JP2001074850A - 無分極電極を用いる電気探査方法 - Google Patents
無分極電極を用いる電気探査方法Info
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- JP2001074850A JP2001074850A JP25515299A JP25515299A JP2001074850A JP 2001074850 A JP2001074850 A JP 2001074850A JP 25515299 A JP25515299 A JP 25515299A JP 25515299 A JP25515299 A JP 25515299A JP 2001074850 A JP2001074850 A JP 2001074850A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電極が薄型軽量で取り扱い易く、量産性にす
ぐれ比較的安価であり、電極の設置作業性が良好で、且
つ精度よく測定が行えるようにする。 【解決手段】 電極エレメントにシート状の導電性高分
子ゲル体を接合した無分極電極40を、複数個、前記導
電性高分子ゲル体が地盤42に粘着するように配置し、
該無分極電極によって電位を検出することにより地盤構
造を解析する。例えば電極エレメントの銀/塩化銀の層
にシート状の導電性高分子ゲル体を接合した無分極電極
を、複数個、前記導電性高分子ゲル体が地盤に粘着する
ように電流電極C1 ,C2 及び電位電極P1 ,P2 ,
…,Pn として測線上に沿って分散配置し、電流電極か
ら交替直流を供給し、電位電極で電位及びその変化を検
出することにより比抵抗及び充電率を求め、それらから
地盤構造を解析する。
ぐれ比較的安価であり、電極の設置作業性が良好で、且
つ精度よく測定が行えるようにする。 【解決手段】 電極エレメントにシート状の導電性高分
子ゲル体を接合した無分極電極40を、複数個、前記導
電性高分子ゲル体が地盤42に粘着するように配置し、
該無分極電極によって電位を検出することにより地盤構
造を解析する。例えば電極エレメントの銀/塩化銀の層
にシート状の導電性高分子ゲル体を接合した無分極電極
を、複数個、前記導電性高分子ゲル体が地盤に粘着する
ように電流電極C1 ,C2 及び電位電極P1 ,P2 ,
…,Pn として測線上に沿って分散配置し、電流電極か
ら交替直流を供給し、電位電極で電位及びその変化を検
出することにより比抵抗及び充電率を求め、それらから
地盤構造を解析する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、無分極電極を用い
て地盤の電気的性質を探査する方法に関し、更に詳しく
述べると、電極エレメントにシート状の導電性高分子ゲ
ル体を接合した構造の無分極電極を用いる電気探査方法
に関するものである。
て地盤の電気的性質を探査する方法に関し、更に詳しく
述べると、電極エレメントにシート状の導電性高分子ゲ
ル体を接合した構造の無分極電極を用いる電気探査方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】物理現象を利用して地下構造を探査する
技術の一つとして、地盤の電気的性質に着目して測定す
る電気探査法がある。この電気探査法では、電流の供給
あるいは電位の測定のために、地盤あるいは岩盤に電極
を設置する必要がある。この種の電極としては、通常、
金属電極(ステンレス鋼製あるいは銅製の棒)が用いら
れている。
技術の一つとして、地盤の電気的性質に着目して測定す
る電気探査法がある。この電気探査法では、電流の供給
あるいは電位の測定のために、地盤あるいは岩盤に電極
を設置する必要がある。この種の電極としては、通常、
金属電極(ステンレス鋼製あるいは銅製の棒)が用いら
れている。
【0003】金属電極を地盤に打ち込むと、その表面は
地盤中の水分と接触する。地中の水は電解質イオンを含
んでいるため、イオン化傾向の差により、金属電極の表
面から地盤内に金属イオンが僅かに溶解して電極内部に
は電子が残る。このため地盤内では正の電荷が、電極内
では負の電荷がそれぞれ増加して、地盤と電極との間に
電位差(単極電位)が発生する。この単極電位は、地中
の水のイオン濃度によって大きく変化し、水のイオン濃
度は場所により異なるため、単極電位は電極毎に異な
る。更に金属電極2本を用いて直流電流を流すと、地盤
内の広い範囲でイオンの移動が起こる。即ち、陽イオン
は負極へ、陰イオンは正極へと移動し、電極の周囲に集
積する。すると、2本の電極の間に印加された電圧の大
部分は電極の周囲に分配されてしまう(電気化学的分
極)。このように分極が生じた状態では一定の電流を流
すことができず、正しい電位差を測定することができな
い。
地盤中の水分と接触する。地中の水は電解質イオンを含
んでいるため、イオン化傾向の差により、金属電極の表
面から地盤内に金属イオンが僅かに溶解して電極内部に
は電子が残る。このため地盤内では正の電荷が、電極内
