JPH079465B2 - 自動電気探査方法 - Google Patents

自動電気探査方法

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JPH079465B2
JPH079465B2 JP26371691A JP26371691A JPH079465B2 JP H079465 B2 JPH079465 B2 JP H079465B2 JP 26371691 A JP26371691 A JP 26371691A JP 26371691 A JP26371691 A JP 26371691A JP H079465 B2 JPH079465 B2 JP H079465B2
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井上誠
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株式会社ダイヤコンサルタント
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04SSYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/20Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution using protection elements, arrangements or systems

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動電気探査方法に関
する。更に、詳細には、リアルタイムトモグラフ解析機
構付き自動電気探査方法に関する。
【0002】
【従来の技術】通常、大地に電流を供給し、電気的な測
定により大地中の状況を探査する電気探査方法は、比抵
抗、電位等を測定し、測定デ−タを集めて、最終的に、
大地内のトモグラフを解析し、大地内の構造を明らかに
できる。(特開平3−148090号参照)。このよう
な電気探査方法では、トモグラフの解析作業に1週間も
の日数と高額の費用を必要とする。
【0003】また、施工中の現場のように、測定結果を
早急に必要とする場合においても、対応できない欠点が
あった。また、従来の自動電気探査方法では、技術者に
よるマニュアル操作による測定に比べて高速であり、且
つ繰り返しが容易である利点があった。然し乍ら、測定
結果としては、電流値及び電位値の表示しか行うことが
できなかった。更に、従来のトモグラフィ解析としての
機能では、地盤を可視化することができること、見掛け
比抵抗でなく、地盤の比抵抗の分布が得られること等の
利点を有するが、解析に1週間程度の日数を必要とし、
多大な解析費を必要とする欠点があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解決するためになされたもので、自動的に測定を行
なうと同時に、トモグラフィ解析結果を高速にリアルタ
イムで画像化できる自動電気探査方法を提供することを
目的とする。即ち、地盤状況を高速に測定すると同時
に、測定状況及び結果をリアルタイムにトモグラフィ解
析を行ない、且つ結果を表示することを可能にする自動
電気探査方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の技術的
な課題の解決のためになされたもので、電流電極と電位
電極を所定配置に従って大地に設置し、大地へ電流を供
給し、大地からの応答電位を測定し、測定データをトモ
グラフィ解析によりリアルタイムに解析し、トモグラフ
ィ解析結果を表示する自動電気探査方法において、測定
すべき大地領域を要素(格子)に分けた要素モデルの作
成、測定電極の組合わせファイルの作成及び設定した電
極の座標ファイルの作成を行ない、所定の測定順に従う
電極の組合わせで測定を開始し、
【数1】 (但し、ρは、見掛け比抵抗値であり、πは円周率で、
C1P1は、当該の電流電極と電位電極との距離であ
り、C2P1は、当該の電流電極の地表面を軸とし対象
位置にある電流電極の虚像と電位電極との距離であり、
Iは当該の測定された電流量、Vは当該の測定された電
位量である) 式(1)で見掛け比抵抗を計算し、当該の電流電流と電
