JP2009025104A - Reflection method - Google Patents
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Abstract
【課題】 地中浅部の埋設物および地層構造を地表面から容易に探査できる反射法探査において、発振器の配置を工夫することによって高精度かつ明確に埋設物を特定することを目的とする。
【解決手段】
本発明の反射法探査システム100は、地表面に設置し、地中に対して横方向の振動(横波)を生成する発振器110と、地中の埋設物もしくは地層境界で反射して地表に達した反射波を検知する検知器120と、検知した反射波によって埋設物もしくは地層境界の位置を推定する位置推定装置130と、を備え、検知器120は、発振器110から地表面を通じて伝達される横波の影響を受けない位置に配置されることを特徴としている。
【選択図】 図3PROBLEM TO BE SOLVED: To identify a buried object with high accuracy and clearly by devising an arrangement of an oscillator in a reflection method exploration in which a buried object and a stratum structure in a shallow underground can be easily explored from the ground surface.
[Solution]
The reflection method exploration system 100 of the present invention is installed on the ground surface and generates an oscillation 110 (transverse wave) in the lateral direction with respect to the ground, and is reflected at a buried object or a layer boundary in the ground to reach the ground surface. A detector 120 for detecting the reflected wave and a position estimation device 130 for estimating the position of the buried object or the formation boundary from the detected reflected wave. It is characterized by being placed at a position that is not affected by.
[Selection] Figure 3
Description
本発明は、反射法を用いて地中浅部の埋設物および地層構造を探査する反射法探査システムに関する。 The present invention relates to a reflection method exploration system for exploring buried objects and strata structures in the underground using a reflection method.
従来から、地中に埋設された埋設物を地面を掘り起こすことなく非破壊で推定する反射法探査が用いられている。これは、物理的な振動を伴う弾性波を地中に向かって発振し、埋設物からの反射波を通じてその埋設物の位置を推定する技術である。 Conventionally, reflection method exploration has been used in which a buried object buried in the ground is estimated nondestructively without digging up the ground. This is a technique for oscillating an elastic wave with physical vibration toward the ground and estimating the position of the buried object through a reflected wave from the buried object.
このような反射法探査を利用した実施形態として、複数の検知器および発振器を直線的に配列し、その発振器で生成した横波の反射波を測定する技術が開示されている(例えば、特許文献1)。 As an embodiment using such a reflection method exploration, a technique is disclosed in which a plurality of detectors and oscillators are linearly arranged and a transverse reflected wave generated by the oscillator is measured (for example, Patent Document 1). ).
図7は、反射法探査における各構成要素の従来の配置例を示した配置図である。図7(a)では、地表面を上空から見た場合の平面図が、図7(b)では、地下への振動伝達を表すための縦断面図が示されている。 FIG. 7 is a layout diagram showing a conventional layout example of each component in the reflection method exploration. FIG. 7A shows a plan view when the ground surface is viewed from above, and FIG. 7B shows a longitudinal sectional view for representing vibration transmission to the underground.
上述した従来の技術では、発振器としての発振板10が、検知器としての複数の受振器12が設置されている方向に対して直交する方向に置かれ、長手方向に振動していた。これは、受振器12が設置されている方向に振動した場合、その受振器12によって抵抗が増大し、また、受振器12に縦波が地表面14を通じて直接影響してしまい、埋設物16からの所望する検知結果が得られないと考えられていたためである。
しかし、上述した配置では、発振器の縦波の影響は無いものの、横波の影響を受けることとなる。このように地表面を伝わってくる横波を抑制するためには発振器と検知器との距離を大きくすれば良いが、併せて反射波のパスも大きくなり、埋設物の検知が困難になる。 However, in the arrangement described above, although there is no influence of the longitudinal wave of the oscillator, it is affected by the transverse wave. In order to suppress the transverse wave transmitted on the ground surface in this way, the distance between the oscillator and the detector may be increased. However, the path of the reflected wave is also increased, making it difficult to detect the buried object.
本願発明者らは、上記問題について鋭意検討した結果、発振器から地表面を伝わる縦波は思いの外遠くまで到達せず、拡散しながら消散することを見出し、従来の配置を根本的に変更することで埋設物を確実に特定することに成功して、本発明を完成するに至った。 As a result of earnestly examining the above problems, the inventors of the present application have found that the longitudinal wave transmitted from the oscillator to the ground surface does not reach far beyond the expected range and dissipates while diffusing, and fundamentally changes the conventional arrangement. The present invention has been completed by successfully identifying the buried object.
