JP3774018B2 - 水圧破砕式応力測定方法および装置 - Google Patents

水圧破砕式応力測定方法および装置 Download PDF

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  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地下深部における岩盤周辺の地圧に依存する水圧の変化の測定、および水圧によって地盤、岩盤に生じたクラックから発生するアコースティック・エミッション(以下「AE」という)の測定を目的とする水圧破砕式の応力測定方法および装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、加圧流体を用いて地下深部における岩盤などの地圧を測定すること、更には加圧流体を用いて地下深部における岩盤などに生じさせた塑性変形や亀裂進展に伴って発生するAEを測定することが知られており(例えば特開昭61−162621号公報、特開昭63−285486号公報、特開昭63−308186号公報などを参照)、地球科学的見地からの地殻応力測定、ダム基礎岩盤のグラウト工事における岩盤の注入適正圧力の決定、漏水孔の発生に対する限界圧力の測定、地滑りや地盤の崩落の防止などに利用されている。
【0003】
そして、前記従来の水圧破砕式の地盤測定方法を用いて地圧ならびにAEを測定するには、最初に図4(a)に示すように被計測岩盤1aに達するボーリング2aを地上から穿設し、次いで、図4(b)に示すように下端部に例えばゴム材のように膨張性ならびに密着性を有する材料により形成された環状の中空体からなる上下一対のパッカ3a,4aからなる遮水装置5aを配置した送水パイプ6aを差し込み、図4(c)に示すように前記パッカ3a,4aを膨張させて遮水装置5aによって仕切られるボーリング孔2aの壁面と、送水パイプ6aの外面との間に形成される水圧破砕室7aに、送水パイプ6aを用いて地上から給水した水をパッカ3a,4aの間に形成した注水口8aから例えば50MPa程度の水圧により注水を行い、その際に生じる岩盤破壊時の水圧ならびにAEまたは注水を繰返し行い岩盤破壊によって生じた亀裂が再度開口する際の水圧ならびにAEを測定するものである。
【0004】
そして、図5はこのときの測定情報の読み取り方法ならびに地上への伝達方法の概略を示すものであり、図5(a)に示したものは、送水パイプ6aの地上部分に備えた水圧計9aにより地盤の破砕に伴う水圧の変化を測定するものであり、また、図5(b)および(c)に示すものは、送水パイプ6a内の水圧破砕室7a近傍に配置した圧力センサおよびAEセンサなどの検出装置10aにより検知し、その情報を電気的信号として送水パイプ6aの内側または外側に沿って配したケーブル11aにより地上に配置した測定装置(図示せず)に伝達するものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記図6(a)に示した測定手段によれば破砕区間に作用する圧力を間接的に測定することになり正確な測定が困難である。
【0006】
また、前記図5(b)および(c)に示した測定手段は検出装置10aを水圧破砕室7a近傍に配置することにより正確な測定が可能であるが、例えば1Km以上の地下深部の岩盤測定の際には、検出装置10aにより検知した情報を地上に送信する送水パイプ6aの内側または外側に沿って配したケーブル11aが摩耗などにより損傷或いは切断する心配があり、加えて図5(c)に示したようにケーブル11aを送水パイプ6aの内側に沿って配した場合にはケーブル11aの取出口12aにおける圧力密封加工が困難であった。
【0007】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、切断などの心配や困難な圧力密封加工を要するケーブルを用いることなしに精度の高い測定をすることが可能な水圧破砕式応力測定方法および装置を提供することを課題とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため本発明である水圧破砕式応力測定方法は、被測定岩盤に達するボーリング孔に、先部に前記ボーリング孔の壁面に密接する上下一対のパッカを有する遮水装置を付設した送水パイプを差し込み、前記遮水装置によって仕切られるボーリング孔の壁面と送水パイプの外面との間に形成される水圧破砕室に、前記送水パイプを介して高圧水を送ってボーリング孔の壁面を破砕し、これらの圧力過程ならびにこのときに生じる地圧ならびにAEカウント情報を前記送水パイプ中の水圧破砕室近傍に配置した測定装置により測定するとともに、その測定情報を前記測定装置に内蔵した記録部に記録しておき、測定終了後に前記測定装置を地上に引き上げ記録してある測定情報を読み取ることを特徴とする。
