JP3479227B2 - Method and apparatus for measuring underground pollutants - Google Patents
Method and apparatus for measuring underground pollutantsInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は地中汚染物質の測定
方法及び装置に関し、さらに詳細には土壌や地下水等の
汚染物質の成分及び／または濃度を水平井戸の掘削中に
リアルタイムに測定したり、あるいは観測用水平井戸を
掘削した後に土壌や地下水の汚染物質の成分や濃度を簡
単かつ広範囲に把握することができるようにした地中汚
染物質の濃度測定方法及び装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for measuring underground pollutants, and more particularly to measuring the constituents and / or concentrations of pollutants such as soil and groundwater in real time during excavation of horizontal wells. Alternatively, the present invention relates to a method and an apparatus for measuring the concentration of underground pollutants, which enables easy and wide-ranging understanding of the components and concentrations of soil and groundwater pollutants after excavating a horizontal well for observation.
【０００２】[0002]
【従来の技術】水平井戸を形成するには、予め地表に形
成した貫入坑から先ず斜め方向に掘削ロッドを挿通し、
次いで、水平方向にベントナイト泥水を噴射し、かつ回
転ドリルを回転させながら地表と略平行に水平方向に所
定長さに掘削を行い、予め削成しておいた到達坑まで進
めてトンネルを形成した後に、該到達坑から貫入坑に向
けて逆方向に管を引き込むようにした水平ボーリング機
械を用いている。上記のように水平井戸を掘削しながら
土壌汚染濃度や地下水汚染濃度を測定するには、ボーリ
ング機械に取り付けられたコアチューブで土壌を掘削し
た後に、切り屑を泥水とともオールコアとして採取して
から、土壌分析を行っていた。2. Description of the Related Art In order to form a horizontal well, a drilling rod is first inserted in an oblique direction from a pit previously formed on the surface of the earth,
Next, horizontal jetting of bentonite muddy water was carried out, and while rotating the rotary drill, horizontal excavation was carried out to a prescribed length in a direction substantially parallel to the surface of the earth, and a tunnel was formed by advancing to the previously reached reaching pit. Later, a horizontal boring machine is used in which the pipe is pulled in the opposite direction from the reaching pit to the penetration pit. In order to measure soil and groundwater contamination levels while drilling horizontal wells as described above, after excavating the soil with a core tube attached to a boring machine, collect chips as mud water as an all-core , Was doing soil analysis.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した従
来の方法や装置には、以下のような問題があった。すな
わち、切り屑を前述のように泥水とともにコアとして採
取して土壌分析を行うしか方法がなかったので、土壌汚
染濃度や地下水汚染濃度をリアルタイムに測定すること
ができなかった。しかも、向上等の建築物の下の横方向
に拡がった汚染に対する地中汚染濃度を測定するには、
多数のボーリングを行わない限り、建築物下の汚染状況
を把握することが出来ない等の問題があった。However, the above-mentioned conventional method and apparatus have the following problems. That is, since the only method was to collect the chips together with the muddy water as a core for soil analysis as described above, it was not possible to measure the soil contamination concentration and the groundwater contamination concentration in real time. Moreover, in order to measure the underground pollution concentration against the pollution spreading laterally under the building such as improvement,
There was a problem that it was not possible to grasp the pollution situation under the building unless a lot of boring was performed.
【０００４】本発明の目的は、かかる従来の問題点を解
決するためになされたもので、水平井戸を掘削しながら
同時に地中汚染濃度の測定を可能にしたり、あるいは常
時測定が可能な地中汚染物質の濃度測定方法及び装置を
提供することにある。The object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and it is possible to simultaneously measure the underground contamination concentration while excavating a horizontal well, or to measure the underground continuously. An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for measuring the concentration of pollutants.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明は地中汚染物質の
測定方法及び装置であり、前述した技術的課題を解決す
るために以下のように構成されている。すなわち、本発
明の地中汚染物質の測定方法は、ドリルを形成したドリ
ルヘッドの後方に濃度センサを設け、該ドリルを回転さ
せながら土壌を掘削して水平井戸孔を形成するととも
に、掘削中に前記濃度センサにより地中汚染物質を測定
する地中汚染物質の測定方法であって、前記ドリルを備
えるドリルヘッドの後方に、該ドリルに回転力を伝達す
る回転ロッドが挿通されたチューブに固定され、円筒形
のケースを備えた濃度センサを具備し、該濃度センサは
前記ドリルヘッドより小径に形成した前記円筒形ケース
の周面に設けた窓部と、又円筒形ケース内に光波を照射
する発光部とその受光部を収納し、前記円筒形ケース内
の発光部よりの光波が前記窓部を介して前記水平井戸孔
の壁面に向けて光波を照射することにより、該光波が土
壌から地下水とともに滲みだした土壌中の汚染物質や、
地下水中にある汚染物質を透過して前記水平井戸孔の壁
面に反射して前記受光部に帰還する反射光を例えば光搬
送路としての光ファイバケーブルを介して前記濃度セン
サ外に設けた分光光度計に導き、地下水中の汚染物質を
測定することを特徴とする。The present invention is a method and apparatus for measuring underground pollutants, which is configured as follows in order to solve the above-mentioned technical problems. That is, the underground pollutant measuring method of the present invention is provided with a concentration sensor behind a drill head formed with a drill, while excavating the soil while rotating the drill to form a horizontal well hole, and during excavation. A method for measuring an underground pollutant by the concentration sensor, comprising: a rear of a drill head having the drill; a rotating rod for transmitting a rotating force to the drill; , comprising a concentration sensor having a cylindrical case, irradiation and the concentration sensor window portion provided on a peripheral surface of said cylindrical casing which is smaller in diameter than the drill head, and a light wave in a cylindrical casing The light emitting section and the light receiving section thereof are housed, and the light wave from the light emitting section in the cylindrical case is radiated toward the wall surface of the horizontal well hole through the window section so that the light wave is soil. And pollutants in the soil that seeped with ground water,
A spectrophotometer that is provided outside the concentration sensor through reflected light that passes through pollutants in groundwater, is reflected by the wall surface of the horizontal well hole, and returns to the light receiving portion, for example, through an optical fiber cable as an optical carrier path. It is characterized by measuring the pollutants in groundwater by using a meter.
