JPH0420150B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は地中に剪断音波を発生させる装置に関
するもので、特に弾性波地下構造探査に使用され
る装置に関するものである。

従来の技術 弾性波地下構造探査では圧縮モードで伝播する
縦波（Ｐ波）を地中に伝えて地下の反射層の位置
を測定する。また、歪モードすなわち剪断モード
で伝播する横波すなわち剪断波（Ｓ）波を利用す
ることもできる。同じ周波数の場合、剪断波は縦
波よりも波長が短く、しかも、分解能が優れてい
るので有利に応用できる。さらに、特定の剪断波
SHはある条件下では地層学的な不連続性があつ
ても変化せず、このような波から得られる記録波
は非常に明瞭である。

地中に剪断音波を発生させる公知の装置の例は
フランス国特許出願第2276599号明細書に記載さ
れている。この装置は、接地面とこの接地面に対
して垂直な一つ以上の受衝側面とからなる標的部
材と、この標的部材を打つ重量体と、この重量体
を支持し且つこの重量体が受衝側面に向つて円弧
を描いて落下し且つ台座に対して回動可能な剛性
アームと、重量体が受衝側面と接触する下方位置
から落下を開始する上方位置まで剛性アームを台
座に対して回動して重量体を持ち上げる操作手段
とによつて主として構成され、標的部材は緩衝手
段を介して支持構造体を介して支持構造体の下部
に取付けられており、この構造体は輸送手段のフ
レームに対して標的部材が接地する下方位置と移
動のための上方位置との間を移動できるように構
成されている。

標的部材を地上と接触させた後、剛性アームを
介して予め持ち上げていた重量体を開放して標的
部材の側面を打つと、衝撃により剪断振動波が発
生して地中を伝播する。

標的部材と地面との連結を強くするためには、
標的部材に働く鉛直方向の力を強くする必要があ
る。そのために、輸送車輌の車輪の間隔に合せた
２本のローラガイドを標的部材の上部に設け、所
定の発振地点に標的部材を輸送し、地上に降ろし
た後に、輸送車輌を移動して後輪をローラガイド
の上に載せて確実な接地をしている。所定の地点
で地面に衝撃を与えた後は、輸送車輌を移動して
標的部材を後輪から開放し、輸送車輌を後退して
標的部材を剛性支持構造体に再度固定する位置へ
移動させ、標的部材を持ち上げて運搬する。

こうした一連の操作を必要とする公知の装置で
は、違つた地点で探査を次々と行う場合の使用間
隔が標的部材の操作に要する時間に主として制約
されてしまう。

また、従来装置では、標的部材の受衝面が標的
部材の外側にあり、しかも、アームが操作位置に
対して直角な水平軸に取り付けられているため、
重量体を衝突させる際に、アームは輸送車輌の外
側の何も囲まれていない空間を通るため、装置の
操作に危険性がある。さらに、輸送手段の外側で
アームを持ち上げなければならないため、作業範
囲は横に広がり、場所によつては、例えば市街地
では、弾性波探査に必要な地点に輸送車輌が入れ
ないという問題がある。

発明が解決しようとする課題 本発明の目的は従来装置の上記問題点を解決す
ることにある。

課題を解決するための手段 本発明は、接地面とこの接地面に対して実質的
に直角な２つの側部受衝面とを有する標的部材１
と、この標的部材を打つ重量体と、台座に対して
回動自在で且つ重量体が受衝面へ向かつて円弧を
描いて落下する際に重量体を支持する剛体アーム
と、重量体が側部受衝面と接触する下方位置から
重量体が落下を開始する上方位置まで剛体アーム
を台座に対して回動することによつて重量体を持
ち上げる操作機構と、標的部材が地面と接触した
下方位置から吊上げ位置まで運搬車両のフレーム
に対して移動可能な剛性支持構造体と、この移動
可能な剛性支持構造体の下部に標的部材を結合す
る変形自在な接続具とを有する、運搬車両に搭載
された、地中に剪断音波を発生する装置におい
て、上記剛性支持構造体がケージ構造体であり、
このケージ構造体の上部には台座と上記操作機構
とを支持する組立体が設けられており、標的部材
はこのケージ構造体の下部に接合されるようにな
つており、標的部材の側部受衝面の２つの内壁は
互いに対向しており、剛体アーム８の回動軸は重
量体が下方位置に来た時に側部受衝面と衝突する
するように台座に固定されており、ケージ構造体
の上部には剛体アームが標的部材の側部受衝面に
対して直角な面内で回動運動するように台座を上
記組立体に対して２つの位置の間で回動運動させ
る機構が設けられており、これら２つの位置の間
の距離は２つの側部受衝面の間の距離と実質的に
同じであり、剛体アームの長さはケージ構造体と
運搬車両のフレームとによつて規定される空間内
に重量体が維持されるような長さになつているこ
とを特徴としている。

