地盤調査装置
【課題】長期に亘る地盤の調査・観察を、効率良く、しかも精度良く行い得る地盤調査装置を提供する。
【解決手段】地盤調査装置１は、下端が尖った筒状の透明ケーシング５と、この透明ケーシング５を地盤１に静的貫入させるための荷重を付与する荷重付与手段２０と、透明ケーシング５の掘削地盤を排除する除荷手段３０と、透明ケーシング５を通してボーリング孔２の壁面を撮影する撮像機器４０とを備えるものであり、さらに、透明ケーシング５の上端開口部を直接的又は間接的に封止する封止手段５０としての蓋体８と、透明ケーシング５の内外壁面間の温度差を解消する第１の温度差解消手段６０と、透明ケーシング５の内部空間Ｉｓと大気の間の温度差を解消する第２の温度差解消手段７０とを備える。第１の温度差解消手段６０は、透明ケーシング５の内壁面５ｃと外壁面５ｂに開口した連通路９ａで構成され、第２の温度差解消手段７０は、内部空間Ｉｓと大気とを連通させる連通路９ｂで構成される。
【解決手段】地盤調査装置１は、下端が尖った筒状の透明ケーシング５と、この透明ケーシング５を地盤１に静的貫入させるための荷重を付与する荷重付与手段２０と、透明ケーシング５の掘削地盤を排除する除荷手段３０と、透明ケーシング５を通してボーリング孔２の壁面を撮影する撮像機器４０とを備えるものであり、さらに、透明ケーシング５の上端開口部を直接的又は間接的に封止する封止手段５０としての蓋体８と、透明ケーシング５の内外壁面間の温度差を解消する第１の温度差解消手段６０と、透明ケーシング５の内部空間Ｉｓと大気の間の温度差を解消する第２の温度差解消手段７０とを備える。第１の温度差解消手段６０は、透明ケーシング５の内壁面５ｃと外壁面５ｂに開口した連通路９ａで構成され、第２の温度差解消手段７０は、内部空間Ｉｓと大気とを連通させる連通路９ｂで構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤の調査・観察を行うために用いる地盤調査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地盤や地質を調査・観察するために行われるボーリング孔壁面の画像撮影は、従来、例えば特許文献１に記載のようなボアホール画像撮影法により行われる場合が多かった。しかしながら、ボアホール画像撮影法は、砂質地盤や軟弱粘土性地盤のように、自立性が弱く、地盤崩れ等の問題が生じ易い軟弱地盤に形成したボーリング孔の壁面撮影には適用困難であるという問題や、壁面撮影に用いる撮像装置が特殊カメラを搭載した高額な装置であり、地盤の調査・観察費用が高額になるという問題がある。
【０００３】
そこで、本出願人は、特許文献２において、自立性の弱い軟弱地盤の調査・観察に適したボーリング工法及びボーリング装置を提案している。特許文献２に記載のボーリング工法は、除荷手段による地盤排除で生じる地盤の透明ケーシング支持力低下に応じ、筒状の透明ケーシングを荷重付与手段の荷重で地盤に静的貫入させるものである。このような工法によれば、砂質地盤のような自立性の弱い軟弱地盤であってもボーリングしていくことができ、しかも、ボーリング時の摩擦熱の発生も抑えられる。また、ボーリング孔の壁面は、透明ケーシングの外壁面で保護される。従って、軟弱地盤に形成したボーリング孔の壁面であっても、調査・観察に適した良好な状態に保持することができる。
【０００４】
特許文献２に記載のボーリング装置は、さらに、透明ケーシング内に可動に挿入される撮像機器を具備しており、そのまま地盤の調査・観察を行う地盤調査装置として活用することができる。すなわち、透明ケーシングの貫入（ボーリング孔の形成）が完了すると、透明ケーシングの内部空間に撮像機器を挿入し、この撮像機器で透明ケーシングを通して透明ケーシングに対峙するボーリング孔壁面を撮影する。上記の撮像機器としては、従来のように高価な特殊カメラではなく、デジタルカメラなどの安価な市販品を用いることができるので、地盤の調査・観察を安価に行い得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１６０９７８号公報
【特許文献２】特開２００６−３７５７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、定点観測を行う場合等、上記の地盤調査装置（透明ケーシング）を地盤中に埋設した状態で所定期間放置するような場合には、放置期間中における透明ケーシング内への土砂や泥水の浸入を防止するために、別途の封止手段で透明ケーシングの上端開口部を直接的又は間接的に封止する必要がある。しかしながら、透明ケーシングの上端開口部を封止したまま放置しておくと、透明ケーシングの内外壁面間の温度差、および透明ケーシングの内部空間と大気の間の温度差に起因して生じた結露が透明ケーシングの壁面に付着し易くなる。そのため、透明ケーシングを通してボーリング孔壁面を明瞭に撮影することが困難となり、地盤の調査・観察を精度良く行うことが難しくなる。
【０００７】
透明ケーシングに結露が付着しても、付着した結露を撮影前に除去すれば、明瞭な撮影画像を得ることができる。しかし、即座に調査・観察作業（画像撮影）に取り掛かることができず、作業性が悪いという問題がある。特に、透明ケーシングの外壁面に結露が付着している場合には、一旦透明ケーシングを抜き取って結露を除去した後、再度透明ケーシングを貫入する等の対応を講じる必要が生じるため、調査・観察に多大な手間と労力を要することとなる。
【０００８】
以上の問題点に鑑み、本発明は、長期に亘る地盤の調査・観察を、効率良くしかも精度良く行い得る地盤調査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するためになされた本発明に係る地盤調査装置は、下端が尖った筒状の透明ケーシングと、この透明ケーシングを地盤に静的貫入させるための荷重を付与する荷重付与手段と、透明ケーシングの下端近傍の掘削地盤を排除する除荷手段と、透明ケーシング内に可動に挿入され、透明ケーシングを通して透明ケーシングと対峙するボーリング孔壁面を撮影する撮像機器とを備えるものにおいて、透明ケーシングの上端開口部を直接的又は間接的に封止する封止手段と、透明ケーシングの内外壁面間の温度差を解消する第１の温度差解消手段と、透明ケーシングの内部空間と大気の間の温度差を解消する第２の温度差解消手段とを設けたことを特徴とするものである。
【００１０】
ここで、透明ケーシングは、これが地盤に貫入されるのに伴って形成されるボーリング孔の壁面を安定させる強度と、ボーリング孔の壁面を撮像機器で撮影して調査・観察を行い得る透明度とを具備するものであれば良く、例えば、アクリル樹脂などの硬質透明樹脂材で形成された筒体や、透明樹脂とガラスの積層構造の筒体を適用することができる。
【００１１】
上記のように、本発明に係る地盤調査装置は、透明ケーシングの上端開口部を直接的又は間接的に封止する封止手段と、各種温度差を解消する第１および第２の温度差解消手段とを具備するので、透明ケーシングの内部空間へ土砂や泥水が浸入するのを防止しつつ、内外温度差に起因して生じる結露の発生も抑制あるいは防止することができる。そのため、定点観測を行う場合等、地盤中に透明ケーシングを埋設した状態で所定期間放置した後、調査・観察作業を再開する場合においても、土砂や泥水、さらには結露を除去する手間が省略されて作業効率の向上が図られると共に、撮影画像の明瞭化が図られる。従って、本発明の地盤調査装置によれば、長期に亘る地盤の調査・観察を、効率良くしかも精度良く行うことが可能となる。
【００１２】
