JPH0931956A - 地盤凍結サンプリング方法と装置 - Google Patents
地盤凍結サンプリング方法と装置Info
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- JPH0931956A JPH0931956A JP20281295A JP20281295A JPH0931956A JP H0931956 A JPH0931956 A JP H0931956A JP 20281295 A JP20281295 A JP 20281295A JP 20281295 A JP20281295 A JP 20281295A JP H0931956 A JPH0931956 A JP H0931956A
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- cooling pipe
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- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 掘削した地盤内又はボーリング孔内に冷却管
を設置し該冷却管内に低温流体を供給して周囲の地盤を
凍結させて凍結地盤をサンプリングする方法において、
冷却管内に開口した低温流体の注入口と排出口との縦方
向の相対位置を変更自在とした冷却管を用いて該冷却管
の周囲に略円柱形の凍土を形成させることを特徴とする
地盤凍結サンプリング方法。 【効果】 使用する低温流体の熱的損失が小さくエネル
ギーコストが低い。また凍土造成に要する時間が低減
し、しかもほぼ円柱状の均一な凍土柱が得られる。
を設置し該冷却管内に低温流体を供給して周囲の地盤を
凍結させて凍結地盤をサンプリングする方法において、
冷却管内に開口した低温流体の注入口と排出口との縦方
向の相対位置を変更自在とした冷却管を用いて該冷却管
の周囲に略円柱形の凍土を形成させることを特徴とする
地盤凍結サンプリング方法。 【効果】 使用する低温流体の熱的損失が小さくエネル
ギーコストが低い。また凍土造成に要する時間が低減
し、しかもほぼ円柱状の均一な凍土柱が得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は地盤の力学特性など
の地盤情報を得るために、特に砂・礫地盤などの粒状地
盤を乱さないで高品質の凍結地盤試料をサンプリングす
る方法と装置に関するものである。
の地盤情報を得るために、特に砂・礫地盤などの粒状地
盤を乱さないで高品質の凍結地盤試料をサンプリングす
る方法と装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来この種の地盤凍結方法としては、地
盤をボーリングして底蓋付きの凍結外管とこの内に凍結
内管を設置したものを該ボーリング孔内に挿入し、該凍
結内管に外部から液体窒素等の低温流体を注入して該内
管の下端から該外管の管底部に流出させることにより、
内管と外管との間を上昇させながら周囲の地盤を凍結さ
せて凍土を作っていた。その後この低温流体は外管の上
端から大気中に放出させていた。
盤をボーリングして底蓋付きの凍結外管とこの内に凍結
内管を設置したものを該ボーリング孔内に挿入し、該凍
結内管に外部から液体窒素等の低温流体を注入して該内
管の下端から該外管の管底部に流出させることにより、
内管と外管との間を上昇させながら周囲の地盤を凍結さ
せて凍土を作っていた。その後この低温流体は外管の上
端から大気中に放出させていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような従来方法で
は、下方ほど速く凍結が進行して地表に近い上方ほど凍
結が遅くなるので凍土の形状は、下が太く上ほど細い形
状となる。このためサンプリングに必要な凍土の造成に
時間がかかると共に、低温流体の浪費につながってい
た。従って凍土形状を上下で同一径となるように制御す
ることが望ましい。また低温流体としては通常液体窒素
が用いられているが、その使用量に比較して凍土造成の
効率は劣っていた。
は、下方ほど速く凍結が進行して地表に近い上方ほど凍
結が遅くなるので凍土の形状は、下が太く上ほど細い形
状となる。このためサンプリングに必要な凍土の造成に
時間がかかると共に、低温流体の浪費につながってい
た。従って凍土形状を上下で同一径となるように制御す
ることが望ましい。また低温流体としては通常液体窒素
が用いられているが、その使用量に比較して凍土造成の
効率は劣っていた。
【０００４】また造成した凍土をそのまま引き抜くサン