本発明は、従来の埋設物探査が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、地中浅部の埋設物を地表面から容易に探査できる反射法探査において、発振器の配置を工夫することによって高精度かつ明確に埋設物を特定することが可能な、反射法探査システムを提供することである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of conventional buried object exploration, and an object of the present invention is to provide an oscillator in a reflection method exploration that can easily find a buried object in the underground from the ground surface. It is an object to provide a reflection method exploration system capable of specifying a buried object with high accuracy and clarity by devising the arrangement of the object.
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、反射法を用いて地中浅部の埋設物および地層構造を探査する反射法探査システムであって、地表面に設置し、地中に対して横方向の振動(横波)を生成する発振器と、地中の埋設物もしくは地層境界で反射して地表に達した反射波を検知する検知器と、検知した反射波によって埋設物もしくは地層境界の位置を推定する位置推定装置と、を備え、検知器は、発振器から地表面を通じて伝達される横波の影響を受けない位置に配置されることを特徴とする、反射探査システムが提供される。 In order to solve the above-described problems, according to one aspect of the present invention, there is provided a reflection method exploration system for exploring buried objects and strata structures in the underground using a reflection method. An oscillator that generates vibration (transverse wave) in the transverse direction to the inside, a detector that detects a reflected wave that reaches the ground surface by being reflected at the buried object or formation boundary in the ground, and a buried object or And a position estimation device for estimating the position of the formation boundary, wherein the detector is disposed at a position not affected by the transverse wave transmitted from the oscillator through the ground surface. The
上記横波の影響を受けない位置では縦波の影響を受けることが想定される。しかし、縦波は地表面を伝達する間に減衰(消散)し、検知器に実質的な影響を与えない。従って、従来敬遠されていたかかる位置が却って良好な測定位置となり、表面波の影響を受けることなく埋設物もしくは地層境界の反射波のみを高精度かつ明確に抽出することが可能となる。 It is assumed that the position is not affected by the transverse wave and is affected by the longitudinal wave. However, longitudinal waves are attenuated (dissipated) during transmission through the ground surface and do not substantially affect the detector. Therefore, this position, which has been conventionally avoided, becomes a favorable measurement position, and only the reflected wave at the buried object or the stratum boundary can be extracted with high accuracy and without being affected by the surface wave.
また、従来では横波の影響を回避するため、発振器と検知器との距離を大きくとっていたが、上記の配置では、縦波の影響が少ないため、その距離を著しく短縮することができる。 Conventionally, in order to avoid the influence of the transverse wave, the distance between the oscillator and the detector has been increased. However, in the above arrangement, the influence of the longitudinal wave is small, so that the distance can be significantly shortened.
検知器は、発振器を中心に発振器の振動方向に対して45度以内に配置されてもよいし、発振器の振動方向の略延長線上に配置されてもよい。 The detector may be disposed within 45 degrees with respect to the vibration direction of the oscillator with the oscillator as the center, or may be disposed on a substantially extended line of the vibration direction of the oscillator.
上述したように発振器から地表面を伝わる縦波は消散するが、横波の影響は大きい。従って、発振器の振動方向の略延長線上に近いほど横波の影響が小さくなるので、総合的な表面波の影響が小さくなり、埋設物の反射波のみを高精度かつ明確に抽出することが可能となる。 As described above, the longitudinal wave transmitted from the oscillator to the ground surface is dissipated, but the influence of the transverse wave is large. Therefore, the closer to the extension line of the oscillation direction of the oscillator, the smaller the influence of the transverse wave, so the influence of the overall surface wave is reduced, and only the reflected wave of the buried object can be extracted with high accuracy and clarity. Become.
