JPH116777A

JPH116777A - 間隙水圧計及び間隙水圧測定法

Info

Publication number: JPH116777A
Application number: JP15981897A
Authority: JP
Inventors: Itsuro Kawasaki; 逸郎川▲崎▼; Naonobu Matsumura; 直宣松村; 英俊 ▲高▼木; Hidetoshi Takagi; Takeshi Natsui; 健夏井
Original assignee: DORIKO KK; NIPPON AUTOM KK; Nippon Automation Co Ltd
Current assignee: DORIKO KK; NIPPON AUTOM KK; Nippon Automation Co Ltd
Priority date: 1997-06-17
Filing date: 1997-06-17
Publication date: 1999-01-12

Abstract

(57)【要約】【課題】ボーリングを行うこと無く、測定地点から任意
の方向に位置する土中の測定点における間隙水圧の測定
を高い精度で行うことを可能とする間隙水圧計を提供す
る。【解決手段】間隙水圧計１０は、（イ）先端コーン１
１、（ロ）先端部が先端コーン１１に取り付けられ、そ
して、側壁に貫通孔１３が設けられたパイプ１２、及
び、（ハ）該パイプ１２の内部に格納され、該パイプ１
２に設けられた貫通孔１３を通過した水の水圧を測定す
る拡散型半導体圧力センサー２０から成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、間隙水圧計、及び
かかる間隙水圧計を用いた間隙水圧測定法に関する。

【０００２】

【従来の技術】盛土や構造物の沈下、安定性、地滑り対
策、掘削時の排水等を検討する際に必要な基礎データを
得るために、地盤の間隙水圧測定は不可欠な測定項目の
１つである。また、土木・建築工事における安全性の確
保等から、長期間の間隙水圧測定も行われている。更に
は、地震時の液状現象等においても過剰間隙水圧が重要
な役割を演じている。

【０００３】従来の間隙水圧測定法には種々の方法があ
るが、地盤工学会基準（ＪＧＳ１３１３−１９９５）
「ボーリング孔を利用した電気式間隙水圧計による間隙
水圧の測定方法」を例にとり、以下、間隙水圧測定法を
説明する。尚、間隙水圧とは、土中の測定位置における
土の間隙水のもつ圧力を意味する。電気式間隙水圧計は
圧力計の一種であり、水圧のみが測定できるように受圧
部にフィルターを備えた構造を有する。受圧部の電気変
換方式により、歪みゲージ型、差動トランス型、カール
ソン型に分類されるが、前２者が主流である。電気式間
隙水圧計の外径は３０〜５０ｍｍ程度である。

【０００４】間隙水圧の測定においては、先ず、直径６
６ｍｍ以上の孔径で削孔できるボーリング機械を用い
て、所定の深さのボーリング孔を土中に設ける。次い
で、清水による清浄によってボーリング孔中のスライム
及び掘削泥水を排除する。そして、電気式間隙水圧計と
ロッドを次々に緊結しながらゆっくりと静かにボーリン
グ孔内に挿入し、電気式間隙水圧計が孔底に達したなら
ば、静かに所定の深さまで電気式間隙水圧計を押し込
む。あるいは又、電気式間隙水圧計が孔底に達したなら
ば、砂等のフィルター材を投入して電気式間隙水圧計を
埋め戻し、ベントナイト等のシール材を用いて十分に遮
水する。この状態を図１１に模式的に示す。そして、電
気式間隙水圧計の受圧部にて水圧を電気信号に変換し、
かかる電気信号を、地表等に配置された指示計で読み取
り、間隙水圧を求める。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の間隙
水圧測定法においては、土中にボーリング孔を設けるこ
とが不可欠である。従って、間隙水圧を測定する場合、
相当の広さの空間が必要とされ、例えば住宅地域や農地
において間隙水圧を測定することは困難な場合が多い。
また、ボーリング孔を設けること自体、煩雑な作業であ
るし、ボーリング作業に要する電源等の各種ユーティリ
ティの確保、騒音対策、残土や排水、汚泥の処理等も必
要とされる。更には、ボーリングを行うために、多大の
経費と時間を要するという問題もある。

【０００６】また、従来の間隙水圧測定法では、測定地
点の専ら真下の方向に位置する土中の測定点においての
み間隙水圧を測定することができるだけであり、測定地
点から水平方向あるいは斜め方向等、任意の方向に位置
する土中の測定点における間隙水圧を測定することは極
めて困難である。

【０００７】更には、受圧部に備えられたフィルター
は、通常、ポーラスストーンやポーラスメタルから作製
されているが、間隙水圧の測定を開始する前に、地上で
フィルター内の脱気を十分に行い、水で飽和させておか
ないと、タイムラグの原因となり、正確な間隙水圧の測
定を行うことができない。

