JPS60222786A - 岩盤音響測定装置 - 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 本発明は音響測定装置に関するものであり、より詳細に
は、トンネル、坑道等の、特にボアホール近傍の貫通さ
れた岩盤構成の透過率（ｐｅｒｍｅａ−ｂｉｌｉｔｙ）
及び断裂（ｆｒａｃｔｕｒｅ）の度合を調査するための
音響測定装置に関するものである。

ｉ迷１」Ｕ」 この種の音響測定装置の公知のものとしては、例えば英
国特許第７５０９７６号明細書に開示されテイル。同様
に、Ｈｕｂｅｒｔ　Ｇ　ｕｙｏｄ及びＬ　ｅｍａｙＥ、
３ｃｈａｎｅのＱｅｏｐｈｙｓｉａｌ　Ｗｅｌｌ　、　
Ｖｏｌ。

１、Ｔｅｘａｓ、ＵＳＡ、１９６９にも示されている。

その様な音響測定装置としては、電気ケーブルを介して
泥の詰ったボアホール内に入れられ軸方向に移動可能な
ゾンデを有しており、ゾンデにはパルスを放射する発信
器が備えられているものがある。このパルスによってボ
アホール側壁及び隣接する岩盤の内部でエコー信号が発
生し、ゾンデ内に設けられた受信器によって検出され、
電気信号として地表の記録装置にケーブルを今して伝送
される。

発明が解決しようとする　照点 公知の方法に於いては、発信器の位置は受信器より相当
離れている。　これらの方法は、圧縮（ｃｏｍｐｒｅｓ
ｓｉｏｎａｌ　）波及びＳ波（５ｈｅａｒ　ｗａｖｅ）
である最も速い波の最初の到着を記録する為に屈折配置
（ｒｅｆｒａｃｔｉｏｎ　Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ
　）となるようにされている。これら公知の方法は主に
次に述べる理由によって、遅く到達するパルスの直接的
な解析には適していない。

発信器より発せられたパルスはボアホールの側壁に衝突
して分割され、第１の波となり、ボアホール流体（ｆｌ
ｕｉｄ　）を介して受信器に到達する。

第２の波の部分は、ボアホールの側壁に衝突し、（Ｓｏ
ｎｉｃ　−１０（Ｊ信号として知られる）屈折波として
到達する。第３の波はボアホール側壁を通って隣接する
岩の中に進む。岩の不連続があるとエコー信号が発せら
れる。エコー信号は岩の中を反射してボアホールに戻り
、受信器に記録される。従って、発信器より離れて位置
する受信器に入る信号は様々なパルス状、非線形信号が
混ぜ合わさったものであり、その解析は極めて困難であ
る。

入射信号は単一の互いに重畳したパルス群であり、フー
リエ解析が出来ないものである。ボアホールが通ってい
る岩盤の透過率及び断裂の確認と記録に主として必要な
のは、以下に於いて［チューブ（ｔｕｂｅ）波」と称す
る単一の波列である。この目的のチューブ波（有効信号
）は、受信した音響信号に重畳されており、その確認は
極めて困難である。受信される波列は概ね４種の波から
なっている。即ち、圧縮波、Ｓ波（５ｈｅａｒ　ｗａｖ
ｅ）又は横波、レイレイ（Ｒａｌｅｉａｈ）波及びチュ
ーブ波である。公知の屈折法ではその目的に適合するた
めに高い音周波数のみを用い、発信器及び受信器として
は径方向（ｒａｄｉａｌ）　トランスデユーサを用いて
いる。最初に到達したもののみが乱されていない有用な
信号であると考えられているので、受信した波列の約５
ミリ秒程度しか記録されていない。

本発明の第１の目的は、チューブ波（有効信号）をより
正確に認識することが出来る上述の様な音響測定装置及
びより精密で明確な記録方法を提供することである。

発明の構成 この目的を達成するために、本発明は、ゾンデ内の発信
器と受信器との間の有効距離をボアホール流体内に放射
される信号の波長の半分以下とす　゛ることを特徴とし
ている。

