(57)【要約】【課題】埋設管路の相互に接続された各管体に対し衝撃弾性波試験を順次に行い、各試験における受振波の周波数スペクトルを解析・判定して劣化診断を行う場合、管埋設深さが異なっても、その埋設深さに見合った周波数スペクトルの補正によって統一基準で劣化診断を行い得るようにする。【解決手段】埋設管の所定の内面箇所に打撃具Ａにより弾性波を入力し、その入力箇所から所定の間隔を隔てた管内面箇所で伝播弾性波を振動センサーＢにより受振し、この受振波の周波数スペクトルの強度値を予め求めた管埋設深さに対する補正係数で補正してその受振波の基準埋設深さに対する周波数スペクトルを求め、この周波数スペクトルを解析して埋設管の劣化診断を行う。【選択図】図９
2005345116.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
埋設管の所定の内面箇所に弾性波を入力し、その入力箇所から所定の間隔を隔てた管内面
箇所で伝播弾性波を受振し、この受振波の周波数スペクトルの強度値を予め求めた管埋設
深さに対する補正係数で補正してその受振波の基準埋設深さに対する周波数スペクトルを
求め、この周波数スペクトルを解析して埋設管の劣化診断を行うことを特徴とする埋設管
の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は衝撃弾性波法により埋設管を検査して劣化診断を行う埋設管の検査方法に関す
るものである。
【背景技術】
【０００２】
近来、下水管路や農水管路においては、埋設管の経年に伴う腐食摩耗や破損により陥没
や漏水等の事故が増加しつつある。このため適切な劣化診断とその診断結果に基づく適切
な修繕・更新が要請されている。
この下水管路や農水管路の劣化診断においては、一般に、修繕・改築工事の順番及び工
事方法を決定するために、調査流域を構成する要素区域間の劣化進行度の順位付けや定量
的な劣化レベルの進行度の把握が必要である。
従来では、目視やＴＶカメラを用いて外観調査を行い、必要に応じコア抜きにより得た
試料の物性を調査しているが、直視し得る劣化しか捉えることができず、管外周や肉厚内
の劣化が見逃されてしまい、劣化の程度を適切に定量的に把握することが困難である。ま
たは、定量的なデータを収集するには、コアを大量に抜く必要があり、健全管体の強度低
下が余儀なくされ、作業コストの過大化も避けられない。
【０００３】
非破壊試験法として、超音波法、打音法、衝撃弾性波法が知られている。
しかしながら、超音波法では、入力波としての超音波が高周波であり、エネルギーも小
さいので、入力波をコンクリート中に伝播させ難く、コンクリート製品の検査には適さな
い。
打音法では、マイクロフォン等の非接触式の音響機器で信号を受信しているために、周
囲の雑音の影響を受け易い、打撃点の裏面側の影響を受け易い、定量的な解析・診断に個
人差が生じ易い等の不都合があり、診断精度に問題がある。
衝撃弾性波法は、被検査体に打撃等の機械的衝撃で弾性波を入力し、被検査体に接触さ
せた振動子が受振した波形の周波数スペクトルを求め、その周波数スペクトルの解析・判
定により劣化診断を行う方法であり、本出願人においては、衝撃弾性波法を利用した埋設
管の診断システムを既に提案している。（例えば、特許文献１、非特許文献１）
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−０２８９７６号公報
【非特許文献１】皆木，鎌田，野崎，舟橋、弾性波によるコンクリート下水管路の劣化診断手法に関する基礎研究，コンクリート工学年次論文集、２００２，ＶＯＬ２４，Ｎｏ１，ｐ１５３９−１５４４
【０００５】
この診断システムの基本的構成を説明すれば、次の通りである。
図１７の（イ）において、ｐは地中埋設管、ａはインパルスハンマー等により弾性波を
入力させる入力点、ｂは伝播弾性波を振動センサで受振する受振点（出力点）を示してい
