JP2002055172A - 地盤内空洞の調査方法 - Google Patents
地盤内空洞の調査方法Info
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- JP2002055172A JP2002055172A JP2000240405A JP2000240405A JP2002055172A JP 2002055172 A JP2002055172 A JP 2002055172A JP 2000240405 A JP2000240405 A JP 2000240405A JP 2000240405 A JP2000240405 A JP 2000240405A JP 2002055172 A JP2002055172 A JP 2002055172A
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- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/30—Assessment of water resources
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 地下水面下における空洞の有無を簡単かつ正
確に把握できるようにした地盤内空洞の調査方法を提供
する。 【解決手段】 調査対象である地盤にボーリング孔を削
孔し、所定深度毎に孔壁周辺の弾性波速度を測定すると
ともに、孔壁周辺の密度分布を測定する。弾性波速度の
測定は、地層の密度、剛性などの違いによる弾性波の伝
播現象を解析する方法で行なわれ、地表面または地中に
センサを設置し、ここより離れた場所から人工的に発振
された弾性波の到達時間などを測定する。密度分布の具
体的測定方法も同じく周知であり、例えばγ線などを用
いた密度検層法などを採用することができる。ボーリン
グ孔の孔壁周辺の電気的比抵抗値を所定深度毎に測定
し、この測定値と前記密度分布との相関から空洞の有無
または該空洞に起因する地盤特性を検証することができ
る。
確に把握できるようにした地盤内空洞の調査方法を提供
する。 【解決手段】 調査対象である地盤にボーリング孔を削
孔し、所定深度毎に孔壁周辺の弾性波速度を測定すると
ともに、孔壁周辺の密度分布を測定する。弾性波速度の
測定は、地層の密度、剛性などの違いによる弾性波の伝
播現象を解析する方法で行なわれ、地表面または地中に
センサを設置し、ここより離れた場所から人工的に発振
された弾性波の到達時間などを測定する。密度分布の具
体的測定方法も同じく周知であり、例えばγ線などを用
いた密度検層法などを採用することができる。ボーリン
グ孔の孔壁周辺の電気的比抵抗値を所定深度毎に測定
し、この測定値と前記密度分布との相関から空洞の有無
または該空洞に起因する地盤特性を検証することができ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、地盤内空洞の調査
方法に関する。
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、設計施工に際して、既存の地
下空洞の存在が問題になるような事業プロジェクトがし
ばしば知られている。このような既設の空洞としては、
旧炭坑の小規模空洞や採掘跡、金属鉱床の小規模採掘跡
や坑道、沖縄琉球石灰岩などに見られる小規模鍾乳洞な
どが該当する。大規模な空洞は記録が残っていることか
ら、事前に対策をたてて対処することができるものの、
小規模なものは記録が無く、構造物の構築計画に際して
しばしば問題となっている。
下空洞の存在が問題になるような事業プロジェクトがし
ばしば知られている。このような既設の空洞としては、
旧炭坑の小規模空洞や採掘跡、金属鉱床の小規模採掘跡
や坑道、沖縄琉球石灰岩などに見られる小規模鍾乳洞な
どが該当する。大規模な空洞は記録が残っていることか
ら、事前に対策をたてて対処することができるものの、
小規模なものは記録が無く、構造物の構築計画に際して
しばしば問題となっている。
【０００３】このような空洞は、支持基盤としての安全
