(57)【要約】【課題】掘削工事よりも早い段階で、高精度かつ低コストで地盤の状態を評価することのできる地盤状態評価装置およびプログラムを得る。【解決手段】地盤削孔機３０により評価対象とする地盤を削孔しているときの、当該地盤削孔機３０のリーダ部３２において第１の加速度計１４によって計測された振動の振幅に対する前記地盤の表面における第２の加速度計１６によって計測された振動の振幅の減衰量が多いほど前記地盤の亀裂が多いと評価し、評価結果を示す情報を表示する。【選択図】図２
2010180605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
評価対象とする地盤を削孔する地盤削孔機に設けられ、設けられた位置における振動の振幅を計測して第１の信号を出力する第１の計測手段と、
前記地盤の表面における振動の振幅を計測して第２の信号を出力する第２の計測手段と、
前記地盤削孔機により前記地盤を削孔しているときに前記第１の計測手段により出力された第１の信号および前記第２の計測手段により出力された第２の信号を受信する受信手段と、
前記受信手段によって受信された前記第１の信号により得られる第１の振幅に対する前記第２の信号により得られる第２の振幅の減衰量が多いほど前記地盤の亀裂が多いと評価する評価手段と、
前記評価手段による評価結果を示す情報を表示する表示手段と、
を備えた地盤状態評価装置。
【請求項２】
前記評価手段は、さらに前記第１の振幅が小さいほど前記地盤の軟質の程度が高いと評価する
請求項１記載の地盤状態評価装置。
【請求項３】
前記第１の振幅および前記第２の振幅から前記地盤削孔機自身の振動成分を除去する除去手段をさらに備え、
前記評価手段は、前記除去手段により前記地盤削孔機自身の振動成分が除去された前記第１の振幅および前記第２の振幅により前記減衰量を導出して適用する
請求項１または請求項２記載の地盤状態評価装置。
【請求項４】
前記減衰量から、前記削孔の深さによる影響を除去する第２の除去手段をさらに備え、
前記評価手段は、前記第２の除去手段により前記削孔の深さによる影響が除去された前記減衰量を適用する
請求項１〜請求項３の何れか１項記載の地盤状態評価装置。
【請求項５】
前記評価手段は、前記評価を、前記地盤削孔機による前記地盤に対する予め定められた複数の削孔深度区分毎に行う
請求項１〜請求項４の何れか１項記載の地盤状態評価装置。
【請求項６】
前記評価手段は、前記削孔深度区分間での相対的な大小関係に基づいて前記評価を行う
請求項５記載の地盤状態評価装置。
【請求項７】
コンピュータを、
評価対象とする地盤を削孔する地盤削孔機により前記地盤を削孔しているときの前記地盤削孔機の振動の振幅に対する、前記地盤の表面における振動の振幅の減衰量が多いほど前記地盤の亀裂が多いと評価する評価手段と、
前記評価手段による評価結果を示す情報を表示する表示手段と、
として機能させるためのプログラム。
【請求項８】
コンピュータを、請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の地盤状態評価装置における評価手段および表示手段として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤状態評価装置およびプログラムに係り、より詳しくは、地盤削孔機を用いて地盤の状態を評価する地盤状態評価装置およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地盤の掘削工事を行う場合、親杭横矢板で山留め壁を構築し、地盤アンカーを支保工とする山留めを行うことが多い。そして、当該山留めの設計を行う際には、工事の対象となる地盤の硬さや、亀裂の量等といった地盤の状態を考慮して行う必要がある。
【０００３】
このため、掘削工事の対象とする地盤の状態を把握する必要があるが、ボーリング調査によって、ばらつきの大きい地盤の状態を調査するには多数のボーリングが必要となり、多額の費用がかかるため、従来は、掘削工事の段階で山留め壁の変位量に基づいて把握したり、地盤に対する目視観察によって把握したりすることが一般的であった。
【０００４】
このように、従来は、費用の面から掘削工事を行うまでは地盤の状態を把握することが困難であったため、費用の発生を抑えつつ、地盤の状態を早い段階で評価できる技術が切望されていた。
【０００５】
このために応用できる従来の技術として、特許文献１には、トンネルボーリングマシンにより掘削される掘削面の地質分類を推定し、可視化し、かつ作業を制御するための調査装置であって、カッターディスクを支持すべくカッターヘッドに固持される多数個のカッター台座に装着される加速度計と、当該加速度計の位置検出を行うべく前記カッターヘッドに係着される回転角検出器と、前記加速度計の計測値から振動数および振幅の平均値を求めるアナライザと、前記カッターヘッドの少なくとも１回転中に得られた前記卓越振動数および振動の補正値を基にして掘削面の地質分類を推定し表示する情報伝達表示装置を有する技術が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、地盤削孔時に削孔装置の削孔部に作用している推進力エネルギー、回転エネルギー、および打撃エネルギーをセンサ検出パラメータに基づいて算出するエネルギー算出手段と、調査削孔時に得られた前記推進力エネルギー、前記回転エネルギー、および前記打撃エネルギーと深度／柱状図データとの相関に基づいて、地盤岩盤の判別基準を設定する判別基準設定手段と、実削孔時に得られた前記推進力エネルギー、前記回転エネルギー、および前記打撃エネルギーと前記判別基準との比較結果より削孔中の地層岩盤をリアルタイムに判別する判別手段とを有する技術が開示されている。
【０００７】
