JP4632926B2 - 地中探査装置および地中探査方法 - Google Patents

Description

本発明は、水道管などの埋設物を探査する地中探査装置および地中探査方法に関する。

従来から、地中に埋設された上水道管や下水道管、ガス管などの物体（以下、埋設物という）の破損トラブルを未然に防止するために、掘削工事を始める前に埋設物の探査が行われている。近年、掘削せずに埋設物を探査できる地中レーダが広く用いられている。地中レーダは、送信アンテナから数百ＭＨｚ〜１ＧＨｚの電波を地面に向けて放射し、地中の誘電率の異なる物体の境界（例えば、地盤と水道管の境界）で電波が反射する性質を利用して埋設物を探査する。このとき、上記境界で反射した電波を受信アンテナで受信し、電波の放射・受信の時間差から埋設物の深度を求める。また、地中レーダを水平方向に移動させつつ電波を放射することにより、埋設物の位置も検出される。そして、電波の受信信号に対して信号処理が施され、信号処理結果から得られる地中の断面画像が地中レーダのカラーモニタに表示される。このようにして、地中レーダのオペレータが埋設物の位置および深度を容易に認識できるようにしている。

一方、地中の埋設物の探査については言及されていないが、従来からレイリー波を利用して地盤探査を行うことが提案されている(例えば、特許文献１)。以下、図１０を参照して地盤探査の概要を説明する。地盤探査装置９０の演算制御部９１からの命令により発振部９４から周期性信号が出力され、電力増幅部９５で増幅された信号が起振機９６を駆動する。この結果、起振機９６が調査対象の地盤Ｇに対して上下方向の振動を加える。この振動によって発生したレイリー波は、地盤Ｇ上に設置された検出器９８ａ、９８ｂで検出され、さらに地震計部９７で演算制御部９１にて処理可能な信号に変換される。演算制御部９１は、変換された信号に基づいて、検出器９８ａ、９８ｂによるレイリー波の検出時間差ΔＴを求め、さらにレイリー波が地中を伝播する速度Ｖと深度Ｄとを下記の式（１）、（２）によって求める。
Ｖ＝Ｌ／ΔＴ （１）
Ｄ＝λ／２＝Ｖ／（２ｆ） （２）
ここで、Ｌは検出器９８ａと９８ｂとの距離、λはレイリー波の波長、ｆは振動周波数（レイリー波の周波数）である。

深度Ｄが上記のように表されるのは、レイリー波の大部分がλの深さまでの領域を進行し、この領域内の平均的性質は近似的にλ／２の深度での性質に等しいとみなすことができるためである。また、検出器９８ａ、９８ｂの検出信号は、各深度を進行したレイリー波が合成された信号であるといえる。起振機９６の振動周波数を変えた場合についても同様に速度Ｖと深度Ｄが算出され、各周波数の速度−深度特性データが記憶部９２に記憶される。この速度−深度特性データは、通信Ｉ／Ｆ９３を介してパーソナルコンピュータ（図示せず）に送信され、速度−深度曲線としてパーソナルコンピュータの画面上に表示される。そして、地質の専門技術者が速度−深度曲線から地質や地盤支持力などを判定する。

地盤探査装置９０では、検出器９８ａ、９８ｂがレイリー波を検出した時間差ΔＴが直接求められているが、正確なΔＴを求めるためには高価なスペクトルアナライザーを用いて検出信号からノイズ成分を除去しなければならない。そこで、起振機を駆動する正弦波信号と、２つの検出器の検出信号との位相差θａ、θｂとを信号処理回路で計測し、｛θｂ−θａ｝および正弦波信号の周波数を用いて上記のΔＴを求めることが提案されている（例えば、特許文献２）。いずれにしろ、時間差ΔＴから求められた、複数の周波数におけるレイリー波の速度Ｖと深度Ｄとに基づいて地盤の判定などが行われている。

特開２００３−０４３１５２号公報（段落００２４〜００６４） 特開２００５−１２７７６０号公報（段落００２１〜００５７）

しかしながら、上記の地中レーダから放射される電波は、空気に比べて誘電率の高い地中では伝播中に大きく減衰する。このため、粘土質等の比較的水分の多い地盤などでは、２ｍよりも浅い深度で反射する電波しか捉えられず、地中レーダが２ｍよりも深い深度に位置する埋設物を探査できないという問題がある。また、鉄筋を含んだ瓦礫が地中にあると、電波の大部分が鉄筋で反射するため、鉄筋の下方にある埋設物を探査できないという問題もある。

本発明は、上記問題点を解決するものであって、その課題とするところは、深い深度に位置する埋設物をも探査することのできる、レイリー波を利用した地中探査装置および地中探査方法を提供することにある。

第１の発明では、起振機から地盤に加えられた振動によって生じるレイリー波を検出器で検出し、その検出信号に基づいて地中の物標を探査する地中探査装置において、物標の存在しない場所において検出される上記検出信号に基づいて、複数の周波数ごとのレイリー波の速度を計測し、さらに当該速度からレイリー波の伝播する深度を求めることにより、地中に物標が存在しないときの、上記複数の周波数と当該周波数のレイリー波が伝播する深度とを対応付ける第１の対応付け手段と、物標の探査場所における、上記複数の周波数と同じ周波数ごとのレイリー波の速度を計測する計測手段と、上記複数の周波数ごとに、第１の対応付け手段で得られた深度と計測手段で計測された速度とを対応付ける第２の対応付け手段と、を備える。
ここで、物標とは地中探査の対象物であり、水道管等の埋設物や、地中の空洞、液状化した箇所などである。また、第１の対応付け手段には、実施形態に示すＣＰＵおよび信号処理回路が相当する。計測手段には実施形態に示すＣＰＵおよび信号処理回路が相当し、第２の対応付け手段には実施形態に示すＣＰＵが相当する。

