JP2001318167A - 地中発生ガスの探査装置と探査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】迅速な探査ができるとともに、探査中に有害ガ
スが地上に漏洩することがない、地中発生ガスの探査装
置と探査方法を提供することを目的とする。 【解決手段】圧力センサーと、ガス吸引口と、パッカー
を備えた探査棒と、圧入装置によって構成する。探査棒
を地中に圧入し、パッカーで孔壁との間隔を塞ぎ、地中
発生ガスの圧力を測定し、ガスを採取する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は地中に発生するガス
を探査する装置と探査方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】地盤を掘削する際や、埋め立て廃棄物を
掘り起こす際に、人体に有害なガスや引火、爆発の恐れ
のあるガスが発生して安全作業の確保が困難な場合があ
る。またこのようなガスの発生量が多いと、相対的に酸
素が不足して酸欠事故を引き起こす可能性がある。その
ような事故の発生を防止するために、従来は次のような
発生ガス探査技術が開発されている。 ＜イ＞先端の尖った中空棒状のガス採取器を所定の深度
まで地中に貫入させ、採取器内に揮発性有機塩素ガスを
取り込み、これを地上に引き上げた後に試料をガス検知
器などで分析する方法。（例えば特開平１１−１７３９
６３号） ＜ロ＞泥水を用いたボーリング掘削を行い、循環する泥
水中に含まれるメタンガスを採取して、地山が含有する
メタンガス総量を算定する方法。（例えば特開平９−２
９２３１８）

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記したような従来の
地中発生ガスの探査装置と探査方法は次のような問題を
備えていた。 ＜イ＞ガス採取器を使用する方法は、測定深度に達する
ごとにガス採取器を地上部まで引き上げる必要がある。
そのために調査深度が深くなるほど採取器の上げ下げに
要する時間が増加し、その結果、試料採取に要する時間
が増加することになる。またガス採取器の取り出し中に
は貫入孔が開放されることになり、孔口からメタンで代
表されるような軽量のガスが漏洩する可能性が有り危険
である。 ＜ロ＞ボーリング掘削によるガス採取方法は、泥水を循
環させる方法、無水ボーリングを行い、吸引ポンプによ
ってガスを採取する方法がある。いずれの方法であって
も調査深度が深い場合にはコアチューブの上げ下げに時
間を要するために試料採取に時間を要し、不経済であ
る。またボーリングロッドの継ぎ足し中には掘削孔が開
放されるので、孔口からメタンで代表されるような軽量
のガスが漏洩する可能性があり危険である。 ＜ハ＞特に管理型最終処分場などに埋め立てられた廃棄
物地盤を対象としてボーリングによる採集を採用する場
合には次のような問題がある。 廃棄物地盤は一般地盤と比較して間隙率が大きいため
にボーリングを行う際に泥水浸透量が格段に増加し、不
経済である。大量の泥水を用いてボーリング掘削を行っ
たとしても処分場の浸出水処理設備に過大な負担を強い
ることになる。 また無水ボーリングの場合には、泥水掘削に比べて掘
削に要する時間が増大する。 さらに処分場に埋め立てられている廃棄物には、自然
の地盤材料と比べて大きな寸法のものも含まれているた
め、ボーリングロッドの先端が大廃棄物に接触した場合
に掘削作業が困難となる。

【０００４】

【本発明の目的】本発明は上記のような問題を改善する
ためになされたもので、迅速な探査ができるとともに、
探査中に有害ガスが地上に漏洩することがない、地中発
生ガスの探査装置と探査方法を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するために本発明の地中発生ガスの探査装置は、 探査
棒と、探査棒の基部側を加圧して先端を地中に圧入する
圧入装置とより構成し、探査棒は、その先端付近に外部
へ向けて取り付け、探査棒の外部の気圧を検知する圧力
センサーと、探査棒の先端付近に外部へ向けて開口し、
探査棒の外部のガスを吸引採取するガス吸引口と、探査
棒の外周へ膨張可能であって、探査棒に対して圧力セン
サーやガス吸引口よりも基部側に取り付けたパッカーと
より構成した、地中発生ガスの探査装置を特徴とするも
のである。

