(57)【要約】【課題】亀裂を含む岩盤の改良処理の効果を定量的に評価することができる方法及び改良処理岩盤用探査機を提供する。【解決手段】  両側に接触部をそれぞれ有する本体２と、この本体をボーリング孔内へ垂下させるための垂下手段２４と、前記本体に連結され、前記ボーリング孔の孔面を打撃するための打撃機構２８とを備える。前記本体の一方の接触部から他方の接触部に亘って伸縮可能で少なくとも前記打撃機構による打撃時に剛性を発揮する剛性伸縮機構Ｓを有し、この剛性伸縮機構の一部に振動センサ１８が設けられている。【選択図】図２
2018017522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
亀裂を有する岩盤の改良処理の効果を亀裂付近の変形係数の変化により評価する方法であって、
改良処理による亀裂痕を縦断するようにボーリング孔を岩盤に形成する段階と、
本体の両端にそれぞれ接触部を備える探査機を、前記ボーリング内へ投入する段階と、
一方の接触部を一つの亀裂痕の上方の岩盤部分に、また他方の接触部を当該一つの亀裂痕の下方の岩盤部分へそれぞれ当接させる段階と、
両岩盤部分に接触部を介して当接した状態で前記亀裂痕の上方或いは下方でボーリング孔の孔面を打撃する段階と、
前記打撃による探査機の振動を探査機の適所に設けた振動センサで検知し、振動センサの信号を観測機で観測する段階と、
を具備し、
前記探査機の少なくとも接触部の剛性を、岩盤の剛性よりも大とし、
観測機で観測された信号を、改良処理が適正であった場合の標準信号と対比して改良処理の効果の適否を判断することを特徴とする、
亀裂を有する岩盤の改良処理の効果を評価する方法。
【請求項２】
改良前の岩盤中の亀裂は傾斜しており、
この亀裂の傾斜方向の下手側に、亀裂痕の上方に当接する一方の接触部が、また亀裂の傾斜方向の上手側に、亀裂痕の下方に当接する他方の接触部がそれぞれ位置するように探査機の向きを調整したことを特徴とする、請求項１記載の亀裂を有する岩盤の改良処理の効果を評価する方法。
【請求項３】
両側に接触部をそれぞれ有する本体と、
この本体をボーリング孔内へ垂下させるための垂下手段と、
前記本体に連結され、前記ボーリング孔の孔面を打撃するための打撃機構と、
を備え、
本体の一方の接触部から他方の接触部に亘って伸縮可能で少なくとも前記打撃機構による打撃時に剛性を発揮する剛性伸縮機構を有し、
この剛性伸縮機構の一部に振動センサが設けられていることを特徴とする、改良処理岩盤用探査機。
【請求項４】
前記ボーリング孔の周方向に対する本体の向きを調整する手段を講じたことを特徴とする、請求項３記載の改良処理岩盤用探査機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、亀裂を有する岩盤の改良処理の効果を評価する方法及び改良処理岩盤用探査機に関する。
【背景技術】
【０００２】
傾斜した亀裂を含む岩盤層を掘削して掘削箇所の両側を山留めする場合に、亀裂の向き及び傾斜の程度により掘削箇所の一方が流れ盤となり、崩落する可能性がある。
本出願人は、こうした不都合を回避するために、先に“グラウト工法による岩盤層の山留め構造の構築方法及び山留め構造”の発明を特願２０１５−２１８７６６（以下「先願」という）として特許出願している。
この山留め構造は、例えば図１の岩盤の掘削部１０４のうち崩落し易い流れ盤(傾斜崩落方向への亀裂の傾斜角度が亀裂部の内部摩擦力より大きなもの)側をグラウチング工法で改良するものである。しかしながら、グラウトが何らかの原因により（例えば亀裂内に介在する軟弱な粘性土がグラウチング後に介在物として残ることにより）亀裂に十分な充填できなかったときには、工事の安全性を確保できない。
従って流れ盤岩盤をグラウチングによって改良し、山留め構造物を建設する場合には、改良の前後で岩盤の亀裂部の変形係数がどの程度変化（増加）したのかを定量的に評価し、改良効果を確認することが望まれる。
【０００３】
従来技術としては、まずコンクリート構造物全般に関して、打撃によるコンクリートの欠陥探査方法であって、打撃エネルギーの伝搬・減衰の状況を音波によって計測、解析し、コンクリート内部の欠点を探査するものが知られている（特許文献１）。
他方、地盤の改良に関する技術として、図９（Ａ）に示す、ボーリング孔内に高さ約５０ｃｍのゴムチューブを挿入して内部に水を圧入し、孔径と荷重強度との関係から変形係数を評価するものが知られている（非特許文献１）。
この装置を利用した孔内水平載荷試験を実施して、グラウチング前後の変形係数を比較する方法も知られている（非特許文献２）。ＣＬ級岩盤において、孔内水平載荷試験で得られる変形係数はグラウチング後に増加することが知られている（図９（Ｂ）参照）。均質な原位置岩盤では、深度の増加に従って〔土被り荷重×ｔａｎφ〕に相当する分だけ強度が増加するため、孔内載荷試験で得られる降伏応力は、深度の増加に伴い直線的に増加していく。
この関係を用いて、岩盤の粘着力ｃおよび内部摩擦角φを評価する方法も提案されている（非特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−０１４７０９
