(57)【要約】  地質調査（ボーリング作業）を行いながら正確に地下水を検出する地下水の検出方法およびこれに用いるボーリング装置を提供する。  地下水の検出方法は、ロッド（２０）に連結するコアチューブ（１０）から流体（Ｆ）を放出しながらロッド（２０）を回転または並進させることにより地盤（Ｇ）の掘削およびコアチューブ（１０）へのコア（Ｃ）の収容を行いつつ、掘削孔内の流体（Ｆ）または掘削孔から排出される流体（Ｆ）の特性を計測部（６０）により計測し、計測部（６０）により計測した流体（Ｆ）の特性から地下水（ＧＷ）を検出する。
2017130557.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロッドに連結するコアチューブから流体を放出しながら前記ロッドを回転または並進させることにより地盤の掘削および前記コアチューブへのコアの収容を行いつつ、掘削孔内の流体または掘削孔から排出される流体の特性を計測部により計測し、
前記計測部により計測した流体の特性から地下水を検出することを特徴とする地下水の検出方法。
【請求項２】
流体の特性として流体の濃度または温度を前記計測部により計測することを特徴とする請求項１記載の地下水の検出方法。
【請求項３】
掘削孔の孔壁にケーシング部材をあてがうことを特徴とする請求項１または２記載の地下水の検出方法。
【請求項４】
地下水を検出した場合、地下水の水位を水位の基準位置から地下水を検出した時点における前記コアチューブの位置までの距離より求めることを特徴とする請求項１、２または３記載の地下水の検出方法。
【請求項５】
コアチューブと、
前記コアチューブに連結されるロッドと、
前記ロッドを回転および並進させる駆動部を有するボーリング装置本体と、
前記コアチューブから流体を放出するための流体の流路と、
前記流路の流体を移流させる移流部と、
掘削孔内の流体または掘削孔から排出される流体の特性をセンサで計測する計測部と、を備えることを特徴とするボーリング装置。
【請求項６】
前記計測部が前記コアチューブに備えられることを特徴とする請求項５記載のボーリング装置。
【請求項７】
前記計測部の計測信号を情報処理装置に送信するための送信部を備え、
前記コアチューブは、前記ロッドの一端に連結する外管ヘッドを有する管状の外管と、外管と間隔を保ち、同軸で外管内に配され、外管に対し回転不能に連結する管状の内管と、を有するダブルコアチューブであり、
前記計測部が、前記外管に備えられ、
前記ロッドは、管状であって、内部に空間を有し、
前記送信部は、ケーブルと、回転体と非回転体とを電気的に接続する回転コネクタと、を備え、
前記ケーブルは、一端が前記計測部に接続され、前記コアチューブおよびロッドの内部を通って前記ロッドの外側に延び、他端が前記情報処理装置に接続可能となっており、
前記ケーブルのうち一部のケーブルは、前記コアチューブおよび前記ロッドの両方または一方に固定され、前記ロッドの回転に伴い回転するものであり、
前記一部のケーブル以外のケーブルは、前記ロッドの回転に伴い回転しない前記情報処理装置に接続可能なものであり、
前記一部のケーブルと前記情報処理装置に接続可能なケーブルが、前記回転コネクタを介して接続されていることを特徴とする請求項６記載のボーリング装置。
【請求項８】
前記外管ヘッドの側部に、内側に窪む凹部を備え、前記計測部のセンサが、前記外管ヘッド内から前記凹部を貫通して凹部に突き出ており、前記センサの先端が、前記外管ヘッドの側面より内側に位置していることを特徴とする請求項７記載のボーリング装置。
【請求項９】
前記計測部が濃度計または温度計であることを特徴とする請求項５、６、７または８記載のボーリング装置。
【請求項１０】
ボーリング装置のロッドの一端に着脱自在であり、流体を放出する流路を有し、内部に地盤のコアが収容される空間を有する管状のコアチューブと、
前記コアチューブに設けられ、掘削孔内の流体または掘削孔から排出される流体の特性をセンサで計測する計測部と、を備えることを特徴とするコア採取装置。
【請求項１１】
前記コアチューブは、前記ロッドの一端に連結する外管ヘッドを有する管状の外管と、前記外管と間隔を保ち、同軸で前記外管内に配され、前記外管に対し回転不能に連結する管状の内管と、を有するダブルコアチューブであり、
前記外管ヘッドの側部に、内側に窪む凹部を備え、前記計測部のセンサが、前記外管ヘッド内から前記凹部を貫通して前記凹部に突き出ており、前記センサの先端が、前記外管ヘッドの側面より内側に位置していることを特徴とする請求項１０記載のコア採取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地質調査を行いながら、地下水を検出する地下水の検出方法、ボーリング装置およびコア採取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地質調査においては、地質の調査と共に地下水の調査が必要になる場合がある。このような場合、従来は、コアチューブを備えるボーリング装置で地盤を掘削してコアチューブ内にコアを収集し、コアチューブを掘削孔から引き抜いた後に、コアチューブやロッドの濡れを確認したり、水の有無を検知する計測器を掘削孔内に挿入したりするなどして、地下水の検出やその水位の計測を行っていた。【０００３】
