JP7303720B2 - 地層構造解析システム及びプログラム - Google Patents

Description

この発明は、地層構造解析システム及びプログラムに係り、特に、地盤改良の施工と同時に施工対象となる地盤の地層分布や深度を推定する際に有用な技術に関する。

高圧噴射攪拌工法による改良体の形成時には、地質に応じて施工仕様（圧力、流量、引上速度等）を最適化する必要があるため、施工対象となる地盤の地層構造を事前に把握しておくことが極めて重要となる。
このため、従来は施工現場の複数箇所において標準貫入試験を伴う土質調査を行い、地層毎の深度範囲を求めることが行われている。
「標準貫入試験」 インターネットURL：http://www.nikken-kiso.co.jp/geo_03.html 検索日：２０１９年７月９日

この土質調査の結果、図２０に示すように、複数の柱状図80, 82が得られる。
そして、この柱状図80, 82間で各土質の境目を仮境界線84で結ぶことにより、一定の施工領域内の地層構造が決定される。
この結果、地表86上の地点Ｘにおいて地盤改良体を形成する際には、上記の仮境界線84に基づいた地層構造を前提に、施工仕様が設定される。

しかし実際は、同一の施工領域内ではあっても土質の不陸などが存在する結果、各土質間の実境界線88と上記の仮境界線84との間にはズレが生じることが少なくない。
このため、上記の仮境界線84に従って施工仕様を設定した場合には、均等な改良体の造成を行うことができなくなる可能性があった。
もちろん、施工対象箇所毎に土質調査を行い、正確な地層分布を確認することは技術的に可能ではあるが、工期やコストの観点からは非現実的と言わざるを得ない。

この発明は、このような現状に鑑みて案出されたものであり、施工対象箇所毎に土質調査を行う必要がなく、特定の施工対象箇所の地層構造を地盤改良工事の一工程を通じて簡易迅速に推定可能な技術を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するため、請求項１に記載した地層構造解析システムは、地盤改良工事の施工対象箇所において縦穴を削孔するに際し、１種または複数種の削孔パラメータの値を所定の深度毎に取得すると共に、取得時の深度と値を関連付けた削孔データを生成し、削孔データ記憶手段に格納する手段と、累積ヒストグラム中の所定の累積相対度数における値の適合範囲を、土質毎及び削孔パラメータ毎に定義した適合範囲設定情報と、上記削孔データに基づき、当該施工対象箇所における地層構成を推定する解析手段とを備え、この解析手段は、上記削孔データ記憶手段から所定の深度範囲に含まれる削孔データを抽出し、削孔パラメータ毎の累積ヒストグラムを生成する第１の処理と、上記適合範囲設定情報を参照し、上記累積ヒストグラムの所定の累積相対度数における値が、各土質の適合範囲に合致するか否かを、削孔パラメータ毎に判定する第２の処理と、上記の判定結果を外部に出力する第３の処理と、を実行することを特徴としている。

また、請求項２に記載した地層構造解析システムは、請求項１のシステムであって、上記解析手段が、削孔データを抽出する深度範囲を変えながら、上記第１の処理～第３の処理を必要回数繰り返すことを特徴としている。

請求項３に記載した地層構造解析システムは、請求項１または２のシステムであって、上記解析手段が、同一の深度範囲について、異なる累積相対度数または異なる削孔パラメータ毎に複数の判定結果が得られた場合に、合致の判定結果が所定数以上となった土質を、当該深度範囲の地層として関連付けることを特徴としている。

請求項４に記載した地層構造解析システムは、請求項１または２のシステムであって、上記適合範囲が、上記累積ヒストグラムにおける累積相対度数が80％、90％及び95％の頂部毎に設定されていることを特徴としている。

請求項５に記載した地層構造解析システムは、請求項１～４のシステムであって、上記削孔パラメータの値が、削孔に用いるモーターの電流値と、削孔に用いる削孔水の水圧値であることを特徴としている。

