(57)【要約】【課題】地盤の構造をより正確に把握することが可能となり、地盤に設置する時間を短縮させることが可能となる地盤探査システムを提供する。【解決手段】本考案を適用し地盤探査システム１は、地盤Ｇの側線Ａ，Ｂ上に間隔を空けて埋設される電極群１０と、電極群１０が埋設された地盤Ｇの側線Ａ、Ｂ上に配置されるとともに、地盤Ｇに振動を与える起振装置９から発生した振動が検出される検出器群２０と、電流Ｉを供給する電流供給装置８１と、電流供給装置８１から発生させた電流Ｉの電流値及び電位差から算出される地盤Ｇの見掛比抵抗値が測定され、かつ検出器群２０で検出された振動が地盤Ｇに伝達される伝達速度が測定される測定装置８２とを有するとともに、電極群１０と検出器群２０とにケーブル１２８を介して接続される本体装置とを備えることを特徴とする。【選択図】図１
0003207435.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
地盤の構造を探査する地盤探査システムであって、
地盤の側線上に間隔を空けて埋設される電極群と、
前記電極群が埋設された地盤の前記側線上に配置されるとともに、地盤に振動を与える起振装置から発生した振動が検出される検出器群と、
電流を供給する電流供給装置と、前記電流供給装置から発生させた前記電流の電流値及び電位差から算出される地盤の見掛比抵抗値が測定され、かつ前記検出器群で検出された振動が地盤に伝達される伝達速度が測定される測定装置とを有するとともに、前記電極群と前記検出器群とにケーブルを介して接続される本体装置とを備え、
前記電極群は、前記電流供給装置に接続された一対の電流電極と、一方の前記電流電極から他方の前記電流電極に向けて地盤中に通電される前記電流の電位差を測定可能な複数の電位電極とを有すること
を特徴とする地盤探査システム。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、地盤の構造を探査する地盤探査システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地盤の構造を探査することを目的として、例えば、特許文献１又は特許文献２の開示技術が提案されている。
【０００３】
特許文献１に開示された電気探査方法は、互いに所定距離隔てて接地した２つの電流電極によって大地に電流を流し、２つの電位電極を、前記２つの電流電極結ぶ直線状又はその近傍であって、その２つの電流電極を間に挟むような２地点に接地させて、その２地点間の電位を測定して地下の比抵抗を求めるようにしたことを特徴とする。これにより、特許文献１に開示された電気探査方法は、地盤の見掛比抵抗値から地盤の構造を把握することが可能となる。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された電気探査方法は、地盤中に金属構造物が埋設されていた場合、金属構造物の影響により地盤の見掛比抵抗値が本来よりも低く算出されてしまうため、地盤の構造を正確に把握することができないという問題点があった。
【０００５】
特許文献２に開示された地盤調査方法は、レイリー波などの表面波を利用した表面波探査による地盤調査方法が開示されている。この表面波探査による地盤調査方法では、起振機によって地盤に与えられた振動を離れた位置に配置された複数の検出器で検出させることによって、地盤の構造を把握する。
【０００６】
しかしながら、特許文献２に開示された地盤調査方法は、地盤中に凹凸地形が存在した場合には、表面波が地盤に伝達される伝達速度に誤差が発生するため、地盤の構造を正確に把握することができないという問題点があった。
【０００７】
特許文献１に開示された電気探査方法のような見掛比抵抗値による地盤の探査と、特許文献２に開示された地盤解析方法のような表面波による地盤の探査とは、それぞれのケーブルを設置するのに時間を要するため、同一の地盤に対して、それぞれの探査が行われることはなかった。
【０００８】
