JP7842984B2 - Pore water pressure gauge unit - Google Patents
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Description
本発明は地すべり地等における帯水層の間隙水圧を測定する、間隙水圧計ユニットに関わる。 This invention relates to a pore water pressure meter unit for measuring pore water pressure in aquifers in landslide areas and the like.
国立研究開発法人の土木研究所により、2014年5月に「部分ストレーナ孔による間隙水圧観測の手引き(案)」(非特許文献1)が作成された。土木研究所が行った地すべり地における実態調査によれば、多くの現場では全区間ストレーナ孔による観測が採用され、すべり面の間隙水圧を正しく観測できないとされている。全区間ストレーナ孔による観測の場合、ボーリング孔内の水圧か水位に基づいて間隙水圧を観測している。同じ資料に、地すべり地で行われている間隙水圧観測の方法には、1)全区間ストレーナ孔、2)部分ストレーナ孔、3)埋設型間隙水圧計の3種類があると記載されている。
1)は、必ずしも対象とする帯水層の間隙水圧が正しく観測されない、
2)は、目的とする深度のすべり面近傍の帯水層の間隙水圧を観測できる、
3)は、深い深度のすべり面への設置やメンテナンス等に技術を要する、
等が明らかになっており、2)の方法の普及が期待されている。この他に、3)は間隙水圧計が高価であることも普及を妨げる要因になっている。
特許文献1の場合は、目的とする帯水層の間隙水圧が測定できるが、口径が大きなボーリング孔(φ80mm以上となっている)を掘削する必要があり、掘削工事に高額の経費が必要である。一方、特許文献2の如く、ボーリング孔を掘削することなく地中に圧入する間隙水圧計もあるが、非特許文献1により、深い深度のすべり面への設置やメンテナンス等に技術を要する、とされている。
In May 2014, the Public Works Research Institute, a national research and development agency, created a draft of "Guidelines for Pore Water Pressure Observation Using Partial Strainer Holes" (Non-Patent Document 1). According to a survey of landslide areas conducted by the Public Works Research Institute, observation using strainer holes for the entire section is employed in many sites, and it is said that the pore water pressure on the sliding surface cannot be accurately observed. In the case of observation using strainer holes for the entire section, the pore water pressure is observed based on the water pressure or water level inside the borehole. The same document states that there are three types of methods for observing pore water pressure in landslide areas: 1) strainer holes for the entire section, 2) partial strainer holes, and 3) buried pore water pressure gauges.
1) The pore water pressure of the target aquifer is not always accurately observed.
2) This allows observation of the pore water pressure in the aquifer near the slip surface at the target depth.
3) Installation and maintenance on deep sliding surfaces require specialized skills.
These points have been clarified, and the widespread adoption of method 2) is expected. In addition, the high cost of pore water pressure gauges is a factor hindering the widespread adoption of method 3).
In the case of Patent Document 1, the pore water pressure of the target aquifer can be measured, but it is necessary to excavate a large borehole (φ80 mm or larger), which requires high excavation costs. On the other hand, as in Patent Document 2, there are pore water pressure gauges that are pressed into the ground without excavating a borehole, but Non-Patent Document 1 states that installation and maintenance at deep slip surfaces require technical expertise.
最近は気象庁が「これまでに経験したことのないような大雨になる」と注意を呼びかけることが多く、地すべりや堤防の決壊が頻発するようになった。堤防が決壊すると被害が甚大となり、堤防の強化は国家の最重要課題である。土木研究所が河川堤防の質的整備の推進を目的として、河川堤防モニタリング技術ガイドライン(案)(2020年9月30日)を作成したが、その中で、堤体内水位(浸潤線)の観測が不可欠であると指摘し、打ち込み式水位観測井方式を開発・公開した(非特許文献2、特許文献3)。非特許文献2による公開資料の写真から水位計は30mm程度の直径で堤体の深い場所に打ち込むことは簡単ではない。また、どの深さに観測対象となる帯水層があるか不明の場合、帯水層に関わる水位が観測できる深度に打ち込める保証がないことが欠点である。 Recently, the Japan Meteorological Agency has frequently issued warnings about "unprecedented heavy rainfall," leading to a surge in landslides and levee breaches. Levee breaches cause immense damage, making levee reinforcement a top national priority. The Public Works Research Institute, aiming to promote the qualitative improvement of river levees, created a draft of the River Levee Monitoring Technology Guidelines (September 30, 2020). Within this guideline, it pointed out the indispensability of observing the water level (infiltration line) within the levee and developed and released a driven-in water level observation well system (Non-Patent Document 2, Patent Document 3). From the photographs in the publicly released materials (Non-Patent Document 2), it appears that the water level gauge, with a diameter of approximately 30 mm, is not easily driven into deep parts of the levee. Furthermore, a drawback is that if the depth of the aquifer to be observed is unknown, there is no guarantee that the well can be driven to a depth where the water level related to the aquifer can be observed.
地すべり地には多数の帯水層があり、すべり面が明確でない場合は特定の帯水層を限定できず、土木研究所が推奨している手引き(案)の「部分ストレーナ孔による観測」ができなくなる。特許文献1の如くに多数の帯水層の間隙水圧を測定することが望ましいが、この技術では口径が大きなボーリング孔を掘削する必要があるし、掘削されたボーリング孔を間隙水圧の測定に限定して使用することになり、他の用途には使用できない。
河川の堤体であっても帯水層は複数あり、ボーリング孔を掘削しなければ堤体内のどの深度に帯水層があるか不明である。しかも、同じ間隙水圧計でもボーリング孔が深くなる地すべり地の場合と、深度が15m程度に限定される堤体では掘削するボーリング孔の口径が異なる。したがって、それぞれのボーリング孔の口径に適した外径の間隙水圧計ユニットを選択し、設置深度に適した設置方法を選択する必要がある。
Landslide areas have numerous aquifers, and if the slip surface is not clearly defined, it is not possible to pinpoint a specific aquifer, making it impossible to perform the "observation using partial strainer holes" recommended by the Public Works Research Institute. While it is desirable to measure the pore water pressure of multiple aquifers as described in Patent Document 1, this technique requires drilling large boreholes, and the drilled boreholes are used exclusively for measuring pore water pressure and cannot be used for other purposes.
Even in river embankments, there are multiple aquifers, and it is impossible to know the exact depth of the aquifer within the embankment without drilling boreholes. Moreover, even with the same pore water pressure gauge, the diameter of the borehole to be drilled differs between landslide areas where the boreholes are deep and embankments where the depth is limited to about 15m. Therefore, it is necessary to select a pore water pressure gauge unit with an outer diameter suitable for the diameter of each borehole and an installation method suitable for the installation depth.
地すべり地のボーリング孔では、パイプ式ひずみ計や坑内傾斜計等により地盤の変動が測定されており、これらの観測とすべり面近傍の帯水層の間隙水圧の測定を同じボーリング孔で実施できることが好ましい。また、同じボーリング孔で、深さが違う多数の帯水層の間隙水圧が測定できることが好ましい。堤体であっても同様で多数の帯水層の間隙水圧が測定できる多段方式の間隙水圧計が好ましい。
これらの事情を考慮すると、ターゲットの帯水層の間隙水圧が測定できるようなユニット化された間隙水圧計(ストレーナと間隙水圧計の一体化)が好ましい。以下では、ユニット化された間隙水圧計を間隙水圧計ユニットあるいはユニットと記載する。間隙水圧計ユニットと地表の装置(データ処理装置・通信装置・電源装置等)との間を信号線や電源線で接続する必要があるが(以下では信号線等を複合ケーブルと記載する。)、ボーリング孔が深い場合には、複合ケーブルが長くなり設置工事が難しくなる。このような場合には、間隙水圧計ユニットの内部に複合ケーブル専用のパイプを設ける等、下方に設置された間隙水圧計・パイプ式ひずみ計・坑内傾斜計等の複合ケーブルがユニットを貫通できる構成が好ましい。かかる構成であれば、多数の観測装置を同じボーリング孔に設置する場合でも、複合ケーブルはユニット内部に収納でき設置工事が簡単になる。そして、ユニットで帯水層中の間隙水圧を観測すると同時に、パイプ式ひずみ計で地盤の変形を、坑内傾斜計で地盤の傾斜を観測する等、ボーリング孔で多目的の総合観測ができる。
In landslide boreholes, ground deformation is measured using pipe-type strain gauges and inclinometers, and it is preferable that these observations and the measurement of pore water pressure in the aquifer near the slip surface can be performed in the same borehole. Furthermore, it is preferable that the pore water pressure of multiple aquifers at different depths can be measured in the same borehole. The same applies to dam bodies, where a multi-stage pore water pressure gauge capable of measuring the pore water pressure of multiple aquifers is preferable.
Considering these circumstances, a unitized pore water pressure gauge (integrating a strainer and pore water pressure gauge) capable of measuring the pore water pressure of the target aquifer is preferable. Hereinafter, the unitized pore water pressure gauge will be referred to as a pore water pressure gauge unit or simply a unit. It is necessary to connect the pore water pressure gauge unit to the ground-level equipment (data processing equipment, communication equipment, power supply equipment, etc.) with signal lines and power lines (hereinafter, signal lines, etc. will be referred to as composite cables). However, if the borehole is deep, the composite cable becomes long, making installation difficult. In such cases, it is preferable to have a configuration in which composite cables for pore water pressure gauges, pipe-type strain gauges, inclinometers, etc. installed below can pass through the unit, such as by providing a dedicated pipe for the composite cable inside the pore water pressure gauge unit. With such a configuration, even when installing a large number of observation devices in the same borehole, the composite cable can be housed inside the unit, simplifying installation work. Furthermore, the unit allows for the observation of pore water pressure in the aquifer, while simultaneously observing ground deformation with a pipe-type strain gauge and ground inclination with an in-hole inclinometer, enabling multi-purpose comprehensive observation in the borehole.
