JP2023070233A - Ground resistivity measurement device and ground resistivity measurement method - Google Patents

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祐介 忠野
Yusuke Tadano
斉郁 藤原
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Abstract

To propose a ground resistivity measurement device and a ground resistivity measurement method enabling electrodes to be easily installed without being limited in terms of the drilling direction of a measurement hole, and making it possible to measure the resistivity distribution in a desired range with higher accuracy.SOLUTION: A ground resistivity measuring device includes a bag body 2, a plurality of conductors 3 provided in the bag body 2, and a measuring sonde 4 that can be inserted into the bag body 2. The bag body 2 is inflated into a columnar shape by press-fitting a fluid inside. The plurality of conductors 3 face the inner surface and the outer surface of the bag body 2 and are spaced apart in the longitudinal direction of the bag body 2 . The measuring sonde 4 consists of a multicore cable 41 and a plurality of electrodes 42 provided on the multicore cable 41. The tip of the multicore cable 41 is fixed to the tip of the bag body 2 and the multicore cable 41 is guided into the bag body 2 when the bag body 2 is inflated so that the electrode 42 and the conductor 3 are in contact with each other.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、地盤比抵抗測定装置およびこれを使用する地盤比抵抗測定方法に関する。 The present invention relates to a soil resistivity measuring device and a soil resistivity measuring method using the same.

トンネル工事では、長距離ボーリング等で地山状態を事前に把握する地山前方探査を実施し、出水や崩落などの施工トラブルを防止する対策を講じることがある。特に、シールドトンネルの場合、掘削面を目視できないため、掘削前に地表面からボーリング調査を行うことが多い。一方、都市部ではボーリング調査を行うための用地の確保が困難であることが多く、掘削全長の地層構造を綿密に把握するための十分なボーリング調査数を確保できないことがある。
そのため、1次元情報であるボーリング調査地点間の情報を補間し、面的な地層構造を把握できる物理探査法が広く普及している。物理探査法には、様々な手法が存在するが、その中でも地盤の電気特性を把握する電気探査法は資源開発や土木工事を始め、利用例が多い。電気探査の内、比抵抗トモグラフィは、地盤中の間隙率に応じて比抵抗(≒電気抵抗)が変化する性質を活用して、地層構造を把握する手法である。
In tunnel construction, forward exploration of the ground is carried out by long-distance boring, etc. to grasp the ground condition in advance, and measures are taken to prevent construction troubles such as flooding and collapse. In particular, in the case of shield tunnels, since the excavated surface cannot be visually observed, a boring survey is often conducted from the ground surface before excavation. On the other hand, it is often difficult to secure land for conducting boring surveys in urban areas, and it is sometimes not possible to secure a sufficient number of boring surveys to obtain a detailed understanding of the stratum structure along the entire excavation length.
Therefore, a geophysical exploration method that interpolates information between boring survey points, which is one-dimensional information, and is capable of ascertaining a planar stratum structure is widely used. There are various methods of geophysical exploration, but among them, the electrical exploration method, which grasps the electrical characteristics of the ground, has many uses, including resource development and civil engineering. Resistivity tomography, which is one of the electrical prospecting methods, is a method to grasp the stratum structure by utilizing the property that the resistivity (≒ electrical resistance) changes according to the porosity in the ground.

比抵抗探査では、複数の電極を地盤に配置したうえで、交替直流電流を地盤に印加し、電圧を計測する。そして、得られた計測データの逆解析を行うと、地盤の比抵抗分布を2次元・3次元で得ることができる。比抵抗探査における電極の設置法は、地表面に設置する方式と、事前に削孔した孔内に電極を挿入する方式の2種類のいずれかを採用する場合が多い。地表面に電極を設置する方式は、電極設置範囲に応じて地盤情報が得られる範囲を調整可能であり、電極近傍の地盤情報を得るのに適しており、電極設置が比較的容易である。一方、孔内に電極を設置する方式は、孔間の比抵抗分布を把握する手法であることから孔間トモグラフィとも呼ばれ、電極の設置手間はかかるが、深度方向の地層構成を把握したい場合に適している。
トンネル孔内等の地下空間から孔間トモグラフィにより比抵抗分布を把握する場合、削孔する方向によって電極設置の難易度が大きく異なる。下向きの場合には、重力に従って電極を容易に挿入可能であるが、水平~上向きの場合は、重力に逆らって挿入する必要があるため、電極の自重や配線のたわみなどを考慮した施工が必要になる。
In the resistivity survey, multiple electrodes are placed on the ground, and alternating DC current is applied to the ground to measure the voltage. By inversely analyzing the obtained measurement data, the resistivity distribution of the ground can be obtained in two dimensions and three dimensions. Electrodes are often installed in resistivity surveys using one of two methods: installation on the ground surface and insertion of electrodes into pre-drilled holes. The method of installing electrodes on the ground surface can adjust the range from which ground information can be obtained according to the electrode installation range, is suitable for obtaining ground information near the electrodes, and is relatively easy to install. On the other hand, the method of installing electrodes in the holes is a method of grasping the resistivity distribution between holes, so it is also called inter-hole tomography. suitable for the occasion.
When grasping the resistivity distribution from the underground space such as the inside of a tunnel hole by inter-hole tomography, the degree of difficulty of electrode installation varies greatly depending on the drilling direction. When facing downward, the electrode can be easily inserted according to gravity, but when facing horizontally or upward, it is necessary to insert the electrode against gravity. become.

