JP6451028B2

JP6451028B2 - 地盤振動測定装置

Info

Publication number: JP6451028B2
Application number: JP2015011667A
Authority: JP
Inventors: 彰寺村; 敬次郎木間; 岡本　興三; 興三岡本; 章松浦
Original assignee: Tokkyokiki Corp
Current assignee: Tokkyokiki Corp
Priority date: 2015-01-23
Filing date: 2015-01-23
Publication date: 2019-01-16
Anticipated expiration: 2035-01-23
Also published as: CN107110990B; CN107110990A; WO2016117136A1; JP2016136121A

Description

本発明は、地盤の振動を測定する装置に関する。

微小振動を嫌う半導体工場などの建設物を設計する際、周辺の道路、鉄道、地下鉄、工場などから伝わる建設予定地盤の振動環境を調査し、この調査結果を用いて新規建設物床等の振動予測を行うことが望まれる。
例えば、道路や鉄道などを走行する車両等を震動源とする振動が地中を伝搬して構造物を振動させ、振動の程度によっては構造物の利用者や構造物内の機械等に悪影響を与える場合がある。このため、建設予定地における地盤振動の事前予測、対策が重要となる。

地中を伝搬する振動を直接計測する振動測定装置として、従来、非特許文献１に記載の振動検束装置が知られている。
この振動測定装置は、図１０（Ａ）に示すように振動を計測する深さまで地盤８０にボーリング穴８２を掘削し、ボーリング穴８２の測定位置まで振動計測部を内蔵した受振機８４を下ろし、測定位置で受振機８４に設けられた圧着板８５を押し広げ、受振機８４をボーリング穴８２の内壁に圧着させる構成の測定装置である。この測定装置において図１０（Ｂ）に示す圧着板８５は、シリンダー８７に図１０（Ａ）に示すガス用ホース８８を利用して地上のガスボンベ９０からガスを送ることで圧着板８５を押し広げ、ボーリング穴８２の内壁に押し当てることで受震機８４を固定する。

上述の状態でボーリング穴８２の内壁に伝搬された振動を受振機８４で計測できる。測定結果はケーブル８６を介し地上の計測器９２に送信される。なお、計測用の人工振動は、地盤８０の上に設置した起振機９４によりＰ波を入力し、起振機９５によりＳ波を入力することができる。

しかし、図１０に記載の振動測定装置は、ガス圧で圧着板８５をボーリング穴８２の内壁に圧着させているため、シリンダー８７が一種のダンパーとなって高周波成分（例えば、地下鉄振動の卓越周波数である６０Ｈｚ〜１２０Ｈｚ）が吸収され、高周波成分を測定できなくなる問題があった。
このような背景から、以下の特許文献１に記載のように、地盤に中空のガイド管を打ち込み、このガイド管の内部に爪部を有する振動計測器をワイヤーリールにより吊り下げ支持した構成の振動測定装置が提案されている。

特開２０１０−２４９５３７号公報

株式会社東京ソイルリサーチ Technical Report F-06, F-07

特許文献１に記載されている振動測定装置は、金属製の円筒体の内部にＸ軸方向の振動成分を検出するＸ成分センサーとＹ軸方向の振動成分を検出するＹ成分センサーとＺ軸方向の振動成分を検出するＺ成分センサーの３個の振動検出センサーを備えている。
前記振動測定装置は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３方向の振動を検出できるようにセンサーを備えているが、円筒体の内部に支持桟を複数設けて各支持桟にセンサーを支持した構造のため、最低共振周波数（ｆ_０）を低くできない問題がある。即ち、支持桟が各センサーを支持した構造では支持桟の共振が最低共振周波数に影響を与える問題がある。

また、特許文献１に記載されている振動測定装置は、地盤に打ち込んだ中空のガイド板に沿ってワイヤーリールで地下に吊り下げる必要があるので、地盤に中空のガイド板を打ち込み、ガイド板内部の土壌を全て取り除く必要がある。このため、例えば、地盤に掘削したボーリング穴であって、ボーリング穴内に水や泥が混じった土が存在している状態では使用できない問題がある。

本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、土などの地盤成分が入った状態のボーリング穴を利用して地盤の振動環境を調査することができる地盤振動測定装置の提供を目的とする。また、本発明は、振動検出用のセンサーの支持構造部分を強固な構造として振動計測の最低共振周波数を十分に大きくすることができるとともに、広い周波数範囲で使用できる地盤振動測定装置の提供を目的とする。

（１）本発明は、金属製の棒状体の長さ方向に相互に離間するように第１の穴部と第２の穴部と第３の穴部を形成してなるセンサー取付体と、前記センサー取付体の穴部の１つに収容されてＸ軸方向の振動成分を検出するＸ方向センサーと、前記穴部の１つに収容されてＹ軸方向の振動成分を検出するＹ方向センサーと、前記穴部の１つに収容されてＺ軸方向の振動成分を検出するＺ方向センサーと、前記センサー取付体を収容し先端側に先窄まり状の先頭部を有し後端側に端部壁を有する金属製の筒型のセンサー収容体と、前記端部壁に着脱機構を介し接続された圧入パイプを具備したことを特徴とする。