【０００６】この発明において、地中汚染物質は土壌を
汚染する物質であるカドミウム、シアン、ダイオキシン
などを、さらに、地下水を汚染する物質としてトリクロ
ロエチレン等の有機塩素化合物などを例示することがで
きる。また、前記液体センサは紫外、赤外などの電磁波
の吸収スペクトルの受光が可能で、かつドリルヘッドの
後方に組み込み可能のものであればその構造を問わな
い。そして、用いられる測定技術は電磁波を応用するも
のに広く適用可能のものである。In the present invention, examples of the underground pollutants include cadmium, cyanide and dioxin, which are substances polluting the soil, and organic chlorine compounds such as trichlorethylene as the substances polluting groundwater. The liquid sensor may have any structure as long as it can receive an absorption spectrum of electromagnetic waves such as ultraviolet rays and infrared rays and can be incorporated in the rear of the drill head. And, the measurement technique used is widely applicable to those applying electromagnetic waves.
【０００７】また、この発明の地中汚染物質の測定方法
は、円筒形のケースの周面に設けた窓部と、又該円筒形
ケース内に光波を照射する発光部とその受光部を収納し
て構成された濃度センサを用意し、水平井戸孔を掘削し
た後に管状の井戸材料を組み込んで観測用水平井戸孔を
形成し、次いで前記濃度センサを前記観測水平井戸に挿
通することにより、前記円筒形ケース内の発光部よりの
光波が前記窓部を介して水平井戸孔の壁面に向けて光波
を照射することにより、該光波が土壌から地下水ととも
に滲みだした土壌中の汚染物質や、地下水中にある汚染
物質を透過して前記水平井戸孔の壁面に反射して受光部
に帰還する反射光を例えば光搬送路としての光ファイバ
ケーブルを介して前記濃度センサ外に設けた分光光度計
に導き、地下水中の汚染物質を測定することを特徴とす
る。[0007] The measuring method of ground contamination of the invention includes a window portion provided on the peripheral surface of the cylindrical casing, and a light emitting portion for emitting light waves in the cylindrical case and the light receiving portion By preparing a concentration sensor configured to be housed, by forming a horizontal well hole for observation by incorporating a tubular well material after excavating the horizontal well hole, then by inserting the concentration sensor into the observation horizontal well, by irradiating the light waves toward the wall surface of the horizontal wellbore light waves from the light emitting section through the window portion in the cylindrical case, Ya contaminants in soil optical wave is oozing with groundwater from the soil , A spectrophotometer which is provided outside the concentration sensor through reflected light that passes through contaminants in groundwater, reflects on the wall surface of the horizontal well hole, and returns to the light receiving section, for example, through an optical fiber cable as an optical carrier path. Guide to the total, groundwater And measuring the contaminants.
【０００８】さらに、この発明の地中汚染物質の濃度測
定方法は、請求項１または２において、前記濃度センサ
では光源から照射される赤外光、紫外光などが水平井戸
の壁面で反射されて帰還する反射光、あるいは地下水中
の汚染物質を通過した透過光を光ファイバケーブルを経
て受光するとともに、周波数または波長を分析し、該分
析結果から地下水中における汚染物質の成分を地中汚染
物質の固有スペクトルと比較して同定し、かつ各周波数
のピーク高さによって濃度を測定するのがよい。 Furthermore, the method for measuring the concentration of underground pollutants according to the present invention is characterized in that in the concentration sensor, infrared light, ultraviolet light or the like emitted from a light source is reflected by the wall surface of the horizontal well in the concentration sensor. The reflected light that returns or the transmitted light that has passed through the pollutants in the groundwater is received through the optical fiber cable, and the frequency or wavelength is analyzed. It is better to identify by comparing with the characteristic spectrum, and to measure the concentration by the peak height of each frequency .
【０００９】そして、この発明の地中汚染物質の濃度測
定装置は、ドリルを形成したドリルヘッドの後方に濃度
センサを設け、該ドリルを回転させながら土壌を掘削し
て水平井戸孔を形成するとともに、掘削中に前記濃度セ
ンサにより地中汚染物質を測定する地中汚染物質の測定
装置であって、前記ドリルを備えるドリルヘッドの後方
に、ドリルに回転力を伝達する回転ロッドが挿通された
チューブに固定され、円筒形のケースを備えた濃度セン
サを具備し、該濃度センサは前記円筒形ケースの周面に
設けた窓部と、又該円筒形ケース内に光波を照射する発
光部とその受光部を収納して構成され、前記円筒形ケー
スはドリルヘッドより小径に形成するとともに、該円筒
形ケースの両端に前記ドリルにより土壌を掘削して形成
された水平井戸孔の壁面に密着する部材を設けることに
より、前記ドリルにより削り取られた土と地下水とが混
合した泥水を遮断して、前記濃度センサが地盤から滲み
だした、汚染物質の測定精度が泥水により低下するのを
防止可能な透明性を有する地下水に接するようにし、汚
染物質の測定精度が泥水により低下するのを防止するよ
うにしたことを特徴とし、好ましくは前記ドリルヘッド
の後端に、回転するドリルより大径にして、前記井戸孔
の壁面の平滑化と地下水の絞り出しを行うに可能な径を
有する圧密部が設けられていて、前記水平井戸孔の壁面
の平滑化と地下水の絞り出しを行うようしたことにあ
る。The underground pollutant concentration measuring apparatus of the present invention is provided with a concentration sensor behind a drill head having a drill, and the soil is excavated while rotating the drill to form a horizontal well hole. A underground pollutant measuring device for measuring underground pollutants by the concentration sensor during excavation, comprising a tube in which a rotary rod for transmitting rotational force to the drill is inserted behind a drill head including the drill. is secured to, include a concentration sensor having a cylindrical case, a light emitting unit for irradiating the said concentration sensor is a window portion provided on a peripheral surface of said cylindrical casing, and a light wave into the cylindrical case A horizontal well hole formed by accommodating the light receiving portion, the cylindrical case having a diameter smaller than that of a drill head, and the soil being excavated by the drills at both ends of the cylindrical case. By providing a member in close contact with the wall, and block the mud scraped-away soil and the ground water are mixed by the drill, the concentration sensor is oozing from the ground, the measuring accuracy of the contaminants is lowered by mud To
So as to be in contact with the ground water with preventing possible transparency, measurement accuracy of the contaminants is characterized in that so as to prevent deterioration by mud, preferably in the rear end of the drill head, larger than the drill rotating Diameter of the well hole
The diameter that can be used for smoothing the wall surface and squeezing groundwater
The consolidating part is provided to smooth the wall surface of the horizontal well hole and squeeze out groundwater.
