JPH028754A - 電波による土質調査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、土壌の比抵抗を測定する電波による±Ｍ調
査方法に関するもので、例えば土中に埋設しているガス
管、水道管、下水管等の管体の防食対策に利用される。

（従来の技術〕 土中にガス管、水道管、下水管等の導電性を有する管体
を埋設している場合に、比抵抗の小さい土壌は管体との
接触抵抗が小さい、この結果、コンクリート／土壌マク
ロセルが発生している場所では、比抵抗の小さい箇所に
おいて管体から集中的に土壌に電流が流れ出し、管体に
腐食が生じる。

また比抵抗の異なる異種の土壌間にわたって埋設された
管体は、異種土壌間マクロセルによって比抵抗の小さい
箇所において管体から土壌に集中的に電流が流れ出し、
その部分で管体が集中的に腐食される。

このような管体の腐食を防止するには、管体の電流が流
れ出ず箇所の両側で絶縁継手を介在させたり、比砥！元
の小さい土壌中に埋設されている部分で管体を絶縁被覆
管に変更したり、あるいは土壌自体を入れ換えたりすれ
ばよい。

このような防食対策を施すには、まず土壌の比）ｌ（抗
を調べる必要がある。

土壌の比抵抗は、従来は、つぎのようにして調査してい
た。地表面近くの土壌、特に地表がアスファルトやコン
クリートで舗装された道路の下の土壌の比抵抗は、舗装
面に穴をあけ、ポーリングで土をサンプリングして測定
するか、または比抵抗測定用のプローブを差し込んで測
定するようになっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような測定方法では、比抵抗を測定するために道路
に穴をあける必要があり、測定がきわめて面倒であった
。また、穴あけの都合上、測定点の間隔がかなり大きく
なり、比抵抗分布の測定結果の精度が低かった。

この発明は、上記の問題点に鑑でなされたもので、地表
に穴をあけることなく土壌の比抵抗をａｌｌ＋定するこ
とができ、また、比抵抗分布を高精度に測定することが
できる電波による上質調査方法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］ この発明は、電波が土壌中を通過するときに、土壌の比
抵抗の大きさによって減衰の程度が異なり、比抵抗が小
さくなるほど減衰が太き（なるということに着目してな
されたものである。

この発明の電波による土質調査方法は、土壌中に一定深
さで１．！１１！設されている管体に対して地表面から
電波を発射し、前記管体からの反射波を受け、この反射
波の大きさを測定し、反射波の大きさと地表面から発射
した電波の大きさの比から減衰度を求め、この減衰度か
ら地表面と管体の間の土壌の比抵抗を求める方法である
。

〔作用〕

この発明の電波による土質調査方法は、地表面から土壌
中の管体に対して電波を発射し、管体からの反射波を受
け、この反射波の大きさを測定し、この反射波の大きさ
と地表面から発射した電波の大きさの比から減衰度を求
め、この減衰度から比抵抗を求めるため、地表面に穴を
あけることなく、１：１１接的に土壌の比抵抗を求める
ことができる。この結果、管体に沿った土壌の比抵抗分
布を求め地表面における測定点の間隔も従来例のように
制限されることはなく、きわめて短い間隔毎に土壌の比
抵抗を測定することができ、比抵抗分布を高精度に求め
ることができる。また、地表面に穴をあける必要がない
ので、ポーリング費、復旧費等のコストが全く不要とな
り、調査費用を低減することができる。

〔実施例〕

この発明の実施例を第１図ないし第８図に基づいて説明
する。この電波による土質調査方法は、電波が土壌中を
ｉｌ遇するときに、土壌の比抵抗の大きさによって減衰
の程度が異なり、比抵抗が小さくなるほど減衰が大きく
なることに着目してなされたものである。

特に、地表面から一定の深さに埋設された管体に地表面
から電波を発射したときの管体による反射波は、地表面
と管体との間の土壌の比抵抗が小さくなるほど振幅が小
さくなるということと、土壌中に埋設した管体の腐食は
、土壌の比抵抗が小さい程激しいものであることとの相
関を把握することによって、土壌中の管体の腐食箇所を
非接触で探査しようとするものである。

この電波による土質調査方法は、第１図に示すように、
土壌ｌ中に一定深さで埋設されている管体２に対して地
表面３からパルス状の電波を矢印Ａの方向に発射し、矢
印Ｂの方向の管体２からの反射波を受け、この反射波の
大きさを測定し、反射波の大きさと地表面３から発射し
た電波の大きさの比から減衰率を求め、この減衰率から
地表面３と管体２との間の土壌ｌの比抵抗を求める方法
である。

