JP7271812B2 - Underground sound source position measurement system - Google Patents
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Description
この発明は、地盤中にある音源から発生する地中音をセンサで検出することにより、地中音の発生する位置を特定する測定システムに関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a measurement system that identifies the location of underground sound by detecting the underground sound generated from a sound source in the ground with a sensor.
従来、地盤中の地盤改良位置や掘削ロッドの位置等を特定するための地中音源位置の測定装置及び測定方法が提案されている。 Conventionally, there have been proposed underground sound source position measuring devices and measuring methods for specifying ground improvement positions in the ground, positions of excavation rods, and the like.
このような技術としては、掘削施工機械の掘削ロッドの先端に人工的な音源を設置し、人工的な音源が発生した地中音を地表に設けた複数のセンサにより検出する技術が提案されている(例えば、特許文献1及び2参照)。
As such a technology, a technology has been proposed in which an artificial sound source is installed at the tip of an excavation rod of an excavation machine, and underground sounds generated by the artificial sound source are detected by a plurality of sensors provided on the ground surface. (See
この技術では、人工的な音源から発生した地中音が地盤中を伝播し、これが地表面に到達したときの音波を複数のセンサで検出し、複数のセンサが検出した音波の位相差を演算装置が演算することにより掘削ロッドの位置を特定するようになっている。 With this technology, underground sound generated by an artificial sound source propagates through the ground, and when it reaches the ground surface, the sound waves are detected by multiple sensors, and the phase difference between the sound waves detected by the multiple sensors is calculated. The device computes to identify the position of the drilling rod.
しかしながら、特許文献1及び2に記載されている地中音源位置の測定方法では、地表面に複数のセンサを設けるだけでなく、掘削施工機械の切削ロッドに人工的な音源を設ける必要があるため、測定の価格コストが嵩むという問題が生じていた。
However, in the method of measuring the underground sound source position described in
また、特許文献1及び2に記載されている地中音源位置の測定方法では、地表面にセンサを設けているため、切削ロッドの位置より高い位置に地下水があり、地層が成層地盤でない場合等の条件によっては、センサが地中からの音波を検出しにくく、計測精度が保てなくなる可能性があった。
In addition, in the methods for measuring the underground sound source position described in
そこで、この発明は、条件によらず精度良く地中音源位置の測定を行うことができ、測定の価格コストも抑えることができる地中音源位置の測定システムを提供することを課題としている。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide an underground sound source position measuring system capable of accurately measuring the position of an underground sound source regardless of conditions and reducing the cost of measurement.
上記の課題を鑑みて、請求項1に記載の発明は、ボーリングにより垂直方向に所定の深さに掘り下げた位置に設けられた掘削ロッドの噴射部から略水平方向に噴出される液体が地盤又は地中構造物に当たって発生する個体音を前記掘削ロッドの所定の位置に配置された少なくとも2個のセンサが音波を含む音情報として逐次検出して、前記センサで検出した前記音情報をデータ収録手段が周波数成分によって特定してデータ収録し、前記センサで検出した前記音情報を前記データ収録手段でフィルタリングして特定の周波数成分を取り出して前記個体音を特定し、解析手段が、前記センサそれぞれの特定された前記個体音の位相差とそれぞれの前記センサ間の垂直方向の長さにより、前記音源位置を逐次特定する地中音源位置の測定システムとしたことを特徴とする。
In view of the above-mentioned problems, the invention according to
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の構成に加え、前記液体が地盤改良を行う地盤改良剤又は地中構造物の補強を行う補強剤である地中音源位置の測定システムとしたことを特徴とする。
In addition, the invention according to
さらに、請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の構成に加え、前記掘削ロッドの管の壁材に貫通孔が設けられ、前記貫通孔の外側に鋼板が設けられ、前記鋼板の背面に前記センサが設けられ、前記センサ及び前記鋼板と前記壁材の間に緩衝材が設けられている地中音源位置の測定システムとしたことを特徴とする。
Furthermore, the invention according to
請求項1に記載の発明によれば、少なくとも2個のセンサを掘削ロッドに配置し、当該センサで逐次検出した音情報をデータ収録手段でフィルタリングして特定の周波数成分を取り出して個体音を特定する。そして、解析手段が、センサそれぞれの特定された固体音の強度から、特定された個体音がそれぞれのセンサに到達したことを検知し、個体音がそれぞれのセンサに到達するまでの時間と前記センサそれぞれの特定された前記個体音の位相差を演算して、個体音がそれぞれのセンサに到達するまでの時間と予め計測したセンサ間の垂直方向の長さから音源位置までの距離を特定するため、当該距離と既知の液体の噴射位置の深さと噴射方向とで、条件によらず地中音源位置を三次元的に精度良く逐次特定することができる。また、人工的な音源を別に設ける必要がないため、測定の価格コストも抑えることができる。 According to the first aspect of the invention, at least two sensors are arranged on the drilling rod, sound information sequentially detected by the sensors is filtered by the data recording means, and specific frequency components are extracted to specify the individual sound. do. Then, the analysis means detects that the specified individual sound reaches each sensor from the intensity of the specified individual sound of each sensor, and the time until the individual sound reaches each sensor and the sensor To calculate the phase difference of each of the specified individual sounds and to specify the distance to the sound source position from the time it takes for the individual sound to reach each sensor and the vertical length between the sensors that has been measured in advance. , the position of the underground sound source can be sequentially specified three-dimensionally with high accuracy regardless of the conditions by using the distance, the known depth of the injection position of the liquid, and the injection direction. Moreover, since there is no need to separately provide an artificial sound source, the cost of measurement can be reduced.
