JPH1164245A - 地盤内含水比分布の推定方法 - Google Patents

地盤内含水比分布の推定方法

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JPH1164245A
JPH1164245A JP9244877A JP24487797A JPH1164245A JP H1164245 A JPH1164245 A JP H1164245A JP 9244877 A JP9244877 A JP 9244877A JP 24487797 A JP24487797 A JP 24487797A JP H1164245 A JPH1164245 A JP H1164245A
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JP
Japan
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dimensional
ground
water content
grid
electromagnetic wave
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JP9244877A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Imai
博 今井
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Taisei Corp
Original Assignee
Taisei Corp
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/30Assessment of water resources

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 地盤内の含水比の3次元分布を精度よく推定
する。 【解決手段】 地盤1に少なくとも3本のボーリング孔
2A〜2Dをあけ、2本のボーリング孔間の電磁波の速
度2次元分布データTAB〜TCDを電磁波トモグラフ
ィを行うことによって少なくとも3種類得る。これらの
速度2次元分布データTAC〜TCDを所要の変換式を
用いて含水比の2次元分布データWAB〜WCDに変換
し、これにより得られた含水比2次元分布データWAB
〜WCDを用いて、地盤1を3次元グリッド化したモデ
ルの各グリッドにおける含水比を求め、地盤1内の含水
比の3次元分布を推定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、地盤内における含
水比の3次元分布を電磁波トモグラフィの手法を用いて
推定するようにした地盤内含水比分布の推定方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】各種の目的で地盤を掘削する場合、その
対象となる地盤の含水比の状態は、掘削工程や設計変更
に関係する重要な要素であり、したがって、掘削しよう
とする地盤の含水比の3次元分布の様子を事前に把握し
たいう要求が従来からあった。このため、従来から、ト
ンネル等の掘削を行うに先立ってボーリング孔による地
盤調査が行われている。ボーリングによって地盤の含水
比を推定する方法としては、ガンマ線法や中性子法など
の検層技術を用いることが可能であるが、これらによる
地盤調査はボーリング孔に沿うデータを収集するに止ま
るものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
検層技術による場合にはボーリング孔に沿った含水比分
布しか得られないので、これに基づいて含水比の3次元
グリッドにマッピングした場合、所要の精度が得られ
ず、実用にならないという問題を生じる。また、弾性波
探査や比抵抗探査の技術によっては地盤内の含水比の3
次元分布を推定することはできない。本発明の目的は、
したがって、電磁波トモグラフィによる地盤内の電磁波
の速度の2次元分布データから地盤内における含水比の
3次元分布を精度よく推定することができるようにし
た、地盤内含水比分布の推定方法を提供することにあ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の特徴は、地盤内の含水比の3次元分布を推定
するための方法であって、地盤にあけられた少なくとも
3本のボーリング孔のうちから選択された任意の2本の
ボーリング孔間の電磁波の速度2次元分布データを電磁
波トモグラフィを行うことによって少なくとも3種類得
るステップと、前記地盤の3次元グリッド化モデルを作
成するステップと、前記速度2次元分布データを用いて
前記3次元グリッド化モデルのグリッドにおける速度を
決定するステップと、前記3次元グリッド化モデルのグ
リッドにおける速度を対応する含水比に変換するステッ
プとを備えた点にある。
【0005】本発明では、上記構成において、各速度2
次元分布データを、選択された2本のボーリング孔に沿
う各測線間の平面を2次元グリッド化したモデルの各グ
リッド上の電磁波速度を示すデータとして得るように構
成することができる。
【0006】本発明では、上記の構成において、速度2
次元分布データを、下記の変換式(Fは関数を定義す
る) W=F(f,εS ,εd ) ここで、Wは含水比、fは電磁波トモグラフィのための
使用電磁波周波数、εS は原位置における比誘電率、ε
d は乾燥状態における比誘電率であり、εS は電磁波速
度をv、光速度をcとするとき(c/v)2 で示され
る、を用いて含水比2次元分布データに変換する構成と
することができる。
【0007】このように、本発明では、地盤での比誘電
率がそこでの含水比に大きく依存しているという知見に
基づき、ボーリング孔に沿った2つの測線間における電
磁波トモグラフィによる電磁波の速度2次元分布データ
を少なくとも3種類得、これらの速度2次元分布データ
を所要の変換式を用いて含水比の2次元分布データに変
換し、これにより得られた含水比2次元分布データを用
いて、地盤を3次元グリッド化したモデルの各グリッド
における含水比を求める方法により、地盤内の含水比の
3次元分布を推定することができる。
【0008】この場合、速度2次元分布データを用いて
地盤の3次元グリッド化モデルの各グリッドにおける電
磁波速度を決定し、この決定された電磁波速度を含水比
に変換することにより地盤内の含水比の3次元分布を推
定することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態の一例につき詳細に説明する。図1は、本発明
の方法により含水比の3次元分布を推定しようとする地
盤1にボーリング孔2A〜2Dをあけた状態を示す図で
ある。本実施の形態では、4つのボーリング孔2A〜2
Dが公知の方法で地盤1に垂直にあけられているが、そ
