JP6826500B2 - 湧水圧又は湧水流量の測定方法及び測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、湧水圧又は湧水流量の測定方法及び測定装置に関する。

トンネル等の地下空洞を掘削する場合において、切羽前方の湧水圧及び湧水流量を把握することは極めて重要である。特許文献１には、地下空洞を切削しつつ切羽前方の湧水圧及び湧水流量を測定する方法が開示されている。

特許文献１に開示された方法では、まず、削孔ロッドを備える削岩機を用いて、岩盤にボーリング孔を形成する。次に、削孔ロッドの一部がボーリング孔から突出した状態で、外周にパッカが設けられた本体パイプを、削孔ロッドに外挿するようにしてボーリング孔に挿入する。その後、パッカを膨張させてボーリング孔の内周面と本体パイプの外周面との間を塞ぎ、湧水圧及び湧水流量を測定する。

特開２０１０−２４７８７号公報

特許文献１に開示された方法では、外周にパッカが設けられた本体パイプをボーリング孔の内周面と削孔ロッドの外周面との隙間へ挿入しなければならない。パッカがボーリング孔の内周面に接触して損傷することを防ぐため、本体パイプをボーリング孔と削孔ロッドとの隙間に挿入する際には、ボーリング孔に対して本体パイプを正確に位置合わせする必要がある。しかし、本体パイプは重量物であるため、このような本体パイプをボーリング孔に対して位置合わせするには大変な労力を必要とする。

本発明は、湧水圧又は湧水流量を容易に測定することを目的とする。

本発明のある態様によれば、湧水圧又は湧水流量の測定方法は、削孔管を用いてボーリング穴を削孔し、パッカ部が設けられる端末管を削孔管に取り付け、端末管が取り付けられた削孔管を用いて更に削孔してボーリング穴にパッカ部を挿入し、パッカ部を拡張してパッカ部の外周面とボーリング穴の内周面との間を閉塞し、ボーリング穴内の湧水圧又は湧水流量を測定することを特徴とする。

また、本発明の別の態様によれば、湧水圧又は湧水流量の測定装置は、ボーリング穴を削孔するための削孔管と、拡張することによりボーリング穴の内周面との間を閉塞するパッカ部が設けられ、削孔管の末端に着脱可能に取り付けられて削孔管によるボーリング穴の削孔に伴って削孔管に続いてボーリング穴に挿入される端末管と、ボーリング穴内の湧水圧又は湧水流量を測定する測定部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の別の態様によれば、湧水圧又は湧水流量の測定方法は、ボーリング穴を形成し、肉厚が他の部位よりも薄い部位をパッカ部として有する閉塞管をボーリング穴に挿入し、パッカ部を塑性変形させて拡張させることによってパッカ部の外周面とボーリング穴の内周面との間を閉塞し、ボーリング穴内の湧水圧又は湧水流量を測定することを特徴とする。

また、本発明の別の態様によれば、湧水圧又は湧水流量の測定装置は、肉厚が他の部位よりも薄い部位をパッカ部として有しパッカ部が塑性変形して拡張することによりボーリング穴の内周面との間を閉塞する閉塞管と、ボーリング穴内の湧水圧又は湧水流量を測定する測定部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、湧水圧又は湧水流量を容易に測定することができる。

本発明の第１実施形態に係る測定装置の断面図である。 本発明の第１実施形態に係る測定方法を時系列に沿って示す図である。 本発明の第１実施形態に係る測定方法を時系列に沿って示す図である。 本発明の第２実施形態に係る測定装置の断面図である。 本発明の第２実施形態に係る測定方法を時系列に沿って示す図である。 本発明の第３実施形態に係る測定装置の断面図である。 本発明の第３実施形態に係る測定方法を時系列に沿って示す図である。 本発明の第３実施形態の変形例に係る端末管の横断面図である。 本発明の第４実施形態に係る測定装置の断面図である。 本発明の第４実施形態に係る測定方法を時系列に沿って示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る湧水圧又は湧水流量の測定装置及び測定方法について説明する。

（第１実施形態）
まず、図１から図３を参照して、本発明の第１実施形態に係る湧水圧又は湧水流量の測定装置１００及び測定方法について説明する。

図１は、測定装置１００の模式断面図であり、地山１に削孔されたボーリング穴２に設置した状態を示す。図１に示す状態では、ボーリング穴２は、地山１における湧水帯３に達している。

図１に示すように、測定装置１００は、ボーリング穴２を削孔するための削孔管１０と、削孔管１０の末端に着脱可能に取り付けられる端末管２０と、端末管２０に取り付けられる測定部としての測定ユニット３０と、を備える。

削孔管１０の先端には、削孔ビット４０が取り付けられる。削孔ビット４０は、筒状のケーシング４１を介して削孔管１０に回転可能に支持される軸部４２と、軸部４２に固定されるヘッド部４３と、を有する。ヘッド部４３の先端にはカッタ４４が設けられており、ヘッド部４３の回転によりカッタ４４が地山１にボーリング穴２を削孔する。

削孔管１０は、直列に接続された複数の管体１１からなる。管体１１は、例えば鋼管である。管体１１の一方の端部の内周面には雌ねじ１１ａが形成され、他方の端部の外周面には雄ねじ１１ｂが形成される。雌ねじ１１ａ及び雄ねじ１１ｂは、正ねじ（右ねじ）であり、隣り合う管体１１どうしは、一方の管体１１の雌ねじ１１ａと他方の管体１１の雄ねじ１１ｂとの螺合により互いに接続されている。

削孔ビット４０のカッタ４４の最大外径は、管体１１の外径よりも大きい。そのため、ボーリング穴２は、管体１１の外径よりも大きい内径で削孔され、ボーリング穴２と管体１１との間には隙間２ａが形成される。湧水帯３から流出する湧水は、この隙間２ａに導かれる。なお、隙間２ａは、説明の便宜上大きく図示しているが、実際は、隙間２ａの径方向寸法は、７ｍｍ程度と小さい。