作 用 本発明の装置は、支持構造体を剛体のケージ構
造とし、このケージ構造体の上部に台座を取付
け、この台座に回動アームとその操作機構とを支
持させ、ケージ構造体の下部に標的部材を連結さ
せ、しかも、受衝面を標的部材の内壁面にした点
に特徴がある。

標的部材、重量物を支持するアームおよびその
駆動手段は剛体のケージ構造体に支持され、この
ケージ構造体は、標的部材が地面に押付けられる
位置（この際の投錨力は例えば車体重量によつて
与えることができる）と、輸送車輌が移動できる
ように装置を吊上げた位置との間を移動可能にな
つている。従つて、２つの異なる地点で行う２回
の起振作業の間の間隔を大幅に短くすることがで
きる。

本発明の装置では、アームがその最下位置で標
的部材の内壁面を打撃するようにアームの回動軸
が台座に支持されており、重量物の移動が輸送車
輌のフレームとケージ構造体とによつて区画され
る空間内で完了するように、アームと台座とこれ
らの駆動手段の寸法が選択されている。従つて、
起振作業を狭い作業空間で行うことができる。

標的部材の２つの内壁面を互いに対面した２つ
の受衝面とすることもできる。

本発明の装置はケージ構造体の上部に台座を回
転するための回転機構を有し、この回転機構はア
ームの回転面が標的部材の２つの受衝内面と直交
すようにケージ構造体に対して台座を回転させ
る。

この構造によつて横方向の作業区域が小さくな
り、危険区域の範囲が明確に分かるようになる。

以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実
施態様を説明する。

実施例 第１図から第６図に示した装置は、中央部が空
いた（第６図）例えば剛性金属ビーム組立体で構
成された四角形の標的部材１を有している。この
標的部材１は地面と係合する接地面２を有してい
る。標的部材１と地面との係合を強化するために
はピンまた突起で構成される接地部材３を接地面
２に取付けるのが好ましい。接地面２に垂直でか
つ互いに対向した２つの内壁面４，５（第３図）
には金属製の受衝板６が設けられている。この受
衝面６の表面にはポルウレタン製の緩衝材７を設
けるのが好ましい。

この装置はさらに、互いに間隔を介して並んだ
２本の長い部材９により構成されるアーム８を備
えている（第２図。これらの部材９の一端は重量
物１０を保持し、他端は円筒部材１１と一体化さ
れている。アーム８と一体な回転軸１２は部材９
および円筒部材１１を貫通している。

本発明の装置はさらに、プレート１４（第３
図）と、このプレート１４に対して直角で且つそ
れと一体化された２つの支持要素すなわちフラン
ジ１５，１６（第２図）とで構成される台座１３
を有している。２枚のフランジ１５，１６のプレ
ート１４とは反対側の端部近くには、緩衝材（例
えばポリウレタン）で作られた円盤１７（第２
図）の収容部が形成されている。円盤１７の中心
は回転軸１２の端部を収容する孔が形成されてい
る。プレート１４は冠歯車１８が取付けられ、こ
の冠歯車１８は玉軸受（図示せず）を介してリン
グ状支持部材１９に対して回転自在になつてい
る。リング状部材１９（第３図）は四角形の第１
の剛性支持構造体２０の一部となつている。

