋設物を検出する地中推進工法における探査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
或る提案された地中推進工法では、土壌中を推進する推進体のドリルヘッドに、推進体の軸線に対して傾斜した平坦な傾斜面を有する先細状の先端部を形成し、推進体を、その基端部で推進方向に押込んで推進し、その推進体を軸線まわりに角変位することによって、推進方向を一直線状に、または湾曲するように変化させることができる。前記ドリルヘッド内には、前記傾斜面に臨んで送信および受信アンテナを設け、電磁波を発生して、地中埋設物による反射波を受信し、これによって地中埋設物を検出することができる。したがって地中埋設物を避けて推進体を地中で推進することができる。
【０００３】
アンテナは、電磁波を送信しまた電磁波を受信するアンテナ本体が、たとえばガラスエポキシ樹脂から成る基板に設けられて構成される。
【０００４】
このような提案された技術では、基板の材料について充分な検討がなされておらず、その基板は、上述のようにガラスエポキシ樹脂から成り、比誘電率εｒ＝３〜４程度であり、電磁波が放射される水分が多く含まれている土壌の比誘電率に比べてかなり小さな値である。したがって電磁波の基板から土壌への境界面での透過率が低い値となり、したがって電磁波を充分に、土壌中に放射し、または反射波を受信することができない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、土壌中に電磁波を良好な透過率で放射することができるようにした地中推進工法における探査装置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、土壌中を推進する推進体のドリルヘッドに、推進体の軸線に対して傾斜した平坦な傾斜面を有する先細状の先端部が形成され、
推進体を、ドリルヘッドよりも推進方向上流側で軸線方向に押込むとともに、少なくともドリルヘッドを軸線まわりに角変位する推進駆動手段と、
前記先端部内に前記傾斜面に臨んで、電磁波を発生し反射波を受信する送信および受信アンテナを設け、
送信および受信アンテナに送信信号を与えて駆動するとともに、反射波の受信信号を演算処理する手段とを備え、
送信および受信アンテナは、
ドリルヘッドの外周面の一部を構成する基板と、
この基板上でドリルヘッドの内方に設けられ、基板を介して電磁波を送信し、基板を介して電磁波を受信するアンテナ本体とを有し、
基板は、ドリルヘッドの厚み方向の内方から外方へ比誘電率が大きくなる誘電体から成り、
ドリルヘッドには、噴出孔が形成され、
この噴出孔に媒質を圧送する媒質供給源が設けられ、
基板の厚み方向最外方の比誘電率は、媒質の比誘電率にほぼ等しい値に選ばれることを特徴とする地中推進工法における探査装置である。
【０００７】
本発明に従えば、推進体の先端部には、送信および受信アンテナが設けられる。送信および受信アンテナは、送信アンテナと受信アンテナとが個別的に構成されていてもよく、または単一のアンテナが送信および受信のためにスイッチング手段によって切換えて接続される構成であってもよい。本件明細書中において、「送信および受信アンテナ」、または「送信アンテナおよび受信アンテナ」というのは、２つの個別的なアンテナが用いられる構成だけでなく、このような単一のアンテナがスイッチング手段によって切換えられて送信および受信の各機能を達成する構成をも含む概念であると解釈されなければならない。
【０００８】
送信アンテナからは、地中で電磁波が発生される。受信アンテナに、土壌中の地中埋設物による反射波が受信されることによって、推進体の先端部の近傍に存在する地中埋設物を検出することができる。
【０００９】
地中埋設物は、地中に埋設されたガスおよび水などを輸送する管路であり、またはその他の地中構造物などである。
【００１０】
本発明に従えば、地表面からの深度が大きくても、推進体の先端部が、地中埋設物の近傍に近付いたとき、その地中埋設物の存在を容易に検出することができる。また地中構造物などの地中埋設物の存在位置を知ることができる。したがってその地中埋設物を避けて、推進体を地中に推進し、これによって地中埋設物である地中構造物に推進体が衝突し、または接触してその地中埋設物が破損することを防ぐことができる。
【００１１】
