JP5078964B2 - 地下水位の測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、地盤の事前調査等として地下水の状態を判定するのに利用する地下水位の測定方法に関する。

近年、地震による地盤液状化に対処するため、一般住宅の如き小規模建築物を対象とした地盤についても、地質構成と共に地下水位を調べることが要望されている。しかしながら、通常の地盤調査に採用されているボーリング調査は、大掛かりな作業になってコストが高く付くことに加え、戸建住宅用の宅地等では作業スペースの確保も難しいという問題があった。しかも、ボーリング調査の穿内水位は上方の傾向にあり、今までは安全側のために問題視されなかったが、本来は不要な液状化対策のために大きなコスト負担を強いられる懸念があった。

一方、戸建住宅の地盤調査には、従来よりＪＩＳ規格に制定されたスウェーデン式サウンディング試験が行われている。このサウンディング試験は、図１０に示すように、下端に掘進スクリュー部材（通称：スクリューポイント）２１が装着された鉄製またはステンレス鋼製の中実ロッド２を地盤Ｇに垂直に突き立て、このロッド２の上部にクランプ２２及びハンドル２３を取り付け、まずクランプ２２上に複数枚の円盤状の錘２４（１０ｋｇが２枚と２５ｋｇが３枚で計９５ｋｇ、載荷用クランプの重さ５ｋｇとの合計で１００ｋｇ）を順次載せて中実ロッド２の沈み込みを観察して記録する。そして、全部の錘２４を載せた段階で中実ロッド２の沈み込みがない場合、ハンドル２３による回転で掘進させ、中実ロッド２表面の２５ｃｍ刻みの目盛り２ａにより、当該中実ロッド２が２５ｃｍ沈み込むのに要した回転回数を記録してゆく。なお、中実ロッド２は最長１ｍであるため、継ぎ足しながら所定深度（通常は地下１０ｍ）まで掘進させる。また、掘進スクリュー部材２１の基端側は中実ロッド２よりも径大になっている。図中の２５は掘進位置の地表に載置した底板である。

しかして、このサウンディング試験では、上記の記録データを解析して土質を粘性土や砂質土等に分類するが、その試験後の引き抜いた中実ロッド２表面の濡れ度合を観察し、水濡れの位置から地下水位を判定することも行われている。しかしながら、このような方法では、引き抜いた中実ロッド２表面の時間経過に伴う乾きや、逆に孔壁に付いた水滴や泥等の付着により、本来の地下水による水濡れ位置が判別困難であったり、誤って判定されることも多く、地下水位の測定方法として信頼性に乏しかった。

そこで、このようなスウェーデン式サウンディング試験と同時に地下水位も測定できるようにした地下水位測定装置が提案されている（特許文献１，２）。この測定装置は、前記同様のロッドに長さ方向一定間隔置き（通常２５ｃｍ間隔）に貫通孔（径方向の横穴）を設け、これら貫通孔にフェルトや脱脂綿の如き湿潤性部材を詰めたものであり、前記同様にスウェーデン式サウンディング試験を行ったのち、該ロッドを引き抜いて各貫通孔の湿潤性部材の水分吸収状態を調べて地下水位を判定するようにしている。

特開２０００−１８０２４３ 特開２０００−２２１０３０

しかしながら、上記のスウェーデン式サウンディング試験機を利用する今までの地下水位測定装置は、大まかにしか測定できず、正確な地下水位を知ることができない上、含水比の高い地盤の場合には地下水位より上方に測定される可能性があるため、判定結果に充分な信頼性が得られず、また手間及び時間を要して作業性が悪いという難点があった。

本発明は、上述の情況に鑑み、簡単な操作及び装置構成により、地盤の地下水位を正確に能率よく測定できる方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するための手段を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１の発明にかかる地下水位の測定方法は、先端に掘進スクリュー部材２１が装着された中実ロッド２を、スウェーデン式サウンディング試験機による荷重負荷及び回転によって地盤Ｇに垂直に掘進貫入させ、次いで該中実ロッド２を地上へ抜出したのち、その抜出孔Ｈにスウェーデン式サウンディング試験機を用いて長さ方向所定間隔置きに内外を透通する横穴１１を設けた中空ロッド１を回転させて地盤Ｇの所定深さまで垂直に貫入させたのち、交流電圧を用いて電気抵抗の変化を検出する機能及び安定した正弦波信号を外部へ出力可能な安定化正弦波生成部６１を備える計測器６に接続したセンサーケーブル７，８Ａ，９を該中空ロッド１内に挿入し、このセンサーケーブル７，８Ａ，９の先端側の電極部７１，７３，８１ａ，９１ａ，９３ａが中空ロッド１内に浸入した地下水Ｗの水面ＷＦに達した際の電極間の電気抵抗の変化を検出し、この検出時の該センサーケーブル７，８Ａ，９の挿入長さから地下水位ＷＬを測定することを特徴としている。

請求項２の発明は、前記請求項１に記載の地下水位の測定方法において、外部から入力される正弦波信号に含まれるノイズ成分を除去するノイズ除去部６３を備えてなることを特徴としている。

