JP4340738B2 - Apparatus and method for measuring pore diameter change - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は,岩盤に掘削したボーリング孔の孔径変化をコアリング前後に測定し,初期応力を求める孔径変化測定装置及び孔径変化測定方法に関する.
【0002】
【従来の技術】
特願平9−279140に,岩盤に作用している初期応力を測定する岩盤変動測定装置を記載した.
【0003】
特願平9−279140に記載の岩盤変動測定装置は,変位センサーを任意の方向に配置することにより任意の方向の岩盤の変位量を測定し,任意の方向の圧力成分を一つの装置によって測定可能にするよう構成されている.
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら,上記の岩盤変動測定装置によると,測定装置をボーリング孔にセメントミルクで埋設しなければならないため,以下のような手間のかかる作業をしなければならない.すなわち,セメントミルクで測定装置が覆われるようボーリング孔にセメントミルクを多めに注入し,セメントミルクが固化する前にセメントミルクの内部に測定装置を挿入し,その後,コアリング作業の妨げとなる余分なセメントミルクを取り除き,セメントが固化するまで待つ.
【0005】
上述の岩盤変動測定装置を埋設するには,セメントミルクの固化が始まるまでの限られた時間に,上述のような作業を行うことが必要で,深い地点に当該装置を埋設することができない.そのため,深い地点では初期応力の測定が困難である.さらに,セメントミルクが固化するまでは,コアリングの作業ができず,作業にはかなりの日数を要し,多くの経費が必要である.また,初期応力の測定はセメントミルクが注入できるボーリング孔の孔底でしか行えない.
【0006】
本発明は上記問題点にかんがみなされたものであり,その目的とするところは,セメントミルクを使用することなく測定装置をボーリング孔の孔壁に設置し,コアリングを行い,セメントミルクの注入や余分なセメントミルクを除去する作業をなくし,しかもセメントミルクの固化を待つ必要がなく,作業日数が少なく,深い地点においてもボーリング孔の孔径変化が測定できる,孔径変化測定装置の提供,及び孔径変化の測定方法を提供することである.
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の孔径変化測定装置は,請求項1に記載されるように,
岩盤に掘削したボーリング孔の孔壁に設置し,コアリング前後のボーリング孔の孔径の変化を検出することにより岩盤に作用している初期応力を測定する孔径変化測定装置であって,
孔径の変化を電気信号に変換する手段と,該電気信号をデジタルデータに変換する手段と,変換したデジタルデータを記憶するメモリーと,該メモリーに記憶された孔径変化のデータを外部機器に読み込ませるためのデータ伝送手段と,電源用電池とを,一体に組み込んで構成されたことを特徴とする.
【0008】
本発明の孔径変化測定装置は,請求項2に記載されるように,
方位測定手段が一体に組み込まれ,該方位測定手段により,設置した孔径変化測定装置の方位が測定され,孔径変化のデータとともに方位データが前記メモリーに記憶されることを特徴とする.
【0009】
本発明の孔径変化測定装置は,請求項3に記載されるように,
温度測定手段が一体に組み込まれ,該温度測定手段により,孔径変化測定装置の内部や側面の温度が測定され,孔径変化のデータとともに温度データが,前記メモリーに記憶されることを特徴とする.
【0010】
本発明の孔径変化測定装置は,請求項4に記載されるように,
圧力測定手段が一体に組み込まれ,該圧力測定手段により,孔径変化測定装置の内部や側面の圧力が測定され,孔径変化のデータとともに圧力データが,前記メモリーに記憶されることを特徴とする.
【0011】
本発明の孔径変化測定装置は,請求項5に記載されるように,
スケジューラーが一体に組み込まれ,該スケジューラーにより,孔径変化のデータ,孔径変化測定装置の方位データ,装置の内部や外部の温度データ,装置の内部や外部の圧力データを,前記メモリーに記憶するスケジュールが予め設定されていることを特徴とする.
【0012】
本発明の孔径変化測定装置は,請求項6に記載されるように,
マイクロプロセッサが一体に組み込まれ,該マイクロプロセッサの制御信号により,前記の孔径変化測定装置を構成する各手段の作動内容が制御されることを特徴とする.