上記のように、物標の探査にレイリー波が用いられ、しかもレイリー波が物標に当たるとレイリー波の速度が変化するので、探査場所が粘土質等の比較的水分の多い場所などであっても、２ｍよりも深い深度に位置する物標を探査することができる。また、レイリー波は、上述の地中レーダで使用される電波とは異なり、鉄筋を含んだ瓦礫の下方の領域をも進行するので、地中レーダでは探査することのできない当該瓦礫の下方にある物標をも探査することができる。さらに、第１の対応付け手段で得られる深度は、地中に物標が存在しないとき（「物標が実際には存在していても、存在しないとしたとき」も含む）の、レイリー波が伝播する深度、すなわち物標によるレイリー波の速度の変化の影響を受けていない深度である。一方、計測手段で計測された速度は、物標の有無によって変化する速度である。したがって、第１の対応付け手段で得られた深度と計測手段で計測された速度とを第２の対応付け手段で対応付けた結果に基づいて、物標の有無および物標が実際に位置する深度を判定することが可能となる。例えば、上記の速度と深度との関係を表示部に表示するようにすれば、地中探査装置のオペレータに検出器の下方領域に物標があるか否かを認識させることができ、さらに物標がある場合には物標の深度を知らせることができる。あるいは、上記の対応付けされた速度と深度とに基づいて、物標の有無および物標が実際に位置する深度とをＣＰＵなどに判定させることもできる。上記の作用効果は、後述の第２の発明においても奏する。
また、第１の発明では、第１の対応付け手段が、物標の存在しない場所において検出される検出信号に基づいて、上記複数の周波数ごとのレイリー波の速度を計測し、さらに当該速度からレイリー波の伝播する深度を求めることにより、物標が存在しないときの、上記複数の周波数と当該周波数のレイリー波が伝播する深度とを対応付ける。
この場合、上記の物標が存在しない場所を探査場所の近くの同じ地質の場所とすることで、探査場所に物標が存在しないときにレイリー波が伝播する深度（正確には当該深度に近似した値）が第１の対応付け手段によって得られるので、探査場所における物標の深度を知ることができる。

第２の発明では、起振機から地盤に加えられた振動によって生じるレイリー波を検出器で検出し、その検出信号に基づいて地中の物標を探査する地中探査装置において、物標の探査場所において検出される上記検出信号に基づいて、複数の周波数ごとのレイリー波の速度を計測し、当該速度に平均化処理を施すことによって当該複数の周波数での平均速度を算出し、さらに当該平均速度からレイリー波の伝播する深度を求めることにより、地中に物標が存在しないときの、上記複数の周波数と当該周波数のレイリー波が伝播する深度とを対応付ける第１の対応付け手段と、物標の探査場所における、上記複数の周波数と同じ周波数ごとのレイリー波の速度を計測する計測手段と、上記複数の周波数ごとに、第１の対応付け手段で得られた深度と計測手段で計測された速度とを対応付ける第２の対応付け手段と、を備える。
ここで、物標とは地中探査の対象物であり、水道管等の埋設物や、地中の空洞、液状化した箇所などである。また、第１の対応付け手段には、実施形態に示すＣＰＵおよび信号処理回路が相当する。計測手段には実施形態に示すＣＰＵおよび信号処理回路が相当し、第２の対応付け手段には実施形態に示すＣＰＵが相当する。第２の発明も、上述の第１の発明と同様の作用効果を奏する。

また、第２の発明では、第１の対応付け手段が、物標の探査場所において検出される検出信号に基づいて、上記複数の周波数ごとのレイリー波の速度を計測し、当該速度に平均化処理を施すことによって当該複数の周波数での平均速度を算出し、さらに当該平均速度からレイリー波の伝播する深度を求めることにより、物標が存在しないときの、上記複数の周波数と当該周波数のレイリー波が伝播する深度とを対応付ける。
このようにすることで、探査場所に物標が存在していても、探査場所に物標が存在しないとしたときにレイリー波が伝播する深度（正確には当該深度に近似した値）が探査場所で得られ、上記の物標が存在しない場所でレイリー波を計測することなく、探査場所における物標の深度を知ることができるので、地中探査の手間を減らすことができるとともに、探査場所と上記の物標が存在しない場所との地質の相違に起因する誤差が上記深度に生じるのを防止することができる。

第１または第２の発明においては、第２の対応付け手段で対応付けられた速度と深度との関係を表示部に表示させる表示化手段をさらに備える。ここで、表示化手段には実施形態に示すＣＰＵが相当する。このようにすることで、地中探査装置のオペレータに検出器の下方領域に物標があるか否かを認識させることができ、さらに物標がある場合には物標の深度を知らせることができる。

また、第１または第２の発明においては、表示化手段が、複数の探査場所における第２の対応付け手段で対応付けられた速度と深度との関係を複数の探査場所に対応させて表示部に表示させる。このようにすることで、オペレータに物標の深度だけではなく物標の位置（水平方向の位置）をも知らせることができる。

さらに、第１または第２の発明においては、表示化手段が、第２の対応付け手段で対応付けられた速度と深度との関係を深度範囲ごとの速度の値に応じた態様で表示部に表示させる。このようにすることで、オペレータに検出器の下方領域に物標があるか否かをより容易に認識させることができるとともに、物標がある場合には物標の深度をオペレータが間違えないようにすることができる。

第３の発明では、起振機から地盤に加えられた振動によって生じるレイリー波を検出器で検出し、その検出信号に基づいて地中の物標を探査する地中探査方法において、物標の存在しない場所において検出される上記検出信号に基づいて、複数の周波数ごとのレイリー波の速度を計測し、さらに当該速度からレイリー波の伝播する深度を求めることにより、地中に物標が存在しないときの、上記複数の周波数と当該周波数のレイリー波が伝播する深度とを対応付ける第１の対応付け工程と、物標の探査場所における、上記複数の周波数と同じ周波数ごとのレイリー波の速度を計測する計測工程と、上記複数の周波数ごとに、第１の対応付け工程で得られた深度と計測工程で計測された速度とを対応付ける第２の対応付け工程と、を備える。
ここで、物標とは地中探査の対象物であり、水道管等の埋設物や、地中の空洞、液状化した箇所などである。