【０００８】従って、本発明の目的は、ボーリングを行
うこと無く、測定地点から任意の方向に位置する土中の
測定点における間隙水圧の測定を高い精度且つ高い再現
性にて行うことを可能とする間隙水圧計、並びに、かか
る間隙水圧計を用いた間隙水圧測定法を提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の間隙水圧計は、（イ）先端コーン、（ロ）
先端部が先端コーンに取り付けられ、そして、側壁に貫
通孔が設けられたパイプ、及び、（ハ）該パイプの内部
に格納され、該パイプに設けられた貫通孔を通過した水
の水圧を測定する拡散型半導体圧力センサー、から成る
ことを特徴とする。

【００１０】上記の目的を達成するための本発明の間隙
水圧測定法は、（イ）先端コーン、（ロ）先端部が先端
コーンに取り付けられ、そして、側壁に貫通孔が設けら
れたパイプ、及び、（ハ）該パイプの内部に格納され、
該パイプに設けられた貫通孔を通過した水の水圧を測定
する拡散型半導体圧力センサー、から成る間隙水圧計を
用いた間隙水圧測定法であって、ボーリングすること無
く、地表から、該間隙水圧計を先端コーンから所望の深
さまで地中に圧入した後、間隙水圧を測定することを特
徴とする。

【００１１】間隙水圧計の長さよりも間隙水圧を測定す
べき土中の測定点の深さが深い場合、本発明の間隙水圧
測定法においては、パイプの後端部から中空ロッドを継
ぎ足しながら、間隙水圧計（より具体的には、拡散型半
導体圧力センサー）を所望の深さまで地中に圧入すれば
よい。また、本発明の間隙水圧計においては、パイプの
後端部に中空ロッドが緊結できる構造とすることが望ま
しい。尚、パイプの後端部から１本の中空ロッドを継ぎ
足しても間隙水圧計の拡散型半導体圧力センサーが間隙
水圧を測定すべき土中の測定点に達しない場合には、複
数の中空ロッドを緊結すればよい。

【００１２】本発明の間隙水圧計あるいは間隙水圧測定
法においては、圧力センサーとして拡散型半導体圧力セ
ンサーを用いる。この拡散型半導体圧力センサーは、半
導体（ＳｉやＧａ等）から成る受圧ダイアフラムの表面
の一部に不純物を注入若しくは拡散し、半導体ストレイ
ンゲージとする圧力センサーであり、高い圧力測定精度
及び再現性を有する。しかも、拡散型半導体圧力センサ
ーの直径は６ｍｍ程度である。それ故、従来には無い、
細い間隙水圧計を作製することが可能となる結果、ボー
リングすること無く、地表から、間隙水圧計を先端コー
ンから所望の深さまで地中に圧入する（押し込む）こと
ができる。

【００１３】本発明の間隙水圧計あるいは間隙水圧測定
法においては、パイプに設けられた貫通孔を通過した水
から泥や異物等を除去するためにフィルターを配設する
ことが望ましい。かかるフィルターは、貫通孔と拡散型
半導体圧力センサーとの間に配設され、且つ、パイプの
内部に格納されていることが好ましいが、かかる形態に
限定されるものではない。尚、このような形態の場合、
フィルターをメッシュ状の合成繊維布から構成すること
ができる。あるいは又、例えば、貫通孔それ自体にフィ
ルターとしての機能を持たせてもよいし、パイプの側壁
外側や内側に、例えばポーラスストーンやポーラスメタ
ルから作製されたフィルターを配設してもよい。

【００１４】本発明の間隙水圧計あるいは間隙水圧測定
法においては、水圧を測定すべき水の中に含まれていた
ガスが拡散型半導体圧力センサーの受圧部近傍に気泡と
して存在すると、正確な間隙水圧の測定を行うことがで
きない虞がある。それ故、拡散型半導体圧力センサーに
ガス抜きのための切り欠き部を設け、水圧を測定すべき
水の中に含まれていたガスの気泡が、この切り欠き部、
及び、拡散型半導体圧力センサーとパイプとの間の隙間
を通り、パイプの後端部から抜き出される形態とするこ
とが好ましい。尚、パイプの後端部から中空ロッドを継
ぎ足した場合には、中空ロッドの後端部を通して抜き出
される形態とすればよい。