請求項６に記載した地層構造解析システムは、請求項１～５のシステムであって、所定の施工対象領域内で取得した柱状図に含まれる各地層の土質と、各地層の上端深度及び下端深度を定義した基準地層構造設定情報と、上記柱状図を取得した箇所の近傍において複数の縦穴を削孔する際に、１種または複数種の削孔パラメータの値を所定の深度毎に取得すると共に、取得時の深度と値を関連付けた基準データを縦穴毎に生成し、基準データ記憶手段に格納する手段と、上記基準地層構造設定情報に基づき、各縦穴に係る基準データをそれぞれの深度に応じて地層毎に区分する手段と、地層毎に区分された基準データに基づいて、地層毎の累積ヒストグラムを縦穴単位で生成する手段と、各累積ヒストグラムの所定の累積相対度数における値を取得する手段と、各縦穴の同一地層に係る上記値を集計し、その最大値及び最小値を抽出することにより、上記適合範囲を生成する手段と、を備えたことを特徴としている。

請求項７に記載したプログラムは、コンピュータを、請求項１～６に記載の地層構造解析システムとして機能させることを特徴としている。

この発明に係る地層構造解析システムによれば、縦穴の削孔という地盤改良工事における必須の工程を通じて必要な削孔データを取得すると共に、これに基づいて生成した累積ヒストグラム中の所定の累積相対度数における値と、所定の適合範囲とを比較することにより、施工対象箇所の地層構造を簡易迅速に提示可能となる。

以下、添付の図面に従い、この発明の実施形態を説明する。
図１は、この発明に係る地層構造解析システム10の機能構成を示すブロック図であり、データ取得部11と、解析部12と、基準データ記憶部13と、削孔データ記憶部14と、ディスプレイ15と、解析結果記憶部16と、基準地層構造記憶部17と、頂部適合範囲記憶部18を備えている。

データ取得部11及び解析部12は、コンピュータのCPUが、OS及び専用のアプリケーションプログラムに従って動作することにより、実現される。
また、基準データ記憶部13、削孔データ記憶部14、解析結果記憶部16、基準地層構造記憶部17及び頂部適合範囲記憶部18は、コンピュータの記憶装置内に設けられている。
データ取得部11は、外部から入力された削孔パラメータとしての水圧値19及び電流値20に、入力時点の削孔深度21を関連付けて基準データ及び削孔データを生成し、基準データ記憶部13及び削孔データ記憶部14に格納する機能を備えている（詳細は後述）。

このシステム10は、必ずしも単一のコンピュータによって構成される必要はない。
例えば、データ取得部11、基準データ記憶部13及び削孔データ記憶部14を備えた第１のシステム10aと、解析部12、ディスプレイ15、解析結果記憶部16、基準地層構造記憶部17、頂部適合範囲記憶部18を備えた第２のシステム10bとに分けて構成することもできる。

図２は、地表30に設置された地盤改良装置（ボーリングマシン）31を示しており、この地盤改良装置31は、ボーリングロッド32と、これを回転させるモーター33と、ボーリングロッド32を昇降させるシリンダ（図示省略）と、モーター33やシリンダ等の駆動を制御する制御装置34を備えている。
上記地層構造解析システム10は、この制御装置34内に組み込まれている。

ボーリングロッド32の上端には、削孔スイベル35を介してホース36の一端が接続されている。
このホース36の他端にはポンプ37が接続されており、このポンプ37によって圧縮されたタンク38内の削孔水が、ボーリングロッド32に供給される。
そして、ボーリングロッド32の先端ビットから高圧の削孔水を噴射すると同時に、ボーリングロッド32を所定の速度で回転させつつ、所定のストロークで下降させることにより、地盤39に縦穴40が穿設される。

上記ホース36の途中には、削孔水の水圧及び水流量を検知する流量・圧力計41が介装されている。
この流量・圧力計41からの出力は、信号ケーブル42を介して制御装置34に入力される。
制御装置34には、モーター33の電流値や回転数、削孔深度、削孔速度、振動加速度等を計測する各種センサからの出力信号も入力される。

