方位のわかるコアを採取する装置とその方法
【課題】地盤調査ボーリングにおいて方位のわかるコアを採取しようとする時、各部における部材加工誤差や回転するボ−リングロッドとの供回りに起因する固定軸の捩じれが累積されることにより採取コアの方位には誤差を生じる。
【解決手段】回転する外管とその内部に同軸的に配置する該外管と自在回転構造である内管との二重管装置にあって、該内管は該外管または該内管内部を通じる流体の軸流流体運動を該外管の回転方向に対し逆回転の回転運動に変換する連続的な回転機の構成とすることにより部材加工誤差や回転する外管との供回りに起因する内管の捩じれは低減する。
【解決手段】回転する外管とその内部に同軸的に配置する該外管と自在回転構造である内管との二重管装置にあって、該内管は該外管または該内管内部を通じる流体の軸流流体運動を該外管の回転方向に対し逆回転の回転運動に変換する連続的な回転機の構成とすることにより部材加工誤差や回転する外管との供回りに起因する内管の捩じれは低減する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地層の層理面などの面構造の走向傾斜を知るための方位のわかるコアを採取する装置とその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
土木・建築分野での構造物構築のための事前調査や災害対策、鉱業における採掘計画立案また学術的地盤研究などの課題を解決するために地盤調査ボーリングが実施される。地下地盤を最も正しく知る手法は、地下トンネルを開削しその壁面において地盤を直接確認する調査トンネル開削法である。これには長い工事期間と多額の費用を伴うため、地盤調査ボーリングは安価でかつ効果的な地質調査手法であるとされる。地盤を乱すことなくかつ連続的に採取されたコアにおいて該地盤の構成が確認され、併せて、方位のわかるコアにおいて地層の層理面や亀裂・鉱脈などの該地盤の面構造の走向傾斜が確認され、この両成果においてのみボーリング孔周辺の地下地盤は確定され得ることとなる。
【０００３】
この地盤を乱すことのない連続的なコアの採取と同時に方位のわかるコアを採取する手法は古くより希求されているもののその実現はこれまで難しいとされてきた。しかし、特願２０１０−８８６０の手法が開発され実用化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特願２０１０−８８６０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特願２０１０−８８６０の手法は、コア収納部と地上とを剛性部材により同じ方位に長尺に連結する構成を特徴としている。掘進長が長くなると各部における部材加工誤差や回転するボ−リングロッドとの供回りに起因する固定軸の捩じれが累積されることにより採取コアの方位に誤差を生じる。このため同手法の適用範囲は制約を受けている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記手法を基本として、より広範囲にまた高精度に方位のわかるコアの採取を可能とする装置と方法を提供するものであり、次のような機能と構成を有するものとしている。
【０００７】
上記手法のボ−リング作業においては、切削屑の排出およびビット等の先端各部材の冷却と潤滑を行うために、ボーリングロッド内部または固定軸内部を通じ、掘進水が地上よりポンプ圧送される。この掘進水の軸流流体運動を、ボ−リングロッドの回転方向に対し逆回転の回転運動に変換する連続的な回転機の構成とした軸流タ−ビン部を固定軸部に配置することにより、上記の課題である各部における部材加工誤差「この場合は連結嵌め合部の緩み」、や回転するボ−リングロッドとの供回りに起因する固定軸の捩じれの累積を緩和する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、上記先行技術の精度を高めるとともに適用範囲を広げることとなり、これまで難しいとされている方位のわかるコアの採取がより確実となる。また汎用的に行われている良質なコア採取の手法において同時にそのコアの方位がわかるため、他手法によらなくても単独でボーリング孔周辺の地盤が確定でき得ることとなり、安価でより有益な地盤情報が提供されることとなる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】固定軸軸流タ−ビン部の説明断面図