【0009】
また、本発明であるもう一つの水圧破砕式応力測定方法は、被測定地盤に形成したボーリング孔に差し込んだ送水パイプに挿入可能な外径を有するとともに基端にボーリング・フィッシングツールへの係着部材が連結された全体が筒状を呈し、その内部に、地圧ならびにAEカウント情報を検知するためのセンサ、検知情報の記録部を含む電子回路およびバッテリなどからなる測定装置本体が取り出し可能に挿入されていることを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【0011】
図1は本発明における水圧破砕式地盤測定装置の好ましい実施の形態の一つを示すものであり、測定装置1は、測定地盤に形成したボーリング孔に挿入可能な外径を有する筒状を呈し、中央に配置したケース11の両端にショック吸収用のダンパ12,13を備えるとともに金属や硬質合成樹脂により形成された複数本のワイヤにより構成されるセンタライザ14,15が突設された短尺の筒体16,17が連結されており、更に先端側の筒体16の先端には重錘18が、基端側の筒体16の基端にはボーリング・フィッシングツール(図示せず)への係着部材19がそれぞれ連結されている。
【0012】
そして、ケース11と少なくとも一方の筒体16,17とは例えばねじ機構により互いに離脱可能に連結されており、ケース11の内部に地圧ならびにAEカウント情報を検知するためのセンサ21および検知情報の記録部を含む電子回路22、バッテリ23などからなる測定装置本体2が挿入されている。
【0013】
殊に、本実施の形態では電子回路22、バッテリ23などの機器が一体的に内ケース24に収装されており、別体のセンサ21がケーブル25により接続されており、前記筒体16,17を離脱させた際に露出する開口部26を介して挿脱自由に構成されている。
【0014】
更に詳しく説明すると、測定装置本体2を構成する内ケース24の先端には前記電子回路22に接続されたデータ取り出し用のコネクタ27が露出した状態で取り付けられているともに、基端に設けられたコネクタ28にセンサ21のケーブル25が接続されている。
【0015】
このセンサ21は、ケース11と先端側の筒体16との接続部付近に形成される空所内に配置され、その部分の筒体16の周面には複数の圧力感知孔161が間隔を有して形成されている。
【0016】
尚、図面中符号171は、ケース11と基端側の筒体17との接続部を螺緩或いは螺締する際に操作棒(図示せず)を嵌挿するために筒体17に形成された係止孔、符号29は内ケース取り出し用のワイヤである。
【0017】
以上のように構成された測定装置1を用いて地下深部における岩盤などの地圧や岩盤などに生じさせた塑性変形や亀裂進展に伴って発生するAEを測定するには、まず、図3(a)に示すように前記従来例と同様に被測定岩盤に達するボーリング孔3を穿孔し、先部にボーリング孔3の壁面31に密接する上下一対のパッカ41,42を有する遮水装置4を付設した送水パイプ5を差し込む。
【0018】
次いで、図3(b)に示すようにパッカ41,42を膨張させて遮水装置4aによって仕切られるボーリング孔3の壁面31と、送水パイプ5の外面との間に水圧破砕室6を形成し、送水パイプ5内の前記パッカ41の上部に送水パイプ5の地上の端部に形成した開閉口51から測定装置1を差し込み配置する。
【0019】
このとき、本実施の形態では、図1に示したように測定装置1を構成する筒体16,17にセンタライザ14,15が突設されているため測定装置1がボーリング孔3の中心位置に配置されることにより正確な測定をすることができる。
【0020】
尚、本実施の形態では、センタライザ14,15として経済性に優れているとともに修理や交換を含めた保守の簡単な金属や硬質合成樹脂により形成された複数本のワイヤにより構成されるものを用いたが、例えばガイドローラを用いたものなど他の従来周知の構成を有するものを用いてもよい。
【0021】