上記構成の地盤調査装置において、第１の温度差解消手段として、例えば、透明ケーシングを加熱する加熱手段を、また、第２の温度差解消手段として、例えば空気を強制的に入れ換えるモータ駆動式の換気装置を採用することが可能である。しかしながら、これでは、地盤調査装置の複雑化、重量化、高コスト化等の問題が新たに浮上する。そこで、第１の温度差解消手段を、透明ケーシングの内壁面と外壁面とに開口した第１の連通路で構成し、第２の温度差解消手段を、透明ケーシングの内部空間と大気を連通させる連通路で構成することとした。この場合、第１の温度差解消手段としての連通路は、透明ケーシング壁面に貫通孔を設けるだけで得ることができ、第２の温度差解消手段としての連通路は、透明ケーシングや封止手段としての蓋体等の適当な部位に貫通孔を設けたり、透明ケーシングと蓋体との間に隙間を設けたりするだけで得ることができる。従って、地盤調査装置の複雑化等の問題を生じることなく、結露問題を解消することができる。
【００１３】
上記の各連通路上には、多孔質体からなる捕捉部材を介設することができる。ここで言う捕捉部材とは、これの内部組織を介して空気を流通させることができる一方、土砂や泥水等の異物を捕捉し、これらの異物が内部に浸入するのを防止することができる部材を言う。従って、このようにすれば、空気を円滑に流通させつつ、連通路を介して透明ケーシングの内部空間に土砂や泥水等が浸入する事態を効果的に防止することができる。捕捉部材としては、上記の機能を奏することができるものである限り特段の限定はなく、焼結金属やセラミックス等の硬質の多孔質体からなるものであっても構わないが、取り付け性やコスト面を考慮すると、軟質の多孔質樹脂、特に発泡樹脂（スポンジ）からなるものが好適である。
【発明の効果】
【００１４】
以上から、本発明に係る地盤調査装置によれば、長期に亘る地盤の調査・観察を、効率良く、しかも精度良く行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態を示す地盤調査装置の要部断面を含む側面図である。
【図２】図１に示す透明ケーシングの拡大平面図である。
【図３】図１に示す装置を用いての地盤ボーリング時の要部拡大断面図である。
【図４】図１に示す延伸枠の拡大平面図である。
【図５】図１に示す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６】図１に示す装置におけるケーシング貫入進行時の力学図である。
【図７】図１に示す装置を示し、（ａ）図は地盤調査観察時の断面図、（ｂ）図は外部ケーシングによるボーリング時の断面図、（ｃ）図は透明ケーシングによるボーリング時の断面図である。
【図８】図１に示す装置の保存状態を模式的に示す断面図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）図は、何れも、地盤調査装置の保存状態の他例を模式的に示す断面図である。
【図１０】従来の地盤調査装置を用いて撮影したボーリング孔の壁面画像である。
【図１１】本発明の地盤調査装置を用いて撮影したボーリング孔の壁面画像である。
【図１２】本発明の地盤調査装置を用いて撮影したボーリング孔の壁面画像である。
【図１３】本発明の地盤調査装置を用いて撮影したボーリング孔の壁面画像である。
【図１４】本発明の地盤調査装置を用いて撮影したボーリング孔の壁面画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を、図１〜図９を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係る地盤調査装置１０の全体構造を示すものである。この地盤調査装置１０は、特に砂質地盤や軟弱粘土性地盤などの自立性の弱い地盤（軟弱地盤）１の調査・観察に適したものであり、筒状の透明ケーシング５と、この透明ケーシング５を地盤１に静的貫入させるための荷重付与手段２０と、透明ケーシング５の下端近傍の掘屑を除去するための除荷手段３０とを備える。詳細は後述するが、この地盤調査装置１０は、さらに、撮像機器４０、封止手段５０、第１の温度差解消手段６０および第２の温度差解消手段７０を具備する。
【００１８】
透明ケーシング５は、図２に示すように、アクリル樹脂製の平坦な透明板５’を６枚組み合わせて形成した正六角形の多面筒体である。この透明ケーシング５は、これが地盤１に貫入されるのに伴って形成されるボーリング孔２の壁面を安定させる強度と、ボーリング孔２の壁面を撮像機器４０で撮像して調査・観察を行い得る透明度とを具備するものであれば良く、透明樹脂とガラスの複合構造からなる筒体とすることもできる。
【００１９】
透明ケーシング５の下端は尖頭形状をなす。詳しくは、図３に示すように、下端面５ａが、透明ケーシング５の外径下端を傾斜下端とした傾斜面状に形成される。この下端面５ａがケーシング外径面（外壁面）となす角度θは、これを小さくするほど貫入性が向上するが、あまりに小さくすると掘進時や運搬時にケーシング下端が破損し易くなる。従って、実用上は角度θを２５°〜３０°の範囲内に設定するのが望ましく、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を約２７°に設定する。
【００２０】
透明ケーシング５の上端には、地盤１のボーリング深さに応じて、図４に示すような正六角形の多面筒体からなる延伸枠６が一又は複数同軸に連結される。図１に示すように、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上に荷重付与手段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。この延伸枠６は、ボーリング施工時にのみ透明ケーシング５に連結されるものであり、ボーリング孔２の施工後（ボーリング孔２の壁面撮影時）には透明ケーシング５から分離される。従って、延伸枠６は、必ずしも透明ケーシング５と同様の透明材料で形成したものである必要はなく、半透明あるいは非透明の材料で形成したものであっても良い。
【００２１】
地盤１上に脚立式の支持枠１１が設置され、支持枠１１の上端部に設置した滑車１３に懸架したワイヤ１４の一端（下端）に、吊り輪１６を介して吊りロッド１５が連結されている。支持枠１１の上下方向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と透明ケーシング５とを鉛直方向に吊下支持する。
【００２２】
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に連結された土水貯留タンク構造で、吸引管３１から吸引された堀屑、地下水を貯留する。図１においては、透明ケーシング５の外径側に透明ケーシング５よりも大径の外部ケーシング７が配置されている。外部ケーシング７としては通常ケーシングが適用可能であり、これの用途は後述する。
【００２３】
図１は、本発明に係る地盤調査装置１によるボーリング施工時を示しており、このボーリング施工後に、図３に模式的に示すような撮像機器４０が透明ケーシング５の内部空間Ｉｓに挿入され、ボーリング孔２の壁面が撮影される。図３に示す撮像機器４０は、吊り下げ式の防水ケース４１の中にカメラ４２と照明器具４３とを収納したものである。カメラ４２は、例えば市販のデジタルカメラであり、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。防水ケース４１内には、さらに、カメラ４２及び照明器具４３の電源（図示せず）と操作スイッチ４４とが収納される。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を操作するためのワイヤ４７が挿通される。
【００２４】
次に、上記の地盤調査装置１０を用いてのボーリング孔２施工と、地盤１の調査・観察の動作例を説明する。
【００２５】
