(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルを掘削する際の、掘削断面外周の岩盤の水分飽和度を計測する方法において、
前記トンネルは、ＬＰＧ,ＬＮＧなどの液化ガスを貯蔵するタンク本体トンネルの上部側に所定の間隔を隔てて設けられ、前記タンク本体トンネルの外側から内部に向けて流れる水流を創成する岩盤内貯槽用の水封トンネルであって、
前記水封トンネルを掘削する際に、掘削の進行に伴って、前記水封トンネルのトンネル軸方向に沿った測線上に複数の比抵抗測定用電極を順次設置し、
前記電極を介して前記測線上の比抵抗を測定し、測定された前記比抵抗に基づいて前記水封トンネルの下方部分の岩盤の水分飽和度を推定する方法であり、
前記岩盤の水分飽和度は、前記タンク本体トンネルの施工中を含み、前記タンク本体トンネルに液化ガスを貯蔵した後にも、前記水封トンネルに設置した前記電極を介して測定された前記比抵抗に基づいて推定することを特徴とするトンネル掘削における水分飽和度の計測方法。
【請求項２】
前記タンク本体トンネルを掘削する際に、掘削断面上に複数の比抵抗測定用電極を設置し、
前記電極を介して前記掘削断面上の比抵抗を測定し、測定された前記比抵抗に基づいて前記タンク本体トンネルの外周部分の岩盤の水分飽和度を推定することを特徴とする請求項１記載のトンネル掘削における水分飽和度の計測方法。
【請求項３】
前記比抵抗測定用電極は、一対の電流電極および一対の電圧電極を備えた４極式電極であることを特徴とする請求項１または２項記載のトンネル掘削における水分飽和度の計測方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、岩盤内貯槽用トンネルなどのトンネル掘削における水分飽和度の計測方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＰＧなどの液化石油ガスを貯蔵する設備として、水封式の岩盤内貯槽が知られている。この種の岩盤内貯槽は、液化石油ガスを貯蔵するタンク本体の外方から内部に向けて流れる自然または人工の水流を創成することにより水封方式として、貯蔵する石油ガスの液密および気密を確保している。
【０００３】
このような水封式の岩盤内貯槽では、施工時においても一旦岩盤を水分の不飽和状態にすると、再飽和させることが難しいので、飽和状態を維持しながら施工する必要がある。
【０００４】
ところが、従来は、岩盤の水分飽和度を直接計測することができないので、例えば、岩盤内貯槽を構築する現場地層において高透水帯が存在し、湧水が多く、地下水低下が著しい個所では、地下水位が限界地下水位を下回り、水分の不飽和状態になる可能性が非常に高いので、このような個所をさぐりボーリングにより検出することで、不飽和になるのを防いでいた。
【０００５】
つまり、高透水帯があると、施工時においても岩盤が不飽和状態になるので、水封トンネルやタンク本体トンネルの施工時に、さぐりボーリングを行い、湧水状態を確認し、高透水帯が存在すると、水分の不飽和状態になるものと推定して、グラウト処理などにより対処していた。
【０００６】
しかしながら、このような従来の水分飽和度の推定方法には、以下に説明する技術的な課題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、トンネルの施工時にさぐりボーリングにより高透水帯を見つけ出すことは、かなり難しい上に、従来の水分飽和度の計測方法では、タンク本体トンネル内に石油ガスなどを収納して、供用を開始した後に、水封状態を監視することができなかった。
【０００８】
ところで、このようなトンネル掘削時における水分飽和度の計測は、通常の山岳トンネルの掘削時に実施すると、多量の湧水発生個所を事前に知ることができるなどのメリットがあるが、前述した従来の水分飽和度の推定方法では、水分飽和度よりも、岩盤の含水状態の推定が主たる目的になっていて、正確に水分飽和度を推定することが難しかった。