プリング方法の場合は、下方ほど小さい径を有する凍土
とする方がより容易にサンプリングできる。しかも従来
の方法では必要な凍土形状を任意に調整できるものでは
なかったため、不必要に大きな形状の凍土を採取しなけ
ればならず効率的ではなかった。
プリング方法の場合は、下方ほど小さい径を有する凍土
とする方がより容易にサンプリングできる。しかも従来
の方法では必要な凍土形状を任意に調整できるものでは
なかったため、不必要に大きな形状の凍土を採取しなけ
ればならず効率的ではなかった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明はこれら問題点に
鑑み検討の結果、上下でほぼ同一径の凍土の造成が可能
で、且つ低温流体を浪費しない地盤凍結サンプリング方
法とその装置を開発したものである。
鑑み検討の結果、上下でほぼ同一径の凍土の造成が可能
で、且つ低温流体を浪費しない地盤凍結サンプリング方
法とその装置を開発したものである。
【０００６】即ち本発明の地盤凍結サンプリング方法
は、掘削した地盤内又はボーリング孔内に冷却管を設置
し該冷却管内に低温流体を供給して周囲の地盤を凍結さ
せて凍結地盤をサンプリングする方法において、冷却管
内に開口した低温流体の注入口と排出口との縦方向の相
対位置を変更自在とした冷却管を用いて該冷却管の周囲
に略円柱形の凍土を形成させることを特徴とするもので
ある。そしてこの際冷却管に近接して１又は２以上のサ
ブ冷却管を設置し、これらサブ冷却管に該冷却管から排
出された低温流体を供給したり、凍結すべき地盤中に流
水層がある場合に、少なくとも該流水層の冷却管設置位
置の上流側にサブ冷却管を設置して先ず該冷却管及びサ
ブ冷却管に地中温度より低温の流体を流して流水を低温
化し、その後低温流体を流すのは有効であり、さらに冷
却管及び／又はサブ冷却管のボーリング孔内に冷熱源を
設置して周囲を低温化した後凍結を開始するのは効果的
である。
は、掘削した地盤内又はボーリング孔内に冷却管を設置
し該冷却管内に低温流体を供給して周囲の地盤を凍結さ
せて凍結地盤をサンプリングする方法において、冷却管
内に開口した低温流体の注入口と排出口との縦方向の相
対位置を変更自在とした冷却管を用いて該冷却管の周囲
に略円柱形の凍土を形成させることを特徴とするもので
ある。そしてこの際冷却管に近接して１又は２以上のサ
ブ冷却管を設置し、これらサブ冷却管に該冷却管から排
出された低温流体を供給したり、凍結すべき地盤中に流
水層がある場合に、少なくとも該流水層の冷却管設置位
置の上流側にサブ冷却管を設置して先ず該冷却管及びサ
ブ冷却管に地中温度より低温の流体を流して流水を低温
化し、その後低温流体を流すのは有効であり、さらに冷
却管及び／又はサブ冷却管のボーリング孔内に冷熱源を
設置して周囲を低温化した後凍結を開始するのは効果的
である。
【０００７】次に本発明の他の地盤凍結サンプリング方
法は、整地した地盤面に冷却板を当接させ該冷却板内に
低温流体を供給して当接地盤を凍結させて凍結地盤をサ
ンプリングする方法において、冷却板内に開口した低温
流体の注入口と排出口との冷却板内横面内での相対位置
を変更自在とした冷却板を用いて当接する地盤を凍結さ
せることを特徴とするものである。
法は、整地した地盤面に冷却板を当接させ該冷却板内に
低温流体を供給して当接地盤を凍結させて凍結地盤をサ
ンプリングする方法において、冷却板内に開口した低温
流体の注入口と排出口との冷却板内横面内での相対位置
を変更自在とした冷却板を用いて当接する地盤を凍結さ
せることを特徴とするものである。
【０００８】また他の方法は、連続するパイプの一端の
低温流体供給口と他端の低温流体排気口を並設し、該供
給口と該排出口との間のパイプを地盤内の造成すべき凍
土形状に合わせた直線状、螺旋状、渦巻状等所定形状に
加工した冷却パイプを用い、該冷却パイプを地盤中に設
置して上記一端部を地表に設けて凍土を造成し、該凍土
を採取することを特徴とするものである。
低温流体供給口と他端の低温流体排気口を並設し、該供
給口と該排出口との間のパイプを地盤内の造成すべき凍
土形状に合わせた直線状、螺旋状、渦巻状等所定形状に
加工した冷却パイプを用い、該冷却パイプを地盤中に設
置して上記一端部を地表に設けて凍土を造成し、該凍土
を採取することを特徴とするものである。
【０００９】さらに本発明の他の地盤凍結サンプリング
方法は、掘削した地盤内又はボーリング孔内に、内部に
開口した低温流体の注入口と排出口との縦方向の相対位
置を変更自在とした冷却管を設置し、且つ該冷却管の設
置位置を含めた周囲の地盤面に、内部に開口した低温流