請求項３の発明は、前記請求項１又は２に記載の地下水位の測定方法において、前記センサーケーブル７は、先端から順に長手方向に向かって、第１の電極部７１、第１の絶縁体７２、第２の電極部７３、第２の絶縁体７４で構成されてなることを特徴としている。

請求項４の発明は、前記請求項３に記載の地下水位の測定方法において、前記第１の電極部７１の直径をｄ１とし、前記第１の絶縁体７２の直径をｄ２とし、前記第２の電極部７３の直径をｄ３とし、前記第２の絶縁体７４の直径をｄ４とするとき、
ｄ１≦ｄ２≦ｄ３≦ｄ４
が成り立つことを特徴としている。

請求項５の発明は、前記請求項３に記載の地下水位の測定方法において、前記第２の電極部７３の直径をｄ３とし、前記第２の絶縁体７４の直径をｄ４とするとき、
ｄ３＜ｄ４
が成り立つことを特徴としている。

請求項６の発明は、前記請求項３〜５の何れかに記載の地下水位の測定方法において、前記第２の絶縁体７４に、目盛りを設けてなることを特徴としている。

請求項７の発明は、前記請求項３〜６の何れかに記載の地下水位の測定方法において、前記第１の電極部７１の先端はＲ形状に形成されてなることを特徴としている。

請求項８の発明は、前記請求項３〜７の何れかに記載の地下水位の測定方法において、前記第２の絶縁体７４に、接続部保護パイプ７５を設けてなることを特徴としている。

次に、本発明の効果について、図面の参照符号を付して説明する。まず、請求項１の発明にかかる地下水位の測定方法では、横穴１１付きの中空ロッド１を地盤Ｇの帯水層ＷＺまで垂直に貫入させると、地下水位ＷＬより下位になる横穴１１から地下水Ｗが該中空ロッド１の中空部１０に浸入し、その水面ＷＦが地下水位ＷＬと同レベルに達して安定化する。したがって、この状態で該中空ロッド１内にセンサーケーブル７，８Ａ，９を挿入してゆくことにより、その先端側の電極部７１，７３，８１ａ，９１ａ，９３ａが該中空ロッド１内の水面ＷＦに達した際に水の導電性によって電極間の電気抵抗が変化し、この変化が計測器６にて検出されるため、この時の該センサーケーブル７，８Ａ，９の挿入長さから地下水位ＷＬを測定できる。

しかして、この測定方法によれば、センサーケーブル７，８Ａ，９の電極部７１，７３，８１ａ，９１ａ，９３ａが中空ロッド１内の水面ＷＦに達したことが瞬間的に捉えられるから、地下水位ＷＬを極めて正確に測定できる共に、中空ロッド１内は掘進した孔壁から隔絶しているため、含水比の高い地盤でも孔壁の水分による影響を受けず、もって測定結果に高い信頼性が得られる。また、測定に際し、中空ロッド１内に上方からセンサーケーブル７，８Ａ，９を挿入してゆくだけでよいから、操作的に極めて簡単であるうえ、掘進した孔壁が崩れても中空ロッド１内が土で詰まることはなく、センサーケーブル７，８Ａ，９の挿入に支障を生じる懸念がないから、能率よく短時間で測定作業が完了する。

また、本発明によれば、電気抵抗の変化を検出できる機能を備える計測器６として、交流電圧を用いるものを使用している。そのため、水などの電解質をもつ液体を計測する場合に、直流電圧を用いて計測すると、液体の電気分解が発生してしまい、計測中に、電気抵抗がふらつき、地下水位ＷＬを正確に判定することが困難となるという問題が生じるが、本発明の計測器６は、交流電圧を用いているから、液体の電気分解が発生してしまうようなことがなく、それが原因で、電気抵抗がふらつくということがないため、地下水位ＷＬを正確に判定することができる。
さらに、本発明によれば、先端に掘進スクリュー部材２１を有する中実ロッド２を地盤Ｇに垂直に掘進貫入させたのち、この中実ロッド２を引き抜いた抜出孔Ｈに前記横穴１１付きの中空ロッド１を貫入し、この中空ロッド１内にセンサーケーブル７を挿入して地下水位ＷＬを測定するという２段階の操作を行う。従って、地下水位の測定に用いる中空ロッド１は穿孔済みの孔内に貫入するだけであるため、掘進穿孔には不充分な強度であっても支障がない。

また本発明によれば、計測器６は、安定した正弦波信号を外部へ出力可能な安定化正弦波生成部６１を備えてなるから、計測器６が電池で駆動する場合、当該電池の電圧変動が生じたとしても、その影響を受けない安定した正弦波信号を出力することができる。また、安定した正弦波信号には、高調波成分が含まれていないため、センサーケーブル７，８Ａ，９が長尺（例えば、１０ｍ）となった場合に、電極部７１，７３，８１ａ，９１ａ，９３ａに生じる、計測器６の誤動作の原因となるクロストークの発生を防止することができる。

請求項２の発明によれば、計測器６はノイズ除去部６３を備えてなるから、センサーケーブル７，８Ａ，９に混入する外来ノイズを減衰させ、ノイズの少ない正弦波信号を出力することが可能となる。それがために、計測器６の誤動作の原因を低減させることができる。