では負の電荷がそれぞれ増加して、地盤と電極との間に
電位差(単極電位)が発生する。この単極電位は、地中
の水のイオン濃度によって大きく変化し、水のイオン濃
度は場所により異なるため、単極電位は電極毎に異な
る。更に金属電極2本を用いて直流電流を流すと、地盤
内の広い範囲でイオンの移動が起こる。即ち、陽イオン
は負極へ、陰イオンは正極へと移動し、電極の周囲に集
積する。すると、2本の電極の間に印加された電圧の大
部分は電極の周囲に分配されてしまう(電気化学的分
極)。このように分極が生じた状態では一定の電流を流
すことができず、正しい電位差を測定することができな
い。
【0004】最近開発が進められているIP映像法は、
IP(誘導分極)法と比抵抗映像法とを組み合わせたも
ので、比抵抗と充電率の2種類の物理量を測定し解析す
る手法である。IP効果は分極性の物質を含む地盤で顕
著に現れ、そのため、例えば粘土化した岩石を含む断層
破砕帯の位置の推定に有効であると考えられる。また全
体に高比抵抗あるいは低比抵抗のため、比抵抗だけでは
探査の難しい地盤でも充電率にコントラストがあれば詳
細な構造を探査できると期待されている。このような電
気探査では、電極自体が分極効果を生じると、地盤のみ
の分極効果を測定することができない。その他に、無分
極電極が必要な探査手法としては、MT法(地磁気地電
流法:地盤に電磁波が入射するときに誘導される電場と
地下の比抵抗分布を求める手法)あるいは自然電位法な
どがある。
IP(誘導分極)法と比抵抗映像法とを組み合わせたも
ので、比抵抗と充電率の2種類の物理量を測定し解析す
る手法である。IP効果は分極性の物質を含む地盤で顕
著に現れ、そのため、例えば粘土化した岩石を含む断層
破砕帯の位置の推定に有効であると考えられる。また全
体に高比抵抗あるいは低比抵抗のため、比抵抗だけでは
探査の難しい地盤でも充電率にコントラストがあれば詳
細な構造を探査できると期待されている。このような電
気探査では、電極自体が分極効果を生じると、地盤のみ
の分極効果を測定することができない。その他に、無分
極電極が必要な探査手法としては、MT法(地磁気地電
流法:地盤に電磁波が入射するときに誘導される電場と
地下の比抵抗分布を求める手法)あるいは自然電位法な
どがある。
【0005】そのため、電流供給時に分極が生じず、且
つ単極電位の影響も小さい無分極電極が工夫され使用さ
れている。従来、無分極電極としては、素焼ポット内に
銅電極を挿入し硫酸銅を注入する構成があったが、液体
を使用しているために、また素焼きポットは強度的に問
題があるために、極めて取り扱い難い。そこで最近で
は、無分極電極として鉛−塩化鉛電極が開発されてい
る。これは、例えば下半分が螺旋状をなしている鉛棒を
用い、その螺旋状部分の周囲を石膏と塩化鉛との混合物
で円柱状に固めた構造であり、例えば、直径10cm、高
さ12cmといった大きさである。鉛棒の代わりに鉛板を
用いる構造もある。この種の無電極分極を設置するに
は、地盤を少し掘って水を入れ、どろどろの状態にして
埋設する。
つ単極電位の影響も小さい無分極電極が工夫され使用さ
れている。従来、無分極電極としては、素焼ポット内に
銅電極を挿入し硫酸銅を注入する構成があったが、液体
を使用しているために、また素焼きポットは強度的に問
題があるために、極めて取り扱い難い。そこで最近で
は、無分極電極として鉛−塩化鉛電極が開発されてい
る。これは、例えば下半分が螺旋状をなしている鉛棒を
用い、その螺旋状部分の周囲を石膏と塩化鉛との混合物
で円柱状に固めた構造であり、例えば、直径10cm、高
さ12cmといった大きさである。鉛棒の代わりに鉛板を
用いる構造もある。この種の無電極分極を設置するに
は、地盤を少し掘って水を入れ、どろどろの状態にして
埋設する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような鉛
−塩化鉛電極も、重く(約1kg)取り扱い難いため、多
数個設置するには多くの労力を必要とする。また、石膏
が乾燥すると性能が低下するため、使用に際しては予め
食塩水に浸しておくことで使用可能な状態にしておく必
要があるが、長期間にわたって食塩水に浸しておくと石
膏がとけて薄くなり、鉛電極が露出してしまう。更に、
塩化鉛はかなり高価なため、それを多量に必要とする電
極も必然的に高価なものとなる。その上、電極の保管な
どにも多くの費用がかかるし、量産性に乏しい。
−塩化鉛電極も、重く(約1kg)取り扱い難いため、多
数個設置するには多くの労力を必要とする。また、石膏
が乾燥すると性能が低下するため、使用に際しては予め
食塩水に浸しておくことで使用可能な状態にしておく必
要があるが、長期間にわたって食塩水に浸しておくと石
膏がとけて薄くなり、鉛電極が露出してしまう。更に、
塩化鉛はかなり高価なため、それを多量に必要とする電
極も必然的に高価なものとなる。その上、電極の保管な
どにも多くの費用がかかるし、量産性に乏しい。
【0007】また石膏を用いているため、使用する度に
石膏が溶け出し電極の破損が進む。そのため、3箇月程
