JPH09242458A - 定方位コアサンプリング装置及び定方位コアサンプリング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 地質調査等を行なうためのボーリング孔か
ら採取するコアの方位を正確に検知する。 【解決手段】 地盤中に穿設されたボーリング孔底
に、該ボーリング孔の軸線方向に支持された複数の形状
探査針２の先端を押し付け、この形状探査針の先端の相
対位置を保存する。この形状探査針は基部１に支持さ
れ、基部は支持円筒体３、ナット７等により方位記録装
置４と所定の方向で固定されている。方位記録装置は磁
石（磁気コンパス）とこの磁石の指し示す方向を記録す
る感光体とを内蔵しており、磁石の指し示す方位とこの
方位記録装置本体の方向との関係が記録される。その
後、コア４０が採取されると、コアの端面形状と形状探
査針の先端位置とが照合され、位置関係が復元される。
これによりコアの方位が正確に検知される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は地盤中にボウリング
孔を穿設し、地盤を形成する岩盤層のコアを採取する際
に、コアが岩盤層中にあった時の方位を検知するために
用いる定方位コアサンプリング装置及び方位を検知でき
るようにしてコアをサンプリングする方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】地質調査の一方法として、地盤中にボウ
リングを行いコアを採取する方法があり、地下埋蔵資源
の調査、構造物の支持力の調査等に広く用いられてい
る。この方法は地盤を構成する地層の標本をサンプリン
グし、直接に観察したり分析することができることか
ら、極めて有用な手段である。つまり、コアの状態から
地層の形成状態、地層を形成する岩の種類、強度、含有
物等を知ることができる。このような地質調査におい
て、単にコアを採集するだけでなく、コアの方位すなわ
ちコアが地盤中でどの方向にあったかを明確にすること
が望まれる場合がある。このようなコアの方向が明らか
になると地層の傾斜の方向、岩の摂理の方向等を知るこ
とができるからである。

【０００３】このような方位を記録してコアをサンプリ
ングする技術として、次に記載するものが知られてい
る。この技術は、例えば図５に示すようなボーリング装
置を用いるもので、ほぼ円筒状のコアビット１３１をボ
ウリングロッドの先端にアウターチューブ１３２を介し
て取り付け、軸線回りに回転駆動してボウリング孔を穿
設する。ボーリングロッド及びアウターチューブ１３２
の内側にはインナーチューブヘッド１２４がワイヤ１２
５によって垂下される。このインナーチューブヘッド１
２４にインナーチューブ１２１が回動可能に接合され、
さらにインナーチューブ１２１の先端には、図６（ａ）
に示すようにコアリフタ１２３を内側に収容するコアリ
フタケース１２２が取り付けられている。

【０００４】上記コアリフタ１２３は、図６（ｂ）に示
すように短い円筒状のバネ部材で、周方向の一ケ所で不
連続となっており、図７（ａ）に示すようにコアビット
１３１で円柱状に切削されたコア１４１に外挿されて締
めつけるようになっている。また、このコアリフタ１２
３はコアコアリフタケース１２２によって軸線方向の位
置が拘束され、コア１４１を保持したままインナーチュ
ーブヘッド１２４とともに引き上げられ、コア１４１を
採取することができるようになっている。

【０００５】さらに、このコアリフタ１２３の内周面の
一ケ所には鋭利な突起１２３ａが形成されており、コア
リフタ１２３がコアに外挿される時に上記突起１２３ａ
がコア１４１の周面にこすりつけられ、図７（ｂ）に示
すように軸線方向の条痕１４１ａをつけるようになって
いる。このようなコアリフタの突起１２３ａの位置を方
位記録手段で検出ししておくとコアに付けられた条痕１
４１ａと突起１２３ａのあった方位とを照合することに
より、コアの方位すなわち地盤中にあった時のコアの方
向を知ることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の技
術では、コアビットで切削形成された円柱状のコアはコ
アリフタが挿着されるまで原位置から回転しないことが
前提となっている。ところが実際にはコアが割れて回転
することがあり、このようにコアが回転していると正確
な方位を知ることができない。本発明はこのような問題
点を解決するためになされたものであり、その目的は、
ボーリング孔から採取したコアの方位を正確に検知する
ことを可能とする定方位コアサンプリング装置および方
法を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項１に記載の発明に係る定方位コアサンプリ
ング装置は、 地盤中に穿設されたボーリング孔に挿
入される基部と、 この基部をボーリング孔の軸線方向
に貫通し、該基部に対して少なくとも後退方向に移動可
能に支持された複数の形状探査針と、 前記基部の、前
記ボーリング孔内における方向を記録する方位記録手段
と、 前記形状探査針の前記基部に対する移動に負荷を
付与する制動手段とを有するものとする。