る。
弾性波の伝播は、質量ｍ、バネ定数ｋ、減衰係数ｃ等で論じられ、バネ定数ｋは作用力
と変位との比で与えられるから、管の場合、バネ定数は管の曲げ剛性EIで評価される。
今、入力点での入力を図１７の（ロ）に示すインパルスＩとすると、このインパルスＩ
が管端での反射、クラック等の欠陥箇所での反射・透過を経て受振点に到来し、その到来
波ｘには、出力点と受振点との相対的位置関係、入力点や出力点と管端との相対的位置関
係、入力点や出力点と欠陥箇所との相対的位置関係、管体の曲げ剛性、減衰係数、管の比
重、経過時間等が関与し、出力点と受振点との相対的位置関係や入力点や出力点と管端と
の相対的位置関係に関する変数をＬ、入力点や出力点と欠陥箇所との相対的位置関係に関
する変数をＬ’、管体の曲げ剛性をEI、減衰係数をｃ、管の比重をｍ、経過時間ｔとする
と
【０００６】
ｘ＝ｘ（EI，ｃ，ｍ，Ｌ，Ｌ’，ｔ）
で表すことができる。
而して、入力弾性波が図１７の（ハ）に示すようにｆ（ｔ）であるとすると、
出力Ｘは
【数１】
2005345116.tif 000003
で表すことができ、その波形は、出力点と受振点との相対的位置関係や入力点や出力点
と管端との相対的位置関係Ｌ、入力点や出力点と欠陥箇所との相対的位置関係Ｌ’、管体
の曲げ剛性EI、減衰係数ｃ、管の比重ｍ等によって異なる。
【０００７】
図１８の（イ）はＪＩＳＡ  ５３０３Ｂ型１種の呼び径２５０ｍｍ、長さ２ｍのコンク
リートヒューム管について入力点と受振点との距離を１９５０ｍｍとし、入力弾性波を時
間長さ１２０μｓのインパルスハンマーで発生させたときの受振弾性波の波形を示してい
る。図１８の（ロ）はその波形を高速フーリエ変換して求めた周波数スペクトルを示し、
固有振動周波数で最大ピークを呈している。
この周波数スペクトルにおいて、健全品と欠陥品とでは次のような差異が生じる（勿論
、入力値、入力点と受振点との相対的位置関係、管内水量等の環境条件は同じとしての対
比である）。
（１）最大ピークのスペクトル強度値
劣化品は健全品に較べ最大ピークのスペクトル強度値（固有振動数におけるスペクトル
強度値）が小さくなる。この理由は、クラック等の欠陥が在ると、弾性波が伝播し難くな
るためと推定される。
（２）固有振動周波数
劣化品は健全品に較べ固有振動周波数が低周波域側にシフトする。この理由は、クラッ
ク等の欠陥が在ると、管体の曲げ剛性が低下するためと推定される。
（３）ピーク本数
特に欠陥が管軸方向クラックである場合、ある強度以上のピーク本数が少なくなる。そ
の理由は、管軸方向クラックにより分割された質量のことなるコンクリート部分が別個に
振動するものの連成振動における相互作用により減衰が顕著になるためと推定される。
【０００８】
これら（１）〜（３）を判定点として例えば図１９に示すフローに従って劣化診断を行
っている。
すなわち、検査しようとする埋設管の区間の各管体の受振波周波数スペクトルを得、各
周波数スペクトルから最大ピークのスペクトル強度値４０％以上の値のスペクトル本数を
求め、ピーク本数が２本以下のものでは軸方向クラックと判定し、ピーク本数が３本以上
のもののうち、健全品の受振波周波数スペクトルと比較して最大ピークの強度値が顕著に
減少しているものは周方向クラックと判定し、減少の程度が小さいものは管厚み減少と判
定している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記埋設管における弾性波において、埋設土も弾性波の伝播フィールドとなる。この場
合、通常の埋設深さでは、前記（１）〜（３）の特徴が埋設深さにより実質的に影響され
ることはなく、管直上の土被りの存在に関係なく、埋設管に存在するクラック等の欠陥を
受振弾性波の周波数スペクトルの解析より診断できることを確認済みである。
【００１０】
しかしながら、土被り深さが２ｍにも達すると、土被りの影響を無視し難くなる。