【００１０】本発明の地中汚染物質の測定方法及び装置
によると、ドリルを回転させながら地表面とほぼ平行に
水平に土壌中を掘削しながら、濃度センサにより地中汚
染物質を測定し、地中汚染物質の同定と濃度測定を行
う。あるいは、水平井戸を掘削してから濃度センサを挿
通して測定を行う。According to the underground pollutant measuring method and apparatus of the present invention, the underground pollutant is measured by the concentration sensor while excavating the soil horizontally in parallel with the ground surface while rotating the drill. Medium Pollutant identification and concentration measurement. Alternatively, a horizontal well is excavated and then a concentration sensor is inserted to perform measurement.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下、本発明の地中汚染物質の測
定方法及び装置を図面に示される実施形態について詳細
に説明する。ただし、この実施の形態に記載されている
構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置などは特
に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれの
みに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
図１〜図３は、先端にドリルを備えるドリルヘッドとそ
の後方に設けられた濃度センサを有する回転ロッドの一
部分であり、図４は平行井戸を掘削中のロッド部分の状
態を示す。図５は図１のＶ−Ｖ線における断面を示す。
図６は濃度センサにおける反射光による濃度測定状態の
概略図であり、図７は同じく透過光による濃度の測定状
態の概略図である。図８は水平井戸の掘削状況を示し、
図９は水平井戸掘削後のパイプの建て込む場合の概略図
である。図１０は掘削された観測用水平井戸の縦断面を
示す。図１１はプローブ状に構成された濃度センサの一
例の構成を示し、図１２は濃度センサの他の構成を示
す。図１３は汚染物質の透過率に基づく吸収スペクトル
の一例を示すグラフであり、図１４は観測対象である液
体の屈折率を有する液体の光ファイバ間の結合効率の変
化の一例を示すグラフである。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The method and apparatus for measuring underground pollutants of the present invention will be described in detail below with reference to the embodiments shown in the drawings. However, unless otherwise specified, the dimensions, materials, shapes, and relative arrangements of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention thereto, It is just an example of explanation.
1 to 3 show a part of a rotating rod having a drill head having a drill at its tip and a concentration sensor provided behind the drill head, and FIG. 4 shows a state of the rod part during excavation of a parallel well. FIG. 5 shows a cross section taken along the line VV of FIG.
FIG. 6 is a schematic diagram of a density measurement state by reflected light in the density sensor, and FIG. 7 is a schematic diagram of a density measurement state by similarly transmitted light. Figure 8 shows the excavation of a horizontal well,
FIG. 9 is a schematic diagram of a case where a pipe is built after excavating a horizontal well. FIG. 10 shows a vertical cross section of the excavated horizontal observation well. FIG. 11 shows an example of the structure of a density sensor having a probe shape, and FIG. 12 shows another structure of the density sensor. 13 is a graph showing an example of an absorption spectrum based on the transmittance of a contaminant, and FIG. 14 is a graph showing an example of a change in coupling efficiency between optical fibers of a liquid having a refractive index of the liquid to be observed. .
【００１２】（第１の実施の形態）図１に示すように先
端にドリル１を備えるドリルヘッド２は回転ロッド３に
取り付けられている。さらに、ドリルヘッド２の後方に
はドリルヘッドよりも小径の濃度センサ１０が設けられ
ている。なお、回転ロッド３はチューブ４内に挿通され
ており、後述するパワーユニットから回転力が伝達され
ドリル１を回転するようになっている。また、濃度セン
サ１０はチューブ３に固定されている。(First Embodiment) As shown in FIG. 1, a drill head 2 having a drill 1 at its tip is attached to a rotary rod 3. Further, behind the drill head 2, a concentration sensor 10 having a diameter smaller than that of the drill head is provided. The rotary rod 3 is inserted into the tube 4, and the rotary force is transmitted from a power unit described later to rotate the drill 1. The concentration sensor 10 is fixed to the tube 3.