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「孔内水平載荷試験」（地盤講学学会基準ＪＧＳ１４２１−２００３）
【非特許文献２】「孔内載荷試験機を用いたグラウチングによる力学的改良効果の検討  −砂岩、頁岩互層を対象として−」（菊地宏吉・水戸義忠・七澤肇・高橋義春・宮本健也共著）ダム工学、Ｎｏ.21、ｐｐ.44-52、1966.3
【非特許文献３】「孔内載荷試験によって求められる原位置岩盤のｃ、φについての考察」（武内俊昭・鈴木楯夫共著）、応用地質調査事務所年報、Ｎｏ.2、ｐｐ.107-114、1980.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１は、コンクリート構造物中の欠陥を発見するための技術であり、具体的に改良処理の前後で亀裂箇所の状態がどの程度改善したのかは判らない。
非特許文献１では、改良前後の変化を岩盤の変形係数の変化として定量的に測定できる。
しかしながら、この方法では前記ゴムチューブにある程度の上下長さがある。例えばボーリング孔の孔径を４６ｍｍ程度とすると、ゴムチューブは図９（Ａ）に示すような縦長となり、測定されるのは、この上下長さの範囲内にある岩盤部分の変形係数の平均的な値である。
他方、岩盤には一般に多くの亀裂が存在しており、亀裂部の巾は一般的には数ｍｍ程度と小さいため、前記上下長さの範囲には亀裂部も健全部も含まれる。よって、亀裂部そのものよりも大き目の範囲を評価してしまうことになり、亀裂部自体の変形係数の評価ができない。
【０００７】
本発明の第１の目的は、亀裂を含む岩盤の改良処理の効果を定量的に評価することができる方法及び改良処理岩盤用探査機を提供することである。
本発明の第２の目的は、改良後の亀裂痕の上下の岩盤部分を振動させ、これら岩盤部分からの振動を検知して、亀裂の健全性を的確に判断できるようにすることである。
本発明の第３の目的は、前述の改良後の亀裂痕の岩盤部分からの振動の検知に適した嵩張らない構造の改良処理岩盤用探査機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の手段は、
亀裂を有する岩盤の改良処理の効果を亀裂付近の変形係数の変化により評価する方法であって、
改良処理による亀裂痕を縦断するようにボーリング孔を岩盤に形成する段階と、
本体の両端にそれぞれ接触部を備える探査機を、前記ボーリング内へ投入する段階と、
一方の接触部を一つの亀裂痕の上方の岩盤部分に、また他方の接触部を当該一つの亀裂痕の下方の岩盤部分へそれぞれ当接させる段階と、
両岩盤部分に接触部を介して当接した状態で前記亀裂痕の上方或いは下方でボーリング孔の孔面を打撃する段階と、
前記打撃による探査機の振動を探査機の適所に設けた振動センサで検知し、振動センサの信号を観測機で観測する段階と、
を具備し、
前記探査機の少なくとも接触部の剛性を、岩盤の剛性よりも大とし、
観測機で観測された信号を、改良処理が適正であった場合の標準信号と対比して改良処理の効果の適否を判断する。
【０００９】
本手段は、亀裂を有する岩盤の改良処理の効果を亀裂付近の変形係数の変化により評価する方法を提案する。変形係数の変化を評価するためには、図１に示すように掘削部に隣接する岩盤１００の流れ盤部分にボーリング孔１０８を穿設し、このボーリング孔１０８内に挿入した探査機１の両側の接触部を亀裂痕１０２ａの上下両側へ当接させた状態で、探査機１が有する打撃機構２８でボーリング孔１０８の孔面を打撃することにより行う。亀裂の変化係数を観測対象とするので、亀裂の改良の効果をより適切に評価できる。
【００１０】
「亀裂痕」とは、亀裂を縦断するボーリング孔１０８の孔面内に表れる亀裂の痕跡であり、グラウチングにより適切に硬化された箇所も硬化が不十分で柔軟なままのものの双方を含むものとする。
「接触部」…岩盤との接触部であり、少なくとも岩盤以上の剛性を有する材料で形成され、ゴムなどの軟弱材料を介在させずに岩盤に当接されることが望ましい。また好適な図示例では、接触部Ｅ１、Ｅ２の上下長さをボーリング孔１０８の孔径より小さくしている。
【００１１】
第２の手段は、第１の手段を有し、かつ
改良前の岩盤中の亀裂は傾斜しており、
この亀裂の傾斜方向の下手側に、亀裂痕の上方に当接する一方の接触部が、また亀裂の傾斜方向の上手側に、亀裂痕の下方に当接する他方の接触部がそれぞれ位置するように探査機の向きを調整する。
【００１２】
本手段では、図４に示すように傾斜する亀裂の傾斜方向の下側では、亀裂痕１０２ａの上方に探査機の第１接触部Ｅ１が当接し、亀裂の傾斜方向の上側では、亀裂痕１０２ａの下方に探査機の第２接触部Ｅ２が当接するように、探査機の向きを調整している。これにより、探査機を安定して位置決めすることができる。好適な図示例では、亀裂１０２の上面ＳＵが孔面内に表れる最も低い高さＨ２と、亀裂１０２の下面ＳＬが孔面内に表れる最も高い高さＨ１との間に２つの接触部Ｅ１、Ｅ２を配置している。
【００１３】
第３の手段は、改良処理岩盤用探査機であり、
両側に接触部をそれぞれ有する本体と、
この本体をボーリング孔内へ垂下させるための垂下手段と、
前記本体に連結され、前記ボーリング孔の孔面を打撃するための打撃機構と、
