JP5172509B2 - グラウト材による岩盤中の亀裂評価方法 - Google Patents

Description

本発明は、改良対象の地盤に設けたボーリング孔を介して注入されるグラウト材による地盤中の亀裂評価方法に関する。

従来より、例えばダムを構築する際のカーテングラウト等のように、岩盤にセメント等のグラウト材を注入して岩盤の補強あるいは止水性の向上を図ることが行われている。このようなグラウト材の注入工事は、例えばダムを構築する現場の岩盤にボーリング穿孔機等を用いて多数の孔を形成し、形成された孔にグラウト材を加圧状態で注入し、岩盤の亀裂にグラウト材を浸透させて充填することにより、岩盤の止水性を向上させるものである。

また、このようなグラウト材の注入工事を施工する場合、岩盤中に存在する亀裂にグラウト材の注入が十分に行われたか否かを評価する必要がある。かかる評価方法として、例えば蛍光物質を混入したグラウト材を改良対象の岩盤中に注入し、グラウト材が注入された後の施工対象の岩盤の鉛直壁面を、例えばボーリング孔を穿孔することによってこれの孔壁面に露出させ、露出した孔壁面に蛍光物質に対応した発光光線（紫外線等）を照射することにり注入したグラウト材を蛍光発光させ、蛍光発光した状態をボアホールカメラで撮影して評価する方法が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−９５９３６号公報

特許文献１に開示された評価方法は、地盤の亀裂に浸透したグラウト材に混入された蛍光物質を、ボーリング孔の孔壁面に発光光線を照射して蛍光発光させることにより、この蛍光発光した蛍光物質を介してグラウト材の充填状態の正確な評価を可能にするものであるが、ボーリング孔を穿孔する際に、ビットによる孔壁面の切削、くり粉（切削物）による擦れ、掘削水による洗い等の影響によって、例えば０．１〜数ミリ程度の幅の狭い亀裂に浸透したグラウト材については、グラウト材及び蛍光物質が孔壁面に十分に残存していないことも予想される。

本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、ボーリング孔を穿孔する際のビットによる孔壁面の切削、くり粉（切削物）による擦れ、掘削水による洗い等の影響を受けることなく、亀裂のある岩盤中の亀裂へのグラウト材の充填状況や、亀裂のある岩盤中の亀裂の状況をさらに正確に評価することのできるグラウト材による岩盤中の亀裂評価方法を提供することを目的とする。

本発明は、亀裂のある岩盤に設けたボーリング孔を介して注入されるグラウト材による岩盤中の亀裂評価方法であって、前記注入されるグラウト材として、蛍光物質を混入したグラウト材を使用し、前記亀裂のある岩盤における前記グラウト材が注入されるボーリング孔とは別の箇所に、ロータリー式スリーブ内蔵２重管サンプラーをボーリングロッドの先端に取り付けたボーリング穿孔機を用いて、コアボーリングを行ってコアを採取し、採取されたコアに前記蛍光物質に対応する発光光線を照射し、前記蛍光物質が蛍光発光する前記採取されたコアの外周面を撮影して得られた画像を画像処理することにより、前記亀裂のある岩盤中の亀裂への前記グラウト材の充填状況及び／又は前記亀裂のある岩盤中の亀裂の状況を評価するグラウト材による岩盤中の亀裂評価方法を提供することにより、上記目的を達成したものである。

そして、本発明のグラウト材による岩盤中の亀裂評価方法は、コアを採取した後のコアボーリング孔の内壁面に前記蛍光物質に対応する発光光線を照射し、前記蛍光物質が蛍光発光するコアボーリング孔の内壁面を撮影して得られた補助画像を画像処理して、該補助画像による情報を合わせて前記亀裂のある岩盤中の亀裂への前記グラウト材の充填状況及び／又は前記亀裂のある岩盤中の亀裂の状況を評価するようにすることが好ましい。

また、本発明のグラウト材による岩盤中の亀裂評価方法は、前記グラウト材が注入されるボーリング孔の周囲の少なくとも３箇所にコアボーリングを行ってコアを採取することにより、前記亀裂のある岩盤中の亀裂への前記グラウト材の充填状況及び／又は前記亀裂のある岩盤中の亀裂の状況を評価するようにすることが好ましい。

本発明のグラウト材による岩盤中の亀裂評価方法によれば、ボーリング孔を穿孔する際のビットによる孔壁面の切削、くり粉（切削物）による擦れ、掘削水による洗い等の影響を受けることなく、亀裂のある岩盤中の亀裂へのグラウト材の充填状況や、亀裂のある岩盤中の亀裂の状況をさらに正確に評価することができる。

