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JPH0443158B2 - - Google Patents
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JPH0443158B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0443158B2
JPH0443158B2 JP60026049A JP2604985A JPH0443158B2 JP H0443158 B2 JPH0443158 B2 JP H0443158B2 JP 60026049 A JP60026049 A JP 60026049A JP 2604985 A JP2604985 A JP 2604985A JP H0443158 B2 JPH0443158 B2 JP H0443158B2
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JP
Japan
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sonde
borehole
inclination
angle
inclinometer
Prior art date
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JP60026049A
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Japanese (ja)
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JPS61186693A (en
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Junosuke Iizuka
Taku Ishii
Yoshitaka Matsumoto
Osamu Murakami
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Koa Corp
Shimizu Construction Co Ltd
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Koa Corp
Shimizu Construction Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ボアホール(ボーリング孔その他パ
イプ孔など)内を昇降するゾンデに内臓されたス
キヤナーによつて孔壁の観測を行うボアホール孔
壁観測方法に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to borehole wall observation in which the borehole wall is observed using a scanner built into a sonde that moves up and down inside the borehole (borehole, pipe hole, etc.). It is about the method.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

ダムやトンネルなどの地下空洞を堀削する際に
は、建設地点の地質調査を行い、設計に反映させ
るとともに採用する施工法の選定や工事の進め
方、安全対策などに万全を期すことが必要であ
る。このような場合の地質調査では、一般に岩盤
の割れ目の方向、傾斜及び性状、さらには地層の
方向及び傾斜を知ることが必要である。このため
建設地点をボーリングしてコアを採取して観察す
る方法や直接ボアホールの孔壁を観測する方法で
調査が行われている。直接ボアホールの孔壁を観
測する方法では、ボアホール・テレビ、ボアホー
ル・ペリスコープ、ボアホール・カメラ、ボアホ
ール・スキヤナーなどの装置が使用される。
When excavating underground cavities such as dams and tunnels, it is necessary to conduct a geological survey of the construction site and reflect this in the design, as well as to take every precaution in selecting the construction method to be adopted, how to proceed with construction, and taking safety measures. be. In geological investigations in such cases, it is generally necessary to know the direction, inclination, and properties of cracks in the rock, as well as the direction and inclination of the strata. For this reason, investigations are being carried out by drilling at the construction site and collecting and observing cores, or by directly observing the borehole walls. Direct borehole wall observation methods use equipment such as borehole televisions, borehole periscopes, borehole cameras, and borehole scanners.

第10図はボアホール・スキヤナーの具体的な
構成例を示す図、第11図は光ビームが走査する
孔壁展開面の軌跡を示す図である。図において、
31はボアホール、32はゾンデ、33は旋回用
モーター、34は方向計、35と42はレンズ、
36はミラー、37は光学ヘツド、38と41は
スリツト、39は光電変換器、40はハーフ・ミ
ラー、43は光源をそれぞれ示している。
FIG. 10 is a diagram showing a specific example of the configuration of the borehole scanner, and FIG. 11 is a diagram showing the locus of the developed surface of the hole wall scanned by the light beam. In the figure,
31 is a borehole, 32 is a sonde, 33 is a turning motor, 34 is a direction indicator, 35 and 42 are lenses,
36 is a mirror, 37 is an optical head, 38 and 41 are slits, 39 is a photoelectric converter, 40 is a half mirror, and 43 is a light source.

第10図において、ボアホール31の中を上下
動するゾンデ32には、方向計34及びレンズ3
5とミラー36とを備えた光学ヘツド37が旋回
用モーター33に連結されている。また、ハー
フ・ミラー40を通して、この光学ヘツド37に
光ビームを送り出すための光源43と光ビーム作
成のためのレンズ42、スリツト41、さらには
光学ヘツド37からの反射ビームを検出するため
のスリツト38、光電変換器39が設けられる。
このような構成によつて、光源43からの光は、
レンズ42、スリツト41でビーム状にし、ハー
フ・ミラー40、ミラー36、レンズ35を通し
てボアホールの内壁に照射される。そしてその反
射ビームの強度は、レンズ35、ミラー36、ハ
ーフ・ミラー40、スリツト38を通して光電変
換器39で測定される。従つて、旋回用モーター
33により光学ヘツド37を旋回させながらゾン
デ32を下降させると、第11図に示すようなボ
アホールの内壁スキヤンuが行われ、その反射ビ
ームの強度に対応する電気信号が光電変換器39
から得られることになる。
In FIG. 10, the sonde 32 moving up and down inside the borehole 31 includes a direction indicator 34 and a lens 3.
An optical head 37 having an optical head 5 and a mirror 36 is connected to the rotation motor 33. Also, a light source 43 for sending a light beam to the optical head 37 through the half mirror 40, a lens 42 for creating the light beam, a slit 41, and a slit 38 for detecting the reflected beam from the optical head 37. , a photoelectric converter 39 are provided.
With such a configuration, the light from the light source 43 is
The light is formed into a beam by a lens 42 and a slit 41, and is irradiated onto the inner wall of the borehole through a half mirror 40, a mirror 36, and a lens 35. The intensity of the reflected beam is then measured by a photoelectric converter 39 through a lens 35, a mirror 36, a half mirror 40, and a slit 38. Therefore, when the sonde 32 is lowered while the optical head 37 is rotated by the rotation motor 33, the inner wall of the borehole is scanned as shown in FIG. 11, and an electric signal corresponding to the intensity of the reflected beam is transmitted to the photoelectric converter 39
It will be obtained from