上記のように、物標の探査にレイリー波が用いられ、しかもレイリー波が物標に当たるとレイリー波の速度が変化するので、探査場所が粘土質等の比較的水分の多い場所などであっても、２ｍよりも深い深度に位置する物標を探査することができる。また、レイリー波は、上述の地中レーダで使用される電波とは異なり、鉄筋を含んだ瓦礫の下方の領域をも進行するので、地中レーダでは探査することのできない当該瓦礫の下方にある物標をも探査することができる。さらに、第１の対応付け工程で得られる深度は、地中に物標が存在しないとき（「物標が実際には存在していても、存在しないとしたとき」も含む）の、レイリー波が伝播する深度、すなわち物標によるレイリー波の速度の変化の影響を受けていない深度である。一方、計測工程で計測された速度は、物標の有無によって変化する速度である。したがって、第１の対応付け工程で得られた深度と計測工程で計測された速度とを第２の対応付け工程で対応付けた結果に基づいて、物標の有無および物標が実際に位置する深度を判定することが可能となる。例えば、上記の速度と深度との関係を表示するようにすれば、地中探査装置のオペレータに検出器の下方領域に物標があるか否かを認識させることができ、さらに物標がある場合には物標の深度を知らせることができる。あるいは、上記の対応付けされた速度と深度とに基づいて、物標の有無および物標が実際に位置する深度とをＣＰＵなどに判定させることもできる。上記の作用効果は、後述の第４の発明においても奏する。
また、第３の発明では、第１の対応付け工程が、物標の存在しない場所において検出される検出信号に基づいて、上記複数の周波数ごとのレイリー波の速度を計測し、さらに当該速度からレイリー波の伝播する深度を求めることにより、物標が存在しないときの、上記複数の周波数と当該周波数のレイリー波が伝播する深度とを対応付ける。
この場合、上記の物標が存在しない場所を探査場所の近くの同じ地質の場所とすることで、探査場所に物標が存在しないときにレイリー波が伝播する深度（正確には当該深度に近似した値）が第１の対応付け工程によって得られるので、探査場所における物標の深度を知ることができる。
第４の発明では、起振機から地盤に加えられた振動によって生じるレイリー波を検出器で検出し、その検出信号に基づいて地中の物標を探査する地中探査方法において、物標の探査場所において検出される上記検出信号に基づいて、複数の周波数ごとのレイリー波の速度を計測し、当該速度に平均化処理を施すことによって当該複数の周波数での平均速度を算出し、さらに当該平均速度からレイリー波の伝播する深度を求めることにより、地中に物標が存在しないときの、上記複数の周波数と当該周波数のレイリー波が伝播する深度とを対応付ける第１の対応付け工程と、物標の探査場所における、上記複数の周波数と同じ周波数ごとのレイリー波の速度を計測する計測工程と、上記複数の周波数ごとに、第１の対応付け工程で得られた深度と計測工程で計測された速度とを対応付ける第２の対応付け工程と、を備える。
ここで、物標とは地中探査の対象物であり、水道管等の埋設物や、地中の空洞、液状化した箇所などである。第４の発明も、上述の第３の発明と同様の作用効果を奏する。
また、第４の発明では、第１の対応付け工程が、物標の探査場所において検出される検出信号に基づいて、上記複数の周波数ごとのレイリー波の速度を計測し、当該速度に平均化処理を施すことによって当該複数の周波数での平均速度を算出し、さらに当該平均速度からレイリー波の伝播する深度を求めることにより、物標が存在しないときの、上記複数の周波数と当該周波数のレイリー波が伝播する深度とを対応付ける。
このようにすることで、探査場所に物標が存在していても、探査場所に物標が存在しないとしたときにレイリー波が伝播する深度（正確には当該深度に近似した値）が探査場所で得られ、上記の物標が存在しない場所でレイリー波を計測することなく、探査場所における物標の深度を知ることができるので、地中探査の手間を減らすことができるとともに、探査場所と上記の物標が存在しない場所との地質の相違に起因する誤差が上記深度に生じるのを防止することができる。

本発明によれば、探査場所が粘土質等の比較的水分の多い場所などであっても、２ｍよりも深い深度に位置する埋設物や空洞などの有無および深度を知ることができる。

図１は本発明に係る地中探査装置の構成を示す。地中探査装置１は、起振機１２、検出器１１ａ〜１１ｃ、接続箱１３、信号処理器３および演算表示器２から構成され、ハードウエア的には上記の特許文献２に示されるものと同じである。また、信号処理器３での処理内容は本発明の直接的事項ではないため、信号処理器３の構成は簡略化して図示されている。演算表示器２は、パーソナルコンピュータなどであり、ＣＰＵ２１、メモリ２２、ハードディスク２３、通信Ｉ／Ｆ２４、表示部２５および操作部２６から構成される。ＣＰＵ２１はハードディスク２３に格納されているプログラムをメモリ２２にロードして実行する。このプログラムによって、起振機１２の駆動や信号処理器３の制御、信号処理器３からのデータの受信などが通信Ｉ／Ｆ２４を介して行われるとともに、受信データに対する演算処理なども行われる。また、キーボードやマウスからなる操作部２６が操作されると、操作に応じたプログラムがＣＰＵ２１によって実行され、表示部２５に処理結果等が表示される。

信号処理器３は、チャンネルａ〜ｃ（図１ではＣＨａ〜ＣＨｃと表す）の信号処理回路３１ａ〜３１ｃ、通信Ｉ／Ｆ３２、設定レジスタ３３、信号発生回路３４、およびパワーアンプ３５から構成される。設定レジスタ３３には通信Ｉ／Ｆ３２を介してＣＰＵ２１からの制御データが設定され、この制御データによって発振器（図示せず）を内蔵する信号発生回路３４の動作が制御される。信号発生回路３４は、発振器の出力信号を分周するなどして起振機１２の駆動信号である正弦波信号や信号処理回路３１ａ〜３１ｃを制御するタイミング信号などを出力する。正弦波信号の周波数は、例えば３Ｈｚ〜２５０Ｈｚであり、５Ｈｚ以下では０．０５Ｈｚずつ、５Ｈｚを超える範囲では１Ｈｚずつ周波数を変えることができる。正弦波信号の最大周波数、最小周波数、および隣り合う周波数の差は探査目的などに応じて適宜変更される。パワーアンプ３５で増幅された正弦波信号が起振機１２に印加されると、起振機１２が地盤Ｇに対して上下方向の振動を加える。正弦波信号の周波数を変えるときや、起振機１２を駆動・停止させるときには、設定レジスタ３３に所定の制御データが設定される。

検出器１１ａ〜１１ｃは、この順番で起振機１２から延びる計測線上に設置されており、内蔵された公知のサーボ型加速度ピックアップにより起振機１２の振動によって発生したレイリー波を検出する。起振機１２と検出器１１ａとの距離、検出器１１ａと１１ｂとの距離Ｌ１、および検出器１１ｂと１１ｃとの距離Ｌ２は適宜変更可能であるが、以下の説明では、それぞれが１．５ｍ、５０ｃｍ、５０ｃｍとする。検出器１１ａ〜１１ｃの出力信号（レイリー波の検出信号）は接続箱１３に送られ、接続箱１３に内蔵されたプリアンプによって増幅される。増幅された検出器１１ａ〜１１ｃの検出信号は、それぞれ信号処理回路３１ａ〜３１ｃに送られる。信号処理回路３１ａ〜３１ｃは、内蔵するメインアンプで増幅されたチャンネルａ〜ｃの検出信号に対して信号処理を施すことにより、チャンネルａ〜ｃの検出信号と正弦波信号との位相差を求めるための計測データを出力する。この計測データは通信Ｉ／Ｆ３２を介してＣＰＵ２１に送信される。

