(57)【要約】    【課題】簡単且つ短時間に安全に正確な深度に測定装置を地中深くセメントミルクにより埋設することができる方法及び装置を提供すること。    【解決手段】セメントミルク貯留槽４とセメントベーラー弁５を収納したセメント収納パイプ１と、セメントミルク収納パイプ１に移動可能に嵌合していてセントラライザー１４を有する測定装置１３を収納した埋設用パイプ２とを備えている。埋設用パイプ２が埋設孔Ａ3の底面に着地したとき、セメントベーラー弁５が開弁せしめられてセメントミルク貯留槽４よりセメントミルクが放出されると共に、作動ピン６とシャフト８が接触してスリーブピン１１が切断され、それにより下降するスリーブ１０によりリフティングドッグ１２が作動して、測定装置１３が埋設用パイプ２から切り離され、セメントミルクが誘導孔Ａ1の一部と埋設孔Ａ3に充填されるようになっている。【選択図】図３
2006112102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ろ斗状端面を有する誘導孔と、前記ろ斗状端面に接続した測定装置埋設孔を含む、所定深さの完成ボーリング孔を準備する第１ステップと、
セメントミルクを放出可能に収納したセメントミルク収納パイプと、該セメントミルク収納パイプと液密的に摺動可能に嵌合していて埋設すべき測定装置と該測定装置を釈放可能に保持する保持手段を収納した埋設用パイプとを、一体的に前記完成ボーリング孔に挿入して、前記測定装置に付設されたセントラライザーを前記ろ斗状端面に着座させる第２ステップと、
前記埋設用パイプが前記完成ボーリング孔の底面に着地して前記セメントミルク収納パイプに対し前記埋設用パイプが相対移動したとき、前記セメントミルク収納パイプ内のセメントミルクを前記埋設用パイプ内に流出させて前記埋設孔内へ排出させると共に、前記保持手段を介して前記測定装置を前記埋設用パイプから切離す第３ステップと、
前記セメントミルク収納パイプと前記埋設用パイプを前記ボーリング孔内から引き揚げると共に、前記セントラライザーが前記ろ斗状端面に着座することにより、前記測定装置をセメントミルクで充填された前記ボーリング孔内に定置せしめる第４ステップと、からなる測定装置の地中埋設方法。
【請求項２】
前記第４ステップが、前記セメントミルク収納パイプと前記埋設用パイプを前記ボーリング孔内から引き揚げるとき、前記埋設用パイプの縦方向に穿設されたセメントミルク放出口を開放する動作を含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
セメントミルク貯留槽と、該セメントミルク貯留槽の吐出口を開放し得るセメントベーラー弁と、該セメントベーラー弁を作動させ得る作動ピンと、該作動ピンを押動せしめ得るシャフトを収納したセメントミルク収納パイプと、
前記セメントミルク収納パイプに液密的に摺動可能に嵌合せしめられていて、底部に吐出口を有し、前記シャフトに摺動可能に嵌合せしめられ所定以上のスラスト方向の力が加わらない限り前記シャフトと一体に移動し得るスリーブと、測定装置埋設用誘導孔のろ斗状端面に着座し得るセントラライザーを有する測定装置と、該測定装置に離脱可能に係合する測定装置着脱装置とを収納した埋設用パイプとを備え、
前記埋設用パイプが前記誘導孔の底面に着地して前記埋設用パイプが前記セメントミルク収納パイプに対して摺動したとき、前記埋設用パイプと共に移動する前記シャフトが前記作動ピンを切断することにより前記セメントベーラー弁が開弁せしめられると共に、前記セメントミルク貯留槽より放出されるセメントミルクの流れに押されて移動する前記スリーブにより前記測定装置着脱装置が前記測定装置を釈放し、前記吐出口よりセメントミルクを吐出させるようにした、測定装置を地中に埋設するための装置。
【請求項４】