帯水層の間隙水圧を測定するためには、上下を閉塞した一定の長さのパイプの下部の管壁に貫通穴を設け、一定の長さの間隙水圧計としてボーリング孔の帯水層に設置する。そして、帯水層の上下で間隙水圧計の孔壁(パイプの孔壁)との間を遮水する。そうすると、帯水層の水が下部の管壁に設けられた貫通穴からパイプ内に浸透し、浸透した地下水によりパイプ内部の空気が圧縮され、パイプ内部の水面が上昇する。圧縮された空気と浸透した地下水の圧力が釣り合って静止したとき、内部の圧力を測定する。内部の圧力と水位は1:1で対応するから、水位を測定して圧力に換算してもよい。このよう方式の一定の長さの間隙水圧計ユニットであれば、ボーリング孔内の目的とする帯水層の深度にこのユニットを設置し、このユニットの上下で孔壁との間を遮水すれば、帯水層の間隙水圧が測定できる。さらに、このユニット内に、下方に設置する間隙水圧計等の複合ケーブルを通せば、同じボーリング孔の深度が異なる複数の帯水層に多数の間隙水圧計が設置でき、パイプ式ひずみ計や坑内傾斜計も設置できる。
住宅を建設する際に行われる地質調査に、口径が小さなボーリング孔を掘削するスエーデン式サウンディング試験(SWS)なる方法がある。この方法であれば、安価にボーリング孔が掘削でき、必要に応じてサンプルが取得できるし帯水層の深度もわかる。したがって、間隙水圧を観測する場合、SWSを実施し帯水層の深度を求めた後に、掘削されたボーリング孔に外径が小さな間隙水圧計ユニットを設置すれば、深度が分かった帯水層中の間隙水圧が測定できる。この方法はボーリング孔が浅くてよい堤体における間隙水圧の観測に適している。SWSで掘削されたボーリング孔を利用するためには外径が15mm程度の間隙水圧計を製作する必要がある。
To measure the pore water pressure of an aquifer, a through-hole is made in the lower wall of a fixed-length pipe that is closed at both ends, and this fixed-length pore water pressure gauge is installed in the aquifer of the borehole. Then, the space between the pore water pressure gauge and the borehole wall (the pipe wall) is sealed at both ends of the aquifer. When this is done, water from the aquifer permeates into the pipe through the through-hole in the lower pipe wall, and the air inside the pipe is compressed by the permeated groundwater, causing the water level inside the pipe to rise. When the pressure of the compressed air and the permeated groundwater balances out and the pipe comes to a standstill, the internal pressure is measured. Since the internal pressure and water level correspond 1:1, the water level can also be measured and converted to pressure. With a fixed-length pore water pressure gauge unit of this type, the pore water pressure of the aquifer can be measured by installing this unit at the target depth of the aquifer in the borehole and sealing the space between the unit and the borehole wall at both ends of the unit. Furthermore, by passing composite cables, such as those for pore water pressure gauges installed below, through this unit, multiple pore water pressure gauges can be installed in multiple aquifers at different depths within the same borehole, and pipe-type strain gauges and in-hole inclinometers can also be installed.
When conducting geological surveys during house construction, there is a method called the Swedish Sounding Test (SWS) which involves drilling small boreholes. This method allows for inexpensive borehole drilling, sample acquisition as needed, and determination of the aquifer depth. Therefore, when observing pore water pressure, after conducting an SWS to determine the aquifer depth, a small-diameter pore water pressure gauge unit can be installed in the drilled borehole to measure the pore water pressure in the aquifer at the known depth. This method is suitable for observing pore water pressure in dam bodies where shallow boreholes are acceptable. To utilize boreholes drilled by SWS, it is necessary to manufacture a pore water pressure gauge with an outer diameter of approximately 15 mm.
ボーリング孔は縦方向に掘削されることが多く、口径が小さいほど掘削経費が削減できる。したがって、間隙水圧計ユニットは外径が小さい縦方向に長いパイプ状の形状が好ましいことになる。 Boring holes are often drilled vertically, and drilling costs can be reduced by using a smaller diameter bore. Therefore, a pore water pressure gauge unit with a small outer diameter and a long, vertical pipe-like shape is preferable.
上記の間隙水圧計ユニットをボーリング孔に挿入し、あらかじめ深度が分かっている帯水層の上下で遮水すれば、帯水層から地下水が管壁に設けた貫通穴からユニット内に浸透し、内部圧力と釣り合って静止する。設置したユニット内で圧力を観測すれば、深度が分かっている帯水層の間隙水圧が測定できる。
ユニットを設置する場合、地表の装置(データ処理装置・通信装置・電源装置等)との間を複合ケーブルで接続する必要がある。複合ケーブルが長くなると観測装置を設置する場合に複合ケーブルが設置工事の妨げとなって簡単ではない。同じボーリング孔に複数のユニットを設置する場合、設置工事はより困難になる。その理由は、下方のユニットの複合ケーブルが上部のユニットの側面を通るため帯水層の遮水をすることが難しくなる。しかし、ユニット内部を下方に設置したユニットの複合ケーブルが通る構成であれば複合ケーブルとユニットの設置工事が簡単になる。
上記のユニットをボーリング孔の最下部のすべり面近傍の帯水層に設置し、その上部を遮水すれば、土木研究所が普及を目的として非特許文献1で推奨している部分ストレーナ孔による間隙水圧観測ができる。
By inserting the above-mentioned pore water pressure gauge unit into a borehole and sealing it above and below a known aquifer, groundwater from the aquifer will seep into the unit through through-holes in the pipe wall, balancing with the internal pressure and becoming stationary. By observing the pressure inside the installed unit, the pore water pressure of the known aquifer can be measured.
When installing a unit, it is necessary to connect it to the ground-level equipment (data processing unit, communication equipment, power supply unit, etc.) with a composite cable. If the composite cable is long, it becomes an obstacle to the installation work when installing observation equipment, making it difficult. When installing multiple units in the same borehole, the installation work becomes even more difficult. This is because the composite cable of the lower unit passes along the side of the upper unit, making it difficult to prevent water from entering the aquifer. However, if the composite cable of the lower unit passes through the inside of the unit, the installation work of the composite cable and the unit becomes simpler.
By installing the above unit in the aquifer near the slip surface at the bottom of the borehole and sealing the area above it, pore water pressure observation using a partial strainer hole, as recommended by the Public Works Research Institute in Non-Patent Document 1 for the purpose of widespread adoption, can be performed.
この発明は上記したような課題を解決するためになされた。この発明は次のように規定される。即ち、帯水層の間隙水圧を測定する間隙水圧計ユニットであって、
密閉空間を形成可能な上壁、下壁及び管壁を備え、該管壁の下部に貫通穴が設けられる測定用パイプと、
前記貫通穴を介して測定用パイプ内に浸入した前記帯水層の水の水位に基づき、前記間隙水圧を特定する水圧特定部と、
を備えてなる間隙水圧計ユニット。
This invention was made to solve the problems described above. This invention is defined as follows: a pore water pressure gauge unit for measuring the pore water pressure of an aquifer,
A measuring pipe having an upper wall, a lower wall, and a pipe wall capable of forming a sealed space, with a through hole provided in the lower part of the pipe wall,
A water pressure determination unit that determines the pore water pressure based on the water level of the aquifer that has entered the measuring pipe through the through hole,
A pore water pressure gauge unit equipped with the following.
このように規定される間隙水圧計ユニットを帯水層中に存在させたとき、帯水層の水が管壁に設けられた貫通穴を介して第1パイプ内に浸入する。浸入した地下水により観察用パイプ内部の空気が圧縮される。そして、圧縮された空気の圧力は帯水層の間隙水圧と釣り合うまで上昇する。圧力が釣り合った状態において、観察用パイプ内へ浸入した水の水位は安定する。この水位に基づき、帯水層の間隙水圧を測定することができる。
例えば、この水位で規定される水面、観察用パイプの上壁及び管壁で規定される空間の圧力は間隙水圧と釣り合っているので、この空間の圧力を測定することで、間隙水圧を特定できる。
上記において、貫通穴は帯水層の地下水を通過させる機能を備えればよい。従って、観察用パイプの下縁からスリット状に形成されたものでもよく。帯水層からの異物侵入を予防するため、透水性のフィルタを備えていてもよい。
When a pore water pressure gauge unit defined in this way is placed in an aquifer, water from the aquifer enters the first pipe through a through-hole provided in the pipe wall. The air inside the observation pipe is compressed by the infiltrating groundwater. The pressure of the compressed air then rises until it balances with the pore water pressure of the aquifer. When the pressures are balanced, the water level inside the observation pipe stabilizes. Based on this water level, the pore water pressure of the aquifer can be measured.
For example, the water level defined by this water level, the pressure in the space defined by the upper wall of the observation pipe and the pipe wall are in equilibrium with the pore water pressure, so the pore water pressure can be determined by measuring the pressure in this space.
In the above, the through-hole only needs to have the function of allowing groundwater from the aquifer to pass through. Therefore, it may be formed in the shape of a slit from the lower edge of the observation pipe. To prevent foreign matter from entering from the aquifer, a permeable filter may be provided.
また、水位で規定される水面と観察用パイプの上壁との距離の変化を測定することにより、間隙水圧と釣り合った水面の高さに対応する当該空間の空気の体積と設置時の初期状態の空気の体積との体積比が求まる。体積比が求まればボイルの法則(温度が一定の時、一定量の気体の体積は圧力に半比例する)を適用することで初期状態の空気の圧力との比が求められ、その比より観察用パイプ内の空気の圧力が求まり、その圧力と釣り合っている帯水層中の間隙水圧を特定できる。 Furthermore, by measuring the change in distance between the water level (defined by the water level) and the upper wall of the observation pipe, the volume ratio between the volume of air in the space corresponding to the water level height balanced with the pore water pressure and the initial volume of air at the time of installation can be determined. Once the volume ratio is determined, Boyle's Law (at a constant temperature, the volume of a given amount of gas is inversely proportional to its pressure) can be applied to determine the ratio to the pressure of the initial air. From this ratio, the pressure of the air inside the observation pipe can be determined, and the pore water pressure in the aquifer balanced by this pressure can be identified.
