JP4370669B2

JP4370669B2 - Method for measuring groundwater pressure

Info

Publication number: JP4370669B2
Application number: JP2000098549A
Authority: JP
Inventors: 加明一郎中川; 正山下
Original assignee: 株式会社ダイヤコンサルタント
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2009-11-25
Anticipated expiration: 2020-03-31
Also published as: JP2001280053A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は地下水圧の測定方法に係り、特に坑道から上方（鉛直上方又は斜め上方）に穿設されたボーリング孔内の地下水圧の測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地盤調査のため掘削されたボーリング孔内で地下水圧を測定するには、パッカーと呼ばれる流体圧（空気や水）で膨張するゴムを孔内で膨らませ、これによって遮水された区間の地下水圧をこの区間に設置した圧力センサーで測定するという方法をとる。一般的にボーリング孔の直径は６６ｍｍあるいは７６ｍｍと非常に小さいが、測定点数が少なければ、それぞれのパッカー毎に流体圧を送るチューブを接続すること、また、それぞれの圧力センサー毎にケーブルを接続することが可能ではある。しかし、測定点数が増えればそれだけ狭いボーリング孔内のスペースはなくなり、そのような仕組みは物理的に不可能となる。このため最近増えつづける複数点で間隙水圧を長期連続測定するニーズに対応するため、複数のパッカーに流体圧を１本のチューブで送り膨張させることや、また複数のセンサー信号をディジタル伝送方式により一本の伝送路で送ることによりチューブ、ケーブルの本数を最小数で済ますなどの工夫を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
最近の土木構造物の地下への建設にともない、地表からの地盤調査に加え、地下のトンネルでの地盤調査も増えてきた。地表からの地盤調査で掘削するボーリング孔の多くは鉛直下向きであるが、地下のトンネルでの地盤調査で掘削するボーリング孔は鉛直下向きのものもあるものの多くは鉛直下向きから角度を持たせた方向であり、場合によっては鉛直上向きに掘削する場合もある。ボーリング孔の向きが水平から下向きであれば自然に孔内には地下水が溜るが、水平から上向きの場合ボーリング孔内から湧水する地下水は自然に流れ出してしまい、ボーリング孔には地下水が溜まらず空気が溜まってしまうことになる。したがってこのような条件で間隙水圧を測定する場合、パッカーが膨張して閉じられた区間には空気が残留することになる。
【０００４】
このため、ボーリング孔内に自然に地下水の溜まらない条件で地下水圧を測定するためには以下の条件が必要となる。
▲１▼ボーリング孔内に水を溜める。
▲２▼ボーリング孔内に溜まった水の上位に残留した空気を水で置き換える。
【０００５】
本発明は、特に上記▲２▼の条件を可能とした地下水圧の測定方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の地下水圧の測定方法は、坑道から上方に掘削されたボーリング孔内に縦長の孔内装置を挿入し、ボーリング孔の下端部を封じると共に孔内装置の上端から下端まで連通した経路によってボーリング孔内の空気を抜きながら該ボーリング孔内に水を溜め、その後、該孔内装置に所定間隔をおいて設けられたパッカーを膨張させ、該パッカーによって分画された区画の水圧を該孔内装置に設けられた圧力センサーで測定することを特徴とするものである。
【０００７】
このように測定機の縦長の配管によってボーリング孔内の空気を抜くことにより、地下水圧を精度良く測定することが可能となる。
【０００８】
本発明では、孔内装置には前記パッカーに水を送るためのパッカー送水経路が下端から上端にまで延設されると共に、該パッカー送水経路の上端はボーリング孔内に開放した孔内水導入管に連なっており、且つ該孔内水導入管には、下方向への水の流れのみを許容する逆止弁が設けられており、該孔内水導入管及びパッカー送水経路を介してボーリング孔内の空気を排出することが好ましい。
【０００９】
