JPS61129544A - 密封したボアホ−ルの液圧及び気圧の測定方法およびその装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、ボアホールに挿入した測定管を用い、圧力測
定を行おうとするボアホールの所定の区域を、当該の所
定区域の両側で測定管の外面と孔壁の間に設けた密封装
置により相互に封止し、グローブの計測部が測定管の壁
体に設けた測定点に到達することによって測定を行う、
密封したボアホールの液圧及び気圧の測定方法、及び本
方法の実施のための測定管と該測定管のためのプローブ
に関する・ （従来の技術） この種の方法は米国特許第４１９２１８１号及び第４２
３０１８０号明細書くより公知である。

例えばトンネル工事、ダムその他の構造物の地盤調査又
は地下水低下の調査のための地球物理学的研究のために
圧力測定が行われる。

（発明が解決しようとする問題点） 前記公知の方法によれば、測定管の壁体く設けられ、プ
ローブによって開放される弁を介して、測定が行われる
プローブの内室と連通ずることによって、圧力測定が行
われる。被測定媒質をプローブの中へ移送することによ
って圧力変化が生じ、それが誤った結果をもたらす恐れ
があり、またその場合、固体粒子がここで使用される弁
機構の故障を招くことがある。

本発明の目的とするところは、公知の方法の欠点を回避
するために、被測定媒質が測定管に入シ込まずに、高精
度の圧力測定を可能くすることである。

（問題点を解決するための手段） 特許請求の範囲第１項の特徴に基づき、上記方法の実施
のための、特許請求の範囲第２項による測定管及び上記
測定管のための、特許請求の範囲第１０項によるプロー
ブによって、上記の目的が達成される。

（実施例） 次に図面に示す実施例に基づいて本発明を詳述する。

測定管１は隣接して置かれ嬉個々の管片２及びこれを互
いに連続する管ソケット３から成るから、管ソケーｌト
と管片を連続的に互いに接合して、ボアホール４の中に
差込んで行けば、管ソケットに設けた適当な数の測定点
５を有する所望の長さに組立てられる。詳しく図示しな
いが、管片の外側に密封装置としての密封スＩＪ　−プ
ロが設定されている。測定管の密封スリーブ６は供給さ
れる流動性媒質、例えばガス、水又はセメントモルタル
によって加圧され、ボアホールの壁面に緊密に接して密
封するために、図示しない充填管で互いに連通ずる。こ
うして各測定点は２個の密封スリーブ６の間に封入され
るから、この封鎖区域にある圧力を測定点で測定するこ
とができる。この圧力は１周囲の物質８から測定管１と
孔壁７の間の空間に進入した気体又は液体によって生成
される。

個々の管片２と管ノケー７ト５は、第４図ないし第１２
図に示すプローブの車輪１０．１１の案内のために、案
内溝１２を有する。案内＠１２は測定管１に対して軸平
行に走シ、相互に１２０゜の角間隔を有する。管片と管
ノケーＩトの案内溝１２が相互に移行するように、管ノ
ケ・ｌトと管片は所定の角位置で相互にｌせられる。そ
のために第２図の例で他方の部材の対応して形成された
切欠部１５，１６に係合する張出し部１３゜１４で示す
ように、管片と管ノケットの間に確実係合が設けられる
。半径方向又はｌｉ線方向に走り、互いに連結される２
個の部材を貫いて伸張するねじ又はボルトによる、部材
相互の軸方向位置の固定のように、上記の確−一合を別
法で行うこともできることはもちろんである。但し、測
定管が気蕾又は水密であるように、結合を行わなければ
ならない。第２図によれば、管片２の円周尚に０リング
１８が挿入されているから、管片２を取Ｊむ管ソケット
５の内面は〇−り／グに密擬する。また管ノケット３の
内側に各案内溝１２に隣接して停止突子（ストッパ）２
０が設けられ、以下で更に詳しく記述するように、プロ
ーブを測定位置に正確に位置ぎめするために便用される
。

