JPH09151688A - 大深度の水理試験方法とその試験用掘削装置及びパッカー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ベンナイト泥水を用いないで大深度のボーリン
グ掘削を行い、目標の大深度域の地下水の正確な水理特
性を把握し、低廉に採水する。 【構成】掘削機の最下端部に配置され開閉する掘削ビッ
ト３，７７で掘削しつつ掘削された掘削孔にケーシング
１１を挿入し、ケーシング１１から掘削ビット３を除去
し、ケーシング１１内に切断カッターを挿入しケーシン
グ１１を切断し、切断されたケーシング位置にパッカー
を配置し、パッカーをその高さ位置の掘削孔の上下に２
個固定する工法であり、ケーシング１１内に挿入される
アウターチューブ１は開閉自在なウイングビット８を備
え、パッカー内管はパッカーラバーと外周の円錐状カム
を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、深部の地下水を試
験するための水理試験装置に関する。更に詳しくは、地
下１，０００ｍ以上の深部で水理試験を行うためのボー
リング孔の掘削や水理試験方法とその掘削装置及びその
試験に用いるパッカーに関する。

【０００２】

【従来の技術】水の分析は鉱山開発に際して化学探査と
して行われており、また、地下構造物を建設する際の環
境アセスメントの一環としても近年行われている。一般
に、深部地下水の組成は地表近くと深部の地下水とでは
組成が異なる。近年水の組成を分析することにより、地
下水の起源や年齢などを推定する方法も行われている。
また、透水テスト、湧水テスト等目的に応じて各種の水
理試験が行われている。

【０００３】このような調査は、掘削機で掘削した鉛直
孔にサンプラーを降ろして地下水を採取することにより
行われる。掘削機は、石油掘削などで知られるように、
公知である。目標深度の地下水を採取する採水方法も知
られている。

【０００４】地下深部のボーリング掘削を行う場合、地
山応力が大きくなることなどから孔壁を保護するために
ベンナイト泥水を用いて孔を掘削し、掘削後は鋼製ケー
シングにより孔を保護する。この方法では、泥水を使用
するために孔壁にベンナイトが付着し、正確な水理試験
を行うことが難しく、地下水も泥水の影響を受けるため
地下水の化学的性質の把握も困難である。

【０００５】公知の掘削機による孔掘削は、このように
大深度の場合に問題がある。目標の大深度域でその深度
域の地下水を確実に他の深度の地下水から区別する方法
であり、大深度でも簡単で低廉な方法が求められてい
る。水理試験は、地下水の成分分析に限られず、透水試
験、湧水試験を含む。このような試験をも行うことがで
きる掘削方法、シール方法が求められている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述のような
技術背景のもとになされたものであり、下記目的を達成
する。

【０００７】本発明の目的は、ベンナイト泥水を用いな
いで大深度のボーリング掘削を行うための大深度の水理
理試験方法及びその装置を提供することを目的とする。

【０００８】本発明の他の目的は、大深度域の正確な水
理特性を把握するための水理試験孔の削井を行う大深度
の水理試験方法及びその装置を提供することにある。

【０００９】本発明の更に他の目的は、目標の大深度域
の地下水を正確に採水するための大深度の水理試験方法
及びその装置を提供することにある。

【００１０】本発明の更に他の目的は、目標の大深度域
でその深度域の地下水を確実に採水する大深度の水理試
験用掘削装置を提供することにある。

【００１１】本発明の別な目的は、目標の大深度域でそ
の深度域の地下水を確実に採水する場合に低廉に採水で
きる大深度の水理試験用掘削装置を提供することにあ
る。

【００１２】本発明の更に別な目的は、前記方法及び前
記装置により特定深度域をシールするために好適なパッ
カーを提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するため、次の手段を採る。

【００１４】本発明１の大深度の水理試験方法は、掘削
機により大深度まで掘削する掘削工程と、前記掘削工程
後、特定の深部を隣り合う深部からシールするためにパ
ッカーを配置するパッカー配置工程とを含む大深度水理
試験方法であって、前記掘削機の最下端部に配置された
掘削ビット（３，７７）で掘削しつつ掘削された掘削孔
にケーシング（１１）を挿入する掘削工程と、前記ケー
シング（１１）から前記掘削ビット（３，７７）を除去
する掘削ビット除去工程と、前記ケーシング（１１）内
に切断カッターを挿入し前記ケーシング（１１）を切断
するケーシング切断工程と、切断された前記ケーシング
位置に前記パッカー（１７，２７）を配置し、前記パッ
カー（１７，２７）を前記掘削孔に固定するパッカー配
置・固定工程とからなることを特徴としている。