度使用する度にメンテナンスが必要となり、その修理に
時間がかかる。その際、鉛の構造の違い、石膏と塩化鉛
の組成比の違い、あるいは電極の大きさの違いなどで、
電極性能が異なるため、補修などによって個体差が大き
くなる。そのため、電気探査の測定値にばらつきが生じ
る。
石膏が溶け出し電極の破損が進む。そのため、3箇月程
度使用する度にメンテナンスが必要となり、その修理に
時間がかかる。その際、鉛の構造の違い、石膏と塩化鉛
の組成比の違い、あるいは電極の大きさの違いなどで、
電極性能が異なるため、補修などによって個体差が大き
くなる。そのため、電気探査の測定値にばらつきが生じ
る。
【0008】本発明の目的は、無分極電極の設置作業性
が良好で、安価に且つ精度よく測定が行える電気探査方
法を提供することである。
が良好で、安価に且つ精度よく測定が行える電気探査方
法を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、電極エレメン
トにシート状の導電性高分子ゲル体を接合した無分極電
極を、複数個、前記導電性高分子ゲル体が地盤に粘着す
るように配置し、該無分極電極によって電位を検出する
ことにより地盤構造を解析する電気探査方法である。
トにシート状の導電性高分子ゲル体を接合した無分極電
極を、複数個、前記導電性高分子ゲル体が地盤に粘着す
るように配置し、該無分極電極によって電位を検出する
ことにより地盤構造を解析する電気探査方法である。
【0010】典型的には本発明は、電極エレメントの銀
/塩化銀の層にシート状の導電性高分子ゲル体を接合し
た無分極電極を、複数個、前記導電性高分子ゲル体が地
盤に粘着するように電流電極及び電位電極として測線上
に沿って分散配置し、電流電極から交替直流を供給し、
電位電極で電位及びその変化を検出することにより比抵
抗及び充電率を求め、それらの計測値から地盤構造を解
析する電気探査方法である。より好ましくは、地盤の電
極設置位置近傍に予め水を散布して湿らせておき、その
湿った地盤表面に無分極電極を粘着し、各無分極電極と
電気ケーブルとの金属製接続部に水が浸透しない状態を
保ちつつ、電流電極から交替直流を供給し、電位電極で
電位及びその変化を検出する。
/塩化銀の層にシート状の導電性高分子ゲル体を接合し
た無分極電極を、複数個、前記導電性高分子ゲル体が地
盤に粘着するように電流電極及び電位電極として測線上
に沿って分散配置し、電流電極から交替直流を供給し、
電位電極で電位及びその変化を検出することにより比抵
抗及び充電率を求め、それらの計測値から地盤構造を解
析する電気探査方法である。より好ましくは、地盤の電
極設置位置近傍に予め水を散布して湿らせておき、その
湿った地盤表面に無分極電極を粘着し、各無分極電極と
電気ケーブルとの金属製接続部に水が浸透しない状態を
保ちつつ、電流電極から交替直流を供給し、電位電極で
電位及びその変化を検出する。
【0011】本発明で電極として用いる導電性高分子ゲ
ル体は、イオン伝導性によって電気を安定に伝えること
のできる弾力性を有するハイドロゲル体である。これ
は、親水性ポリマーからなる3次元のポリマーネットワ
ーク中に電解質中性塩類を含む親水系溶媒を保持した形
態であり、両者の相互作用によって高イオン導電性能を
呈する構造としたものである。
ル体は、イオン伝導性によって電気を安定に伝えること
のできる弾力性を有するハイドロゲル体である。これ
は、親水性ポリマーからなる3次元のポリマーネットワ
ーク中に電解質中性塩類を含む親水系溶媒を保持した形
態であり、両者の相互作用によって高イオン導電性能を
呈する構造としたものである。
【0012】まず予備実験として、電極エレメントに導
電性高分子ゲル体を接合した無分極電極(以下、「導電
性高分子ゲル体電極」という)と、鉛−塩化鉛からなる
従来構造の無分極電極(以下、「鉛−塩化鉛電極」とい
う)とについて、自然電位、接地抵抗、分極の効果に関
する比較実験を行った。なお、導電性高分子ゲル体電極
は、厚さ約1mm、直径8cmφであり、鉛−塩化鉛電極
は、厚さ約5cm、直径8cmφである。
電性高分子ゲル体を接合した無分極電極(以下、「導電
性高分子ゲル体電極」という)と、鉛−塩化鉛からなる
従来構造の無分極電極(以下、「鉛−塩化鉛電極」とい
う)とについて、自然電位、接地抵抗、分極の効果に関
する比較実験を行った。なお、導電性高分子ゲル体電極
は、厚さ約1mm、直径8cmφであり、鉛−塩化鉛電極
は、厚さ約5cm、直径8cmφである。
【0013】(自然電位)土層に深さ3cm、直径30cm
程度の水たまりを作り、電極間隔を10cmに設定して2
個の電極を設置し、その間に発生する電位差をデジタル
ボルトメータで測定した。測定結果は次の通りである。 導電性高分子ゲル体電極…電位差:0.37mV 鉛−塩化鉛電極 …電位差:0.66mV もし、電極に個体差がなければ、その間に発生する自然
電位は0mVになるはずである。僅かな電位差が生じた
が、いずれも十分に小さく且つ安定した値であった。因
みに、ステンレス電極と銅電極についても、同様の実験