さらに、特許文献３には、地盤の機械掘削または穿孔の際に、ビット付近に音響センサまたは加速度センサを装着し、掘削または穿孔時に発生する掘削音または振動の波形を連続的に計測し、計測した波形に基づいて単位時間または単位深度毎に振幅分布を求め、地質・地層変化の解析を行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−１７０３９８号公報
【特許文献２】特開２００４−９２０６３号公報
【特許文献３】特開２０００−３３７０７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１〜特許文献３に開示されている技術では、地盤の状態の評価に用いる物理量を検出するためのセンサが掘削、削孔等を行う機械側のみに設けられており、評価対象とする地盤に生じている亀裂の一部のみの影響を受けた物理量を検出することになる結果、必ずしも高精度に地盤の状態を評価できるとは限らない、という問題点があった。
【００１０】
本発明は上記問題点を解消するためになされたものであり、掘削工事よりも早い段階で、高精度かつ低コストで地盤の状態を評価することのできる地盤状態評価装置およびプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１記載の地盤状態評価装置は、評価対象とする地盤を削孔する地盤削孔機に設けられ、設けられた位置における振動の振幅を計測して第１の信号を出力する第１の計測手段と、前記地盤の表面における振動の振幅を計測して第２の信号を出力する第２の計測手段と、前記地盤削孔機により前記地盤を削孔しているときに前記第１の計測手段により出力された第１の信号および前記第２の計測手段により出力された第２の信号を受信する受信手段と、前記受信手段によって受信された前記第１の信号により得られる第１の振幅に対する前記第２の信号により得られる第２の振幅の減衰量が多いほど前記地盤の亀裂が多いと評価する評価手段と、前記評価手段による評価結果を示す情報を表示する表示手段と、を備えている。
【００１２】
請求項１記載の地盤状態評価装置によれば、評価対象とする地盤を削孔する地盤削孔機に設けられた第１の計測手段により、設けられた位置における振動の振幅が計測されて第１の信号が出力される一方、第２の計測手段により、前記地盤の表面における振動の振幅が計測されて第２の信号が出力される。なお、上記第１の計測手段および第２の計測手段には、加速度計、速度計、変位計、加速度センサ、速度センサ、変位センサ等の振動の振幅が計測できる各種装置や各種センサが含まれる。
【００１３】
ここで、本発明では、前記地盤削孔機により前記地盤を削孔しているときに前記第１の計測手段により出力された第１の信号および前記第２の計測手段により出力された第２の信号が受信手段によって受信され、受信された前記第１の信号により得られる第１の振幅に対する前記第２の信号により得られる第２の振幅の減衰量が多いほど前記地盤の亀裂が多いと評価手段によって評価される。
【００１４】
そして、本発明では、前記評価手段による評価結果を示す情報が表示手段によって表示される。なお、上記表示手段による表示には、液晶ディスプレイ装置、プラズマ・ディスプレイ装置、有機ＥＬディスプレイ装置、ＣＲＴディスプレイ装置等の各種ディスプレイ装置による可視表示の他、プリンタ装置等の画像形成装置による永久可視表示、音声合成装置等の音声出力装置による可聴表示が含まれる。
【００１５】
すなわち、本発明では、評価に用いる物理量として、地盤削孔機に設けられた第１の計測手段により計測された第１の振幅に対する、地盤の表面に設けられた第２の計測手段により計測された第２の振幅の減衰量を用いており、この減衰量は、地盤に生じている亀裂の多くが反映された値とされているため、当該減衰量を用いない場合に比較して、より高精度に地盤の状態を評価することができる。
【００１６】
また、本発明では、地盤削孔機により実削孔している段階で地盤の状態を評価することが可能であり、掘削工事よりも早い段階で地盤の状態を評価することができる。なお、本発明による地盤の状態の評価は、ボーリング調査を多数行う場合に比較して低コストにて実現できる。
【００１７】
このように、請求項１記載の地盤状態評価装置によれば、地盤削孔機により評価対象とする地盤を削孔しているときの、当該地盤削孔機において計測された振動の振幅に対する前記地盤の表面における振動の振幅の減衰量が多いほど前記地盤の亀裂が多いと評価し、評価結果を示す情報を表示しているので、掘削工事よりも早い段階で、高精度かつ低コストで地盤の状態を評価することができる。
【００１８】
なお、上記第１の計測手段の地盤削孔機への設置位置としては、特に制限はないが、本発明において地盤の状態の評価に用いる物理量が上記減衰量であるため、地盤削孔機における地盤に近い位置に設けることが好ましく、当該地盤削孔機のリーダ部やロッド部に設けることが好ましい。
【００１９】
また、この場合、前記減衰量が多いほど多くなるように予め定められた地盤の亀裂の量を示す情報を予め記憶手段により記憶しておき、前記評価手段は、前記記憶手段から当該情報を読み出して適用することが好ましい。ここで、上記記憶手段には、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）、フラッシュＥＥＰＲＯＭ（Flash EEPROM）等の半導体記憶素子、スマート・メディア（SmartMedia（登録商標））、フレキシブルディスク、光磁気ディスク等の可搬記録媒体やハードディスク等の固定記録媒体、或いはネットワークに接続されたサーバ・コンピュータ等に設けられた外部記憶装置等が好適に用いられる。
【００２０】
また、本発明は、請求項２に記載の発明のように、前記評価手段が、さらに前記第１の振幅が小さいほど前記地盤の軟質の程度が高いと評価してもよい。これにより、当該第１の振幅を用いないで評価する場合に比較して、より高精度に地盤の状態を評価することができる。