【0013】
本発明の孔径変化測定方法は,請求項7に記載されるように,
請求項1,請求項2,請求項3,請求項4,請求項5又は請求項6のいずれかに記載の孔径変化測定装置を,
ボーリング孔の孔壁に設置する工程と,
コアリング前後に,
その孔径の変化,測定装置の方位,測定装置内部や外部の温度,測定装置内部
や外部の圧力を測定する工程と,
測定したデータを前記メモリーに記憶する工程と,
コアリング後に,
前記孔径変化測定装置を前記ボーリング孔から水深の分かった位置で一定時間静止しつつ取り出す工程と,
前記メモリーに記憶されたデジタルデータを外部機器に読み込ませる工程と,外部機器に読み込まれたデータに基づき,岩盤に作用している初期応力を逆解
析により推定する工程と,
から,一連の工程が構成されることを特徴とする.
【0014】
【発明の作用効果】
請求項1に記載の本発明の孔径変化測定装置は,孔径の変化を電気信号に変換する手段と,該電気信号をデジタルデータに変換する手段と,変換したデジタルデータを記憶するメモリーと,該メモリーに記憶された孔径変化のデータを外部機器に読み込ませるためのデータ伝送手段と,電源用電池とを一体に組み込み,ボーリング孔の孔壁に設置し,コアリング前後のボーリング孔の孔径の変化を測定し,逆解析(インバージョン)を行って岩盤に作用している初期応力を測定するよう構成されている.
【0015】
このため,特願平9−279140に記載の岩盤変動測定装置のようにセンサーを任意の方向に配置し,コアリング前後に任意の方向の孔径の変化を測定することができる.また,上述の岩盤変動測定装置と同様に,ボーリング孔と平行な方向や斜交する方向の孔壁の変化を測定することで,その方向の変化が分かる.しかも,孔径変化測定装置には,電源用電池が組み込まれており,外部機器との間に電源や信号用のケーブルが接続されていない.このため,深い地点であってもコアリングが簡単に行える.また,接続ケーブルが不要であるため,計器を設置した近傍で,ボーリング孔に斜行した方向のコアリングが容易に行える.特に,上述の岩盤変動測定装置で必要であったセメントミルクによる埋設が不要で,孔径変化測定装置を孔壁に設置した直後にコアリングができ,作業の日数を少なくできるし,ボーリング孔の任意の深度に孔径変化測定装置を設置でき,任意の深度で孔径の変化が測定できる.
【0016】
初期応力の方向を逆解析で求めるには,どの方向の孔径の変化を測定したか知る必要があり,孔径変化測定装置の設置方向を求めなければならない.しかし,方位測定手段を組み込んだ孔径変化測定装置であれば,当該装置の設置方向が分かり,当該装置の方位を測定する作業をしなくてもよい.
【0017】
温度測定手段を組み込んだ孔径変化測定装置であれば,コアリング前後の測定装置内部や外部の温度が分かり,温度による当該測定装置内部の電子回路の出力の変動や,温度による当該装置の変形の影響を補正することができ,コアリング前後の孔径変化のデータの誤差が小さくなり,逆解析の精度を高めることができる.特に,コアリング時には,圧力の高い冷却水を送水しなければならず,冷却水を送ることによる真の応力によらない温度の影響を補正するため,測定装置内部や外部の温度を測定する必要がある.
【0018】
圧力測定手段を組み込んだ孔径変化測定装置であれば,コアリング前後の測定装置内部や外部の圧力が分かり,圧力変化による当該装置の変形の影響を補正することができ,コアリング前後の孔径変化のデータの誤差が小さくなり,逆解析の精度を高めることができる.特に,コアリング時には,圧力の高い冷却水を送水しなければならず,冷却水を送ることによる真の応力によらない圧力変化の影響を補正するため,測定装置内部や外部の圧力を測定する必要がある.
【0019】
そして,当該装置にスケジューラーを組み込み,このスケジューラーによって,例えば,当該装置の近傍のコアリングの前後のみ電源用電池を前記の各機器に供給するようにスケジュールすることにより,電源用電池の消耗を抑えることができる.
【0020】
また,当該装置にマイクロプロセッサを組み込み,マイクロプロセッサにより各機器の作動内容を制御すれば,コアリング前後に,孔径の変化を測定する感度を変えたりサンプリング間隔を短くすることができる.この制御を行えば,コアリング前後の孔径変化のデータの質がよくなり,逆解析の精度を高めることができる.
【0021】
【発明の実施の形態】
以下,本発明の実施の形熊を図面に基づいて説明する.
【0022】
図1は,一実施例による孔径変化測定装置の仕様態様図,図2は,同装置の他の仕様態様図,図3は同装置の構成図をそれぞれ示している.
