JPH08201527A - 地層弾性波自動発生方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 地層調査のため浅層反射法を効率的に全自動
で行う地層弾性波自動発生方法及び装置をを提供する。 【構成】 地盤表面Ｇに敷置する厚手木製板１１と、当
該厚手木製板１１の凹陥片端面１１ａを叩打する打撃ハ
ンマー１２と、打撃ハンマー１２を円弧運動させるハン
マー回転機構７と、当該打撃ハンマー１２を自由落下円
弧運動の上限開始位置まで持ち上げる流体圧作動のハン
マー振り上げ機構８と、打撃ハンマー１２自由落下円弧
運動の上限開始位置に設置したハンマー保持機構９と、
打撃ハンマー１２自由落下円弧運動を緩停止させるハン
マーブレーキ機構１０と、厚手木製板１１凹陥片端面１
１ａの打撃検出センサ３３と、ボンベＢと、一連の打撃
動作を連続シーケンス制御する制御装置Ｄとを備えるこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、非開削の推進工法やシ
ールド工法などの土木工事を施工する際に、事前に実施
する地層調査の一つである浅層反射法に係り、交通量の
多い都市内のアスファルト路面上の探査に適し、安定し
た弾性波（横波：Ｓ波）を地中に発生させる地層弾性波
発生方法及びその実施に直接使用する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、地層境界を探査する浅層反射法で
は、弾性波を発生させる装置（以下、震源という）とし
て、図５に示すような地盤表面（地面）Ｇに設置した厚
手木製板１の片端面を人力によりハンマー２で打撃を加
えて弾性波を発生させる方法（以下、板たたき方式とい
う）がある。図中、３は重しである。

【０００３】また特開平５−４０２７４号に開示され、
図６に示すような木製の厚板１と一対の電磁ハンマー
４，４を相向い合せに取付け、当該対向間の厚手木製板
１上に直立取付けられた被打撃板５に電磁力を利用して
打撃体６で打撃を加えることにより弾性波を発生させる
方法（以下、電磁ハンマー方式という）が用いられてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記板たたき方式に
は、動力源を人力に頼っているために、短時間の連続打
撃や長時間にわたる繰り返し作業、恒定打撃エネルギー
の一定維持が困難であるという欠点がある。

【０００５】また、前記電磁ハンマー方式においては、
本調査法に必要な打撃エネルギーを得るためには、打撃
装置そのものが大型化し、それに伴い、必然的に電源装
置も大型化する。よって、準備，後片付け，移動の携帯
性，道路上での短距離移動を伴う測定であるため作業性
が悪いといった欠点があった。

【０００６】ここにおいて、本発明の解決すべき主要な
目的は、次の通りである。即ち、本発明の第１の目的
は、地層調査のため浅層反射法を効率的に行い得る地層
弾性波自動発生方法及び装置を提供せんとするものであ
る。

【０００７】本発明の第２の目的は、恒定打撃エネルギ
ーの一定維持を全自動連続繰り返し可能とする地層弾性
波自動発生方法及び装置を提供せんとするものである。

【０００８】本発明の第３の目的は、現場での搬出，搬
入移動性と小規模作業性に優れる地層弾性波自動発生方
法及び装置を提供せんとするものである。

【０００９】本発明の第４の目的は、流体圧力作動方式
を利用した地層弾性波自動発生方法及び装置を提供せん
とするものである。

【００１０】本発明の第５の特徴は、打撃ハンマーの二
度打ちを防止して、雑音の発生を可及的に阻止し、測定
の精度を高めた地層弾性波自動発生方法及び装置を提供
せんとするものである。・