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、トンネル施工時に、経時的に計測することで、正確に水分飽和度を相対的に推定すること、および、岩盤内貯槽において、施工時および供用時の双方において水封状態を簡便に監視することができる水分飽和度の計測方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、トンネルを掘削する際の、掘削断面外周の岩盤の水分飽和度を計測する方法において、前記トンネルは、ＬＰＧ,ＬＮＧなどの液化ガスを貯蔵するタンク本体トンネルの上部側に所定の間隔を隔てて設けられ、前記タンク本体トンネルの外側から内部に向けて流れる水流を創成する岩盤内貯槽用の水封トンネルであって、前記水封トンネルを掘削する際に、掘削の進行に伴って、前記水封トンネルのトンネル軸方向に沿った測線上に複数の比抵抗測定用電極を順次設置し、前記電極を介して前記測線上の比抵抗を測定し、測定された前記比抵抗に基づいて前記水封トンネルの下方部分の岩盤の水分飽和度を推定する方法であり、前記岩盤の水分飽和度は、前記タンク本体トンネルの施工中を含み、前記タンク本体トンネルに液化ガスを貯蔵した後にも、前記水封トンネルに設置した前記電極を介して測定された前記比抵抗に基づいて推定するようにした。
このように構成した水分飽和度の計測方法によれば、岩盤の水分飽和度を推定するための比抵抗測定用電極を水封トンネルの掘削に伴って設置することで、水封トンネルを施工する時の水分飽和度の管理が可能になり、施工時に岩盤が不飽和状態になることを避けられる。
この場合、通常の比抵抗の測定では、計測深度が深くなると、測線を長く確保しなければならないが、本発明では、タンク本体トンネルの上方数十メートル程度の位置に設置される水封トンネル内に電極を設置して、タンク本体トンネルの岩盤飽和度を推定するので、地表に設置した電極からタンク本体トンネルの岩盤の飽和度を推定する場合のように、長い測線は、必要とせず、水封トンネルの長さだけで十分高精度の推定が可能なる。
また、岩盤の水分飽和度は、タンク本体トンネルに液化石油ガスを貯蔵した後にも、水封トンネルに設置した電極を介して測定された比抵抗に基づいて推定するので、タンク本体トンネル内に液化石油ガスを貯蔵した供用状態においても水封状態を監視することができる。
また、本発明では、前記タンク本体トンネルを掘削する際に、掘削断面上に複数の比抵抗測定用電極を設置し、前記電極を介して前記掘削断面上の比抵抗を測定し、測定された前記比抵抗に基づいて前記タンク本体トンネルの外周部分の岩盤の水分飽和度を推定することができる。
このように構成した水分飽和度の計測方法によれば、タンク本体トンネルの掘削断面上に複数の比抵抗測定用電極を設置して、掘削断面上の水分飽和度を推定するので、タンク本体トンネル近傍の不飽和度の管理精度が向上する。
前記比抵抗測定用電極は、一対の電流電極および一対の電圧電極を備えた４極式電極を用いることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明にかかるトンネル掘削における水分飽和度の計測方法の計測の基本構成を示している。
【００１２】
同図に示した計測方法は、通常のトンネル１に適用した計測例であり、トンネル１の掘削時に、掘削断面２の外周側の岩盤の水分飽和度を計測する際には、同図に示すように、掘削断面２の周方向に沿って、複数の比抵抗測定用電極２０が設置される。
【００１３】
図１に示した例では、合計４組の測定用電極２０が、同一掘削断面２上に所定の間隔を隔てて、設置されていて、測定用電極２０は、リード線を介して端子ボックス３に接続され、端子ボックス３は、比抵抗測定装置４に接続されている。
【００１４】
本実施例の比抵抗測定用電極２０は、図２に示すように、４極１組の構造のものが用いられ、等間隔を隔てて設置される一対の電流電極Ｃ１，Ｃ２と、一対の電圧電極Ｐ１，Ｐ２とを備えている。
【００１５】
そして、一対の電流電極Ｃ１，Ｃ２が両側に配置され、この電流電極Ｃ１，Ｃ２間に電圧電極Ｐ１，Ｐ２が配置される。
【００１６】
電流および電圧電極Ｃ１，Ｃ２，Ｐ１，Ｐ２の配列方向刃、本実施例の場合には、掘削断面２の周方向に沿って、Ｃ１，Ｃ２，Ｐ１，Ｐ２の順に配置しているが、掘削断面２を中心にして、トンネル軸方向にＣ１，Ｃ２，Ｐ１，Ｐ２の順に配置してもよい。
【００１７】
比抵抗測定用電極２０が設置されると、この電極２０間に順次比抵抗測定装置４を接続して、電流および電圧電極Ｃ１，Ｃ２，Ｐ１，Ｐ２間に通電して、岩盤の比抵抗ρが測定される。
【００１８】
この測定は、図２に示すように、一対の電流電極Ｃ１，Ｃ２間に直流電流Ｉを流したときに、一対の電圧電極Ｐ１，Ｐ２間に現れる電圧Ｖを測定する。
【００１９】
電圧Ｖと電流Ｉとが求められると、比抵抗ρ＝２πａＶ／Ｉにより、演算される。なお、ここでａは、電流および電圧電極Ｃ１，Ｃ２，Ｐ１，Ｐ２の配置間隔である。
【００２０】
岩盤の比抵抗ρは、図３に示すように、岩盤の水分飽和度に依存した値になるので、岩盤の比抵抗ρがわかると、その値から岩盤の水分飽和度を推定することができる。
【００２１】
