(57)【要約】【課題】  地表からの深度の大小に拘わらず簡便で効果的に地盤内の空洞を探査することができるようにすること。【解決手段】  地盤内に存在する空洞３の探査方法において、被探査地域の複数の地点で常時微動の時刻暦波形を測定し、測定結果をスペクトル分析して得られたスペクトルの振幅の最大値を各々の測定地点について求めて、その振幅の最大値を度合により区分けし、区分けした結果を各々の測定地点に対応する平面図上に表して空洞の存在の可能性の大小を示す分布図を得ること。【選択図】        図１
2005091276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤内に存在する空洞の探査方法において、
被探査地域の複数の地点で常時微動の時刻歴波形を測定した結果をスペクトル分析して得られた複数の地点の各々の測定地点スペクトルにおける振幅の最大値を度合により区分けし、区分けした結果を各々の測定地点に対応する図面上に表して空洞の存在の可能性の大小を示す分布図を得ることを特徴とする空洞の探査方法。
【請求項２】
地盤内に存在する空洞の探査方法において、被探査地域の複数の地点で常時微動の時刻歴波形を測定した結果をスペクトル分析して得られた複数の地点の各々の測定地点スペクトルにおける振幅の最大値と、空洞の無い地点の常時微動の時刻歴波形の測定結果をスペクトル分析して得られた第１基準スペクトルにおける振幅の最大値とを比較し、測定地点スペクトルの振幅の最大値を前記第１基準スペクトルの振幅の最大値からの低下の程度により区分けし、区分けした結果を各々の測定地点に対応する図面上に表して空洞の存在の可能性の大小を示す分布図を得ることを特徴とする空洞の探査方法。
【請求項３】
地盤内に存在する空洞の探査方法において、被探査地域の複数の地点で常時微動の時刻歴波形を測定した結果をスペクトル分析して得られた複数の地点の各々の測定地点スペクトルにおける振幅の最大値と、空洞の在る地点の常時微動の時刻歴波形の測定結果をスペクトル分析して得られた第２基準スペクトルにおける振幅の最大値とを比較し、測定地点スペクトルの振幅の最大値を前記第２基準スペクトルの振幅の最大値よりも大きくなる程度により区分けし、区分けした結果を各々の測定地点に対応する図面上に表して空洞の存在の可能性の大小を示す分布図を得ることを特徴とする空洞の探査方法。
【請求項４】
地盤内に存在する空洞の探査方法において、被探査地域の複数の地点で常時微動の時刻歴波形を測定した結果をスペクトル分析して得られた複数の地点の各々の測定地点スペクトルにおける振幅の最大値を、空洞の無い地点の常時微動の時刻歴波形の測定結果をスペクトル分析して得られた第１基準スペクトルにおける振幅の最大値と空洞の在る地点の常時微動の時刻歴波形の測定結果をスペクトル分析して得られた第２基準スペクトルにおける振幅の最大値との間で大きさの程度によって区分けし、区分けした結果を各々の測定地点に対応する図面上に表して空洞の存在の可能性の大小を表す分布図を得ることを特徴とする空洞の探査方法。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれかに記載した空洞の探査方法において、さらに、前記空洞の存在の可能性の大小を示す分布図に基づき地面から穿孔することを特徴とする空洞の探査方法。
【請求項６】
請求項５に記載した空洞の探査方法において、さらに、前記穿った孔から空洞内に挿入した測量装置により空洞内部の測量をすることを特徴とする空洞の探査方法。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれかに記載した空洞の探査方法であって、
被探査地域における各々の測定地点の常時微動の時刻歴波形の測定は、同時または同時性を保つ環境にて行なわれることを特徴とする空洞の探査方法。
【請求項８】
請求項２、４、５、６または７に記載の空洞探査方法であって、
前記第１基準スペクトルは、測定地点と同様の環境条件である被探査地域内の空洞の無い地点のスペクトルであり、測定地点の測定と同時または同時性を保つ環境にて測定されることを特徴とする空洞探査方法。
【請求項９】
請求項３から７までのいずれかに記載の空洞探査方法であって、