を備え、
本体の一方の接触部から他方の接触部に亘って伸縮可能で少なくとも前記打撃機構による打撃時に剛性を発揮する剛性伸縮機構を有し、
この剛性伸縮機構の一部に振動センサが設けられている。
【００１４】
本手段では、改良処理岩盤用探査機を提案する。この探索機は、一対の接触部Ｅ１、Ｅ２を両側に有する本体２を備える。第１接触部Ｅ１から第２接触部Ｅ２に亘る振動体である剛性伸縮機構Ｓが設けられており、探査機１の本体２を、垂下手段２４を介してボーリング孔１０８内へ吊り下げ、亀裂痕１０２ａ付近で２つの接触部Ｅ１、E２を外側へ突出してボーリング孔１０８の内面に当接させることができるように設けている。この状態で、本体２に連結された打撃機構２８でボーリング孔１０８の内面を打撃し、打撃による振動を前記剛性伸縮機構Ｓの一部に設けた振動センサ１８で検知する。
【００１５】
「本体」は両側に接触部Ｅ１、Ｅ２を有する。図９に示す従来例の装置が上下方向に縦長であるのに対して、本発明の改良処理岩盤用探査機の本体は、横長の形状とすることが好適である。それにより亀裂箇所の健全性を局部的に評価することに適するからである。
「剛性伸縮機構」は、２つの接触部の間で伸縮可能に連続し、少なくとも打撃操作時に剛性を発揮できる程度に剛性を発揮する。
伸縮手段としては、歯車式のもの（ギアボックス）、カム式のものなどであってもよいが、好適な図示例では、本体２が嵩張らないようにするために空気式のもの（エアシリンダ＋プランジャ）を採用している。空気式の伸縮手段はボーリング孔の打撃時にはボーリング孔に密着し、亀裂痕１０２ａの上下の岩盤部分の振動が振動センサ１８に伝わるように構成されている。
剛性伸縮機構は、振動が伝達する箇所にゴム・クッションなど振動を吸収する柔軟材料を用いない構造とすることが好適である。
「垂下手段」としては、垂下用ロッドのようなものでもよいが、図示例の垂下用ワイヤーなどが取り扱い上便利であり、好適である。垂下用ロッドの方が本体の向きを精密に調整できると考えられるが、亀裂痕１０２ａの変形係数を測定するという目的ではある程度の向きの誤差は許容されるからである。
【００１６】
第４の手段は、第３の手段を有し、かつ
前記ボーリング孔の周方向に対する本体の向きを調整する手段を講じている。
【００１７】
本手段では、ボーリング孔１０８の周方向に対する本体２の向きを調整することが可能に形成している。これにより、ボーリング孔１０８の孔面と接触部Ｅ１、Ｅ２との接触箇所を適切に選択することができる。
“本体の向き”とは、本体の横方向の向き、或いは本体がボーリング孔１０８の孔面に接触する２箇所を結ぶ向きという程度の意味である。
「本体の向きを調整する手段を講じた」としたのは、本体の向き調整手段として独自の機構（例えば前述の垂下ロッドに対して本体の向きを変えるような装置）を有する場合に限定されず、探索機全体として本体２の向きを調整するのに適した構造を有していれば足りるという意味である。好適な図示例では、垂下手段２４として、地上から吊り下げた２本のワイヤー２５を本体２の長手方向両側に連結し、地上側での２本のワイヤーの支持位置をボーリング孔の周方向に変化させることで、本体の位置を調整できるようにしている。すなわち、図示例では垂下手段２４が本体向き調整手段Ｔを兼ねている。
本体向き調整手段Ｔと合わせて、ボーリング孔１０８の孔面のうち少なくとも周方向の一定の範囲（好ましくは周方向全周）に亘って亀裂痕１０２ａの高さを確認できる亀裂位置確認装置２０を設け、操作者が亀裂の位置を地上で確認しながら、本体２の向きを調整できるようにすることが望ましい。亀裂位置確認装置２０の好適例はボアホールカメラである。
【発明の効果】
【００１８】
第１の手段に係る発明によれば、亀裂痕の上方及び下方の岩盤部分に接触部を介して当接する探査機の振動を検知するから、亀裂痕の改良処理の良否を的確に判断できる。
第２の手段に係る発明によれば、探査機の向きと亀裂の傾斜する向きを調整することで、２つの接触部が亀裂を挟むように上手側と下手側に設置することができ、以て、適切な当接で探査を行って信頼度の高い探査結果を得ることができる。
第３の手段に係る発明によれば、本体の一方の接触部から他方の接触部に亘って伸縮可能で少なくとも前記打撃機構による打撃時に剛性を発揮する剛性伸縮機構を有し、この剛性伸縮機構の一部に振動センサを設けたから、岩盤の振動を的確に検知することができる。
第４の手段に係る発明によれば、前記ボーリング孔の周方向に対する本体の向きを調整する手段を講じたから、より適切な向きで探査を行って信頼度の高い探査結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の改良処理岩盤用探査機の使用例の概念図である。
【図２】図１の改良処理岩盤用探査機の断面図である。
【図３】図２の改良処理岩盤用探査機を利用した、亀裂を有する岩盤の改良処理の効果を評価する方法の手順を示す説明図であり、  同図（Ａ）はボーリング孔を掘削する段階を、  同図（Ｂ）はボーリング孔で改良処理岩盤用探査機が下降する段階を、  同図（Ｃ）はボーリング孔で改良処理岩盤用探査機を固定する段階を、  同図（Ａ）はボーリング孔を改良処理岩盤用探査機の打撃機構で打撃する段階を、  それぞれ示している。