位電極とを結ぶ直線に接する位置の格子を選定し、その
各格子について、
【数2】 (但し、ρg は、各グリッド(格子)の比抵抗値であ
り、ρi は各測定毎の見掛け比抵抗値であり、Li は当
該の電流電極と電位電極を結ぶ直線が格子内を横切る長
さであり、nは、格子を通過する直線の数である) 式(2)で各格子の比抵抗値を計算し、その結果を、画
面に逐次表示し、すべての電流電極と電位電極の組合わ
せについて測定を終了し、最終的なトモグラフィ解析結
果を得ることを特徴とする前記自動電気探査方法を提供
する。
【0006】
【作用】本発明は、電気探査に解析用コンピュータを連
動させ、測定と同時にデータ解析をリアルタイムで行
い、トモグラフィ解析に必要な測定が終了した時点で、
その場で大地の比抵抗構造を視覚的に表示できる手法を
提供するものである。本発明により、現地で大地の比抵
抗構造が理解できる手法を提供するものである。本発明
により、現地で大地の比抵抗構造が理解できるため、現
地作業を効率的に行うことが可能となり、測定・解析の
費用の面でも大幅に低下させることが可能となる。
【0007】比抵抗トモグラフィでは、探査対象領域を
取り囲むように配置した電極を利用して、電流電極から
電流を流し、生じた電位の分布を電位電極を用いて測定
する。電極配置の仕方により、2極法、3極法、4極法
等が考えられるが、ここでは、簡単な2極法について、
ボ−リング孔を用いた場合の測定の模式構造を、図1に
示す。比抵抗トモグラフィは、測定物理量を電位という
ポテンシャル量で表示したものである。従って、比抵抗
トモグラフィの測定量は、3次元的な電流分布に対応し
て、3次元的な比抵抗値の分布を反映していると考えな
ければならない。比抵抗トモグラフィの他の特徴は、次
の点に留意して行わなければならない。即ち、測定対象
領域の各部分について、できるだけ種々の方向からの測
定が均等に行われることが望ましく、解析に際しては地
形条件も含めて測定範囲の周辺の領域も合わせて考慮す
る必要があり、測定は、電流を流すことと、電位の測定
により行うので、ボーリング孔の破損等の心配はない。
但し、ボーリング孔には、電流の流れを妨げるような保
孔措置が施してはならない。
【0008】解析は、岩盤或いは地盤をブロック(格
子)に分割して、各々の格子内の比抵抗値を測定データ
から求める方法で行なわれる。当該の分割された格子の
形状は、三角形、四角形又は多角形により作成すること
ができるが、本発明の方法の以下の説明においては、四
角形に分割した場合を説明する。
【0009】適用対象としては、次のような構造及び探
査法が考えられる。即ち、a.比抵抗分布に局所的な変
化や不均一性が予想される構造、即ち、従来の比抵抗法
垂直探査は、水平多層構造を仮定して、各層の比抵抗と
層厚を解析により求めているが、比抵抗トモグラフィに
おいてはこのような探査対象の構造に関する制約はな
い。従って、基本的には探査対象の比抵抗が、周辺の地
層に比べて違いがあることが、予想される場合には、適
用する価値がある。b.aの特殊な場合として地下空洞
(坑道跡、防空壕跡、鍾乳洞、遺跡等)の探査、c.断
層破砕帯や熱水変質による鉱化帯、粘土化帯など低比抵
抗の分布が、予想される構造、d.貫入岩や火山岩の分
布など高比抵抗の分布が予想される構造、e.きわめて
小さい比抵抗値を示す食塩水などの電解質溶液をトレ−
サ−として注入する前後での測定結果を比較することに
より、トレ−サ−浸透領域を把握することが可能であ
る。f.同じく、グラウト前後における測定結果の比較
することにより、グラウト注入効果の判定することにも
利用することができる可能性がある。
【0010】g.更に、地盤改良材を使用して、地盤を
改良する前後を測定比較することにより、地盤改良の効
果を判定することができる。h.また、老朽堤体の漏水
の調査、ダムの漏水の調査などに使用することができ
る。
【0011】電流電極と電位電極を所定配置に従って大
地に設置し、大地へ電流を供給し、大地からの応答電位
を測定し、測定データをトモグラフィ解析でリアルタイ
ムで解析し、トモグラフィ解析結果を表示することがで
きるものである。先ず、測定すべき大地領域を要素(格
子)に分けた要素モデルの作成、データファイルの作
成、測定電極の組合わせファイルの作成及び設定した電
極の座標の作成を行う。そして、前記のデータファイル
