(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンシリンダとピストン駆動用のリニアアクチュエータの組み合わせからなる送水機構と、水の流路を制御するロッドバルブ機構と、透水試験区間を設定するための単一もしくは複数のパッカとが一連となってボーリング孔内に挿入可能に配設され、前記送水機構とロッドバルブ機構とパッカとが送水チューブで接続されると共にロッドバルブ機構と前記透水試験区間との間に送水路が設けられ、前記透水試験区間内に圧力センサが設置されていて、
前記ロッドバルブ機構は、ロッドバルブ本体とバルブ駆動用のリニアアクチュエータとからなり、前記ロッドバルブ本体は、側壁に多数の開口が形成されているシースと該シースに挿入され外周面に多段にＯリングが嵌着されていて一部に連通用の切欠き部が形成されているバルブロッドとの組み合わせからなり、該バルブロッドがシース内を直線的に移動することでＯリングによる流路の区画及び開口と切欠き部による流路の連通・遮断を利用して流路の切り換えを制御し、孔内水を用いて前記パッカを膨張・収縮自在とすると共に透水試験区間への給水もしくは透水試験区間からの排水を行うことを特徴とする孔内水ピストン注入・吸引式透水試験装置。
【請求項２】
ロッドバルブ機構と透水試験区間とを結ぶ送水路が、バルブロッドに形成されている側面から下端に抜ける貫通孔と、該貫通孔に連通するように接続され下端部が上方のパッカを貫通して前記透水試験区間で開口している延長パイプとからなり、バルブロッドがシース内を直線的に移動することで開口と貫通孔を利用した流路の切り換えにより透水試験区間への給水もしくは透水試験区間からの排水を行うようにした請求項１記載の孔内水ピストン注入・吸引式透水試験装置。
【請求項３】
送水機構及びロッドバルブ機構の外側を取り囲むように地上に達する透水試験用パイプを設け、該透水試験用パイプの下端部を閉塞・開放可能な別のパッカをロッドバルブ機構と透水試験区間設定用パッカとの間に設けた請求項１又は２に記載の孔内水ピストン注入・吸引式透水試験装置。
【請求項４】
送水機構のピストンシリンダは、シリンダの上下端面を貫通するピストンロッドの、リニアアクチュエータ接続部とは反対側の端部を水密的に覆うように、シリンダの端面にエアーボックスを付設して、ピストンロッドの先端面に水頭が加わらないようにした請求項１乃至３のいずれかに記載の孔内水ピストン注入・吸引式透水試験装置。
【請求項５】
ロッドバルブ機構のシースの側壁に形成されている多数の開口のうち、一部には送水チューブを接続し、残りは単に開放されて孔内水が自由に出入りできるようにし、シースの外側がフィルタで覆われている請求項１乃至４のいずれかに記載の孔内水ピストン注入・吸引式透水試験装置。
【請求項６】
送水機構とロッドバルブ機構とパッカの間の少なくとも一部が自在継手で連結され、ボーリング孔の曲がりに順応可能とした請求項１乃至５のいずれかに記載の孔内水ピストン注入・吸引式透水試験装置。
【請求項７】
送水機構とロッドバルブ機構とパッカの間の少なくとも一部が着脱カップリングで連結され、互いに連結・分離自在とした請求項１乃至６のいずれかに記載の孔内水ピストン注入・吸引式透水試験装置。
【請求項８】
ピストンシリンダとピストン駆動用のリニアアクチュエータの組み合わせからなる送水機構と、水の流路を制御するロッドバルブ機構と、採水区間を設定するための単一もしくは複数のパッカとが一連となってボーリング孔内に挿入可能に配設され、前記送水機構とロッドバルブ機構とパッカとが送水チューブで接続されると共にロッドバルブ機構と前記採水区間との間に送水路が設けられていて、
前記ロッドバルブ機構は、ロッドバルブ本体とバルブ駆動用のリニアアクチュエータとからなり、前記ロッドバルブ本体は、側壁に多数の開口が形成されているシースと該シースに挿入され外周面に多段にＯリングが嵌着されていて一部に連通用の切欠き部が形成されているバルブロッドとの組み合わせからなり、該バルブロッドがシース内を直線的に移動することでＯリングによる流路の区画及び開口と切欠き部による流路の連通・遮断を利用して流路の切り換えを制御し、孔内水を用いて前記パッカを膨張・収縮自在とすると共にボーリング孔内の採水区間からピストンシリンダ内へ水を採取することを特徴とする孔内採水装置。