を行ったところ、分極の影響が現れて変動が大きく、測
定不可能であった。
程度の水たまりを作り、電極間隔を10cmに設定して2
個の電極を設置し、その間に発生する電位差をデジタル
ボルトメータで測定した。測定結果は次の通りである。 導電性高分子ゲル体電極…電位差:0.37mV 鉛−塩化鉛電極 …電位差:0.66mV もし、電極に個体差がなければ、その間に発生する自然
電位は0mVになるはずである。僅かな電位差が生じた
が、いずれも十分に小さく且つ安定した値であった。因
みに、ステンレス電極と銅電極についても、同様の実験
を行ったところ、分極の影響が現れて変動が大きく、測
定不可能であった。
【0014】(接地抵抗)接地抵抗の測定にはIP映像
法の測定器を使用した。結果は次の通りである。 導電性高分子ゲル体電極…接地抵抗:0.4kΩ 鉛−塩化鉛電極 …接地抵抗:0.2kΩ この結果から、同一直径で比較すると、鉛−塩化鉛電極
の方が接地抵抗が若干小さい。しかし、導電性高分子ゲ
ル体電極は薄く軽量であるので、寸法(直径)を大きく
することで同等以下の接地抵抗を実現することは十分可
能である。
法の測定器を使用した。結果は次の通りである。 導電性高分子ゲル体電極…接地抵抗:0.4kΩ 鉛−塩化鉛電極 …接地抵抗:0.2kΩ この結果から、同一直径で比較すると、鉛−塩化鉛電極
の方が接地抵抗が若干小さい。しかし、導電性高分子ゲ
ル体電極は薄く軽量であるので、寸法(直径)を大きく
することで同等以下の接地抵抗を実現することは十分可
能である。
【0015】(分極効果)電極間に電流値200mA、
周期4秒のパルス状交替直流(正負の極性の切り替えの
間に電流が流れない区間がある波形)を供給し、電流波
形をモニタすることによって分極の効果を調査した。分
極が大きいと、コンデンサのように、電流を切ったあと
に多くの電荷を放出するため、電荷の放出の少ないこと
が分極効果が小さいことを示している。測定結果を図1
に示す。図1で実線(導電性高分子ゲル体電極の2区間
移動平均)と破線(鉛−塩化鉛電極の2区間移動平均)
との比較から、導電性高分子ゲル体電極の方が、速やか
に0に戻っていることが分かり、若干ではあるが優れて
いることが確認された。
周期4秒のパルス状交替直流(正負の極性の切り替えの
間に電流が流れない区間がある波形)を供給し、電流波
形をモニタすることによって分極の効果を調査した。分
極が大きいと、コンデンサのように、電流を切ったあと
に多くの電荷を放出するため、電荷の放出の少ないこと
が分極効果が小さいことを示している。測定結果を図1
に示す。図1で実線(導電性高分子ゲル体電極の2区間
移動平均)と破線(鉛−塩化鉛電極の2区間移動平均)
との比較から、導電性高分子ゲル体電極の方が、速やか
に0に戻っていることが分かり、若干ではあるが優れて
いることが確認された。
【0016】これらのことから、電気的特性の面におい
て、導電性高分子ゲル体電極は、鉛−塩化鉛電極に代わ
る無分極電極として十分使用可能であると評価された。
て、導電性高分子ゲル体電極は、鉛−塩化鉛電極に代わ
る無分極電極として十分使用可能であると評価された。
【0017】
【発明の実施の態様】本発明で使用する無分極電極は、
図2のAに示すように、電極エレメント10にシート状
の導電性高分子ゲル体12を接合した構造である。厚さ
100μm程度で直径約10cmの円形の樹脂フィルム1
4の片面に、厚さ数〜十数μmの銀/塩化銀コーティン
グ層16を形成する。銀/塩化銀コーティング層16
は、例えば銀/塩化銀を含むインクを塗布し加熱乾燥す
ることで形成できる。その中央に穴を穿設し、該穴に銀
/塩化銀コーティング層16の形成面側から銀/塩化銀
コーティングした樹脂製のホック(オス型)18を挿入
し、反対面側からステンレス鋼製スナップ20を嵌めて
かしめることで電極エレメント10とする。この電極エ
レメント10の銀/塩化銀コーティング層16の形成面
に、シート状の導電性高分子ゲル体12を接合して無分
極電極22とする。実際には、取り扱い易くするため
に、導電性高分子ゲル体12の表面に易剥離性のセパレ
ートフィルム(図示せず)を貼り付けておき、使用時に
それを剥がして地盤面に設置するように構成するのが好
ましい。
図2のAに示すように、電極エレメント10にシート状
の導電性高分子ゲル体12を接合した構造である。厚さ
100μm程度で直径約10cmの円形の樹脂フィルム1
4の片面に、厚さ数〜十数μmの銀/塩化銀コーティン
グ層16を形成する。銀/塩化銀コーティング層16
は、例えば銀/塩化銀を含むインクを塗布し加熱乾燥す
ることで形成できる。その中央に穴を穿設し、該穴に銀
/塩化銀コーティング層16の形成面側から銀/塩化銀
コーティングした樹脂製のホック(オス型)18を挿入
し、反対面側からステンレス鋼製スナップ20を嵌めて
かしめることで電極エレメント10とする。この電極エ
レメント10の銀/塩化銀コーティング層16の形成面
に、シート状の導電性高分子ゲル体12を接合して無分
極電極22とする。実際には、取り扱い易くするため
