地盤評価方法および地盤評価装置
【課題】自立性の弱い地盤の調査・観察に適し、しかも地下水特性を精度よく把握することができる地盤評価方法と、この工法を実行する安価な地盤評価装置を提供する。
【解決手段】内径下端部が下端に向かって拡大する傾斜面５ａとされて下端縁部が鋭角とされた筒状の透明ケーシング５と、透明ケーシング５を軸方向下方に加える静的荷重で地盤に貫入させる載荷手段２０と、透明ケーシング５内の掘削地盤を吸引排除する除荷手段３０と、透明ケーシングを介して調査対象箇所を撮像する撮像機器４０と、調査対象箇所の比抵抗を検出する比抵抗測定手段５０とを備える。
【解決手段】内径下端部が下端に向かって拡大する傾斜面５ａとされて下端縁部が鋭角とされた筒状の透明ケーシング５と、透明ケーシング５を軸方向下方に加える静的荷重で地盤に貫入させる載荷手段２０と、透明ケーシング５内の掘削地盤を吸引排除する除荷手段３０と、透明ケーシングを介して調査対象箇所を撮像する撮像機器４０と、調査対象箇所の比抵抗を検出する比抵抗測定手段５０とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤の調査・観察のために行われる地盤評価方法および地盤評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地質や地盤の調査・観察を目的に行われるボーリング孔壁面の画像撮影は、自立性のよいボーリング孔内にボアホールカメラ装置を挿入するボアホール画像撮影法が一般的である（例えば、特許文献１参照）。このボアホール画像撮影法は、カッター切削式ロータリー式ボーリングで掘削したボーリング孔にボアホールカメラ装置を挿入し、ボーリング孔の壁面を直接に部分照明してカメラで撮像する。
【０００３】
しかしながら、ボアホール画像撮影法は、調査・観察の対象となるボーリング孔は、岩盤のような自立性のよいボーリング孔に限られ、砂質地盤や軟弱粘性土地盤のような自立性の弱い地盤のボーリング孔では地盤崩れ等の問題でボアホール画像撮影法の適用が難しい。また、ボアホール専用の特殊カメラを搭載した高額装置であるため、地盤の調査・観察の費用が高額となる。さらには、地盤の調査・観察の前に行われるボーリング孔掘削時の送水が、後の地盤の調査・観察に悪影響を及ぼすことがある。すなわち、ボーリング時の送水は、「掘削した地盤（土砂）の掘屑を孔の外に運び出す」目的と、「掘削により発生する摩擦熱を冷却する」目的と、「保孔材を用いた孔壁を保護する」目的で行われるが、調査・観察しようとする地盤に循環流体である水が浸透し、また、地盤が切削ボーリング時の振動で変動する。さらに、切削ボーリング時に地盤汚染調査の主な対象である揮発性有機塩素化合物が熱で気化して、地盤が膨脹や収縮、移動の変化をする。また、循環流体である水を使用すると、地盤の汚染物質が水と共に流出して、地盤の汚染箇所を拡大する可能性がある。さらに、水を使用すると、地盤中の地下水の有無観察や、正確な地盤の堆積状況、生物状況を観察することが難しくなる。
【０００４】
そこで、本出願人は自立性の弱い地盤の調査・観察に適したケーシングボーリング工法およびケーシングボーリング装置を提案した（特許文献２）。
【０００５】
このケーシングボーリング工法は、除荷手段による地盤吸引排除で生じる地盤の透明ケーシング支持力低下に応じて透明ケーシングを載荷手段の荷重で地盤中に静的貫入させるものである。
【特許文献１】特開２０００−１６０９７８号公報
【特許文献２】特開２００６−３７５７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２に記載のケーシングボーリング工法では、自立性の弱い地盤であっても、ボーリングしていくことができ、しかも、透明ケーシングを介した地盤の観察が可能であった。
【０００７】
ところで、地盤には地下水を有する場合が多く、地盤の調査・観察に地下水特性（地下水の流れ等）を捉える必要がある。しかしながら、従来の工法では、透明ケーシングを介しての観察であり、実際の地下水の流れ等を把握するのが困難であった。
【０００８】
すなわち、地盤における斜面等の安定性を評価するために、従来では、地盤の変位特性を計測する手法が行われていた。変位特性の計測は、地中の傾斜計測、斜面表層部の伸張計測等である。しかしながら、このような変位特性の計測では、いわゆる滑り線（滑り面）の評価は困難であった。土のもっているせん断に対する抵抗値をせん断強さといい、せん断破壊が生じた面を滑り面という。
【０００９】
本発明の目的とするところは、自立性の弱い地盤の調査・観察に適し、しかも地下水特性を精度よく把握することができて、滑り線の位置とその安定性を評価する地盤評価方法と、この地盤評価方法を実行する安価な地盤評価装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の地盤評価方法は、除荷手段による地盤吸引排除で生じる地盤の透明ケーシング支持力低下に応じて透明ケーシングを載荷手段の荷重で地盤中に静的貫入させるケーシングボーリング装置を用いた地盤評価方法であって、前記透明ケーシングが調査対象箇所に到達したときに、調査対象箇所の画像の観察と、調査対象箇所の比抵抗の検出とを行い、その比抵抗の経時変化と画像とに基づいて、滑り線の位置とその安定性を評価するものである。ここで、透明ケーシングは、アクリル樹脂などの硬質透明樹脂材で形成された多角形や円形などの筒体や、透明樹脂とガラスの積層構造の筒体が適用できる。また、透明ケーシングは、ボーリング孔の壁面を安定させる強度を必要とする。さらには、透明ケーシングを介してボーリング孔の壁面を調査・観察できる透明度を必要とする。
【００１１】
本発明の地盤評価方法によれば、透明ケーシングを載荷手段の荷重で地盤中に静的貫入させることができる。しかも、除荷手段によって地盤の堀屑の吸引排除を行うことができ、これによって、地盤の透明ケーシング支持力を低下させることができる。このため、掘屑を吸引排除しない間は、地盤の透明ケーシング支持力が低下せず、透明ケーシングの静的貫入が進行しない。これに対して、掘屑を吸引排除する動作を開始すると、吸引排除した除荷量に比例して地盤の透明ケーシング支持力が低下して載荷手段の荷重との重量バランスが崩れ、載荷手段の荷重で透明ケーシングの静的貫入が開始される。このような静的貫入は、自立性の弱い地盤でもボーリング孔の壁面を乱さず、摩擦熱の発生もほとんど無く、透明ケーシングの外周に沿ったボーリング孔の壁面を調査・観察するに望ましい良好な状態に保持する。
【００１２】
また、透明ケーシングが調査対象箇所に到達したときには、前記観察に加え、調査対象箇所の比抵抗を検出することができる。物質の電気の流れやすさを導電率δ(ｓ/ｍ)といい、その逆数を比抵抗ρ（Ω-ｍ）という。すなわち、比抵抗とは単位断面積を流れる電流の単位長さ当りの抵抗（電気伝導度の逆数）をいい、次式で表される。
【００１３】
ρ＝Ｒ・（ｓ／Ｌ）
ここで ρ：比抵抗
Ｒ：電極間の電気抵抗＝Ｖ／Ｉ（ｏｈｍ−ｍ）
Ｖ：電圧（Ｖ）
Ｉ：電流（Ａ）
ｓ：断面積
Ｌ：電極間の距離
【００１４】
地盤の比抵抗は、土の種類・締め固め度を表す間隙率・含水率などにより変化するので、比抵抗分布を把握することによって、地盤内の状況を推定することができる。一般には、粘土分の多い土ほど比抵抗は小さく、砂の多い土ほど比抵抗は大きくなる。また、間隙率が小さく含水率が大きいほど比抵抗は小さくなる。したがって、比抵抗は自然の堆積・侵食作用・地下水分布のほかに、耕作地、道路といった地盤の利用状況はもちろん、遺構の分布状況にも影響を受ける。
【００１５】
地盤の比抵抗は、一般的には、多数の電極を用いた比抵抗法電気探査にて検出（測定）することができる。すなわち、地中に多数の電極棒を垂下し、その中の２本の電極間に電流を流し、この電流によって生じる別の２本の電極間の電位差を測定し、各電極間の距離、電流値及び電位差から地盤の見かけ比抵抗を求めるものである。