この発明の実施に先立ち、まず施工対象領域内において土質調査を実施し、柱状図を取得する。
図３は、この柱状図50を示すものであり、深度（地表30からの距離）と土質との対応関係が示されている。
ここでは、深度０ｍ～１ｍの範囲に礫層が、深度１ｍ～２ｍの範囲にシルト層が、深度２ｍ～３ｍの範囲に粘土層が存在していることが示されている。

上記の基準地層構造記憶部17には、この柱状図50に対応した基準地層構造設定情報が格納されている。
図４は基準地層構造設定情報を示しており、図３の柱状図50に対応した地層の種類（土質）と分布深度（上端深度及び下端深度）が格納されている。

つぎに、図２に示したように、この土質調査実施箇所51の近傍に設置された地盤改良装置31を用いた削孔を実施する。この場合の削孔範囲は、柱状図50に対応している。
この削孔に際し、地層構造解析システム10のデータ取得部11は、流量・圧力計41から出力されるポンプ37の水圧値と、電流計から出力されるモーター33の電流値を、削孔深度に関連付けて基準データを生成し、基準データ記憶部13に格納する。

この基準データの採取は、土質調査実施箇所51の近傍における異なる箇所において複数回実施されるため、基準データ記憶部13には水圧値及び電流値の基準データが、採取箇所毎に複数組（複数セット）格納される。
図５(a)は、この基準データ記憶部13に格納されたあるデータ採取箇所における水圧値の基準データの一部を例示するものであり、深度0.01ｍ（１ｃｍ）単位で水圧値の推移が記録されている。
また図５(b)は、基準データ記憶部13に格納された同一箇所における電流値の基準データの一部を例示するものであり、同じく深度0.01ｍ（１ｃｍ）単位で電流値の推移が記録されている。

つぎに解析部12が起動し、基準データ記憶部13に格納された複数組の基準データに基づき、頂部適合範囲設定情報を生成する。
図６は、この頂部適合範囲設定情報の一例を示すものである。
すなわち、図６(a)は水圧値用の頂部適合範囲設定情報を示しており、礫、シルト、粘土の土質毎に、「頂部」すなわち累積ヒストグラムの累積相対度数80％における適合範囲、累積相対度数90％における適合範囲、累積相対度数95％における適合範囲が、それぞれ定義されている。
また、図６(b)は電流値用の頂部適合範囲設定情報を示しており、礫、シルト、粘土の土質毎に、累積ヒストグラムの累積相対度数80％における適合範囲、累積相対度数90％における適合範囲、累積相対度数95％における適合範囲が、それぞれ定義されている。

これら頂部適合範囲設定情報の意義については後に詳述するとして、ここでは図７のフローチャートに従い、頂部適合範囲設定情報の生成手順について説明する。
まず解析部12は、基準地層構造記憶部17から「基準地層構造設定情報」を読み込み、この基準地層構造設定情報に基づいて対象となる地層の構成（土質の種類）と、それぞれの深度範囲を特定する（Ｓ10）。

つぎに解析部12は、基準データ記憶部13から一組目（一箇所目）の基準データ（水圧値及び電流値の基準データ）を読み込み（Ｓ12）、図５に示したように、水圧値及び電流値の各基準データを、基準地層構造設定情報及びそれぞれの深度に基づいて、以下のように地層毎に区分する（Ｓ14）。
(1) 深度0.01～1.00ｍの範囲の基準データ→礫層用
(2) 深度1.01～2.00ｍの範囲の基準データ→シルト層用
(3) 深度2.01～3.00ｍの範囲の基準データ→粘土層用

つぎに解析部12は、地層毎に区分された水圧値及び電流値の基準データに基づき、ヒストグラム及び累積ヒストグラムを生成する（Ｓ16）。
図８(a)～(c)は、礫、シルト、粘土の地層毎に、縦軸に累積相対度数（％）が設定されると共に、横軸に水圧値（MPa）が設定されたグラフ平面上に、水圧値の基準データのヒストグラムを示す棒グラフ55と、その累積ヒストグラムを示す折れ線グラフ56が配置された様子を示している。
また、図９(a)～(c)は、礫、シルト、粘土の地層毎に、縦軸に累積相対度数（％）が設定されると共に、横軸に電流値（A）が設定されたグラフ平面上に、電流値の基準データのヒストグラムを示す棒グラフ55と、その累積ヒストグラムを示す折れ線グラフ56が配置された様子を示している。

