(57)【要約】【課題】  コア試料内部の薄層を比抵抗分布状況により見落としなく正確に地層分布を判読することができ、コア試料端に電流電極を設置して測定した場合でもコア試料端近傍で電流に乱れが生じることがなくて正確な比抵抗の測定ができる土質コア比抵抗測定方法及び測定装置を提供すること。【解決手段】  所定長さで採取した測定用コア試料１の長さ方向両端に、該コア試料の比抵抗値に近い人工的に作成した疑似コア試料２，２’を密着させて配置し、この疑似コア試料の測定用コア試料から離れた側の両端に電流電極５，５’を密着させて配置するとともに、前記測定用コア試料の長さ方向に等間隔を置いて複数の電位測定用電極１３を配置し、前記電流電極から電流を流すことにより前記電位測定用電極により測定用コア試料内に発生した区間電位をその測定区間を連続的に移動して前記測定用コア試料全体の長さ方向の比抵抗分布状況を測定する比抵抗測定装置１８を配置した。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定長さで採取した測定用コア試料の長さ方向両端に、該コア試料の比抵抗値に近い人工的に作成した疑似コア試料を密着させて配置し、この疑似コア試料の測定用コア試料から離れた側の両端に密着させて配置した電流電極及び前記測定用コア試料の長さ方向に所定間隔を置いて複数配置した電極を用いて、又は前記測定用コア試料の長さ方向に所定間隔を置いて複数配置した電極を用いて、比抵抗測定装置により前記測定用コア試料の長さ方向の比抵抗分布状況を測定することを特徴とする土質コア比抵抗測定方法。
【請求項２】
所定長さで採取した測定用コア試料の長さ方向両端に、該コア試料の比抵抗値に近い人工的に作成した疑似コア試料を密着させて配置し、この疑似コア試料の測定用コア試料から離れた側の両端に電流電極を密着させて配置するとともに、前記測定用コア試料の長さ方向に所定間隔を置いて複数の電極を配置し、又は前記測定用コア試料の長さ方向に所定間隔を置いて複数の電極を配置し、前記測定用コア試料の長さ方向の比抵抗分布状況を測定する比抵抗測定装置を配置したことを特徴とする土質コア比抵抗測定装置。
【請求項３】
所定長さで採取した測定用コア試料の長さ方向両端に、該コア試料の比抵抗値に近い人工的に作成した疑似コア試料を密着させて配置し、この疑似コア試料の測定用コア試料から離れた側の両端に電流電極を密着させて配置するとともに、前記測定用コア試料の長さ方向に等間隔を置いて複数の電位測定用電極を配置し、前記電流電極から電流を流すことにより前記電位測定用電極によって測定用コア試料内に発生した区間電位をその測定区間を連続的に移動して前記測定用コア試料全体の長さ方向の比抵抗分布状況を測定する比抵抗測定装置を配置したことを特徴とする土質コア比抵抗測定装置。
【請求項４】
前記電流電極の疑似コア試料から離れた側の両端に押し付け具を密着して配置し、該押し付け具を押し付け方向に押し付ける押し付け部材を配置してなる請求項３に記載の土質コア比抵抗測定装置。
【請求項５】
前記電位測定用電極は、針状の金属電極からなり、測定用コア試料に直接差し込まれており、かつ前記針状の金属電極は、測定用コア試料の上に配置された電極固定台に所定間隔で設けられた穴から測定用コア試料の等深度まで平行に差し込まれている請求項３又は４に記載の土質コア比抵抗測定装置。
【請求項６】
前記針状の金属電極は、中空状の針からなり、測定用コア試料に液体を注入可能になっている請求項５に記載の土質コア比抵抗測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ボーリングやコアサンプラー等により得られたコア試料としての測定用コア試料の電気抵抗を長さ方向に連続的に測定し、測定用コアの粒度組成による細かい比抵抗変化からコアの地層分布を測定できるコア試料比抵抗測定方法及び測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地盤に掘削されたボーリング孔内に電極を挿入して地盤の比抵抗分布状況から地層構造を測定する技術は、電気検層として広く利用されている。また、ボーリングやコアサンプラー等により得られたコア試料の一部区間の平均比抵抗を測定する技術も広く知られている。