【００２１】
なお、この場合も、前記第１の振幅が小さいほど程度が高くなるように予め定められた地盤の軟質の程度を示す情報を予め前記記憶手段により記憶しておき、前記評価手段は、前記記憶手段から当該情報を読み出して適用することが好ましい。
【００２２】
また、本発明は、請求項３に記載の発明のように、前記第１の振幅および前記第２の振幅から前記地盤削孔機自身の振動成分を除去する除去手段をさらに備え、前記評価手段が、前記除去手段により前記地盤削孔機自身の振動成分が除去された前記第１の振幅および前記第２の振幅により前記減衰量を導出して適用してもよい。これにより、上記減衰量を、より高精度なものとすることができる結果、より高精度に地盤の状態を評価することができる。
【００２３】
また、本発明は、請求項４に記載の発明のように、前記減衰量から、前記削孔の深さによる影響を除去する第２の除去手段をさらに備え、前記評価手段が、前記第２の除去手段により前記削孔の深さによる影響が除去された前記減衰量を適用してもよい。これにより、上記減衰量を、より高精度なものとすることができる結果、より高精度に地盤の状態を評価することができる。
【００２４】
また、本発明は、請求項５に記載の発明のように、前記評価手段が、前記評価を、前記地盤削孔機による前記地盤に対する予め定められた複数の削孔深度区分毎に行ってもよい。これにより、削孔深度区分毎に地盤の状態の評価を行うことができる結果、より利便性を向上させることができる。
【００２５】
特に、請求項５に記載の発明は、請求項６に記載の発明のように、前記評価手段が、前記削孔深度区分間での相対的な大小関係に基づいて前記評価を行ってもよい。これにより、同一地盤における相対評価が可能となる結果、より利便性を向上させることができる。
【００２６】
一方、上記目的を達成するために、請求項７記載のプログラムは、コンピュータを、評価対象とする地盤を削孔する地盤削孔機により前記地盤を削孔しているときの前記地盤削孔機の振動の振幅に対する、前記地盤の表面における振動の振幅の減衰量が多いほど前記地盤の亀裂が多いと評価する評価手段と、前記評価手段による評価結果を示す情報を表示する表示手段と、として機能させるためのものである。
【００２７】
したがって、請求項７記載のプログラムによれば、コンピュータに対して請求項１記載の発明と同様に作用させることができるので、請求項１記載の発明と同様に、掘削工事よりも早い段階で、高精度かつ低コストで地盤の状態を評価することができる。
【００２８】
さらに、上記目的を達成するために、請求項８記載のプログラムは、コンピュータを、請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の地盤状態評価装置における評価手段および表示手段として機能させるためのものである。
【００２９】
したがって、請求項８記載のプログラムによれば、コンピュータに対して本発明の地盤状態評価装置と同様に作用させることができるので、当該地盤状態評価装置と同様に、掘削工事よりも早い段階で、高精度かつ低コストで地盤の状態を評価することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、地盤削孔機により評価対象とする地盤を削孔しているときの、当該地盤削孔機において計測された振動の振幅に対する前記地盤の表面における振動の振幅の減衰量が多いほど前記地盤の亀裂が多いと評価し、評価結果を示す情報を表示しているので、掘削工事よりも早い段階で、高精度かつ低コストで地盤の状態を評価することができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施の形態に係る地盤状態評価システムの構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態に係る地盤状態評価システムの要部の配設位置を示す側面図である。
【図３】実施の形態に係るパーソナル・コンピュータの電気系の要部構成を示すブロック図である。
【図４】実施の形態に係るパーソナル・コンピュータに備えられた二次記憶部の主な記憶内容を示す模式図である。
【図５】実施の形態に係る計測情報データベースのデータ構造を示す模式図である。
【図６】実施の形態に係る地盤分類情報データベースのデータ構造を示す模式図である。
【図７】実施の形態に係る計測情報データベースに記憶される第１の加速度応答および第２の加速度応答の一例を示す波形図である。
【図８】実施の形態に係る地盤状態評価処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】実施の形態に係る地盤状態評価処理プログラムの処理内容の説明に供する図であり、削孔深度毎の第１の補正振幅の一例を示すグラフである。
【図１０】実施の形態に係る地盤状態評価処理プログラムの処理内容の説明に供する図であり、削孔深度毎の減衰量の一例を示すグラフである。
【図１１】実施の形態に係る地盤状態評価処理プログラムの処理内容の説明に供する図であり、削孔深度毎の補正減衰量の一例を示すグラフである。
【図１２】実施の形態に係る地盤状態評価処理プログラムの処理内容の説明に供する図であり、削孔深度毎の第１の補正振幅の削孔深度区分毎の平均値の一例を示すグラフである。
【図１３】実施の形態に係る地盤状態評価処理プログラムの処理内容の説明に供する図であり、削孔深度毎の補正減衰量の削孔深度区分毎の平均値とせん断波速度との関係を示すグラフである。
【図１４】実施の形態に係る結果画面の表示状態例を示す概略図である。
【図１５】実施の形態に係る結果画面の他の表示状態例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。
【００３３】
