(57)【要約】【課題】アコースティック・エミッション（ＡＥ）を利用した岩盤破壊検出装置及び岩盤破壊検出方法において、ＡＥ信号か雷等による電磁誘導雑音かを簡単に判別すること。【解決手段】ＡＥセンサ１ａ、ラインＬ１１、増幅器２ａ、ラインＬ２１、計測器３ａからなるアクティブ岩盤破壊検出装置とＡＥセンサ１ｂ、ラインＬ１２、増幅器２ｂ、ラインＬ２２、計測器３ｂからなるダミー岩盤破壊検出装置とを並置してある。ＡＥセンサ１ａは、岩盤Ｒ中のＡＥ波を受波するが、ＡＥセンサ１ｂは、受波しない。したがってＡＥ信号は、計測器３ａにのみ発生する。雷等による電磁誘導雑音は、両岩盤破壊検出装置に同時に発生する。計測器３ａと計測器３ｂの計測データを比較して、ＡＥ信号か電磁誘導雑音かを判別する。【選択図】　　　　　　　　図１
2004053536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクティブ岩盤破壊検出装置とダミー岩盤破壊検出装置とからなり、その両岩盤破壊検出装置は、同じ構成で、夫々ＡＥセンサ、増幅器、計測器及びそれらを接続するラインからなり、アクティブ岩盤破壊検出装置のＡＥセンサは岩盤に取付けることができ、ダミー岩盤破壊検出装置のＡＥセンサは岩盤から離して設置することができることを特徴とする岩盤破壊検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の岩盤破壊検出装置において、アクティブ岩盤破壊検出装置のＡＥセンサとダミー岩盤破壊検出装置のＡＥセンサは、一体的に構成してあることを特徴とする岩盤破壊検出装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の岩盤破壊検出装置において、計測器は、ＡＥカウンターであることを特徴とする岩盤破壊検出装置。
【請求項４】
ＡＥセンサ、増幅器、計測器及びそれらを接続するラインからなる同じ構成のアクティブ岩盤破壊検出装置とダミー岩盤破壊検出装置を並置し、アクティブ岩盤破壊検出装置のＡＥセンサは岩盤に取付け、ダミー岩盤破壊検出装置のＡＥセンサは岩盤から離して設置し、その両岩盤破壊検出装置の計測データを比較して、ＡＥ信号か電磁誘導雑音かを判別することを特徴とする岩盤破壊検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、岩盤破壊検出装置に関し、特に岩盤破壊の際に生じるＡＥ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ　Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）を利用して岩盤破壊を検出する岩盤破壊検出装置および岩盤破壊検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トンネルの壁面、道路の法面、鉱山等の岩盤に破壊（或いは亀裂）が発生すると、アコ−スティック・エミッション（Ａｃｏｕｓｔｉｃ　Ｅｍｉｓｓｉｏｎ，略称ＡＥ）が生じ、弾性波（ＡＥ波）が発生して岩盤中を伝播する。ＡＥ波は、可聴波と超音波からなるが、可聴波は岩盤中の減衰が大きいため、主に超音波が岩盤中を伝播する。
【０００３】
図５により従来のＡＥ波を利用した岩盤破壊検出装置及び岩盤破壊検出方法について説明する。
図５（ａ）は、岩盤破壊検出装置を岩盤に取付けた状態を示し、図５（ｂ）は、ＡＥセンサの断面図を示す。
岩盤Ｒに固定したＡＥセンサ１は、岩盤Ｒ中のＡＥ波を受波して電気信号（ＡＥ信号）に変換し、そのＡＥ信号を、ラインＬ１を介して増幅器２へ送る。増幅器２は、ＡＥ信号を増幅し、ラインＬ２を介して計測器３へ送る。
ＡＥセンサ１は、圧電材料等からなる振動子１１、岩盤Ｒに取付けるマウント板１２、ケース１３、吸音材１４からなり、振動子１１は、岩盤Ｒ中の超音波をＡＥ信号に変換する。
【０００４】
計測器３は、増幅器２からのＡＥ信号を処理して岩盤Ｒの破壊を検出する。計測器３は、周波数分析器、オシロスコープ、トランジェントメモリとオシロスコープの組み合わせ、或いはＡＥカウンター等が使用されている。ＡＥカウンターは、増幅器２からの信号を閾値によって選別し、閾値以上の信号をパルスに変換し、そのパルスを計数積算する計測器であるが、他の計測器に比べて、較的安価で、現場における取扱いが容易なため、野外の岩盤破壊観測現場において一般に使用されている。
