原位置地盤のモニタリング方法
【課題】正確な位置及び方向で地盤の性状を高精度に計測することが可能な原位置地盤のモニタリング方法を提供する。
【解決手段】地盤１００を削孔してボーリング孔１１を設ける工程と、ボーリング孔１１から採取されたボーリングコア１に計器を取り付けた埋戻し体１０を形成する工程と、埋戻し体１０をボーリング孔１１のボーリングコア１を採取した位置に戻す工程と、計器３によって計測をおこなう工程とを備えている。
【解決手段】地盤１００を削孔してボーリング孔１１を設ける工程と、ボーリング孔１１から採取されたボーリングコア１に計器を取り付けた埋戻し体１０を形成する工程と、埋戻し体１０をボーリング孔１１のボーリングコア１を採取した位置に戻す工程と、計器３によって計測をおこなう工程とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硬岩、軟岩、粘性土、砂質土などの自然地盤又は廃棄物や改良土などの人工地盤の性状を原位置で観測する原位置地盤のモニタリング方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、地盤にトンネルや大規模な地下空洞を構築したり、表面が傾斜している地盤の安定性を確認したりする際に、地盤の変位などを計測する原位置地盤のモニタリング方法が知られている（特許文献１，２など参照）。
【０００３】
例えば、特許文献１及び２に開示された原位置地盤のモニタリング方法では、トンネルの内部から地盤を削孔してボーリング孔を設け、そのボーリング孔に圧力計やひずみゲージなどの計器を挿入し、トンネル周辺の地盤の変位などを計測している。
【特許文献１】特許第３８９３３４３号公報
【特許文献２】特開２００６−２６６８６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のボーリング孔に計器を設置する方法では、空洞であるボーリング孔に計器を配置したままの状態であったり、孔壁に計器を貼り付けて周辺地盤とは特性の異なるグラウトなどで埋め戻したりしていた。
【０００５】
また、プラスチック製の網目状の筒管や塩化ビニル管に計器を貼り付け、ボーリング孔にその管を挿入することで計器を設置する方法も知られている。
【０００６】
このような従来の計器の設置方法では、ボーリング孔の周辺地盤と孔内の物理特性が異なるため、少なからず誤差が生じて地盤の性状が正確に測定されないおそれがある。
【０００７】
また、ボーリング孔に直接、計器を貼り付ける方法では、所望する位置及び方向に計器が配置されたか、または計器からの出力を伝達する通信ケーブルが損傷することなく配線されたかの確認が難しい。特に、ボーリング孔の孔壁に計器を貼り付けた後にグラウトを充填すると、その流れや圧力で計器が孔壁から剥がれて移動してしまうこともあるが、グラウトを充填した後ではその位置及び方向を確認することも、修正することもできない。
【０００８】
そこで、本発明は、正確な位置及び方向で地盤の性状を高精度に計測することが可能な原位置地盤のモニタリング方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明の原位置地盤のモニタリング方法は、地盤を削孔してボーリング孔を設ける工程と、前記ボーリング孔から採取された試料に計器を取り付けた埋戻し体を形成する工程と、前記埋戻し体を前記ボーリング孔の前記試料を採取した位置に戻す工程と、前記計器によって計測をおこなう工程とを備えている。
【００１０】
ここで、前記埋戻し体を形成する工程において、前記計器と共に通信ケーブルを取り付けることができる。
【００１１】
また、前記埋戻し体を形成する工程において、前記計器を取り付けた後に、前記計器の測定値に影響を与える前記試料の特性のうち少なくとも一種類と略同じ特性の被覆材で前記試料の外面を被覆することもできる。
【００１２】
ここで、「計器の測定値に影響を与える試料の特性」には、物理特性、力学特性、熱特性、水理特性、含有成分特性などがある。
【００１３】
さらに、前記埋戻し体を戻す工程において、前記埋戻し体と前記削孔との隙間に充填材を充填することもできる。
【００１４】
また、前記試料には、採取時の形状が保持されたボーリングコアを使用することができる。
【００１５】
他方、前記埋戻し体を形成する工程において、採取後に形状が保持されない未固結状態の試料を、前記計器の測定値に影響を与える原位置での試料の特性のうち少なくとも一種類と略同じ特性の固化体にすることもできる。
【００１６】
さらに、前記計器には、ひずみゲージ、熱電対、温度計、土圧計、速度計、加速度計、傾斜計、間隙水圧計、電気伝導度計、光ファイバ、水位計、比抵抗端子、ｐＨ計及び溶存酸素計のうち少なくとも１種類を使用することができる。
【００１７】
また、前記埋戻し体を複数形成し、それらの埋戻し体間を連結材で連結して前記ボーリング孔に戻すこともできる。
【発明の効果】
【００１８】
このように構成された本発明の原位置地盤のモニタリング方法では、ボーリング孔から採取された試料に計器を取り付け、その試料を採取した位置に計器とともに試料を戻す。
【００１９】
このため、計器を設置する前後でボーリング孔内及びその周辺地盤の特性がほとんど変化しないので、原位置地盤の性状を正確に計測することができる。
【００２０】
また、ボーリング孔の外で試料に計器を取り付けるので、正確な位置及び方向に計器を配置することができる。さらに、計器と共に通信ケーブルを取り付けることで、計器からの出力を送信する通信ケーブルを確実に配線することができる。
【００２１】
さらに、試料の外面は、計器の測定値に影響を与える特性のうち少なくとも一種類と略同じ特性の被覆材で被覆することができる。
【００２２】
このため、計器の取り付けに際して試料にひび割れなどが生じたとしても、形状を崩すことなくボーリング孔に埋戻し体を戻すことができる。また、試料が複数に分割されている場合でも、被覆材によって一体化してボーリング孔に戻すことができる。
【００２３】
そして、計器の測定値に影響を与える特性を、試料と被覆材とで略同じにしておくことで、正確に原位置地盤の性状を計測することができる。
【００２４】
また、試料が固結状態の保持されたボーリングコアであれば、採取する前とほぼ同じ特性の埋戻し体をボーリング孔に戻すことができる。他方、試料が未固結状態であっても、計器の測定値に影響を与える特性が原位置にあったときと略同じになるような固化体にすることで、採取する前とほぼ同じ特性の埋戻し体をボーリング孔に戻すことができる。
【００２５】
さらに、計器には、ひずみゲージ、熱電対、温度計、土圧計、速度計、加速度計、傾斜計、間隙水圧計、電気伝導度計、光ファイバ、水位計、比抵抗端子、ｐＨ計及び溶存酸素計の少なくとも１種類を使用することで、任意に計測データの種類を選択することができる。
【００２６】
また、複数の埋戻し体間を連結材で連結すれば、計器を所定の間隔で容易に配置できるうえに、計器を配置しない箇所の製作作業を省力化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２８】
図２は、本実施の形態の原位置地盤のモニタリング方法を適用する地盤１００の構成を示した断面図である。この地盤１００には、トンネルＴが掘削されており、そのトンネルＴの両側の地盤１００を削孔して設けたボーリング孔１１，１１を使って原位置地盤のモニタリングをおこなう。
【００２９】
このボーリング孔１１は、図１（ａ）の断面図に示すように、円筒形のコアバレル２を使って削孔される。すなわち、地盤１００に円筒管状のコアバレル２を押し込んでいくと、その内部に乱されない状態の試料がボーリングコア１として収容される。
【００３０】
そして、所定の位置までコアバレル２を押し込んだ後に地盤１００から引き抜くと、図１（ｂ）の断面図に示すように空洞のボーリング孔１１が形成される。
【００３１】
一方、計測を計画している原地盤の所定の位置から採取したボーリングコア１には、図３に示すように各種計器３，・・・を取り付けて埋戻し体１０を形成する。
【００３２】
この計器３には、計測の目的に応じて、ひずみゲージ、熱電対、温度計、土圧計、速度計、加速度計、傾斜計、間隙水圧計、電気伝導度計（ＥＣ計）、光ファイバ、水位計、比抵抗端子、ｐＨ計、溶存酸素計（ＤＯ計）などが使用できる。ここでは、ひずみゲージ３Ａ−３Ｃを使用して、地盤１００のひずみや応力を計測する場合について説明する。