本発明によって、発信器と受信器との間の距離を実質的
にＯと看做すことが出来る。間隔「Ｏ」のゾンデを用い
ることによって、音波又は圧力バルスの発信器及び音波
若しくは圧力パルス又はそれらによって生じた二次効果
の受信器は、概ね、１個の同一の点に配される。

勿論、発信器及び受信器の理想的な共通基準（ｒＯＪ　
’）点からのある程度のずれは本発明に包含される。し
かしながら上限としては、発信器と受信器との距離は、
ボアホール流体（例えば、水）内に放射される信号の波
長の半分を越えることはできないであろう。本発明の測
定装置は、ボアホールからの信号の伝達の始まりの直後
に到達する最初の反射波の到達の後の全ての後続の信号
が有用な信号として記録され、直接的に解析されるとい
う利点を有している。

このことは、放射信号が受信された後に前記４種の波の
重畳（所望の信号（チューブ波）を含んでいる）として
受信されるエコー信号が不明瞭ではつきりしない従来公
知の方法では不可能である。

本発明の測定装置によれば、チューブ波を極めてより正
確に測定することができるという重要な利点がもたらさ
れる。

本発明装置と公知の音響測定装置との主要な特性の相違
点を第１表に示す。

第　１　表 第１表の上から５番目迄の特性によって各種の障害によ
って乱されていないチューブ波、先駆及び後続波のエコ
ー測定（ＥＣＨＯＬＯＧ）が可能になるのである。

「０」間隔に係る他の組合せによって、重要ではあるが
二次的な例えば岩盤の構成等による他の反射のエコー測
定が可能となる。

発信器と受信器間の距離を増大させることによって、焦
点（ｆｏｃｕｓ）及び深度の分解能は次のよ　□うな影
響を受ける。

（ア）　発射信号が入って来ることにより焦点は１ 悪影響を受け、圧縮波の不要な屈折により同様　４゜に
影響される。　、 （イ）　断裂の位置を決定することが出来る深度分解能
、即ち精度はｚ＋２　ａ（ここで、２は断裂の大きさく
厚さ）、ａは発信器と受信器間の距離）で表わされるの
であるが、ａが大きくなるにつれてソノグラム中の■形
パターンが広がってはっきりしないＵの形になっていく
。

（つ）　発信器と受信器間の距離が波長の半分より大き
くても、大きな断裂の純粋に定性的な検出は原理的には
可能である。

（工）　チューブ波の速度の範囲は１０００〜１５００
ｍ／ｓｅａである。チューブ波の音響測定は低いｋＨ２
域（５００〜５０００Ｈｚ）で最も良く行なわれる。従
って、対応する波長（Ｌ−Ｖ／Ｆ）は概略１ｍである。

実用的には深度の精度は３Ｑｃｍ以下が要求されている
。

それ故、発信器受信器間の距離は小さくなくてはならな
い。

以下に説明する測定器は、流体波及びチューブ波の間の
エコー及び他の二次波の測定を行なうための、広い周波
数範囲で作動するｒＯＪ間隔（発信器受信器間距離がＯ
）のゾンデである。後者の波は、岩盤、岩盤内の流体及
びボアホール流体の間の相互作用によって生ずる圧力波
の結果として生ずるものである。

この種の測定装置にによって得られうるちのは、波の速
度、位相関係、周波数及び振幅であるが、公知の音１１
法によるものに加えて、機械的モジュール、透過率等の
岩盤構成の定性的及び定量的な評価を行なうことが可能
となり、岩盤の間隙度、圧縮波及びＳ波の速度を決定す
ることが出来る。

用語の意味を次に説明する。

ゾンデ：説明されている装置 記録装置ニスキッド及びウィンチを有する地表に配され
る制御装置 測定ケーブル：ボアホール内のゾンデとの機械的及び電
気的接続手段 ボアホール：横穴、トンネル等を含む 泥：水、油、ガス等を含む ゾンデは機械的及び電気的に測定ケーブルと接続され、
ケーブルウィンチを用いてボアホール内に降ろされる。