図１に示す状態で透明ケーシング５に（延伸枠６を介して）荷重付与手段２０で所定の荷重をかけ、この荷重で透明ケーシング５に図５に示すような貫入力Ｐｖ（等分布荷重）を作用させると、貫入力Ｐｖは、透明ケーシング５の下端部内側の地盤１（以下、これを「内側地盤１Ｂ」という）に作用する直力Ｐｉ、ケーシング先端部外側の地盤１（以下、
これを「外側地盤１Ａ」という）に作用する直力Ｐｏ及びせん断力Ｆｖに分力する。外側地盤１Ａには直力Ｐｏとせん断力Ｆｖとが作用し、直力Ｐｏに対しては透明ケーシング５の剛性で安定する。内側地盤１Ｂには直力Ｐｉとせん断力Ｆｖとが作用し、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。
【００２６】
図５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１Ｂの反力となっているケーシング下端部近傍に存在する堀屑を、図６に示すように吸引管３１で吸引排除（除荷）する。これにより、取り除いた堀屑重量相当分と貫入量減少によるせん断力減少分だけ透明ケーシング５が再貫入（静的貫入）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による堀屑の吸引排除を連続して行うと、透明ケーシング５の再貫入が上記の態様で連続して進行する。このようにして透明ケーシング５を貫入（静的貫入）させれば、透明ケーシング５は摩擦熱を殆ど生じることなく垂直に下ってボーリング孔２を形成し、形成されたボーリング孔２の壁面は、透明ケーシング５の外壁面５ｂによって自然状態に近い良好な面のまま保持される。
【００２７】
地盤１中への透明ケーシング５の貫入が終了すると、図３に示すように、透明ケーシング５の内部空間Ｉｓに撮像機器４０（防水ケース４１）を挿入する。透明ケーシング５の内部空間Ｉｓに地下水Ｗが入っている場合は、防水ケース４１を地下水Ｗの中に挿入する。挿入後、透明ケーシング５の内部空間Ｉｓで防水ケース４１を横方向に３６０°回転させながら上下方向に移動させ、透明ケーシング５を構成する６枚の平坦な透明板５’を通して透明ケーシング５と対峙する（透明ケーシング５の外壁面５ｂに接する）ボーリング孔２の壁面を部分的に連続撮影する。そして、得られた各画像を合成し、ボーリング孔２の壁面全面の調査・観察を行う。
【００２８】
透明ケーシング５を構成する透明板５’が平坦であることから、透明ケーシング５の外壁面５ｂに接するボーリング孔２の壁面は平坦面状をなす。そのため、透明板５’を通してカメラ４２で撮影した壁面画像は、円形の透明ケーシングを使用して撮影した壁面画像に比べて補正が簡単である。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４２で撮像した画像によるボーリング孔２の壁面の調査・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。
【００２９】
図７（ａ）の状態でボーリング孔２の壁面の調査・観察が終了した後、さらに地盤１の深層部を調査・観察する場合には、透明ケーシング５をさらに静的貫入させる。図７（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場合には、以下のようにして地盤１の深層部にまで透明ケーシング５を貫入させる。まず、図７（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、堀屑を除去する。外部ケーシング７を用いて所望の深さまで通常ボーリングした後、図７（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を静的貫入させる。このようにしてボーリング孔２が掘り下げられ、この掘り下げた位置でボーリング孔２の壁面の調査・観察を行う。
【００３０】
本発明の地盤調査装置１０は、図８に詳細に示すように、封止手段５０と第１および第２の温度差解消手段６０，７０とをさらに具備する。封止手段５０は、透明ケーシング５の上端開口部を介して透明ケーシング５の内部空間Ｉｓに土砂や泥水が浸入するのを防止するための手段であり、定点観測を行う場合等、透明ケーシング５を地盤１中に埋設した状態のまま所定期間放置しておく場合に用いる。すなわち、透明ケーシング５を地盤１中に埋設した状態のまま所定期間放置する場合には、撮像機器４０を透明ケーシング５の内部空間Ｉｓから取り出した後、地上に突出したケーシング（ここでは、外部ケーシング７）の上端開口部を封止手段５０としての蓋体８で封止する。これにより、透明ケーシング５の上端開口部が間接的に封止され、放置期間中における透明ケーシング５の上端開口部を介しての内部空間Ｉｓへの土砂や泥水の浸入が防止される。
【００３１】
第１の温度差解消手段６０は、透明ケーシング５の内壁面５ｃと外壁面５ｂの間の温度差を解消するための手段であり、第２の温度差解消手段７０は、透明ケーシング５の内部空間Ｉｓと大気の間の温度差を解消するための手段である。すなわち、何ら対策を講じることなく透明ケーシング５の上端開口部を蓋体８（封止手段５０）で直接的又は間接的に封止すると、各種温度差に起因して生じる結露が透明ケーシング５の壁面に付着し、透明ケーシング５の透明板５’を通してボーリング孔２の壁面を明瞭に撮影することができなくなる。これに対して、上記のような温度差解消手段６０，７０を設けておけば、透明ケーシング５の上端開口部を介して透明ケーシング５の内部空間Ｉｓに土砂や泥水が浸入するのを防止しつつ、各種温度差に起因して生じる結露の発生を抑制あるいは防止することができる。そのため、地盤１中に透明ケーシング５を埋設した状態で所定期間放置した後、調査・観察作業を再開する場合においても、土砂や泥水、さらには結露を除去する手間が省略されて作業効率の向上が図られると共に、撮影画像の明瞭化が図られる。
【００３２】
図８に示す封止手段５０としての蓋体８は、外部ケーシング７よりも大径に形成されて外部ケーシング７の上部を覆うプレート状の蓋部８ａと、この蓋部８ａの周縁から下方に延びて下端が地盤１に接触する筒部８ｂとを備えるものである。筒部８ｂの軸方向寸法は外部ケーシング７の地盤１上への突出寸法よりも大きく、筒部８ｂの内径寸法は外部ケーシング７の外径寸法よりも大きい。従って、蓋体８の蓋部８ａの下端面と外部ケーシング７の上端面との間、および蓋体８の筒部８ｂの内径面と外部ケーシング７の外径面との間にはそれぞれ隙間が形成されている。また、筒部８ｂの周方向一又は複数箇所には、筒部８ｂの内径面及び外径面に開口した貫通孔Ｘ２が設けられており、この貫通孔Ｘ２の孔径
は、例えば１０ｍｍ程度とされる。
【００３３】
外部ケーシング７の内部空間、蓋体８の蓋部８ａの下端面と外部ケーシング７の上端面との間に形成した隙間、蓋体の筒部８ｂの内径面と外部ケーシング７の外径面との間に形成した隙間、および蓋体８の筒部８ｂに設けた貫通孔Ｘ２により、透明ケーシング５の内
部空間Ｉｓと地盤調査装置１の外部（大気）を連通させる連通路９ｂが形成され、この連通路９ｂを介して透明ケーシング５の内部空間Ｉｓと大気の間を空気が行き来することによって透明ケーシング５の内部空間Ｘｓと大気の間の温度差が解消される。すなわち、本
実施形態ではこの連通路９ｂで第２の温度差解消手段７０が構成される。
【００３４】
また、図２および図８（下側の拡大図）に示すように、透明ケーシング５のうち、ボーリング孔２の壁面と対峙する領域には、透明ケーシング５の内壁面５ｃと外壁面５ｂとに開口した連通路９ａ（貫通孔Ｘ１：孔径５ｍｍ程度）を形成しており、この連通路９ａを
介して空気が行き来することによって、透明ケーシング５の内外壁面間の温度差が解消される。すなわち、連通路９ａ（貫通孔Ｘ１）で第１の温度差解消手段６０が構成される。以上のように、連通路９ａ，９ｂで第１および第２の温度差解消手段６０，７０をそれぞれ構成すれば、地盤調査装置１の複雑化・高コスト化等の問題を回避しつつ、結露の発生及び付着を抑制あるいは防止することができる。