請求項３の発明によれば、第１の電極部７１と、第２の電極部７３が長手方向に離間して構成されているから、地下水Ｗの表面張力により両電極部７１，７３に地下水Ｗが付着して、地下水位ＷＬを誤認するというようなことを防止することができる。

請求項４の発明によれば、センサーケーブル７に凹部（溝部）が形成されると、中空ロッド１内の中空部１０に浸入する地下水Ｗに含まれる泥が付着する可能性が高まり、その泥の付着によって、地下水位ＷＬを誤認するもととなるが、本発明のセンサーケーブル７は、ｄ１≦ｄ２≦ｄ３≦ｄ４の関係式が成り立つようなセンサーケーブル７で構成されているから、センサーケーブル７に凹部（溝部）が形成されることがないため、前述の不具合を軽減することが可能となる。

請求項５の発明によれば、中空ロッド１を、鉄やステンレス鋼等の導電性材料で形成した場合に、第２の電極部７３が中空ロッド１の内壁に接触すると地下水位ＷＬを誤認する可能性が非常に高くなるが、第２の絶縁体７４の直径ｄ４は、第２の電極部７３の直径ｄ３よりも径大となっているから、第２の電極部７３が中空ロッド１の内壁に接触する可能性を極めて低く抑えることができる。

請求項６の発明によれば、第２の絶縁体７４に目盛りを設けているから、センサーケーブル７の挿入長さを容易に測定することができる。

請求項７の発明によれば、第１の電極部７１の先端側をＲ形状にしているから、ジョイント部材５に第１の電極部７１が引っかかってしまい、中空ロッド１の中空部１０へのセンサーケーブル７の挿入が阻害されるということがない。また、中空ロッド１の横穴１１に第１の電極部７１が引っかかってしまい、中空ロッド１の中空部１０へのセンサーケーブル７の挿入が阻害されるということがない。

請求項８の発明によれば、第２の絶縁体７４に、接続部保護パイプ７５が設けられているから、中空ロッド１内の中空部１０にセンサーケーブル７を挿入する際に生じるねじれや引張りの耐性を強化することができる。

本発明の地下水位の測定方法に用いる中空ロッドを示し、（Ａ）は要部の側面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ線の断面矢視図、（Ｃ）は連結部の縦断面図、（Ｄ）は（Ａ）のＹ−Ｙ線の断面矢視図である。 本発明の第１実施形態に係る地下水の測定方法を示し、（Ａ）は中空ロッドの掘進貫入状態、（Ｂ）は２芯線のセンサーケーブルの挿入状態、のそれぞれ模式縦断面図である。 図２おけるセンサーケーブルを示し、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は縦断面図である。 電気抵抗の変化を測定する方法を説明するブロック図である。 図４における安定化正弦波生成部の回路図である。 図４におけるアンプ部、ノイズ除去部、絶対値回路部、平滑回路部、それぞれの回路図である。 本発明の第２実施形態に係る地下水位の測定方法を工程順に示し、（Ａ）は中実ロッドの掘進貫入状態、（Ｂ）は中実ロッドの引き抜き状態、（Ｃ）は抜出孔への中空ロッドの貫入状態、（Ｄ）は２芯線のセンサーケーブルの挿入状態、のそれぞれ模式断面図である。 （Ａ）は本発明の第３実施形態に係る地下水位の測定方法のうち、１芯線のセンサーケーブルの挿入状態を示し、（Ｂ）は（Ａ）の１芯線のセンサーケーブルの先端側の構成例を示す斜視図である。 ２芯線のセンサーケーブルの変形例を示す斜視図である。 本発明及びスウェーデン式サウンディング試験に用いる中実ロッドの掘進貫入状態を示す縦断面図である。

＜第１実施形態＞
以下、本発明に係る地下水位の測定方法の第１実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明で用いる中空ロッド１の要部、図２は本発明の第１実施形態の測定方法、図３はセンサーケーブルの要部、図４は電気抵抗の変化を測定する方法を説明するブロック図、図５及び図６は、計測器６の回路図、をそれぞれ示す。なお、図２においては、中空ロッド１を模式的に簡略化して図示している。

図１（Ａ）に示すように、中空ロッド１は、その長さ方向に沿って一定間隔ｄ置きに径方向に貫通する横穴１１を備え、これら横穴１１で中空部１０内と外部とが透通すると共に、先端に掘進スクリュー部材１２が装着されている。また、同図（Ｂ）でも示すように、横穴１１は上下位置で順次交互に９０°向きが変わるように穿設され、これによって中空ロッド１の周方向で強度の偏りを生じないように設定されている。なお、間隔ｄは通常２５ｃｍに設定されるが、掘進スクリュー部材１２の先端から最下位の横穴１１までの距離も間隔ｄと等しくなっている。

しかして、中空ロッド１は既述のスウェーデン式サウンディング試験に用いる中実ロッド２（図１０参照）と同様に継ぎ足して使用されるが、その継ぎ足し部分には図１（Ｃ）（Ｄ）で示すようにジョイント部材５が使用される。このジョイント部材５は、筒状で外周に雄ねじ５１が形成されており、中心孔５２の両端部５２ａが引っ掛かり防止のためにラッパ状に開いた形状になっている。一方、中空ロッド１の両端部の内周には雌ねじ１３が形成されており、該雌ねじ１３にジョイント部材５の雄ねじ５１を螺合することにより、図１（Ｃ）の如く上下の中空ロッド１の端面同士が直接に接する形で連結される。