【０００６】また、本発明の地中ガスの探査方法は、外
部の気圧を検知する圧力センサーと、外部のガスを吸引
採取するガス吸引口と、外周へ膨張可能であって、探査
棒に対して圧力センサーやガス吸引口よりも基部側に取
り付けたパッカーとより構成した探査棒を使用し、この
探査棒の基部を加圧して先端を地中に圧入し、その後探
査棒を多少の距離だけ地中から引き抜いて先端に空洞を
形成し、パッカーを膨張することによって探査棒と孔壁
との間を閉塞し、先端の空洞に集まったガスの圧力を検
知することによって涌出量を測定し、同時に発生ガスを
採集して行う、地中発生ガスの探査方法を特徴とするも
のである。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下図面にもとづいて本発明の一
実施例を説明する。

【０００８】＜イ＞探査棒。 本発明の探査装置は探査棒Ａと圧入装置Ｂとによって構
成する。探査棒Ａは、先端の尖った中空の筒体であり、
圧力センサー１と、ガス吸引口２と、パッカー３とを備
えている。圧入装置Ｂによって、探査棒Ａの基部側を加
圧して先端を地中に圧入する。

【０００９】＜ロ＞圧力センサー１。 探査棒Ａには、その先端付近に圧力センサー１を取り付
ける。圧力センサー１は外部へ向けて取り付けてあり、
探査棒Ａの外部の気圧を検知することができる。圧力セ
ンサー１の検知部には外部から地盤材料や廃棄物が流入
しないよう、フィルター１１で保護してある。圧力セン
サー１で検知した数値は、増幅器１２を介して計測線に
よって地上の測定設備に伝達される。

【００１０】＜ハ＞ガス吸引口２。 探査棒Ａの先端付近には、さらにガス吸引口２を外部へ
向けて開口する。このガス吸引口２にはガス採取管２１
を通して負圧を与えて探査棒Ａの外部のガスを地上の測
定装置に圧送することができる。吸引口２には外部から
地盤材料や廃棄物が流入しないよう、ポーラスメタルな
どのフィルター２２で保護してある。

【００１１】＜ニ＞パッカー３。 探査棒Ａにはその外周へ膨張可能であるパッカー３を取
り付ける。このパッカー３は、探査棒Ａに対して圧力セ
ンサー１やガス吸引口２よりも基部側に設ける。パッカ
ー３の取り付けのために、探査棒Ａにはその外周に円周
方向に向けて溝を形成する。そして溝内には探査棒Ａの
外周を取り巻く状態でエアバッグ３１を収納する。エア
バッグ３１の外周には分割板３２を取り付け、さらに分
割板３２を探査棒Ａ側に引き寄せる引張バネ３３を設け
る。エアバッグ３１は、地上から圧力空気を供給するこ
とにより、外周に向けて膨張し、分割板３２を孔壁に押
し付ける。圧力空気の供給を停止し、必要に応じて負圧
を作用させれば、引張バネの弾性によって分割板３２を
引き寄せて探査棒Ａの外周面と同一曲面を形成して溝の
外周を保護する。

【００１２】＜ホ＞探査棒Ａの圧入。 上記の構成の探査棒Ａを、圧入装置Ｂによってその基部
を加圧して先端を検査対象の地中に圧入する。圧入装置
Ｂは定置式のもの、車載式のものなど公知の装置を利用
できる。探査棒Ａの圧入中は、パッカー３周囲の分割板
３２が圧入の障害とならないよう、エアバッグ３１の内
部の空気を吸引することによって探査棒Ａの外周面と同
一曲面を形成しておく。そのためにパッカー３の制御回
路においてエアバッグ３１と吸引ポンプとを連結する吸
引回路側の電磁弁ｋ１を開放し、エアバッグ３１とコン
プレッサーとを連結する加圧回路側の電磁弁ｋ２を閉塞
する。

【００１３】＜ヘ＞探査棒Ａの引上げ。 所定の深度まで到達したら、探査棒Ａを多少の距離だけ
地中から引き抜いて先端に空洞を形成する。するとこの
空洞に向けて周囲のガスが集まってくる。

【００１４】＜ト＞パッカー３の膨張。 その状態でパッカー制御回路の吸引回路側の電磁弁ｋ１
を閉塞し、加圧回路側の電磁弁ｋ２を開放する。すると
エアバッグ３１に圧力空気が供給されることによりパッ
カー３が膨張する。その結果、パッカー３が探査棒Ａと
孔壁との間を閉塞するから、空洞内のある力が増加す
る。またその際、その隙間からガスが地上に逃げること
がなく、危険がない。