【０００３】
ところで、従来、コア試料の比抵抗測定技術として、特許文献１や特許文献２が一般的に知られている。特許文献１は比抵抗測定用の電極装置に係るものであり、特許文献２は比抵抗測定装置を設けた圧密試験装置に係るものである。しかしながら、これら文献に開示の技術は、岩盤の露頭やトンネル坑壁などの比抵抗を測定でき、あるいは供試体の圧密に対応する比抵抗の変化を容易に知ることができるものの、一定長のコア試料全体の平均比抵抗を測定することしかできない。そのため、コア試料に存在する薄層の存在を比抵抗分布から判読することはできないという問題があった。また、コア試料端に電流電極を設置して測定した場合には、コア試料端近傍において測定用電流により発生した電位分布に乱れが生じ、正確な比抵抗の測定ができないという問題もあった。いずれにしても、これまではボーリングにより得られた連続するコア試料の長さ方向の比抵抗分布状況を連続的に測定する技術はなく、ボーリング孔内で測定した電気検層結果と採取されたコア試料を正確に対比する技術の開発が求められていた。
【特許文献１】特開平７−１５１８０１号公報
【特許文献２】特開平１０−２６７８０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この発明は、前記従来の技術では解決できなかった課題を解決し、ボーリングやコアサンプラー等により得られたコア試料の比抵抗分布を長さ方向に連続して測定する技術を提供するものであり、コア試料内部の薄層を比抵抗分布状況により見落としなく正確に地層分布を判読することができ、しかもコア試料端に電流電極を設置して測定した場合でもコア試料端近傍において測定用電流により発生した電位分布に乱れが生じることがなくて正確な比抵抗の測定ができ、ボーリング孔内で測定された電気検層結果と採取されたコア試料を正確に対比できる土質コア比抵抗測定方法及び測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、所定長さで採取した測定用コア試料の長さ方向両端に、該コア試料の比抵抗値に近い人工的に作成した疑似コア試料を密着させて配置し、この疑似コア試料の測定用コア試料から離れた側の両端に密着させて配置した電流電極及び前記測定用コア試料の長さ方向に所定間隔を置いて複数配置した電極を用いて、又は前記測定用コア試料の長さ方向に所定間隔を置いて複数配置した電極を用いて、比抵抗測定装置により前記測定用コア試料の長さ方向の比抵抗分布状況を測定することを特徴とする土質コア比抵抗測定方法である。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、所定長さで採取した測定用コア試料の長さ方向両端に、該コア試料の比抵抗値に近い人工的に作成した疑似コア試料を密着させて配置し、この疑似コア試料の測定用コア試料から離れた側の両端に電流電極を密着させて配置するとともに、前記測定用コア試料の長さ方向に所定間隔を置いて複数の電極を配置し、又は前記測定用コア試料の長さ方向に所定間隔を置いて複数の電極を配置し、前記測定用コア試料の長さ方向の比抵抗分布状況を測定する比抵抗測定装置を配置したことを特徴とする土質コア比抵抗測定装置である。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、所定長さで採取した測定用コア試料の長さ方向両端に、該コア試料の比抵抗値に近い人工的に作成した疑似コア試料を密着させて配置し、この疑似コア試料の測定用コア試料から離れた側の両端に電流電極を密着させて配置するとともに、前記測定用コア試料の長さ方向に等間隔を置いて複数の電位測定用電極を配置し、前記電流電極から電流を流すことにより前記電位測定用電極によって測定用コア試料内に発生した区間電位をその測定区間を連続的に移動して前記測定用コア試料全体の長さ方向の比抵抗分布状況を測定する比抵抗測定装置を配置したことを特徴とする土質コア比抵抗測定装置である。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項３において、前記電流電極の疑似コア試料から離れた側の両端に押し付け具を密着して配置し、該押し付け具を押し付け方向に押し付ける押し付け部材を配置してなることを特徴とする。請求項５に記載の発明は、請求項３又は４において、前記電位測定用電極は、針状の金属電極からなり、測定用コア試料に直接差し込まれており、かつ前記針状の金属電極は、測定用コア試料の上に配置された電極固定台に所定間隔で設けられた穴から測定用コア試料の等深度まで平行に差し込まれていることを特徴とする。