また、請求項2に記載の発明によれば、噴射系地盤改良工程において、地盤改良剤が地盤に当たって発生する音源の音情報を逐次センサが検出してデータ収録手段に発信し、データ収録手段が音情報をフィルタリングして特定の周波数成分に取り出して、解析手段が音源位置までの距離を特定するため、地盤改良剤が地盤に当たって発生する音源の位置を逐次三次元的に精度良く特定することができる。これにより、地盤改良剤や補強剤の到達範囲を精度良く測定することができる。
Further, according to the invention of
また、老朽化した地中構造物の補強工程において、補強剤が地中構造物に当たって発生する音源の音情報をセンサが検出してデータ収録手段に発信し、データ収録手段が音情報をフィルタリングして特定の周波数成分に取り出して、解析手段が音源位置までの距離を特定するため、補強剤が地中構造物に当たって発生する音源の位置を三次元的に精度良く特定することができる。 In addition, in the reinforcement process of aged underground structures, a sensor detects the sound information of the sound source generated by the reinforcing material hitting the underground structure and transmits it to the data recording means, and the data recording means filters the sound information. Since the analysis means identifies the distance to the sound source position by extracting the specific frequency component by using the sine wave, the position of the sound source generated by the reinforcing material hitting the underground structure can be identified three-dimensionally with high accuracy.
さらに、請求項3に記載の発明によれば、センサを掘削ロッドの管の壁材に設けられた貫通孔の鋼板の背面に設け、センサ及び鋼板と壁材の間に緩衝材を設けることにより、緩衝材が地盤及び掘削ロッド内に流れる液体の振動を緩和し、センサがノイズを検出することを防ぎ、液体が地盤又は地中構造物に当たって発生する衝突音をさらに精度良く捉えることができ、計測精度をより向上することができる。 Furthermore, according to the third aspect of the invention, the sensor is provided on the back surface of the steel plate of the through hole provided in the wall material of the pipe of the drilling rod, and a buffer material is provided between the sensor and the steel plate and the wall material. , the cushioning material reduces the vibration of the liquid flowing in the ground and the drilling rod, prevents the sensor from detecting noise, and can more accurately capture the collision sound generated by the liquid hitting the ground or underground structures, Measurement accuracy can be further improved.
以下、この発明の実施の形態について説明する。
[発明の実施の形態1]
図1乃至図7には、この発明の実施の形態1を示す。
Embodiments of the present invention will be described below.
