JPS6024413B2 - Ａｅによる孔内地圧測定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ＡＥ（アコースティック・ェミッション、す
なわち音響放出）のカィザー効果を利用して、ボーリン
グ孔内における測定から測定位鷹周辺の地山の初期応力
状態を求める方法に関するものである。

カィザー効果とは、材料が過去に受けた最大応力までは
材料組織が安定していてＡＥの発生が少なく、それ以上
の応力を受けると微視的破壊が生じ易くなりＡＥの発生
頻度が高まる現象をいい、圧力容器や配管などの金属製
構造物において動作期間中の構造的品質低下の有無を試
験するのに利用されている。

近年、岩石にもこのようなカイザー効果があり、またそ
のカィザー効果に方向性があることも見出され、これら
の現象に着目して、地山での位直および方向がわかるよ
うに岩石を採取し、ＡＥ試験法によって岩石供試体の残
留応力を測定して地圧を推定するという極めて暫新な方
法も提案され実施されている（特開昭５３−３９１８２
号参照）。

ところが、この方法だと定方位の岩石供試体を採取しな
ければならないから、サンプリングのための特別な機器
が必要だし、掘削速度を遅くし、十分な注意を払う必要
があり、多数の試料を得るためには多くの時間と労力と
塾練とを必要とする。また、亀裂の多い、脆弱な、強度
の弱い地盤の場合には、岩石供試体を採取しようとして
も割れ目が入ったり、破砕されたりして満足なものがえ
られなかったり、あるいはサンプラーを引き上げる際に
試料が落下するなどして回取率が低下し、地盤の性状に
よっては試料を採取できない場合も多い。更には地山か
ら採取してきた試料は、乱れがあることも考えられ、ま
た、４・ごな試料で地山の現在状態における地圧状態を
常に十分な精度で推定できるか疑問な点もある。本発明
はこのような従釆技術の実情に鑑みなされたものであっ
て、その目的は、岩石を採取することなくボーリング孔
を利用してボーリング孔周辺の地山の初期応力状態を求
めることができ、それ故、労力、時間を節約でき、たと
え強度の弱い地盤であっても実施可能で、より一層地山
の現在状態に近い状態で地圧を測定できる方法を提供す
ることにある。

以下、図面に基づき本発明について詳しく説明する。

岩盤内で任意の面を想定したとき、第１図Ａに示すよう
に、その面には互いに逆向さで大きさが等しい応力が作
用し合い、それによって釣合し、が保たれている。

しかし、第亀図Ｂに示すように、岩盤１内にボーリング
を実施すると、ボーリング孔２の孔肇３では岩盤の応力
が解放されて孔壁に垂直な応力成分は０となる。このよ
うな状態において、ボーリング孔２内にゾンデ４を挿入
する。ゾンデ４は、主としてゴムチユーブ５からなり、
向きの異なる複数個（第３図では同一平面内に向きを異
にして３個）のＡＥ受振器６ａ，６ｂ，６ｃ及び圧力セ
ンサ７を備えている。ゾンデ４を所定の深度まで降下し
たら、高圧源８から高圧ガスあるいは高圧水などの高圧
流体をゴムチューブ５内に供給してゴムチューブ５を膨
張させ、ボーリング孔壁３に一様な垂直方向圧力を加え
る。

この圧力を徐々に増加させていくと、孔壁３の岩盤にか
つて加えられていた初期地圧の大きさに応じてその地圧
の大きさを超える流体圧を加えた時点で岩盤内から発生
するＡＥの発生頻度が急増する。そこで、コントローラ
ノレコーダ９で、圧力センサ７からの圧力値を示す信号
とＡＥ受振器６ａ，６ｂ，６ｃからの信号とを記録し、
ＡＥの発生頻度の急増点を検出するのである。ところで
、岩盤に加えられている初期地圧には一般に方向性があ
り、ボーリングの方向と垂直な面内に関してみると、第
４図に示すように、最も大きな応力。

ｍａｘとその方向、最も小さな応力。ｍｉｎとその方向
があり、その他の方向ではその方向に応じて。ｍａｘと
。ｍｉｎの間の応力を示す。この様な岩盤の応力状態の
もとにボーリング孔壁３に全ての方向に等圧を加え、圧
力を次第に増加していくと最初。ｍｉｎの方向の岩盤か
らカィザー効果によるＡ８が発生し、更に圧力の増加と
ともにＡＥの発生する方向は変化し、最後に最大の応力
。ｍａｘを示す方向に達する。第３図に示すようにａ，
ｂ，ｃの方向から発生するＡＥのみを測定するＡＥ受振
器６ａ，６ｂ，６ｃを設けておけば、例えばそれぞれ第
５図ａ，ｂ，ｃに示すように、各方向についてＡＥの発
生頻度と応力の関係を示すグラフを作成することができ
、その変曲点（矢印で示す）からそれぞれの方向の初期
応力を求めることができる。

またこのニつの方向の初期応力から平面内の地圧状態を
知ることができる。更に、ボーリングの方向をかえ、そ
れぞれのボーリング孔に予め方向を決めたＡＥを測定す
る受振器を取付け測定することにより岩盤内の三次元的
な応力分布を求めることもできる。 本発明は上記のよ
うに、試料を採取することなくボーリング孔を直接利用
するようにしたから、試料採取に伴う様々な欠点を解消
でき、すなわち、時間や労力を節約でき、高度の熟練を
必要とせず、たとえ亀裂の多い脆弱な地盤であろうと測
定可能であり、また地山の現在状態における地圧をより
正確に求めることができるといった数々のすぐれた効果
がある。図面の簡単な説頚 第１図Ａは掘削前、第１図Ｂは掘削後の岩盤内の地圧状
態を示す説明図、第２図は本発明の一実施例を示す説明
図、第３図はそのｍ−ｍ断面図、第４図はボーリング孔
壁での初期地圧の説明図、第５図ａ，ｂ，ｃはそれぞれ
方向を異にしたＡＥ受振器からのＡＥ発生頻度と圧力と
の関係を示すグラフである。

１……岩盤、２……ボーリング孔、３・・・・・・孔壁
、４……ゾンデ、５……ゴムチュ−ブ、６ａ，６ｂ，６
ｃ・・・・・・ＡＥ受振器、７・・・・・・圧力センサ
。

第１図第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 地中に掘削したボーリング孔内に、主としてゴムチ
   ユーブからなり、向きの異なる複数のＡＥ受振器を備え
   たゾンデを挿入し、該ゴムチユーブ内に加圧流体を供給
   して膨張させ、ボーリング孔壁に加わる圧力を徐々に増
   加せしめ、その圧力の変化に対するＡＥ発生頻度の関係
   線図を作成し、その変曲点から各ＡＥ受振器の取付方向
   の初期応力を測定することによつて、測定位置周辺の地
   山の初期応力状態を求めるようにしたＡＥによる孔内地
   圧測定方法。