【図２】固定軸軸流タ−ビン部の構造説明図
【図３】固定軸軸流タ−ビン部を使用した方位のわかるコアを採取する装置と方法の実施説明図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以降の記載において使用する言葉の定義をここで行う。
ａ）、固定軸とは、サンプラー、ボーリングロッド、ウォータスイベルなどの装置内部に同軸的に配置され、孔底から地上までを連結するための長尺の棒状部材またはそれらを加工した部材をいう。
ｂ）、同一方向とは、円筒表面上の二点の位置関係について、共に円筒の軸芯に対して同じ回転位相が保たれている位置関係であること、若しくは円筒の軸芯方向に直角な回転平面上で同じ向きを示している位置関係であることをいう。
ｃ）、方位連結とは、同軸的に長尺連結する二つ棒状部材の連結の軸回転方向の向きにおいて、同一方向となる連結をいう。例えば方位連結を行なおうとする各部材の上下端付近に軸回転方向の向きにおいて同一方向となる目印を付し、この目印を合わせることで連結された両部材は方位連結となる。
【００１１】
図１は、特願２０１０−８８６０の手法における二重管ボーリングロッドを基本として、固定軸内部を通じる掘進水の軸流流体運動を、ボ−リングロッドの回転方向に対し逆回転の回転運動に変換する連続的な回転機の構成の一例の固定軸軸流タ−ビン部の説明断面図であり、図２はその構造説明図である。
【００１２】
ボーリングロッド（２）とその内部に、ボ−リングロッド内部または固定軸内部を通じる掘進水の軸流流体運動をボ−リングロッドの回転方向に対し逆回転の回転運動に変換する連続的な回転機の構成として、軸流タ−ビンインペラ（２０）とロッド内軸流タ−ビン外筒（２１）を軸流に同軸的に配置する。連結継ぎ手（７）内部においてベアリング支持により該ロッドと同軸的な自在回転構造である固定軸（３１）の方位連結凸部（３２）と該タ−ビン外筒両端である固定軸受部（２４）に加工された方位連結凹部（２５）の嵌合により長尺に方位連結される構造である。上記回転機の構成はスパイラル扇なども可能である。
【００１３】
このボーリングロッド内の軸流タ−ビン部の該ロッド回転に対する逆回転運動は固定軸系の継ぎ手部加工誤差を緩和し、また固定軸の捩じれの原因である供回り力に抵抗する。
【００１４】
即ち、外管とその内部に同軸的に配置する該外管と自在回転構造である内管との二重管装置にあって、該内管は該外管または該内管内部を通じる流体の軸流流体運動を該外管の回転方向に対し逆回転の回転運動に変換する連続的な回転機の構成とすることを特徴としかつ該外管および該内管は各々長尺に連結可能となる二重管装置となる。
【００１５】
図３は、前記先行技術の手法を基本とした、固定軸軸流タ−ビン部を使用した方位のわかるコアを採取する装置と方法の実施説明図（一部破断正面図）であり、実施の形態は以下の通りである。
【００１６】
ア）、ボーリングロッド（２）に連結したサンプラーヘッド（１１）と、該ヘッドの下部外縁部に連結され下端に回転切削を行うビット（５）を有する断面円形の外管（４）と、該ヘッド内部においてベアリング支持により該ヘッドに同軸的な自在回転構造である固定軸（３）と、該外管の内部に通水可能な隙間をもって同軸的に位置し内管ヘッド（１０）を介し固定軸と同軸的に方位連結しコア収納を担う断面円形の内管（６）と、の構成による二重管式サンプラー（ア）と称するサンプラー装置をコア採取しようとする地盤内に配する。
【００１７】
イ）、外周部においてボーリングロッド（２）を上下方に長尺に連結させる機構を有し内側においてベアリング支持により該ロッドと同軸的な自在回転構造である固定軸（３）の構成部分を上下方に長尺に方位連結させる機構を有する連結継ぎ手（７）と称する継ぎ手部と、ボーリングロッド（２）と、該ロッドと同じ実連結長さを有する固定軸（３）と、の三部材を一体物とした固定軸式二重管ボーリングロッド（イ）と称する装置を上記サンプラーヘッド（１１）上方に複数長尺に連結する。このことにより、二重管式サンプラーと連結した固定軸式二重管ボーリングロッドが地上まで繋がることの配置となる。