【０００８】請求項２に記載の発明は、 請求項１に記
載の定方位コアサンプリング装置において、 前記制動
手段は、前記形状探査針の外周面に密着されるととも
に、前記基部に位置が拘束されるゴム状リング部材を含
むものとする。

【０００９】請求項３に記載の発明は、 請求項１また
は請求項２に記載の定方位コアサンプリング装置におい
て、 前記形状探査針が採取するコアの断面内でほぼ全
域に分布するように配置されているものとする。

【００１０】請求項４に記載の発明に係る定方位コアサ
ンプリング方法では、 地盤中に穿設されたボーリング
孔底に、該ボーリング孔の軸線方向に支持された複数の
形状探査針の先端を押し付け、この形状探査針の先端の
相対位置を保存する第１の工程と、 所定のパターンに
配列された前記複数の形状探査針の位置と方位との関係
を記録する第２の工程と、 孔底を切削することによ
り、コアを採取する第３の工程と、 採取されたコアの
上端面の形状と、上記第１の工程で保存された形状探査
針の先端の相対位置とを照合する第４の工程を含むもの
とする。

【００１１】請求項１に記載の発明において、基部はさ
まざまな形状のものとすることができるが、ボーリング
孔又はアウターチューブ内に挿入されるため、円形断面
を有するものが望ましい。上記形状探査針は簡単に折れ
たり、変形することがない程度の強さ、太さ、材質を備
えるものである。また、先端がコアに強く押し付けられ
たときに上記基部に対して後退可能に支持されるもので
あれば前進方向に移動可能であってもよい。上記方位記
録手段は例えば全方向に回転が拘束されない磁石が地球
の磁極の方向に向く性質を利用したもの、ジャイロスコ
ープを利用したもの等を採用することができる。上記制
動手段は、上記基部を介して形状探査針をコアに強く押
し付けたときには該形状探査針の移動を許容し、基部お
よび形状探査針をボーリング孔内に挿入したり取り出す
ときには形状探査針が基部に対して移動しない程度に負
荷を付与するものである。

【００１２】［作用］本願発明に係る定方位コアサンプ
リング装置は、上記のような構成を有することによって
次のように作用する。請求項１に記載の定方位コアサン
プリング装置をボーリング孔内に挿入し、孔底すなわち
これから採取しようとするコアの上端面に形状探査針の
先端を当接させる。この形状探査針は基部を貫通するよ
うに支持されており、基部をボーリングロッド等により
下方に強く押し下げると形状探査針の先端はコアの端面
に押し付けられ、基部に対して後退する。これにより、
複数の形状探査針のそれぞれの先端はコア端面の形状に
対応した位置となり、形状探査針の先端位置によってコ
アの端面形状が保存される。一方、これと同時に方位記
録手段によって基部と方位との関係が記録される

【００１３】この後、定方位コアサンプリング装置はボ
ーリング孔から取り出されるが、このときには形状探査
針は制動手段によって基部に対して簡単に移動しないよ
うに負荷が付与されており、形状探査針が基部に対して
移動することはなく、上記コアの端面形状が保存され
る。上記定方位コアサンプリング装置をボーリング孔か
ら取り出した後は、ボーリングを続行して従来の技術と
同様にしてコアの採取が行われる。採取されたコアは、
上記形状探査針の位置と照合され、基部とコアとのボー
リング孔内での位置関係が復元され、さらに方位記録手
段によって記録された方位によって基部およびコアの方
位、すなわちコアが地盤中でどの方向を向いていたかが
検知される。