この形の第１の剛性支持構造体２０は以下の構
成を有している。（第３，４，５図）。すなわち、
２つのビーム２１，２２の各両端を他の２つのビ
ーム２３，２４と一体化し、さらに、これらの中
間部をビーム２５，２６で一体化する。リング状
部材１９はビーム２５，２６に取付ける。ビーム
２７，２８は緩衝材で作られた円錐台形部材２９
を介してビーム梁２３，２４に互いに平行に取り
付けられている。２つのビーム２７，２８の各両
端部にはビーム２７，２８の属する平面に対して
垂直に４本の管状コラム（柱）３０が取付けられ
ている。これら４本の管状コラム３０の他端は連
結具３６を介して四角形の第２の剛性支持構造体
３１に固定されている。この第２の剛性支持構造
体３１は２つの管状締め具３４，３５（第２，３
図）によつて互いに一体化された２つのビーム梁
３２，３３によつて構成されている。

これら第１と第２の２つの剛性支持構造物２
０，３１と、４本の管状コラム３０とによつ剛構
なケージ構造体が構成されている。

第２の剛性支持構造体３１のビーム３２，３３
は各々第１の当接壁３７と、この当接壁３７と直
角な第２の当接壁３８とを有している（第４図）。
各当接壁３７と、標的部材１の四隅にある標的部
材１の上側表面の四隅との間は変形自在なベーロ
３９によつて互いに連結されている。このベロー
３９は例えば圧縮空気を充填した可撓性材料の密
閉容器で構成されていて、標的部材１と上記ケー
ジ構造体との間の上下方向（第１方向）での弾性
継手を形成している。

同様に、各当接壁３８と、標的部材１と一体化
され且つ受衝面６と平行な当接壁４１（図４，
６）との間も上記のベロー３９と同じ変形自在な
ベロー４０によつて互いに連結されている。この
ベロー４０は標的部材１と上記ケージ構造体との
間に、上記第１方向に対して直角で且つ重量物１
０の回動面に対して平行な方向（第２方向）での
弾性継手を形成している。

標的部材１を持ち上げた時のベロー３９の上下
方向の伸びを制限するために、第２の剛性支持構
造体３１と標的部材１との間はチエーン４２（外
側に保護被覆を有する）（図２）で連結されてい
る。

アーム９の回動面と直角な方向（輸送車輌の軸
性方向）への標的部材１の移動を阻止するため
に、標的部材１の一体な当接部４４（図１）と第
２の剛性支持構造体３１との間はトーシヨンバー
４３で連結されている。

第２の剛性支持構造体３１の各ビーム３２，３
３の中間部には固定金具４５（図４，５）が固定
されており、これらの固定金具４５には２つのジ
ヤツキ４６の各ロツドが連結されている。固定金
具４５と上記の当接壁４１との間は緩衝部材６６
で連結されている。この緩衝部材６６は第２の剛
性支持構造体３１に対する標的部材１の横方向移
動を規制し且つ伸縮継手３９，４０の過度の変形
を防止するろくめをする。ジヤツキ４６の本体は
運搬車両の車体フレーム４７に接続されている。
各ジヤツキには輸送車輌に搭載された油圧装置
（図示せず）から加圧作動液が供給される。

ジヤツキ４６が駆動されると、管状コラム３０
は、輸送車輌の車体フレーム４７に固定さられた
４本のスリーブ４８の中を摺動案内されて上下動
する。

冠歯車１８と噛み合つた歯車４９（第２図）
は、ケージ構造体の第１の剛性支持構造体２０に
固定されたモータ５０によつて回転駆動される。

アーム８の操作手段は以下で構成されている： (1) 前記円筒筒部材１１と一体な３枚の歯車５１
（第３，４図） (2) ３枚の歯車５１と噛み合う３本のチエーン５
２（これらのチエーン５２の一端はジヤツキ５
４のロツド５３の端部に連結されている。ジヤ
ツキ５４の本体５５には軸５８が固定されてい
る） 台座１１のプレート１４にはジヤツキ５４の本
体５５を通すための開口５７（第５図）と、ジヤ
ツキ本体５５の軸５８を支持するベアリング５８
とが設けられている。