【００１３】濃度センサ１０の両端にパッキン６ａ、６
ｂが取り付けられていて、図４に示すように土壌Ｅを掘
削して形成された水平井戸孔８の壁面に密着することに
より、削り取られた土と地下水とが混合した泥水を遮断
して、濃度センサ１０が地盤から滲みだした比較的透明
度の高い地下水に接するようにしてあり、汚染物質の測
定精度が泥水により低下するのを防止するようにしてい
る。なお、前記パッキン６ａ、６ｂに代えて袋状のもの
を設けておき、例えば、測定位置で掘削を中断してから
この袋状のパッキンにエアを送り込んで膨大させるよう
にすることもできる。Packings 6a, 6 are provided on both ends of the density sensor 10.
b is attached to the wall surface of the horizontal well hole 8 formed by excavating the soil E as shown in FIG. 4, thereby shutting off the muddy water in which the scraped soil and groundwater are mixed, The concentration sensor 10 is brought into contact with groundwater having a relatively high degree of transparency that has exuded from the ground to prevent the measurement accuracy of pollutants from being lowered by muddy water. It is also possible to replace the packings 6a and 6b with a bag-shaped one and, for example, interrupt the excavation at the measurement position and then send air into the bag-shaped packing to expand the bag.
【００１４】また、濃度センサ１０は図５に示すように
円筒形をなし、回転ロッド３を挿通するチューブ４に固
定されていて、ドリル１を回転させて土壌を掘削してい
る間に濃度センサ１０が回転ロッド３と一緒に回転する
ことがないように構成されている。さらに、円筒形の濃
度センサ１０には開口された窓部１１が設けられいて、
該窓部１１を経て光波の照射と帰還が行われるようにな
っている。Further, the concentration sensor 10 has a cylindrical shape as shown in FIG. 5, is fixed to a tube 4 through which a rotating rod 3 is inserted, and the concentration sensor 10 is rotated during excavation of soil by rotating the drill 1. It is configured such that 10 does not rotate with the rotating rod 3. Further, the cylindrical concentration sensor 10 is provided with an open window portion 11,
Irradiation and return of light waves are performed through the window 11.
【００１５】図２に示すのはドリルヘッド２と濃度セン
サ１０の変形例であって、図１におけるパッキン６ａ、
６ｂを廃して窓部１１にメッシュまたはポリマー樹脂１
２を貼付してあり、泥水が窓部１１を経て濃度センサ１
０内に進入するのを防止するようにしている。FIG. 2 shows a modification of the drill head 2 and the concentration sensor 10, which is the packing 6a in FIG.
6b is abolished and the mesh or polymer resin 1 is applied to the window 11.
2 is attached, and muddy water passes through the window 11 and the concentration sensor 1
It is designed to prevent entry into 0.
【００１６】図３に示すのはドリルヘッド２と濃度セン
サ１０のさらに変形例であり、ドリルヘッド２には後端
にドリル１よりも僅かに大径の圧密部１３が設けられて
いて、井戸孔８の壁面９の平滑化と地下水の絞り出しを
行うようになっている。なお、濃度センサ１０には図１
の場合と同様に両端にパッキン６ａ、６ｂが取り付けら
れている。FIG. 3 shows a further modified example of the drill head 2 and the concentration sensor 10. The drill head 2 is provided with a consolidating portion 13 having a diameter slightly larger than that of the drill 1 at the rear end thereof. The wall surface 9 of the hole 8 is smoothed and groundwater is squeezed out. The concentration sensor 10 is shown in FIG.
As in the case of, the packings 6a and 6b are attached to both ends.
【００１７】回転ロッド３は前述のように先端にドリル
ロッド２と濃度センサ１０を取り付けてあり、図８に例
示するようにパワーユニットを搭載したパワーユニット
トラック１５から回転力が与えられ、ドリルユニット１
６を経て貫入坑１７に向けて斜めに掘削されるようにな
っており、さらに発進坑１８から地表面ＧＬとほぼ平行
に、矢印Ａで示すように土壌Ｅを掘削して水平井戸孔８
を形成すると同時に、濃度センサ１０によって地中汚染
物質の測定を行うようになっている。あるいは、水平井
戸孔８を所定の位置まで掘削してから、掘削を一次中断
し、現位置で地中汚染物質の測定を行うようにしてもよ
い。なお、２０は到達坑を示す。なお、ドリルユニット
１６には図示しない発信器が組み込まれていて、該発信
器からの信号２１を地上に配置したフローケータ１９で
検知して、ドリルヘッド２の先端位置の確認と、推進方
向の修正を可能にしてある。しかし、この発信器やフロ
ーケータ１９は本発明の必須の構成要件でないことは言
うまでもない。As described above, the rotary rod 3 has the drill rod 2 and the concentration sensor 10 attached to the tip thereof, and as shown in FIG. 8, a rotational force is applied from the power unit truck 15 equipped with the power unit, and the drill unit 1
It is designed to be obliquely excavated toward the intrusion pit 17 via 6 and the soil E is excavated from the start pit 18 substantially in parallel with the ground surface GL as shown by an arrow A, and the horizontal well hole 8 is formed.
At the same time as the formation of the, the concentration sensor 10 measures the underground pollutants. Alternatively, the horizontal well hole 8 may be excavated to a predetermined position, the excavation may be temporarily stopped, and the underground pollutant may be measured at the present position. In addition, 20 shows a reaching pit. In addition, a transmitter (not shown) is incorporated in the drill unit 16, and a signal 21 from the transmitter is detected by a flow locator 19 arranged on the ground to confirm the tip position of the drill head 2 and check the propulsion direction. It can be modified. However, it goes without saying that the transmitter and the flow maker 19 are not essential constituent elements of the present invention.
【００１８】地中汚染物質の測定を行うには、図６の概
略図から明らかなように濃度センサ１０の窓部１１から
は、図示しない光源から光ファイバケーブル５ａを経て
発光部２３から発した紫外線、赤外線などの光波Ｌａが
土壌Ｅから地下水とともに滲みだした土壌中の汚染物質
や、地下水Ｗ中にある汚染物質を透過して水平井戸孔８
の壁面９に反射して受光部２４に帰還する透過光Ｌｂを
光ファイバケーブル５ｂを経て図示しない分光光度計な
どの光検出部に接続するようになっている。In order to measure the underground pollutants, as is apparent from the schematic view of FIG. 6, the light is emitted from the window 11 of the concentration sensor 10 from a light source (not shown) through the optical fiber cable 5a and the light emitting portion 23. The horizontal well hole 8 passes through the pollutants in the soil that the light waves La such as ultraviolet rays and infrared rays exude from the soil E together with the groundwater and the pollutants in the groundwater W.