【００３５】
温度差解消手段６０，７０としての連通路９ａ，９ｂを設けておけば、結露の発生及び付着防止が図られるものの、連通路９ａ，９ｂを構成する貫通孔や隙間を介して透明ケーシング５の内部空間Ｉｓに土砂や泥水が浸入する可能性がある。そこで、各連通路９ａ，９ｂ上には、多孔質体からなる捕捉部材８０を介設している。これにより、空気は円滑に流通する一方、連通路９ａ，９ｂ内に流入した土砂や泥水は捕捉部材８０で捕捉されるので、連通路９ａ，９ｂを介して土砂や泥水が内部空間Ｉｓに浸入するような事態が効果的に防止される。捕捉部材８０は、焼結金属やセラミックス等、硬質の多孔質体で形成したものであっても構わないが、取り付け性やコスト面を考慮すると、軟質の多孔質樹脂、特に発泡樹脂（スポンジ）が好適である。なお、透明ケーシング５に設けた連通路９ａとして機能する貫通孔Ｘ１、および貫通孔Ｘ１内（連通路９ａ上）に介設した捕捉部材８０の存在が、透明ケーシング５を通してのボーリング孔２の壁面撮影の邪魔にならないようにする必要がある。そのため、透明ケーシング５に設ける貫通孔Ｘ１は、図２及び図８に示すように、撮影部位以外の端部、すなわち軸方向の端部近傍に設けるようにする。
【００３６】
封止手段５０としての蓋体８は、図８に示す形態に限定されない。例えば、図９（ａ）に示すように、蓋部８ａの下端面が外部ケーシング７の上端面に接すると共に、筒部８ｂの下端面が地盤１に接するものであっても良い。この場合、外部ケーシング７の地上への突出部分と筒部８ｂとに貫通孔Ｘ２（貫通孔Ｘ２内には多孔質体からなる捕捉部材８０を介設している）を設ければ、外部ケーシング７の内部空間、外部ケーシング７に設けた貫通孔Ｘ２、外部ケーシング７と蓋体８の筒部８ｂとの間の隙間、および蓋体８の筒部８ｂに設けた貫通孔Ｘ２で第２の温度差解消手段７０としての連通路９ｂが形成される。
【００３７】
上記の実施形態は、外部ケーシング７の上端開口部を蓋体８で封止することによって、地盤１の深層部に埋設した透明ケーシング５の上端開口部を間接的に封止したものであるが、図９（ｂ）に示すように、地盤１の表層部分に透明ケーシング５が埋設されるような場合には、封止手段５０としての蓋体８で透明ケーシング５の上端開口部を直接的に封止すれば良い。図９（ｂ）は、図８に示すものと同様の封止手段５０及び温度差解消手段６０，７０を採用した場合を示すものである。詳述すると、蓋体８は、筒部８ｂの下端面が地盤１に接触することによって透明ケーシング５の上端開口部を封止するものであり、蓋部８ａの下端面は、透明ケーシング５の上端面と非接触とされて、透明ケーシング５の上端面との間に隙間を形成する。従って、第２の温度差解消手段７０としての連通路９ｂは、透明ケーシング５と蓋体８との間の隙間、および蓋体８に設けた貫通孔Ｘ２で構成される。
【００３８】
特に、第２の温度差解消手段７０としての連通路９ｂ上に設ける捕捉部材８０は、連通路９ｂ上に設けられていればその機能を果たすことができるので、必ずしも以上で説明した実施形態のように貫通孔Ｘ２内に介設する必要はない。例えば、環状に形成した捕捉部材８０を、図９（ｃ）に示すように、蓋体８の筒部８ｂと透明ケーシング５（あるいは外部ケーシング７）との間の隙間に介設するようにしても良い。
【００３９】
以上、本発明について説明を行ったが、本発明の地盤調査装置１は上述した実施形態に何ら限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加え得ることは勿論のことである。
【００４０】
例えば、透明ケーシング５が地盤１の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することもできる。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）を観察することができ、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。従って、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。この場合、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。観察用液体として用いる有色液体は、調査・観察する地盤１の色と異色であり、識別容易な色の液体であれば特に限定されない。また、観察用液体としては、その流動性が地下水と同程度のものが好適である。
【００４１】
また例えば、調査対象箇所の地盤温度を計測する温度計側手段や、調査対象箇所の比抵抗を検出する比抵抗計測手段を具備するものとしても良い。温度計側手段を具備するものであれば、温度（厳密には、温度の経時変化および画像）に基づいて、浸透特性（地下水特性）が地盤の変位特性に与える影響を評価することができる。また、比抵抗計測手段を具備するものであれば、比抵抗（厳密には、比抵抗の経時変化および画像）に基づいて、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。
【実施例】
【００４２】
本発明の有用性を実証すべく、従来品（温度差解消手段を具備しない地盤調査装置）を用いて撮影したボーリング孔の壁面画像を図１０に示し、また、本発明品（温度差解消手段６０，７０を具備する地盤調査装置１）を用いて撮影したボーリング孔の壁面画像を図１１〜図１４に示す。なお、図１０は、冬期に約２ヶ月間埋設しておいた地盤調査装置（透明ケーシング）を通してボーリング孔の壁面を撮影したものであり、図１１は、夏期に約２ヶ月間埋設しておいた透明ケーシングを通してボーリング孔の壁面を撮影したものである。図１２は秋期に、図１３及び図１４は冬期に約２ヶ月間埋設しておいた透明ケーシングを通してボーリング孔の壁面を撮影したものである。参考までに、本発明品を用いて撮影した図１１〜図１４に示す画像の撮影前の天候状況を、以下さらに詳述する。
（１）図１１：前日は雨天、当日は晴天であり、かつ撮影前一週間の降雨量は多い。
（２）図１２：前日は雨天、当日は晴天であり、かつ撮影前一週間の降雨量は少ない。
（３）図１３：前日は晴天、当日は曇天であり、かつ撮影前一週間の降雨量は少ない。
（４）図１４：前日は晴天、当日は雨天であり、かつ撮影前一週間の降雨量は少ない。
【００４３】
図１０からも明らかなように、従来品では結露の付着が多いためにボーリング孔の壁面画像が明瞭でなく、地盤の調査・観察を十分に行うことができない。これに対し、季節や天候（降雨量）によって差はあるものの、本発明品を用いて撮影した画像を示す図１１〜１４は、全体として結露の付着が少なく、あるいは皆無であり、地盤の調査・観察を精度良く行うことができる。従って、本発明の有用性が実証される。
【符号の説明】
【００４４】
１ 地盤
２ ボーリング孔
３ 孔底地盤
５ 透明ケーシング
５ｂ 外壁面
５ｃ 内壁面
７ 外部ケーシング
８ 蓋体（封止手段）
９ａ 連通路
９ｂ 連通路
１０ 地盤調査装置
２０ 荷重付与手段
３０ 除荷手段
４０ 撮像機器
４２ カメラ
５０ 封止手段
６０ 第１の温度差解消手段
７０ 第２の温度差解消手段
８０ 捕捉部材
Ｉｓ 内部空間
Ｘ１，Ｘ２ 貫通孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤の調査・観察を行うために用いる地盤調査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地盤や地質を調査・観察するために行われるボーリング孔壁面の画像撮影は、従来、例えば特許文献１に記載のようなボアホール画像撮影法により行われる場合が多かった。しかしながら、ボアホール画像撮影法は、砂質地盤や軟弱粘土性地盤のように、自立性が弱く、地盤崩れ等の問題が生じ易い軟弱地盤に形成したボーリング孔の壁面撮影には適用困難であるという問題や、壁面撮影に用いる撮像装置が特殊カメラを搭載した高額な装置であり、地盤の調査・観察費用が高額になるという問題がある。