ゾンデの機械的及び電気的制御装置は記録装置内に配さ
れている。

通常の孔探査の場合と同様に、ゾンデの装置には電源用
の電子回路、測定増幅器、前置及び後置増幅器及び同期
化回路等が設けられている。　、後述の説明に於いては
、円筒状の、流体で充たされたボアホール内の中央に位
置するゾンデを説明するものとする。受信器及び発信器
は同じ幾何学的位置の、測定に対する有効基準点又は零
点となるように配される。この測定上の配置には、同様
にゾンデの同じ零点と対照的に配された電位（ｐｏｔｅ
ｎｔｉａｌ　）電極を加えることが出来る。後述のよう
に、この配置の変更も可能である。

電気機械的変換器（発信トランスデユーサ）を用いて、
音圧パルス又は短い爆発が時間ＴＯに於いてゾンデから
送出される。この圧力波は、トランスデユーサと直接に
流体的に接触している泥を励起する。この圧力波は多か
れ少なかれ指向性を持たせ、円錐状に広がるようにする
ことができる。

更に、圧力波を二次元的な板状、又は殆んど純粋に球状
の波として三次元的に放射することができる。

放射された圧力エネルギーの一部はボアホール側壁に於
いて反射され、零点に於いて受信器−発信器によって時
間Ｔｘで記録される。　時間差（Ｔｘ　−Ｔｏ　）を用
いてボアホールの径が計算される。反射エネルギーはボ
アホール流体と岩盤との境界面の反射係数を決定するの
に役立つ。

ボアホールから岩盤に入ったエネルギーは、音速の異な
る地質学的境界、断裂、構造的欠陥等の岩盤内の不連続
面に於いて反射され、受信器によって測定される。

このような反射の連続的な測定を行なうことにより、そ
れらの地層又は欠陥面の傾斜を決定することも可能とな
る。

ボアホールが通っている、流体的に透過性の（所謂「開
いた」）断裂に同様に放射圧力パルスが当ると、可能な
反射の他に断裂の流体内で別の圧力波が発生する。この
波は、断裂内をよりゆつりと広がり、断裂とボアホール
との境目でボアホール内にチューブ波（目的の波）を生
ずる。このチューブ波は受信器によって測定される。

放射音エネルギーの第三の部分はボアホール側壁に沿っ
て屈折し、岩盤内をボアホールに沿って伝播する。この
屈折波は上述の反射波を生ずることも出来るが、流体と
共にチューブ波を発生させることも出来る。

音エネルギーの内岩盤内に入らない部分は、流体波及び
チューブ波としてボアホールの軸に沿って派内を伝わる
。流体の圧力はボアホールの漸進的な膨張及び収縮（チ
ューブ波）を生じさせ、同様に地層内の流体中に圧力波
を生じさせる。泥、地層及び地層流体の間の相互作用の
ために、地層の境界面、断裂及び透過域で反射し又は二
次波を発生する速度の異なったボアホール波が発生する
。

これらは受信器によって記録される。

ボアホール内外での音波の伝播の間に、岩盤マトリクス
とマトリクスを充たしている間隙（地層）水との間の相
対的な運動が生じる。これによって濾過電位（ｆｉｌｔ
ｒａｔｉｏｎ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　）が発生し、この
電位は適当な電位電極を用いて測定される。

この電極は、音響受信器と同じ有効零点を持っている。

エコーゾンデは測定ケーブルによって一定速度で移動さ
せられる。音パルスは所定時間間隔、例えば０．０１秒
から数秒間隔で放射される。受信器によって観測された
波列はアナログ及びデジタルの形態で記録される。これ
らは、通常の地震法で行なわれているのと同様に例えば
ボアホールの形状として画像化することができる。