に、導電性高分子ゲル体12の表面に易剥離性のセパレ
ートフィルム(図示せず)を貼り付けておき、使用時に
それを剥がして地盤面に設置するように構成するのが好
ましい。
【0018】使用時には、図2のBに示すように、電気
ケーブル24を接続した雌ボタン26を、前記スナップ
20に嵌め込むことで電気的に接続する。雌ボタン26
は内部に金属製の嵌着部を有し、その外側を樹脂で覆っ
た構造であるが、前記スナップ20も金属製であるの
で、その部分が水に接触すると分極を引き起こす可能性
がある。そのような場合には、スナップ20と雌ボタン
26との間に別の薄い導電性高分子ゲルシート28を介
在させて嵌め込むと、簡単に防水構造になる。
ケーブル24を接続した雌ボタン26を、前記スナップ
20に嵌め込むことで電気的に接続する。雌ボタン26
は内部に金属製の嵌着部を有し、その外側を樹脂で覆っ
た構造であるが、前記スナップ20も金属製であるの
で、その部分が水に接触すると分極を引き起こす可能性
がある。そのような場合には、スナップ20と雌ボタン
26との間に別の薄い導電性高分子ゲルシート28を介
在させて嵌め込むと、簡単に防水構造になる。
【0019】
【実施例】IP映像法では、地盤内の比抵抗分布と充電
率分布を測定する。地盤に電流を流すと地盤内部に電荷
が蓄えられる。電荷の蓄積が十分になされると電界は定
常状態となり、次に電流を急に切断するとその瞬間から
電荷の放出に伴う電流が流れる。地盤に流した電流を一
次電流、充電あるいは放電に伴って流れる電流を二次電
流といい、それぞれに起因する電位を一次電位、二次電
位という。加えられた電圧に対する放電の電圧の比が充
電率であり、IP効果を示している。なお比抵抗は、一
次電位と一次電流との比として求めることができる。
率分布を測定する。地盤に電流を流すと地盤内部に電荷
が蓄えられる。電荷の蓄積が十分になされると電界は定
常状態となり、次に電流を急に切断するとその瞬間から
電荷の放出に伴う電流が流れる。地盤に流した電流を一
次電流、充電あるいは放電に伴って流れる電流を二次電
流といい、それぞれに起因する電位を一次電位、二次電
位という。加えられた電圧に対する放電の電圧の比が充
電率であり、IP効果を示している。なお比抵抗は、一
次電位と一次電流との比として求めることができる。
【0020】図3に示すような測定器配置で充電率の測
定を行った。一辺が10cmの正方形で深さ5cmの穴30
を4個作成し、それぞれの穴30に導電性高分子ゲル体
電極32を設置し、送信機34と受信機36を接続し
た。なお、電極と電気ケーブルとの接続部分を防水して
いる場合と防水していない場合を想定して、図4のAに
示すように単に導電性高分子ゲル体電極32を設置した
場合と、図4のBに示すように導電性高分子ゲル体電極
32が水没状態となるように配置した場合についても測
定した。測定は、送信周期4秒のパルス状交替直流を用
い、電流値は500mAとした。充電率のタイムウイン
ドウの定義を図5に示す。各タイムウインドウ毎の充電
率の変化を図6に示す。 電流・電位電極とも防水 電流電極のみ防水 電流・電位電極とも防水なし(水没) のいずれの状態の場合も一様に減衰する曲線となる。ま
た、、の順に、充電率の値が小さくなっている。
からの状態へ変化する場合より、からの状態へ
変化する場合の方が充電率の変化が大きい。このこと
は、充電率の測定の場合には、電流電極を防水すること
が重要であることを意味している。
定を行った。一辺が10cmの正方形で深さ5cmの穴30
を4個作成し、それぞれの穴30に導電性高分子ゲル体
電極32を設置し、送信機34と受信機36を接続し
た。なお、電極と電気ケーブルとの接続部分を防水して
いる場合と防水していない場合を想定して、図4のAに
示すように単に導電性高分子ゲル体電極32を設置した
場合と、図4のBに示すように導電性高分子ゲル体電極
32が水没状態となるように配置した場合についても測
定した。測定は、送信周期4秒のパルス状交替直流を用
い、電流値は500mAとした。充電率のタイムウイン
ドウの定義を図5に示す。各タイムウインドウ毎の充電
率の変化を図6に示す。 電流・電位電極とも防水 電流電極のみ防水 電流・電位電極とも防水なし(水没) のいずれの状態の場合も一様に減衰する曲線となる。ま
た、、の順に、充電率の値が小さくなっている。
からの状態へ変化する場合より、からの状態へ
変化する場合の方が充電率の変化が大きい。このこと
は、充電率の測定の場合には、電流電極を防水すること
が重要であることを意味している。
【0021】上記、、の状態における平均の充電
率の値を表1に示す。ここでいう平均の充電率とは、1
0個のタイムウインドウの充電率の値を単純に算術平均
したものであり、現在のIP映像法の解析では主にこの
平均した値を用いている。各タイムウインドウの充電率
の値と同様に、、、の順に充電率の値が変化して
いる。からの状態へ変化する場合より、からの
状態へ変化する場合の方が充電率の変化が大きい。この
ことは、充電率の値が、電流波形が電極の分極現象に強
く依存しているものと考えられる。