【００１１】本発明の第６の特徴は、打撃ハンマーによ
る一連の打撃動作をプログラミング制御可能とする地層
弾性波自動発生方法及び装置を提供せんとするものであ
る。

【００１２】本発明のその他の目的は、明細書、図面、
特に特許請求の範囲の記載から自ずと明らかとなろう。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記課題の解決は、本発
明が次に列挙する新規な特徴的手法及び手段を採用する
ことにより前記目的を達成する。即ち、本発明方法の第
１の特徴は、地盤表面に敷設した厚手板の上方におい
て、まず、ハンマーアーム基端を中心に適宜動力にて打
撃ハンマーを重力に抗して一定高さの上限位置まで持ち
上げ、次いで、当該上限位置にて当該打撃ハンマーを一
旦停止する保持力を付勢するとともに、前記動力による
持ち上げ力を解除し、引続き、当該保持力を解除して前
記ハンマーアーム基端を中心に当該打撃ハンマーに自由
落下円弧運動を起生せしめ、終には、円弧慣性落下する
当該ハンマーで前記厚手板片端面を叩打し、さらに、当
該打撃ハンマーの反作用跳ね返り力を緩衝吸収する制動
力を付勢してその後解除し、当該一連の動作を通して前
記厚手板と前記地盤表面との間に生じる剪断力により地
中に弾性横波を強制的に発生させてなる地層弾性波自動
発生方法にある。

【００１４】本発明方法の第２の特徴は、前記本発明方
法の第１の特徴における適宜動力と保持力と制動力が、
油圧や空気圧や水圧等の流体圧力である地層弾性波自動
発生方法にある。

【００１５】本発明方法の第３の特徴は、前記本発明方
法の第１又は第２の特徴における厚手板と打撃ハンマー
が、木製又はプラスチック製である地層弾性波自動発生
方法にある。

【００１６】本発明方法の第４の特徴は、前記本発明方
法の第１，第２又は第３の特徴における一連の動作が、
連続的に繰り返してなる地層弾性波自動発生方法にあ
る。

【００１７】本発明装置の第１の特徴は、地盤表面に敷
置する厚手板と、当該厚手板の片端面を叩打する打撃ハ
ンマーと、当該打撃ハンマーを円弧運動させるハンマー
回転機構と、当該打撃ハンマーを自由落下円弧運動の上
限開始位置まで持ち上げる流体圧作動のハンマー振り上
げ機構と、打撃ハンマー自由落下円弧運動の上限開始位
置に設置したハンマー保持機構と、打撃ハンマー自由落
下円弧運動を緩停止させるハンマーブレーキ機構と、前
記厚手板片端面の打撃検出センサと、圧力供給源と、一
連の打撃動作を連続シーケンス制御する制御装置と、を
備えてなる地層弾性波自動発生装置にある。

【００１８】本発明装置の第２の特徴は、前記本発明装
置の第１の特徴における打撃ハンマーとハンマー回転機
構とハンマー振り上げ機構とハンマー保持機構とハンマ
ーブレーキ機構と打撃検出センサと圧力供給源が、厚手
板上に搭載してなる地層弾性波自動発生装置にある。

【００１９】本発明装置の第３の特徴は、前記本発明装
置の第１又は第２の特徴におけるハンマー回転機構が、
相対峙並立した左右サイドフレームの上端部間に亙り両
端を回転自在に貫通支承した回転シャフトにハンマーア
ーム基端を固着してなる地層弾性波自動発生装置にあ
る。

【００２０】本発明装置の第４の特徴は、前記本発明装
置の第１，第２又は第３の特徴におけるハンマー振り上
げ機構が、シリンダ設置台に尾端を枢支したシリンダに
出没往復滑動自在に内挿したロッドを左右サイドフレー
ム間中央に回転自在に配架したガイド筒に案内規制自在
に内通する一方、ハンマー回転機構の前記回転シャフト
に一端を片持固着した押上板に前記ロッドのヘッドを当
接自在に臨ませてなる地層弾性波自動発生装置にある。

【００２１】本発明装置の第５の特徴は、前記本発明装
置の第１，第２，第３又は第４の特徴におけるハンマー
保持機構が、左右両サイドフレーム上端前縁間に亙り葺
架した天井板片軒下に、上限に持来したハンマーアーム
に貫設するピン孔に貫入自在に臨ませた保持ピンを出没
往復動自在に設けた流体圧作動のシリンダを配架してな
る地層弾性波自動発生装置にある。

【００２２】本発明装置の第６の特徴は、前記本発明装
置の第１，第２，第３，第４又は第５の特徴におけるハ
ンマーブレーキ機構が、厚手板の凹陥片端面を叩打する
下限位置に落下到来した打撃ハンマーを、叩打直後に押
圧制動自在に臨ませたブレーキパッドを固着するロッド
を出没往復滑動自在に内挿した流体圧作動のシリンダを
凹陥部片側に配設してなる地層弾性波自動発生装置にあ
る。