【図４】図３の岩盤の改良処理の効果の評価方法の位置関係の説明図であり、  同図（Ａ）は亀裂と改良処理岩盤用探査機との側方から見た位置関係を  同図（Ｂ）は亀裂と改良処理岩盤用探査機との上方から見た位置関係を  それぞれ示している。
【図５】図３の岩盤の改良処理の効果を評価する方法を含む岩盤の処理方法のフローチャートである。
【図６】図３の岩盤の改良処理の効果を評価する方法のうちｃ及びφを決定する手順の説明図である。
【図７】図３の岩盤の改良処理の効果を評価する方法のうち変形係数を決定する手順の説明図である。
【図８】図３の岩盤の改良処理の効果を評価する方法の実効性を確認するために行った試験の概要図であり、  同図（Ａ）は実験装置の概要を、  同図（Ｂ）は固有振動数とゴムシートの厚さとの関係を、  同図（Ｃ）は固有振動数と介在物の厚さとの関係を、  それぞれ示している。
【図９】従来の岩盤の改良効果の方法の説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１から図８は、本発明の第１実施形態に係る亀裂を有する岩盤の改良処理の効果を評価する方法及び改良処理岩盤用探査機を示している。
岩盤の改良処理とは、図１に示す通り、亀裂１０２を有する岩盤１００に設けられた掘削部１０４の流れ盤１００Ｂをグラウチング（圧入装置によるセメントミルクの充填を云う。）により地盤処理することを指す。この流れ盤１００Ｂにボーリング孔１０８を穿設し、このボーリング孔内に改良処理岩盤用探査機１を挿入して、改良処理の効果を評価する。説明の都合上、まず改良処理岩盤用探査機を説明する。
【００２１】
改良処理岩盤用探査機１は、図２に示すように本体２と、垂下手段２４と、打撃機構２８とからなる。
【００２２】
本体２は、ケーシング４と、プランジャ部材１４と、振動センサ１８と、亀裂位置確認装置２０とで構成されている。
ケーシング４は、横筒状の筒壁５の両端部を閉鎖する第１端壁６Ａ及び第２端壁６Ｂを有し、内部に空洞８を形成している。
前記筒壁５は、角筒（四角筒）状でも円筒状でも構わないが、好適な図示例では筒軸方向に比べて上下幅が短く形成されている。
前記第１端壁６Ａに挿通孔１０を、また前記筒壁５の上壁部分の筒軸方向両側（図示例では両端部分）に一対の通気孔１２をそれぞれ穿設している。
また前記筒壁５の上壁部分の適所（図示例では筒軸方向の両部）には、後述の吊り下げワイヤーを締結するための係止部７を形成している。
【００２３】
前記本体２の両側には、一対の接触部Ｅ１、Ｅ２が設けられている。これら接触部Ｅ１、Ｅ２の一方又は双方は本体２から外側へ突出可能に設けることが好ましい。また各接触部Ｅ１、Ｅ２の剛性は岩盤の剛性以上の剛性を有することが望ましい。好適な図示例では接触部Ｅ１、Ｅ２の上下幅を本体２の上下幅以下としている。
本実施形態では、第１接触部Ｅ１がプランジャ部材１４として設けられ、第２接触部Ｅ２が振動センサ１８を内蔵されている。
しかしながら、図４に示すように、振動センサと別個に本体２から突き出す支持脚兼用の一対の接触部Ｅ１、Ｅ２を設け、これら支持脚をボーリング孔１０８内に当接し、本体２を支持するように形成してもよい。さらに接触部は本体の支持手段とは別個に設けてもよい。
【００２４】
前記プランジャ部材１４は、軸回動腕部１５の両端に拡径部１６Ａ、１６Ｂを付設してなる。プランジャ部材１４は、第１接触部Ｅ１を兼ねており、振動を伝達し易い剛性棒状の部材として形成されている。
前記軸回動腕部１５は、前記挿通孔１０に気密にかつ摺動可能に挿通されている。
第１拡径部１６Ａは、ボーリング孔１０８の孔面への当接用板部であり、軸回動腕部１５の先端側に付設されている。
第２拡径部１６Ｂは、本体２内の空洞８を２つの部分（第１空間８ａ及び第２空間８ｂ）に区分する隔壁であり、軸回動腕部１５の先端側に付設されているとともに、筒壁５内面に摺動自在かつ気密に当接されている。
そしてプランジャ部材１４は、
第１空間８ａから排気するとともに第２空間８ｂへ給気することでプランジャ部材１４が外方へ進出し、
第１空間８ａへ給気するとともに第２空間８ｂから排気することでプランジャ部材１４が内方へ退くように構成している。
【００２５】
前記振動センサ１８は、前記本体２の第２端壁６Ｂに固定されている。本実施形態の振動センサ１８は前述の通り第２接触部Ｅ２に内蔵されており、第２接触部Ｅ２は振動を伝達し易い剛性箱体として形成されている。振動センサ１８は、有線又は無線により、適所（図示例では岩盤の上）に置かれた信号検知装置３４に接続されている。
【００２６】
本発明では、本体２の構成のうち第１接触部Ｅ１から第２接触部Ｅ２に亘る部分を剛性伸縮機構Ｓとしている。前述の振動センサ１８は剛性伸縮機構Ｓの適所に設ければよく、図示例のように第２接触部Ｅ２と兼用にしなくてもよい。
剛性伸縮機構Ｓは、少なくとも後述の打撃機構２８の打撃により亀裂１０２の両側の岩盤部分の振動を検知することができる程度の剛性を有することが好適である。特に前述の第１接触部Ｅ１及び第２接触部Ｅ２は岩盤以上の剛性を有することが好適である。
【００２７】