例えば、非特許文献1には、立坑から水平方向に計測プローブを設置する方法として、細径の塩ビ管に多芯ケーブルを結束した計測プローブを水平に削孔した計測孔に挿入し、挿入した計測プローブと地盤との空間にグラウト材を充填して固定する方法が開示されている。
また、特許文献1には、複数の水平ボーリング孔間の比抵抗を測定する電気探査方法として、いずれか一つの水平ボーリング孔の先端に高圧水により送り込み配置した電極と、他の水平ボーリング孔の軸方向に所定間隔で配置された複数の電極とを用いて電極間の比抵抗を測定する方法が開示されている。
また、特許文献2には、地下施設の上方岩盤の比抵抗を計測するために、天井に打設されたロックボルトに電線を接続して電流電極および電位電極に利用し、電流電極から直流電流を流して各電位電極間に生じた電位差から比抵抗値を求め、該比抵抗値により周辺岩盤の含水状態を推定する測定方法が開示されている。
For example, in Non-Patent Document 1, as a method of installing a measurement probe in the horizontal direction from a shaft, a measurement probe in which a multi-core cable is tied to a thin PVC pipe is inserted into a measurement hole drilled horizontally and inserted. A method of filling a space between the measurement probe and the ground with a grout material to fix the measurement probe is disclosed.
In addition, in Patent Document 1, as an electrical prospecting method for measuring the resistivity between a plurality of horizontal boreholes, an electrode is sent to the tip of one of the horizontal boreholes with high pressure water and arranged, and the electrodes of the other horizontal boreholes. A method of measuring the resistivity between electrodes using a plurality of electrodes arranged at predetermined intervals in the axial direction is disclosed.
In addition, in Patent Document 2, in order to measure the resistivity of the upper bedrock of an underground facility, an electric wire is connected to a rock bolt driven into the ceiling and used as a current electrode and a potential electrode. A measuring method is disclosed in which a specific resistance value is obtained from the potential difference generated between each potential electrode by flowing water, and the water content state of the surrounding rock is estimated from the specific resistance value.

ところが、非特許文献1の計測方法では、計測対象地盤と電極との間にグラウト材が介するため、地盤の比抵抗分布を正確に計測できない可能性がある。また、多芯ケーブルと塩ビ管を結束する必要があり、計測孔の削孔長が大きい場合には、結束作業と挿入作業を何度も繰り返す必要があるため、手間と時間がかかる。
また、特許文献1の測定方法は、電極を高圧水により送り込むため、軟質な地山の場合、孔壁が崩落するおそれがある。また、電極と地盤との間に流体(高圧水として使用した地下水以外の水)が介在することにより、比抵抗分布を正確に計測できないおそれがある。
また、特許文献2の測定方法は、ロックボルト1本が1点の電極となるため、地下施設に面した上方地盤の比抵抗しか計測できない。
However, in the measurement method of Non-Patent Document 1, there is a possibility that the resistivity distribution of the ground cannot be accurately measured because the grout material is interposed between the ground to be measured and the electrodes. In addition, it is necessary to bind the multi-core cable and the PVC pipe, and if the length of the measurement hole to be drilled is long, the binding work and the insertion work must be repeated many times, which takes time and effort.
Moreover, in the measuring method of Patent Document 1, since the electrode is fed with high-pressure water, there is a possibility that the pore wall collapses in the case of a soft ground. In addition, there is a possibility that the specific resistance distribution cannot be measured accurately due to the presence of fluid (water other than groundwater used as high-pressure water) between the electrode and the ground.
Further, in the measurement method of Patent Document 2, one rock bolt serves as one electrode, so only the resistivity of the upper ground facing the underground facility can be measured.

小川渉、外3名、「比抵抗トモグラフィによる薬液注入範囲の可視化」、土木建設技術発表会概要集、土木学会、205-210頁、2011年Wataru Ogawa, 3 others, ``Visualization of chemical solution injection range by resistivity tomography'', Civil Engineering and Construction Technology Conference Summary, Japan Society of Civil Engineers, pp.205-210, 2011

特開2017-15436号公報JP 2017-15436 A 特開平08-268497号公報JP-A-08-268497

本発明は、測定孔の削孔方向に限定されることなく、電極を容易に設置することを可能とし、より高い精度で所望の範囲の比抵抗分布を測定することが可能な地盤比抵抗測定装置および地盤比抵抗測定方法を提案することを課題とする。 The present invention makes it possible to easily install electrodes without being limited to the drilling direction of the measurement hole, and to measure the specific resistance distribution in the desired range with higher accuracy. The object is to propose an apparatus and a soil resistivity measurement method.

前記課題を解決するために、本発明の地盤比抵抗測定装置は、袋体と、前記袋体に設けられた複数の導電体と、前記袋体内に挿入可能な測定用ゾンデとを備えている。前記袋体は内部に流体を圧入することにより円柱状に膨張し、複数の前記導電体は前記袋体の内面と外面とに面しているとともに前記袋体の長さ方向に間隔をあけて設けられている。前記測定用ゾンデは、多芯ケーブルと、前記多芯ケーブルに設けられた複数の電極とからなる。そして、前記多芯ケーブルの先端は前記袋体の先端に固定されていて、前記袋体を膨張させた際に前記多芯ケーブルが前記袋体内に誘導されるとともに前記電極と前記導電体とが当接するように構成されている。
また、本発明の地盤比抵抗測定方法は、地中に測定孔を形成する削孔工程と、前記地盤比抵抗装置を前記測定孔に挿入する挿入工程と、前記地盤比抵抗装置により比抵抗分布を測定する測定工程とを備えている。前記挿入工程では、前記袋体内に流体を圧入して当該袋体を前記測定孔内において円柱状に膨張させることで、前記袋体の内部に測定用ゾンデを誘導するとともに、前記導電体と前記電極とを当接させる。
かかる地盤比抵抗測定装置および地盤比抵抗測定方法によれば、計測孔内で袋体を膨張させることにより袋体に設けられた導電体を配置するため、計測孔の向きが水平~鉛直上向きであっても、グラウト等を介在させることなく導電体を地盤に接した状態で所望の位置に配置することができる。また、袋体を膨張させることで、袋体内に多芯ケーブルが挿入されるとともに、多芯ケーブルに固定された電極が導電体に当接する。すなわち、電極と導電体を介して地盤に電気を供給することが可能となる。
In order to solve the above problems, the soil resistivity measuring device of the present invention includes a bag, a plurality of conductors provided in the bag, and a measuring sonde that can be inserted into the bag. . The bag expands into a cylindrical shape by pressurizing a fluid into the bag, and the plurality of conductors face the inner surface and the outer surface of the bag and are spaced apart in the length direction of the bag. is provided. The measuring sonde comprises a multicore cable and a plurality of electrodes provided on the multicore cable. The tip of the multi-core cable is fixed to the tip of the bag, and when the bag is inflated, the multi-core cable is guided into the bag and the electrodes and the conductors are connected. configured to abut.
Further, the soil resistivity measuring method of the present invention includes a drilling step of forming a measurement hole in the ground, an insertion step of inserting the soil resistivity device into the measurement hole, and a resistivity distribution using the soil resistivity device. and a measuring step of measuring In the inserting step, a fluid is pressurized into the bag to expand the bag into a columnar shape in the measurement hole, thereby guiding the probe for measurement inside the bag, and The electrodes are brought into contact with each other.
According to the soil resistivity measuring device and the soil resistivity measuring method, the conductor provided in the bag is arranged by expanding the bag in the measurement hole, so that the direction of the measurement hole is horizontal to vertically upward. Even if there is, the conductor can be arranged at a desired position while being in contact with the ground without intervening grout or the like. Further, by inflating the bag, the multicore cable is inserted into the bag and the electrodes fixed to the multicore cable come into contact with the conductor. That is, it becomes possible to supply electricity to the ground through the electrodes and conductors.