【0023】
本実施例の孔径変化測定装置1は,図3で示すように,1つ又は,複数の方向の孔径の変化を電気信号に変換する手段110とその信号をデジタルデータに変換する手段120とメモリー130とデジタルデータのデータ伝送手段140と電源用電池150とを備え,これらの各機器110,120,130,140,150は一体に組み込まれている.
【0024】
孔径の変化を電気信号に変換する手段110は,コアリング時の孔径の変化量(岩盤の傾斜量も含む)を検出するための手段で,例えば,図4で示すように,同一平面上に120°間隔に変位センサーを配置し,3方向の孔壁の変位を測定したり,傾斜計を配置して任意の方向の傾斜を測定したり,3方向に歪みゲージを配置して孔壁の変位を歪に換算して測定する.また,ボーリング孔の中心から孔壁に超音波や光を出し,超音波が孔壁から反射してくるまでの時間の差を測定したり,孔壁から反射してきた光の位相の差を測定し,孔壁の変位を求める.一方,孔壁に金属を配置して,任意の方向の孔径の変化を,電磁誘導を用いたり電気容量の変化によって電気信号に変換することもできる.
【0025】
電気信号をデジタルデータに変換する手段120は,例えば,アナログ信号を変換するアナログ/デジタル変換器や,周波数を変換するカウンターや,時間差をゲートタイムにして基準の発振周波数をカウントし,孔径の変化をデジタル値に変換するものである.
【0026】
メモリー130は,例えば,SRAMやフラッシュメモリーで,デジタルデータに変換する手段120に接続され,デジタルデータに変換する手段120による孔径変化のデータを記憶するものである.
【0027】
データ伝送手段140は,メモリー130に接続され,メモリー130に記憶された孔径変化のデータを地表に設置された外部機器(図示せず)に読み込ませるものであり,コアリング後に地上に回収された時点でケーブルが接続され,ケーブルを介してメモリー130内部の孔径変化のデータを外部機器に送るコネクター,又は,電磁波,超音波,赤外線,可視光線等を媒体として非接触の手段で,孔径変化のデータを外部機器に送る電子回路より構成されている.ここで,外部機器は,データ伝送手段140を介して読み込んだ孔径変化のデータに基づいて岩盤に作用している初期応力を求めるものである.
【0028】
電源用電池150は,孔径変化を電気信号に変換する手段110,電気信号をデジタルデータに変換する手段120,メモリー130及びデータ伝送手段140の電源となるものである.
【0029】
次に,上記のように構成された孔径変化測定装置1を用いて,岩盤に作用している初期応力を測定する方法について図1及び図2を併せ参照しつつ説明する.通常の場合,ボーリング孔は小口径のボーリング孔3を掘削し,次に,孔径の大きな孔に拡大し,目的の大孔径のボーリング孔4にする.以下で説明する初期応力を測定する方法は,この小口径のボーリング孔3が掘削された後で行う.
【0030】
まず,図5で示すように孔径変化測定装置1の上部を,2枚の金属部分10に分け,この2枚の金属部分10をバネ20で連結し,孔径変化測定装置1の外径が自由に変えられる構成にする.そして,2枚の金属部分10を外径方向に飛び出た形状にし,この左右の金属部分10の上部に突起30を設ける.一方,ボーリング用のロッド40の先端に取り付けた金属板50の左右に穴60をあけ,その穴60の部分に突起30をはめ込み,孔径変化測定装置1の上部の外径を小さくした状態でロッド40の先端に取り付ける.このようにしてロッド40に取り付けた当該装置1を,孔径の大きなボーリング孔4の中に降ろせば,金属部分10の外径方向に飛び出た部分が大口径のボーリング孔4の底部70にあたり,金属板50の穴60にはまっている状態の突起30がはずれ,バネ20の作用で,当該装置1の外径が広がり,当該装置1が孔壁に密着して,孔径の変化が測定できるようになる.
【0031】
ここには図示しないが,孔径変化測定装置1をロッド40に接続する方法を変え,ロッド内に水圧を加えると当該装置1がロッドから外れ,小口径のボーリング孔3の孔壁に設置できる構成にすると当該装置1の設置が簡単になる.また,孔径変化測定装置1の側面に板バネを取り付け,板バネの作用で当該装置1を小口径のボーリング孔3の孔壁に密着させる構成にしても当該装置1の設置が簡単に行える.一方,孔径変化測定装置1に小型モーターを組み込み,モーターの作用で当該装置1の側面を広げて孔壁に密着させる構成にしても当該装置1の設置が簡単に行える.