本発明の好ましい一実施形態に係るグラウト材による岩盤中の亀裂評価方法は、例えばダムの構築現場において周囲の岩盤にカーテングラウトを施すことにより、岩盤の補強や止水性の向上を図ったり、山岳トンネルの構築現場において周囲の岩盤の補強や止水性の向上を図るべく、岩盤に形成したボーリング孔を介してグラウト材を岩盤中に注入する工事を行う際に、注入したグラウト材によって、改良対象の亀裂のある岩盤中の亀裂へのグラウト材の充填状況や、改良対象の亀裂のある岩盤中の亀裂の状況を正確に評価できるようにするための方法として採用されたものである。

また、本実施形態のグラウト材による岩盤中の亀裂評価方法は、近年のボーリング技術の進捗に伴い、例えばスリープ内蔵型サンプラーの実用化によって、コア詰りがなく乱れの少ない品質の良好な試料（コア）の採取が可能になると共に、試料（コア）の採取率も急激に上昇しており、また崩れやすい破砕帯や亀裂の多い岩盤からの試料（コア）の採取率及び品質も著しく向上していることから、このようなボーリング技術を利用して、亀裂へのグラウト材の充填状況や、亀裂の状況をさらに正確に評価できるようにするものである。

そして、本実施形態のグラウト材による岩盤中の亀裂評価方法は、改良対象の岩盤に設けたボーリング孔を介して注入されるグラウト材による亀裂評価方法であって、注入されるグラウト材として、蛍光物質を混入した蛍光グラウト材を使用し、図１に示すように、亀裂のある岩盤１０における蛍光グラウト材が注入されるボーリング孔１１とは別の箇所にコアボーリング１２を行ってコア１３を採取し、採取されたコア１３に蛍光物質に対応する発光光線を照射し、蛍光物質が蛍光発光するコア１３の外周面を撮影して得られた画像を画像処理することにより、改良対象の亀裂のある岩盤１０中の亀裂１４へのグラウト材の充填状況及び／又は改良対象の亀裂のある岩盤１０中の亀裂１４の状況を評価するようになっている。

本実施形態では、改良対象の岩盤１０に、公知の各種のボーリング穿孔機を用いて、ボーリング孔１１を例えば地表から１５〜６０ｍ程度の深さまで穿孔する。ボーリング孔１１を穿孔したら、形成されたボーリング孔１１の内部に、グラウト材として、例えばセメントに紫外線で発光する蛍光染料を混入した蛍光グラウト材を加圧状態で注入する。加圧状態で注入された蛍光グラウト材は、岩盤中に亀裂や空隙がある場合に、これらに浸透するようにして充填され、充填された蛍光グラウト材が固化することによって、こられの亀裂や空隙を閉塞して岩盤１０の止水性を向上させる。

ここで、蛍光グラウト材を構成するグラウト材は、従来より地盤注入工法等において用いられている公知の種々のグラウト材を用いることができる。具体的には、セメント、水ガラス、粘土、ベントナイト等の他、ウレタン系、リグニン系、レジン系、尿素系等の高分子系のグラウト材を用いることもできる。

また、グラウト材に混入される蛍光物質は、例えば合成樹脂に蛍光染料を溶解したものを好ましく用いることができる。蛍光染料の担体となる合成樹脂は、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、アルキド樹脂、芳香族スルホンアミド樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、及びそれらの共縮重合体等を用いることができる。蛍光染料は、可視光、紫外線、赤外線等を照射したときに発光するもので、可視光で発光する蛍光染料として、フルオレセイン、エオシン、エスクリン等の水溶液染料や、カナリーガラス、ソアン化白金等の固体染料を用いることができる。また紫外線で発光する蛍光染料として、ビス（ベンズオキサゾリル）エチレン系、ビスチオフェン系、Ｎナフタール酸−Ｎ置換イミド系、スチルベン系、クマリン系等の染料を用いることができる。

本実施形態では、改良対象の岩盤１０において、グラウト材が注入されるボーリング孔１１とは別の箇所にコアボーリング１２を行ってコア１３を採取する。コアボーリング１２は、好ましくは図２（ａ），（ｂ）に示すような、ロータリー式スリーブ内蔵２重管サンプラー２０，３０をボーリングロッド２１，３１の先端に取り付けた、公知の各種のボーリング穿孔機を用いて行うことができる。コア１３を採取するサンプラーとして、ロータリー式スリーブ内蔵２重管サンプラー２０，３０を用いることにより、崩れやすい破砕帯や亀裂の多い岩盤１０からも品質の良好な試料（コア）を高い採取率で採取することが可能になる。

ここで、ロータリー式スリーブ内蔵２重管サンプラー２０，３０は、サンプラーヘッド２２，３２、アウターチューブ２３，３３、ビット２４，３４、インナーチューブ２５，３５、シュー２６、リフターケース３６、スリーブ２７，３７、スリーブケース２８，３８等を備えており、図２（ａ）に示す、インナーチューブ２５に取り付けられたシュー２６がアウターチューブ２３のビット２４より先行するシュー先行型のサンプラー２０と、図２（ｂ）に示す、シューがなくビット３４の内側にリフターケース３６が納められたビット先行型のサンプラー３０とを、対象とする地盤１０の種類や硬さ等に応じて適宜選択して用いることができる。