前記第２基準スペクトルは、測定地点と同様の環境条件である被探査地域内の空洞の在る地点のスペクトルであり、測定地点の測定と同時または同時性を保つ環境にて測定されることを特徴とする空洞探査方法。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれかに記載された空洞の探査方法であって、
常時微動の時刻歴波形の測定から得るスペクトルは、常時微動の時刻歴波形の水平成分もしくは鉛直成分の少なくともいずれか一方を用いることを特徴とする空洞の探査方法。
【請求項１１】
地盤内に存在する空洞の探査装置であって、被探査地域の各測定地点の常時微動を感知するセンサと、前記センサで得られた信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器と、前記センサまたはＡ／Ｄ変換器で得られた時刻歴振動データを収録するデータ収録部と、前記データ収録部に収録した時刻歴振動データをスペクトル分析する波形処理部と、前記波形処理部で得られたスペクトルの振幅の最大値を各々の測定地点について求めてその最大値を振幅の度合により区分けする判定処理部と、前記判定処理部で区分けした結果を各々の測定地点に対応する図面上に表して空洞の分布状態を図化する空洞分布の図化処理部とを備えることを特徴とする空洞の探査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤内に存在する空洞探査の方法および装置に関し、特に簡便で精度よく空洞の存否を探査できる空洞探査の方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
石炭等の採掘跡や石灰洞など人工的または自然的な地盤空洞が各地に存在している。  これらの空洞探査の方法として、（ａ）ボーリングにより地面から空洞まで穿孔する方法、（ｂ）レーダー等の信号を地中に発信し、地層からの反射から空洞探査する方法、（ｃ）風、波浪、交通振動等により自然界に常に存在する微弱な振動である常時微動を測定し、これをフーリエ変換による振動数領域のスペクトルへの変換をするスペクトル分析することにより空洞探査する方法等があった（特許文献１、非特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１５３４３号公報
【非特許文献１】日本建築学会講演「微動を用いた表面波の位相速度の推定に及ぼす地盤の不整形性の影響」（２００２年８月）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来のボーリングによる探査方法は、多地点でボーリングして探査する必要があり、特に広域探査においては効果的とはいえず、労力および時間的観点から、使用し易い方法ではなかった。
また、レーダー等の信号を地中に発信し地層からの反射から空洞探査する方法は、空洞が浅い深度に存在する場合しか探査することができなかった。
また、特許文献１の探査方法では空洞上部の地盤が梁構造とみなせる場合を対象とした探査方法であるため、地表面近くの浅い深度の空洞の探査を対象とした技術と考えられる。
また、これら特許文献１および非特許文献１のいずれの常時微動の測定による探査方法でも、空洞分布状況を把握するにはいたっていなかった。
したがって、上記いずれの方法においても、深度の大小に拘わらず地盤内の空洞の形状や位置を正確かつ効果的に測定するに至らないものであり、空洞の調査には多大な労力と期間を要している。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、地面からの深度の大小に拘わらず簡便で効果的に地盤内の空洞を探査することができるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、地盤内に存在する空洞の探査方法において、被探査地域の複数の地点で常時微動の時刻歴波形を測定した結果をスペクトル分析して得られた複数の地点の各々の測定地点スペクトルにおける振幅の最大値を度合により区分けし、区分けした結果を各々の測定地点に対応する図面上に表して空洞の存在の可能性の大小を示す分布図を得ることを特徴とする空洞の探査方法である。