【００１４】また、請求項２に記載の定方位コアサンプ
リング装置では、形状探査針にゴム状リング部材が密着
されており、このゴム状リング部と形状探査針との間の
摩擦力でゴム状リング部材は簡単には形状探査針に沿っ
て移動しない。さらに、このゴム状リング部材が基部に
よって位置が拘束されているので、基部に対して形状探
査針が相対移動するのを拘束することになる。したがっ
て上記のような極めて簡単な構成で形状探査針と基部と
の相対移動に適切な制動を付与することが可能となる。

【００１５】請求項３に記載の定方位サンプリング装置
では、採取するコアの断面内で形状探査針がほぼ全域に
分布するように配置されているので、端面の形状を正確
に記録することができ、確実にコアの方位を検知するこ
とが可能となる。

【００１６】請求項４に記載の定方位サンプリング方法
では、円柱状のコアを切削形成する前に、コアの端面と
なる部位の形状すなわちボーリング孔底の形状が形状探
査針によって保存され、これとともに形状探査針の位置
と方位との関係が記録される。したがって、ボーリング
孔内で切削形成されたコアが割れて回転しても正確にコ
アの方位を検知することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本願に係る発明の実施の形
態を図に基づいて説明する。図１は、請求項１、請求項
２または請求項３に記載の発明に係る定方位コアサンプ
リング装置の一形態を示す概略構成図である。この定方
位コアサンプリング装置は、図１に示すように、インナ
ーチューブ２１の先端に取付具２２およびロッド２３を
介して接合されており、複数の形状探査針２と、これら
を支持する基部１と、この基部１を支持する支持円筒体
３と、ボーリング孔底で方位を記録する方位記録装置４
とを備えている。上記インナーチューブ２１はワイヤラ
インインナーチューブヘッド２４に支持されており、コ
アビット３１が取り付けられたアウターチューブ３２お
よびこれと接続される筒状のボーリングロッドに内挿し
て吊下されるものである。

【００１８】上記定方位コアサンプリング装置の基部１
は、図２に示すように等しい外径を有する３つの円柱体
１ａ，１ｂ，１ｃをボルト１１で固着することによって
形成されており、この円柱体の軸線方向に１３の貫通孔
が設けられ、形状探査針２を挿通することができるよう
になっている。また、３つの円柱体のうち、両側にある
円柱体１ａ，１ｃは、中央部にある円柱体１ｂとの接触
面付近で貫通孔の径が拡大されており、この部分にゴム
リング１２が収容されている。このゴムリング１２は形
状探査針２の外径よりやや小さい内径を有し、形状探査
針２に外挿されて周面に密着するものである。

【００１９】上記方位記録装置４は、互いに直交する三
軸回りに自由に回転できるように支持された磁石と、こ
の磁石の位置を記録する感光体と、磁石の像を感光体上
に結像させる光学系とを有するものである。この方位記
録装置に４は支持具５及び接続具６を介して接続ロッド
７が固定され、接続ロッド７が支持円筒体３の端部３ａ
に設けられたネジ孔に螺合される。そしてナット８で締
めつけることによって、方位記録装置４と基部１との方
向の調整および固定を行うことができるようになってい
る。

【００２０】なお、上記方位記録装置４は磁石が地球の
磁気によって南北方向に位置することを利用して方位を
記録するものであるため、近くに磁性体があるとその影
響を受けることになる。したがって、この方位記録装置
４の各部材、形状探査針２、基部１、支持円筒体３、ナ
ット８およびロッド２３等には非磁性体を用いるのが望
ましい。本実施例では、形状探査針２・基部１・ナット
８等大きな強度または耐摩耗性を必要する部材にはオー
ステナイト系のステンレススチールを用い、ロッド２３
にはアルミニウム、方位記録装置の外筒９には黄銅を用
いている。

