JP2010230433A - 電気探査比抵抗法 - Google Patents

Abstract

【課題】セメンテーション処理やボーリング孔内への連続注水のような煩雑な作業を行ったり、高価な電極を用いることなく、ボーリング孔内に配置された孔内電極と孔壁とを導通させることができる作業性及び経済性に優れた電気探査比抵抗法を提供する。
【解決手段】複数の電極３；４が、地盤に設けられた一対のボーリング孔２内において上下に所定間隔を隔てて設置されたとともに一対のボーリング孔間の地表面Ｓにおいて所定間隔を隔てて設置された構成と、測定装置７とを用い、測定装置７が任意の一対の電極間に電流を流すとともにその他の一対の電極で測定された電位を測定する電気探査比抵抗法において、ボーリング孔２内の地下水位Ｗよりも上方の空間に水よりも流動性の低い導電性材料（泡１０）を入れて孔内の電極とボーリング孔の孔壁２２との導通を確保した後に任意の一対の電極間に電流を流した。
【選択図】図１

Description

本発明は、ボーリング孔内に配置された孔内電極と孔壁とを導通させることができる作業性及び経済性に優れた電気探査比抵抗法に関する。

電気探査比抵抗法は、地盤に設けられた一対のボーリング孔と、各ボーリング孔内において上下に間隔を隔てて設置された複数の電極と、各ボーリング孔間の地表面において間隔を隔てて設置された複数の電極と、測定装置とを用い、測定装置で任意の一対の電極間に電流を流すとともにその他の一対の電極間の電位を測定する方法であり、この測定結果に基いて地盤の２次元比抵抗分布又は３次元比抵抗分布を得ることができ、２次元比抵抗分布又は３次元比抵抗分布から地盤の性状を推定することが可能となる（例えば、特許文献１等参照）。
上記任意の一対の電極間に電流を流すためには、ボーリング孔内に配置された電極とボーリング孔の孔壁（地盤面）とを通電させる必要がある。上下に間隔を隔てて設けられた複数の電極をボーリング孔内に吊るして設置する場合には、ボーリング孔内に水を入れて電極と孔壁とを通電可能にするようにしているが、ボーリング孔内の水は孔壁を介して地盤に浸透してしまうので、孔壁をセメントで覆うセメンテーション処理をしてからボーリング孔内に水を入れたり、ボーリング孔内への連続注水を行っていた。あるいは、ボーリング孔内に水がなくても通電可能なように孔壁と圧着可能な構造の電極（例えば、特許文献２；３等参照）を用いていた。

特開２００５−３３７７４６号公報 特開平１０−２２０１８２号公報 特開２００６−１１９０９６号公報

しかしながら、セメンテーション処理やボーリング孔内への連続注水は作業が煩雑となり作業コストもかかるという問題点があった。また、ボーリング孔の孔壁と圧着可能な構造の電極は高価であるので導入し難いという問題点があった。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、セメンテーション処理やボーリング孔内への連続注水のような煩雑な作業を行ったり、高価な電極を用いることなく、ボーリング孔内に配置された孔内電極と孔壁とを導通させることができる作業性及び経済性に優れた電気探査比抵抗法を提供する。

本発明に係る電気探査比抵抗法は、複数の電極が、地盤に設けられた一対のボーリング孔内において上下に所定間隔を隔てて設置されたとともに一対のボーリング孔間の地表面において所定間隔を隔てて設置された構成、又は、複数の電極が、地盤に設けられた一対のボーリング孔内において上下に所定間隔を隔てて設置された構成、又は、複数の電極が、地盤に設けられた１つのボーリング孔内において上下に所定間隔を隔てて設置されたとともにボーリング孔の周囲の地表面において所定間隔を隔てて設置された構成と、測定装置とを用い、測定装置が任意の一対の電極間に電流を流すとともにその他の一対の電極で測定された電位を測定する電気探査比抵抗法において、ボーリング孔内の地下水位よりも上方の空間に水よりも流動性の低い導電性材料を入れて孔内の電極とボーリング孔の孔壁との導通を確保した後に任意の一対の電極間に電流を流したので、セメンテーション処理やボーリング孔内への連続注水のような煩雑な作業を行ったり、高価な電極を用いることなく、作業性及び経済性に優れ、ボーリング孔内に注入された水よりも流動性の低い導電性材料により孔内電極と孔壁とが導通するので、任意の一対の電極間に電流を流すことができ、作業性及び経済性に優れ、測定信頼性の高い電気探査比抵抗法を実現できる。
また、ボーリング孔内に有孔管を挿入し、有孔管内に水よりも流動性の低い導電性材料としての泡を入れて、泡により孔内の電極とボーリング孔の孔壁との通電を確保したので、ボーリング孔内に注入された泡により孔内電極と孔壁とが導通し、任意の一対の電極間に電流を流すことができ、作業性及び経済性に優れ、測定信頼性の高い電気探査比抵抗法を実現できる。また、有孔管を用いたので、泡をボーリング孔内の地下水位よりも上方の空間全体に満遍なく行き渡らせることができるので、孔内電極と孔壁とをより確実に導通させることができる。また、取扱いが容易でかつ孔壁を介して地盤に浸透しにくい泡を用いたので、孔内電極と孔壁との導通性を長時間維持できる測定信頼性の高い電気探査比抵抗法を実現できる。