The transmitted light Lb reflected on the wall surface 9 and returned to the light receiving portion 24 is connected to a light detecting portion such as a spectrophotometer (not shown) via the optical fiber cable 5b.
【００１９】あるいは、図７に示すように発光部２３か
ら窓部１１を経て受光部２４が対向して配置されてお
り、発光部２３から発した光波Ｌが地下水Ｗ中の汚染物
質を透過して受光部２４に到達するようになっている。Alternatively, as shown in FIG. 7, a light receiving portion 24 is disposed so as to face the light emitting portion 23 through the window portion 11, and the light wave L emitted from the light emitting portion 23 transmits contaminants in the groundwater W. To reach the light receiving section 24.
【００２０】本実施の形態によれば、水平井戸を掘削し
ながら、土壌や地下水中に含まれている汚染物質の種類
や濃度をリアルタイムに測定することが可能となる。し
かも、水平井戸を掘削するので、多数の垂直井戸を掘削
する従来の方法に比してきわめて安価で、しかも簡単に
測定が行われる。しかも、建築物が設置されている場所
の土壌の汚染状態であっても、建築物の内部から垂直に
ボーリングすることなく調査をすることができる。According to the present embodiment, it is possible to measure the type and concentration of pollutants contained in soil or groundwater in real time while excavating a horizontal well. Moreover, since the horizontal wells are drilled, the measurement is extremely cheap and easy as compared with the conventional method of drilling a large number of vertical wells. Moreover, even if the soil in the place where the building is installed is polluted, the investigation can be performed without vertically boring from inside the building.
【００２１】（第２実施の形態）さらに、上記の土壌Ｅ
から地下水とともに滲みだした土壌中の汚染物質や、地
下水Ｗ中にある汚染物質の測定を行うには、水平井戸孔
８を掘削した後に、図９に示すように回転ロッド３の先
端にドリルに代えてリーマ２５を取り付け、さらにリー
マの後方に管状の井戸材料２７を到達坑２０から繋ぎ、
回転ロッド３を回転させてリーマ２５を回転駆動して水
平井戸孔８を拡開しながら矢印Ｂで示すようにパワーユ
ニットトラック１５の方向に回転ロッド３を引き込み、
管状の井戸材料２７を引き込みながら図１０のような観
測用水平井戸３０を設置する。次いで、濃度センサ１０
を該観測用井戸３０の孔２８に挿通するとともに、井戸
材料２７の適宜の個所に穿設された小孔３１を経て光波
Ｌを照射して、地中汚染物質の測定を行う。(Second Embodiment) Further, the above soil E
In order to measure the pollutants in the soil and the pollutants in the groundwater W that have exuded from the groundwater, drill the horizontal well hole 8 and then drill the tip of the rotating rod 3 as shown in FIG. Instead, a reamer 25 is attached, and a tubular well material 27 is connected to the rear of the reamer from the reaching pit 20,
While rotating the rotary rod 3 to drive the reamer 25 to rotate and expand the horizontal well hole 8, the rotary rod 3 is pulled in the direction of the power unit track 15 as shown by an arrow B,
The horizontal well 30 for observation as shown in FIG. 10 is installed while drawing in the tubular well material 27. Then, the concentration sensor 10
Is inserted into the hole 28 of the observation well 30 and the light wave L is irradiated through the small hole 31 formed at an appropriate portion of the well material 27 to measure the underground contaminant.
【００２２】本実施の形態によれば、水平井戸孔に井戸
材料を組み込んで観測用水平井戸を形成したので、観測
用水平井戸を敷設した土壌や地下水に含まれる汚染物質
による汚染状態を常時監視してリアルタイムに汚染状態
を把握できる。According to the present embodiment, since the observation horizontal well is formed by incorporating the well material into the horizontal well hole, the state of contamination by pollutants contained in the soil or groundwater in which the observation horizontal well is laid is constantly monitored. Then, the pollution status can be grasped in real time.
【００２３】（測定装置の実施例）前記第１の実施の形
態において使用可能な濃度センサを図１１に示す。濃度
センサ１０は筒状のケース２６に所要の部材を内蔵した
プローブ形状のものである。図示された濃度センサ１０
はドリルロッド２の後方に取り付けて使用するものであ
る。また、前記筒状のケース２６には例えば赤外領域で
連続的に光波を放射する光源３２と、分光光学系とを備
えている。前記分光光学系は光源３２からの光波を平行
光線Ｌ１に形成するコリメータレンズ３３と、この平行
光線Ｌ１を窓部１１に向けて反射させる放物面レンズ３
４ａと、前記窓部１１から水平井戸孔の壁面で反射され
て帰還する反射光Ｌ２、あるいは地下水中の汚染物質を
通過する透過光Ｌ２を受けて焦点レンズ３５に送る放物
面レンズ３４ｂと、前記反射光あるいは透過光Ｌ２を絞
る焦点レンズ３５などから構成されていて、前記反射光
あるいは透過光Ｌ２をスペクトルにするように作用す
る。(Example of Measuring Apparatus) FIG. 11 shows a concentration sensor usable in the first embodiment. The concentration sensor 10 is in the shape of a probe in which a required member is built in a cylindrical case 26. The illustrated concentration sensor 10
Is attached to the rear of the drill rod 2 for use. The cylindrical case 26 is provided with a light source 32 that continuously emits light waves in the infrared region, and a spectroscopic optical system. The spectroscopic optical system forms a collimator lens 33 that forms a light wave from the light source 32 into a parallel light beam L1, and a parabolic lens 3 that reflects the parallel light beam L1 toward the window 11.