管ソケット３の１ｔｊｌ定点５にねじ′に２２が設けら
れ、ここに測定箱２５のケース２４のねじ付連接管２３
がねじ込まれる。測定箱のケース２４ト管ノケット５の
間に挿入された０リング２６は、測定管の密封を保証す
る。

測定箱２５の中に、ピストン２７として構成された受圧
部が、ピストンシャフト２８をねじ付連接管２５の中の
スラスト玉軸受２９に通すことＫよって、可動支承され
る。ピストン２７を収容するケース２４の内室は外側を
、すなわち被測定圧がある室９に対して、薄い高弾性隔
膜５０によって封止される。この隔膜にピストン２７の
外側端面が接し、又は例えば接着によって固定される。

こうして隔膜３０１Ｃ働く圧力がピストン２７に伝達さ
れるから、その下側はケース２４の内側肩部５２に当接
する。圧力測定のためにごく小さなピストン行程３３し
か必要でない。隔膜３０Ｆｉ保護瀘板３５によって、隔
膜３０から僅かく離隔して隠蔽される。保護１　　　　
濾板５５は、隔膜５ｏをケース２４に固定す２ケースカ
バー３６に挿着される。測定管内にる圧力、すなわち通
常は大気圧に対して相対に外部負圧の測定を行うことが
できるようにピストン２７と隔膜５０から成るエニット
は圧縮ばね５１によって測定管内室方図に予負荷される
。隔膜５０の内側に働く圧力がこの圧縮ばねによって補
償される。圧縮ばねは例えば図示のように、濾板３５と
隔膜５０に漆する六パープレート３４との間に緊挿され
る。過圧測定には、圧縮ばね５１を廃止してよい。

ピストンシャフト２８の自由端は測定管３の内室の中に
僅かく突入し、円頭部３８を有する。

円鎮部５８Ｆｉ以下で詳述するプローブ４ｏとの機械的
測定接触のためのものである。プローブ４０は、車輪１
０．１１によって案内される端部４２．４３に対してプ
ローブの縦軸を中心に相対的に回転し得る中央部４１を
有する、細長バ円柱体をなす。部材４１，４２．４３の
相互の支承けすベシ軸受対４５．４６及び４７．４８に
よって行われる。これらの軸受けそれぞれプローブ端部
４２．４５の両方の外端に設けられ、グローブ中央部４
１の両外端に突設した細長い軸シャフト５０．５１を支
える。プローブの前端部４５が取囲む軸シャフト５１は
同時にグローブ中央部４１を測定位置に回し入れ又は測
定位置から回し出すための操作棒をなし、全長にわたっ
て穿孔されているから、プローブ中央部に設けた測定装
置への、図示しない接続ケーブルを収容することができ
る。第５図と第６図に示す位置の間で、例えば角４５°
の回転運動が行われる。第５図に示す移動位置で測定車
輪は案内車輪１０の軸方向後方にあるが、その外周は測
定管１の壁面から僅かに離隔し、従って案内溝２に係合
しない。測定管の前記停止突子２０Ｆｉ案内韓１２の両
側にそれぞれ配設されているから、グローブ中央部が第
５図に示す移動位′＠を取るならば、プローブを測定管
１の中で自由に移動させることができる。測定装置５４
の計測部を形成する測定車輪５３が測定点を形成する測
定箱のピストンの円頭部３８の横を４５°の角間隔で通
過し、従って対向スト−ｌパラ５が測定管の停止突子２
０を通過したならは、プローブ中央部４１ｆ、７４６図
に示す角位置へ４５°回転し、その際、第４因の略図が
示すように、対向スト−ｌパラ５が停止突子２０に正確
に当接するまで、グローブを後退させる。停止突子２０
への正確な当部、それと共に測定管１に対するプローブ
４０の正確な整列・は対向ストッパ５５の表面の球形構
造と停止突子２０の表面の円錐形構造によって保証され
る。プローブの案内車輪１０．１１も正確な整列に寄与
する。案内車輪１０．１１は比較的正確に調整できる予
圧によって、プローブを測定管の案内／＃１２に支える
。第１１図と第１２図に示すように案内車輪１０．１１
を板ばね５７，５８の端に支えることによって、上記の
ばね予圧が。