【００１５】本発明２の大深度の水理試験方法は、前記
発明１の大深度の水理試験方法において、前記パッカー
（１７，２７）が間隔をおいて２個配置されることを特
徴としている。

【００１６】本発明３の大深度の水理試験方法は、前記
発明２の大深度水理試験方法において、前記パッカー
（１７，２７）間の前記ケーシング（１１）が前記掘削
孔からの地下水を通すストレーナ（１４）付きであるこ
とを特徴としている。

【００１７】本発明４の大深度の水理試験方法は、前記
発明２の大深度の水理試験方法において、前記パッカー
（１７，２７）間が前記ケーシング（１１）がない掘削
孔で裸孔であることを特徴としている。

【００１８】本発明５の大深度の水理試験用掘削装置
は、大深部の水理試験を行うための掘削工程と、前記掘
削工程後、特定の深部のシールするパッカーを配置する
パッカー配置工程とを含む大深度水理試方法に用いる掘
削装置であって、前記掘削機の最下端部に配置され開閉
する掘削ビットで掘削しつつ掘削された掘削孔に挿入さ
れるケーシング（１１）と、前記ケーシング（１１）内
に挿入されるアウターチューブ（１）と、前記アウター
チューブ（１）に開閉自在に設けられたウイングビット
（８，８）とからなることを特徴としている。

【００１９】本発明６の大深度の水理試験用掘削装置
は、前記発明５の大深度の水理試験用掘削装置であり、
前記ウイングビットは取換可能であり前記ウイングビッ
トによる拡大掘削孔の径が変更可能であることを特徴と
する大深度の水理試験用掘削装置。

【００２０】本発明７の大深度の水理試験用パッカー
は、大深部の水理試験を行うために水理試験孔を掘削す
る掘削工程と、前記掘削工程後、特定の深部の水理試験
を行うために前記水理試験孔をシールするパッカーを配
置するパッカー配置工程とを含む大深度水理試験方法に
用いる水理試験装置であって、パッカーラバー（２２，
３２）が取り付けられたパッカー内管（２１，３１）
と、前記パッカー内管（２１，３１）の外周に配置され
前記パッカーラバー（２２，３２）の内周孔に挿入され
る円錐状カム（２３，３３）とからなることを特徴とし
ている。

【００２１】本発明の大深度の水理試験用掘削装置は、
掘削ビットで孔を掘削しながら、孔壁を保護するための
ケーシングが挿入される。掘削ビットは、アウターチュ
ーブに固定されず上下動可能に形成することができる。
この場合、アウターチューブと掘削ビットの相対的上下
動を利用して、アウターチューブに取りつけられる拡径
用ビットの開閉を行うことができる。

【００２２】ケーシングを切断して、切断部の上下位置
にパッカーを配置・固定する。上下パッカーの間にケー
シングを残す場合は、ケーシングの通水孔から特定深度
域の地下水が、上下パッカー間の掘削孔内に侵入する。
この場合、上下パッカー間の孔壁の崩れを防止できるの
で、長期間の水理検査が正確に行われる。

【００２３】パッカーの固定・配置は、固定・配置装置
の２部材の相対的上下動により、シール用パッカーラバ
ーを孔壁に強力に圧接させて固定することができる。上
下パッカーにより形成される特定深度域は、複数箇所に
設けることができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を説明
する。図１は、本発明の大深度の水理試験方法の実施形
態１で使用する公知の掘削手段を示す断面図である。こ
の掘削手段は、ワイヤーライン工法（ＷＬ工法と略称さ
れている）に用いる手段である。本発明の大深度の水理
試験方法の実施形態１は、掘削工程においてＷＬ工法を
用いる。ただし、掘削手段の１部を改善している。

【００２５】ＷＬ工法は、アウターチューブ１とインナ
ーチューブ２を用いる。アウターチューブ１の下端に掘
削用ビット３が取りつけられている。開閉連結具４が、
インナーチューブ２に開閉自在に取りつけられている。
アウターチューブ１とインナーチューブ２は、開閉連結
具４により回転方向に同体化される。開閉連結具４が閉
じたときは、アウターチューブ１とインナーチューブ２
の結合が解消される。インナーチューブ２の上端部に吊
下部５が設けられている。地上からワイヤーにより降ろ
される吊下手段（図示せず）が、吊下部５に嵌合する。