【００３３】
まず、図３に示すようにボーリングコア１を３分割して３体のボーリングコア１Ａ−１Ｃを形成する。このボーリングコア１Ａ−１Ｃは、一体のボーリングコア１を切断して形成してもよいし、最初から割れている部分を利用してもよい。
【００３４】
また、このように円柱状の形状が保持された固結状態のボーリングコア１Ａ−１Ｃは、一軸圧縮強度0.5ＭＰａ以上の地盤１００、Ｎ値が１０〜２０以上の地盤１００、軟岩や硬岩で構成される地盤１００などから採取することができる。
【００３５】
ここでは、中央のボーリングコア１Ａの側面に、ひずみゲージ３Ａ，３Ａを貼り付ける。そして、このひずみゲージ３Ａ，３Ａには、それぞれ通信ケーブル３１，３１を接続しておく。
【００３６】
また、このボーリングコア１Ａの上面及び下面には、平面視上で略直交する方向に向けてひずみゲージ３Ｃ，３Ｂをそれぞれ貼り付ける。この下面側に貼り付けたひずみゲージ３Ｂに接続される通信ケーブル３１は、ボーリングコア１Ａの側面に沿って上方に延伸させる。
【００３７】
また、下段のボーリングコア１Ｃの上面には、中央のボーリングコア１Ａの下面に貼り付けられたひずみゲージ３Ｂとは平面視で略直交する方向に向けてひずみゲージ３Ｃを貼り付ける。このひずみゲージ３Ｃに接続される通信ケーブル３１も、ボーリングコア１Ａの側面に沿って上方に延伸させる。
【００３８】
さらに、上段のボーリングコア１Ｂの下面には、中央のボーリングコア１Ａの上面に貼り付けられたひずみゲージ３Ｃとは平面視で略直交する方向に向けてひずみゲージ３Ｂを貼り付ける。
【００３９】
このようにボーリング孔１１から取り出されたボーリングコア１Ａ−１Ｃに対してひずみゲージ３Ａ−３Ｃを配置するのであれば、所望する方向に向けて正確に取り付けることができる。
【００４０】
また、この上段のボーリングコア１Ｂの下面のひずみゲージ３Ｂに接続される通信ケーブル３１は、ボーリングコア１Ｂの側面に沿って上方に延伸させる。さらに、このボーリングコア１Ｂには、その下方に配置されるボーリングコア１Ａ，１Ｃに貼り付けられたひずみゲージ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，・・・に接続された通信ケーブル３１，・・・を側面に沿わせて上方に延伸させる。
【００４１】
そして、ひずみゲージ３Ａ−３Ｃ及び通信ケーブル３１，・・・が取り付けられた３体のボーリングコア１Ａ−１Ｃは、上面と下面とをそれぞれ密着させた状態で成型器具６に収容される。
【００４２】
この成型器具６は、ボーリングコア１Ａ−１Ｃの外径より一回り大きな内径の円筒状の部材で、この内径はボーリング孔１１の内径より小さくなるように設定されている。
【００４３】
また、この成型器具６は、軸方向に分割可能に２つの半割り部６１，６１から構成されており、ボーリングコア１Ａ−１Ｃの側方から容易に着脱することができる。
【００４４】
そして、この成型器具６とボーリングコア１Ａ−１Ｃとの隙間には、被覆材としてのコーティング材４を充填する。このコーティング材４は、ボーリングコア１Ａ−１Ｃと略同じ特性の材料で、埋設された計器３の種類によってその特性を調整する。
【００４５】
ここで、「計器３の測定値に影響を与える試料（ボーリングコア１Ａ−１Ｃ）の特性」には、物理特性、力学特性、熱特性、水理特性、含有成分特性などがある。
【００４６】
例えば、物理特性には、単位体積重量、相対密度、均等係数、含水量（含水比）、間隙率（間隙比）、飽和度、粒度分布、吸水率などがある。また、力学特性には、締固め度、CBR、圧縮指数、体積圧縮係数、圧密降伏応力、圧縮係数、圧密係数、二次圧密係数、クリープ係数、圧密度、一軸圧縮強さ、ヤング率、ポアソン比、せん断抵抗角、粘着力、破壊ひずみ、残留強度、偏差応力、偏差ひずみ、ねじりせん断応力、地盤反力係数、弾性波速度などがある。また、熱特性には、線膨張係数、熱伝導率、比熱、熱拡散率、潜熱、凍結指数、凍上率などがある。また、水理特性には、透水係数、貯留係数、透水量係数などがある。そして、含有成分特性には、ｐH、電気伝導度などがある。
【００４７】
例えば、ひずみゲージ３Ａ−３Ｃを埋設した場合は、ヤング率が最も測定値に影響を与えるので、ボーリングコア１Ａ−１Ｃと略同じヤング率のコーティング材４を使用する。また、計器３として熱電対を埋設した場合は、ボーリングコア１Ａ−１Ｃと略同じ熱伝導率のコーティング材４を使用する。さらに、計器３として間隙水圧計を埋設した場合は、ボーリングコア１Ａ−１Ｃと略同じ透水係数のコーティング材４を使用する。
【００４８】
なお、複数種類の計器３を埋設する場合は、それらの計器３の測定値に影響を与える複数種類の特性を、ボーリングコア１Ａ−１Ｃとコーティング材４とで一致させる。
【００４９】
また、このようなコーティング材４は、例えば採取された試料などの土とセメントと水との混合割合を調整しながら作製することができる。
【００５０】
図４は、成型器具６を外した状態の埋戻し体１０の斜視図である。この埋戻し体１０は、ボーリングコア１Ａ−１Ｃとコーティング材４との境界にひずみゲージ３Ａ−３Ｂと通信ケーブル３１，・・・が配設されるとともに、外周面がコーティング材４で被覆されて一体化されている。
【００５１】
このような埋戻し体１０は、ボーリング孔１１の複数の箇所に設置するために複数体製作される。そして、例えば図５に示すように、複数の埋戻し体１０Ａ，１０Ｂは、連結材としての連結棒７１によって所定の間隔を保持された状態で連結される。
【００５２】
このように連結棒７１によって所定の間隔が保持されていれば、埋戻し体１０Ａ，１０Ｂ同士の相対的な位置関係は変化することがなく、同時に複数の埋戻し体１０Ａ，１０Ｂを正確な位置に配置することができる。
【００５３】
また、ボーリング孔１１に埋戻し体１０を戻す際に、図１（ｃ）に示すように、ボーリング孔１１の内周面と埋戻し体１０の外周面との隙間に充填材５を充填して埋戻し体１０が移動しないように固定する。
【００５４】
この充填材５は、コーティング材４と同様にボーリングコア１Ａ−１Ｃと略同じ特性の材料で、埋戻し体１０に埋設された計器３の種類によってその特性を調整する。
【００５５】
また、充填材５は、埋戻し体１０をボーリング孔１１の所定の位置に配置した後に孔内に注入することもできるが、予めボーリング孔１１内に所定量だけ充填しておき、後から埋戻し体１０をボーリング孔１１に挿入してもよい。
【００５６】
図２は、トンネルＴの左右に設けられたボーリング孔１１，１１に、それぞれ４体の埋戻し体１０，・・・を所定の間隔で配置した構成を示した図である。これらの埋戻し体１０，・・・から延設された通信ケーブル３１は、ボーリング孔１１からトンネルＴ内部に突出して、データロガー３２に接続される。
【００５７】
このデータロガー３２では、埋戻し体１０，・・・に取り付けられた計器３，・・・からの出力が計測値として蓄積されることになる。
【００５８】
次に、本実施の形態の原位置地盤のモニタリング方法について説明する。
【００５９】
まず、円筒形のコアバレル２をボーリングマシンに装着し、トンネルＴの内部から地盤１００の露出面にコアバレル２を押し当て、回転させながらコアバレル２を地盤１００に圧入していく。図１（ａ）は、このようにして地盤１００にコアバレル２を圧入した状態を示した部分断面図である。
【００６０】
このコアバレル２の圧入は、ボーリング孔１１が計器３を設置したい長さになるまでロッドを継ぎ足しながら続けられる。
【００６１】
そして、所定の深度まで圧入した後にコアバレル２を地盤１００から引き抜くと、試料としてのボーリングコア１が採取されるとともに、図１（ｂ）に示すように、地盤１００にボーリング孔１１が形成される。
【００６２】
続いて、計器３を設置する計画をしている位置から採取されたボーリングコア１に、計器３を取り付ける。この際に、計器３からの出力をボーリング孔１１の外部まで送信するための通信ケーブル３１も同時に取り付ける。
【００６３】
また、計器３及び通信ケーブル３１を取り付けたボーリングコア１の外周は、コーティング材４で被覆して、ボーリング孔１１に挿入し易い形態にしておく。さらに、複数の埋戻し体１０，・・・を一度に設置する場合は、例えば図５に示すように埋戻し体１０Ａ，１０Ｂ間を連結棒７１で連結しておく。
【００６４】