地質調査に用いられるボーリング装置としては、コアチューブのビットの焼き付きを防止するとともに掘削した土砂を掘削孔から排出するために、コアチューブから水などの流体を放出させながら地盤の掘削を行う装置がある（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、このようなボーリング装置を用い、上記のような方法で地下水を検出しようとすると、掘削孔内の流体が、地下水であるか、それともコアチューブから流出した流体であるかを判別することができないので、正確に地下水の存在を特定することができなかった。【０００４】
また、上記の従来の地下水の検出方法では、地下水の層が深さ方向に複数存在する場合、掘削孔に各地下水層の水が流れ込むため、最も上側に位置する地下水しか計測できず、それより下方に位置する地下水の存在を特定することはできなかった。このような理由により、上記の従来の地下水の検出方法では、地盤の深さ方向に複数存在する地下水の層を検出することはできなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１５４０３９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、地質調査を行いながら正確に地下水を検出する地下水の検出方法ならびにこれに用いるボーリング装置およびコア採取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】
【０００７】
地下水の検出方法は、ロッドに連結するコアチューブから流体を放出しながらロッドを回転または並進させることにより地盤の掘削およびコアチューブへのコアの収容を行いつつ、掘削孔内の流体または掘削孔から排出される流体の特性を計測部により計測し、計測部により計測した流体の特性から地下水を検出する。【０００８】
また、地下水の検出方法は、流体の特性として流体の濃度または温度を計測部により計測するものであってもよい。【０００９】
また、地下水の検出方法は、掘削孔の孔壁にケーシング部材をあてがってもよい。【００１０】
また、地下水を検出した場合、地下水の水位を水位の基準位置から地下水を検出した時点における前記コアチューブの位置までの距離より求めてもよい。【００１１】
ボーリング装置は、コアチューブと、コアチューブに連結されるロッドと、ロッドを回転および並進させる駆動部を有するボーリング装置本体と、コアチューブから流体を放出するための流体の流路と、流路の流体を移流させる移流部と、掘削孔内の流体または掘削孔から排出される流体の特性をセンサで計測する計測部と、を備える。【００１２】
また、ボーリング装置は、計測部がコアチューブに備えられるものであってもよい。【００１３】
また、ボーリング装置は、計測部の計測信号を情報処理装置に送信するための送信部を備え、コアチューブは、ロッドの一端に連結する外管ヘッドを有する管状の外管と、外管と間隔を保ち、同軸で外管内に配され、外管に対し回転不能に連結する管状の内管と、を有するダブルコアチューブであり、計測部が、外管に備えられ、ロッドが、管状であって、内部に空間を有し、送信部が、ケーブルと、回転体と非回転体とを電気的に接続する回転コネクタと、を備え、ケーブルが、一端が前記計測部に接続され、前記コアチューブおよびロッドの内部を通って前記ロッドの外側に延び、他端が前記情報処理装置に接続可能となっており、ケーブルのうち一部のケーブルが、コアチューブおよびロッドの両方または一方に固定され、ロッドの回転に伴い回転するものであり、一部のケーブル以外のケーブルは、ロッドの回転に伴い回転しない情報処理装置に接続可能なものであり、一部のケーブルと情報処理装置に接続可能なケーブルが、回転コネクタを介して接続されているものであってもよい。【００１４】
また、ボーリング装置は、外管ヘッドの側部に、内側に窪む凹部を備え、計測部のセンサが、外管ヘッド内から凹部を貫通し凹部に突き出ており、センサの先端が、外管ヘッドの側面より内側に位置しているものであってもよい。【００１５】
また、ボーリング装置は、計測部が濃度計または温度計であってもよい。【００１６】
コア採取装置は、ボーリング装置のロッドの一端に着脱自在であり、流体を放出する流路を有し、内部に地盤のコアが収容される空間を有する管状のコアチューブと、コアチューブに設けられ、掘削孔内の流体または掘削孔から排出される流体の特性をセンサで計測する計測部と、を備えている。【００１７】
また、コア採取装置は、コアチューブが、ロッドの一端に連結する外管ヘッドを有する管状の外管と、外管と間隔を保ち、同軸で外管内に配され、外管に対し回転不能に連結する管状の内管と、を有するダブルコアチューブであり、外管ヘッドの側部には、内側に窪む凹部が備えられ、計測部のセンサが、外管ヘッド内から凹部を貫通して凹部に突き出ており、センサの先端が、外管ヘッドの側面より内側に位置しているものであってもよい。
【発明の効果】
【００１８】
地下水の検出方法、ボーリング装置およびコア採取装置は、地質調査を行いながら正確に地下水を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第一実施形態のボーリング装置を模式的に示す図である。
【図２】ボーリング装置のコアチューブ周辺を示す一部縦断面図である。
【図３】ボーリング装置のコアチューブ周辺を模式的に示す図である。
【図４】ボーリング装置の使用状況を模式的に示す図であって、コアチューブが地下水に到達する前の状況を示す図である。