【００１５】土中の温度測定、水温測定のために、更に
は、間隙水圧の一層正確な測定を行うために、パイプの
外周部に温度センサーを配設することが望ましい。そし
て、温度センサーの温度測定結果に基づき、拡散型半導
体圧力センサーによる間隙水圧測定値の温度補正を行う
ことが好ましい。このように、間隙水圧計に温度センサ
ーを配設することによって、土中の温度を測定できるだ
けでなく、拡散型半導体圧力センサー近傍の温度を正確
に測定することができるので、拡散型半導体圧力センサ
ーによる間隙水圧測定値の温度補正を正確に且つ確実に
行うことができる。温度補正は、測定温度と基準温度
（例えば２５゜Ｃ）との差に係数を掛けた結果を、測定
された間隙水圧測定値に加えることで行うことができ
る。尚、拡散型半導体圧力センサー毎に圧力測定値の温
度依存性試験を行い、係数を求めればよい。温度センサ
ーとしては、例えば、セラミックに封入された白金線抵
抗素子、セラミックに封入された白金薄膜抵抗素子、あ
るいはサーミスタ素子等、間隙水圧計が使用される環境
に耐えることができ、且つ、正確に温度測定ができるセ
ンサーであれば、如何なる温度センサーをも使用するこ
とができる。温度センサーの温度測定範囲は、間隙水圧
計を使用する環境における温度を考慮して、適宜選択す
ればよい。

【００１６】ボーリングすること無く、地表から、間隙
水圧計を先端コーンから所望の深さまで人力で地中に確
実に圧入するために、先端コーンの外径は１５ｍｍ以下
であることが好ましい。尚、先端コーンの外径の最小値
は、間隙水圧計に要求される機械的強度、拡散型半導体
圧力センサーの大きさ等によって決定される。パイプの
最大外径は、先端コーンの外径と同じ若しくはそれ以下
とすることが望ましい。

【００１７】本発明の間隙水圧計あるいは間隙水圧測定
法においては、高精度の間隙水圧の測定を行うために、
水圧測定分解能が０．００１ｋｇｆ／ｃｍ²以下の拡散
型半導体圧力センサーを使用することが好ましい。尚、
拡散型半導体圧力センサーとして、例えば圧力測定範囲
１ｋｇｆ／ｃｍ²のものを使用する場合、指示計の測定
例示を０〜０．１ｋｇｆ／ｃｍ²、０〜０．２５ｋｇｆ
／ｃｍ²、０〜０．５ｋｇｆ／ｃｍ²、０〜１ｋｇｆ／ｃ
ｍ²の４段階に切り替え得る構成とすることが好まし
い。

【００１８】先端コーンやパイプ、あるいは又、中空ロ
ッドは、間隙水圧計を所望の深さまで地中に圧入するた
めに要求される機械的強度、及び間隙水圧計が使用され
る環境に対する耐食性等がある材料から作製すればよ
く、例えば、かかる材料として、ステンレススチールや
鋼、鉄、チタン等を挙げることができる。尚、場合によ
っては、先端コーンとパイプとを一体構造とすることも
できる。

【００１９】

【実施例】以下、図面を参照して、実施例に基づき本発
明を説明する。

【００２０】図１に本発明の間隙水圧計の模式的な断面
図を示す。また、図１の線Ａ−Ａ、線Ｂ−Ｂ及び線Ｃ−
Ｃに沿った模式的な断面図を、それぞれ、図２の
（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）に示す。この間隙水圧計１０
は、先端コーン１１と、パイプ１２と、拡散型半導体圧
力センサー２０と、フィルター１４と、温度センサー２
３Ａ，２３Ｂから構成されている。パイプ１２の先端部
は先端コーン１１に取り付けられており、また、その側
壁には貫通孔１３が設けられている。拡散型半導体圧力
センサー２０は、パイプ１２の内部に格納され、そし
て、パイプ１２に設けられた貫通孔１３を通過した水の
水圧を測定する。メッシュ状（１００メッシュ）の合成
繊維布製のフィルター１４が、貫通孔１３と拡散型半導
体圧力センサー２０との間に配設され、且つ、パイプ１
２の内部に格納されている。より具体的には、フィルタ
ー１４は、フィルター取付部材１５に巻き付けられ、接
着剤で固定されている（図２の（Ａ）も参照）。このフ
ィルター取付部材１５の先端は、先端コーン１１に取り
付けられている。フィルター１４とパイプ１２の内壁の
間には隙間があり、これによって、フィルター１４によ
って止められた異物が貫通孔１３を通って間隙水圧計１
０の系外に流出し易くなり、フィルター１４の目詰まり
が発生し難い構造となっている。尚、図２の（Ａ）は、
パイプ１２、貫通孔１３、フィルター１４及びフィルタ
ー取付部材１５を含む面で間隙水圧計１０を切断したと
きの模式的な断面図である。