ＸＹＺ方向のセンサーを備えたセンサー取付体をセンサー収容体に収容し、このセンサー収容体をその後端部に直列接続した圧入パイプによりボーリング穴の土の中に押し込み、目的の深さまで圧入することでＸＹＺ方向の各センサーを地盤の目的の深さに設置できる。地盤のボーリング穴に圧入後、着脱機構を介し圧入パイプをセンサー収容体と分離することでセンサー収容体のみを独立して地盤内に設置することができる。

この状態で地上の起震機などから地盤にＰ波とＳ波を入力することでＸＹＺ方向の各センサーにより地盤振動の状態を捕らえることができ、振動環境の調査ができる。例えば、入力したＰ波あるいはＳ波に対し、道路や交通外乱などに起因する振動が付加された状態で地盤振動の状態を計測できる。
センサーを備えたセンサー取付体は金属製であり、それを囲むセンサー収容体も金属製であるので、地盤からの振動が直に伝達され、共振周波数を高くできるので、地盤の振動をロス無く測定することができる。
また、金属製の棒状体に離間して設けた３つの穴部にＸＹＺ方向の各センサーを取り付けることで、各センサーの最低共振周波数を低くし、測定周波数領域を拡げることができるので、計測できない周波数帯域を少なくすることができ、地下鉄振動などを含むいずれの振動の影響でも計測できるようになる。

（２）本発明において、前記センサー取付体と前記センサー収容体の間に絶縁材を介在させて両者が絶縁された構成とすることができる。

振動測定時、地盤に埋設した金属製のセンサー収容体はアース状態となるので地盤から微弱電流を受ける可能性がある。地盤と接触しているセンサー収容体からセンサー取付体を絶縁分離することで、振動測定時に地盤から受ける微弱電流をセンサー収容体側に伝達しない構造にできる。このため、振動測定時にＸＹＺ方向のセンサーを作動させても微弱電流の影響によるノイズを生じることのない正確な振動計測ができる。

（３）本発明において、前記着脱機構が、前記端部壁から前記センサー収容体の長さ方向に延出形成された接続壁と、該接続壁に外挿または内挿される前記圧入パイプの先端部と、前記接続壁および前記先端部のどちらか一方の周回りの複数位置に突出形成された突起部と、該突起部が形成されていない側の前記先端部あるいは前記接続壁にそれらの長さ方向に沿って形成されたスリット孔を備え、前記スリット孔の底部側に前記スリット孔に直交する方向に延在されて前記スリット孔に挿入された前記突起部の抜け止めをなす係止孔が形成された構成でも良い。

圧入パイプの先端をセンサー収容体後端の接続壁に内挿または外挿して圧入パイプの突起部をスリット孔に挿入し、更に圧入パイプを若干軸周りに回転させて突起部を係止孔に挿入することで圧入パイプをセンサー収容部の後端部に係止することができる。
この状態で圧入パイプを利用し、土壌に形成されたボーリング穴の土にセンサー収容体を圧入し、圧入パイプを更に押し込むことで目的の深さ位置までセンサー収容体を押し込むことができる。センサー収容体をボーリング穴の目的の深さまで押し込み後、圧入パイプをその周回りに所定の角度反転し、突起部を係止孔からスリット孔側まで移動し、圧入パイプを引き上げることでスリット孔から突起部を抜き出し、圧入パイプをセンサ収容体から分離することができる。この分離状態とした後に、ＸＹＺ方向のセンサーにより地盤の振動環境を計測できるようになる。

（４）本発明において、前記端部壁が、前記センサー収容体の後端側に形成された内ねじ部に螺合されたねじ筒部と、該ねじ筒部の一端側に形成されて前記センサー収容体の後端部を閉じる蓋部材を有し、前記ねじ筒部の内面に形成された内ねじ部に前記センサー取付体の後端側に形成されたねじ部を螺合して前記センサー取付体が前記センサー収容体の内部に片持支持された構成を採用できる。

センサー収容体の端部を閉じた端部壁に形成されているねじ筒部にセンサー取付体の後端側のねじ部を螺合してセンサー取付体をセンサー収容体の内部に強固に支持することができる。よって、センサー取付体に取り付けられているＸＹＺ方向検知用の各センサーをセンサー収容体の内部に強固に支持できる。このため、地盤のボーリング穴の内部に設置したセンサー収容体に地盤からの振動が伝達された際、地盤の振動は剛構造で支持されたセンサー取付体を介し、ＸＹＺ方向検出用の各センサーに伝達され、地盤の振動をロス無く確実に検出できる。
また、センサー取付体とセンサー収容体がいずれも金属製であり、金属製の棒状体からなるセンサー取付体に個々に独立して設けた各穴部にセンサーを配置し、地盤からの振動をロス無く各センサーに伝達できる構造としているため、最低共振周波数ｆ_０を低くして広い帯域の測定を可能とし、広い帯域の振動を含む地盤振動環境を正確に測定できるようになる。