【００２３】

【作用】本発明は、前記のような新規な手法及び手段を
講じたので、次のような性能を有している。 （１）ハンマー回転機構の働きで、打撃ハンマーを自由
落下円弧運動させ、それによって打撃を行っているの
で、安定した打撃エネルギーが得られる。

【００２４】（２）ハンマーブレーキ機構によって打撃
ハンマーを緩停止させ、二度打ちの防止，ノイズ発生の
抑制を行う。 （３）流体圧の圧力供給源にボンベ等を使用することに
より、一体化構造に出来る。 （４）長時間の安定した連続繰り返し打撃が可能であ
る。

【００２５】

【実施例】

（装置例１）以下、本発明の第１装置例を図面に基づい
て説明する。図１は本装置例の地層弾性波自動発生装置
の構成図、図２乃至４は装置本体の説明図であって、図
２は装置本体の平面図，図３は装置本体の側面図，図４
は装置本体の背面図である。

【００２６】本装置例は、装置本体ＡとボンベＢとバル
ブケースＣと制御装置Ｄから構成され、装置本体Ａは、
ハンマー回転機構７、ハンマー振り上げ機構８、ハンマ
ー保持機構９、ハンマーブレーキ機構１０の４つを使っ
て厚手木製板１１を打撃ハンマー１２で打撃し、その時
に発生する打撃力を厚手木製板１１と地面Ｇの間に生じ
る剪断力により地中へ伝達し、該地層に弾性波を発生す
る装置である。本装置例は厚手木製板１１上に各機器を
搭載したものである。

【００２７】ハンマー回転機構７は、打撃ハンマー１
２、及び打撃ハンマー１２を先端に取付ける並行ハンマ
ーアーム１３、並行ハンマーアーム１３基端を固定する
回転シャフト１４から構成される。当該回転シャフト１
４は、厚手木製板１１上に一体敷載した基盤１５上に後
傾並立した左右一対のサイドフレーム１６，１７上端部
間に亙り両端を回転自在に貫通支承してなる。

【００２８】ハンマー振り上げ機構８は、打撃ハンマー
１２を自由落下円弧運動の上限開始位置まで動かす為の
シリンダ１８、シリンダ１８に出没往復滑動自在に取付
けるロッド１９、また、シリンダ１８の二股尾端８ａを
枢支するためのシリンダ設置台２０のブラケット２１、
枢軸２２から構成されている。なお、打撃ハンマー１２
は木製である。なお、打撃ハンマー１２の材質はプラス
チックでも良い。

【００２９】ロッド１９は、ガイド筒２３に案内規制自
在に内通し、当該ガイド筒２３は両側から延出した左右
ウイングシャフト２４，２４を左右サイドフレーム１
６，１７の中間部間に亘り両端を回転自在に貫通支承す
るとともに、ロッド１９の外端にＴ形に取付けたヘッド
１９ａを回転シャフト１４の中央部に基端を側面所要斜
角度を持たせて片持固着したＴ字形押上板２５に当接自
在に臨ませてなる。

【００３０】また、ハンマー保持機構９は、打撃ハンマ
ー１２を上限開始位置に保持するための保持ピン２６、
保持ピン２６を動かす為のシリンダ２７、及びこれらを
片側軒下に固定する天井板２８から構成されている。当
該天井板２８は、左右サイドフレーム１６，１７の水平
上端１６ａ，１７ａ先縁間に亙り葺架してなる。

【００３１】ハンマーブレーキ機構１０は、図３に示す
よう厚手木製板１１の凹陥片端面１１ａを叩打する基盤
１５の凹陥片端面１５ａの下限位置に落下到来する打撃
ハンマー１２を、叩打直後に押圧制動自在に臨ませたブ
レーキパッド２９を外端に固着するロッド３０を出没往
復滑動自在に内挿した流体圧作動のシリンダ３１と、打
撃ハンマー１２の片側面に添着する被検出片３２を相対
検出する打撃検出センサ３３とを凹陥部１１ｂ，１５ｂ
の左右並突部１１ｃ，１１ｄ，１５ｃ，１５ｄ片側上に
それぞれ配設して構成されている。

【００３２】（方法例）当該本装置に適用する本発明の
方法例の実行手順を段階的に順次説明する。 （１）まず、シリンダ１８によってロッド１９がガイド
筒２３に案内規制されて伸ばされ、ロッド１９のヘッド
１９ａが押上板２５下面に当接して重力に抗して押上
げ、これと一体の回転シャフト１４の回転とともに並行
ハンマーアーム１３を持ち上げ、同時に並行ハンマーア
ーム１３に取付けてある打撃ハンマー１２も振り上げら
れる。

