JP4410808B2 - コアの採取方法 - Google Patents

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本発明は、二重管構造のサンプラーを用いたコアの採取方法に関する。
従来、先端に掘削ビットを備えた回転自在の外管とコアを収容する非回転の内管で構成された二重管構造のサンプラーをボーリングロッドの先端に取り付け、ボーリングロッドを回転させて掘進方向へ荷重しながら掘削ビットで地盤を掘削し、掘削と並行して掘進用水をボーリングロッド内及び外管と内管の間を通じて送水して切羽へ吐出し、スライムを外管と孔壁の間を通じて掘進用水で排出させながらコアを内管へ収容するコアの採取方法が公知である（例えば特許文献１参照）。
ところで、従来技術ではボーリングロッドの回転速度が１００ｒｐｍと低速で大きな荷重をかけながら掘削するから、粒径の大きいスライムが生じるとともに掘削時の衝撃も大きいものとなる。したがって、スライムを排出するために多量の掘進用水が必要になるとともに衝撃がコアや削孔に伝わり、コアの欠損や流出及び孔壁の崩落等を生じさせて掘進能率やコア採取率を低下させていた。
特開平８−４４６８号公報
本発明が解決しようとする課題は、従来のこれらの問題点を解消し、少量の掘進用水でスライムを確実に排出しながら良質のコアを円滑且つ能率的に採取できるコアの採取方法を提供することにある。
かかる課題を解決した本発明の構成は、
１） 先端に掘削ビットを備えた回転自在の外管とコアを収容する非回転の内管で構成された二重管構造のサンプラーをボーリングロッドの先端に取り付け、ボーリングロッドを回転させて掘進方向へ荷重しながら掘削ビットで地盤を掘削し、掘削と並行して掘進用水をボーリングロッド内及び外管と内管の間を通じて送水して切羽へ吐出し、スライムを外管と孔壁の間を通じて掘進用水で排出させながらコアを内管へ収容するようにしたコアの採取方法において、掘削ビットとしてダイヤモンド粉末と金属粉末を混合して焼結したインプリグネイテッド型ビットを用い、ボーリングロッドの回転速度を地質が土砂の場合に３００〜８００ｒｐｍに設定して地盤を掘削しそのスライムが０．１ｍｍ以下の微粉状となるようにし、掘進用水として増粘剤を１００〜１２０ｍＬ／１００Ｌの割合で混合したものを用いて掘進用水の送水量を低減し、ボーリングロッドの荷重も低くしてコアを採取することを特徴とする、コアの採取方法
２） 先端に掘削ビットを備えた回転自在の外管とコアを収容する非回転の内管で構成された二重管構造のサンプラーをボーリングロッドの先端に取り付け、ボーリングロッドを回転させて掘進方向へ荷重しながら掘削ビットで地盤を掘削し、掘削と並行して掘進用水をボーリングロッド内及び外管と内管の間を通じて送水して切羽へ吐出し、スライムを外管と孔壁の間を通じて掘進用水で排出させながらコアを内管へ収容するようにしたコアの採取方法において、掘削ビットとしてダイヤモンド粉末と金属粉末を混合して焼結したインプリグネイテッド型ビットを用い、ボーリングロッドの回転速度を地質が硬岩の場合に８００〜３０００ｒｐｍに設定して地盤を掘削しそのスライムが０．１ｍｍ以下の微粉状となるようにし、掘進用水として増粘剤を８０〜１００ｍＬ／１００Ｌの割合で混合したものを用いて掘進用水の送水量を低減し、ボーリングロッドの荷重も低くしてコアを採取することを特徴とする、コアの採取方法
３） ボーリング装置として、ボーリングロッドとその駆動源の出力軸を同一回転軸上に配置できる構造のものを用いた、前記１）又は２）記載のコアの採取方法
にある。
本発明によれば、ボーリングロッドを従来技術と比較して３〜３０倍と高速回転させて掘削するから、必要な荷重が約１／１０に低減され、掘削時の衝撃を大幅に抑制してコア採取率が向上する。また、低荷重高速回転によりスライムの粒径が小さくなるから、スライムの排出に必要な掘進用水の送水量も増粘化で大幅に低減され、孔壁の崩落やコアの欠損・流出を防止して良質のコアを円滑且つ能率良く採取できる。