【００２１】拡散型半導体圧力センサー２０は、圧力セ
ンサー取付部材１６内に収納され、この圧力センサー取
付部材１６はパイプ１２内に格納されている。圧力セン
サー取付部材１６とフィルター取付部材１５との間、及
び圧力センサー取付部材１６とパイプ１２の内壁との間
には、Ｏリング１７が配設され、パイプ１２内に侵入し
た水がパイプ１２の後端部から漏出しない構造となって
いる。拡散型半導体圧力センサー２０からは４本のリー
ド線２２が延びているが、図には纏めて示した。また、
４本のリード線２２はポリテトラフルオロエチレン製の
チューブに納められているが、図１においては、かかる
チューブの図示を省略した。図２の（Ｂ）及び図２の
（Ｄ）に示すように、拡散型半導体圧力センサー２０に
は、ガス抜きのための切り欠き部２１が設けられてい
る。尚、図２の（Ｂ）は、パイプ１２、圧力センサー取
付部材１６、拡散型半導体圧力センサー２０の切り欠き
部２１を含む面で間隙水圧計１０を切断したときの模式
的な断面図であり、図２の（Ｄ）の右側の図は拡散型半
導体圧力センサー２０の拡大された模式的な正面図であ
り、左側の図は拡大された模式的な側面図である。圧力
センサー取付部材１６の内壁には溝１６Ａが設けられて
いる。また、圧力センサー取付部材１６の後端面（パイ
プ１２の後端部側の面）にはスリット１６Ｂが形成され
ている。これによって、水圧を測定すべき水の中に含ま
れていたガスが拡散型半導体圧力センサー２０の受圧部
で気泡となった場合でも、切り欠き部２１、及び、拡散
型半導体圧力センサー２０とパイプ１２との間の隙間
（より具体的には、圧力センサー取付部材１６の内壁に
設けられた溝１６Ａ及びスリット１６Ｂ）を通して、パ
イプ１２の後端部から気泡を抜き出すことができる。

【００２２】パイプ１２の後端部近傍の外周部には、温
度センサー２３Ａ，２３Ｂが配設されている。具体的に
は、パイプ１２の外周部に溝を掘り、例えば、エポキシ
系接着剤を用いてかかる溝の中に温度センサー２３Ａ，
２３Ｂを固定すればよい。尚、この状態を図２の（Ｃ）
に示すが、図２の（Ｃ）は、パイプ１２及び温度センサ
ー２３Ａ，２３Ｂを含む面で間隙水圧計１０を切断した
ときの模式的な断面図である。実施例においては、温度
センサー２３Ａ，２３Ｂとして、セラミックに封入され
た白金薄膜抵抗素子を使用した。温度センサー２３Ａ，
２３Ｂからは、それぞれ２本のリード線２４Ａ，２４Ｂ
が延びているが、図には纏めて示した。

【００２３】パイプ１２、先端コーン１１、フィルター
取付部材１５、圧力センサー取付部材１６をステンレス
スチールから作製した。パイプ１２の太い部分及び先端
コーン１１の外径を１５ｍｍとし、パイプ１２の後端部
の細い部分の外径を１０．５ｍｍとし、パイプ１２の太
い部分の内径を１０ｍｍとした。また、先端コーン１１
の先端部の角度を４５度とした。更には、直径２．０ｍ
ｍの貫通孔１３を合計６０個、パイプ１２に設けた。
尚、パイプ１２の後端部には、外径１０．５ｍｍのステ
ンレススチールパイプから作製された中空ロッド４０を
緊結するためのねじが切られている。また、先端コーン
１１の先端から拡散型半導体圧力センサー２０の受圧部
までの距離を約６８ｍｍとした。