【請求項９】
ロッドバルブ機構と透水試験区間とを結ぶ送水路が、バルブロッドに形成されている側面から下端に抜ける貫通孔と、該貫通孔に連通するように接続され下端部が上方のパッカを貫通して前記採水区間で開口している延長パイプとからなり、バルブロッドがシース内を直線的に移動することで開口と貫通孔を利用した流路の切り換えにより採水区間からの採水を行う請求項８記載の孔内採水装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、装置本体全体をボーリング孔内に挿入可能とし、孔内水を用いてパッカを膨張させて透水試験区間を設定する形式の孔内水ピストン注入・吸引式透水試験装置に関するものである。更に詳しく述べると本発明は、ピストンシリンダ方式の送水機構、水の流路を制御するロッドバルブ機構等を具備し、ロッドバルブ機構による流路の切り換えによりパッカの膨張・収縮及び透水試験区間への給水あるいは透水試験区間からの排水を制御する孔内透水試験装置に関するものである。この技術は、特に限定されるものではないが、ワイヤライン工法による大深度ボーリングでの孔内透水試験装置として有用であり、孔内採水装置にも適用できる。
【０００２】
【従来の技術】
孔内透水試験装置は、１個もしくは孔内軸方向に間隔をおいて配設した複数のパッカを膨張させて孔壁に圧着させることによって透水試験区間を設定して孔内軸方向の遮水を行い、該透水試験区間内に圧力センサを設け、透水試験区間から地上部まで達する水位測定用パイプを設置する構成である。孔内透水試験は、地下水の挙動を把握するために行うもので、一般に変水位法が用いられている。これには、水位測定用パイプ内に所定量の水を注ぎ込み水位の低下を測定する注水法と、反対に水位測定用パイプ内の所定量の水を汲み出した後の回復水位を測定する回復法がある。更に、このような変水位法に対して、前記水位測定用パイプに一定水量で水を流し続けた時、どれだけの水頭（平衡水位からの水中高さ）で水位が一定になるかを測定する定水位法もある。
【０００３】
何れにしても、孔内透水試験装置では、透水試験区間を設定するためにパッカを膨張させたり、透水試験区間に注水したり、透水試験区間から排水するなどの操作が必要となる。単一パッカを用いる場合には、該パッカより下方の孔底部分が透水試験区間となり、２個のパッカを孔軸方向で間隔をおいて配列した場合には、両パッカの間の地層が透水試験区間となる。
【０００４】
パッカは一般にゴムチューブなどで構成され、内部に流体を供給することで膨張するように設計されている。従来、この種の試験装置では、パッカを膨張させるための流体（水あるいはガス）の供給は、全て地上から行っている。つまり、孔内に位置するパッカから地上まで流体供給用のチューブを設け、そのチューブを通して地上から流体を供給したり、地上へ流体を排出することになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年の技術開発に伴い、地下大深度空洞の利用などのため、大深度（例えば数百〜千数百ｍ）での孔内透水試験が必要とされている。しかし、このような大深度ボーリング孔内において従来通りの方法で試験を行おうとすると、極めて困難な問題が生じる。それは、パッカを膨張させるための高圧チューブを地上から孔内深くまで挿入し、その高圧チューブに地上から水を送り込まねばならず、その作業は極めて効率が悪いということである。また、ゴム製のパッカは破損する恐れもある。例えば地下千ｍの孔内では１００kgf/cm2 という大きな水圧がかかるためである。
【０００６】
また透水試験終了後に、パッカを収縮させて地上に引き上げる必要があるが、収縮のためには注入した水を抜かねばならず、地上から大深度下のパッカ中の水を抜くことは不可能に近い。水が抜けないと、それらパッカは孔壁に接触したままとなる恐れがあり、引き上げられなくなる危険性もある。
【０００７】
更に、大深度ボーリング孔を掘削する際には、掘削能率を上げるため、ドリルロッドを大深度から抜き差しする必要がないワイヤライン工法を用いるのが一般的であり、各深度で行われる透水試験もワイヤライン工法による掘削を実施しながら行うことになる。その際、その透水試験を従来技術のように、透水試験区間から地上部まで水位測定用パイプを設置して行うことは、その設置に多大の時間を要し、ワイヤライン工法の高能率性を大幅に阻害することになる。
