JPH03257395A - 地中探査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、地中の比抵抗を測定して地中の状態を検知す
る地中探査装置に係り、特にシールド掘削機の切羽部に
おける地山の崩壊を検知するのに好適な地中探査装置に
関する。

〔従来の技術〕

地中の状態、例えば断層や鉱床等を探知する場合、地中
に電流を流すとともに、この電流に基づく電圧を検出し
て地中の比抵抗を求め、この比抵抗の変化または分布に
よって地中の状態を把握する比抵抗法がしばしば用いら
れる。また、一般にシールド工法においては、切羽面の
変化に対応して裏込性大量の調節を行うこと等を目的と
して、シールド掘削機の切羽部における地山の崩壊を検
知するため、上記の比抵抗法により、シールド掘削機と
地山との間の泥水の厚さの変化を比抵抗の変化として捉
えている。

この比抵抗法による地山崩壊の検知は、シールド掘削機
の先端部に一対の通電電極を取り付け、この通電電極を
介して泥水中に電流を流すとともに、泥水に接触させた
一対の検出電極によって電圧を検出し、検出した電圧か
ら泥水の比抵抗と地山の比抵抗とからなる比抵抗を求め
、この比抵抗の変化によって泥水の厚さを検出し、他山
の崩壊を検知するようτこしている。

また、シールド掘削機の周方向における広範囲な地山の
崩壊を検知するために、シールド掘削機の周方向に、通
電電極と測定電極とからなる電極列を複数設けた崩壊探
査装置が提案されている（実開平１−１３１１８６号公
報）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、従来の比抵抗法を実施する地中探査装置は、通
電電極と検出電極とを一直線に沿って配置しており、そ
の直線に沿ったデータしか得られない。また、測定範囲
を拡大するために、電極を複数組み配置する場合にも、
通電電極と検出電極とが一直線に沿って並ぶように配置
しており、探査対象の位置を決定するための充分な分解
能が得られない欠点がある。

本発明は、前記従来技術の欠点を解消するためになされ
たもので、地中の広範囲を高精度で探査することができ
る地中探査装置を提供することを目的としている。

〔発明が解決しようとする課題〕 上記目的を達成するために、本発明に係る地中探査装置
は、地中に通電して地中の比抵抗を検出する地中探査装
置において、マトリックス状に配置した複数の電極と、
これらの電極の任意の一対を通電電極として切り換えて
選択し、電源に接続するとどもに、残りの電極中の任意
の一対を検出電極として切り換えて選択する電極選択装
置と、前記検出電極の出力信号に基づいて地中の比抵抗
を求める比抵抗演算器とを有することを特徴としている
。

［作用］ 上記の如く構成した本発明においては、マトリックス状
に配置した複数の電極のうち、電極選択装置によって任
意の一対を通電電極をして選択し、この選択した一対の
電極を例えば定電流源等の電源に接続する。そして、電
極選択装置によって、残りの電極の任意の一対を、次々
に切り換えて検出電極として選択し、通電電極によって
地中に流した電流による電圧を検出するとともに、検出
信号を比抵抗演算器に人力し、比抵抗演算器が周知の演
算式に基づいて地中の比抵抗を求める。さらに、上記の
一連の処理が終了したならば、電極選択装置によって通
電電極を切り換え、同様に測定をする。

このように、電極選択装置によってマトリックス状に配
置した電極を、順次切り換えて通電電極と検出電極とし
て選択し、比抵抗の測定をすることにより、地中の二次
元的な情報ばかりでなく、−次元的な情報をも容易に得
ることができ、地中の状態を高範囲に高精度で把握する
ことが可能となって、探査対象の位置を精度よく求める
ことができる。

［実施例］ 本発明に係る地中探査装置の好ましい実施例を、添付図
面に従って詳説する。

第１図は、本発明の実施例に係る地中探査装置の構成ブ
ロック図である。

第１図において、電極部１０は、ｍＸｎ個の電極Ｐ１□
〜Ｐ１．．からなり、これらの電極ｐＨ〜Ｐ、。

が図示しない絶縁体に間隔ａをおいてマトリックス状に
配設しである。そして、各電極Ｐ、□〜Ｐ□は、それぞ
れにリード線１２が接続してあり、このリード線１２を
介して電極選択装置１４に接続しである。