本発明に従えば、送信および受信アンテナは、アンテナ本体とそのアンテナ本体が設けられる基板とを含み、この基板は、ドリルヘッドの厚み方向内方から外方になるにつれて比誘電率が大きくなる誘電体から成る。基板の最外方の比誘電率は、たとえば水を含む土壌の比誘電率約８０にほぼ等しい値に選ばれてもよい。基板の最内方の比誘電率は、たとえば約１に近似した材料から成ってもよい。これによってアンテナ本体から土壌への電磁波の透過率を向上することができ、反射波の土壌からアンテナ本体への電磁波の透過率を向上することができる。
本発明に従えば、ドリルヘッドに形成された噴出孔からベントナイト水などの媒質を噴射し、これによってドリルヘッド付近の土壌に媒質を浸透させ、土壌が軟化されてドリルヘッド５による土壌の掘削が容易になるとともに、形成された掘削孔の孔壁が安定化される。
基板の厚み方向最外方の比誘電率を、媒質の比誘電率にほぼ等しい値に選び、たとえば比誘電率を約８０に選び、これによって電磁波の透過率を向上することができる。
基板を構成する誘電体の材料としては、たとえばセラミック、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ガラス強化プラスチック（ＦＲＰ）、その他の合成樹脂材料、たとえばウルトラポリエチレン（ＵＰＥ）などであってもよい。
【００１２】
また本発明は、土壌中を推進する推進体のドリルヘッドに、推進体の軸線に対して傾斜した平坦な傾斜面を有する先細状の先端部が形成され、
推進体を、ドリルヘッドよりも推進方向上流側で軸線方向に押込むとともに、少なくともドリルヘッドを軸線まわりに角変位する推進駆動手段と、
前記先端部内に前記傾斜面に臨んで、電磁波を発生する送信アンテナと、
送信アンテナに送信信号を与えて駆動する手段と、
電磁波の反射波を受信する受信アンテナと、
受信アンテナからの受信信号を演算処理する手段とを備え、
送信アンテナは、
ドリルヘッドの外周面の一部を構成する基板と、
この基板上でドリルヘッドの内方に設けられ、基板を介して電磁波を送信し、
地表面上で移動する受信アンテナは、基板を介して電磁波を受信するアンテナ本体を有し、
基板は、ドリルヘッドの厚み方向の内方から外方へ比誘電率が大きくなる誘電体から成り、
ドリルヘッドには、噴出孔が形成され、
この噴出孔に媒質を圧送する媒質供給源が設けられ、
基板の厚み方向最外方の比誘電率は、媒質の比誘電率にほぼ等しい値に選ばれることを特徴とする地中推進工法における探査装置である。
【００１３】
本発明に従えば、地中にある推進体の先端部に送信アンテナが設けられ、この送信アンテナから電磁波を発生する。地上では、受信アンテナによって、送信アンテナから土壌を介する電磁波を受信する。送信アンテナから受信アンテナまでの電磁波の経路の途中に地中埋設物が存在すると、受信アンテナで受信される電磁波の強度が変化し、これによって地中埋設物を容易に検出することができる。これに対して、地上から送信アンテナによって電磁波を土壌に向けて放射し、この送信アンテナから放射された電磁波が、土壌および地中埋設物によって反射され、地上に設けられた受信アンテナによって受信されて、地中埋設物を探査する構成では、大きい深度内の地中埋設物を検出するためには、地上の送信アンテナ５から大電力の電磁波を発生しなければならず、したがって地上での電波障害を生じるおそれがある。本発明は、この問題を解決する。
【００１４】
本発明に従えば、電磁波が基板を透過する透過率を向上することができるようになる。
本発明に従えば、ドリルヘッドに形成された噴出孔からベントナイト水などの媒質を噴射し、これによってドリルヘッド付近の土壌に媒質を浸透させ、土壌が軟化されてドリルヘッド５による土壌の掘削が容易になるとともに、形成された掘削孔の孔壁が安定化される。
基板の厚み方向最外方の比誘電率を、媒質の比誘電率にほぼ等しい値に選び、たとえば比誘電率を約８０に選び、これによって電磁波の透過率を向上することができる。
基板を構成する誘電体の材料としては、たとえばセラミック、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ガラス強化プラスチック（ＦＲＰ）、その他の合成樹脂材料、たとえばウルトラポリエチレン（ＵＰＥ）などであってもよい。
【００１５】
また本発明は、基板は、複数層の誘電体から成ることを特徴とする。
【００１６】
また本発明は、基板は、厚み方向に比誘電率が連続的に変化する誘電体から成ることを特徴とする。