性の問題、施工上の逸泥などの環境対策の問題、海水の
逆流などの塩水浸入の問題、水みちとしての空洞による
地下水障害、及び施工に際しても各種のトラブル発生の
危険性をはらんでいるので、事前に把握しておくことが
不可欠である。
性の問題、施工上の逸泥などの環境対策の問題、海水の
逆流などの塩水浸入の問題、水みちとしての空洞による
地下水障害、及び施工に際しても各種のトラブル発生の
危険性をはらんでいるので、事前に把握しておくことが
不可欠である。
【０００４】従来、地表からの各種物理探査技術を主体
として、浅層反射法探査、地表面レーダなどの物理探
査、ボアホールＴＶなどによる孔内観察、ジオトモグラ
フィーを含む比抵抗を利用した孔内間計測法などが実施
されている。
として、浅層反射法探査、地表面レーダなどの物理探
査、ボアホールＴＶなどによる孔内観察、ジオトモグラ
フィーを含む比抵抗を利用した孔内間計測法などが実施
されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来の物理探査技術は、空洞の規模、地下水の有無、調
査深度、地盤条件などにより非常に限定され、また調査
結果の評価も一義的に得ることが困難で、実際に正確に
検出することは容易ではなかった。特に、地盤または岩
盤内部の空洞位置が、例えば数十ｍと深く、かつ地下水
面以下に存在する場合には、実質的に対応できる調査技
術がないのが現状であり、地下水位の高い日本では有効
な調査手法はなかったと言うことができる。
従来の物理探査技術は、空洞の規模、地下水の有無、調
査深度、地盤条件などにより非常に限定され、また調査
結果の評価も一義的に得ることが困難で、実際に正確に
検出することは容易ではなかった。特に、地盤または岩
盤内部の空洞位置が、例えば数十ｍと深く、かつ地下水
面以下に存在する場合には、実質的に対応できる調査技
術がないのが現状であり、地下水位の高い日本では有効
な調査手法はなかったと言うことができる。
【０００６】上述した物理探査方法は、主に地層の層構
造断面を求めるもので、このうち、浅層反射法探査で
は、空洞の直径が数ｍ以上と、浅層部分での大規模な空
洞以外の探査は困難である。また地表面レーダは空洞の
直径数十ｃｍ以上のものの探査が可能であるが、地表面
下４ｍ程度以内の探査が限界であり、地下水面下の探査
には使用できない。
造断面を求めるもので、このうち、浅層反射法探査で
は、空洞の直径が数ｍ以上と、浅層部分での大規模な空
洞以外の探査は困難である。また地表面レーダは空洞の
直径数十ｃｍ以上のものの探査が可能であるが、地表面
下４ｍ程度以内の探査が限界であり、地下水面下の探査
には使用できない。
【０００７】これに対し、各種の探査技術を組み合わせ
ることにより精度を上げることも考えられるが、費用の
負担が大きいという課題があった。
ることにより精度を上げることも考えられるが、費用の
負担が大きいという課題があった。
【０００８】本発明は、以上の課題を解決するものであ
って、その目的は、地下水面下における空洞の有無を簡
単かつ正確に把握できるようにした地盤内空洞の調査方
法を提供するものである。
って、その目的は、地下水面下における空洞の有無を簡
単かつ正確に把握できるようにした地盤内空洞の調査方
法を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、調査対象である地盤にボーリング孔を削
孔し、所定深度毎に孔壁周辺の弾性波速度を測定すると
ともに、孔壁周辺の密度分布を測定し、深度毎に得られ
た両測定値の相関から、空洞の有無または該空洞に起因
する地盤特性を検証することを特徴とする（請求項
１）。以上において、前記弾性波および密度の測定値
は、一定の相関があり、従って、本発明方法では、デー
タ整理により相関から外れた測定値があった場合、その
位置に空洞があったり、他の部分に対して地盤特性が著
しく異なることが判定できる。
め、本発明は、調査対象である地盤にボーリング孔を削
孔し、所定深度毎に孔壁周辺の弾性波速度を測定すると
ともに、孔壁周辺の密度分布を測定し、深度毎に得られ
た両測定値の相関から、空洞の有無または該空洞に起因
