JPH1038861A - Ａｅ検出器及びそれを用いたａｅ検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】多数のＡＥセンサを回収可能な状態で１つのボ
ーリング孔に設置する。 【解決手段】本発明のＡＥ検出装置は、ＡＥセンサを収
納した収納容器２７と反力部材２８とを所定の伸縮機構
を介してそれぞれ枠体２１に取り付けたＡＥ検出器１１
の該枠体２１にボーリング孔挿入用ロッド１２を連結
し、該ロッド１２からボーリング孔５の孔壁面に延びて
該壁面に当接する伸縮自在なガイド１３をロッド１２に
取り付けてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空洞掘削に伴って
発生する微小破壊音（ＡＥ波）を検知するためのＡＥ検
出器及びそれを用いたＡＥ検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】揚水発電所は、機能上岩盤内部に建設さ
れることが多く、発電機を収容するための岩盤地下空洞
は、幅や高さが数十ｍ、長さが１００ｍにも達する。か
かる大規模地下空洞を安全に掘削するためには、掘削中
において周辺の岩盤挙動を適確に監視把握することがき
わめて重要であるが、その監視手法として最近、非破壊
検査法の一つであるアコースティックエミッション（以
下、ＡＥと略す）による測定が注目されている。

【０００３】ＡＥとは、マイクロクラックの発生・進展
に伴って発生する微小破壊音のことであり、空洞掘削時
に発生する微小破壊音を検出すれば、クラックの性状、
ひいては岩盤のゆるみ領域の評価に利用することができ
るものと期待されている。

【０００４】地下空洞の掘削に伴う岩盤挙動をＡＥ測定
によって監視するには、所定の測定領域にボーリング孔
を掘削して該ボーリング孔内にＡＥセンサを設置する
が、岩盤を伝播してきた弾性波がＡＥセンサの受波面に
確実に入射するようにするためには、ＡＥセンサの受波
面をボーリング孔内の孔壁に所定の圧力で押し付けなけ
ればならない。

【０００５】そのため、従来は図５に示すように、ロッ
ド１の先端にＡＥセンサ２及び増幅回路３を内蔵したＡ
Ｅブースター４を取り付け、次いで、ロッド１をボーリ
ング孔５内に挿入してワイヤー６で引っ張るという設置
方法を実施することによって、ＡＥセンサ２の受波面を
ボーリング孔５の孔底に押し付けるようにしていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
設置方法では、１つのボーリング孔に１つのセンサしか
設置することができず、広い範囲を監視したい場合に
は、多数のボーリング孔を穿孔する必要があるという問
題を生じていた。

【０００７】一方、多数のＡＥブースターを１つのボー
リング孔に順次挿入し、しかる後にボーリング孔の孔壁
との間にセメントペースト等を充填すれば、１つのボー
リング孔に多数のＡＥセンサを設置することができる
が、ＡＥブースターがセメントペーストに埋設してしま
うため、測定終了後にこれを回収して再利用することは
不可能となるという問題を生じていた。

【０００８】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、多数のＡＥセンサを回収可能な状態で１つの
ボーリング孔に設置することが可能なＡＥ検出器及びそ
れを用いたＡＥ検出装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のＡＥ検出器は請求項１に記載したように、
ＡＥセンサを収納した収納容器と反力部材とを所定の枠
体に取り付け、該収納容器及び該反力部材のうち、少な
くともいずれかと前記枠体との間に所定の伸縮機構を介
在させたものである。

【００１０】また、本発明のＡＥ検出装置は請求項２に
記載したように、ＡＥセンサを収納した収納容器と反力
部材とを所定の枠体に取り付け、該収納容器及び該反力
部材のうち、少なくともいずれかと前記枠体との間に所
定の伸縮機構を介在させたＡＥ検出器の前記枠体にボー
リング孔挿入用ロッドを連結し、該ロッドからボーリン
グ孔の孔壁面に延びて該壁面に当接する伸縮自在なガイ
ドを前記ロッドに取り付けたものである。