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上述のようにボアホール・スキヤナーによる孔
壁観測は、内蔵された方向計34によつて常に基
準となる方位を確認しながら行なわれる。そのた
めボアホールが完全に鉛直であることが必要であ
り、それ以外の場合には観測精度が著しく低下す
ることも予測される。
As described above, observation of the borehole wall using the borehole scanner is performed while always checking the reference direction using the built-in direction indicator 34. Therefore, it is necessary that the borehole be completely vertical; otherwise, it is predicted that observation accuracy will drop significantly.

しかし、ボーリング長が長くなると堀削ビツト
付近に砕かれた石片がかみ込むことにより、また
硬さの異なる地層境界面を斜めに堀削する時の堀
削抵抗の差により、あるいはボーリングロツドの
材料変形特性の偏りなどにより、ボーリング孔は
不規則に曲がつて掘れてしまう場合があり、ボー
リングで得られた地質情報は正しい座標と方向を
示さない問題が生じる。また、水平あるいは傾斜
ボーリングの孔壁観察を行う場合には、孔壁観察
で得られた断層面、地層面等の割れ目の絶対軸
(鉛直軸及びN−S、E−W軸)上の値を直接読
み取ることができず、データを机上で図解すると
いう繁雑作業が必要になる。
However, as the boring length becomes longer, crushed stone pieces may become trapped near the drilling bit, or due to differences in drilling resistance when diagonally drilling strata interfaces with different hardnesses, or due to the boring rod. Due to deviations in material deformation characteristics, boreholes may be dug in an irregularly curved manner, resulting in the problem that the geological information obtained through boring does not indicate the correct coordinates and direction. In addition, when observing the hole wall of horizontal or inclined boring, the values on the absolute axes (vertical axis and N-S, E-W axes) of fracture planes, strata planes, etc. obtained by hole wall observation. It is not possible to directly read the data, and the complicated work of illustrating the data on a desk is required.

本発明は、上記の考察に基づくものであつて、
スキヤナーを内蔵するゾンデがどのように傾斜し
ても、スキヤナー・ヘツドが向いている方向を算
出して傾斜孔であつても連続的に正確な位置に基
づく孔壁の観測ができるボアホール孔壁観測方法
の提供を目的とするものである。
The present invention is based on the above considerations, and includes:
No matter how tilted the sonde with built-in scanner is, the direction the scanner head is facing can be calculated and the borehole wall can be continuously observed based on accurate position even in inclined holes.Borehole wall observation The purpose is to provide a method.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

そのために本発明のボアホール孔壁観測方法
は、ボアホール内を昇降するゾンデに内蔵された
スキヤナーによつて孔壁の連続撮影を行うボアホ
ール孔壁観測方法であつて、地上から吊り下げる
ケーブルのくり出し長さ、ゾンデの傾斜方向、ゾ
ンデの傾斜角、及びゾンデの回転方向を検出し、
ゾンデの位置、ゾンデの傾き、及びゾンデに内蔵
されたスキヤナー・ヘツドの向いている方向を算
出して孔壁を観測することを特徴とするものであ
る。
To this end, the borehole wall observation method of the present invention is a borehole wall observation method in which the borehole wall is continuously photographed using a scanner built into a sonde that moves up and down inside the borehole. Detect the direction of inclination of the sonde, the inclination angle of the sonde, and the direction of rotation of the sonde,
This method is characterized in that the hole wall is observed by calculating the position of the sonde, the inclination of the sonde, and the direction in which the scanner head built into the sonde is facing.

〔作用〕[Effect]

本発明のボアホール孔壁観測方法では、ゾンデ
の位置、ゾンデの傾きから地表上の位置や深さな
どの観測位置とその孔曲がりの方向や角度などの
状況を把握することができ、スキヤナー・ヘツド
の向いている方向からボアホールの孔壁観測位置
を正確に把握することができる。
In the borehole wall observation method of the present invention, it is possible to grasp the observation position such as the position on the ground surface and the depth from the sonde position and the sonde inclination, and the situation such as the direction and angle of the hole bend. The observation position of the borehole wall can be accurately determined from the direction in which the borehole is facing.

〔実施例〕〔Example〕

以下、実施例を図面を参照しつつ説明する。 Examples will be described below with reference to the drawings.