（５）本発明において、前記センサー取付体がアルミニウム合金製の無垢材からなり、その表面にアルマイト処理による絶縁皮膜が形成された構成を採用できる。
センサー取付体をアルミニウム合金製の無垢材から構成することで、最低共振周波数を低くして測定できる周波数域を広くできるとともに、表面にアルマイト処理を施すことで金属製のセンサー収容体との絶縁性を確保できる。このため、地盤にアースされる状態となるセンサー収容体にセンサー取付体と各センサーを強固に支持した構造であっても、センサー取付体側に地盤からの微弱電流が影響を与える可能性が低くなり、ノイズの影響のない測定ができる。

本発明に係る地盤振動測定装置によれば、圧入パイプによりセンサー収容体をボーリング穴の土の内部に押し込み、目的の深さに位置させたならば、地上から地盤にＰ波とＳ波を入力すると、地盤を介しセンサー収容体内のセンサーに振動が伝わるので、ＸＹＺ方向の地盤振動を測定することができる。各センサーはセンサー取付体を構成する棒状体に形成した穴部に収容され、センサー取付体に剛接合されているので、振動伝達のロスを生じることなく振動検出ができ、地盤の振動環境を正確に計測できる。

本発明に係る第一実施形態の地盤振動測定装置の概略図。同地盤振動測定装置の要部を示す斜視図。同地盤振動測定装置のセンサー収容体に収容されたセンサー取付体を示すもので、（Ａ）は概要図、（Ｂ）は背面図。同センサー取付体を示すもので、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は視角方向を変えた側面図、（Ｄ）は視角方向を変えた正面図。同センサー取付体に接続される圧入パイプを示すもので、（Ａ）は一側から見た側面図、（Ｂ）は他側から見た側面図。同地盤振動測定装置に連結される接続パイプの連結状態を示す側面図。同地盤振動測定装置の回収用ワイヤーロープの取付部分を示す側面図。第二実施形態に係る同センサー取付体の支持構造を示すもので、（Ａ）はセンサー圧入パイプの接続部を示す平面図、（Ｂ）は支持構造要部の一側を示す側面図、（Ｃ）は同センサー取付体の端部壁部分の平面図、（Ｄ）は支持構造要部の他側を示す側面図。同第二実施形態の地盤振動測定装置をボーリング穴に沿って圧入している状態の一例を示す断面図。地中を伝搬する振動を計測するための振動測定装置の一従来例を示すもので、（Ａ）は地盤に形成したボーリング穴に測定装置を吊り下げた状態を示す構成図、（Ｂ）は振動測定装置に設けられた圧着板拡げた状態を示す斜視図。

＜第１実施形態＞
以下、本発明に係る地盤振動測定装置の一実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明は以下に説明する実施形態に制限されるものではない。また、各図に示す構造は、本発明の特徴をわかりやすくするため、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際の構成と同じであるとは限らない。
図１〜図７は本発明に係る地盤振動測定装置の第１実施形態を示すもので、本実施形態の地盤振動測定装置Ａは、図１、図２に示すように金属製の筒型のセンサー収容体１の内部に金属製の棒状体２Ａからなるセンサー取付体２が収容され、センサー収容体１の後端部側に圧入パイプ３と複数の接続パイプ５が直列接続されている。

センサー収容体１は、ステンレス鋼材などの金属材料からなる円筒型の収容部本体６と、この収容部本体６の先端側に取り付けられた先窄まり状の先頭部７と、収容部本体６の後端側を閉じるように設けられた端部壁８とからなる。
センサー取付体２は、アルミニウム合金などの金属からなる無垢材の棒状体２Ａからなり、棒状体２Ａの長さ方向に沿ってその基端側から順に相互に離間して第１の穴部２ａと第２の穴部２ｂと第３の穴部２ｃが形成されている。第１の穴部２ａと第２の穴部２ｂと第３の穴部２ｃは棒状体２Ａに対し削り出し加工により各穴部を形成してなる。

第１の穴部２ａは棒状体２Ａの中心軸に対し直交する任意の一方向であるＸ軸方向に沿って棒状体２Ａを貫通するように形成され、第２の穴部２ｂは前記Ｘ軸に直交するＹ軸方向に沿って棒状体２Ａを貫通するように形成され、第３の穴部２ｃは棒状体２Ａの先端部近くに形成されている。
第１の穴部２ａは小径部２ａ_１と大径部２ａ_２からなる段付穴型に形成され、第２の穴部２ｂは小径部２ｂ_１と大径部２ｂ_２からなる段付穴型に形成されている。
棒状体２Ａに形成する第１の穴部２ａと第２の穴部２ｂと第３の穴部２ｃの相互間隔はそれらの間にアルミニウム合金の十分な肉厚の部分が介在するような間隔とされている。これらの間の間隔が薄い場合はアルミニウム合金の板状体で後述のセンサー間を仕切ることとなり、最低共振周波数が十分に低くならなくなる。第１の穴部２ａと第２の穴部２ｂと第３の穴部２ｃの相互間隔を十分に確保して各センサーを無垢材のセンサー取付体２に固定することで測定周波数帯域を拡げることができる。