また、孔内水面までの水圧を検知してボーリング孔内に満水位まで水が溜ったことを検知することが好ましい。
【００１０】
さらに、孔内装置の下部に、該ボーリング孔内への注水部を設け、該注水部からボーリング孔内に注水してボーリング孔内に水を溜めるようにしてもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。図１〜３は実施の形態に係る地下水圧の測定方法を示す全体図、図４（ａ），（ｂ）はパッカーの構成図、図５はラバー部の断面図、図６はジョイント部の断面図、図７はコネクタケースの断面図、図８は圧力センサーケースの構成図、図９は最上位圧力センサーケースの断面図、図１０は孔内装置の上端部の断面図、図１１は孔内装置の下端部の断面図である。
【００１２】
前述したように、上向きのボーリング孔では、ボーリング孔内から湧水がない場合はもちろん、湧水があったとしても、パッカーを設置することによりボーリング孔内にはエアーが残留することとなる。ボーリング孔内で測定するのは地下水圧であることから、エアーが残留することは測定上好ましくなく、パッカーを設置した際にボーリング孔内にエアーが残留しないような工夫が必要となる。鉛直上向き孔でのエアーの排除方法についての詳細を以下に述べる。
【００１３】
本発明方法に用いられる測定装置は、主として下記より構成される。
【００１４】
▲１▼パッカー加圧装置１００
▲２▼圧力制御弁９７
▲３▼孔口固定装置７０
▲４▼パッカー１０
▲５▼圧力センサーケース３０
▲６▼最上位圧力センサーケース３０’
▲７▼孔内水導入管６１（図１０）
孔内装置（パッカー，圧力センサー）３は、基本的には外径７０ｍｍの円筒形である。パッカー送水経路としてのパッカーチューブや信号伝送ケーブルは、この円筒内を通過しており、唯一試験区間長が長くなる区間のみ、接続ロッド（外径３５ｍｍ）の外周上にテープで固定されている。孔内装置内を通過したパッカー送水経路は、最上位圧力センサー３０’より保護接続管内に配置した孔内水導入管として孔底まで達している。詳細は後述するが、パッカー送水経路が孔の天底（天井）に達することで、ボーリング孔内のエアーの排除を可能としている。
【００１５】
以下に各装置の詳細を述べる。
【００１６】
（１）パッカー加圧装置１００
パッカー加圧装置は、ガスボンベ、圧力調整器、送水タンクから構成される。圧力調整器によって制御された高圧ガスを送水タンク内に導入し、送水タンクから加圧された水をパッカー送水経路へと送る。また、手押しポンプは、１０ｋｇｆ／ｃｍ^２以上の水圧供給に用いる。
【００１７】
（２）圧力制御弁９７
パッカーチューブ９０に連なる配管９９に逆止弁９４を配置している。なお、逆止弁９４の前後にフィルタ９３，９５を配置している。９６は開閉弁を示す。仮に、逆止弁９４からパッカー加圧装置側の水圧が減少しても、逆止弁９４によりパッカー送水経路は閉じられ、水圧が維持される。
【００１８】
（３）孔口固定装置７０
ボーリング孔内に挿入した孔内装置を孔口で固定するための装置である。孔口固定装置の詳細を図１１に示す。孔口固定装置７０は、岩盤に設置された４本のアンカーボルト７１で固定されたゴムパッキン押さえプレート７４、該ゴムパッキン押さえプレート７４と岩盤との間にはさまれたゴム７２，７３（硬質及び軟質）、及びゴムパッキン押さえプレート７４に固定されたチャックロック７５により構成される。
【００１９】
岩盤面が平らである場合、岩盤とゴムパッキン押さえプレート７４にはさまれたゴム７２，７３は、ゴムパッキン押さえプレート７４をナット７６で締め付けることにより、岩盤面に圧着する。ただし、岩盤面が平らでない場合には、ゴム７２，７３と岩盤面にウエスや粘土をつめ、ゴムパッキン押さえプレート７４を締め付ける。
【００２０】
チャックロック７５は、チャックリング押出入プレート７７、チャックリング７８、チャックボデー７９から構成される。チャックボデー７９はゴムパッキン押さえプレート７４にボルトナット８０で固定されており、このチャックボデー７９の中心にチャックリング７８を入れ、チャックリング押出入プレート７７をチャックボデー７９にボルトナット８１で固定する。チャックリング７８は、チャックリング押出入プレート７７をボルトナット８１で締め付けることにより内径が狭まり、外径７０ｍｍの孔内装置を円周上に働く圧縮力で固定する。
【００２１】
（４）パッカー１０
パッカー１０の構造について次に説明する。図４（ａ），（ｂ）に示す通り、パッカー１０はラバー部１１、ラバー部上端につながるジョイント部１２、同じく下端につながるジョイント部１３の３つのパーツにより構成されている。