固定ゾンデによるボアホール探査が可能なことは当然で
ある。

エコーゾンデによって測定されたデータより、適当な解
析方法（数学的、電子的、デジタル、図形及び手計算等
）を用いて例えば次のような情報を引き出すことが出来
る。

一平均ボアホール径 一泥と地層間の反射係数 一断裂及び透過域の位＠測定 一断裂の度合 一透過係数 一剪断弾性係数 一体積弾性係数 一地層内の反射面の存在（これにはボアホールによって
開けられていない面も含まれる。）本発明の新規な特徴
を要約して列挙すれば次の如くである。

（１）　音波又は圧力パルス発信器とそれによって発生
する音波、圧力パルス又は二次効果の受信器とが実質上
同じ位置に設けられる。発信器及び受信器が理想的な共
通基準（零）点からずれていてもまたそれらが同一であ
っても本発明の範囲内に含まれる。発信器と受信器との
間の距離は、放射信号の水中での波長の半分を越えない
ようにすることができる。異なった測定次元を有する、
例えば−次元、二次元又は三次元の発信器及び受信器を
組合せて使用することが出来る。各種の、大きさの異な
った発信器及び受信器を組合せて用いることも出来る。

発信器と受信器とを、又はそれらの部品を非対称的に配
置することが出来る。ゾンデは、ボアホールの中心に位
置していてもよいし、偏心していても或いは自由に吊り
下げられていてもよい。パッド（シュー）を用いて、発
信器、受信器又はそれらの部品をボアホール側壁に押し
付けるようにしてもよい。

（２）　発信器は単一の素子として構成してもよいが、
音／圧力発生素子の幾つかの組合せとしでもよい（例え
ば、圧電素子、磁歪素子、機械的装置とメンブレン、弾
性又は流体装置、電気火花、化学反応又は爆発等）。

（３）　音波又は圧力波受信器は単一の素子として構成
してもよいが、幾つかの素子の組合せであってもよい。

素子の例としては、例えば、圧′電素子、磁歪素子、機
械的装置とメンブレン、　゛弾性又は流体装置、電気火
花、受振板又はメンブレンの変位を測定する電気的セン
サ（差動コンデンサ、歪計等）、受振板の動き及びアク
リルガラス中の感光性ストレス変化を感する光学的セン
サ等の音／圧力の変化に感応するもの、更に、例えば、
鉛、鉄、白金等の金ｔｍｔｉ、気体又は液体電極等の電
気力学的ポテンシャルを測定するのに適したものがある
。

（４）　適当な電子回路を用いることによって、圧電素
子、メンブレンの変位を光学的に測定する□光学的記録
手段を有するメンブレン、その光学的運動が電気的に記
録される測定されるピストンを備えた受信器の如き光電
結合を有する流体測定装置等の同一の圧力素子を発信器
及び受信器として使用することも出来る。

（５）　放射信号の種類は、測定の目的に応じて適宜に
選択することが出来、任意の振幅の不規則パルス（正弦
、矩形等）：各種の波長、周波数、振幅の短時間の波列
：周波数変調又は振幅変調された連続的に放射される信
号等とすることが出来る。周波数範囲は、岩盤及びボア
ホールの状態によって決定されるが数Ｈ２乃至１０ｋＨ
ｚの範囲内にある。

本明ＩＩ及び添附図面中に表わされた情報及び特徴、特
に添附図面中の三次元的幾何学的形状は、それらが単独
で又は結合して当該技術分野に於いて新規なものである
限り、本発明の一部を成すものである。

衷ＩＵ１ 添附図面を参照しつつ、以下にボアホールに用いた場合
の本発明装置の１実施例を説明するが、本発明装置はＩ
Ｉ坑道、トンネル等にも適用可能である。

第１図及び第２図には本発明による記録装置が示されて
いるが、これは、ボアホール流体が水である場合には約
７００乃至１０００ｂａｒの圧力に相当する、例えばボ
アホールの深さ零から７０００又は１００００ｍ迄の任
意の深さで使用できるものである。