つぎに解析部12は、各累積ヒストグラムの折れ線グラフ56における累積相対度数が80％の位置（頂部57a）の値と、90％の位置（頂部57b）の値及び95％の位置（頂部57c）の値を取得する（Ｓ18）。

解析部12は、基準データ記憶部13に格納された基準データの全ての組について、上記のＳ14～Ｓ18の処理を繰り返す（Ｓ20）。
この結果、例えば土質調査実施箇所近傍の５箇所において基準データを採取していた場合には、地層毎に、累積相対度数：80％、90％、95％の各頂部について、それぞれ５つの水圧値及び電流値が得られることとなる。

つぎに解析部12は、各地層の頂部毎に、水圧値及び電流値の最小値及び最大値を特定することにより、図６に示した頂部適合範囲設定情報を導出し（Ｓ22）、頂部適合範囲記憶部18に格納する（Ｓ24）。
なお、図８及び図９における縦軸80％、90％、95％の位置には、参考までに頂部適合範囲を示す３本の横棒58a, 58b, 58cが表示されている。

つぎに、土質調査実施箇所51の近傍に配置されていた地盤改良装置31を、図１０(a) に示すように、同一施工領域内における他の施工対象箇所52に移動させる。
そして、地盤改良工事の一環として、ボーリングロッド32を用いたガイドホール（縦穴）53の削孔を実施する。

この際、地層構造解析システム10のデータ取得部11は、流量・圧力計41から出力される水圧値と、電流計から出力されるモーターの電流値を、削孔深度に関連付けて削孔データを生成し、削孔データ記憶部14に格納する。
図１１は、この削孔データ記憶部14に格納された削孔データの一部を例示するものであり、基準データと同様、深度0.01ｍ（１ｃｍ）単位で水圧値と電流値がそれぞれ記録されている。

このようにして、頂部適合範囲記憶部18及び削孔データ記憶部14に必要なデータが揃った時点で、解析部12による地層構造解析処理が実行される。
以下、図１２のフローチャートに従い、解析部12の処理手順を説明する。
まず解析部12は、削孔データ記憶部14から、水圧値及び電流値の削孔データを読み込みむと共に（Ｓ30）、頂部適合範囲記憶部18から頂部適合範囲設定情報を読み込む（Ｓ32）。

つぎに解析部12は、上記削孔データの中から、所定の深度範囲に含まれる水圧値及び電流値を抽出する（Ｓ30）。
ここで「所定の深度範囲」は、以下の深度範囲設定ルールに従って導かれる。
(1) 所定の最大深度範囲内で設定される。
(2) 一定の深度単位（例えば５ｃｍ単位）で深度範囲を上下方向に減じることで、多数の深度範囲を設定する。

例えば、柱状図50の深度範囲を前提とすると、地表30から「0.00～3.00ｍ」が最大の深度範囲となる。
また、「0.00～2.95ｍ」がつぎの深度範囲となる。
以下、「0.00～2.90ｍ」、「0.00～2.85ｍ」、「0.00～2.80ｍ」…と深度範囲が５cm単位で減少していき、「0.00～0.05ｍ」となった時点で上限が５cm下がり、「0.05～3.00ｍ」がつぎの深度範囲となる。
そして、「0.05～2.95ｍ」、「0.05～2.90ｍ」、「0.05～2.85ｍ」、「0.05～2.80ｍ」…と続き、「0.05～0.10ｍ」となった時点で上限が再び５cm下がり、「0.10～3.00ｍ」がつぎの深度範囲となる。
上記のように、５cm単位で深度の上限と下限を変化させていくことにより、最後の「2.95～3.00ｍ」に至るまでに数多くの深度範囲が設定されることとなる。