【００２６】吊下手段と吊下部５との着脱及び開閉連結
具４の開閉をワイヤを用いて行う公知方法の説明は省略
する。インナーチューブ２はその下方部にコアチューブ
６を備えている。コアチューブ６に掘削された岩石コア
が満たされたならば、アウターチューブ１から開放した
インナーチューブ２を地上に引き上げ、コアチューブ６
の中の岩石コアを抜き出し、再びインナーチューブ２を
孔底まで降ろして掘削を継続する。掘削ビット３を交換
する時以外は、アウターチューブ１の引き抜きは行わな
い。

【００２７】図２は、本発明の大深度水理試験方法の実
施形態１の掘削工程及びこの掘削工程で用いる本発明の
大深度水理試験用掘削装置の実施形態１を示す断面図で
ある。実施形態１の掘削機は、公知工法のＷＬ工法に用
いる掘削機に改良が加えられている。アウターチューブ
１の下方部に開閉自在な複数体例えば５体のウイングビ
ット８が取りつけられている。５体のウイングビット８
は、アウターチューブ１の周囲に等間隔で配置されてい
る。

【００２８】ウイングビット８は開いたときに、５体が
並ぶ円周の半径が拡大される。アウターチューブ１が回
転駆動されると、掘削用ビット３により掘削された掘削
孔の直径が拡大され、大径の拡大掘削孔が形成される。
この拡大された拡大掘削孔９に掘進ど同時に掘削に併行
してケーシング１１が挿入される。ケーシング１１の材
料として軽くて頑丈であるＦＲＰが用いられている。

【００２９】ウイングビット８を閉じてアウターチュー
ブ１をインナーチューブ２とともに引き抜いた状態が、
図３に示されている。図４は、図３の状態のケーシング
１１の途中部分を示している。ケーシング１１の途中部
分には、ストレーナ（通水孔）１４が多数開けられてい
る。多数の通水孔１４は、軸方向密度及び周方向密度が
等しくなるように分配されている。掘削ビット３、ウイ
ングビット８、ケーシングビット１２はそれぞれに取換
可能であり、掘削ビット３による掘削孔の径、拡大掘削
孔９の径、最大径掘削孔１３の径を変更することができ
る。なお、ウイングビット８の拡径時の直径は、ケーシ
ングビット１２の直径より大きく設計する。

【００３０】図４は、特定された深度位置でケーシング
１１を上下に分断して、ケーシング１１の第１上方部分
１５を設計高さだけ第１下方部分１６に対して吊り上げ
て第１上下部分１５，１６を切り離した切離し工程を示
している。図５は、ケーシング１１の第１上方部分１５
の下端とケーシング１１の第１下方部分１６の上端との
間に第１パッカー１７を配置し、最大径掘削孔１３の孔
壁に第１パッカー１７を固定する第１パッカー配置・固
定工程を示している。

【００３１】第１パッカー１７は、地下水採取孔である
掘削孔即ち最大径掘削孔１３の特定深度域をその上下域
からシールために用いられる。第１パッカー１７は、詳
しくは後述するが、第１パッカー内管２１と、第１パッ
カー内管２１の外周に設けられる環状の第１パッカーラ
バー２２と、第１パッカー内管２１と同心に第１パッカ
ー内管２１の外周に第１パッカー内管２１に対して上下
方向に摺動し第１パッカーラバー２２の内周孔に挿入さ
れる第１円錐状カム２３とから構成されている。

【００３２】第１パッカーラバー２２は上下方向に３体
が用いられている。各第１パッカーラバー２２に対応し
て第１円錐状カム２３は第１パッカー内管２１の上下方
向の３位置に形成されている。最下端の第１パッカーラ
バー２２の下方部の内周面は第１パッカー内管２１の外
周面に接着されている。この接着面は水を通さない。第
１パッカーラバー２２の上方部の内周面側に第１円錐状
カム２３の下方部が圧入されている。

【００３３】第１円錐状カム２３の下方部は下側に先細
りになるように形成されているので、第１パッカーラバ
ー２２の上方部が拡径されて押し広げられ、第１パッカ
ーラバー２２の上方部の外周面が最大径掘削孔１３の孔
壁に圧接している。このような第１パッカーラバー２２
により、第１パッカー内管２１と最大径掘削孔１３との
間の環状空間部を水が上下方向に通過することがない。