第１図及び第２図に示すボアホール（２）内にはケーブ
ル（３）によってゾンデ（１）がホールの中央を降ろさ
れ、ボアホール流体（４）内に浸漬されている。ボアホ
ール流体の種類に依るが、８乃至１０ｍ深くなる毎に流
体圧力は約１ｂａｒ増える。ボアホール流体は通常パラ
イト、水又はベントナイトの泥で構成されている。

ボアホール内の温度は、１００ｍ毎に約３°Ｃ上昇する
ので、深さ７０００ｍでは２０００Ｇに達する。第１図
及び第２図に示すボアホールは円筒形であり、その直径
は約１乃至７０インチである。ケーブル（３）はゾンデ
（１）で発生した信号を伝え、地上と結ばれており、図
外の記録制御装置に連結されている。

ゾンデ（１）は、全面密封されている円筒形の圧力容器
であり、ステンレス鋼、銅合金、アルミニウム合金等の
物質でできている。

ゾンデ（１）内には、発信器（５）が配されており、例
えばゾンデ（１）の外側に位置するゴム膜によってボア
ホール流体（４）と機械的に接触している。該膜の後方
に密封された発信器が位置している。本発明によれば、
受信器（６）は発信器（５）と同じ場所に配されるが、
それらの配置の仕方には幾つかの態様がある（第５Ａ乃
至１１０図参照）。

放射波（１７）は、例えば右側のボアボール壁（１５）
に衝突してそれを貫通し、地層（８）内を断裂（９）又
は地層（８）中の層境界と衝突するまで放射波（１７’
）として伝播する。そこで信号は反射され、地層中の反
射信号（１ｏ）が発生し、この反射信号は信号（１１）
のようにボアホールの外側からボアホール内に入り、受
信器（６）により測定される。

ボアホール壁（１５）と斜上向に衝突する放射波（１７
）によって他の態様の伝播が生ずる。断裂（９）で反応
波（１３）（１体波）に変換され、ボアホール壁（１５
）を通ってボアホール〈２）内に再び反射する圧縮波（
１２）が地層（８）内に形成される。チューブ波（１４
）が形成されて受信器（６）に有効な信号として到達し
、そこで一定される。

地層境界又は断裂（９）の透過率に依存するチューブ波
（１４）が、選択された周波数範囲内で□□□。、。い
□。１ああ。。１、′ は最も強い受信信号であり、断裂（９）又は境界実質上
置されずに受信器（６）に受信されることが本発明の要
点である。

このチューブ波（１４）のエネルギーは断裂の大きさを
定量的に示すものである。

前述の探査方法では受信器（６）で検出されたチューブ
波（１４）は他の波と重畳しているのでそのような記録
方法は不可能であった。本発明の探査方法によれば、断
裂（９）の透過率をめることができる。

反射波信号（１０）によって断裂（９）又は境界の存在
が判るので、この信号も必要な有効信号である。放射信
＠（１７）に対する反射信号（１０）の位相差に応じて
、断裂（９）又は境界の位置をその俯角（ｄｉｐ　ａｎ
ｇｌｅ　）を用いて決定することができる。

第２図には、第１図と比較して限られた場合の波の伝播
が示されている。ここで、ボアホール側壁の近傍で放射
波（１７）によって生じた圧縮波（１２）は、地Ｎ（８
）内をボアホール側壁に沿って軸方向に広がる。断裂（
９）又は境界面によって反射が起り、反応（ｒｅａｃｔ
ｉｏｎ）波（１３）としてボアホール（２）内を戻って
行き、反応波（１３）はチューブ波（１４）として受信
器（６）に到達する。放射波（１７）の屈折角が矢印（
１６）の方向の成る値を下回るならば、その様な放射波
（１７）はボアホール側壁に達することはできるが、そ
の中に入ることはできない。

そして、下向きの曲がった矢印で示される様に、放射波
（１７）はボアホール流体（４）内を進み続け、ボアホ
ール側壁（１５）との相互作用の結果、ボアホール（２
）内を軸方向に進む波頭（１８）が生ずる。この波頭は
ボアホールによって開けられた断裂（１９）又は透過ゾ
ーンと衝突する様になり、この断裂は波頭（１８）によ
って「膨張する」ようになる。波頭（１８）は断裂（１
８）内の流体と作用して、波の種類に応じて屈曲又は二
次チューブ波と呼ばれる反応波を生じ、該反応波は波頭
（１８）と反対方向に受信器（６）に戻り、そこで記録
される。