亀裂位置確認装置２０は、好ましくは本体２に対する亀裂１０２の位置を確認するためのものであり、前記本体２の外面の適所（図示例では筒壁５の下壁部分下面）に付設されている。
亀裂位置確認装置２０は、ボアホールカメラなどの光学的手段により形成することができる。ボアホールカメラなどの光学的手段は、孔内を３６０°撮影可能であり、これにより亀裂位置を正確に把握することができる。光学的手段により撮影した画像を図示しない画像装置により展開図などの形で表示して、孔内の向きに応じた亀裂の高さを確認できるようにしている。
【００２８】
垂下手段２４は、本体２をボーリング孔１０８内に垂下させるための手段であり、例えばワイヤー２５などの紐状部材で形成することができる。ワイヤーなどは、地上に設置された適当な保持具３０から吊下げられており、ワイヤーなどの下端は本体２の係止部に締結されている。
好適な図示例では、少なくとも２本の紐状部材を、本体２の筒壁５の筒軸方向両側に係止させている。この例では２本の紐状部材の操作により本体２の向きを変更することができる。
【００２９】
打撃機構２８は、本体２の適所に付設され、ボーリング孔１０８の孔面を打撃できるように形成している。本実施形態の打撃機構２８は、本体２の筒壁５下壁部分に設けられた軸部２８ａと、軸部２８ａに連結された回動腕部２８ｂと、回動腕部２８ｂの先端部に付設された錘部２８ｃと、回動腕部２８ｂの先部に連結されたひき紐２８ｄとで形成されている。
そしてひき紐２８ｄを引上げて離すことにより打撃操作ができるように構成している。
本実施形態では、打撃機構２８は、本体の２つの接触部を結ぶ方向に（図示例では第２接触部側の孔面部分に）対して打撃を加えるように構成されている。しかしながら、その構造は適宜変更することができる。
また図示例では、打撃機構２８による打撃箇所をボアホールカメラの設置箇所よりも下方に位置させている。
【００３０】
以下、本発明の亀裂を有する岩盤の改良処理の効果を評価する方法を説明する。
なお、この本発明の改良処理の評価方法は、図５のフローチャートに示すように、評価が不十分であった場合の追加措置を含めた一連の処理の中で行うことが望ましいのであるが、ここでは説明の便宜上から本発明の方法のみをまず説明する。
【００３１】
（１）ボーリング孔の掘削
岩盤１００の掘削部１０４に隣接する流れ盤１００Ｂをグラウチング工法により改良して山留め構造を構成した後に、当該構造に対してボーリング孔１０８を穿設する（図３（ａ）参照）。
ボーリング孔１０８の孔径は通常４６ｍｍ程度であり、図１、図３などでは説明の便宜上孔径を誇張して大きく描いている。
ボーリング孔１０８の長さは掘削部１０４の深さと同等程度とすることが望ましいが、それに限定されるものではない。もっとも評価方法として後述の数式１を使用するためには、地表面から１ｍ程度離れる必要がある。これは、数式３に示すＬが１ｍ程度であることによる。
ボーリング孔１０８は山留め構造全体の改良の効果を評価するために、岩盤改良のために行うボーリング孔と同様に３ｍ間隔程度に設けることが望ましい。
（２）ボーリング孔内への改良処理岩盤用探査機１の導入及びその準備
改良処理岩盤用探査機１の導入の準備として、ボーリング孔１０８の孔口付近に、改良処理岩盤用探査機１を吊り下げていくことが可能な保持具３０、給気装置３２、信号検知装置３４を用意する（図３（ｂ）参照）。
なお、これらの装置は、図面上は模式的に描かれているに過ぎず、図面からこれらの装置を限定的に解釈するべきではない。それぞれの機能を発揮できればどのような構造でも足りる。信号検知装置３４は、ボアホールカメラからの画像を表示する表示装置を兼ねるものことが望ましい。
そして改良処理岩盤用探査機１の通気孔１２と給気装置３２とを通気管２６で接続し、本体２の係止部７と保持具３０とをワイヤー２５で連結し、さらに打撃機構２８のひき紐２８ｄの上端部がボーリング孔１０８に落ちないように地上の適所に保持して、改良処理岩盤用探査機１をボーリング孔１０８へ導入可能な状態とする。
なお、亀裂痕１０２ａの深度については、従来技術であるボアホールカメラにより高精度に評価できるので、ボアホールカメラを単独で使用して亀裂痕１０２ａの深度分布は計測前に把握することができる。
また山留め構造を設計する段階で岩盤中の亀裂の傾斜方向は調査されている筈であるので、傾斜方向を事前に確認する。
そして本体２の向き（２つの接触部を結ぶ向き）が亀裂の傾斜方向に略一致するようにして、改良処理岩盤用探査機１をボーリング孔１０８内へ吊り下げる（図３（ｂ）参照）。
（３）改良処理岩盤用探査機１の位置の調節、固定
改良処理岩盤用探査機１をボーリング孔１０８内へ吊り下げた後に、亀裂位置確認装置２０でボーリング孔１０８の孔面を観察しながら、改良処理岩盤用探査機１を下降させていく。
亀裂痕１０２ａが発見されたときには、亀裂痕１０２ａの上下両側の岩盤部分に本体２が接触可能となるように、改良処理岩盤用探査機１の位置を調整する。例えば図示例の場合には、傾斜した亀裂の傾斜方向下側において亀裂痕１０２ａの上側に第１接触部Ｅ１が位置し、また傾斜方向上側において亀裂痕１０２ａの下側に第２接触部Ｅ２が位置するように高さを調整すればよい。
