(57)【要約】 【課題】  間隙水圧と地盤振動とを合理的なコストで同時に計測する。【解決手段】本発明に係る岩盤計測用管体構造１は、外管２と該外管の内側に配置された内管３とからなる二重管４をボーリング孔５に立て込んで構成してあり、外管２の外周面には、その周囲を環状に取り囲むようにかつその材軸に沿って互いに離間配置されるように複数のパッカー６を設けてある。岩盤計測用管体構造１は、パッカー６の内部充填空間にそれぞれ連通するように連通接続されたパッカー用パイプ７と、隣り合うパッカー６，６の間に拡がる外管２の外側空間９に連通するように配置された間隙水圧計測用パイプ１０とを備えるが、パッカー用パイプ７及び間隙水圧計測用パイプ１０は、内管３の外周面と外管２の内周面との間に拡がる隙間空間１２に挿通配置してある。【選択図】  図１
2011145113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外管及びその内側に配置された内管からなる二重管と、前記外管の周囲を環状に取り囲むようにかつその材軸に沿って互いに離間配置されるように前記外管の外周面に設けられた複数のパッカーと、該パッカーの内部充填空間に連通配置することで該内部充填空間に流体を充填注入して前記パッカーを膨張可能に構成したパッカー用パイプと、前記パッカーのうち、隣り合うパッカーの間に拡がる前記外管周囲の空間に連通させることで該空間に拡がる地下水を導入可能に配置した間隙水圧計測用パイプとを備えるとともに、前記パッカー用パイプ及び前記間隙水圧計測用パイプを前記内管の外周面と前記外管の内周面との間に挿通配置したことを特徴とする岩盤計測用管体構造。
【請求項２】
請求項１記載の岩盤計測用管体構造と、前記間隙水圧計測用パイプに設けられた圧力センサーと、前記内管の下方であって前記ボーリング孔の孔底に設置された地震計とを備えたことを特徴とする岩盤計測システム。
【請求項３】
外管及びその内側に配置された内管からなる二重管と、前記外管の周囲を環状に取り囲むようにかつその材軸に沿って互いに離間配置されるように前記外管の外周面に設けられた複数のパッカーと、該パッカーの内部充填空間に連通配置することで該内部充填空間に流体を充填注入して前記パッカーを膨張可能に構成したパッカー用パイプとを備えるとともに、前記パッカーのうち、隣り合うパッカーの間に拡がる前記外管周囲の空間に連通する圧力センサー接続口を前記外管に形成し、前記パッカー用パイプを前記内管の外周面と前記外管の内周面との間に挿通配置したことを特徴とする岩盤計測用管体構造。
【請求項４】
請求項３記載の岩盤計測用管体構造と、前記圧力センサー接続口に接続された圧力センサーと、前記内管の下方であって前記ボーリング孔の孔底に設置された地震計とを備えたことを特徴とする岩盤計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として数百ｍ以上の深さ位置において岩盤の間隙水圧と地盤振動を計測する際に使用される岩盤計測用管体構造及びそれを用いた岩盤計測システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
大深度地下の利用形態の一つに例えば放射性廃棄物の貯蔵処分施設がある。かかる貯蔵処分施設は、放射能レベルによっては１，０００ｍを越える深さの岩盤内に構築されることがあり、かかる施設を構築するにあたっては、岩盤の強度、透水性あるいは間隙水圧の評価が欠かせない。
【０００３】
ここで、岩盤の間隙水圧を計測するにあたっては、まず、ボーリング孔を深さ方向に穿孔し、次いで、所望の深さ位置の上下にパッカーを配置することで該パッカーに挟まれた空間をボーリング孔の他の空間から遮断し、次いで、ボーリング孔内にパイプを挿通してその下端をパッカーで挟み込まれた空間に連通させ、次いで、該パイプ内の水圧を圧力センサーで計測するシステムが知られている。
【０００４】
かかる計測システムにおいては、パッカーを深さ方向に沿って多段に配置するとともに、それらのうち、上下段のパッカーで挟まれた空間にそれぞれ連通するように複数のパイプをボーリング孔に挿通配置することで、単一のボーリング孔であっても、異なる深さでの間隙水圧を同時に計測することができる。
【０００５】
