JP5173782B2 - Groundwater flow conservation method - Google Patents
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Description
本発明は、構築した土留め壁で遮断される地下水を土留め壁に設けた井戸構造で集水及び/又は涵養して地下水の流動を確保する地下水流動保全工法に関する。 The present invention relates to a groundwater flow maintenance method for securing groundwater flow by collecting and / or recharging groundwater blocked by a constructed retaining wall in a well structure provided on the retaining wall.
従来、例えば、図8に示すように地下鉄や地下道路等の地下構造物1を構築する際に、構築予定位置の両側に地中連続壁などからなる土留め壁2を構築し、その間を掘削して地下構造物1を構築する、いわゆる開削工法が多用されている。
Conventionally, for example, when constructing an
一方、土留め壁2によって帯水層3の地下水流T(地下水の流動)が遮断され、土留め壁2の上流側では地下水位が上昇し、下流側では地下水位が低下して、井戸枯れや地盤沈下、あるいは生態系の変化や地下水の汚染などの被害を発生させることがある。
On the other hand, the groundwater flow T (groundwater flow) of the
これに対し、図8及び図9に示すように、土留め壁2に井戸構造を有する装置を設置したり、アブレシブジェットを用いて土留め壁2を部分的に破壊しスリット状の開口部(井戸構造5)を設けるなどして、土留め壁2で遮断された地下水の集水及び/又は涵養を井戸構造5の開口部5aを介して行い、地下水の流動を確保することが提案、実施されている(例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3参照)。
On the other hand, as shown in FIGS. 8 and 9, a device having a well structure is installed in the
そして、このような地下水流動保全工法においては、図9に示すように、地下水を集水及び/又は涵養を行うための開口部5aの幅(Bw)を決める際に(井戸構造5を設計する際に)、一般に、この開口部の幅(Bw)と等価な周辺長をもつ井戸の等価井戸半径(rw)に置き換え、式1で算定した等価井戸半径(rw)を用いるようにしている(非特許文献1参照)。
And in such a groundwater flow maintenance construction method, as shown in FIG. 9, when determining the width | variety ( Bw ) of the
しかしながら、この式1の適用性、妥当性が十分に確認されていないために、土留め壁2に設けた井戸構造5によって地下水の集水及び/又は涵養を好適に行うことができず、好適に地下水流動の確保を図ることができないおそれがあった。すなわち、土留め壁2に設置する井戸構造5の設計を適切に行うことができないという問題があった。
However, since the applicability and validity of Formula 1 are not sufficiently confirmed, groundwater cannot be collected and / or recharged properly by the
これに対し、本願の発明者らは、地下水を集水及び/又は涵養する井戸構造の開口部の幅(Bw)と、この開口部と等価な性能を有する井戸の等価井戸半径(rw)との関係式として式2を導き出し、その妥当性を確認した上で、式2を用いることにより土留め壁に設ける井戸構造の設計を適切に行うことが可能であることを見出した。
On the other hand, the inventors of the present application have described the width (B w ) of the opening of a well structure for collecting and / or recharging groundwater, and the equivalent well radius (r w ) of a well having performance equivalent to this opening. ) Was derived as a relational expression, and after confirming its validity, it was found that the well structure provided on the retaining wall can be appropriately designed by using
Bw:井戸構造の開口部の幅 [m]
B w : width of the opening of the well structure [m]
しかしながら、式2は、井戸構造の開口部の透水性が十分に確保されている理想的な状態を想定したものである。このため、実際の現場において、開口部に透水性の低い材料が充填された場合に井戸構造の集水性能及び/又は涵養性能が低下するが、このような状況を評価し設計に反映することができず、井戸構造の集水性能及び/又は涵養性能を適切に評価して設計に反映させ、あるいは設計の目標を明確にした上で施工管理を行うという課題が残されていた。 However, Formula 2 assumes an ideal state in which the water permeability of the opening of the well structure is sufficiently secured. For this reason, the water collection performance and / or recharge performance of the well structure deteriorates when the opening is filled with a material with low water permeability. However, this situation should be evaluated and reflected in the design. However, the water collection performance and / or recharge performance of the well structure is appropriately evaluated and reflected in the design, or the construction management is performed after clarifying the design goal.
