ERTデータの2次元比抵抗逆解析 活発な地滑りの縦断面に、恒久的な電気抵抗率トモグラフィー測線を設置する。 電気抵抗トモグラフィー （ERT ）または電気抵抗イメージング （ERI ）は、地表または1つ以上のボーリング孔内の 電極 で行われた電気抵抗測定から地下構造を画像化する 地球物理学的技術 です。電極がボーリング孔内に吊り下げられている場合は、より深い部分を調査できます。これは、医療画像 技術である電気インピーダンス断層撮影 （EIT）と密接に関連しており、数学的には同じ逆問題 です。ただし、医療用EITとは異なり、ERTは基本的に直流 法です。関連する地球物理学的手法である誘導分極 （またはスペクトル誘導分極 ）は、過渡応答を測定し、地下の帯電特性を決定することを目的としています。
電気抵抗率測定は、地下水の深さの特定と定量化、粘土の検出、地下水の導電率の測定に使用できます。[ 1 ]
歴史 この技術は、デジタルコンピュータが登場する以前の電気探査技術から発展したもので、画像ではなく地層や異常箇所を探していた。
1930年代に行われたこの数学的問題に関する初期の研究では、層状媒体が想定されていた（例えば、Langer、Slichterを参照）。逆問題の正則化に関する研究で最もよく知られているアンドレイ・ニコラエヴィチ・ティホノフ もこの問題に取り組んでいた。彼は、単純な2層媒体の場合におけるERT問題の解き方を詳細に説明している。1940年代には、彼は地球物理学者と協力し、コンピュータの助けを借りずに大規模な銅鉱床を発見した。その結果、彼らはソビエト連邦国家賞を受賞した。
アンドレイ・ニコラエヴィチ・チホノフ、「ERTの父」。 高性能なコンピュータが広く普及すると、ERTの逆問題を数値的に解くことが可能になった。バーミンガム大学 のロケとバーカーの研究は、そうした解法の先駆けの一つであり、彼らの手法は現在でも広く用いられている。
電気抵抗トモグラフィー（ERT）の分野は、1次元から2次元、そして現在では3次元へと発展を遂げ、多くの分野で活用されています。ERTの応用分野には、断層調査、地下水位調査、土壌水分含有量測定など多岐にわたります。工業プロセスイメージングにおいては、ERTは医療用EITと同様に、混合槽や配管内の導電率分布を画像化するために使用できます。この文脈では、画像化される量ではなく測定される量を強調するため、通常は電気抵抗トモグラフィーと呼ばれます。
操作手順 土壌抵抗率 （オームセンチメートル（Ω⋅cm）で測定）は、含水率と温度変化によって変化します。一般的に、土壌水分が増加すると土壌抵抗率は低下します。砂では間隙水が唯一の電気経路となりますが、粘土では間隙水と表面帯電粒子の両方が電気経路となります。湿潤した細粒土の抵抗率は、一般的に湿潤した粗粒土の抵抗率よりもはるかに低くなります。乾燥状態と飽和状態の土壌の抵抗率の差は、数桁にもなることがあります。[ 1 ]
地中抵抗率の測定方法は、4つの電極を等間隔で一直線上に地中に設置し、外側の2つの電極に測定済みの交流電流を流し、内側の2つの電極間の交流電圧を測定するというものです。測定された抵抗値は、測定された電圧を測定された電流で割ることによって算出されます。この抵抗値に、各電極間の間隔を含む幾何学的係数を乗じることで、見かけの抵抗率が求められます。
電極間隔は、浅い深度（10 m未満）の調査では、通常0.75、1.5、3.0、6.0、12.0 mが使用されます 。より深い調査では、通常1.5、3.0、6.0、15.0、30.0、100.0、150.0 mのより大きな電極間隔が使用されます。調査深度は通常、最大電極間隔よりも浅くなります。電極を地中に打ち込む際に、電気的接触 を改善するために電極孔に水が注入されます。
ERT調査
アプリケーション ERTは、さまざまな地中状況や構造の画像を作成するために使用されます。その応用分野は多岐にわたり、以下のようなものがあります。
環境学：
地下水探査：電気抵抗トモグラフィー（ERT）は、地下帯水層の位置特定と水質評価に役立ちます。 汚染物質マッピング：ERTは、土壌や地下水中の汚染物質の拡散を監視し、その範囲を特定するために使用されます。 埋立地のモニタリング：ERTは、埋立地の状態、ガスの発生と移動[ 2 ] 浸出水の経路 [ 2 ] 地盤工学：
現場調査：ERTは、建設プロジェクトにおける土壌や岩盤の特性、既存の地下インフラを調査するために使用されます。[ 3 ] 基礎評価：ERT（電気抵抗トモグラフィー）は、基礎の状態を評価し、空隙を検出し、耐荷重能力を評価することができます。 陥没穴の検出：電気抵抗トモグラフィー（ERT）は、陥没穴につながる可能性のある地下の空洞を特定できます。 考古学と文化遺産：
埋没した考古学的遺構：電気抵抗トモグラフィー（ERT）は、埋没した構造物、遺物、および考古学的遺跡を検出できます。 記念碑の構造的完全性：ERTは歴史的建造物や構造物の状態を評価するのに役立ちます。[ 4 ] 鉱業および鉱物探査：
鉱床：電気抵抗トモグラフィー（ERT）は、鉱体の境界と特性を明確にすることができます。 洞窟探知：ERTは、鉱山地域における洞窟やカルスト地形の位置を特定するために使用されます。 水文地質学：
