(57)【要約】【課題】薬液注入地盤の全体の状況を精度よく確認できる薬液注入地盤の効果確認方法を提供する。【解決手段】薬液注入した地盤１に、発振孔３ａおよび受信孔３ｂを形成する。次に、発振孔３ａに発振器７を設置し、受信孔３ｂに深さ方向に所定の間隔をおいて複数の受信器９−１、９−２、９−３、…、９−ｎを設置する。そして、発振器７の設置深さを変化させつつ、発振器７から発振した弾性波（Ｐ波）を受信器９−１、９−２、９−３、…、９−ｎで受信する。その後、薬液注入した試験体について予め求めた弾性波のＰ波速度と透水係数等との関係に基づき、受信器９−１、９−２、９−３、…、９−ｎで受信した弾性波のＰ波速度から薬液注入した地盤１の透水係数等の特性値を求める。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薬液注入した地盤に発振孔と受信孔を形成し、前記発振孔に設置した発振器から発振した弾性波を、前記受信孔に設置した受信器で受信する工程（ａ）と、
薬液注入した地盤を模した試験体について予め求めた弾性波の速度と所定の特性値との関係に基づき、前記工程（ａ）で受信した前記弾性波の速度から前記薬液注入した地盤について所定の特性値を求める工程（ｂ）と、
を具備することを特徴とする薬液注入地盤の効果確認方法。
【請求項２】
前記工程（ｂ）では、所定の濃度で薬液注入した試験体における弾性波の速度と所定の特性値との関係に基づき、前記工程（ａ）で受信した前記弾性波の速度から、前記所定の濃度で薬液注入した地盤について所定の特性値を求めることを特徴とする請求項１に記載の薬液注入地盤の効果確認方法。
【請求項３】
前記特性値が、透水係数であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の薬液注入地盤の効果確認方法。
【請求項４】
前記速度が、Ｐ波速度であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の薬液注入地盤の効果確認方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薬液注入地盤の効果確認方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、軟弱地盤等において、工事を行なう際に地盤を安定化させるための補助工法や、地震動による液状化を防止するための対策工法として、薬液注入工法が用いられている。薬液注入工法では、地盤中に注入材を注入することにより、透水係数を小さくしたり、強度を高めたりして軟弱地盤を改良する。
また、改良地盤の効果を確認するためには、代表位置においてボーリングが実施されたり、標準貫入試験（特許文献１参照）等が行われたりする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−０２４７１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、近年、耐震対策などで地盤の強化のため恒久性のある薬材を用いた薬液注入工が増加しており、代表位置におけるボーリング試験等によって全体の状況を推測する従来の方法では、不明瞭な部分が多く、十分な精度を有していない。また、性能設計の観点からも、十分な要求性能を有しているかの判断が困難である。
【０００５】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的とすることは、薬液注入地盤の全体の状況を精度よく確認できる薬液注入地盤の効果確認方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述した目的を達成するための本発明は、薬液注入した地盤に発振孔と受信孔を形成し、前記発振孔に設置した発振器から発振した弾性波を、前記受信孔に設置した受信器で受信する工程（ａ）と、薬液注入した地盤を模した試験体について予め求めた弾性波の速度と所定の特性値との関係に基づき、前記工程（ａ）で受信した前記弾性波の速度から前記薬液注入した地盤について所定の特性値を求める工程（ｂ）と、を具備することを特徴とする薬液注入地盤の効果確認方法である。
【０００７】
