(57)【要約】【課題】既提案の技術の利点を損なうことなく、内側容器を具備することによる種々の不利益を解消することができる非破壊式地質調査方法及び装置を提供する。【解決手段】圧力隔壁１をその開口部６を地表面に密着させて設置し、圧力隔壁１内の空気を吸引し減圧して、地下空気や地下水などの流体試料１９を採取して調査する方法であって、圧力隔壁１内部における外側領域の空気１８を吸引しながら、その吸引系統２とは別の吸引系統３で内側領域の空気１９を吸引することにより流体試料を採取する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力隔壁をその開口部を地表面に密着させて設置し、前記圧力隔壁内の空気を吸引し減圧して、地下空気や地下水などの流体試料を採取して調査する方法であって、
前記圧力隔壁内部における外側領域の空気を吸引しながら、その吸引系統とは別の吸引系統で内側領域の空気を吸引することにより前記流体試料を採取することを特徴とする非破壊式地質調査方法。
【請求項２】
前記内側領域のための吸引系統の吸引圧力は、前記外側領域のための吸引系統の吸引圧力以上であり、かつ前記内側領域のための吸引系統の吸引量は、前記外側領域のための吸引系統の吸引量以下であることを特徴とする請求項１記載の非破壊式地質調査方法。
【請求項３】
前記内側領域のための吸引系統に気液分離器を設け、この気液分離器に貯溜した試料を使用して調査することを特徴とする請求項１又は２記載の非破壊式地質調査方法。
【請求項４】
開口部が地表面に密着するように設置される圧力隔壁と、
前記圧力隔壁内部における外側領域の空気を吸引するための外側領域吸引系統と、
前記圧力隔壁内部における内側領域の空気を吸引することにより、地下空気や地下水などの流体試料を採取するための内側領域吸引系統と
を備えてなる非破壊式地質調査装置。
【請求項５】
前記圧力隔壁には前記外側領域吸引系統及び前記内側領域吸引系統のための吸引口がそれぞれ設けられ、
前記外側領域吸引系統の吸引口は、前記内側領域吸引系統の吸引口を包囲するように複数個が間隔を置いて設けられていることを特徴とする請求項４記載の非破壊式地質調査装置。
【請求項６】
前記圧力隔壁の内面には前記外側領域を区画するとともに、流路を形成する環状凹部が設けられていることを特徴とする請求項４又は５記載の非破壊式地質調査装置。
【請求項７】
前記圧力隔壁の内面には前記内側領域を区画するとともに、流路を形成する凹部が設けられていることを特徴とする請求項６記載の非破壊式地質調査装置。
【請求項８】
前記内側領域吸引系統には気液分離器が設けられていることを特徴とする請求項４〜７のいずれか１記載の非破壊式地質調査装置。
【請求項９】
前記内側領域吸引系統はその先端に前記圧力隔壁を貫通してスライド自在な吸引管を有し、
この吸引管の先端吸引口が前記圧力隔壁に対し高さ方向に任意に位置決め可能であることを特徴とする請求項４〜８のいずれか１記載の非破壊式地質調査装置。
【請求項１０】
前記吸引管の先端吸引口は、地表面の凹凸に対応して変形自在な柔軟性を有する素材からなり、地表面に密着することが可能であることを特徴とする請求項９記載の非破壊式地質汚染調査装置。
【請求項１１】
前記吸引管の先端吸引口は、地中に貫入可能な剛性の高い素材からなることを特徴とする請求項９記載の非破壊式地質汚染調査装置。
【請求項１２】
前記圧力隔壁は地表面の凹凸に対応して変形自在な柔軟性を有する素材からなることを特徴とする請求項４〜１１のいずれか１記載の非破壊式地質汚染調査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、非破壊式地質調査方法及び装置に関し、さらに詳細には、調査対象としている地質層にボーリング等を施さず、すなわち原位置の破壊を伴わない調査方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、トリクロロエチレンやテトラクロロエチレン等の揮発性有機化合物（Ｖｏｌａｔｉｌｅ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ  以下、ＶＯＣｓという）による土壌や地下水の地質汚染が社会問題となっており、その浄化対策が急務とされている。
【０００３】
従来、地質汚染を調査する技術として、掘削孔に地下空気採取管やガス検知管などを挿入して地下空気を採取する地下空気調査方法や、大気を直接吸引するガス調査方法が一般に知られている。しかし、これらの従来の技術には種々の欠点があり、この発明の発明者らは、その欠点を解消することができる調査方法及び装置を既に提案している（特許文献１参照）。