上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、反射法を用いて地中浅部の埋設物および地層構造を探査する反射法探査システムであって、地表面に設置し、地中に対して横方向の振動(横波)を生成する発振器と、地中の埋設物もしくは地層構造で反射して地表に達した反射波を検知する検知器と、検知した反射波によって埋設物もしくは地層構造の位置を推定する位置推定装置と、発振器と検知器との間に配置され発振器の振動を吸収する振動緩衝材と、を備えることを特徴とする、反射法探査システムが提供される。 In order to solve the above problems, according to another aspect of the present invention, a reflection method exploration system for exploring buried objects and strata structures in the underground using a reflection method, which is installed on the ground surface, An oscillator that generates vibration (transverse waves) in the lateral direction with respect to the ground, a detector that detects the reflected waves that reach the surface of the earth after being reflected by the buried objects or the stratum structure, and the buried objects by the detected reflected waves Alternatively, there is provided a reflection method exploration system comprising: a position estimation device that estimates a position of a geological structure; and a vibration buffer material that is disposed between an oscillator and a detector and absorbs vibration of the oscillator. .
かかる構成により振動緩衝材を準備、配置する手間は増えるものの、検知器における発振器の表面波の影響を極小化することが可能となり、埋設物の反射波のみを高精度かつ明確に抽出することが可能となる。 Although this arrangement increases the effort for preparing and arranging the vibration buffer material, it is possible to minimize the influence of the surface wave of the oscillator in the detector, and only the reflected wave of the buried object can be extracted with high accuracy and clarity. It becomes possible.
上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、反射法を用いて地中浅部の埋設物および地層構造を探査する反射法探査システムであって、地表面に設置し、地中に対して横方向の振動(横波)を生成する発振器と、地中の埋設物もしくは地層構造で反射して地表に達した反射波を検知する検知器と、検知した反射波によって埋設物もしくは地層構造の位置を推定する位置推定装置と、を備え、発振器と検知器との間に、振動が伝達する媒体(地面)の連続性を絶つ振動切断溝が形成されることを特徴とする、反射法探査システムが提供される。 In order to solve the above problems, according to another aspect of the present invention, a reflection method exploration system for exploring buried objects and strata structures in the underground using a reflection method, which is installed on the ground surface, An oscillator that generates vibration (transverse waves) in the lateral direction with respect to the ground, a detector that detects the reflected waves that reach the surface of the earth after being reflected by the buried objects or the stratum structure, and the buried objects by the detected reflected waves Alternatively, a position estimation device for estimating the position of the stratum structure is provided, and a vibration cutting groove that cuts off the continuity of the medium (ground) to which vibration is transmitted is formed between the oscillator and the detector. A reflection probing system is provided.
かかる構成により振動切断溝を準備する手間は増えるものの、検知器における発振器の表面波の影響を極小化することが可能となり、埋設物の反射波のみを高精度かつ明確に抽出することが可能となる。 Although this arrangement increases the effort to prepare the vibration cutting groove, it is possible to minimize the influence of the surface wave of the oscillator in the detector, and it is possible to extract only the reflected wave of the buried object with high accuracy and clarity. Become.
発振器は、磁歪素子で構成されてもよい。ここでは、深度0〜100mの地中浅部の埋設物を地表面から容易に探査できる反射法探査に、磁歪素子を適用する。磁歪素子は、音波や圧電素子と比較して高エネルギーの振動が可能であり、そのストロークも長い。従って、軟弱地盤や不飽和地盤であっても埋設物の位置を確実に推定することができる。 The oscillator may be composed of a magnetostrictive element. Here, the magnetostrictive element is applied to reflection method exploration in which a buried object at a depth of 0 to 100 m can be easily explored from the ground surface. A magnetostrictive element can vibrate with high energy and has a long stroke as compared with a sound wave or a piezoelectric element. Therefore, the position of the buried object can be reliably estimated even on soft ground or unsaturated ground.
また、磁歪素子は、地震波等と比較して高い周波数で振動させることが可能である。高周波の弾性波(特に横波)は、分解能が高いだけでなく、指向性が高いので拡散も少ない。従って、埋設物が小さい場合においても高精度でその位置を特定することができる。 Further, the magnetostrictive element can be vibrated at a higher frequency than that of seismic waves or the like. High-frequency elastic waves (especially transverse waves) not only have high resolution, but also have high directivity, so that they are less diffused. Therefore, even when the buried object is small, the position can be specified with high accuracy.
また、音波等と違い、個体の媒体を直接振動させることができるので、その設置状態を変化させることで縦波と横波を自由に切り替えることができる。 In addition, unlike a sound wave or the like, an individual medium can be directly vibrated, so that a longitudinal wave and a transverse wave can be freely switched by changing the installation state.