【００１６】
このため、本発明では、その比抵抗の経時変化と画像とに基づいて、地層の動きと地下水特性（地下水流、水質、帯水層）とを評価することができ、この評価によって、滑り線（滑り面）の位置とその安定性を評価することができる。
【００１７】
本発明の地盤評価装置は、内径下端部が下端に向かって拡大する傾斜面とされて下端縁部が鋭角とされた筒状の透明ケーシングと、この透明ケーシングを軸方向下方に加える静的荷重で地盤に貫入させる載荷手段と、前記透明ケーシング内の掘削地盤を吸引排除する除荷手段と、前記透明ケーシングを介して調査対象箇所を撮像する撮像機器と、調査対象箇所の比抵抗を検出する比抵抗測定手段とを備えたものである。
【００１８】
本発明の地盤評価装置によれば、載荷手段にて、透明ケーシングを軸方向下方に静的荷重を加えることができる。これにて、透明ケーシングを地盤に貫入させることができる。除荷手段にて、掘削地盤（地盤の屑）を透明ケーシング内から吸引排除できる。すなわち、掘屑を吸引排除しない間は、地盤の透明ケーシング支持力が低下せず、透明ケーシングの静的貫入が進行しない。これに対して、掘屑を吸引排除する動作を開始すると、地盤の透明ケーシング支持力が低下して載荷手段の荷重で透明ケーシングの静的貫入が開始される。このような静的貫入は、自立性の弱い地盤でもボーリング孔の壁面を乱さず、摩擦熱の発生もほとんど無く、透明ケーシングの外周に沿ったボーリング孔の壁面を調査・観察するに望ましい良好な状態に保持する。
【００１９】
比抵抗測定手段にて、調査対象箇所の比抵抗を検出することができ、これによって、比抵抗の経時変化と画像とに基づいて、地層の動きと地下水特性（地下水流、水質、帯水層）とを評価することができ、この評価によって、滑り線（滑り面）の位置とその安定性を評価することができる。
【００２０】
地盤に盛土荷重などの外力が加わると、土中にせん断応力が発生する。土中のある面でせん断応力が、その土のせん断に対する抵抗値をこえると、その面に沿ってすべりが生じてせん断破壊する。土のもっているせん断に対する抵抗値をせん断強さといい、せん断破壊が生じた面を滑り線（滑り面）という。
【００２１】
比抵抗測定手段が、プローブを有する比抵抗測定器と、この比抵抗測定器のプローブを透明ケーシングから調査対象箇所に突出させる押出機構とを備えたものが好ましい。プローブの透明ケーシングからの突出量を３ｍｍ〜１０ｍｍ程度とすることができる。プローブの突出量が３ｍｍ未満であれば、突出量が小さすぎて、電極間の電位差の検出が安定せず、逆に突出量が１０ｍｍを越えれば、突出量が大きすぎて、突出ストロークが大きくなって、押出機構のコンパクト化を阻害すると共に、押圧力が大となる。また、押出機構が、エアや水の供給により膨張するバルーンを備えたもので構成することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、地盤に透明ケーシングを静的貫入するため、自立性の弱い砂質地盤や軟弱粘性土地盤の調査・観察に好適な地盤評価方法、地盤評価装置が提供できる。また、調査対象箇所の比抵抗を検出することによって、滑り線（滑り面）の位置とその安定性を評価することができる。
【００２３】
このため、斜面の補強工の合理設計や安全性の向上を図ることができる。また、装置全体としても、簡略化を達成でき、従来の装置では、運搬および調査できなかった場所（例えば、本格施工前や防災のための海浜近傍や山間地のような不便な箇所および狭隘な地点）での調査を行うことができる。すなわち、人力での運搬および調査が行えるので、簡便に地質状況と地下水特性を調査でき、調査のコストダウンや安全性向上を図ることができる。
【００２４】
また、比抵抗の経時変化を観察することによって、不飽和浸透特性の測定が可能となる。地盤の不飽和浸透特性を測定することによって、降雨下による地盤への浸透量あるいは地盤内圧力水頭など評価することができる。
【００２５】
比抵抗測定手段が、プローブを有する比抵抗測定器と、この比抵抗測定器のプローブを透明ケーシングから調査対象箇所に突出させる押出機構とを備えたものでは、比抵抗測定器のプローブを透明ケーシングから調査対象箇所に安定して突出させることができ、調査対象箇所の比抵抗を確実に測定することができる。また、プローブの透明ケーシングからの突出量を３ｍｍ〜１０ｍｍ程度とすることによって、調査対象箇所の比抵抗の測定が安定する。押出機構が、エアの供給により膨張するバルーンを備えたものであれば、このバルーンを膨張させることによって、プローブを簡単に透明ケーシングから突出させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００２７】
図１に示される地盤評価装置１０は、砂質地盤や軟弱粘土性地盤などの自立性の弱い地盤１の調査・観察に適用されるもので、透明アクリル樹脂の透明ケーシング５を地盤１に静的貫入させるための載荷手段２０と、地盤１の掘屑を透明ケーシング５から除去するための除荷手段３０とを備える。透明ケーシング５は、図６に示すように、６枚の平坦な透明板５Ａが組み合わされて形成される正六角形の多面筒体からなる。この場合、透明ケーシング５の上端に延伸枠６が継ぎ足される。
【００２８】
すなわち、延伸枠６は、図７に示すような正六角形の多面筒体で、ボーリング深さに対応させて必要本数（適数本）のものが透明ケーシング５上に同軸に連結される。なお、延伸枠６は透明の材質で構成する必要がない。
【００２９】
最上段の延伸枠６上に荷重伝達枠２２が連結され、この荷重伝達枠２２上に前記載荷手段２０、例えば複数の重り板からなるウエイト２１が載置される。
【００３０】
地盤１上に脚立式の支持枠１１が配備され、支持枠１１の上端部に設置された滑車台上の滑車１３から吊り下げたワイヤ１４の下端に吊り輪１６を介して吊りロッド１５が連結される。支持枠１１の中間位置に横架した軸保持枠１２を吊りロッド１５が貫通することで、吊りロッド１５の振れが防止され、中心軸が保持される。この吊りロッド１５の下端部に荷重伝達枠２２を連結して、最適数の延伸枠６と、ケーシング５を鉛直に吊下支持する。
【００３１】
図１に示す除荷手段３０は、地盤１上に設置された吸引力制御装置兼土水貯留装置３２から延びる吸引管３１を備える。吸引力制御装置兼土水貯留装置３２は、外部の真空吸引手段３３に連接された土水貯留タンク構造で、吸引管３１から吸引された掘屑、地下水を貯留する。図１に示される符号７は外部ケーシングで、透明ケーシング５より大径の通常ケーシングが適用され、これの用途は後述する。
【００３２】
図１は透明ケーシング５によるボーリング施工時を示し、このボーリング施工後に図２と図５（Ａ）に示すように透明ケーシング５内に撮像機器４０が挿入されて、透明ケーシング５で形成されたボーリング孔２の壁面の撮像が行われる。図２に示す撮像機器４０は、吊り下げ式の防水ケース４１の中に撮像カメラ４２と照明器具４３を収納する。撮像カメラ４２は、例えば市販のデジタルカメラで、防水ケース４１の側壁一部に設けた防水透光窓４５の外を撮像する。照明器具４３は防水透光窓４５の外を照明する。この撮像カメラ４２と照明器具４３の電源（図示せず）と操作スイッチ４４が防水ケース４１内に配備される。防水ケース４１の上面に吊り下げ用支持管４６の下端部が連結され、支持管４６内に操作スイッチ４４を操作するワイヤ４７が挿通される。
【００３３】