【０００４】
この既提案の技術は、内側容器と外側容器とからなる少なくとも２重構造の地下空気採取容器を使用し、採取容器内を減圧することにより地下空気を採取する方法である。この技術によれば、採取容器が内側容器と外側容器とからなるので、内側容器内には外気によって攪乱されることのない地下空気のみが流入し、精度の高い調査を遂行することができる。
【０００５】
しかし、上記既提案の技術は以下に記載するような改善の余地がある。
（１）  減圧によって噴出する地下水などの液体、あるいは流体とともに移動する固体を回収して調査することができない。例えば、地下水とともに流動する六価クロムなどの重金属類の調査は不可能である。従って、重金属類については、別途、ボーリングなどの破壊式調査を行わなければならない。いずれにせよ、既提案の技術では、減圧された採取容器内が気液分離器の役目をなし、液体や粉体を試料として採取することはできない。
（２）  内側容器の設置面に小石などが存在して内側容器と地表面との密着が得られない場合、内側容器の下面に流入外気の流路ができ、採取すべき地下空気が攪乱されてしまう。これに対処すべく、内側容器の設置面に柔軟材料からなるシール部材を設けたとしても、密着に関与する力は内側容器の重量でしかなく、攪乱を確実に防止することは不可能である。また、シール部材が損傷した場合など、その交換をしなければならず不経済であり、現実的には調査現場での対処が不可能であるため、作業の進捗を阻害する要因となる。
【０００６】
（３）  内側容器の内側表面への調査対象物質の吸着が、調査精度を著しく低下させることがある。例えば、油分を対象とした地質汚染調査では、調査の度に地下空気に接触する部材を清浄するか交換するかして、前回調査時の油分吸着の影響を排除しなければならない。この点、既提案の技術では、内側容器と地下空気を採取する吸引管との２部材が清浄の対象となり、不経済で不効率である。
また、コンクリートなどで被覆されている地表面で油分や  ＶＯＣｓ  の汚染調査をする場合など、地下空気の供給量が極めて少ないため、内側容器に吸着する対象物質を無視できず、調査精度が著しく低下し、汚染源の見落としが不完全な浄化工事に発展することもあり得る。
（４）  内側容器は外側容器内で任意の位置に置くことができるものの、内側容器内に必要量の地下空気を確保して、現地で簡易分析に供する場合など、比較的大きな内側容器が必要であり、地表面の障害物を避けることに制約がある。また、調査精度維持のため、調査途中で内側容器のサイズを交換することができず、現地の地表面の変化への対応には限界がある。
【０００７】
（５）  内側容器を具備しているため、装置全体の重量軽減に制約があり、その取扱いが面倒で、作業の省力化を阻害する要因となる。特に、１日に数百カ所の調査を行う  ＶＯＣｓ  を対象とした地質汚染調査では、内側容器の有無で約１０％もの効率差が発生すると考えられる。また、内側容器の製作コストを皆無にはできず、保守管理についても同様である。すなわち、内側容器の存在は、イニシャルコスト、ランニングコストのいずれにも負担となる。
【０００８】
【特許文献１】
特願２００１−２９７７１９号明細書
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、既提案の技術の利点を損なうことなく、内側容器を具備することによる種々の不利益を解消することができる非破壊式地質調査方法及び装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、圧力隔壁をその開口部を地表面に密着させて設置し、前記圧力隔壁内の空気を吸引し減圧して、地下空気や地下水などの流体試料を採取して調査する方法であって、
記圧力隔壁内部における外側領域の空気を吸引しながら、その吸引系統とは別の吸引系統で内側領域の空気を吸引することにより前記流体試料を採取することを特徴とする非破壊式地質調査方法にある。
【００１１】
この場合、前記内側領域のための吸引系統の吸引圧力は、前記外側領域のための吸引系統の吸引圧力以上であり、かつ前記内側領域のための吸引系統の吸引量は、前記外側領域のための吸引系統の吸引量以下であるように設定するとよい。また、前記内側領域のための吸引系統に気液分離器を設け、この気液分離器に貯溜した試料使用して調査するようにしてもよい。
【００１２】