磁歪素子は、複数設けられ、各々の長手方向が略平行になるように載置されてもよい。上述したように本発明の検知器は発振器の振動方向に配置される。従って、磁歪素子を発振器の長手方向に追加しようとすると発振器と検知器との距離が短くなり表面波の影響が高くなる。かかる磁歪素子を並置する構成により発振器短手方向の空き空間を有効に活用でき、また、配線を単純化できるので低コスト化や信頼性の向上を図ることができる。 A plurality of magnetostrictive elements may be provided and placed so that their longitudinal directions are substantially parallel. As described above, the detector of the present invention is arranged in the vibration direction of the oscillator. Therefore, when an attempt is made to add a magnetostrictive element in the longitudinal direction of the oscillator, the distance between the oscillator and the detector is shortened and the influence of the surface wave is increased. With such a configuration in which the magnetostrictive elements are juxtaposed, an empty space in the short side direction of the oscillator can be effectively used, and the wiring can be simplified, so that the cost and the reliability can be improved.
本発明の反射法探査システムでは、地中浅部の埋設物を地表面から容易に探査でき、高精度かつ明確に埋設物を特定することが可能となる。 In the reflection method exploration system of the present invention, a buried object in the underground can be easily explored from the ground surface, and the buried object can be specified with high accuracy and clarity.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
反射法探査においては、一般的に、発振器の振動方向と検知器とは直交する位置関係にある。これは、検知器が設置されている方向に発振器が振動した場合、その検知器によって抵抗が増大し、また、検知器に縦波が直接影響してしまい、所望する検知結果が得られないと考えられていたためである。 In the reflection method exploration, the oscillation direction of the oscillator and the detector are generally in a positional relationship orthogonal to each other. This is because when the oscillator vibrates in the direction in which the detector is installed, the resistance increases by the detector, and the longitudinal wave directly affects the detector, and the desired detection result cannot be obtained. It was because it was thought.
本実施形態では、発振器から地表面を伝わる縦波は遠くまで到達せず拡散しながら消散するといった特性に基づいて、発振器の振動方向と検知器との位置関係を工夫することで、高精度かつ明確に埋設物を特定することを目的としている。 In this embodiment, the longitudinal wave transmitted from the oscillator to the ground surface does not reach far, but dissipates while diffusing, and by devising the positional relationship between the vibration direction of the oscillator and the detector, high accuracy and The purpose is to clearly identify buried objects.
一方、反射法探査における振動エネルギーと周波数とはトレードオフの関係にある。例えば、バイブレータやハンマ打撃、ダイナマイト、起振車による発破等の高エネルギーを有する地震波では周波数が低く、高周波数を有する音波等はエネルギーが低い。従って、反射法探査システムでは、用途に応じて高エネルギーの振源と高周波数の振源とを使い分けていた。本実施形態では、上述した、発振器の振動方向と検知器との新規の配置構成に加えて、振源として変位量の大きい磁歪素子を採用し、高エネルギーと高周波数とを同時に達成することも目的としている。 On the other hand, there is a trade-off relationship between vibration energy and frequency in reflection method exploration. For example, seismic waves having high energy such as vibrators, hammer hits, dynamite, and blasting by a shaker have a low frequency, and sound waves having a high frequency have a low energy. Therefore, in the reflection method exploration system, a high energy source and a high frequency source are properly used depending on the application. In the present embodiment, in addition to the above-described new arrangement configuration of the oscillation direction of the oscillator and the detector, a magnetostrictive element having a large amount of displacement is adopted as a vibration source, and high energy and high frequency can be achieved simultaneously. It is aimed.