する地盤特性を検証することを特徴とする（請求項
１）。以上において、前記弾性波および密度の測定値
は、一定の相関があり、従って、本発明方法では、デー
タ整理により相関から外れた測定値があった場合、その
位置に空洞があったり、他の部分に対して地盤特性が著
しく異なることが判定できる。
【００１０】また、本発明では、ボーリング孔の孔壁周
辺の電気的比抵抗値を所定深度毎に測定し、この測定値
と前記密度分布との相関から地盤特性を検証することを
特徴とする（請求項２）。従って、本発明方法では、測
定精度をさらにあげることができる。
辺の電気的比抵抗値を所定深度毎に測定し、この測定値
と前記密度分布との相関から地盤特性を検証することを
特徴とする（請求項２）。従って、本発明方法では、測
定精度をさらにあげることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を説明する。先ず、調査対象である地盤にボーリング
孔を削孔し、所定深度毎に孔壁周辺の弾性波速度を測定
するとともに、孔壁周辺の密度分布を測定する。
態を説明する。先ず、調査対象である地盤にボーリング
孔を削孔し、所定深度毎に孔壁周辺の弾性波速度を測定
するとともに、孔壁周辺の密度分布を測定する。
【００１２】弾性波速度の測定は、地層の密度、剛性な
どの違いによる弾性波の伝播現象を解析する方法で行な
われ、地表面または地中にセンサを設置し、ここより離
れた場所から人工的に発振された弾性波の到達時間など
を測定する。弾性波には、Ｐ波とＳ波とがある。Ｐ波
は、波の進行方向に振動成分を持った粗密波であり、縦
波とも呼ばれる。一方、Ｓ波は、波の伝わる方向に対し
て振動方向が直角なせん断波であり、横波あるいはねじ
れ波とも呼ばれる波である。具体的な測定方法は、周知
であって、サスペンション式ＰＳ検層法、ＶＳＰ測定
法、弾性波トモグラフィー法などがある。
どの違いによる弾性波の伝播現象を解析する方法で行な
われ、地表面または地中にセンサを設置し、ここより離
れた場所から人工的に発振された弾性波の到達時間など
を測定する。弾性波には、Ｐ波とＳ波とがある。Ｐ波
は、波の進行方向に振動成分を持った粗密波であり、縦
波とも呼ばれる。一方、Ｓ波は、波の伝わる方向に対し
て振動方向が直角なせん断波であり、横波あるいはねじ
れ波とも呼ばれる波である。具体的な測定方法は、周知
であって、サスペンション式ＰＳ検層法、ＶＳＰ測定
法、弾性波トモグラフィー法などがある。
【００１３】また、密度分布の具体的測定方法も同じく
周知であり、例えばγ線などを用いた密度検層法などを
採用することができる。
周知であり、例えばγ線などを用いた密度検層法などを
採用することができる。
【００１４】さらに、本発明方法は、以上に加えて、ボ
ーリング孔の孔壁周辺の電気的比抵抗値を所定深度毎に
測定し、この測定値と前記密度分布との相関から空洞の
有無または該空洞に起因する地盤特性を検証することが
できる。この電気的比抵抗値の具体的測定方法も同じく
周知であり、電気検層法、比抵抗トモグラフィー法、比
抵抗二次元探査法などが推奨される。
ーリング孔の孔壁周辺の電気的比抵抗値を所定深度毎に
測定し、この測定値と前記密度分布との相関から空洞の
有無または該空洞に起因する地盤特性を検証することが
できる。この電気的比抵抗値の具体的測定方法も同じく
周知であり、電気検層法、比抵抗トモグラフィー法、比
抵抗二次元探査法などが推奨される。
【００１５】次いで、以上の測定により得られたデータ
を整理することによって、空洞があったり、他の部分に
対して地盤特性が著しく異なる部位を判定することがで
きる。
を整理することによって、空洞があったり、他の部分に
対して地盤特性が著しく異なる部位を判定することがで
きる。
【００１６】具体的には次の手法による。 先ず、Ｐ波速度（Ｖｐ）と密度（単位体積重量）との
１次相関を求める。Ｐ波速度は水の影響を受けるので、
この相関直線は地下水面の上と下とで異なり、相関直線
は折れ線となる。このとき、空洞の存在によりＰ波速度
は余り変らないが、密度は小さくなるので、この部位は