体の注入口と排出口との横方向での相対位置を変更自在
とした冷却板を設置し、さらに該冷却管から排出される
低温流体を該冷却板に供給することにより、又は該冷却
板から排出される低温流体を該冷却管に供給することに
より、冷却管の周囲の地盤を凍結させて凍結地盤をサン
プリングすることを特徴とするものである。
方法は、掘削した地盤内又はボーリング孔内に、内部に
開口した低温流体の注入口と排出口との縦方向の相対位
置を変更自在とした冷却管を設置し、且つ該冷却管の設
置位置を含めた周囲の地盤面に、内部に開口した低温流
体の注入口と排出口との横方向での相対位置を変更自在
とした冷却板を設置し、さらに該冷却管から排出される
低温流体を該冷却板に供給することにより、又は該冷却
板から排出される低温流体を該冷却管に供給することに
より、冷却管の周囲の地盤を凍結させて凍結地盤をサン
プリングすることを特徴とするものである。
【００１０】次に本発明の地盤凍結サンプリング装置
は、掘削した地盤内又はボーリング孔内に設置する冷却
管内に縦方向の任意の位置に２以上の排出口を有する排
出管、又は先端に排出口を有して上下動する排出管を挿
入設置し、縦方向の任意の位置に２以上の注入口を有す
る低温流体注入管、又は先端に注入口を有する低温流体
注入管を該冷却管内に上下動自在に設けたことを特徴と
するものである。
は、掘削した地盤内又はボーリング孔内に設置する冷却
管内に縦方向の任意の位置に２以上の排出口を有する排
出管、又は先端に排出口を有して上下動する排出管を挿
入設置し、縦方向の任意の位置に２以上の注入口を有す
る低温流体注入管、又は先端に注入口を有する低温流体
注入管を該冷却管内に上下動自在に設けたことを特徴と
するものである。
【００１１】また本発明の他の装置は、上記の冷却管に
近接して、低温流体のサブ注入管とサブ排出管を有する
１又は２以上のサブ冷却管を設置し、１のサブ排出管と
他のサブ注入管を順次連結して一端のサブ注入管に該冷
却管の低温流体の排気管を接続したことを特徴とするも
のである。そして上記いずれの装置においてもサブ冷却
管内及び／又はサブ冷却管外の縦方向に複数の温度セン
サーを設けるのは有効である。
近接して、低温流体のサブ注入管とサブ排出管を有する
１又は２以上のサブ冷却管を設置し、１のサブ排出管と
他のサブ注入管を順次連結して一端のサブ注入管に該冷
却管の低温流体の排気管を接続したことを特徴とするも
のである。そして上記いずれの装置においてもサブ冷却
管内及び／又はサブ冷却管外の縦方向に複数の温度セン
サーを設けるのは有効である。
【００１２】また本発明の他の装置は整地した地盤面に
当接する冷却板内に、先端に低温流体注入口を有し他端
が該冷却板外に導出されたフレキシブル注入ホースを取
り付け、さらに先端に低温流体排気口を有して他端が該
冷却板外に導出されたフレキシブル排気ホースを取り付
け、これら先端部が冷却板上面から磁石により移動自在
であることを特徴とするものであり、この際冷却板内及
び／又は冷却板外の面方向に複数の温度センサーを設け
るのは効果的である。
当接する冷却板内に、先端に低温流体注入口を有し他端
が該冷却板外に導出されたフレキシブル注入ホースを取
り付け、さらに先端に低温流体排気口を有して他端が該
冷却板外に導出されたフレキシブル排気ホースを取り付
け、これら先端部が冷却板上面から磁石により移動自在
であることを特徴とするものであり、この際冷却板内及
び／又は冷却板外の面方向に複数の温度センサーを設け
るのは効果的である。
【００１３】従来の凍土造成法では凍結外管の底部から
のみ低温流体を供給し、排ガスとして上端から大気中に
放出していた。即ち常に同じ下部位置から低温流体を供
給し且つ上方へ排出していたために低温状態が長時間維
持される下部の凍土が大きく形成されていた。そこで本
発明では、ボーリング孔内に設置した冷却管内に噴出さ
せる低温流体の注入口と排出口の縦方向の位置関係を自
由に設定できる構成とした。
のみ低温流体を供給し、排ガスとして上端から大気中に
放出していた。即ち常に同じ下部位置から低温流体を供
給し且つ上方へ排出していたために低温状態が長時間維
持される下部の凍土が大きく形成されていた。そこで本
発明では、ボーリング孔内に設置した冷却管内に噴出さ
せる低温流体の注入口と排出口の縦方向の位置関係を自
由に設定できる構成とした。
【００１４】こうすることにより低温流体により冷却さ
れる地盤の縦方向の位置を自由に選定できるので、造成
凍土の縦方向の任意の位置での径を自由に調整でき、従
って造成凍土形状をほぼ円柱形とすることができる。し
