JP3551602B2

JP3551602B2 - ボーリング孔漏水位置測定方法及び測定装置

Info

Publication number: JP3551602B2
Application number: JP03057196A
Authority: JP
Inventors: 健荒井; 博志龍
Original assignee: Maeda Corp
Current assignee: Maeda Corp
Priority date: 1996-02-19
Filing date: 1996-02-19
Publication date: 2004-08-11
Anticipated expiration: 2016-02-19
Also published as: JPH09222377A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンソリデーショングラウチングやカーテングラウチングなどにより漏水抑制を行うダム現場などにおける漏水位置測定方法及び測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ダム現場においては、その基礎岩盤内の水みちの有無が重要な要素となっている。すなわち、基礎岩盤内に水みちがあると、そこは劣化領域であり、建設後の漏水の原因になるからである。
【０００３】
このような水みちの有無の探査には、従来、孔内探査法のーつである地下水検層などが用いられている。この探査法では、ボーリング孔を利用し、まずボーリング孔内に塩水等の電解物質を投入して孔内水の電気抵抗を下げておき、定間隔で検層センサー電極を設置した検層コードをボーリング孔底まで挿入し、検層センサー電極を交流発振回路及びブリッヂ回路に接続してガルバノメータで抵抗値を測定する。ボーリング孔に水みちがあると、そこから流入する抵抗値の高い地下水により孔内水が置換希釈されるので、水みちの位置をボーリング孔の鉛直方向の電気伝導度分布の経時変化の大きさより測定することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような探査法では、鉛直流（ボーリング孔内の上下方向への流れ）が卓越する場合、すなわちボーリング孔に流入する地下水の量が非常に多い場合、上下方向にボーリング孔内の塩分濃度分布が乱されるため、水みち位置を正確に測定することができない。また、地下水の流入速度が速すぎると、検層コードを挿入した時点で孔内の塩分濃度が一様になっていなかったり、測定作業中に濃度変化が進みボーリング孔内を同一条件で測定できず、高信頼性の測定データを得ることができない。
【０００５】
なお、通常、岩盤内のクラックを水が流れている箇所を水みちと呼んでいるが、単なるクラックであって現時点では水が流れていない箇所もあり得る。そして、このようなクラックにも、狭い範囲で閉じていて以後、漏水の原因とならない箇所と、広範囲にわたっていて漏水の原因となり得る箇所とがある。このような漏水の原因となり得るクラックも以後、ダムの水圧の関係で漏水個所となるおそれがあるので、このようなクラックも水みち、言い換えれば漏水箇所として位置を測定する必要がある。このような漏水箇所は、ボーリング孔内に水を注入すると、ボーリング孔内から孔外への水の流出、すなわち逸水が生ずることでとらえられる。
【０００６】
本発明の課題は、ボーリング孔の漏水位置を正確に測定することのできる漏水位置測定方法を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の課題は、上記漏水位置測定方法に適した漏水位置測定装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による漏水位置測定方法は、所定の距離をおいた位置において地盤表面から内部に向かって第１及び第２のボーリング孔を設け、注水された前記第１のボーリング孔に挿入配置した通電用の第１の電極と前記第２のボーリング孔に挿入配置した通電用の第２の電極との間に交流電源を接続し、前記第１の電極にはその上下両側の位置に電位差測定用の第３及び第４の電極を組み合わせると共に、前記第１の電極と前記第３の電極との間及び前記第１の電極と前記第４の電極との間にはそれぞれ、電気分解によりイオンが発生しやすい金属を用いた第５及び第６の電極を組み合わせ、はじめに前記交流電源による前記第１及び前記第２の電極への通電のみを行って、前記第３及び前記第４の電極の間に生ずる電位バランスの測定により漏水箇所と思われる位置の特定作業を行い、漏水箇所と思われる位置が特定されると、今度は前記第５及び前記第６の電極