解析部12は、上記のルールに従って導出された一つの深度範囲に含まれる水圧値及び電流値の削孔データに基づき、削孔パラメータ毎のヒストグラム及び累積ヒストグラムを生成する（Ｓ36）と共に、各累積ヒストグラムが何れかの頂部適合範囲に合致しているか否かを判定し（Ｓ38）、判定結果（合致度）をメモリに格納する（Ｓ40）。
解析部12は、一つの深度範囲についてＳ36～Ｓ40の処理を行った後、つぎの深度範囲に含まれる水圧値及び電流値の削孔データを抽出し（Ｓ42、Ｓ44）、Ｓ36～Ｓ40の処理を繰り返す。

例えば図１３(a)には、「0.00～1.00ｍ」の深度範囲に含まれる水圧値の削孔データに基づいて生成された累積ヒストグラムの折れ線グラフ56が、縦軸80％、90％、95％の位置に設定された「礫」の水圧値用の頂部適合範囲を表す３本の横棒58a, 58b, 58cと交差（合致）しており、合致度として「３」が認定される様子が示されている。

また図１３(b)では、同じ「0.00～1.00ｍ」の深度範囲に含まれる電流値の削孔データに基づいて生成された累積ヒストグラムの折れ線グラフ56が、縦軸80％、90％、95％の位置に設定された「礫」の電流値用の頂部適合範囲を表す３本の横棒58a, 58b, 58cと交差しているため、合致度として「３」が認定されている。

これに対し図１４(a)には、「1.00～2.00ｍ」の深度範囲に含まれる水圧値の削孔データに基づいて生成された累積ヒストグラムの折れ線グラフ56が、縦軸80％、90％、95％の位置に設定された「シルト」の水圧値用の頂部適合範囲を表す３本の横棒58a, 58b, 58cの全てと交差しておらず、交差本数は０本となるため、合致度として「０」が認定される様子が示されている。

また図１４(b)では、同じ「1.00～2.00ｍ」の深度範囲に含まれる電流値の削孔データに基づいて生成された累積ヒストグラムの折れ線グラフ56が、縦軸80％、90％、95％の位置に設定された「シルト」の電流値用の頂部適合範囲を表す３本の横棒58a, 58b, 58cの中、95％の横棒58c１本と交差しているため、合致度として「１」が認定されている。

図１５(a)には、「1.00～1.90ｍ」の深度範囲に含まれる水圧値の削孔データに基づいて生成された累積ヒストグラムの折れ線グラフ56が、縦軸80％、90％、95％の位置に設定された「シルト」の水圧値用の頂部適合範囲を表す３本の横棒58a, 58b, 58cの全てと交差しておらず、交差本数は０本となるため、合致度として「０」が認定される様子が示されている。

また図１５(b)では、同じ「1.00～1.90ｍ」の深度範囲に含まれる電流値の削孔データに基づいて生成された累積ヒストグラムの折れ線グラフ56が、縦軸80％、90％、95％の位置に設定された「シルト」の電圧値用の頂部適合範囲を表す３本の横棒58a, 58b, 58cと交差しているため、合致度として「３」が認定されている。

図１６(a)には、「1.00～1.80ｍ」の深度範囲に含まれる水圧値の削孔データに基づいて生成された累積ヒストグラムの折れ線グラフ56が、縦軸80％、90％、95％の位置に設定された「シルト」の水圧値用の頂部適合範囲を表す３本の横棒58a, 58b, 58cと交差しているため、合致度として「３」が認定される様子が示されている。

また図１６(b)では、同じ「1.00～1.80ｍ」の深度範囲に含まれる電流値の削孔データに基づいて生成された累積ヒストグラムの折れ線グラフ56が、縦軸80％、90％、95％の位置に設定された「シルト」の電圧値用の頂部適合範囲を表す３本の横棒58a, 58b, 58cと交差しているため、合致度として「３」
が認定されている。

図１７(a)には、「2.00～3.00ｍ」の深度範囲に含まれる水圧値の削孔データに基づいて生成された累積ヒストグラムの折れ線グラフ56が、縦軸80％、90％、95％の位置に設定された「粘土」の水圧値用の頂部適合範囲を表す３本の横棒58a, 58b, 58cと交差しているため、合致度として「３」が認定される様子が示されている。