透明ケーシング５は、内径下端部が下端に向かって拡大する傾斜面５ａとされて下端縁部が鋭角とされている。傾斜面（傾斜下端面）５ａは、ケーシング外周と成す角度（鋭角）θを２５度〜３０度の範囲内に設定する。軟弱地盤に適用する透明ケーシング５においては、角度θは約２７度に設定する。なお、透明ケーシング５を後述するように地盤１に静的貫入させる場合、ケーシング下端部の傾斜面５ａの角度θは、弾性理論解では約３０度以下（影響値０．０５以下）で、小さいほど良くて理論的には０度〜３０度の範囲指定が可能であるが、小さくするほど堀進時や運搬時にケーシング先端が破損し易くなることから、実用上は２５度〜３０度が適切である。
【００３４】
また、この装置は、調査対象箇所の比抵抗を測定することができる。このため、図８に示すように、調査対象箇所の比抵抗を検出する比抵抗測定手段５０を備える。
【００３５】
比抵抗測定手段５０は、複数のプローブ（電極）６０を有する比抵抗測定器６１と、この比抵抗測定器６１のプローブ６０を透明ケーシング５から調査対象箇所に突出させる押出機構５３とを備える。
【００３６】
比抵抗測定手段５０は、２本の電極６０，６０間に電流を流し、この電流によって生じる別の２本の電極６０，６０間の電位差を測定し、各電極間の距離、電流値および電位差から地盤１の見かけ比抵抗を求めるものである。また、電極６０には電線６２が接続され、電線６２が、比抵抗測定器６１の本体（図示省略）に接続される。透明ケーシング５に孔部５５が設けられ、この孔部５５を介して電極６０が突出される。
【００３７】
押出機構５３はエアや水等の流体の供給により膨張するバルーン５６を備えたものである。そして、バルーン５６は枠体５８に収容され、エア等が供給されることによって、膨張して受圧板５９を介して電極６０を押圧する。これによって、電極６０が押圧されて、その電極６０が透明ケーシング５から突出する。この場合の突出量としては、３ｍｍ〜１０ｍ程度とされる。
【００３８】
次に、上記した実施の形態の地盤評価装置１０によるボーリング施工と地盤の調査・観察の動作例を説明する。
【００３９】
図１の状態で透明ケーシング５に載荷手段２０で所定の荷重を掛け、この荷重で透明ケーシング５に図３に示すように貫入力Ｐｖ（等分布荷重）を作用させると、ケーシング先端部内側の地盤１に作用する直力Ｐｉとケーシング先端部外側の地盤１に作用する直力Ｐｏ及び剪断力Ｆｖに分力する。外側地盤１（１Ａ）には直力Ｐｏと剪断力Ｆｖが作用し、この直力Ｐｏに対してはケーシングの剛性で安定する。内側地盤１（１Ｂ）には直力Ｐｉと剪断力Ｆｖが作用し、地盤１にはそれに抵抗する円形状すべり面が生じて、ある貫入力のときに安定する。
【００４０】
図３のように透明ケーシング５が初期貫入で安定している状態において、内側地盤１（１Ｂ）の反力となっている掘屑（土塊）の上部を吸引管３１で吸引排除（除荷）することにより、その取り除いた掘屑重量相当分と貫入量減少による剪断力減少分だけ透明ケーシング５が再貫入する。図４は再貫入の様子を示し、透明ケーシング５は深さＨｘだけ再貫入して安定する。吸引管３１による掘屑の吸引排除を連続して行うと、透明ケーシング５の再貫入が連続して進行（堀進）する。この再貫入で透明ケーシング５の外周面５ｂは地盤１を摩擦抵抗が少なく垂直に下り、ボーリング孔壁面を自然状態に近い良好な面のまま保持する。
【００４１】
透明ケーシング５の静的貫入が終了すると、図２と図５（Ａ）に示すように透明ケーシング５内に撮像機器４０の撮像機固定兼防水ケース４１を挿入する。透明ケーシング５内に地下水８が入っている場合は、撮像機固定兼防水ケース４１を地下水８の中に挿入する。透明ケーシング５内で撮像機固定兼防水ケース４１を横方向に３６０度回転させ、上下方向に移動させて、図６に示す六角形の透明ケーシング５の６枚の平坦な透明板５Ａを通してボーリング孔壁面を部分的に連続して撮像し、撮像した各画像を合成して、ボーリング孔壁面全面の調査・観察を行う。
【００４２】
また、地盤１の比抵抗を測定する場合、透明ケーシング５内に比抵抗測定手段５０を挿入する。この場合、各電極６０の軸心と透明ケーシング５の各孔部５５の軸心とを合わせる。この状態で、押出機構５３のバルーン５６を膨らませ、各電極６０を押し出すことによって、各電極６０を透明ケーシング５から所定量（３ｍｍ〜１０ｍｍ程度）だけ突出させる。
【００４３】
このように突出させた状態で、前記したように、この比抵抗測定手段５０にて比抵抗を測定する。この測定を経時的に行って、その比抵抗の経時変化と画像とに基づいて、地層の動きと地下水特性（地下水流、水質、帯水層）とを評価する。そして、この評価によって、滑り線（滑り面）の位置とその安定性を評価する。
【００４４】
図９は滑り線評価概念図であり、本発明においては、滑りによって生じる変化を、電気抵抗の変化で捉えることになる。この場合の地盤１は、Ａ層とＢ層とＣ層とＤ層とを有し、これらの層に跨って、ボーリング孔（観察孔）が形成されている。また、Ｃ層に滑り線が形成されている。
【００４５】
透明ケーシング５の各平坦な透明板５Ａの外周面に接して撮像されるボーリング孔壁面は平坦面で、このボーリング孔壁面を平坦な透明板５Ａを通してカメラで撮像した画像は、円形透明ケーシングを使用して曲面を撮像した画像に比べ補正が簡単である。また、地下水動き観察は透明ケーシング５が多面体の場合に円形ケーシングより有利に行える。カメラで撮像した画像によるボーリング孔壁面の調査・観察は、通常の土粒子の岩石分類、火山灰種類、水で飽和しているか否か、生物の分類、画像のうちのピクセル計算などで行うことができる。
【００４６】
図５（Ａ）の状態でボーリング孔壁面の調査・観察が終了すると、次の透明ケーシング５の静的貫入を行う。図５（Ａ）の状態で透明ケーシング５をボーリング孔２の孔底地盤３に静的貫入させることも可能であるが、摩擦抵抗が大きくて難しいことから、図５（Ｂ）と（Ｃ）に示すように行う。まず、図５（Ｂ）に示すように、外部ケーシング７で孔底地盤３を掘削し、掘屑を排除する。外部ケーシング７を所望の深さまで通常ボーリングしてから、図５（Ｃ）に示すように外部ケーシング７の下端部の孔底地盤３に対して透明ケーシング５を静的貫入させて、次のボーリング孔壁面の調査・観察を行う。
【００４７】
このように、載荷手段２０にて、透明ケーシング５を軸方向下方に静的荷重を加えることができる。これにて、透明ケーシング５を地盤に貫入させることができる。除荷手段３０にて、掘削地盤（地盤の屑）を透明ケーシング５内から吸引排除できる。すなわち、掘屑を吸引排除しない間は、地盤１の透明ケーシング支持力が低下せず、透明ケーシングの静的貫入が進行しない。これに対して、掘屑を吸引排除する動作を開始すると、地盤１の透明ケーシング支持力が低下して載荷手段の荷重で透明ケーシング５の静的貫入が開始される。このような静的貫入は、自立性の弱い地盤でもボーリング孔２の壁面を乱さず、摩擦熱の発生もほとんど無く、透明ケーシング５の外周に沿ったボーリング孔２の壁面を調査・観察するに望ましい良好な状態に保持する。
【００４８】
本発明によれば、地盤１に透明ケーシング５を静的貫入するため、自立性の弱い砂質地盤や軟弱粘性土地盤の調査・観察に好適な地盤評価方法、地盤評価装置が提供できる。また調査対象箇所の比抵抗を検出することによって、滑り線（滑り面）の位置とその安定性を評価することができる。
【００４９】
このため、斜面の補強工の合理設計や安全性の向上を図ることができる。また、装置全体としても、簡略化を達成でき、従来の装置では、運搬および調査できなかった場所（例えば、本格施工前や防災のための海浜近傍や山間地のような不便な箇所および狭隘な地点）での調査を行うことができる。すなわち、人力での運搬および調査が行えるので、簡便に地質状況と地下水特性を調査でき、調査のコストダウンや安全性向上を図ることができる。
【００５０】
また、比抵抗の経時変化を観察することによって、不飽和浸透特性の測定が可能となる。地盤１の不飽和浸透特性を測定することによって、降雨下による地盤１への浸透量あるいは地盤内圧力水頭など評価することができる。