ＣＰＵ２１は、受信した計測データからチャンネルａ〜ｃの検出信号と正弦波信号との位相差θａ〜θｃを求める。次に、位相差θａ〜θｃと起振機１２の振動周波数とを用いて、正弦波信号に対する検出器１１ａ〜１１ｂの検出信号の遅れ時間ΔＴａ〜ΔＴｃを求め、｛ΔＴｂ−ΔＴａ｝を検出器１１ａ、１１ｂのレイリー波の検出時間差とし、｛ΔＴｃ−ΔＴｂ｝を検出器１１ｂ、１１ｃのレイリー波の検出時間差とする。さらに、上記の式（１）、（２）を用いてレイリー波が伝播する速度や深度を計算する。起振機１２を異なる周波数で振動させたときも同様にレイリー波が伝播する速度や深度が計算される。

図２は本発明の考え方を説明するための図である。説明の都合上、起振機１２と検出器１１ａ、１１ｂとが均一な粘土層からなる地盤上に設置されているものとする。図２（ａ）は、地中に水道管などの埋設物が存在しない場所で起振機１２の振動周波数を変えて（例えば、６Ｈｚから２００Ｈｚの範囲の２００の異なる周波数の正弦波信号で起振機１２を振動させて）レイリー波を計測したときの、式（１）、（２）によって計算された速度Ｖｃと深度Ｄｃとを２次元平面にプロットした図である。地盤が均質であり、しかも埋設物が無いので、深度Ｄｃに関係なく速度Ｖｃは一定となる。

図２(ｂ)は、埋設物が存在する場所で起振機１２の振動周波数を変えてレイリー波を計測したときの、式（１）、（２）によって計算された速度Ｖｒと深度Ｄｒとを２次元平面にプロットした図である。起振機１２の振動周波数は、図２（ａ）の場合と同じである。プロット図がこのようになるのは、第１に、水道管などの埋設物が粘土層よりも硬いためレイリー波の速度Ｖｒが速くなるからである。第２に、深度Ｄｒが式（２）で計算されるため速度Ｖｒが速くなると深度Ｄｒの値が大きくなり、速度Ｖｒの増加量が大きい程、深度Ｄｒの増加量も大きくなるからである。つまり、レイリー波の速度Ｖｒが埋設物によって速くなると、深度Ｄｒは埋設物が実際に位置する深度よりも大きな値を示すようになる。尚、図のＰｕ、Ｐｃ、Ｐｄがそれぞれ埋設物の上端、中央、下端に対応すると考えられるが、正確に対応しているわけではない。この理由は、検出器１１ａ、１１ｂの検出信号が単一の深度を進行したレイリー波の信号ではなく、１波長の深さまでの領域を進行したレイリー波が合成された信号であることによる。

図２(ｃ)は、各周波数での上記の速度Ｖｒと深度Ｄｃとを２次元平面にプロットした図である。上述のように、速度Ｖｒを計測するときの周波数と深度Ｄｃを計測するときの周波数とを同じにしているので、周波数ごとに速度Ｖｒと深度Ｄｃとを対応付けることができる。このプロット図では、レイリー波の速度Ｖｒが埋設物によって速くなっても、当該速度Ｖｒに対応する深度Ｄｃは、埋設物の無い場所で計測された深度であり、速度Ｖｒの変化の影響を受けない。したがって、プロット図のピークＰｋでの速度Ｖｒの値から埋設物の有無を知ることができ、ピークＰｋでの深度Ｄｃの値から埋設物の深度を知ることができる。尚、上記の特許文献１、２では、図２(ｂ)に示すプロット図に相当する情報に基づいて地盤Ｇの判定が行われている。

図３は地中探査装置１の動作を示すフローチャートである。まず、基準深度計測処理について説明する。この処理は、起振機１２の振動周波数と図２（ａ）に示す深度Ｄｃとの対応関係を示すデータ、すなわち埋設物の存在しない場所で各周波数のレイリー波が伝播する深度(基準深度)を得るために行われる。まず、地中探査装置１のオペレータが埋設物のない場所に起振機１２と検出器１１ａ〜１１ｃとを図１に示すように設置する（Ｓ１１）。設置場所としては、後述する埋設物の探査場所の近くで、探査場所と同じ地質の場所が望ましい。これは、本発明では、埋設物の存在しない場所で得られたレイリー波が伝播する深度を、埋設物の探査場所に埋設物が存在しないときに、あるいは探査場所に埋設物が存在していても存在しないとしたときに、探査場所においてレイリー波が伝播する深度とするからである。

その後、オペレータが操作部２６で所定の操作を行うと表示部２５に所定の入力画面が表示され、計測条件データが操作部２６から入力画面に設定される（Ｓ１２）。入力される計測条件データは、検出器１１ａ〜１１ｃの距離Ｌ１、Ｌ２（図１参照）、起振機１２の駆動信号の最初の周波数、使用する周波数の個数、隣り合う周波数の差などからなり、メモリ２２あるいはハードディスク２３に保存される。次に、最初の周波数がＣＰＵ２１によって信号処理器３に設定される（Ｓ１３）。具体的には、信号処理器３の設定レジスタ３３に最初の周波数の正弦波信号を生成するための制御データが設定される。

次に、ＣＰＵ２１の指示によって最初の周波数の駆動信号で起振機１２が駆動され（Ｓ１４）、その後、信号処理器３に対して計測開始がＣＰＵ２１から指示される（Ｓ１５）。計測開始が指示されると、信号処理回路３１ａ〜３１ｃがレイリー波の計測（レイリー波の検出信号の信号処理）を開始する。計測が完了すると、ＣＰＵ２１がチャンネルａ〜ｃの計測データを順番に信号処理器３から受信する（Ｓ１６）。次に、チャンネルａ、ｂの計測データから両チャンネル間のレイリー波の検出時間差が計算され、さらに検出器１１ａと１１ｂとの間の下方領域でのレイリー波の速度Ｖｃ１および深度Ｄｃ１が式（１）、（２）によって計算される（Ｓ１７）。同様にして、チャンネルｂ、ｃの計測データから両チャンネル間のレイリー波の検出時間差が計算され、さらに検出器１１ｂと１１ｃとの間の下方領域でのレイリー波の速度Ｖｃ２および深度Ｄｃ２が計算される（Ｓ１８）。

全ての周波数に対する計測が完了していない場合（Ｓ１９：Ｎ）、次の周波数が信号処理器３に設定され（Ｓ２３）、上記のＳ１４〜Ｓ１８が再び実行される。全ての周波数に対する計測が完了した場合（Ｓ１９：Ｙ）、ＣＰＵ２１は、起振機１２を停止させ（Ｓ２０）、さらに各周波数と計測された深度Ｄｃ１、Ｄｃ２とが対応付けされた周波数−深度（ｆ−Ｄｃ）特性データ｛ｆ，Ｄｃ１｝および｛ｆ，Ｄｃ２｝を生成してメモリ２２あるいはハードディスク２３に保存する（Ｓ２１）。計測に用いられる周波数をｆ_ｉ（ｉ＝１〜ｎ）とすると、上記のデータ｛ｆ，Ｄｃ１｝および｛ｆ，Ｄｃ２｝は、それぞれチャンネルａ、ｂおよびチャンネルｂ、ｃに係る｛ｆ_ｉ，Ｄｃ［ｆ_ｉ］｝（ｉ＝１〜ｎ）であるといえる。この周波数−深度（ｆ−Ｄｃ）特性データは、埋設物が無い場所での起振機１２の各振動周波数（レイリー波の周波数）と、当該周波数のレイリー波が伝播する深度とを対応付けたデータであり、後述する埋設物計測処理で用いられる。

