JP2011252812A - System and method for detecting bleeding channel in bedrock - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主として地下貯蔵施設、特に高レベル放射性廃棄物の貯蔵処分施設を岩盤内に構築する際に用いられる岩盤内の水みち検出システム及び方法に関する。 The present invention relates to a system and a method for detecting water in a rock mainly used for constructing an underground storage facility, particularly a high-level radioactive waste storage and disposal facility in the rock.
大深度地下の利用形態の一つに例えば高レベル放射性廃棄物の貯蔵処分施設がある。かかる貯蔵処分施設は、放射能レベルによっては1,000mを越える深さの岩盤内に構築されることがあり、かかる施設を構築するにあたっては、岩盤内における透水性構造を把握することが必要不可欠となる。 One type of underground use is a high-level radioactive waste storage facility. Depending on the radioactivity level, such storage and disposal facilities may be built in rocks with a depth of over 1,000 m, and it is essential to understand the permeability structure in the rocks when constructing such facilities. It becomes.
岩盤の透水性構造を原位置で把握する手段として、さまざまな種類の透水試験(水理試験)があり、ボーリング孔の本数によって多孔式と単孔式に大別されるが、比較的安価である単孔式透水試験としては、ルジオン試験、定圧注水試験、湧水圧試験(JFT)、スラグ試験、パルス試験等が知られている。 There are various types of permeability tests (hydraulic tests) as a means to grasp the permeability structure of the rock in situ, and it is roughly divided into a porous type and a single hole type depending on the number of boreholes, but it is relatively inexpensive. As a single-hole type water permeability test, a lugion test, a constant pressure water injection test, a spring pressure test (JFT), a slag test, a pulse test, and the like are known.
これらのうち、ルジオン試験や定圧注水試験は、孔内の試験区間内に注水する際の注水圧力や注水量を計測し、湧水圧試験は、孔内の試験区間内においてトリップバルブ解放後に観測ロッド内に流入する地下水の量を水位上昇速度として計測し、スラグ試験やパルス試験は孔内水位を瞬間的に変動させた後、試験区間における水位や圧力の変化を計測することで、それぞれ岩盤の透水量を評価する。 Of these, the Luzione test and the constant-pressure water injection test measure the water injection pressure and the amount of water injected into the test section in the hole, and the spring pressure test is the observation rod after the trip valve is released in the test section in the hole. The amount of groundwater flowing into the inside is measured as the water level rise rate.In the slag test and pulse test, the water level and pressure in the test section are measured after instantaneously changing the water level in the borehole. Assess water permeability.
これらの透水試験においては、いずれもボーリング孔内をパッカーで区切ることで試験区間を形成するものであり、パッカーで区切られた試験区間全体について岩盤の透水量を定量的に把握するとともに、透水量係数あるいは透水係数として評価することができる。 In these permeability tests, the test section is formed by dividing the borehole with a packer, and the permeability of the rock mass is quantitatively grasped for the entire test section divided by the packer. It can be evaluated as a coefficient or a permeability coefficient.
一方、岩盤の透水性構造を把握する手段として、上述した各種透水試験以外に電気伝導度検層(FEC検層)が知られている。 On the other hand, as means for grasping the water permeability structure of the rock mass, electrical conductivity logging (FEC logging) is known in addition to the various permeability tests described above.
電気伝導度検層は、ボーリング孔内を予め清水に置換して電気伝導度を低くしておくことにより、清水よりも本来的に電気伝導度が高い、あるいは予め電気伝導度を高くした地下水の流出を電気伝導度センサーで検出するものであり、深さ方向に沿った電気伝導度の分布を求めることで、ボーリング孔全体にわたる透水量の分布状況を把握することができる。 Electrical conductivity logging is to replace groundwater in which the borehole is preliminarily replaced with fresh water to lower the electrical conductivity, so that the electrical conductivity is inherently higher than that of fresh water or has been previously increased. The outflow is detected by an electrical conductivity sensor, and by obtaining the electrical conductivity distribution along the depth direction, it is possible to grasp the distribution of the amount of water permeation throughout the borehole.
しかしながら、このような透水性構造の把握手段のうち、透水試験は、試験区間全体での透水量を定量的に評価することはできても、試験区間内に分布する個々の割れ目に対し、どの割れ目が水みちとなっているのか、あるいはそれらの水みちを流れる地下水の流量はどの程度なのかといった、割れ目ごとの透水量を明らかにすることはできない。 However, among such means for grasping the water permeable structure, the water permeability test can quantitatively evaluate the amount of water permeation in the entire test section. It is not possible to clarify the amount of water per breakage, such as whether the cracks are water paths or how much groundwater flows through those water paths.