前記セントラライザーにカッターが設けられていて、前記埋設用パイプが前記測定装置を前記誘導孔内に残置したまま引き揚げられるとき、前記カッターにより、前記埋設用パイプに設けられたセメントミルク放出口を塞いでいる封止体が切開されるようになっている、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記封止体は、前記セメントミルク放出口に整合して前記埋設用パイプに穿設された溝内に埋設されている請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記測定装置が歪み計を含んでいる請求項３乃至５の何れかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歪み計等の測定装置を地中深く埋設することや埋設した後回収することができるようにした測定装置の地中埋設方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地震予知研究や地下構築物の建設等にとって地殻変動の連続観測は重要であるが、その観測を可能にするため、現在、地下深部において岩盤を破壊することなしに初期応力の測定可能なインテリジェント回収型歪計を初め、傾斜計，温度計，地震計，ジャイロ，加速度計などを搭載したボアホール地殻活動総合観測装置の開発が進められている（例えば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】松本滋夫、外３名“超深度ボーリング孔における初期応力測定のためのオーバーコアリングシステムの開発"、東京大学地震研究所技術報告，Ｎｏ．６，１−９頁，２０００年
【０００３】
このインテリジェント回収型歪計は、地中に埋設される歪計等を含む測定装置と地表の制御装置から構成され、測定装置は、全体が円筒形の密封型で、内部に水平３成分歪計，温度計，増幅器，電気回路，ＣＰＵ，メモリー部及び電源部が収納されている。そして、測定装置の埋設は、地中に予め準備された所定深さの完成ボーリング孔にセメントベーラを降ろして該孔の底部より所定の高さ位置までセメントミルクを充填した後、セメントベーラを引き上げ、次に、測定装置を前記完成ボーリング孔内に降ろして、充填されたセメントミルクの中に没入させることにより、行なわれていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のように、従来の測定装置の埋設方法は、セメントベーラを降ろして引き揚げ、測定装置を降ろすという、いわゆる３ストロークの作業を必要とするため、測定装置の埋設深度が増せば増すほど、セメントミルクの硬化時間の関係から、時間が制約されて迅速作業が要求されるばかりでなく、費やす労力等も大きいという問題点があった。
【０００５】
本発明は、上述の如き従来方法の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡単且つ短時間に安全に正確な深度に測定装置を地中深くセメントミルクにより埋設することができる方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明による測定装置の地中埋設方法は、ろ斗状端面を有する誘導孔と、前記ろ斗状端面に接続した測定装置埋設孔を含む、所定深さの完成ボーリング孔を準備する第１ステップと、セメントミルクを放出可能に収納したセメントミルク収納パイプと、該セメントミルク収納パイプと液密的に摺動可能に嵌合していて埋設すべき測定装置と該測定装置を釈放可能に保持する保持手段を収納した埋設用パイプとを、一体的に前記完成ボーリング孔に挿入し、前記測定装置に付設されたセントラライザーを前記ろ斗状端面に着座させる第２ステップと、前記埋設用パイプが前記完成ボーリング孔の底面に着地して前記セメントミルク収納パイプに対し前記埋設用パイプが相対移動したとき、前記セメントミルク収納パイプ内のセメントミルクを前記埋設用パイプ内に流出させて前記埋設孔内へ排出させると共に、前記保持手段を介して前記測定装置を前記埋設用パイプから切離す第３ステップと、前記セメントミルク収納パイプと前記埋設用パイプを前記ボーリング孔内から引き揚げると共に、前記セントラライザーが前記ろ斗状端面に着座することにより、前記測定装置をセメントミルクで充填された前記ボーリング孔内に定置せしめる第４ステップと、からなる。
【０００７】
本発明によれば、前記第４ステップは、前記セメントミルク収納パイプと前記埋設用パイプを前記完成ボーリング孔内から引き揚げるとき、前記埋設用パイプの縦方向に穿設されたセメントミルク放出口を開放する動作を含んでいる。