削孔管１０のうち先端の管体１１には、外周面に開口する複数の貫通孔１２が形成される。そのため、湧水は、貫通孔１２を通じて管体１１の内部、つまり削孔管１０の内部に導かれる。このように、湧水は、先端の管体１１の外周面とボーリング穴２の内周面との隙間２ａから削孔管１０の内部に導かれる。なお、貫通孔１２は、先端の管体１１だけでなく、他の管体１１に形成されていてもよい。

端末管２０は、削孔管１０のうち末端の管体１１に着脱可能に取り付けられる。端末管２０の一方の端部の内周面には雌ねじ２１ａが形成される。雌ねじ２１ａは正ねじであり、雌ねじ２１ａと末端の管体１１の雄ねじ１１ｂとの螺合により端末管２０が削孔管１０の末端に接続される。また、雌ねじ２１ａと雄ねじ１１ｂとの螺合を解除することにより、端末管２０は削孔管１０から取り外される。

なお、端末管２０は、螺合により削孔管１０に着脱可能に取り付けられる形態に限られない。例えば、工具を用いることなく互いに着脱可能な雄型ジョイント部材と雌型ジョイント部材とからなるワンタッチジョイントを介して端末管２０を削孔管１０に着脱可能に取り付けてもよい。

端末管２０の外径は、削孔管１０の管体１１の外径と略等しい。そのため、端末管２０の外周面とボーリング穴２の内周面との間にも隙間２ａが形成される。

端末管２０の外周にはパッカ部２２が設けられる。パッカ部２２は、環状のゴムからなり、端末管２０の外周を覆うように固定される。パッカ部２２は、その内部にエア又は水が供給装置５３（図２（Ｄ）参照）から供給されると拡張し、その内部からエア又は水が排出されると収縮する。このように、パッカ部２２は、拡縮可能に形成される。図１では、パッカ部２２がボーリング穴２に挿入され拡張された状態が示されている。

端末管２０は、例えば鋼管であり、パッカ部２２にエア又は水が送られても変形しないような強度を有する。したがって、パッカ部２２の拡張時に端末管２０が変形するのを防止することができる。なお、端末管２０は、鋼管に限られず、パッカ部２２の拡張時に変形しないような強度を有していれば、アルミニウムや他の材料から形成されていてもよい。

測定ユニット３０は、端末管２０に接続される測定管３１と、測定管３１に収容される圧力計３２及び流量計３３と、を有する。測定管３１は、ねじの螺合によって端末管２０に接続されるが、他の手段により端末管２０に接続されてもよい。測定管３１が端末管２０に接続された状態では、端末管２０から湧水が測定管３１に導かれる。

圧力計３２は、測定管３１内の湧水圧を測定する。流量計３３は、測定管３１を流れる湧水流量を測定する。圧力計３２及び流量計３３によって測定された測定値は、有線通信又は無線通信によりコンピュータ３５に送信される。なお、圧力計３２及び流量計３３は、測定値を測定ユニット３０の近傍で直接確認できるものであってもよい。

測定ユニット３０の測定管３１には開閉弁３４が設けられる。開閉弁３４は、閉じた状態では、測定管３１の流路を閉塞し湧水の流れを遮断し、開いた状態では、測定管３１の流路を開放し湧水の流れを許容する。このように、開閉弁３４は、測定管３１における湧水の流れの許容と遮断とを切り換える。

次に、第１実施形態に係る湧水圧又は湧水流量の測定方法について、図２及び図３を参照して説明する。

図２（Ａ）は、ボーリング穴２を削孔する第１削孔工程を示している。第１削孔工程は、削孔管１０に端末管２０が取り付けられていない状態で行われる。ボーリング穴２を削孔する際には、削孔ビット４０は、削孔管１０に挿入されるインナーロッド５１を介して削孔機５０に連結され、削孔管１０は、ガイド部材５２を介して削孔機５０に支持される。

削孔機５０は、トンネルを掘削する際に用いられる車両であるドリルジャンボに搭載される。削孔機５０の駆動により、削孔ビット４０が回転駆動され、地山１にボーリング穴２が削孔される。また、削孔管１０は、削孔ビット４０がボーリング穴２を削孔するのに伴って、削孔機５０によってボーリング穴２内に送られる。

削孔機５０は、削孔ビット４０を回転駆動してボーリング穴２を削孔するロータリータイプの削孔機であってもよいし、削孔ビット４０を回転駆動しつつ地山１に削孔ビット４０を打撃してボーリング穴２を削孔するロータリーパーカッションタイプの削孔機であってもよい。

また、削孔機５０は、インナーロッド５１の内部に形成される通路（図示省略）を通じて削孔ビット４０に水を供給する。削孔機５０から供給される水により、削孔ビット４０が冷却される。削孔機５０から供給される水は、削孔ビット４０に形成される噴出口（図示省略）から噴出され、削孔ビット４０に形成される移送通路（図示省略）及び削孔管１０の内部を通じてボーリング穴２から土砂と共に排出される。なお、図２では、削孔機５０から供給される水の図示を省略している。

ボーリング穴２の削孔に伴って、削孔管１０の末端に新たな管体１１を継ぎ足し、削孔管１０を延長する。これにより、ボーリング穴２を削孔しつつボーリング穴２の全長に渡って穴崩れを防ぐことができる。削孔管１０の延長に伴い、インナーロッド５１も継ぎ足す。このようにして、例えば削孔長が２０〜３０ｍのボーリング穴２が削孔される。

管体１１の継ぎ足しは、削孔管１０の全体がボーリング穴２に挿入される前、つまり、削孔管１０の後端側がボーリング穴２から突出している状態で行われる。そのため、末端の管体１１に新たな管体１１を容易に螺合させることができる。