【００１１】本発明のＡＥ検出器においては、ボーリン
グ孔内に挿入された状態で伸縮機構を作動させて収納容
器の受波面と反力部材の接地面とを互いに対向する孔壁
にそれぞれ当接し、しかる後にＡＥ計測を開始する。

【００１２】このようにすると、ＡＥセンサを収納した
収納容器の受波面は、反対側の孔壁から反力をとった伸
縮機構の作用によって孔壁にしっかりと押し付けられ
る。

【００１３】また、本発明のＡＥ検出装置においては、
ロッドに取り付けられたガイドが、挿入されたボーリン
グ孔の内径に応じて適宜伸縮し、その先端が孔壁面に当
接する。

【００１４】したがって、本発明のＡＥ検出装置をボー
リング孔内に挿入していく際、上述したガイドの作用に
よってロッドの位置がボーリング孔の所定位置、たとえ
ば中央近傍に保持され、ＡＥ検出器は、孔壁面に接触す
ることなくスムーズに孔内に挿入される。

【００１５】本発明のＡＥ検出装置をボーリング孔内に
挿入したならば、ＡＥ検出器に内蔵された伸縮機構を作
動させて収納容器の受波面と反力部材の接地面とを互い
に対向する孔壁にそれぞれ当接し、しかる後にＡＥ計測
を開始する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るＡＥ検出器及
びそれを用いたＡＥ検出装置の実施の形態について、添
付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に
同一の部品等については同一の符号を付してその説明を
省略する。

【００１７】図１は、本実施形態に係るＡＥ検出装置を
示した全体図である。同図でわかるように、本実施形態
に係るＡＥ検出装置は、ＡＥ検出器１１をロッド１２を
介して所望の数だけ連結するとともに、該ロッドの所定
位置にスリーブ状のガイド１３を嵌め込んで固定してあ
る。

【００１８】ＡＥ検出器１１は、図２に示すように両端
にロッド１２を連結したボックス状の枠体２１内に伸縮
機構としてのＡＥ検出器用エアシリンダ２２、２２を配
置してボルト２３、２３で固定するとともに、該シリン
ダ２２、２２のピストンロッドの先端に取付けアングル
２６、２６を固定し、ＡＥセンサ２及び増幅回路３を内
蔵した収納容器２７をこれらの取付けアングル２６、２
６の間に挟み込むようにして取り付けてある。

【００１９】収納容器２７は、ＡＥ波伝播特性が良くな
るように薄肉金属加工とし、その受波面を、ボーリング
孔５の内面にできるだけ密着できるように湾曲状に加工
形成しておくのがよい。

【００２０】ＡＥ検出器用エアシリンダ２２、２２には
図示しないエアホースを接続してあり、該エアホースを
枠体２１の貫通孔３１及びロッド１２の中空内部に通し
て、ボーリング孔５の入口等に設置されたエアコンプレ
ッサ１４（図１）に接続してある。また、収納容器２７
には制御やデータ伝送に用いるケーブルや電力供給用の
リード線等（図示せず）が接続してあり、かかるケーブ
ル類も同様な経路で導かれ、ボーリング孔５の入り口等
に設置されたＡＥ計測装置１５に接続してある。

【００２１】なお、ロッド１２と枠体２１を連結するに
あたっては、ロッド１２の取付けフランジ２９の前後、
すなわちフランジ２９と枠体２１との間及びフランジ２
９とボルト頭部との間にスポンジ、ゴム等で形成された
遮断シート３０を挟み込み、ロッド１２を伝わってきた
ＡＥ波が収納容器２７に伝わらないようにするのがよ
い。また、取付けアングル２６、２６の前後にも同様に
遮断シート３０を挟み込むのがよい。