【００２４】拡散型半導体圧力センサー２０の外径は
６．４ｍｍである。また、拡散型半導体圧力センサー２
０として、圧力測定範囲１ｋｇｆ／ｃｍ²、水圧測定分
解能０．００１ｋｇｆ／ｃｍ²以下（実質的には０ｋｇ
ｆ／ｃｍ²に限りなく近く、無限大の分解能を有する）
のものを使用した。拡散型半導体圧力センサー２０の受
圧部の模式的な断面図を図３に示す。この拡散型半導体
圧力センサー２０は、例えば、ｎ形シリコン半導体基板
３１から作製されている。シリコン半導体基板３１の裏
面にはキャビティ（凹部）３３が設けられている。ま
た、シリコン半導体基板３１の裏面には保護膜としての
シリコン酸化膜（ＳｉＯ₂膜）３２が形成されており、
このシリコン酸化膜３２を介してシリコン半導体基板３
１はガラス基体３０に接着されている。シリコン半導体
基板３１の表面領域には、例えばボロンがドーピングさ
れた高濃度ｐ形不純物領域３４が形成されており、かか
る高濃度ｐ形不純物領域３４には、例えばアルミニウム
から成る配線３８が接続されている。また、シリコン半
導体基板３１の表面領域には、例えばボロンがドーピン
グされたｐ形シリコン領域３５が形成されており、これ
によって抵抗ブリッジが形成される。シリコン半導体基
板３１の表面には保護用のシリコン酸化膜３７が形成さ
れており、ｐ形シリコン領域３５の上方のかかるシリコ
ン酸化膜３７の部分には、ｐ形シリコン領域３５の絶縁
性増大のために多結晶シリコン領域３６が形成されてい
る。このような構造にすることで、シリコン半導体基板
３１が受圧ダイアフラムとして機能し、シリコン半導体
基板３１の表面に加わった圧力を測定することができ
る。キャビティ３３は、４本のリード線２２を納めたチ
ューブに連通しており、かかるチューブの端部は大気に
解放されている。これによって、拡散型半導体圧力セン
サー２０において絶対圧ではなく、ゲージ圧を測定する
ことができる。尚、キャビティ３３が大気とは連通して
いない構造の拡散型半導体圧力センサーを使用すること
もでき、この場合には、拡散型半導体圧力センサーによ
って絶対圧を測定することができる。このような拡散型
半導体圧力センサー２０は、通常の半導体装置の製造プ
ロセスと略同様のプロセスにて作製することができる。

【００２５】本発明の間隙水圧計を用いた間隙水圧測定
法においては、図４の（Ａ）に模式図を示すように、地
表から、間隙水圧計１０を先端コーン１１から地中に圧
入する（押し込む）。そして、例えば人力によって、更
に、間隙水圧計１０を先端コーン１１から所望の深さま
で地中に圧入する（押し込む）。尚、間隙水圧計１０の
地中への圧入時、圧入によって生じる過剰間隙水圧が拡
散型半導体圧力センサー２０の測定範囲を越えないよう
に、注意深く間隙水圧計１０を地中へ圧入する必要があ
る。本発明においては、細い間隙水圧計を作製すること
ができるので、ボーリングすること無く、地表から、間
隙水圧計１０を先端コーン１１から所望の深さまで地中
に圧入することができる。この状態を図４の（Ｃ）に示
す。尚、間隙水圧計１０の長さよりも間隙水圧を測定す
べき土中の測定点の深さが深い場合、パイプ１２の後端
部から中空ロッド４０を所望の本数だけ継ぎ足しなが
ら、間隙水圧計を所望の深さまで地中に圧入すればよ
い。中空ロッド４０の両端にネジを切っておけば、パイ
プ１２と中空ロッド４０の緊結、あるいは、中空ロッド
４０相互の緊結を容易に行うことができる。また、パイ
プ１２の後端部や中空ロッド４０の後端部に設けられた
ネジ山に螺合するハンドル４１を作製すれば、かかるハ
ンドル４１を用いることで、間隙水圧計１０を所望の深
さまで地中に容易に圧入することができる（図４の
（Ｂ）参照）。尚、間隙水圧計１０の地中への圧入が極
めて困難な場合には、例えば、検土杖や、株式会社丸東
製作所製の簡易貫入試験器を用いて土中に孔を開け、か
かる孔を一種のパイロット孔として用いて間隙水圧計１
０を地中へ圧入すればよい。尚、図５の（Ａ）あるいは
（Ｂ）に示すように、間隙水圧計１０を水平方向あるい
は斜め方向等、任意の方向に位置する土中の測定点まで
圧入することによって、所望の土中の測定点における間
隙水圧を測定することもできる。尚、図５の（Ｂ）は、
急斜面裾において、間隙水圧計１０を水平方向及び斜め
の方向に圧入した状態を模式的に示す図であり、指示計
５０は急斜面裾の地域に配置してもよいし急斜面の上方
の地域に配置してもよい。図５の（Ｂ）中、点線は地下
水面を模式的に表す。

