JP6274583B2

JP6274583B2 - 電気探査方法

Info

Publication number: JP6274583B2
Application number: JP2015129729A
Authority: JP
Inventors: 定内山; 能隆木村; 丸田　靖; 靖丸田; 成孝椎谷; 隆二郎木山; 研一倉岡; 大介今村
Original assignee: Koken Boring Machine Co Ltd
Current assignee: Koken Boring Machine Co Ltd
Priority date: 2015-06-29
Filing date: 2015-06-29
Publication date: 2018-02-07
Anticipated expiration: 2035-06-29
Also published as: JP2017015436A

Description

本発明は、電気探査方法に関するものである。

従来から、地盤に穿設した一対の鉛直ボーリング孔に夫々多数の電極を所定間隔で鉛直方向に配置し、この一対の鉛直ボーリング孔に夫々設けた電極間に電流を流し、この電流値と電極間の電位差を測定することで、地盤の（電気）比抵抗を求める所謂電気探査法が知られており、この比抵抗から地盤の性状（地質や地下水の有無等）を推定することができる（例えば特許文献１参照）。

特開２０１０−２３０４３３号公報

本発明は、従来の電気探査法に更なる改良を加えたもので、水平ボーリング孔を用いての電気探査の作業性を改善でき、例えばトンネルの切羽前方の地盤の比抵抗の測定作業を効率的に行え、トンネル掘削工事のための事前調査を精度良く行える等、実用性に秀れた電気探査方法を提供するものである。

添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。

地盤１に穿設された複数の水平ボーリング孔２ａ・２ｂ間の比抵抗を測定するための電気探査方法であって、一の水平ボーリング孔２ａの掘削先端に流体により送り込み配置した電極３と他の水平ボーリング孔２ｂの軸方向に所定間隔で配置された複数の固定電極４とを用いて電極間の比抵抗を測定し、続いて、前記一の水平ボーリング孔２ａを掘り進めて該水平ボーリング孔２ａの掘削先端位置を変え、この掘り進めた前記一の水平ボーリング孔２ａの掘削先端に前記電極３を流体により送り込み配置してこの位置を変えた前記電極３と前記固定電極４とを用いて電極間の比抵抗を測定することを特徴とする電気探査方法に係るものである。

また、地盤１に穿設された複数の水平ボーリング孔２ａ・２ｂ間の比抵抗を測定するための電気探査方法であって、複数の前記水平ボーリング孔２ａ・２ｂの掘削先端に夫々流体により送り込み配置した電極３を用いて電極間の比抵抗を測定し、続いて、複数の前記水平ボーリング孔２ａ・２ｂを夫々掘り進めて該水平ボーリング孔２ａ・２ｂの掘削先端位置を変え、この掘り進めた前記水平ボーリング孔２ａ・２ｂの掘削先端に前記電極３を夫々流体により送り込み配置してこの位置を変えた複数の前記電極３を用いて電極間の比抵抗を測定することを特徴とする電気探査方法に係るものである。

また、請求項１，２いずれか１項に記載の電気探査方法において、前記電極３を前記水平ボーリング孔２ａ・２ｂから取り出して該水平ボーリング孔２ａ・２ｂを所定距離掘り進めた後、前記水平ボーリング孔２ａ・２ｂの掘削先端に前記電極３を流体により送り込み配置することを特徴とする電気探査方法に係るものである。

また、請求項１〜３いずれか１項に記載の電気探査方法において、前記水平ボーリング孔２ａ・２ｂは、先端に掘削部を設けた管部材９を推進し該管部材９の後方に順次管部材９を追加して推進することで掘り進められ、また、前記電極３は電極保持体５の先端及び外周に設けられ、前記電極保持体５を前記水平ボーリング孔２ａ・２ｂ内に送り込む際、前記管部材９を後退せしめ該水平ボーリング孔２ａ・２ｂの内周壁を露出させて前記外周に設けた電極３’を該内周壁に当接させることを特徴とする電気探査方法に係るものである。

また、請求項４記載の電気探査方法において、前記電極保持体５には、前記外周に設けた電極３’を前記水平ボーリング孔２ａ・２ｂの内周壁に付勢接触させる付勢機構が設けられていることを特徴とする電気探査方法に係るものである。

また、請求項１〜５いずれか１項に記載の電気探査方法において、前記水平ボーリング孔２ａ・２ｂは、トンネルを掘削する予定の範囲の地盤１に穿設されるものであることを特徴とする電気探査方法に係るものである。

本発明は上述のようにするから、水平ボーリング孔を用いての電気探査の作業性を改善でき、例えばトンネルの切羽前方の地盤の比抵抗の測定作業を効率的に行え、トンネル掘削工事のための事前調査を精度良く行える等、実用性に秀れた電気探査方法となる。