次に、送水パイプ5に給水した水を、遮水装置4によって仕切られるボーリング孔3壁面と送水パイプ5の外面との間に形成される水圧破砕室6に、パッカ41,42間に形成した注水口52から所定の水圧(例えば50MPa程度の)により注水を行い、その際の地盤に与える圧力の変化過程ならびにAEカウント情報を測定装置1により測定する。
【0022】
このとき、破砕波が測定装置1を構成する筒体16の周面に形成された複数の圧力感知孔161を通してセンサ21に伝わり、電子回路22内の記録部に順次記録される(図1参照)。
【0023】
そして、所定の破砕作業が終了したならば、測定装置1の基端側の筒体16の基端に形成した係着部材19にボーリング・フィッシングツール7を係着した状態で釣り上げて開閉口51から取り出し(図示せず)、図2に示すように、筒体16をケース11から離脱させて露出させた開口部26から内ケース24を抜き取り、その先端に設けられているデータ取り出し用のコネクタ27に読取器(図示せず)を接続して電子回路22に記録してある測定情報を読み取り、被測定岩盤に与える水圧の変化ならびにAEを測定する。
【0024】
このような測定手段を有する本実施の形態によれば、破砕破壊室6に作用する圧力或いはAEを、破砕破壊室6の近傍に配置したセンサ21により測定することから、きわめて精度の高い測定をすることができる。
【0025】
また、本実施の形態では、測定装置1と地上の読取器とを連結するケーブルを有しておらず、従来のように、摩耗や切断などのケーブルに関するトラブルを生じる心配がない。
【0026】
【発明の効果】
以上のように本発明は、ボーリング孔に形成した水圧破砕室において生じた地圧ならびにAEカウント情報を送水パイプ中の水圧破砕室近傍に配置した測定装置により直接的に測定するものであり、従来の送水パイプの地上部分に備えた水圧計により地盤の破砕に伴う水圧の変化を間接的に測定するものに比べて加圧流体の粘性によって様々に変化する管内の圧力損出等の影響を受けないきわめて高い精度の測定が可能である。
【0027】
また、その測定情報を測定装置に内蔵した記録部に記録しておき、測定終了後に前記測定装置を地上に引き上げ記録してある測定情報を読み取る手段を採ったことにより、従来の地下深部の岩盤測定の際に検出装置により検知した情報を地上に送信するために送水パイプの内側または外側に沿って配設したケーブルの損傷或いは切断などの心配がなく、殊に、ケーブルを送水パイプの内側に沿って配設した場合に必要な地上部分でのケーブルの取出口における圧力密封加工をしなくてもよい。
【0028】
更にまた、前記測定方法を実施するための本発明である測定装置は、構成も複雑でなく、操作も簡単であるなど、多くの利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明である測定装置の好ましい実施の形態を示す斜視図。
【図2】 図1に示した実施の形態の異なる状態を示す斜視図。
【図3】 図1に示した実施の形態に用いられた測定装置を用いた本発明である測定方法を示す概略図。
【図4】 従来例の測定方法を示す概略図。
【図5】 従来の測定信号の検知手段を示す概略図。
【符号の説明】
1 測定装置
2 測定装置本体
3 ボーリング孔
4 遮水装置
5 送水パイプ
6 水圧破砕室
41 パッカ
42 パッカ

Claims (2)

  1. 被測定岩盤に達するボーリング孔に、先部に前記ボーリング孔の壁面に密接する上下一対のパッカを有する遮水装置を付設した送水パイプを差し込み、前記遮水装置によって仕切られるボーリング孔の壁面と送水パイプの外面との間に形成される水圧破砕室に、前記送水パイプを介して高圧水を送ってボーリング孔の壁面を破砕し、これらの圧力過程ならびにAEカウント情報を前記送水パイプ中の水圧破砕室近傍に配置した測定装置により測定するとともに、その測定情報を前記測定装置に内蔵した記録部に記録しておき、測定終了後に前記測定装置を地上に引き上げ記録してある測定情報を読み取ることを特徴とする水圧破砕式応力測定方法。
  2. 被測定地盤に形成したボーリング孔に差し込んだ送水パイプ内に挿入可能な外径を有するとともに基端にボーリング・フィッシングツールへの係着部材が連結された全体が筒状を呈し、その内部に地圧ならびにAEカウント情報を検知するためのセンサ、検知情報の記録部を含む電子回路およびバッテリなどからなる測定装置本体が取り出し可能に挿入されていることを特徴とする水圧破砕式応力測定装置。
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