JPH01199130A - ３次元地圧評価方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、岩盤内の３次元地圧の評価方法に関するもの
である。

〔従来技術〕

岩盤内の地圧計測は、地下トンネル、地下発電所、石油
地下備蓄所等の構築物の設計や地殻変動等の予測のため
の基礎となるデータを提供するため、その計測技術の確
立が強く望まれている。原位置岩盤の地圧計測法として
は、応力解放法及び水圧破砕法が今日一般に採用されて
いる。

水圧破砕法は、岩盤中に穿孔した孔井に水圧を負荷して
孔壁に亀裂を生じさせて、この時の圧力と亀裂の方向か
ら地圧を決定するものであるが。

この方法では３次元地圧は評価できず、又、測定値のば
らつきが大きいという欠点がある。

応力解放法の１例として、孔井内に変位計を設置し、オ
ーバーコアリング時における孔井の軸と直角な面内の変
位を測定し、これにより地圧を評価する方法が知られて
いる。しかしながら、この変位計を用いる方法は、孔井
軸に直角な平面内の２次元評価を与えるものであり、３
次元評価を行うためには、多軸方向の孔井において計測
する必要がある。

又、応力解放法としては、オーバーコアリング時におけ
る孔底面の歪を歪ゲージで測定する方法も知られている
。しかしながら、このような歪ゲージによる地圧測定法
においては、一般的に不均質な岩盤表面上に添付した歪
ゲージにより計測するため、計測データは孔壁面近傍の
鉱物粒子の性質や成長した微小クラックに支配されて多
くの誤差を含む、従って、信頼性の高い評価結果を得る
ためには数多くの実験による統計的処理を必要とする。

一方、原位置から採取した台芯の微小クラックの解放歪
を歪ゲージで測定し、これから採取場所の地圧を評価す
る方法（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　　５ｔｒａｉｎＡ
ｎａｌｙｓｉｓ）も提案されている。この方法において
は、台芯から立方体のサンプルを切り出し、その隣接す
る三面に歪ゲージを貼付し、サンプルに封圧を加えてそ
の時の封圧−歪曲線を測定し、これよりクラック歪を決
定する。この方法は、封圧付加による台芯の変形を台芯
表面の歪ゲージにより測定するため、計測データの信頼
性に問題がある。

〔目　　的〕

本発明は上記のような従来技術の問題点が克服された地
圧評価方法を提供するものであり、従来法と比べ単時間
、低コストでしかも信頼性の高い３次元地圧評価方法を
提供することを目的とする。

〔構　　成〕

本発明によれば、岩盤又は台芯に球状孔底を有する孔井
を穿ち、オーバーコアリングによる応力解放又は封圧負
荷により該球状孔底を変形せしめるとともに、変形時に
おける該球状孔底の少なくともＸＸ　、　ＹＹ　、　２
２　、　ＸＹ　、　ＹＺ及びＺＸの半径方向の変位を測
定することを特徴とする３次元地圧評価方法が提供され
る。

本発明を次に図面により詳細に説明する。

第１図は、原位置の岩盤１の地圧を決定する本発明の方
法を実施するための説明図である。この方法においては
、先ず、岩盤１を穿孔して、球状底面７を持つ孔井２を
形成する。次に、オーバーコア６を設けることにより、
球状底面７に作用している応力を解放し、この際の球状
底面７の変位を少なくとも半径方向ＸＸ、Ｙ’／、ＺＺ
、ＸＹ、ＹＺ、ＺＸにわたッテ測定する。ここで、ＺＺ
力方向孔井２の軸方向を示し。

ＸＸ　、　ＹＹ力方向ＺＺ力方向重直な面における２つ
の互いに直交する方向であり、　ＸＹ、ＹＺ及びｚｘ力
方向それぞれ、ＸＸ−ＹＹを含む平面における対角方向
（ｘｘ又はＹＹと４５°の角度をなす方向）、ＹＹ−２
２を含む平面における対角方向、及びｚｚ−ｘｘを含む
平面における対角方向を示す。

球状底面７の上記した少なくとも６方向における変位測
定は、第１図に示した変位計４により好適に行うことが
できる。この変位計４の概略を説明すれば、孔井２に挿
入可能な径をもつ本体の先端を球面状に形成し、これに
少なくとも６個の開口を設ける。各開口には接触子３ａ
が球面の半径方向に摺動可能に配設されている。これら
の開口は、変位計４を本体の球面中心が孔井２の球状孔
底７の中心と一致するように設定した場合に、接触子３
ａの半径方向の変位が前記したＸＸ、ＹＹ、ＺＺ、ＸＹ
、ＹＺ及びＺＸ方向となるように位置している。

