JP2006119096A - Electrode cable for measuring specific resistance - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、比抵抗測定用の電極ケーブルに関する。さらに詳述すると、本発明は、無水ボーリング孔について比抵抗トモグラフィ法や電気検層を行うのに適した比抵抗測定用の電極ケーブルに関するものである。 The present invention relates to an electrode cable for measuring specific resistance. More specifically, the present invention relates to an electrode cable for measuring specific resistance suitable for performing a specific resistance tomography method and an electric logging on an anhydrous boring hole.
ボーリング孔の掘削影響領域の岩盤特性やその広がり等を把握するための測定手段として、電気検層や比抵抗トモグラフィ法がある。一般的に電気検層や比抵抗トモグラフィ法では地下水の存在するボーリング孔内に比抵抗測定用の電極を挿入し、この電極と地盤との電気的な導通を孔内水を介して確保し、地盤の比抵抗を計測する。 There are electrical logging and resistivity tomography as measurement means for grasping the rock characteristics and the extent of the drilling affected area of the borehole. In general, electrical logging and resistivity tomography methods insert an electrode for resistivity measurement into a borehole where groundwater exists, and ensure electrical continuity between the electrode and the ground via the borehole water. Measure the resistivity of the ground.
例えば、電気検層として特開2002−267764号公報に開示された技術がある。この技術は水平なボーリング孔についての電気検層であり、その電気検層方法を実施する測定装置を図7及び図8に示す。ケーシングロッド101内に先端に電極部102を有する電極ロッド103を延在させておき、ケーシングロッド101に付与された回転推進力によってトンネル切羽前方地盤の所定深さまで水平ボーリング孔104を削孔する。次に、口元キャップ105で水平ボーリング孔104の口元を閉塞して、その孔内を流入地下水で満たすとともに、電極ロッド103のトンネル側端を介してトンネル坑内に設置された電気検層測定装置106に結線された電極部102を、ケーシングロッド101先端からボーリング孔104内に突出させる。これにより電気検層測定装置106に結線された接地電極107との間で地盤の比抵抗を測定し、電極部102位置での電気検層を行う。
For example, there is a technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-267664 as an electric logging. This technique is an electric logging for a horizontal borehole, and a measuring apparatus for performing the electric logging method is shown in FIGS. An
しかしながら、上述の電気検層や比抵抗トモグラフィ法では、孔内水を介して地盤と電極との間の導通を確保するので、孔内水の存在しないボーリング孔、例えばトンネル内坑壁から上向きに掘削したボーリング孔や、ボーリング孔の地下水面よりも上部の孔区間等については、孔壁面と電極との導通を確保することができず、比抵抗の測定が困難であった。 However, the electrical logging and resistivity tomography methods described above ensure electrical continuity between the ground and the electrode through the borehole water, so that the borehole where no borehole water exists, for example, upward from the tunnel wall in the tunnel For the borehole drilled in the borehole, the hole section above the groundwater surface of the borehole, etc., it was difficult to ensure the electrical connection between the hole wall surface and the electrode, and it was difficult to measure the specific resistance.
また、図7及び図8に示す測定装置においても、同様の問題があった。即ち、削孔時には水平ボーリング孔104内は地下水で満たされていないものの、比抵抗測定時には口元キャップ105によって流入地下水をせき止めて水平ボーリング孔104内を地下水で満たすようにし、これによって電極部102と孔壁面との導通を確保しているので、ボーリング孔内にある割れ目などから地下水が流出しボーリング孔104内を地下水で満たせない場合、電極部102と孔壁面との導通を確保できず、比抵抗の測定が困難であった。
Further, the measuring apparatus shown in FIGS. 7 and 8 has the same problem. That is, the horizontal
本発明は、孔内水の存在しないボーリング孔においてもボーリング孔の内壁面と電極との導通を確保することができる比抵抗測定用の電極ケーブルを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a specific resistance measurement electrode cable capable of ensuring electrical connection between an inner wall surface of a boring hole and an electrode even in a boring hole in which water in the hole does not exist.