第３の穴部３ｃは棒状体２Ａの先端側に棒状体２の両側面と先端面に開口する凹部２ｄを形成するとともに先端面側に開口した前記凹部２ｄの開口部を蓋体９で覆うことで構成されている。棒状体２Ａの先端側に凹部２ｄを形成しているので棒状体２Ａの先端部は二股型の先端壁２Ｄが形成されている。この先端壁２Ｄの先端面には複数のねじ穴２ｍが形成されている。そして、これらの先端壁２Ｄ、２Ｄの先端部に被さるように円板状の蓋体９が装着され、蓋体９を貫通して先端壁２Ｄ、２Ｄのねじ孔２ｍに螺合されるナット４により蓋体９が固定されている。
センサー取付体２を構成するアルミニウム合金製の棒状体２Ａと蓋体９はそれらの全体をアルマイト処理して表面が絶縁皮膜により覆われている。この絶縁被膜は一例として黒アルマイト皮膜を適用できる。

棒状体２の周面側において第３の穴部２ｃと第２の穴部２ｂとの間に配線用の凹部２ｆが形成され、第２の穴部２ｂと第１の穴部２ａとの間に配線用の凹部２ｇが形成され、棒状体２の後端部と第１の穴部２ａとの間に配線用の凹部２ｈが形成されている。この凹部２ｈはねじ軸部２ｅを貫通するように形成されている図示略の通路を介し蓋部材８Ｂの通過孔８ｅに連通されている。これらの凹部２ｆ、２ｇ、２ｈと通過孔８ｅを利用して後述するセンサー１１、１２、１３の配線を通過孔８ｅから引き出すことができる。
なお、棒状体２Ａの基端部側には棒状体２Ａを延長するようにねじ軸２ｅが突出形成されている。

先頭部７は、筒部７Ａとこの筒部７Ａの一端側に延在された先窄まり状の円錐形状のヘッド部７Ｂとからなり、収容部本体６の先端内周側に形成されている内ねじ部６ａに筒部７Ａの外周側に形成されている外ねじ部７ａを螺合して収容部本体６の先端部に先頭部７が一体化されている。
端部壁８は、内周側に内ねじ部８ａを外周側に外ねじ部８ｂを有するねじ筒部８Ａと、このねじ筒部８Ａの軸方向一端側にねじ筒部８Ａを閉じるように形成された蓋部材８Ｂと、この蓋部材８Ｂの外側に延出形成された筒型の接続壁８Ｃとから構成されている。接続壁８Ｃの周壁の一部に周回りに１８０゜間隔で突起部８ｄが形成されている。また、蓋部材８Ｂの一部にこの蓋部材８Ｂを厚さ方向に貫通する配線用の通過孔８ｅが形成されている。

端部壁８は、内ねじ部８ａにセンサー取付体２のねじ軸２ｅを螺合してセンサー取付体２を片持支持するとともに、ねじ筒部８Ａを収容部本体６の後端側内周に形成されている内ねじ部６ｂに螺合して収容部本体６の後端側に取り付けられている。棒状体２Ａの外径は収容部本体６の内径よりも小さく、棒状体２の外周面と収容部本体６の内周面との間には若干の隙間が形成されている。なお、この隙間にエポキシ樹脂などの絶縁樹脂が充填され、隙間が埋められて収容部本体６内に棒状体２が固定されている。これにより、絶縁対策と一体化のための構造が実現される。
なお、絶縁対策はセンサー収容体１とセンサー取付体２との絶縁分離、これらの隙間にエポキシ硬質樹脂を詰めた構造、アルマイト処理による絶縁皮膜形性、各センサー１１、１２、１３の周囲にブチルゴム製などの薄いテープを貼り付けるなど多重対策とされることが好ましい。

一例として、第１の穴部２ａにはＸ軸方向の振動成分を検出するＸ方向センサー１１が取り付けられ、第２の穴部２ｂにはＹ軸方向の振動成分を検出するＹ方向センサー１２が取り付けられ、第３の穴部２ｃにはＺ軸方向の振動成分を検出するＺ方向センサー１３が取り付けられている。
これらのセンサー１１、１２、１３は、自己融着テープなどのブチルゴムテープを用いて各穴部の内側に位置決めされ、各センサー周囲の隙間にエポキシ樹脂を注入することで各穴部に固定され、センサー取付体２に剛性の高い状態で接合されている。なお、センサー取付体２の先端側の第３の穴部２ｃに挿入されたセンサー１３は、蓋板９により抜け止めされ、第３の穴部２ｃ内に強固に固定されている。

次に、端部壁８の外側に突出された接続壁８Ｃに図５に示す圧入パイプ３が後述する着脱機構Ｋを介し着脱自在に装着されている。
圧入パイプ３は、鋼管あるいは樹脂パイプからなり、長さが例えば１．８ｍ程度に形成されている。圧入パイプ３の先端側には圧入パイプ３の長さ方向に沿って圧入パイプ３の周回りに１８０度間隔でスリット孔３ａが２本形成されている。スリット孔３ａにおいて圧入パイプ３の先端から離れた側の奥側にスリット孔３ａに対し９０゜の角度で交差する係止孔３ｂが形成されている。これらの係止孔３ｂは圧入パイプ３の周方向に延在するように形成されているが、図５に示すように圧入パイプ３を側面視した場合、２本の係止孔３ｂの終端側の向きは互いに逆向きとされている。
また、圧入パイプ３の先端側に形成されている２つのスリット孔３ａのうち、一方は他方より長く形成されていて、長く形成された側のスリット孔３ａには圧入パイプ３の後端側に向かうスリット状の延長部３ｃが形成されている。
この延長部３ｃは、後述する回収用ワイヤーロープ１７をアイボルト２０に取り付ける場合の通過孔として利用される他、後述する突起部８ｄに取り付けて圧入パイプ３の外側でセンサー収容体１を地上に引っ張って来る場合等に利用される。延長部３ｃの効用については後に再度説明する。