回帰式から大きく外れた異常分布として示される。 Ｓ波速度（Ｖｓ）と密度との一次相関を求める。Ｓ波
速度は水の影響を受けないので、この相関から大きく外
れる部位があることは、岩盤の弱層に対応することと見
なされる。 電気的比抵抗値と密度との１次相関を求める。例えば
多孔質琉球石灰岩では、密度が小さい（間隙が大きい、
すなわち水を多く含んでいる）ほど比抵抗値が大きくな
り、水みちとしての地下水流動の影響が大きい。
１次相関を求める。Ｐ波速度は水の影響を受けるので、
この相関直線は地下水面の上と下とで異なり、相関直線
は折れ線となる。このとき、空洞の存在によりＰ波速度
は余り変らないが、密度は小さくなるので、この部位は
回帰式から大きく外れた異常分布として示される。 Ｓ波速度（Ｖｓ）と密度との一次相関を求める。Ｓ波
速度は水の影響を受けないので、この相関から大きく外
れる部位があることは、岩盤の弱層に対応することと見
なされる。 電気的比抵抗値と密度との１次相関を求める。例えば
多孔質琉球石灰岩では、密度が小さい（間隙が大きい、
すなわち水を多く含んでいる）ほど比抵抗値が大きくな
り、水みちとしての地下水流動の影響が大きい。
【００１７】以上の相関を特定することで、相関から外
れたと見なされる部位あるいは測定方位位置における空
洞の有無や、これによる地盤特性の変化を知ることがで
きるのである。
れたと見なされる部位あるいは測定方位位置における空
洞の有無や、これによる地盤特性の変化を知ることがで
きるのである。
【００１８】
【実施例】＜実験例１＞図１，２は具体的測定結果に基
づくＶｐ〜密度、およびＶｓ〜密度の１次相関を示して
いる。図１は空洞などがない方位における測定結果に基
づく一次相関を示し、先ず、Ｐ波速度（Ｖｐ）と密度と
の関係は、自然乾燥試料、すなわち地下水面上にある位
置と、水飽和試料、すなわち地下水面下とでその相関直
線は勾配が異なり、地下水面下で急激に立ち上がる。な
お、図において、サンプル採取番号のＳ８０，Ｃ５６
は、ボーリング孔番号を示しており、ｄｒｙおよびｗｅ
ｔは、地下水面上での測定結果と、地下水面下での測定
結果を示している。また、Ｓ波速度（Ｖｓ）と密度との
１次相関は、乾燥、飽和による差がなく、一定の勾配と
なる。
づくＶｐ〜密度、およびＶｓ〜密度の１次相関を示して
いる。図１は空洞などがない方位における測定結果に基
づく一次相関を示し、先ず、Ｐ波速度（Ｖｐ）と密度と
の関係は、自然乾燥試料、すなわち地下水面上にある位
置と、水飽和試料、すなわち地下水面下とでその相関直
線は勾配が異なり、地下水面下で急激に立ち上がる。な
お、図において、サンプル採取番号のＳ８０，Ｃ５６
は、ボーリング孔番号を示しており、ｄｒｙおよびｗｅ
ｔは、地下水面上での測定結果と、地下水面下での測定
結果を示している。また、Ｓ波速度（Ｖｓ）と密度との
１次相関は、乾燥、飽和による差がなく、一定の勾配と
なる。
【００１９】これに対して、図２は、地下水位が高い地
層での測定結果に基づく一次相関を示し、先ずＰ波速度
（Ｖｐ）と密度との関係は地下水位が高いため、図１に
示すような相関による折れ曲りがなく、大きな勾配で一
定となる。これに加え、破線で囲うＸ部分は相関から外
れた部分であり、いずれも小規模な空洞部分と認定され
る。
層での測定結果に基づく一次相関を示し、先ずＰ波速度
（Ｖｐ）と密度との関係は地下水位が高いため、図１に
示すような相関による折れ曲りがなく、大きな勾配で一
定となる。これに加え、破線で囲うＸ部分は相関から外
れた部分であり、いずれも小規模な空洞部分と認定され
る。
【００２０】また、Ｓ波速度（Ｖｓ）と密度との１次相
関は、図示のごとくであるが、破線枠で囲われたＹ部分
は相関から外れた位置であり、弱層部位の存在を示唆し
ている。
関は、図示のごとくであるが、破線枠で囲われたＹ部分
は相関から外れた位置であり、弱層部位の存在を示唆し
ている。
【００２１】＜実験例２＞図３は、図２をもとにした弾
性波速度／密度と深度との相関を示している。同図のＰ
波速度／密度分布からは、Ａ部分での実測は深度−７〜
−１０ｍ程度、Ｂ部分では深度−１０〜−１６ｍ程度に
集中した岩盤中の小規模空洞が、またＣ部分では深度−