【００２２】
図５はラバー部１１の拡大図、図６はジョイント部１２の拡大図、図７はジョイント部１３の拡大図である。
【００２３】
外径３５ｍｍの接続ロッドにテープで固定されたチューブ１７は、図７のテーパ状の挿入ガイドケース１４の溝１５を通過し、外径７０ｍｍのコネクタケース１６内に侵入する。チューブ１７は送水管コネクタ１８に接続され、チューブ１７内の水は、両端に２本のＯリングのついた送水管差し込み継手１９を経て、図５に示すマンドレル２０とラバーパイプ２１、パッカーラバー２２間に供給される。パッカーラバー２２の膨張は、ここに高圧の水を送ることにより行われる。
【００２４】
さらに、マンドレル２０とラバーパイプ２１、パッカーラバー２３間の水は、送水管差し込み継手２４（図６）を経て、送水管コネクタ２５に接続されたチューブ２６により、上側の装置へ送水される。ジョイント部１２，１３には、圧力センサーからの信号伝送用ケーブルの中継用のコネクタ１２ａ，１３ａが設けられている。
【００２５】
（５）圧力センサーケース３０
圧力センサーケース３０の詳細図を図８（ａ）〜（ｄ）に示す。なお、図８（ｂ），（ｃ），（ｄ）は図８（ａ）のＢ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線及びＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
【００２６】
パッカーチューブ２６は、接続袋ナット３１の溝３２を通過し、外径７０ｍｍのコネクタケース３３内に引き込まれる。チューブ２６は送水管コネクタ３４に接続され、圧力センサーケース３０内に配置した送水継手管３５を介して、反対側の送水管コネクタ３６に接続されたチューブ３７へ送水される。
【００２７】
圧力センサーケース３０内には隔壁３０ａ，３０ｂによって上室３０Ａ，中室３０Ｂ、下室３０Ｃが形成されている。
【００２８】
上室３０Ａは、透口３０ｃを介して外部に通じており、この透口３０ｃを介して上室３０Ａに流入した水の静水圧が圧力センサー２８によって検出される。センサー２８の信号は、回路板２８Ｃと隔壁３０ｂのコネクタ２８Ｂを介して信号伝送用ケーブルによって下段側へ伝達される。
【００２９】
上段側の圧力センサーケース３０からの信号伝送ケーブルは上室３０Ａ内に引き込まれ、隔壁３０ａのコネクタ２８Ａの上端に接続されている。該コネクタ２８Ａの下端は、中室３０Ｂ内を引き回されたリード線によって回路板２８Ｃに接続されている。
【００３０】
（６）最上位圧力センサーケース３０’
最上位圧力センサーケース３０’の詳細図を図９（ａ）〜（ｃ）に示す。なお、図９（ｂ），（ｃ），（ｄ）は図９（ａ）のＢ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線及びＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
【００３１】
圧力センサーケース３０と異なる点は、パッカーチューブ３９内の送水圧を測定する圧力センサー３８が配置されていることである。
【００３２】
チューブ３９は、袋ナット４０の溝４１を通過し、コネクタケース４２に引き込まれる。チューブ３９は、送水管コネクタ４３に接続され、センサーケース４４内に配置した送水管４５により上方の接続子４６内へ導入される。送水経路は、上方に向う流路と、それに直交する方向で圧力センサー３８に連なる２方向に分岐される。上方へ連なる経路を閉塞すれば、チューブ内の送水圧を圧力センサー３８で計測が可能である。
【００３３】
（７）孔内水導入管
孔内水導入管の詳細図を図１０に示す。孔内水導入管６１として用いるステンレス管は、先端圧力センサーケース６０下端のチューブ継手６２に接続される。この孔内水導入管６１は、保護管６４内をとおり、ボーリング孔２の天部まで延びている。図に示すように、この管には逆止弁６５とフィルター６６が配置されている。逆止弁６５は、クラッキング圧０．０２ｋｇｆ／ｃｍ^２で管端から流入した流体が孔口方向（下方向）へ流れることは許すが、パッカー送水経路に送られた水が逆止弁６５から管端を通り孔外へ流出する方向（上方向）への流れは許さない構造になっている。
【００３４】
このように構成された装置を用いて行うボーリング孔内のエアー抜き方法について次に説明する。
【００３５】
鉛直上向きのボーリング孔２内からのエアー抜きの工程を図２，３に示す。
【００３６】
▲１▼孔内装置設置直後