率の値を表1に示す。ここでいう平均の充電率とは、1
0個のタイムウインドウの充電率の値を単純に算術平均
したものであり、現在のIP映像法の解析では主にこの
平均した値を用いている。各タイムウインドウの充電率
の値と同様に、、、の順に充電率の値が変化して
いる。からの状態へ変化する場合より、からの
状態へ変化する場合の方が充電率の変化が大きい。この
ことは、充電率の値が、電流波形が電極の分極現象に強
く依存しているものと考えられる。
【0022】
【表1】
【0023】これらの結果から、充電率の測定では、電
流電極を防水状態にすることによって、より高精度の測
定が可能になると判断できる。
流電極を防水状態にすることによって、より高精度の測
定が可能になると判断できる。
【0024】次に、、、の状態における自然電位
の値を表2に示す。この自然電位の値は、受信機が自動
的に計算する電位の直流成分を表す。と、の状態
の間で、自然電位の値に2倍以上の違いが観測された。
との状態の間では、と、との場合よりも自
然電位の値の変化が小さいことが確認された。これらの
ことから、自然電位の値は、電位電極に強く依存するも
のと考えられる。従って、自然電位の測定では、電位電
極を防水状態とすることにより、より高精度の測定が可
能であることが分かる。
の値を表2に示す。この自然電位の値は、受信機が自動
的に計算する電位の直流成分を表す。と、の状態
の間で、自然電位の値に2倍以上の違いが観測された。
との状態の間では、と、との場合よりも自
然電位の値の変化が小さいことが確認された。これらの
ことから、自然電位の値は、電位電極に強く依存するも
のと考えられる。従って、自然電位の測定では、電位電
極を防水状態とすることにより、より高精度の測定が可
能であることが分かる。
【0025】
【表2】
【0026】これらのことから、電極に防水対策が施さ
れていない場合には、極力、電極と電気ケーブルとの接
続部分に水が入らないように各電極を設置する必要があ
り、設置条件によってどうしても電極本体とケーブルと
の接続部分に水が入り込むような場合には電極接続部分
に導電性高分子ゲル体シートを介在させたり、樹脂やゴ
ムで覆う等の防水対策を施す必要がある。
れていない場合には、極力、電極と電気ケーブルとの接
続部分に水が入らないように各電極を設置する必要があ
り、設置条件によってどうしても電極本体とケーブルと
の接続部分に水が入り込むような場合には電極接続部分
に導電性高分子ゲル体シートを介在させたり、樹脂やゴ
ムで覆う等の防水対策を施す必要がある。
【0027】IP映像法による電気探査は、図7のよう
な電極配置で行う。一対の電流電極(C1 ,C2 :但
し、一方は遠電極とする)を配置し、多数の電位電極
(P1 ,P2 ,…,Pn )を測線上に等間隔で配置す
る。電流電極間に送信機40を接続し、各電位電極には
受信機42を接続する。各電極には、導電性高分子ゲル
体電極44を用いる。即ち、電極エレメントの銀/塩化
銀の層にシート状の導電性高分子ゲル体を接合した無分
極電極である。送信機40によって電流電極間にパルス
状交替直流を供給し、各電位電極での電位を受信機42
で測定し記録する。各電極は、地盤46の電極設置位置
近傍を平らにならし水で湿らせ、それに導電性高分子ゲ
ル体を密着させることで設置する。電流電極から離れた
電位電極での測定値ほど、地盤の深い部分の情報を表し
ている。
な電極配置で行う。一対の電流電極(C1 ,C2 :但
し、一方は遠電極とする)を配置し、多数の電位電極
(P1 ,P2 ,…,Pn )を測線上に等間隔で配置す
る。電流電極間に送信機40を接続し、各電位電極には
受信機42を接続する。各電極には、導電性高分子ゲル
体電極44を用いる。即ち、電極エレメントの銀/塩化
銀の層にシート状の導電性高分子ゲル体を接合した無分
極電極である。送信機40によって電流電極間にパルス
状交替直流を供給し、各電位電極での電位を受信機42
で測定し記録する。各電極は、地盤46の電極設置位置
近傍を平らにならし水で湿らせ、それに導電性高分子ゲ
ル体を密着させることで設置する。電流電極から離れた
電位電極での測定値ほど、地盤の深い部分の情報を表し
ている。
【0028】これらの測定結果から、比抵抗と充電率を
求める。比抵抗は図8に示す電位波形の一次電圧Vpに
対する電流の比から求まり、充電率は一次電圧に対する
二次電圧の比として求まる。なお実際には、一次電流切
断後の一定時間t1 〜t2 の二次電位の積分値(図8で
斜線で示す面積)と一次電位との比を用いて見掛け充電
率を求めている。この見掛け充電率は、地盤内部の広い
範囲の充電率の平均的な値を示している。比抵抗と充電
率の両方を解析のパラメータとして同時に解析する。適
当な解析のモデリング(例えば有限要素法など)を採用
し、要素の比抵抗と充電率をパラメータとする。モデル
の反復修正のアルゴリズムには非線形最小二乗法を用い
る。比抵抗分布及び充電率分布を描かさせて解釈する。
求める。比抵抗は図8に示す電位波形の一次電圧Vpに
対する電流の比から求まり、充電率は一次電圧に対する