【００３４】もし、第１パッカー内管２１の内部が上下
に仕切られたならば、第１パッカー１７は、ケーシング
１１の第１上方部分１５の内部とケーシング１１の第１
下方部分１６の内部は、第１パッカー１７により上下に
遮断されたことになる。第１パッカー内管２１の内部の
遮断については、後述する。

【００３５】図６は、第１パッカー１７により下方側を
シールした深度域の上方側を第２パッカー２７によりシ
ールする第２パッカー配置・固定工程を示している。第
２パッカー配置・固定工程は、第１パッカー配置・固定
工程と同様である。即ち、第２パッカー２７は、第２パ
ッカー内管３１と、第２パッカー内管３１の外周に設け
られる環状の第２パッカーラバー３２と、第２パッカー
内管３１と同心に第２パッカー内管３１の外周に第２パ
ッカー内管３１に対して上下方向に摺動し第２パッカー
ラバー３２の内周孔に挿入される第２円錐状カム３３と
から構成されている。

【００３６】第２パッカーラバー３２は上下方向に３体
が用いられている。各第２パッカーラバー３２に対応し
て第２円錐状カム３３は第２パッカー内管３１の上下方
向の３位置に形成されている。最下端の第２パッカーラ
バー３２の下方部の内周面は第２パッカー内管３１の外
周面に接着されている。この接着面は水を通さない。

【００３７】第２パッカーラバー３２の上方部の内周面
側に第２円錐状カム３３の下方部が圧入されている。第
２円錐状カム３３の下方部は下側に先細りになるように
形成されているので、第２パッカーラバー３２の上方部
が拡径されて押し広げられ、第２パッカーラバー３２の
上方部の外周面が最大径掘削孔１３の孔壁に圧接してい
る。

【００３８】このような第２パッカーラバー３２によ
り、第２パッカー内管３１と最大径掘削孔１３との間の
環状空間部を水が上下方向に通過することがない。も
し、第２パッカー内管３１の内部が上下に仕切られたな
らば、ケーシング１１の第２上方部分３５の内部とケー
シング１１の第２下方部分３６（第１上方部分に相当）
の内部は、第２パッカー２７により上下に遮断されたこ
とになる。第２パッカー内管３１の内部の遮断について
は、第１パッカー内管２１の内部の遮断とともに後述す
る。

【００３９】図７は、第１パッカー１７と第２パッカー
２７の内部を遮断する遮断工程を示している。地上より
サンプラーと称される採水装置が吊り降ろされる。採水
装置は吊り部とサンプラー本体部４２とシール部４３と
からなる。吊り部の吊降しのために吊降用ワイヤ（図示
せず）が用いられる。サンプラー本体部４２と地上間
は、サンプラー本体部４２の水を採取するためのチュー
ブ（図示せず）により連結されている。

【００４０】シール部４３は、下方側シール部４４と上
方側シール部４５とを備えている。下方側シール部４４
と上方側シール部４５との上下間距離は、第１パッカー
１７の中間と第２パッカー２７の中間との間の距離に概
ね等しい。下方側シール部４４と上方側シール部４５と
には、それぞれに圧力空気が供給される。下方側シール
部４４と上方側シール部４５は、ゴム状材料で形成され
ている。圧力空気が供給されると、下方側シール部４４
と上方側シール部４５は、それぞれに膨張し第１パッカ
ー内管２１及び第２パッカー内管３１の内周面に圧接す
る。

【００４１】このような下方側シール部４４と上方側シ
ール部４５の圧接により、第１パッカー内管２１及び第
２パッカー内管３１の内部は上下に遮断される。なお、
このようなサンプラーは、例えば特許出願公告平４−１
１７１７号に詳述されているように公知である。

【００４２】図８（ａ），（ｂ）は、パッカー１７、２
７を孔壁に配置・固定するためのパッカー配置・固定手
段を示す断面図である。パッカー配置・固定手段は、ケ
ーシング１１内に挿入され地上から吊り下げられる流体
圧シリンダ部５１と流体圧シリンダ部５１の下端に連結
されている前記パッカー１７又はパッカー２７とから構
成されている。図９に詳しく示すように、流体圧シリン
ダ部５１は、上方部５２とシリンダ蓋部５３とシリンダ
５４とピストン５５とピストン案内用ロッド５６とから
構成されている。ピストン５５に下方に延びる円筒体６
０が取りつけられている。