本発明では、増粘剤を８０〜１２０ｍＬ／１００Ｌの割合で混合する。８０ｍＬ以下であるとスライムの排出が十分で無く、外管と孔壁の間にスライムが詰まるという問題があり、１２０ｍＬ以上だとスライムの排出速度が遅く、掘進能率が低下するという問題がある。増粘剤としてはアクリルポリマーなど市販されている一般的なものが使用できる。ボーリング装置としてボーリングロッドとその駆動源の出力軸を同一回転軸上に配置できる構造のものを用いると、掘削深さが深くてもボーリングロッドが歪曲され難く、先端のサンプラーの振動を抑制してコアの品質を維持できる。以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明する。
図１は実施例のボーリング装置の説明図、図２は実施例のボーリング装置の拡大説明図、図３は実施例の掘進用水の流れを示す説明図である。図中、１はロッドホルダー、１ａはペダル、２はベース、２ａはウインチ台、２ｂはジャッキ、３は昇降用フレーム、３ａはラック、４は電動コアドリル、４ａは加圧用レバー、４ｂは回転部、５はボーリングロッド、５ａは分割ロッド、６はサンプラー、６ａは掘削ビット、６ｂは外管、６ｃは内管、６ｄは流路、７はウインチ、７ａは巻取部、８はやぐら、９は滑車、１０はワイヤー、１１は発電機、１２はアンカー、１３はホース、Ｃはコア、Ｇは地盤、Ｇａはスライム、Ｈは削孔、Ｈａは切羽、Ｈｂは孔壁、Ｗは掘進用水である。
本実施例のボーリング装置は、図１に示すようにロッドホルダー１を備えたベース２上に垂直の昇降用フレーム３を脱着自在に取り付け、昇降用フレーム３に下降用の加圧用レバー４ａを備えた下向きの電動コアドリル４を昇降自在且つ脱着自在に取り付け、電動コアドリル４の回転部４ｂにボーリングロッド５をロッドホルダー１を通じて脱着自在に連結し、ボーリングロッド５の先端にサンプラー６を取り付けている。
ロッドホルダー１はペダル１ａを取り付けて操作性を向上している。ベース２にはその上面の水平レベルを調節するジャッキ２ｂを四脚に備えており、掘進時に半力不足でずれないようにアンカー１２で地盤Ｇに固定されている。昇降用フレーム３にはラック３ａが刻設されており、加圧用レバー４ａの回転で電動コアドリル４の図示しないギヤがラック３ａと歯合しながら昇降用フレーム３に沿って昇降できるようにしている。
電動コアドリル４は３００／８００／１４００ｒｐｍの切替式で、回転部４ｂに外部から供給した掘進用水Ｗをボーリングロッド５内に給水するホース１３を接続している。ボーリングロッド５は複数の分割ロッド５ａを掘進深さに応じて連結している。やぐら８は分割可能な三脚パイプで、その頂上部から吊下した滑車９にウインチ７の巻取部７ａからのワイヤー１０を巻架し、サンプラー６の引き上げ時に用いられる。
サンプラー６は、ダイヤモンド粉末と金属粉末を混合して焼結したインプリグネイテッド型の掘削ビット６ａと、回転自在の外管６ｂと、コアＣを収容する非回転の内管６ｃとで構成され、外管６ｂと内管６ｃの間には、ボーリングロッド５内を通じて供給した掘進用水Ｗを送水するための流路６ｄが形成されている。外管６ｂの後端はボーリングロッド５の先端と直結している。掘進用水Ｗはアクリルポリマーからなる増粘剤を１００ｍＬ／１００Ｌの割合で混合している。
本実施例では、発電機１１で給電しながら電動コアドリル４を駆動させてボーリングロッド５を回転させ、加圧用レバー４ａを下降操作してサンプラー６を地中に圧入するとともに、ホース１３及びボーリングロッド５を通じて掘進用水Ｗを給水し、掘削ビット６ａで地盤Ｇを掘削しながら掘進用水Ｗを流路６ｄを通じて切羽Ｈａへ吐出する。ボーリングロッド５の回転速度は、地質が土砂の場合は３００ｒｐｍに、地質が硬岩の場合は１４００ｒｐｍに切り替える。