[
1 to 7
この実施の形態1に係る地中音源位置の測定システム100は、図1及び図6に示すように、施工機械1の掘削ロッド3の先端の噴射部4から液体としての地盤改良剤を掘削ロッド3を回動させながら高圧で噴射して地盤改良を行う噴射系地盤改良工法において、地盤改良剤が地盤2に当たって発生する音の音源の位置5を逐次特定するものである。この実施の形態において、地中音源位置の測定システム100は、改良範囲の外延部に高速度で噴射された地盤改良剤が、地盤2にあたることにより発生する個体音15を、掘削ロッド3に配置した3個のセンサ7により検出して、解析することにより、音源の位置5を特定し、これにより、地盤2の改良範囲を特定するものである。
As shown in FIGS. 1 and 6, the underground sound source
また、この実施の形態1においては、図1に示すように、地盤2中に地盤改良剤が1箇所に噴射されており、センサ7で捉える音情報には、地盤改良剤が地盤2に当たって発生する音が含まれている。
In addition, in this
さらに、この実施の形態1では、地盤2中に地盤改良剤を噴射している状態で音情報を検出するようになっており、図6の矢印Aに示すように、地盤改良剤を噴射する方向が地盤2中で変化する(回動する)状態で地中の音源の位置5の測定を逐次行っている。
Furthermore, in this
この実施の形態1の地中音源位置の測定システム100は、図1に示すように、音源の位置5で発生した個体音15を含む音波を音情報として検出し、当該音情報の信号を有線13により発信するセンサ7と、センサ7の信号を増幅するアンプ8と、アンプ8が増幅した信号を受信してデータを収録し、解析して音源の位置5を特定するデータ収録・解析装置9を備えている。なお、この実施の形態では、このデータ収録・解析装置9がデータ収録手段と解析手段の双方を兼ね備えた装置となっている。
As shown in FIG. 1, the underground sound source
このセンサ7は、個体音15を測定できる20Hzから20000Hzの広範囲の周波数成分の音を検出するものであり、この実施の形態では、音場音圧型のマイクロフォンが設けられている。なお、このセンサ7は、音場音圧型のマイクロフォンだけでなく、音場音圧型のジオフォン、又は、加速度計でもよい。
This
また、このセンサ7は、図2に示すように、掘削ロッド3の壁材に所定間隔で設けられた3つの貫通孔12のそれぞれの外側に設けられた鋼板10の背面にそれぞれ1個ずつ計3個設けられ、センサ7及び鋼板10と掘削ロッド3の壁材の間には、緩衝材11が設けられて、センサ7、鋼板10及び緩衝材11が掘削ロッド3の壁材の壁面と同一面となるように設けられている。なお、緩衝材11は、防水材も兼ねている。
Further, as shown in FIG. 2, the
さらに、センサ7は、地盤改良剤を噴射する噴射部4の向きと同一方向の面に取り付けられ、各センサ7は全て同一方向の壁面に、垂直方向に沿って設けられる。そして、掘削ロッド3の回動に伴って、噴射部4が回動するのと同時に、各センサ7も噴射部4と同じ方向を向くように回動するようになっている。
Furthermore, the
また、これらのセンサ7は、音源の位置5で発生した個体音15を検出し、図5に示す音源の個体音15とその他の工事等で発生する雑音が重合した、図3に示すような波形の音波を音情報(ここでは信号化している)としてアンプ8を経由してデータ収録・解析装置9に発信するように構成されている。
Further, these
一方、アンプ8は、図1に示すように、3個のセンサ7のそれぞれと掘削ロッド3の内菅に設けられた有線13で接続され、それぞれのセンサ7により検出して発信された個体音15を含む音波の信号を増幅して、データ収録・解析装置9に送信するように構成されている。
On the other hand, the
また、一方で、データ収録・解析装置9は、アンプ8によって増幅された個体音15を含む音波の信号を受信してA/D変換し、周波数成分ごとに分離して、リアルタイムで個体音15が有する特定の周波数成分と位相と振幅の強度を解析し、音源の位置5を特定するコンピュータを備えている。
On the other hand, the data recording/analyzing
データ収録・解析装置9は、このコンピュータにより、3個のセンサ7から受信した信号を、図3に示すように、横軸を検出時間、縦軸を電圧、電流等の成分とした時間領域で、音源の波形が重合した波形で検知するように構成されている。
The data recording/
また、このコンピュータは、音源の時間領域の波形をフーリエ変換して、図4に示すように、横軸を周波数成分、縦軸を振幅又は位相とした周波数領域の波形に演算するように構成されている。 Further, this computer is configured to perform Fourier transform on the waveform of the time domain of the sound source to calculate the waveform of the frequency domain with the frequency component on the horizontal axis and the amplitude or phase on the vertical axis, as shown in FIG. ing.
さらに、このコンピュータには、地盤改良剤が地盤2に当たって発生する個体音15の特徴的な特定の周波数が複数、収録されている。コンピュータは、収録されている特徴的な特定の周波数と、図4に示すような音源の周波数領域の波形で振幅がある周波数とを比較して、音源の特定の周波数成分15を特定する。コンピュータは、特定した音源の特定の周波数領域の波形のうち、他の周波数成分の波形をフィルタリングすることにより、音源の特徴的な周波数成分のみの波形をそれぞれ分離して抽出するように構成されている。
Furthermore, this computer records a plurality of characteristic specific frequencies of the
また、コンピュータは、この分離して抽出した音源の特徴的な周波数成分の周波数領域の波形をフーリエ逆変換して、それぞれ、図5(a)、(b)、(c)に示すような時間領域の波形に演算するように構成されている。 In addition, the computer performs inverse Fourier transform on the waveform of the frequency domain of the characteristic frequency components of the separated and extracted sound source, and converts the waveform into a time domain as shown in FIGS. It is configured to operate on the waveform of the region.
