JP6167093B2

JP6167093B2 - 地下水の水位調査方法

Info

Publication number: JP6167093B2
Application number: JP2014215946A
Authority: JP
Inventors: 良行柳浦; 久志千葉; 学武政; 三木　茂; 茂三木
Original assignee: 基礎地盤コンサルタンツ株式会社
Priority date: 2014-10-23
Filing date: 2014-10-23
Publication date: 2017-07-19
Anticipated expiration: 2034-10-23
Also published as: JP2016085048A

Description

本発明は地盤中の接地抵抗の変化を測定することにより、地下水の水位を解析する地下水の水位調査方法に関する。

従来、地下水位観測は地盤に孔を掘削して集まってくる地下水の水位を観測するため、粘性土分が多いと地下水位調査に時間がかり、１時間〜１日以上の放置期間を要する。この間に地下水位が変動する場合には、調査された地下水位の精度が問題となる。
また、従来の地下水調査方法では、不透水性の地層の影響による複数の地下水位面の把握ができず、場合によっては異なる深さの観測孔を複数設置する必要がある。

一般に用いられている地下水位調査方法としては、「地下水位観測孔を利用する方法」（特許文献１乃至３参照）、「サウンディング調査と同時に水を中空ロッド内に流入させ、水を検知する方法」（特許文献４及び５参照）などがある。
これらの方法は、地下水位観測孔あるいは中空ロッド内に周辺地盤から地下水が流入することが前提の試験方法である。したがって、透水性の良い砂質土地盤では有効な方法であるが、透水性の悪い粘性土地盤では地下水観測孔の水位と地盤の地下水位とが平衡になるまでに時間がかかり、この間に地下水位が変動する場合には、調査された地下水位の精度が問題となる。

また、これらの方法はボーリング調査、サウンディング調査を利用した観測孔の設置や調査中の水位観測であり、地下水位のみを単独で調査できない。地下水位情報は、地中構造物を設計・施工するための水圧、土圧の予測、地震時の液状化評価において広域の情報が必要となる場合には、単独で情報が必要となることが多い。

特開２００４−６１４７３号公報特開２０００−７４７２４号公報特開２０１２−８３３６１号公報特開２００２−３４８８４６号公報特開２０００−１８０２４３号公報

本発明は以上のような従来の欠点に鑑み、地下水位観測孔の設置を必要とせず、砂質土だけでなく粘性土でも放置期間を要せずに地下水位を調査でき、ボーリング調査、サウンディング調査を伴わなくても、単独で地下水位を調査できる地下水の水位調査方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は棒状の接地電極を接地抵抗計に接続する接続工程と、該接続工程により接続された接地電極を地盤に挿入しながら、異なる深度において地盤の接地抵抗を接地抵抗計により複数回測定する接地抵抗測定工程と、該接地抵抗測定工程で測定した接地抵抗から地下水の水位を解析する解析工程とより構成され、前記解析工程では、接地抵抗が理論値から大きく乖離した深度を判定し、その深度を地下水位と解析する又は、接地抵抗の深度方向の勾配を算出し、急変部を地下水位と解析する地下水の水位調査方法を構成している。

以上の説明から明らかなように、本発明にあっては次に列挙する効果が得られる。
（１）請求項１の発明では、接地電極を地盤に挿入するだけで接地抵抗を測定でき、接地抵抗から地下水位を解析できるので、地下水位観測孔を設置せずに地下水位を調査できる。
したがって、地盤調査を併用することなく地下水位を簡易に調査できる。
（２）地盤に孔を掘削して集まってくる地下水の水位を観測する必要が無いため、粘性土でも放置期間を要せず短時間で地下水位を調査できる。
（３）地下水位観測孔を設置せずに地下水の水位を調査できるので、ボーリング調査、サウンディング調査を伴わなくても、単独で地下水位を調査できる。
したがって、低コストで地下水位情報を得ることができる。
（４）請求項２、３の発明も前記（１）〜（３）と同様な効果が得られる。

本発明を実施するための第１の形態の工程図。本発明を実施するための第１の形態の接地抵抗測定工程の説明図。本発明を実施するための第１の形態の解析結果を示すグラフ。本発明を実施するための第１の形態の解析結果を示す表。本発明を実施するための第２の形態の工程図。本発明を実施するための第２の形態の接地抵抗測定工程の説明図。本発明を実施するための第２の形態の接地電極の説明図。本発明を実施するための第３の形態の工程図。本発明を実施するための第３の形態の解析結果を示すグラフ。本発明を実施するための第３の形態の解析結果を示す表。

以下、図面に示す本発明を実施するための形態により、本発明を詳細に説明する。

図１ないし図４に示す本発明を実施するための第１の形態において、１は地下水の水位調査方法で、この地下水の水位調査方法１は棒状の接地電極２を接地抵抗計３に接続する接続工程４と、該接続工程４により接続された接地電極２を地盤５に挿入し、地盤の接地抵抗を接地抵抗計３により複数回測定する接地抵抗測定工程６と、該接地抵抗測定工程６で測定した接地抵抗の値の変化から地下水の水位を解析する解析工程７とで構成されている。

前記接続工程４は、棒状の接地電極２を測定接地極として接地抵抗計３に導線１２を介して接続する工程で、前記接地電極２は、例えば、鉄製で長さ５ｍ、直径約１９ｍｍの棒状に構成されている。なお、長さや直径は、調査する地盤等により、適宜変更することができ、材質は導電性のある材料であればよい。