また、本実施形態では、コアボーリング１２を、蛍光グラウト材が注入されるボーリング孔１１の周囲の少なくとも３箇所（本実施形態では３箇所）で行ってコア１３を採取することにより、改良対象の岩盤１０中の亀裂１４への蛍光グラウト材の充填状況及び／又は改良対象の岩盤１０中の亀裂１４の状況を評価するようになっている。

さらに、本実施形態では、コアボーリング１２によって採取されたコア１３に、蛍光グラウト材に含まれる蛍光物質に対応する発光光線を照射し、蛍光物質が蛍光発光するコア１３の外周面を撮影して得られた画像を画像処理することにより、改良対象の岩盤１０中の亀裂１４への蛍光グラウト材の充填状況及び／又は改良対象の岩盤１０中の亀裂１４の状況を評価する。

コアボーリング１２によって採取されたコア１３に発光光線を照射するには、図１に示すように、例えば採取されたコア１３を屋内の撮影室に持ち込み、例えば室内を暗くした状態で、蛍光グラウト材に含まれる蛍光物質に対応する発光光線として、例えば紫外線を発光光源１５から照射することより、コア１３に浸透した蛍光グラウト材の蛍光物質を可視光として蛍光発光させ、これらの蛍光物質が蛍光発光するコア１３の外周面を撮影装置１６によって撮影する（図１参照）。

ここで、コア１３の外周面を撮影する撮影装置１６としては、例えばＣＣＤカメラを使用することができ、例えば立設した状態に保持した略円柱形状のコア１３に対して、少なくとも対向する２方向から、好ましく９０度の角度間隔をおいた４方向から、コア１３の外周面を撮影する。さらに、略円柱形状のコア１３を立設した状態で回転可能に保持すると共に、撮影装置１６をコア１３の外周面に向けて固定配置し、略円柱形状の軸を中心にコア１３を所定の角度づつ回転させながら、コア１３の外周面を撮影することもできる。

また、本実施形態では、撮影装置１６は、画像処理装置１７と接続されており、この画像処理装置１７は、演算処理部、記憶部、モニター部等を備えている。画像処理装置１７は、略円柱形状のコア１３の外周面を撮影した画像を直線状の画像に展開して平面状の画像とする画像展開機能を、演算処理部に備えていることが好ましい。撮影装置１６によって撮影されたコア１３の外周面の画像データは、この画像処理装置１７に送られて、各種の演算処理が行われると共に、記憶部に記憶され、またモニタ部を介して適宜表示されるようになっている。

さらに、本実施形態では、室内を明るくした状態で、上述と同様にコア１３の外周面を撮影装置１６によって撮影し、得られた画像データを画像処理装置１７に送って、各種の演算処理等を行うようになっている。これによって、例えば室内を明るくした状態での画像データから得られる亀裂の状況と、室内を暗くして発光光線を照射し、蛍光物質を蛍光発光させた状態での画像データから得られる亀裂の状況とを比較して、例えば蛍光グラウト材が充填された亀裂１４と、蛍光グラウト材が充填されていない亀裂１４とを判別して、蛍光グラウト材の充填率等を評価することが可能になる。

さらにまた、本実施形態では、コアボーリング１２によって形成された３箇所のコアボーリング孔を使用して、従来の技術と同様に、ボアホールカメラを用いて孔壁面の撮影を各々行うようになっている。すなわち、ボアホールカメラとして、例えば特開２００３−１５５７３８号公報に記載のものを使用し、コア１３を採取した後のコアボーリング孔の内壁面に、蛍光グラウト材に混入された蛍光物質に対応する発光光線を照射し、蛍光物質が蛍光発光するコアボーリング孔の内壁面を撮影して補助画像を得る。また同様のボアホールカメラを用いて、コアボーリング孔の内壁面に可視光を照射した状態で、コアボーリング孔の内壁面を撮影して補助画像を得る。これらの補助画像によ画像データを画像処理装置１７に送って、各種の演算処理等が行われるようになっている。

これらのコアボーリング孔の孔壁面から得られた補助画像による情報と、上述の採取されたコア１３から得られた画像による情報とを合わせることにより、岩盤１０中の亀裂１４への蛍光グラウト材の充填状況や岩盤１０の亀裂１４の状況をより精度良く評価することが可能になる。例えば、各コアボーリング１２の位置における、亀裂１４の深さ、傾斜、傾斜方向等を、より精度良く把握することが可能になる。