電極選択装置１４は、リレーやマルチプレクサなどから
なる切換部１６と制御部１８とがらなり、切換部１６に
電極Ｐ　ＩＩ〜Ｐ、、、のり−ド線１２が接続しである
とともに、定電流電源２０と増幅器２２とが接続しであ
る。そして、制御部１８は、予め与えられた選択プログ
ラムに従って切換部１６に電極選択切換信号を与えて、
電極Ｐ　ＩＩ〜Ｐ、、、の任意の一対を、地中に電流を
通すための通電電極に選択し、この通電電極を定電流電
源２０に接続するとともに、残りの電極の任意の一対を
、電圧を検出するための検出電極として選択し、増幅器
２２に接続する。

増幅器２２の出力側に接続した比抵抗演算器２４は、増
幅器２２の出力信号Ｇこ基づいて、比抵抗法における周
知の演算式に基づいて比抵抗を求める。そして、比抵抗
演算器２４は、演算結果を表示装置２６に表示するとと
もに、電極選択装置１４の制御部１８から検出電極を選
択する電極切換信号を受け、この電極切換信号に対応さ
せて演算結果をメモリ２８に格納する。なお、このメモ
リ２８には、電極の配置間隔や制御部Ｉ８が選択した通
電電極間距離、検出電極間距離等が予め格納しである。

上記の如く構成した実施例の作用を、シールド工法の地
山崩壊探査に適用した場合について説明する。

ｍＸｎ個の電極が配設しである図示しない絶縁体は、シ
ールド掘削機の先端部スキンプレートに取り付けられる
。そして、電極選択装置１４の制御部１８は、与えられ
た選択プログラムに従って切換部１６に電極選択信号を
送出し、電極ｐＨ〜ｐ　ｍｎの任意の一対（例えば、電
極ＰＩＩ、Ｐ１．．）を通電電極として選択して定電流
電源２０に接続し、電極Ｐ　ＩＩ　％　Ｐ　Ｉｌｌを介
してシールド掘削機１０の周囲の泥水中に電流を流す。

また、制御部１８は、電極Ｐ　ＩＩ、Ｐ１□間にある任
意の一対（例えば、電極Ｐ１２、Ｐ、３）を検出電極と
して選択し、増幅器２２に接続するとともに、これら選
択した通電電極と検出電極との情報を比抵抗演算器２４
に送出する。

電極Ｐ１□、ＰＩ３間に現れた電圧は、検出信号として
切換部１６を介して増幅器２２に入力され、増幅されて
比抵抗演算器２４に送られる。比抵抗演算器２４は、制
御部１８から選択した電極の情報を受けると、通電電極
Ｐ　ＩＩ　％　Ｐ　１１１間の距離、検出電極ＰＩ２、
ｐＨ間の距離、通電電極と検出電極との間の距離等をメ
モリ２８から読み出し、これらの距離により定まる所定
の位置の泥水の比抵抗と地山の比抵抗とからなる比抵抗
を増幅器２２の出力信号にに基づいて求め、この求めた
比抵抗を選択された電極によって定められる位置に対応
させてメモリ２８に格納するとともに、表示装置２６に
出力して表示する。

電極Ｐ、□、ｐｅ３による比抵抗の測定が終了すると、
制御部１８は切換部１６に電極選択信号を送出し、電極
ＰＩ３、ｐＨを検出電極として選択するとともに、選択
した電極の情報を比抵抗演算器２４に送出する。比抵抗
演算器２４は、増幅器２２が増幅した電極ＰＩ３、Ｐｌ
４の検出信号と制御部１８からの信号とから、前記と同
様にして比抵抗を求め、メモリ２８に格納するとともに
、表示装置２６に表示する。以下、同様にして制御部１
８は電極を次々に切り換えて検出電極を選択し、比抵抗
演算器２４が各検出電極の検出信号に基づく比抵抗を求
めてメモリ２８に格納し、表示装置２６に表示する。

このようにして、電極Ｐｌ＋を含む行（第１行）の測定
が終了したならば、制御部１８は、電極Ｐ訓、Ｐ　ｉｎ
を通電電極として選択し、第２行について同様の測定を
行う。以下、同様にして第３行から第ｍ行の各行につい
て同様にして比抵抗を求める。そして、第ｍ行について
の比抵抗の検出が終了したならば、第１列（電極ｐ＋＋
を含む列）から第ｎ列（電極ｐａｎ）まで同様にして比
抵抗を求める。