スリット孔３ａの長さは圧入パイプ３の先端部を図１、図２に示すように接続壁８Ｃに外挿し、圧入パイプ３の先端を蓋部材８Ａに接触させた場合、突起部８ｄがスリット孔３ａの最深部まで到達し、突起部８ｄが係止孔３ｂに移動できるような長さに設定されている。
以上説明の構造において、スリット孔３ａと係止孔３ｂを先端部に備えた圧入パイプ３と、この圧入パイプ３の先端部を挿入して係止する筒型の接続壁８Ｃと突起部８ｄにより圧入パイプ３の脱着機構Ｋが構成されている。

接続パイプ５は、一例として圧入パイプ３と同等の材料からなり、圧入パイプ３と同等の長さ、同等の内径、外径に形成され、複数本継ぎ足して使用される。例えば、図６に示すように複数の接続パイプ５を直列に配置し、隣接させた接続パイプ５の境界部に跨るような湾曲板からなる継板１５を配置し、これらを溶接あるいはピン止めなどの接続方法により接合して接続パイプ１５どうしが一体化される。

これらの接続パイプ５を複数本、例えば７本程度接続し、更に圧入パイプ３に前記と同じ接続構造で接合することで、一例として１．８ｍ×８本として約１５ｍ程度の長さとされる。接続パイプ１５は複数本継ぎ足して使用されるので、重量が大きくなるおそれがある場合は樹脂材料から形成して軽量化することが好ましい。
また、蓋部材８Ｂの外面側であって接続壁８Ｃの内側に図７に示す構成のアイボルト１６を介しワイヤーロープ（牽引体）１７が接続され、このワイヤーロープ１７が圧入パイプ３と複数の接続パイプ５を挿通して末端の接続パイプ５から外部に引き出されている。

前記構造の地盤振動測定装置Ａは、測定対称の地盤に形成したボーリング穴の底部に圧入して使用する。ボーリング穴をスクリューにより掘削した時点において、スクリューの刃先により土壌は削られて泥水と土の入り交じった状態であり、この状態の土にボーリング穴の中に地盤振動測定装置Ａを圧入する。
ボーリング穴の深さに対応させて必要本数の接続パイプ５を継ぎ足し、継ぎ足した接続パイプ５の先端に圧入パイプ３を接続する。圧入パイプ３の先端側のスリット孔３ａに接続壁８Ｃの突起部８ｄを位置合わせして圧入パイプ３を接続壁８Ｃに外挿し、突起部８ｄをスリット孔３ａの終端側に到達させたならば圧入パイプ３を周回りに若干回転させることで突起部８ｄを係止孔３ｂに到達させる。

以上の操作により圧入パイプ３の先端側にセンサー収容体１を仮固定できる。係止孔３ｂは圧入パイプ３の周方向に延在されているので、係止孔３ｂ内に突起部８ｄを位置させた状態においてセンサー収容体１を接続した圧入パイプ３を上下向きとして上下移動させるとセンサー収容体１を圧入パイプ３に追従させることができる。

接続パイプ５と圧入パイプ３を接続したセンサー収容体１の先頭部７を下向きとしてボーリング穴の開口部からセンサー収容体１をボーリング穴の内部に押し込む。ボーリング穴の内部の土壌は削られて泥水の入り交じった土の状態であるが、先頭部７が円錐形で土中に入り易く、圧入パイプ３と接続パイプ５を利用して圧入できるので、ボーリング穴の深い位置までセンサー収容体１を到達させることができる。
また、センサー収容体１を地中に下ろす際、スリット孔３ａに圧入ロッド先端の突起部８ｄを引っ掛けて静かに下ろすが、万一、スリット孔３ａから外れた場合のセンサー収容体１の落下に備えて、ワイヤーロープ１７もたるまない程度に引っ張って一緒におろすことが好ましい。ここではワイヤーロープ１７を、アイボルト１６の代わりに、突起部８ｄに取り付ける。このワイヤーロープ１７を圧入パイプ３の外側に導くために延長部３ｃを有する長いスリット３ａを設けている。
ワイヤーロープ１７を地中の地盤に着座させた後、ワイヤーロープ１７を若干緩めてから圧入パイプ３を使ってセンサー収容体１を地中に埋め込むことができる。