(第1の実施形態)
図1は、本実施形態における反射法探査システム100の各構成要素を説明するための縦断面図である。図1の反射法探査システム100は、発振器110と、検知器120と、位置推定装置130とを含んで構成される。本実施形態では、埋設物もしくは地層境界の位置を推定しているが、理解を容易にするため、以下、単に埋設物と略記する。従って、埋設物としているところは地層構造探査における地層境界も含んでいる。
(First embodiment)
FIG. 1 is a longitudinal sectional view for explaining each component of the reflection
上記発振器110は、磁歪素子112と、地表面接触部114と、保護ケース116とから構成され、それ自体を地表面に設置し、磁歪素子112を振動させ、地中に対して、例えば、横波140(S波)を生成する。
The
本実施形態は、0〜100mの地中浅部の埋設物および地層構造を地表面から容易に探査できる反射法探査に、振動性能が優れた磁歪素子112を適用したことも特徴としている。磁歪素子112は、磁歪素子112を構成する強磁性体が磁化するとその大きさに応じて変形をきたす現象を利用した、電圧変化を一方向への体積変化に変換する素材である。その中でも特に本実施形態に用いた超磁歪材料は、変位率が大きく、応答速度が速い特性を有する。
The present embodiment is also characterized in that the
上記磁歪素子112は、反射法探査に利用される音波や圧電素子と比較して高エネルギーの振動が可能であり、そのストローク142(0.1mm程度)も圧電素子の10〜50倍以上である。従って、対象となる地盤が軟弱地盤や不飽和地盤であったとしてもその振動エネルギーを確実に埋設物144に伝達することができ、地下探査の可否の事前調査も不要になる。
The
また、磁歪素子112は、高いエネルギー出力のみに留まらず、その振動周波数を任意に設定でき、地震波と比較して高い周波数で振動することも可能となる。かかる磁歪素子として、例えばTDK株式会社製の「V2Xπ20(製品名)」を用いると、50Hz〜20kHzの振動周波数を得ることができる。
The
一般的に振動周波数が低い場合には探査目的の埋設物を弾性波が透過してしまい、反射波を得ることができない。また、振動周波数が高い場合、弾性波が減衰して埋設物まで到達せず、たとえ埋設物に到達したとしてもその反射波も減衰するので、良好な計測結果を得るのは困難である。 In general, when the vibration frequency is low, elastic waves are transmitted through a buried object for exploration, and a reflected wave cannot be obtained. Further, when the vibration frequency is high, the elastic wave is attenuated and does not reach the embedded object, and even if it reaches the embedded object, the reflected wave is also attenuated, so that it is difficult to obtain a good measurement result.
当該反射法探査システム100においては、周波数が高いほど精度が向上し小さな埋設物も検知可能になる。ここでは、発振器110から出力される高周波数の横波は指向性が高く拡散が少ないので、浅部の小さな埋設物144を探査するのに特に適している。しかし、周波数が高いと波長が短くなり弾性波の到達率が悪くなるので、測定可能範囲を狭めてしまう。従って、測定深度との兼ね合いで周波数を決定するとよい。
In the reflection
さらに磁歪素子112の振動周波数を任意に変化させることが可能なので、後述する位置推定装置130は、発振器110の周波数を掃引し、最適な(感度の高い)周波数を選択して位置を推定することができる。例えば、地盤が軟らかくなると波形伝達速度vが小さくなり、等しい周波数であっても波長λが短くなる。このとき、波長λ=v/fに基づき、波形伝達速度vの変化に合わせて振動周波数f(Hz)を変化させることで、波形伝達速度vが小さい軟弱地盤や不飽和地盤であっても最適な波長λを維持することが可能となる。従って、高精度かつ安定した測定結果を得ることができる。
Further, since the vibration frequency of the
上記地表面接触部114は、上述した磁歪素子112の端部を固定支持しつつ、地表面と面接触する。ここでは、発振器110自体を地中に横たわらせて下部を埋めることで接触面積を大きくしている。
The ground
図2は、磁歪素子112の地表面接触部114への固定構造を説明するための説明図である。地表面接触部114の内面に磁歪素子112を単に設置するだけでは磁歪素子112の伸縮が制限され、その振動が地表面接触部114に十分に伝わらない。図2に示すように磁歪素子112の端部を地表面接触部114の主たる面114aと垂直な面114bに固定することで磁歪素子112の振動を地表面接触部114に効率よく伝達することができる。
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a structure for fixing the
また、地表面接触部114の地表面との接触面積は、埋設物(または地層境界)の大きさおよびその深度、磁歪発振器の大きさ、個数、振幅および周波数に基づいて設定されてもよい。また、接触面積の大きさによって弾性波伝達の指向性を調整することができるので、埋設物の大きさおよびその深度に基づいてその接触面積を設定し、対象物に応じた精度の高い地下探査が可能となる。本実施形態の対象の一つである軟弱地盤では弾性波が減衰しやすいので、指向性を高めることが特に重要となる。
The contact area of the ground
地表面接触部114の地表面との接触面積を一定に保ったまま振動エネルギーを高くしたい場合に、磁歪素子112として大型なものを用いることもできるが、複数並列配置で対応することもできる。この場合、複数の磁歪素子112を、極性を合わせて正確に平行に配置し、同位相の信号を印加する。このように、磁歪素子112を発振器110の長手方向に追加しようとすると発振器110と検知器120との距離が短くなり表面波の影響が高くなる。かかる磁歪素子112を並置する構成により発振器短手方向の空き空間を有効に活用でき、また、配線を単純化できるので低コスト化や信頼性の向上を図ることができる。