図３に示すように、吐出した掘進用水Ｗは掘削ビット６ａを冷却するとともに外管６ｂの外方へ流れ、スライムＧａはその掘進用水Ｗの流れで外管６ｂと孔壁Ｈｂの間に運搬されて上昇しながら排出される。孔壁Ｈｂは掘進用水Ｗの粘性で崩落が防止される。掘進用水Ｗの一部は内管６ｃの内側にも流れ、内管６ｃとコアＣの間に適度な粘性の皮膜水が形成されてコアＣの挿入を円滑にする。掘進用水Ｗの吐出速度は粘性で緩和され、内管６ｃ内のコアの流出を防止する。
スライムＧａの粒径は高速回転による掘削で０．１ｍｍ以下の微粉状となり、スライムＧａの排出に必要な掘進用水Ｗの送水量が増粘化で大幅に低減される。従来技術では孔径を６７ｍｍとした場合、粒径０．１ｍｍ以下のスライムを排出するのに理論上およそ１２Ｌ／ｍｉｎの送水量が必要であるが、本実施例では２〜７Ｌ／ｍｉｎで十分であった。また、従来技術では孔径６７ｍｍで１００ｒｐｍとした場合、５０〜４５０ｋｇの荷重が必要であったが、本実施例では５〜１５ｋｇで従来技術と同等の掘進能率を確保できた。
本発明のコアの採取方法は、垂直方向のコア採取に最も効果を発揮するが、掘削角度には制限されず、様々な地質のコア採取に応用できる。
実施例のボーリング装置の説明図である。 実施例のボーリング装置の拡大説明図である。 実施例の掘進用水の流れを示す説明図である。
符号の説明
１ ロッドホルダー
１ａ ペダル
２ ベース
２ａ ウインチ台
２ｂ ジャッキ
３ 昇降用フレーム
３ａ ラック
４ 電動コアドリル
４ａ 加圧用レバー
４ｂ 回転部
５ ボーリングロッド
５ａ 分割ロッド
６ サンプラー
６ａ 掘削ビット
６ｂ 外管
６ｃ 内管
６ｄ 流路
７ ウインチ
７ａ 巻取部
８ やぐら
９ 滑車
１０ ワイヤー
１１ 発電機
１２ アンカー
１３ ホース
Ｃ コア
Ｇ 地盤
Ｇａ スライム
Ｈ 削孔
Ｈａ 切羽
Ｈｂ 孔壁
Ｗ 掘進用水

Claims (3)

  1. 先端に掘削ビットを備えた回転自在の外管とコアを収容する非回転の内管で構成された二重管構造のサンプラーをボーリングロッドの先端に取り付け、ボーリングロッドを回転させて掘進方向へ荷重しながら掘削ビットで地盤を掘削し、掘削と並行して掘進用水をボーリングロッド内及び外管と内管の間を通じて送水して切羽へ吐出し、スライムを外管と孔壁の間を通じて掘進用水で排出させながらコアを内管へ収容するようにしたコアの採取方法において、掘削ビットとしてダイヤモンド粉末と金属粉末を混合して焼結したインプリグネイテッド型ビットを用い、ボーリングロッドの回転速度を地質が土砂の場合に３００〜８００ｒｐｍに設定して地盤を掘削しそのスライムが０．１ｍｍ以下の微粉状となるようにし、掘進用水として増粘剤を１００〜１２０ｍＬ／１００Ｌの割合で混合したものを用いて掘進用水の送水量を低減し、ボーリングロッドの荷重も低くしてコアを採取することを特徴とする、コアの採取方法。
  2. 先端に掘削ビットを備えた回転自在の外管とコアを収容する非回転の内管で構成された二重管構造のサンプラーをボーリングロッドの先端に取り付け、ボーリングロッドを回転させて掘進方向へ荷重しながら掘削ビットで地盤を掘削し、掘削と並行して掘進用水をボーリングロッド内及び外管と内管の間を通じて送水して切羽へ吐出し、スライムを外管と孔壁の間を通じて掘進用水で排出させながらコアを内管へ収容するようにしたコアの採取方法において、掘削ビットとしてダイヤモンド粉末と金属粉末を混合して焼結したインプリグネイテッド型ビットを用い、ボーリングロッドの回転速度を地質が硬岩の場合に８００〜３０００ｒｐｍに設定して地盤を掘削しそのスライムが０．１ｍｍ以下の微粉状となるようにし、掘進用水として増粘剤を８０〜１００ｍＬ／１００Ｌの割合で混合したものを用いて掘進用水の送水量を低減し、ボーリングロッドの荷重も低くしてコアを採取することを特徴とする、コアの採取方法。
  3. ボーリング装置として、ボーリングロッドとその駆動源の出力軸を同一回転軸上に配置できる構造のものを用いた、請求項１又は２記載のコアの採取方法。
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