また、電気伝導度検層については、ボーリング孔全体の透水量を深さ方向の電気伝導度分布で割り振ることで、深さ方向に沿った透水量の分布をおおまかに評価することはできるものの、ボーリング孔全体で見ると、透水量が大きな水みちと小さな水みちとで電気伝導度に数百倍の差が生じることがあり、それゆえ、透水量が小さな水みちについては、検出精度が大幅に低下するという問題を生じていた。 In addition, for electrical conductivity logging, although it is possible to roughly evaluate the distribution of water permeability along the depth direction by allocating the water permeability of the entire borehole with the electrical conductivity distribution in the depth direction, When looking at the entire borehole, there may be a difference of several hundred times in the electrical conductivity between the water channel with a large water permeability and the water channel with a small water permeability. It has caused the problem that it drops.
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、岩盤内の水みち、特に透水量が小さな水みちを精度よくかつ効率的に検出することが可能な岩盤内の水みち検出システム及び方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and a water channel detection system in a rock mass capable of accurately and efficiently detecting a water channel in a rock mass, particularly a water channel having a small water permeability. It aims to provide a method.
上記目的を達成するため、本発明に係る岩盤内の水みち検出システムは請求項1に記載したように、岩盤に削孔されたボーリング孔の内部空間のうち、パッカーで仕切られてなる計測空間に拡がる地下水を該地下水より電気伝導度の低い液体で置換する液体置換手段と、
前記計測空間に拡がる液体を揚水することで前記岩盤内の地下水を前記計測空間に流入させる揚水手段と、
前記岩盤から前記計測空間に流入した地下水の電気伝導度を前記揚水手段による揚水中又は揚水後に深さ方向に沿って計測する電気伝導度センサーと、
前記計測空間について透水試験で得られた前記岩盤の透水量を、前記電気伝導度センサーで計測された電気伝導度で深さ方向に配分することにより、前記岩盤の透水量分布を深さ方向に沿って算出する演算手段とを備えたものである。
In order to achieve the above object, the water channel detection system in a rock according to the present invention is a measurement space defined by a packer in an internal space of a borehole drilled in a rock as described in
Pumping means for pumping groundwater in the bedrock into the measurement space by pumping the liquid spreading into the measurement space;
An electrical conductivity sensor that measures the electrical conductivity of groundwater flowing from the rock into the measurement space along the depth direction after pumping or pumping by the pumping means;
By allocating the permeability of the rock mass obtained in the permeability test for the measurement space in the depth direction by the electrical conductivity measured by the electrical conductivity sensor, the permeability distribution of the rock mass in the depth direction And calculating means for calculating along the line.
また、本発明に係る岩盤内の水みち検出システムは、前記パッカーが周囲に取り付けられ前記計測空間に拡がる地下水に接する領域に透水孔が形成された中空状の計測ロッドを備え、該透水孔を介して前記計測空間に連通する前記計測ロッドの内部空間に前記揚水手段を構成する揚水ポンプの流入側を連通させるとともに、前記電気伝導度センサーを前記計測空間又は前記計測ロッドの内部空間で昇降自在となるように設置したものである。 Further, the water path detection system in a rock according to the present invention includes a hollow measuring rod having a water-permeable hole formed in a region in contact with groundwater that is attached to the periphery and extends to the measurement space. The inflow side of the pumping pump constituting the pumping means is communicated with the internal space of the measurement rod that communicates with the measurement space via the electric conductivity sensor, and the electric conductivity sensor can be moved up and down in the measurement space or the internal space of the measurement rod. It was installed to become.
また、本発明に係る岩盤内の水みち検出システムは、前記パッカーが周囲に取り付けられ前記計測空間に拡がる地下水に接する領域に透水孔が形成された中空状の計測ロッドを備え、該透水孔を介して前記計測空間に連通する前記計測ロッドの内部空間に前記揚水手段を構成する揚水ポンプの流入側を連通させるとともに、前記電気伝導度センサーを前記計測空間又は前記計測ロッドの内部空間に設置し、該電気伝導度センサーを、その材軸方向に列状に配置された多数の電極と、該電極のうち、隣り合う一対の電極を電位測定用電極として該電位測定用電極に接続される電圧計と、前記電位測定用電極の両側に位置する一対の電極を電流印加用電極として該電流印加用電極に接続される電源部と、前記電圧計及び前記電源部を前記電極に切替自在に電気接続する切換器とで構成したものである。 Further, the water path detection system in a rock according to the present invention includes a hollow measuring rod having a water-permeable hole formed in a region in contact with groundwater that is attached to the periphery and extends to the measurement space. The inflow side of the pumping pump constituting the pumping means is communicated with the internal space of the measuring rod that communicates with the measuring space via the electrical conductivity sensor and installed in the measuring space or the internal space of the measuring rod. The electrical conductivity sensor includes a plurality of electrodes arranged in a row in the direction of the material axis, and a voltage connected to the potential measuring electrode using a pair of adjacent electrodes as potential measuring electrodes among the electrodes. A power supply unit connected to the current application electrode using a pair of electrodes positioned on both sides of the potential measurement electrode as a current application electrode, and the voltmeter and the power supply unit are switched to the electrode. Which is constituted by a switching device to freely electrical connection.