そこで、コンクリートヒューム管及び土被り砂をそれぞれ弾性体と見做してモデルを作
成し、このモデルに実際に弾性波を入力し、実際の受振位置で時刻暦応答波形をＦＥＭ解
析により求めてみたが、モデルでは、コンクリートヒューム管と土被り砂との境界を実際
の状態にシュミレートし難く、埋設深さと受振波周波数スペクトルとの関係を正確に把握
することは困難である。
しかしながら、本発明者においては、埋設管と土被りとの間での土砂の圧縮状態が前記
の受振波周波数スペクトルに影響を与えるため、一定の圧縮状態を基準として受振波周波
数スペクトルのスペクトル強度の補正係数を求めておけば、埋設深さが異なっても、その
埋設深さの影響をよく排除して管の欠陥を同一の基準で判定できることを知った。
【００１１】
本発明の目的は、埋設管路の相互に接続された各管体に対し衝撃弾性波試験を順次に行
い、各試験における受振波の周波数スペクトルを解析・判定して劣化診断を行う場合、管
埋設深さが異なっても、その埋設深さに見合った周波数スペクトルの補正によって統一基
準で劣化診断を行い得るようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る埋設管の検査方法は、埋設管の所定の内面箇所に弾性波を入力し、その入
力箇所から所定の間隔を隔てた管内面箇所で伝播弾性波を受振し、この受振波の周波数ス
ペクトルの強度値を予め求めた管埋設深さに対する補正係数で補正してその受振波の基準
埋設深さに対する周波数スペクトルを求め、この周波数スペクトルを解析して埋設管の劣
化診断を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
検査しようとする埋設管の埋設深さが各管体ごとに異なっても、各管体について求めた
受振波周波数スペクトルを基準埋設深さ（例えば、埋設深さ０．５ｍ）のときの受振波周
波数スペクトルに補正でき、埋設管の劣化診断を管埋設深さの影響を受けることなく行う
ことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明において使用する衝撃弾性波試験法を説明するための図面である。
図１において、ｐは管体、Ａは管体内面の所定箇所に弾性波を入力するための打撃具、
Ｂは入力点から所定の距離を隔てた管内面の所定箇所に接触させた振動センサー、Ｃは振
動センサーの受振波を記録し、高速フーリエ変換により周波数スペクトルを表示するコン
ピュータである。
前記打撃具Ａには、常に同じ力・時間長さで打撃できるもの、例えばシュミットハンマ
ーやバネ、ピストン等により一定の力でハンマー、鋼球を打ち出すもの（例えばインパル
スハンマー）、一定の高さから鋼球を落下させるもの等を使用でき、特に入力情報の記録
データを計測し、解析時に反映できるものを使用することが好ましい。
前記振動センサーＢには、振動加速度、振動速度、振動変位をピックアップする何れの
方式であってもよく、センサー素子には抵抗線ひずみゲージ、ピエゾ効果を利用した半導
体ゲージ、圧電磁器等の圧電型加速度ピックアップ等を使用でき、ＡＥ波検波用のＡＥセ
ンサーも使用できる。振動センサーの管内面への接触には粘着テープ、接着剤、手での押
え付けで行うこともできるが、後述のアームで振動センサーやハンマーをハンドリングす
る検査ロボットを使用することが好ましい。
振動センサーＢやハンマーＡにおいては、水や酸性水や塩基性水に接触されることがあ
るので、耐食金属製、例えばアルミ合金製、ＳＵＳ製とすることが好ましい。
【００１５】
管体の衝撃弾性波試験を行うには、図１において、打撃具Ａにより弾性波を入力し、伝
播されて来る弾性波を振動センサーＢで受振し、その受振波をコンピュータＣに記録する
と共にその記録波形を高速フーリエ変換して受振波の周波数スペクトルを求める。
入力の持続時間１００〜１５０μｓに対し、受振時間が０〜８００×１０μｓとされ、