4a, and a parabolic lens 34b that receives reflected light L2 reflected from the wall surface of the horizontal well hole and returned from the window 11 or transmitted light L2 that passes through contaminants in groundwater and sends it to the focus lens 35, It is composed of a focus lens 35 for narrowing down the reflected light or the transmitted light L2 and the like, and acts to make the reflected light or the transmitted light L2 into a spectrum.
【００２４】さらに、前記焦点レンズ３５からはコルカ
ゲナイトガラス製の光ファイバケーブル５を経て濃度セ
ンサ１０の外部に設けられた光検出部である赤外分光光
度計４０に接続されている。この赤外分光光度計４０に
は図示しないが、干渉形や光検出器が内蔵されていて、
赤外線のスペクトル強度を測定し、吸収スペクトルを各
波長に対する透過率で記録して図１３に例示するような
汚染物質の固有のスペクトル（例えばトリクロロエチレ
ンでは２５０ｎｍ前後、テトラクロロエチレンでは２８
０〜２９０ｎｍにそれぞれ吸収波長帯の一つが存在す
る）と比較して汚染物質の成分を同定するとともに、そ
れらの周波数のピーク高さによって濃度を測定する。Further, the focusing lens 35 is connected to an infrared spectrophotometer 40 which is a photodetection section provided outside the concentration sensor 10 through an optical fiber cable 5 made of corkagenite glass. Although not shown in the drawing, the infrared spectrophotometer 40 has a built-in interference type or photodetector,
The infrared spectrum intensity is measured, and the absorption spectrum is recorded as the transmittance with respect to each wavelength and the characteristic spectrum of the pollutant as illustrated in FIG. 13 (for example, about 250 nm for trichlorethylene and 28 nm for tetrachloroethylene).
The components of the pollutant are identified and the concentration is measured by the peak height of their frequency.
【００２５】なお、図１１はドリルヘッド２の後方に設
ける濃度センサを示したものであるが、第２の実施の形
態のように観測用水平井戸３０を設けた後、観測用水平
井戸の孔２８に挿通して使用することもできる。この場
合は、ドリルヘッドによる水平井戸の掘削と併用するこ
とはなく、例えば光源３２を濃度センサ１０の外部に設
けて、図１０に示す観測用水平井戸３０の一方の口２８
ａから光ファイバケーブル５を経てコリメータレンズ３
３に紫外光、赤外光などの光波を送り込むようにすると
ともに、他方の口２８ｂから光ファイバケーブル５を経
て外部に設置された赤外分光光度計４０に接続するよう
にすることもできる。Although FIG. 11 shows a concentration sensor provided behind the drill head 2, after the observation horizontal well 30 is provided as in the second embodiment, the holes of the observation horizontal well are provided. It can also be used by inserting into 28. In this case, it is not used together with the drilling of the horizontal well by the drill head. For example, the light source 32 is provided outside the concentration sensor 10 and one port 28 of the observation horizontal well 30 shown in FIG.
a through the optical fiber cable 5 to the collimator lens 3
It is also possible to send light waves such as ultraviolet light and infrared light to 3 and to connect them to the infrared spectrophotometer 40 installed outside through the optical fiber cable 5 from the other port 28b.
【００２６】さらに、本発明の地中汚染物質の測定方法
において使用可能な光ファイバ濃度センサの一例を示
す。すなわち、一端に例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）
からなる光源３２が配置され、光ファイバケーブル５ａ
によって光波が伝送され、ロッドレンズ３６を通って分
光光学系のプリズム３７に所定の角度θで達するように
なっている。さらに、このプリズム３７はロッドレンズ
３６から光ファイバケーブル５ｂを経て光検出部４０ａ
に接続している。Furthermore, an example of an optical fiber concentration sensor that can be used in the method for measuring underground pollutants of the present invention will be shown. That is, at one end, for example, a light emitting diode (LED)
The light source 32 consisting of is arranged and the optical fiber cable 5a
The light wave is transmitted by the rod lens 36 and reaches the prism 37 of the spectroscopic optical system at a predetermined angle θ through the rod lens 36. Further, the prism 37 is connected to the light detecting portion 40a from the rod lens 36 through the optical fiber cable 5b.
Connected to.
【００２７】前記プリズム３７は測定する地下水Ｗと接
していて、前記の地下水中の汚染物質を通過する透過光
や井戸孔の壁面との反射光の境界面における周波数また
は波長を分析して、光の屈折率を求めるとともに、光フ
ァイバケーブル５ａ、５ｂ間の結合効率の変化を利用
し、図１４に示すように種々の屈折率を有する液体に対
する結合損失の変化により、物質の同定と濃度測定を行
う。The prism 37 is in contact with the groundwater W to be measured, and analyzes the frequency or wavelength at the boundary surface of the transmitted light passing through the pollutants in the groundwater or the reflected light from the wall of the well hole, In addition to obtaining the refractive index of the substance, the change in the coupling efficiency between the optical fiber cables 5a and 5b is used to identify the substance and measure the concentration by changing the coupling loss for liquids having various refractive indices as shown in FIG. To do.