孔口には、孔口固定装置７０を設置している。坑道内のパッカー送水経路は、圧力制御弁９７が組み込まれた経路９９と、バルブ９２が組み込まれた経路９１の２つがある。これらの経路は、孔口で１つの経路となり、パッカー１０から圧力センサーケース３０を通過し、最上位センサーケース３０’を通り、ボーリング孔２の上端まで達している。
【００３７】
孔内装置３の設置直後には、孔口固定装置７０による口元のシールが充分でないため、ボーリング孔２内に自然湧水があれば、孔口より漏水する。このとき、ボーリング孔２内及びパッカー送水経路はエアーで満たされている。また、パッカー送水経路のバルブ９２が開いているため、パッカー送水経路は大気圧開放されていて、孔内水導入管６１に位置する逆止弁６５はそのクラッキング圧により閉鎖している。
【００３８】
▲２▼孔口シール直後
孔口固定装置７０により孔口をシールし、孔内からの漏水を止めると、孔内に水が溜まり始める。ボーリング孔２内で水の体積が増えると、残りのエアーの圧力が上昇し、この圧力が逆止弁６５のクラッキング圧を上回ると逆止弁６５が開く。孔内水導入管６１には、ボーリング孔２内のエアーが導入され、パッカー送水経路に空気が侵入し、開いているバルブ９２を通って経路外へ排気される。
【００３９】
▲３▼ボーリング孔２内満水時
さらにボーリング孔２内に水が溜まると、各圧力センサーケース３０，３０’が水没する。各ケース３０，３０’の圧力センサー２８の出力値は、センサー２８の位置とボーリング孔２内の水面位置との位置水頭差を示す。また、各圧力センサー２８が水没すればそれらの出力差は、各圧力センサー２８の位置水頭差を示す。孔２内の水面の上昇とともに、孔２内のエアー体積は減少し、やがて孔内水導入管６１よりパッカー送水経路に侵入し、開いているバルブ９２を通って排気される。
【００４０】
▲４▼孔内水導入管への孔内水侵入
さらに水位が上昇すると、孔２内の水面は孔内水導入管６１の上端に達し、孔内水導入管６１の上端より孔内水が侵入する。孔内水導入管６１に侵入した孔内水は、パッカー送水経路内のエアーを排除しながら、孔口へ向かい始める。
【００４１】
▲５▼孔内水による完全置換時
パッカー送水経路内のエアーが排除されると、バルブ９２より孔内水の排水が認められ始める。エアーの混入が認められなくなったら、バルブ９２を閉じ、バルブ９６を開け、パッカー加圧装置１００から高圧で送水する。
【００４２】
▲６▼パッカー膨張時
バルブ９６より高圧で送水し、孔内水導入管６１の逆止弁６５位置でのパッカー送水経路内の圧力が同じ位置での孔内水導入管６１の圧力を上回ると、孔内逆止弁６５が閉じる。さらに送水をつづけると、パッカー送水経路に水圧がかかるとともに、パッカーが膨張を開始する。これによってボーリング孔内のエアーの排除、及びパッカーの設置（孔２の内面への密着）が完了する。
【００４３】
この後、各圧力センサー２８によって地下水圧を測定する。
【００４４】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によると、坑道から上方向に穿孔したボーリング孔内の地下水圧を正確に測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る地下水圧の測定方法を示す全体図である。
【図２】実施の形態に係る地下水圧の測定方法を示す全体図である。
【図３】実施の形態に係る地下水圧の測定方法を示す全体図である。
【図４】図４（ａ），（ｂ）はパッカーの構成図である。
【図５】ラバー部の断面図である。
【図６】ジョイント部の断面図である。
【図７】コネクタケースの断面図である。
【図８】圧力センサーケースの構成図である。
【図９】最上位圧力センサーケースの断面図である。
【図１０】孔内装置の上端部の断面図である。
【図１１】孔内装置の下端部の断面図である。
【符号の説明】
２ボーリング孔
３孔内装置
１０パッカー
３０圧力センサーケース
６１孔内水導入管
７０孔口固定装置
１００パッカー加圧装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for measuring groundwater pressure, and more particularly, to a method for measuring groundwater pressure in a borehole drilled upward (vertically upward or obliquely upward) from a tunnel.
