JP2751839B2 - 地盤表面の計測システム - Google Patents

地盤表面の計測システム

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JP2751839B2 JP21461694A JP21461694A JP2751839B2 JP 2751839 B2 JP2751839 B2 JP 2751839B2 JP 21461694 A JP21461694 A JP 21461694A JP 21461694 A JP21461694 A JP 21461694A JP 2751839 B2 JP2751839 B2 JP 2751839B2
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  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、地盤表面の締め固まり
状態を計測する計測システムに関する。
【0002】
【従来の技術】地盤表層を安定させる処理として地盤を
転圧して締め固める工法や地盤にセメントなどを混入し
て転圧により締め固める所謂ソイルセメント工法などが
採用されている。これらの工法を施工した場合、施工中
当然地盤表層の締め固まり具合を計測する必要があり、
その計測機器の1つとして放射線を利用したγ線密度計
や中性子水分計が使用されている。これらの密度計、水
分計には線源を内蔵した線源棒を地中に差し込み、検出
部は地表に置き、線源から放射されて途中の地盤を透過
した放射線を計測して、途中の地盤の状態を知る透過型
と、線源と検出部の両者を地表に置き、線源から放射さ
れて地盤表層で散乱された放射線を計測して、地盤表層
の状態を知る散乱型とがあるが、ソイルセメント工法は
遮水を目的として施工される場合が多く、線源棒を地中
に差し込むことは、折角の遮水層を破壊することになる
ので、専ら散乱型が使用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一般の転圧による締め
固め工法の場合には、サンプル測定により締め固まり具
合が管理値未満の地点が発見されたとき、相当の時間が
経過した後でもその周辺を再転圧することにより、管理
値を満足させることが可能である。しかし、ソイルセメ
ント工法の場合には、締め固まり具合が管理値未満の地
点が発見されたときは早急に再転圧しなければ再転圧に
よる効果を発揮させることが不可能になる場合が多い。
というのは、セメントの硬化後、再転圧しても余り効果
が上らないからである。
【0004】また、遮水層の形成を目的としたソイルセ
メント工法の場合、一般の土工管理で採用されている一
箇所/1000m2程度のサンプル測定では施工結果の検査の
意味をなさない。というのは、一箇所でも締め固め不十
分な箇所があると、そこから漏水するからである。
【0005】このような現状から、施工面全面を短時間
に計測する技術が求められている。
【0006】
【課題を解決するための手段】かかる要望に応えるため
には、表面散乱型のγ線密度計・中性子水分計を走行車
で牽引して地盤上を滑らせ、連続して密度・水分をリア
ルタイムに計測することが考えられる。しかし、地盤の
施工面表面には細かな凹凸があり、計測機器と地盤表面
との間隙が滑走とともに絶えず変化し、正しい計測値が
得られない場合が多い。(従来のサンプル測定では、測
定地点の凹凸を除去して十分に平滑にしてから計測機器
を設置して測定している。) したがって、計測機器と地盤表面との間隙の変化を考慮
に入れないで計測機器を滑走させて継続的に計測しても
意味がない。
【0007】本発明はγ線密度計・中性子水分計による
計測と同時に同一地点の計測機器と地盤表面との間隙を
計測し、その間隙計測値に基づいてγ線密度計・中性子
水分計の計測値を取捨選択し、採用した計測値には間隙
計測値による補正を加えることによって、地盤表面に多
少の凹凸があっても常に継続して正しい計測値を得るこ
とのできる計測システムを提供することを目的とする。
【0008】即ち、本発明は、γ線源および中性子源お
よび両線源より放射された放射線が地盤表面によって散
乱されて戻ってくる散乱γ線、速中性子、熱中性子をそ
れぞれ計測する検出機器ならびにデータ処理機器を搭載
した橇を地盤上を滑らせ、橇と地盤との間隙の測定値に
基づいて、地盤表面の水分、密度の測定値の取捨選択・
補正を行い、補正後の値に基づいて管理項目値を算出し
て表示、記録することを特徴とする地盤表面の計測シス
テムである。
【0009】本発明の計測システムに使用される計測機
器は大別して次の4つの部分から構成され、それが1枚
の平滑な鉄板で作られた橇に搭載されている。
【0010】(1)散乱型γ線密度計 γ線源(例えば60Co 、 137Cs)、γ線検出器(例え