【０００５】
岩盤破壊検出装置は、道路の法面、トンネルの壁面等野外に設置するため、常に、雷、送配電線、トンネル内の照明器具、自動車や電車の電気装置等から発生する電磁波にさらされている。そのため、岩盤破壊検出装置は、その電磁波によりラインＬ１，Ｌ２、増幅器２等の電気系統に電磁誘導雑音が発生し、その電磁誘導雑音がＡＥ信号とともに計測器３へ供給される。その結果計測器３の計測データは、ＡＥ信号か電磁誘導雑音か判別ができなくなってしまう。
【０００６】
また岩盤破壊検出装置は、岩盤破壊観測現場に長期間設置して計測し、記録するため、計測データは、膨大な量になる。その膨大な量の計測データについて、ＡＥ信号か電磁誘導雑音かを判別することは、大変な作業である。その判別に、コンピュータを用い、計測データをコンピュータに取り込み、既知のＡＥ信号パターンと比較して、判別することも考えられるが、装置が高価になり、岩盤破壊観測現場において使用することは困難である。また自然界の現象は予想しえない現象が起こるため、既知のＡＥ信号パターンでは役に立たない場合がある。
【０００７】
そこで岩盤破壊検出装置の電磁誘導雑音を防止するため、ラインＬ１，Ｌ２、増幅器２等の電気系統を電磁気的に遮蔽する手段や電磁誘導雑音除去用フィルタを設けることも考えられるが、装置が複雑で高価になり、かつ道路の法面等に設置する岩盤破壊検出装置にその遮蔽手段を施すことは、事実上不可能である。
【０００８】
従来のＡＥ信号を利用した岩盤破壊検出装置は、前記のように、電磁誘導雑音の影響が大きく、その影響を経済的に有効に簡便に解決する手段がないため、それがネックになり、研究室の研究にとどまり、野外の岩盤破壊観測現場においては、実用化され難いのが現状である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明は、前記問題点に鑑み、電磁誘導雑音が発生する環境においても岩盤破壊の検出精度が高く、野外の現場における取扱いが簡便で、安価な岩盤破壊検出装置および岩盤破壊検出方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本願発明の岩盤破壊検出装置は、アクティブ岩盤破壊検出装置とダミー岩盤破壊検出装置とからなり、その両岩盤破壊検出装置は、同じ構成で、夫々ＡＥセンサ、増幅器、計測器及びそれらを接続するラインからなり、アクティブ岩盤破壊検出装置のＡＥセンサは岩盤に取付けることができ、ダミー岩盤破壊検出装置のＡＥセンサは岩盤から離して設置することができることを特徴とする。
本願発明の岩盤破壊検出装置は、前記岩盤破壊検出装置において、アクティブ岩盤破壊検出装置のＡＥセンサとダミー岩盤破壊検出装置のＡＥセンサは、一体的に構成してあることを特徴とする。
本願発明の岩盤破壊検出装置は、前記第１番目又は第２番目の岩盤破壊検出装置において、計測器は、ＡＥカウンターであることを特徴とする。
本願発明の岩盤破壊検出方法は、ＡＥセンサ、増幅器、計測器及びそれらを接続するラインからなる同じ構成のアクティブ岩盤破壊検出装置とダミー岩盤破壊検出装置を並置し、アクティブ岩盤破壊検出装置のＡＥセンサは岩盤に取付け、ダミー岩盤破壊検出装置のＡＥセンサは岩盤から離して設置し、その両岩盤破壊検出装置の計測データを比較して、ＡＥ信号か電磁誘導雑音かを判別することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１〜図４を参照して、本願発明の実施の形態に係る岩盤破壊検出装置及び岩盤破壊検出方法を説明する。なお各図に共通の部分は、同じ符号を使用している。
【００１２】
図１は、本願発明の実施の形態に係る岩盤破壊検出装置を岩盤に取付けた状態を示す。
図１において、１ａ，１ｂはＡＥセンサ、２ａ，２ｂは増幅器、３ａ，３ｂは計測器、Ｌ１１、Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２はライン、Ｒは岩盤である。