【００５１】
比抵抗測定手段５０が、プローブ６０を有する比抵抗測定器６１と、この比抵抗測定器６１のプローブ６０を透明ケーシング５から調査対象箇所に突出させる押出機構５３とを備えたものでは、比抵抗測定器６１のプローブ６０を透明ケーシング５から調査対象箇所に安定して突出させることができ、調査対象箇所の比抵抗を確実に測定することができる。また、プローブ６０の透明ケーシング５からの突出量を３ｍｍ〜１０ｍｍ程度とすることによって、調査対象箇所の比抵抗の測定が安定する。押出機構５３が、エアの供給により膨張するバルーン５６を備えたものであれば、このバルーン５６を膨張させることによって、プローブ６０を簡単に透明ケーシング５から突出させることができる。プローブ６０の突出量が３ｍｍ未満であれば、突出量が小さすぎて、電極間の電位差の検出が安定せず、逆に突出量が１０ｍｍを越えれば、突出量が大きすぎて、突出ストロークが大きくなって、押出機構５３のコンパクト化を阻害すると共に、押圧力が大となる。
【００５２】
ところで、透明ケーシング５が調査対象箇所に到達したときに、調査対象箇所に観察用液体を注入して、この調査対象箇所の画像を捉えるようにしてもよい。このように、調査対象箇所に観察用液体を注入すれば、この液体の動き（流れ）を観察でき、これによって地下水の動き（流れ）を把握することができる。このため、観察用液体を注入しない場合では判定できない地層構造や地下水特性を高精度に捉えることができる。
【００５３】
特に、観察用液体を有色液体とすれば、観察用液体の観察の容易化を図ることができ、より高精度の観察が可能となる。また、観察用液体の調査対象箇所への注入量を１回当たり２ｃｃ〜６ｃｃ程度とすることによって、地下水特性の安定した把握が可能となる。すなわち、注入量が６ｃｃを越えれば、観察用液体の注入量増大とその注入圧上昇のため観察用液体による地盤への悪影響（地盤崩れ等）を招くことになる。逆に、注入量が２ｃｃ未満であれば、観察用液体の注入量が少なすぎて注入していない場合と大差がないことになる。
【００５４】
有色液体とは、調査・観察する地盤の色と異色であって、識別しやすい色の液体であって、地盤の色に応じて種々採用できる。また、観察用液体Ｓの流動性としては地下水と同程度とする。このため、観察用液体Ｓに、例えば、市販の食用染料や印刷用染料を使用することができる。
【００５５】
観察用液体の液注入手段としては、液注入管と、この液注入管の液出口を透明ケーシングから調査対象箇所に突出させる押出機構とを備えたもので構成することができる。押出機構としては、前記プローブ６０を突出させる押圧機構を使用することができる。なお、液出口の透明ケーシングからの突出量を２ｍｍ〜６ｍｍ程度とするのが好ましい。このような突出量とすることによって、調査対象箇所への観察用液体の注入が安定する。突出量が６ｍｍを越えると、突出ストロークが大きくなって、押出機構のコンパクト化を阻害すると共に、突出量が大きくなって押圧力が大となる。逆に突出量が２ｍｍ未満では、調査対象箇所への液注入管の液出口の突入量が小さくなりすぎて観察用液体を調査対象箇所に安定して注入できないおそれがある。
【００５６】
なお、液注入手段は、前記比抵抗測定手段５０と同時に使用できるものであっても、比抵抗測定手段５０による比抵抗測定前（透明ケーシング５に抵抗測定手段５０を挿入する前）に、液注入手段を挿入して調査対象箇所に観察用液体を注入するものであっても、比抵抗測定手段５０による比抵抗測定後（透明ケーシング５から比抵抗測定手段５０を取り出した後）に、液注入手段を挿入して調査対象箇所に観察用液体を注入するものであってもよい。
【００５７】
本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、押出機構５３として、電極６０を押圧できればよいので、バルーン方式以外の種々の往復動機構を用いることができる。ところで、電極６０を突出させるための孔部５５を透明ケーシング５に設ける必要がある。このため、透明ケーシング５に蓋部材を設け、孔部５５を使用する場合のみ開状態となるようにするのが好ましい。また、比抵抗測定手段５０は、前記実施形態では、いわゆる四端子法を採用したが、二端子法の構造のものであってもよい。四端子法は、一定電流を流し込むところで、界面現象のために接触抵抗と呼ばれる電圧降下が生じるため、それを排除しようとするものである。すなわち、四端子法では、電流印加端子と電圧測定端子とを分離することにより、接触抵抗の影響をとり除き、高精度な測定を可能としている。
【実施例】
【００５８】
次に、深度と、各電極間の距離とを種々変更した際の比抵抗（見かけ抵抗）を計測し、その測定結果を図１０に示した。図１０（ａ）は降水日と降水量とを示し、図１０（ｂ）は比抵抗（見かけ抵抗）の経時変化を示ししている。
【００５９】
このように、各部位での比抵抗を監視でき、この比抵抗と画像との併用調査、観察が可能となって、滑り線（滑り面）の位置とその安定性を評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施の形態を示す地盤評価装置の要部断面を含む側面図である。
【図２】前記地盤評価装置における地盤ボーリング時の要部拡大断面図である。
【図３】前記地盤評価装置におけるケーシング初期貫入安定時の力学図である。
【図４】前記地盤評価装置におけるケーシング貫入進行（掘進）時の力学図である。
【図５】前記地盤評価装置を示し、（Ａ）は地盤調査観察時の断面図であり、（Ｂ）は外部ケーシングボーリング時の断面図であり、（Ｃ）は透明ケーシングボーリング時の断面図である。
【図６】前記地盤評価装置における透明ケーシングの拡大平面図である。
【図７】前記地盤評価装置における延伸枠の拡大平面図である。
【図８】前記地盤評価装置における比抵抗測定状態を示す簡略図である。
【図９】滑り線評価概念図である。
【図１０】比抵抗計測結果を示し、（ａ）は降水日と降水量とのグラフ図であり、（ｂ）は比抵抗を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００６１】
１ 地盤
５ 透明ケーシング
５ａ 傾斜面
２０ 載荷手段
３０ 除荷手段
４０ 撮像機器
４１ 防水ケース
５０ 比抵抗測定手段
５３ 押出機構
５６ バルーン
６０ プローブ（電極）
６１ 比抵抗測定器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤の調査・観察のために行われる地盤評価方法および地盤評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地質や地盤の調査・観察を目的に行われるボーリング孔壁面の画像撮影は、自立性のよいボーリング孔内にボアホールカメラ装置を挿入するボアホール画像撮影法が一般的である（例えば、特許文献１参照）。このボアホール画像撮影法は、カッター切削式ロータリー式ボーリングで掘削したボーリング孔にボアホールカメラ装置を挿入し、ボーリング孔の壁面を直接に部分照明してカメラで撮像する。
【０００３】
しかしながら、ボアホール画像撮影法は、調査・観察の対象となるボーリング孔は、岩盤のような自立性のよいボーリング孔に限られ、砂質地盤や軟弱粘性土地盤のような自立性の弱い地盤のボーリング孔では地盤崩れ等の問題でボアホール画像撮影法の適用が難しい。また、ボアホール専用の特殊カメラを搭載した高額装置であるため、地盤の調査・観察の費用が高額となる。さらには、地盤の調査・観察の前に行われるボーリング孔掘削時の送水が、後の地盤の調査・観察に悪影響を及ぼすことがある。すなわち、ボーリング時の送水は、「掘削した地盤（土砂）の掘屑を孔の外に運び出す」目的と、「掘削により発生する摩擦熱を冷却する」目的と、「保孔材を用いた孔壁を保護する」目的で行われるが、調査・観察しようとする地盤に循環流体である水が浸透し、また、地盤が切削ボーリング時の振動で変動する。さらに、切削ボーリング時に地盤汚染調査の主な対象である揮発性有機塩素化合物が熱で気化して、地盤が膨脹や収縮、移動の変化をする。また、循環流体である水を使用すると、地盤の汚染物質が水と共に流出して、地盤の汚染箇所を拡大する可能性がある。さらに、水を使用すると、地盤中の地下水の有無観察や、正確な地盤の堆積状況、生物状況を観察することが難しくなる。