また、この発明は、開口部が地表面に密着するように設置される圧力隔壁と、前記圧力隔壁内部における外側領域の空気を吸引するための外側領域吸引系統と、
前記圧力隔壁内部における内側領域の空気を吸引することにより、地下空気や地下水などの流体試料を採取するための内側領域吸引系統と
を備えてなる非破壊式地質調査装置にある。
【００１３】
より具体的には、前記圧力隔壁には前記外側領域吸引系統及び前記内側領域吸引系統のための吸引口がそれぞれ設けられ、前記外側領域吸引系統の吸引口は、前記内側領域吸引系統の吸引口を包囲するように複数個が間隔を置いて設けられている態様を採ることができる。前記圧力隔壁の内面には前記外側領域を区画するとともに、流路を形成する環状凹部が設けられている態様を採ることもできる。前記圧力隔壁の内面には前記内側領域を区画するとともに、流路を形成する凹部が設けられている態様を採ることもできる。
【００１４】
前記内側領域吸引系統には気液分離器を設けるようにしてもよい。前記内側領域吸引系統はその先端に前記圧力隔壁を貫通してスライド自在な吸引管を有し、この吸引管の先端吸引口が前記圧力隔壁に対し高さ方向に任意に位置決め可能である態様を採ることもできる。この場合、前記吸引管の先端吸引口は、地表面の凹凸に対応して変形自在な柔軟性を有する素材からなり、地表面に密着することが可能であるようにするとよい。前記吸引管の先端吸引口は、地中に貫入可能な剛性の高い素材からなるようにしてもよい。さらに、前記圧力隔壁は地表面の凹凸に対応して変形自在な柔軟性を有する素材からなる態様を採ることもできる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、この発明による非破壊式地質調査装置の第１実施形態を示す鉛直方向の断面図、図２は平面図である。調査装置は圧力隔壁１と、外側領域吸引系統２と、内側領域吸引系統（試料吸引系統）３とを備えている。
【００１６】
圧力隔壁１は天板をなすプレート４の内面外周に環状のシール部材５を設けて構成されている。シール部材５は、この実施形態では二重に設けられ、圧力隔壁１の周壁をなしている。圧力隔壁１は、シール部材５によって形成される周壁の開口部６を地表面Ｇに密着させて設置される。
【００１７】
プレート４には外側領域吸引系統２のための吸引口７と、内側領域吸引系統３のための吸引口８とが設けられている。吸引口８は吸引口７よりも流路断面積が小さくなっている。吸引口７は、その複数個が同一円周上に位置するように間隔を置いて設けられている。また、吸引口８は吸引口７に包囲されるようにプレート４の中央位置に設けられている。
【００１８】
ここで、外側領域とは地表面に設置された圧力隔壁１の内部における外側の空間領域のことであり、この実施形態では、図２に示すように、各吸引口７の吸引領域の全てによって形成される領域Ｓｏである（図２においてシール部材５の内縁を示す破線及び外側２本の鎖線によって囲まれた領域）。また、内側領域とは圧力隔壁１の内部における内側の空間領域のことであり、この実施形態では、図２に示すように、吸引口８の吸引領域Ｓｉである（図２において内側の円形鎖線によって囲まれた領域）。
【００１９】
外側領域吸引系統２を構成する管路１０は各吸引口７に接続されている。この管路１０には真空ポンプなどからなる吸引装置１１と圧力計１２とが設けられている。内側領域吸引系統３を構成する管路１３は、吸引口８に接続されている。この管路１３には真空ポンプなどからなる吸引装置１４と圧力計１５と、さらに気液分離器１６とが設けられている。気液分離器１６は管路１３に対し脱着自在な気密性を有するカートリッジ式のものである。
【００２０】
次に、上記調査装置を使用して、原位置で流体試料を採取して地質調査をする方法について説明する。原位置において、圧力隔壁１はシール部材５によって形成される開口部６を地表面Ｇに密着させて設置される。この状態で、外側領域吸引系統２の吸引装置１１及び内側領域吸引系統３の吸引装置１４を作動させる。これにより、圧力隔壁１の内部は大気圧以下に減圧され、圧力隔壁１の内部には地下空気や地下水などの地下流体が流入する。
【００２１】
その際、シール部材５によって地表面Ｇとの間が密閉されてはいるが、圧力隔壁１の内部に外気１７が流入するのを避けることができない。しかし、この攪乱要因となる外気１７を含んだ外側領域の地下流体１８は、外側領域吸引系統２により外部に常時排出される。したがって、圧力隔壁１の内側領域に流入する地下流体１９は、外気１７によって攪乱されることがなく、内側領域吸引系統３により吸引されて調査試料として採取される。なお、図１において鎖線Ｃは減圧したことによる地表面下の等圧力線を示している。