の間に別の交流電源により通電を行ってボーリング孔内にイオンを発生させ、その結果前記第３及び前記第４の電極の間に生ずる電位バランスの測定により漏水箇所であるかどうかの判定を行うことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明による漏水位置測定装置は、所定の距離をおいた位置において地盤表面から内部に向かって第１及び第２のボーリング孔を設け、注水された前記第１のボーリング孔に挿入配置した通電用の第１の電極と前記第２のボーリング孔に挿入配置した通電用の第２の電極との間に交流電源を接続し、前記第１の電極にはその上下両側の位置に電位差測定用の第３及び第４の電極を一体的に組み合わせると共に、前記第１の電極と前記第３の電極との間及び前記第１の電極と前記第４の電極との間にはそれぞれ、電気分解によりイオンが発生しやすい金属を用いた第５及び第６の電極を一体的に組み合わせ、前記第３及び前記第４の電極には電位差測定手段を接続し、前記第５及び前記第６の電極にはイオン発生電源を接続し、前記第５及び前記第６の電極により発生させたイオンがボーリング孔を横切る漏水箇所により生じる孔内鉛直流のために移動させられることにより歪められた前記第３及び前記第４の電極近傍の電界を、それらの電極間の電位バランス測定でとらえることにより漏水箇所の有無及び位置を測定することを特徴とする。
【００１０】
なお、前記第１の電極と前記第２の電極との接続ラインに電流測定手段を接続して、測定された電流をも前記漏水箇所の有無及び位置の測定に利用するようにしても良い。
【００１１】
【作用】
漏水箇所があると、ボーリング孔内から孔外への水の流出、すなわち逸水、あるいはボーリング孔外から孔内への水の流入、すなわち湧水の別を問わず、そこでは鉛直流が生じるために第５、第６の電極で発生されたイオンが移動する。そのために電界が歪められ第３及び第４の電極間の電位バランスが変化する。この電位バランスの測定により、従来測定の障害となっていた鉛直流を測定対象として漏水箇所の有無及び位置を正確に測定することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１に示すように、測定すべき地盤あるいは岩盤（以下、岩盤と呼ぶ）１０の表面に沿って所定の距離をおいた位置において、岩盤１０の表面から内部に向かって第１、第２のボーリング孔１１、１２を互いに平行に設ける。本ボーリング孔漏水位置測定装置は、これらの第１、第２のボーリング孔１１、１２を利用して構成される。なお、以後の説明では、漏水発生の可能性のある箇所をも水みちと呼ぶものとする。これは、前述したように、現在は水が流れていないクラックであっても、以後水圧の関係で漏水個所となり得るからであり、このような箇所はボーリング孔で逸水が生じることで測定され得る。
【００１３】
第１のボーリング孔１１には組合わせ電極１３が挿入配置されている。組合わせ電極１３は、通電用の第１の電極１３−１と、その上下両側の位置にそれぞれ等間隔をおいて配置した電位差測定用の第３、第４の電極１３−３、１３−４と、第１の電極１３−１と第３の電極１３−３との間及び第１の電極１３−１と第４の電極１３−４との間にそれぞれ等間隔をおいて配置した、電気分解によりイオンが発生しやすい金属を用いた第５、第６の電極１３−５、１３−６とを絶縁材料を介して一体的に組み合わせて成る。第５、第６の電極１３−５、１３−６の材料の一例としては、亜鉛があげられる。これら第１及び第３〜第６の電極１３−１及び１３−３〜１３−６は多芯ケーブルに接続され、常に同じ位置関係で第１のボーリング孔１１内を上下するように構成されている。
【００１４】
第２のボーリング孔１２には通電用の第２の電極（接地電極）１４が挿入配置されている。第２の電極１４は、ここでは第２のボーリング孔１２の全長にほぼ等しい長さに選定されている。なお、第１、第２のボーリング孔１１、１２の間の距離は、通常、数メートルから十数メートル、深さは数十メートルから数百メートルである。また、第３、第４の電極１３−３、１３−４間の距離は数メートル以下で十分である。
【００１５】