【0032】
孔径変化測定装置1を設置した深度の部分まで図1で示すように大口径のコアリングを行ったり,図2で示すように,測定装置を設置した近傍で,ボーリング孔3に斜行してコアリングを行い,岩盤2(厳密にはコア5)に作用している初期応力を解放する.なお,図1に示す符号6は,コア5の周囲に存在し,コアリングによって取り除かれる円筒状の岩盤部分,図2に示す,符号7は,同じくコアリングによって取り除かれる岩盤部分を表している.コアリングによって初期応力を解放し,そのコアリングの前後で,孔径変化を電気信号に変換する手段110による電気信号をデジタルデータに変換する手段120に入力し,所定のサンプリング周期でサンプリングして孔径変化のデータとしてメモリー130に記憶する.
【0033】
そして,コアリングの後に,孔径変化測定装置1を含むコア5をボーリング孔3より取り出し,データ伝送手段140がコネクターである場合,コネクターにケーブルを接続してメモリー130内の孔径変化のデータを外部機器(図示せず)に読み込ませる.データ伝送手段が,電磁波,超音波,赤外線,可視光線等を媒体とする非接触の手段である電子回路より構成されている場合は,そのまま外部機器に孔径変化のデータを読み込ませる.外部機器では,読み込んだ孔径変化のデータに基づき岩盤2(厳密にはコア5)に作用している初期応力を逆解析(インバージョン)により求める.
【0034】
前記のコア5をボーリング孔3より取り出す場合,コア5に加わる水圧は水深に対応して変化する.したがって,コア5を水深が分かった位置で静止すればコア5に加圧した状態になり,岩盤を構成する切り取った岩石(コア5)の孔径の変位量と加えられた圧力との関係が分かる.水深を意図的に変えたり,ボーリング孔内の水に圧力を加え,コア5に加えた水圧と孔径変化の詳しい関係を求め,そのデータを外部機器で読み取れば,岩盤の弾性常数が分かり,逆解析の精度を高めることができる.
【0035】
また,ボーリング孔3の内部から取り出したコア5を孔径変化測定装置を作動させたまま,地下の坑道等のように温度変化が少ない地点に保管しておけば,温度変化の影響を受けることなく,初期応力解放後のコア5の孔径変化が測定できる.そして,その時のデータに基づいて,岩盤の弾性定数を決めることができ,逆解析の精度が高められる.また,孔径変化測定装置1を設置後,コアリングを行った状態で,ボーリング孔内で一定期間,孔径変化の測定を続け,その後に,コア5を取り出してデータを外部機器で読み出しても同様の効果がある.
【0036】
以上説明したように,本実施例の孔径変化測定装置1は,孔径の変化を電気信号に変換する手段110と,その信号をデジタルデータに変換する手段120と,メモリー130と,デジタルデータのデータ伝送手段140と,電源用電池150とが一体に組み込まれ,岩盤2に掘削された小口径のボーリング孔3に設置して,コアリング時の岩盤2(厳密にはコア5)に作用している初期応力を測定するよう構成されている.このため,任意の方向にセンサーを配置して孔径の変化を測定したり,孔壁の変化を測定することで,任意の方向の岩盤の変位量が測定できる.また,孔径変化測定装置1には,外部機器との接続用のケーブルが接続されていないため,コアリングが容易に行える.特に,特願平9−279140で記した岩盤変動測定装置と異なり,セメントミルクで埋設する必要がないため,当該装置1の設置が容易であるし,小口径のボーリング孔3を拡孔して大口径のボーリング孔4にする作業中に,任意の深度で初期応力の測定ができる利点がある.
【0037】
図6は,他の実施例による孔径変化測定装置の構成を示している.この孔径変化測定装置1は,さらにスケジューラー160を組み込み,このスケジューラー160により,孔径変化のデータをメモリー130に記憶するスケジュールを予め設定させる構成をとる.この孔径変化測定装置1によると,スケジューラー160によって,例えば当該装置近傍のコアリング前後のみ,電源用電池150より,当該装置を構成する各機器110,120,130,140に電源を供給するようスケジュールし,電源用電池150の消耗を抑えることができる.