前記工程（ｂ）では、所定の濃度で薬液注入した試験体における弾性波の速度と所定の特性値との関係に基づき、前記工程（ａ）で受信した前記弾性波の速度から、前記所定の濃度で薬液注入した地盤について所定の特性値を求めることが望ましい。さらに、前記特性値は、透水係数であることが望ましい。また、前記速度は、Ｐ波速度であることが望ましい。
【０００８】
本発明では、薬液注入した地盤に形成した発振孔に発振器を、受信孔に受信器を設置し、発振器から発振した弾性波を受信器で受信する。そして、薬液注入した試験体について予め求めた弾性波の速度と特性値との関係に基づき、受信器で受信した弾性波の速度から薬液注入した地盤の特性値を求める。これにより、薬液注入により地盤改良を行なった範囲の全体の状況を精度よく確認できる。
また、試験体の薬液濃度ごとに、試験体による実験により弾性波の速度と特性値との関係を求めておき、地盤に注入した薬液濃度に応じて、前記の関係を用いて特性値を推定することにより、より精度よく地盤の特性値を推定できる。弾性波の速度と特性値との関係は、薬液濃度に関わらず求めてもよいが、弾性波の速度と特性値の関係は、薬液濃度に応じて変化するので、上記方法をとることにより推定の精度が向上する。
また、上記の方法で透水係数を求めることにより、薬液の注入による透水係数の変化が容易に把握できる。さらに、Ｐ波速度を、地盤特性の算出に用いることにより、地盤の特性が精度よく把握できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、薬液注入地盤の全体の状況を精度よく確認できる薬液注入地盤の効果確認方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】薬液注入地盤の効果確認方法の概要を示す図
【図２】特性値算出装置３０の構成を示す図
【図３】薬液注入地盤の効果確認方法の流れについて示す図
【図４】弾性波試験について示す図
【図５】弾性波試験で取得したＰ波速度の分布を示す図
【図６】Ｐ波速度と地盤の特性値との関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面に基づいて、本発明の薬液注入地盤の効果確認方法の実施の形態について詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本実施の形態の薬液注入地盤の効果確認方法の概要を示す図である。本実施の形態の薬液注入地盤の効果確認方法では、薬液注入した地盤１に対する弾性波試験を行い、結果として得られる弾性波速度のデータを特性値算出装置３０に入力し分析を行う。
【００１３】
弾性波試験では、図１に示すように、薬液注入した地盤１の、調査される薬液注入範囲５の外側に、鉛直方向の発振孔３ａと受信孔３ｂを形成する。発振孔３ａ、受信孔３ｂは、例えば、直径５０ｍｍ程度の孔とする。
そして、発振孔３ａ内に一基の発振器７を、受信孔３ｂ内に複数の受信器９を設置し、試験準備を完了する。複数の受信器９−１、９−２、９−３、…、９−ｎは、受信孔３ｂの深さ方向に所定の間隔をおいて設置される。発振器７、受信器９には、ベンダーエレメント等が用いられる。
【００１４】
図２は、特性値算出装置３０のハードウェア構成を示す図である。
図２に示すように、特性値算出装置３０は、制御部３１、記憶部３２、メディア入出力部３３、周辺機器Ｉ／Ｆ部３４、通信部３５、入力部３６、表示部３７等がバス３８を介して接続されて構成される汎用のパーソナルコンピュータ等で実現される。
【００１５】
制御部３１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により構成される。ＣＰＵは、記憶部３２、ＲＯＭ、記録媒体等に格納されるプログラムをＲＡＭ上のワークメモリ領域に呼び出して実行し、バス３８を介して接続された各部を駆動制御する。ＲＯＭは、コンピュータのブートプログラムやＢＩＯＳ等のプログラム、データ等を恒久的に保持する。ＲＡＭは、ロードしたプログラムやデータを一時的に保持するとともに、制御部３１が各種処理を行うため使用するワークエリアを備える。
【００１６】
記憶部３２は、例えばハードディスクドライブであり、制御部３１が実行するプログラムや、プログラム実行に必要なデータ、ＯＳ（オペレーティング・システム）等が格納されている。これらのプログラムコードは、制御部３１により必要に応じて読み出されてＲＡＭに移され、ＣＰＵに読み出されて実行される。
【００１７】