さらにまた、このコンピュータは、3個のセンサ7のそれぞれが検出した音源の個体音15の音波の波形のそれぞれから音源の特徴的な周波数成分をフィルタリングして分離して抽出し、各センサ7の図5(a),(b),(c)に示すような音源の波形をそれぞれ3つずつ検知するように構成されている。
Furthermore, this computer filters, separates and extracts characteristic frequency components of the sound source from each of the sound wave waveforms of the
また、コンピュータは、この各センサ7からの信号を解析して得られた3つずつの音源の特定の周波数成分の波形の横軸方向の時間成分の位相の差を解析して、個体音15が各センサ7に到達するまでの時間を演算し、音源の位置5を特定するように構成されている。このデータ収録・解析装置9が、コンピュータにより、音源の位置5を特定する原理及び解析手順については、測定方法で詳細に説明する。
In addition, the computer analyzes the phase difference of the time components in the horizontal direction of the waveforms of the specific frequency components of the three sound sources obtained by analyzing the signals from the
また、データ収録・解析装置9には、成分が異なる複数の種類の地盤改良剤と地盤2との接触面で発生する個体音15の周波数及び周波数成分の振幅の強度のデータが収録されており、コンピュータにより、個体音15が有する特定の周波数成分の周波数特性及び振幅の強度と比較分析し、接触している地盤2の硬さや物質成分などを特定するように構成されている。
In addition, the data recording/
さらに、データ収録・解析装置9は、コンピュータにより、噴射されて地盤2中を常に移動する地盤改良剤が地盤2と衝突して接触面で発生する個体音15の信号を解析して音源の位置5を特定するように構成されている。
Furthermore, the data recording/
次に、この実施の形態に係る地中音源位置の測定システム100による測定方法について説明する。
Next, a measurement method by the underground sound source
まず、作業者は、センサ7a,7b,7cを掘削ロッド3の所定の位置の貫通孔12の外側に設けられた鋼板10の背面に設け、センサ7a,7b,7c及び鋼板10と掘削ロッド3の壁材の間に緩衝材11を設けて、センサ7a,7b,7c、鋼板10及び緩衝材11が掘削ロッド3の壁材の壁面と同一面となるように設ける。このとき、センサ7a,7b,7cは、地盤改良剤を噴射する噴射部4の向きと同一方向の面に取り付け、各センサ7a,7b,7cは全て掘削ロッド3の同一方向の壁面に、垂直方向に沿って設ける。
First, the operator installs the
また、図7に示すように、噴射部4からセンサ7aまでの垂直方向の長さH1、噴射部4からセンサ7bまでの垂直方向の長さH2、噴射部4からセンサ7cまでの垂直方向の長さH3を計測する。また、噴射部4から掘削ロッド3を掘削している地表面までの距離を計測する。
Further, as shown in FIG. 7, the vertical length H 1 from the
次に、作業者は、掘削ロッド3に地表面から地盤2へ垂直方向に掘削させる。このとき、作業者は噴射部4が地盤改良剤を噴射する方向を確認しておく。そして、作業者は、地中音源位置の測定システム100のセンサ7、アンプ8、データ収録・解析装置9を起動し、図1及び図6に示すように、施工機械1の掘削ロッド3の噴射部4から、地盤改良剤を噴射させる。
Next, the operator causes the
そして、地盤改良剤が地盤2に当たり、その接触面である音源の位置5から個体音15を含む音波を発生する。この音波は、地盤2中の個体音伝播経路6を伝播して各センサ7a,7b,7cに到達する。この到達した音源の個体音15を含む音波の音情報をセンサ7a,7b,7cが検出し、それぞれのセンサ7a,7b,7cが個体音15を含む音情報の信号を、有線13、アンプ8を経由して、データ収録・解析装置9に受信される。
Then, the soil improvement agent hits the
データ収録・解析装置9は、センサ7から受信した音源の情報の信号を、図3に示すような、横軸を検出時間、縦軸を電圧、電流等の成分とした時間領域の音源の音波の波形が重複した波形で検知する。
The data recording/
また、データ収録・解析装置9は、コンピュータにより、この音源の時間領域の波形の信号をフーリエ変換して、図4に示すような、横軸を周波数成分、縦軸を振幅又は位相とした周波数領域の波形に演算する。
In addition, the data recording/
このとき、データ収録・解析装置9は、コンピュータにより、図4に示すような、この周波数領域の音源の波形で振幅がある周波数と予め収録されている地盤改良剤と地盤との接触面で発生する個体音15の特定の周波数を比較する。そして、コンピュータにより、図4に示すような、特定の周波数領域の音源の波形で振幅がある周波数に対して、予め収録されている地盤改良剤と地盤2との接触面で発生する個体音15の特徴的な特定の周波数を取り出すようにフィルタリングして、ほぼ一致するものの波形を分離して抽出する。