【００４３】ピストン案内用ロッド５６は、シリンダ蓋
部５３に固定されピストン５５を貫通しシリンダ５４の
中心軸心線上に位置づけられている。上方部５２とシリ
ンダ蓋部５３とピストン案内用ロッド５６の上端部の内
側に流体供給路５８が設けられている。流体供給路５８
は、連通路６１を介してシリンダ室５９に通じている。

【００４４】図１０に示すように、ピストン案内用ロッ
ド５６の下端部にパッカー連結用部材５７が取りつけら
れている。パッカー連結用部材５７を介して、ピストン
案内用ロッド５６にパッカー１７又はパッカー２７が結
合している。第１パッカー内管２１（３１）とパッカー
連結用部材５７との間に回転連結部材６２が介設されて
いる。

【００４５】回転連結部材６２は、その下端部が第１パ
ッカー内管２１に固定され上端部がパッカー連結用部材
５７に螺合している。回転連結部材６２とパッカー連結
用部材５７は軸回りの回転方向に結合し、例えば左ネジ
結合により結合する。右回転により、パッカー連結用部
材５７と回転連結部材６２の結合が解消される。

【００４６】第１パッカー１７は、図５を参照して説明
した工程で用いられている。第１パッカー１７と第２パ
ッカー２７は同一構造であるから、第１パッカー１７に
ついてのみ説明する。既述の通り、第１パッカー１７
は、第１パッカー内管２１と、第１パッカー内管２１の
外周に設けられる環状の第１パッカーラバー２２と、第
１パッカー内管２１と同心に第１パッカー内管２１の外
周に第１パッカー内管２１と一体に形成され第１パッカ
ーラバー２２の内周孔に挿入される第１円錐状カム２３
とから構成されている。

【００４７】第１パッカーラバー２２は上下方向に３体
が用いられている。各第１パッカーラバー２２に対応し
て第１円錐状カム２３は第１パッカー内管２１の上下方
向の３位置に形成されている。３体のパッカーラバー２
２と３体の円錐状カム２３は、交互に配置されている。
第１パッカーラバー２２及び第１円錐状カム２３は、第
１パッカー内管２１に対して摺動自在である。第１パッ
カーラバー２２は、硬質のゴム材などで作られ耐用年数
は長期である。

【００４８】各第１パッカーラバー２２の下方部の内周
面は第１パッカー内管２１の外周面に圧接している。図
８（ａ）に示されるピストン５５が、流体供給路５８に
供給される流体の圧力により押し下げられる。ピストン
５５の降下により、円筒体６０が降下する。図１０に示
されるように、円筒体６０の下端面により、最上段の第
１円錐状カム２３が無理矢理に下方に押される。

【００４９】第１円錐状カム２３の円錐状下方部が、最
上段の第１パッカーラバー２２の内側に進入する。その
第１パッカーラバー２２の上方部が第１円錐状カム２３
により押し広げられる。第１パッカーラバー２２の上方
部は押し広げられ、その上方部の外周面が孔壁面に圧接
する。

【００５０】流体供給路５８に更に圧力水が供給され、
ピストン５５は更に降下する。この降下により、円筒体
６０を介して更に第１円錐状カム２３が降下する。降下
する第１円錐状カム２３は、進入している第１パッカー
ラバー２２を押し下げる。最上段の第１パッカーラバー
２２の降下により中断の第１円錐状カム２３が押し下げ
られる。

【００５１】このように、３体の第１パッカーラバー２
２と３体の第１円錐状カム２３が、共に降下しながら、
３体の第１パッカーラバー２２は３体の第１円錐状カム
２３により押し広げられ、図８（ａ）に示すように、３
体の第１パッカーラバー２２が孔壁に圧接する。流体圧
シリンダ部５１を右回転させる。

【００５２】この右回転により、パッカー連結用部材５
７は回転連結部材６２から離脱する。パッカー内管２１
は、流体圧シリンダ部５１から切り離されても、第１パ
ッカーラバー２２と孔壁との圧接力によりその位置で孔
壁に固定される。