[0002]
[Prior art]
In order to measure the groundwater pressure in a borehole drilled for ground investigation, rubber that expands with fluid pressure (air or water) called a packer is inflated in the hole, and the groundwater pressure in the section blocked by this is increased. The method of measuring with the pressure sensor installed in this section is taken. Generally, the diameter of the bore hole is very small, 66 mm or 76 mm. However, if the number of measurement points is small, a tube that sends fluid pressure is connected to each packer, and a cable is connected to each pressure sensor. It is possible. However, as the number of measurement points increases, there is no more space in the borehole and such a mechanism is physically impossible. For this reason, in order to meet the needs for continuous measurement of pore water pressure at multiple points, which have been increasing recently, fluid pressure is sent to a plurality of packers through a single tube and expanded, and a plurality of sensor signals are integrated by a digital transmission system. By sending it through a transmission line, it is possible to minimize the number of tubes and cables.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
With the recent construction of civil engineering structures underground, ground surveys in underground tunnels have increased in addition to ground surveys from the surface. Most of the boreholes drilled in the ground survey from the ground surface are vertically downward, but some of the boreholes drilled in the underground survey in the underground tunnel are vertically downward, most of which are angled from the vertically downward direction In some cases, excavation may be performed vertically upward. If the direction of the borehole is from horizontal to downward, groundwater will naturally accumulate in the borehole, but if it is from horizontal to upward, groundwater that springs from the borehole will naturally flow out, and groundwater will not accumulate in the borehole. Air will accumulate. Therefore, when the pore water pressure is measured under such conditions, air remains in the section where the packer is expanded and closed.
[0004]
For this reason, the following conditions are required to measure the groundwater pressure under conditions where the groundwater does not naturally accumulate in the borehole.
(1) Accumulate water in the borehole.
(2) Replace the air remaining above the water accumulated in the borehole with water.
[0005]
An object of the present invention is to provide a method for measuring groundwater pressure that enables the condition (2) above.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The method for measuring groundwater pressure according to the present invention includes a vertically long bore device inserted into a borehole drilled upward from a tunnel, sealing the lower end of the borehole, and communicating with the upper end to the lower end of the borehole device. Water is accumulated in the boring hole while venting the air in the boring hole, and then a packer provided at a predetermined interval is expanded in the in-hole device, and the water pressure of the compartment partitioned by the packer is adjusted to the hole. The measurement is performed by a pressure sensor provided in the internal device.
[0007]
Thus, by extracting the air in the borehole through the vertically long pipe of the measuring machine, it becomes possible to measure the groundwater pressure with high accuracy.
[0008]
In the present invention, the in-hole device has a packer water supply path for supplying water to the packer extending from the lower end to the upper end, and the upper end of the packer water supply path is opened in the borehole. And the water introduction pipe in the hole is provided with a check valve that allows only the downward flow of water, and the boring hole is provided via the water introduction pipe in the hole and the packer water supply path. It is preferable to discharge the air inside.
[0009]
Moreover, it is preferable to detect the water pressure up to the full water level in the borehole by detecting the water pressure up to the water surface in the hole.
[0010]
Further, a water pouring part into the boring hole may be provided in the lower part of the in-hole device, and water may be poured from the water pouring part into the boring hole to collect water in the boring hole.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. 1 to 3 are general views showing a method for measuring groundwater pressure according to the embodiment, FIGS. 4A and 4B are configuration diagrams of a packer, FIG. 5 is a cross-sectional view of a rubber portion, and FIG. 7 is a cross-sectional view of the connector case, FIG. 8 is a cross-sectional view of the pressure sensor case, FIG. 9 is a cross-sectional view of the uppermost pressure sensor case, FIG. 10 is a cross-sectional view of the upper end of the in-hole device, and FIG. It is sectional drawing of the lower end part of an in-hole apparatus.
[0012]
As described above, in the upward-facing boring hole, air remains in the boring hole by installing the packer as well as in the case where there is no spring water from the boring hole. Since it is the groundwater pressure that is measured in the borehole, it is not preferable for the measurement that air remains, and it is necessary to devise a method so that air does not remain in the borehole when the packer is installed. Details of the method of eliminating air in the vertically upward hole will be described below.
[0013]
The measuring device used in the method of the present invention mainly comprises the following.
[0014]
(1) Packer pressurizing device 100
(2) Pressure control valve 97
(3) Hole fixing device 70
▲ 4 ▼ Packer 10
(5) Pressure sensor case 30
▲ 6 ▼ Top pressure sensor case 30 '
(7) Hole water introduction pipe 61 (FIG. 10)
The in-hole device (packer, pressure sensor) 3 is basically a cylindrical shape having an outer diameter of 70 mm. The packer tube and the signal transmission cable as the packer water supply path pass through this cylinder, and only the section where the test section length is long is fixed on the outer periphery of the connecting rod (outer diameter 35 mm) with tape. The packer water supply path that has passed through the in-hole device reaches the bottom of the hole as the in-hole water introduction pipe disposed in the protective connection pipe from the uppermost pressure sensor 30 ′. Although details will be described later, the air in the borehole can be eliminated by the packer water supply path reaching the bottom (ceiling) of the hole.