【００２２】一方、枠体２１内には同じく伸縮機構とし
ての反力用エアシリンダ２４、２４を配置してボルト２
５、２５で固定するとともに、該シリンダ２４、２４の
ピストンロッドの先端に反力部材２８を固定してある。
ここで、反力部材２８の接地面についても、収納容器２
７の受波面と同様、ボーリング孔５の内面に密着できる
ように湾曲形成しておくのがよい。なお、反力部材２８
同士は、回転防止バネ３２で連結してあり、該反力部材
２８がボーリング孔５の内面に密着しないような方向に
回転してしまうのを防止している。

【００２３】ガイド１３は、図３に示すように、円筒状
に巻かれた鋼板４１をそれらの縁部の折曲げフランジ４
２にて重ね合わせてボルト４３で接合するとともに、ボ
ーリング孔５の孔壁に延びるリング状の板バネ４４を１
２０゜ごと、計３つを鋼板４２の周面にボルトで取り付
け、各板バネ４４には車輪４５を取り付けてボーリング
孔５の孔壁に当接可能に構成してある。

【００２４】ガイド１３は、ボルト４３をいったん緩め
てロッド１２に沿って摺動させ、所望の位置にてボルト
４３を締め付けてロッド１２に固定することができる。
かかるガイド１３は、たとえば２ｍごとに設置するのが
よい。

【００２５】なお、ロッド１２と円筒状の鋼板４１との
間にも遮断シート３０を挟み込んでおき、ＡＥ波が周囲
の岩盤から車輪４５、板バネ４４及び鋼板４１を介して
ロッド１２に伝わらないようにするのがよい。

【００２６】なお、収納容器２７、ＡＥ検出器用エアシ
リンダ２２、反力用エアシリンダ２４等の各機器は、浸
水を考慮して完全防水仕様とするとともに、発破時の衝
撃に備えて耐衝撃性としておくのがよい。

【００２７】本実施形態に係るＡＥ検出器及びそれを用
いたＡＥ検出装置においては、岩盤内に８０〜９０ｍｍ
程度の径のボーリング孔を穿孔した後、該ボーリング孔
５にＡＥ検出装置を先端から挿入していくが、その際、
ロッド１２に取り付けたガイド１３の板バネ４４は、挿
入されたボーリング孔５の内径に応じて適宜伸縮し、そ
の先端に取り付けた車輪４５を孔壁面に当接させる。

【００２８】したがって、ロッド１２は、ガイド１３の
板バネ４４を介して三方向から押される形となり、結果
的にボーリング孔５のほぼ中央近傍に保持される。

【００２９】そのため、本実施形態のＡＥ検出器１１
は、孔壁面に接触することなくスムーズにボーリング孔
５内に挿入される。

【００３０】本実施形態のＡＥ検出装置をボーリング孔
５内に挿入したならば、引き続いてエアコンプレッサ１
４を駆動してＡＥ検出器用エアシリンダ２２および反力
用エアシリンダ２４を作動させ、ＡＥセンサ２を内蔵し
た収納容器２７の受波面をボーリング孔５の孔壁に当接
させるとともに、該孔壁に対向する孔壁に反力部材２８
の接地面を当接させる。

【００３１】このようにすると、ＡＥ検出器用エアシリ
ンダ２２は、枠体２１、反力用エアシリンダ２４および
反力部材２８を介して対向する孔壁から反力をとる形と
なり、ＡＥセンサ２を収納した収納容器２７の受波面を
ボーリング孔の孔壁にしっかりと押し付けることができ
る。

【００３２】収納容器２７の受波面を孔壁に押し付けた
ならば、空気圧をそのまま維持した状態でＡＥ計測を開
始し、該受波面に到達したＡＥ波をＡＥセンサ２にて検
出し、該検出波を増幅回路３で増幅した後、図示しない
ケーブルを介してＡＥ計測装置１５に伝送し、所定の演
算処理を行う。