ゾンデが一定速度で上昇している場合には、第３図に示
す画像が受信される。

縦軸はボアホールの深度を示し、下がより浅い部分、上
が深い部分である。

横軸は、受信信号の記録時間をミリ秒単位で表わしてい
る。左上の交点は、第４図に依る時間「０」を示してい
る。信号は閾値比較法によって処理されている。第４図
に於いては、成る時間に於いて受信された所定の信号の
遷移時間が横軸に、記録された信号の振幅が縦軸に表わ
されている。

閾値（４８）以上の、即ち閾値（４８）以上の振幅を有
する信号軌跡の全ては、第３図に於いてはコンピュータ
によってＩＩ（４９〜５２）として描かれている。第３
図に於いては、これらの線（４９〜５２）は理解し易く
するために拡大して概略的に図式化している。縦軸の左
側にはパルス群の番号を示している。例えば、群番号２
は、パルス９〜１６が記録されていることを示している
。１つの数値によって８個の単一放射パルスを表わして
いるので、例示の数字２は、この数字が占めている範囲
内に単一放射パルス９〜１６が放射されていることを示
している。図には、全部で１７２個のパルス群が記録さ
れているので、１７２Ｘ８−１０７６個の単一パルスが
記録されていることになる。図に表わされている■形パ
ターン（２２）は、チューブ波（１４，２０）の到達を
示している。ボアホールの下部には、底部から頂部へ斜
めに走っている断裂表示（２３）の始まりが認められる
。更に、他の断裂表示（２３ａ、２３ｂ）も認められる
。前者の頂部（２４）は群番号９２の深度に位置してお
り、後者の頂部（２５）は群番号１２２の深度に在る。

このコンピュータ出力は、３個の互いに重なっテイル断
裂表示（２３，２３ａ、２３ｂ）を示している。チュー
ブ波反射の遅れて記録される到達が重なり合っているけ
れども、各表示の位置はコンピュータ出力より直ちに読
み取ることができる。

第５Ａ図乃至第５Ｄ図は発信器−受信器の配置の代表例
を示しており、第６図乃至第１１Ｃ図はその様な発信器
−受信器の構造例を示している。

第５Ａ図に示す発信器受信器は、２個のディスクで構成
されており、発信モードから受信モードにまたその反対
に電子的に切替えられるようにされている。

第５Ｂ図は、対称的な発信器（５）とそれを囲む対称的
な受信器（６）を示しており、第５ｃ図は、受信器（６
）が４個のディスクで構成されている発信器（５）と受
信器（６）との対称的な構成を示している。

第５Ｄ図は、発信器（５）と受信器（６）とが異なった
大きさのものである場合を示している。

図示の場合では、発信器（５）のディスクの方が受信器
（６）のそれよりも大きい。

各ディスクは、金属酸化物の圧電焼結物質であるＰＴＺ
ｔ−出来ている。前述の目的に適合したものであるなら
ば、他の公知の物質を使用することも出来る。

第５Ａ図乃至第５Ｃ図に示した発信器と受信器の配置を
第５Ｄ図に示されたような非対象的な構成とすることも
出来る。

発信器（５）と受信器（６）の非対象的な構成の更に別
の例を第６図に示す。この場合、発信器（５）の上端方
向は小さい受信器（ＲＣＩ　”）で閉じられ、下端方向
の端は大きな受信板（ＲＣ２）となっている。同様に、
受信板（ＲＣ２）の端を底部に向かって開口した半円形
の端部材（５３）として、発信器−受信器（５，６）の
下方に対する感度を有利なものとすることが出来る。