この場合、岩盤の比抵抗ρは、構成される岩石などにより影響を受け、また、地下水の電気抵抗もその成分によって異なるので、予め、トンネル１を構築する個所の岩盤を採取して、水分の飽和度に対する比抵抗の校正曲線を作成しておくことが望ましい。
【００２２】
以上のようにして、岩盤の比抵抗ρに基づいて、岩盤の水分飽和度を推定しながらトンネル１の掘削を行うと、掘削断面２の外周部分の岩盤の水分飽和度から、例えば、多量の湧水発生個所が事前にわかるので、湧水対策を早期に策定することができる。
【００２３】
図４から図８は、本発明にかかるトンネル掘削における水分飽和度の計測方法の一実施例を示しており、これらの図に示した実施例は、本発明を岩盤内貯槽用のトンネルの掘削に適用した場合を例示している。
【００２４】
岩盤内貯槽は、図４にその構造例を示すように、タンク本体トンネル１０と、水封トンネル１２とを有している。
【００２５】
タンク本体トンネル１０は、その内部にＬＰＧ，ＬＮＧなどの液化石油ガスを貯蔵する。水封トンネル１２は、本体トンネル１２よりも直径が小さく、タンク本体トンネル１０とほぼ同じ長さを有し、その上方約数十メートルの同軸上に位置していて、内部から外方に向けて穿設された複数のボーリング孔１４を有している。各ボーリング孔１４は、水封トンネル１２のトンネル軸方向に沿って所定の間隔を隔てて複数配置され、先端側が下方に向かって傾斜している。
【００２６】
この水封トンネル１２には、タンク本体トンネル１０の施工掘削前から内部に注水が行われ、タンク本体トンネル１０との間に水頭圧差があるので、水封トンネル１２から流出した水は、タンク本体トンネル１０の外側から内部に向けて流れる水流１６となり、このような水流１６を創成することにより、タンク本体１０の施工中および供用開始後の液密および気密が確保されている。
【００２８】
このような構成の岩盤内貯槽は、通常、タンク本体トンネル１０よりも断面積の小さい水封トンネル１２が先行して施工される。本実施例の場合には、図５に示すように、水封トンネル１２を先行施工する際に、その掘削の進行に伴って、水封トンネル１２のトンネル軸線に沿って想定された測線１８上に上記と同じ構成の比抵抗測定用電極２０が所定の間隔を置いて複数設置される。
【００２９】
なお、各電極２０の設置個所は、掘削直後の地山に直接接触するように設置してもよいし、吹付けコンクリート施工後にその表面に接触するように設置してもよい。
【００３０】
側線１８は、水封トンネル１２のトンネル軸線に沿って、一直線状に設定されるものであって、例えば、水封トンネル１２の左右の側面に一対平行に設定したり、あるいは、水封トンネル１２のトンネル軸と同軸上に位置する底面ないしは天井面に１箇所設定することができる。
【００３１】
各電極２０（後述するタンク本体トンネル１０内に設置する電極２０ａも同じ）は、本実施例の場合にも、上記実施例と同様に、４極１組の構造のものが用いられ、電極２０は、等間隔を隔てて設置される一対の電流電極Ｃ１，Ｃ２と、一対の電圧電極Ｐ１，Ｐ２とを備えている。
【００３２】
電流および電圧電極Ｃ１，Ｃ２，Ｐ１，Ｐ２の配列方向と側線１８の延長方向との間の関係は、側線１８と同じ方向に電極２０を配列してもよいし、測線１８と電極２０の配列方向とが直交するようにしてもよい。
【００３３】
電極２０が設置されると、この電極２０間に、端子ボックス３を介して比抵抗測定装置４を接続して、岩盤の比抵抗ρが測定される。
【００３４】
岩盤の比抵抗ρは、図３に示すように、岩盤の水分飽和度に依存した値になるので、岩盤の比抵抗ρがわかると、その値から岩盤の水分飽和度を推定することができる。
【００３５】
このようにして、岩盤の比抵抗ρに基づいて、岩盤の水分飽和度を推定しながら掘削を行うと、水封トンネル１２を施工する際に、岩盤が不飽和状態になることを避けることができ、また、不飽和状態が確認された場合にも、さぐりボーリングの精度を向上させることができ、ボーリングの精度が向上すると、プレグラウトも正確に実施することが可能になる。
【００３６】
水封トンネル１２内に設置した電極２０は、そのまま設置されていて、図６に示すように、水封トンネル１２の完成後に、水封トンネル１２内に水を注入して、水流１６を創成して水封を開始を介した後にも、測線１８に沿った岩盤の比抵抗ρを測定する。そして、測定された比抵抗ρに基づいて、水封トンネル１２の下方部分の岩盤の水分飽和度を推定し、この水分飽和度に基づいて、水封状態の監視が継続される。
【００３７】
一方、本実施例の場合には、水封トンネル１２内に水を注入して、水封を開始した後に、タンク本体トンネル１０を掘削形成する岩盤の水分飽和度を確保した状態で、図７に示すように、タンク本体トンネル１０の掘削施工が行われる。