また、本発明に係る岩盤内の水みち検出方法は請求項4に記載したように、岩盤に削孔されたボーリング孔の内部空間のうち、パッカーで仕切られてなる計測空間に拡がる地下水を該地下水より電気伝導度の低い液体で置換し、
前記計測空間に拡がる液体を揚水することで前記岩盤内の地下水を前記計測空間に流入させ、
該揚水工程とともに又はその後に前記岩盤から前記計測空間に流入した地下水の電気伝導度を深さ方向に沿って計測し、
前記計測空間について透水試験で得られた前記岩盤の透水量を、前記電気伝導度で深さ方向に配分することにより、深さ方向に沿った岩盤の透水量分布を算出するものである。
Further, according to the method for detecting water in a rock according to the present invention, the groundwater that spreads into the measurement space partitioned by the packer among the internal spaces of the borehole drilled in the rock is described in claim 4. Replace with a liquid with lower electrical conductivity than groundwater,
By pumping the liquid that spreads into the measurement space, the groundwater in the rock is caused to flow into the measurement space,
Together with or after the pumping step, the electrical conductivity of groundwater flowing into the measurement space from the rock is measured along the depth direction,
The distribution of the rock mass along the depth direction is calculated by allocating the permeability of the rock mass obtained by the permeability test for the measurement space in the depth direction based on the electrical conductivity.
また、本発明に係る岩盤内の水みち検出方法は、前記透水試験として定流量揚水試験又は回復試験を選択するとともに、該定流量揚水試験又は回復試験に必要な揚水工程を前記揚水工程と同時に行うものである。 Further, in the method for detecting water in a rock according to the present invention, a constant flow pumping test or a recovery test is selected as the water permeability test, and a pumping process necessary for the constant flow pumping test or recovery test is performed simultaneously with the pumping process. Is what you do.
本発明に係る岩盤内の水みち検出システムを用いて岩盤内の水みちを検出するには、まず、岩盤に削孔されたボーリング孔の内部空間をパッカーで仕切り、該パッカーで仕切られた空間、パッカーを上下二段に設置した場合はそれらに挟まれた空間、単体で設置した場合は孔底までの空間をそれぞれ計測空間とする。 In order to detect the water path in the rock using the water path detection system in the rock according to the present invention, first, the internal space of the borehole drilled in the rock is partitioned by a packer, and the space partitioned by the packer When the packer is installed in two upper and lower stages, the space between them is used as the measurement space.
次に、液体置換手段を用いて、計測空間の地下水を該地下水より電気伝導度の低い液体、例えば清水に置換する。 Next, using the liquid replacement means, the ground water in the measurement space is replaced with a liquid having a lower electrical conductivity than the ground water, for example, fresh water.
液体置換手段は例えば、清水槽と、該清水槽に流入側が連通接続され流出側が計測空間に連通接続された送水ポンプと、流入側が計測空間に連通接続された揚水ポンプとで構成することができる。 The liquid replacement means can be constituted by, for example, a fresh water tank, a water pump whose inflow side is connected to the fresh water tank and whose outflow side is connected to the measurement space, and a pump that is connected to the measurement space on the inflow side. .
次に、計測空間の液体あるいは地下水を揚水手段で揚水することで、岩盤内の地下水を計測空間に流入させる。 Next, the liquid in the measurement space or the groundwater is pumped up by the pumping means, so that the groundwater in the bedrock flows into the measurement space.
揚水手段は、揚水ポンプをその流入側が計測空間に連通されるように配置して構成することが可能であり、場合によっては液体置換手段の揚水ポンプと兼用するようにしてもよい。 The pumping means can be configured by arranging the pumping pump so that the inflow side thereof communicates with the measurement space. In some cases, the pumping means may also be used as the pumping pump of the liquid replacement means.
次に、揚水工程とともに又は揚水後に、岩盤から計測空間に流入した地下水の電気伝導度を電気伝導度センサーで深さ方向に沿って計測する。 Next, together with the pumping process or after pumping, the electrical conductivity of the groundwater flowing into the measurement space from the rock is measured along the depth direction with an electrical conductivity sensor.
