土中音波位置探査技術の開発
地下構築（分岐・合流・接合）時の高精度測位技術
最近，大深度・長距離(シールドトンネルなど)の地下工事が増加している。 しかし，従来の位置測定方法を使用できない場合が多く，問題になっている。 そこで，土中音波による位置測定技術を開発した。音波は土中で減衰されるが，地下水位よりも深い場所であれば，土中で音波を伝搬させることが可能である。本技術はこの点に着目し，50ｍ以上の深い土中で使用できる音波受信器と低周波大出力の音波発信器を開発した。この音波発信器から特殊な音波（ＰＲＢＳコード位相変調波）を出力し，４台以上の受信器（位置は既知）により音波を受信する。そして，各受信器での音波到達時間により，周辺の土中音速と発信器の位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を算出するものである。受信機の数は最低4台であるが，最小二乗法などによる収束計算の精度をあげるため6～8台を使用している。実証実験では6台の受信機を使用し，目標位置(26mの離隔距離)を5mmの精度で測定できた。
| キーワード： | 音波，位置探査，波形解析，同期装置，収束計算 |
＊１ 技術センター 土木技術開発部 土木技術開発プロジェクト室
Development of Underground Positional Sound-wave Measurement Technology
Highly Accurate Measurements for Underground Construction Work (Divergence, Confluence, and Joints)
Construction deep underground and over long distances (shield tunneling, etc.) is increasing. However, current positional measurement methods often cannot be used. To solve this problem, we have developed a technique that uses sound waves to determine positions. Sound waves are attenuated by soil, but if the position is below the groundwater level, then sound waves can pass through the soil. The positional technology described in this paper uses this property. We have developed a sound wave receiver and a sound wave transmitter (low-frequency power) that can be used in soil at depths below 50m. The sound wave transmitter outputs a special sound wave (PRBS code phase modulation wave) that is received by four or more receivers at known positions. The transmitter coordinates (X, Y, Z) and marginal sound speed (V) are calculated from the arrival time of the sound waves at each receiver. A minimum of four receivers are required, but using six to eight receivers improves the accuracy of the convergent calculation by the least squares method, etc. We used six receivers for the verification test, which allowed the system to measure the target position (offset distance of 26 m) with an accuracy of 5 mm.
| Keywords: | sound wave, positional inquiry, waveform analysis, synchronous device, convergent calculation |
*1 Project Section, Civil Engineering Technology Development Dept., Technology Center