【００３３】ＡＥ計測が終了したならば、ＡＥ検出器用
エアシリンダ２２および反力用エアシリンダ２４の各ピ
ストンロッドを縮めて、収納容器２７および反力部材２
８を元の位置まで戻し、ＡＥ検出装置全体をボーリング
孔５から引き出す。かかる引き出しの際にも、ガイド１
３の車輪４５が該孔の孔壁を走行しつつ、ロッド１２を
三方向から押し込むように作用するので、ロッド１２
は、孔５の中央近傍に保持され、したがって、ＡＥ検出
器１１は、ボーリング孔５の孔壁に接触することなくス
ムーズに引き出される。引き出し終了後は、さらに別の
ボーリング孔に対して同様の手順を繰り返す。

【００３４】以上説明したように、本実施形態に係るＡ
Ｅ検出器によれば、ＡＥセンサを内蔵した収納容器を、
対向する孔壁から反力をとる形でボーリング孔壁に押し
付けるようにしたので、収納容器の受波面を孔壁に確実
に密着させて良好なＡＥ観測を行うことが可能となると
ともに、計測終了後にはボーリング孔内から回収して別
のボーリング孔に転用することが可能となる。また、か
かるＡＥ検出器を多数連結してボーリング孔内に挿入す
れば、一つのボーリング孔内に多数のＡＥセンサを短時
間にかつ簡単に設置することが可能となる。

【００３５】また、本実施形態に係るＡＥ検出装置によ
れば、ＡＥ検出器に連結されたロッドにガイドを取り付
けたので、ボーリング孔内への挿入や該孔からの引き出
しをスムーズに行うことができる。特に、かかるガイド
を三点支持としたので、ロッドは、ボーリング孔のほぼ
中央近傍に保持されることとなり、ボーリング孔内への
挿入や該孔からの引き出しの際に孔壁との接触に起因す
るＡＥ検出器の故障や破損を未然に防止するが可能とな
るとともに、多少孔内が崩れても、挿入並びに引き出し
を行うことが可能となる。

【００３６】本実施形態では、伸縮機構としてエアシリ
ンダを用いたが、かかる空気圧作動方式に代えて電磁コ
イルを利用してもよいし、ＡＥ検出装置の規模が大きく
なれば、油圧駆動方式を採用してもよい。また、同じ空
気圧作動方式でもエアコンプレッサの代わりにエアボン
ベを用いても良い。

【００３７】また、本実施形態では、ＡＥセンサを内蔵
した収納容器と反力部材の両方に伸縮機構を取り付けた
が、ストロークの長い伸縮機構を採用することによっ
て、それらのいずれか一方の伸縮機構を省略してもよ
い。

【００３８】図４は、反力用エアシリンダ２４を省略し
て反力部材２８を枠体２１に直接固定した例を示したも
のである。かかる構成によっても、上述の実施形態とほ
ぼ同様の効果を奏するほか、エアシリンダの個数を減ら
してＡＥ検出器の構造やエアコンプレッサの規模を簡略
化することができるという効果も奏する。

【００３９】また、本実施形態では、伸縮自在なガイド
を板バネを用いて構成したが、かかる構成に限定される
ものではなく、たとえばコイルバネを用いて構成しても
よい。また、本実施形態では三点支持のガイドとした
が、これに代えて、たとえば斜め下方向に２カ所設けた
二点支持としてもよい。さらに、孔壁に当接する部分に
設けた車輪に代えて、そり状の滑り部材を使用してもよ
い。

【００４０】また、本実施形態では特に言及しなかった
が、ＡＥ検出器１１にジャイロを備えることによって、
該検出器の設置方向や距離を監視して設置精度を向上さ
せるようにしてもよい。

【００４１】また、本実施形態では、反力部材が回転し
ないように該反力部材同士を回転防止バネで連結した
が、別の手段で反力部材の回転を防止するようにしても
よいし、反力部材の当接面を中央が膨らんだ丸形とする
ことにより、回転防止バネを省略してもよい。