次に、計測空間について透水試験で得られた岩盤の透水量を、電気伝導度センサーで計測された電気伝導度で深さ方向に配分する。 Next, the permeability of the rock mass obtained by the permeability test for the measurement space is distributed in the depth direction by the electrical conductivity measured by the electrical conductivity sensor.
透水試験は、従来公知の透水試験から選択可能であり、従来の透水試験から例えば定流量揚水試験を選択した場合においては、計測空間の地下水を揚水ポンプを用いて一定の揚水量で揚水しながら、該揚水中における計測空間の水圧の変化(水位の変化)を水圧計(水位計)で計測することにより、回復試験を選択した場合においては、計測空間の地下水を揚水ポンプで揚水し、その後の水圧(水位)の回復状況を水圧計(水位計)で計測することにより、それぞれ岩盤から計測空間への透水量を調べることができる。 The permeability test can be selected from conventionally known permeability tests. When, for example, the constant flow rate pumping test is selected from the conventional permeability tests, the groundwater in the measurement space is pumped with a constant pumping amount using a pump. When the recovery test is selected by measuring the change in water pressure (change in water level) in the measurement space with the water pressure meter (water level meter), the ground water in the measurement space is pumped with the pump. By measuring the recovery of water pressure (water level) with a water pressure gauge (water level gauge), the amount of water permeation from the bedrock to the measurement space can be examined.
なお、透水試験は、本発明とは関係なく別途行えばよいが、本発明と同時並行で進めることも可能であり、例えば定流量揚水試験や回復試験を透水試験として選択した場合、それを実施するための揚水ポンプを、本発明の揚水手段を構成する揚水ポンプと兼用することで、透水試験に必要な揚水作業と、電気伝導度を計測するために必要な揚水作業とを同時に行い、作業に要する時間を短縮するとともに、作業に必要な設備機器の規模を小さくすることが可能となる。 The water permeability test may be performed separately irrespective of the present invention, but it can also be performed in parallel with the present invention.For example, when a constant flow pumping test or a recovery test is selected as the water permeability test, it is performed. By using the pump for pumping together with the pump for constituting the pumping means of the present invention, the pumping work necessary for the permeability test and the pumping work necessary for measuring the electrical conductivity are performed simultaneously. It is possible to reduce the time required for the operation and to reduce the scale of equipment required for the work.
このように透水試験で別途得られた岩盤の透水量を、電気伝導度センサーで得られた電気伝導度分布で深さ方向に配分するが、上述のようにして得られた電気伝導度分布は、その計測範囲が計測空間に限定されているため、ボーリング孔全体で計測する場合よりもばらつきの程度が小さい、すなわち分散値が小さくなる。 In this way, the permeability of the rock mass obtained separately in the permeability test is distributed in the depth direction by the electrical conductivity distribution obtained by the electrical conductivity sensor, but the electrical conductivity distribution obtained as described above is Since the measurement range is limited to the measurement space, the degree of variation is smaller than that in the case of measuring the entire boring hole, that is, the variance value is small.
そのため、上述の手順で得られた電気伝導度分布で計測空間全体の岩盤の透水量を深さ方向に配分したとき、配分後の岩盤の透水量、いうなれば深さ方向に沿った岩盤の透水量分布は、透水量が小さな割れ目に対しても十分な精度で求められることとなり、かくして、従来であれば検出が難しかった透水量が小さな水みちについても、高い精度でかつ効率よく検出することが可能となる。 Therefore, when the permeability of the rock mass in the entire measurement space is allocated in the depth direction using the electrical conductivity distribution obtained in the above procedure, the permeability of the rock mass after allocation, in other words, the permeability of the rock mass along the depth direction The distribution is obtained with sufficient accuracy even for cracks with small water permeability. Thus, even water channels with small water permeability, which were difficult to detect in the past, can be detected with high accuracy and efficiency. It becomes possible.
電気伝導度分布を用いた岩盤透水量の深さ方向への配分は、岩盤の透水量を電気伝導度分布で比例配分することを基本とするが、場合によっては、電気伝導度計測における揚水条件や計測条件に応じた重み付けを適宜行うようにしてもかまわない。 Allocation of rock mass permeability in the depth direction using electrical conductivity distribution is basically based on proportional distribution of rock mass permeability by electrical conductivity distribution. Alternatively, weighting according to measurement conditions may be performed as appropriate.
岩盤から計測空間に流入した地下水の電気伝導度を計測するにあたっては、深さ方向に沿った電気伝導度分布が取得できる限り、計測場所自体が計測空間に限定されるものではなく、例えば計測空間に拡がる地下水を、ボーリング孔に建て込まれる計測ロッドの内部空間にいったん取り込み、その地下水を計測するようにしてもかまわない。 In measuring the electrical conductivity of groundwater flowing into the measurement space from the bedrock, as long as the electrical conductivity distribution along the depth direction can be obtained, the measurement location itself is not limited to the measurement space. For example, the measurement space It is also possible to take the groundwater that spreads out into the internal space of the measuring rod built in the borehole and measure the groundwater.