【０００８】
本発明の目的は、パッカを膨張させるための水を地上から供給せずに、孔内水を利用して行えるように工夫し、膨張したパッカによって設定される透水試験区間への給水あるいは透水試験区間からの排水も同様に孔内水を利用することで、大深度ボーリング孔内でも容易に透水試験を実施できる装置を提供することである。本発明の他の目的は、特にワイヤライン工法に適合し高能率で作業が行える孔内透水試験装置を提供することである。本発明の更に他の目的は、ボーリング孔内の所定深度での採水を行えるように工夫した孔内採水装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る孔内水ピストン注入・吸引式透水試験装置は、主として、ピストンシリンダとピストン駆動用のリニアアクチュエータの組み合わせからなる送水機構と、水の流路を制御するロッドバルブ機構と、透水試験区間を設定するための単一もしくは複数のパッカなどからなり、それらが一連となってボーリング孔内に挿入可能に配設した構成である。また前記透水試験区間内には圧力センサを設ける。送水機構とロッドバルブ機構とパッカとは送水チューブで接続され、且つロッドバルブ機構と透水試験区間との間に送水路が設けられて、ロッドバルブ機構によって水の供給・排出を制御できるようになっている。
【００１０】
前記ロッドバルブ機構は、ロッドバルブ本体とバルブ駆動用のリニアアクチュエータとからなる。ロッドバルブ本体は、側壁に多数の開口が形成されているシースと、該シースに挿入され外周面に多段にＯリングが嵌着されていて一部に連通用の切欠き部が形成されているバルブロッドとの組み合わせからなり、該バルブロッドがシース内を直線的に移動することでＯリングによる流路の区画及び開口と切欠き部による流路の連通・遮断を利用して流路の切り換えを制御し、孔内水を用いて前記パッカを膨張・収縮自在とすると共に透水試験区間への給水もしくは透水試験区間からの排水を行う。
【００１１】
ここでロッドバルブ機構と透水試験区間とを結ぶ送水路は、送水チューブなどでもよいが、バルブロッドに形成されている側面から下端に抜ける貫通孔と、該貫通孔に連通するように接続され下端部が上方のパッカを貫通して透水試験区間で開口している延長パイプとで構成し、バルブロッドがシース内を直線的に移動することで開口と貫通孔を利用した流路の切り換えにより透水試験区間への給水もしくは透水試験区間からの排水を行うようにするのが好ましい。
【００１２】
透水試験法によっては、送水機構及びロッドバルブ機構の外側を取り囲むように地上に達する透水試験用パイプを設け、該透水試験用パイプの下端部を閉塞・開放可能な別のパッカをロッドバルブ機構と透水試験区間設定用パッカとの間に設ける。ボーリング孔が浅い場合には、従来同様、専用の透水試験用パイプを設けてもよい。ワイヤライン工法による大深度ボーリング孔の場合には、そのドリルロッドを透水試験用パイプとして利用できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明では、ロッドバルブ機構のシースの側壁に形成されている多数の開口のうち、一部には送水チューブを接続し、残りは単に開放されて孔内水が自由に出入りできるようにする。そこで開放されている開口が目詰まりを起こしたり、該開口を通ってシース内に異物が侵入しないように、シースの外側をフィルタで覆うのが好ましい。
【００１４】
特に大深度ボーリング孔で使用する場合、送水機構のピストンシリンダは、シリンダの上下端面を貫通するピストンロッドの、リニアアクチュエータ接続部とは反対側の端部を水密的に覆うように、前記シリンダの端面にエアーボックスを付設して、ピストンロッドの先端面に水頭が加わらないようにし、水頭によりリニアアクチュエータにかかる負荷を軽減するのが望ましい。
【００１５】
装置全体は長尺構造となるため、送水機構とロッドバルブ機構とパッカの間の少なくとも一部を自在継手で連結し、ボーリング孔に曲がりがあっても、それに順応可能とするのが好ましい。また装置の輸送や組立を容易にするため、送水機構とロッドバルブ機構とパッカの間の少なくとも一部を着脱カップリングで連結し、互いに簡単に連結・分離自在とするのが好ましい。