前記接地抵抗測定工程６では、接地抵抗計３の電位補助極８及び電流補助極９を地盤５に接地する。その後、前記接地電極２を回転、打撃、圧入などの方法で地盤５へ挿入するとともに、挿入中の接地抵抗を断続的又は連続的に測定する。なお、接地電極２を地盤に挿入する際には、手動でも地盤挿入装置を用いても良い。接地抵抗Ｒの測定値は、接地電極２と電流補助極９により地盤に交流電流あるいは周期的に極性が変化する直流電流（交代直流）を流し、電位補助極８によって、接地電極２と電位補助極８間の電位差を測定し、地盤に流した電流Ｉ（Ａ）、接地電極２と電位補助極８間の電位差をＶ（Ｖ）とした場合に、Ｖ／Ｉ（Ω）としている。なお、本実施の形態おいては、いわゆる電位降下法を用いて接地抵抗を断続的に測定している。

前記解析工程７は、前記接地抵抗測定工程６により測定した接地抵抗Ｒと地盤５に水がない場合の接地抵抗の理論値Ｒ０を比較することにより、地下水の水位を解析する工程である。

地盤の接地抵抗の理論値Ｒ０は以下の数式１で算出される。

Ｒ０＝ρ／２πＬ×Ｌｎ（２Ｌ／ｒ０）・・・・・数式１
数式１において、Ｒ０は接地抵抗（Ω）の理論値、ρは大地抵抗率（Ωｍ）、Ｌは金属棒の地中部の長さ（ｍ）、ｒ０は接地電極２の半径（ｍ）である。

実測した接地抵抗Ｒおよび接地抵抗の理論値Ｒ０の値を深度方向に整理し、地下水が無い場合の接地抵抗の理論値Ｒ０の深度分布を参考にしながら接地抵抗Ｒが大きく変化する深度を判定し、その深度を地下水位と解析する。
本実施の形態においては、図３および図４に示すように深度１．５ｍと１．７５ｍの間で接地抵抗が理論値から大きく乖離しており、このような場合には、１．５ｍを地下水位と解析する。

なお、本実施の形態で解析した水位は１．５ｍであったのに対して、従来の水位観測孔において観測した水位（実測値）は１．６ｍであり、本願発明の地下水の水位調査方法１で得られた水位の妥当性を示している。
また、本実施例において水位が位置していた地盤は、水の浸透が極めて遅い粘土層であり、本願発明の地下水の水位調査方法１で水位を得ることの優位性を示している。

［発明を実施するための異なる形態］
次に、図５ないし図１０に示す本発明を実施するための異なる形態につき説明する。なお、これらの本発明を実施するための異なる形態の説明に当って、前記本発明を実施するための第１の形態と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。
図５ないし図７に示す本発明を実施するための第２の形態において、前記本発明を実施するための第１の形態と主に異なる点は、先端部のみ導電性部材１０を用い、その他の部分を非導電性部材１１で構成した接地電極２Ａを使用して接地抵抗測定工程６Ａを行った点で、このような地下水の水位調査方法１Ａを用いても、前記本発明を実施するための第１の形態と同様な作用効果が得られる。

図８ないし図１０に示す本発明を実施するための第３の形態において、前記本発明を実施するための第１の形態と主に異なる点は、接地抵抗の深度方向の勾配を算出し、急変部（勾配の最大値）を地下水位と解析する解析工程７Ａにした点で、このような地下水の水位調査方法１Ｂを用いても、前記本発明を実施するための第１の形態と同様な作用効果が得られる。

また、接地抵抗の深度方向の勾配は接地抵抗の深度方向の勾配は深度ＺｉとＺｊ間での接地抵抗の変化÷深度ＺｉとＺｊ間の距離で求めることができる（Ｚｉ：ｉ地点の深度、Ｚｊ：ｊ地点の深度）ので、前記数式１を用いてＲ０を算出しなくても、接地抵抗の実測値および深度から地下水位を解析することができる。

なお、本願発明はサウンディング調査等を伴わなくても容易に水位の調査を行うことができるが、ボーリングやスウェーデン式サウンディング試験を行う際に、ロッドを棒状の接地電極として接地抵抗計に接続し、ボーリングやスウェーデン式サウンディング試験と同時に水位の調査を行うことも可能である。

本発明は中構造物を設計・施工するための水圧、土圧の予測などの土木分野、地震時の液状化評価などの防災分野、広域の地下水位分布が必要な地下開発分野などの産業で利用される。

１、１Ａ、１Ｂ：地下水の水位調査方法、
２、２Ａ：接地電極、３：接地抵抗計、
４：接続工程、５：地盤、
６、６Ａ：接地抵抗測定工程、７、７Ａ：解析工程、
８：電位補助極、９：電流補助極、
１０：導電性部材、１１：非導電性部材、
１２：導線。

Claims

棒状の接地電極を接地抵抗計に接続する接続工程と、該接続工程により接続された接地電極を地盤に挿入しながら、異なる深度において地盤の接地抵抗を接地抵抗計により複数回測定する接地抵抗測定工程と、該接地抵抗測定工程で測定した接地抵抗から地下水の水位を解析する解析工程とより構成され、前記解析工程では、接地抵抗が理論値から大きく乖離した深度を判定し、その深度を地下水位と解析する、又は、接地抵抗の深度方向の勾配を算出し、急変部を地下水位と解析することを特徴とする地下水の水位調査方法。
前記接地抵抗測定工程では、所定間隔で断続的に測定を行うことを特徴とする請求項１記載の地下水の水位調査方法。
前記接地抵抗測定工程では、連続的に測定を行うことを特徴とする請求項１記載の地下水の水位調査方法。