ここでＡＥセンサ１ａ、ラインＬ１１、増幅器２ａ、ラインＬ２１、計測器３ａからなる岩盤破壊検出装置を、アクティブ岩盤破壊検出装置、ＡＥセンサ１ｂ、ラインＬ１２、増幅器２ｂ、ラインＬ２２、計測器３ｂからなる岩盤破壊検出装置を、ダミー岩盤破壊検出装置と呼ぶ。
【００１３】
アクティブ岩盤破壊検出装置とダミー岩盤破壊検出装置は、同じ構成で、同じ場所に並置してある。アクティブ岩盤破壊検出装置のＡＥセンサ１ａは、岩盤Ｒに固定し、ダミー岩盤破壊検出装置のＡＥセンサ１ｂは、岩盤Ｒから少し離してある。
【００１４】
岩盤Ｒに破壊（或いは亀裂）が発生すると、ＡＥ波が発生し、岩盤Ｒ中を伝播してＡＥセンサ１ａへ伝播する。ＡＥセンサ１ａは、そのＡＥ波を電気信号（ＡＥ信号）に変換して出力する。そのＡＥ信号は、ラインＬ１１、増幅器２ａ、ラインＬ２１を介して計測器３ａへ送られる。
その際、ＡＥセンサ１ｂは岩盤Ｒから離れているから、岩盤Ｒ中のＡＥ波は、ＡＥセンサ１ｂにはほとんど伝わらない。超音波は、固体中を良く伝播するが空気中は減衰が大きく伝搬し難いことと、岩盤Ｒ（固体）と空気とは音響インピーダンスが大きく異なるため、岩盤Ｒから空気を介してＡＥセンサ１ｂにはほとんど伝播しない。
【００１５】
したがって、岩盤ＲにＡＥ波が発生すると、アクティブ岩盤破壊検出装置には、ＡＥ波に対応するＡＥ信号が発生するが、ダミー岩盤破壊検出装置には、ＡＥ信号はほとんど発生しない。
【００１６】
本願発明は、アクティブ岩盤破壊検出装置とダミー岩盤破壊検出装置を並置し、アクティブ岩盤破壊検出装置のＡＥセンサ１ａは岩盤Ｒに固定し、ダミー岩盤破壊検出装置のＡＥセンサ１ｂは岩盤Ｒから離して設置し、両岩盤破壊検出装置の計測器の計測データを比較して、アクティブ岩盤破壊検出装置の計測データがＡＥ信号か電磁誘導雑音かを判別することにより、岩盤Ｒの破壊を簡単に検出することができる。
【００１７】
両岩盤破壊検出装置の計測データの比較は、観測者が行ってもよいし、論理回路等の電子回路やコンピュータによって行ってもよい。またダミー岩盤破壊検出装置の信号（電磁誘導雑音）によって、アクティブ岩盤破壊検出装置の電磁誘導雑音をキャンセルして、ＡＥ信号のみを取出してもよい。
複数のアクティブ岩盤破壊検出装置を設置する場合、複数のアクティブ岩盤破壊検出装置が近い場所に設置されていて、同じ電磁誘導雑音を発生するときは、複数のアクティブ岩盤破壊検出装置に対して１個のダミー岩盤破壊検出装置を共通に設置することもできる。
【００１８】
ここで本実施の形態の岩盤破壊検出装置は、トンネルの壁面、道路の法面、鉱山、コンクリート建造物、橋梁、ガスタンク等のように、破壊の際弾性波（ＡＥ波）を発生するものであれば、その破壊を検出することができるから、岩盤破壊検出装置の岩盤は、前記のように破壊の際弾性波を発生するものを岩盤と呼ぶ。
【００１９】
次に図２により、図１の岩盤破壊検出装置のＡＥ信号と電磁誘導雑音について説明する。なおアクティブ岩盤破壊検出装置とダミー岩盤破壊検出装置の計測器３ａ，３ｂは、ＡＥカウンターを例に説明する。
【００２０】
まず図２（ａ）について説明する。図２（ａ）は、岩盤破壊検出装置にＡＥ信号があり、電磁誘導雑音がない場合の例で、Ｓａ１は、ＡＥ信号を示す。
岩盤にＡＥ波が発生すると、アクティブ岩盤破壊検出装置にＡＥ信号Ｓａ１が発生し、計測器３ａに供給される。計測器３ａは、ＡＥ信号Ｓａ１から閾値ＴＬよりも大きな信号を抽出して、パルスＰａ１に変換し、そのパルスＰａ１を計数する。その際、ダミー岩盤破壊検出装置には、ＡＥ信号は発生しないから、パルスも発生しない。したがって計測器３ａ，３ｂのパルスを比較することにより、計測器３ａのパルスＰａ１は、ＡＥ信号であることが簡単に分かる。
【００２１】
図２（ｂ）は、岩盤破壊検出装置にＡＥ信号がなく、電磁誘導雑音がある場合の例で、Ｓａ２，Ｓｂは、電磁誘導雑音を示す。
雷等により電磁波が発生すると、アクティブ岩盤破壊検出装置とダミー岩盤破壊検出装置の双方に、電磁誘導雑音Ｓａ２，Ｓｂが同時に発生し、計測器３ａ，３ｂに、パルスＰａ２、Ｐｂが同時に発生する。したがって計測器３ａのパルスＰａ２は、ＡＥ信号でなく、電磁誘導雑音であることが分かる。
【００２２】
図２（ｃ）は、岩盤破壊検出装置にＡＥ信号と電磁誘導雑音がある場合の例で、Ｓａ１は、ＡＥ信号、Ｓａ２，Ｓｂは、電磁誘導雑音を示す。
