(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試錐孔に挿入され、前記試錐孔内の流体の水位回復を観測するための水位回復観測装置であって、
前記試錐孔の内面に選択的に密着する第１パッカーと、
前記第１パッカー内部に膨張流体を供給する供給管と、
前記第１パッカー下部の採取空間と連通し、前記採取空間に存在する流体を前記試錐孔の外側に案内する案内管と、
前記案内管よりも小さい断面積を有して前記案内管に連通し、前記採取空間に存在する流体が流れる流路を提供する観測管と、
を備えて構成されることを特徴とする水位回復観測装置。
【請求項２】
前記観測管は、
前記案内管の下部に連結されることを特徴とする請求項１に記載の水位回復観測装置。
【請求項３】
前記案内管の内部には、
流路を選択的に遮断するバルブ部が備えられることを特徴とする請求項１に記載の水位回復観測装置。
【請求項４】
前記案内管と観測管のうちの少なくともいずれか１つの水位を観測する水位測定器をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の水位回復観測装置。
【請求項５】
前記第１パッカーよりも一定の間隔下部に備えられ、前記試錐孔の内面に選択的に密着する第２パッカーをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の水理試験装置。
【請求項６】
前記第１パッカーと第２パッカーとの間に備えられ、前記パッカーを連結する連結管をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の水位回復観測装置。
【請求項７】
前記連結管には、前記第１パッカーと第２パッカーによって隔離された採取空間に存在する地下水を流入するための流入ホールが形成されることを特徴とする請求項６に記載の水位回復観測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水位回復観測装置に関し、より詳細には、現場水理試験に要される時間を短縮させ、低透水性媒質に対しても効果的に水位回復を観測することができる水位回復観測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、試錐孔で媒質の水理特性を知るための現場水理試験は、揚水試験、瞬間衝撃試験、定圧注入試験に大別することができる。
このうち、揚水試験と瞬間衝撃試験は媒質における水位回復特性を観測するようになり、特に結晶質岩盤でより正確な水理特性を調べるためには、裸孔状態ではない関心区間を隔離させる必要がある。
【０００３】
このように、関心領域で媒質を介した水位回復特性を観測するために、水位回復観測装置が用いられている。
【０００４】
図１および図２を参照しながら、従来の一般的な水位回復観測装置の構成について説明する。
ここで、図１は、従来の地下水採取装置でパッカーが膨脹する前の状態を示す構成図である。
また、図２は、従来の地下水採取装置でパッカーが膨張流体によって膨張して試錐孔内面に密着した状態を示す構成図である。
【０００５】
従来の地下水Ｗ採取装置は、上部と下部に備えられた上部パッカー１０と下部パッカー３０、パッカーに膨張流体を供給して流圧を加える供給管２０，４０、パッカー１０，３０を連結する連結管６０、およびパッカー１０，３０間の採取空間に存在する地下水Ｗを試錐孔Ｈ外部に案内する案内管５０で構成される。
【０００６】
ここで、図２に示すように、１対のパッカーには供給管２０，４０を介して流体が供給され、外側に膨脹しながら試錐孔Ｈの内面に密着し、試錐孔Ｈ内でパッカー１０，３０間の関心領域を水理的に隔離させるようになる。
【０００７】
また、供給管２０，４０は、上部パッカー１０に膨張流体を供給する上部供給管２０と、上部供給管２０と連通して下部パッカー３０に膨張流体を供給する下部供給管４０とで構成される。
【０００８】
したがって、上部供給管２０を介して上部パッカー１０に膨張流体を供給するようになれば、これと連通した下部供給管４０内にも膨張流体が流動して下部パッカー３０に膨張流体が供給される。
すなわち、上部供給管２０に膨張流体を供給することで、上部と下部パッカー３０を同時に膨張させて試錐孔Ｈ内面に密着させるようにする。