図２（Ｂ）は、ボーリング穴２が湧水帯３に達した状態を示している。ボーリング穴２が湧水帯３に達したか否かは、ボーリング穴２から排出される湧水の流量の増加で判断することができる。

図２（Ｂ）に示すように、ボーリング穴２が湧水帯３に達したところで、端末管２０の雌ねじ２１ａ（図１参照）と末端の管体１１の雄ねじ１１ｂ（図１参照）とを螺合させて、削孔管１０の末端に端末管２０を取り付ける（取付工程）。このとき、削孔管１０の後端側がボーリング穴２から突出しているので、端末管２０を削孔管１０の末端に容易に取り付けることができる。また、端末管２０は、ボーリング穴２に挿入されている削孔管１０に同軸上に取り付けられるため、端末管２０をボーリング穴２に対して位置合わせすることができる。

その後、端末管２０が取り付けられた削孔管１０を用いて再びボーリング穴２を削孔する（第２削孔工程）。ボーリング穴２の削孔に伴って削孔管１０をボーリング穴２内に送ることによって、ボーリング穴２に対する端末管２０の位置を維持したまま端末管２０をボーリング穴２内に挿入することができる。このとき、端末管２０は、ガイド部材５２を介して削孔機５０に支持される。第２削孔工程は、端末管２０のパッカ部２２がボーリング穴２に挿入されるまで行われる（図２（Ｃ）参照）。

このように、本実施形態では、端末管２０をボーリング穴２に対して容易に位置合わせできると共に、ボーリング穴２の削孔によって、ボーリング穴２に対する端末管２０の位置を維持したままボーリング穴２に端末管２０を挿入することができる。端末管２０は削孔管１０の末端に連結されて、削孔管１０の先端には削孔ビット４０が取り付けられている。削孔ビット４０がボーリング穴２を掘進するのに伴い、削孔管１０はボーリング穴２に沿って地山１中に挿入される。端末管２０も削孔管１０に連結されボーリング穴２（地山１中）に挿入される。したがって、端末管２０をボーリング穴２に挿入する際にパッカ部２２の外周面とボーリング穴２の内周面とが接触するのを防止することができ、パッカ部２２の損傷を防止することができる。

なお、インナーロッド５１と削孔管１０又は端末管２０との間隔を保持するスペーサ（図示省略）を削孔管１０又は端末管２０の内部に配置してもよい。この場合には、スペーサによって、ボーリング穴２内での削孔管１０又は端末管２０の位置が保持されるので、パッカ部２２の損傷を更に好適に防止することができる。

また、第２削孔工程では、端末管２０が、ボーリング穴２の削孔に伴って削孔管１０に続いてボーリング穴２内に挿入される。したがって、ボーリング穴２の崩落をその全長に渡って防止することができる。

次に、図２（Ｄ）に示すように、供給装置５３を用いてパッカ部２２へエア又は水を送り、パッカ部２２を拡張させる（拡張工程）。これにより、パッカ部２２の外周面がボーリング穴２の内周面に密着し、端末管２０の外周面とボーリング穴２の内周面との隙間２ａがパッカ部２２により閉塞される。その結果、この隙間２ａからの湧水の流出が止まる。

図２（Ｄ）に示される状態では、インナーロッド５１が削孔ビット４０から取り外され、削孔管１０及び端末管２０から抜き出されている。インナーロッド５１の抜き出しは、パッカ部２２を拡張させる前に行ってもよいし、パッカ部２２を拡張させた後に行ってもよい。

次に、図３（Ａ）に示すように、測定ユニット３０を端末管２０に取り付ける。具体的には、測定ユニット３０の測定管３１を端末管２０に接続する。これにより、削孔管１０及び端末管２０を通じて測定ユニット３０に湧水が導かれる。

図３（Ａ）に示す状態では、測定ユニット３０の開閉弁３４は開いている。測定ユニット３０を端末管２０に取り付ける際には、開閉弁３４は閉じられていてもよい。

次に、図３（Ｂ）に示すように、開閉弁３４を閉じた状態で、測定ユニット３０の圧力計３２（図１参照）を用いて、測定ユニット３０の測定管３１内の湧水圧、すなわち、ボーリング穴２内の湧水圧を測定する（圧力測定工程）。このとき、パッカ部２２が拡張し端末管２０の外周面とボーリング穴２の内周面との隙間２ａを閉塞しているので、ボーリング穴２における湧水の流れは止まっている。そのため、圧力計３２によって検出される圧力は、湧水帯３の圧力（より具体的には、測定管３１の高さと同じ高さでの湧水帯３の圧力）と略一致する。したがって、圧力計３２を用いてボーリング穴２内の湧水圧を測定することにより、湧水帯３の圧力を高精度で測定することができる。

なお、圧力測定工程で測定する圧力は、測定管３１内の湧水圧に限られず、ボーリング穴２内の湧水圧であればよい。具体的には、端末管２０内の湧水圧、削孔管１０内の湧水圧、又は削孔管１０の外周面とボーリング穴２の内周面との隙間２ａの湧水圧を測定してもよい。測定ユニット３０の圧力計３２の位置（図１参照）は、湧水圧の測定位置に応じて適宜変更可能である。

次に、開閉弁３４を開け、測定ユニット３０の流量計３３（図１参照）を用いて、測定ユニット３０の測定管３１内の湧水流量、すなわち、ボーリング穴２内の湧水流量を測定する（流量測定工程）。流量測定工程における測定装置１００の状態は、図３（Ａ）に示す状態と略同じであるため、ここではその図示を省略する。流量測定工程においても、パッカ部２２が拡張し端末管２０の外周面とボーリング穴２の内周面との隙間２ａを閉塞しているので、測定管３１から流出する湧水流量は、湧水帯３からボーリング穴２に流入する湧水流量に略一致する。したがって、湧水帯３からボーリング穴２に流入する湧水流量を高精度で測定することができる。