比抵抗演算器２４は、行と列についての全てについて比
抵抗を求め終わると、これらをメモリ２８から読み出し
、求めた比抵抗の分布を表示装置２６に表示する。これ
により、地山の比抵抗の二次元的、または三次元的分布
を知ることができ、地山の状態を正確、かつ詳細に把握
することが可能となって、障害物や断層の位置、切羽部
における地山の崩壊等を正確に検知することができ、的
確な対応が可能となる。

なお、前記実施例においては、いわゆるウエンナー法に
よる地中探査に適用した場合について説明したが、いわ
ゆるダイポール−ダイポール（ＤＰ−ＤＰ）法による地
中探査についても適用することができる。

すなわち、例えば電極Ｐ　ＩＩ　＋　　Ｐ　１３を通電
電極とし、電極ｐＨ、Ｐｌ４、電極ＰＩＪ、Ｐｌ５、−
−−−一−−−電極Ｐ１゜−１、Ｐｌ、、を順次切り換
えて検出電極に選択し、これらの各対の検出電極によっ
て電圧の検出を行う。そして、第１行の測定が終了した
ならば、電極Ｐ２１、Ｐ２□を通電電極として選択し、
電極Ｐｈｉ、Ｐ２．４１を順次切り換えて検出電極とし
て選択して電圧の検出を行う。以下、同様にしてｍ行ま
で測定を終了したならば、列についても前記と同様にし
て測定を行う。

前記実施例においては、マトリックス状に配設した電極
の各行の両端または各列の両端の電極を通電電極とした
場合について説明したが、通電電極の選択はこれに限定
されない。そして、例えば第１行目について、最初電極
Ｐ０、Ｐ　ｌｌ’ｌを通電電極とし、これについての一
連の測定が終了したならば、通電電極の組み合わせを電
極Ｐ０、Ｐｌｎ−１、電極Ｐ０、Ｐ　Ｉｎ−２等、また
電極Ｐ、□、Ｐｌｎ、電極ＰＩ３、Ｐｌｎ等、さらには
電極Ｐ１□、ＰＩ！１〜１、電極Ｐ１３、Ｐ　Ｉｎ−２
等を通電電極として選択することもできるし、マトリッ
クスの斜めに位置する電極、例えば電極ｐＨ、Ｐ工や電
極Ｐ２１、Ｐニー１等を通電電極に選択して比抵抗を求
めてもよい。

さらに、ＤＰ−ＤＰ法においても斜めに位置した一対の
電極を通電電極としてもよく、マトリックスの中央部の
任意の一対、例えば電極Ｐ、Ｊ、Ｐ、１．１を通電電極
にしてもよい。また、例えば電極ＰＩＩ　＋　　Ｐ　１
３のように、隣接していない一対の電極を通電電極に選
択してもよい。そして、前記実施例においては、各電極
の間隔が一定値ａである場合について説明したが、各電
極間隔は一定でなくともよい。

また、前記実施例においては、電極部１０をシールド掘
削機のスキンプレートに取り付けた場合について説明し
たが、電極部１０をカッタヘッドの前面に取り付けても
よい。さらに、シールド掘削機前方の地中の状態を検知
するために、シールド掘削機に電極部１０を進退させる
装置、例えば小型の掘削機を設け、この掘削機に電極部
１０を装着してもよい。そして、前記実施例においては
、シールド工法における地山崩壊の検知に適用した場合
について説明したが、−ｉの地中探査に適用できること
は勿論である。また、前記実施例においては、通電電極
を定電流電源２０に接続した場合について説明したが、
通電電極を定電圧電源に接続し、検出電極によって電流
を検出するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、複数の電極をマトリックス状に
配置し、電極選択装置によって任意の一対を通電電極と
して切り換えて選択するとともに、残りの電極の任意の
一対を検出電極として切り換えて選択することにより、
地中の状態を二次元的、または三次元的に高精度に把握
することができ、検出対象を位置を正確に求めることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る地中探査装置の構成ブロ
ック図である。 １０−−−−一電極部、１４−−−−−一電極選択装置
、２０定電流電源、２４−−−−一比抵抗演算器、ｐＨ
〜Ｐイ。−−一−−電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）地中に通電して地中の比抵抗を検出する地中探査
   装置において、マトリックス状に配置した複数の電極と
   、これらの電極の任意の一対を通電電極として切り換え
   て選択し、電源に接続するとともに、残りの電極中の任
   意の一対を検出電極として切り換えて選択する電極選択
   装置と、前記検出電極の出力信号に基づいて地中の比抵
   抗を求める比抵抗演算器とを有することを特徴とする地
   中探査装置。