前記袋体の基端には、袋体内に圧入した流体の漏洩を防止するための逆流防止部が設けられているのが望ましい。なお、逆流防止部は、前記測定用ゾンデを挿通可能であるのが望ましい。
また、測定対象地盤が軟質地盤(崩壊性地盤)の場合には、前記袋体を内挿可能な測定管をさらに備えているのが望ましい。この前記測定管には、前記測定管の内面と外面に面した状態で複数の第二導電体が設けられている。第二導電体は、前記袋体を膨張させた際に前記導電体と当接する。
測定管を使用する場合には、前記挿入工程において、前記袋体に流体を圧入する前に、前記袋体を内挿可能な測定管を前記測定孔に挿入する作業を行う。そして、前記袋体に流体を圧入することで、前記袋体を前記測定管内で膨張させて、前記導電体と前記第二導電体とを当接させる。こうすることで、電極、導電体および第二導電体を介して地盤に電気を供給することが可能となる。
It is desirable that the proximal end of the bag is provided with a backflow preventing portion for preventing leakage of the fluid pressurized into the bag. In addition, it is desirable that the backflow prevention part can be inserted through the measuring sonde.
Moreover, when the ground to be measured is soft ground (collapsible ground), it is desirable to further include a measuring tube into which the bag can be inserted. The measuring tube is provided with a plurality of second conductors facing the inner surface and the outer surface of the measuring tube. The second conductor contacts the conductor when the bag is inflated.
When a measuring tube is used, in the inserting step, before pressurizing the fluid into the bag, the measuring tube into which the bag can be inserted is inserted into the measuring hole. Then, by pressurizing a fluid into the bag, the bag is expanded within the measurement tube, and the conductor and the second conductor are brought into contact with each other. By doing so, it becomes possible to supply electricity to the ground via the electrode, the conductor and the second conductor.

本発明の地盤比抵抗測定装置および地盤比抵抗測定方法によれば、測定孔の削孔方向に限定されることなく、電極を容易に設置することを可能とし、より高い精度で所望の範囲の比抵抗分布を測定することが可能となる。 According to the soil resistivity measuring device and the soil resistivity measuring method of the present invention, it is possible to easily install the electrode without being limited to the drilling direction of the measurement hole, and to achieve a desired range with higher accuracy. It becomes possible to measure the resistivity distribution.

地盤比抵抗測定装置の設置状況を示す鳥瞰図である。It is a bird's eye view which shows the installation condition of a soil resistivity measuring apparatus. 第一実施形態に係る地盤比抵抗測定装置を示す図であって、(a)は膨張時の外観図、(b)は膨張時の断面図、(c)は収縮時の外観図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the soil resistivity measuring apparatus which concerns on 1st embodiment, (a) is an external view at the time of expansion, (b) is sectional drawing at the time of expansion, (c) is an external view at the time of contraction. 導電体と電極との関係を示す拡大断面図である。4 is an enlarged cross-sectional view showing the relationship between conductors and electrodes; FIG. (a)~(d)は測定用ゾンデが逆流防止部を通過する状況を示す模式図である。(a) to (d) are schematic diagrams showing a state in which the measuring sonde passes through the backflow preventing section. 第一実施形態の地盤比抵抗測定方法の手順を示す図であって、(a)は削孔工程、(b)は挿入工程、(c)は測定工程である。It is a figure which shows the procedure of the ground resistivity measuring method of 1st embodiment, Comprising: (a) is a drilling process, (b) is an insertion process, (c) is a measurement process. 第二実施形態に係る地盤比抵抗測定装置を示す図であって、(a)は収縮時の断面図、(b)は膨張時の断面図である。It is a figure which shows the soil resistivity measuring apparatus which concerns on 2nd embodiment, Comprising: (a) is sectional drawing at the time of contraction, (b) is sectional drawing at the time of expansion. 第二実施形態の地盤比抵抗測定方法の手順を示す図であって、(a)は削孔工程、(b)および(c)は挿入工程、(d)は測定工程である。It is a figure which shows the procedure of the soil resistivity measuring method of 2nd embodiment, Comprising: (a) is a drilling process, (b) and (c) are insertion processes, (d) is a measurement process.

<第一実施形態>
第一実施形態では、地盤比抵抗測定装置1を利用して地盤の電気的な比抵抗分布を測定して、トンネルT(本実施形態ではシールドトンネル)の周辺地盤(地盤G)の調査を行う場合について説明する。図1に地盤比抵抗測定装置の設置状況の例を示す。図1に示すように、地盤比抵抗測定装置1は、トンネル坑内から解析領域(地盤G)に対して横方向(水平)~上方向に向けて、間隔をあけて複数設置する。すなわち、地盤比抵抗測定装置1は、トンネルTから放射状に配置する。図2に地盤比抵抗測定装置1を示す。地盤比抵抗測定装置1は、図2(a)および(b)に示すように、袋体2と、袋体2に設けられた複数の導電体3,3,…と、袋体2内に挿入可能な測定用ゾンデ4と、袋体の基端に設けられた逆流防止部5とを備えている。
<First embodiment>
In the first embodiment, the ground electrical resistivity distribution is measured using the ground resistivity measuring device 1, and the surrounding ground (ground G) of the tunnel T (shield tunnel in this embodiment) is investigated. A case will be described. Fig. 1 shows an example of the installation situation of the soil resistivity measuring device. As shown in FIG. 1, a plurality of soil resistivity measuring devices 1 are installed at intervals from the inside of the tunnel pit in the lateral direction (horizontal) to upward direction with respect to the analysis area (ground G). That is, the soil resistivity measuring device 1 is arranged radially from the tunnel T. As shown in FIG. FIG. 2 shows the soil resistivity measuring device 1 . As shown in FIGS. 2(a) and 2(b), the soil resistivity measuring device 1 includes a bag 2, a plurality of conductors 3, 3, . . . It has an insertable measurement sonde 4 and a backflow prevention part 5 provided at the proximal end of the bag.