第1図は方位計と傾斜計と回転計の取付例を示
す図、第2図は方位計と傾斜計の検出角度を説明
するための図、第3図は本発明の1実施例システ
ム構成を示す図、第4図は第3図図示のシステム
による処理を説明するための図、第5図は第3図
のシステムによる表示出力の例を示す図である。
図において、1はゾンデ、2は方位計、3は傾斜
計、4は回転計、5は深度計、6と7は演算部、
8は記憶部、9は制御部、10は出力制御部、
CLはケーブルをそれぞれ示している。
Fig. 1 is a diagram showing an example of how the compass, inclinometer, and rotation meter are installed, Fig. 2 is a diagram for explaining the detection angle of the compass and inclinometer, and Fig. 3 is a system configuration of one embodiment of the present invention. 4 is a diagram for explaining the processing by the system shown in FIG. 3, and FIG. 5 is a diagram showing an example of display output by the system shown in FIG. 3.
In the figure, 1 is a sonde, 2 is a direction meter, 3 is an inclinometer, 4 is a rotation meter, 5 is a depth meter, 6 and 7 are calculation units,
8 is a storage unit, 9 is a control unit, 10 is an output control unit,
CL indicates each cable.

本発明が適用されるゾンデ1内には、先に第1
0図により説明したスキヤナー構成部に加えて、
第1図図示のように孔曲がり測定手段として方位
計2と傾斜計3とを設け、スキヤナー・ヘツドの
向きを測定する手段として回転計4を設ける。方
位計2は、例えば図示点線の如くゾンデ1の軸方
向と一致する線lを軸に回転自在になつた第1の
支点A、A′と、線lに直交する線mを軸に回転
自在になつた第2の支点Q、Q′とを介して支点
A、A′でゾンデ1に取り付けられ、計測部が地
上からの鉛直方向に対して常に変わらない状態に
支持されるものであり、第6図により後述するよ
うに磁石を内蔵し、ゾンデ1の傾斜方向角を計測
する。同様に傾斜計3は、線lを軸に回転自在に
なつた支点R、R′を有し、点B、B′でゾンデ1
に取り付けられ、計測部がゾンデ1の傾きに対応
して線lの周りを回転するようにしたものであ
り、第8図により後述するように重りを内蔵し、
ゾンデ1の傾斜角を計測する。また、回転計4
は、方位計2の取り付け支点Aの位置に設けら
れ、ゾンデ1の基準となる方向Eを計測する。
In the sonde 1 to which the present invention is applied, there is a first
In addition to the scanner components described in Figure 0,
As shown in FIG. 1, a compass 2 and an inclinometer 3 are provided as means for measuring hole bending, and a tachometer 4 is provided as a means for measuring the orientation of the scanner head. The compass 2 has first fulcrums A and A' that are rotatable around a line l that coincides with the axial direction of the sonde 1, as shown by the dotted line in the figure, and a line m that is orthogonal to the line l. It is attached to the sonde 1 at the fulcrums A and A' via the second fulcrums Q and Q', which have now become two fulcrums, and the measuring part is always supported in a state that does not change in the vertical direction from the ground, As will be described later with reference to FIG. 6, a magnet is built in to measure the inclination direction angle of the sonde 1. Similarly, the inclinometer 3 has fulcrums R and R' that are rotatable about line l, and the sonde 1 at points B and B'.
The measurement unit is attached to the sensor so that it rotates around the line l in accordance with the inclination of the sonde 1, and has a built-in weight as described later in FIG. 8.
Measure the inclination angle of sonde 1. Also, tachometer 4
is provided at the mounting fulcrum A of the compass 2, and measures the direction E that serves as the reference for the sonde 1.

