(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤に第１のボーリング孔を削孔し、
前記第１のボーリング孔内の所定の部分をパッカで閉塞して、圧力計が設けられた受信区間を形成し、
ボーリング機械で第２のボーリング孔を削孔して掘進状況を記録しつつ、前記圧力計を用いて前記受信区間での水圧を取得することを特徴とする水みち推定方法。
【請求項２】
前記掘進状況は、前記ボーリング機械の削孔深度と時間、削孔水圧力、回転数、送水量、排水量、給圧、掘進速度のうち少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項１記載の水みち推定方法。
【請求項３】
前記掘進状況のうち、前記削孔水圧力と、前記水圧とを比較して水みちの位置を推定することを特徴とする請求項２記載の水みち推定方法。
【請求項４】
前記受信区間が、前記第１のボーリング孔内の複数箇所に形成されることを特徴とする請求項１記載の水みち推定方法。
【請求項５】
少なくとも１本の前記第２のボーリング孔を削孔することを特徴とする請求項１記載の水みち推定方法。
【請求項６】
地盤内に削孔された第１のボーリング孔をパッカで閉塞して形成された受信区間に設けられた圧力計と、
前記地盤内に第２のボーリング孔を削孔するボーリング機械と、
前記圧力計を用いて測定された水圧および前記ボーリング機械の掘進状況を取得するデータ取得手段と、
を具備し、
前記水圧と前記掘進状況とを比較して、前記第１のボーリング孔と前記第２のボーリング孔との間の水みちの位置を推定することを特徴とする水みち推定装置。
【請求項７】
前記掘進状況は、前記ボーリング機械の削孔深度と時間、削孔水圧力、回転数、送水量、排水量、給圧、掘進速度のうち少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項６記載の水みち推定装置。
【請求項８】
前記受信区間が、前記第１のボーリング孔内の複数箇所に形成されたことを特徴とする請求項６記載の水みち推定装置。
【請求項９】
少なくとも１本の前記第２のボーリング孔が削孔されることを特徴とする請求項６記載の水みち推定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水みち推定方法および水みち推定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地質調査や水理特性等を把握するために実施するボーリングの孔を利用して、その周辺の岩盤や地盤を調査するために透水試験やトモグラフィ計測等の原位置試験が実施される。これらの結果を利用し、土木構造物の建設に必要な情報を取得する。
【０００３】
図８は、従来の孔間透水試験装置の概略図である。地盤１０１には、事前に、２本のボーリング孔１０３、ボーリング孔１０５が掘削される。送水装置として使用されるボーリング孔１０３では、パッカ１０７の間に発信区間１０９が設けられる。受信装置として使用されるボーリング孔１０５では、パッカ１１１の間に複数の受信区間１１３が設けられる。ボーリング孔１０３の発信区間１０９から注水を行い、ボーリング孔１０５の受信区間１１３で圧力応答を観測し、孔間内の水みちを推定する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の方法では、事前に掘削したボーリング孔に、発信側と受信側の試験装置を設置して計測を実施するため、時間・コストの面において効率的でない。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、短時間で経済的に、簡便な透水試験と同等の結果を得ることができる水みち推定方法および水みち推定装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するための第１の発明は、地盤に第１のボーリング孔を削孔し、前記第１のボーリング孔内の所定の部分をパッカで閉塞して、圧力計が設けられた受信区間を形成し、ボーリング機械で第２のボーリング孔を削孔して掘進状況を記録しつつ、前記圧力計を用いて前記受信区間での水圧を取得することを特徴とする水みち推定方法である。