【００２１】次に上記定方位コアサンプリング装置を用
いてコアの方位を検知する方法であって、請求項４に記
載の発明を実施したときの一形態でもある定方位コアサ
ンプリング方法について説明する。ボーリング孔からコ
アを採取しようとするときに、まず図１に示すコアビッ
ト３１を所定高さまで引き上げ、インナーチューブヘッ
ド２４にはインナーチューブ２１、取付具２２、ロッド
２３等を介して上記定方位コアサンプリング装置を取り
付け、ボーリング孔底まで吊り下ろす。この先端には形
状探査針２が設けられており、図３（ａ）に示すように
形状探査針２が孔底に当接される。さらにインナーチュ
ーブヘッド２４に設けられた可動翼体２６をアウターチ
ューブ３２に係止し、アウターチューブ３２を押し下げ
ることによって、上記形状探査針２を孔底に強く押し付
ける。これにより、形状探査針２は基部１に対して後退
し、先端の位置は孔底の形状に対応したものとなる。こ
のとき、方位記録装置４では、磁石に光を照射し、感光
体に反射光を結像させて磁石の方向を記録する。また、
方位記録装置本体の方向を示すマークが感光体に同時に
写し込まれる。

【００２２】その後、可動翼体が閉じられ、インナーチ
ューブヘッド２４が形状探査針２、基部１および方位記
録装置４とともに引き上げられる。このとき、形状探査
針２はゴムリング１２との摩擦により容易には動かず、
孔底の形状に対応した位置が保存される。続いて、コア
ビット３１による孔底の切削が行われ、図５（ａ）に示
す従来の方法と同様にして円柱状のコアが採取される。

【００２３】採取されたコア４０は、図３（ｂ）に示す
ように基部２に保持された形状探査針１の先端位置と照
合され、形状探査針２を押し付けたときの方向が復元さ
れる。基部１及び支持具５にはその周方向の位置を示す
マークが付されており、これらのマークの方向が一致す
るように接合され、さらに方位記録装置４は支持具５に
定まった方向で取り付けられるので、基部１と方位記録
装置４とは一定の方向に接合されている。また、方位記
録装置本体のボーリング孔内における方向は感光体に写
し込まれている。したがって、この記録から磁石の指し
示す方位と方位記録装置本体の方向とによって基部１及
び採取されたコアのボーリング孔内における方位が定ま
る。さらに、磁石の水平面内における方向のみでなく、
鉛直方向に対する傾きも写し込まれているのでボーリン
グ孔の傾きも知ることができる。これによって採取され
たコアから、地層の傾斜の方向や摂理の方向を容易に特
定することができる。

【００２４】図４は、本願に係る発明の定方位コアサン
プリング装置で用いることができる形状探査針及び基部
の他の例を示す概略断面図及び平面図である。この装置
の基部は２つの短い円柱体５２ａ，５２ｂを有し、これ
が６本の接続棒５２ｃによって接合されている。上記円
柱体５２ａ，５２ｂにはそれぞれ同じ位置に１３個の貫
通孔が設けられ、形状探査針５１が挿通されている。ま
た、上記円柱体５２の片側端面付近では貫通孔の内径が
拡大され、螺条が設けられて中心孔を有するナット５４
が形状探査針５１に外挿された状態で螺合されている。