そこで、地盤の構造をより正確に把握することが可能となり、地盤に設置する時間を短縮させることが可能となる地盤探査システムが求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特公平０４−２０１５１号公報
【特許文献２】特開２００３−４３１５２号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本考案は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、地盤の構造をより正確に把握することが可能となり、地盤に設置する時間を短縮させることが可能となる地盤探査システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１考案に係る地盤探査システムは、地盤の構造を探査する地盤探査システムであって、地盤の側線上に間隔を空けて埋設される電極群と、前記電極群が埋設された地盤の前記側線上に配置されるとともに、地盤に振動を与える起振装置から発生した振動が検出される検出器群と、電流を供給する電流供給装置と、前記電流供給装置から発生させた前記電流の電流値及び電位差から算出される地盤の見掛比抵抗値が測定され、かつ前記検出器群で検出された振動が地盤に伝達される伝達速度が測定される測定装置とを有するとともに、前記電極群と前記検出器群とにケーブルを介して接続される本体装置とを備え、前記電極群は、前記電流供給装置に接続された一対の電流電極と、一方の前記電流電極から他方の前記電流電極に向けて地盤中に通電される前記電流の電位差を測定可能な複数の電位電極とを有することを特徴とする。
【考案の効果】
【００１２】
第１考案によれば、地盤の構造をより正確に把握することが可能となり、地盤に設置する時間を短縮させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本考案を適用した地盤探査システムを示す図である。
【図２】本考案を適用した地盤探査システムを地盤に用いることで得られる伝達速度分布と、比抵抗値分布を示す図である。
【考案を実施するための形態】
【００１４】
以下、本考案を適用した地盤探査システムを実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本考案を適用した地盤探査システム１を示す図である。地盤探査システム１は、地盤Ｇの構造を把握するものであって、例えば、礫岩、砂岩、泥岩等の地層や地盤中の水や空隙等を探査するために用いられる。この地盤Ｇは、平坦に形成される地盤を平坦地盤Ｇ１とし、法面が形成される地盤を法面地盤Ｇ２とする。
【００１６】
地盤探査システム１は、地盤Ｇの構造の法面の安定性に影響を及ぼす地盤Ｇの緩みや、水みちをより正確に把握する把握するものである。
【００１７】
地盤探査システム１は、地盤Ｇの縦断側線Ａと、縦断側線Ａに直交する横断側線Ｂ上に間隔を空けて埋設される電極群１０と、電極群１０が埋設された地盤Ｇの縦断側線Ａ、横断側線Ｂ上に配置されるとともに、地盤Ｇに振動を与える起振装置９から発生した振動が検出される検出器群２０と、電極群１０と検出器群２０とにケーブル１２８を介して接続される本体装置８０とを備える。
【００１８】
起振装置９は、例えば、周波数可変型の起振機が用いられ、本体装置８０とは独立しているものであるが、これに限らず、本体装置８０にケーブルを介して接続されるものであってもよい。また、起振装置９は、地盤Ｇに振動を与えるものとして掛矢等が用いられてもよい。
【００１９】
電極群１０は、金属で構成され、例えば、銅、ステンレス、真鍮等が用いられる。電極群１０は、棒状で形成されるが、これに限定されず、如何なる形状で形成されてもよい。
【００２０】
電極群１０は、例えば、ハンマーや掛矢等を用いて、地盤Ｇの縦断側線Ａ、横断側線Ｂ上に間隔（例えば、数メートル程度）を空けて埋設される。なお、電極群１０は、その設置本数及び設置間隔は任意で設定されてよい。