【００５３】図１１は、本発明の大深度水理試験方法の
実施形態２を示す概念図である。ケーシング１１が実施
形態１と同様に掘削孔に挿入される。ケーシング１１が
途中で切断される点も実施形態１と同じであるが、切断
箇所は１箇所である。ケーシング１１の下方部分６１の
上端とケーシング１１の上方部分の下端との間に、第１
パッカー１７及び第２パッカー２７がそれぞれに固定さ
れる。

【００５４】第１パッカー１７及び第２パッカー２７
は、実施形態１のそれと同じものである。第１パッカー
１７及び第２パッカー２７を孔壁に固定する方法も、実
施形態１と同じである。実施形態２では、第１パッカー
１７と第２パッカー２７との間に、ケーシング１１は配
置されていない。従って、実施形態２のケーシング１１
には、実施形態１のケーシング１１が有する通水孔は設
けられていない。

【００５５】第１パッカー１７及び第２パッカー２７を
それぞれに構成する第１パッカー内管２１、第２パッカ
ー内管３１の中に、吊り部４１とサンプラー本体部４２
とシール部４３（下方側シール部４４と上方側シール部
４５とからなる）とからなる採水装置が挿入される点
は、実施形態１に同じである（図７参照）。実施形態２
では、上下のパッカー１７，２７間にある特定深度の掘
削孔に孔壁から直接に地下水が侵入する。

【００５６】実施形態１及び実施形態２において、掘削
孔は、アウターチューブ１の下端の掘削用ビット３によ
り掘削され、掘削された地盤構成材はインナーチューブ
２内でコアを形成する。このコアは、地上まで吊り上げ
られたインナーチューブ２から地上に排出される。

【００５７】コア採取方法によるこのような掘削方法
は、掘削孔を痛めないし、掘削孔内に地盤構成材以外の
ものが侵入しない。このような掘削と同時に、ケーシン
グ１１が掘削孔内に挿入される。大深度地盤の応力は大
きいが、ケーシング１１により保護された孔壁の崩れが
防止されている。ケーシング１１は、図２に示すよう
に、アウターチューブ１及びウイングビット８により形
成された孔壁の壁面を僅かに切削しながら、掘削孔に密
着的に容易に進入する。

【００５８】このように形成された掘削孔からアウター
ケーシング１１を残して他の掘削機部分を抜き取り、図
８で説明したパッカー配置・固定手段を特定深度付近に
降下させて、第１及び第２パッカーを固定し、図７で説
明したサンプラー本体部４２から構成されている採水装
置をパッカー間に降下させて、第１及び第２パッカー間
の深度域の孔壁から浸出する水を採取する。

【００５９】採取装置に代えて、各種の水理検査機器を
降下させることができる。水理検査機器は、水を採取す
ることなく水質検査を行う機器を含む。水理検査機器
は、半永久的に探査深度域に設置することができる。

【００６０】図１２、１３は、図２で説明した掘削工程
で用いる拡径掘削を同時に行う掘削機の他の実施形態の
詳細を示している。アウターチューブ１とインナーチュ
ーブ２を用いるＷＬ工法による掘削方法に改良が施され
ている。この改良された掘削工法は、掘削と同時にケー
シング１１を掘削孔に挿入する点では、実施形態１と同
じである。

【００６１】アウターチューブ１の下端部は、カム筒７
２に形成されている。カム筒７２はアウターチューブ１
の本体部分に螺合されている。カム筒７２の内周面側で
段部が設けられている。ビット形成体７５は、頂部７４
を備えている。頂部７４は、段部の水平な上面に係合し
ている。ビット形成体７５は、前記頂部と掘削ビット本
体７７とからなる。頂部７４と掘削ビット本体７７は、
連結部を形成する連結円筒部７６により連結されてい
る。

【００６２】掘削ビット本体７７は、部分円錐状面を有
している。ウイングビット８には、ダイアモンドの切削
用突起体（図示せず）が埋め込まれている。ビット形成
体７５は、前記段部を介してアウターチューブ１に吊り
下げられている。ビット形成体７５は、図示位置よりも
上方にアウターチューブ１に対して上動することができ
る。ビット形成体７５に５体のウイングビット８が取り
つけられる。

【００６３】図１２，１４に示すように、ウイングビッ
ト８は、５体が設けられている。各ウイングビット８
は、水平面上に配置される５角形の丸棒状の支軸７９の
各辺に支持され、それぞれに回転可能である。支軸７９
は、ビット形成体７５に固定されて設けられている。各
ウイングビット８は、切削部８１を備えている。