【００２５】このナット５４は、円柱体５２にねじ込む
量を調整することにより、拡径部の底に収容されたゴム
リング５５への圧接力を調整し、形状探査針５１が基部
５２に対して移動しようとするときの摩擦負荷を調整す
ることができるようになっている。また、ナット５４と
ゴムリング５５との間には薄い金属の筒状リングが介挿
されており、形状探査針５１が基部５２に対して後退す
るときには筒状リングがゴムリング５５と形状探査針５
１との間に入り込み、摩擦を低減する。一方、形状探査
針５１が基部５２に対して前進しようとするときには筒
状リングがゴムリング５５と形状探査針５１との間から
引き出され、摩擦を大きくするようになっている。この
ような形状探査針及び基部も図２に示すものと同様に支
持円筒体に固定し、方位記録装置と接合して定方位コア
サンプリングに用いることができる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本願に係る発明の
定方位コアサンプリング装置または定方位コアサンプリ
ング方法では、ボーリング孔底に複数の形状探査針を押
し付け、先端の位置によって孔底の形状を記録するとと
もに、配列された複数の形状探査針群の方向を記録する
ことによってコアの方位、すなわちコアが地盤中に存在
したときの方向を検知することができる。また、コアビ
ットによって円柱状に切削する前に端面形状が記録・保
存されるので、コアが割れてボーリング孔内で回転して
いても正確に方位を検知することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１、請求項２又は請求項３に記載の発明
の一実施形態である定方位コアサンプリング装置を示す
概略構成図である。

【図２】図１に示す定方位コアサンプリング装置で用い
られる形状探査針及び基部を示す概略断面図及び平面図
である。

【図３】図１に示す定方位コアサンプリング装置を用い
て、採取されたコアの方位を検知する方法を示す図であ
る。

【図４】請求項１、請求項２又は請求項３に記載の発明
に係る定方位コアサンプリング装置で用いることができ
る形状探査針及び基部の他の例を示す概略断面図及び平
面図である。

【図５】従来のコアサンプリング装置を示す概略構成図
である。

【図６】図５に示すコアサンプリング装置の拡大断面図
並びにこの装置で用いられるコアリフタの平面図及び断
面図である。

【図７】図５に示すコアサンプリング装置を用いて、コ
アを採取する方法を示す図である。

【符号の説明】

１ 基部 ２ 形状探査針 ３ 支持円筒体 ４ 方位記録装置 ５ 支持具 ６ 接続具 ７ 接続ロッド ８ ナット ９ 外筒 １１ ボルト １２ ゴムリング ２１ インナーチューブ ２２ 取付具 ２３ ロッド ２４ インナーチューブヘッド ２５ ワイヤ ２６ 可動翼体 ３１ コアビット ３２ アウターチューブ ４０ コア ５１ 形状探査針 ５２ 基部 ５３ ボルト ５４ ナット ５５ ゴムリング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 一郎 東京都新宿区歌舞伎町２丁目16番９号 新 宿ＴＫビル 住鉱コンサルタント株式会社 内 (72)発明者 川西 繁 東京都新宿区歌舞伎町２丁目16番９号 新 宿ＴＫビル 住鉱コンサルタント株式会社 内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地盤中に穿設されたボーリング孔に挿
   入される基部と、 この基部をボーリング孔の軸線方向に貫通し、該基部に
   対して少なくとも後退方向に移動可能に支持された複数
   の形状探査針と、 前記基部の、前記ボーリング孔内における方向を記録す
   る方位記録手段と、 前記形状探査針の前記基部に対する移動に負荷を付与す
   る制動手段とを有することを特徴とする定方位コアサン
   プリング装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の定方位コアサンプリ
   ング装置において、 前記制動手段は、前記形状探査針の外周面に密着される
   とともに、前記基部に位置が拘束されるゴム状リング部
   材を含むことを特徴とする定方位コアサンプリング装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の定方
   位コアサンプリング装置において、 前記形状探査針は採取するコアの断面内でほぼ全域に分
   布するように配置されていることを特徴とする定方位コ
   アサンプリング装置。
4. 【請求項４】 地盤中に穿設されたボーリング孔底
   に、該ボーリング孔の軸線方向に支持された複数の形状
   探査針の先端を押し付け、この形状探査針の先端の相対
   位置を保存する第１の工程と、 所定のパターンに配列された前記複数の形状探査針の位
   置と方位との関係を記録する第２の工程と、 孔底を切削することにより、コアを採取する第３の工程
   と、 採取されたコアの上端面の形状と、上記第１の工程で保
   存された形状探査針の先端の相対位置とを照合する第４
   の工程を含むことを特徴とする定方位コアサンプリング
   方法。