２５〜−３０ｍ程度、Ｄ部分では深度−３１〜−３６ｍ
程度に散在した小規模空洞があることが分かる。また、
同図のＳ波速度／密度分布からは、Ｅ部分が岩盤の弱層
部分であることが分かる。この場合、上述したように、
実測しなくても空洞の深度を推定することが可能にな
る。
性波速度／密度と深度との相関を示している。同図のＰ
波速度／密度分布からは、Ａ部分での実測は深度−７〜
−１０ｍ程度、Ｂ部分では深度−１０〜−１６ｍ程度に
集中した岩盤中の小規模空洞が、またＣ部分では深度−
２５〜−３０ｍ程度、Ｄ部分では深度−３１〜−３６ｍ
程度に散在した小規模空洞があることが分かる。また、
同図のＳ波速度／密度分布からは、Ｅ部分が岩盤の弱層
部分であることが分かる。この場合、上述したように、
実測しなくても空洞の深度を推定することが可能にな
る。
【００２２】＜実験例３＞図４は具体的測定結果に基づ
く比抵抗値〜密度の一次相関を示しており、地盤密度が
高いほど比抵抗値が下がることが、図から明らかであ
る。この図から、地層の岩質部分は密度小だと少なく、
密度大になるほど多く含まれ、地層間隙率は、密度小だ
と大きく、密度大になるほど小となる。さらに石灰質
（シルト分）は密度小だと、小であり、密度大になるほ
ど多くなり、含水量は密度小だと多くなり、密度大にな
るほど少なくなる。
く比抵抗値〜密度の一次相関を示しており、地盤密度が
高いほど比抵抗値が下がることが、図から明らかであ
る。この図から、地層の岩質部分は密度小だと少なく、
密度大になるほど多く含まれ、地層間隙率は、密度小だ
と大きく、密度大になるほど小となる。さらに石灰質
（シルト分）は密度小だと、小であり、密度大になるほ
ど多くなり、含水量は密度小だと多くなり、密度大にな
るほど少なくなる。
【００２３】従ってサンプルコア採取および観察とあわ
せて以上の測定とこれに基づく１次相関を求めること
で、地盤性状を的確に把握できる。また、前記実験例１
に示す１次相関に照合することで、的確な参考値として
使用可能となる。
せて以上の測定とこれに基づく１次相関を求めること
で、地盤性状を的確に把握できる。また、前記実験例１
に示す１次相関に照合することで、的確な参考値として
使用可能となる。
【００２４】なお、以上の各実験例において、測定およ
び相関値を求めるにあたり、各測定装置とパソコンとを
接続し、各深度毎の各測定値を記録するとともに、その
測定結果に基づき、予めソフトに内蔵された回帰式など
による一次相関の演算や、相関から外れた部位の特定、
およびその結果の各種数値またはグラフィック表示、印
刷、保存などを行えるようにすれば、測定時におけるデ
ータ処理も簡単に行える。
び相関値を求めるにあたり、各測定装置とパソコンとを
接続し、各深度毎の各測定値を記録するとともに、その
測定結果に基づき、予めソフトに内蔵された回帰式など
による一次相関の演算や、相関から外れた部位の特定、
およびその結果の各種数値またはグラフィック表示、印
刷、保存などを行えるようにすれば、測定時におけるデ
ータ処理も簡単に行える。
【００２５】
【発明の効果】以上の説明により明らかなように、本発
明による地盤内空洞の調査方法によれば、以下の効果が
ある。 （１）地表からの物理探査方法に比べて実際問題となる
ような小規模空洞の特定が可能となる。 （２）従来ほとんど不可能であった地下水面下での空洞
検出が可能である。 （３）コア試料観察では分らない物性的評価が可能であ
る。 （４）ボーリング孔を利用して、問題の区間に対して変
形試験、透水試験、トレーサ試験、グラウト試験なども
可能であることから、調査ボーリング孔を基準調査孔と
して、必要に応じて各調査項目を付加できる。
明による地盤内空洞の調査方法によれば、以下の効果が
ある。 （１）地表からの物理探査方法に比べて実際問題となる
ような小規模空洞の特定が可能となる。 （２）従来ほとんど不可能であった地下水面下での空洞
検出が可能である。 （３）コア試料観察では分らない物性的評価が可能であ
る。 （４）ボーリング孔を利用して、問題の区間に対して変
形試験、透水試験、トレーサ試験、グラウト試験なども
可能であることから、調査ボーリング孔を基準調査孔と