圧入パイプ３と接続パイプ５を利用してボーリング穴の必要な深さ位置までセンサー収容体１を圧入したならば、接続パイプ５をその周回りに若干回転させることで、地中の圧入パイプ３をその周回りに回転させる。この回転により突起部８ｄを係止孔３ｂから外し、スリット孔８ａ側に戻すことで突起部８ｄはスリット孔８ａに沿って上下移動できるようになる。そこで、圧入パイプ３と接続パイプ５を引き上げることでセンサー収容体１をボーリング穴底部の地盤内に残したまま圧入パイプ３と接続パイプ５をボーリング穴から抜き出すことができる。

ボーリング穴の内部にセンサー収容体１を残した状態で地盤上に設置しているＳ波あるいはＰ波の入力装置から地盤に振動を印加する。センサー収容体１内のセンサー取付体２に取り付けられているＸ方向センサー１１とＹ方向センサー１２とＺ方向センサー１３により地盤の振動を計測し、地盤の振動環境を測定することができる。
なお、ボーリング穴を形成した地盤の近くに、道路、鉄道、地下鉄、工場などが存在している場合は、これらが発する振動が付与された状態でＰ波、Ｓ波が観測される。このため、道路、鉄道、地下鉄、工場などの震動源からの振動が混じった状態の地盤振動環境を測定できる。
従って、測定対象の地盤に工場等の建設物を建築する場合、周辺の振動環境を把握することができるので、工場等の建設物の耐震構造あるいは建築物の床に設置する精密機器など装置に対する必要な防振対策を検討することができる。

振動測定時、ボーリング穴の土壌内部に圧入した金属製のセンサー収容体１はアース状態となるので地盤から微弱電流を受ける可能性がある。地盤と接触しているセンサー収容体１からセンサー取付体２をその表面の絶縁皮膜により絶縁分離することで、振動測定時に地盤から受ける微弱電流をセンサー収容体側に伝達しない構造になっている。このため、振動測定時にＸＹＺ方向のセンサー１１、１２、１３を作動させても微弱電流の影響によるノイズを生じることなく正確に振動計測ができる。

なお、ワイヤーロープ１７は種々の作業性を考慮すると、圧入パイプ３の外部に引き出しておくこともできる。その場合、アイボルト１６に取り付けたワイヤーロープ１７を一方の係止孔３ａから延長部３ｃを介し圧入パイプ３の外部に引き出しておく。ワイヤーロープ１７は圧入パイプ３と分離している方が作業上取り扱いが容易となる。
また、圧入パイプ３を撤去する際も邪魔にならないように圧入パイプ３と分離できようにすることが望ましい。
センサー収容体１をボーリング穴の底部に一旦セットし終わったならば、地上で、配線と回収用ワイヤーロープ１７は若干のたるみを残し絡まない程度に軽く引っ張っておくことが好ましい。この場合もワイヤーロープ１７を圧入パイプ３と分離しておくならば作業性が良好となる。

本実施形態の地盤振動測定装置Ａにおいては、センサー収容体１の端部を閉じた端部壁８に形成されているねじ筒部８Ａに対し、センサー取付体２の後端側のねじ軸２ｅを螺合してセンサー取付体２をセンサー収容体１の内部に強固に支持できる。よって、センサー取付体２に取り付けられているＸＹＺ方向検知用のセンサー１１、１２、１３をセンサー収容体１の内部に強固に支持できる。
このため、地盤のボーリング穴の内部に設置したセンサー収容体１に地盤からの振動が伝達された際、地盤の振動は剛構造で支持されたセンサー取付体２を介し、ＸＹＺ方向検出用のセンサー１１、１２、１３に伝達され、地盤の振動をロス無く確実に測定できる。

また、センサー取付体２とセンサー収容体１がいずれも金属製であり、金属製の棒状体２Ａからなるセンサー取付体２に個々に独立して設けた穴部２ａ、２ｂ、２ｃにセンサー１１、１２、１３を配置し、地盤からの振動をロス無く各センサーに伝達できる構造としているため、共振周波数ｆ_０を高くすることができ、広い帯域の振動を含む地盤振動環境を正確に測定できる特徴を有する。
これは、アルミニウム合金製の無垢材の棒状体からの削り出しにより各穴部２ａ、２ｂ、２ｃが形成され、センサー取付体２が構成されていることによる。

振動計測終了後、ワイヤーロープ１７を用いてボーリング穴の内部からセンサー収容体１を引き上げることができる。
センサー収容体１は別の土壌に形成したボーリング穴の内部に再度上述と同様の手法で圧入し、別の地盤の振動計測用に使用することができる。このため、本実施形態の地盤振動測定装置Ａは繰り返し使用することができる。

本実施形態の地盤振動測定装置Ａにおいて、一例として、対象振動：±０．００１ｍｍ／ｓ^２〜９．８ｍ／ｓｅｃ^２、周波数範囲：ＤＣ〜４００Ｈｚに設定することができる。また、センサー収容体１としてステンレス鋼板製、直径Ｄ：７６ｍｍ、長さ３２２ｍｍとして重量３．２ｋｇ、センサー取付体２としてアルミニウム合金製、最大直径：６０ｍｍ、長さ１８０ｍｍとして重量１．４ｋｇとすることができる。
また、圧入パイプ３としてＳＭ４１鋼製、直径４８ｍｍ、長さ１０００ｍｍ、重量２．７ｋｇ、接続パイプとして硬質塩化ビニル製、直径４８ｍｍ、長さ１８００ｍｍ、重量４．９ｋｇとすることができる。ワイヤーロープ１７として直径８ｍｍ、長さ１５ｍ、重量５〜６ｋｇを選択できる。
これらに加え、センサー３台分の合計重量として４．５ｋｇと見込むならば、ボーリング穴の内部に圧入する各部材として無理のない大きさと重量であり、実施し易い構造として地盤振動測定装置Ａを実現できる。