【００１７】
本発明に従えば、基板は複数層の誘電体から成り、各層の比誘電率が言わばステップ状に変化するように構成されてもよく、またはその比誘電率が連続的に変化する組成を有してもよい。本件発明者の究明と実験によれば、基板を構成する複数層の誘電体の層数が大きくなる程、すなわちステップ数が多い程、電磁波が効率よく透過することが判った。また基板の比誘電率が上述のように連続的に変化することによって、電磁波が効率よく透過することがわかった。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態の地中推進工法を示す断面図である。土壌１内で可撓性を有する推進体２を地表面３上から、土壌１中に推進する。推進体２は、可撓性を有する推進体本体４と、その推進体本体４に連結されるドリルヘッド５とを含む。推進駆動手段４６は、推進体２を、ドリルヘッド５よりも推進方向上流側で、この実施の形態では基端部で、推進体２の軸線方向に推進方向６で示されるように押込み、さらに推進体２の基端部を、軸線まわりに角変位して回転駆動することができる。
【００２３】
推進体２を土壌１内に推進するにあたっては、ドリルヘッド５を土壌１中に貫入し、推進体本体４の一部を構成する推進管を順次的に継ぎ足しながら土壌１中に圧入し、掘削を進める。推進体２が、土壌１に形成された到達立坑７で、または地表面３上で、ドリルヘッド５を取外し、敷設すべきポリエチレン管の端部を接続し、推進体２を引戻し、発進立坑８または地上までポリエチレン管を引込んで作業を終了する。
【００２４】
図２は、推進体２のドリルヘッド５付近の断面図である。推進体２の軸線に直角な断面は円形であり、そのドリルヘッド５の先端部９には、平坦な傾斜面１０が形成される。この先端部９は、先細状に形成される。傾斜面１０は、推進体２、したがってドリルヘッド５の軸線１１に対して傾斜している。ドリルヘッド５の先端部９にはまた、傾斜面１０の推進方向６下流側（図２の左方）に臨んで噴出孔１２が形成される。この噴出孔１２には、推進体２内に挿通された可撓管を介して、供給源１３からベントナイト水を圧送して噴射する。このベントナイト水によって、ドリルヘッド５による土壌１の掘削が容易になるとともに、形成された掘進孔の孔壁が安定化される。
【００２５】
ドリルヘッド５の先端部９に、上述のように傾斜面１０が形成されているので、推進体２の少なくともドリルヘッド５を回転駆動しつつ押込むことによって直進させることができ、またその少なくともドリルヘッド５を回転駆動することなく押込むことによって、可撓性を有する推進体本体４を湾曲させ、土壌１中を掘進することができる。推進体本体４を湾曲させることによって、土壌１中に地中埋設物１４が存在しても、推進体２は、その地中埋設物１４を避けて、推進することができる。
【００２６】
ドリルヘッド５の先端部９における傾斜面１０は、平板状の誘電体から成る基板１５によって形成される。この先端部９内には、基板１５、したがって傾斜面１０に臨んで送信アンテナ１６ａと受信アンテナ１６ｂとが設けられる。参照符の添字ａ，ｂを省略して数字だけで総括的に示すことがある。
【００２７】
アンテナ１６は、たとえばボータイアンテナなどによって実現される。これらのアンテナ１６は、ドリルヘッド５内の電気回路１７に接続される。電気回路１７は、地表面３に設けられた他の電気回路に接続される。
【００２８】
図３は、送信アンテナ１６ａの一部の簡略化して示す断面図である。この送信アンテナ１６ａは、前記傾斜面１０を形成する基板１５と、この基板１５上でドリルヘッド５の内方（図２の下方、図３の左方）に設けられるアンテナ本体５３とを有する。受信アンテナ１６ｂもまた、送信アンテナ１６ａと同様な構成を有する。単一枚の基板１５上に、送信アンテナ１６ａのアンテナ本体５３が設けられ、また図２に示されるように受信アンテナ１６ｂのためのアンテナ本体５４が設けられる。この基板１５は、複数ｎ（ただしｎ≧２）の層ｐ０〜ｐｎの誘電体が積層されて形成される。各層ｐ０〜ｐｎの比誘電率ε0 〜εn を、アンテナ本体５３から傾斜面１０に接触する土壌１に向けて徐々に大きくしてゆく構造とする。アンテナ本体５３が装着される層ｐ０の比誘電率をε0 とし、土壌に向かって比誘電率を順次的にε1，ε2，…，εk-1，εk，εk+1，…，εn-1，εn と変化するものとする。層ｐ０，ｐ１の境界面における透過率Ｌ01は、