【００２１】
この電極群１０は、平坦地盤Ｇ１に埋設されるものと、法面地盤Ｇ２に埋設されるものとがある。なお、電極群１０は、その全てが平坦地盤Ｇ１に埋設されるものであってもよいし、その全てが法面地盤Ｇ２に埋設されるものであってもよい。
【００２２】
電極群１０は、後述する電流供給装置８１に接続された一対の電流電極１１ａ、１１ｂと、一方の電流電極１１ａから他方の電流電極１１ｂに向けて地盤Ｇ中に通電される電流Ｉの電位差を測定可能な一対の電位電極１２ａ、１２ｂとを有する。
【００２３】
検出器群２０は、地盤Ｇの縦断側線Ａ、横断側線Ｂ上に間隔（例えば、数メートル程度）を空けて設けられ、例えば、各電極群１０の真上の地盤Ｇに載置される。なお、検出器群２０は、これに限らず、縦断側線Ａ、横断側線Ｂ上に間隔を空けて設けられていればよく、各電極群１０の真上でなくてもよい。
【００２４】
本体装置８０は、電極群１０に矩形波（例えば０．３〜３Ｈｚ程度）の電流Ｉを供給する電流供給装置８１と、電流供給装置８１から発生させた電流Ｉの電流値及び電位差から算出される地盤Ｇの見掛比抵抗値が測定され、かつ検出器群２０で検出された振動が地盤Ｇに伝達される伝達速度が測定される測定装置８２と、電極群１０のうち見掛比抵抗値の測定に使用する電極の切り替えが可能な電極切替装置８３を有する。
【００２５】
電流供給装置８１は、地盤Ｇに電流Ｉが通電できる程度に、電流値及び周波数等を適宜調整できるものである。
【００２６】
測定装置８２は、地盤Ｇの見掛比抵抗値が測定されるものである。測定装置８２により測定される見掛比抵抗値は、その値が大きいほど電気を通しにくく、地盤Ｇ中に水があまり存在しないことを示す。また、その値が小さいほど電気を通しやすく、地盤Ｇ中に水が存在する、又は金属構造物が存在することを示す。
【００２７】
また、測定装置８２は、起振装置９により発生させた振動の伝達速度が測定されるものである。測定装置８２により測定される伝達速度は、Ｓ波速度として測定されるものであり、その値が大きいほど地盤Ｇのせん断応力が高く、地盤Ｇ中に空隙や緩みがあまり存在しないことを示す。また、その値が小さいほど地盤Ｇのせん断応力が小さく、地盤Ｇ中に空隙や緩みが存在することを示す。
【００２８】
電極切替装置８３は、電流供給装置８１から電流Ｉが通電される一対の電流電極１１ａ、１１ｂと、一方の電流電極１１ａから他方の電流電極１１ｂに向けて地盤Ｇ中に通電される電流Ｉの電位差を測定可能な一対の電位電極１２ａ、１２ｂとが電極群１０の中から任意に選択されて切り替えるものである。
【００２９】
ケーブル１２８は、例えば、３芯や４芯のケーブルが用いられる。これにより、１本のケーブル１２８を介して、各電極群１０と、各検出器群２０とを本体装置８０に接続することが可能となる。
【００３０】
本考案を適用した地盤探査システム１は、起振装置９により発生させた振動を縦断側線Ａ、横断側線Ｂ上に載置された検出器群２０に検出させ、測定装置８２により伝達速度が測定される。これにより、地盤探査システム１は、縦断側線Ａ、横断側線Ｂにおける地盤の伝達速度を分布として表示した伝達速度分布を得ることにより、地盤Ｇの構造を捉えることが可能となる。
【００３１】
また地盤探査システム１は、電流供給装置８１により発生させた電流Ｉを一対の電流電極１１ａ、１１ｂに通電させ、一対の電位電極１２ａ、１２ｂにより一方の電流電極１１ａから他方の電流電極１１ｂに向けて地盤Ｇ中に通電させた電流Ｉの電位差が測定され、また測定装置８２により地盤Ｇの見掛比抵抗値が測定される。そして、地盤探査システム１は、電極切替装置８３により電極群１０のうち電流電極と、電位電極とを任意に選択して切り替え、地盤Ｇの見掛比抵抗値が測定されることで、縦断側線Ａ、横断側線Ｂにおける地盤Ｇの見掛比抵抗値を分布として表示した比抵抗値分布を得ることにより、地盤Ｇの構造を捉えることが可能となる。
【００３２】