上記の各電極に接続される電気系統は、電源系と測定系及びイオン発生系とから成る。電源系は、第１の電極１３−１と第２の電極１４との間に接続され、正弦波電圧を発生する発振器１５を有する。測定系は、第１の電極１３−１と第２の電極１４との間を流れる電流値を測定する電流測定系と第１の電極１３−１から等距離にある上下２つの第３、第４の電極１３−３、１３−４を使用した電位バランス（電位差）測定系とから成る。なお、発振器１５には電圧計１６が接続されている。電流測定系は、第１の電極１３−１と第２の電極１４とを結ぶ配線間に挿入接続された抵抗１７、この抵抗１７の両端の電位差を検出する検出器１８、及びノイズ除去用のフィルター１９を有し、検出された抵抗１７の両端の電位差に基づいて電流を検出する。一方、電位バランス測定系は、第３、第４の電極１３−３、１３−４に接続されてこれらの間の電位バランスを検出する検出器２０、及びノイズ除去用のフィルター２１を有し、第１の電極１３−１の電位を基準電位Ｖ０とし、後述する方法で第３、第４の電極１３−３、１３−４の電位Ｖ１、Ｖ２の差を電位バランスとして測定する。イオン発生系は、電源系とは別の交流電源２２を第５、第６の電極１３−５、１３−６間に接続して構成される。交流電源２２の周波数は、電位バランスなどの測定の障害とならぬよう、電源系とは異なる周波数とする。
【００１６】
測定作業は、それぞれのボーリング孔に水を注入し、はじめに電源系のみに通電して組合わせ電極１３の深度を下げながら、測定系により電位バランス及び電流を測定して水みちと思われる位置を特定するための作業を行う。水みちと疑われる位置が特定されると、今度はイオン発生系に通電してそこが実際に水流を持つ水みち、すなわち逸水あるいは湧水が生じているかどうかの判定作業を行う。
【００１７】
上記特定するための作業において、イオン発生系に通電せずに測定作業を行った場合、水みちでの電位バランスは図２に示すようになる。すなわち、地下水の電気伝導度は周辺地盤と比較して大きく異なり、水みちが電気的に特異点となるため、第３、第４の電極１３−３、１３−４が接近すると、第３、第４の電極１３−３、１３−４間の電位バランスは正の極大値を示した後、急激に水みち位置において０となり、水みち位置からわずかに離れた位置で負の極大値を示した後、０に漸近することにより水みちと疑われる位置を特定することができる。また、この位置で最大電流が流れる。
【００１８】
電位バランスが図２のように変化するのは、以下の理由による。すなわち、第３、第４の電極１３−３、１３−４共に水みち位置から離れている場合には、第３、第４の電極１３−３、１３−４の電位Ｖ１、Ｖ２はある値でほぼ等しく、電位バランスは０に近い値をとる。しかし、第４の電極１３−４が水みち位置に接近するにつれてその電位Ｖ２のみが低下することにより電位バランスは正の値が増加し、第４の電極１３−４が水みち位置に到達した時に極大値となる。次に、第１の電極１３−１が水みち位置に到達した時には、第３、第４の電極１３−３、１３−４の電位Ｖ１、Ｖ２は等しく、電位バランスは０となる。そして、今度は第３の電極１３−３が水みち位置に接近するにつれてその電位Ｖ１のみが低下することにより電位バランスは負の値が増加することになる。
【００１９】
次に、特定した位置が水流を持つ水みちかどうかは以下のようにして判定する。すなわち、イオン発生系に通電して第５、第６の電極１３−５、１３−６によりイオンを第３、第４の電極１３−３、１３−４の近傍に発生させる。そのイオンが水みちの水流により生じる鉛直流のために移動すると歪められた電界を生ずる。この歪められた電界を電位バランス測定で測定することによって判定作業が行われる。
【００２０】
なお、歪められた電界の発生は、逸水、すなわちボーリング孔内の水が水みちに向かう場合と、湧水、すなわち水みちの地下水がボーリング孔内に流入する場合とがあり、これらを識別する作業について説明する。
【００２１】
逸水の影響による電位バランスの模式図を図３に示す。逸水の場合、流出速度の大小にかかわらず、ボーリング孔内の水は水みちに向かう沿直流が生じ、第３、第４の電極１３−３、１３−４が逸水位置に達するまではイオンが下方に移動するため、図３（ｂ）に示すように、下方の第４の電極１３−４側の等電位間隔が疎になって下方の第４の電極１３−４側に電流が流れやすくなり、電位バランスは正の値を示し、第３、第４の電極１３−３、１３−４が逸水位置に達した後は０となる。よって、水みちが逸水の場合の電位バランス測定結果は図２で示した電位バランス測定結果と図３（ｃ）で示した電位バランス測定結果とを合成したものとなり、図４（ｂ）のようになる。
【００２２】
一方、湧水の影響による電位バランスの模式図は図５に示す通りで、湧水の場合地下水がボーリング孔内を上方に移動する。その結果、流入速度の大小にかかわらず第５、第６の電極１３−５、１３−６により発生されるイオンが上方に移動するために、逸水の場合と逆になる。よって、水みちが湧水の場合の電位バランス測定結果は、図２と図５（ｃ）とを合成して図６のようになる。
【００２３】