接触子３ａの各々は開口から常時突出する方向に偶奇し
ており、従って変位計４を孔井２内に設定した場合、接
触子３ａは孔井２の球状孔底７と一定圧で圧接するよう
保持される。符号５は装置全体を孔井２に固定させるた
めの固定金具である。各接触子３ａは連結ロッド３ｂを
介して差動変圧器型変位計３に連結されている。尚、接
触子３ａの半径方向の変位は適宜の案内部材（図示せず
）により本体の軸と平行な方向の変位に変換される。上
記のようにして、球状孔底７の前記した６方向の変位は
接触子３ａを経て差動変圧器型変位計３により感知され
、リード線８を経て適宜の手段により計測される。

以上のようにして得られた球状孔底の各方向における変
位から岩盤ｌの３次元地圧を従来慣用の方法に従い計算
することができる。

本発明は、又、盤内地圧を原位置から採取した台芯を用
いて、台芯採取の際に履歴地圧に相当する残留変位が台
芯の変形に蓄えられる現象を利用して評価する方法を提
供するものである。この方法を第２図を用いて説明する
。

先ず原位置から採取した円柱状台芯１０に球状孔底１７
を持ち、且つ台芯軸と同軸した孔井１１を穿孔する。勿
論、原位置で既に孔井１１を設けた台芯を採取してその
まま用いることもできる。開口面に鋼製エンドピース１
２を接着し、圧力容器１３に装着した後カバー１３ａで
覆う。１３ｂはバッキングである。

次いで、台芯ｌＯの周囲１４に封圧を付加し、この時の
球面孔底１７の変位を第１図の実施′例と同様な少なく
とも６つの半径方向について測定する。この測定は、第
１図の場合と同様な変位測定装置４を用いて行うことが
できる。以上の測定結果から各方向における変位−封圧
曲線を得る。

第３図は典型的な変位−封圧曲線の例を示すもので、低
封圧領域では、履歴地圧の解放に伴う残留変位に帰因し
て変位は小さい、封圧が高まるに連れ変位の変化勾配は
一定値を示すようになる。この変曲点工は台芯の履歴賦
圧に起因するものであり、変曲点工における封圧Ｐは見
掛けｍｓ地圧に相当する。直線部分の勾配は台芯の弾性
係数を表す。

又、弾性的変位と実際の変位との差りは履歴地圧による
残留変位を表わす。

上記した各半径方向における封圧−変位曲線から得られ
るＰ又はＤを用い、コア形状と圧力状態を境界条件とし
て数値解析に基づいて履歴地圧に換算し、従来公知の変
換式に従って、台芯を採取した原位置の岩盤内三次元地
圧を決定することができる。

〔効　　果〕

本発明の評価法を用いることにより、応力状態の変化に
伴う岩盤内あるいは台芯内の球状孔壁の変位を六方向ま
たはそれ以上計測することができ、岩盤の異方性１弾性
係数などの物理的性質や地圧の三次元評価が可能となる
。また、原位置岩盤における応力解放による評価結果を
台芯を用いた実験によって簡便に検証できる。さらに、
この装置を岩盤内の孔井に設置することによって長期間
の三次元変形モニターが可能となり、−個の装置によっ
て得ら九る情報は倍増する。

本発明は、以上に説明したように、原位置岩盤あるいは
採取台芯の球状孔底面における多軸方向の変位を計測す
ることにより、三次元の地圧や変形性評価を可能にした
ものである。このため、三次元地圧評価の簡略化、岩盤
の原位置計測コストの低廉化、さらには、計測データの
信頼性向上の効果をもつものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による原位置の岩盤地圧決定方法を実施
するための説吋図、第２図は原位置から採取した台芯を
用いて地圧を決定す゛る本発明の方法を実施するための
説明図、及び第３図は第２図の方法により得られる変位
−封圧曲線を例示した図である。 ｌ、１０・・・岩盤、２，１１・・・孔井、４・・・変
位計、６・・・オーバーコア、７，１７・・・球状孔底
、１３・・・圧力容器。 特許出願人　工業技術院長　飯　塚　幸　三第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）岩盤又は岩芯に球状孔底を有する孔井を穿ち、オ
   ーバーコアリングによる応力解放又は封圧負荷により該
   球状孔底を変形せしめるとともに、該変形時における該
   球状孔底の少なくともＸＸ、ＹＹ、ＺＺ、ＸＹ、ＹＺ及
   びＺＸの半径方向の変位を測定することを特徴とする３
   次元地圧評価方法。