【図５】ボーリング装置の使用状況を模式的に示す図であって、コアチューブが地下水に到達した状況を示す図である。
【図６】ボーリング装置の使用状況を模式的に示す図であって、コアチューブが上から二番目の地下水に到達する前の状況を示す図である。
【図７】ボーリング装置の使用状況を模式的に示す図であって、コアチューブが上から二番目の地下水に到達した状況を示す図である。
【図８】第二実施形態のボーリング装置を模式的に示す図である。
【図９】ボーリング装置のコアチューブ周辺を示す一部縦断面図である。
【図１０】ロッド体を示す正面図である。
【図１１】コアチューブ、ロッド体およびケーブル体の接続前の状態を示す一部縦断面図である。
【図１２】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線端面図である。
【図１３】図８の回転コネクタ周辺を拡大して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態のボーリング装置およびこれを用いた地下水の検出方法について説明する。
第一実施形態のボーリング装置は、図１に示すように、コアチューブ１０と、ロッド２０と、ボーリング装置本体３０と、流路（第一流路４２、第二流路４４、第三流路４６）と、移流部と、計測部としての第一の計測部６０と、を備えている。
【００２１】
コアチューブ１０は、地盤Ｇを掘削しつつ、コアＣを収集するものである。コアチューブ１０は、いわゆるダブルコアチューブであり、図２に示すように、上端を塞ぐ外管ヘッド１１を有する管状の外管１２と、外管１２と間隔を保って外管１２と同軸で外管１２内に配され、内部にコアＣの収容空間を有し、上端を塞ぐ内管ヘッド１６を有する管状の内管１７と、流体Ｆが流れる流路であって、外管ヘッド１１からコアチューブ１０の先端にかけて外管ヘッド１１および外管１２と内管１７との間に設けられる第一流路４２と、を備えている。内管１７は、内管ヘッド１６が連結ロッド１８により外管ヘッド１１に連結している。内管ヘッド１６がベアリングを介して連結ロッド１８と連結しているので、内管１７は、外管１２に回転不能に支持されている。外管１２は、その（下端）先端に、地盤を掘削するための環状のビット１３を備えている。
【００２２】
ロッド２０は、その一端（下端）が外管ヘッド１１に着脱自在に連結する。外管ヘッド１１に連結したロッド２０は、外管１２と同軸となる。ロッド２０は、単一のロッド体２２または複数のロッド体２２を長手方向に連結したものにより構成される。
ロッド体２２は、図１ないし図７並びに図１０ないし図１２に示すように、管状であって、一端に雄ネジ２４が設けられており、他端にこの雄ネジ２４に締結可能な雌ネジ２６が設けられている。ロッド体２２は、一方のロッド体２２の雄ネジ２４を他方のロッド体２２の雌ネジ２６に締結することにより連結される。ロッド体２２を連結してなるロッド２０の内部は、流体Ｆが流れる流路である第二流路４４となっている。第二流路４４は、コアチューブ１０の第一流路４２と接続している。
ボーリング装置は、ロッド体２２を継ぎ足してロッド２０の長さを延長することにより、掘削深度を深くすることができる。
【００２３】
ロッド２０は、その長手方向を上下方向に略平行とした状態で、ボーリング装置本体３０に支持されている。ボーリング装置本体３０は、ロッド２０を駆動する駆動部３２を備えている。ロッド２０は駆動部３２により昇降（並進）し、その軸（長手方向）を中心として回転する。ロッド２０を昇降または回転させると、これに伴ってコアチューブ１０が昇降または外管１２およびビット１３が回転し、地盤Ｇが掘削される。この際、内管１７は、ロッド２０および外管１２の回転に伴って回転せず、内管１７内にコアＣが収容されていく。
【００２４】
ロッド２０の他端（上端）には、ホース４７の一端がスイベル４８を介して連結されている。ホース４７の内部は、流体Ｆが流れる流路である第三流路４６となっている。第三流路４６は、ロッド２０の内部にある第二流路４４と接続している。ホース４７の他端は、タンク５２に接続している。タンク５２は、流体Ｆの供給源として機能するものであり、箱状であって内部に流体Ｆが貯留される。
【００２５】
第三流路４６には、移流部が備えられている。移流部は、流路を通じて流体Ｆを移流させるためのものである。本実施形態では、移流部として、ポンプ５４が用いられている。タンク５２の流体Ｆは、移流部により流路である第三流路４６、第二流路４４および第一流路４２を通ってコアチューブ１０の先端から放出される。
【００２６】
第一の計測部６０は、流体Ｆの特性を計測するものである。第一の計測部６０は、流体Ｆの特性を計測するセンサ６２を備えている。第一の計測部６０は、流体Ｆの特性を計測できるものであればどのようなものであってもよいが、例えば、流体Ｆの濃度を計測する濃度計や流体Ｆの温度を計測する温度計とすることができる。本実施形態では、第一の計測部６０として、流体Ｆの塩分濃度を計測する濃度計が用いられている。また、第一の計測部６０のセンサ６２は、掘削孔Ｈの開口付近に配されている。
