【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動電気探査方法に関する。 更に、詳細には、リアルタイムトモグラフ解析機構付き自動電気探査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、大地に電流を供給し、電気的な測定により大地中の状況を探査する電気探査方法は、比抵抗、電位等を測定し、測定デ−タを集めて、最終的に、
大地内のトモグラフを解析し、大地内の構造を明らかにできる。 （特開平３−１４８０９０号参照）。 このような電気探査方法では、トモグラフの解析作業に１週間もの日数と高額の費用を必要とする。

【０００３】また、施工中の現場のように、測定結果を早急に必要とする場合においても、対応できない欠点があった。 また、従来の自動電気探査方法では、技術者によるマニュアル操作による測定に比べて高速であり、且つ繰り返しが容易である利点があった。 然し乍ら、測定結果としては、電流値及び電位値の表示しか行うことができなかった。 更に、従来のトモグラフィ解析としての機能では、地盤を可視化することができること、見掛け比抵抗でなく、地盤の比抵抗の分布が得られること等の利点を有するが、解析に１週間程度の日数を必要とし、
多大な解析費を必要とする欠点があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、自動的に測定を行なうと同時に、トモグラフィ解析結果を高速にリアルタイムで画像化できる自動電気探査方法を提供することを目的とする。 即ち、地盤状況を高速に測定すると同時に、測定状況及び結果をリアルタイムにトモグラフィ解析を行ない、且つ結果を表示することを可能にする自動電気探査方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の技術的な課題の解決のためになされたもので、電流電極と電位電極を所定配置に従って大地に設置し、大地へ電流を供給し、大地からの応答電位を測定し、測定データをトモグラフィ解析によりリアルタイムに解析し、トモグラフィ解析結果を表示する自動電気探査方法において、測定すべき大地領域を要素（格子）に分けた要素モデルの作成、測定電極の組合わせファイルの作成及び設定した電極の座標ファイルの作成を行ない、所定の測定順に従う電極の組合わせで測定を開始し、

【数１】

Ｃ１Ｐ１は、当該の電流電極と電位電極との距離であり、Ｃ２Ｐ１は、当該の電流電極の地表面を軸とし対象位置にある電流電極の虚像と電位電極との距離であり、

Ｉは当該の測定された電流量、Ｖは当該の測定された電位量である） 式（１）で見掛け比抵抗を計算し、当該の電流電流と電位電極とを結ぶ直線に接する位置の格子を選定し、その各格子について、

【数２】

_gは、各グリッド（格子）の比抵抗値であり、ρ

_iは各測定毎の見掛け比抵抗値であり、Ｌ

_iは当該の電流電極と電位電極を結ぶ直線が格子内を横切る長さであり、ｎは、格子を通過する直線の数である） 式（２）で各格子の比抵抗値を計算し、その結果を、画面に逐次表示し、すべての電流電極と電位電極の組合わせについて測定を終了し、最終的なトモグラフィ解析結果を得ることを特徴とする前記自動電気探査方法を提供する。

【０００６】

【作用】本発明は、電気探査に解析用コンピュータを連動させ、測定と同時にデータ解析をリアルタイムで行い、トモグラフィ解析に必要な測定が終了した時点で、
その場で大地の比抵抗構造を視覚的に表示できる手法を提供するものである。 本発明により、現地で大地の比抵抗構造が理解できる手法を提供するものである。 本発明により、現地で大地の比抵抗構造が理解できるため、現地作業を効率的に行うことが可能となり、測定・解析の費用の面でも大幅に低下させることが可能となる。

【０００７】比抵抗トモグラフィでは、探査対象領域を取り囲むように配置した電極を利用して、電流電極から電流を流し、生じた電位の分布を電位電極を用いて測定する。 電極配置の仕方により、２極法、３極法、４極法等が考えられるが、ここでは、簡単な２極法について、
ボ−リング孔を用いた場合の測定の模式構造を、図１に示す。 比抵抗トモグラフィは、測定物理量を電位というポテンシャル量で表示したものである。 従って、比抵抗トモグラフィの測定量は、３次元的な電流分布に対応して、３次元的な比抵抗値の分布を反映していると考えなければならない。 比抵抗トモグラフィの他の特徴は、次の点に留意して行わなければならない。 即ち、測定対象領域の各部分について、できるだけ種々の方向からの測定が均等に行われることが望ましく、解析に際しては地形条件も含めて測定範囲の周辺の領域も合わせて考慮する必要があり、測定は、電流を流すことと、電位の測定により行うので、ボーリング孔の破損等の心配はない。
但し、ボーリング孔には、電流の流れを妨げるような保孔措置が施してはならない。