このようにしてボーリング孔１１の外部で計器３及び通信ケーブル３１が取り付けられた埋戻し体１０は、ボーリング孔１１に挿入されて埋戻し体１０を構成するボーリングコア１が採取された位置に戻される。
【００６５】
すなわち、ボーリングコア１は、採取された位置と略同じ位置に埋戻し体１０となって戻されるので、ボーリング孔１１の削孔前後で孔内及びその周辺地盤の性状が変化することがほとんどない。
【００６６】
また、埋戻し体１０が所定の位置に配置された後に、ボーリング孔１１内に充填材５が注入され、図１（ｃ）に示すようにその充填材５が埋戻し体１０と孔壁との隙間を埋めることによって、埋戻し体１０の位置が固定される。
【００６７】
そして、計測工程において、図２に示すようにボーリング孔１１の所定の位置に配置された埋戻し体１０，・・・の計器３，・・・からの出力（計測値）が、通信ケーブル３１を介してデータロガー３２に送信されて記録される。
【００６８】
また、このようにして計測された計測値は、リアルタイムでモニタに表示させたり、事後的に分析に使用したりすることで、原位置地盤のひずみや温度などの観測をおこなうことができる。
【００６９】
次に、本実施の形態の原位置地盤のモニタリング方法の作用について説明する。
【００７０】
このように構成された本実施の形態の原位置地盤のモニタリング方法では、ボーリング孔１１から採取されたボーリングコア１に計器３を取り付け、その試料を採取した位置に計器３とともにボーリングコア１を戻す。
【００７１】
このため、計器３を設置する前後でボーリング孔１１内及びその周辺の地盤の物理特性などの特性がほぼ同じ状態で変化しないので、原位置地盤の性状を正確に計測することができる。
【００７２】
また、ボーリング孔１１から取り出されたボーリングコア１Ａ−１Ｃに対して計器３を取り付けるのであれば、正確な向きに確実に計器３を配置することができる。このため、所望する方向の計測値を得ることができ、計測データの信頼性及び評価精度が向上する。すなわち、同じ位置であっても計器３を取り付ける方向によって得られる計測値が異なるので、計画した方向と同じ方向に計器３が取り付けられていれば、正当にその計測値を評価することができる。
【００７３】
さらに、採取したボーリングコア１Ａ−１Ｃを再利用するので、掘削発生土の処分コストを削減できるとともに、充填材５の使用量を大幅に削減することができる。
【００７４】
また、ボーリング孔１１の外で計器３と共に通信ケーブル３１を取り付けることで、計器３からの出力を送信する通信ケーブル３１を確実に配線することができる。すなわち、ボーリング孔１１外であれば、通信ケーブル３１を傷つけることなく容易かつ確実に配線することができる。
【００７５】
さらに、ボーリングコア１Ａ−１Ｃの外面は、計器３の測定値に影響を与える特性のうち少なくとも一種類と略同じ特性のコーティング材４で被覆することができる。
【００７６】
例えば、計器３の取り付けに際してボーリングコア１にひび割れなどが生じた場合に、そのままの状態でボーリング孔１１に戻そうとすると、途中でボーリングコア１が割れて所定の位置まで挿入できないおそれがある。
【００７７】
また、計器３を取り付けるためにボーリングコア１を複数に分割した場合は、そのままの状態ではボーリング孔１１に挿入し難いことがある。
【００７８】
他方、コーティング材４で外面を被覆することによって、外面を保護したり、分割されたボーリングコア１Ａ−１Ｃ同士を一体化したりすることで、円柱状の形状が保持されて、容易かつ確実に埋戻し体１０をボーリング孔１１の所定の位置に戻すことができる。
【００７９】
そして、計器３の測定値に影響を与える特性を、ボーリングコア１Ａ−１Ｃとコーティング材４とで略同じにしておくことで、正確に原位置地盤の性状を計測することができる。
【００８０】
また、ほとんど乱さない状態のボーリングコア１を利用して埋戻し体１０を形成すれば、採取する前とほぼ同じ特性の埋戻し体１０をボーリング孔１１に戻すことができる。
【００８１】
さらに、計器３には、ひずみゲージ、熱電対、温度計、土圧計、速度計、加速度計、傾斜計、間隙水圧計、電気伝導度計、光ファイバ、水位計、比抵抗端子、ｐＨ計及び溶存酸素計の少なくとも１種類を使用することで、任意に計測データの種類を選択することができる。
【００８２】
例えば、ひずみゲージと一緒に熱電対を配置しておくことで、地盤１００の温度が測定できるようになるので、ひずみゲージからの出力の温度補正をおこなうことで、より正確に地盤１００の性状を観測することができる。
【００８３】
また、加速度計や間隙水圧計を設置することで、周辺地盤１００の所定の位置における加速度や間隙水圧を、ボーリング孔１１の掘削の影響が極力少ない状態で計測することができる。
【００８４】
さらに、複数の埋戻し体１０Ａ，１０Ｂ間を連結棒７１で連結すれば、計器３，・・・を相対的に所定の間隔で容易に配置できるうえに、計器３を配置しない箇所は連結棒７１を配置するだけでよいので、埋戻し体１０の製作作業を省力化することができる。
【実施例１】
【００８５】
以下、前記した実施の形態とは別の形態の実施例１について図６を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００８６】
この実施例１では、連結材として連結コア７２を使用する場合について説明する。
【００８７】
例えば、地盤１００が比較的硬い場合には、ボーリングコア１は、図６に示すように連続した棒状に採取することができる。この実施例１では、採取したボーリングコア１の大部分をボーリング孔１１に戻す場合について説明する。
【００８８】
まず、ボーリングコア１を分割して所定の位置に計器３を取り付けた埋戻し体１０Ｃ，１０Ｄを製作する。
【００８９】
続いて、埋戻し体１０Ｃ，１０Ｄ間には連結コア７２を配置し、埋戻し体１０Ｃの上方には端部コア７２１を配置し、埋戻し体１０Ｄの下方には端部コア７２１を配置する。
【００９０】
そして、連結コア７２と埋戻し体１０Ｃ，１０Ｄと端部コア７２１，７２１とは、外面をコーティング材４で被覆して一体化する。
【００９１】
このように計器３及び通信ケーブル３１が取り付けられるとともに連結コア７２で連結された埋戻し体１０Ｃ，１０Ｄは、所定の位置に容易かつ確実に戻すことができる。
【００９２】
すなわち、ボーリング孔１１の長さと埋戻し体１０Ｃ，１０Ｄを備えた戻す部材の長さが略同じになるので、容易に正確な位置に埋戻し体１０Ｃ，１０Ｄを配置することができる。
【００９３】
また、埋戻し体１０Ｃ，１０Ｄ以外のボーリングコア１もボーリング孔１１に戻されるので、ボーリング孔１１の軸方向においても、ボーリング孔内及びその周辺地盤１００の特性をほとんど同じ状態に戻すことができる。
【００９４】
さらに、大部分のボーリングコア１をボーリング孔１１に戻すので、掘削土の処理費用を大幅に削減することができる。
【００９５】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。
【実施例２】
【００９６】
以下、前記した実施の形態で説明した原位置地盤のモニタリング方法の効果を確認するためにおこなった実験について、図７及び図８を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００９７】
この実施例２では、実験用に配合した擬似軟岩材料を使って図７に示すような立方体状の試験体８を製作する。ここでは、一辺２０ｃｍの試験体８を二体作製し、その中央に直径６６ｍｍの円柱状のコアを抜き取った孔部８１を形成する。
【００９８】
そして、一方の試験体８においては、前記実施の形態と同様にコアから製作した埋戻し体１０に埋込みひずみゲージ８３，８３を埋め込んで戻す。また、他方の試験体８は効果を比較するために作製するもので、従来と同様に、孔部８１の孔壁に埋込みひずみゲージ８３，８３を貼り付けて（ここでは、円筒状のナイロンメッシュに埋込みひずみゲージ８３，８３を貼り付けて孔部８１に挿入した。）、擬似軟岩と同じ材料を孔部８１に充填する。また、これらの試験体８の側面には、側面ひずみゲージ８２を貼り付けた。
【００９９】
そして、このようにして製作された２種類の試験体８に対して、上方から載荷板８４を介して荷重Ｐを載荷及び除荷し、その際に計測される埋込みひずみゲージ８３と側面ひずみゲージ８２の出力を図８に示した。
【０１００】
ここで、図８（ａ）は、前記実施の形態のように埋込みひずみゲージ８３，８３を試験体８から抜き取ったコアに貼り付けた埋戻し体を使用するケースの応力とひずみとの関係を示した図である。