電気探査比抵抗法の測定方法を示す模式図（実施の形態）。 （ａ）はボーリング孔に孔壁保持管を設置した図、（ｂ）はボーリング孔内に有孔管を設置した図（実施の形態）。 ボーリング孔内に導電性材料を供給した状態を示す図（実施の形態）。 ボーリング孔内に導電性材料を供給した状態を示す斜視図（実施の形態）。

電気探査比抵抗法による測定は、図１に示す電気探査比抵抗測定装置１により実現可能である。電気探査比抵抗測定装置１は、地盤に設けられた一対のボーリング孔２と、一対のボーリング孔２内において上下に所定間隔を隔てて設置された複数の孔内電極３と、一対のボーリング孔２間の地表面Ｓにおいて所定間隔を隔てて設置された複数の地上電極４と、水よりも流動性の低い導電性材料５と、導電性材料供給装置６と、測定装置７と、測定装置７や導電性材料供給装置６の機械に電源を供給するための図外の安定化電源とを備える。

水よりも流動性の低い導電性材料５としては、泡１０を用いる。導電性材料供給装置６は、泡貯留タンク９、ポンプ１１、孔壁保持管１２、有孔管１３、注入ホース１４（図３参照）を備える。孔壁保持管１２は金属管を用いた。有孔管１３は開口率１０％の塩化ビニル製の管を用いた。有孔管１３は、管の内面と外面とに貫通するように設けられた複数の孔１５を備えた管である（図４参照）。測定装置７は、電流を流す一対の電極の組と電位を測定する一対の電極の組との組合せを設定するためのスイッチングボックス、電流計、電圧計などを備える。

図２乃至図４、及び、図１を参照し、電気探査比抵抗法による測定方法を実現するための電気探査比抵抗測定装置１の作り方について説明する。図２（ａ）に示すように、地表面Ｓから地盤中に向けてボーリング孔２を形成した後、ボーリング孔２の上端開口２０よりボーリング孔２の孔内に孔壁保持管１２を嵌め込んでボーリング孔２の上端側の孔壁２１の崩壊を防止する。例えば、管の外径がボーリング孔２の孔径よりも若干大きい孔壁保持管１２を用いて、孔壁保持管１２の下端側をボーリング孔２の上端開口２０よりボーリング孔２内に嵌め込んで孔壁保持管１２の上端側を地上に突出させる。図２（ｂ）に示すように、有孔管１３を下端側から孔壁保持管１２の上端開口２３より挿入して、有孔管１３をボーリング孔２内に設置するとともに、有孔管１３の上端を孔壁保持管１２より上方に突出させる。有孔管１３の下端開口２４は、ボーリング孔２の孔底２５に接触させても良いし（図２（ｂ）参照）、ボーリング孔２内の地下水位Ｗよりも上方に設置しても良い。

図３に示すように、泡貯留タンク９の泡出口３０とポンプ１１の吸込口３１とを連通ホース３２で繋ぎ、ポンプ１１の吐出口３３に注入ホース１４の一端を繋ぐ。そして、注入ホース１４を他端側から有孔管１３内に入れて注入ホース１４の他端開口３５を所定の位置に接地する。即ち、注入ホース１４の他端開口３５は、ボーリング孔２内に泡１０を効率的に充填できる位置に設置すれば良い。例えば、注入ホース１４の他端開口３５を地下水位Ｗよりも上方に設置し、泡１０が有孔管１３の孔１５を経由してボーリング孔２内に充填されるようにする。泡貯留タンク９内に水と発泡剤とを入れて攪拌装置などで攪拌することにより泡１０を作った後、ポンプ１１を駆動して泡１０を注入ホース１４に送る。尚、安定な泡１０を作るには、例えば、アニオン系界面活性剤からなる発泡剤を使用すれば良い。注入ホース１４を介して注入された泡１０は、有孔管１３の少なくとも複数の孔１５を経由してボーリング孔２内に供給され、ボーリング孔２内の地下水位Ｗよりも上方の空間全体（以下、ボーリング孔空間内全体Ｂという）に供給される。泡１０の注入は、図４に示すように、泡１０が孔壁保持管１２の上端開口２３より溢れるまで続ける。泡１０がボーリング孔空間内全体Ｂに供給された後は、注入ホース１４を有孔管１３内から抜き取る。