観察用パイプに浸入した水は実質的に誘電体であるため、これを挟むように一対の電極を配置することで、水位の変化と一対の電極の容量とが比例の関係となる。既述のように水位の変化(空気の体積変化)から間隙水圧を特定できるので、当該容量と間隙水圧との関係を予め定めておけば、当該容量を測定から間隙水圧を特定できる。
観察用パイプに浸入した水にも若干の導電性があることに着目し、これを一方の電極として、観察用パイプ内に配置されかつ絶縁体で被覆された電極との間の容量の変化も、水位の変化に対応する。かかる変化に基づき、上記と同様に間隙水圧を特定できる。
Since the water that enters the observation pipe is essentially a dielectric, by arranging a pair of electrodes on either side of it, the change in water level and the capacitance of the pair of electrodes become proportional. As previously described, the pore water pressure can be determined from the change in water level (change in air volume), so if the relationship between the capacitance and the pore water pressure is predetermined, the pore water pressure can be determined from the measurement of the capacitance.
Noting that the water entering the observation pipe also has some conductivity, this water is used as one of the electrodes. The change in capacitance between this electrode and an electrode placed inside the observation pipe and covered with an insulator corresponds to the change in water level. Based on this change, the pore water pressure can be determined in the same way as described above.
観察用パイプに備えられる水圧特定部が例えば一対の電極から構成される場合、その内部に空間をとりやすい。その結果、観察用パイプの軸方向に複合ケーブルを容易に貫通させられる。この複合ケーブルを挿通させた第2パイプを観察用パイプの軸方向へ貫通させることもできる。
複合ケーブルを貫通させることにより、複数の観察用パイプをシリアルに連結可能となる。
なお、水圧特定部はこの複合ケーブルからパワーや制御信号を受け取り、また測定結果の電気信号をこの複合ケーブルを介して、図示してない処理装置へ送る。
If the water pressure identification section provided in the observation pipe consists of, for example, a pair of electrodes, it is easy to create space inside it. As a result, a composite cable can be easily passed through the observation pipe in the axial direction. A second pipe through which this composite cable is inserted can also be passed through the observation pipe in the axial direction.
By passing a composite cable through, multiple observation pipes can be connected in serial order.
The water pressure detection unit receives power and control signals from this composite cable, and also sends the electrical signals of the measurement results to a processing unit (not shown) via this composite cable.
複合ケーブルを貫通させることでシリアルに連結可能となった観察用パイプは、スペーサを介することにより、一つのボーリング孔に存在する複数の帯水層へそれぞれ位置させることができる。なお、スペーサは長さ調整可能でかつ複合ケーブルを貫通可能なものとする。
このボーリング孔とし、スエーデン式サウンディング試験で掘削されたものを利用することができる。この発明のユニットはその径を任意に設計でき、その結果、汎用的な上記試験で掘削されたボーリング孔に挿入可能とすることが容易である。
Observation pipes, which can be connected serially by passing a composite cable through them, can be positioned in multiple aquifers within a single borehole via spacers. The spacers are adjustable in length and capable of passing through the composite cable.
The boreholes used can be those drilled using the Swedish sounding test. The unit of this invention can be designed to have any diameter, and as a result, it can be easily inserted into boreholes drilled using the general-purpose test described above.
この発明は、また、次のようにも規定できる(第1の局面)。
上下が閉塞され下部の管壁に貫通穴が設けられた第1パイプ内に、圧力測定手段と下方に設置された観測装置の複合ケーブルが通る第2パイプを備え、該第1パイプ内の圧力を該圧力測定手段により測定する間隙水圧計ユニット。
This invention can also be defined as follows (first aspect):
A pore water pressure gauge unit comprising a first pipe, which is closed at the top and bottom and has a through-hole in the lower pipe wall, and a second pipe through which a composite cable of a pressure measuring means and an observation device installed below passes, wherein the pressure inside the first pipe is measured by the pressure measuring means.
第1の局面で規定される間隙水圧計ユニットであれば、ボーリング孔に挿入された後に、そのユニットの上下で外壁とボーリング孔の孔壁との間を遮水すれば(ここでは詳細を記述しない遮水方法により遮水する)、帯水層中の地下水が第1パイプの管壁に設けられた貫通穴を介して第1パイプ内に浸透し、浸透した地下水により第1パイプ内部の空気が圧縮される。そして、圧縮された空気の圧力は帯水層の間隙水圧と釣り合うまで上昇する。圧力が釣り合った状態において、第1パイプ内の空気圧ないしは水圧を圧力測定手段で測定すれば、帯水層の間隙水圧が求められる。 If the pore water pressure gauge unit is as defined in the first phase, after insertion into the borehole, if the space between the outer wall of the unit and the borehole wall is sealed above and below the unit (by a sealing method not described in detail here), groundwater in the aquifer will permeate into the first pipe through the through-holes in the pipe wall, and the air inside the first pipe will be compressed by the permeated groundwater. The pressure of the compressed air will then rise until it balances with the pore water pressure of the aquifer. Once the pressures are balanced, the pore water pressure of the aquifer can be determined by measuring the air pressure or water pressure inside the first pipe with a pressure measuring device.
この発明の第2の局面は次のように規定される。すなわち、
上下が閉塞され下部の管壁に貫通穴が設けられた第1パイプ内に、該第1パイプ内に浸透した地下水を流入させる上部が閉塞された第3パイプと圧力測定手段を備え、下方に設置された観測装置の複合ケーブルが該第1パイプと該第3パイプの間を通り、該第3パイプ内の圧力を該圧力測定手段により測定する間隙水圧計ユニット。
The second aspect of this invention is defined as follows:
A pore water pressure gauge unit comprising a first pipe, which is closed at both ends and has a through-hole in the lower pipe wall, a third pipe, which is closed at the top and allows groundwater that has permeated into the first pipe to flow into it, and a pressure measuring means, wherein a composite cable of an observation device installed below passes between the first pipe and the third pipe, and the pressure inside the third pipe is measured by the pressure measuring means.
第2の局面で規定される間隙水圧計ユニットにおいて、第1パイプの下方の貫通穴から浸透した地下水を第3パイプ内に浸透させれば、第1の局面と同様に第3パイプ内部の空気が圧縮され、第3パイプ内の空気の圧力は帯水層の間隙水圧と釣り合うまで上昇する。圧力が釣り合った状態で、第3パイプ内で圧力測定手段により圧力を測定すれば帯水層の間隙水圧が求められる。 In the pore water pressure gauge unit defined in the second phase, if groundwater that has infiltrated through the through-hole below the first pipe is allowed to permeate into the third pipe, the air inside the third pipe will be compressed, similar to the first phase, and the air pressure inside the third pipe will rise until it balances with the pore water pressure of the aquifer. Once the pressures are balanced, the pore water pressure of the aquifer can be determined by measuring the pressure inside the third pipe using a pressure measuring device.
第1パイプや第3パイプ内で圧縮された空気の圧力が帯水層の間隙水圧と釣り合った状態では第1パイプや第3パイプ内に浸透した地下水の水面も上昇する。上昇した水面の高さからパイプ内部の空気の体積と設置時の初期状態の空気の体積との体積比が求まる。体積比が求まればボイルの法則(温度が一定の時、一定量の気体の体積は圧力に半比例する)を適用することで初期状態の空気の圧力との比が求められ、その比よりパイプ内の空気の圧力が求まり、その圧力と釣り合っている帯水層中の間隙水圧が求まる。下方に設置された間隙水圧計等の観測装置の複合ケーブルを第2パイプ内、あるいは、第1パイプと第3パイプの間を通せば、同じボーリング孔に複数の間隙水圧計を設置できる。 When the pressure of compressed air within the first and third pipes balances the pore water pressure of the aquifer, the water level of groundwater that has infiltrated the first and third pipes will also rise. From the height of this rise, the volume ratio of the air inside the pipe to the initial volume of air at the time of installation can be determined. Once this volume ratio is determined, Boyle's Law (at a constant temperature, the volume of a given amount of gas is inversely proportional to its pressure) can be applied to find the ratio to the initial air pressure. From this ratio, the pressure of the air inside the pipe can be determined, and the pore water pressure in the aquifer that balances this pressure can then be determined. By passing the composite cable of observation devices such as pore water pressure gauges installed below through the second pipe, or between the first and third pipes, multiple pore water pressure gauges can be installed in the same borehole.
この発明の第3の局面は次のように規定される。すなわち、
第1の局面、第2の局面における圧力を、水位測定手段により検出したパイプ内に浸透した地下水の水位より演算で求める間隙水圧計ユニット。
The third aspect of this invention is defined as follows:
A pore water pressure gauge unit that calculates the pressure in the first and second phases from the water level of groundwater that has permeated into the pipe, detected by a water level measuring device.
第3の局面で規定される間隙水圧計ユニットにおいて、ボーリング孔の軸方向に直交する断面の形状が高さによらず一定であれば、第1パイプないしは第3パイプ内に浸透した地下水による水面の高さから圧縮された状態の空気の体積が求まる。この圧縮後の空気の体積と初期状態の空気の体積との間の圧縮比より、ボイルの法則を適用することで圧縮された空気の圧力が求められる。そして、圧縮された空気の圧力と釣り合っている帯水層の間隙水圧が求められる。言い換えれば、水位検出手段で検出した水位から演算により帯水層の間隙水圧が求められる。 In the pore water pressure gauge unit defined in the third phase, if the shape of the cross-section perpendicular to the axial direction of the borehole remains constant regardless of height, the volume of compressed air can be determined from the water level due to groundwater infiltration into the first or third pipe. The compression ratio between this compressed air volume and the initial air volume allows for the calculation of the compressed air pressure by applying Boyle's Law. Then, the pore water pressure of the aquifer that balances this compressed air pressure can be determined. In other words, the pore water pressure of the aquifer can be calculated from the water level detected by the water level detection means.