まず、図１〜図２を参照して、本発明が適用された地盤状態評価システム１０の全体構成を説明する。
【００３４】
図１に示すように、本実施の形態に係る地盤状態評価システム１０は、当該システム１０の中核的な役割を担うパーソナル・コンピュータ（以下、「ＰＣ」という。）１２と、第１の加速度計１４と、第２の加速度計１６と、動ひずみアンプ１８と、データ・レコーダ２０と、記録・出力装置２２とを備えている。
【００３５】
図２に示すように、第１の加速度計１４は、評価対象とする地盤（以下、「評価対象地盤」という。）を削孔する地盤削孔機３０のリーダ部３２に設けられており、設けられた位置における振動の振幅を計測する。また、第２の加速度計１６は、評価対象地盤の表面に設けられており、当該表面における振動の振幅を計測する。なお、本実施の形態に係る地盤状態評価システム１０では、評価対象地盤の表面に不図示の板（本実施の形態では、厚さ２ｃｍの鉄板。）を載せ、当該板の表面上に第２の加速度計１６を設けているが、評価対象地盤の表面の硬さ等によっては当該板を設けず、評価対象地盤の表面に直接第２の加速度計１６を設けてもよい。また、本実施の形態に係る地盤状態評価システム１０では、第１の加速度計１４を地盤削孔機３０のリーダ部３２における地表面から１．５ｍ上部に設け、第２の加速度計１６を削孔位置から水平距離４．５ｍの位置に設けたが、これに限るものではない。
【００３６】
図１に示すように、第１の加速度計１４の計測結果を示す第１の加速度情報を出力する出力端子および第２の加速度計１６の計測結果を示す第２の加速度情報を出力する出力端子は、共に動ひずみアンプ１８の入力端子に接続されており、動ひずみアンプ１８の出力端子はデータ・レコーダ２０の入力部に接続されている。したがって、上記第１の加速度情報および第２の加速度情報は動ひずみアンプ１８によって受信されて所定のレベル範囲にまで増幅された後、データ・レコーダ２０により記録される。
【００３７】
なお、第１の加速度計１４の配設位置はリーダ部３２に限らず、地盤削孔機３０の何れの位置でも構わないが、後述する減衰量の精度を向上させるためには評価対象地盤に近いほうが好ましく、例えば、ロッド３４に設けてもよい。この場合、ロッド３４は削孔時には回転するため、第１の加速度計１４による計測結果を無線で動ひずみアンプ１８に送信することになる。
【００３８】
一方、データ・レコーダ２０の出力部はＰＣ１２の入力部に接続される一方、ＰＣ１２の出力部は記録・出力装置２２の入力部に接続されている。したがって、ＰＣ１２は、データ・レコーダ２０に記録された第１の加速度情報および第２の加速度情報を読み出すことにより取得することができる一方、当該第１の加速度情報および第２の加速度情報に基づく各種情報を記録・出力装置２２によって記録し、かつ出力することができる。なお、本実施の形態に係る地盤状態評価システム１０では、記録・出力装置２２として、上記各種情報を記録するためのものとしてハードディスク装置が、上記各種情報を出力するためのものとしてプリンタが、各々搭載されているが、各種情報を記録ないし出力することができるものであれば、この装置に限らないことは言うまでもない。
【００３９】
次に、図３を参照して、本システムにおいて特に重要な役割を有するＰＣ１２の電気系の要部構成を説明する。
【００４０】
同図に示すように、本実施の形態に係るＰＣ１２は、ＰＣ１２全体の動作を司るＣＰＵ（中央処理装置）１２Ａと、ＣＰＵ１２Ａによる各種処理プログラムの実行時のワークエリア等として用いられるＲＡＭ１２Ｂと、各種制御プログラムや各種パラメータ等が予め記憶されたＲＯＭ１２Ｃと、各種情報を記憶するための記憶手段として用いられる二次記憶部（ここでは、ハードディスク装置）１２Ｄと、各種情報を入力するために用いられるキーボード１２Ｅと、各種情報を表示するために用いられるディスプレイ１２Ｆと、外部装置等との間の各種信号の授受を司る入出力Ｉ／Ｆ（インタフェース）１２Ｇと、が備えられており、これら各部はシステムバスＢＵＳにより電気的に相互に接続されている。
【００４１】
したがって、ＣＰＵ１２Ａは、ＲＡＭ１２Ｂ、ＲＯＭ１２Ｃ、および二次記憶部１２Ｄに対するアクセス、キーボード１２Ｅを介した各種入力情報の取得、ディスプレイ１２Ｆに対する各種情報の表示、および入出力Ｉ／Ｆ１２Ｇを介した外部装置等との間の各種情報の授受を各々行うことができる。なお、入出力Ｉ／Ｆ１２Ｇには、前述したデータ・レコーダ２０および記録・出力装置２２が電気的に接続されている。
【００４２】
一方、図４には、ＰＣ１２に備えられた二次記憶部１２Ｄの主な記憶内容が模式的に示されている。同図に示すように、二次記憶部１２Ｄには、各種データベースを記憶するためのデータベース領域ＤＢと、各種処理を行うためのプログラム等を記憶するためのプログラム領域ＰＧと、が設けられている。
【００４３】
なお、データベース領域ＤＢには、計測情報データベースＤＢ１と、地盤分類情報データベースＤＢ２とが含まれている。
【００４４】
本実施の形態に係る計測情報データベースＤＢ１は、一例として図５に模式的に示されるように、予め定められた期間（本実施の形態では、１．８秒間）の第１の加速度応答、および第２の加速度応答の各情報が、地盤削孔機３０による削孔の予め定められた深度毎（本実施の形態では、１ｍ毎）に記憶されるように構成されている。
【００４５】
上記深度は、評価対象地盤の表面から地盤削孔機３０のロッド３４の削孔側先端部までの距離として得られる。
【００４６】
また、上記第１の加速度応答は、地盤削孔機３０により対応する深度で評価対象地盤を削孔しているときに第１の加速度計１４から出力され、動ひずみアンプ１８を介してデータ・レコーダ２０に記録された加速度応答を示す情報であり、上記第２の加速度応答は、地盤削孔機３０により対応する深度で評価対象地盤を削孔しているときに第２の加速度計１６から出力され、動ひずみアンプ１８を介してデータ・レコーダ２０に記録された加速度応答を示す情報である。