なお、第一の計測部６０のセンサ６２の位置は、コアチューブ１０から放出された流体Ｆを計測できる位置であればどこであってもよい。また、第一の計測部６０は、それ自体が流体Ｆの特性値を表示する表示部を備えるものであってもよいし、表示部を備えないものであってもよい。また、第一の計測部６０は、計測信号を、後述の第二実施形態のように情報処理装置１２０に送信可能なものであってもよい。この場合、第一の計測部６０から情報処理装置１２０への計測信号の送信は、ケーブル９０などの有線であってもよいし、無線であってもよい。情報処理装置１２０は、少なくとも流体Ｆの特性を示すデータを記憶または表示もしくは出力するものであればどのようなものであってもよい。本実施形態では、第一の計測部６０は、塩分濃度を表示する表示部を備えるものであり、情報処理装置１２０には接続されていない。
【００２７】
ボーリング装置は、図１に示すように、タンク５２の流体Ｆの特性を把握するため、タンク５２に第一の計測部６０と同じ流体Ｆの特性を計測する第二の計測部７０を備えてもよい。本実施形態において、第二の計測部７０は、第一の計測部６０と同様に、塩分濃度を計測し、塩分濃度を表示する表示部を備えるものであり、情報処理装置１２０には接続されていない。第二の計測部７０のセンサ７２はタンク５２内に備えられている。
【００２８】
ボーリング装置は、図３に示すように、ボーリング装置により掘削した掘削孔Ｈの孔壁ＨＷにあてがわれるケーシング部材８０を備えるものであってもよい。ケーシング部材８０としては、管状のケーシング管などを用いることができる。
【００２９】
次に、上記ボーリング装置を用いた地下水の検出方法について説明する。本実施形態では、地下水ＧＷは、淡水であるものとする。また、流体Ｆには塩水を用いるものとし、タンク５２には塩水が貯留されているものとする。
まず、図４に示すように、タンク５２の塩水を移流部によりコアチューブ１０に供給し、コアチューブ１０の先端から塩水を放出しつつ、ボーリング装置本体３０でロッド２０とこれに連結する外管１２を下降させながら回転させることにより地盤Ｇを掘削し、コアチューブ１０の内管１７にコアＣを収容していく。コアチューブ１０の先端から放出される塩水は、掘削孔Ｈ内を上昇し、掘削した土砂または岩とともに地表の掘削孔Ｈの開口から排出される。掘削孔Ｈの開口から排出する塩水の塩分の濃度を第一の計測部６０により計測する。
【００３０】
コアチューブ１０内に所定の長さのコアＣを収容したら、コアチューブ１０を掘削孔Ｈから引き揚げ、コアＣを回収する。このような地盤Ｇの掘削からコアＣの回収までの一連の作業を深さ方向における所定の範囲のコアＣを収集するまで繰り返す。なお、掘削深度が深くなり、ロッド２０の長さを長くする必要がある場合には、ロッド２０にロッド体２２を継ぎ足し、ロッド２０を延長して掘削を行う。
【００３１】
地盤Ｇがもろい場合または深さ方向に存在する複数の地下水ＧＷの層を検知する場合には、地盤Ｇの掘削と共に、掘削孔Ｈに上から順次ケーシング部材８０を挿入し、掘削孔Ｈの孔壁ＨＷにケーシング部材８０をあてがっていく（図３参照）。ケーシング部材８０は、ボーリングの深度に応じて掘削孔Ｈに複数挿入することにより、継ぎ足して用いられる。ケーシング部材８０を用いる場合、第一の計測部６０のセンサ６２は、ケーシング部材８０の上端（開口）付近に設置しておく。
【００３２】
次に地下水ＧＷの検出について説明する。図５に示すようにコアチューブ１０の先端が地下水ＧＷに到達すると、コアチューブ１０の先端から放出される塩水は、地下水ＧＷと混じり、塩分の濃度が低下する。そこで、第一の計測部６０（濃度計）で計測した塩分の濃度ＣＯが濃度の閾値ＣＯ*より高い場合には、コアチューブ１０の先端付近に地下水ＧＷが存在しないものと判定し、第一の計測部６０（濃度計）で計測した塩分の濃度ＣＯが濃度の閾値ＣＯ*より小さくなった場合には、コアチューブ１０の先端付近に地下水ＧＷが存在するものと判定する。第一の計測部６０（濃度計）で計測した塩分の濃度ＣＯは、第一の計測部６０の表示から読み取る。濃度の閾値ＣＯ*の値は、使用する塩水の濃度に応じて適宜設定する。例えば、濃度の閾値ＣＯ*の値は、第二の計測部７０で計測したタンク５２内の塩水の濃度またはこれに任意定数を増減した値とすることができる。
地下水ＧＷが存在すると判定した場合には、水位の基準位置からその判定した時点におけるコアチューブ１０の位置までの距離を算定することにより地下水ＧＷの水位が求められる。ここで、水位の基準位置およびコアチューブ１０の位置は特に限定されるものではないが、例えば、地下水ＧＷの水位は、水位の基準位置を地表面とし、コアチューブ１０の位置をコアチューブ１０の先端とすると、地下水ＧＷの水位は、ロッド２０のうち地表面からコアチューブ１０までの部分の長さとコアチューブ１０の長さの和として求めることができる。なお、地下水ＧＷの水位は、コアチューブ１０の位置を変位計で計測することにより求めてもよい。
タンク５２の塩水の濃度は、特に限定されるものではないが、上記地下水ＧＷの検知の精度の観点からは、０．０１％以上であることが好ましい。
【００３３】
図６および図７に示すように、ボーリング装置による掘削に伴って、掘削孔Ｈにケーシング部材８０を順次挿入し、孔壁ＨＷにケーシング部材８０をあてがうと、既に検出した地下水ＧＷが掘削孔Ｈに流入しなくなるので、その地下水ＧＷの下方にある地下水ＧＷ（地下水層）、言い換えれば、深さ方向に存在する複数の地下水ＧＷ（地下水層）をそれぞれ検出することができる。
【００３４】