この発明の第4の局面は次のように規定される。すなわち、
上下が閉塞され下部の管壁に貫通穴が設けられた第1パイプ内に、その内面に設けた絶縁物質で覆った第1電極と、下方に設置された観測装置の複合ケーブルが通っている第2パイプと、その外面に設けた絶縁物質で覆った第2電極を備え、該第1電極と該第2電極の間に浸透してきた地下水による電気容量の変化を検出し、電気容量の変化から地下水の水位を検出し、検出した水位から演算により帯水層の間隙水圧を求める間隙水圧計ユニット。
The fourth aspect of this invention is defined as follows:
A pore water pressure meter unit comprising a first pipe, which is closed at the top and bottom and has a through hole in the lower pipe wall, a first electrode covered with an insulating material on its inner surface, a second pipe through which a composite cable for an observation device installed below passes, and a second electrode covered with an insulating material on its outer surface, which detects changes in electrical capacitance due to groundwater seeping between the first electrode and the second electrode, detects the groundwater level from the change in electrical capacitance, and calculates the pore water pressure of the aquifer from the detected water level.
第4の局面で規定される間隙水圧計ユニットでは、第1パイプの内面に設けた第1電極並びに第2パイプの外面に設けた第2電極は、第1パイプや第2パイプと電気的に絶縁されており、第1パイプに浸透する地下水とも絶縁されている。その結果、第1電極と第2電極間に電気容量が発生し、電極間に浸透した地下水の高さに対応して電気容量が変化する。この変化する電気容量を発振回路に組み込んで発振させれば、電気容量の変化に対応して回路から出力される周波数が変化する。
この出力される周波数の変化と第1パイプ内の水位変化の関係をあらかじめ求めておけば、その関係式を使うことで、周波数の変化から第1パイプ内の水位が検出でき、検出した水位変化から、第1パイプ内部の空気の圧縮比が求まり、ボイルの法則より圧縮された空気の圧力、言い換えれば帯水層の間隙水圧が演算により求められる。この場合、第1パイプ内部に設ける電極間には比誘電率が大きな(常温では80に近い)水が介在することになり、水位変化に伴う電気容量の変化が大きく水位変化が検出し易い。第2パイプ内部に下方に設置する間隙水圧計等の他の観測装置の複合ケーブルが通っている場合でも、複合ケーブルは第2電極の内部にあることから電気容量の変化には影響を与えることはなく水位変化の検出ができる。
In the pore water pressure gauge unit defined in the fourth phase, the first electrode provided on the inner surface of the first pipe and the second electrode provided on the outer surface of the second pipe are electrically insulated from the first and second pipes, and also from the groundwater seeping into the first pipe. As a result, capacitance is generated between the first and second electrodes, and the capacitance changes in accordance with the height of the groundwater seeping between the electrodes. If this changing capacitance is incorporated into an oscillation circuit and oscillated, the frequency output from the circuit will change in accordance with the change in capacitance.
If the relationship between the change in output frequency and the change in water level in the first pipe is determined in advance, the water level in the first pipe can be detected from the change in frequency using that relationship equation. From the detected change in water level, the compression ratio of the air inside the first pipe can be determined, and the pressure of the compressed air, in other words, the pore water pressure of the aquifer, can be calculated using Boyle's Law. In this case, water with a high dielectric constant (close to 80 at room temperature) is interposed between the electrodes installed inside the first pipe, and the change in capacitance accompanying the change in water level is large, making it easy to detect the change in water level. Even if a composite cable for other observation devices, such as a pore water pressure gauge installed below, passes through inside the second pipe, the composite cable is inside the second electrode, so it does not affect the change in capacitance, and the change in water level can be detected.
第4の局面における方法で帯水層の間隙水圧を求めるには、第1パイプ内部に設ける第1電極と第2電極で、第1パイプ内の水面の変化に対応する電気容量の変化が検出できれば良い。したがって、第1パイプの内面を軸方向に分割して(例えば120角で3分割する等)対向する位置に第1電極と第2電極を設け、これらの電極間に形成される電気容量の変化を検出しても、第1パイプ内部の水位が分かり、検出した水位より演算により帯水層の間隙水圧が求められることになる。 To determine the pore water pressure of the aquifer using the method in the fourth phase, it is sufficient to detect the change in capacitance corresponding to the change in the water level inside the first pipe using the first and second electrodes installed inside the first pipe. Therefore, by dividing the inner surface of the first pipe axially (for example, dividing it into three 120mm square sections) and placing the first and second electrodes at opposing positions, and detecting the change in capacitance formed between these electrodes, the water level inside the first pipe can be determined, and the pore water pressure of the aquifer can be calculated from the detected water level.
この発明の第5の局面は次のように規定される。すなわち、
上下が閉塞され下部の管壁に貫通穴が設けられた第1パイプ内に、該パイプ内に下方に設置された観測装置の複合ケーブルが通る第2パイプと、第1パイプの内面に対向して備えられた絶縁物質で覆われた見込み角180度以下の第1電極と、第2電極を備え、
該第1電極と該第2電極の間に浸透してきた地下水の水位変化に伴う電気容量の変化を検出し、電気容量の変化から地下水の水位を検出し、検出した水位から演算により帯水層の間隙水圧を求める間隙水圧計ユニット。
The fifth aspect of this invention is defined as follows:
A first pipe, which is closed at the top and bottom and has a through-hole in the lower pipe wall, contains a second pipe through which a composite cable of an observation device installed below it passes, and a first electrode with a viewing angle of 180 degrees or less, covered with insulating material and provided opposite the inner surface of the first pipe, and a second electrode,
A pore water pressure meter unit that detects changes in electrical capacitance associated with changes in the water level of groundwater that has seeped between the first electrode and the second electrode, detects the water level of groundwater from the change in electrical capacitance, and calculates the pore water pressure of the aquifer from the detected water level.
第5の局面で規定される間隙水圧計ユニットでは、第1電極と第2電極が絶縁された状態であり、第1電極と第2電極間に電気容量が発生し、浸透した地下水の高さに対応して誘電体の量が変わるため電気容量が変化する。この電気容量を発振回路等に組み込んで発振させれば、電気容量の変化に対応して回路から出力される周波数が変化する。そして、あらかじめ求めた水位と周波数変化の関係式より、周波数変化から水位変化が求まり、検出した水位より演算により帯水層の間隙水圧が求められる。 In the pore water pressure gauge unit defined in the fifth phase, the first and second electrodes are insulated, generating capacitance between them. This capacitance changes as the amount of dielectric material changes in response to the height of the infiltrated groundwater. By incorporating this capacitance into an oscillation circuit, the frequency output from the circuit changes in response to the change in capacitance. Then, using a pre-determined relationship between water level and frequency change, the water level change can be determined from the frequency change, and the pore water pressure of the aquifer can be calculated from the detected water level.
第4の局面と第5の局面では、第1パイプ内部には第2パイプが存在し、その第2パイプの内部には下方に設置された観測装置の複合ケーブルが通っているが、複合ケーブルの素材の比誘電率は、水の比誘電率より1桁近く小さい。したがって、第1電極と第2電極間に形成される電気容量では、比誘電率が大きな水が占める電気容量の割合が大きく水位変化が検出し易い。 In the fourth and fifth phases, a second pipe exists inside the first pipe, and a composite cable for the observation device installed below passes through the second pipe. However, the relative permittivity of the composite cable material is nearly an order of magnitude smaller than that of water. Therefore, in the capacitance formed between the first and second electrodes, the proportion of capacitance accounted for by water, which has a high relative permittivity, is large, making it easier to detect changes in water level.
第4の局面と第5の局面では、第1電極と第2電極間に挟まれた地下水を誘電体として水位変化に伴う電気容量の増減を利用して間隙水圧を測定する方法であるが、地下水は導電体でありこの地下水を第2電極として用いることができる。この場合、第1電極を覆っている絶縁物質が誘電体となり、第1電極と第2電極である地下水との間に電気容量が形成され、水位変化に対応して第2電極の大きさが変化し、その変化に対応して電気容量が変化する。 In the fourth and fifth phases, the pore water pressure is measured by utilizing the increase or decrease in capacitance due to changes in water level, using groundwater sandwiched between the first and second electrodes as a dielectric. Since groundwater is a conductor, it can be used as the second electrode. In this case, the insulating material covering the first electrode acts as the dielectric, forming capacitance between the first electrode and the groundwater (the second electrode). The size of the second electrode changes in response to the water level change, and the capacitance changes accordingly.
この発明の第6の局面は次のように規定される。すなわち、
上下が閉塞され下部の管壁に貫通穴が設けられた第1パイプ内に、該パイプ内に下方に設置された観測装置の複合ケーブルが通る第2パイプと、該第1パイプの内面に設けた絶縁物質で覆った第1電極を備え、
該第1パイプに浸透してきた地下水を第2電極とし、第1電極と第2電極の間に挟まれた絶縁物質により形成される、浸透してきた地下水の水位変化に伴う電気容量の変化を検出し、電気容量の変化から地下水の水位を検出し、検出した水位から演算により帯水層の間隙水圧を求める間隙水圧計ユニット。
The sixth aspect of this invention is defined as follows:
A first pipe, which is closed at the top and bottom and has a through-hole in the lower pipe wall, contains a second pipe through which a composite cable of an observation device installed below it passes, and a first electrode covered with an insulating material is provided on the inner surface of the first pipe.
A pore water pressure meter unit that uses groundwater that has permeated into the first pipe as the second electrode, detects the change in electrical capacitance associated with the change in the water level of the permeating groundwater formed by an insulating material sandwiched between the first and second electrodes, detects the water level of the groundwater from the change in electrical capacitance, and calculates the pore water pressure of the aquifer from the detected water level.