上記方法による比抵抗の測定は、管体２の管軸に沿って
管軸の直上に設定された多数の測定点上で順次行われ、
各測定点における測定結果により上ｊｌ　ｌの比抵抗の
分布を知ることができる。そして、この比１１℃抗の測
定結果により、管体２の１ｇ食が激しいと予想される箇
所を知ることができ、この箇所に防食対策を施すことが
できる。

ここで、土壌中の電波の減衰度と比抵抗の関係について
説明する。土壌中の電波の減衰度α（ｄ［１／　ｍ　）
は、 ・・・・・・・・・ｆｌｌ で与えられる。

ただし、σは土壌の導電率で、一般に１０−’〜１０−
’ｓ／ｍである。μは土壌の透磁率で、はぼ４πＸｌ０
−’Ｈ／ｍである。εは土壌の誘電率で、ε＝ε０・ε
３である。ε。は真空中の誘電率で、８．８５４ＸｌＯ
−目Ｆ　／　ｍである。ε、は土壌の比誘電率で、−最
に４〜４ｏである。ｒは周波数である。

第ｆｉ１式から明らかなように、土壌中の電波の減衰率
αは、土壌の導電率σに比例し、土壌の比抵抗ρは、 ρ　＝　　　　　　　　　　　　　Ω　・　Ｃ−・・・
・旧・・（２）σ であるため、土壌中の電波の減衰率αは土壌の比抵抗ρ
に反比例することになる。

土壌中の電波の減衰率αは、第（１１式から明らかなよ
うに、周波数ｆに依存し、すなわち同じ比抵抗ρでは周
波数ｆが高くなるほど、大きくなる。

この特性を第２図に示す。

上記したように減衰率αは、周波数ｆに依存することか
ら、ひとつの測定の間は変化させないことが必要で、使
用周波数は測定の容易な０．５　Ｇ　Ｉｌｚ前後が望ま
しい。

一方、土壌の比抵抗ρと腐食性との関係は第１表のよう
になり、比抵抗ρが小さいほど腐食が激しい。

第　　１　　表 つぎに、土壌の比抵抗と土壌腐食因子（管財地電位分布
、地対地電位分布、管内電流）および管表面の腐食量分
布との相関関係の測定結果を第３図に示す。同図（Ａ）
は土壌１の断面を示し、定深さに管体２が埋設されてい
る状態を示している。同図（Ｂ）は、同図（Ａ）におけ
る比抵抗の分布を示し、領域Ｃ２の比抵抗がその両側の
領域Ｃ，，Ｃ３の比抵抗より小さくなっていることを示
している。同図（Ｃ）は同図（Ａ）における管財地電位
（Ｐ／Ｓ）の分布および地対地電位（Ｓ／Ｓ）の分布を
示し、管財地電位（Ｐ／Ｓ）が領域Ｃ２で低く、その両
側の領域Ｃ，，Ｃ３で高くなっており、地対ｌｌ！！電
位（Ｓ／Ｓ）が領域Ｃ２で高く、その両側の領域Ｃ，，
Ｃ２で低くなっている。同図（Ｄ）は領域Ｃ，，Ｃ３に
おいて管内電流が矢印り、、Ｄ２の方向に流れ、この電
流が領域Ｃ２で管体２から矢印Ｄ３．Ｄ、のように土壌
ｌに流出していることを示している。同図（Ｅ）は管体
２の腐食量分布を示し、領域Ｃ２で腐食が発生している
ことを示す。

つぎに、電波による土質調査方法を実施するための土質
調査装置を第４図ないし第８図に基づいて説明する。こ
の土壌調査装置は、第４図に示すように、信号発生器１
１．信号処理器１２．信号表示部１３およびアンテナ部
１４とから構成されている。アンテナ部１４は地表１８
を自由に移動可能な車体１７に発信器１５および受信器
１６を内蔵してなり、発信器１５より土壌１９に向かっ
て電波（モノパルス）を矢印Ｅ１のように発射・し、そ
の反射波（矢印Ｅ２．Ｅ３で示す）を受信するように溝
底している。

この土質調査装置は、信号発生器１１によってモノパル
スを作成し、このモノパルスを発信ｉ？ｉ１５に加える
ことにより土ｔｎ１９に向かってモノパルスの電波を発
射し、その反射波を受信器１６で受け、これを信号処理
器１２で信号処理して信号表示部！３で表示することに
なる。

この場合、反射波には、地表面１８で反射された矢印Ｅ
３で示す地表面反射波成分Ｐ、と、土壌１９中の管体２
０で反射された矢印Ｅ２で示す管面反射波成分Ｐ２とが
あり、その波形は、第５図のようになる。