湧水圧及び湧水流量の測定は、例えば所定のモニタリング期間、必要に応じて行われる。

図３（Ｃ）及び図３（Ｄ）は、端末管２０をボーリング穴２から抜き出す手順を示している。まず、図３（Ｃ）に示すように、パッカ部２２からエア又は水を抜き、パッカ部２２を収縮させる（収縮工程）。

次に、末端の管体１１と端末管２０との螺合を解除して削孔管１０から端末管２０を取り外す（取外工程）。その後、端末管２０をボーリング穴２から抜き出す。このとき、パッカ部２２は収縮しているため、パッカ部２２の外周面をボーリング穴２の内周面に接触させることなく端末管２０をボーリング穴２から抜き出すことができる。したがって、パッカ部２２の損傷を防止することができ、端末管２０を再利用することができる。

なお、収縮工程及び取外工程では、開閉弁３４は閉じていてもよいし開いていてもよい。また、収縮工程は、測定ユニット３０を端末管２０に取り付けた状態で行ってもよいし、測定ユニット３０を端末管２０から取り外した後に行ってもよい。同様に、取外工程は、測定ユニット３０を端末管２０に取り付けた状態で行ってもよいし、測定ユニット３０を端末管２０から取り外した後に行ってもよい。

以上の第１実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。

パッカ部２２が設けられる端末管２０は、ボーリング穴２から突出している削孔管１０の末端に取り付けられ軸方向に並んで位置するため、端末管２０をボーリング穴２に対して容易に位置合わせすることができる。また、端末管２０が取り付けられた削孔管１０を用いてボーリング穴２を削孔するため、ボーリング穴２に対する端末管２０の位置を維持したままボーリング穴２の削孔に伴ってボーリング穴２に端末管２０を挿入することができる。したがって、パッカ部２２の外周面とボーリング穴２の内周面との接触を防止しつつ端末管２０を容易にボーリング穴２に挿入することができ、湧水圧及び湧水流量を容易に測定することができる。

また、端末管２０は、削孔管１０に着脱可能に取り付けられる。そのため、圧力測定及び流量測定終了後に端末管２０を削孔管１０から取り外すことができ、端末管２０をボーリング穴２から抜き出して再利用することができる。

（第１実施形態の変形例）
次に、第１実施形態の変形例について説明する。

第１実施形態では、端末管２０は、正ねじにより削孔管１０に取り付けられる。これに代えて、本変形例では、端末管２０は、逆ねじ（左ねじ）により削孔管１０に取り付けられる。つまり、図１において、末端の管体１１の雄ねじ１１ｂは逆ねじであり、端末管２０の雌ねじ２１ａも逆ねじである。そのため、圧力測定及び流量測定終了後に削孔管１０から端末管２０を取り外す（取外工程）際には、削孔管１０に対して端末管２０を右回りに回転させて逆ねじの螺合を解除することになる。

一方で、隣り合う管体１１どうしは、正ねじにより接続される。そのため、取外工程において端末管２０と削孔管１０との逆ねじによる螺合を解除するために端末管２０に加えられる右回りの力は、隣り合う管体１１どうしの正ねじによる螺合を強める方向に作用する。したがって、隣り合う管体１１どうしの螺合を緩めることなく端末管２０と削孔管１０の螺合を解除することができる。このように、端末管２０を削孔管１０から容易に取り外すことができ、端末管２０をボーリング穴２から容易に抜き出すことができる。

また、削孔管１０への端末管２０の取り付け（図２（Ｂ）参照）は、削孔管１０がボーリング穴２から突出している状態で行われる。これにより、削孔管１０への端末管２０の逆ねじによる取り付けは、ボーリング穴２の外側に位置している末端の管体１１を把持した状態で行うことができる。したがって、端末管２０と末端の管体１１とを逆ねじにより螺合させる際に、隣り合う管体１１どうしの正ねじの螺合が緩むことはない。なお、末端の管体１１が雌ねじの逆ねじであり、端末管２０の先端側が雄ねじの逆ねじであってもよい。

（第２実施形態）
次に、図４及び図５を参照して、本発明の第２実施形態に係る湧水圧又は湧水流量の測定装置２００及び測定方法について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点を主に説明し、第１実施形態で説明した構成と同一の構成又は相当する構成については、図中に第１実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。

図４に示すように、測定装置２００では、端末管２２０は、接続管２５０を介して削孔管１０の末端に取り付けられる。換言すれば、接続管２５０が末端の管体１１に接続され、端末管２２０が接続管２５０に接続される。接続管２５０は、削孔管１０の管体１１と比較して長さが短い。

接続管２５０の一方の端部の内周面には雌ねじ２５０Ｒが形成される。雌ねじ２５０Ｒは正ねじであり、接続管２５０は、雌ねじ２５０Ｒと末端の管体１１の雄ねじ１１ｂとの螺合により管体１１に接続される。つまり、接続管２５０と削孔管１０とを接続する着脱機構は、隣り合う管体１１どうしを接続する着脱機構と同じ正ねじである。

一方、接続管２５０と端末管２２０とは、正ねじとは異なる着脱機構であるワンタッチジョイント２６０により接続される。ワンタッチジョイント２６０は、その軸方向に相対移動させることにより互いに着脱可能な雄型ジョイント部２６１と雌型ジョイント部２６２とからなり、接続管２５０の他方の端部に雄型ジョイント部２６１が形成され、端末管２２０の一方の端部に雌型ジョイント部２６２が形成される。端末管２２０と接続管２５０とは、ワンタッチジョイント２６０により接続されているため、端末管２２０と接続管２５０とをその軸方向に相対移動させることにより互いの接続を解除することができる。なお、接続管２５０の他方の端部に雌型ジョイント部２６２が形成され、端末管２２０の一方の端部に雄型ジョイント部２６１が形成されていてもよい。