袋体2は、内部に空気(流体)を圧入することにより円柱状に膨張する。また、袋体2は、内部に空気が圧入されていない状態では、図2(c)に示すように、蛇腹状に収縮する。袋体2は、電気を通さない絶縁材料(例えば、塩化ビニル樹脂)からなり、漏電防止に寄与する。また、袋体2は、空気を通し難く、軟質で可撓性を有した複数の筒状部材21,21,…を連結することにより構成されている。本実施形態では、図2(a)および(b)に示すように、複数の筒状部材21,21,…を、導電体3を介して連結することにより円柱状に形成されている。袋体2の先端に設けられた筒状部材21の先端は遮蔽されていて、袋体2に圧入された空気の漏洩が防止されている。 The bag body 2 is inflated into a columnar shape by pressurizing air (fluid) into the inside. Moreover, the bag body 2 shrinks in a bellows-like shape as shown in FIG. The bag 2 is made of an insulating material (for example, vinyl chloride resin) that does not conduct electricity, and contributes to the prevention of electric leakage. The bag body 2 is formed by connecting a plurality of soft and flexible tubular members 21, 21, . . . In this embodiment, as shown in FIGS. 2(a) and 2(b), a plurality of cylindrical members 21, 21, . The tip of a cylindrical member 21 provided at the tip of the bag 2 is shielded to prevent leakage of the air pressurized into the bag 2 .

複数の導電体3,3,…は、図2(a)および(b)に示すように、袋体2を膨張させた状態で、袋体2の長さ方向に所定の間隔(例えば、0.5m~2.0m)をあけて配置されるように設けられている。図3に地盤比抵抗測定装置1の拡大図を示す。導電体3は、リング状の金属部材からなり、図3に示すように、袋体2を構成する筒状部材21同士の間に介設されていて、袋体2の内面(内空側の面)と外面(地山側の面)とに面している(露出している)。導電体3は、袋体2の膨張により、袋体2が設置された測定孔の孔壁(地盤)に密着する。本実施形態では、袋体2の外面に、導電体3の導電体3を挟む一対の保護材31,31が固定されている。保護材31は、ゴム製で、導電体3の袋体2からの突出長と同等以下の高さを有している。保護材31は、導電体3を地盤等との摩擦から保護するとともに、地盤等の当接面との滑り止めとして機能する。なお、導電体3が袋体2の外面から突出していない場合や袋体2の外面からの突出長が小さい場合には、保護材31は省略できる。 2(a) and 2(b), the plurality of conductors 3, 3, . . . .5 m to 2.0 m). FIG. 3 shows an enlarged view of the soil resistivity measuring device 1. As shown in FIG. The conductor 3 is made of a ring-shaped metal member, and as shown in FIG. face) and the outer surface (surface on the ground side) (exposed). Due to the expansion of the bag 2, the conductor 3 adheres to the hole wall (ground) of the measurement hole in which the bag 2 is installed. In this embodiment, a pair of protective members 31 , 31 are fixed to the outer surface of the bag 2 to sandwich the conductor 3 of the conductor 3 . The protective member 31 is made of rubber and has a height equal to or less than the protruding length of the conductor 3 from the bag body 2 . The protective material 31 protects the conductor 3 from friction with the ground or the like, and functions as a non-slip against the contact surface of the ground or the like. If the conductor 3 does not protrude from the outer surface of the bag 2 or if the length of protrusion from the outer surface of the bag 2 is small, the protective material 31 can be omitted.

測定用ゾンデ4は、図2(b)に示すように、多芯ケーブル41と、多芯ケーブル41に設けられた複数の電極42,42,…とからなる。
多芯ケーブル41は、複数の電線(例えば、被覆銅線)を束ねることにより構成されている。多芯ケーブル41には、電極42の数に合わせて適切な芯数のものを使用するものとし、例えば、4芯~40芯程度が望ましい。電線1本毎に電極42を取り付ける。多芯ケーブル41の先端は、袋体2の先端に固定されている。
複数の電極42,42,…は、測定用ゾンデ4(多芯ケーブル41)の長さ方向に間隔をあけて設けられている。電極42同士の間隔は、袋体2に設けられた導電体3同士の間隔と同じである。本実施形態の電極42は、金属製の板バネにより構成されていて、多芯ケーブル41の長さ方向と交差する方向に拡大縮小する。電極42は、多芯ケーブル41の側面から側方(袋体2の導電体3側)に張り出すように設けられていて、袋体2を膨張させた際に、導電体3と接するように構成されている。すなわち、電極42は、自らの復元力により導電体3の内面に当接する(図3参照)。
The measuring sonde 4 comprises a multicore cable 41 and a plurality of electrodes 42, 42, . . . provided on the multicore cable 41, as shown in FIG.
The multicore cable 41 is configured by bundling a plurality of electric wires (for example, coated copper wires). The multi-core cable 41 should have an appropriate number of cores according to the number of electrodes 42, and preferably has 4 to 40 cores, for example. An electrode 42 is attached to each electric wire. The tip of the multicore cable 41 is fixed to the tip of the bag 2 .
A plurality of electrodes 42, 42, . The spacing between the electrodes 42 is the same as the spacing between the conductors 3 provided in the bag 2 . The electrodes 42 of the present embodiment are made of metal leaf springs and expand and contract in a direction crossing the length direction of the multicore cable 41 . The electrodes 42 are provided so as to protrude sideways (on the side of the conductors 3 of the bag 2) from the side surfaces of the multicore cable 41 so that they come into contact with the conductors 3 when the bag 2 is inflated. It is configured. That is, the electrode 42 contacts the inner surface of the conductor 3 by its own restoring force (see FIG. 3).