【０００７】
地盤に削孔された第１のボーリング孔は、受信装置として使用される。第１のボーリング孔には、１箇所以上の受信区間が形成され、各受信区間には圧力計が設けられる。削孔途中の第２のボーリング孔は、送水装置として使用される。第２のボーリング孔は、少なくとも１箇所に削孔され、任意の個所に配置できる。第２のボーリング孔の掘進状況のうち、例えばボーリング機械の削孔水圧力と、受信区間で取得した水圧とを比較し、第１のボーリング孔と第２のボーリング孔との間の水みちの位置を推定する。
【０００８】
第１の発明では、地盤に削孔した第１のボーリング孔内の所定の部分をパッカで閉塞して受信区間を形成する。受信区間には、圧力計が設けられる。次に、ボーリング機械で第２のボーリング孔を削孔して掘進状況を記録しつつ、受信区間に設けた圧力計を用いて受信区間での水圧を取得する。
【０００９】
第２の発明は、地盤内に削孔された第１のボーリング孔をパッカで閉塞して形成された受信区間に設けられた圧力計と、前記地盤内に第２のボーリング孔を削孔するボーリング機械と、前記圧力計を用いて測定された水圧および前記ボーリング機械の掘進状況を取得するデータ取得手段とを具備し、前記水圧と前記掘進状況とを比較して、前記第１のボーリング孔と前記第２のボーリング孔との間の水みちの位置を推定することを特徴とする水みち推定装置である。
【００１０】
第２の発明では、地盤内に削孔済みの第１のボーリング孔をパッカで閉塞して形成された受信区間に設けられた圧力計で水圧が測定される。また、第２のボーリング孔が、ボーリング機械を使用して削孔される。第２のボーリング孔の掘削時には、圧力計で測定された水圧、および、ボーリング機械の掘削状況がデータ取得手段で取得される。水圧と、掘削状況を比較して、第１のボーリング孔と第２のボーリング孔との間の水みちの位置が推定される。なお、データ取得手段は、水圧と掘削状況のそれぞれについて設けてもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、水みち推定装置Ａの概略図である。図１に示すように、水みち推定装置Ａは、地盤１に掘削されたＮｏ．２ボーリング孔７に設けられた圧力計３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｅ、コンピュータ３９、Ｎｏ．１ボーリング孔４とＮｏ．３ボーリング孔５とを削孔しつつあるボーリング機械１９のポンプ１５、給圧装置１７等で構成される。Ｎｏ．２ボーリング孔７は、水みち推定装置Ａの受信装置として使用され、Ｎｏ．１ボーリング孔４、Ｎｏ．３ボーリング孔５は、送水装置として使用される。
【００１２】
２台のボーリング機械１９は、Ｎｏ．１ボーリング孔４、Ｎｏ．３ボーリング孔５にそれぞれ挿入されたロッド１１、ロッド１１の先端に取り付けられたビット９、地盤１上に設置された給圧装置１７、ポンプ１５等で構成される。ボーリング機械１９は、ホース１３を介してポンプ１５から送水しつつ、給圧装置１７でビット９に適切な圧力を与えて、Ｎｏ．１ボーリング孔４、Ｎｏ．３ボーリング孔５を削孔する。
【００１３】
Ｎｏ．１ボーリング孔４、Ｎｏ．３ボーリング孔５の削孔中には、掘削状況を管理し、記録する。掘削状況とは、削孔深度と時間、ボーリング機械１９の削孔水圧力、回転数、送水量、排水量、給圧、掘進速度等の情報である。
【００１４】
