JPH05231851A - ハンマ打撃による空隙深さ検出方法およびその検出方法で用いる装置 - Google Patents

ハンマ打撃による空隙深さ検出方法およびその検出方法で用いる装置

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JPH05231851A
JPH05231851A JP4036274A JP3627492A JPH05231851A JP H05231851 A JPH05231851 A JP H05231851A JP 4036274 A JP4036274 A JP 4036274A JP 3627492 A JP3627492 A JP 3627492A JP H05231851 A JPH05231851 A JP H05231851A
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JP
Japan
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void
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wave
hammer
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JP4036274A
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English (en)
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Tameyuki Akishika
為之 秋鹿
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KENSETSU KIKAKU CONSULTANT KK
RIYOKUKOU KK
TOTSUKA DENSHI KEISOKU KENKYUSHO KK
Dai Nippon Toryo KK
Original Assignee
KENSETSU KIKAKU CONSULTANT KK
RIYOKUKOU KK
TOTSUKA DENSHI KEISOKU KENKYUSHO KK
Dai Nippon Toryo KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 構造体躯体背面の空隙の有無および空隙深さ
を正確かつ簡易に検出できるハンマ打撃による空隙深さ
検出方法およびその方法で用いる装置を提供する。 【構成】 ハンマ1による打撃により、トンネル巻厚部
6の固有振動を励起し、その振動は、トンネル巻厚部6
を共振透過してトンネル巻厚部6の背面の空隙部8に投
射され、その底面で反射し、再度トンネル巻厚部6を共
振透過し表面に戻る。ハンマ打撃から反射波動受信まで
の所要時間のうち、トンネル巻厚部6を透過する時間
は、標準的コンクリート中の音速が4000m/sで無
視でき、前記所要時間は空隙部8を往復する時間と解さ
れ、これより空隙部8の深さが算出できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、トンネル,法面,建物
化粧板,建物地下壁など構造物躯体の背面に存在する空
隙の有無および空隙の深さを非破壊で検出する方法およ
びその方法で用いる装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】トンネル巻厚部背面,法面背面,建物地
下壁背面などは地下水等の流水出で背面支持層が破壊崩
壊し空隙を生じる。また建物化粧板は経年劣化で剥離す
る。これらはこのまま放置すると躯体が破壊脱落して社
会的経済的に著しい影響を生じる。
【0003】一方、これらの検出方法としては電磁レー
ダ法,赤外線法,打音法が知られている。しかしこれら
の方法は空隙有無の検出に効果を上げているが、空隙の
深さを知るに至ってはいない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、電磁レーダ
法や赤外線法は周囲環境条件に左右されやすく適用に制
約がある。また、電磁レーダ法,赤外線法は計測に専門
的知識と大形装置を要し結果の解析も特殊な技術を必要
とする。そして実測にあたって構造物躯体内部や背面に
鉄筋,水分があったり構成材質内に導電性材料が含まれ
ていると検出に著しい影響が生じ適用が困難となる。
【0005】一方、打音法は、非破壊検査のもっとも端
的な方法として古くから使われているが、検査結果につ
いて個人差が大きく、人体の聴覚に頼るため客観性にと
ぼしい。現在この欠点を除去して装置化され打音周波数
分析を利用する方法があるが、環境の影響などで実用化
されない状態である。また、打音法は構造物躯体厚さが
数cm以下に限られ、トンネル巻厚部のような厚さ数1
0cm以上では適用困難である。このため目視によるク
ラック有無による状況判断を主とすることにとどまり欠
落などの事故の原因となっている。
【0006】更に、これらの方法で、空隙を検知しても
深さが検出できないため、補修のための充填剤の容量積
算、費用の算出が困難で、経済的損失が著しい。
【0007】本発明は、このような問題を解決するため
なされたもので、構造物躯体背面の空隙有無および空隙
深さを正確かつ簡易に検出できる、ハンマ打撃による空
隙深さ検出方法およびその方法で用いる装置を提供する
ことを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するため打音法を発展させたもので、ハンマ打撃で構
造物躯体のもつ固有振動を刺激し、発生する高次波動中
の、波長と躯体厚さが合致した波動が、共振透過で空隙
内に投射し空気伝播速度で伝わり空隙底部で反射して再
び躯体に共振透過し表面に戻る現象に着目し、ハンマ打
撃から表面に戻るまでの所要時間により空隙深さを検出
するものである。
【0009】すなわち、本発明は、前記目的を達成する
ため、空隙深さ検出方法およびその検出方法で用いる装
置を次の(1),(2)のとおりに構成する。
【0010】(1)構造物躯体表面をハンマ打撃し、そ
の際発生する高次波動中前記構造物躯体に共振透過し構
造物躯体背面の空隙に投射され、空隙底部で反射し構造
物躯体表面に戻る波動を検出し、前記ハンマ打撃から構
造物躯体表面に戻るまでの時間tにもとづいて前記空隙
の深さdを、 d=空気中の音速×t×0.5 により求めるハンマ打撃による空隙深さ検出方法。
【0011】(2)たわみ形振動子に所定の周波数で共
振する硬質板を取り付けた波動検出手段と、この波動検