そしてこの高さで第１空間８ａから排気するとともに第２空間８ｂに対して給気するように給気装置３２を作動させて、第１接触部Ｅ１を外方へ迫り出させ、第１接触部Ｅ１及び第２接触部Ｅ２がボーリング孔１０８の孔面の両側の２箇所に圧接され、本体２の姿勢を固定させる（図３（ｃ）参照）。
（４）ボーリング孔１０８の孔面への打撃
改良処理岩盤用探査機１をボーリング孔１０８内に固定した後にひき紐２８ｄを操作して打撃機構２８で亀裂痕１０２ａの下側の岩盤部分を打撃する。この際に第２空間８ｂには空気圧を５気圧程度かけた状態で試験を行う。この状態で実測した結果、シリンダーやピストンでの好ましくない振動を生じないことが実験的に確認されている。
この打撃により亀裂痕１０２ａの下側の岩盤部分が振動するとともに、亀裂を介して振動が亀裂痕１０２ａの上側の振動部分に伝わる。
亀裂痕１０２ａの下側の岩盤部分の振動は第２接触部Ｅ２内の振動センサ１８に伝わり、他方、亀裂痕１０２ａの上側の岩盤部分の振動は第１接触部Ｅ１を介して振動センサ１８に伝わる。振動センサ１８が検知した振動が信号として信号検知装置３４に送られる。
一つの亀裂痕１０２ａで打撃操作を行ったときには、給気装置３２を操作して第１接触部Ｅ１を内方へ退かせてボーリング孔１０８への固定状態を解除し、さらに改良処理岩盤用探査機１を下降させて同様の作業を繰り返す。改良処理岩盤用探査機１がボーリング孔１０８の下端にまで達したときには、改良処理岩盤用探査機１を地上へ引き上げる。
（５）振動センサ１８が検知した信号の評価
亀裂内にグラウトが適正に充填されているときには、亀裂痕１０２ａの上下両側の岩盤部分の振動パターンはほぼ同じであるが、亀裂内にグラウトが適正に充填されていないと振動パターンにずれを生じ、振動センサ１８が検知する振動の周波数ｆが変化する。
振動周波数と変形係数Ｅとの関係は次式で与えられる。
[数式１]  Ｅ＝ａ×ｆ2            （但しａは試験の結果から求める定数）
この式を導いた過程は実施例１で述べる。
図７は、複数の亀裂痕１０２ａでの検知した振動数から計算した変形係数Ｅの結果を示している。ボーリング孔１０８内の或る深度において、改良された亀裂が健全であるときの変形係数の推定値Ｅmeansを実線で、それに対して改良された亀裂が未だ不健全であるときの変形係数の計測値Ｅｆを点線上の点で示す。不健全箇所の変形係数ＥｆはＥmeansを下回る。
従って当該亀裂に対して再度の改良処置が必要であることが一見して判る。
なお、変形係数から亀裂部の変形係数Ｅｆとから亀裂部のせん断強度τ’’を求めるときには、次の式による。
[数式２] τ’’＝［（Ｅｆ）／（Ｅmeans）］×τ’
【００３２】
本発明の亀裂を有する岩盤の改良処理の効果の評価方法の作用を説明する。
（１）まずグラウチングの前においては、
・計測点近傍の亀裂が密着しているか、あるいは計測地点に亀裂が存在していない場合には固有振動数が大きく、変形係数が大きいことを計測できる。
・亀裂が開口している場合や粘土のような軟弱な材料を介在している場合、固有振動数が小さく変形係数が小さいことが計測できる。
といった評価が可能となる。
（２）また、グラウチング後には、
・亀裂がグラウチングにより充填された場合は、固有振動数が大きく変形係数が大きいことが計測できる。
・グラウチングにより岩盤内の開口した亀裂にセメントミルクを充填した後において、亀裂が十分に充填できなかった場合は、計測点近傍の固有振動数が小さく変形係数が小さいことを計測できる。
・グラウチングにより岩盤内の開口した亀裂にセメントミルクを充填した後において、亀裂の一部に軟弱な粘土のような岩盤より変形係数が小さな介在物１０３が残っている場合（図１参照）は、計測点近傍の固有振動数が小さく変形係数が小さいことを計測できる。
といったグラウチングの効果の判定を行うことが可能となる。
なお、前記介在物は相当に薄くても計測することができる。実験では１ｍｍの厚さを計測可能であった。
【００３３】
以下、本発明の裏付けとなった実験や実施の態様を実施例として説明する。
[実施例１]  亀裂部の変形係数Ｅを評価する方法
本発明では、図１に示すように亀裂部を挟んで上側および下側の岩盤に試験装置を設置し、孔内を打撃した際の固有振動数を計測することで試験装置近傍の亀裂部の変形係数を評価する。
物体を打撃した際の固有振動数ｆ（Ｈｚ）は、前述の先願で示したとおり以下の式で求めることができる。
〔数式３〕
【数１】
2018017522.tif 000003
ここで、Ｅ：変形係数、ｇ：重力加速度、Ｉ：断面二次モーメント、Ａ：断面積、Ｌ：振動長さ、ρ：密度
上式で各定数を正確に規定することは困難であるが、ボーリング孔内の岩盤を打撃する場合、大きなマスを持った連続体である岩盤の一部を打撃することになる。この場合、打撃する場所によってＥ以外の定数は近似的に一定とみなすことができる。すなわち、固有振動数ｆと変形係数Ｅとの間に前述の数式１（Ｅ＝ａ×ｆ2）が成り立つ。
数式１により明らかなように変形係数が大きく変形しにくいものは固有振動数が大きくなる。
【００３４】
この関係を確認するために、図８に示す岩石模型を用いて打撃実験を行った。
実験は図８の上図に示す、９ｃｍ×９ｃｍ×１８ｃｍの花崗岩ブロックを用いて、ブロック間に挟むゴムシート（亀裂部に粘性土のような低強度の充填物がある場合を想定）の厚さをパラメータとして行った。