逆流防止部5は、測定用ゾンデ4を挿通可能で、図2(b)に示すように、袋体2の基端に固定されている。図4に逆流防止部5を示す。逆流防止部5は、図4(a)に示すように、筒状の部材からなる本体部51と、本体部51の内部に固定されたパッカー(第一パッカー52および第二パッカー53)とからなる。本体部51は、測定用ゾンデ4を挿通可能な内径を有している。本実施形態では、第一パッカー52と第二パッカー53が間隔をあけて設けられている。第一パッカー52および第二パッカー53は、伸縮可能な環状部材からなり、内部に流体を圧入することにより膨張する。第一パッカー52および第二パッカー53の膨張した際の内径は、多芯ケーブル41の外径以下であり、第一パッカー52および第二パッカー53が膨張すると多芯ケーブル41と密着する。本実施形態の逆流防止部5は、図4(b)に示すように、電極42が第一パッカー52を通過する際には、第二パッカー53を膨張させて多芯ケーブル41に密着させた状態で、第一パッカー52を収縮させる。電極42が第一パッカー52を通過した後は、図4(c)に示すように、両パッカー(第一パッカー52および第二パッカー53)を膨張させて多芯ケーブル41に密着させる。さらに、電極42が移動して第二パッカー53を通過する際には、図4(d)に示すように、第一パッカー52を膨張させて多芯ケーブル41に密着させた状態で、第二パッカー53を収縮させる。そして、電極42が第二パッカー53を通過したら、両パッカーを膨張させ、多芯ケーブル41に密着させる(図4(a)参照)。このように、2段配置されたパッカーを有する逆流防止部5を利用することで、測定用ゾンデ4を袋体2内に挿入する際に袋体2内に圧入した空気の漏洩(逆流)を防止する。 The backflow prevention part 5 can be inserted with the measurement sonde 4, and is fixed to the proximal end of the bag body 2 as shown in FIG. 2(b). FIG. 4 shows the backflow prevention part 5. As shown in FIG. As shown in FIG. 4A, the backflow prevention part 5 is composed of a body part 51 made of a cylindrical member and packers (a first packer 52 and a second packer 53) fixed inside the body part 51. Become. The body portion 51 has an inner diameter through which the measuring sonde 4 can be inserted. In this embodiment, the first packer 52 and the second packer 53 are provided with an interval therebetween. The first packer 52 and the second packer 53 are made of expandable and contractible annular members, and are expanded by forcing fluid into them. The inner diameters of the first packer 52 and the second packer 53 when inflated are equal to or less than the outer diameter of the multicore cable 41, and the first packer 52 and the second packer 53 are in close contact with the multicore cable 41 when they are inflated. As shown in FIG. 4B, when the electrode 42 passes through the first packer 52, the backflow prevention unit 5 of the present embodiment expands the second packer 53 to bring it into close contact with the multicore cable 41. In this state, the first packer 52 is contracted. After the electrode 42 passes through the first packer 52, both packers (the first packer 52 and the second packer 53) are inflated and brought into close contact with the multicore cable 41, as shown in FIG. 4(c). Furthermore, when the electrode 42 moves and passes through the second packer 53, as shown in FIG. The packer 53 is contracted. Then, after the electrode 42 passes through the second packer 53, both packers are expanded and brought into close contact with the multicore cable 41 (see FIG. 4A). In this way, by utilizing the backflow prevention part 5 having the packers arranged in two stages, the leakage (backflow) of the air pressurized into the bag body 2 when the measuring sonde 4 is inserted into the bag body 2 can be prevented. To prevent.

以下、本実施形態の地盤比抵抗測定方法について説明する。地盤比抵抗測定方法は、削孔工程と、挿入工程と、測定工程とを備えている。図5に、地盤比抵抗測定方法を示す。
削孔工程は、図5(a)に示すように、地中に測定孔6を形成する工程である。測定孔6は、トンネル坑内から地盤を削孔することにより形成する。
挿入工程は、地盤比抵抗測定装置1(袋体2)を測定孔6に挿入する工程である。挿入工程では、まず、図5(b)に示すように、測定孔6の孔口に、地盤比抵抗測定装置1をセットする。このとき、袋体2は収縮した状態(導電体3が重ねられた状態)である。次に、図5(c)に示すように、袋体2内に空気を圧入して袋体2を測定孔6内において円柱状に膨張させる。袋体2の先端に多芯ケーブル41の先端が固定されているので、袋体2を膨張させると、測定用ゾンデ4が袋体2の内部に誘導される。袋体2の内部に多芯ケーブル41が誘導されることで、袋体2に設けられた導電体3と多芯ケーブル41に設けられた電極42とが当接する(図2(b)および図3参照)。
測定工程は、地盤比抵抗測定装置1により比抵抗分布を測定する工程である。比抵抗分布の測定は、電極42と導電体3とが当接した状態で、多芯ケーブル41に通電することで、測定に必要な電気信号を地盤に送信することにより行う。
The soil resistivity measuring method according to the present embodiment will be described below. The ground resistivity measuring method includes a drilling process, an insertion process, and a measurement process. FIG. 5 shows the soil resistivity measurement method.
The drilling step is a step of forming a measurement hole 6 in the ground, as shown in FIG. 5(a). The measurement hole 6 is formed by drilling the ground from inside the tunnel pit.
The inserting step is a step of inserting the soil resistivity measuring device 1 (bag body 2 ) into the measurement hole 6 . In the insertion step, first, as shown in FIG. At this time, the bag body 2 is in a contracted state (a state in which the conductors 3 are superimposed). Next, as shown in FIG. 5(c), air is forced into the bag 2 to inflate the bag 2 into a cylindrical shape within the measurement hole 6. Next, as shown in FIG. Since the tip of the multicore cable 41 is fixed to the tip of the bag 2, the measuring sonde 4 is guided inside the bag 2 when the bag 2 is inflated. As the multi-core cable 41 is guided inside the bag 2, the conductor 3 provided in the bag 2 and the electrode 42 provided in the multi-core cable 41 come into contact (FIGS. 2B and 2C). 3).
The measurement step is a step of measuring the resistivity distribution with the soil resistivity measuring device 1 . The resistivity distribution is measured by energizing the multi-core cable 41 while the electrodes 42 and the conductor 3 are in contact with each other, thereby transmitting electrical signals necessary for measurement to the ground.