このように、接続管２５０は、削孔管１０に対しては、隣り合う管体１１どうしの接続と同じ正ねじにより接続される一方で、端末管２２０に対しては正ねじとは異なる着脱機構であるワンタッチジョイント２６０により接続される。

次に、第２実施形態に係る湧水圧又は湧水流量の測定方法について、図５を参照して説明する。本実施形態に係る測定方法も、第１実施形態に係る測定方法と同様に、第１削孔工程、取付工程、第２削孔工程、拡張工程、圧力測定工程、流量測定工程、収縮工程及び取外工程を含む。第１削孔工程、第２削孔工程、拡張工程、圧力測定工程、流量測定工程及び収縮工程は、第１実施形態と略同じであるため、ここではそれらの説明を省略する。

図５（Ａ）は、端末管２２０を接続管２５０を介して削孔管１０の末端に取り付ける取付工程を示している。取付工程は、ボーリング穴２が湧水帯３に達したところで行われる。

取付工程では、接続管２５０を端末管２２０にワンタッチジョイント２６０（図４参照）により予め接続し一体化した状態で、接続管２５０の雌ねじ２５０Ｒ（図４参照）と末端の管体１１の雄ねじ１１ｂ（図４参照）とを螺合させる。接続管２５０と末端の管体１１とは、隣り合う管体１１どうしの接続と同じ正ねじにより接続されるため、末端の管体１１への端末管２２０の取り付けは、ボーリング穴２の削孔に伴う管体１１の継ぎ足しと同じ要領で行うことができる。したがって、末端の管体１１に端末管２２０を接続管２５０を介して容易に取り付けることができる。

また、末端の管体１１への接続管２５０の取り付けは、末端の管体１１がボーリング穴２から突出している状態で行われるため、末端の管体１１に接続管２５０を容易に螺合させることができる。

なお、削孔管１０の末端に接続管２５０を接続した後に、接続管２５０に端末管２２０をワンタッチジョイント２６０により接続してもよい。

その後、第２削孔工程が行われる。第２削孔工程は、端末管２２０のパッカ部２２２がボーリング穴２に挿入されるまで行われる（図５（Ｂ）参照）。

次に、図５（Ｃ）に示すように、パッカ部２２を拡張させる（拡張工程）。その後、測定ユニット３０を端末管２２０に取り付け、湧水圧及び湧水流量の測定を行う。

端末管２２０をボーリング穴２から抜き出す際には、まず、パッカ部２２を収縮させる（収縮工程）。その後、端末管２２０と接続管２５０との接続を解除して接続管２５０から端末管２２０を取り外す（取外工程）。

端末管２２０と接続管２５０とは、ワンタッチジョイント２６０（図４参照）により互いに接続される。そのため、取外工程において端末管２２０と接続管２５０とのワンタッチジョイント２６０による接続を解除するために端末管２２０に加えられるその軸方向の力は、隣り合う管体１１どうしの正ねじの螺合及び末端の管体１１と接続管２５０との正ねじの螺合を緩める方向には作用しない。したがって、隣り合う管体１１どうしの螺合及び末端の管体１１と接続管２５０との螺合を緩めることなく端末管２２０と接続管２５０との接続を容易に解除することができる。このように、端末管２２０を接続管２５０から容易に取り外すことができ、端末管２２０をボーリング穴２から容易に抜き出すことができる。

接続管２５０は、削孔管１０と共にボーリング穴２内に残置され、回収されない。そのため、第１実施形態と比較して、接続管２５０のコスト分、湧水圧及び湧水流量の測定にかかるコストが増加する。しかし、接続管２５０は、削孔管１０と端末管２２０を接続するための必要最小限の長さを有する。したがって、湧水圧及び湧水流量の測定にかかるコストの増加を軽減することができる。

以上の第２実施形態によれば、第１実施形態が奏する効果に加えて、以下の効果を奏する。

端末管２２０と接続管２５０とは、ワンタッチジョイント２６０（図４参照）により互いに接続される。そのため、取外工程において端末管２２０に加えられるその軸方向の力は、隣り合う管体１１どうしの螺合及び末端の管体１１と接続管２５０との螺合を緩める方向には作用しない。したがって、端末管２２０と接続管２５０との接続を容易に解除することができ、端末管２２０をボーリング穴２から容易に抜き出すことができる。

また、接続管２５０と削孔管１０とは、隣り合う管体１１どうしの接続と同じ正ねじにより接続される。そのため、削孔管１０への接続管２５０の接続は、ボーリング穴２の削孔に伴う管体１１の継ぎ足しと同じ要領で行うことができる。したがって、末端の管体１１に端末管２２０を接続管２５０を介して容易に取り付けることができる。

また、接続管２５０は、管体１１と比較して長さが短く、削孔管１０と端末管２２０を接続するための必要最小限の長さを有する。したがって、湧水圧及び湧水流量の測定にかかるコストの増加を軽減することができる。

（第２実施形態の変形例）
次に、第２実施形態の変形例について説明する。

第２実施形態では、端末管２２０は、ワンタッチジョイント２６０により接続管２５０に接続される。これに代えて、本変形例では、端末管２２０は、逆ねじにより接続管２５０に接続される。つまり、接続管２５０と端末管２２０とを接続する着脱機構は、逆ねじである。したがって、圧力測定及び流量測定終了後に接続管２５０から端末管２２０を取り外す（取外工程）際には、接続管２５０に対して端末管２２０を右回りに回転させて逆ねじの螺合を解除することになる。

一方で、隣り合う管体１１どうし、及び削孔管１０と接続管２５０とは正ねじにより接続される。そのため、取外工程において端末管２２０と接続管２５０との逆ねじの螺合を解除するために端末管２２０に加えられる右回りの力は、隣り合う管体１１どうしの正ねじの螺合及び末端の管体１１と接続管２５０との正ねじの螺合を強める方向に作用する。したがって、隣り合う管体１１どうしの螺合及び末端の管体１１と接続管２５０との螺合を緩めることなく端末管２２０と接続管２５０の螺合を解除することができる。このように、端末管２２０を接続管２５０から容易に取り外すことができ、端末管２２０をボーリング穴２から容易に抜き出すことができる。