かも短時間で必要な形状の凍土を経済的に得られる。な
おこの場合冷却管の形状は通常円筒状であるが、他にも
帯状、板状、円盤状等様々な形状とすることができ、こ
れにより色々な形状の凍土の造成ができる。特に偏平な
円筒形で内部に空洞を有する冷却板を用い、その空胴内
で低温流体の注入口と排出口との横面内での相対位置を
自由に変更できる構成とすることにより、該冷却板を整
地した地盤面に当接させて凍結を実施すれば地表面近傍
の任意の位置を凍結することができる。またボーリング
孔内に設置する上記円筒状の冷却管と上記偏平形状の冷
却板の両者を組合せ、該冷却管で用いた低温流体をその
まま該冷却板で用いるようにすれば低温流体の節約とな
り、且つ凍土も早期に造成できる。
れる地盤の縦方向の位置を自由に選定できるので、造成
凍土の縦方向の任意の位置での径を自由に調整でき、従
って造成凍土形状をほぼ円柱形とすることができる。し
かも短時間で必要な形状の凍土を経済的に得られる。な
おこの場合冷却管の形状は通常円筒状であるが、他にも
帯状、板状、円盤状等様々な形状とすることができ、こ
れにより色々な形状の凍土の造成ができる。特に偏平な
円筒形で内部に空洞を有する冷却板を用い、その空胴内
で低温流体の注入口と排出口との横面内での相対位置を
自由に変更できる構成とすることにより、該冷却板を整
地した地盤面に当接させて凍結を実施すれば地表面近傍
の任意の位置を凍結することができる。またボーリング
孔内に設置する上記円筒状の冷却管と上記偏平形状の冷
却板の両者を組合せ、該冷却管で用いた低温流体をその
まま該冷却板で用いるようにすれば低温流体の節約とな
り、且つ凍土も早期に造成できる。
【００１５】また冷却管に近接してサブ冷却管を設置し
て、このサブ冷却管に該冷却管で用いた低温流体の排出
されたものを注入するようにすればより経済的である。
さらに当該地盤に流水層がある場合にはサブ冷却管をそ
の流水層の上流側に設置してこれら冷却管とサブ冷却管
に先ず低温水等を流することで流水を凍結前に予め低温
化でき、より効率的である。以上の通り本発明では従来
困難であった冷却管上部付近の、地下水が多少流動して
いる場合でも凍土柱の造成が可能である。
て、このサブ冷却管に該冷却管で用いた低温流体の排出
されたものを注入するようにすればより経済的である。
さらに当該地盤に流水層がある場合にはサブ冷却管をそ
の流水層の上流側に設置してこれら冷却管とサブ冷却管
に先ず低温水等を流することで流水を凍結前に予め低温
化でき、より効率的である。以上の通り本発明では従来
困難であった冷却管上部付近の、地下水が多少流動して
いる場合でも凍土柱の造成が可能である。
【００１６】また上記冷却管や冷却板内及び／又はその
外部に沿って温度計を複数設置して、計測温度と時間と
の積が冷却部全面で一様になるように液体窒素注入量と
噴出口、排出口を移動させることにより、上下でほぼ均
一な凍土を造成することができる。
外部に沿って温度計を複数設置して、計測温度と時間と
の積が冷却部全面で一様になるように液体窒素注入量と
噴出口、排出口を移動させることにより、上下でほぼ均
一な凍土を造成することができる。
【００１７】また低温流体が流通する連続パイプを採取
しようとする凍土形状に合わせて螺旋状、渦巻状等に予
め加工しておき、これを地盤内に設置して凍結を実施す
れば冷却効率が良いので該パイプの形状により均一な柱
状凍土や偏芯断面を有する凍土柱、台錐型、お碗型又は
板状等様々な形状の凍土を経済的に造成することができ
る。
しようとする凍土形状に合わせて螺旋状、渦巻状等に予
め加工しておき、これを地盤内に設置して凍結を実施す
れば冷却効率が良いので該パイプの形状により均一な柱
状凍土や偏芯断面を有する凍土柱、台錐型、お碗型又は
板状等様々な形状の凍土を経済的に造成することができ
る。
【００１８】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施例について図面
により説明する。
により説明する。
【００１９】（実施例１）凍結対象地盤は主として砂地
盤からなり、自然地下水位は地表面下３ｍ前後であり、
凍土のサンプリングは深度４ｍ〜15ｍの範囲を行った。
なお深度５〜６ｍの間は透水性の良い砂礫層からなり、
この層の地下水は静止状態にはなく、東から西方向へ流
れていた。このような条件の地盤で以下のように効率的
に地盤凍結を実施した。
盤からなり、自然地下水位は地表面下３ｍ前後であり、
凍土のサンプリングは深度４ｍ〜15ｍの範囲を行った。
なお深度５〜６ｍの間は透水性の良い砂礫層からなり、
この層の地下水は静止状態にはなく、東から西方向へ流