二次電圧の比として求まる。なお実際には、一次電流切
断後の一定時間t1 〜t2 の二次電位の積分値(図8で
斜線で示す面積)と一次電位との比を用いて見掛け充電
率を求めている。この見掛け充電率は、地盤内部の広い
範囲の充電率の平均的な値を示している。比抵抗と充電
率の両方を解析のパラメータとして同時に解析する。適
当な解析のモデリング(例えば有限要素法など)を採用
し、要素の比抵抗と充電率をパラメータとする。モデル
の反復修正のアルゴリズムには非線形最小二乗法を用い
る。比抵抗分布及び充電率分布を描かさせて解釈する。
【0029】
【発明の効果】本発明では電極エレメントに導電性高分
子ゲル体を接合した無分極電極を用いるため、軽量で比
較的安価であり、量産性に優れ、保管性並びに運搬性が
よく、電極設置作業性が極めて良好である。また、自然
電位も十分小さく且つ安定しており、電極間の個体差が
なく、接地抵抗も小さいために高精度で充電率を測定す
ることができる。そのため、全体に低比抵抗のために比
抵抗だけでは探査の難しい地盤でも、充電率にコントラ
ストがあれば詳細な構造を高精度で探査でき、例えば、
粘土化した岩石を含む断層破砕帯の位置の推定などを効
果的に効率よく調査できる。
子ゲル体を接合した無分極電極を用いるため、軽量で比
較的安価であり、量産性に優れ、保管性並びに運搬性が
よく、電極設置作業性が極めて良好である。また、自然
電位も十分小さく且つ安定しており、電極間の個体差が
なく、接地抵抗も小さいために高精度で充電率を測定す
ることができる。そのため、全体に低比抵抗のために比
抵抗だけでは探査の難しい地盤でも、充電率にコントラ
ストがあれば詳細な構造を高精度で探査でき、例えば、
粘土化した岩石を含む断層破砕帯の位置の推定などを効
果的に効率よく調査できる。
【図1】電極の違いによる分極効果の差を示すグラフ。
【図2】導電性高分子ゲル体電極の一例を示す説明図。
【図3】測定器配置説明図。
【図4】電極設置状況の説明図。
【図5】充電率のタイムウインドウの定義説明図。
【図6】防水状態の違いによる各タイムウインドウ毎の
充電率の変化を示す説明図。
充電率の変化を示す説明図。
【図7】IP映像法の測定系の説明図。
【図8】電流波形と一次電位及び二次電位の説明図。
10 電極エレメント 12 導電性高分子ゲル体 14 樹脂フィルム 16 銀/塩化銀コーティング層 18 ホック 20 スナップ 22 無分極電極 24 電気コード 26 雌ボタン 28 導電性高分子ゲルシート
Claims (3)
- 【請求項1】 電極エレメントにシート状の導電性高分
子ゲル体を接合した無分極電極を、複数個、前記の導電
性高分子ゲル体が地盤に粘着するように配置し、該無分
極電極によって電位を検出することにより地盤構造を解
析することを特徴とする無分極電極を用いる電気探査方
法。 - 【請求項2】 電極エレメントの銀/塩化銀の層にシー
ト状の導電性高分子ゲル体を接合した無分極電極を、複
数個、前記導電性高分子ゲル体が地盤に粘着するように
電流電極及び電位電極として測線上に沿って分散配置
し、電流電極から交替直流を供給し、電位電極で電位及
びその変化を検出することにより比抵抗及び充電率を求
め、それらの計測値から地盤構造を解析することを特徴
とする無分極電極を用いる電気探査方法。 - 【請求項3】 地盤の電極設置位置近傍に予め水を散布
して湿らせておき、その湿った地盤表面に無分極電極を
粘着し、各無分極電極と電気ケーブルとの金属製接続部
に水が浸透しない状態を保ちつつ、電流電極から交替直
流を供給し、電位電極で電位及びその変化を検出する請
求項2記載の無分極電極を用いる電気探査方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25515299A JP2001074850A (ja) | 1999-09-09 | 1999-09-09 | 無分極電極を用いる電気探査方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25515299A JP2001074850A (ja) | 1999-09-09 | 1999-09-09 | 無分極電極を用いる電気探査方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001074850A true JP2001074850A (ja) | 2001-03-23 |
Family
ID=17274806
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25515299A Pending JP2001074850A (ja) | 1999-09-09 | 1999-09-09 | 無分極電極を用いる電気探査方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001074850A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7034539B2 (en) | 2003-07-16 | 2006-04-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Underground exploration apparatus, system and method |