出手段の出力から所望周波数帯域の信号を選択する信号
選択手段と、この信号選択手段の出力を表示する表示手
段とを備えた前記(1)記載の検出方法で用いる装置。
【0012】
【作用】前記(1)の構成により、構造物躯体厚さに共
振透過し空隙で反射し躯体表面に戻る波動における、ハ
ンマ打撃から構造物躯体表面に戻る時間にもとづいて空
隙深さを求める。前記(2)の構成では、ハンマ打撃に
よる波動と躯体表面に戻った反射波動から所望周波数帯
域の信号が選択され表示される。
【0013】
【実施例】以下本発明を実施例により詳しく説明する。
本実施例は、トンネル巻厚部背面空隙を検出対象とする
ものである。図1はその検出状況を概略的に示すもの
で、1はハンマ、2は打撃波動検出器、3は共振透過波
動検出器、4は打撃時刻検知および共振透過波動受信
機、5は波形観測表示手段、6はトンネル巻厚部、7は
地山支持層、8は空隙部である。
【0014】検出器2および3はたわみ形圧電素子に特
定範囲の固有振動数で共鳴する厚さ数mmの硬質板を取
付けたもので、硬質板は真鍮板または鋼板またはセラミ
ック板である。打撃時刻検知および共振透過波動受信機
4は、検出器2からのハンマ打撃波動により波形観測表
示手段5の時間計測を起動するトリガパネルを発生し、
また検出器3の出力から所望周波数帯域の信号を選択し
て共振透過波動のみを分離し、増幅して波形観測表示手
段5に加えるものである。波形観測表示手段5にはディ
ジタルストレージオシロスコープを使う。
【0015】次に、動作の説明をする。ハンマ1による
打撃は、トンネル巻厚部6の固有振動を励起して1KH
z前後の基本波から数100KHzの高次波動を発生
し、トンネル巻厚部6に共振透過する。例えば4000
m/sの伝播速度をもつ標準的コンクリートで厚さが1
mの場合の共振透過周波数は2KHzである。共振透過
波動は、トンネル巻厚部6背面から空隙部8に投射さ
れ、空隙部底部で反射し、再びトンネル巻厚部6を共振
透過しその表面に戻り、共振透過波動検出器3により検
出される。空隙内の音波伝播速度は標準値が340m/
sであり空隙深さが10cm以上であれば充分反射波と
して分離観測できる。空隙が10cm以下の場合は単に
空隙共鳴波が観測される。
【0016】波動検出器2および3は、数KHzから数
100KHzの波動周波を効率よく検出でき、この検出
状態は、打撃時刻検知および共振透過波動受信機4を通
じ波形観測表示手段5で観測表示される。
【0017】この表示波形を図2〜図4に示す。トンネ
ル巻厚部6の背面に空隙があると、共振透過波動はパル
スとなって空隙背面で反射する。図2は厚さ10cmコ
ンクリートで空隙なし、図3は厚さ10cmコンクリー
ト下に空隙18cmあり、図4は厚さ1cm鋼板下に空
隙20cmありのときの波形である。
【0018】図3,図4において、空気中の標準音波伝
播速度340m/sとハンマ打撃から反射波受信までの
所要時間から空隙深さを求めると実深さに合致する。
【0019】すなわち、固体中の音速は数1000m/
sで空気中の音速340m/sに比べ非常に大きいの
で、構造物躯体を共振透過する時間は無視できる。
【0020】よって、図3における所要時間1.095
msecは共振透過波動が空隙を往復するに要した時間
と解することができ、空隙深さをdとすると、d=34
0m×1.095×10-3×0.5=0.18615m
となり、また、図4においては、d=340m×1.
040×10-3×0.5=0.1768mとなって、本
実施例による検出値は実深さに合致する。
【0021】以上の検出を、トンネル巻厚部6の表面に
沿って複数回行うことにより、空隙部8の形状,容積を
知ることができる。
【0022】なお、実施例ではたわみ形圧電素子をたわ
み形振動子として用いているが、厚み形圧電素子を、そ
の基本周波数よりはるかに低い周波数で励振すると、た
わみ振動が起るので、これをたわみ形振動子として用い
ることもできる。また、実施例では打撃波動検出と共振
透過波動検出に別個の検出器を用いているが、これを1
個の検出器で兼用することもできる。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
構造物背面の空隙の有無、空隙の深さを正確かつ容易に
検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例を概略的に示す図
【図2】 厚さ10cmコンクリート下に空隙なしのと
きの表示波形図
【図3】 厚さ10cmコンクリート下に空隙18cm
ありのときの表示波形図
【図4】 厚さ10cm鋼板下に空隙20cmありのと
きの表示波形図
【符号の説明】
1 ハンマ 2 打撃波動検出器 3 共振透過波動検出器 4 打撃時刻検知および共振透過波動受信機 5 波形観測表示手段 6 トンネル巻厚部 7 地山支持層 8 空隙部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 592042026 有限会社戸塚電子計測研究所 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町4384番地2 (72)発明者 秋鹿 為之 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町4384番地2 有限会社戸塚電子計測研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 構造物躯体表面をハンマ打撃し、その際
    発生する高次波動中前記構造物躯体に共振透過し構造物
    躯体背面の空隙に投射され、空隙底部で反射し構造物躯
    体表面に戻る波動を検出し、前記ハンマ打撃から構造物
    躯体表面に戻るまでの時間tにもとづいて前記空隙の深
    さdを、 d=空気中の音速×t×0.5 により求めることを特徴とするハンマ打撃による空隙深
    さ検出方法。
  2. 【請求項2】 たわみ形振動子に所定の周波数で共振す
    る硬質板を取り付けた波動検出手段と、この波動検出手
    段の出力から所望周波数帯域の信号を選択する信号選択
    手段と、この信号選択手段の出力を表示する表示手段と
    を備えたことを特徴とする請求項1記載の検出方法で用
    いる装置。
JP4036274A 1992-02-24 1992-02-24 ハンマ打撃による空隙深さ検出方法およびその検出方法で用いる装置 Withdrawn JPH05231851A (ja)

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Effective date: 19990518