固有振動数を評価した結果を図８（Ｂ）に示す。ゴムシートの厚さが０ｍｍ（亀裂が密着した場合を想定）に比較して、１ｍｍおよび４ｍｍ（開口した亀裂内に低強度の充填物がある場合を想定）では固有振動数が低いことが確認できた。
また、ゴムシートの厚さが変わっても、固有振動数には変化が見られないことがわかった。また、ゴムシートの代わりに梱包材に使われるエアシート（いわゆる気泡緩衝材）で厚さ４ｍｍのものを挟んで実験をした結果を図８（Ｃ）に示す。
変形係数はゴムに比べてエアシートの方が明らかに低いため、計測結果ではエアシートの固有振動数が最も小さくなっている。なお、図８（Ａ）に示した試験では、亀裂を模擬した弱面がある場合に計測される固有振動数の計測値の傾向を求めた。
すなわち、計測した固有振動数は、試験模型を床へ設置した際の自重による固定の影響といった境界条件の影響を強く受けていると考えられることから、これらの固有振動数から弱面（ゴムやエアシート）の変形係数を直接求めることには無理がある。
一方で、ボーリング孔内において図９（Ａ）に示すような計測を行う場合、境界面は地表面＝岩盤表面となる。よって、土被りが小さく地表面に近い部分では境界条件の影響を受けて計測の精度が劣る可能性が考えられるが、本発明のように打撃エネルギーが小さい条件では、地表面から１ｍ程度離れれば境界条件の影響は無視できると考えられるため、亀裂部の変形係数の評価に問題は生じないものと考えられる。
これらのことから、従来技術では正確に計測できなかった亀裂部の変形係数を本発明により評価できる。
【００３５】
なお、グラウチングによる改良対象のＣＬ級岩盤の変形係数は６０００ｋｇ/ｃｍ2以下であり、グラウチング後の改良目標の岩盤等級であるＣＭ級岩盤の変形係数は１００００ｋｇ/ｃｍ2程度（３０００〜２００００ｋｇ/ｃｍ2）である。
これに対して、グラウチング材料（２８日強度で一軸圧縮強度が１００ｋｇ/ｃｍ2程度のセメントミルク）の変形係数は、セメント改良土と同様に一軸圧縮強度×１５０倍程度と考えられる。
この場合、グラウチング材料の変形係数は１００ｋｇ/ｃｍ2×１５０＝１５０００ｋｇ/ｃｍ2となり、ＣＬ級岩盤の変形係数よりも大きく、改良目標のＣＭ級岩盤と同程度の値である。よって、グラウチング後の岩盤の変形係数は６０００ｋｇ/ｃｍ2以下から１００００ｋｇ/ｃｍ2程度に上昇すると考えられる。基本的な考え方として、グラウチングが適切に施工されたことを確認するためには、施工後の変形係数が１００００ｋｇ/ｃｍ2程度であることを本発明による計測で確認すればよいと考えられる。
【００３６】
［実施例２］（岩盤のせん断強度τの評価方法）
次に、従来技術でグラウチング前の岩盤のせん断強度τを評価する方法を述べる。従来技術では単位体積重量がγの岩盤において地表面からＺだけ下がった深度で孔内水平載荷試験を行い、降伏圧（同試験において荷重強度が孔径の増加に伴って直線的に増加した後に降伏するときの圧力）を求める。この場合、従来技術では最小主応力は土被り圧γＺであり、最大主応力は降伏圧である。この２点を用いて図６に示すようにモールの円を描く。この作業を種々の深度、種々のボーリング孔での実験結果で行い、図６に模式図を示すようなモールの円の群を描き、これに平均して接する包絡線を最小二乗法等によって設定する。この包絡線の切片が岩盤の平均的な粘着力ｃであり、包絡線の勾配φが平均的な内部摩擦角である。
水平面に対して亀裂が為す角度をαとすると土被り圧の亀裂に垂直方向の成分（垂直応力）はγＺ×ｃｏｓαであるから、図６の横軸がγＺ×cosαに対応する破壊包絡線の値が亀裂のせん断強度τ’となる。グラウチング後の岩盤についても上述と同様の手順でｃおよびφを評価することができる。
本発明では、岩盤の平均的なｃおよびφを求めるところまでは同じであるが、図３に示す試験装置で求めた岩盤や亀裂部のＥを図７に示すように整理を行い、岩盤の平均的なＥと土被り圧σの関係を最小二乗法等によって直線式で求める。図７はグラウチング前の岩盤の変形係数と土被り圧との関係の模式図である。グラウチング前に、軟弱な粘土のような介在物が存在する亀裂では図７の下部に示すように変形係数が小さく計測される。変形係数とせん断強度は近似的に比例すると考えられるから、図６で求めたτ’から亀裂部のせん断強度τ’’を前述の数式２のように評価する。
τ’’＝（（亀裂部のＥ）/（ＥＭＥＡＮ））×τ’
グラウチング後の岩盤についても同様にせん断強度を評価すればよい。このようにすることによって、亀裂部のせん断強度を精度良く評価することが可能となり、グラウチングによる岩盤改良処理の効果が不十分な個所を未然に特定でき、以て、流れ盤岩盤の性状が把握できる。このため、グラウチングによる山留め構造物の施工にあたっては、不十分な個所を有するボーリング孔内に鉄筋を挿入してせん断強度を増加させる、ボーリング孔の打設間隔を狭くしてグラウチングする、ボーリング孔の打設本数を増やしてグラウチングする、或いは、ボーリング孔の打設範囲を広くしてグラウチングするなどの対策を施すことが可能となり、施工管理に大きく貢献する。
【００３７】
[実施例３]（改良処理岩盤用探査機の使用状況）