【０１０１】
この図８（ａ）を見ると、破線で示した埋込みひずみゲージ８３の計測値と、実線で示した側面ひずみゲージ８２の計測値とがほぼ重なっており、周辺地盤と同じ計測値が孔部８１から測定されていることがわかる。
【０１０２】
他方、図８（ｂ）は、埋込みひずみゲージ８３，８３を孔部８１の孔壁に貼り付けて擬似軟岩と同じ材料を充填した比較ケースの応力とひずみとの関係を示した図である。
【０１０３】
この比較ケースでは、孔部８１の内部とその周辺の擬似軟岩とは同じ材料で構成されているが、図８（ｂ）を見ると、破線で示した孔壁位置の埋込みひずみゲージ８３の計測値と、実線で示した側面ひずみゲージ８２の計測値とが大きく乖離していることがわかる。すなわち、比較ケースでは、周辺地盤と同じ計測値が孔部８１からは測定できていないことがわかる。
【０１０４】
このように同じ材料であっても、コアとして抜き出されたものに計器３を取り付けた場合と、孔部８１に計器３を配置した後に擬似軟岩と同じ材料を充填した場合とでは、計測される値が異なっていることがわかる。
【０１０５】
そして、前記実施の形態の原位置地盤のモニタリング方法であれば、周辺地盤１００と同等の計測値をボーリング孔１１に戻した計器３の出力から得ることができる。
【実施例３】
【０１０６】
以下、前記した実施の形態とは別の形態の実施例３について説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【０１０７】
前記実施の形態では、試料として固結状態のボーリングコア１を使用して埋戻し体３を作製した。ここで、このようなボーリングコア１は、Ｎ値が１０〜２０以上の地盤１００や軟岩以上の硬さの地盤１００からは採取することができるが、粘性の小さい砂地盤や一軸圧縮強度が0.5ＭＰａ未満の地盤１００からは採取することが難しい場合がある。
【０１０８】
この実施例３では、このような形状を保持した状態で試料を採取することが難しい地盤１００から採取された未固結試料を、原位置にあった状態と同程度の特性を有する固化体にした埋戻し体１０を製作する場合について説明する。
【０１０９】
すなわち、採取された乱された試料に、セメントと水とを混合し、原位置地盤と同等のヤング率や熱伝導率を備えた埋戻し体１０を作製する。この埋戻し体１０の特性を原位置地盤のどの特性に合わせるかは、前記実施の形態で説明したコーティング材４と同様に、取り付けられた計器３の種類によって調整する。例えば、ひずみゲージを設置する場合はヤング率を調整し、熱電対を設置する場合は熱伝導率を調整し、間隙水圧計を設置する場合は透水係数を調整して埋戻し体１０を製作する。
【０１１０】
このように採取時の形状を保持できないような未固結試料であっても、ボーリング孔１１の外側で、原位置地盤の特性に合わせた埋戻し体１０を作製し、その埋戻し体１０を計器３とともにボーリング孔１１に戻すことで、正確に地盤１００の性状をモニタリングすることができる。すなわち、このような方法であれば計器３の取り付け位置や方向を正確に設定できるので、得られる計測値の信頼性が高くなり、計測値の評価精度を向上させることができる。
【０１１１】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるので説明を省略する。
【０１１２】
以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態及び実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【０１１３】
例えば、前記実施の形態では、トンネルＴ内からボーリング孔１１を設けて、その周辺の地盤１００をモニタリングする方法について説明したが、これに限定されるものではなく、岩盤内部に設けられる地下貯蔵施設周辺の地盤や、山留壁の背面の地盤や、斜面を構成する地盤などのモニタリングにおいても本発明を適用することができる。
【０１１４】
また、前記実施の形態では、ボーリングコア１Ａ−１Ｃの側面に沿って計器３の取り付けをおこなったが、これに限定されるものではなく、例えばボーリングコア１の軸方向に沿って穴を開けて計器３を埋め込んだり、ボーリングコア１を平面視半円形になるように軸方向に沿って半割りし、その切断面に沿わせて計器３や通信ケーブル３１を取り付けたりすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明の最良の実施の形態の原位置地盤のモニタリング方法を説明する図であって、（ａ）は地盤を削孔する工程を説明する断面図、（ｂ）は試料が採取された後のボーリング孔の断面図、（ｃ）はボーリング孔に埋戻し体を戻す工程を説明する断面図である。
【図２】本発明の最良の実施の形態の原位置地盤のモニタリング方法を適用するトンネル周辺の断面図である。
【図３】埋戻し体を作製する手順を説明する説明図である。
【図４】埋戻し体の構成を説明する斜視図である。
【図５】ボーリング孔に埋戻し体を挿入する工程を説明する斜視図である。
【図６】実施例１の埋戻し体間が連結コアで連結された形態を説明する斜視図である。
【図７】実施例２の試験体の構成を説明する斜視図である。
【図８】実施例２の試験結果を示した図であって、（ａ）は本発明の最良の実施の形態に相当する試験体の応力とひずみとの関係を示した図、（ｂ）は比較のために作製した試験体の応力とひずみとの関係を示した図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１００ 地盤
１，１Ａ−１Ｃ ボーリングコア（試料）
１０，１０Ａ−１０Ｄ 埋戻し体
１１ ボーリング孔
３ 計器
３Ａ−３Ｃ ひずみゲージ（計器）
３１ 通信ケーブル
７１ 連結棒（連結材）
７２ 連結コア（連結材）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硬岩、軟岩、粘性土、砂質土などの自然地盤又は廃棄物や改良土などの人工地盤の性状を原位置で観測する原位置地盤のモニタリング方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、地盤にトンネルや大規模な地下空洞を構築したり、表面が傾斜している地盤の安定性を確認したりする際に、地盤の変位などを計測する原位置地盤のモニタリング方法が知られている（特許文献１，２など参照）。
【０００３】
例えば、特許文献１及び２に開示された原位置地盤のモニタリング方法では、トンネルの内部から地盤を削孔してボーリング孔を設け、そのボーリング孔に圧力計やひずみゲージなどの計器を挿入し、トンネル周辺の地盤の変位などを計測している。
【特許文献１】特許第３８９３３４３号公報
【特許文献２】特開２００６−２６６８６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のボーリング孔に計器を設置する方法では、空洞であるボーリング孔に計器を配置したままの状態であったり、孔壁に計器を貼り付けて周辺地盤とは特性の異なるグラウトなどで埋め戻したりしていた。
【０００５】
また、プラスチック製の網目状の筒管や塩化ビニル管に計器を貼り付け、ボーリング孔にその管を挿入することで計器を設置する方法も知られている。
【０００６】
このような従来の計器の設置方法では、ボーリング孔の周辺地盤と孔内の物理特性が異なるため、少なからず誤差が生じて地盤の性状が正確に測定されないおそれがある。
【０００７】
また、ボーリング孔に直接、計器を貼り付ける方法では、所望する位置及び方向に計器が配置されたか、または計器からの出力を伝達する通信ケーブルが損傷することなく配線されたかの確認が難しい。特に、ボーリング孔の孔壁に計器を貼り付けた後にグラウトを充填すると、その流れや圧力で計器が孔壁から剥がれて移動してしまうこともあるが、グラウトを充填した後ではその位置及び方向を確認することも、修正することもできない。
【０００８】
そこで、本発明は、正確な位置及び方向で地盤の性状を高精度に計測することが可能な原位置地盤のモニタリング方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明の原位置地盤のモニタリング方法は、地盤を削孔してボーリング孔を設ける工程と、前記ボーリング孔から採取された試料に計器を取り付けた埋戻し体を形成する工程と、前記埋戻し体を前記ボーリング孔の前記試料を採取した位置に戻す工程と、前記計器によって計測をおこなう工程とを備えている。