【０００８】
また、本発明による測定装置を地中に埋設するための装置は、セメントミルク貯留槽と、該セメントミルク貯留槽の吐出口を開放し得るセメントベーラー弁と、該セメントベーラー弁を作動させ得る作動ピンと、該作動ピンを押動せしめ得るシャフトを収納したセメントミルク収納パイプと、前記セメントミルク収納パイプに液密的に摺動可能に嵌合せしめられていて、底部に吐出口を有し、前記シャフトに摺動可能に嵌合せしめられ所定以上のスラスト方向の力が加わらない限り前記シャフトと一体に移動し得るスリーブと、測定装置埋設用誘導孔のろ斗状端面に着座し得るセントラライザーを有する測定装置と、該測定装置に離脱可能に係合する測定装置着脱装置とを収納した埋設用パイプとを備え、前記埋設用パイプが前記誘導孔の底面に着地して前記埋設用パイプが前記セメントミルク収納パイプに対して摺動したとき、前記埋設用パイプと共に移動する前記シャフトが前記作動ピンを切断することにより前記セメントベーラー弁が開弁せしめられると共に、前記セメントミルク貯留槽より放出されるセメントミルクの流れに押されて移動する前記スリーブにより前記測定装置着脱装置が前記測定装置を釈放し、前記吐出口よりセメントミルクを吐出させるように構成されている。
【０００９】
また、本発明によれば、前記セントラライザーにカッターが設けられていて、前記埋設用パイプが前記測定装置を前記誘導孔内に残置したまま引き揚げられるとき、前記カッターにより、前記埋設用パイプに設けられたセメントミルク放出口を塞いでいる封止体が切開されるようになっている。
また、本発明によれば、前記封止体は、前記セメントミルク放出口に整合して前記埋設用パイプに穿設された溝内に埋設されている。
【００１０】
また、本発明によれば、前記測定装置は歪み計を含んでいる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、地中深くても短時間で且つ確実に比較的少ない労力で観測装置を埋設することのできる埋設方法及びその方法の実施に適する装置を提供することができる。また、本発明によれば、従来方法による如きセメントの硬化時間を遅らせる必要がないという利点もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図示した実施例に基づき説明する。
図１は完成ボーリング孔の一例の断面図、図２は本発明に係る埋設装置の先端（下端）がボーリング孔の底面に着地した瞬間の状態を示す断面図、図３は埋設装置のセメントベーラー弁が開弁された状態を示す断面図、図４は図２のＡ−Ａ線断面図、図５は図２のＢ−Ｂ線断面図で、図６はセントラライザーの斜視図である。
【００１３】
図中、Ａは周知のボーリング工法により地中に穿設されたろ斗状端面Ａ2を有する誘導孔Ａ1と該ろ斗状端面Ａ2に接続した小径の埋設孔Ａ3とを含む所定深さの完成ボーリング孔で、内部には孔内水が充満している。１は円筒状のセメントミルク収納パイプ、２はＯリング３を介してセメントミルク収納パイプ１に対し液密的且つピストン式に摺動可能に嵌合されていて、周壁に縦方向に延びた少なくとも一つのセメントミルク放出口２ａと、先端（下端）に設けられたセメントミルク吐出口２ｂとを有する円筒状の埋設用パイプである。４はセメントミルク収納パイプ１内に形成されていて吐出口４ａを有するセメントミルク貯留槽、５は吐出口４ａに液密的に摺動可能に嵌挿されて吐出口４ａを閉鎖し得るセメントベーラー弁、６はセメントベーラー弁５に摺動可能に挿通されて図２の位置より上方にのみ移動し得るようにセメントミルク収納パイプ１に取り付けられた作動ピン、７はセメントベーラー弁５と作動ピン６を図２の位置に結合させておくためのベーラーピンである。
【００１４】
次に、８はセメントミルク収納パイプ１に取付けられた保持部材９により摺動可能に支持されていて作動ピン６に当接し得るシャフト、１０はシャフト８に摺動可能に嵌装されたスリーブ、１１はシャフト８とスリーブ１０を図２の位置に結合させておくためのスリーブピン、１２は埋設用パイプ２内に開閉可能に取り付けられていてフック１２ａを有するリフティイングドッグ、１３は歪計等必要な機器類を内蔵していて、頭部にリフティイングドッグ（測定装置着脱装置）１２と係脱可能のヘッド１３ａを、下部に埋設用パイプ２の内面と摺接するガイド部材１３ｂを有する柱状をなす測定装置、１４は測定装置１３に取り付けられていて、間隔をおいて配置された三枚の板状をなす、側縁に誘導孔のろ斗状端面Ａ2上に着座し得るテーパー部１４ａとそれに続くカッター部１４ｂをそれぞれ有するセントラライザー、１５はセメントミルク放出口２ａを塞いでいる耐水紙等の封止体である。