また図１７(b)では、同じ「2.00～3.00ｍ」の深度範囲に含まれる電流値の削孔データに基づいて生成された累積ヒストグラムの折れ線グラフ56が、縦軸80％、90％、95％の位置に設定された「粘土」の電圧値用の頂部適合範囲を表す３本の横棒58a, 58b, 58cと交差しているため、合致度として「３」
が認定されている。

図１８(a)には、「1.80～3.00ｍ」の深度範囲に含まれる水圧値の削孔データに基づいて生成された累積ヒストグラムの折れ線グラフ56が、縦軸80％、90％、95％の位置に設定された「粘土」の水圧値用の頂部適合範囲を表す３本の横棒58a, 58b, 58cと交差しているため、合致度として「３」が認定される様子が示されている。

また図１８(b)では、同じ「1.80～3.00ｍ」の深度範囲に含まれる電流値の削孔データに基づいて生成された累積ヒストグラムの折れ線グラフ56が、縦軸80％、90％、95％の位置に設定された「粘土」の電圧値用の頂部適合範囲を表す３本の横棒58a, 58b, 58cと交差しているため、合致度として「３」
が認定されている。

以上のようにして、全ての深度範囲について適合度の判定が完了した時点で（Ｓ42／Ｙ）、解析部12は判定結果に基づいて各地層の深度範囲を推定する（Ｓ46）。

例えば、図１３に示した通り、深度範囲「0.00～1.00ｍ」においては水圧値及び電流値の双方で礫の頂部適合範囲との合致度が「６」の判定結果が得られているため、解析部12は上記深度範囲を「礫層」と推定する。

また、図１６に示した通り、深度範囲「1.00～1.80ｍ」においては水圧値及び電流値の双方でシルトの頂部適合範囲との合致度が「６」の判定結果が得られているため、解析部12は上記深度範囲を「シルト層」と推定する。

また、図１８に示した通り、深度範囲「1.80～3.00ｍ」においては水圧値及び電流値の双方で粘土の頂部適合範囲との合致度が「６」の判定結果が得られているため、解析部12は上記深度範囲を「粘土層」と推定する。
なお、図１７に示した通り、深度範囲「2.00～3.00ｍ」においても水圧値及び電流値の双方で粘土の頂部適合範囲との合致度が「６」の判定結果が得られているため、解析部12は上記深度範囲を「粘土層」と推定することとなるが、この深度範囲は上記「1.80～3.00ｍ」に包摂されるため、粘土層の深度範囲としては「1.80～3.00ｍ」が採用される。

これらの推定結果は、解析部12によって解析結果記憶部16に格納されると共に、ディスプレイ15に表示される（Ｓ48）。
なお、解析結果記憶部16に格納されるのは、各地層の最終的な深度範囲のみではなく、上記深度範囲設定ルールに従って設定された全深度範囲についての判定結果（各頂部適合範囲との合致／非合致の判定結果）も含まれている。

あとは、この推定深度範囲に基づいて地盤改良装置31の施工仕様が設定され、図１０(b)に示すように、削孔データを採取する際に形成したガイドホール53に二重管ロッド60を挿通し、その先端ノズルから固化材と水の混合物を高圧で噴射しながら回転させ、所定のストロークで上昇させることにより、円筒状の改良体（杭体）61が形成される。

上記のように、削孔データに基づいて累積ヒストグラムを生成し、所定の累積相対度数における値が予め設定された頂部適合範囲に一致するか否かを判定するようにした結果、各深度範囲に含まれる土質の特性をより明確かつ簡易迅速に判定することが可能となっている。
なお、「頂部」の具体的な位置について限定はなく、80％、90％、95％以外の位置を頂部とすることもできる。
また、頂部の数についても「３」に限定されるものではない。

上記においては、各地層の組成に応じて削孔に際しての抵抗に差異が生じ、これによって地盤改良装置のモーターの電流値やポンプの水圧値に影響が出ることから、地層深度を推定するための削孔パラメータとしてポンプの水圧値及びモーターの電流値を用いているが、この発明はこれに限定されるものではなく、例えばモーターの回転数や削孔速度、振動加速度など他の削孔パラメータを１つあるいは複数組み合わせて用いてもよい。