【００６４】カム筒７２は、カム筒部８２を備えてい
る。カム筒部８２の内周面は、連結円筒部７６の外周面
を摺動する。カム筒部８２は、下方部として５体のカム
部８３を備えている。カム部８３は、図１５，１６，１
７に示すように、カム形成斜面８４を有している。カム
筒部８２の内周面側に、１０条のカム摺動溝８５が形成
されている。

【００６５】図１８，１９は、カム筒７２の下方部分を
示している。連結円筒部７６の外周面に１０条の突起部
分８６が、縦方向に摺動するように、カム筒部８２の各
カム摺動溝８５に入り込み、図１２に示すように、組立
られている。図１２は、カム筒７２、ウイングビット８
等がケーシング１１内に挿入されている状態を示してい
る。図１２に示すように、ウイングビット８は、拡径用
ばね８０により常時拡径方向に付勢されている。

【００６６】アウターチューブ１が回転駆動されると、
図１３に示すように、カム筒部８２が回転駆動される。
カム摺動溝８５及び突起部分８６を介してカム筒部８２
に回転方向に係合しているビット形成体７５が回転す
る。掘削ビット本体７７の下端面が孔底に着地している
状態でアウターチューブ１を降下させると、図１３に示
すように、カム筒部８２のカム部８３が降下しウイング
ビット８の切削部８１に進入する。

【００６７】各切削部８１への進入により、各ウイング
ビット８が支軸７９を回転軸として回転し、各切削部８
１は拡径方向に開く。最大拡径は、ビット形成体７５に
より形成された掘削孔の径である。このような拡径状態
でアウターチューブ１を回転駆動して、拡径掘削孔９０
を形成する。拡径掘削孔９０の形成の進行に併せて、ケ
ーシング１１を降下させる。ケーシング１１の下端部に
刃が形成されている点は、実施形態１に同じである。

【００６８】掘削の途中でインナーチューブ２を地上ま
で引き上げて掘削材を廃棄するＷＬ工法が適用されるこ
とも実施形態１に同じである。掘削を終了してアウター
チューブ１を引き上げるときの最初には、ビット形成体
７５は孔底に放置される。この放置期間、ウイングビッ
ト８に対してカム部８３が上昇しウイングビット８が縮
径して閉まる。

【００６９】ウイングビット８が閉まったビット形成体
７５は段部７３を介してアウターチューブ１に吊り下げ
られた状態で吊り上げれ、地上へ送られる。掘削孔にケ
ーシング１１が取り残される。パッカーの配置・固定方
法は、既述の工程に同じである。

【００７０】

【その他の実施形態】パッカーラバーなどは上下方向に
３体が設けられている場合について説明したが、この個
数は任意である。掘削孔の径は、１工事中においても途
中で変更できる。ラバーの材質は、自由に選択できる。
その他、本発明の趣旨内で自由に設計変更が行われる。

【００７１】

【発明の効果】本発明によると、次の効果が奏される。
ケーシング挿入工程が掘削工程と同時進行で行われるの
で、孔壁保護のために泥水を用いる必要がない。水理試
験に適した孔を掘削でき、また、工程時間が短縮され
る。パッカーの配置・固定が確実である。パッカー構造
が簡素である。ＷＬ工法の利点を活用し欠点を補うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施の形態１の掘削工程を示
す正面断面図である。