上記目的を達成するために、請求項1記載の比抵抗測定用の電極ケーブルは、ボーリング孔に挿入され、多数の導線を束ねたケーブル本体と、ケーブル本体に所定間隔をあけて取り付けられた電極と、電極からケーブル本体の径方向に放射状に広がる複数の導電性弾性体を備え、導線は少なくとも電極と同じ数だけ束ねられており、電極は他の電極と異なる導線に導通されており、導電性弾性体は弾性変形しながらボーリング孔の内壁面に接触するものである。 In order to achieve the above object, an electrode cable for measuring resistivity according to claim 1 is inserted into a boring hole, and a cable body in which a large number of conducting wires are bundled, and an electrode attached to the cable body at a predetermined interval. And a plurality of conductive elastic bodies extending radially from the electrode in the radial direction of the cable body, the conductive wires are bundled at least in the same number as the electrodes, and the electrodes are electrically connected to different conductive wires from the other electrodes. The elastic elastic body comes into contact with the inner wall surface of the borehole while being elastically deformed.
したがって、電極ケーブルをボーリング孔に挿入すると、導電性弾性体がボーリング孔の内壁面に接触し、電極と内壁面とを導通させる。導電性弾性体は複数設けられており、電極から放射状に、且つ押さえ付けられなければボーリング孔の孔径よりも大きく広がるので、必ずボーリング孔の内壁面と接触する。しかも、導電性弾性体は弾性変形しながらボーリング孔の内壁面に接触するので、内壁面との導通を良好に確保できる。ボーリング孔に電極ケーブルを挿入するには、例えば棒の先端に電極ケーブルの先端を引っ掛け、その棒ごとボーリング孔に挿入する。一方、ボーリング孔から棒と一緒に電極ケーブルを引き抜くことで、電極ケーブルをボーリング孔から回収することができる。導電性弾性体はボーリング孔の内壁面と接触しているが、導電性弾性体は放射状に設けられているので電極の周方向については部分的な接触になり、内壁面との接触面積は小さい。また、導電性弾性体は弾性体であるので、ケーブル本体及び電極の移動に応じて弾性変形する。これらのため、電極ケーブルをボーリング孔に挿入したりボーリング孔内から回収する際の抵抗力は小さい。多数の導線を束ねたケーブル本体には多数の電極が設けられているが、導線と電極は1対1に対応しているので、導線を選択することで測定に使用する電極を選択することができる。 Therefore, when the electrode cable is inserted into the boring hole, the conductive elastic body comes into contact with the inner wall surface of the boring hole, and conducts the electrode and the inner wall surface. A plurality of conductive elastic bodies are provided, radially extending from the electrode and larger than the hole diameter of the borehole unless pressed down, and therefore always contact the inner wall surface of the borehole. Moreover, since the conductive elastic body comes into contact with the inner wall surface of the boring hole while being elastically deformed, good conduction with the inner wall surface can be ensured. In order to insert the electrode cable into the boring hole, for example, the tip of the electrode cable is hooked on the tip of the rod, and the entire rod is inserted into the boring hole. On the other hand, by pulling out the electrode cable together with the rod from the boring hole, the electrode cable can be recovered from the boring hole. The conductive elastic body is in contact with the inner wall surface of the boring hole. However, since the conductive elastic body is provided in a radial manner, the contact with the inner wall surface is small because of partial contact in the circumferential direction of the electrode. . Further, since the conductive elastic body is an elastic body, it is elastically deformed according to the movement of the cable body and the electrode. For these reasons, the resistance force when the electrode cable is inserted into the boring hole or recovered from the boring hole is small. A cable main body in which a large number of conducting wires are bundled is provided with a large number of electrodes. However, since the conducting wires and the electrodes correspond one-to-one, it is possible to select an electrode to be used for measurement by selecting a conducting wire. it can.
また、請求項2記載の比抵抗測定用の電極ケーブルは、導電性弾性体が、電極から放射状に突出する複数の金属製スプリングと、金属製スプリングの少なくとも先端部を覆う金属製糸状部材集合体を有するものである。
The electrode cable for measuring specific resistance according to
したがって、電極とボーリング孔の内壁面との導通は、金属製スプリングと金属製糸状部材集合体を介して確保される。導電性弾性体はその先端部でボーリング孔の内壁面と接触するが、金属製スプリングの少なくとも先端部は金属製糸状部材集合体によって覆われているので、ボーリング孔の内壁面との接触面積を大きくすることができる。 Therefore, conduction between the electrode and the inner wall surface of the boring hole is ensured through the metal spring and the metal thread-like member assembly. The conductive elastic body is in contact with the inner wall surface of the boring hole at its tip, but since at least the tip of the metal spring is covered with the metal thread-like member assembly, the contact area with the inner wall surface of the boring hole is reduced. Can be bigger.