【００２６】間隙水圧計１０を所望の深さまで地中に圧
入した後、リード線２２，２４Ａ，２４Ｂを指示計５０
に接続する。指示計５０は、図６に例示するような回路
と、例えばパーソナルコンピュータ（図示せず）から構
成することができる。拡散型半導体圧力センサー２０に
は、定電流回路からの定電流がリード線２２を介して供
給される。拡散型半導体圧力センサー２０からの出力
は、リード線２２を介して、更には、増幅回路、電圧電
流変換回路を経由して、パーソナルコンピュータに送ら
れる。また、温度センサー２３Ａ，２３Ｂの出力は、リ
ード線２４Ａ，２４Ｂを介して、更には、増幅回路、電
圧電流変換回路、平均化回路を経由して、パーソナルコ
ンピュータに送られる。これらの各回路としては、公知
の回路を用いればよい。パーソナルコンピュータ内で
は、予め求められた係数ｋと、測定圧力値Ｐと測定温度
Ｔに基づき、以下の式から、拡散型半導体圧力センサー
による間隙水圧測定値Ｐの温度補正を行い、補正圧力値
Ｐ_Cを求める。尚、式中Ｔ₀は、係数ｋを求めたときの基
準温度（例えば２５゜Ｃ）である。Ｐ_C＝Ｐ＋ｋ（Ｔ−Ｔ₀）

【００２７】パーソナルコンピュータに備えられた例え
ばＣＲＴから成る表示装置には、補正圧力値Ｐ_C、測定
圧力値Ｐ、測定温度Ｔ、測定時刻、大気圧等を表示すれ
ばよいし、これらの値の経時変化をグラフ化して表示し
てもよい。また、指示計５０内に切り替えスイッチを設
け、例えば、指示計の測定例示を０〜０．１ｋｇｆ／ｃ
ｍ²、０〜０．２５ｋｇｆ／ｃｍ²、０〜０．５ｋｇｆ／
ｃｍ²、０〜１ｋｇｆ／ｃｍ²の４段階に切り替え得る構
成とすれば、間隙水圧計１０の間隙水圧測定位置の深さ
に応じて、一層正確な間隙水圧値の測定、表示を行うこ
とができる。

【００２８】尚、リード線２２，２４Ａ，２４Ｂを延長
して、間隙水圧の測定地点から離れた所に指示計５０を
配置してもよいし、拡散型半導体圧力センサー２０や温
度センサー２３Ａ，２３Ｂからの電気信号を別の形式の
信号に変換し、遠隔地に配置された指示計にかかる信号
を光ケーブル、公衆回線、専用回線、ケーブル等を用い
て送ってもよいし、更には、拡散型半導体圧力センサー
２０や温度センサー２３Ａ，２３Ｂからの電気信号を電
波等によって離れた地点に配置された指示計に送信して
もよい。また、指示計５０は１つの間隙水圧計からのデ
ータを処理するだけでなく、複数の間隙水圧計からのデ
ータを同時に処理する構成とすることもできる。更に
は、間隙水圧測定値が一定の値を越えた場合、指示計が
警報を発する構成とすることもできる。

【００２９】図７及び図８に、本発明の間隙水圧計及び
間隙水圧測定法の試験を行った試験槽（縦２ｍ×横１ｍ
×深さ０．５ｍ）の模式的な断面図を示す。尚、図７の
（Ａ）は試験前の状態を示し、図７の（Ｂ）は、シャワ
ーから水道水を散布して降水を模した状態を示し、図８
は斜面（傾斜は約３０度）が崩壊している状態を示す。
尚、試験槽には、人工地盤として砂を深さ０．４５ｍの
厚さに充填した。図７の（Ｂ）及び図８の人工地盤中の
点線はシャワーによって生成した人工地下水面を示す。
また、図７及び図８に示した試験槽での試験で得られた
温度補正後の間隙水圧測定結果のグラフの一例を図９に
示す。試験においては４本の間隙水圧計Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ
を使用した。間隙水圧計Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの先端が試験槽
の底に達するように砂中に圧入した。図９中、菱形印は
間隙水圧計Ａによる間隙水圧測定結果を示し、四角印は
間隙水圧計Ｂによる間隙水圧測定結果を示し、三角印は
間隙水圧計Ｃによる間隙水圧測定結果を示し、×印は間
隙水圧計Ｄによる間隙水圧測定結果を示す。図９から、
間隙水圧計Ａ，Ｂの間隙水圧測定値が降水と共に増加
し、ある値に飽和すると、斜面に崩壊が生じることが判
る。尚、図９においては、グラフを見やすくするため
に、間隙水圧計Ｂの間隙水圧測定値を若干上側に平行移
動してある。