の数は少なくとも3つであればよい。
【0010】これらのボーリング孔2A〜2Dは、電磁
波トモグラフィ調査のための測線となるものであり、任
意に選ばれた2本のボーリング孔間における電磁波トモ
グラフィによる電磁波の2次元速度分布データを、ボー
リング孔の組み合わせを変えて少なくとも3種類求め
る。
【0011】本実施の形態では、先ず、ボーリング孔2
A−2B間の2次元平面P1における電磁波の速度2次
元分布データを、ボーリング孔2Aに送信アンテナを入
れ、ボーリング2Bに受信アンテナを入れて、これらの
送信アンテナおよび受信アンテナ(図示せず)をボーリ
ング孔2A、2B内でそれぞれ移動させる公知の電磁波
トモグラフィの手法を用いて得る。なお、ボーリング孔
2Aに受信アンテナを入れ、ボーリング2Bに送信アン
テナを入れて、ボーリング孔2A−2B間の2次元平面
P1における電磁波の速度2次元分布データを同様にし
て得ることもできる。
【0012】図2には、ボーリング孔2Aに沿う測線M
Aとボーリング孔2Bに沿う測線MBとの間の2次元平
面P1に対して作成されたグリッドの様子が示されてお
り、この平面上の速度2次元分布データTABは、図2
に示した各グリッド上の速度値から成る1組の速度デー
タセットとして得られる。
【0013】以後、ボーリング孔2A−2C間、2A−
2D間、2B−2C間、2B−2D間、2C−2D間に
おける電磁波の各速度2次元分布データセットTAC、
TAD、TBC、TBD、TCDも、それぞれ同様にし
て対応する2次元グリッドの各グリッド上の速度値から
なる1組の速度データセットとして得る。
【0014】このようにして、4つのボーリング孔2A
〜2Dのうちから選ばれた2つのボーリング孔を測線と
して得られた6つの速度2次元分布データセットTA
B、TAC、TAD、TBC、TBD、TCDを、対応
する含水比の2次元分布データにそれぞれ変換する。こ
のデータ変換は、地盤中での電磁波の速度vは、光速度
をcとすればそこでの比誘電率εS との間に、 εS =(c/v)2 の関係が成立し、且つ地盤内の各点の比誘電率は、そこ
での含水比に大きく依存している、という知見に基づい
て導出された実験式を用いて行われる。
【0015】すなわち、含水比Wは、下記の実験式 W=F(f,εS ,εd )・・・・(1) ここで、fは使用電磁波周波数、εS は原位置における
比誘電率、εd は乾燥状態における比誘電率、で求める
ことが出来る。乾燥状態における比誘電率εd は、地盤
1の岩石のサンプルを用いてその岩石の乾燥状態におけ
る比誘電率を測定することにより得られる。この測定値
は物質的に略均一な地山では図2に示した複数のグリッ
ドのうちのどのグリッド上においても略一定とみなすこ
とができる。そして、各グリッド上の比誘電率は速度2
次元分布データに基づく各電磁波速度から求められる。
【0016】上記変換式として、具体的には、例えば、 W=K{(εS −εd )/εd P ・・・・(2) ここで、K、Pは定数、を用いることができる。なお、
K、Pの値は種々の実験データを基に定めることができ
る。
【0017】上述した6組の速度2次元分布データ全て
に対して、各グリッド上における電磁波の速度を上記変
換式(2)を用いてそれぞれ含水比に変換する処理を行
い、6組の含水比2次元分布データセットWAB、WA
C、WAD、WBC、WBD、WCDを得る。
【0018】次に、4つのボーリング孔2A〜2Dを含
む地盤1中の所要の領域を3次元グリッド化してモデル
を作成する。
【0019】そして、既に得られている6組の含水比2
次元分布データセットWAB、WAC、WAD、WB
C、WBD、WCDを用いて、3次元グリッド化モデル
の各グリッドに、適宜の外挿法により外挿処理を行い、
含水比の3次元グリッドデータを得る。ここで、外挿法
は、インバース・ディスタンス法、ミニマムテンション
サーフィス法、クリッジング等であるが、これらに限定
されず、適宜の公知の外挿方法を用いることができるの
は勿論である。
【0020】このようにして、地盤1中にあけた4つの
ボーリング孔2A〜2Dで囲まれた領域を3次元グリッ
ド化して各グリッドにおける含水比が求められるので、
これにより、地盤1内の含水比の3次元分布を推定する
ことができる。
【0021】上記では、6組の速度2次元分布データを
それぞれ対応する含水比2次元分布データに変換してか
ら外挿処理を行って含水比の3次元グリッドデータを得
る処理を説明した。しかし、本発明による方法はこの処
理に限定されるのではなく、例えば、6組の速度2次元
分布データに基づいて先ず電磁波速度の3次元グリッド
データを得るための処理を外挿法を用いて行い、しかる
後電磁波速度の3次元グリッドデータを所要の変換式を
用いて含水比3次元グリッドデータに変換することによ
り地盤1の含水比の3次元分布を推定するようにしても
よいことは勿論である。
【0022】この方法によると、従来のように、ボーリ
ング孔を多数あける必要はなく、地盤内の所要の領域に
少なくとも3つのボーリング孔をあけ、異なる3つの組
み合わせのボーリング孔間において電磁波トモグラフィ
調査を行って、電磁波速度の2次元分布データを少なく
とも3組得、これに基づいて地盤内の所要の領域の3次
元グリッド化モデルの各グリッドにおける含水比を推定
することができるので、ボーリング孔の数が少ない場合
でも地盤内の3次元的な含水比分布を容易に且つ高精度
で推定することができ、ボーリング費用や調査時間を著
しく軽減することができる。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、少なくとも3つのボー
リング孔をあけることにより、地盤内の含水比の3次元
分布を簡単に得ることができるので、低コストで済む。
また、所要のデータは電磁波トモグラフィを行うことに
より得るので、手間が掛からず、簡単である。さらに、
少なくとも3つの電磁波速度の又は含水比の2次元分布
データに基づき外挿法を用いて含水比の3次元分布を決
定するので、地盤内の含水比の3次元分布を精度よく推
定することができる。したがって、結局、低コストで、
且つ精度よく地盤内の含水比の3次元分布を求めること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】地盤にあけられたボーリング孔を用いて本発明
の方法により含水比の3次元分布を推定するための実施
の形態の一例を説明するための説明図。
【図2】図1に示した2つのボーリング孔間における電
磁波の速度の2次元分布データ化を得るために、ボーリ
ング孔間を2次元グリッド化した様子を示す図。
【符号の説明】
1 地盤 2A〜2D ボーリング孔 P1 2次元平面 MA 測線 MB 測線 TAB、TAC、TAD、TBC、TBD、TCT 速
度2次元分布データセット WAB、WAC、WAD、WBC、WBD、WCD 含
水比2次元分布データセット