メディア入出力部３３（ドライブ装置）は、例えば、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ、ＣＤドライブ、ＤＶＤドライブ、ＭＯドライブ等のメディア入出力装置であり、データの入出力を行う。
周辺機器Ｉ／Ｆ（インタフェース）部３４は、周辺機器を接続させるためのポートであり、周辺機器Ｉ／Ｆ部３４を介して周辺機器とのデータの送受信を行う。周辺機器Ｉ／Ｆ部３４は、ＵＳＢ等で構成されており、通常複数の周辺機器Ｉ／Ｆを有する。周辺機器との接続形態は有線、無線を問わない。
【００１８】
通信部３５は、通信制御装置、通信ポート等を有し、ネットワーク等との通信を媒介する通信インタフェースであり、通信制御を行う。
入力部３６は、例えば、キーボード、マウス等のポインティング・デバイス、テンキー等の入力装置であり、入力されたデータを制御部３１へ出力する。
表示部３７は、例えば液晶パネル、ＣＲＴモニタ等のディスプレイ装置と、ディスプレイ装置と連携して表示処理を実行するための論理回路（ビデオアダプタ等）で構成され、制御部３１の制御により入力された表示情報をディスプレイ装置上に表示させる。
バス３８は、各装置間の制御信号、データ信号等の授受を媒介する経路である。
【００１９】
次に、図３〜図６を用いて、本実施の形態の薬液注入地盤の効果確認方法の流れについて説明する。図３に示すように、本実施の形態では、まず、調査対象の地盤において弾性波試験を行う（ステップＳ１０１）。
【００２０】
ステップＳ１０１では、図１に示すように試験準備を完了した後、図４の（ａ）図に示すように、発振器７から弾性波を発振し、複数の受信器９−１、９−２、９−３、…、９−ｎで弾性波（Ｐ波）を受信する。その後、（ｂ）図、（ｃ）図に示すように、発振器７の深さ方向の位置を変化させつつ、発振器７から弾性波を発振し、複数の受信器９−１、９−２、９−３、…、９−ｎで弾性波（Ｐ波）を受信する。発振器７による弾性波発振と受信器９でのＰ波受信の時間差に基づき、地盤１の発振孔３ａと受信孔３ｂとに挟まれた範囲の各部分のＰ波速度を取得する。
【００２１】
図５に、弾性波試験で取得したＰ波速度の分布の例を模式的に示す。グラフ１３は、図１に示す地盤１の発振孔３ａと受信孔３ｂとに挟まれた範囲（薬液注入範囲５）におけるＰ波速度の分布を示す。グラフ１３では、凡例１１に示すＰ波速度の大小の分布が深さ方向の断面上に表現されている。
【００２２】
弾性波試験により取得した、このようなＰ波速度等のデータは、特性値算出装置３０に入力される。特性値算出装置３０は、入力されたデータを記憶部３２に記憶する。必要に応じて、表示部３７に図５に示すＰ波速度の分布を表示することも可能である。
【００２３】
図３の説明に戻る。ステップＳ１０１で弾性波試験を行った後、特性値算出装置３０により、計測したＰ波速度に基づき地盤の特性値を算出する（ステップＳ１０２）。特性値は、例えば透水係数や一軸圧縮強度などである。但し、特性値としてはこれに限らず、その他、弾性係数などであってもよい。
【００２４】
ここで、ステップＳ１０２での地盤の特性値の算出のため、特性値算出装置３０には、試験体について予め求められた弾性波のＰ波速度と特性値との関係のデータを記憶部３２に記憶させておく。
【００２５】
図６は、試験体について測定された、Ｐ波速度と各種の特性値との関係を示す図である。これらの関係は、図１に概要を示す弾性波試験と前後して、試験室等において、所定の濃度で薬液注入した地盤を模して作製された試験体について各種試験を行い求めておき、図６の近似線１９（１９ａ〜１９ｃ）、２５（２５ａ〜２５ｃ）で示すような、薬液濃度ごとの関係式のデータなどとして予め記憶部３２に記憶させておく。
【００２６】
図６の（ａ）図は、試験体について予め求めたＰ波速度と透水係数との関係を示す。データ１５ａは、シリカ濃度（薬液濃度）１５％の試験体のデータ、データ１５ｂは、シリカ濃度２０％の試験体のデータ、データ１５ｃはシリカ濃度２５％の試験体のデータである。１９は、近似線であり、近似線１９ａはシリカ濃度１５％の場合のＰ波速度と透水係数の関係を示す。近似線１９ｂはシリカ濃度２０％の場合の上記の関係を示し、近似線１９ｃはシリカ濃度２５％の場合の上記の関係を示す。なお、近似線１９ｄは、薬液注入前の試験体について、Ｐ波速度と透水係数の関係を示す。図６の（ａ）図に示すように、Ｐ波速度と透水係数との間には負の相関が認められる。