上述のように構成された中空ロッド１を用いて地下水位を測定する方法を説明すると、まず、図２（Ａ）で示すように、鉄やステンレス鋼等の導電性材料からなる前記の中空ロッド１を地盤Ｇの所定深さまで垂直に掘進貫入させる。なお、図２（Ａ）では図示を省略しているが、この掘進貫入に際しては、該中空ロッド１の上部に図１０で示す中実ロッド２と同様にクランプ２２及びハンドル２３を取り付けると共に錘２４を載せ、該錘２４による荷重負荷とハンドル２３による回転操作を行う。

しかして、中空ロッド１が帯水層ＷＺまで貫入すると、地下水位ＷＬより下位になった横穴１１から地下水Ｗが該中空ロッド１の中空部１０に浸入し、貫入停止から数分程度で該中空ロッド１内の水面ＷＦが地下水位ＷＬと同レベルに達して安定化する。なお、掘進貫入は、地下の帯水層に届く深さまで行えばよいが、スウェーデン式サウンディング試験に合わせて地下１０ｍまで行ってもよい。

次に、図２（Ｂ）で示すように、交流電圧を用いて電気抵抗の変化を検出する機能を備える計測器６に接続した２芯線のセンサーケーブル７を、中空ロッド１の中空部１０に上方から挿入してゆく。そして、図示のように地盤Ｇの帯水層ＷＺまで貫入した中空ロッド１内に挿入し、両電極部（第１の電極部７１，第２の電極部７３）が共に該中空ロッド１内の地下水Ｗに接触するまで挿入する。当該センサーケーブル７は、先端側にその両芯線に対応する電極部（第１の電極部７１，第２の電極部７３）が離間して配置されているからである。上記両電極部（第１の電極部７１，第２の電極部７３）が地下水Ｗに接触すると、地下水Ｗの導電性によって、両電極部（第１の電極部７１，第２の電極部７３）間の電気抵抗が変化し、この電気抵抗の変化が計測器６にて検出されて表示される。

したがって、この電気抵抗の変化が検出されたときのセンサーケーブル７の挿入長さから、地下水位ＷＬを正確に判定できる。すなわち、地下水位ＷＬは、前記挿入長さより、中空ロッド１の地表面ＧＬからの突出高さを差し引いた値である。また、このような地下水位の測定方法における中空ロッド１の掘進工程は、一般的なスウェーデン式サウンディング試験に利用できる。

センサーケーブル７は、図３（Ａ）で示すように、先端から順に長手方向に向かって、第１の電極部７１、第１の絶縁体７２、第２の電極部７３、第２の絶縁体７４で構成されている。このように、第１の電極部７１と、第２の電極部７３が長手方向に離間して構成されることによって、地下水Ｗの表面張力により両電極部に地下水Ｗが付着して、地下水位ＷＬを誤認するというようなことを防止することができる。

第１の電極部７１は、鉄やステンレス鋼等の導電性材料からなり、図３に示すように、先端側はＲ形状に形成され、図３（Ｂ）に示すように、基端側には、絶縁ケーブルからなる第１の電極部材７１ａが接続されている。このように先端側をＲ形状にすることによって、図１（Ｃ）に示した中空ロッド１の継ぎ足し部分の段差（中心孔５２の両端部５２ａ参照）に第１の電極部７１が引っかかってしまい、中空ロッド１の中空部１０へのセンサーケーブル７の挿入が阻害されるということがない。また、中空ロッド１の横穴１１に第１の電極部７１が引っかかってしまい、中空ロッド１の中空部１０へのセンサーケーブル７の挿入が阻害されるということがない。

第１の絶縁体７２は、テフロン樹脂等からなる絶縁体であって、図３に示すように、略円筒状で形成され、先端側が、第１の電極部７１に接続され、基端側が第２の電極部７３に接続されている。

第２の電極部７３は、鉄やステンレス鋼等の導電性材料からなり、図３（Ｂ）に示すように、第１の電極部７１と同軸上に設けられ、先端側が、第１の絶縁体７２に接続され、基端側が接続保護パイプ７５に接続されている。そして、さらに、基端側には、絶縁ケーブルからなる第２の電極部材７３ａが接続されている。なお、接続保護パイプ７５が設けられているのは、中空ロッド１内の中空部１０にセンサーケーブル７を挿入する際に生じるねじれや引張りの耐性を強化するためである。

第２の絶縁体７４は、熱収縮チューブ等からなる絶縁体であって、図３に示すように、略円筒状で形成され、第２の電極部７３の露出面積の調整を行った上で、第２の電極部７３の表面を被覆し、さらに、接続部保護パイプ７５の表面を被覆することによって形成されている。なお、本実施形態においては、第２の絶縁体７４に接続保護パイプ７５を設ける方法として、前記接続保護パイプ７５を第２の電極部７３の基端側に接続し、その表面を第２の絶縁体７４で被覆した例を示したが、第２の絶縁体７４の表面に接続保護パイプ７５を設けても良い。