【0038】
図7は,さらに他の実施例による孔径変化測定装置の構成を示している.この,孔径変化測定装置1は,図6に示した当該装置にマイクロプロセッサ170を組み込み,このマイクロプロセッサ170の制御信号により各機器120,130,140,150,160の作動内容を制御する構成をとる.この孔径変化測定装置1によると,マイクロプロセッサ170により,例えば,孔径変化のデータを作成するサンプリング数,増幅率等を制御することにより,初期応力の測定に重要とされる当該装置1近傍のコアリング時の孔径変化のデータの質を高めることができる.
【0039】
図8は,さらに他の実施例による孔径変化測定装置の構成を示している.この孔径変化測定装置1は,図7に示した当該装置に,方位測定手段180例えばジャイロコンパスを一体に組み込み,この方位測定手段180により測定された方位データもメモリー130に記憶させ,孔径変化のデータとともに,データ伝送手段140で外部機器に読み込まれるようにした構成をとる.この孔径変化測定装置1によると,当該装置1の設置状態のいかんによらずどの方位の孔径変化のデータが得られたかが分かる.
【0040】
図9は,さらに他の実施例による孔径変化測定装置1の構成を示している.この孔径変化測定装置1は,図8に示した当該装置に,温度測定手段190例えば,水晶温度計を一体に組み込み,この温度測定手段190により測定された当該装置の内部や外部の温度データもメモリー130に記憶させ,孔径変化のデータとともに,データ伝送手段140で外部機器に読み込まれるようにした構成をとる.この孔径変化測定装置1によると,当該装置の設置状態のいかんによらず当該装置の内部や外部の温度の変化が分かり,孔径変化のデータの温度による影響の補正ができる.
【0041】
図10は,さらに他の実施例による孔径変化測定装置1の構成を示している.この孔径変化測定装置1は,図9に示した当該装置に,圧力測定手段200例えば,ベローズ式圧力計を一体に組み込み,この圧力測定手段190により測定された当該装置の内部や外部の圧力データもメモリー130に記憶させ,孔径変化のデータとともに,データ伝送手段140で外部機器に読み込まれるようにした構成をとる.この孔径変化測定装置1によると,当該装置の設置状態のいかんによらず当該装置の内部や外部の圧力の変化が分かり,孔径変化のデータの圧力による影響の補正ができる.
【0042】
図1や図2では,小口径のボーリング孔3の孔径を大きくする場合に,ボーリング孔の任意の位置でコアリング前後に孔径変化を測定する方法について記載した.同様のことは,小口径のボーリング孔3の孔底においても行える.また,水平方向や斜交した方向に掘削したボーリング孔においても,前記したと同様の方法により孔径変化を測定できる.
【0043】
なお,電源用電池150として,充電可能なものを使用すれば,コネクターや電磁誘導による充電が可能になり,電池交換の手間及び頻度を減少させることができる.
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例による孔径変化測定装置の仕様態様図であり,(A)は断面図,(B)は斜視図である.
【図2】同測定装置の他の仕様態様図であり,(A)は断面図,(B)は斜視図である.
【図3】同装置の構成図である.
【図4】同装置の孔径変化を電気信号に変換する手段の配置例を示す図である.
【図5】一実施例による孔径変化測定装置をロッドの先端に取り付け,ボーリング孔に設置する仕様態様図であり,(A)は断面図,(B)は斜視図である.
【図6】他の実施例による孔径変化測定装置の構成図である.
【図7】さらに他の実施例による孔径変化測定装置の構成図である.
【図8】さらに他の実施例による孔径変化測定装置の構成図である.
【図9】さらに他の実施例による孔径変化測定装置の構成図である.
【図10】さらに他の実施例による孔径変化測定装置の構成図である.
【符号の説明】
1 孔径変化測定装置
2 岩盤
3 小口径のボーリング孔
4 大口径のボーリング孔
5 コア
6 岩盤
7 岩盤
10 金属部分
20 バネ
30 突起
40 ロッド
50 金属板
60 穴
70 大口径のボーリング孔の底部
110 孔径変化を電気信号に変換する手段
120 電気信号をデジタルデータに変換する手段
130 メモリー
140 データ伝送手段
150 電源用電池
160 スケジューラー
170 マイクロプロセッサ
180 方位測定手段
190 温度測定手段
200 圧力測定手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hole diameter change measuring device and a hole diameter change measuring method for measuring an initial stress by measuring a hole diameter change of a borehole drilled in a rock before and after coring.
[0002]
[Prior art]
Japanese Patent Application No. 9-279140 describes a rock mass fluctuation measuring device that measures the initial stress acting on the rock mass.