【図２】図２は、本発明の実施の形態１の掘削工程で用
いる掘削機の実施形態２を示す正面断面図である。

【図３】図３は、ビット除去工程を示す正面断面図であ
る。

【図４】図４は、ケーシング挿入工程後ビットを除去し
た状態の途中工程を示す正面断面図である。

【図５】図５は、第１パッカー配置・固定工程を示す正
面断面図である。

【図６】図６は、第２パッカー配置・固定工程を示す正
面断面図である。

【図７】図７は、採水工程を示す正面断面図である。

【図８】図８（ａ），（ｂ）は、パッカー配置・固定工
程に用いるパッカー装置を示す正面断面図である。

【図９】図９は、パッカー装置の上部の詳細を示す正面
断面図である。

【図１０】図１０は、パッカー装置の下部の詳細を示す
正面断面図である。

【図１１】図１１は、パッカー配置・固定工程の他の実
施形態を示す正面断面図である。正面断面図である。

【図１２】図１２は、本発明の掘削装置の他の実施形態
を示す正面断面図である。

【図１３】図１３は、図１２のウイングビットが開いた
状態を示す正面断面図である。

【図１４】図１４は、拡径ビットを示す底面図である。

【図１５】図１５は、図１２の１部のカム筒を示す底面
図である。

【図１６】図１６は、図１５の正面図である。

【図１７】図１７は、図１５の底面図である。

【図１８】図１８は、掘削ビット示す平面図である。

【図１９】図１９は、図１８の正面図である。

【符号の説明】

１…アウターチューブ ２…インナーチューブ ３，７７…掘削ビット ８…ウインググビット １１…ケーシング １２…ケーシングビット １３…最大径掘削孔 １４…通水孔（ストレーナ） １７…第１パッカー ２１…第１パッカー内管 ２２…第１パッカーラバー ２３…第１円錐状カム ２７…第２パッカー ３１…第２パッカー内管 ３２…第２パッカーラバー ３３…第２円錐状カム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松村 修治 東京都新宿区津久戸町２番１号 株式会社 熊谷組東京本社内 (72)発明者 岩井 孝幸 東京都新宿区津久戸町２番１号 株式会社 熊谷組東京本社内 (72)発明者 千木良 雅弘 千葉県我孫子市我孫子1646番地 財団法人 電力中央研究所内 (72)発明者 田中 和広 千葉県我孫子市我孫子1646番地 財団法人 電力中央研究所内 (72)発明者 岩崎 慶次 東京都港区芝大門１丁目３番６号 喜多ビ ル３階 株式会社吉田鉄工所東京支社内 (72)発明者 宮本 伸一 佐賀県唐津市原1534番地 株式会社吉田鉄 工所内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】掘削機により大深部まで掘削する掘削工程
   と、 前記掘削工程後、特定の深部を隣り合う深部からシール
   するためにパッカーを配置するパッカー配置工程とを含
   む大深度の水理試験方法であって、 前記掘削機の最下端部に配置された掘削ビットで掘削し
   つつ掘削された掘削孔にケーシングを挿入する掘削工程
   と、 前記ケーシングから前記掘削ビットを除去する掘削ビッ
   ト除去工程と、 前記ケーシング内に切断カッターを挿入し前記ケーシン
   グを切断するケーシング切断工程と、 切断された前記ケーシング位置に前記パッカーを配置
   し、前記パッカーを前記掘削孔に固定するパッカー配置
   ・固定工程とからなることを特徴とする大深度の水理試
   験方法。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記パッカーが間隔をおいて２個配置されることを特徴
   とする大深度の水理試験方法。
3. 【請求項３】請求項２において、 前記パッカー間の前記ケーシングが前記掘削孔からの地
   下水を通すストレーナ付きであることを特徴とする大深
   度の水理試験方法。
4. 【請求項４】請求項２において、 前記パッカー間が前記ケーシングがない掘削孔で裸孔で
   あることを特徴とする大深度の水理試験方法。
5. 【請求項５】大深部の水理試験を行うための掘削工程
   と、前記掘削工程後、特定の深部のシールするパッカー
   を配置するパッカー配置工程とを含む大深部の水理試方
   法に用いる掘削装置であって、 前記掘削機の最下端部に配置され開閉する掘削ビットで
   掘削しつつ掘削された掘削孔に挿入されるケーシング
   と、 前記ケーシング内に挿入されるアウターチューブと、 前記アウターチューブに開閉自在に設けられたウイング
   ビットとからなることを特徴とする大深度の水理試験用
   掘削装置。
6. 【請求項６】請求項５において、 前記ウイングビットは取換可能であり前記ウイングビッ
   トによる拡大掘削孔の径が変更可能であることを特徴と
   する大深度の水理試験用掘削装置。
7. 【請求項７】大深部の水理試験を行うために水理試験孔
   を掘削する掘削工程と、前記掘削工程後、特定の深部の
   水理試験を行うために前記水理試験孔をシールするパッ
   カーを配置するパッカー配置工程とを含む大深度の水理
   試験方法に用いる大深度の水理試験用パッカーであっ
   て、 パッカーラバーが取り付けられたパッカー内管と、 前記パッカー内管の外周に配置され前記パッカーラバー
   の内周孔に挿入される円錐状カムとからなることを特徴
   とする大深度の水理試験用パッカー。