＜第２実施形態＞
図８と図９は本発明に係る地盤振動測定装置の第２実施形態を示すもので、第２実施形態の地盤振動測定装置Ｂは、金属製の筒型のセンサー収容体１の内部に金属製の棒状体からなるセンサー取付体２が収容され、センサー収容体１の後端部側に圧入パイプ３と複数の接続パイプ５が直列接続された基本構造において第１実施形態の地盤振動測定装置Ａと同等構造である。
第２実施形態の地盤振動測定装置Ｂが第１実施形態の地盤振動測定装置Ａと異なるのは、圧入パイプ３とセンサー収容体１の脱着機構の構造である。
第２実施形態の構造は第１実施形態の構造と脱着機構の構造が異なるが、その他の構造は同等であるので、脱着機構の構造について以下に詳述し、その他の構造については説明を省略する。

図８（Ａ）〜（Ｄ）に第２実施形態の脱着機構の構造について示す。
図８（Ｂ）に示すようにセンサー収容体１の後端部（上端部）側に蓋部材８Ｅを備えたねじ筒部８Ａが挿入されているが、ねじ筒部８Ａとセンサー収容体１の後端部の間に自己融着テープなどの樹脂テープ（ブチルゴムテープ）からなる絶縁材８ｇが介在され、ねじ筒部８Ａとセンサー収容体１の間が絶縁分離されている。

第２実施形態の蓋部材８Ｅには、その外面中央部にアイボルト２０が取り付けられ、蓋部材８Ｅの外面においてアイボルト２０の両側に短冊板状の接続壁２１、２１が互いに平行に立設されている。接続壁２１、２１はそれらの間に圧入パイプ３０の先端部を内挿できる程度の間隔をあけて蓋部材８Ｅの外面に溶接などの固定方法により対向配置されている。

接続壁２１の高さ方向中央部より若干高い位置に接続壁２１の一側縁から接続壁２１の幅方向に沿って接続壁２１の幅方向中央側まで延在するスリット孔２１ａとこのスリット孔２１ａに対し直交する向きに（接続壁２１の長さ方向に沿う向きに）スリット孔２１ａの奥上側に接続する係止孔２１ｂが形成されている。なお、２つの接続壁２１のうち、一方の接続壁２１に形成されているスリット孔２１ａの形成方向と他方の接続壁２１に形成されているスリット孔２１ａの形成方向は左右逆向きとされている。

即ち、図８（Ｄ）に示すように側面視した場合、手前側に表示されている接続壁２１に形成されているスリット孔２１ａがこの接続壁２１の左端縁側から接続壁２１の中央側まで延出されているのに対し、図８（Ｄ）の裏面側に形成されている図８（Ｄ）では隠れている側の接続壁２１では接続壁２１の右端縁側から接続壁２１の中央側に向かってスリット孔２１ａが形成されている。

また、図８（Ｂ）に示すように圧入パイプ３０の先端側に圧入パイプ３０の周回りに１８０゜間隔で幅広のスリット部３０ａが形成され、圧入パイプ３０の先端部分には二股状の延長壁部３０ｂ、３０ｂが形成されている。そして、これらの二股状の延長壁部３０ｂ、３０ｂをそれらの厚さ方向に貫通するように支持軸３２が設けられ、延長壁部３０ｂ、３０ｂの側面から外側に突き出すように突起部３３が形成されている。
第２実施形態の構造では圧入パイプ３０が鋼管からなり、延長壁部３０ｂ、３０ｂにおいて支持軸３２の貫通部分まわりが溶接により固定されている。
また、蓋部材８Ｅの一部であってアイボルト２０に近接する位置に配線挿通用の通過孔２３が形成されている。

第２実施形態の構造では圧入パイプ３０の先端側の延長壁部３０ｂ、３０ｂを接続壁２１、２１の間に内挿し、突起部３３、３３を接続壁２１のスリット孔２１ａの奥側に配置することで、圧入パイプ３０の突起部３３を係止孔２１ｂに対応する位置に配置することができ、突起部３３の抜け出しを係止孔２１ｂの範囲内に規制することができる。
このため、突起部３３の抜け出しを係止孔２１ｂで規制した状態において、圧入パイプ３０の先端側に装着したセンサ収容体１をボーリング穴の内部に圧入する場合、圧入パイプ３０をボーリング穴に沿って下向きに押し込むことで、センサ収容体１をボーリング穴の内部に押し込むことができる。
図９は、圧入パイプ３０の先端側に装着したセンサ収容体１を地盤Ｎに形成したボーリング穴４０に圧入した状態を示す。