そこで、第2図に示すx、y、zよりなる3次
元の座標空間において、x軸の方向を南北の方
向、y軸の方向を東西の方向、z軸方向を地球の
重力の方向とすると、方位角はθは北からの方
位、傾斜角φは水平面からの傾斜を表し、第1図
図示のゾンデでは、方位計2の示す傾斜方向角に
より第2図に示す方位角θが求められ、傾斜計3
の示す傾斜角により第2図に示す傾斜角φが求め
られる。従つて、今第1図図示の基準点Dを北の
方位に合わせてこれを基準方位とし、第1図図示
の方位計2及び傾斜計3の状態で方位角θ及び傾
斜角φが0であると定義したとする。そうする
と、例えば第1図図示の状態からボアホールが北
の方位に向いて角度αだけ傾いている場合には、
方位角θが0、傾斜角φがα、回転角δが0とな
る。しかし、ボアホールが西の方位に向いて角度
αだけ傾いている場合には、方位計2及び傾斜計
3が線lを軸として反時計方向に90°回転する。
そのため、方位角θが−90°、傾斜角φがαとな
るとともに回転計4により測定される回転角δも
90°となる。また、ここでゾンデが西の方向に90°
回転した(捻れた)場合には、方位角θと傾斜角
φは変わらないが、回転計4により測定される回
転角δのみが0°に変わる。つまり、方位計2と傾
斜計3とによつてボアホールの孔曲がりが測定さ
れ、回転計4によつてゾンデの向きが測定され
る。スキヤナーによる測定の場合において、光学
ヘツド37(スキヤナー・ヘツド)は、ゾンデ内
に設定された基準となる位置Eからの回転量(方
向計34の出力)でその向いている方向を知るこ
とができる。回転計4は、その捩じれによる光学
ヘツド37の向きを求めるため、ゾンデの基準と
なる位置Eの向きを測定するものである。すなわ
ち、先に述べたようにゾンデ1の基準となる位置
Eの方位は、方位計2により測定される方位角θ
に回転計4により測定される回転角δを加えるこ
とによつて求めることができる。他方、スキヤナ
ー部の方向計34は、ゾンデ1の基準となる位置
Eからの光学ヘツド37(スキヤナー・ヘツド)
の向いている方向を測定するものであるから、さ
らにこの測定値により光学ヘツド37の向きを補
正することによつて光電変換器39から得られる
スキヤン・データの観測位置を求めることができ
る。このスキヤン・データの観測位置は、光学ヘ
ツド37の回転中心の位置座標、その向き、ボア
ホール径、ボアホールの傾きのデータに基づき所
定の計算式を使うことによつて正確な値で算出す
ることができる。
Therefore, in the three-dimensional coordinate space consisting of x, y, and z shown in Figure 2, if the x-axis direction is the north-south direction, the y-axis direction is the east-west direction, and the z-axis direction is the direction of the earth's gravity. , the azimuth angle θ is the direction from the north, and the inclination angle φ is the inclination from the horizontal plane. For the sonde shown in FIG. 1, the azimuth angle θ shown in FIG. , Inclinometer 3
The inclination angle φ shown in FIG. 2 can be determined from the inclination angle indicated by . Therefore, now the reference point D shown in Figure 1 is set to the north direction, and this is set as the reference direction, and the azimuth angle θ and the inclination angle φ are 0 with the direction meter 2 and the inclinometer 3 shown in Figure 1. Suppose we define Then, for example, if the borehole is tilted northward by an angle α from the state shown in FIG.
The azimuth angle θ is 0, the inclination angle φ is α, and the rotation angle δ is 0. However, if the borehole is tilted toward the west by an angle α, the compass 2 and the inclinometer 3 are rotated 90° counterclockwise about line l.
Therefore, the azimuth angle θ is -90°, the inclination angle φ is α, and the rotation angle δ measured by the tachometer 4 is also
It becomes 90°. Also, here the sonde is 90° to the west.
When rotated (twisted), the azimuth angle θ and the inclination angle φ do not change, but only the rotation angle δ measured by the tachometer 4 changes to 0°. That is, the direction meter 2 and the inclinometer 3 measure the bending of the borehole, and the rotation meter 4 measures the direction of the sonde. In the case of measurement using a scanner, the direction in which the optical head 37 (scanner head) is facing can be determined by the amount of rotation (output from the direction meter 34) from the reference position E set in the sonde. . The tachometer 4 measures the orientation of the reference position E of the sonde in order to determine the orientation of the optical head 37 due to its twist. That is, as mentioned above, the azimuth of the reference position E of the sonde 1 is the azimuth angle θ measured by the azimuth meter 2.
It can be determined by adding the rotation angle δ measured by the tachometer 4 to . On the other hand, the direction indicator 34 of the scanner section indicates the direction of the optical head 37 (scanner head) from the reference position E of the sonde 1.
Since the direction in which the optical head 37 is facing is measured, the observation position of the scan data obtained from the photoelectric converter 39 can be determined by correcting the direction of the optical head 37 using this measured value. The observation position of this scan data can be calculated accurately by using a predetermined calculation formula based on data on the positional coordinates of the rotation center of the optical head 37, its direction, the diameter of the borehole, and the inclination of the borehole. can.

次に、第3図図示のシステムについて説明す
る。第3図において、深度計5は、ケーブルCL
のくり出し長さを制御する地上の制限機に設けら
れ、くり出されたケーブルCLの長さを検出する
ものである。演算部6は、深度計5によりケーブ
ルCLのくり出し長さが単位の長さになつたこと
を検出すると、方位計2及び傾斜計3から方位角
θ、傾斜角φを読み込み、ケーブルCLのくりだ
し長さΔL、方位角θ、傾斜角φから第2図に示
す座標空間に対応する各成分によるケーブルCL
のくり出し長さΔx、Δy、Δzを算出するものであ
り、それぞれは Δx=ΔL cosφ cosθ Δy=ΔL cosφ sinθ Δz=ΔL sinφ で表される。
Next, the system shown in FIG. 3 will be explained. In FIG. 3, the depth gauge 5 is connected to the cable CL.
This device is installed on a ground limiter that controls the length of the cable CL that has been pulled out, and detects the length of the cable CL that has been pulled out. When the depth meter 5 detects that the length of the cable CL has reached the unit length, the calculation unit 6 reads the azimuth angle θ and the inclination angle φ from the compass 2 and the inclinometer 3, and calculates the length of the cable CL. Cable CL by each component corresponding to the coordinate space shown in Figure 2 from length ΔL, azimuth θ, and inclination angle φ
The protrusion lengths Δx, Δy, and Δz are calculated, and each is expressed as Δx=ΔL cosφ cosθ Δy=ΔL cosφ sinθ Δz=ΔL sinφ.