一方、上述した施設の健全性を評価する上では、岩盤の地盤振動を計測することもきわめて重要であり、従来においては、ボーリング孔を掘削してその孔底に地震計を設置することによって、岩盤の地盤振動を計測していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−９１１６５
【特許文献２】特許第３３５３７１４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、間隙水圧を計測するためのボーリング孔内は上述したように、該計測に必要な多数のパイプが挿通されているところ、地震計を設置するためのボーリング孔は、地震計の吊り降ろし作業やその後のメンテナンス作業のため、孔底から地上に至るまでその中空空間を残しておかなければならない。
【０００８】
そのため、間隙水圧を計測するためのボーリング孔と地震計設置のためのボーリング孔とは別々に掘削形成せざるを得ず、岩盤計測システムを構築するにあたり、コスト面で大きな負担になっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、間隙水圧と地盤振動とを合理的なコストで同時に計測可能な岩盤計測用管体構造及びそれを用いた岩盤計測システムを提供することを目的とする。
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係る岩盤計測用管体構造は請求項１に記載したように、外管及びその内側に配置された内管からなる二重管と、前記外管の周囲を環状に取り囲むようにかつその材軸に沿って互いに離間配置されるように前記外管の外周面に設けられた複数のパッカーと、該パッカーの内部充填空間に連通配置することで該内部充填空間に流体を充填注入して前記パッカーを膨張可能に構成したパッカー用パイプと、前記パッカーのうち、隣り合うパッカーの間に拡がる前記外管周囲の空間に連通させることで該空間に拡がる地下水を導入可能に配置した間隙水圧計測用パイプとを備えるとともに、前記パッカー用パイプ及び前記間隙水圧計測用パイプを前記内管の外周面と前記外管の内周面との間に挿通配置したものである。
【００１１】
また、本発明に係る岩盤計測システムは、請求項１記載の岩盤計測用管体構造と、前記間隙水圧計測用パイプに設けられた圧力センサーと、前記内管の下方であって前記ボーリング孔の孔底に設置された地震計とを備えたものである。
【００１２】
また、本発明に係る岩盤計測用管体構造は請求項３に記載したように、外管及びその内側に配置された内管からなる二重管と、前記外管の周囲を環状に取り囲むようにかつその材軸に沿って互いに離間配置されるように前記外管の外周面に設けられた複数のパッカーと、該パッカーの内部充填空間に連通配置することで該内部充填空間に流体を充填注入して前記パッカーを膨張可能に構成したパッカー用パイプとを備えるとともに、前記パッカーのうち、隣り合うパッカーの間に拡がる前記外管周囲の空間に連通する圧力センサー接続口を前記外管に形成し、前記パッカー用パイプを前記内管の外周面と前記外管の内周面との間に挿通配置したものである。
【００１３】
また、本発明に係る岩盤計測システムは、請求項３記載の岩盤計測用管体構造と、前記圧力センサー接続口に接続された圧力センサーと、前記内管の下方であって前記ボーリング孔の孔底に設置された地震計とを備えたものである。
【００１４】
本発明に係る岩盤計測用管体構造及びそれを用いた岩盤計測システムにおいては、内管の内部空間はパイプ類が非挿通の状態となり、該内部空間を地震計を設置したり設置後のメンテナンスを行ったりするための吊り降ろし及び吊り上げ用作業空間として利用することが可能となる。
【００１５】
上述した岩盤計測用管体構造を岩盤計測システムに適用するにあたっては、岩盤計測用管体構造を二重管が岩盤内にほぼ鉛直に形成されたボーリング孔に埋設配置されるように構築するとともに、内管の下方であってボーリング孔の孔底に地震計を設置する。
【００１６】
このようにすれば、地震計の吊り降ろし及び吊り上げを内管の内部空間を利用してスムーズに行うことが可能となり、かくして単体のボーリング孔に間隙水圧計測と地震計設置の両方の機能を持たせることができる。
【００１７】
本発明において想定されるパイプは、パッカー用パイプと間隙水圧計測用パイプの２種類があり、パッカー用パイプは、内管の外周面と外管の内周面との間に挿通配置することを必須構成とするが、間隙水圧計測用パイプはその設置が任意であって、これを設置する場合のみ、パッカー用パイプと同様、内管の外周面と外管の内周面との間に挿通配置する。