【０００９】
請求項６に記載の発明は、請求項５において、前記針状の金属電極は、中空状の針からなり、測定用コア試料に液体を注入可能になっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明は、前記のように所定長さで採取した測定用コア試料の長さ方向両端に、該コア試料の比抵抗値に近い人工的に作成した疑似コア試料を密着させて配置したので、測定用コア試料端近傍においても安定してコア試料の比抵抗を測定することが可能になるという効果が期待できる。また、比抵抗測定装置により前記測定用コア試料の長さ方向の比抵抗分布状況を測定することが可能になったことで、コア試料内部の薄層の地層分布を比抵抗分布状況により見落としなく正確に判読できるだけでなく、ボーリング孔内で測定した電気検層結果とコア試料を正確に対比することが可能になるという効果も期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
この発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は、一実施の形態を示す土質コア比抵抗測定装置の概略構成図である。１はボーリングにより得られた測定用コア試料、２，２’はコア試料１の比抵抗値に近い人工的に作成した疑似コア試料（ダミーコア）であり、これらコア試料１，２，２’はコア試料固定台３の上面に、コア試料２，２’がコア試料１の両端に密着するように載置されている。固定台３は、例えば幅が１２０ｍｍ、長さが１８００ｍｍである。測定用コア試料１は測定すべき地盤の深度方向の地層からボーリングにより採取したもので、例えば直径が８０ｍｍ、長さが１ｍである。疑似コア試料２，２’は、例えば直径が８０ｍｍ、長さが３０ｃｍである。疑似コア試料２，２’を測定用コア試料１の両端に密着させて配置したのは、該疑似コア試料２，２’を配置しないと同図の矢印で示す範囲で比抵抗の測定に際し、測定用コア試料１の端面の影響を受けて正確な測定ができないからである。測定用コア試料１は好ましくはフィルムあるいはパックチューブに入れて保護されたものを用いるとよい。
【００１３】
疑似コア試料２，２’の測定用コア試料１から離れた側の両端には電流電極５，５’と押し付け具６，６’が順次密着して配置され、更にその外側には固定台３に設けた支持台７，７’に水平支持されたコア締め付けねじ８，８’が配置されており、該ねじを調整用ノブ９，９’で回すことにより測定用コア試料１への押し付け力を調整可能になっている。コア締め付けねじ８，８’による調整範囲は例えば９０ｍｍになっている。電流電極５，５’は例えば５ｍｍ間隔の銅製網（１０ｃｍ×１０ｃｍ）を使用した金属製の金網状の電極からなっている。支持台７は例えば２００ｍｍごとに固定台３の長さ方向に移動できるように固定用のボルト用穴（図示せず）が固定台３に用意され、測定用コア試料１の長さに応じてその位置を変えて測定することができるようになっている。ただし支持台７’は、支持台７とは違い、移動することができない。
【００１４】
１１は電極固定台で、この電極固定台１１は、本実施の形態では両コア試料１，２，２’のほか押し付け具６，６’まで覆う長さを有し、測定用コア試料１と対応する箇所には複数の針状の金属電極１３（測定用電極）を差し込むための穴（図示せず）がその長さ方向に等間隔で穿設されている。前記の穴は、例えば穴径が０．８ｍｍ、間隔が２０ｍｍで、６０個設けられており、該穴に図示のように金属電極１３がその下端がコア試料の中程に達するように所定深さまで差し込まれる。図では同一の深さまで差し込まれている。金属電極１３は、例えば直径（針径）が０．６ｍｍ、長さが４０ｍｍのステンレス製針となっていて、測定用コア試料１の端から１ｃｍ位置からそれぞれ２ｃｍ間隔で配置されている。