第6の局面で規定される間隙水圧計ユニットであれば、ユニットに浸透した地下水の高さに対応して、第1電極を覆っている絶縁物質に接触する第2電極の面積が変化し、第1電極と第2電極である地下水との間の電気容量が変化する。この場合、第1電極を覆っている絶縁物質の厚さが一定で、ユニット内の水平断面の形状が高さに依存せず同じであれば、浸透した地下水の高さに対応して電気容量が変化する。言い換えれば電気容量の変化から水位を検出し、検出した水位から演算により帯水層の間隙水圧を求めることができる。 In the case of a pore water pressure gauge unit defined in the sixth phase, the area of the second electrode in contact with the insulating material covering the first electrode changes in accordance with the height of groundwater infiltrating the unit, and the capacitance between the first electrode and the groundwater (the second electrode) changes. In this case, if the thickness of the insulating material covering the first electrode is constant and the shape of the horizontal cross-section within the unit remains the same regardless of height, the capacitance changes in accordance with the height of the infiltrating groundwater. In other words, the water level can be detected from the change in capacitance, and the pore water pressure of the aquifer can be calculated from the detected water level.
第1の局面から第6の局面の間隙水圧計ユニットであれば、深いボーリング孔であっても、土木研究所が普及を目的として非特許文献1で推奨している部分ストレーナ孔による間隙水圧観測ができる。 With the pore water pressure gauge unit from the first to the sixth phase, even in deep boreholes, pore water pressure can be observed using a partial strainer hole, as recommended by the Public Works Research Institute in Non-Patent Document 1 for the purpose of widespread adoption.
第1実施例について図1A、図1B、図1Cで説明する。図1Aは第1実施例の全体図、図1Bは軸方向の断面図、図1Cは軸に直交する方向の断面図である。ここには図示していないがユニットの上下で孔壁との間が遮水され、遮水された中間に位置する帯水層の地下水が第1パイプ(観察用パイプ)1の下方の貫通穴3から流入し、第1パイプ1内で空気圧と浸水した地下水圧(帯水層の間隙水圧)が釣り合った状態とする。図1Bには水面Lの位置が記載してある。
この水面L、第1パイプ1の管壁5及び上壁7とで密閉空間Sが形成される。間隙水圧の変化に対応して水面Lが上下し、水面Lの位置により密閉空間Sの圧力が変化する。この圧力を空間圧力測定部10で測定する。測定結果の電気信号は、図示しないケーブルを介して、同じく図示しない複合ケーブルへ送られる。この複合ケーブルは、第1パイプ1の上壁7及び下壁9を貫通する第2パイプ11へ挿通される。
この第1実施例では空気圧力測定部10が上部の空気の部分にあるが、空気圧と浸水した地下水圧(帯水層の間隙水圧)が釣り合った状態であれば、下部の地下水中でも地下水と空気の中間でも、測定した圧力からその圧力と釣り合っている帯水層の間隙水圧が求められる。
The first embodiment will be explained with reference to Figures 1A, 1B, and 1C. Figure 1A is an overall view of the first embodiment, Figure 1B is a cross-sectional view in the axial direction, and Figure 1C is a cross-sectional view in a direction perpendicular to the axis. Although not shown here, the space between the unit and the borehole wall is sealed above and below, and groundwater from the aquifer located in the sealed intermediate area flows in from the through hole 3 at the bottom of the first pipe (observation pipe) 1, creating a state where the air pressure and the pressure of the infiltrated groundwater (pore water pressure of the aquifer) are balanced within the first pipe 1. The position of the water level L is shown in Figure 1B.
A sealed space S is formed between the water surface L, the pipe wall 5 and the upper wall 7 of the first pipe 1. The water surface L rises and falls in response to changes in the pore water pressure, and the pressure in the sealed space S changes depending on the position of the water surface L. This pressure is measured by the space pressure measuring unit 10. The electrical signal of the measurement result is sent to a composite cable (not shown) via a cable (not shown). This composite cable is inserted into the second pipe 11, which penetrates the upper wall 7 and lower wall 9 of the first pipe 1.
In this first embodiment, the air pressure measuring unit 10 is located in the upper air portion. However, if the air pressure and the submerged groundwater pressure (pore water pressure of the aquifer) are in equilibrium, the pore water pressure of the aquifer that is in equilibrium with that pressure can be determined from the measured pressure, even in the lower groundwater or in the area between the groundwater and the air.
第2実施例について図2A,図2B,図2Cで説明する。なお、図1で説明した要素と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
図2Aは第2実施例の全体図、図2Bは軸方向の断面図、図2Cは軸に直交する方向の断面図である。
この実施例の第1パイプ1内には上部が閉塞された地下水が浸透する第3パイプ20がありその第3パイプ20の上部に空間圧力測定部10がある。そして、該第1パイプ1と該第3パイプ20の間に複合ケーブル15が通っている。第1パイプ1内に地下水が流入すると第3パイプ20内にもその地下水が流入するような配置で、第3パイプ20は図示されていない方法で第1パイプ1に固定されており、第3パイプ20内の空気が帯水層の間隙水圧と釣り合うまで圧縮される。釣り合うまで圧縮された後に第3パイプ20内の空気の圧力を空間圧力測定部10で測定すれば、帯水層の間隙水圧が求められる。第3パイプ20において、その水面L3、上壁27及び管壁25で密閉空間S3が形成される。
この実施例では第1パイプ1内の水位も上昇するが、仕切り板を設けて第1パイプ1内の上部に地下が浸透しないようにする方法もある。仕切り板を設けた場合でも、地下水が第3パイプ20内に浸透して内部の空気の圧力と釣り合えば、帯水層の間隙水圧が測定できる。
The second embodiment will be explained with reference to Figures 2A, 2B, and 2C. Elements identical to those described in Figure 1 will be given the same reference numerals, and their descriptions will be omitted.
Figure 2A is an overall view of the second embodiment, Figure 2B is a cross-sectional view in the axial direction, and Figure 2C is a cross-sectional view in a direction perpendicular to the axis.
In this embodiment, a third pipe 20, through which groundwater infiltrates, is located inside the first pipe 1, with its upper end closed. A space pressure measuring unit 10 is located above the third pipe 20. A composite cable 15 passes between the first pipe 1 and the third pipe 20. The third pipe 20 is fixed to the first pipe 1 in a manner not shown, such that when groundwater flows into the first pipe 1, the groundwater also flows into the third pipe 20. The air inside the third pipe 20 is compressed until it balances with the pore water pressure of the aquifer. After compression to balance, the pore water pressure of the aquifer can be determined by measuring the pressure of the air inside the third pipe 20 with the space pressure measuring unit 10. In the third pipe 20, a sealed space S3 is formed by the water surface L3, the upper wall 27, and the pipe wall 25.
In this embodiment, the water level in the first pipe 1 also rises, but there is also a method of providing a partition plate to prevent groundwater from seeping into the upper part of the first pipe 1. Even when a partition plate is provided, if groundwater seeps into the third pipe 20 and balances with the pressure of the air inside, the pore water pressure of the aquifer can be measured.
図3は第3実施例の軸方向の断面図である。図1と同一の要素には同一の符号を付してその説明を部分的に省略する。この第3実施例では上部に超音波送受信機17があり、超音波を利用して水面との間の距離の測定を行い、水面Lを検出しその検出した水位(水面の高さ)から間隙水圧を求める。浸透した地下水の水位が検出できれば、パイプ内の圧縮された空気の体積が分かり、その体積と初期状態の空気の体積(設置時の1気圧の空気の体積)との体積比が分かる。そして、その体積比よりボイルの法則で圧縮された空気の圧力が分かり、その圧力が帯水層中の間隙水圧になる。ここでは図示しないが、第2実施例の如く超音波送受信機を第3パイプ20内に備える場合でも第3パイプ20内で水位を検出しその水位から演算で圧力をもとめれば、帯水層中の間隙水圧が観測できる。 Figure 3 is an axial cross-sectional view of the third embodiment. Elements identical to those in Figure 1 are denoted by the same reference numerals, and their descriptions are partially omitted. In this third embodiment, an ultrasonic transceiver 17 is located at the top. Ultrasound is used to measure the distance to the water surface, detect the water surface L, and determine the pore water pressure from the detected water level (water surface height). If the water level of the infiltrated groundwater can be detected, the volume of compressed air inside the pipe can be determined, and the volume ratio between this volume and the volume of air in the initial state (volume of air at 1 atmosphere at installation) can be determined. Then, using Boyle's law, the pressure of the compressed air can be determined from this volume ratio, and this pressure becomes the pore water pressure in the aquifer. Although not shown here, even if the ultrasonic transceiver is installed inside the third pipe 20 as in the second embodiment, the pore water pressure in the aquifer can be observed by detecting the water level inside the third pipe 20 and calculating the pressure from that water level.
第4実施例について図4A,図4Bにより説明する。図1と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。図4Aは第4実施例の軸方向の断面図、図4Bは第4実施例の軸に直交する方向の断面図である。この第4実施例では、第1パイプ1の内面全体に設けた絶縁物質で覆った第1電極31と、ユニットの内部にある第2パイプ11の外面全体に設けた絶縁物質で覆った第2電極33とで、これら電極間に浸透してきた地下水による容量変化を検出する。容量変化から水位を検出し、検出した水位変化から帯水層の間隙水圧を求める。容量変化から水位を検出する方法については以下で説明する。水位が検出できれば第2実施例で説明した如く、空気の圧縮比が求まりその圧縮比から帯水層の間隙水圧が求まる。
第1パイプ1の内部に配置される電極は、第1パイプ1の軸方向の全域にわたっているものが好ましい。これにより、水位が大きく変化しても、その水面から表出する領域と水面下の領域とが常に区分され、もって、水位の変化に容量の変化を追従させられるからである。
The fourth embodiment will be described with reference to Figures 4A and 4B. Elements identical to those in Figure 1 are denoted by the same reference numerals and their descriptions are omitted. Figure 4A is an axial cross-sectional view of the fourth embodiment, and Figure 4B is a cross-sectional view of the fourth embodiment in a direction perpendicular to the axis. In this fourth embodiment, a first electrode 31 covered with an insulating material on the entire inner surface of the first pipe 1 and a second electrode 33 covered with an insulating material on the entire outer surface of the second pipe 11 located inside the unit are used to detect volume changes due to groundwater seeping between these electrodes. The water level is detected from the volume change, and the pore water pressure of the aquifer is determined from the detected water level change. The method for detecting the water level from the volume change will be described below. If the water level can be detected, the compression ratio of the air can be determined as described in the second embodiment, and the pore water pressure of the aquifer can be determined from that compression ratio.