At this time, the data recording/
さらに、データ収録・解析装置9は、コンピュータにより、この分離して抽出した個体音15の特徴的な周波数成分の周波数領域の波形をそれぞれフーリエ逆変換して、図5の(a)、(b)、(c)に示すような音源の波形を抽出する。これらの音源の波形は、3個のセンサ7a,7b,7cで検出されたものであるため、3つずつ抽出される。また、この3つ抽出された音源の波形は、音源の位置5と各センサ7の距離が異なるため、伝播時間の差により、横軸の時間成分の位相に差が生じている。
Furthermore, the data recording/
ここで、データ収録・解析装置9のコンピュータが、それぞれのセンサ7の音源の波形の横軸方向の時間成分の位相の差を解析して、地盤改良剤の位置を特定する原理を、図7を用いて説明する。
Here, the computer of the data recording/
まず、図7に示すように、特定する音源の位置5から噴射部4までの略水平距離をLとする。また、音源の位置5からセンサ7aまでの距離をL1、音源の位置5からセンサ7bまでの距離をL2、音源の位置5からセンサ7cまでの距離をL3とする。さらに、センサ7aが個体音15を検出するまでの時間をt1、センサ7bが個体音15を検出するまでの時間をt2、センサ7cが個体音15を検出するまでの時間をt3として、センサ7bとセンサ7aが個体音15を検出するまでの時間の差(t2-t1)をS1、センサ7cとセンサ7aが個体音15を検出するまでの時間(t3-t1)をS2とする。
First, as shown in FIG. 7, let L be a substantially horizontal distance from the
このとき、個体音15の速度は音速cであるため、S1×cの長さは(L2-L1)に相当し、S2×cの長さは(L3-L1)に相当する。
At this time, since the velocity of the
従って、S1とS2の比は、以下の式(1)の通りになる。 Therefore, the ratio of S1 and S2 is given by the following equation (1).
作業者は、データ収録・解析装置9が特定した音源の位置5を確認し、作業工程を進める。
The operator confirms the
以上のように、この実施の形態1の地中音源位置の測定システム100によれば、3個のセンサ7を掘削ロッド3に配置し、当該センサ7で逐次検出した音情報をデータ収録手段でフィルタリングして特定の周波数成分を取り出して個体音15を特定する。そして、解析手段は、前記センサ7それぞれの特定された個体音15の位相差を演算して、個体音15が各センサ7に到達するまでのそれぞれの時間を算出し、算出した個体音15がそれぞれのセンサ7に到達した時間と予め計測した噴射部4から各センサ7までの垂直方向の長さと噴射部4の深さと噴射方向から、音源の位置5を特定するため、条件によらず地中音源位置を三次元的に精度良く特定することができ、地盤改良工程において、地盤改良剤が地盤に当たって発生する音源の位置を三次元的に精度良く逐次特定することにより、地盤2の改良範囲を精度良く特定することができる。また、人工的な音源を別に設ける必要がないため、測定の価格コストも抑えることができる。
As described above, according to the underground sound source
また、この地中音源位置の測定システム100では、データ収録・解析装置9が、センサ7で検出した音情報をフィルタリングして、地盤改良剤と地盤2との接触面で発生した音源の特徴的な特定の周波数成分を分離して検出する。そのため、地盤2中のノイズに妨げられることなく、音源の特徴的な周波数を選択して検出でき、正確に音源の位置5を特定することできる。
Further, in this underground sound source
さらに、この地中音源位置の測定システム100では、データ収録・解析装置9が、センサ7で逐次検出した音情報をフィルタリングして、音源で発生した個体音15の有する特徴的な特定の周波数成分を分離して個別に検出するため、高精度に音源の位置を特定することができる。
Furthermore, in this underground sound source
また、この地中音源位置の測定システム100では、データ収録・解析装置9が、複数のセンサ7で検出した音情報をA/D変換して、コンピュータで音源の周波数分析と位相の解析を行い、リアルタイムで地盤2中の音源の位置5を特定するため、作業者は、噴射式地盤過料工程の最中に音源の位置5を確認することができ、工程の進行具合(地盤改良範囲)の確認や工程の設定(改良径や仕様)の見直し等の対処をすることが可能となる。
In this underground sound source
さらにまた、この地中音源位置の測定システム100では、データ収録・解析装置9が、音源の特徴的な周波数成分15と予め収録されている複数の種類の成分の地盤改良剤と、成分が異なる複数の種類の地盤改良剤と地盤2との接触面で発生する個体音15の周波数のデータとを比較分析し、地盤改良剤が接触する地盤2の硬さや物質成分を特定するため、作業者は、施工中の地盤2の硬さや物質成分から作業工程(改良径や仕様)を変更等できる。