【００３３】（２）並行ハンマーアーム１３及び打撃ハ
ンマー１２が自由落下円弧運動の上限開始位置まで持ち
上げられると、シリンダ２７が保持ピン２６を伸ばし、
並行ハンマーアーム１３にある図示しないピン孔に入
り、並行ハンマーアーム１３は定位置で保持固定され
る。 （３）シリンダ１８によってロッド１９が縮められ、ロ
ッド１９のヘッド１９ａと押上板２５は離れる。

【００３４】（４）次に、シリンダ２７によって保持ピ
ン２６が抜かれ、並行ハンマーアーム１３は回転シャフ
ト１８を中心に、打撃ハンマー１２は自由落下を始め、
終には、厚手木製板１１の凹陥片端面１１ａを打撃す
る。

【００３５】（５）基盤１５の右並突部１５ｄと打撃ハ
ンマー１２にそれぞれ設置取付けてある打撃検出センサ
２３と被検出片３２によって打撃の瞬間が感知でき、そ
れによってブレーキシリンダ３１が作動し、ブレーキパ
ッド２９が、打撃後、跳ね返ってきた打撃ハンマー１２
を押圧制動して緩停止させ、打撃ハンマー１２の二度打
ちを防止する。

【００３６】その後、ブレーキパッド２９を引放して、
前記（１）段階の振り出しに戻り打撃を繰り返し、連続
的に地層弾性波を強制的に励起する。なお、この３つの
シリンダ１８，２７，３１は厚手木製板１１とは別に設
置した制御装置Ｄによってプログラミングシーケンス制
御される。また、３つのシリンダ１８，２７，３１を駆
動する圧力供給源は、圧力ボンベＢ，空気圧配管，バル
ブケースＣに内蔵された電磁バルブ等から構成される。

【００３７】また、シリンダ１８のロッド１９のヘッド
１９ａを押上板２５とピンで結合することによって、シ
リンダ１８の押力により打撃させ、打撃エネルギーを制
御することも可能である。さらに、本実施例では厚手木
製板を専ら説明して来たが、厚手プラスチック製板でも
有効に実現可能である。

【００３８】

【発明の効果】かくして、本発明によれば次に列記する
優れた効果を奏する。すなわち、 （１）圧力供給源も厚手木製板上に搭載して、装置を一
体化できるので、移動の際の稼働，時間が削減できる。 （２）短時間の連続繰り返し打撃が可能なので測定能率
が向上する。 （３）自由落下円弧運動によって、一定打撃エネルギー
が維持でき、充分な到達距離も得られる。また、二度打
ち防止機構によって、測定データのＳ／Ｎ比が向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置例に係る地層弾性波自動発生装置
の構成図である。