そして、上述の構成を有する本実施形態のグラウト材による岩盤中の亀裂評価方法によれば、ボーリング孔を穿孔する際のビットによる孔壁面の切削、くり粉（切削物）による擦れ、掘削水による洗い等の影響を受けることなく、改良対象の亀裂のある岩盤１０中の亀裂１４への蛍光グラウト材の充填状況や、改良対象の亀裂のある岩盤１０中の亀裂１４の状況をさらに正確に評価することが可能になる。

すなわち、本実施形態によれば、蛍光グラウト材が注入されるボーリング孔１１とは別の箇所にコアボーリング１２を行ってコア１３を採取し、採取されたコア１３に蛍光物質に対応する発光光線を照射し、蛍光物質が蛍光発光するコア１３の外周面を撮影して得られた画像を画像処理することにより、改良対象の岩盤１０中の亀裂１４への蛍光グラウト材の充填状況や、改良対象の岩盤１０中の亀裂１４の状況を評価するので、採取された品質の良好なコア１３を用いて、例えば室内において、コアボーリング孔の孔壁面に相当するコア１３の外周面を精度良く撮影することが可能になる。これによって、ボーリング孔を穿孔する際のビットによる孔壁面の切削、くり粉（切削物）による擦れ、掘削水による洗い等の影響を受けることなく、得られたコア１３の外周面の画像データに基づいて、例えば０．１〜数ミリ程度の幅の狭い亀裂１４についても、蛍光グラウト材の充填状況や当該亀裂１４の状況を、適切に評価することが可能になる。

また、本実施形態によれば、コアボーリング１２を、蛍光グラウト材が注入されるボーリング孔１１の周囲の少なくとも３箇所で行ってコア１３を採取し、採取したコア１３から画像データを得るので、岩盤１０中に延設する亀裂１４の面を３箇所のコアボーリング１２によって容易に特定することが可能になり、改良対象の亀裂のある岩盤１０中の亀裂１４への蛍光グラウト材の充填状況や、改良対象の亀裂のある岩盤１０中の亀裂１４の状況をさらに精度良く評価することが可能になる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々の変更が可能である。例えば、本発明が適用される改良対象の地盤は、ダムの構築現場の岩盤である必要は必ずしも無く、山岳トンネル等の周囲の岩盤や、岩盤以外の亀裂のある固い地盤であっても良い。また、コアボーリングは、グラウト材が注入されるボーリング孔の周囲に３箇所以上行う必要は必ずしもなく、1箇所又は２箇所のみ行っても良い。

本発明の好ましい一実施形態に係るグラウト材による岩盤中の亀裂評価方法の説明図である。 （ａ），（ｂ）は、コアボーリングに用いるコアを採取するためのサンプラーの断面図である。

符号の説明

１０ 改良対象の岩盤
１１ ボーリング孔
１２ コアボーリング
１３ コア
１４ 亀裂
１５ 発光光源
１６ 撮影装置
１７ 画像処理装置
２０，３０ ロータリー式スリーブ内蔵２重管サンプラー

Claims (3)

1. 亀裂のある岩盤に設けたボーリング孔を介して注入されるグラウト材による岩盤中の亀裂評価方法であって、
   前記注入されるグラウト材として、蛍光物質を混入したグラウト材を使用し、
   前記亀裂のある岩盤における前記グラウト材が注入されるボーリング孔とは別の箇所に、ロータリー式スリーブ内蔵２重管サンプラーをボーリングロッドの先端に取り付けたボーリング穿孔機を用いて、コアボーリングを行ってコアを採取し、
   採取されたコアに前記蛍光物質に対応する発光光線を照射し、
   前記蛍光物質が蛍光発光する前記採取されたコアの外周面を撮影して得られた画像を画像処理することにより、前記亀裂のある岩盤中の亀裂への前記グラウト材の充填状況及び／又は前記亀裂のある岩盤中の亀裂の状況を評価するグラウト材による岩盤中の亀裂評価方法。
2. 前記コアを採取した後の前記ボーリング穿孔機によるコアボーリング孔の内壁面に前記蛍光物質に対応する発光光線を照射し、前記蛍光物質が蛍光発光するコアボーリング孔の内壁面を撮影して得られた補助画像を画像処理して、該補助画像による情報と合わせて前記亀裂のある岩盤中の亀裂への前記グラウト材の充填状況及び／又は前記亀裂のある岩盤中の亀裂の状況を評価する請求項１に記載のグラウト材による岩盤中の亀裂評価方法。
3. 前記グラウト材が注入されるボーリング孔の周囲の少なくとも３箇所に前記ボーリング穿孔機によるコアボーリングを行ってコアを採取することにより、前記亀裂のある岩盤中の亀裂への前記グラウト材の充填状況及び／又は前記亀裂のある岩盤中の亀裂の状況を評価する請求項１又は２に記載のグラウト材による岩盤中の亀裂評価方法。

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