【０００４】
そこで、本出願人は自立性の弱い地盤の調査・観察に適したケーシングボーリング工法およびケーシングボーリング装置を提案した（特許文献２）。
【０００５】
このケーシングボーリング工法は、除荷手段による地盤吸引排除で生じる地盤の透明ケーシング支持力低下に応じて透明ケーシングを載荷手段の荷重で地盤中に静的貫入させるものである。
【特許文献１】特開２０００−１６０９７８号公報
【特許文献２】特開２００６−３７５７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２に記載のケーシングボーリング工法では、自立性の弱い地盤であっても、ボーリングしていくことができ、しかも、透明ケーシングを介した地盤の観察が可能であった。
【０００７】
ところで、地盤には地下水を有する場合が多く、地盤の調査・観察に地下水特性（地下水の流れ等）を捉える必要がある。しかしながら、従来の工法では、透明ケーシングを介しての観察であり、実際の地下水の流れ等を把握するのが困難であった。
【０００８】
すなわち、地盤における斜面等の安定性を評価するために、従来では、地盤の変位特性を計測する手法が行われていた。変位特性の計測は、地中の傾斜計測、斜面表層部の伸張計測等である。しかしながら、このような変位特性の計測では、いわゆる滑り線（滑り面）の評価は困難であった。土のもっているせん断に対する抵抗値をせん断強さといい、せん断破壊が生じた面を滑り面という。
【０００９】
本発明の目的とするところは、自立性の弱い地盤の調査・観察に適し、しかも地下水特性を精度よく把握することができて、滑り線の位置とその安定性を評価する地盤評価方法と、この地盤評価方法を実行する安価な地盤評価装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の地盤評価方法は、除荷手段による地盤吸引排除で生じる地盤の透明ケーシング支持力低下に応じて透明ケーシングを載荷手段の荷重で地盤中に静的貫入させるケーシングボーリング装置を用いた地盤評価方法であって、前記透明ケーシングが調査対象箇所に到達したときに、調査対象箇所の画像の観察と、調査対象箇所の比抵抗の検出とを行い、その比抵抗の経時変化と画像とに基づいて、滑り線の位置とその安定性を評価するものである。ここで、透明ケーシングは、アクリル樹脂などの硬質透明樹脂材で形成された多角形や円形などの筒体や、透明樹脂とガラスの積層構造の筒体が適用できる。また、透明ケーシングは、ボーリング孔の壁面を安定させる強度を必要とする。さらには、透明ケーシングを介してボーリング孔の壁面を調査・観察できる透明度を必要とする。
【００１１】
本発明の地盤評価方法によれば、透明ケーシングを載荷手段の荷重で地盤中に静的貫入させることができる。しかも、除荷手段によって地盤の堀屑の吸引排除を行うことができ、これによって、地盤の透明ケーシング支持力を低下させることができる。このため、掘屑を吸引排除しない間は、地盤の透明ケーシング支持力が低下せず、透明ケーシングの静的貫入が進行しない。これに対して、掘屑を吸引排除する動作を開始すると、吸引排除した除荷量に比例して地盤の透明ケーシング支持力が低下して載荷手段の荷重との重量バランスが崩れ、載荷手段の荷重で透明ケーシングの静的貫入が開始される。このような静的貫入は、自立性の弱い地盤でもボーリング孔の壁面を乱さず、摩擦熱の発生もほとんど無く、透明ケーシングの外周に沿ったボーリング孔の壁面を調査・観察するに望ましい良好な状態に保持する。
【００１２】
また、透明ケーシングが調査対象箇所に到達したときには、前記観察に加え、調査対象箇所の比抵抗を検出することができる。物質の電気の流れやすさを導電率δ(ｓ/ｍ)といい、その逆数を比抵抗ρ（Ω-ｍ）という。すなわち、比抵抗とは単位断面積を流れる電流の単位長さ当りの抵抗（電気伝導度の逆数）をいい、次式で表される。
【００１３】
ρ＝Ｒ・（ｓ／Ｌ）
ここで ρ：比抵抗
Ｒ：電極間の電気抵抗＝Ｖ／Ｉ（ｏｈｍ−ｍ）
Ｖ：電圧（Ｖ）
Ｉ：電流（Ａ）
ｓ：断面積
Ｌ：電極間の距離
【００１４】
地盤の比抵抗は、土の種類・締め固め度を表す間隙率・含水率などにより変化するので、比抵抗分布を把握することによって、地盤内の状況を推定することができる。一般には、粘土分の多い土ほど比抵抗は小さく、砂の多い土ほど比抵抗は大きくなる。また、間隙率が小さく含水率が大きいほど比抵抗は小さくなる。したがって、比抵抗は自然の堆積・侵食作用・地下水分布のほかに、耕作地、道路といった地盤の利用状況はもちろん、遺構の分布状況にも影響を受ける。
【００１５】
地盤の比抵抗は、一般的には、多数の電極を用いた比抵抗法電気探査にて検出（測定）することができる。すなわち、地中に多数の電極棒を垂下し、その中の２本の電極間に電流を流し、この電流によって生じる別の２本の電極間の電位差を測定し、各電極間の距離、電流値及び電位差から地盤の見かけ比抵抗を求めるものである。
【００１６】
このため、本発明では、その比抵抗の経時変化と画像とに基づいて、地層の動きと地下水特性（地下水流、水質、帯水層）とを評価することができ、この評価によって、滑り線（滑り面）の位置とその安定性を評価することができる。
【００１７】
本発明の地盤評価装置は、内径下端部が下端に向かって拡大する傾斜面とされて下端縁部が鋭角とされた筒状の透明ケーシングと、この透明ケーシングを軸方向下方に加える静的荷重で地盤に貫入させる載荷手段と、前記透明ケーシング内の掘削地盤を吸引排除する除荷手段と、前記透明ケーシングを介して調査対象箇所を撮像する撮像機器と、調査対象箇所の比抵抗を検出する比抵抗測定手段とを備えたものである。
【００１８】
本発明の地盤評価装置によれば、載荷手段にて、透明ケーシングを軸方向下方に静的荷重を加えることができる。これにて、透明ケーシングを地盤に貫入させることができる。除荷手段にて、掘削地盤（地盤の屑）を透明ケーシング内から吸引排除できる。すなわち、掘屑を吸引排除しない間は、地盤の透明ケーシング支持力が低下せず、透明ケーシングの静的貫入が進行しない。これに対して、掘屑を吸引排除する動作を開始すると、地盤の透明ケーシング支持力が低下して載荷手段の荷重で透明ケーシングの静的貫入が開始される。このような静的貫入は、自立性の弱い地盤でもボーリング孔の壁面を乱さず、摩擦熱の発生もほとんど無く、透明ケーシングの外周に沿ったボーリング孔の壁面を調査・観察するに望ましい良好な状態に保持する。
【００１９】
比抵抗測定手段にて、調査対象箇所の比抵抗を検出することができ、これによって、比抵抗の経時変化と画像とに基づいて、地層の動きと地下水特性（地下水流、水質、帯水層）とを評価することができ、この評価によって、滑り線（滑り面）の位置とその安定性を評価することができる。
【００２０】
地盤に盛土荷重などの外力が加わると、土中にせん断応力が発生する。土中のある面でせん断応力が、その土のせん断に対する抵抗値をこえると、その面に沿ってすべりが生じてせん断破壊する。土のもっているせん断に対する抵抗値をせん断強さといい、せん断破壊が生じた面を滑り線（滑り面）という。
【００２１】