【００１６】
本発明の他の実施形態としては孔内採水装置がある。これは、上記のような孔内水ピストン注入・吸引式透水試験装置と同様の構成でよく、上記のような透水試験装置をそのまま孔内採水装置としても使用できる。即ち、ピストンシリンダとピストン駆動用のリニアアクチュエータの組み合わせからなる送水機構と、水の流路を制御するロッドバルブ機構と、採水区間を設定するための単一もしくは複数のパッカとを一連にしてボーリング孔内に挿入可能に配設する。送水機構とロッドバルブ機構とパッカとは送水チューブで接続され、ロッドバルブ機構と前記採水区間との間に送水路を設ける。ロッドバルブ機構は、ロッドバルブ本体とバルブ駆動用のリニアアクチュエータとからなる。ロッドバルブ本体は、側壁に多数の開口が形成されているシースと、該シースに挿入され外周面に多段にＯリングが嵌着されていて一部に連通用の切欠き部が形成されているバルブロッドとの組み合わせからなり、該バルブロッドがシース内を直線的に移動することでＯリングによる流路の区画及び開口と切欠き部による流路の連通・遮断を利用して流路の切り換えを制御し、孔内水を用いて前記パッカを膨張・収縮自在とすると共にボーリング孔内の採水区間からピストンシリンダ内への採水を行う。
【００１７】
ロッドバルブ機構と前記透水試験区間とを結ぶ送水路が、バルブロッドに形成されている側面から下端に抜ける貫通孔と、該貫通孔に連通するように接続され下端部が上方のパッカを貫通して前記採水区間で開口している延長パイプとからなり、バルブロッドがシース内を直線的に移動することで開口と貫通孔を利用した流路の切り換えにより採水区間からの採水を行う構成が好ましい。
【００１８】
【実施例】
図１は本発明に係る孔内水ピストン注入・吸引式透水試験装置の一実施例を示す全体構成図であり、ワイヤライン工法による大深度ボーリングに対応したシステムである。本装置は、主として、送水機構１０と、水の流路を制御するロッドバルブ機構１２と、３個のパッカ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ等を一連にしてボーリング孔１６内に挿入可能に配設した構成である。前記送水機構１０とロッドバルブ機構１２と各パッカ１４ａ，…，１４ｃを送水チューブ１８で接続する。
【００１９】
装置全体が長尺構造となるため、送水機構１０とロッドバルブ機構１２の間、あるいは適宜箇所に、自在継手２０を介して着脱カップリング（クイックカップリング）２２で連結する。またロッドバルブ機構１２と各パッカ１４ａ，…，１４ｃとの間も着脱カップリング２２で連結する。これによって、各部材を互いに連結・分離自在とし、輸送及び組立・分解作業を容易としている。また送水チューブ１８は、適宜箇所で管継手（チューブフィッティング）２４で接続する。
【００２０】
送水機構１０の上方には自在継手２０を介して孔内制御装置３０を連結し、該孔内制御装置３０はアーマードケーブル３２で地上から吊り下げられて、地上のウインチ３４で本透水試験装置全体の上昇・下降が制御される。孔内制御装置３０と送水機構１０及びロッドバルブ機構１２は、操作制御用の信号ケーブル３６で電気的に接続する。また地上には制御・計測装置３８を設けて、アーマードケーブル３２によって孔内制御装置３０からの信号を受け、制御、操作、モニタリング、データ収録などを行う。
【００２１】
送水機構１０は、ピストンシリンダ４０とリニアアクチュエータ４２の組み合わせからなる。リニアアクチュエータ４２は、電気モータとその回転を直線運動に変換する機構とを備え、ピストンシリンダ４０のピストンロッド４４を往復駆動する構造でよい。ピストンシリンダ４０は、図２に示すように、上部シリンダ室４６ａと下部シリンダ室４６ｂとがピストン４８で仕切られた構造であり、上端面と下端面に通水口５０ａ，５０ｂが設けられている。通水口５０ａ，５０ｂには送水チューブ１８が接続され、それによって送水機構１０とロッドバルブ機構１２が接続される。更に、シリンダの上下端面を貫通するピストンロッド４４のリニアアクチュエータ接続部とは反対側の端部を覆うように、前記ピストンシリンダ４０の下端部にエアーボックス５２を付設する。該エアーボックス５２は水密構造であって、ピストンロッド４４の下端面に水頭が加わらないようにし、リニアアクチュエータ４０にかかる水頭による負荷を軽減する。