【００４７】
なお、図７（Ａ）には上記第１の加速度応答の一例が示されており、図７（Ｂ）には、上記第２の加速度応答の一例が示されている。
【００４８】
ところで、本実施の形態に係る地盤状態評価システム１０では、上記第１の加速度応答に基づいて当該第１の加速度応答の平均的な振幅を第１の振幅として算出すると共に、上記第２の加速度応答に基づいて当該第２の加速度応答の平均的な振幅を第２の振幅として算出し、上記第１の振幅が小さいほど評価対象地盤の軟質の程度が高いと評価する一方、上記第１の振幅に対する上記第２の振幅の減衰量が多いほど評価対象地盤に亀裂が多いと評価する。
【００４９】
なお、本実施の形態に係る地盤状態評価システム１０では、上記第１の振幅を次の（１）式により算出し、上記第２の振幅を次の（２）式により算出する。ここで、（１）式および（２）式におけるｕ１は上記第１の振幅を、ｕ２は上記第２の振幅を、Ｔｄは上記第１の加速度応答および上記第２の加速度応答の計測期間（本実施の形態では、１．８秒間）を、Ｘ１（ｔ）は上記第１の加速度応答の時刻ｔにおける振幅を、Ｘ２（ｔ）は上記第２の加速度応答の時刻ｔにおける振幅を、各々表す。
【００５０】
【数１】
2010180605.tif 000003
【００５１】
【数２】
2010180605.tif 000004
また、本実施の形態に係る地盤状態評価システム１０では、地盤削孔機３０は作動しているが、削孔は行っていないときの第１の加速度計１４により得られた加速度応答（以下、「第１の暗加速度応答」という。）の平均的な振幅（以下、「第１の暗振幅」という。）を次の（３）により算出し、地盤削孔機３０は作動しているが、削孔は行っていないときの第２の加速度計１６により得られた加速度応答（以下、「第２の暗加速度応答」という。）の平均的な振幅（以下、「第２の暗振幅」という。）を次の（４）により算出する。ここで、（３）式および（４）式におけるａ１は上記第１の暗振幅を、ａ２は上記第２の暗振幅を、Ａ１（ｔ）は上記第１の暗加速度応答の時刻ｔにおける振幅を、Ａ２（ｔ）は上記第２の暗加速度応答の時刻ｔにおける振幅を、各々表す。
【００５２】
【数３】
2010180605.tif 000005
【００５３】
【数４】
2010180605.tif 000006
また、本実施の形態に係る地盤状態評価システム１０では、第１の振幅ｕ１の補正値（以下、「第１の補正振幅」という。）および上記第２の振幅ｕ２の補正値（以下、「第２の補正振幅」という。）を次の（５）式および（６）式により算出する。ここで、（５）式および（６）式におけるｕ１’は上記第１の補正振幅を、ｕ２’は上記第２の補正振幅を、各々表す。
【００５４】
【数５】
2010180605.tif 000007
【００５５】
【数６】
2010180605.tif 000008
さらに、本実施の形態に係る地盤状態評価システム１０では、上記減衰量を次の（７）式により算出する。ここで、（７）式におけるｄは上記減衰量を表す。
【００５６】
【数７】
2010180605.tif 000009
そして、本実施の形態に係る地盤状態評価システム１０では、減衰量ｄを、地盤削孔機３０の削孔深度による影響を除去する、後述する削孔深度影響除去処理によって補正した補正減衰量ｄ’を算出して評価に用いる。
【００５７】
本実施の形態に係る地盤分類情報データベースＤＢ２は、一例として図６に模式的に示されるように、上記第１の補正振幅ｕ１’の予め定められた第１閾値別で、上記補正減衰量ｄ’の予め定められた第２閾値別に地盤の状態を示す情報が記憶されるように構成されている。
【００５８】
図６に示される地盤分類情報データベースＤＢ２では、例えば、第１の補正振幅ｕ１’が第１閾値未満であり、補正減衰量ｄ’が第２閾値未満である場合、評価対象地盤が軟質で、かつ亀裂が多い地盤であることを示し、第１の補正振幅ｕ１’が上記第１閾値以上であり、補正減衰量ｄ’が上記第２閾値以上である場合、評価対象地盤が硬質で、かつ亀裂が少ない地盤であることを示している。なお、上記第１閾値および第２閾値は、地盤状態評価システム１０の用途や、要求される安全性等に応じて予め定めておいてもよいし、ユーザによって設定させるようにしてもよい。
【００５９】
なお、本実施の形態に係る地盤状態評価システム１０では、上記第１の暗振幅ａ１及び第２の暗振幅ａ２を予め取得して二次記憶部１２Ｄの所定領域に予め記憶している。
【００６０】
ところで、本実施の形態に係る地盤状態評価システム１０では、地盤削孔機３０による評価対象地盤に対する予め定められた複数の削孔深度区分毎に地盤状態の評価を行うものとされている。
【００６１】
このため、地盤状態評価システム１０では、上記削孔深度区分を示す情報（以下、「削孔深度区分情報」という。）を二次記憶部１２Ｄの所定領域に予め記憶している。
【００６２】
なお、本実施の形態に係る地盤状態評価システム１０では、上記削孔深度区分情報として、評価対象地盤について予め判明しているせん断波速度の大きさに応じて区分した各地層毎の深度を示す情報を適用しているが、これに限らず、例えば、５ｍ毎、１０ｍ毎、２０ｍ毎等の等間隔の深度を示す情報や、深度の浅い順に、例えば、１０ｍ→２５ｍ→３０ｍといった任意の間隔の深度を示す情報等を適用してもよい。
【００６３】
次に、本実施の形態に係る地盤状態評価システム１０の作用を説明する。
【００６４】
まず、評価対象地盤における第１の加速度応答および第２の加速度応答の各情報を取得して計測情報データベースＤＢ１を構築する際の地盤状態評価システム１０の作用を説明する。
【００６５】
このとき、作業員は、地盤削孔機３０により評価対象地盤における予め定められた削孔位置に対して削孔する。
【００６６】