して、必要に応じて各調査項目を付加できる。
【図１】弾性波速度と地盤密度との関係を示すグラフで
ある。
ある。
【図２】同じく弾性波速度と地盤密度との相関を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図３】弾性波速度／密度と深度との相関を示すグラフ
である。
である。
【図４】比抵抗値と地盤密度との相関を示すグラフであ
る。
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｎ 29/18 Ｇ０１Ｎ 29/18 Ｇ０１Ｖ 3/20 Ｇ０１Ｖ 3/20 5/12 5/12 Ｆターム(参考） 2G001 AA02 BA11 CA02 GA01 KA01 KA04 LA03 2G047 AA10 BC00 BC02 2G060 AA14 AE01 AF07 HC10
Claims (2)
- 【請求項１】 調査対象である地盤にボーリング孔を削
孔し、所定深度毎に孔壁周辺の弾性波速度を測定すると
ともに、孔壁周辺の密度分布を測定し、深度毎に得られ
た両測定値の相関から、空洞の有無または該空洞に起因
する地盤特性を検証することを特徴とする地盤内空洞の
調査方法。 - 【請求項２】 前記ボーリング孔の孔壁周辺の電気的比
抵抗値を所定深度毎に測定し、この測定値と前記密度分
布との相関から地盤特性を検証することを特徴とする請
求項１に記載の地盤内空洞の調査方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000240405A JP2002055172A (ja) | 2000-08-08 | 2000-08-08 | 地盤内空洞の調査方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000240405A JP2002055172A (ja) | 2000-08-08 | 2000-08-08 | 地盤内空洞の調査方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002055172A true JP2002055172A (ja) | 2002-02-20 |
Family
ID=18731769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000240405A Pending JP2002055172A (ja) | 2000-08-08 | 2000-08-08 | 地盤内空洞の調査方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002055172A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013124443A (ja) * | 2011-12-13 | 2013-06-24 | Takenaka Doboku Co Ltd | セメント改良地盤の品質評価方法 |
| CN104807721A (zh) * | 2015-03-03 | 2015-07-29 | 陈熙贵 | 预应力混凝土现浇梁预应力管道压浆密实度综合检测方法 |
| JP2016095140A (ja) * | 2014-11-12 | 2016-05-26 | 株式会社大林組 | トンネル切羽の前方探査方法 |
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| WO2020194371A1 (ja) * | 2019-03-22 | 2020-10-01 | 日本電気株式会社 | 地下空洞検査システム、及び地下空洞検査方法 |
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-
2000
- 2000-08-08 JP JP2000240405A patent/JP2002055172A/ja active Pending
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