【０００８】解析は、岩盤或いは地盤をブロック（格子）に分割して、各々の格子内の比抵抗値を測定データから求める方法で行なわれる。 当該の分割された格子の形状は、三角形、四角形又は多角形により作成することができるが、本発明の方法の以下の説明においては、四角形に分割した場合を説明する。

【０００９】適用対象としては、次のような構造及び探査法が考えられる。 即ち、ａ． 比抵抗分布に局所的な変化や不均一性が予想される構造、即ち、従来の比抵抗法垂直探査は、水平多層構造を仮定して、各層の比抵抗と層厚を解析により求めているが、比抵抗トモグラフィにおいてはこのような探査対象の構造に関する制約はない。 従って、基本的には探査対象の比抵抗が、周辺の地層に比べて違いがあることが、予想される場合には、適用する価値がある。 ｂ． ａの特殊な場合として地下空洞（坑道跡、防空壕跡、鍾乳洞、遺跡等）の探査、ｃ． 断層破砕帯や熱水変質による鉱化帯、粘土化帯など低比抵抗の分布が、予想される構造、ｄ． 貫入岩や火山岩の分布など高比抵抗の分布が予想される構造、ｅ． きわめて小さい比抵抗値を示す食塩水などの電解質溶液をトレ−
サ−として注入する前後での測定結果を比較することにより、トレ−サ−浸透領域を把握することが可能である。 ｆ． 同じく、グラウト前後における測定結果の比較することにより、グラウト注入効果の判定することにも利用することができる可能性がある。

【００１０】ｇ． 更に、地盤改良材を使用して、地盤を改良する前後を測定比較することにより、地盤改良の効果を判定することができる。 ｈ． また、老朽堤体の漏水の調査、ダムの漏水の調査などに使用することができる。

【００１１】電流電極と電位電極を所定配置に従って大地に設置し、大地へ電流を供給し、大地からの応答電位を測定し、測定データをトモグラフィ解析でリアルタイムで解析し、トモグラフィ解析結果を表示することができるものである。 先ず、測定すべき大地領域を要素（格子）に分けた要素モデルの作成、データファイルの作成、測定電極の組合わせファイルの作成及び設定した電極の座標の作成を行う。 そして、前記のデータファイルの作成で決められた測定順に従って、電流電極と電位電極の組合わせで測定を開始する。 通常、図１のような構成の測定では、どの電極対から測定を行ってもよいが、
一番はじめは、最深部又は最浅部の電流電極から電流を流し、電流量を測定し、各電位電極の電位を測定して、
測定を開始する。 各測定結果について、

【数１】

Ｃ１Ｐ１は、当該の電流電極と電位電極との距離であり、Ｃ２Ｐ１は、当該の電流電極の地表面を軸とし対象位置にある電流電極の虚像と電位電極との距離であり、

Ｉは当該の測定された電流量、Ｖは当該の測定された電位量である） 測定対象地盤を均一な比抵抗と考えて、式（１）で見掛け比抵抗を計算する。

【００１２】次に、測定すべき領域について、格子分けしたモデルに関して、当該の電流電流と電位電極とを結ぶ直線に接する位置の格子を選定して、その各格子について、

【数２】

_gは、各グリッド（格子）の比抵抗値であり、ρ

_iは各測定毎の見掛け比抵抗値であり、Ｌ

_iは当該の電流電極と電位電極を結ぶ直線が格子内を横切る長さであり、ｎは、格子を通過する直線の数である） 式（２）で各格子の比抵抗値を計算する。 その結果を、

画面に逐次表示し、すべての電流電極と電位電極の組合わせについて測定を終了し、最終的なトモグラフィ解析結果を得ることができる。

【００１３】即ち、当該の電流電極と電位電極を結ぶ直線Ｃl _i Ｐl _i （即ち、ρ _i 、ｌ _i ）が、測定以前に規定した解析用格子の１つを通過した回数ｎであり、測定データ全数を示したものである。 即ち、ｎ＝１のときは、ρ _g
＝ρ _l ×ｌ ₁ ／ｌ ₁であり、ｎ＝２のときは、ρ _g ＝(ρ _l
×ｌ ₁ ＋ρ ₂ ×ｌ ₂ )／(ｌ ₁ ＋ｌ ₂ )となり、ｎ＝３のときでは、ρ _g ＝(ρ _l ×ｌ ₁ ＋ρ ₂ ×ｌ ₂ ＋ρ ₃ ×ｌ ₃ )／(ｌ ₁ ＋ｌ
₂ ＋ｌ ₃ )となる。