【０００３】
そこで、本出願人は、特許文献２において、自立性の弱い軟弱地盤の調査・観察に適したボーリング工法及びボーリング装置を提案している。特許文献２に記載のボーリング工法は、除荷手段による地盤排除で生じる地盤の透明ケーシング支持力低下に応じ、筒状の透明ケーシングを荷重付与手段の荷重で地盤に静的貫入させるものである。このような工法によれば、砂質地盤のような自立性の弱い軟弱地盤であってもボーリングしていくことができ、しかも、ボーリング時の摩擦熱の発生も抑えられる。また、ボーリング孔の壁面は、透明ケーシングの外壁面で保護される。従って、軟弱地盤に形成したボーリング孔の壁面であっても、調査・観察に適した良好な状態に保持することができる。
【０００４】
特許文献２に記載のボーリング装置は、さらに、透明ケーシング内に可動に挿入される撮像機器を具備しており、そのまま地盤の調査・観察を行う地盤調査装置として活用することができる。すなわち、透明ケーシングの貫入（ボーリング孔の形成）が完了すると、透明ケーシングの内部空間に撮像機器を挿入し、この撮像機器で透明ケーシングを通して透明ケーシングに対峙するボーリング孔壁面を撮影する。上記の撮像機器としては、従来のように高価な特殊カメラではなく、デジタルカメラなどの安価な市販品を用いることができるので、地盤の調査・観察を安価に行い得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１６０９７８号公報
【特許文献２】特開２００６−３７５７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、定点観測を行う場合等、上記の地盤調査装置（透明ケーシング）を地盤中に埋設した状態で所定期間放置するような場合には、放置期間中における透明ケーシング内への土砂や泥水の浸入を防止するために、別途の封止手段で透明ケーシングの上端開口部を直接的又は間接的に封止する必要がある。しかしながら、透明ケーシングの上端開口部を封止したまま放置しておくと、透明ケーシングの内外壁面間の温度差、および透明ケーシングの内部空間と大気の間の温度差に起因して生じた結露が透明ケーシングの壁面に付着し易くなる。そのため、透明ケーシングを通してボーリング孔壁面を明瞭に撮影することが困難となり、地盤の調査・観察を精度良く行うことが難しくなる。
【０００７】
透明ケーシングに結露が付着しても、付着した結露を撮影前に除去すれば、明瞭な撮影画像を得ることができる。しかし、即座に調査・観察作業（画像撮影）に取り掛かることができず、作業性が悪いという問題がある。特に、透明ケーシングの外壁面に結露が付着している場合には、一旦透明ケーシングを抜き取って結露を除去した後、再度透明ケーシングを貫入する等の対応を講じる必要が生じるため、調査・観察に多大な手間と労力を要することとなる。
【０００８】
以上の問題点に鑑み、本発明は、長期に亘る地盤の調査・観察を、効率良くしかも精度良く行い得る地盤調査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するためになされた本発明に係る地盤調査装置は、下端が尖った筒状の透明ケーシングと、この透明ケーシングを地盤に静的貫入させるための荷重を付与する荷重付与手段と、透明ケーシングの下端近傍の掘削地盤を排除する除荷手段と、透明ケーシング内に可動に挿入され、透明ケーシングを通して透明ケーシングと対峙するボーリング孔壁面を撮影する撮像機器とを備えるものにおいて、透明ケーシングの上端開口部を直接的又は間接的に封止する封止手段と、透明ケーシングの内外壁面間の温度差を解消する第１の温度差解消手段と、透明ケーシングの内部空間と大気の間の温度差を解消する第２の温度差解消手段とを設けたことを特徴とするものである。
【００１０】
ここで、透明ケーシングは、これが地盤に貫入されるのに伴って形成されるボーリング孔の壁面を安定させる強度と、ボーリング孔の壁面を撮像機器で撮影して調査・観察を行い得る透明度とを具備するものであれば良く、例えば、アクリル樹脂などの硬質透明樹脂材で形成された筒体や、透明樹脂とガラスの積層構造の筒体を適用することができる。
【００１１】
上記のように、本発明に係る地盤調査装置は、透明ケーシングの上端開口部を直接的又は間接的に封止する封止手段と、各種温度差を解消する第１および第２の温度差解消手段とを具備するので、透明ケーシングの内部空間へ土砂や泥水が浸入するのを防止しつつ、内外温度差に起因して生じる結露の発生も抑制あるいは防止することができる。そのため、定点観測を行う場合等、地盤中に透明ケーシングを埋設した状態で所定期間放置した後、調査・観察作業を再開する場合においても、土砂や泥水、さらには結露を除去する手間が省略されて作業効率の向上が図られると共に、撮影画像の明瞭化が図られる。従って、本発明の地盤調査装置によれば、長期に亘る地盤の調査・観察を、効率良くしかも精度良く行うことが可能となる。
【００１２】
上記構成の地盤調査装置において、第１の温度差解消手段として、例えば、透明ケーシングを加熱する加熱手段を、また、第２の温度差解消手段として、例えば空気を強制的に入れ換えるモータ駆動式の換気装置を採用することが可能である。しかしながら、これでは、地盤調査装置の複雑化、重量化、高コスト化等の問題が新たに浮上する。そこで、第１の温度差解消手段を、透明ケーシングの内壁面と外壁面とに開口した第１の連通路で構成し、第２の温度差解消手段を、透明ケーシングの内部空間と大気を連通させる連通路で構成することとした。この場合、第１の温度差解消手段としての連通路は、透明ケーシング壁面に貫通孔を設けるだけで得ることができ、第２の温度差解消手段としての連通路は、透明ケーシングや封止手段としての蓋体等の適当な部位に貫通孔を設けたり、透明ケーシングと蓋体との間に隙間を設けたりするだけで得ることができる。従って、地盤調査装置の複雑化等の問題を生じることなく、結露問題を解消することができる。
【００１３】
上記の各連通路上には、多孔質体からなる捕捉部材を介設することができる。ここで言う捕捉部材とは、これの内部組織を介して空気を流通させることができる一方、土砂や泥水等の異物を捕捉し、これらの異物が内部に浸入するのを防止することができる部材を言う。従って、このようにすれば、空気を円滑に流通させつつ、連通路を介して透明ケーシングの内部空間に土砂や泥水等が浸入する事態を効果的に防止することができる。捕捉部材としては、上記の機能を奏することができるものである限り特段の限定はなく、焼結金属やセラミックス等の硬質の多孔質体からなるものであっても構わないが、取り付け性やコスト面を考慮すると、軟質の多孔質樹脂、特に発泡樹脂（スポンジ）からなるものが好適である。
【発明の効果】
【００１４】
以上から、本発明に係る地盤調査装置によれば、長期に亘る地盤の調査・観察を、効率良く、しかも精度良く行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態を示す地盤調査装置の要部断面を含む側面図である。
【図２】図１に示す透明ケーシングの拡大平面図である。
【図３】図１に示す装置を用いての地盤ボーリング時の要部拡大断面図である。
【図４】図１に示す延伸枠の拡大平面図である。
【図５】図１に示す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６】図１に示す装置におけるケーシング貫入進行時の力学図である。
【図７】図１に示す装置を示し、（ａ）図は地盤調査観察時の断面図、（ｂ）図は外部ケーシングによるボーリング時の断面図、（ｃ）図は透明ケーシングによるボーリング時の断面図である。