【０００９】
一方、連結管６０には、パッカーー１０，３０によって隔離された採取空間に存在する地下水Ｗを流入するための流入ホール６２が形成されている。
また、パッカー１０，３０間を連結する連結管６０は、複数のセグメントが組み立て式で相互結合し、パッカー１０，３０間の間隔を維持する。
したがって、パッカー１０，３０間を連結する連結管６０のセグメント数を調節することで、試錐孔Ｈ内の所望する深度区間内の地下水Ｗを採取することができる。
【００１０】
次に、図３および図４を参照しながら、上述した構成を有する水位回復観測装置によって試錐孔内の水位回復を観測する過程について説明する。
【００１１】
ここで、図３は、図１の水位回復観測装置で地下水位が基準水位である状態を示す構成図である。また、図４は、図１の水位回復観測装置で地下水位が変化水位に低下した状態を示す構成図である。
【００１２】
図３に示すように連結管内の地下水位が基準水位であるときから、図４に示すように地下水位が変化水位に低下していく場合には、試錐孔の内壁を介して上部パッカーと下部パッカーとの間の空間に地下水が流入しながら、連結管内の地下水位が再び基準水位に回復するようになる。
【００１３】
また、このような水位回復特性を分析して水理試験を実行するようになる。
【００１４】
しかしながら、従来の水位回復観測装置において、試錐孔周囲が高透水性媒質である場合には、水位回復が迅速に進められて水理試験を円滑に行うことができるが、より低い透水性を有する媒質である場合には、水頭回復時間が著しく遅くなり、基準水位に回復するまでに相当な時間が要求されるという短所を有している。
【００１５】
すなわち、試錐孔の内壁周囲の媒質が低透水性であって地下水の流入量が微量である場合には、地下水位が基準水位に回復する時間が極めて長くなり、現場水理試験を完了するために多くの時間を消耗しなければならないという限界があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、上述した従来の問題点を解決するために案出されたものであって、現場水理試験に要される時間を短縮させた水位回復観測装置を提供することを目的とする。
【００１７】
また、本発明は、媒質の透水性程度に関係なく、効果的に水位回復を観測することができる水位回復観測装置を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記のような目的を達成するために、本発明は、試錐孔に挿入され、前記試錐孔内の流体の水位回復を観測するための水位回復観測装置であって、前記試錐孔の内面に選択的に密着する第１パッカー（ｐａｃｋｅｒ）と、前記第１パッカー内部に膨張流体を供給する供給管と、前記第１パッカー下部の採取空間と連通し、前記採取空間に存在する流体を前記試錐孔の外側に案内する案内管と、前記案内管よりも小さい断面積を有して前記案内管に連通し、前記採取空間に存在する流体が流れる流路を提供する観測管とを備えて構成される水位回復観測装置を提供する。
【００１９】
また、前記観測管は、前記案内管の下部に連結されることが好ましい。これと共に、前記案内管の内部には、流路を選択的に遮断するバルブ部が備えられ、水位回復の際に地下水位が観測管側に流入することが好ましい。
【００２０】
一方、本発明に係る水位回復観測装置は、前記案内管と観測管のうちの少なくともいずれか１つの水位を観測する水位測定器を含むことが好ましい。
【００２１】
また、本発明に係る水位回復観測装置は、前記第１パッカーよりも一定の間隔下部に備えられ、前記試錐孔の内面に選択的に密着する第２パッカーをさらに含むことが好ましい。
【００２２】
また、前記水位回復観測装置は、前記第１パッカーと第２パッカーとの間に備えられて前記パッカーを連結する連結管を含み、前記連結管には、前記第１パッカーと第２パッカーによって隔離された採取空間に存在する地下水を流入するための流入ホールが形成されるように構成することができる。
【発明の効果】
【００２３】
前記の構成を有する本発明に係る水位回復観測装置には、次のような効果がある。
【００２４】
第１に、案内管と別途の直径が小さい観測管を備えることで、地下水位が回復するのに要される時間を短縮させ、迅速に水位回復特性を観測することができるという利点がある。