れていた。このような条件の地盤で以下のように効率的
に地盤凍結を実施した。
【００２０】図１の平面図に示すようにボーリング孔内
に主冷却管（３）を設置し、凍土造成領域（１）を該主
冷却管（３）を中心に同心円的に作る。そして該凍土造
成領域（１）内に試験試料採取位置（２）を設け、さら
に地下水流の上流にあたる東側に該主冷却管から約１ｍ
離してサブ冷却管（４）を設置した。また図２は主冷却
管（３）とサブ冷却管（４）を通る断面であるが、地下
水位（５）とその下方に流水砂礫層（６）がある。
に主冷却管（３）を設置し、凍土造成領域（１）を該主
冷却管（３）を中心に同心円的に作る。そして該凍土造
成領域（１）内に試験試料採取位置（２）を設け、さら
に地下水流の上流にあたる東側に該主冷却管から約１ｍ
離してサブ冷却管（４）を設置した。また図２は主冷却
管（３）とサブ冷却管（４）を通る断面であるが、地下
水位（５）とその下方に流水砂礫層（６）がある。
【００２１】主冷却管（３）は図３に示すように有底管
からなり、内部に有底の流速調整管（７）を挿入してあ
る。この流速調整管（７）は主冷却管（３）との間隙を
適当な幅にすること、凹凸を付けるなどで乱流を発生さ
せることなどにより冷却効率を高める役割を持つもので
ある。この流速調整管（７）の中には地下水位付近と孔
底付近の２箇所に排出口を有する排出管（８）（９）が
接続され、これらは地上に導かれ、バルブ（10）の開閉
により（８）か（９）の何れかは開放されるようになっ
ている。排気ホースはフッ素樹脂系の耐低温薄肉ホース
を使用した。
からなり、内部に有底の流速調整管（７）を挿入してあ
る。この流速調整管（７）は主冷却管（３）との間隙を
適当な幅にすること、凹凸を付けるなどで乱流を発生さ
せることなどにより冷却効率を高める役割を持つもので
ある。この流速調整管（７）の中には地下水位付近と孔
底付近の２箇所に排出口を有する排出管（８）（９）が
接続され、これらは地上に導かれ、バルブ（10）の開閉
により（８）か（９）の何れかは開放されるようになっ
ている。排気ホースはフッ素樹脂系の耐低温薄肉ホース
を使用した。
【００２２】主冷却管（３）と流速調整管（７）は上端
部でヘッド（11）により緊結されそれぞれ密封されてい
るが、該ヘッド（11）には流速調整管（７）内に繋がる
通気孔（12）を有し、管内の温度変化による応力を低減
している。またこのヘッド（11）には、主冷却管内に開
口した注入口（15）を有する注入管（14）が貫通してい
る。該注入管（14）と該ヘッド（11）との接触部（13）
は、フッ素系樹脂製で気密性と潤滑性を保つ構造として
いる。この注入管は主冷却管（３）内の底部に達する耐
低温ホースからなり、手動で上下動が可能で、地上端部
は図示していない低温流体注入制御装置に接続されてい
る。また主冷却管（３）内には温度センサー（16）を縦
方向に５個設置し、ケーブルをヘッド（11）から取り出
すようにしている。
部でヘッド（11）により緊結されそれぞれ密封されてい
るが、該ヘッド（11）には流速調整管（７）内に繋がる
通気孔（12）を有し、管内の温度変化による応力を低減
している。またこのヘッド（11）には、主冷却管内に開
口した注入口（15）を有する注入管（14）が貫通してい
る。該注入管（14）と該ヘッド（11）との接触部（13）
は、フッ素系樹脂製で気密性と潤滑性を保つ構造として
いる。この注入管は主冷却管（３）内の底部に達する耐
低温ホースからなり、手動で上下動が可能で、地上端部
は図示していない低温流体注入制御装置に接続されてい
る。また主冷却管（３）内には温度センサー（16）を縦
方向に５個設置し、ケーブルをヘッド（11）から取り出
すようにしている。
【００２３】図４にその構成を示すサブ冷却管（４）
は、砂礫層（６）の流水を上流側で低温にすることで、
通常の方法では凍土の造成が困難であるものを可能にす
るための工法である。目的とする砂礫層下端までボーリ
ングし、この中に低温流体を流通させる単管をら旋状に
形成したサブ冷却管（４）を挿入する。このサブ冷却管
（４）には主冷却系の排気バルブ（10）に接続するサブ
注入口（17）とサブ排気口（18）がある。また、凍結制
御のためのサブ冷却管用温度センサー（19）を装着して
いる。
は、砂礫層（６）の流水を上流側で低温にすることで、
通常の方法では凍土の造成が困難であるものを可能にす
るための工法である。目的とする砂礫層下端までボーリ
ングし、この中に低温流体を流通させる単管をら旋状に
形成したサブ冷却管（４）を挿入する。このサブ冷却管
（４）には主冷却系の排気バルブ（10）に接続するサブ
注入口（17）とサブ排気口（18）がある。また、凍結制