地下水ＧＷが海水であるような場所において、コアチューブ１０の先端から普通の水を放出し、放出した水に地下水ＧＷが混じると、水の塩分の濃度が上昇する。そこで、地下水ＧＷが、海水であるような場所では、流体Ｆとして通常の水を用いる。この場合、第一の計測部６０で計測した塩分の濃度ＣＯが濃度の閾値ＣＯ*より小さい場合には、コアチューブ１０の先端付近に地下水ＧＷが存在しないものと判定し、第一の計測部６０で計測した塩分の濃度ＣＯが濃度の閾値ＣＯ*より大きくなった場合には、コアチューブ１０の先端付近に地下水ＧＷが存在するものと判定する。濃度の閾値ＣＯ*の値は、例えば上記と同様に、第二の計測部７０で計測したタンク５２内の水の塩分濃度またはこれに任意定数を増減した値とすることができる。
【００３５】
なお、地下水ＧＷの検知に関して、第一の計測部６０が導電率に基づき濃度を計測するものである場合には、濃度ＣＯおよび濃度の閾値ＣＯ*に代えて、導電率および導電率の閾値を用いて同様の判断を行ってもよい。また、地下水ＧＷの有無の判断は、濃度、温度またはこれらの導電率の変化量または変化速度に基づいて判定してもよい。
【００３６】
次に、第一の計測部６０として、温度計を用いる場合について説明する。地下水ＧＷが水であるような場所において、コアチューブ１０の先端から地下水ＧＷより温度の高い温水を放出し、放出した温水に地下水ＧＷが混ざると、温水の温度が低下する。そこで、地下水ＧＷが冷水である場合には、流体Ｆとして地下水ＧＷより温度の高い温水を用いる。この場合、ボーリング装置による掘削において、第一の計測部６０で計測した温度Ｔが温度の閾値Ｔ*より高い場合には、コアチューブ１０の先端付近に地下水ＧＷが存在しないものと判定し、第一の計測部６０で計測した温度Ｔが温度の閾値Ｔ*より低くなった場合には、コアチューブ１０の先端付近に地下水ＧＷが存在するものと判定する。温水の温度は、地下水ＧＷの温度より高い温度となるよう適宜調整する。温度の閾値Ｔ*の値は、使用する温水の温度に応じて適宜設定する。温度の閾値Ｔ*の値は、例えば温度計である第二の計測部７０で計測したタンク５２内の温水の温度またはこれに任意定数を増減した値とすることができる。
【００３７】
また、地下水ＧＷが温水であるような場所において、コアチューブ１０の先端から温水より温度の低い水を放出し、放出した水に地下水ＧＷが混ざると、水の温度が上昇する。そこで、地下水ＧＷが温水であるような場所では、流体Ｆとして温水より温度の低い水を用いる。この場合、ボーリング装置による掘削において、温度計の温度Ｔが温度の閾値Ｔ*より低い場合には、コアチューブ１０の先端付近に地下水ＧＷが存在しないものと判定し、温度計の温度Ｔが温度の閾値Ｔ*より高くなった場合には、コアチューブ１０が地下水ＧＷに到達し、そこに地下水ＧＷが存在するものと判定する。
【００３８】
地下水ＧＷの有無の判断は、温度の変化量または変化速度に基づいて判定してもよい。
【００３９】
上記濃度または温度による地下水ＧＷの判定は、第一の計測部６０および第二の計測部７０の計測信号をパーソナルコンピュータなどの情報処理装置１２０に送信し、上記濃度または温度による判定を行うプログラムを情報処理装置１２０が実行することにより判定してもよい。
【００４０】
上記の地下水の検出方法およびボーリング装置によると、コアＣを収集する地質調査（ボーリング作業）を行いながら正確に地下水ＧＷを検出することができる。また、検出した地下水ＧＷの水位を求めることもできる。また、地下水ＧＷを検出し、その水位を計測することにより、地すべりの危険性の高い位置を特定することもできる。また、ボーリング装置は、構成が簡易であるため、地質調査を行いながら地下水ＧＷを検知できるボーリング装置を低コストで提供することができる。また、ボーリング装置は、既存のボーリング装置を利用して製造することも可能であり、この場合より低コストで提供することができる。
【００４１】
また、地下水の検出方法およびボーリング装置は、掘削孔Ｈの孔壁ＨＷのうち少なくとも地下水ＧＷが存在すると判断された部分にケーシング部材８０をあてがうことにより、地下水ＧＷの層が地盤Ｇの深さ方向に複数存在する場合であっても、各地下水ＧＷの層の存在を特定し、各地下水ＧＷの層の水位を計測することができる。
【００４２】
次に、第二実施形態のボーリング装置およびこれを用いた地下水の検出方法について説明する。図８は第二実施形態のボーリング装置を示す。第二実施形態のボーリング装置は、第一実施形態のボーリング装置と比較して、第一の計測部６０の位置および送信部を備える点で異なる。
【００４３】
第一の計測部６０は、濃度計や温度計などの流体Ｆの特性を計測できるものであれば、どのようなものであってもよいが、本実施形態では温度計が用いられている。第一の計測部６０は、図９に示すように、コアチューブ１０の外管ヘッド１１内に備えられている。コアチューブ１０の外管ヘッド１１の側部には内側（外管１２の軸側）に窪む凹部１４が設けられており、第一の計測部６０のセンサ６２は、外管ヘッド１１内から凹部１４を貫通して凹部１４に突き出ている。センサ６２の先端は、外管ヘッド１１の側面より内側（外管１２の軸側）に位置している。第一の計測部６０のセンサ６２が外管ヘッド１１の側面より内側に位置しているので、ボーリング装置で地盤Ｇを掘削する際、センサ６２を孔壁ＨＷに接触させずに掘削することができる。
以上の第一の計測部６０を備えるコアチューブ１０がコア採取装置となる。
【００４４】