与えられる。回転方向の正確な停止位置は停止ビン６０
．６１によって保証される。停止ビン６０．６１はプロ
ーブ端部４２，４３に軸平行に固定され、プローブ中央
部４１の円周ｄ６２．ｌｓ５に係合する。円周４６２．
６５はプローブの周方向に相対する端面Ｋ、停止ビン６
０．６１のための停止面全形成する。

前述のように停止位Ｒまで後退運動する時に、測定車輪
５３は円頭部３８の下を通り、それと共に測定箱２５の
、受圧部をなすピストン２７を測定管に対して相対的に
僅かな距離だけ外へずらせ、その際、プローブの測定装
置５４はこのために必要な力、又は外からピストンに働
く周囲の圧力に抗してピストンを測定箱のケース肩部５
２に当接させないために必要な力を測定する。測定車輪
が測定ピストンの下を通過する時に、プローブ又は測定
管に対して実質的に半径刃径にだけ移動し、又はこの方
向でだけ測定力を測定装置５４に伝達するように、測定
車輪５５はレバー６５の端部に固定した軸６６の上に支
承される。レバー６５はプローブの縦軸と平行に走シ、
軸線６７を中心にグローブに対して相対的に旋回するこ
とができる。測定車輪５５を担持するレバ一端部は測定
装置の伝動部材６８に接し、レバー６５の反対側の端部
に停止ピン６９が設けであるので、レバー６５の旋回範
囲はごく限られている。停止ピン６９Ｆｉ止ナツト７０
を備えたボルトとして構成されているから、レバーの旋
回範囲を半径方向外側に調整することができる。

ピストン２７がスラスト玉軸受への支承によって軽快に
移動可能であると同様に、ピストン２７の下を通る時の
測定車輪５５の回転運動及びレバー６５の旋回運動もま
た適当な支承構造により軽快である。

測定装置５４はプローブ中央部４１の中実の本体７１の
、縦に差向けられた、おおむね正方形＠斬首の空欠部７
０の中に配設される。この空欠部７０は、ボルト７４を
介して閉鎖体７６により本体７１に：保持された隔膜７
２によって閉鎖される。伝動部材６８は空欠部７０の中
に配設された閉じたフレーム７５をなし、該フレームは
測定バー７６を取囲み、ボルト７７及び止子−ｌドア８
によって測定バー７６に固着される。伝動部材６Ｂのフ
レーム７５の外側に固定されたボルト７５は隔＄７２の
開口を貫いて、測定車輪５３を支えるレバー６５の端部
まで伸張するから、その運動又は測定単輪５３の偏りを
測定バー７６に伝達することができる。ポル）７９にナ
ツト８０が螺着され、ボルトを取囲むワッシャー８１を
隔膜７２に密接して押付けるから、隔膜７２はフレーム
７５とツーｌシャー８１の間に締付けられる。

測定バー７６の一端は２個のねじ８４．８５でプローブ
の中実の本体７１に固定され、この測定パ一端部が空欠
部７゛０の隆起した底部８６に接して固定される。例え
ば中央部から始まる、測定バーの残余の部分は、空欠部
７０の段違いの底部８８から僅かな間隔にあるから、固
着された伝動部材６８の測定運動によってたわむことが
できる。測定バーのたわみ運動は、ストップをなす調整
ねじ８９によって制限される。調整ねじ８９は、測定バ
ーと伝動部材６８のフレーム７５を連結するボルト７７
によって取囲まれる。測定バー７６の最大たわみで調整
ねじ８９の端部は空欠部７０の底部凹陥部９０に当接す
る。この底部凹陥部９０は測定バーを取囲むフレーム７
５の下部を受けるために設けられている。調整ねじ８９
によって、例えば１３ｍの遊隙がセットされる。

測定バーの外側の所定の区域に抵抗線ひずみ計を固定し
、その伸びが電気抵抗の変化をもたらすことＫよシたわ
み変形を検出することＫよって、測定バー７６による力
測定が行われる。