図２は、Ｎｏ．２ボーリング孔７へのパッカおよび圧力計の設置工程を示す断面図である。Ｎｏ．２ボーリング孔７は、ボーリング機械１９と同様の機械を使用して、あらかじめ地盤１に掘削されている。パッカ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ…、２１ｆは、例えば、ゴム製等の収縮・膨張が可能な材質である。パッカ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ…の内部にはケーブル３５が通され、ケーブル３５には圧力計３３ａ、３３ｂ、３３ｃ…が接続されている。図２に示すように、収縮した状態のパッカ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ…、２１ｆをＮｏ．２ボーリング孔７に挿入し、それぞれ所定の位置に配置する。
【００１５】
図１に示すように、所定の位置に配置したパッカ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆを膨張させ、Ｎｏ．２ボーリング孔７を閉塞する。パッカ２１ａとパッカ２１ｂの間には受信区間２−ａが、パッカ２１ｂとパッカ２１ｃの間には受信区間２−ｂが、パッカ２１ｃとパッカ２１ｄの間には受信区間２−ｃが、パッカ２１ｄとパッカ２１ｅの間には受信区間２−ｄが、パッカ２１ｅとパッカ２１ｆの間には受信区間２−ｅが、それぞれ形成される。
【００１６】
受信区間２−ａ、受信区間２−ｂ、受信区間２−ｃ、受信区間２−ｄ、受信区間２−ｅには、それぞれ、圧力計３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｅが設置される。圧力計３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｅは、ケーブル３５を介して、地盤１上のアンプ３７、コンピュータ３９に接続される。コンピュータ３９は、圧力計３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｅで計測した受信区間２−ａ、受信区間２−ｂ、受信区間２−ｃ、受信区間２−ｄ、受信区間２−ｅでの水圧を、アンプ３７を介して取得する。
【００１７】
次に、水みち推定装置の動作について説明する。
ボーリング機械１９のホース１３を介してポンプ１５から送水し、給圧装置１７でビット９に適切な圧力を与えて、Ｎｏ．１ボーリング孔４、Ｎｏ．３ボーリング孔５を掘削する。掘削中には、掘削状況を管理し、記録する。掘削状況とは、削孔深度と時間、ボーリング機械１９の削孔水圧力、回転数、送水量、排水量、給圧、掘進速度等の情報である。
【００１８】
同時に、Ｎｏ．２ボーリング孔７側では、受信区間２−ａ、受信区間２−ｂ、受信区間２−ｃ、受信区間２−ｄ、受信区間２−ｅでの水圧を圧力計３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｅで計測する。コンピュータ３９は、アンプ３７を介して水圧の経時変化のデータを取得する。
【００１９】
図３は、経過時間を横軸に、水圧を縦軸に表した場合の圧力モニタリングの結果を示す図である。２−ｂ区間４１、２−ｃ区間４３、２−ｄ区間４５、２−ｅ区間４７に示す曲線は、それぞれ受信区間２−ｂ、受信区間２−ｃ、受信区間２−ｄ、受信区間２−ｅで観測された水圧の経時変化を示す。Ｎｏ．１ボーリング孔削孔時４９（楕円形の印）は、Ｎｏ．１ボーリング孔４を削孔した時間を、Ｎｏ．３ボーリング孔削孔時５１（長方形の印）は、Ｎｏ．３ボーリング孔５を削孔した時間を示す。
【００２０】
Ｎｏ．１ボーリング孔４およびＮｏ．３ボーリング孔５と、Ｎｏ．２ボーリング孔７との間の地盤１０１の透水性が大きい場合、Ｎｏ．１ボーリング孔４、Ｎｏ．３ボーリング孔５の削孔中にポンプ１５からビット９へ送水された削孔水が地盤１０１へ流入してＮｏ．２ボーリング孔７へ到達し、受信区間２−ｂ、受信区間２−ｃ、受信区間２−ｄ、受信区間２−ｅで観測される水圧に応答が見られる。
【００２１】