【００１８】
そして、岩盤計測システムは、間隙水圧計測用パイプを設ける場合には、その上端に圧力センサーを取り付け、間隙水圧計測用パイプを設けない場合には、外管に形成された圧力センサー接続口に圧力センサーを接続することで、それぞれ構成すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態に係る岩盤計測用管体構造１の鉛直断面図。
【図２】本実施形態に係る岩盤計測用管体構造１の水平断面図であり、(a)はＡ−Ａ線に沿った断面図、(b)はＢ−Ｂ線に沿った断面図、(c)はＣ−Ｃ線に沿った断面図、(d)はＤ−Ｄ線に沿った断面図、(e)はＥ−Ｅ線に沿った断面図、(f)はＦ−Ｆ線に沿った断面図。
【図３】本実施形態に係る岩盤計測システム２１の概略ブロック図。
【図４】変形例に係る岩盤計測用管体構造４１の鉛直断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る岩盤計測用管体構造及びそれを用いた岩盤計測システムの実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２１】
図１は、本実施形態に係る岩盤計測用管体構造を示した鉛直断面図である。同図でわかるように、本実施形態に係る岩盤計測用管体構造１は、外管２と該外管の内側に配置された内管３とからなる二重管４をボーリング孔５に立て込んで構成してあり、外管２の外周面には、その周囲を環状に取り囲むようにかつ外管２の材軸に沿って互いに離間配置されるように複数のパッカー６を設けてある。
【００２２】
ボーリング孔５は、地上からほぼ鉛直方向に、又は立坑から水平方向に掘削形成された横坑からほぼ鉛直方向に掘削形成されたものであって、１００ｍ〜１，０００ｍ程度の深さにわたって岩盤内に形成してあり、二重管４もそれに合わせて全長が１００ｍ〜１，０００ｍになるように形成してある。
【００２３】
岩盤計測用管体構造１は、パッカー６の内部充填空間にそれぞれ連通するように連通接続されたパッカー用パイプ７と、隣り合うパッカー６，６の間に拡がる外管２の外側空間９に連通するように配置された間隙水圧計測用パイプ１０とを備え、パッカー用パイプ７は、パッカー６の背面位置にて外管２に形成された透水孔８に接続してあり、間隙水圧計測用パイプ１０は、隣り合うパッカー６，６の間の中間位置にて外管２に形成された透水孔１１に接続してある。
【００２４】
パッカー用パイプ７は、該パイプを介して流体である水をパッカー６の内部充填空間に充填注入することにより、パッカー６を膨張させてボーリング孔５の孔壁に当接させることができるようになっているとともに、間隙水圧計測用パイプ１０は、外管２の外側空間９を満たす地下水を導入できるようになっている。
【００２５】
ここで、パッカー用パイプ７及び間隙水圧計測用パイプ１０は、内管３の外周面と外管２の内周面との間に拡がる隙間空間１２に挿通配置してある。
【００２６】
パッカー用パイプ７及び間隙水圧計測用パイプ１０は図２でよくわかるように、二重管４の断面中心から材軸直交方向に延びる基準軸からの設置角度が例えば０゜、１５゜、３０゜・・・となるよう、円周方向に順次ずらしながら地上に向けて立設してあり、かかる配置構成により隙間空間１２での互いの干渉を避けることができるようになっている。
【００２７】
すなわち、岩盤計測用管体構造１は、最下段のパッカー６にパッカー用パイプ７の下端を連通接続し（図２(a)、(b)）、その上方に間隙水圧計測用パイプ１０をその下端が外管２の外側空間９に連通するように配置し（図２(c)）、その上方に下から２段目のパッカー６に下端が連通されるようにパッカー用パイプ７を配置し（図２(d)）、その上方に間隙水圧計測用パイプ１０をその下端が外管２の外側空間９に連通するように配置し（図２(e)）、その上方に下から３段目のパッカー６に下端が連通接続されるようにパッカー用パイプ７を配置し（図２(f)）、以下、間隙水圧計測用パイプ１０とパッカー用パイプ７とをそれらの下端位置が外管２の内面に沿って螺旋状に上昇するように、隙間空間１２に挿通配置してある。
【００２８】