【００３０】以上、本発明を、好ましい実施例に基づき
説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
実施例にて説明した間隙水圧計の構造や大きさは例示で
あり、適宜設計変更することができる。また、本発明の
間隙水圧計の水圧測定精度が極めて高いことを応用し
て、図１０に模式図を示すように、本発明の間隙水圧計
を水位計として使用することもできる。水位の高低の変
化は、本発明の間隙水圧計１０の拡散型半導体圧力セン
サー２０により圧力変化として検出することができるの
で、高い精度で水位の変化を測定することができる。水
位計としての使用例としては、ボーリング孔内の水位測
定、湖沼の水位測定、ディープウエル・ウエルポイント
等の排水工事における水位測定を挙げることができる。
また、圧力計として、例えば、湿地帯における湧水圧
（自噴圧）等の測定、盛土造成地におけるサンドドレー
ン等の効果測定（盛土による圧密促進工法の効果の評
価）、液状化対策工事の効果の評価（砂地盤を対象とす
る圧力消散用ドレーンの効果の評価）等へ適用すること
もできる。

【００３１】

【発明の効果】本発明の間隙水圧計あるいは間隙水圧測
定法においては、圧力センサーとして拡散型半導体圧力
センサーを用いるので、従来に無い、細い間隙水圧計を
作製することができる結果、ボーリングすること無く、
地表から、間隙水圧計を先端コーンから所望の深さまで
地中に圧入することができる。従って、ボーリング作業
に要する電源等の各種ユーティリティの確保、騒音対
策、残土や排水、汚泥の処理等が不要である。また、ボ
ーリングする必要が無いので、測定地点から水平方向あ
るいは斜め方向等、任意の方向に位置する土中の測定点
における間隙水圧を容易に測定することができる。しか
も、本発明の間隙水圧計は非常に小型、軽量であり、容
易に携帯、搬送することができる。更には、拡散型半導
体圧力センサーにガス抜きのための切り欠き部を設け、
水圧を測定すべき水の中に含まれていたガスの気泡を系
外に抜き出せる構造とすれば、従来の技術のように、間
隙水圧の測定を開始する前に地上で間隙水圧計の受圧部
に備えられたフィルター内の脱気を行う必要がなくな
り、正確な間隙水圧の測定を行うことができる。

【００３２】本発明の間隙水圧計あるいは間隙水圧測定
法においては、ボーリングを行う必要がないので、測定
のために必要とされる空間が狭くてすむ。従って、大掛
かりな設備を必要としないため、１日、週間、月間、年
間等の長期に亙るの間隙水圧を容易に測定することがで
きる。そして、集中豪雨や地震発生時における斜面内部
の水位上昇や外部に向かう間隙水圧を測定することによ
って、台地端部の崩壊予測に威力を発揮することができ
る。また、残雪後のスキー場のゲレンデ内の浸出水の移
動調査、地滑り発生調査、ロープウエイやリフト等の支
柱基礎付近の地下水の動きによる地盤の変動等を事前に
予測することが可能となる。更には、台地端部、台地下
（裾）、急斜面裾、水田脇、用水溝脇、家畜棟の周囲、
ゴルフ場、斜面裾の帯水や貯留状況の変動等の測定に利
用、適用することができる。勿論、大規模な地域での間
隙水圧の測定を行うこともでき、地表表面の形態から耕
作区域や牧場区域の地表付近の浸透水の流動経路の測定
等にも利用、適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の間隙水圧計の模式的な断面図である。

【図２】図１の線Ａ−Ａ、線Ｂ−Ｂ及び線Ｃ−Ｃに沿っ
た間隙水圧計の模式的な断面図、並びに、拡散型半導体
圧力センサー２０の拡大された模式的な正面図及び側面
図である。

【図３】拡散型半導体圧力センサーの模式的な断面図で
ある。

【図４】本発明の間隙水圧計を用いた間隙水圧測定法を
説明するための模式図である。

【図５】本発明の間隙水圧計を用いた間隙水圧測定法を
説明するための模式図である。

【図６】指示計に備えられた各種回路のブロック図であ
る。

【図７】本発明の間隙水圧計及び間隙水圧測定法の試験
を行った試験槽の模式的な断面図である。

【図８】図７に引き続き、本発明の間隙水圧計及び間隙
水圧測定法の試験を行った試験槽の模式的な断面図であ
る。

【図９】図７及び図８に示した試験槽での試験で得られ
た間隙水圧測定結果のグラフの一例である。

【図１０】本発明の間隙水圧計を水位計として使用する
ときの模式図である。

【図１１】従来の間隙水圧測定法を説明する模式図であ
る。

【符号の説明】

１０・・・間隙水圧計、１１・・・先端コーン、１２・
・・パイプ、１３・・・貫通孔１３、１４・・・フィル
ター１４、１５・・・フィルター取付部材、１６・・・
圧力センサー取付部材、１６Ａ・・・溝、１６Ｂ・・・
スリット、１７・・・Ｏリング、２０・・・拡散型半導
体圧力センサー、２１・・・切り欠き部、２２，２４
Ａ，２４Ｂ・・・リード線、２３Ａ，２３Ｂ・・・温度
センサー、３０・・・ガラス基体、３１・・・シリコン
半導体基板３１、３２，３７・・・シリコン酸化膜、３
３・・・キャビティ（凹部）、３４・・・高濃度ｐ形不
純物領域、３５・・・ｐ形シリコン領域、３６・・・多
結晶シリコン領域、３８・・・配線、４０・・・中空ロ
ッド、４１・・・ハンドル、５０・・・指示計