これにより、地盤内に存在する空洞を探査するときに、測定地点スペクトルの振幅の最大値を度合により区分けし、区分けした結果を各々の測定地点に対応する図面上に表すと、地盤内に空洞が存在する場合には、この空洞によって地中を伝播する波動が遮断され、あるいは減衰することにより、この空洞に近い地点では前記測定地点スペクトルの振幅の最大値が小さくなるため、空洞の存在の可能性の大小を示す分布図を得ることができる。これにより、空洞の存在する地点を判別することができる。
【０００６】
さらに、請求項２記載の発明は、地盤内に存在する空洞の探査方法において、被探査地域の複数の地点で常時微動の時刻歴波形を測定した結果をスペクトル分析して得られた複数の地点の各々の測定地点スペクトルにおける振幅の最大値と、空洞の無い地点の常時微動の時刻歴波形の測定結果をスペクトル分析して得られた第１基準スペクトルにおける振幅の最大値とを比較し、測定地点スペクトルの振幅の最大値を前記第１基準スペクトルの振幅の最大値からの低下の程度により区分けし、区分けした結果を各々の測定地点に対応する図面上に表して空洞の存在の可能性の大小を示す分布図を得ることを特徴とする空洞の探査方法である。
これにより、地盤内に存在する空洞を探査する場合に、測定地点スペクトルの振幅の最大値を第１基準スペクトルの振幅の最大値からの低下の程度により区分けし、区分けした結果を各々の測定地点に対応する図面上に表すと、前記低下の程度が大きいほど空洞の存在の可能性が大きくなることを示すので、空洞の存在の可能性の大小を示す分布図を容易に得ることができる。
なお、空洞の無い地点が複数ある場合においては、複数の既知点における常時微動の時刻歴波形を測定した結果をスペクトル分析して得られた複数の既知点の各々の既知点スペクトルにおける振幅の最大値を比較し、その最大値が最も小さい地点のスペクトルを第１基準スペクトルとする。
また、測定点スペクトルの振幅の最大値が第１基準スペクトルの振幅の最大値より大きい場合は、その測定地点は空洞が無いことは言うまでもない。
【０００７】
さらに、請求項３記載の発明は、地盤内に存在する空洞の探査方法において、被探査地域の複数の地点で常時微動の時刻歴波形を測定した結果をスペクトル分析して得られた複数の地点の各々の測定地点スペクトルにおける振幅の最大値と、空洞の在る地点の常時微動の時刻歴波形の測定結果をスペクトル分析して得られた第２基準スペクトルにおける振幅の最大値とを比較し、測定地点スペクトルの振幅の最大値を前記第２基準スペクトルの振幅の最大値よりも大きくなる程度により区分けし、区分けした結果を各々の測定地点に対応する図面上に表して空洞の存在の可能性の大小を示す分布図を得ることを特徴とする空洞の探査方法である。
これにより、地盤内に存在する空洞を探査する場合に、測定地点スペクトルの振幅の最大値を第２基準スペクトルの振幅の最大値よりも大きくなる程度により区分けし、区分けした結果を各々の測定地点に対応する図面上に表すと、前記大きくなる程度が大きいほど空洞の存在の可能性が小さくなることを示すので、空洞の存在の可能性の大小を示す分布図を容易に得ることができる。
なお、空洞の在る既知点が複数ある場合においては、複数の既知点における常時微動の時刻歴波形を測定した結果をスペクトル分析して得られた複数の既知点の各々の既知点スペクトルにおける振幅の最大値を比較し、その最大値が最も大きい地点のスペクトルを第２基準スペクトルとする。
また、測定地点スペクトルの振幅の最大値が第２基準スペクトルの振幅の最大値より小さい場合は、その測定地点は空洞が在ることは言うまでもない。
【０００８】
さらに、請求項４記載の発明は、地盤内に存在する空洞の探査方法において、被探査地域の複数の地点で常時微動の時刻歴波形を測定した結果をスペクトル分析して得られた複数の地点の各々の測定地点スペクトルにおける振幅の最大値を、空洞の無い地点の常時微動の時刻歴波形の測定結果をスペクトル分析して得られた第１基準スペクトルにおける振幅の最大値と空洞の在る地点の常時微動の時刻歴波形の測定結果をスペクトル分析して得られた第２基準スペクトルにおける振幅の最大値との間で大きさの程度によって区分けし、区分けした結果を各々の測定地点に対応する図面上に表して空洞の存在の可能性の大小を表す分布図を得ることを特徴とする空洞の探査方法である。