圧電効果によって作動する発信器−受信器を第７図に示
す。上部圧力ビストン（４２）は、図外の張力ボルトを
介して下部ピストン（４３）に連結されており、それら
は互いに軸方向にプレストレスされている。下部ピスト
ン（４３）は、その下に配され前側（４７）で開口して
いるチューブ（４６）と一体に連結されている。減衰効
果のために、例えば穴、スロット、穿孔等によって該チ
ューブの周囲の側面を開口するようにしてもよい。

チューブ（４６）は、２個の逆極性圧電素子を備えた発
信器（４４）の増幅手段として作用する。

発信器（４４）の圧電素子の上部に受信器（４５）が配
され、その上端は上部圧力ビストン（４２）となってい
る。圧力ビストン（４２）、受信器（４５）、発信器（
４４）及び圧力ビストン（４３）から成る全体の組合せ
（４１）は円柱状の形状である。

第８図に、中央部がディスク状の素子となっている鋼鉄
製ダンベル（２６）を有する発信器−受信器の更に別の
例を示す。

受信器（２７）は前述の様に逆極性ディスクを積み重ね
たものである。発信器（２８）も同様にディスク状とさ
れ、例えば１４対の圧電ディスクでを有している。その
後端は、同様に２個のディスクよりな成る第２の受信器
（２９）によって覆われている。上方の受信器（２７）
と下方の受信器（２９）とは１１（３０）によって接続
されている。

鋼鉄製ダンベルの互いにプレストレスされている■字形
端部によって、発信器及び受信器のディスク（２７，２
８，２９）は軸方向の大きな圧力を受けている。

第９図は第８図の線ＩＸ−ＩＸについての発信器（２８
）の拡大断面図である。図に於いて、圧電ディスク（３
１）はその端面が示されている。内側の空間には絶縁チ
ューブ（３３）が挿入されている。その周囲に沿って、
各圧電ディスク（３１）間の接続板の接続（３５ａ〜３
５Ｃ）のためのスロット（３４）が分布している。例え
ば、接続（３５ａ）は発信器の正の接続点、接続（３５
ｂ）を受信器（２９）の正の接続点、接続（３５ｃ）を
集合（ｍａｓｓ）接続とすることができる。絶縁チュー
ブ（３３）の内面（３６）には、鋼鉄製ダンベル（２６
）の２個のＴ字形端部を互いにプレストレスする張力ボ
ルト（３７）が挿入されている。

この張力ボルト（３７）によって鋼鉄製ダンベル（２６
）の丁字形端部も互いに螺止されており、発信器及び受
信器の円柱状部分（２７，２８，２９）を軸方向の高い
圧力下に設置するようにされている。

第８図及び第９図の発信器は軸方向のビームを発生する
のが好ましいのであるが、第１０図に示す発信器は径方
向の放射を優先するものである。　”第１０図に示す円
筒状素子（３８）は、第９図の発信器又は受信器のディ
スク状素子に対応するものである。従って、複数の筒状
素子（３８）を挿入して互いに挿入して接続することに
より第８図及び第９図に示す構造と同様にすることがで
きる。

各素子（３８）には内面コーティング（３９）及び外面
コーティング（４０）が施されている。コ−ティングは
銀によってすることができる。第１０図の素子（３８）
の円筒内外面はコーティングされるのであるが、第８図
及び第９図の例の場合は、接している各圧電ディスクの
面をコーティングすることができる。

第８図に於いてディスク状の素子が積み重ねられている
のと同様に、円筒状素子（３８）を積み重ねることがで
きる。また、コーティングされた面を電気的に励起させ
ることができ、これによって素子（３８）の厚さの変化
が生じ、発信信号の径方向の放射が優先される。

発［）（ＴＸ）　と２個の受信器（ＲＣｌ、ＲＣ２）を
第１１Ａ図に示すように重ねることもできるし、第１１
８図のように円筒状受信器（ＲＣ）がより大きな円筒状
発信器（ＴＸ）の中に配されるようにしてもよい。