【図８】図１に示す装置の保存状態を模式的に示す断面図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）図は、何れも、地盤調査装置の保存状態の他例を模式的に示す断面図である。
【図１０】従来の地盤調査装置を用いて撮影したボーリング孔の壁面画像である。
【図１１】本発明の地盤調査装置を用いて撮影したボーリング孔の壁面画像である。
【図１２】本発明の地盤調査装置を用いて撮影したボーリング孔の壁面画像である。
【図１３】本発明の地盤調査装置を用いて撮影したボーリング孔の壁面画像である。
【図１４】本発明の地盤調査装置を用いて撮影したボーリング孔の壁面画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を、図１〜図９を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係る地盤調査装置１０の全体構造を示すものである。この地盤調査装置１０は、特に砂質地盤や軟弱粘土性地盤などの自立性の弱い地盤（軟弱地盤）１の調査・観察に適したものであり、筒状の透明ケーシング５と、この透明ケーシング５を地盤１に静的貫入させるための荷重付与手段２０と、透明ケーシング５の下端近傍の掘屑を除去するための除荷手段３０とを備える。詳細は後述するが、この地盤調査装置１０は、さらに、撮像機器４０、封止手段５０、第１の温度差解消手段６０および第２の温度差解消手段７０を具備する。
【００１８】
透明ケーシング５は、図２に示すように、アクリル樹脂製の平坦な透明板５’を６枚組み合わせて形成した正六角形の多面筒体である。この透明ケーシング５は、これが地盤１に貫入されるのに伴って形成されるボーリング孔２の壁面を安定させる強度と、ボーリング孔２の壁面を撮像機器４０で撮像して調査・観察を行い得る透明度とを具備するものであれば良く、透明樹脂とガラスの複合構造からなる筒体とすることもできる。
【００１９】
透明ケーシング５の下端は尖頭形状をなす。詳しくは、図３に示すように、下端面５ａが、透明ケーシング５の外径下端を傾斜下端とした傾斜面状に形成される。この下端面５ａがケーシング外径面（外壁面）となす角度θは、これを小さくするほど貫入性が向上するが、あまりに小さくすると掘進時や運搬時にケーシング下端が破損し易くなる。従って、実用上は角度θを２５°〜３０°の範囲内に設定するのが望ましく、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を約２７°に設定する。
【００２０】
透明ケーシング５の上端には、地盤１のボーリング深さに応じて、図４に示すような正六角形の多面筒体からなる延伸枠６が一又は複数同軸に連結される。図１に示すように、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上に荷重付与手段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。この延伸枠６は、ボーリング施工時にのみ透明ケーシング５に連結されるものであり、ボーリング孔２の施工後（ボーリング孔２の壁面撮影時）には透明ケーシング５から分離される。従って、延伸枠６は、必ずしも透明ケーシング５と同様の透明材料で形成したものである必要はなく、半透明あるいは非透明の材料で形成したものであっても良い。
【００２１】
地盤１上に脚立式の支持枠１１が設置され、支持枠１１の上端部に設置した滑車１３に懸架したワイヤ１４の一端（下端）に、吊り輪１６を介して吊りロッド１５が連結されている。支持枠１１の上下方向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と透明ケーシング５とを鉛直方向に吊下支持する。
【００２２】
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に連結された土水貯留タンク構造で、吸引管３１から吸引された堀屑、地下水を貯留する。図１においては、透明ケーシング５の外径側に透明ケーシング５よりも大径の外部ケーシング７が配置されている。外部ケーシング７としては通常ケーシングが適用可能であり、これの用途は後述する。
【００２３】
図１は、本発明に係る地盤調査装置１によるボーリング施工時を示しており、このボーリング施工後に、図３に模式的に示すような撮像機器４０が透明ケーシング５の内部空間Ｉｓに挿入され、ボーリング孔２の壁面が撮影される。図３に示す撮像機器４０は、吊り下げ式の防水ケース４１の中にカメラ４２と照明器具４３とを収納したものである。カメラ４２は、例えば市販のデジタルカメラであり、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。防水ケース４１内には、さらに、カメラ４２及び照明器具４３の電源（図示せず）と操作スイッチ４４とが収納される。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を操作するためのワイヤ４７が挿通される。
【００２４】
次に、上記の地盤調査装置１０を用いてのボーリング孔２施工と、地盤１の調査・観察の動作例を説明する。
【００２５】
図１に示す状態で透明ケーシング５に（延伸枠６を介して）荷重付与手段２０で所定の荷重をかけ、この荷重で透明ケーシング５に図５に示すような貫入力Ｐｖ（等分布荷重）を作用させると、貫入力Ｐｖは、透明ケーシング５の下端部内側の地盤１（以下、これを「内側地盤１Ｂ」という）に作用する直力Ｐｉ、ケーシング先端部外側の地盤１（以下、
これを「外側地盤１Ａ」という）に作用する直力Ｐｏ及びせん断力Ｆｖに分力する。外側地盤１Ａには直力Ｐｏとせん断力Ｆｖとが作用し、直力Ｐｏに対しては透明ケーシング５の剛性で安定する。内側地盤１Ｂには直力Ｐｉとせん断力Ｆｖとが作用し、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。
【００２６】
図５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１Ｂの反力となっているケーシング下端部近傍に存在する堀屑を、図６に示すように吸引管３１で吸引排除（除荷）する。これにより、取り除いた堀屑重量相当分と貫入量減少によるせん断力減少分だけ透明ケーシング５が再貫入（静的貫入）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による堀屑の吸引排除を連続して行うと、透明ケーシング５の再貫入が上記の態様で連続して進行する。このようにして透明ケーシング５を貫入（静的貫入）させれば、透明ケーシング５は摩擦熱を殆ど生じることなく垂直に下ってボーリング孔２を形成し、形成されたボーリング孔２の壁面は、透明ケーシング５の外壁面５ｂによって自然状態に近い良好な面のまま保持される。
【００２７】
地盤１中への透明ケーシング５の貫入が終了すると、図３に示すように、透明ケーシング５の内部空間Ｉｓに撮像機器４０（防水ケース４１）を挿入する。透明ケーシング５の内部空間Ｉｓに地下水Ｗが入っている場合は、防水ケース４１を地下水Ｗの中に挿入する。挿入後、透明ケーシング５の内部空間Ｉｓで防水ケース４１を横方向に３６０°回転させながら上下方向に移動させ、透明ケーシング５を構成する６枚の平坦な透明板５’を通して透明ケーシング５と対峙する（透明ケーシング５の外壁面５ｂに接する）ボーリング孔２の壁面を部分的に連続撮影する。そして、得られた各画像を合成し、ボーリング孔２の壁面全面の調査・観察を行う。
【００２８】