【００１５】＜チ＞ガス涌出量の測定。 圧力センサー１により、パッカー３を作動させる直前の
初期状態における空洞内の圧力ｐ0を測定しておく。パ
ッカー３の作動後、ガス発生にともなう圧力の増加を圧
力センサー１によって測定する。一定時間Δｔの経過後
に測定した圧力をｐとすれば、ボイルシャルルの法則に
よってΔｔ間に発生するガス量Δｖは次式によって得る
ことができる。 Δｖ＝｛（ｐ／ｐ0）―１｝ｖ ここで、Δｖ：時間Δｔ間に発生するガス量。 ｐ：空洞内の初期圧力≒大気圧。 ｐ0：時間Δｔ経過後における空洞内圧力。 ｖ：空洞の体積。

【００１６】＜リ＞ガスの採取。 ガス測定装置の吸引ポンプを作動させることによって、
ガス吸引口２を通して空洞内のガスを吸引し、クッショ
ンタンク内に送り込む。この時に地下水が含まれる場合
には、公知の分離装置によってクッションタンク内で液
体と気体に分離する。その状態で吸引ポンプの作動によ
って気相部からガスを引きぬいてガスセンサに送り、ガ
スの種類、濃度を測定して表示し、記録する。この際の
吸引ポンプの吸引量は、前工程で計測したガスの涌出量
と一致させることが望ましい。

【００１７】＜ヌ＞パッカー３の収縮。 パッカー３制御装置の、加圧回路の電磁弁ｋ２を閉じ、
吸引回路の電磁弁ｋ１を開放することによってエアバッ
グ３１内の空気を吸引してパッカー３を収縮させる。そ
の結果、分割板３２は探査棒Ａの表面と同一曲面を形成
し、圧入の抵抗がなくなる。この状態で探査棒Ａを次の
探査深度まで圧入し、上記と同様の工程を繰り返す。探
査棒Ａの長さが不足すれば、延長ロッドを継ぎ足す。こ
うして連続して地中のガスの探査を行うことができる。

【００１８】

【発明の効果】本発明は上記したようになるから、次の
ような効果を達成することができる。 ＜イ＞実際の掘削作業を始める前に、硫化水素のような
有害ガスの有無やその濃度、メタンのような引火性ガス
の有無、濃度、あるいは酸素濃度を把握することができ
る。そのために未然に事故の発生を阻止し、事前の対策
を講じることが可能となる。 ＜ロ＞複数の深度におけるガスの発生状態を調査する場
合に、従来の方法のように調査段階ごとに探査棒を上げ
下げする必要がなく迅速な調査を行うことができる。 ＜ハ＞本発明の装置、方法ではガス採取部よりも基部の
側にパッカーを備え、このパッカーが探査棒と孔壁との
間を遮断している。そのために有害ガスが隙間から地上
に漏出してくる事がないから、長時間にわたっても安全
に調査を行うことができる。 ＜ニ＞泥水ボーリングのように液体を使用する作業が伴
わない。そのために管理型廃棄物処分場のような場所で
も採用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の探査棒の実施例の説明図。

【図２】探査状態の説明図。

【図３】探査順序の説明図。

【図４】探査順序の説明図。

【図５】探査順序の説明図。

【図６】探査順序の説明図。

【図７】パッカーの制御回路の説明図。

【図８】ガス涌出量の測定回路の説明図。

【図９】発生ガスの採取、分析回路の説明図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 臼井 直人 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大成 建設株式会社内 Ｆターム(参考） 2F030 CA04 CC11

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】探査棒と、探査棒の基部側を加圧して先端
   を地中に圧入する圧入装置とより構成し、 探査棒は、 その先端付近に外部へ向けて取り付け、探査棒の外部の
   気圧を検知する圧力センサーと、 探査棒の先端付近に外部へ向けて開口し、探査棒の外部
   のガスを吸引採取するガス吸引口と、 探査棒の外周へ膨張可能であって、探査棒に対して圧力
   センサーやガス吸引口よりも基部側に取り付けたパッカ
   ーとより構成した、 地中発生ガスの探査装置。
2. 【請求項２】外部の気圧を検知する圧力センサーと、 外部のガスを吸引採取するガス吸引口と、 外周へ膨張可能であって、探査棒に対して圧力センサー
   やガス吸引口よりも基部側に取り付けたパッカーとより
   構成した探査棒を使用し、 この探査棒の基部を加圧して先端を地中に圧入し、 その後探査棒を多少の距離だけ地中から引き抜いて先端
   に空洞を形成し、 パッカーを膨張することによって探査棒と孔壁との間を
   閉塞し、 先端の空洞に集まったガスの圧力を検知することによっ
   て涌出量を測定し、 同時に発生ガスを採集して行う、 地中発生ガスの探査方法。