第一の計測部６０で計測した計測信号は送信部により情報処理装置１２０に送信される。送信部は、有線であっても無線であってもかまわないが、本実施形態では、図８ないし図１１に示すように、有線であるケーブル９０が用いられている。ケーブル９０は、全体としては、一端が第一の計測部６０に接続し、コアチューブ１０およびロッド２０（ロッド体２２）の内部を通って、地上においてロッド２０の外側に延びている。ケーブル９０の他端は、地上に位置しており、情報処理装置１２０に接続可能となっている。ケーブル９０は、第一の計測部６０の計測信号を送信可能なケーブル体９２により構成されている。ケーブル体９２は、コアチューブ１０内、各ロッド体２２内および地上においてロッド２０の外側に配されている。コアチューブ１０内のケーブル体９２は、ケーブル固定部１００により外管１２内に固定されている。また、コアチューブ１０内のケーブル体９２は、一端が第一の計測部６０に接続し、他端が外管１２のうちロッド体２２が接続される部分周辺に位置している。この他端にはケーブル体９２同士を接続するために接続部９４が備えられている。ロッド体２２内のケーブル体９２は、ケーブル固定部１００によりロッド体２２に固定されている。ロッド体２２内のケーブル体９２は、その一端または両端に接続部９４を備えている。コアチューブ１０とロッド体２２を連結する際またはロッド体２２どうしを連結する際、これらに備えられるケーブル体９２の接続部９４同士を接続することにより、各ケーブル体９２が電気的に接続する。
なお、ケーブル体９２のケーブル固定部１００による固定は、コアチューブ１０またはロッド２０の一方だけでなされていてもよい。
【００４５】
ケーブル固定部１００は、図１２に示すように、外枠部１０２と、固定部１０４と、支持部１０６と、を備えている。外枠部１０２は、環状であり、その外周面がロッド体２２の内面に接した状態でロッド体２２に固定されている。固定部１０４は、外枠部１０２の中心に位置しており、複数の支持部１０６により外枠部１０２と連結している。固定部１０４には、貫通孔１０８が設けられており、この貫通孔１０８にケーブル体９２が通されている。ケーブル固定部１００は、外枠部１０２、支持部１０６および固定部１０４により囲まれる部分が空間（孔）になっている。この空間により、流体Ｆは、ケーブル固定部１００に遮られることなく、第一流路４２および第二流路４４を流れるようになっている。
【００４６】
コアチューブ１０内およびロッド２０内に備えられるケーブル９０（ケーブル体９２）はロッド２０の回転に伴って回転するため、地上においてケーブル９０をロッド２０内から外側に延ばすと、ロッド２０の回転に伴ってロッド２０の外側に延びたケーブル９０がロッド２０に巻き付けられるという不具合が生じる。そこで、図８に示すように、コアチューブ１０内およびロッド２０内に備えられ、ロッド２０の回転に伴って回転するケーブル９０と、ロッド２０の外側に備えられ、ロッド２０の回転に伴って回転しないケーブル９０とを回転コネクタ１１０を介して接続する。回転コネクタ１１０は、回転体と非回転体とを電気的に接続するコネクタである。回転コネクタ１１０は、地上に位置するロッド体２２に備えられている。
【００４７】
回転コネクタ１１０は、いわゆるスリップリングであり、図１３に示すように、リング部１１１と、ブラシ部１１４と、を備えている。
【００４８】
回転コネクタ１１０のリング部１１１は、環状のリング部本体１１２と、リング部本体１１２の外周に設けられる金属製の環状のリング１１３と、を備えている。回転コネクタ１１０のリング部１１１は、リング部本体１１２の中空部分をロッド体２２に通した状態でロッド体２２に固定されている。リング部１１１のリング１１３は、回転コネクタ１１０が取り付けられたロッド体２２のケーブル体９２の一端に接続している。このケーブル体９２は、他端に接続部９４を備えており、このロッド体２２の下側に連結するロッド体２２のケーブル体９２と、それぞれの接続部９４を接続することにより接続される。このような構成により、第一の計測部６０とリング部１１１はケーブル９０（ケーブル体９２）より電気的に接続している。第一の計測部６０、リング部１１１およびこれらをつなぐケーブル９０（ケーブル体９２）はロッド２０の回転に伴って回転する。
【００４９】
回転コネクタ１１０のブラシ部１１４は、ブラシ部本体１１５と、ブラシ部本体１１５に設けられる金属製のブラシ１１６とを有している。ブラシ部１１４は、ロッド２０の回転に伴って回転せず、そのブラシ１１６がロッド２０の回転に伴って回転するリング１１３に接するようになっている。ブラシ部１１４のブラシ１１６には、地上においてロッド２０の外側に位置するケーブル体９２の一端が接続している。このケーブル体９２の他端は情報処理装置１２０に接続している。ブラシ部１１４、情報処理装置１２０およびこれらをつなぐケーブル９０（ケーブル体９２）はロッド２０の回転に伴って回転しない。
【００５０】
以上のように、第一の計測部６０と情報処理装置１２０とを、回転コネクタ１１０を介してケーブル９０（ケーブル体９２）で接続することにより、回転するロッド２０にケーブル９０を巻き付かせることなく第一の計測部６０で計測した計測信号を情報処理装置１２０に送信することができる。
【００５１】
タンク５２には、タンク５２の流体Ｆの特性を計測する第二の計測部７０が備えられている。本実施形態では、第二の計測部７０には、第一の計測部６０と同様に温度計が用いられている。第二の計測部７０のセンサ７２はタンク５２内に備えられている。第二の計測部７０は、ケーブル体９２により情報処理装置１２０に接続しており、計測信号を情報処理装置１２０に送信するようになっている。