【００２２】
ロッドバルブ機構１２は、図３に示すように、ロッドバルブ本体５６とバルブ駆動用のリニアアクチュエータ５８とからなる。このリニアアクチュエータ５８も、電気モータとその回転を直線運動に変換する機構とを備え、ロッドバルブ本体５６のバルブロッドを往復駆動する構造でよい。ロッドバルブ本体５６の詳細を図４に示す。前記ロッドバルブ本体５６は、側壁に１２個の開口Ａ〜Ｌが多段に形成されているシース６０と、該シース６０に嵌入するバルブロッド６２との組み合わせからなる。このバルブロッド６２は、外周面に２７個のＯリング６４が多段に嵌着されていて、一部に連通用の切欠き部６６ａ，６６ｂ，６６ｃが形成され、また側面から下端に抜ける貫通孔６８が形成されている構造である。シース６０の外側はプラスチックフィルタ７０で覆われ（図３参照）、孔内水に含まれている異物がシース６０の孔内に開放されている開口を塞いだり、該開口からシース内に侵入するのを防止する。
【００２３】
図４に示すように、シース６０の開口Ａ，Ｂは送水チューブでパッカに接続され、開口Ｃ，Ｄ，Ｆ，Ｉ，Ｌは開放状態（孔内水が自由に出入りできる状態）である。また開口Ｅ，Ｋは送水チューブによって上部シリンダ室４６ａの通水口５０ａと接続され、開口Ｇ，Ｈ，Ｊは送水チューブによって下部シリンダ室４６ｂの通水口ｂと接続される。シース６０の各開口Ａ〜Ｌの形成位置とバルブロッド６２のＯリング６４の取付け位置には対応関係があり、各切欠き部６６ａ，…，６６ｃはＯリング２段分の長さであって、バルブロッド６２をＯリング２段分ずつ軸方向に移動させることで、開口間での流路の連通関係が変わるようになっている。
【００２４】
図１に戻って、ロッドバルブ機構１２のシース６０の下端に、前記貫通孔６８に連通するような延長パイプ７２を接続する。その延長パイプ７２を取り囲むように、第１のパッカ１４ａと第２のパッカ１４ｂを設け、更に延長ロッド７４を介して第３のパッカ１４ｃを設ける。第２のパッカ１４ｂと第３のパッカ１４ｃは透水試験区間を設定するためのもので、その透水試験区間で前記延長パイプ７２の下部が開口するようにし、その開口に透水ストレーナ７６を設ける。透水試験区間を規定している延長ロッド７４には圧力センサ７８を設ける。該圧力センサ７８の検出信号は、信号ケーブルで孔内制御装置３０に送られ、そのデータは更にアーマードケーブル３２によって地上の制御・計測装置３８に送られる。
【００２５】
ロッドバルブ機構１２では、バルブロッド６２がリニアアクチュエータ５８によってシース６０内を直線的に移動することで、Ｏリング６４による流路の区画及び各開口と切欠き部６６ａ，…，６６ｃと貫通孔６８とによる流路の連通・遮断を利用して、流路の切り換えを制御して、孔内水を用いて前記パッカ１４ａ，…，１４ｃを膨張・収縮自在とすると共に、パッカ１４ｂ，１４ｃの膨張によって規定されたボーリング孔内の透水試験区間への給水もしくは透水試験区間からの排水を可能としている。
【００２６】
前述のように本透水試験装置はワイヤライン工法に対応したシステムであり、ボーリング孔内に位置するドリルロッド８０の内部に挿入される。ワイヤライン工法による掘進時は、ドリルロッド８０の下端（ビット８４）は孔底まで下りた状態であるが、透水試験時には図１に示すように、ドリルロッド８０の下端は第１のパッカ１４ａの下端付近まで引き上げられた状態である。従って、このドリルロッド８０は、送水機構１０及びロッドバルブ機構１２の外側を取り囲み地上にまで達するように設けられており、透水試験用パイプとして機能することになる。透水試験時に、図１に示すように、ドリルロッドの下端部内側に第１のパッカ１４ａが位置し、該第１のパッカ１４ａの膨張・収縮によってドリルロッド８０の下端を閉塞・開放可能とする。ここでは第１のパッカ１４ａの下端外周にはセントラライザ８６を設けてドリルロッド８０の中心に位置するようにし、該ドリルロッド８０の下端近傍の内周面にはストッパ８８を設けて、ドリルロッド８０を引き上げる際に前記セントラライザ８６との間での位置規制の機能を持たせる。
【００２７】