次に、ＣＰＵ２１は、各周波数で計測された速度Ｖｃ１，Ｖｃ２と深度Ｄｃ１、Ｄｃ２とが対応付けられた速度−深度（Ｖｃ−Ｄｃ）特性データ｛Ｖｃ１，Ｄｃ１｝および｛Ｖｃ２，Ｄｃ２｝をそれぞれ生成し、それらをグラフ化して表示部２５に表示する（Ｓ２２）。例えば図２（ａ）に示すように、｛Ｖｃ１，Ｄｃ１｝および｛Ｖｃ２，Ｄｃ２｝をそれぞれ２次元平面にプロットする。表示されたグラフから、埋設物が存在しないと仮定した場所に埋設物が存在するか否かをオペレータが判断する。もし、表示されたグラフの形状が図２(ｂ)のようなものであれば、計測された場所に埋設物があることになるので、場所を変えて基準深度計測処理が再び行われる。

次に、埋設物計測処理について説明する。本処理では、基準深度計測処理と同じ周波数で起振機１２を振動させて埋設物を探査するために必要な計測が行われる。本処理のステップＳ３２〜Ｓ３６、Ｓ３９〜Ｓ４０およびＳ４３では基準深度計測処理の対応するステップと同じ処理が行われるので、それ以外のステップについて以下に説明する。Ｓ３１では、地中探査装置１のオペレータが埋設物を探査する探査場所に起振機１２と検出器１１ａ〜１１ｃとを設置する。Ｓ３７、Ｓ３８では、上記のＳ１７、Ｓ１８と同様に、チャンネルａ、ｂの計測データからレイリー波の速度Ｖｒ１が計算され、チャンネルｂ、ｃの計測データからレイリー波の速度Ｖｒ２が計算される。この速度Ｖｒ１、Ｖｒ２は、それぞれ検出器１１ａと１１ｂとの間の下方領域でのレイリー波の速度、および検出器１１ｂと１１ｃとの間の下方領域でのレイリー波の速度である。

Ｓ４１では、基準深度計測処理で保存された周波数−深度（ｆ−Ｄｃ）特性データ｛ｆ，Ｄｃ１｝および｛ｆ，Ｄｃ２｝と、上記のステップＳ３７、Ｓ３８で計測された各周波数ｆでの速度Ｖｒ１、Ｖｒ２とから、速度Ｖｒ１、Ｖｒ２と深度Ｄｃ１、Ｄｃ２とが対応付けられた速度−深度（Ｖｒ−Ｄｃ）特性データ｛Ｖｒ１，Ｄｃ１｝および｛Ｖｒ２，Ｄｃ２｝が生成され、それらがメモリ２２あるいはハードディスク２３に保存される。計測に用いられる周波数をｆ_ｉ（ｉ＝１〜ｎ）とすると、上記のデータ｛Ｖｒ１，Ｄｃ１｝および｛Ｖｒ２，Ｄｃ２｝は、それぞれチャンネルａ、ｂおよびチャンネルｂ、ｃに係る速度−深度（Ｖｒ−Ｄｃ）特性データ｛Ｖｒ［ｆ_ｉ］，Ｄｃ［ｆ_ｉ］｝（ｉ＝１〜ｎ）であるといえる。このデータ｛Ｖｒ１，Ｄｃ１｝および｛Ｖｒ２，Ｄｃ２｝から、後述する探査場所の探査断面図が生成される。Ｓ４２では、データ｛Ｖｒ１，Ｄｃ１｝および｛Ｖｒ２，Ｄｃ２｝がグラフ化されて表示部２５に表示される。例えば図２（ｃ）に示すように｛Ｖｒ１，Ｄｃ１｝および｛Ｖｒ２，Ｄｃ２｝をそれぞれ２次元平面にプロットしたグラフが表示される。

図４は、地中探査装置１で計測された速度−深度（Ｖｒ−Ｄｃ）特性のグラフ（速度−深度特性曲線）の一例を示す。（ａ）はチャンネルａ、ｂの計測データから得られたデータ｛Ｖｒ１，Ｄｃ１｝のグラフを示し、（ｂ）はチャンネルｂ、ｃの計測データから得られたデータ｛Ｖｒ２，Ｄｃ２｝のグラフを示す。図５は、参考用のグラフであり、速度−深度（Ｖｒ−Ｄｒ）特性のグラフの一例を示す。（ａ）、（ｂ）がそれぞれ図４（ａ）、（ｂ）に対応する。図中の深度Ｄｒは、埋設物計測処理では求められていないが、速度Ｖｒ１(あるいはＶｒ２)を式（２）に代入することによって得られる。図５（ａ）では埋設物の深度が明確ではないのに対し、図４（ａ）ではレイリー波の速度Ｖｒが埋設物によって速くなっても影響を受けない深度Ｄｃが用いられているので、埋設物の深度が２ｍ程度であることが分かる。

図６は、検出器１１ａ〜１１ｃの設置位置を上方から見た図である。検出器１１ａ〜１１ｃの設置間隔Ｌ１、Ｌ２が共に５０ｃｍであるとき、図６（ａ）の状態で幅１ｍの範囲にわたって埋設物の探査を行うことができる。探査範囲の幅が３ｍである場合には、まず、検出器１１ａ〜１１ｃをそれぞれ地点Ｐ１〜Ｐ３に設置して計測し（図６（ａ））、次に地点Ｐ３〜Ｐ５に設置して計測し（図６（ｂ））、最後に地点Ｐ５〜Ｐ７に設置して計測する（図６（ｃ））。図６（ａ）〜（ｃ）のいずれの場合においても、上述のように各周波数の速度−深度（Ｖｒ−Ｄｃ）特性データ｛Ｖｒ１，Ｄｃ１｝および｛Ｖｒ２，Ｄｃ２｝がメモリ２２あるいはハードディスク２３に保存されるとともに、グラフ化されて表示部２５に表示される。