ジヤツキ５４の本体５５の内部で、ロツド５３
にはフラツプ５９（第１０〜１２図）が固定され
ている。このフラツプ５９の断面はジヤツキ本体
５５の内径よりも小さい。ロツド５３がチエーン
５２に連結された側の、フラツプ５９とジヤツキ
本体５５の第１部材との間には、移動自在なピス
トン６０が、ジヤツキの本体５５の内部を液密な
状態に維持しながら摺動する。ジヤツキ本体５５
の第２端部の端壁には、フラツプ５９の半径より
も小さな半径の弁座６１が形成されている。ロツ
ド５３が後退した時にはこの弁座６１と当接す
る。弁座６１は凹所６２を区画し、この凹所６２
は管路６３を介して油圧装置に連通している。ピ
ストン６０はジヤツキ本体５５の第１端部の第１
の位置（第１０図）からフラツプ５９が弁座６１
と接触する第２位置（第１１，１２図）までの間
を自由に移動する。

ジヤツキ本体５５の両端には２つの管路６４，
６５が開口し、これらの管路６４，６５は油圧装
置と連結し、加圧された作動液がジヤツキ５４に
供給されると、ピストン６０は前記の２つの位置
の間を摺動する。

台座１３の寸法とアーム８の長さは、アーム８
の軸１２が輸送車輌の縦方向面に対して対称な２
つの位置（第３，４図）に来た時に、重量体１０
がその最下位置に来て、標的部材１の受衝面６ま
たはそれに対応する緩衝部材７と衝突するよう
に、ケージ構造体の寸法と重量体１０の寸法に合
わせてある。また、アーム８の長さは、重量体１
０の移動がケージ構造体と輸送車輛のフレームと
で区画される空間内で完了するように選択され
る。

標的部材１に加わる衝撃力を調節するために、
アーム８が上方位置に来た時にアーム８が鉛直線
に対して成す角度を変えることができる。本発明
の好ましい実施態様では、重量体１０の回動角度
の変更は、弁座６１をジヤツキ本体５５の壁から
離して（desolidariser）行う。ジヤツキ本体５４
の底部の第１の位置から側壁と一体になつたスト
ツパー部材に予め決められた第２位置までフラツ
プ５９を移動するために油圧手段が用いられる。
第１位置は最大回動角度に対応し、第２位置が最
小回転角度に対応する。これらの回動角度は例え
ば117°と88°にすることができる。弁座６１を中
間の位置に移動させ、適当な厚さのスペーサで機
械的に固定することによつて、アーム８の最上位
置は上記角度範囲内の任意の位置に選択すること
ができる。

また、本発明の他の実施態様では、チエーン５
２の他の歯車等を取り付けまたは取り外すことで
することでアーム８の最大回転角度を調節する。

以下、本発明装置の操作方法を説明する。

(1) 剪断振動波を発生させるたの地点へ、標的部
材１を持ち上げた状態で輸送車輌を移動した
後、２つのジヤツキ４６を作動してケージ構造
体を上方位置（第２位置）から、標的部材１が
地面に押し付けられる下方位置（第１位置）ま
で降ろす。標的部材１を地面と良好に接触させ
るためには、両方のジヤツキ４６を作動して、
輸送車輌の重量を作動位置にある標的部材１加
えるのが好ましい。

(2) 次に、モータ５０を作動して台座１３を回転
し、アーム８を第１位置にする（第４，７図）。
アーム８が低位置にある時には、重量体１０は
標的部材１の一方の受衝板６に設けた緩衝部材
７と接触している。操作用ジヤツキ５４のロツ
ド５３は伸びた状態にあり（第１０図）、フラ
ツプ５９は、ジヤツキ本体５５の第１端にある
ピストン６０に当接している。

(3) 加圧液体を管路６４を介して導入すると、ピ
ストン６０は第２位置へ向かつて押される。こ
の移動時にピストン６０がフラツプ５９とジヤ
ツキロツド５３とを一緒に移動させる。その結
果、チエーン５２が引き戻され、アーム８が上
方位置へ回動される。この上方位置（第８図）
では、ピストン６０がフラツプ５９と接触し
（第１１図）、フラツプ５９は弁座６１に当接し
ている。

(4) 次に、管路６５の作動液に高圧を加え、それ
と同時に管路ト６３，６４の作動液に抵抗を加
えると、フラツプ５９が弁座６１に押付けられ
たままの状態で、ピストン６０が第１位置へ戻
される（第１２図）。