[0015]
Details of each device will be described below.
[0016]
(1) Packer pressurizing device 100
The packer pressurizing device includes a gas cylinder, a pressure regulator, and a water supply tank. High-pressure gas controlled by the pressure regulator is introduced into the water supply tank, and water pressurized from the water supply tank is sent to the packer water supply path. The hand pump is used to supply a water pressure of 10 kgf / cm ² or more.
[0017]
(2) Pressure control valve 97
A check valve 94 is arranged in a pipe 99 connected to the packer tube 90. Filters 93 and 95 are disposed before and after the check valve 94. Reference numeral 96 denotes an on-off valve. Even if the water pressure on the side of the packer pressurizing device decreases from the check valve 94, the checker 94 closes the packer water supply path and maintains the water pressure.
[0018]
(3) Hole fixing device 70
It is a device for fixing an in-hole device inserted into a boring hole with a hole opening. The details of the hole opening fixing device are shown in FIG. The hole fixing device 70 includes a rubber packing press plate 74 fixed by four anchor bolts 71 installed on the rock, and rubbers 72 and 73 (hard) sandwiched between the rubber packing press plate 74 and the rock. And a chuck lock 75 fixed to the rubber packing holding plate 74.
[0019]
When the rock surface is flat, the rubbers 72 and 73 sandwiched between the rock and the rubber packing holding plate 74 are pressed against the rock surface by tightening the rubber packing holding plate 74 with a nut 76. However, if the rock surface is not flat, the rubber 72 and 73 and the rock surface are filled with waste cloth or clay, and the rubber packing holding plate 74 is tightened.
[0020]
The chuck lock 75 includes a chuck ring push-in plate 77, a chuck ring 78, and a chuck body 79. The chuck body 79 is fixed to the rubber packing holding plate 74 with bolts and nuts 80. A chuck ring 78 is inserted into the center of the chuck body 79, and the chuck ring push-in plate 77 is fixed to the chuck body 79 with bolts and nuts 81. The inner diameter of the chuck ring 78 is narrowed by tightening the chuck ring push-in plate 77 with a bolt and nut 81, and an in-hole device having an outer diameter of 70 mm is fixed with a compressive force acting on the circumference.
[0021]
(4) Packer 10
Next, the structure of the packer 10 will be described. As shown in FIGS. 4A and 4B, the packer 10 is composed of three parts: a rubber part 11, a joint part 12 connected to the upper end of the rubber part, and a joint part 13 connected to the lower end.
[0022]
FIG. 5 is an enlarged view of the rubber part 11, FIG. 6 is an enlarged view of the joint part 12, and FIG. 7 is an enlarged view of the joint part 13.
[0023]
The tube 17 fixed to the connecting rod having an outer diameter of 35 mm with tape passes through the groove 15 of the tapered insertion guide case 14 shown in FIG. 7 and enters the connector case 16 having an outer diameter of 70 mm. The tube 17 is connected to a water pipe connector 18, and water in the tube 17 passes through a water pipe insertion joint 19 with two O-rings at both ends, and then a mandrel 20, a rubber pipe 21, and a packer rubber 22 shown in FIG. 5. Supplied in between. The expansion of the packer rubber 22 is performed by sending high-pressure water here.
[0024]
Further, water between the mandrel 20, the rubber pipe 21, and the packer rubber 23 passes through the water pipe insertion joint 24 (FIG. 6) and is supplied to the upper device through the tube 26 connected to the water pipe connector 25. The joint portions 12 and 13 are provided with connectors 12a and 13a for relaying a signal transmission cable from the pressure sensor.
[0025]
(5) Pressure sensor case 30
Detailed views of the pressure sensor case 30 are shown in FIGS. 8B, 8C, and 8D are cross-sectional views taken along lines BB, CC, and DD in FIG. 8A.
[0026]
The packer tube 26 passes through the groove 32 of the connection cap nut 31 and is drawn into the connector case 33 having an outer diameter of 70 mm. The tube 26 is connected to a water supply pipe connector 34, and water is supplied to a tube 37 connected to the opposite water supply pipe connector 36 through a water supply joint pipe 35 disposed in the pressure sensor case 30.
[0027]
In the pressure sensor case 30, an upper chamber 30A, an intermediate chamber 30B, and a lower chamber 30C are formed by partition walls 30a and 30b.