の作成で決められた測定順に従って、電流電極と電位電
極の組合わせで測定を開始する。通常、図1のような構
成の測定では、どの電極対から測定を行ってもよいが、
一番はじめは、最深部又は最浅部の電流電極から電流を
流し、電流量を測定し、各電位電極の電位を測定して、
測定を開始する。各測定結果について、
【数1】 (但し、ρは、見掛け比抵抗値であり、πは円周率で、
C1P1は、当該の電流電極と電位電極との距離であ
り、C2P1は、当該の電流電極の地表面を軸とし対象
位置にある電流電極の虚像と電位電極との距離であり、
Iは当該の測定された電流量、Vは当該の測定された電
位量である) 測定対象地盤を均一な比抵抗と考えて、式(1)で見掛
け比抵抗を計算する。
【0012】次に、測定すべき領域について、格子分け
したモデルに関して、当該の電流電流と電位電極とを結
ぶ直線に接する位置の格子を選定して、その各格子につ
いて、
【数2】 (但し、ρg は、各グリッド(格子)の比抵抗値であ
り、ρi は各測定毎の見掛け比抵抗値であり、Li は当
該の電流電極と電位電極を結ぶ直線が格子内を横切る長
さであり、nは、格子を通過する直線の数である) 式(2)で各格子の比抵抗値を計算する。その結果を、
画面に逐次表示し、すべての電流電極と電位電極の組合
わせについて測定を終了し、最終的なトモグラフィ解析
結果を得ることができる。
【0013】即ち、当該の電流電極と電位電極を結ぶ直
線CliPli(即ち、ρi、li)が、測定以前に規定した
解析用格子の1つを通過した回数nであり、測定データ
全数を示したものである。即ち、n=1のときは、ρg
=ρl×l1/l1 であり、n=2のときは、ρg =(ρl
×l1+ρ2×l2)/(l1+l2)となり、n=3のときで
は、ρg =(ρl×l1+ρ2×l2+ρ3×l3)/(l1+l
2+l3)となる。
【0014】従って、以上のように、リアルタイム解析
機能を持つ自動電気探査方法で測定することにより、非
常に高速に測定が行なわれ、しかも、現地でリアルタイ
ムに地盤状況を知ることができるようになる。このため
に、上記のように、適用分野が急激に増し、土木の分野
での施工管理が容易に行なえるようになった。
【0015】次に、本発明の自動電気探査方法につい
て、具体的に実施例により説明するが、本発明はそれら
によって限定されるものではない。
【0016】
【実施例】図2に示すような解析法により、解析する。
図2は、本発明の方法によるプログラムを示すフロ−シ
−トである。即ち、前記のようなデータファイルの作
成、電極組合わせファイルの作成、電極座標の作成を行
ない、測定プログラムを開始し、電極組合わせファイル
と電極座標ファイルを読み込み、測定電極を設定する。
そして、電流電極に電流を流し、電流値及び電位値を測
定し、前記のような計算方法で、即ち、電気映像法によ
り電位計算式を展開した平均比抵抗値(見掛け比抵抗)
計算式で計算した見掛け比抵抗値を計算する。次に、電
流電極位置と電位電極位置を結ぶ直線に接する位置の解
析格子を選定し、見掛け比抵抗値に格子通過距離をウエ
イトとして、格子範囲の比抵抗を計算する。そして、コ
ンピュータ画面に計算された格子範囲の比抵抗を表示す
る。そして、測定を継続するかどうかの判断を行う。継
続の必要のときは、更に、測定電極を選び、測定を続け
る。
【0017】そして、本発明の自動電気探査方法によ
り、図4に示す測定プログラムで測定される。電極組合
わせファイルを事前に作成する。これは、測定対象域に
おいて最も解析精度が高くなるように検討して作成した
ものである。次に、自動測定をスタ−トさせる。次に、
電極の組合わせを支持に従って、設定する。これは、自
動電気探査装置の電極の切り替えを行うためである。更
に、電流電極に電流を流し、測定電流量と電位電極の電
位を計測する。次に、測定された電流値と電位値を記憶
メモリーに記憶する。次に、測定の継続の有無を判断
し、測定継続の必要のときは、電極組合わせの指示に従
って、設定し、測定を継続する。このようにして、実施
例で用いた自動電気探査装置では、毎分10回の測定が
でき、現地において、トモグラフィ解析結果が得られ
る。これに対して、従来の人間によるマニュアル測定で
は、毎分1回程度の測定であった。
【0018】図1は、現地における測定を行う場合の機