Preferably, the electrodes placed inside the first pipe 1 extend across the entire axial area of the first pipe 1. This ensures that even if the water level changes significantly, the area above the water surface and the area below the water surface are always separated, thereby allowing the change in volume to follow the change in water level.
平行平板で構成される第1電極と第2電極の間には、(1)式で示すように、電極間に挟まれる物質の比誘電率εと電極の面積Sに比例し、電極間の距離dに半比例する電気容量Cが生じる。
C=ε*S/d (1)
第4実施例の第1電極31と第2電極33は平行平板ではないが、第1電極31と第2電極33に挟まれた物質により電気容量が形成される。第4実施例の場合は下方部分に地下水があり、間隙水圧の増加と減少に対応して水面が昇降し、その水位変化に応じて電気容量が増減する。水の比誘電率は大きいため水位変化が小さくても電気容量の変化は大きく、水位変化が検出し易い。
Between the first electrode and the second electrode, which are composed of parallel plates, a capacitance C is generated as shown in equation (1), which is proportional to the relative permittivity ε of the material sandwiched between the electrodes and the area S of the electrodes, and inversely proportional to the distance d between the electrodes.
C = ε * S/d (1)
In the fourth embodiment, the first electrode 31 and the second electrode 33 are not parallel plates, but capacitance is formed by the material sandwiched between the first electrode 31 and the second electrode 33. In the case of the fourth embodiment, there is groundwater in the lower part, and the water level rises and falls in response to the increase and decrease in pore water pressure, and the capacitance increases or decreases according to the change in water level. Because the relative permittivity of water is large, even small changes in water level result in large changes in capacitance, making it easy to detect changes in water level.
ここには図示してないが、例えば第1電極31と第2電極33間で形成される電気容量の変化を図示していない発振回路の一部に組み入れれば、水位変化に伴う電気容量の変化を発振回路の出力周波数の変化として検出することができる。前もって水位変化と発振回路の周波数変化との関係を求めておけば、その関係を用いて周波数変化から水位を検出でき、検出した水位から演算により帯水層の間隙水圧が求められる。
この第4実施例では、第2パイプ11が中央にあるが、必ずしもパイプは中央になくても水位変化と電気容量の変化が1:1で対応するような位置にあればよい。
なお、容量変化の検出には、本発明者らが提案するセンサ用出力装置を適用することが好ましい(WO2021-145428号公報参照)。
Although not shown here, if the change in capacitance formed between the first electrode 31 and the second electrode 33 is incorporated into a part of the oscillation circuit not shown, the change in capacitance due to the change in water level can be detected as a change in the output frequency of the oscillation circuit. If the relationship between the change in water level and the change in the frequency of the oscillation circuit is determined in advance, the water level can be detected from the frequency change using that relationship, and the pore water pressure of the aquifer can be calculated from the detected water level.
In this fourth embodiment, the second pipe 11 is located in the center, but the pipe does not necessarily have to be in the center; it is sufficient if it is positioned such that the change in water level and the change in electrical capacitance correspond in a 1:1 ratio.
Furthermore, it is preferable to use the sensor output device proposed by the present inventors for detecting changes in capacitance (see WO2021-145428).
第5実施例について図5A,図5Bにより説明する。なお、図1と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。図5Aは第5実施例の軸方向の断面図であり、図5Bは第5実施例の軸に直交する方向の断面図である。中央には第2パイプ11がある。この第5実施例は、第1パイプ1の内面に、見込み角180度以下の縦長の絶縁物質で覆われた第1電極41を設け、第1電極と180度離れた内面に、見込み角180度以下の絶縁物質で覆われた第2電極43を設け、これら電極間に浸透してきた地下水の水位変化に伴う電気容量の変化を周波数変化として検出し、その周波数変化から水位を検出し、検出した水位変化からユニット内の空気の圧縮比を求め、その圧縮比から帯水層の間隙水圧を求める。 The fifth embodiment will be described with reference to Figures 5A and 5B. Elements identical to those in Figure 1 are denoted by the same reference numerals, and their descriptions are omitted. Figure 5A is an axial cross-sectional view of the fifth embodiment, and Figure 5B is a cross-sectional view perpendicular to the axis of the fifth embodiment. A second pipe 11 is located in the center. In this fifth embodiment, a first electrode 41, covered with a vertically elongated insulating material with a depth angle of 180 degrees or less, is provided on the inner surface of the first pipe 1. A second electrode 43, also covered with an insulating material with a depth angle of 180 degrees or less, is provided on the inner surface 180 degrees away from the first electrode. Changes in electrical capacitance due to changes in the water level of groundwater seeping between these electrodes are detected as frequency changes. The water level is detected from these frequency changes, the compression ratio of the air within the unit is determined from the detected water level changes, and the pore water pressure of the aquifer is determined from this compression ratio.
第5実施例では第1電極41と第2電極43が共に見込み角が約180度に近い大きさであるが、見込み角の大きさに制限はなく、第1電極41と第2電極43が接触せず互いに対向しており、水位変化に対応して第1電極41と第2電極43の間の電気容量が変化すればよい。この場合も図示していない発振回路の一部に電気容量を組み入れれば、電気容量の変化を発振回路の出力周波数の変化として検出することができる。そして、その出力周波数の変化から水位変化を求めることができ、その水位から演算により帯水層の間隙水圧を求めることができる。 In the fifth embodiment, both the first electrode 41 and the second electrode 43 have a viewing angle of approximately 180 degrees. However, there is no limit to the size of the viewing angle; the first electrode 41 and the second electrode 43 do not contact each other but face each other, and the capacitance between the first electrode 41 and the second electrode 43 changes in response to the water level change. In this case as well, by incorporating capacitance into a part of the oscillation circuit (not shown), the change in capacitance can be detected as a change in the output frequency of the oscillation circuit. Then, the water level change can be determined from the change in output frequency, and the pore water pressure of the aquifer can be calculated from that water level.
第5実施例では、第1パイプ1の内面に第1電極と41と第2電極43を設けた。しかし、図2に示した第3パイプ20の内面に絶縁物質で覆われた第1電極と第2電極を設け、帯水層から浸透した地下水を第3パイプ20に流入させてその水位を検出してもよい。この場合、第1パイプ1と第3パイプ20の間を複合ケーブルが通ることになる。 In the fifth embodiment, the first electrode 41 and the second electrode 43 were provided on the inner surface of the first pipe 1. However, as shown in Figure 2, the first and second electrodes, covered with an insulating material, may be provided on the inner surface of the third pipe 20, and groundwater infiltrating from the aquifer may be introduced into the third pipe 20 to detect its water level. In this case, a composite cable would pass between the first pipe 1 and the third pipe 20.
第3パイプ20内部に絶縁物質で覆われた電極を設ける場合、第3パイプ20の外径が大きければ電極を設ける作業がし易くなる。第3パイプ20の外径を大きくし第1パイプ1の内径に接する程度にしても、隙間に下方に設置した観測装置用の複合ケーブルが通ればよい。このような場合は、複合ケーブルは第1パイプ1の内面に沿って配置されることになる。 When installing electrodes covered with insulating material inside the third pipe 20, a larger outer diameter of the third pipe 20 makes the installation of the electrodes easier. Even if the outer diameter of the third pipe 20 is increased to the point where it touches the inner diameter of the first pipe 1, it is sufficient that the composite cable for the observation device installed below can pass through the gap. In such a case, the composite cable will be arranged along the inner surface of the first pipe 1.
第4実施例と第5実施例では、第1パイプ1内部を貫通している第2パイプ11が存在し、その第2パイプ11の内部には下方に設置された観測装置の複合ケーブルが通っているが、複合ケーブルの素材の比誘電率は、水の比誘電率より1桁近く小さい。したがって、第1電極41と第2電極間43に形成される電気容量では、比誘電率が大きな水が占める電気容量の割合が大きく水位変化が検出し易い。 In the fourth and fifth embodiments, a second pipe 11 penetrates the inside of the first pipe 1, and a composite cable for the observation device installed below passes through the inside of the second pipe 11. The relative permittivity of the composite cable material is nearly an order of magnitude smaller than that of water. Therefore, in the capacitance formed between the first electrode 41 and the second electrode 43, the proportion of capacitance accounted for by water, which has a high relative permittivity, is large, making it easier to detect changes in water level.