図７は探査場所での探査断面図の一例を示す。この探査断面図５１は、図６（ａ）〜（ｃ）の状態で得られた各周波数の速度−深度（Ｖｒ−Ｄｃ）特性データ｛Ｖｒ１，Ｄｃ１｝および｛Ｖｒ２，Ｄｃ２｝（ここでは、これらを総称して｛Ｖｒ，Ｄｃ｝という）に対してＣＰＵ２１が解析処理を行うことによって表示部２５に表示される。解析処理では、チャンネルａ、ｂあるいはチャンネルｂ、ｃの速度−深度（Ｖｒ−Ｄｃ）特性データ｛Ｖｒ−Ｄｃ｝の各周波数におけるデータが深度Ｄｃの値の順番にソートされ、深度範囲ごとに速度Ｖｒの最大値が求められる。そして、深度範囲ごとの速度Ｖｒの最大値と最大値に応じたパターンとが探査区間（例えば、Ｐ１−Ｐ２）ごとに探査断面図５１に表示される。探査断面図５１の下方には、上記パターンと速度Ｖｒの範囲との関係を示す説明部５２が表示される。

図７において、速度Ｖｒの単位は（ｍ／ｓ）、深度Ｄｃの単位は（ｍ）、深度範囲の幅は５０ｃｍである。例えば、探査区間Ｐ２−Ｐ３においては、１ｍ〜１．５ｍの深度範囲での速度Ｖｒの最大値は３３１ｍ／ｓである。また、区間Ｐ２−Ｐ４の深度範囲が１．５ｍ〜２．０ｍの所で、速度Ｖｒの最大値が大きくなっていることから、そこに埋設物があることが分かる。上記の深度範囲の幅は５０ｃｍに限定されるものではなく、適宜変更することができる。例えば、速度−深度（Ｖｒ−Ｄｃ）特性データ｛Ｖｒ，Ｄｃ｝に含まれる最大深度と最小深度との差を１０等分あるいは２０等分した値を深度範囲の幅としてもよい。

また、図７では、深度範囲ごとの速度Ｖｒの最大値と最大値に応じたパターンとが表示されているが、埋設物が存在する所では深度範囲ごとの速度Ｖｒの平均値も大きくなるので、上記の最大値に代えて平均値なども用いることができる。さらに、速度Ｖｒの最大値の大小がパターンの濃淡で表されているが、速度Ｖｒの値（最大値や平均値など）に応じた態様で表現されるものであればよく、例えば色彩と濃度との組み合わせで表現するようにしてもよい。さらに、検出器１１ａ〜１１ｃの設置点Ｐ１〜Ｐ７をずらしたり、あるいは設置点Ｐ１〜Ｐ７の間隔を狭くしたりすることにより、埋設物の位置（水平位置）を絞り込むこともできる。尚、設置点Ｐ１〜Ｐ７に対応付けて、３組の速度−深度特性曲線（図４（ａ）参照）を表示させてもよいが、探査断面図５１の方が、地中探査装置１のオペレータに埋設物の位置および深度を容易に認識させることができる。ここでは、速度Ｖｒと深度Ｄｃとの関係をグラフ化して、速度−深度特性曲線や探査断面図５１として表示するようにしているが、他の形態で表示してもよい。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。先の実施形態では、埋設物の存在しない場所、すなわち探査場所とは異なる場所に検出器を設置してレイリー波を計測することにより、上記の周波数−深度（ｆ−Ｄｃ）特性データを得た。このため、埋設物を探査するためには、少なくとも２つの場所に検出器１１ａ〜１１ｃを設置しなければならず、探査に手間がかかる。また、埋設物の存在しない場所と探査場所との地質の相違によっては、埋設物の存在しない場所で得られた周波数−深度（ｆ−Ｄｃ）特性データが探査場所の実際の特性を表さないことがある。そこで、本実施形態では探査場所で周波数−深度（ｆ−Ｄｃ）特性データを求めるようにする。

図８は本実施形態の考え方を説明するための図である。図８（ａ）は、図２（ｂ）に相当する図であり、探査場所に設置した検出器の検出信号に基づいて、上述の式（１）、（２）で計算された複数の周波数のレイリー波の速度Ｖｒとレイリー波が伝播する深度Ｄｒとの関係を二次元平面にプロットしたものである。ここでも、図２（ｂ）の場合と同様に、埋設物によって生じるピークＰｃの深度Ｄｒは、埋設物の実際の深度を示していない。

図８（ｂ）は、上記の各周波数での速度Ｖｒに平均化処理を施すことによって得られた各周波数での平均速度Ｖａと、この平均速度Ｖａを式（２）に代入して算出される深度Ｄｃとの関係を示す図である。周波数をｆｉ（ｉ＝１〜ｎ）、速度をＶｒ［ｆ_ｉ］としたとき、平均速度Ｖａ［ｆ_ｉ］および深度Ｄｃ［ｆ_ｉ］は下記の式（３）、（４）で算出される。
Ｖａ［ｆ_ｉ］＝｛ΣＶｒ［ｆ_ｋ］｝／(２ｍ＋１) (ｋ＝ｉ−ｍ〜ｉ＋ｍ) （３）
Ｄｃ［ｆ_ｉ］＝Ｖａ［ｆ_ｉ］／(２ｆ_ｉ) （４）
但し、（ｉ−ｍ）が１より小さいときはｋを１とする。（ｉ＋ｍ）がｎより大きいときはｋをｎとする。

上記の平均速度Ｖａ［ｆ_ｉ］は、周波数ｆ_ｉ、およびその前後の２ｍ個の周波数での速度Ｖｒ［ｆ_ｋ］の移動平均値である。また、２ｍの値は探査で使用する周波数の個数や想定される埋設物の大きさなどを考慮して決められるが、Ｐｕ〜Ｐｄ(図８（ａ）参照)の範囲に含まれる周波数の個数の２倍以上であることが望ましい。この平均速度Ｖａでは、速度Ｖｒに生じる埋設物によるレイリー波の速度変化の影響が低減されているので、平均速度Ｖａから算出される深度Ｄｃも、探査場所に埋設物が存在しないとしたときの、各周波数のレイリー波が伝播する深度、すなわち埋設物によるレイリー波の速度変化の影響が除去された深度に近い値になる。

図８（ｃ）は、図２（ｃ）に相当する図であり、図８（ａ）の速度Ｖｒと図８（ｂ）の深度Ｄｃとを周波数ごとに対応付けて二次元平面にプロットしたものである。図２(ｃ)と同様に、図８(ｃ)でもピークＰｋの深度Ｄｃが埋設物の実際の深度を示す。ここでは、式（３）によって平均速度Ｖａを求めたが、他の方法で平均速度Ｖａに相当する速度を求めるようにしてもよい。ただし、その方法は、レイリー波の速度変化の影響が低減された速度を求めるものに限られる。また、速度Ｖｒに平均化処理を施すことにより平均速度Ｖａを求めたが、上述の信号処理回路３１ａ〜３１ｃから出力される、チャンネルａ〜ｃの検出信号と正弦波信号との位相差を求めるための計測データに対して平均化処理を施し、この平均化処理が施された計測データから平均速度Ｖａに相当する速度を求めるようにしてもよい。