一方、上記詳述したセンサーケーブル７としては、第１の電極部７１の直径をｄ１とし、第１の絶縁体７２の直径をｄ２とし、第２の電極部７３の直径をｄ３とし、第２の絶縁体７４の直径をｄ４とするとき、数式（１）の関係式が成り立つことが好ましい。センサーケーブル７に凹部（溝部）が形成されると、中空ロッド１内の中空部１０に浸入する地下水Ｗに含まれる泥が付着する可能性が高まり、その泥の付着によって、地下水位ＷＬを誤認するもととなる。しかし、センサーケーブル７の構造を、数式（１）の関係式が成り立つようにすれば、センサーケーブル７に凹部（溝部）が形成されることがないため、前記不具合を軽減することができるためである。
（数１）
ｄ１≦ｄ２≦ｄ３≦ｄ４

また、中空ロッド１内の内壁に第２の電極部７３が接触しないように、数式（２）の関係式にすることが好ましい。中空ロッド１を、鉄やステンレス鋼等の導電性材料で形成した場合に、第２の電極部７３が中空ロッド１の内壁に接触すると地下水位ＷＬを誤認する可能性が非常に高くなる。そのため、そのような不具合を避けるため、第２の電極部７３が中空ロッド１の内壁に接触しないように、第２の絶縁体７４の直径ｄ４を第２の電極部７３の直径ｄ３よりも径大とすることが好ましい。
（数２）
ｄ３＜ｄ４

さらに、図示はしないが、第２の絶縁体７４に目盛りを設けることが好ましい。目盛りを設ければ、センサーケーブル７の挿入長さを容易に測定することができるためである。なお、第２の絶縁体７４に目盛りを設ける方法は、第２の絶縁体７４の表面部に直接目盛りを印字してもよいし、目盛りを有するメジャーテープを設けてもよい。ただし、第２の絶縁体７４の表面部に直接目盛りを印字する場合は、中空ロッド１内の内壁との接触で目盛りが消えてしまう可能性があるため、保護層を設けることが好ましい。

次に、計測器６によって、電気抵抗の変化を計測する原理を、図４を用いて説明する。計測器６は、安定化正弦波生成部６１、アンプ部６２、ノイズ除去部６３、絶対値回路部６４、平滑回路部６５、表示部６６で構成され、その計測器６には、第１の電極部７１及び第２の電極部７３を有するセンサーケーブル７が接続されている（図２及び図３参照）。安定化正弦波生成部６１からは、安定した正弦波信号Ｖｓｉｎが生成され、その信号が、第１の電極部７１に出力される。そして、第１の電極部７１及び第２の電極部７３が共に中空ロッド１内の地下水Ｗ（被測定物）に接触すると、第２の電極部７３に正弦波信号Ｖｒｅｃが発生し、その発生した正弦波信号Ｖｒｅｃに対応する抵抗値がアンプ部６２乃至平滑回路部６５を介して表示部６６に表示される。

より具体的に説明すると、地下水Ｗ（被測定物）の抵抗値をｒとし、第２の電極部７３の負荷抵抗値をＲとすると、オームの法則により、数式（３）の関係式が成り立つ。
（数３）
Ｖｒｅｃ＝Ｖｓｉｎ×Ｒ／（Ｒ＋ｒ）

ここで、ｒ＝０、すなわち、第１の電極部７１及び第２の電極部７３をショートさせると、数式（３）より、Ｖｒｅｃ＝Ｖｓｉｎとなるから、この時の抵抗値が「０」と表示されるように計測器６を校正する。そして、第１の電極部７１及び第２の電極部７３が地下水Ｗ（被測定物）に接触した際、例えば、第２の電極部７３に発生する正弦波信号Ｖｒｅｃが、Ｖｓｉｎの半分、すなわち、Ｖｒｅｃ＝１／２×Ｖｓｉｎとなった場合に、数式（３）より、ｒ＝Ｒとなるから、計測器６によって抵抗値を測定することができる。

したがって、地下水Ｗ（被測定物）の抵抗値を測定するには、第２の電極部７３に発生する正弦波信号Ｖｒｅｃの電圧値が分かればよいことが分かる。以下、計測器６の各ブロックをより詳細に説明する。

安定化正弦波生成部６１は、図５に示すように、パルスジェネレータ６１ａとローパスフィルタ６１ｂで構成されている。

パルスジェネレータ６１ａは、抵抗Ｒ１，Ｒ３、帰還抵抗Ｒ２，Ｒ４、オペアンプＯＰ１、コンデンサＣ１で構成されている。オペアンプＯＰ１の反転入力には、コンデンサＣ１を介してグランド電位に接続されている接続端子が接続される共に、帰還抵抗Ｒ４を介して自己の出力端子が接続されている。そして、オペアンプＯＰ１の非反転入力には、抵抗Ｒ１，Ｒ３に分圧された電圧ＶＣＣが接続されると共に、帰還抵抗Ｒ２を介して自己の出力端子が接続されている。このように構成されたパルスジェネレータ６１ａからは、高調波成分を含んだ正弦波信号が生成される。なお、電圧ＶＣＣは、外部から供給される電圧（例えば、電池等）のことをいい、安定した電圧を供給することが好ましい。