【００２５】
すなわち、地下水位が回復するときに案内管を遮断し、直径が小さい観測管を介して水位回復がなされるため、迅速な水位回復を観測できるのである。
【００２６】
例えば、案内管の内径が２５ｍｍであり、観測管の内径が２．５ｍｍである場合には、従来のように案内管を介して水位回復を観測するのに比べて観測管を用いることで、所要時間を１／１００倍に短縮することができる。
【００２７】
第２に、試錐孔周辺の媒質特性に関係なく、円滑な水理試験が可能であるという利点がある。
【００２８】
具体的に、低透水性媒質で地下水流入量が微量であるために水位回復が極めて遅くなされる条件でも、観測管によって水位が迅速に回復するため、水位回復を観測するのに要される時間を短縮させ、結果的に水理試験を円滑になすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の目的が具体的に実現される本発明の好ましい実施形態を、添付の図面を参照しながら説明する。本実施形態を説明する図中、同じ参照符号は同じ部材を示す。また、これに係る付加的な説明は省略する。
【００３０】
図５を参照しながら、本発明の一実施形態に係る水位回復観測装置の構成について説明する。
【００３１】
本実施形態に係る水位回復観測装置は、試錐孔Ｈに挿入され、試錐孔Ｈ内に存在する流体を採取するための装置であって、１対のパッカー１１０，１３０と、連結管１６０と、供給管１２０，１４０と、案内管１５０と、観測管１７０とを備えて構成される。
【００３２】
ここで、本実施形態に係る採取装置の対象は、多様な流体であると言える。以下では、採取対象となる流体の一例として、試錐孔Ｈ内に存在する地下水Ｗを例示して説明する。
【００３３】
パッカー１１０，１３０は、第１パッカー１１０と第２パッカー１３０とを備えて構成され、それぞれは外部から膨張流体の供給を受け、体積を大きくしながら試錐孔Ｈの内面に選択的に密着する。
【００３４】
連結管１６０は、パッカー１１０，１３０の間に備えられ、パッカー１１０，１３０を相互連結する。また、連結管１６０には、パッカー１１０，１３０によって隔離された採取空間に存在する地下水Ｗを流入するための流入ホール１６２が形成されている。
【００３５】
また、パッカー１１０，１３０間を連結する連結管１６０は、複数のセグメントが組み立て式で相互結合され、パッカー１１０，１３０間の間隔を維持する。したがって、パッカー１１０，１３０間を連結する連結管１６０のセグメント数を調節することで、試錐孔Ｈ内の所望する深度区間内の地下水Ｗを採取できるのである。
【００３６】
供給管１２０，１４０は、１対のパッカー内部に膨張流体を供給し、第１パッカー１１０に膨張流体を供給する上部供給管１２０と、第２パッカー１３０に膨張流体を供給する下部供給管１４０とを備える。
【００３７】
案内管１５０は、第１パッカー１１０と第２パッカー１３０の膨張によって水理的に分離した採取空間と連通して試錐孔Ｈの外側に延長形成され、採取空間に存在する流体を外部に案内する。
【００３８】
観測管１７０は、案内管１５０と連通するように構成され、内部には採取空間に存在する流体が流れることができる流路が形成される。
【００３９】
観測管１７０は、案内管１５０と別途に構成されて連結管に連結し、案内管１５０よりも小さい断面積を有するように構成される。
【００４０】
観測管１７０が連結管１６０に連結する位置には制限はないが、水位回復をより効果的に観測するためには、案内管１５０の下部に連結されることが好ましい。
【００４１】
本発明は、このように直径が小さな観測管１７０を案内管１５０と別途に備えることで、地下水位が直径が小さい観測管１７０によって変化水位から基準水位に水位が回復されるため、水位回復をより迅速に観測することができる。
【００４２】
特に、低透水性媒質で水位回復が極めて遅くなされる条件でも、観測管１７０によって水位が迅速に回復するため、水位回復を観測するのに要される時間を短縮させ、結果的に水理試験が円滑になされるようにする。
【００４３】
一方、案内管１５０の内部には、流路を選択的に遮断するバルブ部１８０が備えられることが好ましい。
【００４４】