[0003]
The rock mass fluctuation measuring device described in Japanese Patent Application No. 9-279140 measures the displacement of the rock mass in an arbitrary direction by arranging displacement sensors in an arbitrary direction, and measures the pressure component in an arbitrary direction with one device. It is configured to be possible.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the rock mass fluctuation measuring device described above, the measuring device must be buried in the boring hole with cement milk. In other words, a large amount of cement milk is poured into the borehole so that the measuring device is covered with cement milk, the measuring device is inserted into the cement milk before the cement milk is solidified, and then the extra coring operation is hindered. Remove the cement milk and wait for the cement to solidify.
[0005]
In order to embed the above-mentioned rock mass fluctuation measuring device, it is necessary to perform the above-mentioned work in a limited time until the cement milk solidifies, and the device cannot be buried at a deep point. Therefore, it is difficult to measure the initial stress at deep points. Furthermore, until the cement milk is solidified, the coring work cannot be performed, which requires a considerable number of days and requires a lot of expenses. The initial stress can be measured only at the bottom of the borehole where cement milk can be poured.
[0006]
The present invention has been considered in view of the above problems, and the object of the present invention is to install a measuring device on the hole wall of the borehole without using cement milk, perform coring, inject cement milk, Providing a hole diameter change measuring device that eliminates the work of removing excess cement milk, eliminates the need to wait for the cement milk to solidify, requires fewer work days, and can measure the hole diameter change of boreholes even at deep locations, and changes in hole diameter It is to provide a measurement method.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
As described in claim 1, the pore diameter change measuring device according to the present invention comprises:
A bore diameter change measuring device that is installed on the bore wall of a borehole drilled in the rock mass and detects the initial stress acting on the rock mass by detecting the bore diameter change before and after coring,
Means for converting a change in pore diameter into an electrical signal, means for converting the electrical signal into digital data, a memory for storing the converted digital data, and causing the external device to read data on the pore diameter change stored in the memory Data transmission means and a power supply battery are integrated into one unit.
[0008]
As described in
An azimuth measuring means is integrated, and the azimuth measuring means measures the azimuth of the installed hole diameter change measuring device, and the azimuth data is stored in the memory together with the hole diameter change data.
[0009]
As described in
A temperature measuring means is integrated, and the temperature measuring means measures the temperature of the inside and the side of the hole diameter change measuring device, and the temperature data together with the hole diameter change data is stored in the memory.
[0010]
As described in claim 4, the pore diameter change measuring device of the present invention includes:
Pressure measuring means is incorporated integrally, and the pressure measuring means measures the pressure inside and side surfaces of the hole diameter change measuring device, and the pressure data together with the hole diameter change data is stored in the memory.
[0011]
As described in
A scheduler is integrated, and the scheduler has a schedule for storing pore diameter change data, orientation data of the pore diameter change measuring device, temperature data inside and outside the device, and pressure data inside and outside the device in the memory. It is set in advance.
[0012]
As described in
A microprocessor is incorporated integrally, and the operation content of each means constituting the hole diameter change measuring device is controlled by a control signal of the microprocessor.
[0013]
The pore diameter change measuring method of the present invention is as described in
The pore diameter change measuring device according to any one of
A process of installing on the hole wall of the borehole;
Before and after coring,
Measuring the change in the hole diameter, the orientation of the measuring device, the temperature inside or outside the measuring device, the pressure inside or outside the measuring device,
Storing the measured data in the memory;
After coring,
Removing the hole diameter change measuring device from the borehole while standing still at a position where the water depth is known;
Reading the digital data stored in the memory into an external device, estimating the initial stress acting on the rock mass based on the data read into the external device by inverse analysis,
From the above, a series of processes is constructed.
[0014]
[Effects of the invention]
The hole diameter change measuring device of the present invention according to claim 1 comprises a means for converting a change in hole diameter into an electric signal, a means for converting the electric signal into digital data, a memory for storing the converted digital data, Data transmission means for reading data on hole diameter changes stored in the memory into an external device and a battery for power supply are integrated and installed on the hole wall of the hole, and the hole diameter changes before and after coring. It is configured to measure the initial stress acting on the rock mass by performing the inverse analysis (inversion).