また、ボーリング穴２の削孔に伴う管体１１の継ぎ足し、接続管２５０を介しての削孔管１０への端末管２２０の取り付け、及び接続管２５０からの端末管２２０の取り外しは、全て同じ方向（右回り）への捻りで可能になる。したがって、端末管２２０を接続管２５０を介して削孔管１０に容易に取り付けることができると共に接続管２５０から端末管２２０を容易に取り外すことができる。

ところで、第１実施形態の変形例のように一端にのみ逆ねじが形成された末端の管体１１は特殊な部材であり高価である。しかし、湧水圧及び湧水流量の測定後には、このような特殊な部材である末端の管体１１は、他の管体１１と同様にボーリング穴２内に残置され、回収されない。本変形例では、一端にのみ逆ねじが形成された接続管２５０は、削孔管１０と端末管２２０を接続するための必要最小限の長さを有する。したがって、湧水圧及び湧水流量の測定にかかるコストを低減することができる。

また、湧水帯３の位置を予測することは難しいため、削孔管１０への端末管２２０の取り付けは、ボーリング穴２が湧水帯３に達した段階で行われる。そのため、第１実施形態の変形例のように末端の管体１１の雄ねじ１１ｂを逆ねじとする場合、ボーリング穴２が湧水帯３に達してから、一端に逆ねじが形成された管体１１を継ぎ足し、その後、この管体１１に端末管２０を取り付ける。この場合、ボーリング穴２が湧水帯３に達してから、末端の管体１１の長さ分、ボーリング穴２を更に削孔する必要があり、ボーリング穴２が湧水帯３に達してからボーリング穴２にパッカ部２２を挿入して湧水圧及び湧水流量を測定するまでに時間がかかる。

本変形例では、接続管２５０が削孔管１０の管体１１と比較して短いため、短い削孔長で端末管２２０のパッカ部２２をボーリング穴２に挿入することができる。したがって、ボーリング穴２が湧水帯３に達してから湧水圧及び湧水流量を測定するまでの時間を短くすることができる。

（第３実施形態）
次に、図６及び図７を参照して、第３実施形態に係る湧水圧又は湧水流量の測定装置３００及び測定方法について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点を主に説明し、第１実施形態で説明した構成と同一の構成又は相当する構成については、図中に第１実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。

図６に示すように、測定装置３００では、端末管３２０は、肉厚が両端部よりも薄い中間部３２２を有する。中間部３２２が塑性変形して拡張することにより、端末管３２０の外周面とボーリング穴２の内周面との間が閉塞される。換言すれば、中間部３２２がパッカ部として機能する。端末管３２０は、肉厚が均一の中空部材の中間部を切削加工等により薄くすることにより製造される。

端末管３２０の一方の端部の内周面には雌ねじ３２１ａが形成される。雌ねじ３２１ａは正ねじであり、雌ねじ３２１ａと末端の管体１１の雄ねじ１１ｂとの螺合により端末管３２０が削孔管１０の末端に接続される。

中間部３２２の外周には、弾性部材としてのゴム３２３が設けられる。中間部３２２が拡張した状態では、ゴム３２３は、ボーリング穴２の内周面の凹凸に合わせて変形し密着する。

なお、ゴム３２３は必須ではなく、中間部３２２が拡張時にボーリング穴２の内周面に密着し隙間２ａからの湧水の流出を十分に止めることができる場合には、ゴム３２３を中間部３２２の外周に設けなくても良い。

次に、第３実施形態に係る湧水圧又は湧水流量の測定方法について、図７を参照して説明する。本実施形態に係る測定方法は、第１削孔工程、取付工程、第２削孔工程、拡張工程、圧力測定工程及び流量測定工程を含む。第１削孔工程、取付工程、第２削孔工程、圧力測定工程及び流量測定工程は、第１実施形態と略同じであるため、ここではそれらの説明を省略する。

図７（Ａ）は、端末管３２０が取り付けられた削孔管１０を用いてボーリング穴２を削孔する第２削孔工程を示している。第２削孔工程は、端末管３２０の中間部３２２がボーリング穴２に挿入されるまで行われる。

第２削孔工程後、インナーロッド５１を削孔ビット４０から取り外し、削孔管１０及び端末管３２０から抜き出す。その後、図７（Ｂ）に示すように、端末管３２０に、中間部３２２を拡張させる拡張機３６０を挿入する。

拡張機３６０は、端末管３２０に挿入可能に形成される管体３６１と、管体３６１の外周に設けられる拡張部３６２と、を有する。拡張部３６２は、環状のゴムからなり、管体３６１の外周を覆うように管体３６１に固定される。拡張部３６２は、その内部にエア又は水が供給装置５３（図７（Ｃ）参照）から供給されると拡張し、その内部からエア又は水が排出されると収縮する。このように、拡張部３６２は拡縮可能に形成される。

管体３６１は、例えば鋼管であり、拡張部３６２にエア又は水が送られても変形しないような強度を有する。したがって、拡張部３６２の拡張時に管体３６１が変形するのを防止することができる。なお、管体３６１は、鋼管に限られず、拡張部３６２の拡張時に変形しないような強度を有していれば、アルミニウムや他の材料から形成されていてもよい。

拡張機３６０は、拡張部３６２が端末管３２０の中間部３２２と対向する位置まで挿入される。

次に、図７（Ｃ）に示すように、供給装置５３を用いて拡張部３６２へエア又は水を送り、拡張部３６２を拡張させる。これにより、拡張部３６２は、端末管３２０の中間部３２２を塑性変形させて拡張させる（拡張工程）。その結果、端末管３２０のゴム３２３（図６参照）がボーリング穴２の内周面に密着し、湧水の流出が止まる。