図２は、本考案を適用した地盤探査システム１を地盤Ｇに用いることで得られる伝達速度分布７ａ、７ｂと、比抵抗値分布７ｃ、７ｄを示す図である。これら伝達速度分布７ａ、７ｂと、比抵抗値分布７ｃ、７ｄは、例えば、測定装置８２に設けられた記憶媒体に記憶させ、当該記憶媒体をパーソナルコンピュータ等に読み込ませて、パーソナルコンピュータのモニター上に一度に表示される。
【００３３】
伝達速度分布７ａは、図２（ａ）に示すように、縦断側線Ａにおける測定装置８２により測定された地盤Ｇに伝達された振動の伝達速度の分布である。また、伝達速度分布７ｂは、図２（ｂ）に示すように、横断側線Ｂにおける測定装置８２により測定された地盤Ｇに伝達された振動の伝達速度の分布である。
【００３４】
伝達速度分布７ａ、７ｂは、例えば、伝達速度が２６０〜３００（ｍ／ｓ）を高伝達速度域７１、７３とし、伝達速度が１００〜１４０（ｍ／ｓ）を低伝達速度域７２、７４として、異なる伝達速度域毎に区別して視認できるように形成される。高伝達速度域７１、７３は、例えば、赤色又は橙色等に着色されるとともに、低伝達速度域７２、７４は、例えば、緑色又は青色等に着色される。また、図２（ｂ）に示すように、伝達速度分布７ｂの紙面右側に伝達速度に対応する換算Ｎ値が表示されていることで、伝達速度がどの程度地盤が締まっているかを瞬時に確認することが可能となる。
【００３５】
比抵抗値分布７ｃは、図２（ｃ）に示すように、縦断側線Ａにおける測定装置８２により測定された地盤の見掛比抵抗値の分布である。また、比抵抗値分布７ｄは、図２（ｄ）に示すように、横断側線Ｂにおける測定装置８２により測定された地盤の見掛比抵抗値の分布である。
【００３６】
比抵抗値分布７ｃ、７ｄは、例えば、見掛比抵抗値が５０１〜１０００（Ωｍ）を高比抵抗分布域７５、７７とし、見掛比抵抗値が６３（Ωｍ）以下を低比抵抗分布域７６、７８として、異なる比抵抗分布域毎に区別して視認できるように形成される。高比抵抗分布域７５、７７は、例えば、赤色又は橙色等に着色されるとともに、低比抵抗分布域７６、７８は、例えば、緑色又は青色等に着色される。
【００３７】
図２（ａ）に示すように、縦断側線Ａにおける伝達速度分布７ａの標高１００（ｍ）近傍の領域には高伝達速度域７１が確認され、標高が高くなるにつれて伝達速度が小さくなる傾向が確認される。これは、地盤の深度が深くなるほど、地盤が締まることでせん断応力が高くなることを示している。
【００３８】
また、縦断側線Ａにおける伝達速度分布７ａの標高１１０〜１１５（ｍ）近傍の領域には低伝達速度域７２が確認される。また、図２（ｃ）に示すように、縦断側線Ａにおける比抵抗値分布７ｃの標高１１０〜１１５（ｍ）近傍の領域には高比抵抗分布域７５が確認される。
【００３９】
縦断側線Ａにおける標高１１０〜１１５（ｍ）近傍の領域は、低伝達速度域７２が確認されることから、緩んでいる地盤であると推測されるともに、高比抵抗分布域７５が確認されることから、地盤中に水分があまり存在しない、即ち、透水性の地盤であることが推測される。
【００４０】
また、図２（ａ）に示すように、縦断側線Ａにおける伝達速度分布７ａの標高１１０（ｍ）、距離程２０（ｍ）近傍の領域には高伝達速度域７１や低伝達速度域７２が確認されない。一方で、図２（ｃ）に示すように、縦断側線Ａにおける比抵抗値分布７ｃの標高１１０（ｍ）、距離程２０（ｍ）近傍の領域には低比抵抗分布域７６が確認される。
【００４１】
従来の見掛比抵抗値のみによる地盤の探査においては、この低比抵抗分布域７６が水みちを示すものなのか、又は金属構造物によるものなのかが明確に把握することができなかった。しかしながら、上述したように伝達速度分布７ａには、高伝達速度域７１や低伝達速度域７２が確認されないことから、この低比抵抗分布域７６は、金属構造物による偽像であると推察される。即ち、地盤探査システム１は、縦断側線Ａにおける伝達速度分布７ａと、比抵抗値分布７ｃとを比較することにより、縦断側線Ａにおける地盤の構造をより詳細に把握することが可能となる。
【００４２】