【００５２】
情報処理装置１２０は、第一の計測部６０および第二の計測部７０で計測した計測信号を記憶したり、表示したり、計測信号を各種処理したりするものである。情報処理装置１２０は、ＣＰＵやメモリを含む制御部と、計測信号などを送受信する通信部と、ディスプレイやプリンタなどの出力部と、ハードディスクなどの記憶部と、キーボードやマウスなどの入力部と、を備えており、これらの構成はバスなどにより接続されている。情報処理装置１２０としては、例えばパーソナルコンピュータを用いることができる。
情報処理装置１２０は、機能的構成として、第一の実施形態で説明した第一の計測部６０で計測した温度データと温度の閾値Ｔ*に基づいて地下水ＧＷを検知し、地下水ＧＷを検知した場合には地下水ＧＷの水位を算定する地下水検知部を有する。温度の閾値Ｔ*は、第二の計測部７０で計測した温度のある時刻の値または平均値に任意定数を増減して設定する。地下水検知部を実行するプログラムは、記憶部などに記憶されており、制御部がこのプログラムを実行することによりその機能が実現される。
【００５３】
第二実施形態のボーリング装置による地盤Ｇの掘削およびコアＣの採取は、基本的には第一実施形態のボーリング装置と同様である。ボーリング装置による掘削の際、第一の計測部６０により温水の温度の計測を行う。第二の計測部７０は、タンク５２の流体Ｆの温度を把握できるデータを採取できればよく、地盤Ｇの掘削中またはその前後において所定の時間計測すればよい。
また、ボーリング装置による地盤Ｇの掘削の際、情報処理装置１２０で、制御部が地下水検知部を実行することにより、第一の計測部６０で計測した温度データに基づいて地下水ＧＷの有無を判定し、地下水ＧＷが存在する場合には地下水ＧＷの水位を算定する。
【００５４】
なお、情報処理装置１２０は、第一の計測部６０および第二の計測部７０が濃度計など他の流体Ｆの特性を計測するものであっても、上記と同様に地下水ＧＷの検知や地下水ＧＷの水位の算定を行うことができる。
【００５５】
第二実施形態のボーリング装置および地下水の検出方法によると、第一の計測部６０が、地下水ＧＷの層に近い場所に位置することにより、計測精度が向上するため、地下水ＧＷの有無の判定および地下水ＧＷの水位の算定の精度が向上する。しかも、地下水ＧＷの層が地盤Ｇの深さ方向に複数の層に分かれて存在する場合であっても、ケーシング部材８０を用いることなく各地下水ＧＷの層を検出し、検出した各地下水ＧＷの層の水位を計測することができる。なお、地盤Ｇが軟弱な場合には、孔壁ＨＷの崩落を抑えるため、ケーシング部材８０を併用してもよい。
【００５６】
第二実施形態のボーリング装置によると、第一の計測部６０と情報処理装置１２０を、回転コネクタ１１０を介してケーブル９０（ケーブル体９２）で接続することにより、ロッド２０の回転に伴ってケーブル９０をロッド２０に巻き付かせることなく第一の計測部６０で計測した計測信号を情報処理装置１２０に送信することができる。
【００５７】
第二実施形態のボーリング装置によると、コアチューブ１０およびロッド体２２にそれぞれケーブル体９２を備えているので、ロッド体２２を継ぎ足してロッド２０を延伸する場合やコアチューブ１０やロッド２０を各ロッド体２２に分解する場合に、その作業時間を大幅に短縮することができる。
【００５８】
本発明の地下水の検出方法およびボーリング装置は、上記実施形態に特に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１０    コアチューブ
１１    外管ヘッド
１２    外管
１３    ビット
１４    凹部
１５    ベアリング
１６    内管ヘッド
１７    内管
１８    連結ロッド
２０    ロッド
２２    ロッド体
２４    雄ネジ
２６    雌ネジ
３０    ボーリング装置本体
３２    駆動部
４２    第一流路（流路）
４４    第二流路（流路）
４６    第三流路（流路）
４７    ホース
４８    スイベル
５２    タンク
５４    ポンプ
６０    第一の計測部（計測部）
６２    センサ
７０    第二の計測部
７２    センサ
８０    ケーシング部材
９０    ケーブル（送信部）
９２    ケーブル体
９４    接続部
１００    ケーブル固定部
１０２    外枠部
１０４    固定部
１０６    支持部
１０８    貫通孔
１１０    回転コネクタ
１１１    リング部
１１２    リング部本体
１１３    リング
１１４    ブラシ部
１１５    ブラシ部本体
１１６    ブラシ
１２０    情報処理装置
Ｃ    コア
Ｆ    流体（塩水、水）
Ｇ    地盤
ＧＷ    地下水
Ｈ    掘削孔
ＨＷ    孔壁
【図１】
2017130557.tif 000003
【図２】
2017130557.tif 000004
【図３】
2017130557.tif 000005
【図４】
2017130557.tif 000006
【図５】
2017130557.tif 000007
【図６】
2017130557.tif 000008
【図７】
2017130557.tif 000009
【図８】
2017130557.tif 000010