比抵抗測定手段が、プローブを有する比抵抗測定器と、この比抵抗測定器のプローブを透明ケーシングから調査対象箇所に突出させる押出機構とを備えたものが好ましい。プローブの透明ケーシングからの突出量を３ｍｍ〜１０ｍｍ程度とすることができる。プローブの突出量が３ｍｍ未満であれば、突出量が小さすぎて、電極間の電位差の検出が安定せず、逆に突出量が１０ｍｍを越えれば、突出量が大きすぎて、突出ストロークが大きくなって、押出機構のコンパクト化を阻害すると共に、押圧力が大となる。また、押出機構が、エアや水の供給により膨張するバルーンを備えたもので構成することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、地盤に透明ケーシングを静的貫入するため、自立性の弱い砂質地盤や軟弱粘性土地盤の調査・観察に好適な地盤評価方法、地盤評価装置が提供できる。また、調査対象箇所の比抵抗を検出することによって、滑り線（滑り面）の位置とその安定性を評価することができる。
【００２３】
このため、斜面の補強工の合理設計や安全性の向上を図ることができる。また、装置全体としても、簡略化を達成でき、従来の装置では、運搬および調査できなかった場所（例えば、本格施工前や防災のための海浜近傍や山間地のような不便な箇所および狭隘な地点）での調査を行うことができる。すなわち、人力での運搬および調査が行えるので、簡便に地質状況と地下水特性を調査でき、調査のコストダウンや安全性向上を図ることができる。
【００２４】
また、比抵抗の経時変化を観察することによって、不飽和浸透特性の測定が可能となる。地盤の不飽和浸透特性を測定することによって、降雨下による地盤への浸透量あるいは地盤内圧力水頭など評価することができる。
【００２５】
比抵抗測定手段が、プローブを有する比抵抗測定器と、この比抵抗測定器のプローブを透明ケーシングから調査対象箇所に突出させる押出機構とを備えたものでは、比抵抗測定器のプローブを透明ケーシングから調査対象箇所に安定して突出させることができ、調査対象箇所の比抵抗を確実に測定することができる。また、プローブの透明ケーシングからの突出量を３ｍｍ〜１０ｍｍ程度とすることによって、調査対象箇所の比抵抗の測定が安定する。押出機構が、エアの供給により膨張するバルーンを備えたものであれば、このバルーンを膨張させることによって、プローブを簡単に透明ケーシングから突出させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００２７】
図１に示される地盤評価装置１０は、砂質地盤や軟弱粘土性地盤などの自立性の弱い地盤１の調査・観察に適用されるもので、透明アクリル樹脂の透明ケーシング５を地盤１に静的貫入させるための載荷手段２０と、地盤１の掘屑を透明ケーシング５から除去するための除荷手段３０とを備える。透明ケーシング５は、図６に示すように、６枚の平坦な透明板５Ａが組み合わされて形成される正六角形の多面筒体からなる。この場合、透明ケーシング５の上端に延伸枠６が継ぎ足される。
【００２８】
すなわち、延伸枠６は、図７に示すような正六角形の多面筒体で、ボーリング深さに対応させて必要本数（適数本）のものが透明ケーシング５上に同軸に連結される。なお、延伸枠６は透明の材質で構成する必要がない。
【００２９】
最上段の延伸枠６上に荷重伝達枠２２が連結され、この荷重伝達枠２２上に前記載荷手段２０、例えば複数の重り板からなるウエイト２１が載置される。
【００３０】
地盤１上に脚立式の支持枠１１が配備され、支持枠１１の上端部に設置された滑車台上の滑車１３から吊り下げたワイヤ１４の下端に吊り輪１６を介して吊りロッド１５が連結される。支持枠１１の中間位置に横架した軸保持枠１２を吊りロッド１５が貫通することで、吊りロッド１５の振れが防止され、中心軸が保持される。この吊りロッド１５の下端部に荷重伝達枠２２を連結して、最適数の延伸枠６と、ケーシング５を鉛直に吊下支持する。
【００３１】
図１に示す除荷手段３０は、地盤１上に設置された吸引力制御装置兼土水貯留装置３２から延びる吸引管３１を備える。吸引力制御装置兼土水貯留装置３２は、外部の真空吸引手段３３に連接された土水貯留タンク構造で、吸引管３１から吸引された掘屑、地下水を貯留する。図１に示される符号７は外部ケーシングで、透明ケーシング５より大径の通常ケーシングが適用され、これの用途は後述する。
【００３２】
図１は透明ケーシング５によるボーリング施工時を示し、このボーリング施工後に図２と図５（Ａ）に示すように透明ケーシング５内に撮像機器４０が挿入されて、透明ケーシング５で形成されたボーリング孔２の壁面の撮像が行われる。図２に示す撮像機器４０は、吊り下げ式の防水ケース４１の中に撮像カメラ４２と照明器具４３を収納する。撮像カメラ４２は、例えば市販のデジタルカメラで、防水ケース４１の側壁一部に設けた防水透光窓４５の外を撮像する。照明器具４３は防水透光窓４５の外を照明する。この撮像カメラ４２と照明器具４３の電源（図示せず）と操作スイッチ４４が防水ケース４１内に配備される。防水ケース４１の上面に吊り下げ用支持管４６の下端部が連結され、支持管４６内に操作スイッチ４４を操作するワイヤ４７が挿通される。
【００３３】
透明ケーシング５は、内径下端部が下端に向かって拡大する傾斜面５ａとされて下端縁部が鋭角とされている。傾斜面（傾斜下端面）５ａは、ケーシング外周と成す角度（鋭角）θを２５度〜３０度の範囲内に設定する。軟弱地盤に適用する透明ケーシング５においては、角度θは約２７度に設定する。なお、透明ケーシング５を後述するように地盤１に静的貫入させる場合、ケーシング下端部の傾斜面５ａの角度θは、弾性理論解では約３０度以下（影響値０．０５以下）で、小さいほど良くて理論的には０度〜３０度の範囲指定が可能であるが、小さくするほど堀進時や運搬時にケーシング先端が破損し易くなることから、実用上は２５度〜３０度が適切である。
【００３４】
また、この装置は、調査対象箇所の比抵抗を測定することができる。このため、図８に示すように、調査対象箇所の比抵抗を検出する比抵抗測定手段５０を備える。
【００３５】
比抵抗測定手段５０は、複数のプローブ（電極）６０を有する比抵抗測定器６１と、この比抵抗測定器６１のプローブ６０を透明ケーシング５から調査対象箇所に突出させる押出機構５３とを備える。
【００３６】
比抵抗測定手段５０は、２本の電極６０，６０間に電流を流し、この電流によって生じる別の２本の電極６０，６０間の電位差を測定し、各電極間の距離、電流値および電位差から地盤１の見かけ比抵抗を求めるものである。また、電極６０には電線６２が接続され、電線６２が、比抵抗測定器６１の本体（図示省略）に接続される。透明ケーシング５に孔部５５が設けられ、この孔部５５を介して電極６０が突出される。
【００３７】
押出機構５３はエアや水等の流体の供給により膨張するバルーン５６を備えたものである。そして、バルーン５６は枠体５８に収容され、エア等が供給されることによって、膨張して受圧板５９を介して電極６０を押圧する。これによって、電極６０が押圧されて、その電極６０が透明ケーシング５から突出する。この場合の突出量としては、３ｍｍ〜１０ｍ程度とされる。
【００３８】
次に、上記した実施の形態の地盤評価装置１０によるボーリング施工と地盤の調査・観察の動作例を説明する。
【００３９】
図１の状態で透明ケーシング５に載荷手段２０で所定の荷重を掛け、この荷重で透明ケーシング５に図３に示すように貫入力Ｐｖ（等分布荷重）を作用させると、ケーシング先端部内側の地盤１に作用する直力Ｐｉとケーシング先端部外側の地盤１に作用する直力Ｐｏ及び剪断力Ｆｖに分力する。外側地盤１（１Ａ）には直力Ｐｏと剪断力Ｆｖが作用し、この直力Ｐｏに対してはケーシングの剛性で安定する。内側地盤１（１Ｂ）には直力Ｐｉと剪断力Ｆｖが作用し、地盤１にはそれに抵抗する円形状すべり面が生じて、ある貫入力のときに安定する。
【００４０】