【００３８】
このとき、このタンク本体トンネル１０の掘削の進行に伴って、トンネル１０内に、水封トンネル１２内に設置した電極２０と、実質的に同じ電極２０ａが設置され、比抵抗ρを測定して、その測定値に基づいて、岩盤の水分飽和度が推定される。
【００３９】
この場合の電極２０ａは、タンク本体トンネル１０の１掘削断面上において、その断面外周に沿って、所定の間隔を隔てて複数設置される。この場合の設置個所は、タンク本体トンネル１０の側面と天井面とに設定される。
【００４０】
また、掘削が進行すると、トンネル軸方向に所定の間隔をあけて、同じ掘削断面上に複数の電極２０ａが同様に設置され、タンク本体トンネル１０の側面および天井面の外側の岩盤の比抵抗ρを測定する。
【００４１】
そして、測定された比抵抗ρに基づいて、タンク本体トンネル１０の側面および天井面の外側の岩盤の水分飽和度を推定し、飽和していない個所があれば、その個所にプレグラウト処理などを行う。
【００４２】
このようなタンク本体トンネル１０の掘削時にも、水封トンネル１２内に設置されている電極２０による比抵抗ρの測定は、継続して行われ、そしてさらに、図８に示すように、タンク本体トンネル１０が完成して、その内部に液化石油ガスを収容して供用を開始した後にも、水封トンネル１２内に設置されている電極２０による比抵抗ρの測定は、継続して行われ、測定された比抵抗ρに基づいて岩盤の水分飽和度が推定される。
【００４３】
さて、以上のように構成されたトンネル掘削における水分飽和度の計測方法では、比抵抗測定用電極２０を水封トンネル１２の掘削に伴って設置するので、水封トンネル１２の施工時の水分飽和度の管理が可能になる。
【００４４】
また、本実施例では、タンク本体トンネル１０の掘削断面上に複数の比抵抗測定用電極２０ａを設置して、掘削断面上の水分飽和度を推定するので、タンク本体トンネル１０近傍の不飽和度の管理精度が向上し、水分飽和度を高精度に管理しながらタンク本体トンネル１０の施工を行うことができる。
【００４５】
さらに、本実施例では、岩盤の水分飽和度は、タンク本体トンネル１０に液化石油ガスを貯蔵した後にも、水封トンネル１２に設置した電極２０を介して測定された比抵抗ρに基づいて推定することができ、タンク本体トンネル１０内に液化石油ガスを貯蔵した供用状態においても水封状態を監視することができる。
【００４６】
なお、上記実施例では、電極２０を水封トンネル１２およびタンク本体トンネル１０の双方に設置する場合を例示したが、本発明の計測方法では、水封トンネル１２側にだけに設置しても、水封状態を監視することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上、実施例で詳細に説明したように、本発明にかかるトンネル掘削における水分飽和度の計測方法によれば、トンネル施工時に、正確に水分飽和度を推定することができると共に、岩盤内貯槽において、施工時および供用時の双方において水封状態を簡便に監視することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるトンネル掘削における水分飽和度の計測方法の実施状態の説明図である。
【図２】本発明において、岩盤の比抵抗を測定する際の電極の配置状態説明図である。
【図３】比抵抗値と水分飽和度との関係を示すグラフである。
【図４】本発明にかかる水分飽和度の計測方法を適用する岩盤内貯槽の一例を示す説明図である。
【図５】図４の岩盤内貯槽で水封トンネルを施工する際の説明図である。
【図６】図４の岩盤内貯槽において水封を開始する際の説明図である。
【図７】図４の岩盤内貯槽において水封を開始後、タンク本体トンネルを施工する際の説明図である。
【図８】図４の岩盤内貯槽において供用開始後の説明図である。
【符号の説明】
１０                  タンク本体トンネル
１２                  水封トンネル
１４                  ボーリング孔
１６                  水流
１８                  測線
２０                  電極
【図１】
0003552594.tif 000002
【図２】
0003552594.tif 000003
【図３】
0003552594.tif 000004
【図４】
0003552594.tif 000005
【図５】
0003552594.tif 000006
【図６】
0003552594.tif 000007
【図７】
0003552594.tif 000008
【図８】
0003552594.tif 000009