これに関連して、計測空間の地下水の電気伝導度を深さ方向に沿って計測する具体的構成は任意であり、例えば、前記パッカーが周囲に取り付けられ前記計測空間に拡がる地下水に接する領域に透水孔が形成された中空状の計測ロッドを備え、該透水孔を介して前記計測空間に連通する前記計測ロッドの内部空間に前記揚水手段を構成する揚水ポンプの流入側を連通させるとともに、前記電気伝導度センサーを前記計測空間又は前記計測ロッドの内部空間で昇降自在となるように設置する構成が考えられる。 In this connection, the specific configuration for measuring the electrical conductivity of the groundwater in the measurement space along the depth direction is arbitrary, for example, in a region in contact with the groundwater attached to the surroundings and extending to the measurement space. A hollow measuring rod having a water-permeable hole formed therein, and an inflow side of a pumping pump constituting the pumping means communicates with an internal space of the measuring rod that communicates with the measuring space through the water-permeable hole; A configuration is conceivable in which the electrical conductivity sensor is installed so as to be movable up and down in the measurement space or the internal space of the measurement rod.
また、前記パッカーが周囲に取り付けられ前記計測空間に拡がる地下水に接する領域に透水孔が形成された中空状の計測ロッドを備え、該透水孔を介して前記計測空間に連通する前記計測ロッドの内部空間に前記揚水手段を構成する揚水ポンプの流入側を連通させるとともに、前記電気伝導度センサーを前記計測空間又は前記計測ロッドの内部空間に設置し、該電気伝導度センサーを、その材軸方向に列状に配置された多数の電極と、該電極のうち、隣り合う一対の電極を電位測定用電極として該電位測定用電極に接続される電圧計と、前記電位測定用電極の両側に位置する一対の電極を電流印加用電極として該電流印加用電極に接続される電源部と、前記電圧計及び前記電源部を前記電極に切替自在に電気接続する切換器とで構成することが考えられる。 In addition, a hollow measuring rod having a water-permeable hole formed in a region in contact with groundwater that is attached to the periphery and extends to the measurement space is provided inside the measuring rod that communicates with the measurement space through the water-permeable hole. The inflow side of the water pump constituting the pumping means is communicated with the space, the electric conductivity sensor is installed in the measurement space or the internal space of the measurement rod, and the electric conductivity sensor is arranged in the direction of the material axis. A large number of electrodes arranged in a row, a voltmeter connected to the potential measuring electrode using a pair of adjacent electrodes among the electrodes as a potential measuring electrode, and both sides of the potential measuring electrode A power supply unit connected to the current application electrode using a pair of electrodes as a current application electrode, and a switch for electrically connecting the voltmeter and the power supply unit to the electrodes in a switchable manner. Conceivable.
以下、本発明に係る岩盤内の水みち検出システム及び方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a water channel detection system and method in a rock according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Note that components that are substantially the same as those of the prior art are assigned the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