御のためのサブ冷却管用温度センサー（19）を装着して
いる。
【００２４】以上のような諸装置を所定の位置にセット
してから、注入管（14）の先端の注入口（15）を手動で
主冷却管（３）の底部近くまで下ろし、地下水位付近に
排気口を有する排気管（８）に連通するようにバルブ
（10）を切替え、この排気をサブ冷却管（４）のサブ注
入口（17）に接続する。そして注入管（14）の上端部を
液体窒素注入制御装置に接続し、10分程度少量の液体窒
素を注入してクールダウンしてから、徐々に注入量を多
くして定常注入状態に保つ。48時間経過時、下部は凍結
が80％程度進行してきたが、砂礫層部は未凍結状態であ
る。この時点で、注入管（14）先端の注入口（15）を砂
礫層上面近くまで引き上げ、バルブ（10）を操作して主
冷却管下部の排気口から排気ガスを排出するように切り
替え、サブ温度センサー（19）の温度の低下を重視した
制御により液体窒素の注入量を増加にして、48時間経過
時には砂礫層を、図２に示す領域（１）のように必要な
範囲凍結させることができた。
してから、注入管（14）の先端の注入口（15）を手動で
主冷却管（３）の底部近くまで下ろし、地下水位付近に
排気口を有する排気管（８）に連通するようにバルブ
（10）を切替え、この排気をサブ冷却管（４）のサブ注
入口（17）に接続する。そして注入管（14）の上端部を
液体窒素注入制御装置に接続し、10分程度少量の液体窒
素を注入してクールダウンしてから、徐々に注入量を多
くして定常注入状態に保つ。48時間経過時、下部は凍結
が80％程度進行してきたが、砂礫層部は未凍結状態であ
る。この時点で、注入管（14）先端の注入口（15）を砂
礫層上面近くまで引き上げ、バルブ（10）を操作して主
冷却管下部の排気口から排気ガスを排出するように切り
替え、サブ温度センサー（19）の温度の低下を重視した
制御により液体窒素の注入量を増加にして、48時間経過
時には砂礫層を、図２に示す領域（１）のように必要な
範囲凍結させることができた。
【００２５】従来の凍結方法では、凍結範囲以浅の配管
を防熱処理しているが、本発明では機構上及び注入管が
フッ素系のパイプであること等の理由で非凍結部分の熱
損失は少なかった。先ず、従来法に近い下方からの液体
窒素の注入、上方からの排出により流水砂礫層（６）下
面以浅を除く大部分について凍土をほぼ造成した。次い
で、上方の流水砂礫層（６）部に液体窒素注入口を、及
び冷却管底部にその排出口を移動し、液体窒素注入量を
多くして凍結を続けた結果、所定の円柱状の凍土柱を造
成することができた。この状態では、主冷却管（３）か
らの排気ガスを有効利用したサブ冷却管（４）の効果も
大きいことが判った。特に、従来の冷却式とは異なり、
サブ冷却管（４）をら旋状にしているため、冷却深度範
囲が１ｍと薄いにも拘らず熱効率を格段に向上すること
ができた。
を防熱処理しているが、本発明では機構上及び注入管が
フッ素系のパイプであること等の理由で非凍結部分の熱
損失は少なかった。先ず、従来法に近い下方からの液体
窒素の注入、上方からの排出により流水砂礫層（６）下
面以浅を除く大部分について凍土をほぼ造成した。次い
で、上方の流水砂礫層（６）部に液体窒素注入口を、及
び冷却管底部にその排出口を移動し、液体窒素注入量を
多くして凍結を続けた結果、所定の円柱状の凍土柱を造
成することができた。この状態では、主冷却管（３）か
らの排気ガスを有効利用したサブ冷却管（４）の効果も
大きいことが判った。特に、従来の冷却式とは異なり、
サブ冷却管（４）をら旋状にしているため、冷却深度範
囲が１ｍと薄いにも拘らず熱効率を格段に向上すること
ができた。
【００２６】（実施例２）図５に示すように平坦になら
された地表面に、偏平状冷却板を設置した。該冷却板
（20）は内部に開口した低温流体注入口（21）を先端に
有するフレキシブルの注入ホース（22）と、同じく内部
に開口した排気口（23）を先端に有するフレキシブルの
排気ホース（24）を有しており、これらの先端注入口
（21）と排気口（23）はそれぞれ該冷却板（20）上面か
ら磁石により自由に位置変更できる構成である。
された地表面に、偏平状冷却板を設置した。該冷却板
（20）は内部に開口した低温流体注入口（21）を先端に
有するフレキシブルの注入ホース（22）と、同じく内部
に開口した排気口（23）を先端に有するフレキシブルの
排気ホース（24）を有しており、これらの先端注入口
（21）と排気口（23）はそれぞれ該冷却板（20）上面か
ら磁石により自由に位置変更できる構成である。
【００２７】このような冷却板によれば、図５に示すよ