以上、本実施形態の地盤比抵抗測定装置1およびこの地盤比抵抗測定装置1を使用した地盤比抵抗測定方法によれば、測定孔6内で袋体2を膨張させることにより袋体2に設けられた導電体3を配置するため、測定孔6の向きが水平~鉛直上向きであっても、グラウト等を介在させることなく導電体3を地盤に接した状態で所望の位置に配置することができる。このように、本実施形態の地盤比抵抗測定装置1によれば、地盤比抵抗測定装置1の周囲にモルタル等を充填する必要がないので、施工性に優れている。また、導電体3が直接地盤Gに面していて、直接的な地盤Gの比抵抗分布の測定が可能となり、ひいては、より高い精度での測定が可能となる。
また、袋体2を膨張させることで、袋体2内に多芯ケーブル41が袋体2内に誘導されるとともに、多芯ケーブル41に固定された電極42が導電体3に当接するため、袋体2に空気を圧入するだけで測定用ゾンデ4を配設できる。そして、地盤への電気信号の供給は、電極と導電体を介して行う。そのため、従来の測定方法に比べて作業の手間を削減できる。
また、測定時に必要な止水性は袋体2によって確保している。
袋体2の基端には、袋体2内に圧入した空気の漏洩を防止するための逆流防止部5が設けられているため、測定用ゾンデ4の配設時に空気の漏洩が防止されている。
比抵抗値の測定に電極42を備えた測定用ゾンデ4を使用しているため、複雑な配線作業を要することなく、測定することができる。そのため、作業性に優れている。
As described above, according to the soil resistivity measuring device 1 of the present embodiment and the soil resistivity measuring method using the soil resistivity measuring device 1, the bag 2 is inflated in the measurement hole 6 to provide Therefore, even if the direction of the measurement hole 6 is horizontal or vertically upward, the conductor 3 can be arranged at a desired position in contact with the ground without intervening grout or the like. can. As described above, according to the soil resistivity measuring device 1 of the present embodiment, since it is not necessary to fill the surroundings of the soil resistivity measuring device 1 with mortar or the like, it is excellent in workability. In addition, since the conductor 3 directly faces the ground G, it is possible to directly measure the resistivity distribution of the ground G, which in turn enables measurement with higher accuracy.
Further, by inflating the bag 2, the multicore cable 41 is guided into the bag 2, and the electrode 42 fixed to the multicore cable 41 contacts the conductor 3. The measuring sonde 4 can be arranged only by pressurizing air into the bag 2. - 特許庁An electrical signal is supplied to the ground via the electrodes and conductors. Therefore, the labor of the work can be reduced as compared with the conventional measuring method.
In addition, the bag body 2 secures the waterproofness necessary for the measurement.
At the proximal end of the bag body 2, a backflow prevention part 5 is provided to prevent leakage of the air pressurized into the bag body 2, so that air leakage is prevented when the measuring sonde 4 is arranged. there is
Since the measuring sonde 4 having the electrodes 42 is used for measuring the specific resistance value, the measurement can be performed without complicated wiring work. Therefore, it is excellent in workability.

<第二実施形態>
第二実施形態では、第一実施形態と同様に、トンネル坑内から解析領域に対して横方向(水平)~上方向に向けて間隔をあけて設置した複数の地盤比抵抗測定装置1を利用して地盤の電気的な比抵抗分布を測定して、調査を行う場合について説明する(図1参照)。図6に本実施形態の地盤比抵抗測定装置1を示す。地盤比抵抗測定装置1は、図6(a)および(b)に示すように、袋体2と、袋体2に設けられた複数の導電体3,3,…と、袋体2内に挿入可能な測定用ゾンデ4と、袋体の基端に設けられた逆流防止部5と、測定管7を備えている。
<Second embodiment>
In the second embodiment, as in the first embodiment, a plurality of ground resistivity measuring devices 1 are installed at intervals from the inside of the tunnel in the lateral direction (horizontal) to the upward direction with respect to the analysis area. A description will be given of a case in which a survey is conducted by measuring the electrical resistivity distribution of the ground using a ground surface (see FIG. 1). FIG. 6 shows the soil resistivity measuring device 1 of this embodiment. As shown in FIGS. 6(a) and 6(b), the soil resistivity measuring device 1 includes a bag 2, a plurality of conductors 3, 3, . . . It has an insertable measurement sonde 4 , a backflow prevention part 5 provided at the proximal end of the bag, and a measurement tube 7 .

袋体2の詳細は、第一実施形態で記載した袋体2と同様なため、詳細な説明は省略する。
複数の導電体3,3,…は、袋体2を膨張させた状態で、袋体2の長さ方向に所定の間隔をあけて配置されるように設けられている。導電体3は、袋体2の膨張により、袋体2が挿入された測定管7の第二導電体72に密着する。この他の導電体3の詳細は、第一実施形態で記載した導電体3と同様なため、詳細な説明は省略する。
また、測定用ゾンデ4および逆流防止部5の詳細は、第一実施形態で記載した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。
Details of the bag body 2 are the same as those of the bag body 2 described in the first embodiment, so detailed description thereof will be omitted.
The plurality of conductors 3, 3, . The expansion of the bag 2 causes the conductor 3 to adhere to the second conductor 72 of the measuring tube 7 into which the bag 2 is inserted. Since other details of the conductor 3 are the same as those of the conductor 3 described in the first embodiment, detailed description thereof will be omitted.
Further, details of the measurement sonde 4 and the backflow prevention unit 5 are the same as those described in the first embodiment, so detailed descriptions are omitted.

測定管7は、地盤を削孔することにより形成された測定孔6に設けられる電気を通さない材質の管材であって、袋体2を内挿可能な円筒状の分割管(例えば、塩化ビニル管)71,71,…を連結することにより形成されている。分割管71同士は、第二導電体72を介して連結されている。すなわち、測定管7は、複数の分割管71,71,…と複数の第二導電体72,72,…とを交互に設けることにより構成されている。分割管71は、袋体2を構成する筒状部材21と同じ長さを有している。そのため、第二導電体72は、袋体2を膨張させた際の導電体3と同じ間隔で配設されている。第二導電体72は、リング状の金属部材からなる。また、第二導電体72は、測定管7の内面および外面に面していて、測定管7の半径方向での電気的な導通を可能にしている。第二導電体72は、袋体2を膨張させた際に、導電体3に当接する内径を有している。 The measurement pipe 7 is a tubular member made of a material that does not conduct electricity and is provided in the measurement hole 6 formed by drilling the ground. are formed by connecting pipes) 71, 71, . The split pipes 71 are connected via a second conductor 72 . That is, the measuring tube 7 is configured by alternately providing a plurality of split tubes 71, 71, . . . and a plurality of second conductors 72, 72, . The split pipe 71 has the same length as the tubular member 21 that constitutes the bag body 2 . Therefore, the second conductors 72 are arranged at the same intervals as the conductors 3 when the bag 2 is inflated. The second conductor 72 is made of a ring-shaped metal member. The second conductor 72 also faces the inner and outer surfaces of the measuring tube 7 and allows electrical conduction in the radial direction of the measuring tube 7 . The second conductor 72 has an inner diameter that contacts the conductor 3 when the bag 2 is inflated.