案内管１５０を用いて水位変化を与え、水位が回復するときにはバルブ部１８０を閉めて案内管１５０の下部を遮断するようになれば、地下水位は直径が小さい観測管１７０によって水位回復されるようになる。
【００４５】
図５は、横方向に移動する２つの部材によって流路が開閉する形態を概略的に示しているが、具体的なバルブ部１８０の形態は、公知の多様な方式を採用することができる。
【００４６】
図６は、図５の変形例であって、上述した実施形態と基本的な構成要素は同じである。ただし、本変形例では、バルブ部２８０の具体的な構成において差がある。
【００４７】
本変形例では、案内管１５０の内部にストッパ２８２が形成され、案内管１５０の内部に挿入されたオーリング（Ｏ−ｒｉｎｇ）２８４がストッパ２８２に固定され、再び地上から流路遮断球２８６を落として案内管１５０の流路を遮断し、案内管１５０に地下水が流入することを防ぐことができるように構成される。
【００４８】
本変形例では、球形態の流路遮断球２８６を用いて流路を遮断する方式を例示しているが、これとは異なり、逆円錐形態の流路遮断部材を案内管１５０に落として流路を遮断する方式など、多様な方式を適用することができる。
【００４９】
一方、本実施形態では、自動水位測定器１９０が備えられ、案内管１５０や観測管１７０の水位を測定できるようにする。
【００５０】
上述した構成を有する水位回復観測装置の作動過程を説明すれば、次の通りとなる。
【００５１】
まず、上部供給管１２０と下部供給管１４０を介して、第１パッカー１１０と第２パッカー１３０に膨張流体を供給する。
【００５２】
パッカー１１０，１３０は、膨張流体の供給を受けて体積が膨脹して試錐孔Ｈの内面に密着し、パッカー１１０，１３０間の空間を水理的に隔離させる。
【００５３】
この後、案内管１５０を介して水位変化を与え、水位が回復するときにはバルブ部１８０，２８０を閉めて案内管１５０の下部を遮断する。
【００５４】
これにより、地下水位は、直径が案内管１５０よりも小さい観測管によって水位回復がなされ、水位測定器によって水位回復特性を把握して水理試験を実行する。
【００５５】
上述した実施形態は、パッカーが１対でなされ、パッカーによって隔離された関心区間における水位回復を観測する形態を例示しているが、これとは異なり、単一のパッカーで構成され、パッカーの下部領域における水位回復を観測するように構成することも可能である。
【００５６】
上述したように、本発明の好ましい実施形態を参照して説明したが、該当の技術分野において熟練した当業者にとっては、特許請求の範囲に記載された本発明の思想および領域から逸脱しない範囲内で、本発明を多様に修正および変更させることができることを理解することができるであろう。すなわち、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲に基づいて定められ、発明を実施するための最良の形態により制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】従来の水位回復観測装置を示す構成図である。
【図２】図１の水位回復観測装置でパッカーが膨脹して試錐孔内面に密着した形態を示す構成図である。
【図３】図１の水位回復観測装置で地下水位が基準水位である状態を示す構成図である。
【図４】図１の水位回復観測装置で地下水位が変化水位に低下した状態を示す構成図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る水位回復観測装置を示す構成図である。
【図６】図５のバルブ部の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１１０：上部パッカー
１２０：上部供給管
１３０：下部パッカー
１４０：下部供給管
１５０：案内管
１６０：連結管
１８０：バルブ部
１９０：水位測定器
Ａ：基準水位
Ｂ：変化水位
Ｈ：試錐孔
Ｗ：地下水
【図１】
0004689702.tif 000002
【図２】
0004689702.tif 000003
【図３】
0004689702.tif 000004
【図４】
0004689702.tif 000005
【図５】
0004689702.tif 000006
【図６】
0004689702.tif 000007