【００１５】
なお、セメントミルク放出口２ａには、セメントミルク収納パイプ１と埋設用パイプ２を、完成ボーリング孔Ａ内に挿入する際、封止体１５が孔の内壁面で擦られて剥がれることのないように、封止体１５を収容する浅い溝２ａ'が前記放出口２ａに整合して設けられている（図４参照）。また、セメントミルク吐出口２ｂは、セメントミルクが埋設用パイプ２の底部より一度に吐き出されるのを防止している。
【００１６】
次に、上記装置の埋設方法について説明する。
先ず、測定装置の埋設場所に所定深さの誘導孔Ａ1と埋設孔Ａ3からなるボーリング孔Ａを穿設する。地上にてセメントミルク収納パイプ１と埋設パイプ２を準備し、ベーラーピン７でセメントベーラー弁５と作動ピン６を結合した状態で、セメントミルク貯留槽４の吐出口４ａを封鎖する。そして、スリーブピン１１でスリーブ１０をシャフト８の所定位置（図２の位置）に止めた後、予め用意した測定装置１３を埋設パイプ２の底部開口端より挿入して、頭部のフック１３ａを係合習性を有するリフティングドッグ１２のフック１２ａと係合させる。この場合、セントラライザー１４は対応するセメントミルク放出口２ａの底部開放端より挿入されるが、ヘッド１３ａとフック１２ａとが係合したとき、各セントラライザー１４の上端縁が放出口２ａの上端位置に達するように、各セメントミルク放出口２ａの長さは選定されている。その後、セントラライザー１４の下端縁以下の各セメントミルク放出口２ａは耐水紙等からなる封止体１５により封鎖される。
【００１７】
かくして、装置の埋設準備は終了するが、この状態でウインチ等によりセメントミルク収納パイプ１を吊り下げ、セメントミルク貯留槽４にセメントミルクを充填した後、埋設用パイプ２の下端より誘導孔Ａ1続いて埋設孔Ａ3内へ降ろされ、その最終段階でセントラライザー１４のテーパー部１４ａが誘導孔Ａ1のろ斗状端面Ａ2上に着座するに至るが、その間、測定装置１３はセントラライザー１４とガイド部材１３ｂにより、埋設用パイプ２と同心状態を保ったまま埋設孔Ａ3内へ導かれる（図２参照）。
【００１８】
このようにして埋設用パイプ２の下端が埋設孔Ａ3の底面に着地すると、埋設用パイプ２は停止するが、セメントミルク収納パイプ１は、シャフト８の頂面が作動ピン６の下端面に当接して該作動ピン６を所定位置へ突き上げるまで、更に下降する。
作動ピン６のこの突き上げにより、ベーラーピン７が切断され、セメントベーラー弁５は、重力によるセメントミルクの吐出圧力により所定位置まで下降せしめられて、吐出口４ａが開放される。かくして、セメント貯留層４内のセメントミルクは、セメントミルク収納パイプ１及び埋設用パイプ２内を図３に矢印で示す如く流下して埋設用パイプ２の底部に達し、セメントミルク吐出口２ｂより埋設孔Ａ3内へ流出する。また、作動ピン６とシャフト８が接触するとスリーブピン１１が切断されて、スリーブ１０は所定位置まで下降せしめられる。スリーブ１０のこの下降運動によりリフティングドッグ１２がその習性に抗して作動され、フック１２ａがヘッド１３ａより離脱せしめられる（図３参照）。
【００１９】
この状態で、セメントミルク収納パイプ１を引き揚げれば、測定装置１３を図３の位置に残したまま埋設用パイプ２も引き上げられる。この際、セントラライザー１４に設けられたカッター部１４ｂにより封止体１５が切開されるからセメントミルク放出口２ａが開放され、セメントミルク貯留槽４内のセメントミルクは、埋設孔Ａ3及び誘導孔Ａ1内へ一挙に流出して、埋設孔Ａ3はもちろん誘導孔Ａ1内を所定レベルまで充填する（図７参照）。かくして、埋設用パイプ２と共にセメントミルク収納パイプ１を地上に引き揚げれば、測定装置１３は図８に示す如く地中の所定位置に埋設され、測定装置の埋設作業を終了する。
【００２０】