上記においては、各深度範囲内に含まれる水圧値及び電流値の削孔データに基づいて生成された累積ヒストグラムが、それぞれ同種の土質に係る３つの頂部適合範囲（合計で６つの頂部適合範囲）に合致している場合に、当該深度範囲を対応の土質に該当するものと認定する例を示したが、他の判定基準を適用することもできる。
例えば、同種の土質に係る５つ以上の頂部適合範囲に合致する場合に、合致した頂部適合範囲の土質に当該深度範囲が属するものと認定することが該当する。

また、上記においては累積ヒストグラムが各頂部適合範囲と合致するか否か（１か０か）を判定し、その判定結果の合計数（整数値）で特定の土質との該当性を認定しているが、同じ「非合致」であっても、それぞれの外れ具合（程度差）が反映されるような判定ルールを採用することもできる。

例えば図１９に示すように、各頂部適合範囲の両端に、それぞれの幅に応じた所定幅の拡張領域70を設定しておき、累積ヒストグラムの折れ線グラフ56との交差位置（頂部適合範囲の両端からの近さ）に応じて小数点のポイントを付与し、全頂部適合範囲におけるポイントの合計値で特定の土質との該当性を認定することもできる。
すなわち、同図において折れ線グラフ56は、95％の頂部適合範囲の横棒58c自体と交差しているため、当該頂部適合範囲に1.0のポイントが認定されている。これに対し、90％の頂部適合範囲の横棒58bとは交差しないものの、拡張領域70の端の方で交差しているため、0.2ポイントが認定されている。また、80％の頂部適合範囲の横棒58aとも交差しないが、拡張領域70の中心で交差しているため、0.5ポイントが認定されている。図示は省略したが、折れ線グラフ56が各頂部適合範囲の横棒及び拡張領域の何れとも交差しない場合、当該頂部適合範囲については０ポイントが計上される。

上記においては、深度範囲設定ルールによって設定された全深度範囲について地層構造を解析する例を示したが、この発明はこれに限定されるものではなく、基準地層構造設定情報に基づいて予め各地層の深度範囲を仮決めしておき、その深度範囲を中心に所定の深度単位で探索範囲を変更していき、特定の土質に係る頂部適合範囲との間に所定以上の高い合致度が得られた時点で探索を終了するように運用することもできる。

この発明に係る地層構造解析システムの機能構成を示すブロック図である。 土質調査実施箇所の近傍に設置された地盤改良装置を示す図である。 柱状図を示す図である。 基準地層構造設定情報を示す図である。 基準データを示す図である。 頂部適合範囲設定情報を示す図である。 頂部適合範囲設定情報の導出手順を示すフローチャートである。 水圧値の基準データに基づいて生成された地層毎のヒストグラム及び累積ヒストグラムを示す図である。 電流値の基準データに基づいて生成された地層毎のヒストグラム及び累積ヒストグラムを示す図である。 施工対象箇所に設置された地盤改良装置を示す図である。 削孔データを示す図である。 深度推定の処理手順を示すフローチャートである。 深度範囲0.00～1.00ｍに属する削孔データに基づいて生成された累積ヒストグラムと、礫の頂部適合範囲との合致度を示す図である。 深度範囲1.00～2.00ｍに属する削孔データに基づいて生成された累積ヒストグラムと、シルトの頂部適合範囲との合致度を示す図である。 深度範囲1.00～1.90ｍに属する削孔データに基づいて生成された累積ヒストグラムと、シルトの頂部適合範囲との合致度を示す図である。 深度範囲1.00～1.80ｍに属する削孔データに基づいて生成された累積ヒストグラムと、シルトの頂部適合範囲との合致度を示す図である。 深度範囲2.00～3.00ｍに属する削孔データに基づいて生成された累積ヒストグラムと、粘土の頂部適合範囲との合致度を示す図である。 深度範囲1.80～3.00ｍに属する削孔データに基づいて生成された累積ヒストグラムと、粘土の頂部適合範囲との合致度を示す図である。 頂部適合範囲の両端に拡張領域を設定し、累積ヒストグラムの折れ線グラフとの交差位置に応じて異なるポイントが付与される様子を示す図である。 従来における地層構造の決定方法を示す図である。