図３のように透明ケーシング５が初期貫入で安定している状態において、内側地盤１（１Ｂ）の反力となっている掘屑（土塊）の上部を吸引管３１で吸引排除（除荷）することにより、その取り除いた掘屑重量相当分と貫入量減少による剪断力減少分だけ透明ケーシング５が再貫入する。図４は再貫入の様子を示し、透明ケーシング５は深さＨｘだけ再貫入して安定する。吸引管３１による掘屑の吸引排除を連続して行うと、透明ケーシング５の再貫入が連続して進行（堀進）する。この再貫入で透明ケーシング５の外周面５ｂは地盤１を摩擦抵抗が少なく垂直に下り、ボーリング孔壁面を自然状態に近い良好な面のまま保持する。
【００４１】
透明ケーシング５の静的貫入が終了すると、図２と図５（Ａ）に示すように透明ケーシング５内に撮像機器４０の撮像機固定兼防水ケース４１を挿入する。透明ケーシング５内に地下水８が入っている場合は、撮像機固定兼防水ケース４１を地下水８の中に挿入する。透明ケーシング５内で撮像機固定兼防水ケース４１を横方向に３６０度回転させ、上下方向に移動させて、図６に示す六角形の透明ケーシング５の６枚の平坦な透明板５Ａを通してボーリング孔壁面を部分的に連続して撮像し、撮像した各画像を合成して、ボーリング孔壁面全面の調査・観察を行う。
【００４２】
また、地盤１の比抵抗を測定する場合、透明ケーシング５内に比抵抗測定手段５０を挿入する。この場合、各電極６０の軸心と透明ケーシング５の各孔部５５の軸心とを合わせる。この状態で、押出機構５３のバルーン５６を膨らませ、各電極６０を押し出すことによって、各電極６０を透明ケーシング５から所定量（３ｍｍ〜１０ｍｍ程度）だけ突出させる。
【００４３】
このように突出させた状態で、前記したように、この比抵抗測定手段５０にて比抵抗を測定する。この測定を経時的に行って、その比抵抗の経時変化と画像とに基づいて、地層の動きと地下水特性（地下水流、水質、帯水層）とを評価する。そして、この評価によって、滑り線（滑り面）の位置とその安定性を評価する。
【００４４】
図９は滑り線評価概念図であり、本発明においては、滑りによって生じる変化を、電気抵抗の変化で捉えることになる。この場合の地盤１は、Ａ層とＢ層とＣ層とＤ層とを有し、これらの層に跨って、ボーリング孔（観察孔）が形成されている。また、Ｃ層に滑り線が形成されている。
【００４５】
透明ケーシング５の各平坦な透明板５Ａの外周面に接して撮像されるボーリング孔壁面は平坦面で、このボーリング孔壁面を平坦な透明板５Ａを通してカメラで撮像した画像は、円形透明ケーシングを使用して曲面を撮像した画像に比べ補正が簡単である。また、地下水動き観察は透明ケーシング５が多面体の場合に円形ケーシングより有利に行える。カメラで撮像した画像によるボーリング孔壁面の調査・観察は、通常の土粒子の岩石分類、火山灰種類、水で飽和しているか否か、生物の分類、画像のうちのピクセル計算などで行うことができる。
【００４６】
図５（Ａ）の状態でボーリング孔壁面の調査・観察が終了すると、次の透明ケーシング５の静的貫入を行う。図５（Ａ）の状態で透明ケーシング５をボーリング孔２の孔底地盤３に静的貫入させることも可能であるが、摩擦抵抗が大きくて難しいことから、図５（Ｂ）と（Ｃ）に示すように行う。まず、図５（Ｂ）に示すように、外部ケーシング７で孔底地盤３を掘削し、掘屑を排除する。外部ケーシング７を所望の深さまで通常ボーリングしてから、図５（Ｃ）に示すように外部ケーシング７の下端部の孔底地盤３に対して透明ケーシング５を静的貫入させて、次のボーリング孔壁面の調査・観察を行う。
【００４７】
このように、載荷手段２０にて、透明ケーシング５を軸方向下方に静的荷重を加えることができる。これにて、透明ケーシング５を地盤に貫入させることができる。除荷手段３０にて、掘削地盤（地盤の屑）を透明ケーシング５内から吸引排除できる。すなわち、掘屑を吸引排除しない間は、地盤１の透明ケーシング支持力が低下せず、透明ケーシングの静的貫入が進行しない。これに対して、掘屑を吸引排除する動作を開始すると、地盤１の透明ケーシング支持力が低下して載荷手段の荷重で透明ケーシング５の静的貫入が開始される。このような静的貫入は、自立性の弱い地盤でもボーリング孔２の壁面を乱さず、摩擦熱の発生もほとんど無く、透明ケーシング５の外周に沿ったボーリング孔２の壁面を調査・観察するに望ましい良好な状態に保持する。
【００４８】
本発明によれば、地盤１に透明ケーシング５を静的貫入するため、自立性の弱い砂質地盤や軟弱粘性土地盤の調査・観察に好適な地盤評価方法、地盤評価装置が提供できる。また調査対象箇所の比抵抗を検出することによって、滑り線（滑り面）の位置とその安定性を評価することができる。
【００４９】
このため、斜面の補強工の合理設計や安全性の向上を図ることができる。また、装置全体としても、簡略化を達成でき、従来の装置では、運搬および調査できなかった場所（例えば、本格施工前や防災のための海浜近傍や山間地のような不便な箇所および狭隘な地点）での調査を行うことができる。すなわち、人力での運搬および調査が行えるので、簡便に地質状況と地下水特性を調査でき、調査のコストダウンや安全性向上を図ることができる。
【００５０】
また、比抵抗の経時変化を観察することによって、不飽和浸透特性の測定が可能となる。地盤１の不飽和浸透特性を測定することによって、降雨下による地盤１への浸透量あるいは地盤内圧力水頭など評価することができる。
【００５１】
比抵抗測定手段５０が、プローブ６０を有する比抵抗測定器６１と、この比抵抗測定器６１のプローブ６０を透明ケーシング５から調査対象箇所に突出させる押出機構５３とを備えたものでは、比抵抗測定器６１のプローブ６０を透明ケーシング５から調査対象箇所に安定して突出させることができ、調査対象箇所の比抵抗を確実に測定することができる。また、プローブ６０の透明ケーシング５からの突出量を３ｍｍ〜１０ｍｍ程度とすることによって、調査対象箇所の比抵抗の測定が安定する。押出機構５３が、エアの供給により膨張するバルーン５６を備えたものであれば、このバルーン５６を膨張させることによって、プローブ６０を簡単に透明ケーシング５から突出させることができる。プローブ６０の突出量が３ｍｍ未満であれば、突出量が小さすぎて、電極間の電位差の検出が安定せず、逆に突出量が１０ｍｍを越えれば、突出量が大きすぎて、突出ストロークが大きくなって、押出機構５３のコンパクト化を阻害すると共に、押圧力が大となる。
【００５２】
ところで、透明ケーシング５が調査対象箇所に到達したときに、調査対象箇所に観察用液体を注入して、この調査対象箇所の画像を捉えるようにしてもよい。このように、調査対象箇所に観察用液体を注入すれば、この液体の動き（流れ）を観察でき、これによって地下水の動き（流れ）を把握することができる。このため、観察用液体を注入しない場合では判定できない地層構造や地下水特性を高精度に捉えることができる。
【００５３】
特に、観察用液体を有色液体とすれば、観察用液体の観察の容易化を図ることができ、より高精度の観察が可能となる。また、観察用液体の調査対象箇所への注入量を１回当たり２ｃｃ〜６ｃｃ程度とすることによって、地下水特性の安定した把握が可能となる。すなわち、注入量が６ｃｃを越えれば、観察用液体の注入量増大とその注入圧上昇のため観察用液体による地盤への悪影響（地盤崩れ等）を招くことになる。逆に、注入量が２ｃｃ未満であれば、観察用液体の注入量が少なすぎて注入していない場合と大差がないことになる。
【００５４】
有色液体とは、調査・観察する地盤の色と異色であって、識別しやすい色の液体であって、地盤の色に応じて種々採用できる。また、観察用液体Ｓの流動性としては地下水と同程度とする。このため、観察用液体Ｓに、例えば、市販の食用染料や印刷用染料を使用することができる。
【００５５】