これにより、地盤内に存在する空洞を探査する場合に、測定地点スペクトルの振幅の最大値を第１基準スペクトルにおける振幅の最大値と第２基準スペクトルにおける振幅の最大値との間で大きさの程度によって区分けし、区分けした結果を各々の測定地点に対応する図面上に表すと、測定地点のスペクトルにおける振幅の最大値が小さく第２基準スペクトルにおける振幅の最大値に近づくほど、空洞の存在の可能性が大きくなることを示すので、空洞の存在の大小を示す分布図を容易に得ることができる。
【０００９】
さらに、請求項５記載の発明は、請求項１から４までのいずれかに記載した発明において、さらに、前記空洞の存在の可能性の大小を示す分布図に基づき地面から穿孔することを特徴とする空洞の探査方法である。
これにより、前記分布図により、空洞の存在を穿孔前から推定できるため、空洞に達する孔を穿つ地面の位置を効率的に選定することができる。
【００１０】
さらに、請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記穿った孔から空洞内に挿入した測量装置により空洞内部の測量をすることである。
これにより、前記分布図により空洞の存在が推定される地点に穿孔し、この孔が空洞まで達したときに、この孔から空洞内に挿入した測量装置により、空洞内部を容易に測量することができる。
【００１１】
さらに、請求項７記載の発明は、請求項１から６までのいずれかに記載した発明において、被探査地域における常時微動の時刻歴波形の測定は、各々の測定地点が同時または同時性を保つ環境にて行なわれることである。
空洞探査において被探査地域の複数の探査地点を同時に測定することが望ましいが、探査地点が多数ある場合には、常時微動の感振器が不足し、同時に全ての地点の時刻歴波形を取得することが困難な状況がある。この場合には、探査地点をグループ分けし、それぞれの時刻歴波形が同時性を保つ環境になければ、精度の高い分布図を得ることはできない。なお、「同時性を保つ環境」とは、同一地点において、異なる時刻に常時微動の時刻歴波形の測定をした場合に、ほぼ同一の性質を持つ常時微動の時刻歴波形を記録した場合の測定環境をいう。具体的には、例えば、被測定地点（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ）において空洞探査を行う場合、第１グループとして（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）を測定し、第２グループとして（ａ、ｅ、ｆ、ｇ）を測定する（第１グループと第２グループの測定時刻は異なる）。この場合、ａ地点における時刻歴波形の結果から得られるスペクトルが第１グループと第２グループで近似していれば、被測定地点（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ）は同時性を保つ環境にある。
これにより、各々の測定地点における常時微動の時刻歴波形の測定結果に悪影響を及ぼす測定環境の変化に影響されないより精度の高い分布図を得ることができる。
【００１２】
さらに、請求項８記載の発明は、請求項２、４、５、６または７に記載の空洞探査方法において、前記第１基準スペクトルは、測定地点と同様の環境条件である被探査地域内の空洞の無い地点のスペクトルであり、測定地点の測定と同時または同時性を保つ環境にて測定されることである。
これにより、測定環境の変化に影響されない前記第１基準スペクトルが得られるから精度の高い空洞分布図を得ることができる。
【００１３】
さらに、請求項９記載の発明は、請求項３から７までのいずれかに記載の発明において、前記第２基準スペクトルは、測定地点と同様の環境条件である被探査地域近傍の空洞の在る地点のスペクトルであり、測定地点の測定と同時または同時性を保つ環境にて測定されることである。
これによって、測定環境の変化に影響されない前記第２基準スペクトルが得られるから精度の高い空洞分布図を得ることができる。
【００１４】
さらに、請求項１０記載の発明は、請求項１から９までのいずれかに記載された発明において、常時微動の時刻歴波形の測定から得るスペクトルは、常時微動の時刻歴波形の水平成分もしくは鉛直成分の少なくともいずれか一方を用いることである。
これにより、常時微動の時刻歴波形の水平成分もしくは鉛直成分の少なくともいずれか一方を用いてスペクトルを得るので、常時微動の時刻歴波形の測定および分析が容易になる。
【００１５】