KR100945909B1 (ko) * | 2007-06-26 | 2010-03-05 | 신창수 | 라플라스 영역에서의 파형역산에 의한 지하구조의 영상화장치 및 방법 |
WO2010095861A2 (ko) * | 2009-02-17 | 2010-08-26 | Shin Changsoo | 라플라스 영역에서 다중 변환을 사용한 파형 역산 장치 및 방법 |
WO2010095859A2 (ko) * | 2009-02-17 | 2010-08-26 | Shin Changsoo | 지하구조 영상화 장치 및 방법 |
KR101281803B1 (ko) * | 2007-06-26 | 2013-07-04 | (주)신스지오피직스 | 지하 구조 영상화를 위해 라플라스 도메인에서의 파형 역산을 이용한 속도 분석 방법 |
CN104330831A (zh) * | 2014-03-21 | 2015-02-04 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 不极化电极 |
CN107843930A (zh) * | 2017-12-22 | 2018-03-27 | 中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司 | 一种固体不极化电极及其制作方法 |
CN114062943A (zh) * | 2021-10-21 | 2022-02-18 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种锂离子电池***极化异常预警方法及*** |
-
1999
- 1999-09-09 JP JP25515299A patent/JP2001074850A/ja active Pending
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7034539B2 (en) | 2003-07-16 | 2006-04-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Underground exploration apparatus, system and method |
KR100945909B1 (ko) * | 2007-06-26 | 2010-03-05 | 신창수 | 라플라스 영역에서의 파형역산에 의한 지하구조의 영상화장치 및 방법 |
KR101281803B1 (ko) * | 2007-06-26 | 2013-07-04 | (주)신스지오피직스 | 지하 구조 영상화를 위해 라플라스 도메인에서의 파형 역산을 이용한 속도 분석 방법 |
WO2010095859A2 (ko) * | 2009-02-17 | 2010-08-26 | Shin Changsoo | 지하구조 영상화 장치 및 방법 |
WO2010095859A3 (ko) * | 2009-02-17 | 2010-11-18 | 신스지오스피직스 | 지하구조 영상화 장치 및 방법 |
WO2010095861A3 (ko) * | 2009-02-17 | 2010-12-23 | 신스지오스피직스 | 라플라스 영역에서 다중 변환을 사용한 파형 역산 장치 및 방법 |
WO2010095861A2 (ko) * | 2009-02-17 | 2010-08-26 | Shin Changsoo | 라플라스 영역에서 다중 변환을 사용한 파형 역산 장치 및 방법 |
CN104330831A (zh) * | 2014-03-21 | 2015-02-04 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 不极化电极 |
EP2921884A1 (en) * | 2014-03-21 | 2015-09-23 | Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences | Non-polarized geophysical electrode |
US20150270627A1 (en) * | 2014-03-21 | 2015-09-24 | Yi Lu | Non-polarized geophysical electrode |
US9293843B2 (en) * | 2014-03-21 | 2016-03-22 | Yi Lu | Non-polarized geophysical electrode |
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