演算部7は、記憶部8から前回までΔx、Δy、
Δzの積算によつて求められたゾンデの位置座標
Xi、Yi、Ziを読み出し、これり演算部6で算出さ
れたくり出し長さΔx、Δy、Δzを加算し、現在の
ゾンデ位置座標Xi+1、Yi+1、Zi+1を算出するもの
であり、それぞれは Xi+1=Xi+Δx Yi+1=Yi+Δy Zi+1=Zi+Δz で表される。
The arithmetic unit 7 stores the information from the storage unit 8 to the previous time Δx, Δy,
Sonde position coordinates determined by integrating Δz
Read X i , Y i , Z i , add the protrusion lengths Δx, Δy, Δz calculated by the calculation unit 6, and calculate the current sonde position coordinates X i+1 , Y i+1 , Z i+ 1 , and each is expressed as X i+1 = X i +Δx Y i+1 = Y i +Δy Z i+1 = Z i +Δz.

従つて、例えば孔口を(0、0、0)として、
北へ10m、西へ30m、地下50mの地点Aを(10、
30、50)で表すと、ゾンデがこの位置からθ=
0、φ=30°の方向にケーブルを10mくり出して
移動した場合、その変化量は、 Δx=10×cos30°cos0=8.7 Δy=10×cos30°sin0=0 Δz=10×sin3°=5 となり、よつてその位置(現在位置)は、 Xi+1=10+8.7=18.7 Yi+1=30+0=30 Zi+1=50+5=55 となる。つまり北方向に18.7m、西方向に30m、
地下方向に55mにゾンデが位置していることにな
る。さらに演算部7は、スキヤナー部からのスキ
ヤン・データに対応して回転計4からのゾンデの
回転角と上記の演算によつて求められたゾンデの
位置とをもとに観測位置を算出する。
Therefore, for example, if the opening is (0, 0, 0),
Point A 10m north, 30m west, 50m underground (10,
30, 50), the sonde moves from this position to θ=
0, If you extend the cable 10m in the direction of φ=30° and move it, the amount of change will be Δx=10×cos30°cos0=8.7 Δy=10×cos30°sin0=0 Δz=10×sin3°=5 , so its position (current position) is X i+1 =10+8.7=18.7 Y i+1 =30+0=30 Z i+1 =50+5=55. In other words, 18.7m in the north direction and 30m in the west direction.
This means that the sonde is located 55m underground. Further, the calculation unit 7 calculates the observation position based on the rotation angle of the sonde from the tachometer 4 and the position of the sonde determined by the above calculation in response to the scan data from the scanner unit.

記憶部8は、演算部7で算出するゾンデの位置
座標X、Y、Zを時系列的に記憶しておくとも
に、対応するゾンデの向き、スキヤン・データ及
びその観測位置を記憶しておくものである。この
記憶部8にゾンデの位置座標X、Y、Zを時系列
的に記憶するまでの処理の流れを示したのが第4
図である。そして出力制御部10は、記憶部8に
記憶された位置座標X、Y、Zから例えばCRT
デイスプレイやXYプロツタなどにゾンデの軌跡
を描画し出力したり、テレビ画像に表示したり、
スキヤン・データをハード・コピーして出力した
りするものである。なお、スキヤン・データをハ
ード・コピーする装置は、本願の発明者らにより
別途提案(特願昭59−245664号)しているものが
あるが、その概要は、スキヤン・データを輝度変
調して例えばフイルム上に焼付するものである。
斜めに曲がつているボアホールのスキヤン・デー
タは、そのままテレビ画像にして観測する場合に
は、ゾンデの位置とその傾斜角とをもとにスキヤ
ン・ヘツドの向きをすなわちスキヤン位置毎の座
標値(観測位置)を算出し、この座標値をスキヤ
ン・データとともに格納しておき、画像中に観測
された断層面、地層面、節理面等の割れ目のテレ
ビ画像上のポイントをライトペン等で読み取り、
演算部7にて計算させることによつて、割れ目の
座標及び走向、傾斜をその場で測定することがで
きる。
The storage unit 8 stores the sonde position coordinates X, Y, and Z calculated by the calculation unit 7 in chronological order, and also stores the corresponding sonde orientation, scan data, and its observation position. It is. The flow of processing up to storing the sonde position coordinates X, Y, and Z in the storage unit 8 in chronological order is shown in the fourth section.
It is a diagram. Then, the output control unit 10 converts the position coordinates X, Y, and Z stored in the storage unit 8 into, for example, a CRT.
You can draw and output the sonde trajectory on a display or XY plotter, or display it on a TV image.
It is used to output scan data as a hard copy. Note that a device for hard copying scan data has been separately proposed by the inventors of the present application (Japanese Patent Application No. 59-245664); For example, it is printed onto a film.
When observing the scan data of a diagonally curved borehole as a television image, the direction of the scan head is determined based on the sonde position and its inclination angle, that is, the coordinate values for each scan position ( This coordinate value is stored together with the scan data, and the point on the TV image of the fracture plane, strata plane, joint plane, etc. observed in the image is read with a light pen, etc.
By performing calculations in the calculation unit 7, the coordinates, strike, and inclination of the crack can be measured on the spot.