帯水層マッピング：電気抵抗トモグラフィー（ERT）は、地下帯水層とその特性の詳細な地図を作成するために用いられます。 塩水侵入監視：ERTは、淡水帯水層への塩水の侵入を検知・監視するのに役立ちます。 エンジニアリングとインフラストラクチャ：
トンネルとダムの評価：ERTはトンネルとダムの構造的健全性を評価します。[ 5 ] パイプラインおよびケーブルルート調査：地下のユーティリティと潜在的な危険を特定するのに役立ちます。[ 6 ] 地滑り危険度評価：電気抵抗トモグラフィー（ERT）は、地中の滑り面や不安定な斜面を検出できます。 堤防および盛土の評価：堤防および盛土の構造的健全性を評価します。 建物の健康状態検査：ERTは、建物の基礎やその他の地下部分の状態を調査し、維持管理や改修の指針とするために使用されます。[ 7 ] 石油・ガス探査：
貯留層特性評価：電気抵抗トモグラフィー（ERT）は、地下の貯留層特性を理解するのに役立ちます。 流体移動のモニタリング：ERTは、掘削および生産中に地下における流体の動きを追跡するために使用されます。 農業：
土壌水分マッピング：ERTは精密農業 における土壌水分含有量の評価に役立ちます。 根圏イメージング：ERTは、植物の根の構造や土壌と根の相互作用を可視化するために使用されます。
参考文献 1 2 Budhu, M. (2011) 土質力学と基礎工学。第3版、John Wiley & Sons, Inc.、Hoboken。第3.5.1章「土壌調査方法」を参照。 1 2 「Deep Scan Tech社、ウクライナでの実証プロジェクトで埋立地の環境保護を支援」 deepscantech.com 2022 年 2026年5月10 閲覧 ↑ ディープスキャン技術 (2023):ディープスキャン技術がデンマークで最も高い建物の建設予定地で隠された構造物を発見。 ↑ ディープスキャンテック（2023）：ディープスキャンテックは、スオメンリンナの歴史的な乾ドックの隠された秘密を解き明かしています。 ↑ ディープスキャンテック（2023）：ディープスキャンテックは、130兆ユーロ規模の重要インフラの問題を解決しています。 ↑ ディープスキャン技術 (2022):ディープスキャン技術は、重要な下水道インフラを溢水から保護するのに役立ちます。 ↑ 「Deep Scan Techが建築環境における二酸化炭素排出量を削減する新プロジェクトを開始」 deepscantech.com 2023 2026年5 月 10日 閲覧
さらに読む Langer, RE (1933-10-01). 「微分方程式における逆問題」(PDF) . Bulletin of the American Mathematical Society . 39 (10). American Mathematical Society (AMS): 814– 821. doi : 10.1090/s0002-9904-1933-05752-x . ISSN 0002-9904 . Slichter, LB (1933). 「水平構造物に対する比抵抗探査法の解釈」. Physics . Vol. 4, no. 9. AIP Publishing. pp. 307–322 . doi : 10.1063/1.1745198 . ISSN 0148-6349 . Langer, RE (1936-10-01). 「観測された表面電位からの地中伝導率の決定について」(PDF) . Bulletin of the American Mathematical Society . 42 (10). American Mathematical Society (AMS): 747–755 . doi : 10.1090/s0002-9904-1936-06420-7 . ISSN 0002-9904 . ティホノフ、AN（1949）。 О единственности резадачи электроразведки 。Doklady Akademii Nauk SSSR 69 (6): 797–800 . AP Calderón、「逆境界値問題について」、数値解析とその連続体物理学への応用に関するセミナー、リオデジャネイロ、1980年。論文のスキャンコピー Loke, MH (2004).チュートリアル: 2次元および3次元電気イメージング調査 (PDF) . 2007年6月11日 取得 . Loke, MH; Barker, RD (1996). "準ニュートン法による見かけ比抵抗擬似断面の高速最小二乗逆解析". Geophysical Prospecting . 44 (1). Wiley: 131–152 . Bibcode : 1996GeopP..44..131L . doi : 10.1111/j.1365-2478.1996.tb00142.x . ISSN 0016-8025 . Loke, MH; Barker, RD (1996). "3D比抵抗探査とデータ反転のための実践的手法". Geophysical Prospecting . 44 (3). Wiley: 499–523 . Bibcode : 1996GeopP..44..499L . doi : 10.1111/j.1365-2478.1996.tb00162.x . ISSN 0016-8025 .