【００１０】
ここで、前記埋戻し体を形成する工程において、前記計器と共に通信ケーブルを取り付けることができる。
【００１１】
また、前記埋戻し体を形成する工程において、前記計器を取り付けた後に、前記計器の測定値に影響を与える前記試料の特性のうち少なくとも一種類と略同じ特性の被覆材で前記試料の外面を被覆することもできる。
【００１２】
ここで、「計器の測定値に影響を与える試料の特性」には、物理特性、力学特性、熱特性、水理特性、含有成分特性などがある。
【００１３】
さらに、前記埋戻し体を戻す工程において、前記埋戻し体と前記削孔との隙間に充填材を充填することもできる。
【００１４】
また、前記試料には、採取時の形状が保持されたボーリングコアを使用することができる。
【００１５】
他方、前記埋戻し体を形成する工程において、採取後に形状が保持されない未固結状態の試料を、前記計器の測定値に影響を与える原位置での試料の特性のうち少なくとも一種類と略同じ特性の固化体にすることもできる。
【００１６】
さらに、前記計器には、ひずみゲージ、熱電対、温度計、土圧計、速度計、加速度計、傾斜計、間隙水圧計、電気伝導度計、光ファイバ、水位計、比抵抗端子、ｐＨ計及び溶存酸素計のうち少なくとも１種類を使用することができる。
【００１７】
また、前記埋戻し体を複数形成し、それらの埋戻し体間を連結材で連結して前記ボーリング孔に戻すこともできる。
【発明の効果】
【００１８】
このように構成された本発明の原位置地盤のモニタリング方法では、ボーリング孔から採取された試料に計器を取り付け、その試料を採取した位置に計器とともに試料を戻す。
【００１９】
このため、計器を設置する前後でボーリング孔内及びその周辺地盤の特性がほとんど変化しないので、原位置地盤の性状を正確に計測することができる。
【００２０】
また、ボーリング孔の外で試料に計器を取り付けるので、正確な位置及び方向に計器を配置することができる。さらに、計器と共に通信ケーブルを取り付けることで、計器からの出力を送信する通信ケーブルを確実に配線することができる。
【００２１】
さらに、試料の外面は、計器の測定値に影響を与える特性のうち少なくとも一種類と略同じ特性の被覆材で被覆することができる。
【００２２】
このため、計器の取り付けに際して試料にひび割れなどが生じたとしても、形状を崩すことなくボーリング孔に埋戻し体を戻すことができる。また、試料が複数に分割されている場合でも、被覆材によって一体化してボーリング孔に戻すことができる。
【００２３】
そして、計器の測定値に影響を与える特性を、試料と被覆材とで略同じにしておくことで、正確に原位置地盤の性状を計測することができる。
【００２４】
また、試料が固結状態の保持されたボーリングコアであれば、採取する前とほぼ同じ特性の埋戻し体をボーリング孔に戻すことができる。他方、試料が未固結状態であっても、計器の測定値に影響を与える特性が原位置にあったときと略同じになるような固化体にすることで、採取する前とほぼ同じ特性の埋戻し体をボーリング孔に戻すことができる。
【００２５】
さらに、計器には、ひずみゲージ、熱電対、温度計、土圧計、速度計、加速度計、傾斜計、間隙水圧計、電気伝導度計、光ファイバ、水位計、比抵抗端子、ｐＨ計及び溶存酸素計の少なくとも１種類を使用することで、任意に計測データの種類を選択することができる。
【００２６】
また、複数の埋戻し体間を連結材で連結すれば、計器を所定の間隔で容易に配置できるうえに、計器を配置しない箇所の製作作業を省力化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２８】
図２は、本実施の形態の原位置地盤のモニタリング方法を適用する地盤１００の構成を示した断面図である。この地盤１００には、トンネルＴが掘削されており、そのトンネルＴの両側の地盤１００を削孔して設けたボーリング孔１１，１１を使って原位置地盤のモニタリングをおこなう。
【００２９】
このボーリング孔１１は、図１（ａ）の断面図に示すように、円筒形のコアバレル２を使って削孔される。すなわち、地盤１００に円筒管状のコアバレル２を押し込んでいくと、その内部に乱されない状態の試料がボーリングコア１として収容される。
【００３０】
そして、所定の位置までコアバレル２を押し込んだ後に地盤１００から引き抜くと、図１（ｂ）の断面図に示すように空洞のボーリング孔１１が形成される。
【００３１】
一方、計測を計画している原地盤の所定の位置から採取したボーリングコア１には、図３に示すように各種計器３，・・・を取り付けて埋戻し体１０を形成する。
【００３２】
この計器３には、計測の目的に応じて、ひずみゲージ、熱電対、温度計、土圧計、速度計、加速度計、傾斜計、間隙水圧計、電気伝導度計（ＥＣ計）、光ファイバ、水位計、比抵抗端子、ｐＨ計、溶存酸素計（ＤＯ計）などが使用できる。ここでは、ひずみゲージ３Ａ−３Ｃを使用して、地盤１００のひずみや応力を計測する場合について説明する。
【００３３】
まず、図３に示すようにボーリングコア１を３分割して３体のボーリングコア１Ａ−１Ｃを形成する。このボーリングコア１Ａ−１Ｃは、一体のボーリングコア１を切断して形成してもよいし、最初から割れている部分を利用してもよい。
【００３４】
また、このように円柱状の形状が保持された固結状態のボーリングコア１Ａ−１Ｃは、一軸圧縮強度0.5ＭＰａ以上の地盤１００、Ｎ値が１０〜２０以上の地盤１００、軟岩や硬岩で構成される地盤１００などから採取することができる。
【００３５】
ここでは、中央のボーリングコア１Ａの側面に、ひずみゲージ３Ａ，３Ａを貼り付ける。そして、このひずみゲージ３Ａ，３Ａには、それぞれ通信ケーブル３１，３１を接続しておく。
【００３６】
また、このボーリングコア１Ａの上面及び下面には、平面視上で略直交する方向に向けてひずみゲージ３Ｃ，３Ｂをそれぞれ貼り付ける。この下面側に貼り付けたひずみゲージ３Ｂに接続される通信ケーブル３１は、ボーリングコア１Ａの側面に沿って上方に延伸させる。
【００３７】
また、下段のボーリングコア１Ｃの上面には、中央のボーリングコア１Ａの下面に貼り付けられたひずみゲージ３Ｂとは平面視で略直交する方向に向けてひずみゲージ３Ｃを貼り付ける。このひずみゲージ３Ｃに接続される通信ケーブル３１も、ボーリングコア１Ａの側面に沿って上方に延伸させる。
【００３８】
さらに、上段のボーリングコア１Ｂの下面には、中央のボーリングコア１Ａの上面に貼り付けられたひずみゲージ３Ｃとは平面視で略直交する方向に向けてひずみゲージ３Ｂを貼り付ける。
【００３９】
このようにボーリング孔１１から取り出されたボーリングコア１Ａ−１Ｃに対してひずみゲージ３Ａ−３Ｃを配置するのであれば、所望する方向に向けて正確に取り付けることができる。
【００４０】
また、この上段のボーリングコア１Ｂの下面のひずみゲージ３Ｂに接続される通信ケーブル３１は、ボーリングコア１Ｂの側面に沿って上方に延伸させる。さらに、このボーリングコア１Ｂには、その下方に配置されるボーリングコア１Ａ，１Ｃに貼り付けられたひずみゲージ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，・・・に接続された通信ケーブル３１，・・・を側面に沿わせて上方に延伸させる。
【００４１】
そして、ひずみゲージ３Ａ−３Ｃ及び通信ケーブル３１，・・・が取り付けられた３体のボーリングコア１Ａ−１Ｃは、上面と下面とをそれぞれ密着させた状態で成型器具６に収容される。
【００４２】
この成型器具６は、ボーリングコア１Ａ−１Ｃの外径より一回り大きな内径の円筒状の部材で、この内径はボーリング孔１１の内径より小さくなるように設定されている。
【００４３】
また、この成型器具６は、軸方向に分割可能に２つの半割り部６１，６１から構成されており、ボーリングコア１Ａ−１Ｃの側方から容易に着脱することができる。
【００４４】
そして、この成型器具６とボーリングコア１Ａ−１Ｃとの隙間には、被覆材としてのコーティング材４を充填する。このコーティング材４は、ボーリングコア１Ａ−１Ｃと略同じ特性の材料で、埋設された計器３の種類によってその特性を調整する。
【００４５】
ここで、「計器３の測定値に影響を与える試料（ボーリングコア１Ａ−１Ｃ）の特性」には、物理特性、力学特性、熱特性、水理特性、含有成分特性などがある。
【００４６】