図1は、本実施形態に係る岩盤内の水みち検出システムを示した概略図である。同図に示すように、本実施形態に係る岩盤内の水みち検出システム1は、岩盤2に削孔されたボーリング孔3に中空状の計測ロッド6を建て込んで配置するとともに、該計測ロッドの外周にパッカー4,4を上下二段に配置し、かかるパッカーを膨張させてボーリング孔3の孔壁面に当接させることにより、ボーリング孔3の内部空間を仕切り、パッカー4,4に挟まれた空間を計測空間5として他の内部空間と遮断してある。
FIG. 1 is a schematic view showing a water channel detection system in a rock according to the present embodiment. As shown in the figure, a water
計測ロッド6のうち、パッカー4,4で挟まれた領域、すなわち計測空間5に拡がる地下水と接する領域には多数の透水孔8を形成してあり、該透水孔を介して計測空間5に拡がる地下水をロッド内部空間7に流入させることができるようになっている。
In the measurement rod 6, an area between the packers 4, 4, that is, an area in contact with the groundwater that extends into the
本実施形態に係る岩盤内の水みち検出システム1は、清水槽9及び該清水槽に連通接続された送水ポンプ10を地上に設置するとともに、注入管11をその吐出側が計測空間5に連通されるように計測ロッド6のロッド内部空間7に挿通配置し、該注入管の基端側をバルブ12を介して送水ポンプ10の送水側に接続してあり、バルブ12を開いた状態で送水ポンプ10を駆動することにより、清水槽9内の清水を計測空間5内に送り込むことができるようになっている。
The water
また、本実施形態に係る岩盤内の水みち検出システム1は、計測ロッド6のロッド内部空間7に連通するように計測ロッド6内に揚水管15を立ち上げるとともに、その上方に揚水ポンプ13を設置し、該揚水ポンプの流入側に揚水管15の先端をバルブ14を介して接続してあり、バルブ14を開いた状態で揚水ポンプ13を駆動することにより、計測空間5に拡がる地下水を地上に揚水することができるようになっている。
Moreover, the water
ここで、清水槽9に貯留された清水は、岩盤2内の地下水よりも電気伝導度の低い液体として使用されるとともに、清水槽9、送水ポンプ10及び揚水ポンプ13は、かかる清水で計測空間5に拡がる地下水を置換する液体置換手段として機能する。
Here, the fresh water stored in the fresh water tank 9 is used as a liquid having a lower electrical conductivity than the ground water in the
一方、本実施形態に係る岩盤内の水みち検出システム1は、電気伝導度センサー16をロッド内部空間7で昇降自在となるように計測ロッド6に設置してあり、透水孔8を介して流入してきた計測空間5の地下水の電気伝導度を計測できるようになっている。
On the other hand, the water
なお、上述した揚水ポンプ13は、電気伝導度を計測する際に計測空間5に拡がる清水あるいは地下水を地上に揚水するための揚水手段としても機能するとともに、後述する透水試験として回復試験を行う際、揚水管15に連通接続された間隙水圧計17及び揚水ポンプ13の吐出側に設けられた流量計18とともに、岩盤の透水量を計測する手段としても機能する。
The above-described
ここで、電気伝導度センサー16は、通信ケーブル20を介して地上に設置されたコンピュータ19に電気接続してあり、該コンピュータは、電気伝導度センサー16を制御するとともに、該電気伝導度センサーで得られた計測データを岩盤透水量データとともに演算処理する演算手段として機能する。
Here, the
電気伝導度センサー16は、その両端にワイヤー22,22をそれぞれ接続するとともに、各ワイヤー22,22をロッド内部空間7の上下に設置されたリール21,21でそれぞれ巻き取り、又は巻き出すようになっており、リール21,21を連動して駆動制御することにより、電気伝導度センサー16を所望の速度で昇降させることができるように構成してある。
The
計測空間5の全長(深さ範囲)は、検出対象となる水みちの透水量に応じて適宜設定すればよい。例えば計測空間5の全長を短くすれば、透水量が大きい水みちが該計測空間に含まれる可能性が低くなって該計測空間内での透水量のばらつきの程度が小さくなるため、透水量が小さい水みちであってもこれらを精度よく検出することができる。
What is necessary is just to set the full length (depth range) of the
本実施形態に係る岩盤内の水みち検出システム1を用いて岩盤2の水みちを検出するには、まず、岩盤2に削孔されたボーリング孔3に計測ロッド6を建て込むとともに、該計測ロッドに取り付けられたパッカー4,4を膨張させることにより、ボーリング孔3の内部空間をパッカー4,4で仕切って計測空間5を形成する。
In order to detect the water channel of the
次に、バルブ12を開いた状態で送水ポンプ10を駆動することで清水槽9内の清水を注入管11を介して計測空間5に送り込みながら、バルブ14を開いた状態で揚水ポンプ13を駆動することにより、計測空間5内の地下水を該地下水より電気伝導度の低い清水に置換する。
Next, by driving the
次に、バルブ12を閉じ、バルブ14を開いた状態で揚水ポンプ13を駆動することにより、岩盤2内の地下水を計測空間5に流入させるとともに、該計測空間の水をロッド内部空間7に流入させる。
Next, when the
かかる揚水中、又は揚水直後に電気伝導度センサー16を適宜昇降させながら、ロッド内部空間7に流れ込んだ水の電気伝導度を計測する。
The electrical conductivity of the water that has flowed into the rod