この削孔の過程において、第１の加速度計１４から第１の加速度情報がリアルタイムで出力されると共に、第２の加速度計１６から第２の加速度情報がリアルタイムで出力される。
【００６７】
これらの加速度情報は動ひずみアンプ１８によって所定のレベル範囲にまで増幅された後、データ・レコーダ２０により記録される。このとき、データ・レコーダ２０は、各加速度情報を、削孔深度が上記予め定められた深度（本実施の形態では、１ｍ）を経る毎に、上記予め定められた期間（本実施の形態では、１．８秒間）だけ第１の加速度応答および第２の加速度応答としてデータ・レコーダ２０に記録する。
【００６８】
そして、ＰＣ１２は、データ・レコーダ２０に記録された第１の加速度応答および第２の加速度応答をデータ・レコーダ２０から読み出して計測情報データベースＤＢ１に登録する。
【００６９】
以上の処理により、一例として図５に示される計測情報データベースＤＢ１が構築されることになる。
【００７０】
次に、図８を参照して、以上の手順により構築された計測情報データベースＤＢ１を用いて評価対象地盤の状態を評価する際の本実施の形態に係る地盤状態評価システム１０の作用を説明する。なお、図８は、ユーザにより、ＰＣ１２に設けられているキーボード１２Ｅ等の入力装置（図示省略。）を介して地盤状態の評価の実行指示が入力された際にＰＣ１２のＣＰＵ１２Ａによって実行される地盤状態評価処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートであり、当該プログラムは二次記憶部１２Ｄのプログラム領域ＰＧに予め記憶されている。また、ここでは、錯綜を回避するために、計測情報データベースＤＢ１および地盤分類情報データベースＤＢ２が予め構築されている場合について説明する。
【００７１】
同図のステップ１００では、二次記憶部１２Ｄから削孔深度区分情報を読み出し、次のステップ１０２では、地盤分類情報データベースＤＢ２から全ての情報（以下、「地盤分類情報」という。）を読み出し、さらに次のステップ１０４では、二次記憶部１２Ｄから第１の暗振幅ａ１および第２の暗振幅ａ２を読み出す。
【００７２】
次のステップ１０６では、全ての第１の加速度応答および第２の加速度応答を計測情報データベースＤＢ１から読み出し、次のステップ１０８では、読み出した全ての第１の加速度応答および第２の加速度応答に対してロー・パス・フィルタ（Low Pass Filter）によるフィルタリング処理を施すことにより各加速度応答からノイズを除去し、次のステップ１１０では、上記フィルタリング処理が施された全ての第１の加速度応答および第２の加速度応答を用い、前述した（１）式および（２）式によって第１の振幅ｕ１および第２の振幅ｕ２を算出する。
【００７３】
次のステップ１１２では、対応する削孔深度毎に上記ステップ１１０の処理によって算出した第１の振幅ｕ１および第２の振幅ｕ２と、上記ステップ１０４の処理によって読み出した第１の暗振幅ａ１および第２の暗振幅ａ２とを前述した（５）式および（６）式に代入することにより、削孔深度毎の第１の補正振幅ｕ１’および第２の補正振幅ｕ２’を算出する。
【００７４】
図９には、以上の処理によって得られた削孔深度毎の第１の補正振幅ｕ１’の一例を示すグラフが示されている。
【００７５】
次のステップ１１４では、以上の処理によって得られた削孔深度毎の第１の補正振幅ｕ１’および第２の補正振幅ｕ２’を前述した（７）式に代入することにより、減衰量ｄを算出し、次のステップ１１６にて、算出した減衰量ｄに対する地盤削孔機３０の削孔深度による影響を除去する削孔深度影響除去処理を実行する。
【００７６】
評価対象地盤を半無限弾性体と仮定し、削孔部を点振動源と仮定した場合、減衰量ｄは次の（８）式で表される。ここで、ｈは評価対象地盤の内部減衰定数を、ｆは削孔により生じる振動の周波数を、Ｖは削孔により生じる振動の伝搬速度を、ｒは削孔深度を、各々表す。
【００７７】
【数８】
2010180605.tif 000010
一方、図１０には、以上の処理によって得られた削孔深度毎の減衰量ｄの一例を示すグラフが示されている。
【００７８】
（８）式で示されるように、減衰量ｄは理論的には削孔深度ｒの−２乗に比例するが、図１０に示される減衰量ｄでは、その近似曲線が約−１．８５乗に比例しており、理論値と略一致している。
【００７９】
本ステップ１１６では、各削孔深度ｒの減衰量ｄを、当該削孔深度ｒの影響を除いて比較できるようにするため、一例として図１１に示されるように、上記削孔深度影響除去処理として、図１０における各削孔深度の減衰量ｄと累乗近似した曲線との差（以下、「補正減衰量」という。）ｄ’を算出する。
【００８０】
次のステップ１１８では、上記ステップ１００の処理によって読み出した削孔深度区分情報により示される削孔深度区分毎に、以上の処理によって削孔深度毎に得られた第１の補正振幅ｕ１’および補正減衰量ｄ’の各々の平均値を算出する。
【００８１】
図１２には、本ステップ１１８の処理によって得られた削孔深度区分毎の第１の補正振幅ｕ１’の平均値の一例を示すグラフが示されており、図１３には、本ステップ１１８の処理によって得られた削孔深度区分毎の補正減衰量ｄ’の平均値の一例を示すグラフが示されている。
【００８２】
次のステップ１２０では、以上の処理によって得られた削孔深度区分毎の第１の補正振幅ｕ１’の平均値および補正減衰量ｄ’の平均値が、上記ステップ１０２の処理によって読み出した地盤分類情報により示される地盤分類（図６も参照。）の何れの領域に属するかを特定し、次のステップ１２２にて、当該特定の結果に基づいて予め定められたフォーマットとされた評価結果を示す結果画面を示す情報を構成した後、次のステップ１２４にて、構成した情報に基づいて上記結果画面をディスプレイ１２Ｆによって表示させ、その後に本地盤状態評価処理プログラムを終了する。
【００８３】