さらに、請求項3記載の比抵抗測定用の電極ケーブルは、金属製糸状部材集合体に塩水を染み込ませたものである。したがって、金属製糸状部材集合体とボーリング孔の内壁面との直接接触に加えて、塩水を介しても金属製糸状部材集合体とボーリング孔の内壁面との導通が確保される。塩水は金属製糸状部材集合体内の隙間に保持される。
Furthermore, the electrode cable for measuring specific resistance according to
請求項1記載の比抵抗測定用の電極ケーブルでは、ボーリング孔に挿入され、多数の導線を束ねたケーブル本体と、ケーブル本体に所定間隔をあけて取り付けられた電極と、電極からケーブル本体の径方向に放射状に広がる複数の導電性弾性体を備え、導線は少なくとも電極と同じ数だけ束ねられており、電極は他の電極と異なる導線に導通されており、導電性弾性体は弾性変形しながらボーリング孔の内壁面に接触するので、ボーリング孔の内壁面と電極との導通を良好に確保することができる。このため、孔内水の存在しないボーリング孔についても電極と内壁面との導通を容易に確保することができ、電気検層や比抵抗トモグラフィ法の実施が可能になる。また、電極ケーブルをボーリング孔に挿入したりボーリング孔内から回収する際の抵抗力が小さいので、電極ケーブルの設置や回収が容易である。また、電極ケーブルを長くしても挿入時や回収時の抵抗力があまり大きくならないので、電極ケーブルを長くすることができて深いボーリング孔にも対応することができる。 The electrode cable for measuring specific resistance according to claim 1, wherein the cable body is inserted into the boring hole and bundled with a large number of conductors, the electrode is attached to the cable body at a predetermined interval, and the diameter of the cable body from the electrode A plurality of conductive elastic bodies that radiate in the direction are provided, and the conductive wires are bundled at least as many as the electrodes, the electrodes are connected to different conductive wires from the other electrodes, and the conductive elastic bodies are elastically deformed Since contact is made with the inner wall surface of the borehole, electrical connection between the inner wall surface of the borehole and the electrode can be ensured satisfactorily. For this reason, electrical connection between the electrode and the inner wall surface can be easily ensured even for a boring hole in which no water in the hole exists, and electric logging and specific resistance tomography can be performed. In addition, since the resistance force when the electrode cable is inserted into the boring hole or recovered from the boring hole is small, it is easy to install and recover the electrode cable. Also, even if the electrode cable is lengthened, the resistance force at the time of insertion or recovery does not become so large, so that the electrode cable can be lengthened and can cope with deep boring holes.
また、請求項2記載の比抵抗測定用の電極ケーブルでは、導電性弾性体が、電極から放射状に突出する複数の金属製スプリングと、金属製スプリングの少なくとも先端部を覆う金属製糸状部材集合体を有しているので、導電性弾性体とボーリング孔の内壁面との接触面積を大きくすることができ、より良好な導通を確保することができる。
Further, in the electrode cable for measuring specific resistance according to
さらに、請求項3記載の比抵抗測定用の電極ケーブルでは、金属製糸状部材集合体に塩水を染み込ませているので、金属製糸状部材集合体とボーリング孔の内壁面との直接接触に加えて、塩水を介しても金属製糸状部材集合体とボーリング孔の内壁面との導通を確保することができ、より一層良好な導通を確保することができる。
Furthermore, in the electrode cable for measuring the specific resistance according to
以下、本発明の構成を図面に示す最良の形態に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail based on the best mode shown in the drawings.