図１に示すように、泡１０がボーリング孔空間内全体Ｂに供給された後、有孔管１３内に複数の孔内電極３を設置するとともに、一対のボーリング孔２間の地表面Ｓに複数の地上電極４を設置する。例えば、所定間隔毎に複数の電極が取り付けられたロープや棒のような電極取付体を有孔管１３内に挿入することで、複数の孔内電極３がボーリング孔２内において上下に所定間隔を隔てて設置される。一対のボーリング孔２内に、複数の孔内電極３を設置し、一端が複数の孔内電極３に個々に接続された電線の他端をボーリング孔２より引き出しておき、電線の他端を測定装置７に繋ぐ。また、所定間隔毎に複数の電極が取り付けられた上記電極取付体を一対のボーリング孔２間の地表面Ｓに設置することで、複数の地上電極４が一対のボーリング孔２間の地表面Ｓに所定間隔を隔てて設置され、一端が複数の地上電極に個々に接続された電線の他端を測定装置７に繋ぐ。以上により、図１に示すような電気探査比抵抗測定装置１が完成する。尚、図１では、図示簡略化のため、複数の電極の電線及び電極取付体を１本の線ｘで示した。

測定装置７で任意の一対の電極間に電流を流すとともにその他の一対の電極間の電位を測定する。この場合、ボーリング孔２内に注入された泡１０により当該電極と孔壁２２（地盤面）との導通が確保された後に、ボーリング孔２内に配置された任意の電極に電流を流すので、任意の一対の電極間に電流を確実に流すことができる。そして、測定装置７に設けられたスイッチングボックスにより、電流を流す一対の電極の組と電位を測定する一対の電極の組との組合せを順次変更して測定した電位（比抵抗Ωｍ）の測定結果に基いて地盤の２次元比抵抗分布又は３次元比抵抗分布を得ることができ、２次元比抵抗分布又は３次元比抵抗分布から地盤の性状を推定することが可能となる。

本形態によれば、セメンテーション処理やボーリング孔２内への連続注水のような煩雑な作業を行ったり、高価な電極を用いることなく、ボーリング孔２内に注入された泡１０により当該電極と孔壁２２（地盤面）とが通電するので、任意の一対の電極間に確実に電流を流すことができ、作業性、経済性、測定信頼性に優れた電気探査比抵抗法を実現できる。また、有孔管１３を用いたので、泡１０をボーリング孔空間内全体Ｂに満遍なく行き渡らせることができるので、孔内電極３と孔壁２２とをより確実に導通させることができる。また、取扱いが容易でかつ孔壁２２を介して地盤に浸透しにくい泡１０を用いたので、作業性、経済性、測定信頼性に優れ、孔内電極３と孔壁２２との導通性を長時間維持できる電気探査比抵抗法を実現できる。

泡１０がボーリング孔空間内全体Ｂに供給された後も、注入ホース１４を有孔管１３内に挿入したままとしておき、注入ホース１４が挿入された有孔管１３内に複数の孔内電極３を設置しても良い。このようにすれば、測定中において泡が少なくなったら即座に泡を追加注入でき、長時間の測定の場合でも信頼性の高い測定を実現できる。

水よりも流動性の低い導電性材料５として、ムースやゲルのような導電性材料５を用いても良い。

上記形態では、複数の電極が、地盤に設けられた一対のボーリング孔内において上下に所定間隔を隔てて設置されたとともに一対のボーリング孔間の地表面において所定間隔を隔てて設置された構成を例にして説明したが、電極の設置構成としては、複数の電極が、地盤に設けられた一対のボーリング孔内において上下に所定間隔を隔てて設置された構成、又は、複数の電極が、地盤に設けられた１つのボーリング孔内において上下に所定間隔を隔てて設置されたとともに当該ボーリング孔の周囲の地表面において所定間隔を隔てて設置された構成としても良い。

本発明の電気探査比抵抗法は、地盤における水脈、空洞、土密度などを知る判断材料となる２次元比抵抗分布又は３次元比抵抗分布を求めることができる。本発明は、地山に対して横方向や上方向にボーリング孔を形成して２次元比抵抗分布又は３次元比抵抗分布を求めるような場合にも適用可能である。

２ ボーリング孔、３ 孔内電極、４ 地上電極、５ 導電性材料、７ 測定装置、
１０ 泡、１３ 有孔管、２２ 孔壁、Ｗ 地下水位、Ｓ 地表面。

Claims (2)

1. 複数の電極が、地盤に設けられた一対のボーリング孔内において上下に所定間隔を隔てて設置されたとともに一対のボーリング孔間の地表面において所定間隔を隔てて設置された構成、又は、複数の電極が、地盤に設けられた一対のボーリング孔内において上下に所定間隔を隔てて設置された構成、又は、複数の電極が、地盤に設けられた１つのボーリング孔内において上下に所定間隔を隔てて設置されたとともにボーリング孔の周囲の地表面において所定間隔を隔てて設置された構成と、測定装置とを用い、測定装置が任意の一対の電極間に電流を流すとともにその他の一対の電極で測定された電位を測定する電気探査比抵抗法において、
   ボーリング孔内の地下水位よりも上方の空間に水よりも流動性の低い導電性材料を入れて孔内の電極とボーリング孔の孔壁との導通を確保した後に任意の一対の電極間に電流を流したことを特徴とする電気探査比抵抗法。
2. ボーリング孔内に有孔管を挿入し、有孔管内に水よりも流動性の低い導電性材料としての泡を入れて、泡により孔内の電極とボーリング孔の孔壁との通電を確保したことを特徴とする請求項１に記載の電気探査比抵抗法。

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