器の構成図を示したものである。図1において、1は発
電機、2は安定化電源、3は自動測定機構を有する電気
探査装置であり、4はコンピュータ、5は画像出力、6
は電源ケ−ブル、7は機器接続ケ−ブル、8は電極配線
ケ−ブル、9はボーリング孔、10は地表電極、11は
地下水位、12は孔内電極を示す。図3は、測定途中の
状態を示すコンピュータ画面のハ−ドコピ−であり、同
時に、測定する電極配置を解析断面図として示したもの
である。13は電流電極、14は地表電極位置、15は
電位電極位置であり、16は比抵抗を解析する格子を示
している。図では、凡例で紙面上部が低比抵抗を示し、
下部に行くに従って高抵抗を示す。本発明の方法による
と、図3に示すようなコンピュータ画面は、測定データ
が得られると同時に少しずつ解析画像が完成していくも
のである。
【0019】即ち、式(1)で見掛け比抵抗を計算し、
式(2)で各格子内の比抵抗を計算した。このように、
測定、解析を現地で行なった結果は、プリンタ−等の画
像出力装置により、現地において紙面に残すと同時にフ
ロッピ−ディスク等にファイルとして記憶することもで
きる。そして、測定データ及び解析結果をデータファイ
ルとして記憶媒体に記録することができる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の自動電気
探査方法により、前記のような効果が得られた。それら
をまとめると、次のような顕著な技術的効果となる。即
ち、第1に、以上の説明で明らかなように、自動的に測
定を行なうと同時に、トモグラフィ解析でリアルタイム
で解析結果を画像化できる自動電気探査方法を提供し
た。第2に、トモグラフィ解析の適用分野を急激に増す
ことができ、特に、土木分野での施工管理が容易に行な
えるようになった。第3に、現地でリアルタイムに測定
結果を知ることができる自動電気探査方法を提供した。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の自動電気探査方法で使用する機器の構
成を示す説明図である。
【図2】本発明の自動電気探査方法で使用するトモグラ
フィ解析の一般的フロ−図である。
【図3】本発明の自動電気探査方法で測定された途中の
結果の画面と測定電極位置を示すグラフである。
【符号の説明】
3 スィッチングボ−ド 4 コンピュータ 9 ボーリング孔 10 地表電極 11 地下水位 12 孔内電極 13 電流電極位置 14 地表電極位置 15 電位電極位置

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電流電極と電位電極を所定配置に従って
    大地に設置し、大地へ電流を供給し、大地からの応答電
    位を測定し、測定データをトモグラフィ解析でリアルタ
    イムで解析し、トモグラフィ解析結果を表示する自動電
    気探査方法において、 測定すべき大地領域を要素(格子)に分けた要素モデル
    の作成、測定電極の組合わせファイルの作成及び設定し
    た電極の座標ファイルの作成を行ない、所定の測定順に
    従う電極の組合わせで測定を開始し、 【数1】 (但し、ρは、見掛け比抵抗値であり、πは円周率で、
    C1P1は、当該の電流電極と電位電極との距離であ
    り、C2P1は、当該の電流電極の地表面を軸とし対象
    位置にある電流電極の虚像と電位電極との距離であり、
    Iは当該の測定された電流量、Vは当該の測定された電
    位量である) 式(1)で見掛け比抵抗を計算し、 当該の電流電極と電位電極とを結ぶ直線に接する位置の
    格子を選定し、 その各格子について、 【数2】 (但し、ρg は、各グリッド(格子)の比抵抗値であ
    り、ρi は各測定毎の見掛け比抵抗値であり、Li は当
    該の電流電極と電位電極を結ぶ直線が格子内を横切る長
    さであり、nは、格子を通過する該直線の数である) 式(2)で各格子の比抵抗値を計算し、その結果を、画
    面に逐次表示し、すべての電流電極と電位電極の組合わ
    せについて測定を終了し、最終的なトモグラフィ解析結
    果を得ることを特徴とする前記自動電気探査方法。
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