【００１４】従って、以上のように、リアルタイム解析機能を持つ自動電気探査方法で測定することにより、非常に高速に測定が行なわれ、しかも、現地でリアルタイムに地盤状況を知ることができるようになる。 このために、上記のように、適用分野が急激に増し、土木の分野での施工管理が容易に行なえるようになった。

【００１５】次に、本発明の自動電気探査方法について、具体的に実施例により説明するが、本発明はそれらによって限定されるものではない。

【００１６】

【実施例】図２に示すような解析法により、解析する。
図２は、本発明の方法によるプログラムを示すフロ−シ−トである。 即ち、前記のようなデータファイルの作成、電極組合わせファイルの作成、電極座標の作成を行ない、測定プログラムを開始し、電極組合わせファイルと電極座標ファイルを読み込み、測定電極を設定する。
そして、電流電極に電流を流し、電流値及び電位値を測定し、前記のような計算方法で、即ち、電気映像法により電位計算式を展開した平均比抵抗値（見掛け比抵抗）
計算式で計算した見掛け比抵抗値を計算する。 次に、電流電極位置と電位電極位置を結ぶ直線に接する位置の解析格子を選定し、見掛け比抵抗値に格子通過距離をウエイトとして、格子範囲の比抵抗を計算する。 そして、コンピュータ画面に計算された格子範囲の比抵抗を表示する。 そして、測定を継続するかどうかの判断を行う。 継続の必要のときは、更に、測定電極を選び、測定を続ける。

【００１７】そして、本発明の自動電気探査方法により、図４に示す測定プログラムで測定される。 電極組合わせファイルを事前に作成する。 これは、測定対象域において最も解析精度が高くなるように検討して作成したものである。 次に、自動測定をスタ−トさせる。 次に、
電極の組合わせを支持に従って、設定する。 これは、自動電気探査装置の電極の切り替えを行うためである。 更に、電流電極に電流を流し、測定電流量と電位電極の電位を計測する。 次に、測定された電流値と電位値を記憶メモリーに記憶する。 次に、測定の継続の有無を判断し、測定継続の必要のときは、電極組合わせの指示に従って、設定し、測定を継続する。 このようにして、実施例で用いた自動電気探査装置では、毎分１０回の測定ができ、現地において、トモグラフィ解析結果が得られる。 これに対して、従来の人間によるマニュアル測定では、毎分１回程度の測定であった。

【００１８】図１は、現地における測定を行う場合の機器の構成図を示したものである。 図１において、１は発電機、２は安定化電源、３は自動測定機構を有する電気探査装置であり、４はコンピュータ、５は画像出力、６
は電源ケ−ブル、７は機器接続ケ−ブル、８は電極配線ケ−ブル、９はボーリング孔、１０は地表電極、１１は地下水位、１２は孔内電極を示す。 図３は、測定途中の状態を示すコンピュータ画面のハ−ドコピ−であり、同時に、測定する電極配置を解析断面図として示したものである。 １３は電流電極、１４は地表電極位置、１５は電位電極位置であり、１６は比抵抗を解析する格子を示している。 図では、凡例で紙面上部が低比抵抗を示し、
下部に行くに従って高抵抗を示す。 本発明の方法によると、図３に示すようなコンピュータ画面は、測定データが得られると同時に少しずつ解析画像が完成していくものである。

【００１９】即ち、式（１）で見掛け比抵抗を計算し、
式（２）で各格子内の比抵抗を計算した。 このように、
測定、解析を現地で行なった結果は、プリンタ−等の画像出力装置により、現地において紙面に残すと同時にフロッピ−ディスク等にファイルとして記憶することもできる。 そして、測定データ及び解析結果をデータファイルとして記憶媒体に記録することができる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の自動電気探査方法により、前記のような効果が得られた。 それらをまとめると、次のような顕著な技術的効果となる。 即ち、第１に、以上の説明で明らかなように、自動的に測定を行なうと同時に、トモグラフィ解析でリアルタイムで解析結果を画像化できる自動電気探査方法を提供した。 第２に、トモグラフィ解析の適用分野を急激に増すことができ、特に、土木分野での施工管理が容易に行なえるようになった。 第３に、現地でリアルタイムに測定結果を知ることができる自動電気探査方法を提供した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動電気探査方法で使用する機器の構成を示す説明図である。

【図２】本発明の自動電気探査方法で使用するトモグラフィ解析の一般的フロ−図である。

【図３】本発明の自動電気探査方法で測定された途中の結果の画面と測定電極位置を示すグラフである。

【符号の説明】

３ スィッチングボ−ド ４ コンピュータ ９ ボーリング孔 １０ 地表電極 １１ 地下水位 １２ 孔内電極 １３ 電流電極位置 １４ 地表電極位置 １５ 電位電極位置