さらに、請求項１１記載の発明は、地盤内に存在する空洞の探査装置であって、被探査地域の各測定地点の常時微動を感知するセンサと、前記センサで得られた信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器と、前記センサまたはＡ／Ｄ変換器で得られた時刻歴振動データを収録するデータ収録部と、前記データ収録部に収録した時刻歴振動データをスペクトル分析する波形処理部と、前記波形処理部で得られたスペクトルの振幅の最大値を各々の測定地点について求めてその最大値を振幅の度合により区分けする判定処理部と、前記判定処理部で区分けした結果を各々の測定地点に対応する図面上に表して空洞の分布状態を図化する空洞分布図化処理部とを備えることを特徴とする空洞の探査装置である。
これにより、地盤内に存在する空洞の探査装置において、センサが被探査地域の各測定地点の常時微動を感知し、Ａ／Ｄ変換器が前記センサで得られた信号をデジタル変換し、データ収録部が前記センサまたはＡ／Ｄ変換器で得られた時刻歴振動データを収録し、波形処理部が前記データ収録部に収録した時刻歴振動データをスペクトル分析し、判定処理部が前記波形処理部で得られたスペクトルの振幅の最大値を各々の測定地点について求めてその最大値を振幅の度合により区分けし、空洞分布図化処理部が前記判定処理部で区分けした結果を各々の測定地点に対応する図面上に表して空洞の分布状態を図化するので、空洞の存在の可能性の大小を示す分布図を容易に得ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の発明によれば、地面からの深度の大小に拘わらず簡便で効果的に地盤内の空洞を探査することができる。
さらに、請求項２記載の発明によれば、地面からの深度の大小に拘わらず一層簡便で効果的に地盤内の空洞を探査することができる。
さらに、請求項３記載の発明によっても、地面からの深度の大小に拘わらず一層簡便で効果的に地盤内の空洞を探査することができる。
さらに、請求項４記載の発明によっても、地面からの深度の大小に拘わらず一層簡便で効果的に地盤内の空洞を探査することができる。
さらに、請求項５記載の発明によれば、上記請求項１から４までに記載した発明の効果とともに、地面から孔を穿つ地点を容易に選定することができる。
さらに、請求項６記載の発明によれば、上記請求項５に記載した発明の効果ともに、空洞内に挿入した測量装置により確実に空洞内部の測量をすることができる。
さらに、請求項７記載の発明によれば、請求項１から６までのいずれかに記載した発明の効果とともに、精度よく空洞探査をすることができる。
さらに、請求項８記載の発明によれば、請求項２、４、５、６または７に記載した発明の効果とともに、精度よく空洞探査を行うことができる。
さらに、請求項９記載の発明によっても、請求項３から７までのいずれかに記載の発明の効果とともに、精度よく空洞探査を行うことができる。
さらに、請求項１０記載の発明によれば、請求項１から９までのいずれかに記載された発明の効果とともに、空洞探査が容易になる。
さらに、請求項１１記載の発明によれば、地面からの深度の大小に拘わらず簡便で効果的に空洞探査を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明における実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る地盤内に存在する空洞の探査装置を示し、図２は図１の探査装置を用いて空洞探査をする方法を示すフローチャートであり、図３は探査地域内に空洞無しを確認した地点がある場合のフローチャートを示し、図４は図３の続きのフローチャートを示し、図５は探査地域内に空洞在りを確認した地点がある場合のフローチャートを示し、図６は図５の続きのフローチャートを示し、図７は探査地域内に空洞無しおよび在りを確認した地点がある場合のフローチャートを示す。さらに、図１０は図２のフローチャートによる探査結果を示し、図１１は図１０の説明を示し、図１２は図３および図４のフローチャートによる探査結果を示し、図１３は図１２の説明を示し、図１４は図５および図６のフローチャートによる探査結果を示し、図１５は図１４の説明を示す。
【００１８】