図1〜図3に、本発明の比抵抗測定用の電極ケーブルの実施形態の一例を示す。比抵抗測定用の電極ケーブル(以下、単に電極ケーブルという)1は、ボーリング孔2に挿入され、多数の導線6を束ねたケーブル本体3と、ケーブル本体3に所定間隔をあけて取り付けられた電極4と、電極4からケーブル本体3の径方向に放射状に広がる複数の導電性弾性体5を備えている。
1 to 3 show an example of an embodiment of an electrode cable for measuring specific resistance according to the present invention. An electrode cable (hereinafter simply referred to as an electrode cable) 1 for measuring a specific resistance is inserted into a
導線6は電極4と同じ数だけ束ねられている。即ち、ケーブル本体3は導線6を電極4と同じ数だけ束ねた多芯ケーブルであり、導線6は他の導線6から絶縁されている。本実施形態では、電極4を例えば25cm間隔で30個設けているので、被覆導線6を30本束ねてケーブル本体3を構成している。ただし、電極4の間隔は25cmに限るものではなく、ボーリング孔2の深さ等に応じて適宜決定すれば良い。また、電極4の個数や導線6の本数は30に限るものではなく、ボーリング孔2の深さ等に応じて適宜決定すれば良い。ただし、比抵抗の測定には、少なくとも電流電極となる2つの電極4と電位電極となる2つの電極4が必要である。
The same number of
電極4は他の電極4と異なる導線6に導通されている。即ち、導線6と電極4は1対1に対応している。
The
導電性弾性体5はボーリング孔2の孔径よりも大きく広がるものであり、弾性変形しながらボーリング孔2の内壁面2aに接触する。例えば、ボーリング孔2の孔径が101mmの場合には、導電性弾性体5は少なくとも160mm以上(図3の寸法d)の大きさに広がることが好ましい。ただし、導電性弾性体5が広がる大きさはこの値に限るものではないことは勿論である。
The conductive
本実施形態では、各電極4毎にケーブル本体3の径方向に放射状に等間隔で広がる4つの導電性弾性体5、換言すると十字状に配置された4つの導電性弾性体5を有している。ただし、導電性弾性体5の数は4つに限るものではなく、複数あれば良い。例えば、図4に示すように、ケーブル本体3の径方向に放射状に等間隔で広がる3つの導電性弾性体5を有していても良く、あるいは図5に示すように、ケーブル本体3の径方向に放射状に等間隔で広がる2つの導電性弾性体5、換言すると直線状に配置された2つの導電性弾性体5を有していても良く、さらには5つ以上の導電性弾性体5を有していても良い。つまり、各電極4毎に2つ以上の導電性弾性体5を有していれば少なくとも1つの導電性弾性体5をボーリング孔2の内壁面2aに必ず接触させてこれらを導通させることができるが、電極ケーブル1をボーリング孔2に挿入したりボーリング孔2内から回収する際の抵抗力や製造コストは導電性弾性体5の数の増加に応じて増加するので、前記導通の確保と前記抵抗力の大きさ、製造コスト等を考慮して導電性弾性体5の数を決定するのが好ましい。
In the present embodiment, each
導電性弾性体5は、例えば電極4から放射状に突出する複数の金属製スプリング7と、金属製スプリング7の少なくとも先端部を覆う金属製糸状部材集合体8を有している。金属製スプリング7は、例えばコイルスプリングである。ただし、金属製スプリング7はコイルスプリングに限るものではなく、例えばケーブル本体3の軸線方向に撓む板ばね等であっても良い。また、金属製糸状部材集合体8は、例えば糸状のアルミニウムを立体状に編み込んだもので、例えば金属製のたわしの使用が可能である。本実施形態では、金属製スプリング7の付け根近傍まで金属製糸状部材集合体8で覆っている。また、全ての金属製スプリング7を金属製糸状部材集合体8で覆っている。金属製スプリング7を金属製糸状部材集合体8で覆うことで、ボーリング孔2の内壁面2aとの接触面積を大きくすることができ、接触抵抗を低減させることができてより良好な導通を確保することができる。
The conductive
また、金属製糸状部材集合体8には塩水が染み込ませてある。このため、金属製糸状部材集合体8とボーリング孔2の内壁面2aとの直接接触に加えて、塩水を介しても金属製糸状部材集合体8とボーリング孔2の内壁面2aとの導通を確保することができ、接触抵抗をより一層低減させることができてより一層良好な導通を確保することができる。金属製糸状部材集合体8は内部の隙間に塩水を保持することができ、良好な導通を長時間にわたって維持することができる。
The metal thread-
電極ケーブル1は、ボーリング孔2に挿入して使用される。電極ケーブル1をボーリング孔2に挿入するには、例えば棒9を使用する。棒9は、例えば塩ビパイプである。棒9の先端に電極ケーブル1の先端を引っ掛け、その棒9ごとボーリング孔2に挿入する。ボーリング孔2に挿入する前の状態では、導電性弾性体5はボーリング孔2の孔径よりも広がっているが、導電性弾性体5は弾性変形するので、電極ケーブル1をボーリング孔2に挿入することができる。ボーリング孔2内では導電性弾性体5は広がり、必ず内壁面2aと接触する。しかも、導電性弾性体5はその弾性力で強くボーリング孔2の内壁面2aに接触するので、内壁面2aとの導通を良好に確保できる。このため、例えばボーリング孔の地下水面より上部の孔区間や、トンネル内坑壁から上向きに掘削したボーリング孔等の孔内水の存在しないボーリング孔2においても電極4とボーリング孔2の内壁面2aとの導通を確実且つ容易に確保することができ、電気検層や比抵抗トモグラフィ法の実施が可能になる。