うに地表面下に任意の非対称的な形状の凍土も造成する
ことが可能である。
うに地表面下に任意の非対称的な形状の凍土も造成する
ことが可能である。
【００２８】
【発明の効果】このように本発明によれば、使用する低
温流体の熱的損失が小さくエネルギーコストが低い。ま
た凍土造成に要する時間が低減し、しかもほぼ円柱状の
均一な凍土柱が得られる。
温流体の熱的損失が小さくエネルギーコストが低い。ま
た凍土造成に要する時間が低減し、しかもほぼ円柱状の
均一な凍土柱が得られる。
【図１】本発明の実施例１の方法を示す地盤の平面図で
ある。
ある。
【図２】同じく地盤の縦断面図である。
【図３】主冷却管を示す縦断面図である。
【図４】サブ冷却管を示す縦断面図である。
【図５】本発明の実施例２の方法を示す説明図である。
１ 凍土造成領域 ２ 試験試料採取位置 ３ 主冷却管 ４ サブ冷却管 ５ 地下水位 ６ 流水砂礫層 ７ 流速調整管 ８ 排気管 ９ 排気管 10 バルブ 11 ヘッド 12 通気孔 13 接触部 14 注入管 15 注入口 16 温度センサー 17 サブ注入管 18 サブ排気管 19 サブ冷却管用温度センサー 20 冷却板 21 注入口 22 注入ホース 23 排気口 24 排気ホース
Claims (13)
- 【請求項１】 掘削した地盤内又はボーリング孔内に冷
却管を設置し該冷却管内に低温流体を供給して周囲の地
盤を凍結させて凍結地盤をサンプリングする方法におい
て、冷却管内に開口した低温流体の注入口と排出口との
縦方向の相対位置を変更自在とした冷却管を用いて該冷
却管の周囲に略円柱形の凍土を形成させることを特徴と
する地盤凍結サンプリング方法。 - 【請求項２】 整地した地盤面に冷却板を当接させ該冷
却板内に低温流体を供給して当接地盤を凍結させて凍結
地盤をサンプリングする方法において、冷却板内に開口
した低温流体の注入口と排出口との冷却板内での相対位
置を変更自在とした冷却板を用いて当接地盤を凍結させ
ることを特徴とする地盤凍結サンプリング方法。 - 【請求項３】 冷却管に近接して１又は２以上のサブ冷
却管を設置し、これらサブ冷却管に該冷却管から排出さ
れた低温流体を供給する請求項１記載の地盤凍結サンプ
リング方法。 - 【請求項４】 凍結すべき地盤中に流水層がある場合
に、少なくとも該流水層の冷却管設置位置の上流側にサ
ブ冷却管を設置して先ず該冷却管及びサブ冷却管に地中
温度より低温の流体を流して流水を低温化し、その後低
温流体を流す請求項３記載の地盤凍結サンプリング方
法。 - 【請求項５】 冷却管及び／又はサブ冷却管のボーリン
グ孔内に冷熱源を設置して周囲を低温化した後凍結を開
始する請求項３又は４記載の地盤凍結サンプリング方
法。 - 【請求項６】 掘削した地盤内又はボーリング孔内に、
内部に開口した低温流体の注入口と排出口との縦方向の
相対位置を変更自在とした冷却管を設置し、且つ該冷却
管の設置位置を含めた周囲の地盤面に、内部に開口した
低温流体の注入口と排出口との横面内での相対位置を変
更自在とした冷却板を設置し、さらに該冷却管から排出
される低温流体を該冷却板に供給することにより、又は
該冷却板から排出される低温流体を該冷却管に供給する
ことにより、冷却管の周囲の地盤を凍結させて凍結地盤
をサンプリングすることを特徴とする地盤凍結サンプリ
ング方法。 - 【請求項７】 掘削した地盤内又はボーリング孔内に設
置する冷却管内に縦方向の任意の位置に２以上の排出口
を有する排出管、又は先端に排出口を有して上下動する
排出管を挿入設置し、縦方向の任意の位置に２以上の注
入口を有する低温流体注入管、又は先端に注入口を有す
る低温流体注入管を該冷却管内に上下動自在に設けたこ
とを特徴とする地盤凍結サンプリング装置。 - 【請求項８】 冷却管内及び／又は冷却管外の縦方向に
複数の温度センサーを設けた請求項７記載の装置。 - 【請求項９】 請求項７又は８に記載の冷却管に近接し
て、低温流体のサブ注入管とサブ排出管を有する１又は
２以上のサブ冷却管を設置し、１のサブ排出管と他のサ
ブ注入管を順次連結して一端のサブ注入管に該冷却管の
低温流体の排気管を接続したことを特徴とする地盤凍結
サンプリング装置。 - 【請求項１０】 サブ冷却管内及び／又はサブ冷却管外
の縦方向に複数の温度センサーを設けた請求項９記載の
装置。 - 【請求項１１】 整地した地盤面に当接する冷却板内
に、先端に低温流体注入口を有し他端が該冷却板外に導
出されたフレキシブル注入ホースを取り付け、さらに先
端に低温流体排気口を有して他端が該冷却板外に導出さ
れたフレキシブル排気ホースを取り付け、これら先端部