【００２９】
【数１】
と表されるので、０〜ｎ層ｐ０〜ｐｎまでの境界を透過する電磁波の透過率を総合すると、
【００３１】
【数２】
となる。ただし、本発明では各層の比誘電率の大きさについては、
１ ≦ ε0 ＜ ε1 ＜ ε2 ＜ … ＜ εk ＜ … ＜εn …（３）
である。また後述の図７の基板１５ａのように途中のｋ層ｐk がなく、その厚み分を隣り合った層ｐ（k-1）およびｐ（k+1）が補うとした場合、それらの境界を透過する電磁波の透過率を総合すると、
【００３３】
【数３】
と表される。
上記Ｌ0n，Ｌ*0nの大小を知るために、前述の式２における
【００３５】
【数４】
と、式４における
【００３７】
【数５】
との差をｙとすると、
【００３９】
【数６】
と表される。式５の右辺最右項の分子部分以外はすべて正になるので、前記右辺最右項の分子部分ｙ１について以下に計算する。
【００４１】
【数７】
より、右辺最右項の分子部分についても正となる。よってｙの値が正となり、
Ｌ0n ＞ Ｌ*0n …（７）
となる。これにより、一番内側の誘電体層ｐ０と一番外側の誘電体層ｐｎの比誘電率ε0，εnが決まっている場合、０層目（一番内側の誘電体層ｐ０）からｎ層目の（一番外側の誘電体層ｐｎ）に至るまでに各誘電体の比誘電率が順々に大きくなる層のステップ数ｎが多いほど、電磁波が効率よく透過することが判る。
【００４３】
図４は、図２に示される電気回路１７の構成を示すブロック図である。送信アンテナ１６ａは、電波である電磁波を発生する。受信アンテナ１６ｂは、その電磁波を受信する。アンテナ１６による電磁波によって地中埋設物１４を検出することができ、こうして得られる探査データは、たとえば推進体２に挿通されたケーブル１８を介して地上で、出力手段１９によって受信される。出力手段１９は、先端部９付近に地中埋設物１４が存在するかどうかなどを目視表示する。この出力手段１９は、たとえば液晶または陰極線管などによって実現される表示手段などであってもよく、または数値などを表示する手段などであってもよい。
【００４４】
電気回路１７の一例として、たとえばサンプラ方式地中探査レーダであってもよい。パルス発生回路２０は、送信アンテナ１６ａに、駆動手段２１によってパルス状の送信信号を与える。送信アンテナ１６ａからの電磁波は、土壌１に向けて放射される。この送信アンテナ１６ａからの電磁波は、地中埋設物１４によって反射され、または地表面３によって反射され、その反射波は受信アンテナ１６ｂによって受信され、増幅回路２２で増幅される。処理回路２３は、たとえばマイクロコンピュータなどによって実現され、パルス発生回路２０からのパルス状の送信信号に同期した出力と、増幅回路２２からの受信信号とに応答し、その受信信号をサンプリングしてデジタル化し、地中埋設物１４の画像信号および地表面３からの反射波の信号を、ケーブル１８を介して導出し、出力手段１９によって前述のように表示させる。電気回路１７はまた、そのほかの構成を有していてもよい。
【００４５】
送信アンテナ１６ａと受信アンテナ１６ｂとは、図２および図４に示されるように別々の構成であってもよいけれども、本発明の実施の他の形態では、単一のアンテナをスイッチングして切換えて用いるようにしてもよい。
【００４６】
傾斜面１０の軸線１１となす角度θ０は、たとえば８°または１５°であってもよく、５〜２５°の範囲で選ばれてもよい。パルス発生回路２０から送信アンテナ１６に送信手段２１によって与えられるパルス状の送信波形は、たとえば０．５〜１．５ＧＨｚの周波数範囲であってもよい。
【００４７】
図５は、推進体２を用いて土壌１を推進している状態を示す。図５（１）に示されるように傾斜面１０が地表面３に臨んで上向きとなるとき、本件発明者の実験によれば、図６（１）に示される画像が、出力手段１９から得られた。地表面３とドリルヘッド５の軸線１１の間の距離である深さＬ１は、図６（１）において得られた画像における直接波の像２５と、地表面３による反射像２６との間の時間差Ｗ１に対応する。
【００４８】
推進体２の少なくともドリルヘッド５を軸線１１まわりに角変位して図５（１）の状態から１８０°回転した状態は、図５（２）に示されている。傾斜面１０は下向きである。このとき得られる出力手段１９による画像は、図６（２）に示されるとおりであり、地中埋設物１４が存在しないとき、それらの地中埋設物１４および土壌１の地表面３の画像は得られない。