一方、本実施形態に係る岩盤計測システム２１は図３に示すように、各間隙水圧計測用パイプ１０にそれぞれ設けられた複数の圧力センサー２２と、内管３の下方であってボーリング孔５の孔底に設置された地震計２３と、圧力センサー２２及び地震計２３を制御するとともに圧力センサー２２で計測された間隙水圧データ及び地震計２３で計測された地震データをデータ処理する制御部２４とで構成してある。
【００２９】
本実施形態に係る岩盤計測用管体構造１及びそれを用いた岩盤計測システム２１においては、二重管４を構成する外管２及び内管３に挟まれた隙間空間１２にパッカー用パイプ７及び間隙水圧計測用パイプ１０を挿通配置してあり、間隙水圧を計測する際には、複数の水圧センサー２２で該水圧センサーが設置された位置での水圧を計測するとともに、それらの設置位置における高さ（深さ）を用いて計測値を補正することにより、上述した間隙水圧計測用パイプ１０がそれぞれ連通された各隙間空間１２における間隙水圧を制御部２４で算出する。
【００３０】
一方、地震計２３を用いて地盤振動を計測する際は、内管３の内部空間に吊り降ろされ該内管の下方にてボーリング孔５の孔底に据え付けられた地震計２３で地盤振動を計測するとともに、保守点検を行う際は、内管３の内部空間を利用して地震計２３を吊り上げ、保守点検後、再び内管３に戻して吊り降ろし、再度据え付ける。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態に係る岩盤計測用管体構造１及びそれを用いた岩盤計測システム２１によれば、内管３の内部空間がパイプ非挿通の状態になっているため、該内部空間を、地震計２３を設置したり設置後のメンテナンスを行ったりするための吊り降ろし及び吊り上げ用作業空間として利用することが可能となる。
【００３２】
そのため、間隙水圧を計測するためのボーリング孔と地震計設置のためのボーリング孔とを従来のように別々に掘削形成する必要がなくなり、岩盤計測システムの構築コストを大幅に低減することが可能となる。
【００３３】
本実施形態では、間隙水圧計測用パイプ１０を設けてそれらの上端に圧力センサー２２をそれぞれ取り付けるようにしたが、これに代えて、図４に示すように間隙水圧計測用パイプ１０を省略してもかまわない。
【００３４】
すなわち、図４に示す岩盤計測用管体構造４１は、上述の実施形態と同様、二重管４をボーリング孔５に立て込むとともに、外管２の外周面に複数のパッカー６を設け、該パッカーの内部充填空間にそれぞれ連通するパッカー用パイプ７を隙間空間１２に挿通配置してあるが、隣り合うパッカー６，６の間の中間位置にて外管２に形成された透水孔１１は、圧力センサー２２を接続するための圧力センサー接続口として機能する。
【００３５】
そして、岩盤計測用管体構造４１を用いた岩盤計測システムは、各透水孔１１に接続された複数の圧力センサー２２と、内管３の下方であってボーリング孔５の孔底に設置された地震計２３と、圧力センサー２２及び地震計２３を制御するとともに圧力センサー２２で計測された間隙水圧データ及び地震計２３で計測された地震データをデータ処理する制御部２４とで構成される。
【００３６】
かかる構成においては、パッカー用パイプ７のみが内管３の外周面と外管２の内周面との間に拡がる隙間空間１２に挿通配置されることとなるが、内管３の内部空間がパイプ非挿通の状態となることによって、該内部空間を、地震計２３の吊り降ろし及び吊上げ用作業空間として利用することができるという作用を奏する点については、上述の実施形態と何ら変わりはない。
【符号の説明】
【００３７】
１，４１        岩盤計測用管体構造
２            外管
３            内管
４            二重管
５            ボーリング孔
６            パッカー
７            パッカー用パイプ
９            外管２の外側空間
１０            間隙水圧計測用パイプ
１１            透水孔（圧力センサー接続口）
１２            隙間空間
２１            岩盤計測システム
２２            圧力センサー
２３            地震計
【図１】
2011145113.tif 000003
【図２】
2011145113.tif 000004
【図３】
2011145113.tif 000005
【図４】
2011145113.tif 000006