本発明は、上記事情に鑑み、土留め壁に設けた井戸構造の開口部の透水性を反映させて、井戸構造の設計を適切に行うことができ、好適な地下水流動の確保を図ることが可能な地下水流動保全工法を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, the present invention can appropriately design the well structure by reflecting the water permeability of the opening of the well structure provided in the retaining wall, and can ensure a suitable groundwater flow. The purpose is to provide a possible groundwater flow protection method.
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。 In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
本発明の地下水流動保全工法は、構築した土留め壁で遮断された地下水を前記土留め壁に設けたスリット状の井戸構造で集水及び/又は涵養することによって前記地下水の流動を確保する地下水流動保全工法であって、前記井戸構造の井戸効率を、次式を用いて設定することを特徴とする。
sw:開口部内の水位低下量又は水位上昇量
k1:地山の透水係数
k2:充填材の透水係数
D:開口部の長さ(=帯水層の層厚)
R:影響圏半径
rw:開口部の等価井戸半径
Bw:開口部の幅
t:開口部の奥行き(充填材の充填厚さ)
η:井戸効率(理想的な状態での集水量と実集水量の比、又は理想的な状態での涵養量と実涵養量の比)
Q0:理想的な状態での開口部の集水量又は涵養量
The groundwater flow maintenance method of the present invention is a groundwater that secures the flow of the groundwater by collecting and / or recharging groundwater blocked by the constructed retaining wall in a slit-like well structure provided on the retaining wall. In the fluidity maintenance method, the well efficiency of the well structure is set using the following equation.
s w : Amount of decrease in water level or amount of increase in water level in the opening
k 1 : Permeability coefficient of natural ground
k 2 : permeability coefficient of filler
D: Length of opening (= layer thickness of aquifer)
R: radius of influence zone
r w : equivalent well radius of the opening
Bw : width of the opening
t: Depth of opening (filling thickness of filler)
η: well efficiency (ratio of the amount of water collected in the ideal state to the actual amount of water collected, or the ratio of the amount of recharge in the ideal state to the actual amount of recharge)
Q 0 : Amount of water collected or recharged in an ideal state
本発明の地下水流動保全工法によれば、上記の式を用いることで、土留め壁に設ける井戸構造の開口部の透水性を反映させ、井戸構造の集水能力及び/又は涵養能力を精度よく求めて、井戸構造の設計を適切に行うことが可能になる。また、開口部に充填する充填材の透水性に対する施工上の管理目標値が明確になるため、信頼性の高い施工を行うことが可能になる。これにより、確実に好適な地下水流動の確保を図ることが可能になる。 According to the groundwater flow maintenance method of the present invention, by using the above formula, the water permeability and / or recharge capacity of the well structure is accurately reflected by reflecting the water permeability of the opening of the well structure provided in the retaining wall. Therefore, the well structure can be appropriately designed. Moreover, since the management target value in the construction with respect to the water permeability of the filler to be filled in the opening is clarified, it is possible to perform the construction with high reliability. As a result, it is possible to reliably ensure a suitable groundwater flow.
以下、図1から図9を参照し、本発明の一実施形態に係る地下水流動保全工法について説明する。本実施形態は、例えば地下鉄や地下道路等の地下構造物を構築する際に、構築予定位置の両側に構築される地中連続壁などの土留め壁で遮断される地下水を、土留め壁に設けた井戸構造で集水及び/又は涵養することで、地下水流動を確保する地下水流動保全工法に関するものである。 Hereinafter, a groundwater flow maintenance method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 9. In this embodiment, for example, when constructing an underground structure such as a subway or an underground road, groundwater blocked by a retaining wall such as an underground continuous wall constructed on both sides of the planned construction position is used as the retaining wall. The present invention relates to a groundwater flow maintenance method that secures groundwater flow by collecting and / or recharging the well structure provided.
