非破壊検査：超音波を用いた転石の根入れ深さ探査システムの構築

摘要

災害時の落石による被害を防ぐため、転石の体積および、根入れ深さを探査することは重要である。しかしながら、転石の場合、岩石の一部が地上に露出している以外は土中に埋まっているため、岩全体の調査は容易ではない。一般的に、自然構造物や人工構造物の損傷度探査や寸法探査には経済性や簡便性の理由から非破壊検査法が用いられている。非破壊検査法の代表的なものに、超音波法と衝撃弾性波法が挙げられる。しかしながら、超音波法に関しては、一般的に入力が小さくなることから探査深度が浅くなる。他方、ハンマーを使用した衝撃弾性波法に関しては、欠損のような比較的大きな損傷には適しているが、微細な亀裂が存在する場合は反射波の検出が困難となってしまう。 また、ハンマーによる衝撃弾性波の入力は再現性が低く、さらに反射波の到達時刻を同定するのも困難である。 理論的には、超音波領域の振動を直接に高出力で対象物に入力することが可能となれば、探査深度が深く、精度の高い探査が可能となる。このような手法で超音波を入力に用いるメリットとしては任意の波形を入力できるということが挙げられる。本研究はこれらの要件を満足する、高精度な転石の根入れ深さ探査システムの構築を目的としている。 このシステムを用いて、入力波形に周波数特性を持たせることで、本来曖昧であった反射波の到達時刻の決定を自己相関解析によって機械的かつ正確に行うことが可能となる。 はじめに、コンクリートブロックの超音波領域での周波数伝達特性を調べた。 分析方法としては、反射波の特徴を確認するためのウェーブレット分析と反射波のタイムラグを決定するための自己相関分析がある。 また、直接波の減衰方法についても考慮した。 最後に、このシステムを利用して自然石（白御影石）の寸法を推定した実施例を示す。