抵抗線ひずみ計をホイートストンプリフジ回路の形で複
数個の電気結線に適当に配列すれば、高い測定精度が可
能である。たわみ運動が測定される測定ビームの区域９
２は空欠部９５により横断面が著しく薄弱になりている
。空欠部９３は測定バーの縦方向に伸張し、パーの自由
端８７と反対側の端部に外向きの開口９４を有する。

こうして測定バーは、たわみ区域９２と平行の内向き自
由端９５を有する。この自由端に、前述のように伝動部
材６８のフレーム７５が固定される。その結果、曲げ変
形がこの内向き自由端９５からバー自由端８７を経てた
わみ区域に伝達される。参照符号９６は、軸シャフト５
１を外側へ貫通して、抵抗線ひずみ計と外設された測定
器とを結ぶ電気ケーブルの一部を示す。

またプローブ４０から外へ通じるケーブル９７の一部が
第４図に示唆されている。

抵抗線ひずみ計を備えた測定パーの代シに、オーム式、
容量式、指令式又は圧電式測定原理によυばね部材の定
常力に抗する測定運動を電気的測定信号に変換する市販
のカセンナを使用することくよって、上述の力測定構造
を別様に構成することができることはもちろんである。

第１３図は、第１図の略図による密封スリーブ６の使用
に比して、圧力測定を行おうとする区域のよシ確実、よ
り完全な密封を保証する密封装置１００の実施例を示す
。このことは、この区域の圧力の正確な決定のために重
要である。

密封装置１００は、フランジ１０２′ｔ−介して測定管
１０１の外側に密接して取付けられた１対のスリーブ１
０３，１０４から成シ、このスリーブに充填管１０５を
介してボアホール１０６の外部から硬化性充填媒質１例
えばセメントモルタルが充填されるから、スリーブ１０
３，１０４は孔壁に密接する。その場合、充填媒質は第
１４図に明示した、スリーブ１０３，１１４の内部の充
填５ｆ１機構１０９，１１０を経て、スリーブの中　　
−に流入する。弁機構は戻シ管１１１、それと共にそこ
で戻夛管に設けられた複数個の穴１１５を取囲むゴム状
弾性ホース片１１４を有するから、戻り管への逆流が阻
止される。

充填されたスリーブ１０３，１０４は両者の間に室１１
６を密封し、この室も続いて、例えば硬化性充填媒質１
１７で充填される。充填媒質１１７Ｆｉ恐らく凹凸のあ
る孔壁１０７に直接接触するから、単にスリーブを押付
けるだけの密封に比して遥かに良好な密封が生じる。

室１１６の充填のために、戻シ管１２０ｔ″有する第２
の充填管１１９が設けられる。それぞれの室１１６の内
部で戻り管は、既に第１４図に基づいて述べたのと同様
の構造の充填９Ｐ槻構１２２を有する。また戻シ管１２
０は、戻シ管１２０の複数個の穴１２５ｔ−取囲む布ス
リーブを固定した空気抜き機構１２３ｔ−有する。スリ
ーブ１２４の布は空気及び／又は水を室１１６から戻り
管へ流れさせるが、充填媒質はそこに拘留する。