この場合には、計測器３ａにパルスＰａ１が発生し、計測器３ａ，３ｂにパルスＰａ２、Ｐｂが同時に発生するから、計測器３ａのパルスＰａ１は、ＡＥ信号で、パルスＰａ２は、電磁誘導雑音であることが分かる。
【００２３】
図３は、本願発明の実施の形態に係るＡＥセンサの平面図を示す。
図３（ａ）は、ＡＥセンサ１ａとＡＥセンサ１ｂをベルト、テープ等の結束手段によって一体的に構成してある。
図３（ｂ）は、ＡＥセンサ１ａとＡＥセンサ１ｂを接着剤４２によって一体的に構成してある。
図３（ｃ）は、図３（ａ）等のＡＥセンサ１ａとＡＥセンサ１ｂを、１個のケース内に収納して一体的に構成してある。ケース１３内に振動子１１１，１１２を収納し、吸音材１４によって両振動子を離して配置してある。１２は、マウント板である。
【００２４】
図４は、本願発明の実施の形態に係るＡＥセンサの取付手段の平面図を示す。
図４（ａ）は、接着剤５１によって岩盤ＲにＡＥセンサ１ａを固定してある。
図４（ｂ）は、ＡＥセンサ１ａとＡＥセンサ１ｂを、取付手段により岩盤Ｒに取付け、取外しができるようにした例である。取付手段は、岩盤Ｒに固定する固定部材５２、その固定部材５２に取付けた雄ネジ５３、ＡＥセンサに固定する固定部材５４、固定部材５４に形成した雌ネジ５５とからなり、固定部材５２は、接着剤５１によって岩盤Ｒに固定し、固定部材５４は、雄ネジ５３と雌ネジ５５によって固定部材５２に取付ける。
【００２５】
本願発明の岩盤破壊検出装置及び岩盤破壊検出方法は、トンネルの壁面、道路の法面、鉱山、コンクリート建造物、橋梁、ガスタンク等のように、破壊の際弾性波（ＡＥ波）を発生するものであれば、その破壊を検出することができるから、本願発明の岩盤破壊検出装置及び岩盤破壊検出方法の岩盤は、前記のように破壊の際弾性波（ＡＥ波）を発生するものを岩盤と呼ぶ。
【００２６】
【発明の効果】
本願発明の岩盤破壊検出装置及び岩盤破壊検出方法は、アクティブ岩盤破壊検出装置とダミー岩盤破壊検出装置を並置し、岩盤にＡＥ波が発生すると、アクティブ岩盤破壊検出装置にはＡＥ信号が発生するが、ダミー岩盤破壊検出装置には発生しないこと、及び電磁誘導雑音は、両岩盤破壊検出装置に同時に発生することに着目して発明したもので、両岩盤破壊検出装置の計測データを比較するのみで、計測データがＡＥ信号か電磁誘導雑音かを簡単に判別することができ、雷等からの電磁波に常にさらされている環境においても、岩盤破壊を高精度で検出できる。また本願発明の岩盤破壊検出装置は、電気系統の電磁遮蔽手段や電磁誘導雑音除去フィルタ等を設ける必要がないから、装置が簡単で安価になる。
【００２７】
本願発明の岩盤破壊検出装置は、アクティブ岩盤破壊検出装置とダミー岩盤破壊検出装置を並置するのみでよいから、過酷な環境の野外に容易に設置することができ、また野外の岩盤破壊観測現場にいて簡単に岩盤破壊を観測することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の実施の形態に係る岩盤破壊検出装置を岩盤に取付けた状態を示す図である。
【図２】図１の岩盤破壊検出装置のＡＥ信号と電磁誘導雑音を説明する図である。
【図３】本願発明の実施の形態に係るＡＥセンサの平面図である。
【図４】本願発明の実施の形態に係るＡＥセンサの取付手段の平面図である。
【図５】従来の岩盤破壊検出装置を岩盤に取付けた状態を示す図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ　　ＡＥセンサ
２ａ，２ｂ　　増幅器
３ａ，３ｂ　　計測器
１１１，１１２　　振動子
１２　　マウント板
１３　　ケース
１４　　吸音材
４１　　結束手段
４２　　接着剤
５１　　接着剤
５２，５４　　固定部材
Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２　　ライン
Ｒ　　岩盤
【図１】
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【図２】
2004053536.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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