ローパスフィルタ６１ｂは、抵抗Ｒ５，Ｒ６、帰還コンデンサＣ２、コンデンサＣ３，Ｃ４、オペアンプＯＰ２で構成されている。オペアンプＯＰ２の反転入力には、自己の出力端子が接続されている。そして、オペアンプＯＰ２の非反転入力には、帰還コンデンサＣ２を介する自己の出力端子と、抵抗Ｒ５を介するパルスジェネレータ６１ａの出力端子が接続された接続端子が、抵抗Ｒ６及びコンデンサＣ３を介して接続されている。このように接続されたオペアンプＯＰ２の出力からは高調波成分が除去された正弦波信号が出力される。そして、オペアンプＯＰ２の出力端子にはコンデンサＣ４が接続されており、このコンデンサＣ４によって、高調波成分が除去された正弦波信号に含まれるＤＣ成分が除去される。

したがって、安定化正弦波生成部６１からは、安定した正弦波信号が出力される。そのため、電池を使用し、外部電圧ＶＣＣを供給した場合に、電池の電圧変動が生じたとしたとしても、その影響を受けない安定した正弦波信号を出力することができる。また、安定した正弦波信号には、高調波成分が含まれていないため、センサーケーブル７が長尺（例えば、１０ｍ）となった場合に、両電極部（第１の電極部７１及び第２の電極部７３）間に生じる、計測器６の誤動作の原因となるクロストークの発生を防止することができる。なお、本実施形態における、安定化正弦波生成部６１の回路は、あくまで一例であり、種々設計変更可能である。

一方、安定化正弦波生成部６１から出力される安定した正弦波信号としては、４０Ｈｚ程度の低周波を使用することが好ましい。計測器６を電池で駆動させた場合に、高周波の正弦波を使用すると、ノイズ除去等（例えば、バンドパスフィルタ）の回路規模が大きくなり、電池寿命に影響するためである。

アンプ部６２は、抵抗Ｒ８、帰還抵抗Ｒ９、オペアンプＯＰ３で構成されている。オペアンプＯＰ３の反転入力には、抵抗Ｒ８を介してグランド電位に接続される接続端子が接続されると共に、帰還抵抗Ｒ９を介して自己の出力端子が接続されている。そして、オペアンプＯＰ３の非反転入力には、第２の電極部７３にて発生する正弦波信号Ｖｒｅｃが印加されている。このように構成されたアンプ部６２からは、正弦波信号Ｖｒｅｃが、次段のノイズ除去部６３で処理可能な正弦波信号に増幅されて出力される。

ノイズ除去部６３は、抵抗Ｒ１０，Ｒ１１、帰還コンデンサＣ６、コンデンサＣ５、オペアンプＯＰ４で構成されている。オペアンプＯＰ４の反転入力には、自己の出力端子が接続されている。そして、オペアンプＯＰ４の非反転入力には、帰還コンデンサＣ６を介する自己の出力端子と、抵抗Ｒ１０を介するアンプ部６２の出力端子が接続された接続端子が、抵抗Ｒ１１及びコンデンサＣ５を介して接続されている。このように構成されたノイズ除去部６３は、センサーケーブル７に混入する外来ノイズを減衰させ、ノイズの少ない正弦波信号を出力することが可能となる。そのため、計測器６の誤動作の原因を低減させることができる。

絶対値回路部６４は、抵抗Ｒ１２，Ｒ１５、帰還抵抗Ｒ１３，Ｒ１４，Ｒ１６、ダイオードＤ１，Ｄ２、オペアンプＯＰ５，ＯＰ６で構成されている。オペアンプＯＰ５の反転入力には、ダイオードＤ２、帰還抵抗Ｒ１４を介して自己の出力端子が接続されると共に、ダイオードＤ２、抵抗Ｒ１５、帰還抵抗Ｒ１３を介する自己の出力端子と、抵抗Ｒ１２を介するノイズ除去部６２の出力端子が接続された接続端子が、抵抗Ｒ１２を介して接続されている。そして、オペアンプＯＰ５の非反転入力には、グランド電位が接続されている。なお、ダイオードＤ１は、ノイズ除去部６３の出力信号が正の時に導通状態となり、ダイオードＤ２は、ノイズ除去部６３の出力信号が負の時に導通状態となるものである。

オペアンプＯＰ６の反転入力には、オペアンプＯＰ５の出力端子がダイオードＤ２、抵抗Ｒ１６を介して接続されると共に、帰還抵抗Ｒ１６を介して自己の出力端子が接続される。そして、オペアンプＯＰ６の非反転入力には、グランド電位が接続されている。このように構成された絶対値回路部６４は、ノイズ除去部６３から出力された正弦波信号の絶対値を出力することができる。

平滑回路部６５は、絶対値回路部６４の出力信号を抵抗Ｒ１７、コンデンサＣ７を介して出力し、表示部６６に入力する。平滑回路部６５は、ＲＣ回路の時定数となっており、絶対値回路部６４の出力信号を平滑することで、直流電圧を表示部６６に入力することができ、さらに、表示部６６のメーターのレスポンス調整も行うことができる。