ばガイガー・ミューラー計数管(以下GM計数管とい
う)、シンチレーション・カウンター、Ge(Li)検出器
など)から構成され、地盤表面の密度が高いぼど表面散
乱γ線量が多くなるという原理に基づいて、検出器の計
数率より地盤表面の密度を計測する。
【0011】(2)散乱型熱中性子水分計 中性子源(例えば 252Cf )、熱中性子検出器(例えば
He−3計数管)から構成され、線源から放射された高
速中性子(数MeV)が減速能の大きい水素原子に衝突
すると急速に熱中性子(0.025eV)に変換され、
その変換速度は地盤表面の水素原子の濃度の大きく依存
するという測定原理に基づいて、検出器の計数率より地
盤表面の水素原子濃度ひいては含水比を計測する。
【0012】(3)散乱型速中性子間隙測定器 (2)と共通の中性子源(例えば 252Cf )、速中性子
検出器(例えばアクリル樹脂、パラフィンなどの減速材
とHe−3計数管とを組み合わせたもの)から構成さ
れ、線源から放出された高速中性子(数MeV)が地盤
表面の物質の原子と衝突して戻ってくる中性子の中、衝
突回数が少なく、エネルギー低下の少ない速中性子群
(数MeV〜0.125eV)の量は通過距離に大きく
依存し通過距離が大きくなるほど少なくなるという測定
原理に基づいて、検出器の計数率より橇と地盤との間隙
を計測する。
【0013】(4)データ処理機器およびその周辺機器 通常の小型コンピュータであり、予め記憶させたプログ
ラムや補正用データなどを使用して継続的に各計測を行
なって、第1次のデータを収集し、その第1次のデータ
の取捨選択、補正、演算などを行う。データ処理した結
果は例えば液晶パネルやブラウン管などの表示用周辺機
器に表示する一方記録用周辺機器により磁気記録した
り、印刷したりする。
【0014】
【実施例】以下図面を参照しながら本発明を説明する。
【0015】図1は本発明システムの測定フローチャー
トの1例であり、図2(a)は使用する計測機器の1例
の縦断面図であり、図2(b)は使用する計測機器の他
の例の側面図であり、図2(c)はその正面図である。
図3(a)は間隙距離と速中性子入射数(計数率)との
相関関係を示す実験データの1例のグラフであり、図3
(b)は表面が平滑で凹凸のない密度あるいは含水量既
知の標準地盤を対象として、密度あるいは含水量と、計
測機器と地盤との間隙を変化させた予備実験を行って作
成した実験データの1例のグラフである。
【0016】図2(a)に示される計測機器は次の6つ
の部分から構成されている。
【0017】(1)線源部 鉛3で遮蔽された内部にγ線源1(60Co )および中性
子源2( 252Cf )が収納されている。
【0018】(2)速中性子検出部 周りをアクリル樹脂やパラフィンなどの速中性子の減速
材4で覆われた複数のHe−3計数管5から構成され
る。地盤表面で散乱された速中性子を計測し、その計数
率から計測機器と地盤との間隙(以下単に間隙という)
を測定する。
【0019】(3)熱中性子検出部 複数のHe−3計数管6から構成され、地盤表面で散乱
された熱中性子を計測し、その計数率より地盤表面の水
分を測定する。
【0020】(4)γ線検出部 複数のGM計数管7から構成され、地盤表面で散乱され
たγ線を計測し、その計数率より地盤表面の密度を測定
する。
【0021】(5)データ処理機器部およびその周辺機
器部8 予めプログラムや補正用データなどを記憶させておき、
各検出部で計測した各計数率のデータを収集し、その取
捨選択、補正、演算などを行う。データ処理した結果は
表示用周辺機器に表示し、記録用周辺機器により記録す
る。
【0022】(6)鉄板製橇9 牽引車(図示せず)により牽引されて地盤に密着して移
動できるよう1枚の平滑な鉄板を橇状に加工し、その上
に(1)〜(5)の各機器を搭載してある。
【0023】なお、鉄板製橇9に(1)〜(5)の各機
器を搭載するには、地盤表面の凹凸の影響を緩和するた
め、図(b)、(c)に示すように中間にスペーサー1
4を介在させておいてもよい。
【0024】この計測機器を使用して地盤表面状態を計
測するには、先ず、表面の凹凸のない標準地盤を対象と
して予備実験を行い、速中性子入射数(計数率)−間隙
との相関関係を求めておき(図3(a)参照)、その結
果をデータ処理機器に記憶させておく。次に、表面状態
既知で表面の凹凸のない標準地盤を対象として予備実験
を行い、各検出部で計測した各計数率と地盤表面の密
度、水分、間隙との相関関係ならびに間隙の変化に伴う
密度、水分測定用計数率の変化の相関関係を十分に把握
しておく。図3(b)は、その1例であり、表面が平滑
で凹凸のない密度既知の標準地盤を対象として、密度を
数水準にわたって変化させ、間隙を0,1,2cmの3水
準に変化させた予備実験により作成した密度−γ線計数
率−間隙の3者の相関関係を示すグラフである。この例