もちろん測定管端部に設けた測定箱２５′を除いて、管
の長手方向に測定箱２５の両側にそれぞれこの種の前述
の密封装置１００が設けられる。

（発明の効果） 以上のように本発明では、池下の液圧及び気圧の測定の
ために、ボアホールに測定管（１１’ｆ−挿入し、圧力
測定を行おうとする区域の画定のために孔壁に対して密
封装置により封止し、これらの区域のｉれぞれで測定管
壁に測定点となる測定箱−が挿着され、測定箱は測定管
を取囲む媒質の圧力が作用する可動受圧部を封入し、受
ペン 圧部の一端（至）は測定管の内室突入し、測定のために
プローブ（４１の計測部を形成する測定車輪（至）がそ
の下を通ることにより、受圧部が作用する圧力に抗して
測定管の半径方向外側へ移動し、測定車輪■に働く力が
圧力測定用の測定器！５４によって検出できる。測定箱
四は測定管壁に密着して挿入されるため、被測定媒質を
測定管の中に進入させない。さらに車輪（１０，１１）
に載って運ばれるプローブ端部（４２，４５）に対して
相対的にプローブ０１の中央部（４υを回転し、ストッ
パ（５５，２０３が接触するまでプローブを移動するこ
とによって、高い精度で測定車輪（へ）が測定位置に置
かれ、圧力測定を誦椙度で測定できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はボアホール内に組立てた測定管の一ローブの横
断Ｃ図、第６図は測定位置のプローブの横断面図、第７
図はプローブの中央区域の縦断面図、第６図＃′ｉ第７
図■−鵬線に沿った横断面図、第９図は第７図Ｘ−Ｘ線
に沿った横断面図、第１０図は第７図Ｘ−Ｘ線に沿った
横断面口、第１１図はプローブ後端部の縦部分断面図、
第１２図はプローブ前端部の縦部分断面図、第１３図は
ボアホールの中に組立てた測定管の一部及び密封装置を
示す説明図、第１４図は充填弁機構の横断面図、第１５
図は空気抜き機構の横断面図を示す。 １・・・測定管 ０・・・密封装置 １０．１１・・・案内車輪 ２２・・・開口 ２４・・・ケース ２５・・・測定点（測定箱） ２７・・・受圧部 ３０・・・受圧部 ４０・・・プローブ ５５・・・計測部　（樟角叡仲） ５４・・・測定装置 ７６・・・受圧部を連動させるための力を測定する手段 特許出願人　　ゲゼルシャフト　ッールホエールデルン
グ　デル インダストリエーオリエンチェーテン フォルシ為ング　アン　デン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ボアホールに挿入した測定管（１）を用い、圧力測
   定を行おうとするボアホールの所定の区域を、当該の所
   定区域の両側で測定管の外面と孔壁の間に設けた密封装
   置により相互に封止し、プローブ（４０）の計測部（５
   ３）が前記測定管の壁体に設けた測定点（２５）に到達
   することによって測定を行い、前記測定管の壁体に可動
   支承され、壁体に対して密封され、前記測定管の外側に
   働く圧力が負荷された受圧部（２７、３０）を、前記測
   定管に挿入した前記プローブ（４０）によって移動する
   ために必要な力を測定することにより測定を行うことを
   特徴とする密封したボアホールの液圧及び気圧の測定方
   法。 ２）周囲の孔壁との密封結合のために外側に固定された
   密封装置（６）を有し、管長手方向に逐次設けた少くと
   も２個の前記密封装置の間に測定点があり、該測定点の
   測定管壁の開口（２２）に測定箱を形成する測定点（２
   ５）が密封挿着され、そのケース（２４）が内部で可動
   の受圧部（２７、３０）を封入し、測定管を取囲む媒質
   の圧力が該受圧部に作用し、その際に前記ケース（２４
   ）の内室が受圧部（２７）と共に可動の密封手段（３０
   ）によって、測定管を取囲む空間に対して密封されるこ
   とを特徴とする測定管。 ３）前記測定点のケース（２４）の内室が隔膜（３０）
   によって密封されることを特徴とする、特許請求の範囲
   第２項に記載の測定管。 ４）前記受圧部がピストン（２７）であり、そのシャフ
   ト（２８）が測定管壁の開口（２２）に挿着された前記
   ケース（２４）の連接管（２３）の中に軽快に移動し得
   るように支承され、前記ピストンシャフト（２８）の自
   由端（３８）が前記測定管（１）の中に突入することを
   特徴とする、特許請求の範囲第２項又は第３項に記載の