周波数スペクトルの周波数は０〜１０ｋＨｚ、好ましくは０．５〜８ｋＨｚとされる。(
０．５ｋＨｚ未満のカットは雑音排除のため）
埋設管路の検査区間における互いに接続された管体を順次に衝撃弾性波試験していくと
きの各管体に対する試験条件を同じにするために入力、入力位置と受振位置との相対的位
置関係は実質的に同じにされる。この場合、入力位置と受振位置との間隔が短いと、出力
位置からの伝播弾性波が管体欠陥箇所を反射して受振位置に至るまでの距離が長くなり、
その伝播中での減衰が大きくなって受振波形に管体の欠陥情報が反映され難くなるので、
入力位置と受振位置との間隔は管体長さの１／４以上とすることが望ましい。
また、入力の大きさ影響を排除するために、受振波／入力波で求められる伝達関数を受
振情報として使用することが好ましい。
【００１６】
本発明は、欠陥管体の埋設深さに差があっても、その受振波の固有振動周波数、同受振
波の周波数スペクトルのピーク本数等の欠陥情報が実質的に殆ど変わず、受振波の波高値
が実質的に異なるだけであり、その差異の比は健全管体でのそれに実質的に等しく、従っ
て、健全管体について管埋設深さと受振波周波数スペクトルの波高値との関係をあらかじ
め求めておけば、ある埋設深さの管体の受振波の周波数スペクトルのスペクト強度を補正
して基準埋設深さ（通常０．５ｍ）での周波数スペクトルを求め得るという事実を基礎と
している。
この事実は、埋設管に前記弾性波を入力すると、その入力弾性波の一部が管周囲の土砂
中に伝播し、管周囲の周囲の土砂の圧縮度が高い程、その土砂中への弾性波の伝播割合が
多くなるので、管埋設深さが深い程、土砂中への弾性波の漏れ量が増し、それだけ受振弾
性波の強度が低くなる結果であると推定でき、従って、管埋設深さと受振弾性波の周波数
スペクトルとの間には一定の関係があり、この関係からある管埋設深さの受振弾性波の周
波数スペクトルを基準埋設深さでの受振弾性波周波数スペクトルに補正できる。
【００１７】
まず、前記の基礎的事項を検証する。
（Ａ）埋設条件の設定
実験に使用した試料は次の通りである。
健全管体試料に、ＪＩＳＡ  ５３０３のＢ型１種に基づく呼び径２５０ｍｍ、長さ２ｍ
のコンクリート製ヒューム管を使用し、図２の（イ）に示すように厚み２００ｍｍの敷砂
上に健全管体試料を配設し、更に図２の（ロ）に示すように厚み３００ｍｍの盛砂を施し
た状態をベースとし、埋設深さ０．５ｍ、１．０ｍ、１．５ｍ、２．０ｍの土圧状態（管
外面の土圧が０．５ｍ、１．０ｍ、１．５ｍ、２．０ｍ埋設時の土圧と等圧となる状態）
をシュミレートするために、図３の（ハ）に示すように所要枚数の鋼板ｍを木板スペーサ
ｃを介して載置した。使用した鋼板の重量は５ｋＮ／枚であり、使用した土砂の比重は１
７．８ｋＮ／ｍ3であって、所定の埋設深さを設定するための鋼板の総重量(枚数)は表１
の通りとした。
【表１】
2005345116.tif 000004
【００１８】
（Ｂ）健全管体における受振波の管埋設深さに対する補正式の算出
この補正式は次のようにして算出した。
弾性波の入力位置と受振位置とは管内面の頂上で１９５０ｍｍ離れた位置とし、検査装
置には、図３に示すように台車上に第１アーム１１ａと第２アーム１１ｂとを有し、第１
アーム１１ａの先端にインパルスハンマーＡを支持し、第２アーム１１ｂの先端に振動セ
ンサーＢを支持した検査ロボットを使用し、振動センサーにキーエンス社製ＧＨ−３１３
Ａを使用し、受信アンプにキーエンス社製ＧＡ−２４５を、データロガーにキーエンス社
製ＮＲ−２０００をそれぞれ使用し、高速フーリエ変換プログラムに株式会社アブティッ
ク製を使用した。
鋼板の載置により埋設深さを０．５ｍ、１．０ｍ、１．５ｍ、２．０ｍ相当にに設定し
た各試料について、試料内に前記検査ロボットを導入し（インパクトハンマーの打撃箇所
から受振箇所までの距離を１９５０ｍｍにしてある）、衝撃弾性波試験を行って受振波の