南北の断面によりゾンデの軌跡を描画した例を
示したのが第5図aであり、東西の断面によりゾ
ンデの軌跡を描画した例を示したのが第5図bで
あり、上から平面的に見たゾンデの軌跡を描画し
た例を示したのが第5図cであり、鳥かん図とし
てゾンデの軌跡を描画した例を示したのが第5図
dである。なお制御部9は、上記の各演算部6,
7、記憶部8、出力制御部10を含め全体を制御
するものである。
Figure 5a shows an example of the sonde trajectory drawn using a north-south cross section, and Figure 5b shows an example of the sonde trajectory drawn using an east-west cross section. Figure 5c shows an example of the trajectory of the sonde as seen in Figure 5c, and Figure 5d shows an example of the trajectory of the sonde drawn as a bird's eye diagram. Note that the control unit 9 includes each of the above-mentioned calculation units 6,
7. It controls the entire system including the storage section 8 and the output control section 10.

第6図は本発明に用いられる方位計の例を示す
図、第7図は第6図に示す方位計の取付例を示す
図、第8図は本発明に用いられる傾斜計の例を示
す図、第9図は第8図に示す方位計の取付例を示
す図である。図において、11と21はケース、
12と22は比重液、13と23は軸受、14は
磁石、15と25はエンコーダ板、16と26は
受光部、17と27は発光部、24は浮き、28
は重りをそれぞれ示している。
Fig. 6 shows an example of the compass used in the present invention, Fig. 7 shows an example of how the compass shown in Fig. 6 is attached, and Fig. 8 shows an example of the inclinometer used in the present invention. FIG. 9 is a diagram showing an example of how the compass shown in FIG. 8 is attached. In the figure, 11 and 21 are cases,
12 and 22 are specific gravity liquids, 13 and 23 are bearings, 14 are magnets, 15 and 25 are encoder plates, 16 and 26 are light receiving parts, 17 and 27 are light emitting parts, 24 is floating, 28
indicate the respective weights.

第6図に示す方位計において、ケース11内に
封入された比重液12は、磁石14とエンコーダ
板15からなる可動部分の軸受13にかかる重量
がほぼ零になるような透明液体、例えばシリコ
ン・オイルである。この比重液12の中で可動部
分を軸受13により軸支することによつて、磁石
14は比重液12の浮力と粘性のために重力量が
補正されてスムーズな動きを示し、常に北の方位
を向くことになる。この磁石14と一体となつて
動くエンコーダ板15に対向して発光部17と受
光部16が配置され、発光部17からエンコーダ
板15に光を照射し、受光部16でその光を受け
ることによつて方位を判定する。方位の判定は、
例えばゾンデの観測方位が北の方位を向いている
ときのエンコーダ板15の位置を基準にすること
によつて、ゾンデの観測方位が変わり、その変位
を従つてケース11が回転すると、受光部6から
の信号によりエンコーダ板15の回転角を求め、
北の方位からの変位を判定する。この方位計の取
付例を示したのが第7図である。第7図におい
て、ケース11は、先に述べたように回転自在に
なつた支点A、A′及び支点Q、Q′を介して連結
され、支点A、A′でゾンデに取り付けられる。
この支点A,A′を結ぶ線は、ゾンデが真下を向
いた状態において垂直(ゾンデの軸の方向に一
致)になるように調整される。従つて、ゾンデの
傾きが変化して支点A、A′を結ぶ線の傾きが変
化しても、ケース11の姿勢は変動せず、エンコ
ーダ板15を水平状態に維持して、高い測定精度
を得ることができる。また、ゾンデ軸の方向が真
下または真上を向いた状態のまま支点A、A′を
結ぶ線上で回転移動が生じた場合、その出力は不
定となるが、この場合にはゾンデの方向の水平成
分は0であるから方位計2の出力は必要ない。
In the direction meter shown in FIG. 6, the specific gravity liquid 12 sealed in the case 11 is a transparent liquid, such as silicone liquid, such that the weight applied to the bearing 13 of the movable part consisting of the magnet 14 and the encoder plate 15 is almost zero. It's oil. By supporting the movable part in the specific gravity liquid 12 with a bearing 13, the magnet 14 exhibits smooth movement as the amount of gravity is corrected due to the buoyancy and viscosity of the specific gravity liquid 12, and the magnet 14 always points in the north direction. I'll be heading there. A light emitting section 17 and a light receiving section 16 are arranged opposite to the encoder plate 15 that moves together with the magnet 14, and the light emitting section 17 irradiates the encoder plate 15 with light, and the light receiving section 16 receives the light. Then determine the direction. To determine the direction,
For example, by using the position of the encoder plate 15 when the observation direction of the sonde is facing north as a reference, the observation direction of the sonde changes, and when the case 11 rotates according to this displacement, the light receiving section 6 Determine the rotation angle of the encoder plate 15 using the signal,
Determine the displacement from the north direction. FIG. 7 shows an example of how this compass is mounted. In FIG. 7, the case 11 is connected via the rotatable fulcrums A, A' and Q, Q', and is attached to the sonde at the fulcrums A, A'.
The line connecting the fulcrums A and A' is adjusted so that it is vertical (coinciding with the direction of the axis of the sonde) when the sonde is facing straight down. Therefore, even if the inclination of the sonde changes and the inclination of the line connecting the fulcrums A and A' changes, the attitude of the case 11 will not change, and the encoder plate 15 will be maintained in a horizontal state, achieving high measurement accuracy. Obtainable. In addition, if rotational movement occurs on the line connecting fulcrums A and A' with the direction of the sonde axis facing directly below or directly above, the output will be unstable, but in this case, the horizontal direction of the sonde Since the component is 0, the output of the compass 2 is not necessary.