また、圧入パイプ３０をボーリング穴の土の中に押し込んでセンサー収容体１をボーリング穴の中に圧入する作業を行う場合、圧入パイプ３０を押し込む動作とともに圧入パイプ３０を多少引く動作を伴っていても、突起部３３はスリット孔２１ａと係止孔２１ｂの間を行き来するのみで圧入パイプ３０の上下移動に追従する。従って、センサー収容体１をボーリング穴の内部に支障なく圧入することができる。

ボーリング穴の内部の目的の位置にセンサー収容体１を降ろしたならば、圧入パイプ３０をその周回りに多少回転させ（図８（Ｄ）の構造の場合時計回りに圧入パイプ３０を多少回転させ）、突起部３３をスリット孔２１ａから外すことでセンサー収容体１から圧入パイプ３０を分離することができる。圧入パイプ３０を分離したならば、ボーリング穴の内部にセンサー収容体１を残したまま圧入パイプ３０をボーリング穴から引き抜くことで地盤振動を測定することが可能となる。

この第２実施形態の構造においても、深いボーリング穴にセンサー収容体１を圧入する場合は、圧入パイプ３０の後端側に必要本数の接続パイプ１５を継ぎ足して使用することができる。
地盤振動の測定には、先の第１実施形態の場合と同様に、地盤の上からＰ波あるいはＳ波を入力してセンサー収容体１内のセンサー１１、１２、１３により振動を測定し、地盤環境を調査することができる。

以上説明の第２実施形態の地盤振動測定装置Ｂにおいて、先の第１実施形態の地盤振動測定装置Ａと同等の作用効果を得ることができる。

ところで、第１、第２実施形態の地盤振動測定装置Ａ、Ｂにおいて、センサー取付体１をセンサー収容体２に取り付ける部分の構造をねじ結合方式としたが、センサー取付体１とセンサー収容体２の接合構造は、接着、ボルト止めなどいずれの接合構造でも差し支えない。また、センサー取付体１をセンサー収容体２の内部に収容する場合、両者の間に絶縁樹脂等の絶縁材を充填して絶縁することが望ましい。

Ａ、Ｂ…地盤振動測定装置、Ｋ…脱着機構、１…センサー収容体、２…センサー取付体、２Ａ…棒状体、２ａ…第１の穴部、２ｂ…第２の穴部、２ｃ…第３の穴部、２ｅ…ねじ軸、３…圧入パイプ、３ａ…スリット孔、３ｂ…係止孔、５…接続パイプ、６…収容部本体、６ａ、６ｂ…内ねじ部、７…先頭部、８…端部壁、８Ａ…ねじ筒部、８ａ…内ねじ部、８ｂ…外ねじ部、８Ｂ、８Ｅ…蓋部材、８Ｃ…接続壁、８ｄ…突起部、８ｇ…絶縁材、９…蓋体、１１…Ｘ方向センサー、１２…Ｙ方向センサー、１３…Ｚ方向センサー、１６…アイボルト、１７…ワイヤーロープ、２０…アイボルト、２１…接続壁、２１ａ…スリット孔、２１ｂ…係止孔、３０…圧入パイプ、３０ａ…スリット部、３０ｂ…延長壁部、３３…突起部。

Claims

金属製の棒状体の長さ方向に相互に離間するように第１の穴部と第２の穴部と第３の穴部を形成してなるセンサー取付体と、
前記センサー取付体の穴部の１つに収容されてＸ軸方向の振動成分を検出するＸ方向センサーと、前記穴部の１つに収容されてＹ軸方向の振動成分を検出するＹ方向センサーと、前記穴部の１つに収容されてＺ軸方向の振動成分を検出するＺ方向センサーと、
前記センサー取付体を収容し先端側に先窄まり状の先頭部を有し後端側に端部壁を有する金属製の筒型のセンサー収容体と、
前記端部壁に着脱機構を介し接続された圧入パイプを具備したことを特徴とする地盤振動測定装置。
前記センサー取付体と前記センサー収容体の間に絶縁材が介在されて両者が絶縁されたことを特徴とする請求項１に記載の地盤振動測定装置。
前記着脱機構が、前記端部壁から前記センサー収容体の長さ方向に延出形成された接続壁と、該接続壁に外挿または内挿される前記圧入パイプの先端部と、前記接続壁および前記先端部のどちらか一方の周回りの複数位置に突出形成された突起部と、該突起部が形成されていない側の前記先端部あるいは前記接続壁にそれらの長さ方向に沿って形成されたスリット孔を備え、前記スリット孔の底部側に前記スリット孔に直交する方向に延在されて前記スリット孔に挿入された前記突起部の抜け止めをなす係止孔が形成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の地盤振動測定装置。
前記端部壁が、前記センサー収容体の後端側に形成された内ねじ部に螺合されたねじ筒部と、該ねじ筒部の一端側に形成されて前記センサー収容体の後端部を閉じる蓋部材を有し、前記ねじ筒部の内面に形成された内ねじ部に前記センサー取付体の後端側に形成されたねじ部を螺合して前記センサー取付体が前記センサー収容体の内部に片持支持されたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の地盤振動測定装置。
前記センサー取付体がアルミニウム合金製の無垢材からなり、その表面にアルマイト処理による絶縁皮膜が形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の地盤振動測定装置。