例えば、物理特性には、単位体積重量、相対密度、均等係数、含水量（含水比）、間隙率（間隙比）、飽和度、粒度分布、吸水率などがある。また、力学特性には、締固め度、CBR、圧縮指数、体積圧縮係数、圧密降伏応力、圧縮係数、圧密係数、二次圧密係数、クリープ係数、圧密度、一軸圧縮強さ、ヤング率、ポアソン比、せん断抵抗角、粘着力、破壊ひずみ、残留強度、偏差応力、偏差ひずみ、ねじりせん断応力、地盤反力係数、弾性波速度などがある。また、熱特性には、線膨張係数、熱伝導率、比熱、熱拡散率、潜熱、凍結指数、凍上率などがある。また、水理特性には、透水係数、貯留係数、透水量係数などがある。そして、含有成分特性には、ｐH、電気伝導度などがある。
【００４７】
例えば、ひずみゲージ３Ａ−３Ｃを埋設した場合は、ヤング率が最も測定値に影響を与えるので、ボーリングコア１Ａ−１Ｃと略同じヤング率のコーティング材４を使用する。また、計器３として熱電対を埋設した場合は、ボーリングコア１Ａ−１Ｃと略同じ熱伝導率のコーティング材４を使用する。さらに、計器３として間隙水圧計を埋設した場合は、ボーリングコア１Ａ−１Ｃと略同じ透水係数のコーティング材４を使用する。
【００４８】
なお、複数種類の計器３を埋設する場合は、それらの計器３の測定値に影響を与える複数種類の特性を、ボーリングコア１Ａ−１Ｃとコーティング材４とで一致させる。
【００４９】
また、このようなコーティング材４は、例えば採取された試料などの土とセメントと水との混合割合を調整しながら作製することができる。
【００５０】
図４は、成型器具６を外した状態の埋戻し体１０の斜視図である。この埋戻し体１０は、ボーリングコア１Ａ−１Ｃとコーティング材４との境界にひずみゲージ３Ａ−３Ｂと通信ケーブル３１，・・・が配設されるとともに、外周面がコーティング材４で被覆されて一体化されている。
【００５１】
このような埋戻し体１０は、ボーリング孔１１の複数の箇所に設置するために複数体製作される。そして、例えば図５に示すように、複数の埋戻し体１０Ａ，１０Ｂは、連結材としての連結棒７１によって所定の間隔を保持された状態で連結される。
【００５２】
このように連結棒７１によって所定の間隔が保持されていれば、埋戻し体１０Ａ，１０Ｂ同士の相対的な位置関係は変化することがなく、同時に複数の埋戻し体１０Ａ，１０Ｂを正確な位置に配置することができる。
【００５３】
また、ボーリング孔１１に埋戻し体１０を戻す際に、図１（ｃ）に示すように、ボーリング孔１１の内周面と埋戻し体１０の外周面との隙間に充填材５を充填して埋戻し体１０が移動しないように固定する。
【００５４】
この充填材５は、コーティング材４と同様にボーリングコア１Ａ−１Ｃと略同じ特性の材料で、埋戻し体１０に埋設された計器３の種類によってその特性を調整する。
【００５５】
また、充填材５は、埋戻し体１０をボーリング孔１１の所定の位置に配置した後に孔内に注入することもできるが、予めボーリング孔１１内に所定量だけ充填しておき、後から埋戻し体１０をボーリング孔１１に挿入してもよい。
【００５６】
図２は、トンネルＴの左右に設けられたボーリング孔１１，１１に、それぞれ４体の埋戻し体１０，・・・を所定の間隔で配置した構成を示した図である。これらの埋戻し体１０，・・・から延設された通信ケーブル３１は、ボーリング孔１１からトンネルＴ内部に突出して、データロガー３２に接続される。
【００５７】
このデータロガー３２では、埋戻し体１０，・・・に取り付けられた計器３，・・・からの出力が計測値として蓄積されることになる。
【００５８】
次に、本実施の形態の原位置地盤のモニタリング方法について説明する。
【００５９】
まず、円筒形のコアバレル２をボーリングマシンに装着し、トンネルＴの内部から地盤１００の露出面にコアバレル２を押し当て、回転させながらコアバレル２を地盤１００に圧入していく。図１（ａ）は、このようにして地盤１００にコアバレル２を圧入した状態を示した部分断面図である。
【００６０】
このコアバレル２の圧入は、ボーリング孔１１が計器３を設置したい長さになるまでロッドを継ぎ足しながら続けられる。
【００６１】
そして、所定の深度まで圧入した後にコアバレル２を地盤１００から引き抜くと、試料としてのボーリングコア１が採取されるとともに、図１（ｂ）に示すように、地盤１００にボーリング孔１１が形成される。
【００６２】
続いて、計器３を設置する計画をしている位置から採取されたボーリングコア１に、計器３を取り付ける。この際に、計器３からの出力をボーリング孔１１の外部まで送信するための通信ケーブル３１も同時に取り付ける。
【００６３】
また、計器３及び通信ケーブル３１を取り付けたボーリングコア１の外周は、コーティング材４で被覆して、ボーリング孔１１に挿入し易い形態にしておく。さらに、複数の埋戻し体１０，・・・を一度に設置する場合は、例えば図５に示すように埋戻し体１０Ａ，１０Ｂ間を連結棒７１で連結しておく。
【００６４】
このようにしてボーリング孔１１の外部で計器３及び通信ケーブル３１が取り付けられた埋戻し体１０は、ボーリング孔１１に挿入されて埋戻し体１０を構成するボーリングコア１が採取された位置に戻される。
【００６５】
すなわち、ボーリングコア１は、採取された位置と略同じ位置に埋戻し体１０となって戻されるので、ボーリング孔１１の削孔前後で孔内及びその周辺地盤の性状が変化することがほとんどない。
【００６６】
また、埋戻し体１０が所定の位置に配置された後に、ボーリング孔１１内に充填材５が注入され、図１（ｃ）に示すようにその充填材５が埋戻し体１０と孔壁との隙間を埋めることによって、埋戻し体１０の位置が固定される。
【００６７】
そして、計測工程において、図２に示すようにボーリング孔１１の所定の位置に配置された埋戻し体１０，・・・の計器３，・・・からの出力（計測値）が、通信ケーブル３１を介してデータロガー３２に送信されて記録される。
【００６８】
また、このようにして計測された計測値は、リアルタイムでモニタに表示させたり、事後的に分析に使用したりすることで、原位置地盤のひずみや温度などの観測をおこなうことができる。
【００６９】
次に、本実施の形態の原位置地盤のモニタリング方法の作用について説明する。
【００７０】
このように構成された本実施の形態の原位置地盤のモニタリング方法では、ボーリング孔１１から採取されたボーリングコア１に計器３を取り付け、その試料を採取した位置に計器３とともにボーリングコア１を戻す。
【００７１】
このため、計器３を設置する前後でボーリング孔１１内及びその周辺の地盤の物理特性などの特性がほぼ同じ状態で変化しないので、原位置地盤の性状を正確に計測することができる。
【００７２】
また、ボーリング孔１１から取り出されたボーリングコア１Ａ−１Ｃに対して計器３を取り付けるのであれば、正確な向きに確実に計器３を配置することができる。このため、所望する方向の計測値を得ることができ、計測データの信頼性及び評価精度が向上する。すなわち、同じ位置であっても計器３を取り付ける方向によって得られる計測値が異なるので、計画した方向と同じ方向に計器３が取り付けられていれば、正当にその計測値を評価することができる。
【００７３】
さらに、採取したボーリングコア１Ａ−１Ｃを再利用するので、掘削発生土の処分コストを削減できるとともに、充填材５の使用量を大幅に削減することができる。
【００７４】
また、ボーリング孔１１の外で計器３と共に通信ケーブル３１を取り付けることで、計器３からの出力を送信する通信ケーブル３１を確実に配線することができる。すなわち、ボーリング孔１１外であれば、通信ケーブル３１を傷つけることなく容易かつ確実に配線することができる。
【００７５】
さらに、ボーリングコア１Ａ−１Ｃの外面は、計器３の測定値に影響を与える特性のうち少なくとも一種類と略同じ特性のコーティング材４で被覆することができる。
【００７６】
例えば、計器３の取り付けに際してボーリングコア１にひび割れなどが生じた場合に、そのままの状態でボーリング孔１１に戻そうとすると、途中でボーリングコア１が割れて所定の位置まで挿入できないおそれがある。
【００７７】
また、計器３を取り付けるためにボーリングコア１を複数に分割した場合は、そのままの状態ではボーリング孔１１に挿入し難いことがある。
【００７８】
他方、コーティング材４で外面を被覆することによって、外面を保護したり、分割されたボーリングコア１Ａ−１Ｃ同士を一体化したりすることで、円柱状の形状が保持されて、容易かつ確実に埋戻し体１０をボーリング孔１１の所定の位置に戻すことができる。