本発明は流れ盤岩盤をグラウチングにより改良し、山留め構造物とする場合の施工管理方法に関する発明である。亀裂の位置や亀裂の走行・傾斜は従来技術であるボアホールカメラにより精度よく評価できる。
流れ盤岩盤とは、一般的には亀裂が水平面から３０°〜６０°程度傾斜しているものをいう。
グラウチングに用いるボーリング孔の一般的な直径は４６ｍｍである。この場合、ボーリング孔での亀裂面の高さの差（最も高い位置と最も低い位置の差）は傾斜が３０°で４６×ｔａｎ３０°＝２６.６ｍｍ、傾斜が６０°で４６×ｔａｎ６０°＝７９.７ｍｍである。
図２に示した本願探査機は、流れ盤の傾斜方向、すなわちボーリング孔の亀裂の高低差が最も大きな方向に設置することが理想的である。しかし、図４（Ｂ）に示すように仮に±４５°の誤差があった場合でも、亀裂の高低差は傾斜が３０°の場合で２６.６／２＝１３.３ｍｍであり計測上支障はない。
よって、試験装置の水平面内での設置方向は±４５°の誤差が許容される。前述の先願では、コンクリート杭の直径を精度よく計測するために、２重管式のロッドで計測器をボーリング孔内におろし、水平面内で所定の方向に装置を固定して計測を行っている。これに対して、本発明では図２に示すように試験装置をワイヤーで吊り下げてボーリング孔内におろし、空気圧により試験装置を固定して計測を行う。これにより、ロッドの継ぎ足しにかかる時間を大きく削減でき、作業効率の高い計測が実施できる。
【００３８】
[実施例４]（改良処理岩盤用探査機の使用状況）
図５は、本発明の評価方法を含む改良処理地盤の処理の手順を示している。
（１）グラウチング前の岩盤を対象としてボーリング孔を掘削し、ボーリング孔内にボアホールカメラを挿入し、亀裂の深度を計測する。また、深度方向に複数地点で本発明における探査機１を設置して鉄球による打撃を行い、図７に模式的に示すように変形係数を評価する。この際、ボアホールカメラで特定した亀裂部で探査機１による計測を行う。また、図９に示す既往技術である孔内載荷試験を複数深度で実施して、図６に示すようにモールの包絡線を描き改良前の岩盤の平均的なｃおよびφを評価する。
（２）グラウチングによりボーリング孔内にセメントミルクを圧入し、亀裂内にセメントミルクを充填して岩盤を改良する。
（３）岩盤を改良した後、ボーリング孔にはセメントミルクが充填されているので再度ボーリング孔の穿設を行う。
（４）そしてボアホールカメラによりボーリング孔内の亀裂の深度を再度計測する。
（５）そしてボーリング孔内で従来の孔内載荷試験により粘着力ｃ及び包絡線の勾配φを求め、さらに本発明の方法により、変形係数Ｅを測定する。
（６）前記数式２を用いて亀裂部のせん断強度τ’’を求める。
（７）斜面（亀裂面）の安定計算を行い、すべり破壊が生じ得るかどうかを検討する。
（８）すべり破壊を生じないと判断されたときには、グラウチングによる岩盤改良の効果が得られていると判断できる。
（９）一方、すべり破壊を生じると判断された場合はグラウチングによる改良効果が十分に得られていないと判断できる。この場合、ボーリング孔内に鉄筋を挿入するなどしてせん断強度を増加させる方法の採用等を検討する。
以上の手順をグラウチングの本施工前に実施することにより、グラウチングによる岩盤の改良効果の事前確認が可能となる。改良効果が得られた場合は、本施工を予定どおり実施できる。改良効果が不十分な場合は、鉄筋を挿入するなどの補助工法を併用して本施工を実施するなど、対策を行ったうえで本施工を行うことができる。
【００３９】
前記の実施形態の説明は、本発明の技術的態様の一つであり、本発明の技術的意義に反しない限り、この実施形態の欄に記載されていない事項も本発明の発明特定事項に含まれると解釈するべきである。
【符号の説明】
【００４０】
１…改良処理岩盤用探査機  ２…本体  ４…ケーシング  ５…筒壁
６Ａ…第１端壁  ６Ｂ…第２端壁  ７…係止部
８…空洞  ８ａ…第1空間  ８ｂ…第２空間  １０…挿通孔  １２…通気孔
１４…プランジャ部材  １５…軸回動腕部  １６Ａ、１６Ｂ…拡径部  １８…振動センサ
２０…亀裂位置確認装置（カメラ）  ２４…垂下手段  ２５…ワイヤー
２６…通気管  ２８…打撃機構  ２８ａ…軸部  ２８ｂ…回動腕部  ２８ｃ…錘部  ２８ｄ…吊紐
３０…保持具  ３２…給気装置  ３４…信号検知装置
１００…岩盤  １０２…亀裂  １０２ａ…亀裂痕  １０３…介在物  １０４…掘削部  １０６…流れ盤  
１０８…ボーリング孔
Ｅ１…第１接触部  Ｅ２…第２接触部  ＰＲ…ゴムシート
Ｓ…剛性伸縮機構  Ｔ…方向調整手段  Ｖ…空間  Ｗ１、Ｗ２…壁体
Ｚ…底板部  
【図１】
2018017522.tif 000004
【図２】
2018017522.tif 000005
【図３】
2018017522.tif 000006
【図４】
2018017522.tif 000007
【図５】
2018017522.tif 000008
【図６】
2018017522.tif 000009
【図７】
2018017522.tif 000010
【図８】
2018017522.tif 000011
【図９】
2018017522.tif 000012