本実施例の工程概略説明図である。本実施例の概略説明断面図である。本実施例の電極保持体の概略説明側面図である。別例の電極保持体の概略説明側面図である。

好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。

水平ボーリング孔２ａ・２ｂに配設した電極を用いて電気探査を行う際、掘削先端に電極３を配置する少なくとも１つの水平ボーリング孔２ａ・２ｂを、順次掘り進めて電極３の位置を変えながら電気探査を行う。

ここで、例えば、予め所定距離掘り進めた一対の水平ボーリング孔に夫々、この夫々の水平ボーリング孔と同等の長さを有し、夫々の水平ボーリング孔の軸方向に所定間隔で多数の電極が固定された電極保持体を設け、夫々の水平ボーリング孔内に所定間隔で固定されている電極群を用いて電気探査を行い、その後、別の現場でも前回用いた電極保持体を使用しようとする場合、（水平ボーリング孔の長さや必要な電極間隔に応じて）電極保持体をカスタマイズする必要がある（現場で、製作済みの電極保持体に固定された各電極の間隔を変更することは困難である。）。

この点、本発明は、順次掘り進める水平ボーリング孔２ａ・２ｂ（固定電極４を配置しない水平ボーリング孔）については上記電極保持体のカスタマイズは不要で、それだけコストを削減でき、しかも、順次掘り進める水平ボーリング孔２ａ・２ｂは、現場でその掘り進める距離を適宜設定するだけで測定間隔を任意に設定することができ、任意の間隔で比抵抗のデータを収集できる等、極めて作業性に秀れる。

従って、例えばトンネルの切羽前方の地盤１の比抵抗の測定作業を効率的に行え、トンネル掘削工事のための事前調査を簡易に行えることになり、崩落等が予想される地盤１の事前調査が精度良く行えることでトンネル掘削工事の安全性を一層向上させることが可能となる。

本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。

本実施例は、地盤１に穿設された複数の水平ボーリング孔２ａ・２ｂ間の比抵抗を測定するための電気探査方法であって、一の水平ボーリング孔２ａの掘削先端に配置した電極３と他の水平ボーリング孔２ｂにその軸方向に所定間隔で配置された複数の固定電極４とを用いて電極間の比抵抗を測定し、続いて、掘削先端に電極３が配置された水平ボーリング孔２ａを掘り進めて該水平ボーリング孔２ａの掘削先端位置を変え、この掘り進めた水平ボーリング孔２ａの掘削先端に電極３を配置してこの位置を変えた電極３と前記固定電極４とを用いて電極間の比抵抗を測定するものである。

具体的には、本実施例は、先端に掘削部を設けた管部材９を推進し該管部材９の後方に順次管部材９を追加して推進することで水平ボーリング孔２ａ・２ｂの穿設及び該水平ボーリング孔２ａ・２ｂへの前記管部材９の配置を行う推進工法により、水平ボーリング孔２ａ・２ｂを穿設する。

例えば、直径１０〜２５ｃｍ程度の水平ボーリング孔２ａ・２ｂを穿設する水平ボーリング装置10を用いて上記推進工法を行う。水平ボーリング装置10には、図１に図示したように、管部材９を水平状態で支持するガイド部16、管部材９を推進するジャッキ部11、及び、流体としての高圧水を管部材９内部に送り込むためのウォータースイベル12等が設けられている。なお、流体として空気等、他の流体を採用しても良い。

また、電極３は電極保持体５の先端に設けられている。具体的には、図３に図示したように、電極保持体５は細長い筒状であって、先端に棒状の電極３が設けられている。また、電極保持体５の基端部から電極３の電線を含むケーブル13が導出されている。ケーブル13をウインチで巻き取ることにより管部材９から電極保持体５を取り出せる。符号14はゴムリングである。

掘削部を設けた管部材９の掘削推進時には、電極３は不要であるため、水平ボーリング孔２ａ・２ｂを掘り進める際には、前記電極３を設けた電極保持体５を水平ボーリング孔２ａ・２ｂから取り出し（また、初めて掘削を行う段階では管部材９内に電極保持体５がない状態で掘削する）、水平ボーリング孔２ａ・２ｂを所定距離掘削した後、前記電極３を設けた電極保持体５を流体により送り込むことで、水平ボーリング孔２ａ・２ｂの掘削先端に前記電極３を接触配置させるようにしている。