(5) 次いで、管路６３を介してピストン６０とフ
ラツプ５９との間の圧力よりも高い圧力の作動
液を弁座６１の凹部６２へ供給すると、フラツ
プ５９が弁座６１から解放され、従つて、フラ
ツプ５９の両側に加わる液圧が等しくなる。フ
ラツプの断面はジヤツキ本体５５の断面より小
さいので、作動液はフラツプ５９の片側から他
方の側へ自由に流れる。その結果、ジヤツキ５
４がロツド５３のスライド中に及ぼす力は実質
的にゼロとなり、重量体１０は緩衝板６を打つ
位置まで自由落下する。標的部材１に水平な衝
撃が加わると、剪断音波が地中を伝播する。伸
縮自在なベロー３９，４０で構成された変形可
能な継手手段は、衝撃がケージ構造体および輸
送車輌のフレームに伝達する防止する。

前に発生させた剪断音波とは逆の極性の剪断
音波を発生させたい場合には、モータ５０を用
いて台座１３を第３図に示す対称位置へ180°回
転させて、重量体１０が他方の受衝板６または
その緩衝材７を打撃するようにする。アーム８
の操作とジヤツキ５４の操作は上記の場合と同
じである。

所定の位置で、衝撃を加える作業とデータの
収集作業とが完了した時には、ジヤツキ４６を
作動させて、ケージ構造体を吊上げ位置（第１
図）まで上昇させ、輸送車両を選択された新し
い地点へ移動させる。