次に、図７（Ｄ）に示すように、拡張部３６２からエア又は水を抜き、拡張部３６２を収縮させる。その後、拡張機３６０を端末管３２０から抜き出す。これにより、拡張機３６０を再利用することができる。

次に、測定ユニット３０（図６参照）を端末管３２０に取り付け、湧水圧及び湧水流量の測定を行う。湧水圧及び湧水流量のモニタリングの終了後、測定ユニット３０を端末管３２０から取り外す。端末管３２０は、削孔管１０と共にボーリング穴２内に残置される。

なお、上記の説明では、測定ユニット３０は端末管３２０に取り付けられるが、図７（Ｃ）に示す状態において測定ユニット３０を拡張機３６０の管体３６１に取り付けて湧水圧及び湧水流量の測定を行ってもよい。

以上の第３実施形態によれば、第１実施形態が奏する効果に加えて、以下の効果を奏する。

端末管３２０の一部である中間部３２２がパッカ部として機能するため、端末管３２０の外周に設けられるパッカ部が不要になり、パッカ部は、端末管３２０の外周から突出することなく端末管３２０に設けられる。そのため、ボーリング穴２の内周面とパッカ部の外周面との接触をより確実に防止しつつ端末管３２０を容易にボーリング穴２に挿入することができる。したがって、湧水圧及び湧水流量を容易に測定することができる。

また、中間部３２２の外周には、弾性部材としてのゴム３２３が設けられる。中間部３２２が拡張した状態では、ゴム３２３は、ボーリング穴２の内周面の凹凸に合わせて変形し密着する。そのため、端末管３２０による止水性を高めることができる。

（第３実施形態の変形例）
次に、第３実施形態の変形例について、図８を参照して説明する。図８は、変形例に係る端末管３２０の中間部３２２の横断面図であり、図８（Ａ）は拡張前の中間部３２２を示し、図８（Ｂ）は拡張後の中間部３２２を示す。

図８（Ａ）に示すように、拡張前の中間部３２２の外周には複数の窪み３２２ａが形成されると共に内周には複数の突条３２２ｂが形成されており、中間部３２２は周方向に凹凸が繰り返される波状断面を有する。このような断面形状を有す端末管３２０は、丸管から冷間引き抜き法によって製造される。

中間部３２２の拡張時には、図８（Ｂ）に示すように、窪み３２２ａ及び突条３２２ｂが縮小するように中間部３２２が塑性変形し、中間部３２２の外径が拡大する。これにより、中間部３２２の外周面がボーリング穴２の内周面に密着し、中間部３２２の外周面とボーリング穴２の内周面との隙間が閉塞される。

本変形例に係る端末管３２０によれば、中間部３２２は、窪み３２２ａ及び突条３２２ｂが縮小するように塑性変形することによって拡張するので、拡張時における肉厚の減少を軽減することができる。したがって、中間部３２２の強度の低下を防止することができ、止水性を高めることができる。

なお、第３実施形態と同様に、中間部３２２の外周に弾性部材としてのゴムが設けられていてもよい。

（第４実施形態）
次に、図９及び図１０を参照して、第４実施形態に係る湧水圧又は湧水流量の測定装置４００及び測定方法について説明する。以下では、第１及び第３実施形態と異なる点を主に説明し、第１及び第３実施形態で説明した構成と同一の構成又は相当する構成については、図中に第１及び第３実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。

図９に示すように、測定装置４００は、肉厚が両端部よりも薄い中間部４２２を有する閉塞管４２０を備える。閉塞管４２０は、中間部４２２が塑性変形して拡張することにより、ボーリング穴２の内周面との間を閉塞する。換言すれば、中間部４２２がパッカ部として機能する。閉塞管４２０は、第３実施形態に係る端末管３２０（図６参照）と同様に、肉厚が均一の中空部材の中間部を切削加工等により薄くすることにより製造される。

閉塞管４２０は、削孔管１０の末端から離間し、削孔管１０に接続されていない。閉塞管４２０は、削孔管１０とは別にボーリング穴２へ挿入される。

中間部４２２の外周には、弾性部材としてのゴム４２３が設けられる。中間部４２２が拡張した状態では、ゴム４２３がボーリング穴２の内周面の凹凸に合わせて変形し密着する。

なお、肉厚が両端部よりも薄い中間部４２２を有する閉塞管４２０に代えて、第３実施形態の変形例で説明した端末管３２０（図８参照）を用いてボーリング穴２の内周面との間を閉塞することも可能である。

次に、第４実施形態に係る湧水圧又は湧水流量の測定方法について、図１０を参照して説明する。

図１０（Ａ）は、削孔管１０を用いてボーリング穴２を削孔する削孔工程を示している。本実施形態では、ボーリング穴２が湧水帯３に達しても、管体１１の継ぎ足しや削孔管１０の末端への端末管３２０の取り付けを行うことなく、削孔を継続し、削孔管１０の全体をボーリング穴２内に挿入する。

次に、インナーロッド５１を削孔ビット４０から取り外し、削孔管１０から抜き出す。その後、図１０（Ｂ）に示すように、閉塞管４２０をボーリング穴２内に挿入する。次に、図１０（Ｃ）に示すように、閉塞管４２０に拡張機３６０を挿入し、拡張部３６２を拡張させる。これにより、閉塞管４２０の中間部４２２が塑性変形して拡張する（拡張工程）。その結果、閉塞管４２０の外周面とボーリング穴２の内周面との間が閉塞され、湧水の流出が止まる。またこのとき、閉塞管４２０は、その中心軸がボーリング穴２の中心軸に一致するように移動する。