【図２】同上における装置本体の平面図である。

【図３】同上における装置本体の側面図である。

【図４】同上における装置本体の背面図である。

【図５】従来技術の板たたき方式の説明図である。

【図６】従来技術の電磁ハンマー方式の説明図である。

【符号の説明】

Ａ…装置本体 Ｂ…ボンベ Ｃ…バルブケース Ｄ…制御装置 Ｇ…地面 １，１１…厚手木製板 ２…ハンマー ３…重し ４…電磁ハンマー ５…被打撃板 ６…打撃体 ７…ハンマー回転機構 ８…ハンマー振り上げ機構 ９…ハンマー保持機構 １０…ハンマーブレーキ機構 １１ａ，１５ａ…凹陥片端面 １１ｂ，１５ｂ…凹陥部 １１ｃ，１１ｄ，１５ｃ，１５ｄ…並突部 １２…打撃ハンマー １３…並行ハンマーアーム １４…回転シャフト １５…基盤 １６，１７…サイドフレーム １６ａ，１７ａ…水平上端 １８，２７，３１…シリンダ １８ａ…二股尾端 １９，３０…ロッド １９ａ…ヘッド ２０…シリンダ設置台 ２１…ブラケット ２２…枢軸 ２３…ガイド筒 ２４…ウイングシャフト ２５…押上板 ２６…保持ピン ２８…天井板 ２９…パッド ３２…被検出片 ３３…打撃検出センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉本 禎男 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】地盤表面に敷設した厚手板の上方におい
   て、 まず、ハンマーアーム基端を中心に適宜動力にて打撃ハ
   ンマーを重力に抗して一定高さの上限位置まで持ち上
   げ、 次いで、当該上限位置にて当該打撃ハンマーを一旦停止
   する保持力を付勢するとともに、前記動力による持ち上
   げ力を解除し、 引続き、当該保持力を解除して前記ハンマーアーム基端
   を中心に当該打撃ハンマーに自由落下円弧運動を起生せ
   しめ、 終には、円弧慣性落下する当該打撃ハンマーで前記厚手
   板片端面を叩打し、 さらに、当該打撃ハンマーの反作用跳ね返り力を緩衝吸
   収する制動力を付勢してその後解除し、 当該一連の動作を通して前記厚手板と前記地盤表面との
   間に生じる剪断力により地中に弾性横波を強制的に発生
   させる、 ことを特徴とする地層弾性波自動発生方法。
2. 【請求項２】適宜動力と保持力と制動力は、 油圧や空気圧や水圧等の流体圧力である、 ことを特徴とする請求項１記載の地層弾性波自動発生方
   法。
3. 【請求項３】厚手板と打撃ハンマーは、 木製又はプラスチック製である、 ことを特徴とする請求項１又は２記載の地層弾性波自動
   発生方法。
4. 【請求項４】一連の動作は、 連続的に繰り返す、 ことを特徴とする請求項１，２又は３記載の地層弾性波
   自動発生方法。
5. 【請求項５】地盤表面に敷置する厚手板と、 当該厚手板の片端面を叩打する打撃ハンマーと、 当該打撃ハンマーを円弧運動させるハンマー回転機構
   と、 当該打撃ハンマーを自由落下円弧運動の上限開始位置ま
   で持ち上げる流体圧作動のハンマー振り上げ機構と、 打撃ハンマー自由落下円弧運動の上限開始位置に設置し
   たハンマー保持機構と、 打撃ハンマー自由落下円弧運動を緩停止させるハンマー
   ブレーキ機構と、 前記厚手板片端面の打撃検出センサと、 圧力供給源と、 一連の打撃動作を連続シーケンス制御する制御装置と、 を備える、 ことを特徴とする地層弾性波自動発生装置。
6. 【請求項６】打撃ハンマーとハンマー回転機構とハンマ
   ー振り上げ機構とハンマー保持機構とハンマーブレーキ
   機構と打撃検出センサと圧力供給源は、 厚手板上に搭載した、 ことを特徴とする請求項５記載の地層弾性波自動発生装
   置。
7. 【請求項７】ハンマー回転機構は、 相対峙並立した左右サイドフレームの上端部間に亙り両
   端を回転自在に貫通支承した回転シャフトにハンマーア
   ーム基端を固着する、 ことを特徴とする請求項５又は６記載の地層弾性波自動
   発生装置。
8. 【請求項８】ハンマー振り上げ機構は、 シリンダ設置台に尾端を枢支したシリンダに出没往復滑
   動自在に内挿したロッドを左右サイドフレーム間中央に
   回転自在に配架したガイド筒に案内規制自在に内通する
   一方、 ハンマー回転機構の前記回転シャフトに一端を片持固着
   した押上板に前記ロッドのヘッドを当接自在に臨ませ
   る、 ことを特徴とする請求項５，６又は７記載の地層弾性波
   自動発生装置。
9. 【請求項９】ハンマー保持機構は、 左右両サイドフレーム上端前縁間に亙り葺架した天井板
   片軒下に、上限に持来したハンマーアームに貫設するピ
   ン孔に貫入自在に臨ませた保持ピンを出没往復動自在に
   設けた流体圧作動のシリンダを配架する、 ことを特徴とする請求項５，６，７又は８記載の地層弾
   性波自動発生装置。
10. 【請求項１０】ハンマーブレーキ機構は、 厚手板の凹陥片端面を叩打する下限位置に落下到来した
    打撃ハンマーを、叩打直後に押圧制動自在に臨ませたブ
    レーキパッドを固着するロッドを出没往復滑動自在に内
    挿した流体圧作動のシリンダを凹陥部片側に配設する、 ことを特徴とする請求項５，６，７，８又は９記載の地
    層弾性波自動発生装置。