図１に示すように、地面１にて地盤２内に存在する空洞３を探査する探査装置は、被探査地域の複数の測定地点の地面１に設置され各測定地点の常時微動を感知する感振器４（請求項における「センサ」の一例である。）と、感振器４で得られた信号を増幅する増幅器５と、増幅器５で増幅された信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器６と、感振器４またはＡ／Ｄ変換器６で得られた時刻歴振動データを収録するデータ収録部７と、データ収録部７に収録した時刻歴振動データをスペクトル分析する波形処理部８と、波形処理部８で得られたスペクトルの振幅の最大値を各々の測定地点について求めてその最大値を振幅の度合により区分けする判定処理部９と、判定処理部９で区分けした結果を各々の測定地点に対応する平面図上に表して空洞の分布状態を図化する空洞分布図化処理部１０とを備えている。
【００１９】
図１の探査装置を用いて地盤２内に存在する空洞３の探査を図２に示すフローチャートに従って行うことができる。
まず、探査地域を選定し（ステップＳ１）、その地域内に空洞の在り無しを確認していないときは（ステップＳ２、Ｓ３）、その地域内で現場探査をする（ステップＳ４）。そして、地域内の複数の地点に感振器４を設置し（ステップＳ７）、感振器４により常時微動を電気信号に変換し（ステップＳ８）、この電気信号を増幅器で増幅し（ステップＳ９）、さらにＡ／Ｄ変換器６により連続する電気信号の離散値（デジタル値）への変換をし、離散化された時刻歴データを得る（ステップＳ１０）。図８はこの場合の離散化された時刻歴データの一例を示す。
一方、上記感振器４の設置位置を測定し（ステップＳ５）、測定した感振器４の設置位置情報をデータ収録部７に入力し（ステップＳ６）、前記離散化された時刻歴データとこれに対応する感振器４の位置情報のデータをデータ収録部７に収録する（ステップＳ１１）。これを所定地点数の測定について繰り返す（ステップＳ１２）。
つぎに、波形処理部８において、所定地点全ての時刻歴データ、すなわち全時刻歴データについてフーリエ変換による振動数領域のスペクトルへの変換をするスペクトル分析をする（ステップＳ１３）。図９はこの場合のフーリエ振幅の一例を示す。
つぎに、全地点データについてスペクトル振幅最大値の最大値と最小値との間を適当に等分して区分する（ステップＳ１４）。なお、この場合、ある基準値（例えば全地点データ中の最小値）と全地点データ各々の比の最大値と最小値との間を適宜区分することもできる。また、区分の結果、地点毎に差がなく、全て一様な分布が得られた場合には、全てが「空洞あり」か「空洞なし」の結果として取り扱うことができる。
そして、スペクトル振幅最大値の大きさに応じて全地点データを設定した区分に分類し（ステップＳ１５）、空洞分布図化処理部１０において、感振器４の位置情報の平面図化をし、これに対応した区分値を平面図上に表示する（ステップＳ１６）。
このようにして、図１０に示す平面図が得られる。図１０は図１１に示す説明のように、スペクトル振幅の大きさが６段階に区分され、この区分に従って作成されている。図１０において、スペクトル振幅の大きさが小さいほど空洞３の存在の可能性が大きくなる。
【００２０】
図２のフローチャートにおいて探査地域内に空洞３の存在しないことを確認した地点があるときは（ステップＳ２）、図３のフローチャートに移行する。ここで、探査地域内に空洞３在りを確認した地点が無い場合には（ステップＳ２０）、現場探査をし（ステップＳ２１）、空洞３無し地点へ感振器４を設置し（ステップＳ２４）、感振器４により常時微動を電気信号へ変換し（ステップＳ２５）、増幅器５によりこの電気信号を増幅し（ステップＳ２６）、さらに、Ａ／Ｄ変換器６により連続する信号の離散値へ変換する（ステップＳ２７）。一方、感振器４の設置位置を測量し（ステップＳ２２）、感振器４の設置位置情報をデータ収録部７に入力し（ステップＳ２３）、常時微動の離散化された時刻歴データとこれに対応する位置情報をデータ収録部７に収録する（ステップＳ２８）。そして、波形処理部８が空洞３の無い地点における時刻歴データについてフーリエ変換による振動数領域への変換をし（ステップＳ２９）、図４の第１基準スペクトルを得る（ステップＳ３０）。
一方、図３に示すように、空洞探査地域内の複数の地点に感振器４を設置し（ステップＳ３１）、図２の場合と同様にして、所定の複数の地点数の離散化された時刻歴データとこれに対応する位置情報の収録をし（ステップＳ２２、Ｓ２３、Ｓ３２〜Ｓ３５）、図４に示すように全時刻歴データのフーリエ変換による振動数領域のスペクトルへの変換をする（ステップＳ３７）。