図９は本実施形態での地中探査装置の動作を示すフローチャートである。図に示す埋設物計測処理のステップＳ５１〜Ｓ６０およびＳ６５は、それぞれ図３の埋設物計測処理のステップＳ３１〜Ｓ４０およびＳ４３と同じであるので、説明を省略する。以下、ステップＳ６１〜Ｓ６４について説明する。ステップＳ６１では、上述の式（３）を用いて、ステップＳ５７、Ｓ５８で計算された各周波数の速度Ｖｒ１、Ｖｒ２に対してそれぞれ平均化処理を施すことにより、各周波数での平均速度Ｖａ１、Ｖａ２が計算される。この速度Ｖｒ１、Ｖｒ２は、先の実施形態の速度Ｖｒ１、Ｖｒ２と同じものである。ステップＳ６２では、計算された平均速度Ｖａ１、Ｖａ２をそれぞれ上述の式（４）に代入して、各周波数のレイリー波が伝播する深度Ｄｃ１、Ｄｃ２を計算する。そして周波数と深度Ｄｃ１、Ｄｃ２とが対応付けられることにより、周波数−深度（ｆ−Ｄｃ）特性データ｛ｆ，Ｄｃ１｝および｛ｆ，Ｄｃ２｝が得られる。

ステップＳ６３では、図３のステップＳ４１と同様にして、上記のデータ｛ｆ，Ｄｃ１｝および｛ｆ，Ｄｃ２｝とステップＳ５７、Ｓ５８で計測された各周波数での速度Ｖｒ１、Ｖｒ２とをそれぞれ対応付けることにより、速度−深度（Ｖｒ−Ｄｃ）特性データ｛Ｖｒ１，Ｄｃ１｝および｛Ｖｒ２，Ｄｃ２｝が生成され、それらがメモリ２２あるいはハードディスク２３に保存される。計測に用いられる周波数をｆ_ｉ（ｉ＝１〜ｎ）とすると、上記のデータ｛Ｖｒ１，Ｄｃ１｝および｛Ｖｒ２，Ｄｃ２｝は、それぞれチャンネルａ、ｂおよびチャンネルｂ、ｃに係る速度−深度（Ｖｒ−Ｄｃ）特性データ｛Ｖｒ［ｆ_ｉ］，Ｄｃ［ｆ_ｉ］｝（ｉ＝１〜ｎ）であるといえる。

ステップＳ６４では、図３のステップＳ４２と同様にして、データ｛Ｖｒ１，Ｄｃ１｝および｛Ｖｒ２，Ｄｃ２｝がグラフ化されて表示部２５に表示される。例えば図８（ｃ）に示すように、｛Ｖｒ１，Ｄｃ１｝および｛Ｖｒ２，Ｄｃ２｝をそれぞれ２次元平面にプロットしたグラフが表示される。そして、ステップＳ６４の終了後、先の実施形態と同様にして、検出器１１ａ〜１１ｃの設置位置の変更が行われたり（図６参照）、速度−深度（Ｖｒ−Ｄｃ）特性データ｛Ｖｒ１，Ｄｃ１｝および｛Ｖｒ２，Ｄｃ２｝から生成された探査断面図５１（図７参照）が表示部２５に表示されたりする。

以上述べた実施形態においては、周波数−深度（ｆ−Ｄｃ）特性データを検出器１１ａ〜１１ｃの検出信号から求めるようにしたが、産業廃棄物の埋立地などでは満足できる上記特性データが簡単に得られないことがある。このような場合には、例えば、埋設物が無い場所でのレイリー波の周波数と速度との関係を示すデータをオペレータが操作部２６から入力し、ＣＰＵ２１が入力データから当該周波数および速度における深度を式（２）によって計算し、入力された周波数と計算された深度から周波数−深度（ｆ−Ｄｃ）特性データを得るようにしてもよい。あるいは、探査場所の地盤Ｇの種別（例えば、粘土層からなる地盤）に応じた周波数−深度（ｆ−Ｄｃ）特性データを予めハードディスク２３に登録しておき、これを利用するようにしてもよい。ただし、上記のデータの入力や登録を行うためには、オペレータが地質やレイリー波に関する専門知識を持っていることが必要である。

また、上記実施形態では、オペレータが探査断面図５１や速度−深度（Ｖｒ−Ｄｃ）特性のグラフ（図４参照）を見て、埋設物の位置および深度を判断するようにしたが、速度−深度（Ｖｒ−Ｄｃ）特性データおよび検出器１１ａ〜１１ｃの設置点Ｐ１〜Ｐ７の情報に基づいて、ＣＰＵ２１が埋設物の位置および深度を判定することもできる。例えば、速度Ｖｒが４５０ｍ／ｓ以上である深度Ｄｃに埋設物があり、速度Ｖｒが４５０ｍ／ｓ以上である位置（例えば、図７の区間Ｐ２−Ｐ４）に埋設物があると判定する。

さらに、上記実施形態では、地中探査装置１で水道管などの埋設物を探査する場合について説明したが、地中の空洞や液状化している箇所も同様にして探査することができる。ただし、かかる箇所ではレイリー波の伝播する速度Ｖｒが低下し、あるいはレイリー波が伝播しないために速度Ｖｒが計測できなくなるので、速度Ｖｒの低下を調べることにより空洞なども探査することができる。尚、速度Ｖｒが計測できない場合には速度Ｖｒを０ｍ／ｓとして処理する。つまり、本発明では、レイリー波の速度Ｖｒが埋設物や空洞などで変化することを利用して、埋設物や空洞などを探査する。

さらに、上記実施形態では、検出器１１ａ〜１１ｃの間の計測ばらつきを考慮して、基準深度計測処理において周波数−深度（ｆ−Ｄｃ）特性データ｛ｆ，Ｄｃ１｝および｛ｆ，Ｄｃ２｝を求め、埋設物計測処理において上記データ｛ｆ，Ｄｃ１｝および｛ｆ，Ｄｃ２｝を用いてそれぞれ速度−深度（Ｖｒ−Ｄｃ）特性データ｛Ｖｒ１，Ｄｃ１｝および｛Ｖｒ２，Ｄｃ２｝を求めるようにした。これに代えて、基準深度計測処理において検出器１１ａ、１１ｂの検出信号から１つの周波数−深度（ｆ−Ｄｃ）特性データ｛ｆ，Ｄｃ｝だけを求め、このデータ｛ｆ，Ｄｃ｝を用いて速度−深度（Ｖｒ−Ｄｃ）特性データ｛Ｖｒ１，Ｄｃ｝および｛Ｖｒ２，Ｄｃ｝を求めるようにしてもよい。