[0015]
For this reason, sensors can be arranged in any direction as in the rock mass fluctuation measuring device described in Japanese Patent Application No. 9-279140, and the change in the hole diameter in any direction can be measured before and after coring. Similarly to the rock mass fluctuation measuring device described above, the change in the direction can be understood by measuring the change in the hole wall in the direction parallel to or oblique to the borehole. Moreover, the hole diameter change measuring device has a built-in battery for power supply, and no power supply or signal cable is connected to external equipment. For this reason, coring can be easily performed even at deep points. In addition, since no connection cable is required, coring in a direction oblique to the borehole can be easily performed near the instrument. In particular, the embedding with cement milk, which was necessary for the above-mentioned rock mass fluctuation measuring device, is unnecessary, coring can be performed immediately after the hole diameter changing measuring device is installed on the hole wall, the number of working days can be reduced, and the borehole A hole diameter change measuring device can be installed at any depth, and the change in hole diameter can be measured at any depth.
[0016]
In order to obtain the initial stress direction by inverse analysis, it is necessary to know which direction the hole diameter change was measured, and the installation direction of the hole diameter change measuring device must be obtained. However, if the hole diameter change measuring device incorporates an azimuth measuring means, the installation direction of the device can be known and the work of measuring the azimuth of the device need not be performed.
[0017]
With a hole diameter change measuring device incorporating a temperature measuring means, the temperature inside and outside the measuring device before and after coring can be known, and fluctuations in the output of the electronic circuit inside the measuring device due to temperature and deformation of the device due to temperature. The influence can be corrected, the error of the hole diameter change data before and after coring is reduced, and the accuracy of the inverse analysis can be improved. In particular, during coring, high-pressure cooling water must be supplied, and the temperature inside and outside the measuring device must be measured to compensate for the temperature-independent effects of sending cooling water. There is.
[0018]
With a hole diameter change measuring device that incorporates pressure measuring means, the pressure inside and outside the measuring device before and after coring can be determined, and the effects of deformation of the device due to pressure changes can be corrected. The error of the data becomes smaller and the accuracy of the inverse analysis can be improved. In particular, during coring, high-pressure cooling water must be supplied, and pressure inside and outside the measuring device is measured to compensate for the effects of pressure changes that do not depend on the true stress caused by sending cooling water. There is a need.
[0019]
Then, a scheduler is incorporated in the device, and by using this scheduler, for example, a power supply battery is scheduled to be supplied to each device only before and after coring in the vicinity of the device, thereby suppressing the consumption of the power supply battery. be able to.
[0020]
In addition, if a microprocessor is incorporated in the device and the operation of each device is controlled by the microprocessor, the sensitivity for measuring changes in pore diameter before and after coring can be changed and the sampling interval can be shortened. By performing this control, the quality of the hole diameter change data before and after coring is improved, and the accuracy of the inverse analysis can be improved.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0022]
Fig. 1 shows the specifications of the hole diameter change measuring device according to one embodiment, Fig. 2 shows other specifications of the device, and Fig. 3 shows the configuration of the device.
[0023]
As shown in FIG. 3, the hole diameter change measuring apparatus 1 of the present embodiment includes means 110 for converting changes in hole diameter in one or a plurality of directions into electrical signals, means 120 for converting the signals into digital data, and a memory. 130, digital data transmission means 140, and a
[0024]
The means 110 for converting the change in the hole diameter into an electric signal is a means for detecting the change in the hole diameter during coring (including the rock inclination), for example, on the same plane as shown in FIG. Displacement sensors are arranged at 120 ° intervals to measure the displacement of the hole wall in three directions, an inclinometer is used to measure the inclination in any direction, and strain gauges are arranged in three directions to arrange the hole wall. Measure displacement by converting it to strain. Also, ultrasonic waves and light are emitted from the center of the borehole to the hole wall, and the time difference until the ultrasonic wave is reflected from the hole wall is measured, and the phase difference of the light reflected from the hole wall is measured. Then, the displacement of the hole wall is obtained. On the other hand, by arranging metal on the hole wall, the change in hole diameter in any direction can be converted into an electric signal by using electromagnetic induction or by changing the capacitance.
[0025]
The means 120 for converting the electrical signal into digital data is, for example, an analog / digital converter that converts an analog signal, a counter that converts a frequency, a reference oscillation frequency by using a time difference as a gate time, and a change in pore diameter. Converts to a digital value.