[0028]
The upper chamber 30A communicates with the outside through the through hole 30c, and the hydrostatic pressure of water that has flowed into the upper chamber 30A through the through hole 30c is detected by the pressure sensor 28. The signal from the sensor 28 is transmitted to the lower side by a signal transmission cable through the circuit board 28C and the connector 28B of the partition wall 30b.
[0029]
The signal transmission cable from the upper pressure sensor case 30 is drawn into the upper chamber 30A and connected to the upper end of the connector 28A of the partition wall 30a. The lower end of the connector 28A is connected to the circuit board 28C by a lead wire routed in the middle chamber 30B.
[0030]
(6) Top pressure sensor case 30 '
Detailed views of the uppermost pressure sensor case 30 ′ are shown in FIGS. FIGS. 9B, 9C, and 9D are cross-sectional views taken along lines BB, CC, and DD in FIG. 9A.
[0031]
The difference from the pressure sensor case 30 is that a pressure sensor 38 for measuring the water supply pressure in the packer tube 39 is arranged.
[0032]
The tube 39 passes through the groove 41 of the cap nut 40 and is drawn into the connector case 42. The tube 39 is connected to the water pipe connector 43 and is introduced into the upper connector 46 by the water pipe 45 disposed in the sensor case 44. The water supply path is branched into two directions connected to the pressure sensor 38 in a direction orthogonal to the flow path directed upward. If the path extending upward is closed, the water supply pressure in the tube can be measured by the pressure sensor 38.
[0033]
(7) In-hole water introduction tube A detailed view of the in-hole water introduction tube is shown in FIG. A stainless steel pipe used as the in-hole water introduction pipe 61 is connected to the tube joint 62 at the lower end of the tip pressure sensor case 60. The in-hole water introduction pipe 61 passes through the protection pipe 64 and extends to the top of the boring hole 2. As shown in the figure, a check valve 65 and a filter 66 are arranged in this pipe. The check valve 65 allows the fluid flowing in from the pipe end at a cracking pressure of 0.02 kgf / cm ² to flow in the direction of the hole (downward), but the water sent to the packer water supply path from the check valve 65 It has a structure that does not allow the flow in the direction (upward) to flow out of the hole through the pipe end.
[0034]
Next, a method for venting air in the boring hole, which is performed using the apparatus configured as described above, will be described.
[0035]
FIGS. 2 and 3 show the process of venting air from the vertically upward boring hole 2.
[0036]
(1) Immediately after installation of the in-hole device, the hole fixing device 70 is installed in the hole. There are two packer water supply paths in the tunnel, a path 99 in which the pressure control valve 97 is incorporated and a path 91 in which the valve 92 is incorporated. These paths form one path at the hole opening, pass through the pressure sensor case 30 from the packer 10, pass through the uppermost sensor case 30 ′, and reach the upper end of the boring hole 2.
[0037]
Immediately after the installation of the in-hole device 3, the seal at the mouth by the hole-and-mouth fixing device 70 is not sufficient, so if there is natural spring water in the borehole 2, water leaks from the hole. At this time, the bore hole 2 and the packer water supply path are filled with air. Further, since the valve 92 of the packer water supply path is open, the packer water supply path is opened to atmospheric pressure, and the check valve 65 located in the in-hole water introduction pipe 61 is closed by the cracking pressure.
[0038]
(2) Immediately after sealing the hole, when the hole is sealed by the hole fixing device 70 and water leakage from the hole is stopped, water begins to accumulate in the hole. When the volume of water increases in the borehole 2, the pressure of the remaining air rises, and when this pressure exceeds the cracking pressure of the check valve 65, the check valve 65 opens. Air in the boring hole 2 is introduced into the in-hole water introduction pipe 61, air enters the packer water supply path, and is exhausted out of the path through the open valve 92.
[0039]
{Circle around (3)} When water is accumulated in the borehole 2 when the borehole 2 is full, the pressure sensor cases 30, 30 ′ are submerged. The output value of the pressure sensor 28 in each case 30, 30 ′ indicates the position head difference between the position of the sensor 28 and the water surface position in the borehole 2. If each pressure sensor 28 is submerged, the output difference between them indicates the position head difference of each pressure sensor 28. As the water level in the hole 2 rises, the air volume in the hole 2 decreases and eventually enters the packer water supply path from the in-hole water introduction pipe 61 and is exhausted through the open valve 92.