いずれにしても、イオン発生系に通電した場合と通電しない場合の電位バランスの測定結果を比較することにより、流入・流出速度の大小にかかわらず、イオン発生系に通電させずに特定した位置が水みち、すなわち現に漏水が発生している箇所及び漏水発生の可能性のある箇所かどうか判断できる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は、ダムなどのグラウト用ボーリング孔を用いた漏水位置測定に際し、第１の電極と第２の電極間に流れる電流と第３、第４の電極間の電位バランスを測定する方法を用いることにより、従来の方法では困難であった流入・流出速度が速い水みち、鉛直流が卓越する孔での水みちの位置測定が可能となり、電気分解によりイオンが発生しやすい金属電極を用いた交流電源回路を併用することにより、検出した位置が水みちかどうかの判断が可能になるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるボーリング孔漏水位置測定装置の構成を説明するための図である。
【図２】水みち周辺を模式的に示すと共に、図１の測定装置で測定される電流値と電位バランスの測定結果を説明するための図である。
【図３】逸水が生じている水みち周辺を模式的に示すと共に、等電位線の推移及び図１の測定装置で測定される電位バランスの測定結果を説明するための図である。
【図４】逸水が生じている箇所でイオン発生系に通電した状態において図１の測定装置で測定される電位バランスの測定結果を説明するための図である。
【図５】湧水が生じている水みち周辺を模式的に示すと共に、等電位線の推移及び図１の測定装置で測定される電位バランスの測定結果を説明するための図である。
【図６】湧水が生じている箇所でイオン発生系に通電した状態において図１の測定装置で測定される電位バランスの測定結果を説明するための図である。
【符号の説明】
１１第１のボーリング孔
１２第２のボーリング孔
１３組合わせ電極
１３−１第１の電極
１３−３〜１３−６第３の電極〜第６の電極
１４第２の電極
１５発振器
１８，２０検出器
２２交流電源

Claims

所定の距離をおいた位置において地盤表面から内部に向かって第１及び第２のボーリング孔を設け、注水された前記第１のボーリング孔に挿入配置した通電用の第１の電極と前記第２のボーリング孔に挿入配置した通電用の第２の電極との間に交流電源を接続し、前記第１の電極にはその上下両側の位置に電位差測定用の第３及び第４の電極を組み合わせると共に、前記第１の電極と前記第３の電極との間及び前記第１の電極と前記第４の電極との間にはそれぞれ、電気分解によりイオンが発生しやすい金属を用いた第５及び第６の電極を組み合わせ、はじめに前記交流電源による前記第１及び前記第２の電極への通電のみを行って、前記第３及び前記第４の電極の間に生ずる電位バランスの測定により漏水箇所と思われる位置の特定作業を行い、漏水箇所と思われる位置が特定されると、今度は前記第５及び前記第６の電極の間に別の交流電源により通電を行ってボーリング孔内にイオンを発生させ、その結果前記第３及び前記第４の電極の間に生ずる電位バランスの測定により漏水箇所であるかどうかの判定を行うことを特徴とするボーリング孔漏水位置測定方法。
前記漏水箇所と思われる位置の特定作業において前記電位バランスの測定に加えて、前記第１の電極と前記第２の電極との間に流れる電流の測定を行うことを特徴とする請求項１記載のボーリング孔漏水位置測定方法。
所定の距離をおいた位置において地盤表面から内部に向かって第１及び第２のボーリング孔を設け、注水された前記第１のボーリング孔に挿入配置した通電用の第１の電極と前記第２のボーリング孔に挿入配置した通電用の第２の電極との間に交流電源を接続し、前記第１の電極にはその上下両側の位置に電位差測定用の第３及び第４の電極を一体的に組み合わせると共に、前記第１の電極と前記第３の電極との間及び前記第１の電極と前記第４の電極との間にはそれぞれ、電気分解によりイオンが発生しやすい金属を用いた第５及び第６の電極を一体的に組み合わせ、前記第３及び前記第４の電極には電位差測定手段を接続し、前記第５及び前記第６の電極にはイオン発生電源を接続し、前記第５及び前記第６の電極により発生させたイオンがボーリング孔を横切る漏水箇所により生じる孔内鉛直流のために移動させられることにより歪められた前記第３及び前記第４の電極近傍の電界を、それらの電極間の電位バランス測定でとらえることにより漏水箇所の有無及び位置を測定することを特徴とするボーリング孔漏水位置測定装置。
前記第１の電極と前記第２の電極との接続ラインには電流測定手段を接続し、測定された電流をも前記漏水箇所の有無及び位置の測定に利用することを特徴とする請求項３記載のボーリング孔漏水位置測定装置。