第8図に示す傾斜計において、エンコーダ板2
5には浮き24と重り28とが取り付けられる。
そしてこのエンコーダ板25は、重り28を取り
付けた側が常に下になるようにケース21内で垂
直にされて軸受23によつて軸支される。従つ
て、第8図bは第8図aの側面図(断面図)を表
しているが、この図に示す状態から左右方向に傾
くと、エンコーダ板25上での発光部27と受光
部26の位置が変化することになり、この変化量
を検出することによつて傾斜が測定される。この
傾斜計の取付例を示したのが第9図である。第9
図において、ケース21は、先に述べたように回
転自在になつた支点R、R′を介して連結され、
固定点B、B′でゾンデに固定される。この固定
点B、B′を結ぶ線は、ゾンデが真下を向いた状
態において垂直(ゾンデの軸と一致する方向)に
なるように調整される。従つて、ゾンデがどの方
向に傾斜してもケース21はその傾斜に伴いB、
B′を結ぶ線を軸として回転し、エンコーダ板2
5を常に垂直に維持し、高い測定精度を得ること
ができる。すなわち、傾斜計は、第8図a図示の
左右方向には傾くことなく、ゾンデの傾斜に伴い
第8図b図示の左右方向にのみ傾くように支持さ
れる。
In the inclinometer shown in FIG.
5 is attached with a float 24 and a weight 28.
The encoder plate 25 is vertically supported within the case 21 by a bearing 23 so that the side to which the weight 28 is attached always faces downward. Therefore, although FIG. 8b represents a side view (cross-sectional view) of FIG. The position of will change, and the inclination will be measured by detecting the amount of change. FIG. 9 shows an example of how this inclinometer is installed. 9th
In the figure, the case 21 is connected via the rotatable fulcrums R and R' as described above.
It is fixed to the sonde at fixed points B and B'. The line connecting these fixed points B and B' is adjusted so that it is vertical (in a direction that coincides with the axis of the sonde) when the sonde is facing straight down. Therefore, no matter which direction the sonde inclines, the case 21 will move B,
The encoder plate 2 rotates around the line connecting B'.
5 can always be maintained vertically and high measurement accuracy can be obtained. That is, the inclinometer is supported so that it does not tilt in the left-right direction as shown in FIG. 8a, but only in the left-right direction as shown in FIG. 8b as the sonde inclines.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、ボアホールの傾斜方向角、傾斜角、長さを検
出して各点の位置を算出するので、ボアホールが
曲がつていても正確な観測位置や深さを知ること
ができる。また、ボアホール内でのゾンデの回転
を検出してスキヤナー・ヘツドの向きを算出する
ので、スキヤン・データの観測位置や深さを正確
に把握することができる。さらには傾斜孔であつ
ても、各スキヤン・データを観測画像から絶対軸
(鉛直軸、N−S軸、E−W軸)に対する走向、
傾斜情報を計測することによる観測を行うことが
でき、傾斜孔における斜め断層なども連続的に正
確な位置に基づく孔壁の観測ができる。
As is clear from the above description, according to the present invention, the position of each point is calculated by detecting the inclination angle, inclination angle, and length of the borehole, so accurate observation can be made even if the borehole is curved. You can know the location and depth. Furthermore, since the direction of the scanner head is calculated by detecting the rotation of the sonde within the borehole, the observation position and depth of the scan data can be accurately determined. Furthermore, even if the hole is an inclined hole, each scan data can be used to determine the strike direction with respect to the absolute axis (vertical axis, N-S axis, E-W axis) from the observation image.
Observations can be made by measuring inclination information, and oblique faults in inclined holes can be observed continuously based on accurate positions.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は方位計と傾斜計と回転計の取付例を示
す図、第2図は方位計と傾斜計の検出角度を説明
するための図、第3図は本発明の1実施例システ
ム構成を示す図、第4図は第3図のシステムによ
る処理を説明するための図、第5図は第3図のシ
ステムによる表示出力の例を示す図、第6図は本
発明に用いられる方位計の例を示す図、第7図は
第6図に示す方位計の取付例を示す図、第8図は
本発明に用いられる傾斜計の例を示す図、第9図
は第8図に示す方位計の取付例を示す図、第10