ロッドバルブ本体６０の動作状態を図５に示す。図５では、Ｏリングは図示せず、Ｏリングを装着するための溝のみ描いている。
（ａ）は挿入あるいは引上げ時の状態である。これは図４に示したのと同じ状態である。開口ＡとＣが切欠き部によって連通し各パッカは孔内開放、上部シリンダ室及び下部シリンダ室は閉止、透水試験区間も閉止。
（ｂ）は各パッカを膨張保持している状態である。各パッカは閉止、上部シリンダ室及び下部シリンダ室も閉止、透水試験区間も閉止。
（ｃ）はパッカを膨張させる時の状態である。開口ＢとＥが切欠き部によって連通し上部シリンダ室と各パッカとが連通、開口ＨとＩが切欠き部によって連通し下部シリンダ室は孔内開放、透水試験区間は閉止。
（ｄ）は上部シリンダ室への水補給（下部シリンダ室の水の放出）時、あるいはその逆の状態である。各パッカは閉止、開口ＤとＥが切欠き部によって連通し上部シリンダ室は孔内開放、開口ＪとＩが切欠き部によって連通し下部シリンダ室も孔内開放、透水試験区間は閉止。
（ｅ）はケーシング内水頭を利用する透水試験時の状態である。各パッカは閉止、上部シリンダ室も閉止、下部シリンダ室も閉止、開口Ｆと貫通孔とが連通するため透水試験区間は孔内開放。
（ｆ）は平衡水位測定時の状態である。各パッカは閉止、上部シリンダ室も閉止、下部シリンダ室も閉止、透水試験区間も閉止。
（ｇ）はシリンダ法による透水試験時の状態である。各パッカは閉止、開口ＫとＬが切欠き部によって連通し上部シリンダ室は孔内開放、開口Ｇと貫通孔とが連通するため下部シリンダ室と透水試験区間とが連通。
このようにバルブロッド６２をＯリング２個分ずつ駆動することで、流路の閉止及び連通状態の切り換えを行うことができる。
【００２８】
なお、ロッドバルブ機構１２における開口あるいは切欠きの数や形状、形成位置、及びそれらの動作については、その一例を示したにすぎず、透水試験方法あるいはその試験手順などに応じて適宜変更できることは無論であり、図示の構造のみに限定されるものではない。
【００２９】
本透水試験装置の組立手順は次の通りである。
(1) 送水機構１０のピストンシリンダ４０の上下の通水口５０ａ，５０ｂに送水チューブ１８を接続し、その先端を水中に浸し、リニアアクチュエータ４２を運転してピストン４８を上昇・下降させながら上部シリンダ室４６ａ及び下部シリンダ室４６ｂから空気を追い出して清水を充填する。その後、ピストン４８を完全に下げ、上部シリンダ室４６ａに清水を充填する。そして、各部材間を接続する送水チューブ１８の内部に清水を満たして連結し、全装置の孔内挿入体勢を完成する。
(2) ロッドバルブ本体５６を図５の（ａ）に示す位置に合わせる。これが挿入・引上げ時の状態である。
(3) 透水試験区間長を決定し、それぞれのパッカ１４ａ，…，１４ｃに清水を充填した状態で、第３のパッカ１４ｃから組み立てながら、装置全体が孔内に没するまで降ろす。
(4) 地上のウインチ３４を運転して、所定深度まで挿入する。
(5) 水中ポンプ８２を挿入する。
【００３０】
測定準備及び測定手順は次の通りである。
(6) ロッドバルブ本体５６を図５の（ｃ）の位置に調整し、リニアアクチュエータ４２を引き上げ方向に運転し、各パッカ１４ａ，…，１４ｃを膨張させる。その際、ピストンシリンダ４０の下部シリンダ室４６ｂには自動的に孔内水が呼び込まれる。ピストン４８が最上部に達したなら、ロッドバルブ本体５６を図５の（ｄ）の位置にセットして、リニアアクチュエータ４２を押し下げ方向に運転し、ピストンシリンダ４０の上部シリンダ室４６ａに孔内水を呼び込む。この際、下部シリンダ室４６ｂの水は放出される。これを２〜３回繰り返し、パッカの膨張遮水に必要な所定量の孔内水を送り込み、その後ある程度の余剰水を圧入して遮水を完了する。
(7) シリンダ法透水試験における注水、回復法等の試験の実施法を選択決定し、ロッドバルブ本体５６を図５の（ｄ）の位置においてリニアアクチュエータ４２を運転して、注水法ではピストンシリンダ４０の下部シリンダ室４６ｂに孔内水を満たし（ピストン引き上げ）、回復法では逆に下部シリンダ室４６ｂの水を放出（ピストン押し下げ）する。
(8) ロッドバルブ本体５６を図５の（ｆ）状態に置き、透水試験区間圧力が安定するのを待てば、平衡水位が求まる。