波形を記録した。図４の（イ）は埋設深さ０．５ｍｍ相当試料での受振波の波形を示して
いる。
各埋設深さに対する受振波形を絶対値に変換し〔図４の（ロ）は図４の（イ）に示す波
形の絶対値変換を行った波形〕、０〜７００×１０μｓの時間区間で積分し、
積分値の比率ｙ＝（埋設深さｘｍでの受振波の積分値）／（埋設深さ０．５ｍでの受振
波の積分値）
を算出し、図４の（ハ）に示す、
〔式２〕  ｙ＝−０．２８ｘ＋１．１４
を得た。
この積分値の比率ｙは（埋設深さｘｍでの受振波のエネルギー）／（埋設深さ０．５ｍ
での受振波のエネルギー）を意味している。
同様にして、前記埋設深さの異なる各試料の受振波の周波数スペクトルを求め（図５の
（イ）埋設深さ０．５ｍ相当試料の受振波の周波数スペクトルを示し、図５の（ロ）は埋
設深さ２．０ｍ相当試料の受振波の周波数スペクトルを示している）、周波数０〜１０ｋ
Ｈｚの区間で積分し、
積分値の比率ｙ＝（埋設深さｘｍでの受振波周波数スペクトルの積分値）／（埋設深さ
０．５ｍでの受振波周波数スペクトルの積分値）
を算出したところ、前記〔式２〕と同じ式を得た。
この補正式から、０．５ｍ単位で変えた埋設深さに対する補正係数を示せば次の通りで
ある。
【表２】
2005345116.tif 000005
【００１９】
（Ｃ）補正式ｙと欠陥管体の受振波周波数スペクトルとの相関性
次のようにして相関性のあることを確認した。
欠陥管体試料として、前記ヒューム管を図６に示すように落下して管体中央に周方向ク
ラックを巾０．１５ｍｍ（周方向等間隔５点での平均値）の寸法で入れたものを使用した
。
この欠陥管体試料の埋設深さを前記した鋼板載置により異ならしめても、次のように前
記補正式ｙによりその欠陥管体の受振波周波数スペクトルのスペクトル強度（波高値）を
補正して基準埋設深さ（補正係数１の埋設深さ０／５ｍ）での受振波周波数スペクトルに
ほぼ等しい周波数スペクトルを求めることができる。
図７の（イ）の左側図は欠陥管体の埋設深さ０．５ｍでの受振波周波数スペクトルを示
し、右側図は前記補正式に基づく補正係数１で補正した補正後受振波周波数スペクトルを
示している。
図７の（ロ）の左側図は欠陥管体の埋設深さ２．０ｍでの受振波周波数スペクトルを示
し、右側図は前記補正式に基づく補正係数１．７２で補正した補正後受振波周波数スペク
トルを示している。
【００２０】
図８の（イ）は埋設深さ０．５ｍと２．０ｍの健全品試料及び前記した周方向クラック
試料についての受振波周波数スペクトルの補正前の最大ピーク値と最大ヒーク値との比を
、図８の（ロ）は埋設深さ０．５ｍと２．０ｍの健全品試料及び前記した周方向クラック
試料についての受振波周波数スペクトルの補正後の最大ピーク値と最大ヒーク値との比を
それぞれ示し、埋設深さが異なっても補正により最大ピーク値がほぼ一致され、埋設深さ
が異なっても補正により最大ピーク値による劣化診断を同一基準で行い得ることが明らか
である。
また、埋設深さの異なる図５の（イ）と（ロ）または埋設深さの異なる図７の（イ）と
（ロ）との場合の受振波周波数スペクトルの対比から、最大ピーク値周波数（固有振動周
波数）、ピーク本数も実質的に殆ど変わらないことが明らかである。
【００２１】
従って、管体の埋設深さが異なっても、その受振波の固有振動周波数、同受振波の周波
数スペクトルのピーク本数等の欠陥情報が実質的に殆ど変わず、受振波の波高値が実質的
に異なるだけであり、その差異の比は健全管体でのそれに実質的に等しく、従って、健全
管体について埋設深さと受振波波高値との関係を求めておけば、埋設深さが異なる欠陥管
体の受振波の周波数スペクトルのスペクト強度を補正して基準埋設深さ（通常０．５ｍ）
での周波数スペクトルを求め得る。
【００２２】
本発明に係る埋設管の検査方法により埋設管の劣化診断を行うには、図３に示す検査ロ
ボットを使用することが好ましい。この検査ロボットは図３の（ロ）に示すように、中折