透明ケーシング５を構成する透明板５’が平坦であることから、透明ケーシング５の外壁面５ｂに接するボーリング孔２の壁面は平坦面状をなす。そのため、透明板５’を通してカメラ４２で撮影した壁面画像は、円形の透明ケーシングを使用して撮影した壁面画像に比べて補正が簡単である。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４２で撮像した画像によるボーリング孔２の壁面の調査・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。
【００２９】
図７（ａ）の状態でボーリング孔２の壁面の調査・観察が終了した後、さらに地盤１の深層部を調査・観察する場合には、透明ケーシング５をさらに静的貫入させる。図７（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場合には、以下のようにして地盤１の深層部にまで透明ケーシング５を貫入させる。まず、図７（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、堀屑を除去する。外部ケーシング７を用いて所望の深さまで通常ボーリングした後、図７（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を静的貫入させる。このようにしてボーリング孔２が掘り下げられ、この掘り下げた位置でボーリング孔２の壁面の調査・観察を行う。
【００３０】
本発明の地盤調査装置１０は、図８に詳細に示すように、封止手段５０と第１および第２の温度差解消手段６０，７０とをさらに具備する。封止手段５０は、透明ケーシング５の上端開口部を介して透明ケーシング５の内部空間Ｉｓに土砂や泥水が浸入するのを防止するための手段であり、定点観測を行う場合等、透明ケーシング５を地盤１中に埋設した状態のまま所定期間放置しておく場合に用いる。すなわち、透明ケーシング５を地盤１中に埋設した状態のまま所定期間放置する場合には、撮像機器４０を透明ケーシング５の内部空間Ｉｓから取り出した後、地上に突出したケーシング（ここでは、外部ケーシング７）の上端開口部を封止手段５０としての蓋体８で封止する。これにより、透明ケーシング５の上端開口部が間接的に封止され、放置期間中における透明ケーシング５の上端開口部を介しての内部空間Ｉｓへの土砂や泥水の浸入が防止される。
【００３１】
第１の温度差解消手段６０は、透明ケーシング５の内壁面５ｃと外壁面５ｂの間の温度差を解消するための手段であり、第２の温度差解消手段７０は、透明ケーシング５の内部空間Ｉｓと大気の間の温度差を解消するための手段である。すなわち、何ら対策を講じることなく透明ケーシング５の上端開口部を蓋体８（封止手段５０）で直接的又は間接的に封止すると、各種温度差に起因して生じる結露が透明ケーシング５の壁面に付着し、透明ケーシング５の透明板５’を通してボーリング孔２の壁面を明瞭に撮影することができなくなる。これに対して、上記のような温度差解消手段６０，７０を設けておけば、透明ケーシング５の上端開口部を介して透明ケーシング５の内部空間Ｉｓに土砂や泥水が浸入するのを防止しつつ、各種温度差に起因して生じる結露の発生を抑制あるいは防止することができる。そのため、地盤１中に透明ケーシング５を埋設した状態で所定期間放置した後、調査・観察作業を再開する場合においても、土砂や泥水、さらには結露を除去する手間が省略されて作業効率の向上が図られると共に、撮影画像の明瞭化が図られる。
【００３２】
図８に示す封止手段５０としての蓋体８は、外部ケーシング７よりも大径に形成されて外部ケーシング７の上部を覆うプレート状の蓋部８ａと、この蓋部８ａの周縁から下方に延びて下端が地盤１に接触する筒部８ｂとを備えるものである。筒部８ｂの軸方向寸法は外部ケーシング７の地盤１上への突出寸法よりも大きく、筒部８ｂの内径寸法は外部ケーシング７の外径寸法よりも大きい。従って、蓋体８の蓋部８ａの下端面と外部ケーシング７の上端面との間、および蓋体８の筒部８ｂの内径面と外部ケーシング７の外径面との間にはそれぞれ隙間が形成されている。また、筒部８ｂの周方向一又は複数箇所には、筒部８ｂの内径面及び外径面に開口した貫通孔Ｘ２が設けられており、この貫通孔Ｘ２の孔径
は、例えば１０ｍｍ程度とされる。
【００３３】
外部ケーシング７の内部空間、蓋体８の蓋部８ａの下端面と外部ケーシング７の上端面との間に形成した隙間、蓋体の筒部８ｂの内径面と外部ケーシング７の外径面との間に形成した隙間、および蓋体８の筒部８ｂに設けた貫通孔Ｘ２により、透明ケーシング５の内
部空間Ｉｓと地盤調査装置１の外部（大気）を連通させる連通路９ｂが形成され、この連通路９ｂを介して透明ケーシング５の内部空間Ｉｓと大気の間を空気が行き来することによって透明ケーシング５の内部空間Ｘｓと大気の間の温度差が解消される。すなわち、本
実施形態ではこの連通路９ｂで第２の温度差解消手段７０が構成される。
【００３４】
また、図２および図８（下側の拡大図）に示すように、透明ケーシング５のうち、ボーリング孔２の壁面と対峙する領域には、透明ケーシング５の内壁面５ｃと外壁面５ｂとに開口した連通路９ａ（貫通孔Ｘ１：孔径５ｍｍ程度）を形成しており、この連通路９ａを
介して空気が行き来することによって、透明ケーシング５の内外壁面間の温度差が解消される。すなわち、連通路９ａ（貫通孔Ｘ１）で第１の温度差解消手段６０が構成される。以上のように、連通路９ａ，９ｂで第１および第２の温度差解消手段６０，７０をそれぞれ構成すれば、地盤調査装置１の複雑化・高コスト化等の問題を回避しつつ、結露の発生及び付着を抑制あるいは防止することができる。
【００３５】
温度差解消手段６０，７０としての連通路９ａ，９ｂを設けておけば、結露の発生及び付着防止が図られるものの、連通路９ａ，９ｂを構成する貫通孔や隙間を介して透明ケーシング５の内部空間Ｉｓに土砂や泥水が浸入する可能性がある。そこで、各連通路９ａ，９ｂ上には、多孔質体からなる捕捉部材８０を介設している。これにより、空気は円滑に流通する一方、連通路９ａ，９ｂ内に流入した土砂や泥水は捕捉部材８０で捕捉されるので、連通路９ａ，９ｂを介して土砂や泥水が内部空間Ｉｓに浸入するような事態が効果的に防止される。捕捉部材８０は、焼結金属やセラミックス等、硬質の多孔質体で形成したものであっても構わないが、取り付け性やコスト面を考慮すると、軟質の多孔質樹脂、特に発泡樹脂（スポンジ）が好適である。なお、透明ケーシング５に設けた連通路９ａとして機能する貫通孔Ｘ１、および貫通孔Ｘ１内（連通路９ａ上）に介設した捕捉部材８０の存在が、透明ケーシング５を通してのボーリング孔２の壁面撮影の邪魔にならないようにする必要がある。そのため、透明ケーシング５に設ける貫通孔Ｘ１は、図２及び図８に示すように、撮影部位以外の端部、すなわち軸方向の端部近傍に設けるようにする。
【００３６】
封止手段５０としての蓋体８は、図８に示す形態に限定されない。例えば、図９（ａ）に示すように、蓋部８ａの下端面が外部ケーシング７の上端面に接すると共に、筒部８ｂの下端面が地盤１に接するものであっても良い。この場合、外部ケーシング７の地上への突出部分と筒部８ｂとに貫通孔Ｘ２（貫通孔Ｘ２内には多孔質体からなる捕捉部材８０を介設している）を設ければ、外部ケーシング７の内部空間、外部ケーシング７に設けた貫通孔Ｘ２、外部ケーシング７と蓋体８の筒部８ｂとの間の隙間、および蓋体８の筒部８ｂに設けた貫通孔Ｘ２で第２の温度差解消手段７０としての連通路９ｂが形成される。
【００３７】
上記の実施形態は、外部ケーシング７の上端開口部を蓋体８で封止することによって、地盤１の深層部に埋設した透明ケーシング５の上端開口部を間接的に封止したものであるが、図９（ｂ）に示すように、地盤１の表層部分に透明ケーシング５が埋設されるような場合には、封止手段５０としての蓋体８で透明ケーシング５の上端開口部を直接的に封止すれば良い。図９（ｂ）は、図８に示すものと同様の封止手段５０及び温度差解消手段６０，７０を採用した場合を示すものである。詳述すると、蓋体８は、筒部８ｂの下端面が地盤１に接触することによって透明ケーシング５の上端開口部を封止するものであり、蓋部８ａの下端面は、透明ケーシング５の上端面と非接触とされて、透明ケーシング５の上端面との間に隙間を形成する。従って、第２の温度差解消手段７０としての連通路９ｂは、透明ケーシング５と蓋体８との間の隙間、および蓋体８に設けた貫通孔Ｘ２で構成される。