従って、現場の判断で、電極保持体５の移動距離を短くして一層高精度の電気探査を行うことができるなど、極めて扱い易い方法となる。

また、流体により電極保持体５を送り込むことで、確実に水平ボーリング孔２ａの先端の地盤１に電極３を接触させる（突き刺す）ことができる。

以上の構成の水平ボーリング装置10及び電極保持体５を用いて以下の手順で電気探査を行う。

（１）１本目の水平ボーリング孔２ｂを所定位置まで掘り進め、所定間隔で固定電極４が配置された電極保持体６を１本目の水平ボーリング孔２ｂ内に挿入して各固定電極４を配置し、管部材９を取り出す（図２参照）。

（２）２本目の水平ボーリング孔２ａを所定の測定位置まで掘り進める（図１（ａ）参照）。

（３）２本目の水平ボーリング孔２ａ内（管部材９内）に、先端に電極３を設けた電極保持体５を高圧水により送り込み、管部材９の先端開口から電極３を突出させボーリング孔先端の地盤１に接触させる（図１（ｂ）参照）。

（４）所定の数の固定電極４（電極群）と電極３とを用いて電気比抵抗を測定する（図２参照）。

（５）先端に電極３を設けた電極保持体５を引き抜き（図１（ｃ）参照）、管部材９を追加して２本目の水平ボーリング孔２ａを次の測定位置まで掘り進める（図１（ｄ）参照）。

（６）調査終了位置まで（水平ボーリング孔２ａの先端が予め穿設された水平ボーリング孔２ｂの先端に到達するまで）上記（３）〜（５）を繰り返して調査範囲の電気比抵抗データを取得する。

（７）取得したデータは、インバージョン（逆解析）プログラムで解析し、地盤１の電気比抵抗を求める。なお、水平ボーリング孔２ａに導体である管部材９が残ったままで比抵抗を測定するため、この導体の影響も含めた地盤１の比抵抗を、この導体の影響がなくなるようにインバージョンプログラムにより解析する。

以上の工程により、精度良く電気探査を行うことができる。

例えば、前記水平ボーリング孔２ａ・２ｂを、トンネルを掘削する地盤１（トンネル切羽の前方）に穿設し、前記トンネルの掘削予定範囲の地盤１の比抵抗を測定することで、トンネル掘削工事の安全性を一層向上させることができる。

また、例えば、前記水平ボーリング孔２ａ・２ｂを、前記トンネルの掘削予定範囲の外側に穿設することで、トンネルの掘削予定範囲の地盤１全体の比抵抗を漏れなく測定でき、一層正確に地盤１の性状を推定することが可能となる。

なお、本実施例においては、１本目の水平ボーリング孔２ｂに予め固定電極４を多数配置しているが、いずれの水平ボーリング孔２ａ・２ｂも２本目の水平ボーリング孔２ａと同様に順次掘り進めるようにしても良い。即ち、複数の前記水平ボーリング孔２ａ・２ｂの掘削先端に夫々配置した電極３を用いて電極間の比抵抗を測定し、続いて、複数の前記水平ボーリング孔２ａ・２ｂを夫々掘り進めて該水平ボーリング孔２ａ・２ｂの掘削先端位置を変え、この掘り進めた水平ボーリング孔２ａ・２ｂの掘削先端に電極３を夫々配置してこの位置を変えた複数の電極３を用いて電極間の比抵抗を測定しても良い。

この場合、２本の水平ボーリング孔２ａ・２ｂを測定したい位置まで夫々掘り進め、両水平ボーリング孔２ａ・２ｂに先端に電極３を設けた電極保持体５を送り込み、電極３を夫々水平ボーリング孔２ａ・２ｂの先端の地盤１に接触させて電気比抵抗を測定する。その後、電極保持体５を引き抜き、次の測定位置まで水平ボーリング孔２ａ・２ｂを夫々掘り進め、電極保持体５を送り込む工程を順次繰り返して調査範囲の電気比抵抗データを取得する。

なお、２本の水平ボーリング孔２ａ・２ｂは、１台の水平ボーリング装置を用いて交互に掘り進めても良いし、２台の水平ボーリング装置により同時に掘り進めても良い。

また、本実施例においては、電極保持体５の先端にのみ電極３を設けた構成としているが、例えば、図４に図示した別例のように、前記電極３を保持する電極保持体５の先端及び外周に、夫々前記水平ボーリング孔２ａの掘削先端及び前記水平ボーリング孔２ａの内周壁と複数点で導通する電極３、３’を設けたものを採用しても良い。この場合、電極保持体５を前記水平ボーリング孔２ａ内に送り込む際、前記管部材９を後退せしめ、前記水平ボーリング孔２ａの内周壁を露出させ、この露出した内周壁に外周に設けた電極３’を押し付けるように構成する。このようにすると、一回の掘削で多数点でのデータを測定可能となり、一層作業性が向上する。