り可能とし、マンホールから管路に至る間の直角空間に円滑に挿通できるようにしてある
。
【００２３】
本発明に係る埋設管の検査方法により埋設管の劣化診断を行うには、例えば図９に示す
ように検査ロボット１を使用し、図１０に示すフローに従って進めることができる。この
場合、一本の管体の衝撃弾性波試験を行えば、次の管体内に検査装置を移行させるが、陥
没が過酷な場合は衝撃弾性波試験を行うまでもなく重劣化と判定する。
図９において、３はＴＶカメラを示し、陥没の程度はＴＶカメラの監視により行い、管
路内面を監視しつつ検査装置を移行させる。４は制御ユニット、ｃは操作信号を入力した
り、データ記録、高速フーリエ変換を行うパソコンやＴＶカメラモニタを示している。
各管体の埋設深さＨは、管体中央点位置での埋設深さとすることができ、例えば図１１
に示す各管体の傾斜角θｍ（ｍ＝１，２…）を測定し、マンホールでの深さをＨ0、管体
長さをＬとして
【数２】
2005345116.tif 000006
で求めることができ、図９において、ＴＶカメラ３または検査ロボット１に傾斜計６を
取付け、その信号をパソコン５に入力して受振波周波数スペクトルの埋設深さに対する補
正を行い得るようにしてもよい。
【００２４】
埋設管の劣化診断を行うには、図９において、まず、埋設管路の各管体に対し、検査ロ
ボット１を使用して衝撃弾性波試験を行い、振動センサーＢが受振する入力弾性波をパソ
コン５に保存し、高速フーリエ変換ソフトによりその入力弾性波をフーリエ変換して周波
数スペクトルを求める。傾斜計６で埋設深さｘ（ｍ）を測定し、前記の式２により補正係
数を算出し、埋設深さに対する補正を行い、補正された周波数スペクトルを求める。
この補正した周波数スペクトルを解析し、最大ピークのスペクトル強度値４０％以上の
ピーク本数を求め、ピーク本数が２本以下であれば〔図１２の（ロ）参照〕、軸方向クラ
ック在りと診断し、ピーク本数が３本以上であれば〔図１２の（ハ）、図１２の（ニ）参
照〕、最大ピークの強度値を解析し、予め求めておいた健全管体の周波数スペクトル〔図
１２の（イ）参照〕と比較して最大ピークの強度値が顕著に減少しているもの〔図１２の
（ハ）参照〕では周方向クラック在りと診断し、最大ピークの強度値の減少程度が小さな
もの〔図１２の（ニ）参照〕では管厚み減少と診断することができる。
【００２５】
前記した埋設深さに対する補正式は、土砂の種類により異なる。従って、前記の砂質土
について計算式を求めたのと同様にして礫質土、粘性土についても補正式を求めておき、
土質に対応することが好ましい。
【００２６】
管内水量は伝播弾性波を減衰したり、管体質量の実質的な増加をもたらすから、前記し
た振動波形の基本式〔数１〕から明らかなように、管内水量は受振波形に影響を及ぼし、
その周波数スペクトルに異同をもたらす。
而るに、検査区間の水抜きは、管内水量０％を基準にして水量に対する環境条件を揃え
る意義を有し、診断精度を高めるのに有効であって上記実施例では、図９に示すように、
検査管路区間に燐在する区間をエアーバッグＧ等で止水し、検査区間内を水抜きして管内
水量０％を検査基準としている。
【００２７】
本発明者においては、実際の埋設管路において管内水量が前記受振波周波数スペクトル
に及ぼす影響を鋭意検討し、受振波周波数スペクトルの固有振動周波数、ピーク本数が殆
ど変わらず、スペクトルの強度（波高値）の変化にとどまることを確認済みである。
この事実は、管内水量の上昇に比例して管内水中に出力弾性波の一部が放出されること
による受振弾性波の波高値減少が、減衰係数の変化や質量の変化による受振弾性波の変化
よりも強く現れる結果と推定される。
【００２８】
この事実を検証する。
（Ａ）健全管体における受振波の管内水量に対する補正式の算出
この補正式は次のようにして算出した。
基準埋設深さ（０．５ｍ）の健全管体試料の管体内水位を０％、１０％、３０％、５０