Furthermore, in this underground sound source
また、この地中音源位置の測定システム100では、データ収録・解析装置9が、噴射式地盤改良工程の最中に、噴射されて地盤2中を水平方向に進行して地盤2にあたる祭の個体音15をリアルタイムで解析して、地盤改良剤と地盤2の境界位置を逐次特定するため、作業者は、移動する音源の位置5を逐次確認して、移動する音源の個体音15にも対処することができる。
Further, in this underground sound source
さらに、この地中音源位置の測定システム100では、センサ7を掘削ロッド3の管の壁材に設けられた貫通孔12の鋼板10の背面に設け、センサ7及び鋼板10と壁材の間に緩衝材11を設けて、センサ7、鋼板10及び緩衝材11が掘削ロッド3の壁材の壁面と同一面となるように設けていることにより、緩衝材11が地盤2及び掘削ロッド3内に流れる地盤改良剤の振動を緩和し、センサがノイズを検出することを防ぎ、地盤改良剤が地盤に当たって発生する衝突音をさらに精度良く捉えることができ、計測精度をより向上することができる。
Furthermore, in this underground sound source
また、緩衝材11は、防水材を兼ねているため、掘削ロッド3内に流れる地盤改良剤がセンサ7に接触しても、故障することを防ぐことができる。
[発明の実施の形態2]
次に、この発明の実施の形態2について説明する。
Moreover, since the
[
Next, a second embodiment of the invention will be described.
なお、この実施の形態2の説明においては、前記した実施の形態1と異なる部分のみ説明し、前記した実施の形態1と重複する部分は省略する。 In addition, in the description of the second embodiment, only the parts different from the first embodiment will be described, and the parts overlapping with the first embodiment will be omitted.
図8には、この発明の実施の形態2を示す。
FIG. 8 shows
この実施の形態2に係る地中音源位置の測定システム100は、図8に示すように、施工機械1の掘削ロッド3の先端の噴射部4から地盤2中の老朽化した地中構造物16を補強するための液体としての補強剤を高圧で噴射して地中構造物16の補強を行う噴射系構造物補強工法において、補強剤が地中構造物16に当たって発生する音の音源の位置5を特定するものである。
An underground sound source
この実施の形態2において、地中音源位置の測定システム100は、改良範囲の外延部に高速度で噴射された補強剤が、地中構造物16にあたることにより発生する個体音を、掘削ロッド3に配置した3個のセンサ7により検出して、解析することにより、音源の位置5を特定するものである。
In this second embodiment, the underground sound source
この実施の形態2のデータ収録・解析装置9には、補強剤が地中構造物16に当たって発生する個体音の周波数及び周波数成分の振幅の強度のデータが複数収録されており、センサ7が検出した音波の音情報の周波数が収録されている個体音の周波数及び周波数成分の振幅の強度を比較して、補強剤が地中構造物16に到達したか特定するように構成されている。
In the data recording/
この実施の形態2に係る地中音源位置の測定システム100のその他の構成は、実施の形態1と同様である。
Other configurations of the underground sound source
次に、この実施の形態2に係る地中音源位置の測定システム100による測定方法を説明する。
Next, a measurement method by the underground sound source
まず、作業者は、実施の形態1と同様に、センサ7a,7b,7cを掘削ロッド3の所定の位置の貫通孔12の外側に設けられた鋼板10の背面に設け、センサ7a,7b,7c及び鋼板10と掘削ロッド3の壁材の間に緩衝材11を設けて、センサ7a,7b,7c、鋼板10及び緩衝材11が掘削ロッド3の壁材の壁面と同一面となるように設ける。このとき、センサ7a,7b,7cは、補強剤を噴射する噴射部4の向きと同一方向の面に取り付け、各センサ7a,7b,7cは全て掘削ロッド3の同一方向の壁面に、垂直方向に沿って設ける。
First, the operator installs the
このとき、実施の形態1と同様に、図7に示すように、噴射部4からセンサ7aまでの垂直方向の長さH1、噴射部4からセンサ7bまでの垂直方向の長さH2、噴射部4からセンサ7cまでの垂直方向の長さH3を計測する。また、噴射部4から掘削ロッド3を掘削している地表面までの距離を計測する。
At this time, as in the first embodiment, as shown in FIG. 7, the vertical length H 1 from the