このようにして埋設された測定装置は、所定の期間経過後、周知の掘削方法により地上に掘り出されて分解され、測定結果の検討が行なわれる。
【００２１】
上述のように、本発明によれば、完成ボーリング孔Ａ内の所定位置へ測定装置１３を埋設する際、測定装置の位置決めとセメントミルクの充填とを同時的に行なうことができるから、この種埋設作業の作業効率を飛躍的に向上させることができ、深度１０００mに及ぶ埋設作業においても従来方法よりセメントミルクの硬化時間を遅らせる必要がなくなり、埋設コストを低減させ且つ安全に正確な深度に埋設することができる。
【００２２】
なお、上記実施例では、完成ボーリング孔が垂直に穿設されている場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、完成ボーリング孔が斜めに穿設された場合にも適用できることはいうまでもない。また、上記実施例は、特許請求の範囲の記載を逸脱することなしに、種々の変形および修正が可能であるが、これらは全て本発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】完成ボーリング孔の一例の断面図である。
【図２】本発明に係る埋設装置の先端（下端）がボーリング孔の底面に着地した瞬間の状態を示す断面図である。
【図３】埋設装置のセメントベーラー弁が開弁された状態を示す断面図である。
【図４】図２のＡ-Ａ線断面図である。
【図５】図２のＢ-Ｂ線断面図である。
【図６】セントラライザーの斜視図である。
【図７】埋設装置の引き上げ途中の状態を示す断面図である。
【図８】測定装置の埋設状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１                          セメントミルク収納パイプ
２                          埋設用パイプ
２ａ                        セメントミルク放出口
２ｂ                        セメントミルク吐出口
３                          Ｏリング
４                          セメントミルク貯留槽
４ａ                        吐出口
５                          セメントベーラー弁
６                          作動ピン
７                          ベーラーピン
８                          シャフト
９                          保持部材
１０                        スリーブ
１１                        スリーブピン
１２                        リフティイングドッグ
１２ａ                      フック
１３                        測定装置
１３ａ                      ヘッド
１３ｂ                      ガイド部材
１４                        セトラライザー
１４ａ                      テーパー部
１４ｂ                      カッター部
１５                        封止体
Ａ                          完成ボーリング孔
Ａ1                         誘導孔
Ａ2                         ろ斗状端面
Ａ3                         埋設孔
【図１】
2006112102.tif 000003
【図２】
2006112102.tif 000004
【図３】
2006112102.tif 000005
【図４】
2006112102.tif 000006
【図５】
2006112102.tif 000007
【図６】
2006112102.tif 000008
【図７】
2006112102.tif 000009
【図８】
2006112102.tif 000010