【００７９】
そして、計器３の測定値に影響を与える特性を、ボーリングコア１Ａ−１Ｃとコーティング材４とで略同じにしておくことで、正確に原位置地盤の性状を計測することができる。
【００８０】
また、ほとんど乱さない状態のボーリングコア１を利用して埋戻し体１０を形成すれば、採取する前とほぼ同じ特性の埋戻し体１０をボーリング孔１１に戻すことができる。
【００８１】
さらに、計器３には、ひずみゲージ、熱電対、温度計、土圧計、速度計、加速度計、傾斜計、間隙水圧計、電気伝導度計、光ファイバ、水位計、比抵抗端子、ｐＨ計及び溶存酸素計の少なくとも１種類を使用することで、任意に計測データの種類を選択することができる。
【００８２】
例えば、ひずみゲージと一緒に熱電対を配置しておくことで、地盤１００の温度が測定できるようになるので、ひずみゲージからの出力の温度補正をおこなうことで、より正確に地盤１００の性状を観測することができる。
【００８３】
また、加速度計や間隙水圧計を設置することで、周辺地盤１００の所定の位置における加速度や間隙水圧を、ボーリング孔１１の掘削の影響が極力少ない状態で計測することができる。
【００８４】
さらに、複数の埋戻し体１０Ａ，１０Ｂ間を連結棒７１で連結すれば、計器３，・・・を相対的に所定の間隔で容易に配置できるうえに、計器３を配置しない箇所は連結棒７１を配置するだけでよいので、埋戻し体１０の製作作業を省力化することができる。
【実施例１】
【００８５】
以下、前記した実施の形態とは別の形態の実施例１について図６を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００８６】
この実施例１では、連結材として連結コア７２を使用する場合について説明する。
【００８７】
例えば、地盤１００が比較的硬い場合には、ボーリングコア１は、図６に示すように連続した棒状に採取することができる。この実施例１では、採取したボーリングコア１の大部分をボーリング孔１１に戻す場合について説明する。
【００８８】
まず、ボーリングコア１を分割して所定の位置に計器３を取り付けた埋戻し体１０Ｃ，１０Ｄを製作する。
【００８９】
続いて、埋戻し体１０Ｃ，１０Ｄ間には連結コア７２を配置し、埋戻し体１０Ｃの上方には端部コア７２１を配置し、埋戻し体１０Ｄの下方には端部コア７２１を配置する。
【００９０】
そして、連結コア７２と埋戻し体１０Ｃ，１０Ｄと端部コア７２１，７２１とは、外面をコーティング材４で被覆して一体化する。
【００９１】
このように計器３及び通信ケーブル３１が取り付けられるとともに連結コア７２で連結された埋戻し体１０Ｃ，１０Ｄは、所定の位置に容易かつ確実に戻すことができる。
【００９２】
すなわち、ボーリング孔１１の長さと埋戻し体１０Ｃ，１０Ｄを備えた戻す部材の長さが略同じになるので、容易に正確な位置に埋戻し体１０Ｃ，１０Ｄを配置することができる。
【００９３】
また、埋戻し体１０Ｃ，１０Ｄ以外のボーリングコア１もボーリング孔１１に戻されるので、ボーリング孔１１の軸方向においても、ボーリング孔内及びその周辺地盤１００の特性をほとんど同じ状態に戻すことができる。
【００９４】
さらに、大部分のボーリングコア１をボーリング孔１１に戻すので、掘削土の処理費用を大幅に削減することができる。
【００９５】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。
【実施例２】
【００９６】
以下、前記した実施の形態で説明した原位置地盤のモニタリング方法の効果を確認するためにおこなった実験について、図７及び図８を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００９７】
この実施例２では、実験用に配合した擬似軟岩材料を使って図７に示すような立方体状の試験体８を製作する。ここでは、一辺２０ｃｍの試験体８を二体作製し、その中央に直径６６ｍｍの円柱状のコアを抜き取った孔部８１を形成する。
【００９８】
そして、一方の試験体８においては、前記実施の形態と同様にコアから製作した埋戻し体１０に埋込みひずみゲージ８３，８３を埋め込んで戻す。また、他方の試験体８は効果を比較するために作製するもので、従来と同様に、孔部８１の孔壁に埋込みひずみゲージ８３，８３を貼り付けて（ここでは、円筒状のナイロンメッシュに埋込みひずみゲージ８３，８３を貼り付けて孔部８１に挿入した。）、擬似軟岩と同じ材料を孔部８１に充填する。また、これらの試験体８の側面には、側面ひずみゲージ８２を貼り付けた。
【００９９】
そして、このようにして製作された２種類の試験体８に対して、上方から載荷板８４を介して荷重Ｐを載荷及び除荷し、その際に計測される埋込みひずみゲージ８３と側面ひずみゲージ８２の出力を図８に示した。
【０１００】
ここで、図８（ａ）は、前記実施の形態のように埋込みひずみゲージ８３，８３を試験体８から抜き取ったコアに貼り付けた埋戻し体を使用するケースの応力とひずみとの関係を示した図である。
【０１０１】
この図８（ａ）を見ると、破線で示した埋込みひずみゲージ８３の計測値と、実線で示した側面ひずみゲージ８２の計測値とがほぼ重なっており、周辺地盤と同じ計測値が孔部８１から測定されていることがわかる。
【０１０２】
他方、図８（ｂ）は、埋込みひずみゲージ８３，８３を孔部８１の孔壁に貼り付けて擬似軟岩と同じ材料を充填した比較ケースの応力とひずみとの関係を示した図である。
【０１０３】
この比較ケースでは、孔部８１の内部とその周辺の擬似軟岩とは同じ材料で構成されているが、図８（ｂ）を見ると、破線で示した孔壁位置の埋込みひずみゲージ８３の計測値と、実線で示した側面ひずみゲージ８２の計測値とが大きく乖離していることがわかる。すなわち、比較ケースでは、周辺地盤と同じ計測値が孔部８１からは測定できていないことがわかる。
【０１０４】
このように同じ材料であっても、コアとして抜き出されたものに計器３を取り付けた場合と、孔部８１に計器３を配置した後に擬似軟岩と同じ材料を充填した場合とでは、計測される値が異なっていることがわかる。
【０１０５】
そして、前記実施の形態の原位置地盤のモニタリング方法であれば、周辺地盤１００と同等の計測値をボーリング孔１１に戻した計器３の出力から得ることができる。
【実施例３】
【０１０６】
以下、前記した実施の形態とは別の形態の実施例３について説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【０１０７】
前記実施の形態では、試料として固結状態のボーリングコア１を使用して埋戻し体３を作製した。ここで、このようなボーリングコア１は、Ｎ値が１０〜２０以上の地盤１００や軟岩以上の硬さの地盤１００からは採取することができるが、粘性の小さい砂地盤や一軸圧縮強度が0.5ＭＰａ未満の地盤１００からは採取することが難しい場合がある。
【０１０８】
この実施例３では、このような形状を保持した状態で試料を採取することが難しい地盤１００から採取された未固結試料を、原位置にあった状態と同程度の特性を有する固化体にした埋戻し体１０を製作する場合について説明する。
【０１０９】
すなわち、採取された乱された試料に、セメントと水とを混合し、原位置地盤と同等のヤング率や熱伝導率を備えた埋戻し体１０を作製する。この埋戻し体１０の特性を原位置地盤のどの特性に合わせるかは、前記実施の形態で説明したコーティング材４と同様に、取り付けられた計器３の種類によって調整する。例えば、ひずみゲージを設置する場合はヤング率を調整し、熱電対を設置する場合は熱伝導率を調整し、間隙水圧計を設置する場合は透水係数を調整して埋戻し体１０を製作する。
【０１１０】
このように採取時の形状を保持できないような未固結試料であっても、ボーリング孔１１の外側で、原位置地盤の特性に合わせた埋戻し体１０を作製し、その埋戻し体１０を計器３とともにボーリング孔１１に戻すことで、正確に地盤１００の性状をモニタリングすることができる。すなわち、このような方法であれば計器３の取り付け位置や方向を正確に設定できるので、得られる計測値の信頼性が高くなり、計測値の評価精度を向上させることができる。
【０１１１】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるので説明を省略する。
【０１１２】