When it is desired to increase the vibration energy while keeping the contact area of the ground
上記保護ケース116は、図2に示した円柱形状に加え、矩形形状、平板形状等様々な形状で構成され、磁歪素子112を包含して保護する。このとき、地表面接触部114も保護ケース116の一部を成すこととなる。かかる構成により発振器110の携帯性や収納性を向上でき、また、磁歪素子112の防水および防塵も可能となるので、降雨中等の多少の悪環境下においても当該反射法探査システム100を動作することができる。
The
上記検知器120は、地中の埋設物144(または地層境界)で反射して地表に達した反射波146を検知する。
The
上記位置推定装置130は、中央処理装置(CPU)を含む計算機で構成され、検知した反射波146に基づいて、埋設物144(または地層境界)の位置を推定する。
The
また、位置推定装置130は、反射法探査システム100による埋設物(または地層境界)の探査を同条件の下複数回行わせ、その複数回の測定の平均値によって位置を推定することができる。1回の測定においては所望する測定信号とノイズが混在しているが、測定信号には繰り返し性があり、ノイズには繰り返し性がない。従って、複数回の測定を重畳、平均することで、ノイズを相殺しかつ信号を増幅することができ、測定信号のみを的確に抽出することができる。
Moreover, the
続いて上述した反射法探査システム100を用いた具体的な探査方法を述べる。
Next, a specific exploration method using the reflection
図3は、反射法探査システム100の設置例を示した説明図である。図3(a)では、地表面を上空から見た場合の平面図が、図3(b)では、地下への振動伝達を表すための縦断面図が示されている。
FIG. 3 is an explanatory view showing an installation example of the reflection
本実施形態の磁歪素子112は、音波等と違い、個体の媒体を直接振動させることができるので、発振器110の設置状態を縦置きまたは横置きに変化させ縦波と横波を自由に切り替えることができる。従って、縦波(P波)および横波(S波)のどちらも利用することができる。
The
しかし、縦波は、疎密波とも言われ、伝達速度が速いが指向性に乏しく振源から広い角度をもって拡散する傾向にあり、消散し易い。縦波に比べ横波は、指向性が高く消散し難いので振動が埋設物に届きやすく、安定した測定結果を得ることができる。また、周波数を高くしても指向性を維持できるので、kHzオーダーで地下探査を遂行できる。従って、本実施形態においては、発振器110を水平に設置または埋設し、地面に平行な横波を生成する。
However, the longitudinal wave is also referred to as a sparse / dense wave, and has a high transmission speed but is poor in directivity and tends to diffuse at a wide angle from the vibration source and is easily dissipated. Compared with the longitudinal wave, the transverse wave has high directivity and is difficult to dissipate, so that the vibration easily reaches the buried object, and a stable measurement result can be obtained. Moreover, since directivity can be maintained even if the frequency is increased, underground exploration can be performed on the kHz order. Therefore, in this embodiment, the
また、図3(a)の平面図では、横波を発生させるための2つの設置例が示されている。従来では、図3(a)の点線で示されるように検知器120が設置されている方向に対して直交する方向に発振器110を設置し、その長手方向に振動していた。しかし、実験の繰り返しにより、発振器110が従来敬遠されていた方向、即ち、図3(a)の実線で示されるように、検知器120の方向に向けた方が良好な実験結果が得られることが分かった。
Moreover, in the plan view of FIG. 3A, two installation examples for generating a transverse wave are shown. Conventionally, as shown by the dotted line in FIG. 3A, the
かかる現象を詳細に検討したところ、検知器120に直接影響を与えると考えられていた地表面を伝わる縦波が、伝達中に減衰(消散)しており、検知器120に実質的な影響を与えていないことが判明した。従って、発振器110の方向を検知器120に向けることで、さらに高精度に埋設物144を検出することができるようになった。
When this phenomenon is examined in detail, the longitudinal wave transmitted through the ground surface, which was thought to directly affect the
また、従来では横波の影響を回避するため、発振器110と検知器120との距離を大きくとっていたが、上記の発振器110を検知器120に向ける配置では、縦波の影響が低いため、その距離を著しく短縮することができる。例えば、本実施形態の反射法探査システム100において、発振器110と検知器120とを50cm程度近づけても良好な試験結果を得ることができた。以下に、上述した発振器110の3つの設置に関する測定結果を比較する。
Conventionally, in order to avoid the influence of the transverse wave, the distance between the