では間隙は3水準としたが水準数が多い方が好ましいこ
とはいうまでもない。同様にして、水分−熱中性子計数
率−間隙の3者の相関関係を十分に把握しておく。これ
らの相関関係を示す結果をデータ処理機器に記憶させて
おく。
【0025】次に、上記の計測機器および予備実験によ
るデータを使用して地盤表面を計測する測定フローにつ
いて図1を参照しながら説明する。
【0026】(1)計測プログラムおよび必要なデータ
をデータ処理機器に記憶させる。
【0027】(2)橇付き計測機器を走行車で牽引して
目的位置に移動し、間隙測定・水分測定・密度測定を開
始する。
【0028】(3)間隙が一定値を越すと、その間隙に
よる補正を行ったとしてもデータの信頼性は急速に低下
する。この例では間隙の一定値として2cmを採用した。
間隙測定の速中性子計数率(以下H計数率という)が間
隙2cmに対応する値以上か否かを判断させる。以上であ
ればデータを採用して以後の処理を行い、未満であれば
データを消去させる。
【0029】(4)採用したH計数率より間隙を算出さ
せる。
【0030】(5)水分測定・密度測定においては算出
させた間隙を参照して、間隙2cm以下の場合にのみ、そ
れぞれの熱中性子計数率(以下W計数率という)・γ線
計数率(以下γ計数率という)を採用して以後の処理を
行なわせる。((3)のH計数率のデータが消去されて
いる場合にはW計数率、γ計数率のデータも消去され
る。) (6)水分測定・密度測定においては算出された間隙値
および記憶しているデータを参照して、H=0cmに対応
する補正したW計数率・γ計数率を呼び出させる。
【0031】(7)W計数率とγ計数率のデータより地
盤表面の湿潤密度(γt )、含水量(m)、含水比
(w)、乾燥密度(γd )を算出させ、表示機器に表示
させ、記録機器に記録させる。
【0032】湿潤密度(γt )、含水量(m)は予備実
験により作成した補正曲線のH=0cmに対応する値であ
り、乾燥密度(γd )、含水比(w)、は次式で算出し
た値である。
【0033】γd (g/cm3 )=γt −m w(%)=m/γd x100
【0034】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されており、
次の効果を奏する。
【0035】(1)表面散乱された速中性子を利用して
計測機器と地盤表面との間隙を計測し、その間隙計測値
に基づいてγ線密度計・中性子水分計の計測値を取捨選
択し、採用した計測値には間隙計測値による補正を加え
ているので、地盤表面に多少の凹凸があっても常に継続
して正しい計測値を得ることができる。
【0036】(2)地盤表面の凹凸を除去して平滑にす
る必要はなく、地盤上を滑走させながら継続的に計測で
きるので、計測結果がリアルタイムで得られ、再転圧な
どの対策を短時間で採ることが可能となる。
【0037】(3)密度・水分の計測値が同時に得ら
れ、分かり易い管理項目である湿潤密度、含水比、乾燥
密度などが即時に算出、表示できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明システムの測定フローチャートの1例で
ある。
【図2】(a)は使用する計測機器の1例の縦断面図で
あり、(b)は使用する計測機器の他の例の側面図であ
り、(c)はその正面図である。
【図3】(a)は間隙距離と速中性子入射数(計数率)
との相関関係を示す実験データの1例のグラフであり、
(b)は表面が平滑で凹凸のない密度あるいは含水量既
知の標準地盤を対象として、密度あるいは含水量と、計
測機器と地盤との間隙を変化させた予備実験を行って作
成した実験データの1例のグラフである。
【符号の説明】
1・・γ線源、2・・中性子源、3・・鉛、4・・速中
性子の減速材、5・・He−3計数管(速中性子検出
用)、6・・He−3計数管(熱中性子検出用)、7・
・GM計数管、8・・データ処理機器部およびその周辺
機器部、9・・鉄板製橇、10・・地盤、11・・熱中
性子遮蔽材(カドミウム板など)、12・・リフレクタ
ー(鉄板など)、13・・間隙

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 γ線源および中性子線源および両線源よ
    り放射された放射線が地盤表面によって散乱されて戻っ
    てくる散乱γ線、速中性子、熱中性子をそれぞれ計測す
    る検出機器ならびにデータ処理機器を搭載した橇を地盤
    上を滑らせ、橇と地盤との間隙の測定値に基づいて、地
    盤表面の水分、密度の測定値の取捨選択・補正を行い、
    補正後の値に基づいて管理項目値を算出して表示、記録
    することを特徴とする地盤表面の計測システム。
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