さらに、上記実施形態では、チャンネルａ、ｂおよびチャンネルｂ、ｃの計測データに基づいて、それぞれ検出器１１ａと１１ｂとの間の下方領域の埋設物、および検出器１１ｂと１１ｃとの間の下方領域の埋設物を探査するようにしたが、チャンネルａ、ｃの計測データに基づく探査は行わなかった。しかし、チャンネルａ、ｃの計測データに基づいて検出器１１ａと１１ｃとの間の広い区間の下方領域の埋設物を探査することができるので、この探査結果を上記２つの探査結果の確認用の情報として使用するようにしてもよい。さらに、上記実施形態では、３つの検出器１１ａ〜１１ｃを用いて埋設物の探査を行ったが、検出器の個数は２つや４つでもよい。

さらに、上記実施形態では、速度Ｖｒと深度Ｄｃとを対応付けた速度−深度（Ｖｒ−Ｄｃ）特性データの速度Ｖｒと深度Ｄｃとの関係をグラフ化して表示部２５に表示したが、速度−深度（Ｖｒ−Ｄｃ）特性データを利用することは本発明の必須事項ではない。例えば、周波数−深度（ｆ−Ｄｃ）特性データと周波数ごとの速度Ｖｒのデータ、すなわち周波数−速度（ｆ−Ｖｒ）特性データとを用い、両データに共通の周波数ｆを介して速度Ｖｒと深度Ｄｃとを対応付けることにより、速度Ｖｒと深度Ｄｃとの関係を表示することもできる。

本発明にかかる地中探査装置の構成を示す図である。 本発明の考え方を説明するための図である。 地中探査装置の動作を示すフローチャートである。 Ｖｒ−Ｄｃ特性のグラフの一例を示す図である。 Ｖｒ−Ｄｒ特性のグラフの一例を示す図である。 検出器の設置位置を上方から見た図である。 探査断面図の一例を示す図である。 他の実施形態での本発明の考え方を説明するための図である。 他の実施形態での地中探査装置の動作を示すフローチャートである。 従来の地盤探査装置の構成を示す図である。

符号の説明

１ 地中探査装置
２ 演算表示器
３ 信号処理器
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ 検出器
１２ 起振機
２１ ＣＰＵ
２５ 表示部
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ 信号処理回路
５１ 探査断面図
Ｇ 地盤
Ｐ１〜Ｐ７ 検出器の設置点

Claims (7)

1. 起振機から地盤に加えられた振動によって生じるレイリー波を検出器で検出し、その検出信号に基づいて地中の物標を探査する地中探査装置において、
   前記物標の存在しない場所において検出される前記検出信号に基づいて、複数の周波数ごとのレイリー波の速度を計測し、さらに当該速度からレイリー波の伝播する深度を求めることにより、前記地中に物標が存在しないときの、前記複数の周波数と当該周波数のレイリー波が伝播する深度とを対応付ける第１の対応付け手段と、
   前記物標の探査場所における、前記複数の周波数と同じ周波数ごとのレイリー波の速度を計測する計測手段と、
   前記複数の周波数ごとに、前記第１の対応付け手段で得られた深度と前記計測手段で計測された速度とを対応付ける第２の対応付け手段と、を備えることを特徴とする地中探査装置。
2. 起振機から地盤に加えられた振動によって生じるレイリー波を検出器で検出し、その検出信号に基づいて地中の物標を探査する地中探査装置において、
   前記物標の探査場所において検出される前記検出信号に基づいて、複数の周波数ごとのレイリー波の速度を計測し、当該速度に平均化処理を施すことによって当該複数の周波数での平均速度を算出し、さらに当該平均速度からレイリー波の伝播する深度を求めることにより、前記地中に物標が存在しないときの、前記複数の周波数と当該周波数のレイリー波が伝播する深度とを対応付ける第１の対応付け手段と、
   前記物標の探査場所における、前記複数の周波数と同じ周波数ごとのレイリー波の速度を計測する計測手段と、
   前記複数の周波数ごとに、前記第１の対応付け手段で得られた深度と前記計測手段で計測された速度とを対応付ける第２の対応付け手段と、を備えることを特徴とする地中探査装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の地中探査装置において、
   前記第２の対応付け手段で対応付けられた速度と深度との関係を表示部に表示させる表示化手段をさらに備えることを特徴とする地中探査装置。
4. 請求項３に記載の地中探査装置において、
   前記表示化手段が、複数の探査場所における前記第２の対応付け手段で対応付けられた速度と深度との関係を前記複数の探査場所に対応させて前記表示部に表示させることを特徴とする地中探査装置。
5. 請求項３または請求項４に記載の地中探査装置において、
   前記表示化手段が、前記第２の対応付け手段で対応付けられた速度と深度との関係を深度範囲ごとの速度の値に応じた態様で前記表示部に表示させることを特徴とする地中探査装置。
6. 起振機から地盤に加えられた振動によって生じるレイリー波を検出器で検出し、その検出信号に基づいて地中の物標を探査する地中探査方法において、
   前記物標の存在しない場所において検出される前記検出信号に基づいて、複数の周波数ごとのレイリー波の速度を計測し、さらに当該速度からレイリー波の伝播する深度を求めることにより、前記地中に物標が存在しないときの、前記複数の周波数と当該周波数のレイリー波が伝播する深度とを対応付ける第１の対応付け工程と、
   前記物標の探査場所における、前記複数の周波数と同じ周波数ごとのレイリー波の速度を計測する計測工程と、
   前記複数の周波数ごとに、前記第１の対応付け工程で得られた深度と前記計測工程で計測された速度とを対応付ける第２の対応付け工程と、を備えることを特徴とする地中探査方法。
7. 起振機から地盤に加えられた振動によって生じるレイリー波を検出器で検出し、その検出信号に基づいて地中の物標を探査する地中探査方法において、
   前記物標の探査場所において検出される前記検出信号に基づいて、複数の周波数ごとのレイリー波の速度を計測し、当該速度に平均化処理を施すことによって当該複数の周波数での平均速度を算出し、さらに当該平均速度からレイリー波の伝播する深度を求めることにより、前記地中に物標が存在しないときの、前記複数の周波数と当該周波数のレイリー波が伝播する深度とを対応付ける第１の対応付け工程と、
   前記物標の探査場所における、前記複数の周波数と同じ周波数ごとのレイリー波の速度を計測する計測工程と、
   前記複数の周波数ごとに、前記第１の対応付け工程で得られた深度と前記計測工程で計測された速度とを対応付ける第２の対応付け工程と、を備えることを特徴とする地中探査方法。

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