以上説明した本実施形態によれば、電気抵抗の変化を検出できる機能を備える計測器６としては、交流電圧を用いるものを使用している。そのため、水などの電解質をもつ液体を計測する場合に、直流電圧を用いて計測すると、液体の電気分解が発生してしまい、計測中に、電気抵抗がふらつき、地下水位ＷＬを正確に判定することが困難となるという問題が生じるが、本実施形態の計測器６は、交流電圧を用いているから、液体の電気分解が発生してしまうようなことがなく、それが原因で、電気抵抗がふらつくということがないため、地下水位ＷＬを正確に判定することができる。

一方、本実施形態によって、抵抗値を測定した地下水Ｗ（被測定物）の液体は、一般的に固有抵抗値を有することが知られている。そのため、測定した抵抗値から地下水Ｗ（被測定物）の水質を推測することも可能である。その際、水質に応じた固有抵抗値を一読できる表示を表示部６６に設けることも可能である。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態を図７に基づいて説明すると、図７は、本発明の第２実施形態の測定方法を示す。なお、図７においては、中空ロッド１及び中実ロッド２を模式的に簡略化して図示している。なお、第１実施形態と同一構成については、同一の符号を付し、説明は省略する。

先ず、図７（Ａ）で示すように、先端に堀進スクリュー部材２１が装着された中実ロッド２を地盤Ｇの所定深さまで垂直に掘進貫入させたのち、同図（Ｂ）で示すように該中実ロッド２を引き抜いて抜出孔Ｈを形成する。この中実ロッド２の掘進貫入に際して図１０で示すクランプ２２及びハンドル２３を取り付け、錘２４による荷重負荷とハンドル２３による回転操作を行う。しかして、該中空ロッド１が帯水層ＷＺまで貫入しておれば、その抜出孔Ｈには地下水Ｗが浸出して溜まることになる。

次に、図７（Ｃ）で示すように、抜出孔Ｈに中空ロッド１を貫入させると、その地下水位ＷＬより下位になった横穴１１から地下水Ｗが中空部１０に浸入し、該中空部１０内の水面ＷＦが地下水位ＷＬと同レベルに達して安定化する。続いて同図（Ｄ）に示すように、前記第１実施形態の場合と同様に、交流電圧を用いて電気抵抗の変化を検出する機能を備える計測器６に接続した２芯線のセンサーケーブル７を、中空ロッド１の中空部１０に上方から挿入してゆけば、両電極部（第１の電極部７１，第２の電極部７３）が中空ロッド１内の水面ＷＦに達したとき、両電極部（第１の電極部７１，第２の電極部７３）間の電気抵抗が変化し、この電気抵抗の変化が計測器６にて検出されて表示される。

したがって、この第２実施形態の測定方法においても、前記第１実施形態の場合と同様に、電気抵抗の変化が検出されたときのセンサーケーブル７の挿入長さから、地下水位ＷＬを正確に判定できる。そして、この第２実施形態では、前段の地盤Ｇに対する掘進は穿孔には不充分な強度であっても支障がない。また、前段の中実ロッド２による掘進工程をスウェーデン式サウンディング試験に利用できる。

なお、この第２実施形態のように２段階の操作を行う場合、後段の地下水位測定に用いる中空ロッド１として、下端に掘進スクリュー部材１２を装着してない単なる横穴１１付きのパイプ材も使用可能である。しかるに、地盤Ｇが軟弱な地層を含む場合等で、前段の中実ロッド２を引き抜いた抜出孔Ｈが孔壁の崩れ等によって部分的に塞がるような状態であっても、後段の中空ロッド１が掘進スクリュー部材１２を備えるものであれば、軽く回転を伴って沈み込ませるだけで該抜出孔Ｈに充分に深く貫入できるという利点がある。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態を図８に基づいて説明すると、図８（Ａ）は、１芯線のセンサーケーブル８Ａを用いて、地下水位を測定する方法、図８（Ｂ）は１芯線のセンサーケーブル８Ａの要部、をそれぞれ示す。

図２（Ａ）又は、図７（Ａ）〜（Ｃ）の工程を経た後、図８（Ａ）に示すように、交流電圧を用いて電気抵抗の変化を検出する機能を備える計測器６に接続した各々１芯線からなる一対のセンサーケーブル８Ａ，８Ａ´の内、一方のセンサーケーブル８Ａ´の先端を中空ロッド１の地上部分に電気接続し、先端側に電極部８１ａを有する他方のセンサーケーブル８Ａを該中空ロッド１の中空部１０に上方から挿入してゆく。そして、このセンサーケーブル８Ａの電極部８１ａが中空ロッド１内の水面ＷＦに達すると、電極部８１ａと電極を構成する中空ロッド１との間の電気抵抗が変化し、この電気抵抗の変化が計測器６にて検出されて表示される。

センサーケーブル８Ａの構成例を示すと、センサーケーブル８Ａは、図８（Ｂ）に示すように、ワイヤーの芯線８１が絶縁材料の樹脂チューブ８４で被包されており、その先端側で樹脂チューブ８４の一部を除去することにより、芯線８１の一部を露呈させて電極部８１ａを形成すると共に、ケーブル端にゴムや軟質プラスチックからなる先細で先端が丸い突端部８５を形成している。しかして、このような突端部８５を有することにより、中空ロッド１内への挿入時に横穴１１やジョイント部材５等との引っ掛かりが防止されるため、挿入操作がより容易になる。なお、このセンサーケーブル８Ａの中空ロッド１に対する挿入長さＬは、電極部８１ａが基準Ｏとなる。