金属電極１３の上端は電極固定台１１より上方に突出し、その突出した上端にはそれぞれ電線１４が接続され、該電線は端子箱１５の端子台１６の所定箇所に接続されている。すなわち、複数の金属電極１３の配置位置と、それぞれの該電極の電線１４が接続される端子箱１５の端子台１６の所定箇所とがその対応関係がわかるように、電線１４が関連付けられて端子台１６に接続され、端子箱１５から測定する金属電極１３間の区間がわかるようになっている。そして端子箱１５の端子台１６と多芯ケーブル１７を介して比抵抗測定装置としての自動電極切替機能付き電気探査装置１８が接続されている。電気探査装置１８は、定電流供給部、電位測定部、電極切替部、測定制御用コンピュータから構成されている。金属電極１３を針状としたのは、測定用コア試料１がフィルムあるいはパックチューブで保護されていても電極を配置できるようにするためでもある。なお、コア試料固定台３、押し付け具６，６’、支持台７，７’、調整用ノブ９，９’、電極固定台１１は、電流電極５，５’から通電した電流が漏れないように、絶縁体を用いるのが好ましい。
【００１５】
次に作用を説明する。まず、測定用コア試料１をコア試料固定台３の中央部に置き、その両端に人工的に作成した疑似コア試料２，２’を密着させて設置する。しかる後、疑似コア試料２，２’の端に電流電極５，５’を密着させ、調整用ノブ９，９’により回してコア締め付けねじ８，８’により押し付け具６，６’を介して電流電極５，５’及び疑似コア試料２，２’を測定用コア試料１に押し付けて密着させる。次に、電極固定台１１を測定用コア試料１等の上に載せ、必要により所定の方法により固定した後、該固定台に等間隔に設けた穴に電線１４が付いた金属電極１３を順序立てて差し込み、測定用コア試料１に十分な深さになるまで押し込む。次に、設置された金属電極１３の電線１４を端子箱１５の端子台１６に対応関係がわかるように順番を間違えないように接続する。また、端子台１６の多芯ケーブル１７を電気探査装置１８に取り付ける。これにより測定の準備が整い、比抵抗の測定を行える状態になる。
【００１６】
比抵抗の測定は、電気探査装置１８で行う。すなわち、測定に際しては、まず、測定したい電流電極５又は５’を電気探査装置１８の電流供給回路に接続する。次に、測定したい電位電極１３を電気探査装置１８の電位測定回路に接続する。電流電極５又は５’に電流を流し、その電流により測定用コア試料１に発生する区間電位を電気探査装置１８の切替により任意に選定された金属電極１３により測定する。つまり、２ｃｍ間隔で配置した金属電極１３の端から順に例えば１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ…とすると、まず電極１３ａ−１３ｂ間の区間（２ｃｍ）で測定を行い、次に電極１３ｂ−１３ｃ間の区間（２ｃｍ）で測定を行い、次に、電極１３ｃ−１３ｄ間の区間（２ｃｍ）で測定を行う、というように金属電極１３を順次切替えて該電極間の測定区間を移動させながら測定用コア試料１の長さ方向の一方の端から他方の端まで比抵抗の測定を行う。本実施の形態で２極法の測定を行う場合は電流電極５，５’間に定常電流を流して測定する関係で電流電極間のコア内部では電流がコア壁面と平行電流になり、電流密度も同じだと考える。このようにして測定された電流・電圧から計算された見掛け比抵抗値は、２極法では測定した２極の中心位置を測定値の測定位置とする。
【００１７】
図２は、その見掛け比抵抗測定結果の一例を示す。図２の縦軸が見掛け比抵抗値、横軸が測定位置を表わしている。見掛け比抵抗の高い部分が砂層を示し、低い部分がシルト層を示している。測定位置０．１５ｍはシルトの薄層があることを示し、測定位置０．８ｍから０．９７ｍは砂とシルトの互層を示している。
【００１８】
前記のようにして長さ１ｍ程度の土質コアの見掛け比抵抗をその長さ方向に連続的に測定可能とするものである。したがって、従前は不可能であったコア試料内部の薄層の分布を正確に判読できるだけでなく、ボーリング孔内で測定した電気検層結果とコア試料を正確に対比することが可能になった。しかも、測定用コア試料１の両端に人工的に作成した疑似コア試料２，２’を密着させて設置したことにより、従前は電流に乱れが生じて正確な比抵抗の測定ができなかった測定用コア試料端近傍においても安定してコア試料の比抵抗を測定することが可能になった。