図２（ｂ）に示すように、横断側線Ｂにおける伝達速度分布７ｂの標高１１０〜１１５（ｍ）、距離程１５（ｍ）近傍の領域には高伝達速度域７３が確認される。一方で、図２（ｄ）に示すように、縦断側線Ａにおける比抵抗値分布７ｃの標高１１０〜１１５（ｍ）、距離程１５（ｍ）近傍の領域には高比抵抗分布域７７や低比抵抗分布域７８が確認されない。
【００４３】
これにより、横断側線Ｂにおける標高１１０〜１１５（ｍ）、距離程１５（ｍ）近傍の領域は、地盤が上方に向けて突出した凹凸地形であることが推測される。
【００４４】
また、図２（ｂ）に示すように、横断側線Ｂにおける伝達速度分布７ｂの標高１１０（ｍ）以下、距離程４０（ｍ）以上の領域、即ち法面地盤Ｇ２には低伝達速度域７４が確認される。
【００４５】
これにより、横断側線Ｂにおける伝達速度分布７ｂの標高１１０（ｍ）以下、距離程４０（ｍ）以上の領域は、緩い地盤であることが推測され、雨等の作用により法面が崩落する危険性があると推察される。
【００４６】
また、横断側線Ｂにおける伝達速度分布７ｂの標高１１０（ｍ）以下、距離程３０〜４０（ｍ）の領域には高伝達速度域７３と、低伝達速度域７４とが確認されない。一方で、図２（ｄ）に示すように、横断側線Ｂにおける比抵抗値分布７ｄの標高１１０（ｍ）以下、距離程３０〜４０（ｍ）の領域には低比抵抗分布域７８が確認される。これにより、この低比抵抗分布域７８は、金属構造物による偽像であると推察される。
【００４７】
このように、地盤探査システム１は、従来の電気探査において生じていた金属構造物等による地盤の構造の誤差や、従来の表面波探査において生じていた地盤中の凹凸地形による誤差を相互に補完する省力型複合物理探査に用いられる。
【００４８】
そして地盤探査システム１は、地盤Ｇの縦断側線Ａ、横断側線Ｂ上に間隔を空けて埋設される電極群１０と、電極群１０が埋設された地盤Ｇの縦断側線Ａ、横断側線Ｂ上に配置される検出器群２０とを備えることによって、縦断側線Ａ、横断側線Ｂにおける地盤の構造を伝達速度分布と比抵抗値分布との異なる２つの観点から同時に捉えることが可能となる。このため、地盤探査システム１は、地盤の構造をより正確に把握することが可能となる。
【００４９】
また、地盤探査システム１は、電極群１０と検出器群２０とにケーブル１２８を介して本体装置が接続されることによって、ケーブル１２８の設置手間を簡略化させることが可能となる。その結果、地盤探査システム１は、地盤に設置する時間を短縮させることが可能となる。
【００５０】
以上、本考案の実施形態の例について詳細に説明したが、上述した実施形態は、何れも本考案を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本考案の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。
【符号の説明】
【００５１】
１              ：地盤探査システム
７ａ、７ｂ      ：伝達速度分布
７ｃ、７ｄ      ：比抵抗値分布
９              ：起振装置
１０            ：電極群
１１ａ、１１ｂ  ：電流電極
１２ａ、１２ｂ  ：電位電極
２０            ：検出器群
７１、７３      ：高伝達速度域
７２、７４      ：低伝達速度域
７５、７７      ：高比抵抗分布域
７６、７８      ：低比抵抗分布域
８０            ：本体装置
８１            ：電流供給装置
８２            ：測定装置
８３            ：電極切替装置
１２８          ：ケーブル
Ａ              ：縦断側線
Ｂ              ：横断側線
Ｇ              ：地盤
Ｇ１            ：平坦地盤
Ｇ２            ：法面地盤
Ｉ              ：電流
【図１】
0003207435.tif 000003
【図２】
0003207435.tif 000004