本実施形態の地下水流動保全工法においては、構築した土留め壁2で遮断された地下水の流動を確保するために土留め壁2に設ける井戸構造5を設計するにあたり、地下水を集水及び/又は涵養する開口部5aの幅(Bw)と、この開口部5aと等価な性能を有する井戸の等価井戸半径(rw)との関係式として上記の式2を用い、井戸構造5の開口部5aの幅(Bw)を設定する(図8及び図9参照)。
In the groundwater flow maintenance method of this embodiment, when designing the
この式2は、有限要素法による浸透流解析を用いて土留め壁2に設置される井戸構造5の集水能力(及び/又は涵養能力)を計算し、この結果と、通常の井戸の揚水能力(集水能力及び/又は涵養能力)を算定する井戸理論式とを比較して、図1に示すように、井戸構造5の開口部5aの幅(Bw)と、この開口部5aと等価な性能を有する井戸の等価井戸半径(rw)との関係を求めて導出したものである。
This
図2は、この式2を用いて土留め壁2の井戸構造5を設計した一例であり、地下水の影響圏半径Rを100m、1000mとした場合における井戸構造5の開口部5aの幅(Bw)に対する井戸構造5の開口部5aの設置間隔の変化を示している。そして、このような計算結果を参考にして、開口部5aの幅(Bw)や開口部5aの設置間隔を変化させた種々の条件での設計比較を行うことで、合理的な設計が可能になる。
FIG. 2 shows an example in which the
また、図3は、式2に基づき土留め壁2に井戸構造5を設置した場合において、この土留め壁2で遮られた地下水の水位変動量を、有限要素法を用いて解析した結果と、式2に基づく設計法により求めた結果を比較したものである。ここで、図3においては、地下水の影響圏半径Rを100m、地下水の動水勾配Iを0.046とした場合、地下水の影響圏半径Rを1000m、地下水の動水勾配Iを0.005とした場合、地下水の影響圏半径Rを100m、地下水の動水勾配Iを0.005とした場合の結果をそれぞれ示している。
FIG. 3 shows the result of analyzing the amount of groundwater level fluctuation blocked by the
そして、図3に示すように、全てのケースにおいて、有限要素法により求めた地下水の水位変動量と、式2に基づく設計法により求めた地下水の水位変動量とがほぼ同値となり、これらの結果から式2を用いて井戸構造5の開口部5aの幅(Bw)や開口部5aの設置間隔を設定する設計法の妥当性が実証されている。なお、式2は、地盤の透水性や影響圏半径Rなどが異なる種々の条件で適用可能である。
As shown in FIG. 3, in all cases, the groundwater level fluctuation amount obtained by the finite element method and the groundwater level fluctuation amount obtained by the design method based on
一方、この式2は、井戸構造5の開口部5aの透水性が十分に確保されている理想的な状態を想定したものであるため、実際の現場において、開口部5aに透水性の低い材料が充填され、井戸構造5の集水性能及び/又は涵養性能が低下してしまう状況を評価して設計に反映することができない。
On the other hand, since this
これに対し、本実施形態においては、井戸構造5の集水性能及び/又は涵養性能(井戸効率)を、下記の式3及び式4を用いて設定する。
On the other hand, in this embodiment, the water collection performance and / or the recharge performance (well efficiency) of the
ここで、図4及び図5に示すように、Qは井戸構造5の実集水量又は実涵養量(m3/sec)、swは開口部5a内の水位低下量又は水位上昇量(m)、k1は地山の透水係数(m/sec)、k2は充填材6の透水係数(m/sec)、Dは開口部5aの長さ(=帯水層3の層厚)(m)、Rは影響圏半径(m)、rwは式2で求めた開口部5aの等価井戸半径(m)、Bwは開口部5aの幅(m)、tは開口部5aの奥行き(=充填材の充填厚さ)(m)、ηは井戸効率(理想的な状態での集水量と実集水量の比、又は理想的な状態での涵養量と実涵養量の比)(−)、Q0は理想的な状態での開口部5aの集水量又は涵養量(m3/sec)である。
Here, as shown in FIGS. 4 and 5, Q is the actual current water or actual recharge of the well structure 5 (m 3 / sec), s w is drawdown or level rise amount in the opening 5a (m ), K 1 is the permeability of the natural ground (m / sec), k 2 is the permeability of the filler 6 (m / sec), D is the length of the opening 5a (= layer thickness of the aquifer 3) ( m), R is the radius of influence (m), r w is the equivalent well radius (m) of the opening 5a obtained by