つぎに、図４に示すように各地点のスペクトルの振幅最大値は第１基準スペクトルのものより大きい場合には（ステップＳ３８）、空洞３無しとして位置情報を基に平面図化をする（ステップＳ３９）。一方、各地点のスペクトルの振幅最大値は第１基準スペクトルのものより大きいとはいえない場合には（ステップＳ３８）、各スペクトルの振幅の最大値の最大値と最小値の間を適当に等分して区分し（ステップＳ４０）、スペクトルの振幅最大値の大きさに応じて設定した区分に分類し（ステップＳ４１）、位置情報の平面図化とこれに対応した区分値を平面図上へ表示する（ステップＳ４２）。
この結果、図１２に示す平面図が得られる。図１２は図１３に示す説明のように、スペクトル振幅の大きさが６段階に区分され、この区分に従って作成されている。図１２において、スペクトル振幅の大きさが小さいほど空洞３の存在の可能性が大きくなる。
【００２１】
図２のフローチャートにて探査地域内に空洞３の存在を確認した地点があるときは（ステップＳ３）、図５および図５に続く図６のフローチャートに移行する。図５および図６のフローチャートは、図３および図４のフローチャートにおける「空洞なし」、「第１基準スペクトル」（ステップＳ３０）および「各地点のスペクトルの振幅最大値は第１基準スペクトルのものより大きいか否かの判定（ステップＳ３８）」をそれぞれ「空洞在り」、「第２基準スペクトル」（ステップＳ６０）、「各地点のスペクトルの振幅最大値は第２基準スペクトルのものより小さいか否かの判定（ステップＳ６８）」に変更し、その他は図３および図４のフローチャートと同様としたものである。
この結果、図１４に示す平面図が得られる。図１４は図１５に示す説明のように、スペクトル振幅の大きさが６段階に区分され、この区分に従って作成されている。図１４において、スペクトル振幅の大きさが小さいほど空洞３の存在の可能性が大きくなる。
【００２２】
図３のフローチャートにて、探査地域内に空洞３在りを確認した地点がある場合には（
ステップＳ２０）、図７のフローチャートに移行する。まず、現場探査をし（ステップＳ８１）、空洞３無し地点および空洞３在り地点への感振器４を設置し（ステップＳ８３）、図３のステップＳ２５〜２９と同様にして常時微動の全時刻歴データをスペクトル変換する（ステップＳ８４）。そして、第１基準スペクトルおよび第２基準スペクトルを形成する（ステップＳ８５）。一方、図３のステップＳ３１〜３６と同様にして所定地点数の感振器４による測定をし（ステップＳ８６）、ステップＳ３７と同様にしてスペクトル変換をする（ステップＳ８７）。また、図３のステップＳ２２、２３と同様に各感振器４の位置の測定および各感振器４の位置情報の入力をする（ステップＳ８２）。
つぎに、各地点のスペクトルの振幅の最大値が第１基準スペクトルのものより大きい場合には（ステップＳ８８）、空洞３無しとして位置情報を基に平面図化する（ステップＳ８９）。
一方、各地点のスペクトルの振幅の最大値が第１基準スペクトルのものより大きいとはいえない場合には（ステップＳ８８）、各地点スペクトルの振幅の最大値が第２基準スペクトルのものより小さいときは（ステップＳ９０）、空洞３在りとして位置情報を基に平面図化する（ステップＳ９１）。
また、各地点スペクトルの振幅の最大値が第２基準スペクトルのものより小さいとはいえないときは（ステップＳ９０）、第１基準スペクトルの振幅の最大値と第２基準スペクトルの振幅の最大値の間を適当に等分して区分し（ステップＳ９２）、ステップＳ４１〜Ｓ４２と同様にしてスペクトルの振幅の最大値の大きさに応じて設定した区分に分類し、これを位置情報の平面図に表示する（ステップＳ９３）。このようにして、図１２、１４と同様の平面図を作成する。
【００２３】
さらに、前記空洞３の存在の可能性の大小を示す分布図（図１０、１２、１４等参照）に基づき地面１から穿孔する。これにより、前記分布図により、空洞３の存在を穿孔前から推定できるため、空洞３に達する孔を穿つ地面１の位置を効率的に選定することができる。
さらに、前記穿った孔から空洞３内に挿入した測量装置により空洞３の内部の測量をする。これにより、前記分布図により空洞３の存在が推定される地点に穿った孔が空洞３まで達したときに、この孔から空洞３内に挿入した測量装置により、空洞３の内部を容易に測量することができる。