【００４２】また、本実施形態では、ＡＥ検出器を直接
ロッドに連結するようにしたが、所定の伸縮機構を介し
て両者を連結するか若しくはロッド自体を伸縮自在とし
てもよい。かかる構成によれば、ロッドに連結された伸
縮機構あるいは伸縮自在なロッドを作動させることによ
ってＡＥ検出器をボーリング孔の孔軸に沿って移動させ
所望の位置に配置することが可能となる。

【００４３】また、本実施形態では特に言及しなかった
が、本実施形態に係るＡＥ検出器やＡＥ検出装置を鉛直
ボーリング孔に適用してもよいし、岩盤掘削のみなら
ず、トンネルや斜面の崩壊監視に用いてもよいことは言
うまでもない。

【００４４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に係るＡＥ検
出器は請求項１に記載したように、ＡＥセンサを収納し
た収納容器と反力部材とを所定の枠体に取り付け、該収
納容器及び該反力部材のうち、少なくともいずれかと前
記枠体との間に所定の伸縮機構を介在させたので、多数
のＡＥセンサを回収可能な状態で１つのボーリング孔に
設置することができる。

【００４５】また、本発明に係るＡＥ検出装置は請求項
２に記載したように、ＡＥセンサを収納した収納容器と
反力部材とを所定の枠体に取り付け、該収納容器及び該
反力部材のうち、少なくともいずれかと前記枠体との間
に所定の伸縮機構を介在させたＡＥ検出器の前記枠体に
ボーリング孔挿入用ロッドを連結し、該ロッドからボー
リング孔の孔壁面に延びて該壁面に当接する伸縮自在な
ガイドを前記ロッドに取り付けたので、多数のＡＥセン
サを１つのボーリング孔に回収可能な状態で設置するこ
とができることに加えて、その際にＡＥセンサをスムー
ズに出し入れしたり、ＡＥセンサの破損や故障を未然に
防止したりすることが可能となる。

【００４６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係るＡＥ検出装置の全体図。

【図２】本実施形態に係るＡＥ検出器の図であり、(a)
は側面図、(b)は平面図、(c)はロッドの材軸方向から見
た別の側面図。

【図３】本実施形態に係るガイドの図であり、(a)は側
面図、(b)はロッドの材軸方向から見た別の側面図。

【図４】本実施形態の変形例に係る図であり、(a)は側
面図、(b)はロッドの材軸方向から見た別の側面図。

【図５】従来技術におけるＡＥ計測方法を示した概念
図。

【符号の説明】

２ ＡＥセンサ ３ 増幅回路 ５ ボーリング孔 １１ ＡＥ検出器 １２ ロッド １３ ガイド ２１ 枠体 ２２ ＡＥ検出器用エアシリンダ
（伸縮機構） ２４ 反力用エアシリンダ（伸縮機
構） ２７ 収納容器 ２８ 反力部材

フロントページの続き (72)発明者 木梨 秀雄 東京都清瀬市下清戸４丁目640 株式会社 大林組技術研究所内 (72)発明者 土原 久哉 東京都千代田区神田司町２丁目３番地 株 式会社大林組東京本社内 (72)発明者 久下 和敬 東京都東村山市久米川町１―54―５ 構造 計測株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＡＥセンサを収納した収納容器と反力部
   材とを所定の枠体に取り付け、該収納容器及び該反力部
   材のうち、少なくともいずれかと前記枠体との間に所定
   の伸縮機構を介在させたことを特徴とするＡＥ検出器。
2. 【請求項２】 ＡＥセンサを収納した収納容器と反力部
   材とを所定の枠体に取り付け、該収納容器及び該反力部
   材のうち、少なくともいずれかと前記枠体との間に所定
   の伸縮機構を介在させたＡＥ検出器の前記枠体にボーリ
   ング孔挿入用ロッドを連結し、該ロッドからボーリング
   孔の孔壁面に延びて該壁面に当接する伸縮自在なガイド
   を前記ロッドに取り付けたことを特徴とするＡＥ検出装
   置。