ここで検知器120は、発振器110の振動方向の略延長線上に配置されているが、かかる範囲に限られず、発振器110の横波の影響を受けない位置、好ましくは、図3(a)に示されたように、発振器110を中心に発振器110の振動方向に対して45°以内に配置されてもよい。
Here, the
上述したように発振器110から地表面を伝わる縦波は消散するが、横波の影響は大きい。従って、発振器の振動方向の略延長線上に近いほど横波の影響が小さくなるので、総合的な表面波の影響が小さくなり、埋設物の反射波のみを高精度かつ明確に抽出することが可能となる。
As described above, the longitudinal wave transmitted from the
図4は、発振器110の設置状態による埋設物144の測定結果を示した図である。かかる図4(a)は、検知器120と直交する方向に設置し横波を加える場合の探査結果を、図4(b)は、検知器の方向に設置し横波を加える場合の探査結果を示している。ここで対象となる埋設物は3m程度の深度を想定している。
FIG. 4 is a diagram illustrating a measurement result of the embedded
図4(a)では、埋設管と思われるポイント202があり、埋設物の存在を知っていればその埋設物をある程度特定できるかもしれないが、地表面を伝わる横波のエネルギーが強すぎて測定結果が表面波200に埋もれる結果となった。かかる場合と比べて、図4(b)では、表面波はほとんど検知されず、地面中浅部に設けられた埋設管210および深部212に設けられた水槽底板も明確に検知されている。この結果から、検知器120の方向に設置した場合の精度の高さが理解できる。
In Fig. 4 (a), there is a
また、ここで、検知器120を発振器110の両側に対称的に配置しているのは、一方に偏らせると反射パスが長くなって検出精度が低下するからであり、両側に近接して配置することで効率的に反射波を検出することができる。
Here, the reason why the
また、実際の反射法探査では、発振器110を複数箇所に設置し、それぞれに対して、検知器120の検知信号を複数取得する。従って、発振器110と検知器120との位置関係を維持しつつ、その組み合わせ全てを移動手段によって推移させる。
Further, in actual reflection method exploration, the
上述したような反射法探査システム100では、高振動エネルギーかつ高周波数で、地中浅部の埋設物を地表面から容易に探査できる。従って、測定する地盤の状態に拘わらず、最適な条件で確実に埋設物を抽出することが可能となる。
In the reflection
(第2の実施形態)
第1の実施形態では地表面を伝わる縦波の特性を利用して検知器の最適な配置を説明したが、第2の実施形態においては、このような地表面を伝達する表面波を強制的に減衰させる構成を説明する。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the optimal arrangement of detectors has been described using the characteristics of longitudinal waves that travel on the ground surface. However, in the second embodiment, surface waves that transmit such a ground surface are forced. A configuration for damping is described below.
図5は、反射法探査システム100の他の設置例を示した説明図である。図5(a)では、地表面を上空から見た場合の平面図が、図5(b)では、地下への振動伝達を表すための縦断面図が示されている。ここでは、発振器110と検知器120との間に振動緩衝材160が配置され、振動緩衝材160は、発振器110の表面波162の振動を吸収する。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing another installation example of the reflection
かかる構成により振動緩衝材160を準備、配置する手間は増えるものの、検知器120における発振器110の表面波162の影響を極小化することが可能となり、埋設物144の反射波のみを高精度かつ明確に抽出することが可能となる。
Although this arrangement increases the effort for preparing and arranging the
(第3の実施形態)
また、第3の実施形態においては、振動緩衝材160の代わりに、地表面を伝達する表面波を強制的に減衰させる他の構成を説明する。
(Third embodiment)
In the third embodiment, another configuration for forcibly attenuating a surface wave transmitted on the ground surface will be described instead of the
図6は、反射法探査システム100のさらに他の設置例を示した説明図である。図6(a)では、地表面を上空から見た場合の平面図が、図6(b)では、地下への振動伝達を表すための縦断面図が示されている。ここでは、発振器110と検知器120との間に振動切断溝170が形成され、表面波172の振動の伝達を絶っている。
FIG. 6 is an explanatory view showing still another installation example of the reflection
かかる構成により第2の実施形態同様、振動切断溝170を準備する手間は増えるものの、検知器120における発振器110の表面波172の影響を極小化することが可能となり、埋設物の反射波のみを高精度かつ明確に抽出することが可能となる。
With this configuration, as in the second embodiment, although the effort for preparing the
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the example which concerns. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.