観察用液体の液注入手段としては、液注入管と、この液注入管の液出口を透明ケーシングから調査対象箇所に突出させる押出機構とを備えたもので構成することができる。押出機構としては、前記プローブ６０を突出させる押圧機構を使用することができる。なお、液出口の透明ケーシングからの突出量を２ｍｍ〜６ｍｍ程度とするのが好ましい。このような突出量とすることによって、調査対象箇所への観察用液体の注入が安定する。突出量が６ｍｍを越えると、突出ストロークが大きくなって、押出機構のコンパクト化を阻害すると共に、突出量が大きくなって押圧力が大となる。逆に突出量が２ｍｍ未満では、調査対象箇所への液注入管の液出口の突入量が小さくなりすぎて観察用液体を調査対象箇所に安定して注入できないおそれがある。
【００５６】
なお、液注入手段は、前記比抵抗測定手段５０と同時に使用できるものであっても、比抵抗測定手段５０による比抵抗測定前（透明ケーシング５に抵抗測定手段５０を挿入する前）に、液注入手段を挿入して調査対象箇所に観察用液体を注入するものであっても、比抵抗測定手段５０による比抵抗測定後（透明ケーシング５から比抵抗測定手段５０を取り出した後）に、液注入手段を挿入して調査対象箇所に観察用液体を注入するものであってもよい。
【００５７】
本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、押出機構５３として、電極６０を押圧できればよいので、バルーン方式以外の種々の往復動機構を用いることができる。ところで、電極６０を突出させるための孔部５５を透明ケーシング５に設ける必要がある。このため、透明ケーシング５に蓋部材を設け、孔部５５を使用する場合のみ開状態となるようにするのが好ましい。また、比抵抗測定手段５０は、前記実施形態では、いわゆる四端子法を採用したが、二端子法の構造のものであってもよい。四端子法は、一定電流を流し込むところで、界面現象のために接触抵抗と呼ばれる電圧降下が生じるため、それを排除しようとするものである。すなわち、四端子法では、電流印加端子と電圧測定端子とを分離することにより、接触抵抗の影響をとり除き、高精度な測定を可能としている。
【実施例】
【００５８】
次に、深度と、各電極間の距離とを種々変更した際の比抵抗（見かけ抵抗）を計測し、その測定結果を図１０に示した。図１０（ａ）は降水日と降水量とを示し、図１０（ｂ）は比抵抗（見かけ抵抗）の経時変化を示ししている。
【００５９】
このように、各部位での比抵抗を監視でき、この比抵抗と画像との併用調査、観察が可能となって、滑り線（滑り面）の位置とその安定性を評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施の形態を示す地盤評価装置の要部断面を含む側面図である。
【図２】前記地盤評価装置における地盤ボーリング時の要部拡大断面図である。
【図３】前記地盤評価装置におけるケーシング初期貫入安定時の力学図である。
【図４】前記地盤評価装置におけるケーシング貫入進行（掘進）時の力学図である。
【図５】前記地盤評価装置を示し、（Ａ）は地盤調査観察時の断面図であり、（Ｂ）は外部ケーシングボーリング時の断面図であり、（Ｃ）は透明ケーシングボーリング時の断面図である。
【図６】前記地盤評価装置における透明ケーシングの拡大平面図である。
【図７】前記地盤評価装置における延伸枠の拡大平面図である。
【図８】前記地盤評価装置における比抵抗測定状態を示す簡略図である。
【図９】滑り線評価概念図である。
【図１０】比抵抗計測結果を示し、（ａ）は降水日と降水量とのグラフ図であり、（ｂ）は比抵抗を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００６１】
１ 地盤
５ 透明ケーシング
５ａ 傾斜面
２０ 載荷手段
３０ 除荷手段
４０ 撮像機器
４１ 防水ケース
５０ 比抵抗測定手段
５３ 押出機構
５６ バルーン
６０ プローブ（電極）
６１ 比抵抗測定器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
除荷手段による地盤吸引排除で生じる地盤の透明ケーシング支持力低下に応じて透明ケーシングを載荷手段の荷重で地盤中に静的貫入させるケーシングボーリング装置を用いた地盤評価方法であって、
前記透明ケーシングが調査対象箇所に到達したときに、調査対象箇所の画像の観察と、調査対象箇所の比抵抗の検出とを行い、その比抵抗の経時変化と画像とに基づいて、滑り線の位置とその安定性を評価することを特徴とする地盤評価方法。
【請求項２】
内径下端部が下端に向かって拡大する傾斜面とされて下端縁部が鋭角とされた筒状の透明ケーシングと、この透明ケーシングを軸方向下方に加える静的荷重で地盤に貫入させる載荷手段と、前記透明ケーシング内の掘削地盤を吸引排除する除荷手段と、前記透明ケーシングを介して調査対象箇所を撮像する撮像機器と、調査対象箇所の比抵抗を検出する比抵抗測定手段とを備えたことを特徴とする地盤評価装置。
【請求項３】
比抵抗測定手段が、プローブを有する比抵抗測定器と、この比抵抗測定器のプローブを透明ケーシングから調査対象箇所に突出させる押出機構とを備えたことを特徴とする請求項２に記載の地盤評価装置。
【請求項４】
プローブの透明ケーシングからの突出量を３ｍｍ〜１０ｍｍ程度としたことを特徴とする請求項３に記載の地盤評価装置。
【請求項５】
押出機構が、エアや水の供給により膨張するバルーンを備えたことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の地盤評価装置。
【請求項１】
除荷手段による地盤吸引排除で生じる地盤の透明ケーシング支持力低下に応じて透明ケーシングを載荷手段の荷重で地盤中に静的貫入させるケーシングボーリング装置を用いた地盤評価方法であって、
前記透明ケーシングが調査対象箇所に到達したときに、調査対象箇所の画像の観察と、調査対象箇所の比抵抗の検出とを行い、その比抵抗の経時変化と画像とに基づいて、滑り線の位置とその安定性を評価することを特徴とする地盤評価方法。
【請求項２】
内径下端部が下端に向かって拡大する傾斜面とされて下端縁部が鋭角とされた筒状の透明ケーシングと、この透明ケーシングを軸方向下方に加える静的荷重で地盤に貫入させる載荷手段と、前記透明ケーシング内の掘削地盤を吸引排除する除荷手段と、前記透明ケーシングを介して調査対象箇所を撮像する撮像機器と、調査対象箇所の比抵抗を検出する比抵抗測定手段とを備えたことを特徴とする地盤評価装置。
【請求項３】
比抵抗測定手段が、プローブを有する比抵抗測定器と、この比抵抗測定器のプローブを透明ケーシングから調査対象箇所に突出させる押出機構とを備えたことを特徴とする請求項２に記載の地盤評価装置。
【請求項４】
プローブの透明ケーシングからの突出量を３ｍｍ〜１０ｍｍ程度としたことを特徴とする請求項３に記載の地盤評価装置。
【請求項５】
押出機構が、エアや水の供給により膨張するバルーンを備えたことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の地盤評価装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−４７９３８（Ｐ２０１０−４７９３８Ａ）
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１１８６３（Ｐ２００８−２１１８６３）
【出願日】平成２０年８月２０日（２００８．８．２０）
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２０日（２００８．８．２０）
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【Ｆターム（参考）】
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