以下、本実施形態の地盤比抵抗測定方法について説明する。地盤比抵抗測定方法は、削孔工程と、挿入工程と、測定工程とを備えている。図7に、地盤比抵抗測定方法を示す。
削孔工程は、図7(a)に示すように、地中に測定孔6を形成する工程である。測定孔6は、トンネル坑内から地盤を削孔することにより形成する。
挿入工程では、地盤比抵抗測定装置1(袋体2)を測定孔6に挿入する工程である。挿入工程では、まず、図7(b)に示すように、測定管7を測定孔6に挿入する。測定管7を測定孔6に挿入すると、第二導電体72が測定孔6の孔壁に当接する。測定管7を測定孔6に挿入したら、図7(c)に示すように、測定管7の基端(測定孔6の孔口)に、地盤比抵抗測定装置1をセットする。このとき、袋体2は収縮した状態(導電体3が重ねられた状態)である。次に、図7(d)に示すように、袋体2内に空気を圧入して袋体2を測定管7内において円柱状に膨張させる。袋体2が膨張すると、測定管7内において伸張する袋体2に伴って、導電体3が測定管7内に誘導されて、導電体3と第二導電体72とが当接する。また、袋体2が膨張すると、袋体2の先端に多芯ケーブル41の先端が固定された測定用ゾンデ4が袋体2の内部に誘導される。袋体2の内部に多芯ケーブル41が誘導されることで、袋体2に設けられた導電体3と多芯ケーブル41に設けられた電極42とが当接する(図2(b)参照)。
測定工程は、地盤比抵抗測定装置1により比抵抗分布を測定する工程である。比抵抗分布の測定は、電極42と第二導電体72とが導電体3を介して当接した状態で、多芯ケーブル41に通電することで、測定に必要な電気信号を地盤に送信することにより行う。
The soil resistivity measuring method according to the present embodiment will be described below. The ground resistivity measuring method includes a drilling process, an insertion process, and a measurement process. FIG. 7 shows a soil resistivity measurement method.
The drilling step is a step of forming a measurement hole 6 in the ground, as shown in FIG. 7(a). The measurement hole 6 is formed by drilling the ground from inside the tunnel pit.
The insertion step is a step of inserting the soil resistivity measuring device 1 (the bag 2 ) into the measurement hole 6 . In the inserting step, first, the measuring tube 7 is inserted into the measuring hole 6 as shown in FIG. 7(b). When the measuring tube 7 is inserted into the measuring hole 6 , the second conductor 72 contacts the hole wall of the measuring hole 6 . After inserting the measuring tube 7 into the measuring hole 6, the soil resistivity measuring device 1 is set at the proximal end of the measuring tube 7 (the opening of the measuring hole 6), as shown in FIG. 7(c). At this time, the bag body 2 is in a contracted state (a state in which the conductors 3 are superimposed). Next, as shown in FIG. 7(d), air is injected into the bag body 2 to inflate the bag body 2 into a cylindrical shape within the measuring tube 7. Next, as shown in FIG. When the bag 2 expands, the conductor 3 is guided into the measuring tube 7 as the bag 2 expands in the measuring tube 7, and the conductor 3 and the second conductor 72 come into contact with each other. Further, when the bag body 2 expands, the measuring sonde 4 having the tip end of the multicore cable 41 fixed to the tip end of the bag body 2 is guided into the bag body 2 . As the multicore cable 41 is guided inside the bag 2, the conductor 3 provided in the bag 2 and the electrode 42 provided in the multicore cable 41 come into contact (see FIG. 2(b)). .
The measurement step is a step of measuring the resistivity distribution with the soil resistivity measuring device 1 . The resistivity distribution is measured by energizing the multi-core cable 41 while the electrode 42 and the second conductor 72 are in contact with each other via the conductor 3, thereby transmitting an electric signal necessary for measurement to the ground. by

以上、本実施形態の地盤比抵抗測定装置1およびこの地盤比抵抗測定装置1を使用した地盤比抵抗測定方法によれば、測定孔6内に測定管7を挿入することで、軟質な地盤であっても、孔壁の崩落を抑制しつつも、地盤の比抵抗分布の測定が可能となる。
また、測定管7を地盤G内に直接圧入するため、測定管7の周囲に充填材を充填する必要がなく、施工性に優れている。また、測定管7が地盤G内に直接配設されているため、第二導電体72が直接地盤Gに面していて、直接的な地盤Gの比抵抗分布の測定が可能となり、ひいては、より高い精度での測定が可能となる。
また、測定時に必要な止水性は測定管7によって確保されている。
この他の第二実施形態の地盤比抵抗測定装置1および地盤比抵抗測定方法の作用効果は、第一実施形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。
As described above, according to the soil resistivity measuring device 1 of the present embodiment and the soil resistivity measuring method using the soil resistivity measuring device 1, by inserting the measuring tube 7 into the measuring hole 6, the soft ground Even if there is, it is possible to measure the resistivity distribution of the ground while suppressing collapse of the hole wall.
In addition, since the measuring pipe 7 is directly press-fitted into the ground G, there is no need to fill the circumference of the measuring pipe 7 with a filler material, which is excellent in workability. In addition, since the measurement pipe 7 is directly arranged in the ground G, the second conductor 72 directly faces the ground G, and direct measurement of the resistivity distribution of the ground G is possible. Measurement with higher accuracy becomes possible.
In addition, the water cutoff required for measurement is ensured by the measurement tube 7 .
Since the effects of the soil resistivity measuring device 1 and the soil resistivity measuring method of the second embodiment are the same as those shown in the first embodiment, detailed description thereof will be omitted.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
地盤比抵抗測定装置1は、トンネルTの切羽に向けて設置してもよく、設置する方向は限定されるものではない。
袋体2を構成する材料は、通電不能で、圧縮空気により膨張・収縮可能な材質であれば、塩化ビニル樹脂に限定されるものではなく、例えば、他の合成樹脂製(例えば、ポリエチレン等)であってもよい。また、圧縮空気を封入することに追って、優先的に挿入方向に膨張するようなリング状の断面保持材が配設された化学繊維からなるホースであってもよい。
導電体3の形状は、袋体の内外への通電が確保できれば、リング状に限定されるものではなく、例えば、六角穴付き止めネジ(いわゆるイモネジ)や皿ネジを活用した点電極であってもよい。