図１４には、本地盤状態評価処理プログラムのステップ１２４の処理によってディスプレイ１２Ｆにより表示された結果画面の表示状態例が示されている。同図に示されるように、本実施の形態に係る地盤状態評価処理プログラムでは、第１の補正振幅ｕ１’を横軸とし、補正減衰量ｄ’を縦軸としたグラフにおける、上記ステップ１２０の処理によって特定された領域に、対応する削孔深度区分を示す情報（同図に示す例では、「深度Ａ」、「深度Ｂ」、・・・、「深度Ｆ」）をプロットした画面を結果画面として表示している。したがって、地盤状態評価システム１０の利用者は、当該結果画面を参照することにより、各削孔深度区分別の地盤の状態を視覚的に、容易に把握することができる。
【００８４】
以上詳細に説明したように、本実施の形態では、地盤削孔機により評価対象とする地盤を削孔しているときの、当該地盤削孔機において計測された振動の振幅（第１の振幅）に対する前記地盤の表面における振動の振幅（第２の振幅）の減衰量が多いほど前記地盤の亀裂が多いと評価し、評価結果を示す情報を表示しているので、掘削工事よりも早い段階で、高精度かつ低コストで地盤の状態を評価することができる。
【００８５】
また、本実施の形態では、さらに前記第１の振幅が小さいほど前記地盤の軟質の程度が高いと評価しているので、当該第１の振幅を用いないで評価する場合に比較して、より高精度に地盤の状態を評価することができる。
【００８６】
また、本実施の形態では、前記第１の振幅および前記第２の振幅から前記地盤削孔機自身の振動成分（ここでは、暗振幅）を除去し、当該地盤削孔機自身の振動成分が除去された前記第１の振幅（ここでは、第１の補正振幅ｕ１’）および前記第２の振幅（ここでは、第２の補正振幅ｕ２’）により前記減衰量を導出して適用しているので、上記減衰量を、より高精度なものとすることができる結果、より高精度に地盤の状態を評価することができる。
【００８７】
また、本実施の形態では、前記減衰量から、前記削孔の深さによる影響を除去し、当該削孔の深さによる影響が除去された前記減衰量（ここでは、補正減衰量ｄ’）を適用しているので、上記減衰量を、より高精度なものとすることができる結果、より高精度に地盤の状態を評価することができる。
【００８８】
また、本実施の形態では、前記評価を、前記地盤削孔機による前記地盤に対する予め定められた複数の削孔深度区分毎に行っているので、削孔深度区分毎に地盤の状態の評価を行うことができる結果、より利便性を向上させることができる。
【００８９】
さらに、本実施の形態では、前記削孔深度区分間での相対的な大小関係に基づいて前記評価を行っているので、同一地盤における相対評価が可能となる結果、より利便性を向上させることができる。
【００９０】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。本発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施の形態に多様な変更または改良を加えることができ、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００９１】
また、上記の実施の形態は、クレーム（請求項）にかかる発明を限定するものではなく、また実施の形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。上記の実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜の組み合わせにより種々の発明を抽出できる。上記の実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、効果が得られる限りにおいて、この幾つかの構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【００９２】
例えば、上記実施の形態では、本発明の減衰量として、第１の補正振幅ｕ１’で第２の補正振幅ｕ２’を除算した値を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、第１の補正振幅ｕ１’から第２の補正振幅ｕ２’を減算した値、第１の振幅ｕ１で第２の振幅ｕ２を除算した値、第１の振幅ｕ１から第２の振幅ｕ２を減算した値等、第１の振幅ｕ１に対する第２の振幅ｕ２の減衰量を示す値であれば他の値を適用してもよい。この場合も、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００９３】
また、上記実施の形態では、第１の補正振幅ｕ１’を用いて評価対象地盤の軟質の程度を評価する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、第１の振幅ｕ１を用いて評価対象地盤の軟質の程度を評価する形態とすることもできる。この場合、上記実施の形態に比較して、評価対象地盤に対する評価精度は若干落ちるものの、第１の暗振幅ａ１を導出する必要がなくなる結果、より簡易に地盤の状態を評価することができる。
【００９４】
また、上記実施の形態では、補正減衰量ｄ’を用いて評価対象地盤の亀裂の多さを評価する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、減衰量ｄを用いて評価対象地盤の亀裂の多さを評価する形態とすることもできる。この場合、減衰量ｄの近似曲線を導出する必要がなくなる結果、より簡易に地盤の状態を評価することができる。
【００９５】
また、上記実施の形態では、削孔深度区分毎に評価対象地盤を評価する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、計測情報データベースＤＢ１に第１の加速度応答および第２の加速度応答を登録した削孔深度毎に評価対象地盤を評価する形態とすることもできる。この場合、上記実施の形態に比較して、評価時間は長くなるものの、より詳細な評価を行うことができる。