以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態及び実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【０１１３】
例えば、前記実施の形態では、トンネルＴ内からボーリング孔１１を設けて、その周辺の地盤１００をモニタリングする方法について説明したが、これに限定されるものではなく、岩盤内部に設けられる地下貯蔵施設周辺の地盤や、山留壁の背面の地盤や、斜面を構成する地盤などのモニタリングにおいても本発明を適用することができる。
【０１１４】
また、前記実施の形態では、ボーリングコア１Ａ−１Ｃの側面に沿って計器３の取り付けをおこなったが、これに限定されるものではなく、例えばボーリングコア１の軸方向に沿って穴を開けて計器３を埋め込んだり、ボーリングコア１を平面視半円形になるように軸方向に沿って半割りし、その切断面に沿わせて計器３や通信ケーブル３１を取り付けたりすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明の最良の実施の形態の原位置地盤のモニタリング方法を説明する図であって、（ａ）は地盤を削孔する工程を説明する断面図、（ｂ）は試料が採取された後のボーリング孔の断面図、（ｃ）はボーリング孔に埋戻し体を戻す工程を説明する断面図である。
【図２】本発明の最良の実施の形態の原位置地盤のモニタリング方法を適用するトンネル周辺の断面図である。
【図３】埋戻し体を作製する手順を説明する説明図である。
【図４】埋戻し体の構成を説明する斜視図である。
【図５】ボーリング孔に埋戻し体を挿入する工程を説明する斜視図である。
【図６】実施例１の埋戻し体間が連結コアで連結された形態を説明する斜視図である。
【図７】実施例２の試験体の構成を説明する斜視図である。
【図８】実施例２の試験結果を示した図であって、（ａ）は本発明の最良の実施の形態に相当する試験体の応力とひずみとの関係を示した図、（ｂ）は比較のために作製した試験体の応力とひずみとの関係を示した図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１００ 地盤
１，１Ａ−１Ｃ ボーリングコア（試料）
１０，１０Ａ−１０Ｄ 埋戻し体
１１ ボーリング孔
３ 計器
３Ａ−３Ｃ ひずみゲージ（計器）
３１ 通信ケーブル
７１ 連結棒（連結材）
７２ 連結コア（連結材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤を削孔してボーリング孔を設ける工程と、
前記ボーリング孔から採取された試料に計器を取り付けた埋戻し体を形成する工程と、
前記埋戻し体を前記ボーリング孔の前記試料を採取した位置に戻す工程と、
前記計器によって計測をおこなう工程とを備えた原位置地盤のモニタリング方法。
【請求項２】
前記埋戻し体を形成する工程において、前記計器と共に通信ケーブルを取り付けることを特徴とする請求項１に記載の原位置地盤のモニタリング方法。
【請求項３】
前記埋戻し体を形成する工程において、前記計器を取り付けた後に、前記計器の測定値に影響を与える前記試料の特性のうち少なくとも一種類と略同じ特性の被覆材で前記試料の外面を被覆することを特徴とする請求項１又は２に記載の原位置地盤のモニタリング方法。
【請求項４】
前記埋戻し体を戻す工程において、前記埋戻し体と前記削孔との隙間に充填材を充填することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の原位置地盤のモニタリング方法。
【請求項５】
前記試料は、採取時の形状が保持されたボーリングコアであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の原位置地盤のモニタリング方法。
【請求項６】
前記埋戻し体を形成する工程において、採取後に形状が保持されない未固結状態の試料を、前記計器の測定値に影響を与える原位置での試料の特性のうち少なくとも一種類と略同じ特性の固化体にすることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の原位置地盤のモニタリング方法。
【請求項７】
前記計器には、ひずみゲージ、熱電対、温度計、土圧計、速度計、加速度計、傾斜計、間隙水圧計、電気伝導度計、光ファイバ、水位計、比抵抗端子、ｐＨ計及び溶存酸素計のうち少なくとも１種類が使用されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の原位置地盤のモニタリング方法。
【請求項８】
前記埋戻し体を複数形成し、それらの埋戻し体間を連結材で連結して前記ボーリング孔に戻すことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の原位置地盤のモニタリング方法。
【請求項１】
地盤を削孔してボーリング孔を設ける工程と、
前記ボーリング孔から採取された試料に計器を取り付けた埋戻し体を形成する工程と、
前記埋戻し体を前記ボーリング孔の前記試料を採取した位置に戻す工程と、
前記計器によって計測をおこなう工程とを備えた原位置地盤のモニタリング方法。
【請求項２】
前記埋戻し体を形成する工程において、前記計器と共に通信ケーブルを取り付けることを特徴とする請求項１に記載の原位置地盤のモニタリング方法。
【請求項３】
前記埋戻し体を形成する工程において、前記計器を取り付けた後に、前記計器の測定値に影響を与える前記試料の特性のうち少なくとも一種類と略同じ特性の被覆材で前記試料の外面を被覆することを特徴とする請求項１又は２に記載の原位置地盤のモニタリング方法。
【請求項４】
前記埋戻し体を戻す工程において、前記埋戻し体と前記削孔との隙間に充填材を充填することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の原位置地盤のモニタリング方法。
【請求項５】
前記試料は、採取時の形状が保持されたボーリングコアであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の原位置地盤のモニタリング方法。
【請求項６】
前記埋戻し体を形成する工程において、採取後に形状が保持されない未固結状態の試料を、前記計器の測定値に影響を与える原位置での試料の特性のうち少なくとも一種類と略同じ特性の固化体にすることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の原位置地盤のモニタリング方法。
【請求項７】
前記計器には、ひずみゲージ、熱電対、温度計、土圧計、速度計、加速度計、傾斜計、間隙水圧計、電気伝導度計、光ファイバ、水位計、比抵抗端子、ｐＨ計及び溶存酸素計のうち少なくとも１種類が使用されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の原位置地盤のモニタリング方法。
【請求項８】
前記埋戻し体を複数形成し、それらの埋戻し体間を連結材で連結して前記ボーリング孔に戻すことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の原位置地盤のモニタリング方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−４１２６９（Ｐ２００９−４１２６９Ａ）
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２０７８９７（Ｐ２００７−２０７８９７）
【出願日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【出願人】（３０３０５６３６８）東急建設株式会社 (225)
【出願人】（５０４１８２２５５）国立大学法人横浜国立大学 (429)
【出願人】（０００１７３８０９）財団法人電力中央研究所 (1,040)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【出願人】（３０３０５６３６８）東急建設株式会社 (225)
【出願人】（５０４１８２２５５）国立大学法人横浜国立大学 (429)
【出願人】（０００１７３８０９）財団法人電力中央研究所 (1,040)
【Ｆターム（参考）】
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