次に、作業者は、掘削ロッド3に地表面から地盤2へ垂直方向に掘削させる。このとき、作業者は噴射部4が補強剤を噴射する方向を確認しておく。そして、作業者は、地中音源位置の測定システム100のセンサ7、アンプ8、データ収録・解析装置9を起動し、図8に示すように、施工機械1の掘削ロッド3の噴射部4から、補強剤を噴射させる。
Next, the operator causes the
そして、補強剤が地中構造物16に当たり、その接触面である音源の位置5から個体音を含む音波を発生する。この音波は、地盤2中の個体音伝播経路6を伝播して各センサ7a,7b,7cに到達する。この到達した音波の音情報をセンサ7a,7b,7cが発信し、アンプ8を経由して、データ収録・解析装置9に受信される。
Then, the reinforcing material hits the
データ収録・解析装置9は、センサ7から受信した音波の情報の信号を、横軸を検出時間、縦軸を電圧、電流等の成分とした時間領域の音波の波形が重複した波形で検知する。
The data recording/
また、データ収録・解析装置9は、コンピュータにより、この音波の時間領域の波形の信号をフーリエ変換して、横軸を周波数成分、縦軸を振幅又は位相とした周波数領域の波形に演算する。
The data recording/
このとき、データ収録・解析装置9は、コンピュータにより、この周波数領域の音源の波形で振幅がある周波数と予め収録されている補強剤と地中構造物16との接触面で発生する個体音の特定の周波数を比較する。そして、コンピュータにより、特定の周波数領域の音源の波形で振幅がある周波数に対して、予め収録されている補強剤と地中構造物16との接触面で発生する個体音の特徴的な特定の周波数を取り出すようにフィルタリングして、ほぼ一致するものの波形を分離して抽出する。
At this time, the data recording/
さらに、データ収録・解析装置9は、コンピュータにより、この分離して抽出した個体音の特徴的な周波数成分の周波数領域の波形をそれぞれフーリエ逆変換して、横軸を時間成分、縦軸を振幅又は位相とした時間成分の波形に演算する。
Furthermore, the data recording/
この時間成分の音源の波形は、3つのセンサセンサ7a,7b,7cで検出されたものであるため、3つずつ抽出される。また、この3つ抽出された音源の波形は、音源の位置5と各センサ7の距離が異なるため、伝播時間の差により、横軸の時間成分の位相に差が生じている。
Since the sound source waveforms of these time components are detected by the three
データ収録・解析装置9のコンピュータが、それぞれのセンサ7の音波の波形の時間成分の位相の差を解析して、補強剤が地中構造物16に到達して当たり、発生する音源の位置5を特定する原理は、実施の形態1と同様である。
The computer of the data recording/
作業者は、データ収録・解析装置9が特定した音源の位置5を確認し、作業工程を進める。
The operator confirms the
以上のように、この実施の形態2の地中音源位置の測定システム100によれば、3個のセンサ7を掘削ロッド3に配置し、当該センサ7で逐次検出した音情報をデータ収録手段でフィルタリングして特定の周波数成分を取り出して個体音を特定する。そして、解析手段は、前記センサ7それぞれの特定された個体音の位相差を演算して、個体音が各センサ7に到達するまでのそれぞれの時間を算出し、算出した個体音がそれぞれのセンサ7に到達した時間と予め計測した噴射部4から各センサ7までの垂直方向の長さと噴射部4の深さと噴射方向から、音源の位置5を特定するため、条件によらず地中音源位置を三次元的に精度良く特定することができ、老朽化した地中構造物16の補強工程において、補強剤が地中構造物16に当たって発生する音源の位置を三次元的に精度良く逐次特定することができる。また、人工的な音源を別に設ける必要がないため、測定の価格コストも抑えることができる。
As described above, according to the underground sound source
また、この地中音源位置の測定システム100では、センサ7を掘削ロッド3の管の壁材に設けられた貫通孔12の鋼板10の背面に設け、センサ7及び鋼板10と壁材の間に緩衝材11を設けて、センサ7、鋼板10及び緩衝材11が掘削ロッド3の壁材の壁面と同一面となるように設けていることにより、緩衝材11が地盤2及び掘削ロッド3内に流れる補強剤の振動を緩和し、センサがノイズを検出することを防ぎ、補強剤が地中構造物16に当たって発生する衝突音をさらに精度良く捉えることができ、計測精度をより向上することができる。
Further, in this underground sound source
なお、上記実施の形態1及び2は本発明の例示であり、本発明が上記実施の形態1及び2のみに限定されることを意味するものではないことは、言うまでもない。 It goes without saying that the first and second embodiments are examples of the present invention, and that the present invention is not limited only to the first and second embodiments.