【００４９】
図６（１）および図６（２）において、たとえば横軸であるＸ軸は時間を示し、たとえば縦のＹ軸は地表面３の推進方向６に沿う方向を示している。深さＬ１は、時間差Ｗ１および土壌１の比誘電率εを用いて式８のように示される。
【００５０】
Ｌ１ ＝ Ｗ１・ｃ／√ε …（８）
ここでｃは、電磁波の伝搬速度であって、３×１０8ｃｍである。本件発明者の実験結果によれば、距離Ｌ１が比較的高精度で検出できることが確認された。
【００５１】
本発明の実施の他の形態では、ドリルヘッド５の先端部９の傾斜面１０には、送信アンテナ１６だけが設けられ、受信アンテナは、図１の参照符１６ｃで示されるように、操作者２７が手で持って移動してもよく、または台車などによって移動するようにしてもよい。この受信アンテナ１６ｃからの信号は、図４の電気回路１７において前述の受信アンテナ１６ｂと同様にして増幅回路２２に与えられ、同様に演算処理が行われるようにしてもよい。受信アンテナ１６ｃからの受信信号によって、送信アンテナ１６ａへの送信信号を与えた時刻から受信アンテナ１６ｃの受信信号が得られるまでの時間差は、前記深さＷ１の半分に対応している。この場合、送受信間の直接波が到達する時間となる。受信アンテナ１６ｃによって得られる受信信号の最大レベルが得られる地表面３上の位置は、土壌１中の送信アンテナ１６ａまでの最短距離であり、これによってその受信アンテナ１６ｃの直下にドリルヘッド５が存在するものと判断することができる。さらにこの受信アンテナ１６ｃの受信強度の前記最大強度に対する比を演算手段によって演算し、その比に対応して、傾斜面１０の軸線１１まわりの回転角度を検出することができる。
【００５２】
こうしてアンテナ１６の基板１５による電磁波の透過率を向上し、地中埋設物１４の検出を正確に行うことができるとともに、ドリルヘッド１５の深さなどの位置を精度良く検出できる。
【００５３】
図７は、本発明の実施の他の形態の基板１５ａとアンテナ本体５３とから成る送信アンテナ１６ａの断面図である。この実施の形態では、前述の図３に示される基板１５の層ｐｋが省略されている。このように各層ｐ０〜ｐｎの枚数が変化されてもよい。
【００５４】
基板１５，１５ａの各層ｐ０〜ｐｎは、セラミック、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ガラス繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、その他の合成樹脂材料、たとえばウルトラポリエチレン（ＵＰＥ）などであってもよく、混合物である構成では、それらの組成を変化することによって、誘電率ε０〜ε１を変化させることができる。
【００５５】
図８は、本発明の実施の他の形態の基板１５ｂを示す断面図である。この実施の形態では２つの誘電体層ｐ０，ｐ１とから成り、各比誘電率ε０，ε１は、ε０＝４、ε１＝８１である。この実施の形態では、電磁波の透過率は、０．６（＝２．２５ｄＢ）である。層ｐ０は、たとえばガラスエポキシ樹脂であってもよい。
【００５６】
図９は、本発明の実施のさらに他の形態の基板１５ｃの断面図である。合計３層の誘電体層ｐ０，ｐ１，ｐ２の各誘電率ε０，ε１，ε２は、ε０＝４、ε１＝４０、ε２＝８１である。この構成では、電磁波の透過率は０．７１（＝−１．５ｄＢ）である。
【００５７】
図１０は、本発明の実施のさらに他の形態の基板１５ｄの断面図である。誘電体層ｐ０〜ｐｎの比誘電率ε０，ε１，…，εｎ−１，εｎが、たとえば比誘電率１ずつ変化して構成される。これらの層ｐ０〜ｐｎの層数は７８層である。このような構成では、電磁波の透過率は０．９９（＝０．０２ｄＢ）となる。このようにして基板１５，１５ａ〜１５ｄ層数を増加することによって、電磁波の透過率を向上し、効率よく電磁波を送信して土壌へ放射することができ、また反射波を受信することができることが理解される。傾斜面１０を形成する誘電体層の比誘電率を前述のように８１に定めることによって、噴出孔１２からのたとえばベントナイト水または水などの比誘電率約８１に近似させることができ、これによって電磁波の透過率を向上することができる。
【００５８】
上述の基板１５ａ〜１５ｄは送信アンテナ１６ａだけでなく受信アンテナ１６ｂに関しても同様に実施することができ、これらのアンテナ１６ａ，１６ｂに共通に単一枚の基板１５ａ，１５ｂを用いることができ、このことは前述の基板ａと同様である。上述の各実施の形態において、その他の構成は、前述と同様である。