第6実施例について図6A,図6Bにより説明する。図1と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。図6Aは第6実施例の軸方向の断面図、図6Bは第6実施例の軸方向と直交する方向の断面図である。中央には第2パイプ11がある。この第6実施例では第1パイプ1の内面に設けられた絶縁物質で覆われた第1電極51と、ユニット内に浸透した地下水53を第2電極とする。地下水にはイオンが存在し導電性があり電極として使用できる。この実施例では、第1電極51を覆う絶縁物質が誘電体となり、地下水が浸透すると第2電極の面積が変わり、第1電極と第2電極との間の電気容量が変化する。第4実施例の中で説明した(1)式によれば、電極間の距離が短いと電気容量が大きくなる。したがって、薄い絶縁物質で第1電極51を覆えば、水位変化により電気容量が大きく変化する。この地下水の水位変化に伴う電気容量の変化を、図示していない発振回路の周波数変化として検出し、電気容量の変化から水位を検出し、検出した水位から演算により帯水層の間隙水圧を求める。 The sixth embodiment will be described with reference to Figures 6A and 6B. Elements identical to those in Figure 1 are given the same reference numerals and their descriptions are omitted. Figure 6A is an axial cross-sectional view of the sixth embodiment, and Figure 6B is a cross-sectional view of the sixth embodiment in a direction perpendicular to the axial direction. A second pipe 11 is located in the center. In this sixth embodiment, the first electrode 51, covered with an insulating material provided on the inner surface of the first pipe 1, and the groundwater 53 that has permeated into the unit are used as the second electrode. Groundwater contains ions and is conductive, so it can be used as an electrode. In this embodiment, the insulating material covering the first electrode 51 acts as a dielectric, and when groundwater permeates, the area of the second electrode changes, and the capacitance between the first electrode and the second electrode changes. According to equation (1) explained in the fourth embodiment, the capacitance increases when the distance between electrodes is short. Therefore, if the first electrode 51 is covered with a thin insulating material, the capacitance will change significantly with changes in water level. The change in electrical capacitance associated with the change in groundwater level is detected as a frequency change in an oscillation circuit (not shown). The water level is then detected from the change in capacitance, and the pore water pressure of the aquifer is calculated from the detected water level.
第6実施例では第2パイプ11は第1パイプ1と同心円状に配置されているが、地下水が第2電極であるためこの第2パイプ11は同心円状に配置する必要はなく、第1パイプ1の壁面に近い位置に配置してもよい。図示しないが、第1パイプ1の壁面に近い位置に配置すれば大きな空域ができる。この大きくなった空域部分を利用して電気容量の変化を検出してもよい。つまり、絶縁物質で覆った第1電極51と第2電極(地下水)を軸方向に平行に配置し、2つの電極間の電気容量の変化から地下水の水位を検出してもよい。 In the sixth embodiment, the second pipe 11 is arranged concentrically with the first pipe 1. However, since groundwater is the second electrode, the second pipe 11 does not need to be arranged concentrically and may be placed closer to the wall of the first pipe 1. Although not shown in the figures, placing it closer to the wall of the first pipe 1 creates a large air space. This enlarged air space may be used to detect changes in electrical capacitance. In other words, the first electrode 51 and the second electrode (groundwater), covered with an insulating material, may be arranged parallel to each other in the axial direction, and the groundwater level may be detected from the change in electrical capacitance between the two electrodes.
第6実施例の如く、壁面に設けた絶縁物質で覆われた第1電極51と第1パイプ1内に浸透してきた地下水53を第2電極とする間隙水圧計ユニットの場合、第2パイプ11を設けなくても水位検出ができる。第2パイプ11がなければ、第1パイプ1の外径を小さくすることができ、細い口径のボーリング孔に設置できる。 As in the sixth embodiment, in a pore water pressure gauge unit where the first electrode 51 is covered with an insulating material on the wall surface and the groundwater 53 that has permeated into the first pipe 1 is used as the second electrode, water level detection is possible even without the second pipe 11. Without the second pipe 11, the outer diameter of the first pipe 1 can be reduced, allowing it to be installed in a borehole with a narrow diameter.
第7実施例について図7A,図7Bにより説明する。図7Aは第7実施例の軸方向の断面図、図7Bは第7実施例の軸方向と直交する方向の断面図である。なお、図7において図1と同一の機能を有する要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
第7実施例では、中央の第1パイプ1の内部に帯水層の地下水を浸透させて、第1パイプ1の外壁に設けた絶縁物質で覆われた第1電極61と絶縁物質で覆われた第2電極63により、第1パイプ1内に浸透してきた地下水による電気容量の変化を、ここでは図示していない発振回路に組み込んで周波数変化に変換し、その周波数変化から水位を求め、水位変化より演算で間隙水圧を求める。第1電極61と第2電極63の間では、電極間に挟まれることになる絶縁物質と第1パイプ1の管壁5の物質、及び第1パイプ1に浸透してきた地下水による電気容量が生じるが、地下水の比誘電率が他の物質より1桁以上大きいことから、概ね電気容量の変化は地下水の水位変化を反映する。したがって、電気容量の変化から水位変化が求められる。
第1パイプ1の外部に配置される電極は、第1パイプ1の軸方向の全域にわたっているものが好ましい。これにより、水位が大きく変化しても、その水位かより上にある領域と水面より下にある領域とが常に区分され、もって、水位の変化に容量の変化を追従させられるからである。
The seventh embodiment will be described with reference to Figures 7A and 7B. Figure 7A is an axial cross-sectional view of the seventh embodiment, and Figure 7B is a cross-sectional view of the seventh embodiment in a direction perpendicular to the axial direction. In Figure 7, elements having the same function as those in Figure 1 are denoted by the same reference numerals, and their descriptions are omitted.
In the seventh embodiment, groundwater from an aquifer is allowed to permeate the interior of the central first pipe 1. The first electrode 61 and the second electrode 63, both covered with insulating material and located on the outer wall of the first pipe 1, are used to convert the change in capacitance caused by the groundwater that has permeated into the first pipe 1 into a frequency change. This change is then incorporated into an oscillation circuit (not shown here) to determine the water level, and the pore water pressure is calculated from the change in water level. Between the first electrode 61 and the second electrode 63, capacitance is generated by the insulating material sandwiched between the electrodes, the material of the pipe wall 5 of the first pipe 1, and the groundwater that has permeated into the first pipe 1. Since the relative permittivity of groundwater is more than an order of magnitude larger than that of the other materials, the change in capacitance generally reflects the change in the groundwater level. Therefore, the change in water level can be determined from the change in capacitance.
The electrodes positioned outside the first pipe 1 are preferably positioned to extend across the entire axial length of the first pipe 1. This ensures that even if the water level changes significantly, the region above the water level and the region below the water level are always separated, thereby allowing the change in volume to follow the change in water level.
第7実施例は、よく知られた地盤の地質調査であるスエーデン式サウンディング試験(SWS)で掘削されたボーリング孔を使用する事例である。口径が20mm以下のアクリルパイプを保護パイプ71とし、その内部に口径が15mm以下の第1パイプ1を設け第1パイプ1内部の水位を測定する。SWSではボーリング孔を掘削する器具の先端のスクリューポイントの最大径は33mmと定められているが、試験後のボーリング孔の孔径は孔壁の迫出しがありこの大きさより小さくなる。堤体等のボーリング掘削を行い帯水層の深度を求めた後に、帯水層に間隙水圧計ユニットを設置するためには、ユニットの外径は小さいことが好ましい。間隙水圧計ユニットを孔底に設置できれば、土木研究所が普及を目的として非特許文献1で推奨している部分ストレーナ孔による間隙水圧観測に該当する観測ができる。 The seventh embodiment uses a borehole drilled using the Swedish Sounding Test (SWS), a well-known geological survey method for ground conditions. An acrylic pipe with a diameter of 20 mm or less is used as a protective pipe 71, and a first pipe 1 with a diameter of 15 mm or less is placed inside it to measure the water level inside the first pipe 1. While the maximum diameter of the screw point at the tip of the drilling instrument for the SWS is specified as 33 mm, the borehole diameter after the test will be smaller due to the protrusion of the borehole wall. To install a pore water pressure gauge unit in the aquifer after drilling a borehole to determine the depth of the aquifer, a small outer diameter of the unit is preferable. If the pore water pressure gauge unit can be installed at the bottom of the borehole, observations corresponding to pore water pressure observation using a partial strainer hole, as recommended by the Public Works Research Institute in Non-Patent Document 1 for the purpose of popularization, can be performed.
第7実施例では、間隙水圧計の口径を小さくするため、第1パイプ1の外壁に設ける2枚の電極は第1パイプ1と保護パイプ71の隙間を埋める状態であり、2枚の電極の隙間部分に複合ケーブル73が配置されている。原理的には、間隙水圧計の外径は10mm程度にできるが、あまり細くすると発振回路を入れる空域や複合ケーブルを通す隙間が無くなるために、限界がある。 In the seventh embodiment, to reduce the diameter of the pore water pressure gauge, the two electrodes provided on the outer wall of the first pipe 1 fill the gap between the first pipe 1 and the protective pipe 71, and the composite cable 73 is placed in the gap between the two electrodes. In principle, the outer diameter of the pore water pressure gauge can be made to about 10 mm, but there are limits because making it too narrow would eliminate the air space for the oscillation circuit and the gap for passing the composite cable.
図8に間隙水圧計ユニットの使用態様を示す。
図8において符号100はこの発明の間隙水圧計ユニット、符号101はスペーサを示す。符号110はボーリング孔、111は帯水層を示す。
間隙水圧計ユニット100とスペーサ101は同一径の円筒形であり、例えばスペーサ101を構成する円筒形部材として、間隙水圧計ユニットの第1パイプ(貫通穴のないもの)を共用できる。
スペーサ101の長さは任意に調整できるものとし、これにより、間隙水圧計ユニット100を帯水層111に位置させる。
間隙水圧計ユニット100とスペーサ101には第2パイプ113が貫通され、それらへ複合ケーブルが挿通される。これにより、地層に複数の帯水層が存在しても、1つのボーリング孔110を掘削するのみで、それぞれに間隙水圧計100をセット可能となる。
Figure 8 shows how the pore water pressure gauge unit is used.
In Figure 8, reference numeral 100 denotes the pore water pressure gauge unit of this invention, and reference numeral 101 denotes a spacer. Reference numeral 110 denotes a borehole, and 111 denotes an aquifer.
The pore water pressure gauge unit 100 and the spacer 101 are cylindrical with the same diameter, and for example, the first pipe (without a through hole) of the pore water pressure gauge unit can be used as a cylindrical member constituting the spacer 101.