が冷却板上面から磁石により移動自在であることを特徴
とする地盤凍結サンプリング装置。 - 【請求項１２】 冷却板内及び／又は冷却板外の面方向
に複数の温度センサーを設けた請求項11記載の装置。 - 【請求項１３】 連続するパイプの一端の低温流体供給
口と他端の低温流体排気口を並設し、該供給口と該排出
口との間のパイプを地盤内の造成すべき凍土形状に合わ
せた直線状、螺旋状、渦巻状等所定形状に加工した冷却
パイプを用い、該冷却パイプを地盤中に設置して上記一
端部を地表に設けて凍土を造成し、該凍土を採取するこ
とを特徴とする地盤凍結サンプリング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20281295A JP2670991B2 (ja) | 1995-07-17 | 1995-07-17 | 地盤凍結サンプリング方法と装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20281295A JP2670991B2 (ja) | 1995-07-17 | 1995-07-17 | 地盤凍結サンプリング方法と装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0931956A true JPH0931956A (ja) | 1997-02-04 |
| JP2670991B2 JP2670991B2 (ja) | 1997-10-29 |
Family
ID=16463617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20281295A Expired - Fee Related JP2670991B2 (ja) | 1995-07-17 | 1995-07-17 | 地盤凍結サンプリング方法と装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2670991B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007218079A (ja) * | 2006-01-17 | 2007-08-30 | Chem Grouting Co Ltd | 凍結工法 |
| CN102677645A (zh) * | 2012-04-27 | 2012-09-19 | 华中科技大学 | 一种用于水平冻结冻土多场耦合实时感知方法 |
| CN103528712A (zh) * | 2013-10-25 | 2014-01-22 | 中国矿业大学 | 基于光纤光栅传感的煤矿井筒冻结壁温度实时监测方法 |
| CN105572318A (zh) * | 2015-12-09 | 2016-05-11 | 东北师范大学 | 原位监测土壤冻融装置及基于该装置测定土壤碳损失的方法 |
| CN105603957A (zh) * | 2015-12-22 | 2016-05-25 | 贵州师范大学 | 洞穴滴水点漏失土壤收集器 |
| JP2018162632A (ja) * | 2017-03-27 | 2018-10-18 | 学校法人早稲田大学 | 地盤凍結工法 |
| CN109826181A (zh) * | 2019-01-30 | 2019-05-31 | 中国矿业大学 | 一种供液管带隔板的液氮冻结器及方法 |
| JP2019108766A (ja) * | 2017-12-20 | 2019-07-04 | 東京電力ホールディングス株式会社 | 凍土の維持方法および凍土の造成方法 |
-
1995
- 1995-07-17 JP JP20281295A patent/JP2670991B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| CN105603957A (zh) * | 2015-12-22 | 2016-05-25 | 贵州师范大学 | 洞穴滴水点漏失土壤收集器 |
| CN105603957B (zh) * | 2015-12-22 | 2017-10-17 | 贵州师范大学 | 洞穴滴水点漏失土壤收集器 |
| JP2018162632A (ja) * | 2017-03-27 | 2018-10-18 | 学校法人早稲田大学 | 地盤凍結工法 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2670991B2 (ja) | 1997-10-29 |
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