【００５９】
【発明の効果】
請求項１の本発明によれば、推進体のドリルヘッドに設けられた送信および受信アンテナのアンテナ本体が設けられる基板は、ドリルヘッドの厚み方向の内方から外方へ比誘電率が大きくなる誘電体から成るので、誘電体から土壌へ入る電磁波およびその逆方向の反射波である電磁波の透過率を向上することができる。これによって地中埋設物の検出を正確に行うことができる。
また、ドリルヘッドに形成された噴出孔から媒質を噴出して、推進されるべき土壌に浸透するようにし、これによって土壌を軟化することができるとともに、形成された掘進孔の孔壁が安定化され、さらにこの媒質の比誘電率にほぼ等しくなるように、基板の厚み方向最外方の比誘電率が選ばれるので、電磁波の透過率をさらに向上することができるようになる。
【００６０】
請求項２の本発明によれば、ドリルヘッドに設けられる送信アンテナのアンテナ本体が設けられる基板は、その厚み方向の内方から外方へ比誘電率が大きくなる誘電体から成るので、このような構成によってもまた前述と同様にして、電磁波の透過率を向上し、したがって地中埋設物を正確に検出することができるようになる。
【００６１】
さらに本発明によれば、ドリルヘッドの地表面からの深さなどの位置を精度良く検出することができるようになる。
また、ドリルヘッドに形成された噴出孔から媒質を噴出して、推進されるべき土壌に浸透するようにし、これによって土壌を軟化することができるとともに、形成された掘進孔の孔壁が安定化され、さらにこの媒質の比誘電率にほぼ等しくなるように、基板の厚み方向最外方の比誘電率が選ばれるので、電磁波の透過率をさらに向上することができるようになる。
【００６２】
請求項３および４の本発明によれば、基板は複数層の誘電体から成り、各層の比誘電率は前述のように厚み方向の内方から外方へステップ状に大きく設定されるので、電磁波の透過率を向上することができる。請求項４の本発明によれば、基板の比誘電率は、厚み方向に連続的に変化して内方から外方へ比誘電率が大きくなるようにその組成が変化されるので、電磁波の透過率をさらに向上することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の地中推進工法を示す断面図である。
【図２】推進体２のドリルヘッド５付近の断面図である。
【図３】基板１５の断面図である。
【図４】図２に示される電気回路１７の構成を示すブロック図である。
【図５】推進体２を用いて土壌１を推進している状態を示す。
【図６】本件発明者の実験結果を示す土壌１の断面画像を示す図である。
【図７】本発明の実施の他の形態の基板１５ａの断面図である。
【図８】本発明の実施の他の形態の基板１５ｂの断面図である。
【図９】本発明の実施の他の形態の基板１５ｃの断面図である。
【図１０】本発明の実施のさらに他の形態の基板１５ｄの断面図である。
【符号の説明】
１ 土壌
２ 推進体
３ 地表面
４ 推進体本体
５ ドリルヘッド
６ 推進方向
７ 到達立坑
８ 発進立坑
９ 先端部
１０ 傾斜面
１１ 軸線
１２ 噴射孔
１３ 供給源
１４ 地中埋設物
１５，１５ａ〜１５ｄ 基板
１６ａ 送信アンテナ
１６ｂ，１６ｃ 受信アンテナ
１７ 電気回路
１９ 出力手段
２０ パルス発生回路
２１ 駆動手段
２２ 増幅回路
２３ 処理回路
４６ 推進駆動手段
５３，５４ アンテナ本体
ｐ０〜ｐｎ 誘電体層
Claims (4)
- 土壌中を推進する推進体のドリルヘッドに、推進体の軸線に対して傾斜した平坦な傾斜面を有する先細状の先端部が形成され、
推進体を、ドリルヘッドよりも推進方向上流側で軸線方向に押込むとともに、少なくともドリルヘッドを軸線まわりに角変位する推進駆動手段と、
前記先端部内に前記傾斜面に臨んで、電磁波を発生し反射波を受信する送信および受信アンテナを設け、
送信および受信アンテナに送信信号を与えて駆動するとともに、反射波の受信信号を演算処理する手段とを備え、
送信および受信アンテナは、
ドリルヘッドの外周面の一部を構成する基板と、
この基板上でドリルヘッドの内方に設けられ、基板を介して電磁波を送信し、基板を介して電磁波を受信するアンテナ本体とを有し、
基板は、ドリルヘッドの厚み方向の内方から外方へ比誘電率が大きくなる誘電体から成り、
ドリルヘッドには、噴出孔が形成され、