The length of the spacer 101 can be adjusted as needed, thereby positioning the pore water pressure gauge unit 100 in the aquifer 111.
A second pipe 113 passes through the pore water pressure gauge unit 100 and the spacer 101, and a composite cable is inserted through them. This makes it possible to set up a pore water pressure gauge 100 in each of the multiple aquifers present in the geological formation by drilling only one borehole 110.
1 第1パイプ(観察用パイプ)
3 貫通穴
5 管壁
7 上壁
9 下壁
10 空間圧力測定部
11 第2パイプ
20 第3パイプ
31、33、41、43、51、53、61、63 電極
71 保護パイプ
100 間隙水圧計ユニット
101 スペーサ
110 ボーリング孔
111 帯水層
1. First pipe (observation pipe)
3 Through hole 5 Pipe wall 7 Upper wall 9 Lower wall 10 Space pressure measuring section 11 Second pipe 20 Third pipes 31, 33, 41, 43, 51, 53, 61, 63 Electrode 71 Protective pipe 100 Pore water pressure gauge unit 101 Spacer 110 Borehole 111 Aquifer
Claims (16)
密閉空間を形成可能な上壁、下壁及び管壁を備え、該管壁の下部に設けられた貫通穴を介して浸入した前記帯水層の水の水面、前記上壁及び前記管壁において前記貫通穴のない部位で密閉空間が形成される測定用パイプと、
前記間隙水圧を特定する水圧特定部と、を備え、
前記水圧特定部は該密閉空間の圧力を測定する空間圧力測定部を備える、間隙水圧計ユニット。 A pore water pressure gauge unit for measuring the pore water pressure of an aquifer,
A measuring pipe comprising an upper wall, a lower wall, and a pipe wall capable of forming a sealed space, wherein a sealed space is formed at the water level of the aquifer water that has entered through a through hole provided in the lower part of the pipe wall, and in the upper wall and the pipe wall where there is no through hole,
It comprises a water pressure identification unit that identifies the pore water pressure,
The water pressure identification unit is a pore water pressure gauge unit that includes a space pressure measuring unit for measuring the pressure in the sealed space.
密閉空間を形成可能な上壁、下壁及び管壁を備え、該管壁の下部に設けられた貫通穴を介して浸入した前記帯水層の水の水面、前記上壁及び前記管壁において前記貫通穴のない部位で密閉空間が形成される測定用パイプと、
前記間隙水圧を特定する水圧特定部と、を備え、
前記水圧特定部は前記上壁と前記水面との距離を測定する測長部を備える、間隙水圧計ユニット。 A pore water pressure gauge unit for measuring the pore water pressure of an aquifer,
A measuring pipe comprising an upper wall, a lower wall, and a pipe wall capable of forming a sealed space, wherein a sealed space is formed at the water level of the aquifer water that has entered through a through hole provided in the lower part of the pipe wall, and in the upper wall and the pipe wall where there is no through hole,
It comprises a water pressure identification unit that identifies the pore water pressure,
The water pressure determination unit is a pore water pressure gauge unit that includes a length measuring unit for measuring the distance between the upper wall and the water surface.
密閉空間を形成可能な上壁、下壁及び管壁を備え、該管壁の下部に設けられた貫通穴を介して浸入した前記帯水層の水の水面、前記上壁及び前記管壁において前記貫通穴のない部位で密閉空間が形成される測定用パイプと、
前記間隙水圧を特定する水圧特定部と、を備え、
前記水圧特定部は前記測定用パイプの内側に配置された一対の電極間の容量変化を測定する容量変化測定部を備え、前記一対の電極はそれぞれ前記水面から表出する領域と前記侵入した帯水層の水に埋没する領域とを備える、間隙水圧計ユニット。 A pore water pressure gauge unit for measuring the pore water pressure of an aquifer,
A measuring pipe comprising an upper wall, a lower wall, and a pipe wall capable of forming a sealed space, wherein a sealed space is formed at the water level of the aquifer water that has entered through a through hole provided in the lower part of the pipe wall, and in the upper wall and the pipe wall where there is no through hole,
It comprises a water pressure identification unit that identifies the pore water pressure,
The water pressure determination unit comprises a capacity change measuring unit that measures the change in capacity between a pair of electrodes arranged inside the measuring pipe, and each of the pair of electrodes comprises a region exposed above the water surface and a region submerged in the water of the invading aquifer, in a pore water pressure gauge unit.
密閉空間を形成可能な上壁、下壁及び管壁を備え、該管壁の下部に設けられた貫通穴を介して浸入した前記帯水層の水の水面、前記上壁及び前記管壁において前記貫通穴のない部位で密閉空間が形成される測定用パイプと、
前記間隙水圧を特定する水圧特定部と、を備え、
前記水圧特定部は前記測定用パイプの内側に配置された筒状の電極であって絶縁物層で被覆された筒状電極と、
前記侵入した帯水層の水を他方極として前記筒状電極との間の容量変化を測定する容量変化測定部を更に備える、間隙水圧計ユニット。 A pore water pressure gauge unit for measuring the pore water pressure of an aquifer,
A measuring pipe comprising an upper wall, a lower wall, and a pipe wall capable of forming a sealed space, wherein a sealed space is formed at the water level of the aquifer water that has entered through a through hole provided in the lower part of the pipe wall, and in the upper wall and the pipe wall where there is no through hole,
It comprises a water pressure identification unit that identifies the pore water pressure,
The water pressure determination unit is a cylindrical electrode positioned inside the measuring pipe, and is a cylindrical electrode covered with an insulating layer,
A pore water pressure gauge unit further comprises a capacity change measuring unit that measures the change in capacity between the cylindrical electrode and the water of the aquifer that has entered the pore, using the aquifer water as the other electrode.
密閉空間を形成可能な上壁、下壁及び管壁を備え、該管壁の下部に設けられた貫通穴を介して浸入した前記帯水層の水の水面、前記上壁及び前記管壁において前記貫通穴のない部位で密閉空間が形成される測定用パイプと、
前記間隙水圧を特定する水圧特定部と、を備え、
前記水圧特定部は前記測定用パイプの外側に配置された一対の電極間の容量変化を測定する容量変化測定部を備え、前記一対の電極はそれぞれ前記水面より上方に位置する領域と前記水面より下方に位置する領域とを備え、前記測定用パイプは絶縁物質で形成されている、間隙水圧計ユニット。 A pore water pressure gauge unit for measuring the pore water pressure of an aquifer,
A measuring pipe comprising an upper wall, a lower wall, and a pipe wall capable of forming a sealed space, wherein a sealed space is formed at the water level of the aquifer water that has entered through a through hole provided in the lower part of the pipe wall, and in the upper wall and the pipe wall where there is no through hole,
It comprises a water pressure identification unit that identifies the pore water pressure,
The pore water pressure gauge unit comprises a water pressure determination unit which includes a capacity change measuring unit which measures the change in capacity between a pair of electrodes located on the outside of the measuring pipe, the pair of electrodes each having a region located above the water surface and a region located below the water surface, and the measuring pipe is made of an insulating material.
前記測定用パイプと前記保護パイプとの間に前記一対の電極が配置され、
前記測定用パイプ、前記保護パイプ及び前記一対の電極とで形成される空間に複合ケーブルが挿通される、請求項6に記載のユニット。 A protective pipe is further provided that is enclosed around the aforementioned measuring pipe.
The pair of electrodes are positioned between the measuring pipe and the protective pipe.
The unit according to claim 6, wherein a composite cable is inserted into the space formed by the measuring pipe, the protective pipe, and the pair of electrodes.
密閉空間を形成可能な上壁、下壁及び管壁を備え、該管壁の下部に貫通穴が設けられた測定用パイプと、
前記測定用パイプの中に挿入される補助測定用パイプであって、第2上壁及び第2管壁を備えた下型解放型の補助測定用パイプと、
前記間隙水圧を特定する水圧特定部と、を備え、
前記水圧特定部は前記補助測定用パイプ内に配置され、前記管壁の貫通孔を介して進入した前記帯水層の水の水面、前記第2上壁及び前記第2管壁で形成される密閉空間の圧力を測定する空間圧力測定部を備える、間隙水圧計ユニット。 A pore water pressure gauge unit for measuring the pore water pressure of an aquifer,
A measuring pipe having an upper wall, a lower wall, and a pipe wall capable of forming a sealed space, with a through hole provided in the lower part of the pipe wall,
An auxiliary measuring pipe inserted into the aforementioned measuring pipe, comprising a lower-open type auxiliary measuring pipe having a second upper wall and a second pipe wall,
It comprises a water pressure identification unit that identifies the pore water pressure,
The pore water pressure meter unit includes a space pressure measuring unit which is located inside the auxiliary measuring pipe and measures the water level of the aquifer water that has entered through the through-hole in the pipe wall, the pressure in the sealed space formed by the second upper wall and the second pipe wall.
密閉空間を形成可能な上壁、下壁及び管壁を備え、該管壁の下部に設けられた貫通穴を介して浸入した前記帯水層の水の水面、前記上壁及び前記管壁において前記貫通穴のない部位で密閉空間が形成される測定用パイプを前記帯水層に設置し、
前記貫通穴を介して測定用パイプ内に浸入した前記帯水層の水の水位に基づき、前記間隙水圧を特定する、
間隙水圧測定方法。 A method for measuring pore water pressure in an aquifer,
A measuring pipe is installed in the aquifer, comprising an upper wall, a lower wall, and a pipe wall capable of forming a sealed space, wherein the water surface of the aquifer enters through a through-hole provided in the lower part of the pipe wall, and a sealed space is formed in the upper wall and the pipe wall where there is no through-hole.
Based on the water level of the aquifer water that has entered the measuring pipe through the aforementioned through hole, the pore water pressure is determined.
Method for measuring pore water pressure.
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