10 地層構造解析システム
11 データ取得部
12 解析部
13 基準データ記憶部
14 削孔データ記憶部
15 ディスプレイ
16 解析結果記憶部
17 基準地層構造記憶部
18 頂部適合範囲記憶部
19 水圧値
20 電流値
21 削孔深度
30 地表
31 地盤改良装置
32 ボーリングロッド
33 モーター
34 制御装置
35 削孔スイベル
36 ホース
37 ポンプ
38 タンク
39 地盤
40 縦穴
41 流量・圧力計
42 信号ケーブル
51 土質調査実施箇所
52 施工対象箇所
53 ガイドホール
55 ヒストグラムの棒グラフ
56 累積ヒストグラムの折れ線グラフ
58a～58c 頂部適合範囲の横棒
60 二重管ロッド
61 改良体
70 拡張領域

Claims (7)

1. 地盤改良工事の施工対象箇所において縦穴を削孔するに際し、１種または複数種の削孔パラメータの値を所定の深度毎に取得すると共に、取得時の深度と値を関連付けた削孔データを生成し、削孔データ記憶手段に格納する手段と、
   累積ヒストグラム中の所定の累積相対度数における値の適合範囲を、土質毎及び削孔パラメータ毎に定義した適合範囲設定情報と、
   上記削孔データに基づき、当該施工対象箇所における地層構成を推定する解析手段とを備え、
   この解析手段は、
   上記削孔データ記憶手段から所定の深度範囲に含まれる削孔データを抽出し、削孔パラメータ毎の累積ヒストグラムを生成する第１の処理と、
   上記適合範囲設定情報を参照し、上記累積ヒストグラムの所定の累積相対度数における値が、各土質の適合範囲に合致するか否かを、削孔パラメータ毎に判定する第２の処理と、
   上記の判定結果を外部に出力する第３の処理と、
   を実行することを特徴とする地層構造解析システム。
2. 上記解析手段は、削孔データを抽出する深度範囲を変えながら、上記第１の処理～第３の処理を必要回数繰り返すことを特徴とする請求項１に記載の地層構造解析システム。
3. 上記解析手段は、同一の深度範囲について、異なる累積相対度数または異なる削孔パラメータ毎に複数の判定結果が得られた場合に、合致の判定結果が所定数以上となった土質を、当該深度範囲の地層として関連付けることを特徴とする請求項１または２に記載の地層構造解析システム。
4. 上記適合範囲は、上記累積ヒストグラムにおける累積相対度数が80％、90％及び95％の頂部毎に設定されていることを特徴とする請求項１～３の何れかに記載の地層構造解析システム。
5. 上記削孔パラメータの値は、削孔に用いるモーターの電流値と、削孔に用いる削孔水の水圧値であることを特徴とする請求項１～４の何れかに記載の地層構造解析システム。
6. 所定の施工対象領域内で取得した柱状図に含まれる各地層の土質と、各地層の上端深度及び下端深度を定義した基準地層構造設定情報と、
   上記柱状図を取得した箇所の近傍において複数の縦穴を削孔する際に、１種または複数種の削孔パラメータの値を所定の深度毎に取得すると共に、取得時の深度と値を関連付けた基準データを縦穴毎に生成し、基準データ記憶手段に格納する手段と、
   上記基準地層構造設定情報に基づき、各縦穴に係る基準データをそれぞれの深度に応じて地層毎に区分する手段と、
   地層毎に区分された基準データに基づいて、地層毎の累積ヒストグラムを縦穴単位で生成する手段と、
   各累積ヒストグラムの所定の累積相対度数における値を取得する手段と、
   各縦穴の同一地層に係る上記値を集計し、その最大値及び最小値を抽出することにより、上記適合範囲を生成する手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項１～５の何れかに記載の地層構造解析システム。
7. コンピュータを、請求項１～６に記載の地層構造解析システムとして機能させることを特徴とするプログラム。

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