【００９６】
また、上記実施の形態では、第１の補正振幅ｕ１’および補正減衰量ｄ’の双方を用いて評価対象地盤の評価を行う場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、補正減衰量ｄ’のみを用いて評価対象地盤の評価を行う形態とすることもできる。この場合、評価対象地盤の軟質の程度を評価することができなくなるものの、より短時間で地盤の状態を評価することができる。
【００９７】
また、上記実施の形態では、補正減衰量ｄ’および第１の補正振幅ｕ１’の双方とも各々に対応した１つの閾値を用いて評価対象地盤の評価を行った場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、補正減衰量ｄ’については、当該補正減衰量ｄ’が多いほど評価対象地盤の亀裂が多いと評価し、第１の補正振幅ｕ１’については、当該第１の補正振幅ｕ１’が小さいほど評価対象地盤の軟質の程度が高いと評価するものであれば、例えば、補正減衰量ｄ’および第１の補正振幅ｕ１’の双方とも複数の閾値を用いて評価対象地盤の評価を行ってもよい。
【００９８】
また、上記実施の形態では、第１の加速度応答および第２の加速度応答を記憶手段（上記実施の形態では、データ・レコーダ２０）に一旦記憶し、これらの加速度応答を読み出して本発明に係る減衰量を導出し適用する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、地盤削孔機３０により地盤を削孔しているときの第１の加速度計１４から出力された第１の加速度情報および第２の加速度計１６から出力された第２の加速度情報の各々のピーク値をサンプル・ホールド回路等によってリアルタイムで検出し、第１の加速度情報のピーク値に対する第２の加速度情報のピーク値の減衰量を導出して適用する形態等とすることもできる。この場合、上記記憶手段を設ける必要がなくなると共に、リアルタイムでの地盤の評価が実現できる。
【００９９】
その他、上記実施の形態で説明した地盤状態評価システム１０の構成（図１〜図４参照。）は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において、不要な部分を削除したり、新たな部分を追加したりすることができることは言うまでもない。
【０１００】
また、上記実施の形態で示した各データベースのデータ構造（図５，図６参照。）も一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において、不要な情報を削除したり、新たな情報を追加したりすることができることは言うまでもない。
【０１０１】
また、上記実施の形態で示した地盤状態評価処理プログラムの処理の流れ（図８参照。）も一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において、不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりすることができることは言うまでもない。
【０１０２】
また、上記実施の形態で示した結果画面の構成（図１４参照。）も一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において変更することができることは言うまでもない。
【０１０３】
例えば、一例として図１５に示すように、評価対象地盤における複数の削孔箇所について上記実施の形態と同様に地盤分類を特定し、当該特定結果を上記複数の削孔箇所分まとめて視覚的に表示する形態としてもよい。この場合、複数の削孔箇所について１画面で地盤の状態を確認することができるため、より利便性に優れている。
【０１０４】
さらに、上記実施の形態で示した各種演算式（（１）式〜（８）式参照。）も一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において変更することができることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１０５】
１０    地盤状態評価システム
１２    パーソナル・コンピュータ
１２Ａ    ＣＰＵ（評価手段，表示手段，除去手段，第２の除去手段）
１２Ｂ    ＲＡＭ
１２Ｃ    ＲＯＭ
１２Ｄ    二次記憶部
１２Ｅ    キーボード
１２Ｆ    ディスプレイ
１２Ｇ    入出力インタフェース
１４    第１の加速度計（第１の計測手段）
１６    第２の加速度計（第２の計測手段）
１８    動ひずみアンプ（受信手段）
２０    データ・レコーダ
２２    記録・出力装置
３０    地盤削孔機
３２    リーダ部
３４    ロッド
【図１】
2010180605.tif 000011
【図２】
2010180605.tif 000012
【図３】
2010180605.tif 000013
【図４】
2010180605.tif 000014
【図５】
2010180605.tif 000015
【図６】
2010180605.tif 000016
【図７】
2010180605.tif 000017
【図８】
2010180605.tif 000018
【図９】
2010180605.tif 000019
【図１０】
2010180605.tif 000020
【図１１】
2010180605.tif 000021
【図１２】
2010180605.tif 000022
【図１３】
2010180605.tif 000023
【図１４】
2010180605.tif 000024
【図１５】
2010180605.tif 000025