【００２８】[0028]
【発明の効果】以上説明したように、本発明地中汚染物
質の測定方法によれば、
ａ）水平井戸を掘削しながら、土壌や地下水中に含まれ
ている汚染物質の種類や濃度をリアルタイムに測定する
ことが可能である。
ｂ）水平井戸を掘削するので、工場建物下の横方向に広
がった汚染に対して多数の垂直井戸を掘削する従来の方
法に比してきわめて安価で、しかも簡単に汚染物質の同
定と濃度測定が可能である。
ｃ）建築物が設置されている場所の土壌の汚染状態であ
っても、建築物の内部から垂直にボーリングすることな
く調査をすることができる。
ｄ）水平井戸孔に井戸材料を組み込んで観測用水平井戸
を形成したので、常時、水平井戸を敷設した土壌や地下
水に含まれる汚染物質による汚染状態を、常時リアルタ
イムに汚染状態を把握することができる。As described above, according to the method for measuring underground pollutants of the present invention, a) while excavating a horizontal well, the kind and concentration of pollutants contained in soil or groundwater are measured in real time. It is possible to measure. b) Since horizontal wells are drilled, it is much cheaper than the conventional method of drilling a large number of vertical wells against laterally spread pollution under the factory building, and pollutant identification and concentration measurement can be performed easily. Is possible. c) Even if the soil in the place where the building is installed is polluted, it is possible to conduct an investigation without vertically boring from inside the building. d) Since the observation horizontal well was formed by incorporating the well material into the horizontal well hole, it is possible to always grasp the pollution state due to the pollutants contained in the soil or groundwater in which the horizontal well was laid in real time. it can.
【図１】本発明の実施の形態で用いられるドリルヘッド
とその後方に設けられた濃度センサを有する回転ロッド
の部分の側面図である。FIG. 1 is a side view of a part of a rotating rod having a concentration sensor provided behind a drill head used in an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の実施の形態で用いられるドリルヘッド
とその後方に設けられた濃度センサを有する回転ロッド
の部分の変形例の側面図である。FIG. 2 is a side view of a modified example of a part of a rotating rod having a drill head and a concentration sensor provided behind the drill head used in the embodiment of the present invention.
【図３】本発明の実施の形態で用いられるドリルヘッド
とその後方に設けられた濃度センサを有する回転ロッド
の部分の他の変形例の側面図である。FIG. 3 is a side view of another modified example of the part of the rotary rod having the concentration sensor provided behind the drill head used in the embodiment of the present invention.
【図４】水平井戸を掘削中のロッド部分の状態を示す側
面図である。FIG. 4 is a side view showing a state of a rod portion during excavation of a horizontal well.
【図５】図１のＶ−Ｖ線における断面図である。5 is a cross-sectional view taken along line VV of FIG.
【図６】濃度センサにおける反射光による濃度測定状態
の概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram of a state of density measurement by reflected light in the density sensor.
【図７】透過光による濃度の測定状態の概略図である。FIG. 7 is a schematic view of a state of measuring density by transmitted light.
【図８】水平井戸の掘削状況の概略を示す概略図であ
る。FIG. 8 is a schematic view showing an outline of excavation conditions of a horizontal well.
【図９】水平井戸掘削後にパイプの建て込む場合の概略
図である。FIG. 9 is a schematic view of a case where a pipe is built after excavating a horizontal well.
【図１０】掘削された観測用水平井戸の縦断面である。FIG. 10 is a vertical cross-section of an excavated horizontal observation well.
【図１１】濃度センサの一例の概略を示す断面図であ
る。FIG. 11 is a sectional view schematically showing an example of a concentration sensor.
【図１２】濃度センサの他の一例の概略図である。FIG. 12 is a schematic view of another example of the concentration sensor.
【図１３】汚染物質の透過率に基づく吸収スペクトルの
一例を示すグラフ図である。FIG. 13 is a graph showing an example of an absorption spectrum based on the transmittance of contaminants.
【図１４】観測対象である液体の屈折率を有する液体の
光ファイバ間の結合効率の変化の一例を示すグラフ図で
ある。FIG. 14 is a graph showing an example of a change in coupling efficiency between liquid optical fibers having the refractive index of the liquid to be observed.
１ ドリル ２ ドリルヘッド ５、５ａ、５ｂ 光ファイバケーブル ８ 水平井戸 ９ 水平井戸の壁面 １０ 濃度センサ １１ 窓部 ３０ 観測用水平井戸 ３２ 光源 ３３ コリメータレンズ（分光光学系） ３４ａ、３４ｂ 放物面レンズ（分光光学系） ３５ 焦点レンズ（分光光学系） ４０ 分光光度計 Ｅ 土壌 ＧＬ 地表面 Ｌ 光波 Ｗ 地下水 1 drill 2 drill head 5, 5a, 5b optical fiber cable 8 horizontal wells Wall of 9 horizontal wells 10 Concentration sensor 11 window 30 horizontal wells for observation 32 light sources 33 Collimator lens (Spectroscopic optical system) 34a, 34b Parabolic lens (spectroscopic optical system) 35 Focus lens (spectroscopic optical system) 40 spectrophotometer E soil GL Ground surface L light wave W groundwater
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 21/00 - 21/61 G01J 3/00 - 3/52 E02D 1/00 ＷＰＩ／Ｌ ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01N 21/00-21/61 G01J 3/00-3/52 E02D 1/00 WPI / L JISST file (JOIS )
Claims (4)
濃度センサを設け、該ドリルを回転させながら土壌を掘
削して水平井戸孔を形成するとともに、掘削中に前記濃
度センサにより地中汚染物質を測定する地中汚染物質の
測定方法であって、 前記ドリルを備えるドリルヘッドの後方に、該ドリルに
回転力を伝達する回転ロッドが挿通されたチューブに固
定され、円筒形のケースを備えた濃度センサを具備し、
該濃度センサは前記ドリルヘッドより小径に形成した円
筒形ケースの周面に設けた窓部と、又該円筒形ケース内
に光波を照射する発光部とその受光部を収納し、 前記円筒形ケース内の発光部よりの光波が前記窓部を介
して前記水平井戸孔の壁面に向けて光波を照射すること
により、該光波が土壌から地下水とともに滲みだした土
壌中の汚染物質や、地下水中にある汚染物質を透過して
前記水平井戸孔の壁面に反射して前記受光部に帰還する
反射光を前記濃度センサ外に設けた分光光度計に導き、
地下水中の汚染物質を測定することを特徴とする地中汚
染物質の測定方法。1. A concentration sensor is provided behind a drill head on which a drill is formed, the soil is excavated while rotating the drill to form a horizontal well hole, and at the same time during the excavation, the concentration sensor removes underground pollutants. A method for measuring underground pollutants to be measured, comprising a cylindrical case, which is fixed to a tube through which a rotary rod transmitting a rotational force to the drill is inserted behind a drill head including the drill. Equipped with a sensor,
The concentration sensor includes a window portion provided on a peripheral surface of a cylindrical case having a diameter smaller than that of the drill head, and the inside of the cylindrical case.