【００２２】
ここで、内側領域吸引系統３の吸引圧力は、外側領域吸引系統２の吸引圧力以上に設定されている。したがって、採取すべき内側領域の地下流体１９が外側領域吸引系統２に吸引されてしまうことがない。その一方、吸引口８は吸引口７よりも流路断面積が小さく、内側領域吸引系統３の吸引量は外側領域吸引系統２の吸引量以下に設定されている。その結果として、圧力隔壁１の内部には内側領域吸引系統３が外側領域の地下流体１８を吸引するほどの圧力勾配は生ぜず、攪乱された地下流体１８を採取してしまうこともない。
【００２３】
図３は、この発明の第２実施形態を示す鉛直方向の断面図、図４は平面図である。この実施形態では、圧力隔壁１を構成するプレート４の内面に、環状凹部２０が形成されている。またプレート４の内面には環状凹部２０の内方中央に位置するように、凹部２１が形成されている。環状凹部２０は外側領域Ｓｏを区画するとともに、地下流体の流路を形成している。同様に、凹部２１は内側領域Ｓｉを区画するとともに、地下流体の流路を形成している。
【００２４】
環状凹部２０による流路の断面は、環状凹部２１による流路の断面よりも大きく、流体が流れ易くなっている。このため、外気１７によって攪乱された地下流体１８は流路２０を流れて外側領域吸引系統２に吸引され、内側領域吸引系統３の吸引口８に到達できない。このように、この実施形態では、地下流体を導く流路を形成したので、特に外側領域においては吸引口７が１つのみしか設けられていない。もちろん、環状凹部２０，２１による流路を設ける場合であっても、第３実施形態として図５に鉛直方向の断面図、図６に平面図を示すように、複数の吸引口７を設けるようにしてもよい。
【００２５】
図７は第５実施形態を示す鉛直方向断面図である。上記各実施形態において、内側領域吸引系統すなわち試料吸引系統３の吸引口８は、圧力隔壁に対する高さ方向位置が一定であって変えることができない。この実施形態は、吸引口の圧力隔壁に対する高さ方向位置を任意に決めることができるようにしたものである。
【００２６】
すなわち、内側領域吸引系統３の管路先端には吸引管３０が設けられ、この吸引管３０は圧力隔壁１の天板を構成するプレート４を貫通して上下にスライド自在となっている。これにより、吸引管３０の先端吸引口を圧力隔壁に対して高さ方向に任意に位置決めできる（同図（ａ）参照））。
【００２７】
この場合、同図（ｂ）に示すように、吸引管３０の先端吸引口３１を地表面の凹凸に対応して変形自在な柔軟性を有する素材（例えばゴム材料）で構成することにより、地表面に密着させることができる。また、同図（Ｃ）に示すように、吸引管３０の先端吸引口３１を剛性の高い素材（例えば金属材料）で構成することにより、地中に貫入させることができる。
【００２８】
図８は第６実施形態を示す鉛直方向断面図である。この実施形態は、圧力隔壁１それ自体を地表面の凹凸に対応して変形自在な柔軟性を有する素材（例えばゴム材料）で構成したものである。これにより、一部が傾斜した地表面の場合でも圧力隔壁を設置して試料を採取することができる。なお、この場合、減圧することにより圧力隔壁が潰れようとするが、完全に潰れないようにするために適宜の間隔で脚部材（図示せず）が設けられる。
【００２９】
上記各実施形態によれば、次のような効果が得られる。
（１）  圧力隔壁内における流体の流れ易さを応用して、外乱のない流体試料を確実に採取することができる。すなわち、既提案の技術では内側容器の設置状態で調査精度が左右されるので調査精度低下のリスクがあるがが、この発明ではそのようなリスクが皆無となる。
（２）  流体試料として地下空気だけでなく、圧力隔壁内を減圧することによって噴出する地下水などの液体をも採取することができる。これにより、油分や  ＶＯＣｓ  などの揮発性を有する有害物質だけでなく、地下水とともに流動する重金属など揮発性のない汚染物質も調査対象とすることができ、地質汚染調査の経済性を著しく高めることができる。
（３）  地表面下に地下水が存在しない場合でも、事前に調査箇所に注水することで問題を解消できる。また、注入する液体の成分を調整することで、自然状態では流動困難な物質も、液体を流動媒体として採取可能である。また、注入する液体の成分だけでなく、注入圧力、注入温度も調整が可能であり、必要であれば、水蒸気などの気体でもよい。いずれにしろ、吸引口を地表面に密着させることにより、外気に触れない状態で、液体、粉体、気体を試料として気液分離器内に採取でき、地質汚染調査の精度向上、コスト低減を促進することができる。