本発明は、反射法を用いて地中浅部の埋設物および地層構造を探査する反射法探査システムに利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a reflection method exploration system for exploring buried objects and strata structures in the underground using a reflection method.
100 …反射法探査システム
110 …発振器
112 …磁歪素子
114 …地表面接触部
116 …保護ケース
120 …検知器
130 …位置推定装置
160 …振動緩衝材
170 …振動切断溝
DESCRIPTION OF
Claims (7)
地表面に設置し、地中に対して横方向の振動(横波)を生成する発振器と、
前記地中の埋設物もしくは地層境界で反射して地表に達した反射波を検知する検知器と、
前記検知した反射波によって埋設物もしくは地層境界の位置を推定する位置推定装置と、
を備え、
前記検知器は、前記発振器から地表面を通じて伝達される横波の影響を受けない位置に配置されることを特徴とする、反射探査システム。 A reflection method exploration system for exploring buried objects and formations in the underground using a reflection method,
An oscillator that is installed on the ground surface and generates transverse vibration (transverse wave) to the ground;
A detector that detects a reflected wave that reaches the surface of the earth by reflecting at the buried object or formation boundary in the ground;
A position estimation device that estimates the position of the buried object or the boundary of the formation by the detected reflected wave;
With
The detector is disposed at a position that is not affected by a transverse wave transmitted from the oscillator through the ground surface.
地表面に設置し、地中に対して横方向の振動(横波)を生成する発振器と、
前記地中の埋設物もしくは地層構造で反射して地表に達した反射波を検知する検知器と、
前記検知した反射波によって埋設物もしくは地層構造の位置を推定する位置推定装置と、
前記発振器と前記検知器との間に配置され該発振器の振動を吸収する振動緩衝材と、
を備えることを特徴とする、反射法探査システム。 A reflection method exploration system for exploring buried objects and formations in the underground using a reflection method,
An oscillator that is installed on the ground surface and generates transverse vibration (transverse wave) to the ground;
A detector that detects a reflected wave that reaches the surface of the earth by being reflected by the underground buried object or the stratum structure;
A position estimation device for estimating the position of the buried object or the geological structure from the detected reflected wave;
A vibration buffer disposed between the oscillator and the detector and absorbing vibration of the oscillator;
A reflection survey system characterized by comprising:
地表面に設置し、地中に対して横方向の振動(横波)を生成する発振器と、
前記地中の埋設物もしくは地層構造で反射して地表に達した反射波を検知する検知器と、
前記検知した反射波によって埋設物もしくは地層構造の位置を推定する位置推定装置と、
を備え、
前記発振器と前記検知器との間に、振動が伝達する媒体の連続性を絶つ振動切断溝が形成されることを特徴とする、反射法探査システム。 A reflection method exploration system for exploring buried objects and formations in the underground using a reflection method,
An oscillator that is installed on the ground surface and generates transverse vibration (transverse wave) to the ground;
A detector that detects a reflected wave that reaches the surface of the earth by being reflected by the underground buried object or the stratum structure;
A position estimation device for estimating the position of the buried object or the geological structure from the detected reflected wave;
With
A reflection method exploration system characterized in that a vibration cutting groove is formed between the oscillator and the detector to cut off the continuity of the medium through which vibration is transmitted.
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| JP2007187507A JP2009025104A (en) | 2007-07-18 | 2007-07-18 | Reflection method |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR101187351B1 (en) | 2010-09-13 | 2012-10-02 | 한국해양대학교 산학협력단 | Device of seismic S-wave source for Shallow Subsurface Exploration |
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- 2007-07-18 JP JP2007187507A patent/JP2009025104A/en active Pending
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