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 地盤内の含水比の3次元分布を推定する
    ための方法であって、 地盤にあけられた少なくとも3本のボーリング孔のうち
    から選択された任意の2本のボーリング孔間の電磁波の
    速度2次元分布データを電磁波トモグラフィを行うこと
    によって少なくとも3種類得るステップと、 前記地盤の3次元グリッド化モデルを作成するステップ
    と、 前記速度2次元分布データを用いて前記3次元グリッド
    化モデルのグリッドにおける速度を決定するステップと
    前記3次元グリッド化モデルのグリッドにおける速度を
    対応する含水比に変換するステップと、を備えたことを
    特徴とする地盤内含水比分布の推定方法。
  2. 【請求項2】 前記各速度2次元分布データを、選択さ
    れた2本のボーリング孔に沿う各測線間の平面を2次元
    グリッド化したモデルの各グリッド上の電磁波速度を示
    すデータとして得るようにした請求項1記載の地盤内含
    水比分布の推定方法。
  3. 【請求項3】 前記速度2次元分布データを、下記の変
    換式 W=F(f,εS ,εd ) ここで、Wは含水比、fは電磁波トモグラフィのための
    使用電磁波周波数、εS は原位置における比誘電率、ε
    d は乾燥状態における比誘電率であり、εS は電磁波速
    度をv、光速度をcとするとき(c/v)2 で示され
    る、を用いて含水比2次元分布データに変換するように
    した請求項1または2記載の地盤内含水比分布の推定方
    法。
JP9244877A 1997-08-27 1997-08-27 地盤内含水比分布の推定方法 Pending JPH1164245A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005337746A (ja) * 2004-05-24 2005-12-08 National Institute For Rural Engineering 電気探査方法
JP2006118921A (ja) * 2004-10-20 2006-05-11 Arata Kaneko 実時間型水中音響トモグラフィ装置及び水中音響トモグラフィシステム

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005337746A (ja) * 2004-05-24 2005-12-08 National Institute For Rural Engineering 電気探査方法
JP2006118921A (ja) * 2004-10-20 2006-05-11 Arata Kaneko 実時間型水中音響トモグラフィ装置及び水中音響トモグラフィシステム

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