【００２７】
図６の（ｂ）図は、試験体について予め求めたＰ波速度と一軸圧縮強度との関係を示す。データ２１ａは、シリカ濃度１５％の試験体のデータ、データ２１ｂは、シリカ濃度２０％の試験体のデータ、データ２１ｃは、シリカ濃度２５％の試験体のデータである。２５は、近似線であり、近似線２５ａはシリカ濃度１５％の場合のＰ波速度と一軸圧縮強度の関係を示す。また、近似線２５ｂはシリカ濃度２０％の場合の上記の関係を示し、近似線２５ｃはシリカ濃度２５％の場合の上記の関係を示す。なお、近似線２５ｄは、薬液注入前の試験体について、Ｐ波速度と一軸圧縮強度の関係を示す。図６の（ｂ）図に示すように、Ｐ波速度と一軸圧縮強度との間には正の相関がある。
【００２８】
ステップＳ１０２では、地盤に注入した薬液濃度の値を特性値算出装置３０に入力し、特性値算出装置３０の制御部３１は、図６の（ａ）図の、前記入力された薬液濃度（シリカ濃度）に対応する近似線１９が示すＰ波速度と透水係数の関係のデータに基づいて、図の矢印に示すように、弾性波試験により取得したＰ波速度（Ｖｐ）に対応する値として、上記の薬液濃度で実際に薬液注入した地盤１の透水係数（ｋ）を算出する。なお、図６（ａ）は、シリカ濃度２５％に対応する近似線１９ｃにより透水係数を推定する例である。
また、図６の（ｂ）図の近似線２５が示すＰ波速度と一軸圧縮強度の関係のデータに基づいて、図の矢印に示すように、弾性波試験により取得したＰ波速度（Ｖｐ）に対応する値として、上記の薬液濃度で実際に薬液注入した地盤１の一軸圧縮強度（ｑｕ）を算出する。図６（ｂ）は、シリカ濃度２５％に対応する近似線２５ｃにより一軸圧縮強度を推定する例である。
これにより、薬液注入範囲５の地盤１の透水係数や一軸圧縮強度の分布が算出される。この分布は、図５と同様の分布図として表示部３７に表示することができる。なお、図６に示した関係は地盤の土や砂の種類に応じて求めておき、調査対象の地盤に応じたデータを用いることが望ましい。
【００２９】
このように、本実施の形態では、薬液注入した地盤１に形成した発振孔３ａに発振器７を、受信孔３ｂに受信器９を設置し、発振器７から発振した弾性波を受信器９で受信する。そして、薬液注入した試験体について予め求めた弾性波のＰ波速度と特性値との関係に基づき、受信器９で受信した弾性波のＰ波速度から薬液注入した地盤１の特性値を求める。これにより、薬液注入により地盤改良を行なった範囲の全体の状況を精度よく確認できる。
また、試験体の薬液濃度ごとに、試験体による実験により弾性波の速度と特性値との関係を求めておき、地盤１に注入した薬液濃度に応じて、前記の関係を用いて特性値を推定することにより、より精度よく地盤１の特性値を推定できる。弾性波の速度と特性値との関係は、薬液濃度に関わらず求めてもよいが、弾性波の速度と特性値の関係は、薬液濃度に応じて変化するので、本実施の形態の方法をとることにより推定の精度が向上する。
また、本実施の形態の方法で地盤の透水係数を求めることで、薬液の注入による透水係数の変化が容易に把握できる。なお、本実施の形態では、地盤１の特性値として、透水係数と一軸圧縮強度とを例示したが、特性値はこれらに限らない。他に、弾性係数等を同様の方法で求めることができる。
【００３０】
また、特性値の算出に用いる弾性波速度はＰ波速度としたが、Ｓ波速度とすることも可能である。但し、発明者らの検討によれば、Ｐ波速度を用いたほうが、本方法においてより精度よく地盤の透水係数や一軸圧縮強度の値を求めることができるという知見が得られた。様々な理由が考えられるが、一つにはＰ波が疎密波であるために、地層など地盤の形状の影響を、せん断波であるＳ波よりも受けにくく、このため、Ｐ波速度による測定精度が向上したものと考えられる。
【００３１】
以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００３２】
１………地盤
３ａ………発振孔
３ｂ………受信孔
５………薬液注入範囲
７………発振器
９、９−１、９−２、９−３、９−ｎ………受信器
３０………特性値算出装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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