例えば、Ｎｏ．３ボーリング孔削孔時５１ａには、２−ｂ区間４１、２−ｃ区間４３、２−ｄ区間４５に示す曲線に応答が見られる。よって、Ｎｏ．３ボーリング孔削孔時５１ａに相当する深度において、Ｎｏ．３ボーリング孔５と、受信区間２−ｂ、受信区間２−ｃ、受信区間２−ｄとは、連続性が高いと推定できる。
【００２２】
また、２−ｅ区間４７に示す曲線は、他の２−ｂ区間４１、２−ｃ区間４３、２−ｄ区間４５に示す曲線と比較して応答が極めて小さい。よって、一番深い位置にある受信区間２−ｅにおいては、Ｎｏ．１ボーリング孔４やＮｏ．３ボーリング孔５との連続性が小さいと判断できる。
【００２３】
図４は、Ｎｏ．３ボーリング孔５削孔深度を横軸に、水圧と削孔水注入圧を縦軸に表した場合の圧力応答モニタリング結果を示す。２−ｂ区間５３、２−ｃ区間５５、２−ｄ区間５７、２−ｅ区間５９に示す曲線は、それぞれ受信区間２−ｂ、受信区間２−ｃ、受信区間２−ｄ、受信区間２−ｅで観測された水圧の応答値の変化を示す。削孔水注入圧６１（三角形の印）は、各削孔深度でのボーリング機械１９の削孔水注入圧を示す。
【００２４】
図４では、Ｎｏ．３ボーリング孔５削孔深度により、水圧の応答値に差が見られる。圧力応答が大きいほど、その削孔深度でのＮｏ．３ボーリング孔５と受信区間２−ｂ、受信区間２−ｃ、受信区間２−ｄ、受信区間２−ｅの間の透水性が大きいと推定できる。
【００２５】
送水装置側のボーリング孔の掘削状況と、受信装置側のボーリング孔での圧力応答を比較することにより水みちの位置を推定できることを検証するため、ルジオン試験を行った。すなわち、削孔済みのＮｏ．３ボーリング孔５から注水して、Ｎｏ．２ボーリング孔７での圧力応答を観測した。
【００２６】
図５は、Ｎｏ．３ボーリング孔５で注水を行った試験区間を示す図である。Ｎｏ．３ボーリング孔５は、パッカ等（図示せず）で閉塞され、試験区間３−ａ、試験区間３−ｂ、試験区間３−ｃ、試験区間３−ｄ、試験区間３−ｅが形成される。なお、これらの試験区間は、図４では試験区間３−ｂ６３、試験区間３−ｃ６５、試験区間３−ｄ６７、試験区間３−ｅ６９に示す深度に位置する。
【００２７】
図６は、Ｎｏ．２ボーリング孔７の受信区間２−ｃ、受信区間２−ｄにおいて、Ｎｏ．３ボーリング孔５削孔時およびルジオン試験時に観測した圧力応答結果を示す図である。横軸は加圧側の位置、縦軸はＮｏ．２ボーリング孔７での応答圧である。横軸に示す加圧側の位置は、Ｎｏ．３ボーリング孔５側の試験区間３−ｂ、試験区間３−ｃ、試験区間３−ｄ、試験区間３−ｅである。
【００２８】
Ｎｏ．３ボーリング孔５の各試験区間でルジオン試験を行った時の、Ｎｏ．２ボーリング孔７の受信区間２−ｃ、受信区間２−ｄでの応答圧を、それぞれ、応答圧８７ｃ、８７ｄ（折れ線）に示す。また、Ｎｏ．３ボーリング孔５の各試験区間の深度を削孔した時の、受信区間２−ｃ、受信区間２−ｄでの応答圧を、それぞれ、応答圧８９ｃ、８９ｄ（折れ線）に示す。なお、図６の応答圧は、全て加圧側を１００ｋＰａに換算した場合の値を示している。
【００２９】
図６に示すように、ルジオン試験時の応答圧８７ｃ、８７ｄ、削孔時の応答圧８９ｃ、８９ｄとも、試験区間３−ｂでの加圧に対して、最大の応答値を示している。よって、ルジオン試験、本実施の形態の水みち推定方法のいずれの方法でも、試験区間３−ｂと受信区間２−ｃ、試験区間３−ｂと受信区間２−ｄとの間に水みちがあることが推定できる。
【００３０】
なお、試験区間３−ｄ、試験区間３−ｅでの加圧に対して、ルジオン試験時の応答圧８７ｃ、８７ｄは減少しているが、削孔時の応答圧８９ｃ、８９ｄは増加しており、結果が一致していない。この原因として、ルジオン試験時の注入水は、パッカで閉塞された試験区間からのみ注入されるのに対し、ボーリング中の削孔水は地上へ戻る流れがあることにより、削孔深度より浅い区間からも岩盤内へ削孔水が流入することが考えられる。今回の場合では、図４に示すように、試験区間３−ｄ６７の上方の深度２４ｍ付近に圧力応答の大きい区間、すなわち透水性が大きいと推定できる区間があり、この区間からの削孔水の流入の影響を受けたと推定できる。