(9) 水中ポンプ８２を運転し透水試験用パイプ８０内の水位を下げ、ロッドバルブ本体５６を図５の（ｅ）の位置にセットすると、ドリルロッド内水位を用いた変水位回復法試験となり、その圧力変化の状況から透水係数ｋが求まる。変化速度が非常に遅い（例えばｋ＜１０-5と小さい）場合は、次の工程に移る。（この工程を予備試験と考えてもよい。）
(10)次の工程としてシリンダ法による回復法を行う場合を述べると、ロッドバルブ本体５６を図５の（ｆ）の位置に戻し、しばらくすると平衡状態に戻るので、その後、ロッドバルブ本体５６を図５の（ｇ）の位置にセットし、リニアアクチュエータ４２をピストンシリンダ４０の引き上げ方向に運転する。引き上げ速度は透水試験区間圧力が平衡圧より２kgf/cm2 以上かからない速度とする。ピストン４８の一定速度運転に対して圧力が安定した時点で透水試験区間における湧出水量と圧力が明らかとなり測定を終了する。
【００３１】
後処理の手順は次の通りである。
(11)水中ポンプ８２を引き上げる。またロッドバルブ本体５６を図５の（ａ）の位置に戻し、各パッカ１４ａ，…，１４ｃが収縮できる十分な時間（１０〜１５分間程度）をおいた後、装置全体を引き上げる。
(12)前記(3) の逆の手順で分解する。但し、分解は最低限（パッカとロッドバルブ機構の境界での分解程度）とし、櫓に別途設けた滑車等に吊り下げておくのが好ましい。このようにして孔内透水試験を実施する。
【００３２】
次に、図６は本発明に係る孔内水ピストン注入・吸引式透水試験装置の他の実施例を示すものである。これは透水試験用パイプを用いないで透水試験を行う装置である。基本的な構成は前記実施例と共通しており、説明を簡略化するために、対応する部分には同一符号を付す。但し、同一符号を付した部分は機能的に類似していることを意味しているが、必ずしも同一構成とは限らない。図６から分かるように、この実施例の装置では、ドリルロッド（透水試験用パイプ）は無く、水中ポンプも組み込まれていない。パッカとして、透水試験区間を設定する上下２段のパッカ１４ｂ，１４ｃのみが設けられている。
【００３３】
本装置も、主として、送水機構１０と、水の流路を制御するロッドバルブ機構１２と、２個のパッカ１４ｂ，１４ｃ等を一連にしてボーリング孔１６内に挿入可能に配設し、前記送水機構１０とロッドバルブ機構１２と各パッカ１４ｂ，１４ｃとを送水チューブ１８で接続した構成である。
【００３４】
送水機構１０は、ピストンシリンダ４０とリニアアクチュエータ４２の組み合わせからなる。ロッドバルブ機構１２は、ロッドバルブ本体５６とバルブ駆動用のリニアアクチュエータ５８とからなる。このリニアアクチュエータ５８も、電気モータとその回転を直線運動に変換する機構とを備え、ロッドバルブ本体５６のバルブロッドを往復駆動する構造でよい。ロッドバルブ本体５６は、側壁に多数の開口多段に形成されているシース６０と、該シース６０に嵌入するバルブロッド６２との組み合わせからなる。
【００３５】
ロッドバルブ機構１２のシース６０の下端に、前記貫通孔６８に連通するような延長パイプ７２を接続する。その延長パイプ７２を取り囲むように、パッカ１４ｂを設け、更に延長ロッド７４を介してパッカ１４ｃを設ける。両パッカ１４ｂ，１４ｃとによって透水試験区間が設定され、その透水試験区間で前記延長パイプ７２の下部が開口するようにし、その開口に透水ストレーナ７６を設ける。透水試験区間を規定している延長ロッド７４には圧力センサ７８を設ける。
【００３６】
ロッドバルブ機構１２では、バルブロッド６２がリニアアクチュエータ５８によってシース６０内を直線的に移動することで、Ｏリングによる流路の区画及び開口と切欠き部と貫通孔による流路の連通・遮断を利用して、流路の切り換えを制御して、孔内水を用いて前記パッカ１４ｂ，１４ｃを膨張・収縮自在とすると共に、パッカ１４ｂ，１４ｃの膨張によって規定されたボーリング孔内の透水試験区間への給水もしくは透水試験区間からの排水を可能としている。
【００３７】
本透水試験装置を用いた透水試験は次のようにして行う。まず前記実施例の場合と同様、両方のパッカ１４ｂ，１４ｃを膨張させて遮水し、透水試験区間を設定する。そして、その透水試験区間に、送水機構１０によって水を送り込む（注水法）か、あるいは水を排出する（回復法）。その時のピストンの送り速度から注水量又は排水量を求め、また圧力センサによって透水試験区間圧力を求める。そして、これらの値から透水係数を算出できる。