（４）  気液分離器に貯溜した試料を使用して調査する手法を採用することにより、外気に接触させることなく、流体試料を分析に供することができ、調査精度を高めることができる。また、気液分離器をカートリッジ式のものとすることにより、この気液分離器を試料容器として使用できるので、容器への移し替えが不要で手返しがよく、調査の効率が向上する。さらに、ポンプの排気を気体試料として使用する方法に比べ、流路が短縮されるので、ポンプや流路に試料が吸着することによる影響を軽減できる。
（５）  試料吸引管を圧力隔壁に対してスライド自在とし、吸引口を変形自在な柔軟性材料で構成することにより、地表面の凹凸に対応して密着が容易である。また、必要に応じて、吸引管を地表面に押し付け、密着を強制しながら、地下空気や地下水などの流体試料を吸引採取することができる。このため、流入外気による流体試料の攪乱を完全に防止できる。
また、吸引口は地表面との密着によって先端部が損傷した場合など、損傷した先端部をハサミで切断すれば数十回の使用に供することができるので、極めて経済性が高く、かつ作業の停止時間は極めて短くて済む。
【００３０】
（６）  内側領域吸引系統（試料吸引系統）の吸引力を外側領域吸引系統の吸引力よりも強くすることにより、試料吸引管の吸引口に地表面への張り付きが得られ、吸引口の密着を確保することができ、流入外気による流体試料の攪乱防止効果を助長することができる。
（７）  試料吸引管を剛性の高い素材で構成することによって地中に貫入させることができ、地下水や土粒子など採取困難な試料も採取することができる。また、貫入を容易にする装置を付加すると、原理的には深度１０ｍ程度までの地下水を採取することも可能である。
【００３１】
（８）  既提案の技術における内側容器が存在しないので、地下流体試料に接触する部材が試料吸引管のみとなり、油分や  ＶＯＣｓ  などの調査対象物質が内側容器に吸着することによる調査精度の低下が解消される。
（９）  油分や  ＶＯＣｓ  などの調査対象物質の吸着による調査精度低下防止のための清浄部材への交換が、安価な吸引管のみとなり、調査コストを低減できる。
（１０）  圧力隔壁そのものを柔軟性を有する素材で形成することにより、地表面の凹凸に対応して自在に変形でき、加えて既提案の技術における内側容器が存在しないため、現地の地表面の変化による制約がさらに減少する。このため、既提案の技術では調査そのものを断念しなければならない場所や、調査精度を維持できない地表面でも調査可能となる。
（１１）  既提案の技術における内側容器が存在しないので、装置全体を大幅に軽量化でき、その取り扱いも簡素化され、作業効率が向上する。また、同様の理由により、装置の製作コスト低減、保守管理の省力化を図ることができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、既提案の技術の利点を損なうことなく、内側容器を具備することによる種々の不利益を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による非破壊式地質調査装置の第１実施形態を示す鉛直方向の断面図である。
【図２】同実施形態の平面図である。
【図３】第２実施形態を示す鉛直方向の断面図である。
【図４】同実施形態の平面図である。
【図５】第３実施形態を示す鉛直方向の断面図である。
【図６】同実施形態の平面図である。
【図７】第４実施形態を示す鉛直方向の断面図である。
【図８】第５実施形態を示す鉛直方向の断面図である。
【符号の説明】
１：圧力隔壁
２：外側領域吸引系統
３：内側領域吸引系統（試料吸引系統）
４：プレート
５：シール部材
６：開口部
７：吸引口
８：吸引口
１０：管路
１１：吸引装置
１２：圧力計
１３：管路
１４：吸引装置
１５：圧力計
１６：気液分離器
１７：外気
１８：攪乱された地下流体
１９：攪乱されることのない地下流体
２０：環状凹部
２１：凹部
３０：吸引管
３１：吸引口
【図１】
2004286572.tif 000003
【図２】
2004286572.tif 000004
【図３】
2004286572.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004286572.tif 000007
【図６】
2004286572.tif 000008
【図７】
2004286572.tif 000009
【図８】
2004286572.tif 000010