The electrode cable 1 is used by being inserted into the
なお、孔内水の存在しないボーリング孔2について、そのボーリング孔2内に水を強制的に入れて電極4と内壁面2aとの導通を確保することも考えられるが、この場合には地盤の自然な状態を破壊することになり、自然状態における正しい測定結果を得ることが困難になる。本発明では、孔内水の存在しないボーリング孔2に対してそのままの状態で比抵抗を測定することができ、自然状態における正しい測定結果を得ることができる。
In addition, about the
電極ケーブル1をボーリング孔2の所定深さまで挿入することで、例えば30個の電極4を25cm間隔で配置してボーリング孔2の内壁面2aに導通させることができる。
By inserting the electrode cable 1 to a predetermined depth of the
一方、ボーリング孔2から棒9と一緒に電極ケーブル1を引き抜くことで、電極ケーブル1をボーリング孔2から回収することができる。
On the other hand, the electrode cable 1 can be recovered from the
導電性弾性体5はボーリング孔2の内壁面2aと接触しているが、導電性弾性体5は放射状に設けられており、電極4の周方向については部分的な接触となるので、内壁面2aとの接触面積は小さい。また、導電性弾性体5は弾性体であるので、ケーブル本体3及び電極4の移動に応じて弾性変形する。これらのため、電極ケーブル1をボーリング孔2に挿入したりボーリング孔2内から回収する際の抵抗力は小さく、電極ケーブル1の挿入や回収が容易である。また、電極ケーブル1を長くしても挿入時や回収時の抵抗力はあまり大きくならないので、電極ケーブル1を長くすることができ、深いボーリング孔2にも対応することができる。
Although the conductive
電極ケーブル1の基端には、図示しない比抵抗測定装置が接続される。比抵抗測定装置は例えば30個の接続端子を有しており、ケーブル本体3の導線6は1本ずつ別々の接続端子に接続されている。比抵抗測定装置は接続端子の選択によって測定に使用する電極4を選択する。即ち、比抵抗測定装置はコンピュータ制御により電流を流す2つの接続端子と電位を測定する2つの接続端子を選択し、これらの組合せを順次切り換えて比抵抗の測定を行う。
A specific resistance measuring device (not shown) is connected to the proximal end of the electrode cable 1. The specific resistance measuring apparatus has, for example, 30 connection terminals, and the
なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上述の説明では、導電性弾性体5を金属製スプリング7と金属製糸状部材集合体8で構成していたが、金属製スプリング7によってボーリング孔2の内壁面2aとの間の導通を確保できる場合には、金属製糸状部材集合体8を省略しても良い。金属製糸状部材集合体8を省略した導電性弾性体5の例を図6に示す。
The above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the above description, the conductive
また、上述の説明では、全ての金属製スプリング7を金属製糸状部材集合体8で覆っていたが、全ての金属製スプリング7を金属製糸状部材集合体8で覆う必要はなく、金属製糸状部材集合体8で覆った金属製スプリング7と金属製糸状部材集合体8で覆っていない金属製スプリング7を混在させても良い。一部の金属製スプリング7について金属製糸状部材集合体8の被覆を省略することで、導電性弾性体5とボーリング孔2の内壁面2aとの導電を確保しつつ、金属製糸状部材集合体8の使用量を減らして製造コストを削減することができる。
Further, in the above description, all the metal springs 7 are covered with the metal thread-
また、上述の説明では、金属製スプリング7の付け根近傍まで金属製糸状部材集合体8で覆っていたが、金属製スプリング7の先端部のみを金属製糸状部材集合体8で覆うようにしても良い。この場合にも、導電性弾性体5とボーリング孔2の内壁面2aとの導電を確保しつつ、金属製糸状部材集合体8の使用量を減らして製造コストを削減することができる。
In the above description, the metal thread-
1 電極ケーブル
2 ボーリング孔
2a ボーリング孔の内壁面
3 ケーブル本体
4 電極
5 導電性弾性体
6 導線
7 金属製スプリング
8 金属製糸状部材集合体
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