[0026]
The
[0027]
The data transmission means 140 is connected to the
[0028]
The
[0029]
Next, a method for measuring the initial stress acting on the rock using the hole diameter change measuring apparatus 1 configured as described above will be described with reference to FIGS. In the normal case, the boring hole is excavated with a small-diameter
[0030]
First, as shown in FIG. 5, the upper portion of the hole diameter change measuring device 1 is divided into two
[0031]
Although not shown here, the method of connecting the hole diameter change measuring device 1 to the
[0032]
As shown in FIG. 1, large-diameter coring is performed up to the depth where the hole diameter change measuring device 1 is installed, or as shown in FIG. Coring is performed to release the initial stress acting on the rock mass 2 (strictly, the core 5). In addition, the code |
[0033]
Then, after coring, the
[0034]
When the
[0035]
Further, if the
[0036]
As described above, the hole diameter change measuring apparatus 1 according to the present embodiment includes the
[0037]
FIG. 6 shows the configuration of a hole diameter change measuring apparatus according to another embodiment. The pore diameter change measuring apparatus 1 further includes a
[0038]
FIG. 7 shows the configuration of a hole diameter change measuring apparatus according to still another embodiment. The hole diameter change measuring apparatus 1 has a configuration in which a
[0039]
FIG. 8 shows the configuration of a hole diameter change measuring apparatus according to still another embodiment. This hole diameter change measuring apparatus 1 is integrated with the direction measuring means 180 such as a gyrocompass in the apparatus shown in FIG. 7, and the direction data measured by this direction measuring means 180 is also stored in the
[0040]
FIG. 9 shows the configuration of a hole diameter change measuring apparatus 1 according to still another embodiment. The hole diameter change measuring device 1 includes temperature measuring means 190 such as a quartz thermometer integrally incorporated in the apparatus shown in FIG. 8, and temperature data measured by the temperature measuring means 190 inside and outside the apparatus. The data is stored in the
[0041]
FIG. 10 shows the configuration of a hole diameter change measuring apparatus 1 according to still another embodiment. This hole diameter change measuring device 1 is constructed by integrating a pressure measuring means 200 such as a bellows type pressure gauge into the device shown in FIG. 9 and measuring pressure data inside and outside the device measured by the pressure measuring means 190. Is also stored in the
[0042]
In Fig. 1 and Fig. 2, the method of measuring the hole diameter change before and after coring at an arbitrary position of the boring hole when the hole diameter of the small
[0043]
If a
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a view showing the specifications of a hole diameter change measuring apparatus according to an embodiment, in which (A) is a sectional view and (B) is a perspective view.
FIGS. 2A and 2B are diagrams showing other specifications of the measuring apparatus, in which FIG. 2A is a cross-sectional view and FIG.
FIG. 3 is a block diagram of the apparatus.
FIG. 4 is a diagram showing an arrangement example of means for converting the hole diameter change of the device into an electric signal.
FIGS. 5A and 5B are a view showing a specification in which a hole diameter change measuring device according to one embodiment is attached to the tip of a rod and installed in a borehole, where FIG. 5A is a cross-sectional view and FIG.
FIG. 6 is a configuration diagram of a hole diameter change measuring apparatus according to another embodiment.
FIG. 7 is a configuration diagram of a hole diameter change measuring apparatus according to still another embodiment.
FIG. 8 is a configuration diagram of a hole diameter change measuring apparatus according to still another embodiment.
FIG. 9 is a block diagram of a hole diameter change measuring apparatus according to still another embodiment.
FIG. 10 is a configuration diagram of a hole diameter change measuring apparatus according to still another embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hole diameter
Claims (7)
ボーリング孔の孔壁に設置する工程と,
コアリング前後に,測定したデジタルデータを前記メモリーに記憶する工程と,コアリング後に,前記孔径変化測定装置を前記ボーリング孔から水深の分かった位置で一定時間静止しつつ取り出す工程と,
前記メモリーに記憶されたデジタルデータを外部機器に読み込ませる工程と,外部機器に読み込まれたデータに基づき,岩盤に作用している初期応力を逆解析により推定する工程と,から,一連の工程が構成されることを特徴とする孔径変化測定方法.The pore diameter change measuring device according to any one of claims 1, 2, 3, 4, 5, or 6,
A process of installing on the hole wall of the borehole;
A step of storing the measured digital data in the memory before and after coring, and a step of taking out the hole diameter change measuring device from the borehole while standing still at a position where the water depth is known after coring,
A series of steps consists of a step of reading the digital data stored in the memory into an external device and a step of estimating the initial stress acting on the rock mass by back analysis based on the data read into the external device. A pore diameter change measuring method characterized by comprising.
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