【００１９】
そしてフィルムあるいはパックチューブに入った状態の土質コアに対して、コアの含水状態を変化させないよう定湿潤状態でコアの見掛け比抵抗分布を測定できるようにしたことにより、土質コア試料全体の見掛け比抵抗分布の測定、引き続くコア処理・観察を可能にした。これにより、比抵抗値と他の物性値（密度、含水比、透水性）や粒度特性、堆積構造などとの関連性を明らかにすることが可能になった。なお、本実施の形態では、電流電極５，５’と針状の金属電極１３を使用する２極法での測定を示したが、金属電極１３のみを使用して電流電極５，５’を使用しないウェンナー（Ｗｅｎｎｅｒ）法での測定としてもよい。２極法の場合は薄層を検出するために好適であり、ウェンナー法の場合は平均的な地層状態を捉えるのに好適であり、必要により使い分けるのが好ましい。
【００２０】
図３は、針状の金属電極１３に代わる別の測定用電極を示し、この例では複数の針状金属電極は、中空状の針からなっている。図において２３は中空状の針からなる金属電極であり、この電極２３の基端には注射器２４の先端が装着される径大部２５が設けられている。２６は注射器２４内に充填された液体で、水又は電解溶液や蒸留水（精製水）などからなっている。２７は電極２３の径大部２５に接続された電線である。そのほかの構成は前記の形態のものと同様であるので、説明は省略する。このように注射針のような中空状の針からなる金属電極２３の差し込まれていない基端側の径大部２５から注射器２４によって測定用コア試料１に液体を注入し、注入中あるいは注入後の見掛け比抵抗変化を測定する。これにより含水状態を局所的に変化させ、注水時の比抵抗変化から測定用コア試料１の透水性を推定し評価することが可能になる。換言すると、注射器２４を使用して液体を注入することにより、注入部の地層の透水性・浸透性を評価することができる。また、河川堤防などでは洪水時にパイピングを起こし易いかどうかの評価も行うこともできる。
【００２１】
なお、前記の測定に際しては、液体の注入前にも測定用コア試料１の見掛け比抵抗変化を測定してもよく、針状の金属電極１３が測定用コア試料１を１回だけ測定するのに対して、中空状の針からなる金属電極２３の場合は、測定用コア試料１の見掛け比抵抗変化を、注入前、注入直後、注入後と複数回測定することを可能とするものである。
【００２２】
以上のように、この発明の一実施の形態を説明してきたが、あくまでも好ましい一例を示すものであり、例えば本実施の形態から電流電極を省略し、測定用電極の両端にある電極に電流を流して電流電極の機能を果たさせて測定してもよい。また、構成核部材においても、例えば端子箱１５や比抵抗測定装置としての電気探査装置１８の構成は別の構成としてもよく、すなわち電気探査装置１８は必ずしも自動電極切替機能付きでなくともよく、手動切替としてもよいし、端子箱１５の端子台１６も図示したもの以外でもよい。このようにその実施に際しては特許請求の範囲に記載の範囲内で任意に変更し、又は修正をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の一実施の形態である、コア試料比抵抗測定装置の構成図である。
【図２】見掛け比抵抗測定結果の一例を示す表である。
【図３】針状の金属電極に代わる別の測定用電極を示す測定装置の要部の構成図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  測定用コア試料
２，２’  擬似コア試料
３  コア試料固定台
５，５’  電流電極
６，６’  押し付け具
７，７’  支持台
８，８’  コア締め付けねじ
９，９’  調整用ノブ
１１  電極固定台
１３  針状の金属電極（測定用電極）
１４  電線
１５  端子箱
１６  端子台
１７  多芯ケーブル
１８  電気探査装置（比抵抗測定装置）
【図１】
2010038739.tif 000003
【図２】
2010038739.tif 000004
【図３】
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