【００１８】
ウ）、ボ−リングロッド内部または固定軸内部を通じる掘進水の軸流流体運動を、ボ−リングロッドの回転方向に対し逆回転の回転運動に変換する連続的な回転機の構成である軸流タ−ビン部を、ア）イ）間またイ）イ）間に任意に配置する。
【００１９】
エ）、ボーリングロッド上端に装着したウォータスイベル（９）から突出させた固定軸（３）の地上端部において該固定軸の回転を制止させることと該固定軸の向きを固定するための機構を有した固定軸方位固定部（ウ）と称する固定軸の固定部体を地上に配置する。
【００２０】
以上のア）イ）エ）は前記先行技術における実施形態であるが、ウ）をプラスする形態において、部材加工誤差や回転するボ−リングロッドとの供回りに起因する固定軸の捩じれの累積により生じる誤差は低減されることとなる。このことにより前記先行技術の適応は広まりまたより精度の高い、方位のわかるコアが採取される。
【００２１】
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明は、前記先行技術の手法を基本とし、より広範にまたより高精度に、地盤中の面構造の走向傾斜を知るための方位のわかるコアが良質なコアと同時に採取されることとなる。汎用的なロータリ−式ボーリングマシンによる普通工法とほぼ同様な装置と手順においてボーリング孔周辺の地下地盤を確定し得るため、有益な地盤調査法の一助となる。
【符号の説明】
【００２３】
２ ボーリングロッド（外管）
２０ 軸流タ−ビンインペラ
２１ ロッド内軸流タ−ビン部外筒（内管）
２４ 方位連結軸受け部
２５ 方位連結凹部
３２ 方位連結凸部
Ａ 固定軸継ぎ手内部のベアリングボ−ル（虚像）
Ｂ 外管の回転方向
Ｃ 内管の回転方向
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地層の層理面などの面構造の走向傾斜を知るための方位のわかるコアを採取する装置とその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
土木・建築分野での構造物構築のための事前調査や災害対策、鉱業における採掘計画立案また学術的地盤研究などの課題を解決するために地盤調査ボーリングが実施される。地下地盤を最も正しく知る手法は、地下トンネルを開削しその壁面において地盤を直接確認する調査トンネル開削法である。これには長い工事期間と多額の費用を伴うため、地盤調査ボーリングは安価でかつ効果的な地質調査手法であるとされる。地盤を乱すことなくかつ連続的に採取されたコアにおいて該地盤の構成が確認され、併せて、方位のわかるコアにおいて地層の層理面や亀裂・鉱脈などの該地盤の面構造の走向傾斜が確認され、この両成果においてのみボーリング孔周辺の地下地盤は確定され得ることとなる。
【０００３】
この地盤を乱すことのない連続的なコアの採取と同時に方位のわかるコアを採取する手法は古くより希求されているもののその実現はこれまで難しいとされてきた。しかし、特願２０１０−８８６０の手法が開発され実用化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特願２０１０−８８６０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特願２０１０−８８６０の手法は、コア収納部と地上とを剛性部材により同じ方位に長尺に連結する構成を特徴としている。掘進長が長くなると各部における部材加工誤差や回転するボ−リングロッドとの供回りに起因する固定軸の捩じれが累積されることにより採取コアの方位に誤差を生じる。このため同手法の適用範囲は制約を受けている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記手法を基本として、より広範囲にまた高精度に方位のわかるコアの採取を可能とする装置と方法を提供するものであり、次のような機能と構成を有するものとしている。
【０００７】