本装置はケージ構造物の操作とアームの各操作
を自動的に行う制御装置を備えているのが好まし
い。ベロー４０の代わりに、側壁が変形自在な圧
縮空気を詰めたエアーバツグを、その中心線がア
ーム８の回転面に対して平行な方向を向くように
配置しても本発明の範囲を逸脱するものではな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は輸送車輌に組み込まれた本発明装置を
示す図で、標的部材、アーム、台座およびこれら
の操作手段を支持するケージ構造体は吊上げた位
置にある。第２図は第１図に示した装置の部分図
である。第３図は上記装置の横断面図で、アーム
の回動面は第１位置にあり、標的部材は作動位置
にある。第４図も上記装置の横断面図で、アーム
の回動面は第１位置とは対称な第２位置にあり、
標的部材は吊上げた位置にあり、変形自在な継手
手段も示してある。第５図は台座の回転手段を支
持したケージ構造体の概念的あ平面図である。第
６図は標的部材の平面図である。第７図はアーム
が低位置に来て重量体が標的部材の受衝面の一つ
を打つている状態を示す概念図で、アーム操作手
段の一部をなす油圧ジヤツキは弛緩した状態にあ
る。第８図はアームが上方位置に来て、アーム操
作手段の一部をなす油圧ジヤツキが後退位置にあ
る状態を示す概念図である。第９図は重量物が標
的部材の受衝面に向かつて落ちつつある状態で、
アームとその操作手段が中間位置にある状態を示
す概念図である。第１０図は第７図の状態での操
作用油圧ジヤツキの断面図である。第１１図は第
８図の状態での操作用油圧ジヤツキの断面図であ
る。第１２図は第７図と同じピストン位置にある
操作用油圧ジヤツキの断面図であるが、アームを
間欠的に制動する機構が働いた後の様子を示して
いる。 （主な参照番号）、１……標的部材、４，５…
…受衝面、８……アーム、１０……重量体、１３
……台座、１８……冠歯車、２０……第１の剛性
支持構造体、３１……第２の剛性支持構造体、３
０……管状コラム、３９，４０……変形可能な継
手、４６……ジヤツキ、４７……輸送車輌フレー
ム、５２……チエーン、５３……ロツド、５９…
…フラツプ、６０……ピストン、６１……弁座。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 接地面２とこの接地面に対して実質的に直角
   な２つの側部受衝面４，５とを有する標的部材１
   と、この標的部材を打つ重量体１０と、台座１３
   に対して回動自在で且つ重量体１０が受衝面４，
   ５へ向かつて円弧を描いて落下する際に重量体１
   ０を支持する剛体アーム８と、重量体１０が側部
   受衝面４，５と接触する下方位置から重量体１０
   が落下を開始する上方位置まで剛体アーム８を台
   座１３に対して回動することによつて重量体１０
   を持ち上げる操作機構と、標的部材１が地面と接
   触した下方位置から吊上げ位置まで運搬車両のフ
   レーム４７に対して移動可能な剛性支持構造体
   と、この移動可能な剛性支持構造体の下部に標的
   部材１を結合する変形自在な接続具３９，４０と
   を有する、運搬車両に搭載された、地中に剪断音
   波を発生する装置において、 上記剛性支持構造体はケージ構造体３１であ
   り、 このケージ構造体３１の上部には台座１３と上
   記操作機構とを支持する組立体が設けられてお
   り、標的部材１はこのケージ構造体３１の下部に
   接合されるようになつており、標的部材１の側部
   受衝面４，５の２つの内壁は互いに対向してお
   り、剛体アーム８の回動軸は重量体１０が下方位
   置に来た時に側部受衝面４，５と衝突するように
   台座１３に固定されており、ケージ構造体３１の
   上部には剛体アーム８が標的部材１の側部受衝面
   ４，５に対して直角な面内で回動運動するように
   台座１３を上記組立体に対して２つの位置の間で
   回動運動させる機構が設けられており、これら２
   つの位置の間の距離は２つの側部受衝面４，５の
   距離と実質的に同じであり、剛体アーム８の長さ
   はケージ構造体３１と運搬車両のフレーム４７と
   によつて規定される空間内に重量体１０が維持さ
   れるような長さになつていることを特徴とする装
   置。 ２ 変形自在な接続具３９は標的部材１の上側表
   面とケージ構造体３１の接地面と平行な側壁３７
   との間に設けられており、変形自在な接続具４０
   は標的部材１の側面と側部受衝面４，５と平行な
   ケージ構造体３１の側面との間に設けられてお
   り、このケージ構造体３１は上記組立体を剛性支
   持構造体に剛性結合する４本のコラム３０を有
   し、これらのコラム３０は運搬車両のフレーム４
   ７に固定され且つ油圧系に接続された２つのジヤ
   ツキ４６によつて移動自在になつており、ジヤツ
   キ４６のピストンロツド５３がケージ構造体３１
   に結合されている特許請求の範囲第１項に記載の
   装置。 ３ 台座１３を回転運動させる機構が支持板１
   ５，１６を有し且つ台座１３に固定された冠歯車
   １８を有し、剛体アーム８の回動軸が変形自在な
   材料で作られた円盤１７を介して支持板１５，１
   ６に固定されており、さらに、冠歯車１８を駆動
   するモータ５０を有する特許請求の範囲第１項ま
   たは第２項に記載の装置。 ４ 標的部材１の各側部受衝面に衝撃緩衝部材７
   が取付けられている特許請求の範囲第１〜３のい
   ずれか一項に記載の装置。 ５ 変形自在な接続具３９，４０が圧縮空気を詰
   めたベローであり、このベローの側壁が変形自在
   である特許請求の範囲第２項に記載の装置。 ６ 上記の操作機構が台座１３に固定さられたジ
   ヤツキ本体５５と、回動軸１２と一体な歯車５１
   と噛み合い且つジヤツキのピストンロツド５３に
   連結された少なくとも１本のチエーン５２とを有
   し、ピストンロツド５３はジヤツキ本体５５の内
   部を移動可能なフラツプ５９を備え、ジヤツキ本
   体５５の断面積はフラツプ５９の断面積より大き
   く、ピストンロツド５３は、剛体アーム８の上方
   位置と下方位置に対応する第１位置と第２位置の
   間を移動可能であり、さらに、フラツプ５９をそ
   の第２位置に移動させるめのピストン６０がチエ
   ーン側のジヤツキ本体５５の端部とフラツプ５９
   との間に配置されており、ジヤツキ本体５５には
   油圧系が連通している特許請求の範囲第１〜５項
   のいずれか一項に記載の装置。 ７ フラツプ５９を第２位置に間欠的に固定する
   手段が、油圧装置の作用でジヤツキ本体の内部で
   変位可能な弁座６１で構成され、チエーン５２の
   長さによつて上方位置と下方位置の間で剛体アー
   ム８が回動する角度が定まるように調節される特
   許請求の範囲第１〜６項のいずれか一項に記載の
   装置。