By emitting unit for emitting light waves and accommodating the light receiving portion, the light wave from the light-emitting portion in said cylindrical casing for irradiating light waves toward the wall surface of the horizontal well bore through said window portion, Outside the concentration sensor, the light wave is reflected by the pollutant in the soil exuded from the soil together with the groundwater or the pollutant in the groundwater to be reflected on the wall surface of the horizontal well hole and returned to the light receiving unit. Led to the spectrophotometer installed in
A method for measuring underground pollutants, which comprises measuring pollutants in groundwater.
又該円筒形ケース内に光波を照射する発光部とその受光
部を収納して構成された濃度センサを用意し、水平井戸
孔を掘削した後に管状の井戸材料を組み込んで観測用水
平井戸孔を形成し、次いで前記濃度センサを前記観測水
平井戸に挿通することにより、 前記円筒形ケース内の発光部よりの光波が前記窓部を介
して水平井戸孔の壁面に向けて光波を照射することによ
り、該光波が土壌から地下水とともに滲みだした土壌中
の汚染物質や、地下水中にある汚染物質を透過して前記
水平井戸孔の壁面に反射して受光部に帰還する反射光を
前記濃度センサ外に設けた分光光度計に導き、地下水中
の汚染物質を測定することを特徴とする地中汚染物質の
測定方法。2. A window portion provided on a peripheral surface of a cylindrical case,
The prepared density sensor configured by housing the light emitting portion and the light receiving portion for irradiating light wave into the cylindrical case, the horizontal wellbore for observing incorporates a tubular well material after drilling horizontal wellbore form, followed by inserting the concentration sensor in the observation horizontal wells, the light wave from the light emitting portion in said cylindrical casing for irradiating light waves toward the wall surface of the horizontal wellbore through said window portion By this, the pollutant in the soil where the light wave exudes from the soil together with the groundwater, and the reflected light that passes through the pollutant in the groundwater and is reflected on the wall surface of the horizontal well hole and returned to the light receiving unit is the concentration. A method for measuring underground pollutants, which comprises measuring pollutants in groundwater by guiding them to a spectrophotometer provided outside the sensor.
濃度センサを設け、該ドリルを回転させながら土壌を掘
削して水平井戸孔を形成するとともに、掘削中に前記濃
度センサにより地中汚染物質を測定する地中汚染物質の
測定装置であって、 前記ドリルを備えるドリルヘッドの後方に、ドリルに回
転力を伝達する回転ロッドが挿通されたチューブに固定
され、円筒形のケースを備えた濃度センサを具備し、該
濃度センサは前記円筒形ケースの周面に設けた窓部と、
又該円筒形ケース内に光波を照射する発光部とその受光
部を収納して構成され、 前記円筒形ケースはドリルヘッドより小径に形成すると
ともに、該円筒形ケースの両端に前記ドリルにより土壌
を掘削して形成された水平井戸孔の壁面に密着する部材
を設けることにより、前記ドリルにより削り取られた土
と地下水とが混合した泥水を遮断して、前記濃度センサ
が地盤から滲みだした、汚染物質の測定精度が泥水によ
り低下するのを防止可能な透明性を有する地下水に接す
るようにし、汚染物質の測定精度が泥水により低下する
のを防止するようにしたことを特徴とする地中汚染物質
の測定装置。3. A concentration sensor is provided behind a drill head on which a drill is formed, and the soil is excavated while rotating the drill to form a horizontal well hole. A device for measuring underground pollutants to be measured, wherein a concentration sensor having a cylindrical case, which is fixed to a tube through which a rotary rod for transmitting a rotational force to the drill is inserted behind a drill head having the drill. And a window provided on the peripheral surface of the cylindrical case,
Also constructed by housing a and the light receiving portion illuminating unit for emitting light waves in the cylindrical case, the soil together with the cylindrical casing is formed smaller in diameter than the drill head, by the drill across the the cylindrical casing By providing a member that adheres to the wall surface of the horizontal well hole formed by excavating, the muddy water in which the soil scraped by the drill and groundwater are mixed is shut off, and the concentration sensor exudes from the ground , The measurement accuracy of pollutants depends on muddy water.
An underground pollutant measuring device, characterized in that it is in contact with groundwater having transparency capable of preventing the pollutant from falling, so that the measurement accuracy of pollutant is prevented from being lowered by muddy water.
リルより大径にして、前記井戸孔の壁面の平滑化と地下
水の絞り出しを行うに可能な径を有する圧密部が設けら
れていて、前記水平井戸孔の壁面の平滑化と地下水の絞
り出しを行うようしたことを特徴とする請求項３記載の
地中汚染物質の測定装置。4. The rear end of the drill head has a diameter larger than that of a rotating drill to smooth the wall surface of the well hole and
4. The ground pollutant according to claim 3, wherein a consolidating part having a diameter capable of squeezing out water is provided to smooth the wall surface of the horizontal well hole and squeeze out groundwater. Measuring device.
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