図はボアホール、スキヤナーの具体的な構成例を
示す図、第11図は光ビームが走査する孔壁展開
面の軌跡を示す図である。 1……ゾンデ、2……方位計、3……傾斜形、
4……回転計、5……深度計、6と7……演算
部、8……記憶部、9……制御部、10……出力
制御部、11と21……ケース、12と22……
比重液、13と23……軸受、14……磁石、1
5と25……エンコーダ板、16と26……受光
部、17と27……発光部、24……浮き、28
……重り、31……ボアホール、32……ゾン
デ、33……旋回用モーター、34……方向計、
35と42……レンズ、36……ミラー、37…
…光学ヘツド、38と41……スリツト、39…
…光電変換器、40……ハーフ・ミラー、43…
…光源、CL……ケーブル。
Fig. 1 is a diagram showing an example of how the compass, inclinometer, and rotation meter are installed, Fig. 2 is a diagram for explaining the detection angle of the compass and inclinometer, and Fig. 3 is a system configuration of one embodiment of the present invention. , FIG. 4 is a diagram for explaining the processing by the system in FIG. 3, FIG. 5 is a diagram showing an example of display output by the system in FIG. 3, and FIG. 6 is a diagram for explaining the orientation used in the present invention. FIG. 7 is a diagram showing an example of how the direction meter shown in FIG. 6 is installed. FIG. 8 is a diagram showing an example of the inclinometer used in the present invention. Figure 10 showing an example of how to install the compass.
The figure shows a specific configuration example of a borehole and a scanner, and FIG. 11 is a diagram showing a locus of a developed surface of a hole wall scanned by a light beam. 1...sonde, 2...compassion meter, 3...inclined type,
4... Tachometer, 5... Depth gauge, 6 and 7... Calculation section, 8... Memory section, 9... Control section, 10... Output control section, 11 and 21... Case, 12 and 22... …
Specific gravity liquid, 13 and 23...Bearing, 14...Magnet, 1
5 and 25... Encoder plate, 16 and 26... Light receiving section, 17 and 27... Light emitting section, 24... Float, 28
... Weight, 31 ... Borehole, 32 ... Sonde, 33 ... Turning motor, 34 ... Direction indicator,
35 and 42...lens, 36...mirror, 37...
...Optical head, 38 and 41...Slit, 39...
...Photoelectric converter, 40...Half mirror, 43...
...Light source, CL...cable.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 ボアホール内を昇降するゾンデに内臓された
スキヤナーによつて孔壁の連続撮影を行うボアホ
ール孔壁観測方法であつて、地上から吊り下げる
ケーブルのくり出し長さ、ゾンデの傾斜方向、ゾ
ンデの傾斜角、及びゾンデの回転方向を検出し、
ゾンデの位置、ゾンデの傾き、及びゾンデに内蔵
されたスキヤナー.ヘツドの向いている方向を算
出して孔壁を観測することを特徴とするボアホー
ル孔壁観測方法。
1. A borehole wall observation method in which the borehole wall is continuously photographed using a scanner built into a sonde that moves up and down inside the borehole, and the length of the cable suspended from the ground, the direction of inclination of the sonde, and the angle of inclination of the sonde are , and detect the rotation direction of the sonde,
Sonde position, sonde tilt, and scanner built into the sonde. A borehole wall observation method characterized by calculating the direction in which the head is facing and observing the hole wall.
JP60026049A 1985-02-13 1985-02-13 Observation of bore hole wall Granted JPS61186693A (en)

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JP2694151B2 (en) * 1987-10-06 1997-12-24 清水建設株式会社 Borehole scanner
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JP2676368B2 (en) * 1988-06-07 1997-11-12 財団法人電力中央研究所 High heat resistant deep hole scanner
JPH08262332A (en) * 1995-03-27 1996-10-11 Toa Gurauto Kogyo Kk Observation device inside wall

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