このようにすると、岩盤2に存在している割れ目のうち、水みちとなっている割れ目からは、その透水性に応じた量の地下水が計測空間5、さらにはロッド内部空間7へと流れ込むとともに、その地下水は、電気伝導度が周囲の清水と異なるため、電気伝導度センサー16を昇降させながら電気伝導度を計測することにより、地下水の流出箇所やその流出量を推定することができる。
If it does in this way, while the crack which becomes a water path among the cracks which exist in the
このようにして計測された電気伝導度は、計測空間5にわたる電気伝導度分布としてコンピュータ19に保存しておく。
The electrical conductivity measured in this way is stored in the
図2は、電気伝導度センサー16で得られるであろう電気伝導度分布の一例を示したグラフである。同図の場合、計測空間5の全長が35mであり、その上端を基準とした相対深さを縦軸に、電気伝導度を横軸にとってあり、相対深さが3m、11m、16m、25m、27mで電気伝導度が大きくなっていること、特に16mの深さ位置で電気伝導度が大きくなっていることがわかる。
FIG. 2 is a graph showing an example of an electrical conductivity distribution that may be obtained by the
かかる結果から、計測空間5内では、5ヶ所の水みちが存在するとともに、相対深さが16mで比較的透水性が大きな水みちが存在し、3m、11mの2ヶ所で比較的透水性が小さな水みちが存在すると推定することができる。
From this result, in the
一方、計測空間5について、透水試験として揚水試験の一種である回復試験を行っておく。かかる回復試験を行うには、バルブ12を閉じ、バルブ14を開いた状態で揚水ポンプ13を駆動することにより、計測空間5に拡がる地下水を揚水するとともに、その揚水量を流量計18で計測し、次いで、揚水ポンプ13を停止するとともにバルブ14を閉じ、その後の閉鎖系における圧力変化を間隙水圧計17で計測する。
On the other hand, about the
かかる回復試験で得られた計測結果から計測空間5全体の岩盤透水量を算出し、これをコンピュータ19に保存する。
Based on the measurement result obtained in the recovery test, the rock permeability of the
次に、回復試験で得られた計測空間5全体の岩盤透水量を、電気伝導度センサー16で得られた電気伝導度分布を用いて深さ方向に比例配分し、各割れ目ごとの透水量を絶対量として把握する。
Next, the rock mass permeability of the
比例配分の仕方としては、上述の例でいくと、計5ヶ所の水みちに対するそれぞれの電気伝導度(イオン濃度)の総和に対する個々の電気伝導度(イオン濃度)をそれぞれ算出し、その比率を全体の岩盤透水量に乗ずればよい。 As a method of proportional distribution, according to the above example, each electric conductivity (ion concentration) with respect to the total of each electric conductivity (ion concentration) for a total of five water paths is calculated, and the ratio is calculated. It is sufficient to multiply the total rock mass permeability.
以上説明したように、本実施形態に係る岩盤内の水みち検出システム1及び方法によれば、上述のようにして得られた電気伝導度分布は、その計測範囲が計測空間5内に限定されているため、ボーリング孔3全体で計測する場合よりもばらつきの程度が小さい、すなわち分散値が小さくなる。
As described above, according to the water
そのため、上述の手順で得られた電気伝導度分布で計測空間5全体の岩盤の透水量を深さ方向に配分したとき、配分後の岩盤の透水量、いうなれば深さ方向に沿った岩盤の透水量分布は、透水量が小さな割れ目に対しても十分な精度で求められることとなり、かくして、従来であれば検出が難しかった透水量が小さな水みちについても、高い精度でかつ効率よく検出することが可能となる。
Therefore, when the permeability of the rock mass in the
本実施形態では、説明の便宜上、透水試験としての回復試験を、電気伝導度計測とは別工程で行うようにしたが、これに代えて、回復試験に必要な揚水作業と、電気伝導度を計測するために必要な揚水作業とを同時に行うようにしてもよい。 In this embodiment, for convenience of explanation, the recovery test as a water permeability test is performed in a separate process from the electrical conductivity measurement, but instead, the pumping work necessary for the recovery test and the electrical conductivity are calculated. You may make it perform simultaneously the pumping work required in order to measure.
かかる構成によれば、作業に要する時間を短縮するとともに、作業に必要な設備機器の規模を小さくすることも可能となる。 According to this configuration, it is possible to reduce the time required for the work and reduce the scale of the equipment required for the work.