前記実施形態では、袋体2に空気を圧入する場合について説明したが、袋体2を膨張させる際に袋体2に注入する流体は空気に限定されるものではない。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the constituent elements described above can be modified as appropriate without departing from the scope of the present invention.
The ground resistivity measuring device 1 may be installed facing the face of the tunnel T, and the installation direction is not limited.
The material constituting the bag body 2 is not limited to vinyl chloride resin as long as it is non-conductive and expandable/contractible by compressed air. may be Alternatively, the hose may be a chemical fiber hose provided with a ring-shaped cross-section retaining member that preferentially expands in the direction of insertion as compressed air is enclosed.
The shape of the conductor 3 is not limited to a ring shape as long as it is possible to ensure the conduction of electricity to the inside and outside of the bag. good too.

In the above embodiment, the case of pressurizing air into the bag body 2 has been described, but the fluid injected into the bag body 2 when inflating the bag body 2 is not limited to air.

1 地盤比抵抗測定装置
2 袋体
3 導電体
4 測定用ゾンデ
41 多芯ケーブル
42 電極
5 逆流防止部
51 本体部
52 第一パッカー
53 第二パッカー
6 測定孔
7 測定管
72 第二導電体
T トンネル
1 soil resistivity measuring device 2 bag 3 conductor 4 measurement sonde 41 multicore cable 42 electrode 5 backflow prevention part 51 body part 52 first packer 53 second packer 6 measurement hole 7 measurement tube 72 second conductor T tunnel

Claims (5)

袋体と、
前記袋体に設けられた複数の導電体と、
前記袋体内に挿入可能な測定用ゾンデと、を備える地盤比抵抗測定装置であって、
前記袋体は、内部に流体を圧入することにより円柱状に膨張し、
複数の前記導電体は、前記袋体の内面と外面とに面しているとともに、前記袋体の長さ方向に間隔をあけて設けられており、
前記測定用ゾンデは、多芯ケーブルと、前記多芯ケーブルに設けられた複数の電極と、からなり、
前記多芯ケーブルの先端は、前記袋体の先端に固定されていて、
前記袋体を膨張させた際に、前記多芯ケーブルが前記袋体内に誘導されるとともに、前記電極と前記導電体とが当接するように構成されていることを特徴とする、地盤比抵抗測定装置。
a bag;
a plurality of conductors provided in the bag;
A soil resistivity measuring device comprising a measuring sonde that can be inserted into the bag,
The bag expands into a columnar shape by pressurizing a fluid into the bag,
The plurality of conductors face the inner surface and the outer surface of the bag and are provided at intervals in the length direction of the bag,
The measuring sonde consists of a multicore cable and a plurality of electrodes provided on the multicore cable,
The tip of the multicore cable is fixed to the tip of the bag,
When the bag is inflated, the multi-core cable is guided into the bag, and the electrode and the conductor are configured to abut against each other. Device.
前記袋体の基端に前記測定用ゾンデを挿通可能な逆流防止部が設けられていることを特徴とする、請求項1に記載の地盤比抵抗測定装置。 2. The soil resistivity measuring apparatus according to claim 1, wherein a backflow prevention part through which said measuring sonde can be inserted is provided at the base end of said bag. 前記袋体を内挿可能な測定管をさらに備えており、
前記測定管には、前記測定管の内面と外面に面した状態で、複数の第二導電体が設けられており、
前記袋体を膨張させた際に、前記導電体と第二導電体とが当接するように構成されていることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の地盤比抵抗測定装置。
further comprising a measuring tube into which the bag can be inserted;
The measuring tube is provided with a plurality of second conductors facing the inner surface and the outer surface of the measuring tube,
3. The soil specific resistance measuring device according to claim 1, wherein the conductor and the second conductor are configured to come into contact with each other when the bag is inflated.
地中に測定孔を形成する削孔工程と、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の地盤比抵抗測定装置を前記測定孔に挿入する挿入工程と、
前記地盤比抵抗測定装置により比抵抗分布を測定する測定工程と、を備える地盤比抵抗測定方法であって、
前記挿入工程では、前記袋体内に流体を圧入して当該袋体を前記測定孔内において円柱状に膨張させることで、前記袋体の内部に測定用ゾンデを誘導するとともに、前記導電体と前記電極とを当接させることを特徴とする、地盤比抵抗測定方法。
A drilling step of forming a measurement hole in the ground;
an inserting step of inserting the soil resistivity measuring device according to any one of claims 1 to 3 into the measurement hole;
A soil resistivity measuring method comprising a measuring step of measuring a resistivity distribution with the soil resistivity measuring device,
In the inserting step, a fluid is pressurized into the bag to expand the bag into a columnar shape in the measurement hole, thereby guiding the probe for measurement inside the bag, and A soil resistivity measuring method, characterized in that the electrodes are brought into contact with each other.
前記挿入工程では、前記袋体に流体を圧入する前に、前記袋体を内挿可能な測定管を前記測定孔に挿入する作業を行い、
前記測定管には、前記測定管の内面と外面に面した状態で、複数の第二導電体が設けられていて、
前記袋体に流体を圧入することで、前記袋体を前記測定管内で膨張させて、前記導電体と前記第二導電体とを当接させることを特徴とする、請求項4に記載の地盤比抵抗測定方法。
In the inserting step, before pressurizing the fluid into the bag, a measurement tube capable of inserting the bag is inserted into the measurement hole,
The measuring tube is provided with a plurality of second conductors facing the inner surface and the outer surface of the measuring tube,
5. The ground according to claim 4, characterized in that by pressurizing a fluid into the bag, the bag is expanded within the measurement tube, and the conductor and the second conductor are brought into contact with each other. Resistivity measurement method.
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