４８号処理器１２は、例えば管体２０の直上の管体２０
の管軸方向に並んだ複数の測定点における第６図（Ａ）
、　　（Ｂ）、　　（Ｃ）のような反射波形から各々の
管面反射波成分のピーク値を求める信号処理を行う。信
号表示部１３は、各反射波形のピーク値を横軸に、各ａ
ｌｌ定点の基準点からの距離を縦軸にとって第７図に示
すように測定結果を表示することになる。この結果、ピ
ーク値の分布がわかり、このピーク値の分布が即電波の
減衰率分布に対応し、さらに比抵抗分布に対応すること
になり、ピーク値の小さいところが、電波の減衰率が大
きく、土壌の比抵抗が小さいところである。

そして、この部分が土壌中において管体２０の腐食が激
しいであろうと予想される。

第８図は、周波数を０．５　Ｇ　Ｉｌｚとしたときの実
測結果を示すものである。同図（Ａ）のように、土壌２
１中に直径３００　ｍｍの鋳鉄管２２を埋設しである場
合において、土壌２１の領域Ｆ１の比抵抗が１５０００
Ω・備で土壌２１の領域Ｆ２の比抵抗が２０００Ω・備
であるときに、アンテナ部１７をＦ１上に配置したとき
の反射波形は同図（Ｂ）のようになって管面反射波成分
Ｐ２のピーク値が大きくなっている。一方、アンテナ部
１７を領域Ｆ２上に配置したときの反射波形は同図（Ｃ
）のようになって管面反射波成分Ｐ２のピーク値が小さ
くなっている。同図（Ｄ）は同図（Ａ）におけるアンテ
ナ部１７を地表面２３でＸ方向に移動させたときの管面
反射波成分のピーク値の分布を示している。この図にお
いて、領域Ｆ１の部分の減衰率は５ｄＢであり、領域Ｆ
２の部分の減衰率は４０ｄＢである。

以１述べたように、土壌中に一定深さで埋設されている
管体に対して地表面から電波を発射し、管体からの反射
波を受け、この反射波の大きさを測定し、反射波の大き
さと地表面から発射した電波の大きさの比から減衰率を
求め、この減衰率から土壌の比抵抗を求めるため、地表
面に穴をあけることなく、土壌の比抵抗を求めることが
できる。

この結果、管体に沿った土壌の比抵抗分布を求める際に
地表面における測定点の間隔も従来例のように制限され
ることはな（、きわめて短い間隔毎に土壌の比抵抗を測
定することができ、土壌の比抵抗分布を高精度に求める
ことができる。また、地表面に穴をあける必要がないの
で、ポーリング費、復旧費等のコストが全く不要となり
、調査費用を低減できる。

このようにして地表面と管体との間の土壌の比抵抗を求
めることにより、コンクリート／土壌マクロセルの発生
している箇所の管体の低抵抗接地部を見つけることがで
きる。また、上記した土壌の比抵抗分布と管体の１ｆｆ
ｉ電性を調べること（別の方法で）により埋設されてい
る管体に異種土壌間マクロセルが発生しているかどうか
を判定することができる。この結果、管体の腐食が激し
い予想される箇所を掘削せずに見つけることができ、管
体の防食を容易に行うことができる。

〔発明の効果〕

この発゛明の電波による土質調査方法によれば、地表か
ら土壌中の管体に対して電波を発射し、管体からの反射
波を受り、この反射波の大きさを測定し、この反射波の
大きさと地表面から発射した電波の大きさの比から減衰
度を求め、この減衰度から比抵抗を求めるため、地表面
に穴をあけることなく、間接的に土壌の比抵抗を求める
ことができる。この結果、管体に沿った土壌の比抵抗分
布を求める際に地表面における測定点の間隔も従来例の
ように制限されることはなく、きわめて短い間隔毎に土
壌の比抵抗を測定することができ、比抵抗分布を高精度
に求めることができる。また、地表面に穴をあける必要
がないので、ポーリング費、復旧費等のコストが全く不
要となり、調査費用を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の詳細な説明図、第２図は電波の減衰
率と周波数の関係を示す図、第３図は土壌の比抵抗と土
壌腐食因子の関係を示す図、第４図は土質調査装置の実
施例の構成を示すブロック図、第５図は反射波の波形図
、第６間および第７図は土質調査装置の動作を説明する
ための図、第８図は実測結果を示す図である。 ｌ・・・土壌、２・・・管体、３・・・地表面第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 土壌中に一定深さで埋設されている管体に対して地表面
   から電波を発射し、前記管体からの反射波を受け、この
   反射波の大きさを測定し、反射波の大きさと地表面から
   発射した電波の大きさの比から減衰度を求め、この減衰
   度から地表面と管体の間の土壌の比抵抗を求める電波に
   よる土質調査方法。