また、本実施形態では、電気伝導度センサー16をロッド内部空間7に設置するようにしたが、ボーリング孔3の孔壁面からの水平距離が大きいために岩盤2から流出する地下水を正確に検出できない懸念がある場合には、電気伝導度センサー16を計測ロッド6の外周面側に配置してもかまわない。
In the present embodiment, the
図3は、パッカー4,4が設置された計測ロッド6の環状鍔部31,31の間に電気伝導度センサー16を設置した例を示したものであり、かかる変形例においても上述した実施形態と同様、電気伝導度センサー16の両端にワイヤー22,22の一端をそれぞれ接続するとともに、各ワイヤー22,22の他端を環状鍔部31,31の上段下面と下段上面にそれぞれ設置されたリール21,21でそれぞれ巻き取り、又は巻き出すように構成すればよい。
FIG. 3 shows an example in which the
また、本実施形態では、電気伝導度センサーとして、昇降自在に構成されてなる電気伝導度センサー16を採用したが、かかる構成に代えて、図4に示す電気伝導度センサー41を用いることができる。
In this embodiment, the
同図に示した電気伝導度センサー41は、その材軸方向に列状に配置された10個の電極42a〜42jと、該電極のうち、隣り合う一対の電極を電位測定用電極として該電位測定用電極に接続される電圧計44と、電位測定用電極の両側に位置する一対の電極を電流印加用電極として該電流印加用電極に接続される電源部45と、電圧計44及び電源部45を電極42a〜42jに切替自在に電気接続する切換器43とから構成してある。
The
かかる構成においては、電極42a〜42jをそれらの配置方向(列方向)が深さ方向となるように、計測ロッド6の外周面又は内周面に取り付けておく。
In such a configuration, the
そして、例えば同図(b)に示すように、互いに隣り合う電極42d及び電極42eに電圧計44が接続され、その両側に位置する電極42c及び電極42fに電源部45が接続されるように切換器43を操作し、かかる状態で電気伝導度を計測した後、同図(c)に示すように、互いに隣り合う電極42e及び電極42fに電圧計44が接続され、その両側に位置する電極42d及び電極42gに電源部45が接続されるように切換器43を操作し、かかる状態で電気伝導度を計測するという手順を列方向に沿って繰り返すことにより、計測空間5に拡がる地下水に対して、深さ方向に沿った電気伝導度の計測を行うことが可能となる。
Then, for example, as shown in FIG. 5B, the
ここで、上述の切換器43は、電圧計44と電源部45が接続される電極対を次々に切り替えていく構成とすることで、電気伝導度センサー自体を昇降させるのと同様の機能を得ることができるようになっているが、切替速度を早くすることで、実質的に同時計測も可能である。
Here, the above-described
1 岩盤内の水みち検出システム
2 岩盤
3 ボーリング孔
4 パッカー
5 計測空間
6 計測ロッド
7 ロッド内部空間(計測ロッドの内部空間)
8 透水孔
9 清水槽(液体置換手段)
10 送水ポンプ(液体置換手段)
13 揚水ポンプ(液体置換手段、揚水手段)
16,41 電気伝導度センサー
19 コンピュータ(演算手段)
DESCRIPTION OF
8 Water-permeable holes 9 Clear water tank (liquid replacement means)
10 Water pump (liquid replacement means)
13 Pumping pump (liquid replacement means, pumping means)
16, 41
Claims (5)
前記計測空間に拡がる液体を揚水することで前記岩盤内の地下水を前記計測空間に流入させる揚水手段と、
前記岩盤から前記計測空間に流入した地下水の電気伝導度を前記揚水手段による揚水中又は揚水後に深さ方向に沿って計測する電気伝導度センサーと、
前記計測空間について透水試験で得られた前記岩盤の透水量を、前記電気伝導度センサーで計測された電気伝導度で深さ方向に配分することにより、前記岩盤の透水量分布を深さ方向に沿って算出する演算手段とを備えたことを特徴とする岩盤内の水みち検出システム。 A liquid replacement means for replacing the groundwater extending in the measurement space partitioned by the packer with the liquid having a lower electrical conductivity than the groundwater, among the internal space of the borehole drilled in the bedrock;
Pumping means for pumping groundwater in the bedrock into the measurement space by pumping the liquid spreading into the measurement space;
An electrical conductivity sensor that measures the electrical conductivity of groundwater flowing from the rock into the measurement space along the depth direction after pumping or pumping by the pumping means;
By allocating the permeability of the rock mass obtained in the permeability test for the measurement space in the depth direction by the electrical conductivity measured by the electrical conductivity sensor, the permeability distribution of the rock mass in the depth direction And a water channel detection system in a rock mass, characterized by comprising:
前記計測空間に拡がる液体を揚水することで前記岩盤内の地下水を前記計測空間に流入させ、
該揚水工程とともに又はその後に前記岩盤から前記計測空間に流入した地下水の電気伝導度を深さ方向に沿って計測し、
前記計測空間について透水試験で得られた前記岩盤の透水量を、前記電気伝導度で深さ方向に配分することにより、深さ方向に沿った岩盤の透水量分布を算出することを特徴とする岩盤内の水みち検出方法。 Of the internal space of the borehole drilled in the bedrock, replace the groundwater that expands into the measurement space partitioned by the packer with a liquid having a lower electrical conductivity than the groundwater,
By pumping the liquid that spreads into the measurement space, the groundwater in the rock is caused to flow into the measurement space,
Together with or after the pumping step, the electrical conductivity of groundwater flowing into the measurement space from the rock is measured along the depth direction,
The distribution of the rock mass along the depth direction is calculated by allocating the permeability of the rock mass obtained in the permeability test for the measurement space in the depth direction based on the electrical conductivity. How to detect water path in bedrock.
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