【００３８】
特に、第２の温度差解消手段７０としての連通路９ｂ上に設ける捕捉部材８０は、連通路９ｂ上に設けられていればその機能を果たすことができるので、必ずしも以上で説明した実施形態のように貫通孔Ｘ２内に介設する必要はない。例えば、環状に形成した捕捉部材８０を、図９（ｃ）に示すように、蓋体８の筒部８ｂと透明ケーシング５（あるいは外部ケーシング７）との間の隙間に介設するようにしても良い。
【００３９】
以上、本発明について説明を行ったが、本発明の地盤調査装置１は上述した実施形態に何ら限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加え得ることは勿論のことである。
【００４０】
例えば、透明ケーシング５が地盤１の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することもできる。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）を観察することができ、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。従って、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。この場合、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。観察用液体として用いる有色液体は、調査・観察する地盤１の色と異色であり、識別容易な色の液体であれば特に限定されない。また、観察用液体としては、その流動性が地下水と同程度のものが好適である。
【００４１】
また例えば、調査対象箇所の地盤温度を計測する温度計側手段や、調査対象箇所の比抵抗を検出する比抵抗計測手段を具備するものとしても良い。温度計側手段を具備するものであれば、温度（厳密には、温度の経時変化および画像）に基づいて、浸透特性（地下水特性）が地盤の変位特性に与える影響を評価することができる。また、比抵抗計測手段を具備するものであれば、比抵抗（厳密には、比抵抗の経時変化および画像）に基づいて、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。
【実施例】
【００４２】
本発明の有用性を実証すべく、従来品（温度差解消手段を具備しない地盤調査装置）を用いて撮影したボーリング孔の壁面画像を図１０に示し、また、本発明品（温度差解消手段６０，７０を具備する地盤調査装置１）を用いて撮影したボーリング孔の壁面画像を図１１〜図１４に示す。なお、図１０は、冬期に約２ヶ月間埋設しておいた地盤調査装置（透明ケーシング）を通してボーリング孔の壁面を撮影したものであり、図１１は、夏期に約２ヶ月間埋設しておいた透明ケーシングを通してボーリング孔の壁面を撮影したものである。図１２は秋期に、図１３及び図１４は冬期に約２ヶ月間埋設しておいた透明ケーシングを通してボーリング孔の壁面を撮影したものである。参考までに、本発明品を用いて撮影した図１１〜図１４に示す画像の撮影前の天候状況を、以下さらに詳述する。
（１）図１１：前日は雨天、当日は晴天であり、かつ撮影前一週間の降雨量は多い。
（２）図１２：前日は雨天、当日は晴天であり、かつ撮影前一週間の降雨量は少ない。
（３）図１３：前日は晴天、当日は曇天であり、かつ撮影前一週間の降雨量は少ない。
（４）図１４：前日は晴天、当日は雨天であり、かつ撮影前一週間の降雨量は少ない。
【００４３】
図１０からも明らかなように、従来品では結露の付着が多いためにボーリング孔の壁面画像が明瞭でなく、地盤の調査・観察を十分に行うことができない。これに対し、季節や天候（降雨量）によって差はあるものの、本発明品を用いて撮影した画像を示す図１１〜１４は、全体として結露の付着が少なく、あるいは皆無であり、地盤の調査・観察を精度良く行うことができる。従って、本発明の有用性が実証される。
【符号の説明】
【００４４】
１ 地盤
２ ボーリング孔
３ 孔底地盤
５ 透明ケーシング
５ｂ 外壁面
５ｃ 内壁面
７ 外部ケーシング
８ 蓋体（封止手段）
９ａ 連通路
９ｂ 連通路
１０ 地盤調査装置
２０ 荷重付与手段
３０ 除荷手段
４０ 撮像機器
４２ カメラ
５０ 封止手段
６０ 第１の温度差解消手段
７０ 第２の温度差解消手段
８０ 捕捉部材
Ｉｓ 内部空間
Ｘ１，Ｘ２ 貫通孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下端が尖った筒状の透明ケーシングと、この透明ケーシングを地盤に静的貫入させるための荷重を付与する荷重付与手段と、前記透明ケーシングの下端近傍の掘削地盤を排除する除荷手段と、前記透明ケーシング内に可動に挿入され、前記透明ケーシングを通して透明ケーシングと対峙するボーリング孔壁面を撮影する撮像機器とを備える地盤調査装置において、
前記透明ケーシングの上端開口部を直接的又は間接的に封止する封止手段と、前記透明ケーシングの内外壁面間の温度差を解消する第１の温度差解消手段と、前記透明ケーシングの内部空間と大気の間の温度差を解消する第２の温度差解消手段とを設けたことを特徴とする地盤調査装置。
【請求項２】
前記第１の温度差解消手段を、前記透明ケーシングの内壁面と外壁面とに開口した第１の連通路で構成し、
前記第２の温度差解消手段を、前記透明ケーシングの内部空間と大気とを連通させる第２の連通路で構成したことを特徴とする請求項１に記載の地盤調査装置。
【請求項３】
前記各連通路上に、多孔質体からなる捕捉部材を介設したことを特徴とする請求項２に記載の地盤調査装置。
【請求項１】
下端が尖った筒状の透明ケーシングと、この透明ケーシングを地盤に静的貫入させるための荷重を付与する荷重付与手段と、前記透明ケーシングの下端近傍の掘削地盤を排除する除荷手段と、前記透明ケーシング内に可動に挿入され、前記透明ケーシングを通して透明ケーシングと対峙するボーリング孔壁面を撮影する撮像機器とを備える地盤調査装置において、
前記透明ケーシングの上端開口部を直接的又は間接的に封止する封止手段と、前記透明ケーシングの内外壁面間の温度差を解消する第１の温度差解消手段と、前記透明ケーシングの内部空間と大気の間の温度差を解消する第２の温度差解消手段とを設けたことを特徴とする地盤調査装置。
【請求項２】
前記第１の温度差解消手段を、前記透明ケーシングの内壁面と外壁面とに開口した第１の連通路で構成し、
前記第２の温度差解消手段を、前記透明ケーシングの内部空間と大気とを連通させる第２の連通路で構成したことを特徴とする請求項１に記載の地盤調査装置。
【請求項３】
前記各連通路上に、多孔質体からなる捕捉部材を介設したことを特徴とする請求項２に記載の地盤調査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−７４６００（Ｐ２０１１−７４６００Ａ）
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２４５８８（Ｐ２００９−２２４５８８）
【出願日】平成２１年９月２９日（２００９．９．２９）
【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２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２９日（２００９．９．２９）
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]