次に、図１０（Ｄ）に示すように、拡張部３６２を収縮させ、拡張機３６０を閉塞管４２０から抜き出す。次に、測定ユニット３０（図９参照）を端末管３２０に取り付け、湧水圧及び湧水流量の測定を行う。湧水圧及び湧水流量のモニタリングの終了後、測定ユニット３０を閉塞管４２０から取り外す。閉塞管４２０は、削孔管１０と共にボーリング穴２内に残置される。

なお、上記の説明では、測定ユニット３０は閉塞管４２０に取り付けられるが、図１０（Ｃ）に示す状態において測定ユニット３０を拡張機３６０の管体３６１に取り付け湧水圧及び湧水流量の測定を行ってもよい。

以上の第４実施形態によれば、以下の効果を奏する。

閉塞管４２０の一部である中間部４２２がパッカ部として機能するため、閉塞管４２０の外周に設けられるパッカ部が不要になり、パッカ部は、閉塞管４２０の外周から突出することなく閉塞管４２０に設けられる。閉塞管４２０の外周からパッカ部が突出しないので、ボーリング穴２に対して閉塞管４２０を正確に位置合わせしなくてもパッカ部の外周面とボーリング穴２の内周面との接触を防止しつつボーリング穴２に容易に挿入することができる。したがって、湧水圧及び湧水流量を容易に測定することができる。

なお、本第４実施形態では、削孔管１０を用いてボーリング穴２を削孔する方法とは異なる方法でボーリング穴２を削孔してもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

上述の異なる実施形態で説明した構成どうしを組み合わせたり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した構成を組み合わせることも可能である。例えば、削孔ビット４０、管体１１、端末管２０，２２０，３２０の雄ねじ、雌ねじの配置を相互に違えた構成としてもよい。

上記各実施形態では、測定装置１００，２００，３００，４００は、湧水圧及び湧水流量を測定するが、湧水圧又は湧水流量のいずれか一方を測定するものであってもよい。例えば、湧水圧を、測定装置１００，２００，３００，４００を用いて測定し、湧水流量は別の装置を用いて測定してもよい。同様に、湧水流量を、測定装置１００，２００，３００，４００を用いて測定し、湧水圧は別の装置を用いて測定してもよい。

１００，２００，３００，４００・・・測定装置
２・・・ボーリング穴
１０・・・削孔管
１１・・・管体
２０，２２０，３２０・・・端末管
２２，２２２・・・パッカ部
３２２・・・中間部（肉厚が他の部位よりも薄い部位）
３２３・・・ゴム（弾性部材）
４０・・・削孔ビット
２５０・・・接続管
３６０・・・拡張機

Claims (9)

1. 削孔管を用いてボーリング穴を削孔し、
   パッカ部が設けられる端末管を前記削孔管の末端に取り付け、
   前記端末管が取り付けられた前記削孔管を用いて更に削孔して前記ボーリング穴に前記パッカ部を挿入し、
   前記パッカ部を拡張させることによって前記パッカ部の外周面と前記ボーリング穴の内周面との間を閉塞し、
   前記ボーリング穴内の湧水圧又は湧水流量を測定することを特徴とする
   湧水圧又は湧水流量の測定方法。
2. 前記ボーリング穴内の湧水圧又は湧水流量の測定後に、前記パッカ部を収縮させ前記端末管を前記削孔管から取り外すことを特徴とする
   請求項１に記載の湧水圧又は湧水流量の測定方法。
3. 前記削孔管は、直列に接続された複数の管体からなり、隣り合う前記管体は正ねじにより接続され、
   前記端末管は、逆ねじにより前記削孔管に取り付けられることを特徴とする
   請求項１又は２に記載の湧水圧又は湧水流量の測定方法。
4. 前記削孔管は、直列に接続された複数の管体からなり、隣り合う前記管体は正ねじにより接続され、
   前記端末管は、前記管体と比較して長さが短い接続管を介して前記削孔管に取り付けられ、
   前記接続管と前記削孔管とは、正ねじにより互いに接続され、
   前記接続管と前記端末管とは、正ねじとは異なる着脱機構により互いに接続されることを特徴とする
   請求項１又は２に記載の湧水圧又は湧水流量の測定方法。
5. 前記端末管は、肉厚が他の部位よりも薄い部位を前記パッカ部として有し、
   前記パッカ部を拡張させる際には、前記端末管に拡張機を挿入し、前記拡張機を拡張させて前記パッカ部を塑性変形させることを特徴とする
   請求項１に記載の湧水圧又は湧水流量の測定方法。
6. 前記パッカ部の外周に弾性部材が設けられることを特徴とする
   請求項５に記載の湧水圧又は湧水流量の測定方法。
7. ボーリング穴を削孔するための削孔管と、
   拡張することにより前記ボーリング穴の内周面との間を閉塞するパッカ部が設けられ、前記削孔管の末端に着脱可能に取り付けられて前記削孔管による前記ボーリング穴の削孔に伴って前記削孔管に続いて前記ボーリング穴に挿入される端末管と、
   前記ボーリング穴内の湧水圧又は湧水流量を測定する測定部と、を備えることを特徴とする
   湧水圧又は湧水流量の測定装置。
8. ボーリング穴を形成し、
   肉厚が他の部位よりも薄い部位をパッカ部として有する閉塞管を前記ボーリング穴に挿入し、
   前記パッカ部を塑性変形させて拡張させることによって前記パッカ部の外周面と前記ボーリング穴の内周面との間を閉塞し、
   前記ボーリング穴内の湧水圧又は湧水流量を測定することを特徴とする
   湧水圧又は湧水流量の測定方法。
9. 肉厚が他の部位よりも薄い部位をパッカ部として有し、前記パッカ部が塑性変形して拡張することによりボーリング穴の内周面との間を閉塞する閉塞管と、
   前記ボーリング穴内の湧水圧又は湧水流量を測定する測定部と、を備えることを特徴とする
   湧水圧又は湧水流量の測定装置。

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