上記手法のボ−リング作業においては、切削屑の排出およびビット等の先端各部材の冷却と潤滑を行うために、ボーリングロッド内部または固定軸内部を通じ、掘進水が地上よりポンプ圧送される。この掘進水の軸流流体運動を、ボ−リングロッドの回転方向に対し逆回転の回転運動に変換する連続的な回転機の構成とした軸流タ−ビン部を固定軸部に配置することにより、上記の課題である各部における部材加工誤差「この場合は連結嵌め合部の緩み」、や回転するボ−リングロッドとの供回りに起因する固定軸の捩じれの累積を緩和する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、上記先行技術の精度を高めるとともに適用範囲を広げることとなり、これまで難しいとされている方位のわかるコアの採取がより確実となる。また汎用的に行われている良質なコア採取の手法において同時にそのコアの方位がわかるため、他手法によらなくても単独でボーリング孔周辺の地盤が確定でき得ることとなり、安価でより有益な地盤情報が提供されることとなる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】固定軸軸流タ−ビン部の説明断面図
【図２】固定軸軸流タ−ビン部の構造説明図
【図３】固定軸軸流タ−ビン部を使用した方位のわかるコアを採取する装置と方法の実施説明図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以降の記載において使用する言葉の定義をここで行う。
ａ）、固定軸とは、サンプラー、ボーリングロッド、ウォータスイベルなどの装置内部に同軸的に配置され、孔底から地上までを連結するための長尺の棒状部材またはそれらを加工した部材をいう。
ｂ）、同一方向とは、円筒表面上の二点の位置関係について、共に円筒の軸芯に対して同じ回転位相が保たれている位置関係であること、若しくは円筒の軸芯方向に直角な回転平面上で同じ向きを示している位置関係であることをいう。
ｃ）、方位連結とは、同軸的に長尺連結する二つ棒状部材の連結の軸回転方向の向きにおいて、同一方向となる連結をいう。例えば方位連結を行なおうとする各部材の上下端付近に軸回転方向の向きにおいて同一方向となる目印を付し、この目印を合わせることで連結された両部材は方位連結となる。
【００１１】
図１は、特願２０１０−８８６０の手法における二重管ボーリングロッドを基本として、固定軸内部を通じる掘進水の軸流流体運動を、ボ−リングロッドの回転方向に対し逆回転の回転運動に変換する連続的な回転機の構成の一例の固定軸軸流タ−ビン部の説明断面図であり、図２はその構造説明図である。
【００１２】
ボーリングロッド（２）とその内部に、ボ−リングロッド内部または固定軸内部を通じる掘進水の軸流流体運動をボ−リングロッドの回転方向に対し逆回転の回転運動に変換する連続的な回転機の構成として、軸流タ−ビンインペラ（２０）とロッド内軸流タ−ビン外筒（２１）を軸流に同軸的に配置する。連結継ぎ手（７）内部においてベアリング支持により該ロッドと同軸的な自在回転構造である固定軸（３１）の方位連結凸部（３２）と該タ−ビン外筒両端である固定軸受部（２４）に加工された方位連結凹部（２５）の嵌合により長尺に方位連結される構造である。上記回転機の構成はスパイラル扇なども可能である。
【００１３】
このボーリングロッド内の軸流タ−ビン部の該ロッド回転に対する逆回転運動は固定軸系の継ぎ手部加工誤差を緩和し、また固定軸の捩じれの原因である供回り力に抵抗する。
【００１４】
即ち、外管とその内部に同軸的に配置する該外管と自在回転構造である内管との二重管装置にあって、該内管は該外管または該内管内部を通じる流体の軸流流体運動を該外管の回転方向に対し逆回転の回転運動に変換する連続的な回転機の構成とすることを特徴としかつ該外管および該内管は各々長尺に連結可能となる二重管装置となる。
【００１５】
図３は、前記先行技術の手法を基本とした、固定軸軸流タ−ビン部を使用した方位のわかるコアを採取する装置と方法の実施説明図（一部破断正面図）であり、実施の形態は以下の通りである。
【００１６】
ア）、ボーリングロッド（２）に連結したサンプラーヘッド（１１）と、該ヘッドの下部外縁部に連結され下端に回転切削を行うビット（５）を有する断面円形の外管（４）と、該ヘッド内部においてベアリング支持により該ヘッドに同軸的な自在回転構造である固定軸（３）と、該外管の内部に通水可能な隙間をもって同軸的に位置し内管ヘッド（１０）を介し固定軸と同軸的に方位連結しコア収納を担う断面円形の内管（６）と、の構成による二重管式サンプラー（ア）と称するサンプラー装置をコア採取しようとする地盤内に配する。