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲高▼木英俊静岡県浜松市新都田一丁目２番14号株式会社日本オートメーション内 (72)発明者夏井健静岡県浜松市新都田一丁目２番14号株式会社日本オートメーション内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（イ）先端コーン、（ロ）先端部が先端コーンに取り付けられ、そして、側
壁に貫通孔が設けられたパイプ、及び、（ハ）該パイプの内部に格納され、該パイプに設けられ
た貫通孔を通過した水の水圧を測定する拡散型半導体圧
力センサー、から成ることを特徴とする間隙水圧計。
【請求項２】貫通孔と拡散型半導体圧力センサーとの間
に配設され、且つ、パイプの内部に格納されたフィルタ
ーを更に備えていることを特徴とする請求項１に記載の
間隙水圧計。
【請求項３】拡散型半導体圧力センサーにはガス抜きの
ための切り欠き部が設けられており、水圧を測定すべき
水の中に含まれていたガスの気泡は、該切り欠き部、及
び、拡散型半導体圧力センサーとパイプとの間の隙間を
通り、パイプの後端部から抜き出されることを特徴とす
る請求項１又は請求項２に記載の間隙水圧計。
【請求項４】パイプの外周部には温度センサーが配設さ
れていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいず
れか１項に記載の間隙水圧計。
【請求項５】パイプの後端部には中空ロッドが緊結され
ることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１
項に記載の間隙水圧計。
【請求項６】複数の中空ロッドが緊結されていることを
特徴とする請求項５に記載の間隙水圧計。
【請求項７】先端コーンの外径は１５ｍｍ以下であるこ
とを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に
記載の間隙水圧計。
【請求項８】拡散型半導体圧力センサーにおける水圧測
定分解能は０．００１ｋｇｆ／ｃｍ²以下であることを
特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載
の間隙水圧計。
【請求項９】（イ）先端コーン、（ロ）先端部が先端コーンに取り付けられ、そして、側
壁に貫通孔が設けられたパイプ、及び、（ハ）該パイプの内部に格納され、該パイプに設けられ
た貫通孔を通過した水の水圧を測定する拡散型半導体圧
力センサー、から成る間隙水圧計を用いた間隙水圧測定
法であって、ボーリングすること無く、地表から、該間隙水圧計を先
端コーンから所望の深さまで地中に圧入した後、間隙水
圧を測定することを特徴とする間隙水圧測定法。
【請求項１０】パイプの後端部から中空ロッドを継ぎ足
しながら、間隙水圧計を所望の深さまで地中に圧入する
ことを特徴とする請求項９に記載の間隙水圧測定法。
【請求項１１】貫通孔と拡散型半導体圧力センサーとの
間に配設され、且つ、パイプの内部に格納されたフィル
ターを間隙水圧計は更に備えていることを特徴とする請
求項９又は請求項１０に記載の間隙水圧測定法。
【請求項１２】拡散型半導体圧力センサーにはガス抜き
のための切り欠き部が設けられており、水圧を測定すべ
き水の中に含まれていたガスの気泡は、該切り欠き部、
及び、拡散型半導体圧力センサーとパイプとの間の隙間
を通り、パイプの後端部から系外に抜き出されることを
特徴とする請求項９乃至請求項１１のいずれか１項に記
載の間隙水圧測定法。
【請求項１３】パイプの外周部には温度センサーが配設
されており、該温度センサーの温度測定結果に基づき、
拡散型半導体圧力センサーによる間隙水圧測定値の温度
補正を行うことを特徴とする請求項９乃至請求項１２の
いずれか１項に記載の間隙水圧測定法。
【請求項１４】先端コーンの外径は１５ｍｍ以下である
ことを特徴とする請求項９乃至請求項１３のいずれか１
項に記載の間隙水圧測定法。
【請求項１５】拡散型半導体圧力センサーにおける水圧
測定分解能は０．００１ｋｇｆ／ｃｍ²以下であること
を特徴とする請求項９乃至請求項１４のいずれか１項に
記載の間隙水圧測定法。