例えば、実施の形態1及び2では3個のセンサ7を掘削ロッド3に配置しているが、2個以上であれば、いくつセンサ7を配置しても良い。
For example, although three
また、実施の形態1及び2では、センサ7を掘削ロッド3の噴射部4より上の位置に配置しているが、噴射部4より下に掘削ロッド3が伸びており、そこにセンサ7を配置してもよい。
Further, in
さらに、実施の形態1及び2では、センサ7とアンプ8が掘削ロッド3の内菅を通る有線13で接続されているが、掘削ロッド3に設けられ、地盤2中に存在するセンサ7が、検出した個体音15を発信して、地上に設けているアンプ8及びデータ収録・解析装置9に受信できるように構成されていればよく、例えば、センサ7が検出した個体音15の信号の波長を長波にして無線でアンプ8に発信する構成であってもよい。
Furthermore, in
また、実施の形態1及び2では、3個のセンサ7とデータ収録・解析装置9の間にアンプ8を1つ設けているが、センサ7が発信する個体音15の信号がデータ収録・解析装置9で受信、解析できるほどの大きさであればよく、アンプ8がなくても良く、また、センサ7のそれぞれに1つずつアンプ8が接続されていても良い。
Further, in
さらにまた、実施の形態1及び2において、データ収録・解析装置9に、特定した地盤中音源の位置を表示するモニタが備えられていても良い。
Furthermore, in
さらに、実施の形態1では噴射式地盤改良工程における地盤改良剤が地盤に当たって発生する音源の位置の特定に、実施の形態2では老朽化した地中構造物の補強工程における補強剤が地中構造物に当たって発生する音源の位置の特定に地中音源位置の測定システム100を用いているが、地盤中の音源であれば、この地中音源位置の測定システム100を用いて、水が流れている位置や他の機械が動作している位置等、他の音源の位置を特定することも可能である。
Furthermore, in the first embodiment, the soil improvement agent in the injection type ground improvement process identifies the position of the sound source generated by hitting the ground, and in the second embodiment, the reinforcing agent in the reinforcement process of the aged underground structure is the underground structure. The underground sound source
さらにまた、前記した実施の形態1及び2では、データ収録手段と解析手段の双方を兼ねたデータ収録・解析装置を有していたが、これに限るものではなく、データ収録手段と解析手段とが異なる装置で構成されていても良い。
Furthermore, in
1……施工機械
2……地盤
3……掘削ロッド
4……噴射部
5……音源の位置
6……個体音伝播経路
7(7a,7b,7c)……センサ
8……アンプ
9……データ収録・解析装置(データ収録手段、解析手段)
10……鋼板
11……緩衝材
12……貫通孔
13……有線
15……個体音
16……地中構造物
100……地中音源位置の測定システム
H1……噴射部からセンサ7aまでの垂直方向の長さ
H2……噴射部からセンサ7bまでの垂直方向の長さ
H3……噴射部からセンサ7cまでの垂直方向の長さ
L……噴射部から個体音発生位置(音源)までの略水平距離
1……
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記センサで検出した前記音情報をデータ収録手段が周波数成分によって特定してデータ収録し、
前記センサで検出した前記音情報を前記データ収録手段でフィルタリングして特定の周波数成分を取り出して前記個体音を特定し、
解析手段が、前記センサそれぞれの特定された前記個体音の位相差とそれぞれの前記センサ間の垂直方向の長さにより、前記音源位置を逐次特定することを特徴とする地中音源位置の測定システム。 The individual sound produced by the liquid ejected in the substantially horizontal direction from the injection part of the drilling rod provided at a position vertically dug down to a predetermined depth by boring hits the ground or underground structure is measured by the predetermined sound of the drilling rod. At least two sensors placed at positions sequentially detect sound information including sound waves,
Data recording means specifies the sound information detected by the sensor by frequency components and records the data;
The sound information detected by the sensor is filtered by the data recording means to extract a specific frequency component to specify the individual sound,
An underground sound source position measurement system, wherein the analysis means sequentially identifies the sound source position based on the phase difference of the individual sound identified for each of the sensors and the vertical length between the sensors. .
A through hole is provided in the wall material of the pipe of the drilling rod, a steel plate is provided outside the through hole, the sensor is provided on the back of the steel plate, and a buffer is provided between the sensor and the steel plate and the wall material. 3. The underground sound source location measuring system according to claim 1, wherein a material is provided.
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