【図９】
2017130557.tif 000011
【図１０】
2017130557.tif 000012
【図１１】
2017130557.tif 000013
【図１２】
2017130557.tif 000014
【図１３】
2017130557.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成29年5月18日(2017.5.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロッドに連結するコアチューブから流体を放出しながら前記ロッドを回転または並進させることにより地盤の掘削および前記コアチューブへのコアの収容を行いつつ、掘削孔内の流体または掘削孔から排出される流体の特性をコアチューブに備えられた計測部により計測し、前記計測部により計測した流体の特性から地下水を検出することを特徴とする地下水の検出方法。
【請求項２】
流体の特性として流体の濃度または温度を前記計測部により計測することを特徴とする請求項１記載の地下水の検出方法。
【請求項３】
ロッドに連結するコアチューブから塩水を放出しながら前記ロッドを回転または並進させることにより地盤の掘削および前記コアチューブへのコアの収容を行いつつ、掘削孔内の流体または掘削孔から排出される塩水の濃度を計測部により計測し、前記計測部により計測した塩水の濃度から地下水を検出することを特徴とする地下水の検出方法。
【請求項４】
ロッドに連結するコアチューブから流体を放出しながら前記ロッドを回転または並進させることにより地盤の掘削および前記コアチューブへのコアの収容を行いつつ、掘削孔内の流体または掘削孔から排出される流体の温度を計測部により計測し、前記計測部により計測した温度から地下水を検出することを特徴とする地下水の検出方法。
【請求項５】
掘削孔の孔壁にケーシング部材をあてがうことを特徴とする請求項１、２、３または４記載の地下水の検出方法。
【請求項６】
地下水を検出した場合、地下水の水位を水位の基準位置から地下水を検出した時点における前記コアチューブの位置までの距離より求めることを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の地下水の検出方法。
【請求項７】
コアチューブと、
前記コアチューブに連結されるロッドと、
前記ロッドを回転および並進させる駆動部を有するボーリング装置本体と、
前記コアチューブから流体を放出するための流体の流路と、
前記流路の流体を移流させる移流部と、
掘削孔内の流体または掘削孔から排出される流体の特性をセンサで計測する計測部と、を備え、
前記計測部が前記コアチューブに備えられることを特徴とするボーリング装置。
【請求項８】
前記計測部の計測信号を情報処理装置に送信するための送信部を備え、
前記コアチューブは、前記ロッドの一端に連結する外管ヘッドを有する管状の外管と、外管と間隔を保ち、同軸で外管内に配され、外管に対し回転不能に連結する管状の内管と、を有するダブルコアチューブであり、
前記計測部が、前記外管に備えられ、
前記ロッドは、管状であって、内部に空間を有し、
前記送信部は、ケーブルと、回転体と非回転体とを電気的に接続する回転コネクタと、を備え、
前記ケーブルは、一端が前記計測部に接続され、前記コアチューブおよびロッドの内部を通って前記ロッドの外側に延び、他端が前記情報処理装置に接続可能となっており、
前記ケーブルのうち一部のケーブルは、前記コアチューブおよび前記ロッドの両方または一方に固定され、前記ロッドの回転に伴い回転するものであり、
前記一部のケーブル以外のケーブルは、前記ロッドの回転に伴い回転しない前記情報処理装置に接続可能なものであり、
前記一部のケーブルと前記情報処理装置に接続可能なケーブルが、前記回転コネクタを介して接続されていることを特徴とする請求項７記載のボーリング装置。
【請求項９】
前記外管ヘッドの側部に、内側に窪む凹部を備え、前記計測部のセンサが、前記外管ヘッド内から前記凹部を貫通して凹部に突き出ており、前記センサの先端が、前記外管ヘッドの側面より内側に位置していることを特徴とする請求項７または８記載のボーリング装置。
【請求項１０】
前記計測部が濃度計または温度計であることを特徴とする請求項７、８または９記載のボーリング装置。
【請求項１１】
ボーリング装置のロッドの一端に着脱自在であり、流体を放出する流路を有し、内部に地盤のコアが収容される空間を有する管状のコアチューブと、
前記コアチューブに設けられ、掘削孔内の流体または掘削孔から排出される流体の特性をセンサで計測する計測部と、を備えることを特徴とするコア採取装置。
【請求項１２】
前記コアチューブは、前記ロッドの一端に連結する外管ヘッドを有する管状の外管と、前記外管と間隔を保ち、同軸で前記外管内に配され、前記外管に対し回転不能に連結する管状の内管と、を有するダブルコアチューブであり、
前記外管ヘッドの側部に、内側に窪む凹部を備え、前記計測部のセンサが、前記外管ヘッド内から前記凹部を貫通して前記凹部に突き出ており、前記センサの先端が、前記外管ヘッドの側面より内側に位置していることを特徴とする請求項１１記載のコア採取装置。
【国際調査報告】
2017130557.tif 000016
2017130557.tif 000017
2017130557.tif 000018
2017130557.tif 000019