％とし、各水位ごとに衝撃弾性波試験を行って受振波の波形を記録した。図１３の（イ）
は水位０％での受振波の波形を示している。
各水位に対する受振波形を絶対値に変換し〔図１３の（ロ）は図１３の（イ）に示す波
形の絶対値変換を行った波形〕、０〜７００×１０μｓの時間区間で積分し、
積分値の比率ｙ＝（水位ｘ％での受振波の積分値）／（水位０％での受振波の積分値）
を算出し、図１３の（ハ）に示す、
〔式３〕  ｙ＝−０．００５ｘ＋１
を得た。
この積分値の比率ｙは（水位ｘ％での受振波のエネルギー）／（水位０％での受振波の
エネルギー）を意味している。
同様にして、水位を変えて受振波の周波数スペクトルを求め（図１４の（イ）は水位２
０％での受振波の周波数スペクトルを示し、図１４の（ロ）は水位５０％での受振波の周
波数スペクトルを示している）、周波数０．５〜１０ｋＨｚの区間で積分し、
積分値の比率ｙ＝（水位ｘ％での受振波周波数スペクトルの積分値）／（水位０％での
受振波周波数スペクトルの積分値）
を算出したところ、前記〔式３〕と同じ式を得た。
この補正式から、１０％単位で変えた水位に対する補正係数を示せば次の通りである。
【表３】
2005345116.tif 000007
【００２９】
（Ｂ）補正式ｙと欠陥管体の受振波周波数スペクトルとの相関性
次のようにして相関性のあることを確認した。
欠陥管体として、前記と同様にヒューム管を前記の図６に示すように落下して管体中央
に周方向クラックを巾０．１５ｍｍ（周方向等間隔５点での平均値）の寸法で入れたもの
を使用した。
この欠陥管体内に水量が存在しても、次のように前記補正式ｙによりその欠陥管体の受
振波周波数スペクトルのスペクトル強度（波高値）を補正して基準水位（通常０水位）で
の受振波周波数スペクトルを求めることができる。
図１５の（イ）の左側図は欠陥管体の管内水位が２０％での受振波周波数スペクトルを
示し、右側図は前記補正式に基づく補正係数１．１１で補正した補正後受振波周波数スペ
クトルを示している。
図１５の（ロ）の左側図は欠陥管体の管内水位が５０％での受振波周波数スペクトルを
示し、右側図は前記補正式に基づく補正係数１．３３で補正した補正後受振波周波数スペ
クトルを示している。
図１５の（イ）の左側図で示す補正後の受振波周波数スペクトルの最大ピーク値と図１
５の（ロ）の左側図で示す補正後の受振波周波数スペクトルの最大ピーク値とは共に８．
４であって一致しており、最大ピーク値周波数（固有振動周波数）、ピーク本数も実質的
に一致している。
【００３０】
従って、欠陥管体内に水量が在っても、その受振波の固有振動周波数、同受振波の周波
数スペクトルのピーク本数等の欠陥情報が実質的に殆ど変わず、受振波の波高値が実質的
に異なるだけであり、その差異の比は健全管体でのそれに実質的に等しく、従って、健全
管体について管内水量と受振波波高値との関係を求めておけば、水量が存在する欠陥管体
の受振波の周波数スペクトルのスペクト強度を補正して基準水量（通常０％水量）での周
波数スペクトルを求め得る。
この理由は、前記した補正係数、すなわち、（水位ｘ％での試料の受振波周波数スペク
トルの積分値）／（水位０％での試料の受振波周波数スペクトルの積分値）の比が、（水
位ｘ％での受振波のエネルギー）と（水位０％での受振波のエネルギー）との比であり、
弾性波出力のエネモルギーが管内水位に比例して管内水に放出され、この放出分だけ受振
波のエネルギーが小さくなることによると推定される。
【００３１】
本発明に係る埋設管の検査方法の別実施例により埋設管の劣化診断を行うには、例えば
図１６に示すフローに従って進めることができる。
まず、埋設管路の各管体に対し、検査ロボットに前記した傾斜計の外、水位計を取り付
け、管内に水量を存在させたままで前記検査ロボットを使用して衝撃弾性波試験を行い、
振動センサーが受振する入力弾性波をパソコンに保存し、高速フーリエ変換ソフトにより