具体的には、前記電極保持体５には、この電極保持体５の外周に設けた電極３’を、前記水平ボーリング孔２ａ・２ｂの内周壁に付勢接触させる付勢機構が設けられている。この付勢機構は電極３’であり外方に凸となるバネ部材７とガイドリング８とで構成されており、径小な管部材９内ではバネ部材７が内方に押さえ付けられることでバネ部材７が伸長してガイドリング８が開き移動し、電極保持体５が管部材９から出て径大な水平ボーリング孔２ａ内へ移動するとバネ部材７が解放されて外方に凸となりガイドリング８が閉じ移動してバネ部材７が水平ボーリング孔２ａの内周壁に押し付けられる。また、電極保持体５の先端の電極３が水平ボーリング孔２ａ・２ｂの地盤１に接触したか否かを検知するセンサ部15を設ける構成としても良い。

また、水平ボーリング孔２ａ・２ｂ同士を平行に設けず、水平ボーリング孔２ａ・２ｂの先端側ほど徐々に離間するように夫々傾斜するように設けても良い。

また、本実施例においては一対の水平ボーリング孔２ａ・２ｂ（及び水平ボーリング孔２ａ・２ｂに配置した電極）を用いて該水平ボーリング孔２ａ・２ｂ間の二次元比抵抗分布を測定しているが、例えば３以上の水平ボーリング孔２ａ・２ｂを用いてこれらの間の三次元比抵抗分布を測定してもよい。この場合、一層精密に地盤１の性状を推定可能となる。

本実施例は上述のようにするから、順次掘り進める水平ボーリング孔２ａについては電極保持体のカスタマイズが不要で、常に上記電極保持体５の構成を用いることができ、それだけコストを削減でき、しかも、順次掘り進める水平ボーリング孔２ａは、現場でその掘削距離を適宜設定するだけで測定間隔を任意に設定することができ、任意の間隔で比抵抗のデータを収集できる等、極めて作業性に秀れる。

従って、本実施例は、水平ボーリング孔を用いての電気探査の作業性を改善でき、例えばトンネルの切羽前方の地盤の比抵抗の測定作業を効率的に行え、トンネル掘削工事のための事前調査を精度良く行える等、実用性に秀れたものとなる。

１地盤
２ａ・２ｂ水平ボーリング孔
３・３’ 電極
４固定電極
５電極保持体
９管部材

Claims

地盤に穿設された複数の水平ボーリング孔間の比抵抗を測定するための電気探査方法であって、一の水平ボーリング孔の掘削先端に流体により送り込み配置した電極と他の水平ボーリング孔の軸方向に所定間隔で配置された複数の固定電極とを用いて電極間の比抵抗を測定し、続いて、前記一の水平ボーリング孔を掘り進めて該水平ボーリング孔の掘削先端位置を変え、この掘り進めた前記一の水平ボーリング孔の掘削先端に前記電極を流体により送り込み配置してこの位置を変えた前記電極と前記固定電極とを用いて電極間の比抵抗を測定することを特徴とする電気探査方法。
地盤に穿設された複数の水平ボーリング孔間の比抵抗を測定するための電気探査方法であって、複数の前記水平ボーリング孔の掘削先端に夫々流体により送り込み配置した電極を用いて電極間の比抵抗を測定し、続いて、複数の前記水平ボーリング孔を夫々掘り進めて該水平ボーリング孔の掘削先端位置を変え、この掘り進めた前記水平ボーリング孔の掘削先端に前記電極を夫々流体により送り込み配置してこの位置を変えた複数の前記電極を用いて電極間の比抵抗を測定することを特徴とする電気探査方法。
請求項１，２いずれか１項に記載の電気探査方法において、前記電極を前記水平ボーリング孔から取り出して該水平ボーリング孔を所定距離掘り進めた後、前記水平ボーリング孔の掘削先端に前記電極を流体により送り込み配置することを特徴とする電気探査方法。
請求項１〜３いずれか１項に記載の電気探査方法において、前記水平ボーリング孔は、先端に掘削部を設けた管部材を推進し該管部材の後方に順次管部材を追加して推進することで掘り進められ、また、前記電極は電極保持体の先端及び外周に設けられ、前記電極保持体を前記水平ボーリング孔内に送り込む際、前記管部材を後退せしめ該水平ボーリング孔の内周壁を露出させて前記外周に設けた電極を該内周壁に当接させることを特徴とする電気探査方法。
請求項４記載の電気探査方法において、前記電極保持体には、前記外周に設けた電極を前記水平ボーリング孔の内周壁に付勢接触させる付勢機構が設けられていることを特徴とする電気探査方法。
請求項１〜５いずれか１項に記載の電気探査方法において、前記水平ボーリング孔は、トンネルを掘削する予定の範囲の地盤に穿設されるものであることを特徴とする電気探査方法。