【００３１】
このように、水みち推定装置Ａでは、送水装置としてボーリング機械１９で削孔しつつあるＮｏ．１ボーリング孔４、Ｎｏ．３ボーリング孔５を使用し、削孔水に対する圧力応答を観測するため、短時間で従来の透水試験を行ったのと同等の結果を得ることができる。また、送水装置を簡便化できるので、経済的である。
【００３２】
なお、本実施の形態では、水みち推定装置Ａとして、３本のボーリング孔を直線上に配置し、送水装置である２本のボーリング孔をほぼ同時に削孔したが、ボーリング孔の本数や位置関係、送水装置の削孔時間はこの限りでない。１個所の受信装置に対して、送水装置は１個所以上とする。複数の送水装置を使用する場合、孔配置や削孔の順番を適切に計画することにより、効率的に精度良く水みち推定を行うことができる。また、受信装置として使用するボーリング孔に形成する受信区間は、任意の数量や位置に設定できる。
【００３３】
さらに、ボーリング機械１９の削孔水圧と受信区間での応答圧を比較して水みちの位置を推定する方法の他に、ボーリング機械１９の送水量、排水量、給圧、回転数、掘進速度等のデータを使用する方法が考えられる。
【００３４】
なお、図３から図６に結果を示した試験において、図５に示すように、Ｎｏ．１ボーリング孔４は泥岩優勢層８１に、Ｎｏ．２ボーリング孔７は泥岩優勢層８１と礫岩８３の層に、Ｎｏ．３ボーリング孔５は礫岩８３の層と砂岩優勢層８５に位置する。裸孔での孔壁維持が困難な場合は、ボーリング孔内に塩ビケーシングを設置した。
【００３５】
図７は、塩ビ管９７を設置したボーリング孔内の受信区間または試験区間付近の拡大断面図である。ボーリング孔内には塩ビ管９７が挿入され、受信区間または試験区間に相当する位置にはストレーナ９３が配置される。塩ビ管９７と周辺岩盤９９の間はベントナイトペレット９１で、ストレーナ９３およびその上下部分の塩ビ管９７と周辺岩盤９９の間は珪砂９５で埋め戻される。
【００３６】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、短時間で経済的に、簡便な透水試験と同等の結果を得ることができる水みち推定方法および水みち推定装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】水みち推定装置Ａの概略図
【図２】ボーリング孔３へのパッカおよび圧力計の設置工程を示す断面図
【図３】圧力モニタリングの結果を示す図
【図４】圧力応答モニタリング結果を示す図
【図５】Ｎｏ．３ボーリング孔５で注水を行った試験区間を示す図
【図６】Ｎｏ．２ボーリング孔７の受信区間２−ｃ、受信区間２−ｄにおいて、Ｎｏ．３ボーリング孔５削孔時およびルジオン試験時に観測した圧力応答結果を示す図
【図７】塩ビ管９７を設置したボーリング孔内の受信区間または試験区間付近の拡大断面図
【図８】従来の孔間透水試験装置の概略図
【符号の説明】
１………地盤
４………Ｎｏ．１ボーリング孔
５………Ｎｏ．３ボーリング孔
７………Ｎｏ．２ボーリング孔
９………ビット
１５………ポンプ
１９………ボーリング機械
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ………パッカ
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｅ………圧力計
８７ｃ、８７ｄ、８９ｃ、８９ｄ………応答圧
【図１】
0003764668.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003764668.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003764668.tif 000008
【図８】
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