   測定管。 ５）前記ピストンシャフト（２８）がスラスト玉軸受（
   ２９）に通されていることを特徴とする、特許請求の範
   囲第４項に記載の測定管。 ６）前記測定点（２５）の前記ケース（２４）が外部に
   対して濾板（３５）によって閉鎖されていることを特徴
   とする、特許請求の範囲第２項ないし第５項のいずれか
   １に記載の測定管。 ７）受圧部（２７、３０）が圧縮ばね（３１）によって
   媒質の圧力の作用方向に予め負荷されることを特徴とす
   る、特許請求の範囲第２項ないし第６項のいずれか１に
   記載の測定管。 ８）前記圧縮ばね（３１）が濾板（３５）と受圧部（２
   ７、３０）の間に緊挿されていることを特徴とする、特
   許請求の範囲第６項及び第７項に記載の測定管。 ９）前記プローブの車輪（１０、１１）のための、測定
   管壁の中で測定管の軸線と平行に走る少くとも１個の案
   内溝（１２）と、測定管の測定点（２５）に対する前記
   プローブの相対的位置ぎめのために測定管内に設けた少
   くとも１個の停止突子（２０）とを有することを特徴と
   する、特許請求の範囲第２項ないし第８項のいずれか１
   に記載の測定管。 １０）測定管（１）との測定接触のための接触部を形成
   する計測部（５３）を有し、かつ前記測定管を取囲む媒
   質の被測定圧力に抗して受圧部（２７）を運動させるた
   めの力を測定する手段（７６）を具備する測定装置（５
   ４）を設けたことを特徴とする、測定管のための案内車
   輪（１０、１１）を備えたプローブ。 １１）前記接触部（５３）が測定車輪であることを特徴
   とする、特許請求の範囲第１０項に記載のプローブ。 １２）前記測定車輪がプローブ（４０）の縦軸と平行の
   揺れ腕（６５）の端部に支承されることを特徴とする、
   特許請求の範囲第１１項に記載のプローブ。 １５）測定装置（５４）が、片側を前記プローブの本体
   （７１）に剛固定し、前記プローブの縦軸と平行に走る
   測定バー（７６）を有し、該測定バーが伝動部材（６８
   、７５）を介して前記プローブの接触部（５３）と連結
   され、前記測定バーに固定した抵抗線ひずみ計を介して
   測定を行うことを特徴とする、特許請求の範囲第１０項
   ないし第１２項のいずれか１に記載のプローブ。 １４）前記測定バー（７６）が互いに平行の２個の側辺
   部（９２、９５）を有し、これらの側辺部がバーの自由
   端（８７）を介して互いに連結され、接触部（５３）に
   臨む側辺部（９２）に抵抗線ひずみ計が固定され、伝動
   部材（６８、７５）が他方の側辺部（９５）と連結され
   ていることを特徴とする、特許請求の範囲第１３項に記
   載のプローブ。 １５）前記測定バー（７６）のたわみ運動と制限するた
   めの調整ねじ（８９）を備えたことを特徴とする、特許
   請求の範囲第１３項又は第１４項に記載のプローブ。 １６）前記測定バー（７６）がプローブ中央部（４１）
   の空欠部（７０）に配設され、該空欠部が隔膜（７２）
   によって閉鎖され、伝動部材（８６）が隔膜を貫通して
   伸張することを特徴とする、特許請求の範囲第１３項な
   いし第１５項のいずれか１に記載のプローブ。 １７）前記伝動部材が前記測定バーを取囲むフレーム（
   ７５）を有することを特徴とする、特許請求の範囲第１
   ３項ないし第１６項のいずれか１に記載のプローブ。 １８）前記プローブの案内車輪（１０、１１）が前記プ
   ローブの２個の端部（４２、４３）に設けられ、測定装
   置（５４）を担持するプローブ中央部（４１）が前記プ
   ローブの縦軸を中心に限られた角度で、移動位置と測定
   位置の間で両端部に対して相対的に回転することができ
   、プローブ中央部（４１）が前記測定管に設けた停止突
   子（２０）との接触のための、測定管長手方向の測定位
   置を定める、少くとも１個の対向ストッパ（５５）を外
   側に有することを特徴とする、特許請求の範囲第１０項
   ないし第１７項のいずれか１に記載のプローブ。 １９）前記対向ストッパ（５５）と前記停止突子（２０
   ）との間の球面一円錐面接触のために、前記対抗ストッ
   パ（５５）の接触面が球面又は円錐面として形成された
   前記停止突子（２０）の接触面との接触のための球面又
   は円錐面であることを特徴とする、特許請求の範囲第１
   ８項に記載のプローブ。