[0040]
(4) When the water level intrudes into the borehole water introduction pipe and the water level further rises, the water surface in the bore 2 reaches the upper end of the borehole water introduction pipe 61, and the borehole water flows from the upper end of the borehole water introduction pipe 61. invade. The hole water that has entered the hole water introduction pipe 61 starts to move toward the hole opening while eliminating air in the packer water supply path.
[0041]
(5) During complete replacement with water in the hole When the air in the packer water supply path is eliminated, drainage of the water in the hole starts to be recognized from the valve 92. When mixing of air is not recognized, the valve 92 is closed, the valve 96 is opened, and water is supplied from the packer pressurizing device 100 at a high pressure.
[0042]
(6) When water is supplied at a higher pressure than the valve 96 when the packer is expanded, and the pressure in the packer water supply path at the check valve 65 position of the in-hole water introduction pipe 61 exceeds the pressure of the in-hole water introduction pipe 61 at the same position The in-hole check valve 65 is closed. When the water supply continues, water pressure is applied to the packer water supply path, and the packer starts to expand. This completes the elimination of the air in the borehole and the installation of the packer (adherence to the inner surface of the hole 2).
[0043]
Thereafter, the groundwater pressure is measured by each pressure sensor 28.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to accurately measure the groundwater pressure in the borehole drilled upward from the tunnel.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall view showing a method for measuring groundwater pressure according to an embodiment.
FIG. 2 is an overall view showing a method for measuring groundwater pressure according to an embodiment.
FIG. 3 is an overall view showing a method for measuring groundwater pressure according to an embodiment.
FIGS. 4A and 4B are configuration diagrams of a packer. FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a rubber part.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a joint portion.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a connector case.
FIG. 8 is a configuration diagram of a pressure sensor case.
FIG. 9 is a cross-sectional view of the uppermost pressure sensor case.
FIG. 10 is a cross-sectional view of the upper end portion of the in-hole device.
FIG. 11 is a cross-sectional view of the lower end portion of the in-hole device.
[Explanation of symbols]
2 Boring hole 3 In-hole device 10 Packer 30 Pressure sensor case 61 In-hole water introduction pipe 70 Hole opening fixing device 100 Packer pressurizing device

Claims

坑道から上方に掘削されたボーリング孔内に縦長の孔内装置を挿入し、ボーリング孔の下端部を封じると共に孔内装置の上端から下端まで連通した経路によってボーリング孔内の空気を抜きながら該ボーリング孔内に水を溜め、
その後、該孔内装置に所定間隔をおいて設けられたパッカーを膨張させ、
該パッカーによって分画された区画の水圧を該孔内装置に設けられた圧力センサーで測定することを特徴とする地下水圧の測定方法。Insert a vertically long bore device into the borehole drilled upward from the tunnel, seal the lower end of the borehole, and remove the air in the borehole through a path communicating from the upper end to the lower end of the borehole device. Water in the hole,
Then, the packer provided at a predetermined interval in the in-hole device is expanded,
A method for measuring groundwater pressure, characterized in that the water pressure in the compartment divided by the packer is measured by a pressure sensor provided in the in-hole device.

請求項１において、前記孔内装置には前記パッカーに水を送るためのパッカー送水経路が下端から上端にまで延設されると共に、該パッカー送水経路の上端はボーリング孔内に開放した孔内水導入管に連なっており、
且つ該孔内水導入管には、下方向への水の流れのみを許容する逆止弁が設けられており、該孔内水導入管及びパッカー送水経路を介してボーリング孔内の空気を排出することを特徴とする地下水圧の測定方法。In Claim 1, The packer water supply path for sending water to the packer is extended from the lower end to the upper end in the in-hole device, and the upper end of the packer water supply path is opened in the borehole. It is connected to the introduction pipe,
The hole water introduction pipe is provided with a check valve that allows only downward water flow, and the air in the borehole is discharged through the hole water introduction pipe and the packer water supply path. A method for measuring groundwater pressure, characterized by:

請求項２において、該孔内水導入管の先端から逆止弁を介して流入した孔内水がパッカー送水経路から流出することを検知すると共に、孔内水面までの水圧を検知してボーリング孔内に満水位まで水が溜ったことを検知することを特徴とする地下水圧の測定方法。3. The boring hole according to claim 2, wherein it detects that the water in the hole that has flowed in from the tip of the water introduction pipe in the hole flows out from the packer water supply path and detects the water pressure up to the water surface in the hole. A method for measuring groundwater pressure, characterized by detecting that water has accumulated to a full water level.