そして、図6は、土留め壁2に設けた井戸構造5の集水性能(又は涵養性能)を、有限要素法を用いて解析した結果(計算値)と、式3及び式4を用いた設計法によって求めた結果(考案式)をそれぞれ示している。ここで、図6は、影響圏半径Rを100m、開口部5aの奥行きtを0.5mとし、開口部5aの幅Bwを変化させた際の井戸構造5の集水性能(又は涵養性能)を示したものであり、横軸を地山の透水係数k1と充填材6の透水係数k2の比とし、縦軸を井戸効率ηとしている。この図から、有限要素法を用いて解析した結果と、式3及び式4を用いた設計法によって求めた結果とが一致しており、式3及び式4の妥当性が実証されている。
And FIG. 6 used the result (calculated value) which analyzed the water collection performance (or recharge performance) of the
したがって、本実施形態の地下水流動保全工法によれば、式3及び式4を用いることで、土留め壁2に設ける井戸構造5の開口部5aの透水性(充填材6の透水性9を反映させ、井戸構造5の集水能力及び/又は涵養能力を精度よく求めて、井戸構造5の設計を適切に行うことが可能になる。また、開口部5aに充填する充填材6の透水性に対する施工上の管理目標値が明確になるため、信頼性の高い施工を行うことが可能になる。これにより、確実に好適な地下水流動の確保を図ることが可能になる。
Therefore, according to the groundwater flow maintenance method of the present embodiment, the water permeability of the
また、図7は、式3及び式4を用いて土留め壁2の井戸構造5を設計した一例であり、地山の透水係数k1と充填材6の透水係数k2の比を変化させた場合の井戸構造5の開口部5aの幅(Bw)に対する井戸構造5の開口部5aの設置間隔の変化を示している。そして、このような計算結果を参考にして、開口部5aの幅(Bw)や開口部5aの設置間隔を変化させた種々の条件での設計比較を行うことで、合理的な設計が可能になる。
Further, FIG. 7 is an example in which design the
以上、本発明に係る地下水流動保全工法の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 As mentioned above, although one Embodiment of the groundwater flow maintenance construction method concerning this invention was described, this invention is not limited to said one Embodiment, In the range which does not deviate from the meaning, it can change suitably.
1 地下構造物
2 土留め壁
3 帯水層
5 井戸構造
5a 開口部
6 充填材
T 地下水流
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記井戸構造の井戸効率を、次式を用いて設定することを特徴とする地下水流動保全工法。
sw:開口部内の水位低下量又は水位上昇量
k1:地山の透水係数
k2:充填材の透水係数
D:開口部の長さ(=帯水層の層厚)
R:影響圏半径
rw:開口部の等価井戸半径
Bw:開口部の幅
t:開口部の奥行き(充填材の充填厚さ)
η:井戸効率(理想的な状態での集水量と実集水量の比、又は理想的な状態での涵養量と実涵養量の比)
Q0:理想的な状態での開口部の集水量又は涵養量 A groundwater flow maintenance method that secures the flow of groundwater by collecting and / or recharging groundwater blocked by the constructed retaining wall with a slit-like well structure provided in the retaining wall,
A groundwater flow maintenance method, wherein the well efficiency of the well structure is set using the following equation.
s w : Amount of decrease in water level or amount of increase in water level in the opening
k 1 : Permeability coefficient of natural ground
k 2 : permeability coefficient of filler
D: Length of opening (= layer thickness of aquifer)
R: radius of influence zone
r w : equivalent well radius of the opening
Bw : width of the opening
t: Depth of opening (filling thickness of filler)
η: well efficiency (ratio of the amount of water collected in the ideal state to the actual amount of water collected, or the ratio of the amount of recharge in the ideal state to the actual amount of recharge)
Q 0 : Amount of water collected or recharged in an ideal state
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