この噴出孔に媒質を圧送する媒質供給源が設けられ、
基板の厚み方向最外方の比誘電率は、媒質の比誘電率にほぼ等しい値に選ばれることを特徴とする地中推進工法における探査装置。 - 土壌中を推進する推進体のドリルヘッドに、推進体の軸線に対して傾斜した平坦な傾斜面を有する先細状の先端部が形成され、
推進体を、ドリルヘッドよりも推進方向上流側で軸線方向に押込むとともに、少なくともドリルヘッドを軸線まわりに角変位する推進駆動手段と、
前記先端部内に前記傾斜面に臨んで、電磁波を発生する送信アンテナと、
送信アンテナに送信信号を与えて駆動する手段と、
電磁波の反射波を受信する受信アンテナと、
受信アンテナからの受信信号を演算処理する手段とを備え、
送信アンテナは、
ドリルヘッドの外周面の一部を構成する基板と、
この基板上でドリルヘッドの内方に設けられ、基板を介して電磁波を送信し、
地表面上で移動する受信アンテナは、基板を介して電磁波を受信するアンテナ本体を有し、
基板は、ドリルヘッドの厚み方向の内方から外方へ比誘電率が大きくなる誘電体から成り、
ドリルヘッドには、噴出孔が形成され、
この噴出孔に媒質を圧送する媒質供給源が設けられ、
基板の厚み方向最外方の比誘電率は、媒質の比誘電率にほぼ等しい値に選ばれることを特徴とする地中推進工法における探査装置。 - 基板は、複数層の誘電体から成ることを特徴とする請求項１または２記載の地中推進工法における探査装置。
- 基板は、厚み方向に比誘電率が連続的に変化する誘電体から成ることを特徴とする請求項１または２記載の地中推進工法における探査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08726498A JP3779812B2 (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 地中推進工法における探査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08726498A JP3779812B2 (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 地中推進工法における探査装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11281752A JPH11281752A (ja) | 1999-10-15 |
| JP3779812B2 true JP3779812B2 (ja) | 2006-05-31 |
Family
ID=13909921
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08726498A Expired - Lifetime JP3779812B2 (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 地中推進工法における探査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3779812B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US10965017B2 (en) * | 2018-12-28 | 2021-03-30 | Saint-Gobain Performance Plastics Corporation | Continuous dielectric constant adaptation radome design |
Family Cites Families (3)
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|---|---|---|---|---|
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-
1998
- 1998-03-31 JP JP08726498A patent/JP3779812B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPH11281752A (ja) | 1999-10-15 |
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