【００３８】
上記の実施例では、２個のパッカによって透水試験区間を設定しているが、例えば孔底近傍のような場合には、１個のパッカによってそれより下の領域を透水試験区間として設定することも可能である。
【００３９】
上記の２つの実施例の孔内水ピストン注入・吸引式透水試験装置は、そのまま孔内採水装置としても使用可能である。パッカを膨張させることによって設定した採水区間の水を、送水機構で汲み上げると、送水機構のピストンシリンダ内に採取できる。採水後、本装置を孔内から引き上げれば、地上に取り出すことができるからである。採水装置としてのみ使用する場合には、原理的には圧力センサは必要ないが、圧力センサがあれば、水圧を測定しながら採水できるため、設けられていても特に不都合はない。
【００４０】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこのような構成のみに限定されるものではない。前述のように、例えばロッドバルブ本体の開口や切欠き部の数や形状、位置などは、透水試験方法あるは採水方法などに応じて適宜変更してよいことは言うまでもない。図６に示すようなシリンダ法による透水試験の場合には、ロッドバルブ機構は図４に示すような構成よりも更に簡素化できる。ボーリング孔が浅く通常のボーリング工法を実施している場合には、透水試験用パイプを挿入してもよいし、その透水試験用パイプとしてボーリング孔のケーシングパイプを利用してもよい。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は上記のように、送水機構とロッドバルブ機構とパッカ等を一連としてボーリング孔内に挿入可能に配設した構成としたことにより、地上から供給する水ではなく孔内水を用いてパッカを膨張したり、パッカの水を孔内に排水させることができる。そのため大深度の孔内でも、ゴム製のパッカの内外で圧力バランスが取れるために破損する恐れはなく、透水試験区間や採水区間の設定を容易に実施できる。
【００４２】
また本発明に係る孔内水ピストン注入・吸引式透水試験装置では、透水試験区間への給水及び透水試験区間からの排水を、孔内の送水機構とロッドバルブ機構で行うため、大深度の孔内でも短時間で且つ高精度で試験を行うことができる。また透水試験用パイプを用いる場合には、透水試験区間への給水及び透水試験区間からの排水を、透水試験用パイプ内水位を利用して実施でき、試験方法の選択の自由度が大きくなる。更にワイヤライン工法の場合には、そのドリルロッドを透水試験用パイプとして使用でき、透水試験用パイプの抜き差し作業が不要となるため、作業効率も高くなる。
【００４３】
更に本発明に係る孔内採水装置では、孔内の所定深度の水を送水機構のピストンシリンダ内に採取することができ、大深度の孔内水であっても、溶存ガスなどが逃げ出すことなく、あるがままの状態の水を採取することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る孔内水ピストン注入・吸引式透水試験装置の一実施例を示す全体構成図。
【図２】送水機構の説明図。
【図３】ロッドバルブ機構の説明図。
【図４】そのロッドバルブ本体の詳細説明図。
【図５】ロッドバルブ機構の動作説明図。
【図６】本発明に係る孔内水ピストン注入・吸引式透水試験装置の他の実施例を示す全体構成図。
【符号の説明】
１０  送水機構
１２  ロッドバルブ機構
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ  パッカ
１８  送水チューブ
４０  ピストンシリンダ
４２  ピストン駆動用のリニアアクチュエータ
５６  ロッドバルブ本体
５８  バルブ駆動用のリニアアクチュエータ
６０  シース
６２  バルブロッド
６４  Ｏリング
６６ａ，６６ｂ，６６ｃ  切欠き部
７８  圧力センサ
【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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