さらに、被探査地域における常時微動の時刻歴波形の測定は、各々の測定地点が同時または同時性を保つ環境にて測定する。これにより、各々の測定地点における常時微動の時刻歴波形の測定結果に悪影響を及ぼす測定環境の変化に影響されないより精度の高い分布図を得ることができる。このため、空洞の存否を精度よく測定することができる。
さらに、前記第１基準スペクトルは、測定地点と同様の環境条件である被探査地域内の空洞の無い地点のスペクトルであり、測定地点の測定と同時または同時性を保つ環境にて測定される。これによって、測定環境の変化に影響されない前記第１基準スペクトルが得られるから空洞分布図を精度よく得ることができる。
さらに、前記第２基準スペクトルは、測定地点と同様の環境条件である被探査地域内の空洞の在る地点のスペクトルであり、測定地点の測定と同時または同時性を保つ環境にて測定される。これによって、測定環境の変化に影響されない前記第２基準スペクトルが得られるから空洞分布図を精度よく得ることができる。
さらに、常時微動の時刻歴波形の測定から得るスペクトルは、常時微動の時刻歴波形の水平成分もしくは鉛直成分の少なくともいずれか一方を用いることである。これにより、常時微動の時刻歴波形の水平成分もしくは鉛直成分の少なくともいずれか一方を用いてスペクトルを得るので、常時微動の時刻歴波形の測定が容易になる。
【００２４】
なお、上記実施の形態において、増幅器５を使用しているが、これに限定されず、感振器４の電気信号が必要なレベルのものであれば、増幅器５を省略することができる。
また、データ収録部７がＡ／Ｄ変換器６で得られた時刻歴振動データを収録し、判定処理部９がデータ収録部７に収録した時刻歴振動データをスペクトル分析しているが、これに限定されず、データ収録部７がセンサとなる感振器４で得られた時刻歴振動データを収録し、判定処理部９がデータ収録部７に収録した時刻歴振動データをスペクトル分析してもよい。
また、図１０等においてスペクトル振幅の最大値を６段階に区分しているが、これに限らず、必要に応じて任意の数の段階に区分することができる。
また、図１０等において平面図を作成しているが、これに限らず、例えば地面上の位置をＸＹ座標で示し、スペクトル振幅の最大値をＹ座標で示す三次元図面を作成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明は、例えば電力業界において送電線の鉄塔等を建設する際に、建設場所の地盤内に空洞が存在する否かを容易に判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態に係る地盤内に存在する空洞の探査装置を示すブロック図である。
【図２】図１の探査装置を用いて空洞探査をする方法を示すフローチャートである。
【図３】探査地域内に空洞無しを確認した地点がある場合のフローチャートである。
【図４】図３の続きのフローチャートである。
【図５】探査地域内に空洞在りを確認した地点がある場合のフローチャートである。
【図６】図５の続きのフローチャートである。
【図７】探査地域内に空洞無しおよび在りを確認した地点がある場合のフローチャートである。
【図８】離散化された時刻歴データの一例を示すグラフである。
【図９】フーリエ振幅の一例を示すグラフである。
【図１０】図２のフローチャートによる探査結果を示す説明図である。
【図１１】図１０の説明を示す説明図である。
【図１２】図３および図４のフローチャートによる探査結果を示す説明図である。
【図１３】図１２の説明を示す説明図である。
【図１４】図５および図６のフローチャートによる探査結果を示す説明図である。
【図１５】図１４の説明を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  地面
２  地盤
３  空洞
４  感振器（センサ）
５  増幅器
６  Ａ／Ｄ変換器
７  データ収録部
８  波形処理部
９  判定処理部
１０  空洞分布図化処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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