したがって、この第３実施形態の測定方法においても、前記第１実施形態及び第２実施形態の場合と同様に、電気抵抗の変化が検出されたときのセンサーケーブル８Ａの挿入長さから、地下水位ＷＬを正確に判定できる。

前記第１実施形態及び第２実施形態において、２芯線のセンサーケーブル７を用いて説明したが、図９に示すような２芯線のセンサーケーブル９を用いてもよい。図９は、２芯線のセンサーケーブル９の変形例の要部を示す。この２芯線のセンサーケーブル９では、絶縁層９３中に埋入した芯線９１，９２のうち、一方の芯線９１がケーブル先端面から突出して電極部９１ａを構成すると共に、ケーブル周縁側での絶縁層９３の切欠９３ａにより、芯線９２の一部を露呈させて電極部９２ａを構成している。なお、このセンサーケーブル９の中空ロッド１に対する挿入長さＬは、周面側の電極部９３ａが基準Ｏとなる。

また、第１実施形態〜第３実施形態において、中空ロッド１や中実ロッド２の掘進手段として、図１０では錘２４による荷重負荷とハンドル２３による回転操作との手動方式を例示したが、荷重負荷を油圧シリンダー等による機械的加圧で行ったり、回転操作をモータ等で機械的に行う方式も採用可能である。さらに、中空ロッド１及び中実ロッド２としては、ＪＩＳ規格に制定されたスウェーデン式サウンディング試験の規定寸法に合致するものに限らず、種々の内外径を有するものを採用できる。また、ロッド先端に装着する掘進スクリュー部材についても、該サウンディング試験機のスクリューポイントとは異なる形状・構造のものも使用可能である。

１ 中空ロッド
１０ 中空部
１１ 横穴
１２ 掘進スクリュー部材
２ 中実ロッド
２１ 掘進スクリュー部材
５ ジョイント部材
６ 計測器
６１ 安定化正弦波生成部
６３ ノイズ除去部
７ センサーケーブル
７１ 第１の電極部（電極部）
７２ 第１の絶縁体
７３ 第２の電極部（電極部）
７４ 第２の絶縁体
７５ 接続保護パイプ
８Ａ センサーケーブル
８１ａ 電極部
９ センサーケーブル
９１ａ 電極部
９２ａ 電極部
Ｇ 地盤
Ｈ 抜出孔
Ｌ 挿入長さ
Ｗ 地下水
ＷＦ 水面
ＷＬ 地下水位

Claims (8)

1. 先端に掘進スクリュー部材が装着された中実ロッドを、スウェーデン式サウンディング試験機による荷重負荷及び回転によって地盤に垂直に掘進貫入させ、次いで該中実ロッドを地上へ抜出したのち、その抜出孔にスウェーデン式サウンディング試験機を用いて長さ方向所定間隔置きに内外を透通する横穴を設けた中空ロッドを回転させて地盤の所定深さまで垂直に貫入させたのち、交流電圧を用いて電気抵抗の変化を検出する機能及び安定した正弦波信号を外部へ出力可能な安定化正弦波生成部を備える計測器に接続したセンサーケーブルを該中空ロッド内に挿入し、このセンサーケーブルの先端側の電極部が中空ロッド内に浸入した地下水の水面に達した際の電極間の電気抵抗の変化を検出し、この検出時の該センサーケーブルの挿入長さから地下水位を測定することを特徴とする地下水位の測定方法。
2. 前記計測器は、外部から入力される正弦波信号に含まれるノイズ成分を除去するノイズ除去部を備えてなることを特徴とする請求項１に記載の地下水位の測定方法。
3. 前記センサーケーブルは、先端から順に長手方向に向かって、第１の電極部、第１の絶縁体、第２の電極部、第２の絶縁体で構成されてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の地下水位の測定方法。
4. 前記第１の電極部の直径をｄ１とし、前記第１の絶縁体の直径をｄ２とし、前記第２の電極部の直径をｄ３とし、前記第２の絶縁体の直径をｄ４とするとき、
   ｄ１≦ｄ２≦ｄ３≦ｄ４
   が成り立つことを特徴とする請求項３に記載の地下水位の測定方法。
5. 前記第２の電極部の直径をｄ３とし、前記第２の絶縁体の直径をｄ４とするとき、
   ｄ３＜ｄ４
   が成り立つことを特徴とする請求項３に記載の地下水位の測定方法。
6. 前記第２の絶縁体に、目盛りを設けてなることを特徴とする請求項３〜５の何れかに記載の地下水位の測定方法。
7. 前記第１の電極部の先端はＲ形状に形成されてなることを特徴とする請求項３〜６の何れかに記載の地下水位の測定方法。
8. 前記第２の絶縁体に、接続部保護パイプを設けてなることを特徴とする請求項３〜７の何れかに記載の地下水位の測定方法。

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