その入力弾性波をフーリエ変換して周波数スペクトルの伝達関数を求める。埋設深さＨ（
ｍ）を測定し、また管内水位ｘ（％）を測定して、前記の式２及び式３により補正係数を
算出し、埋設深さに対する補正及び管内水位による補正を行い、補正された周波数スペク
トルの伝達関数を求める。
この補正した周波数スペクトルの伝達関数を解析し、最大ピークのスペクトル強度値４
０％以上のピーク本数を求め、ピーク本数が２本以下であれば、軸方向クラック在りと診
断し、ピーク本数が３本以上であれば、最大ピークの強度値を解析し、予め求めておいた
健全管体の周波数スペクトル伝達関数と比較して最大ピークの強度値が顕著に減少してい
るものでは周方向クラック在りと診断し、最大ピークの強度値の減少程度が小さなもので
は管厚み減少と診断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明において使用する衝撃弾性波法を示すために用いた図面である。
【図２】本発明において使用する埋設深さ補正式を求めるために使用した試料を示すための図面である。
【図３】本発明において使用する検査ロボツトを示す図面である。
【図４】本発明において使用する埋設深さ補正係数を求める過程を示すための図面である。
【図５】同上の埋設深さ補正係数を受振波の周波数スペクトルより求めるための異なる埋設深さでの周波数スペクトルを示す図面である。
【図６】前記埋設深さ補正係数の欠陥管体への相関性を確認するために使用した欠陥管体試料を示す図面である。
【図７】前記埋設深さ補正係数の欠陥管体への相関性を確認するために使用した異なる埋設深さでの欠陥管体の周波数スペクトルを示す図面である。
【図８】健全品及び欠陥品の埋設深さに対する補正前と補正後の受振波周波数スペクトルの最大ピーク値の比を示す図表である。
【図９】本発明に係る埋設管路の検査方法の実施例を示すために使用した図面である。
【図１０】同上実施例のフローチャートを示す図面である。
【図１１】同上実施例における管体の埋設深さを測定するための方法を示す図面である。
【図１２】同上実施例での欠陥判定を行う基準とする受振波周波数スペクトルの各種モードを示す図面である。
【図１３】本発明の別実施例において管内水位補正係数を求める過程を示す図面である。
【図１４】同上の水位補正係数を受振波の周波数スペクトルより求めるための異なる水位での周波数スペクトルを示す図面である。
【図１５】前記水位補正係数の欠陥管体への相関性を確認するために使用した異なる水位での欠陥管体の受振波周波数スペクトルを示す図面である。
【図１６】同上別実施例のフローチャートを示す図面である。
【図１７】衝撃弾性波法での受振波の波形を示すために使用した入力波を示す図面である。
【図１８】衝撃弾性波法での受振波とその周波数スペクトルを示す図面である。
【図１９】従来の埋設管の検査方法のフローチャートを示す図面である。
【符号の説明】
【００３３】
Ａ                打撃具
Ｂ                振動センサー
１                検査ロボット
ｐ                管体
６                傾斜計
【図１】
2005345116.tif 000008
【図２】
2005345116.tif 000009
【図３】
2005345116.tif 000010
【図４】
2005345116.tif 000011
【図５】
2005345116.tif 000012
【図６】
2005345116.tif 000013
【図７】
2005345116.tif 000014
【図８】
2005345116.tif 000015
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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