第１１８図の配置例の断面図を第１１Ｃ図に示す。

前述の発信器受信器の構成例の全てについて、ボアホー
ル内での電位測定をも行なうようにすることができる。

ゾンデは、ボアホール流体の方向に絶縁ゴムホースで覆
われ、このスリーブの外側は白金、鉄等の導電性材料の
電極が取り付けられることができるので、この電極と対
向（ｃｏｕｎｔｅｒ　）電極としてのゾンデ（１）のハ
ウジング又はボアホール（２）のケーシングとの間で電
位を測定することができる。

接地電極を対向電極として用いることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明装置の実施例をボアホール内
で使用したときの説明図、第３図は本発明装置による測
定結果の１例の説明図、第４図は第３図の測定結果に対
応する信号の説明図、第５Ａ図乃至第５Ｄ図は発信器受
信器の配置例を示す図、第６図は別の実施例の概略図、
第７図は更に別の実施例の発信器受信器の斜面図、第８
図は更に別の実施例の送信器受信器の概略側面図、第９
図は第８図のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図、第１０図は更
に別の送信器受信器の配置例の概略斜面図、第１１Ａ図
は更に別の配置例の説明図、第１１８図及び第１１Ｃ図
は更に別の配置例の説明図である。 （１）：ゾンデ （２）：ボアホール （５）：発信器 （６）：受信器 （１４）：チューブ波 （以　上） ＩＧ　７ Ｒ（ｉ４ Ｆ／（ｊ　６ Ｆ／（ｊ　８ 手続補正書（鵠） 昭和６０年４月　５日 特許庁長官　志賀　学　殿 ２°＊ｔｙｏａｓ　岩盤音響測定装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 ４、代理人 大阪市東区平野町２の１０沢の鶴ビル電話０６−２０３
−０９４１　（代）委任状　重通（訳文淳附り 別紙添附の通り 補　正　の　内　容 （１）明細書第１Ｏ頁第１５行にｒｊ＋２　ａＪとある
をｒｊ＋２ＸｔｆｆＪと訂正する。 （以　上）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■　特にボアホール、トンネル、坑道等の近傍の、孔が
   設けられた岩盤の断裂の度合い及び透過率を調べるため
   の音響測定装置にして、泥で充たされたボアホール内に
   電気ケーブルを介して浸漬され、軸方向に移動可能な測
   定ゾンデを備え、該ゾンデは、ボアホール側壁及び隣接
   する岩盤内に於いてエコー信号を発生するパルスを放射
   する発信器並びに信号類を検出する受信器を有し、検出
   された信号類は地表の記録装置に該ケーブルを介して送
   られるものであり、該ゾンデ内の発信器と受信器との間
   の距離が反射波のみを測定するのに充分な短さ、例えば
   、泥中に放射された信号の波長の半分以下であることを
   特徴とする岩盤音響測定装置。 ■　前記ゾンデには１個以上のポテンシャル電極が備え
   られ、前記発信器及び受信器のゾンデ零点に対称的に配
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の装置。 ■　各種の、感度の幾何学的優先方向を有する複数の前
   記発信器及び受信器が前記ゾンデ内で組み合わされてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装置
   。 ■　前記ゾンデが、両端部がディスク状圧力ビストンと
   されている円柱状の本体を備え、該両ピストンは互いに
   軸方向にストレスを受け、両ピストン間には逆極性の２
   個の圧電素子を有する筒状又は円柱状の受信器送信器が
   備えられ、発信器に隣接する圧力ビストンには前端が開
   口しているチューブが固定されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ■　前記ゾンデが、中央部が端部に向かって軸方向にプ
   レストレスされている積層されたディスクであるダンベ
   ル状の本体を備え、逆極性のディスクの複数の対を有す
   る発信器が逆極性の１対のディスクによって閉じられて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装
   置。 ■　周波数が１０ｋＨｚ未満であるチューブ波を直接的
   に発生及び測定する軸方向の発振器を備え、泥中の有効
   波長がボアホール径以上であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の装置。 ■　入射した波列の測定又は記録時間が１秒間迄続けら
   れるものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の装置。