【００１７】
イ）、外周部においてボーリングロッド（２）を上下方に長尺に連結させる機構を有し内側においてベアリング支持により該ロッドと同軸的な自在回転構造である固定軸（３）の構成部分を上下方に長尺に方位連結させる機構を有する連結継ぎ手（７）と称する継ぎ手部と、ボーリングロッド（２）と、該ロッドと同じ実連結長さを有する固定軸（３）と、の三部材を一体物とした固定軸式二重管ボーリングロッド（イ）と称する装置を上記サンプラーヘッド（１１）上方に複数長尺に連結する。このことにより、二重管式サンプラーと連結した固定軸式二重管ボーリングロッドが地上まで繋がることの配置となる。
【００１８】
ウ）、ボ−リングロッド内部または固定軸内部を通じる掘進水の軸流流体運動を、ボ−リングロッドの回転方向に対し逆回転の回転運動に変換する連続的な回転機の構成である軸流タ−ビン部を、ア）イ）間またイ）イ）間に任意に配置する。
【００１９】
エ）、ボーリングロッド上端に装着したウォータスイベル（９）から突出させた固定軸（３）の地上端部において該固定軸の回転を制止させることと該固定軸の向きを固定するための機構を有した固定軸方位固定部（ウ）と称する固定軸の固定部体を地上に配置する。
【００２０】
以上のア）イ）エ）は前記先行技術における実施形態であるが、ウ）をプラスする形態において、部材加工誤差や回転するボ−リングロッドとの供回りに起因する固定軸の捩じれの累積により生じる誤差は低減されることとなる。このことにより前記先行技術の適応は広まりまたより精度の高い、方位のわかるコアが採取される。
【００２１】
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明は、前記先行技術の手法を基本とし、より広範にまたより高精度に、地盤中の面構造の走向傾斜を知るための方位のわかるコアが良質なコアと同時に採取されることとなる。汎用的なロータリ−式ボーリングマシンによる普通工法とほぼ同様な装置と手順においてボーリング孔周辺の地下地盤を確定し得るため、有益な地盤調査法の一助となる。
【符号の説明】
【００２３】
２ ボーリングロッド（外管）
２０ 軸流タ−ビンインペラ
２１ ロッド内軸流タ−ビン部外筒（内管）
２４ 方位連結軸受け部
２５ 方位連結凹部
３２ 方位連結凸部
Ａ 固定軸継ぎ手内部のベアリングボ−ル（虚像）
Ｂ 外管の回転方向
Ｃ 内管の回転方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外管と
その内部に同軸的に配置する該外管と同軸的な自在回転構造である内管との二重管装置にあって、該内管は該外管または該内管内部を通じる流体の軸流流体運動を該外管の回転方向に対し逆回転の回転運動に変換する連続的な回転機の構成を特徴としかつ該外管および該内管は各々長尺に連結可能となる二重管装置。
【請求項２】
請求項１の装置を使用することにより、方位のわかるコアを採取する方法。
【請求項１】
外管と
その内部に同軸的に配置する該外管と同軸的な自在回転構造である内管との二重管装置にあって、該内管は該外管または該内管内部を通じる流体の軸流流体運動を該外管の回転方向に対し逆回転の回転運動に変換する連続的な回転機の構成を特徴としかつ該外管および該内管は各々長尺に連結可能となる二重管装置。
【請求項２】
請求項１の装置を使用することにより、方位のわかるコアを採取する方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１２９１８（Ｐ２０１２−１２９１８Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６５３３１（Ｐ２０１０−１６５３３１）
【出願日】平成２２年７月５日（２０１０．７．５）
【出願人】（５０９１９１５３９）株式会社高知地質調査 (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月５日（２０１０．７．５）
【出願人】（５０９１９１５３９）株式会社高知地質調査 (4)
【Ｆターム（参考）】
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