特開 2024-3593 地盤状態測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024003593

(43)【公開日】2024-01-15

(54)【発明の名称】地盤状態測定方法

(51)【国際特許分類】

   E02D 1/00 20060101AFI20240105BHJP

   E02D 3/12 20060101ALI20240105BHJP

【ＦＩ】

E02D1/00

E02D3/12 101

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022102829

(22)【出願日】2022-06-27

(71)【出願人】

【識別番号】000001373

【氏名又は名称】鹿島建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100122781

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 寛

(74)【代理人】

【識別番号】100182006

【弁理士】

【氏名又は名称】湯本 譲司

(72)【発明者】

【氏名】野中 隼人

(72)【発明者】

【氏名】黒川 紗季

(72)【発明者】

【氏名】升元 一彦

(72)【発明者】

【氏名】宮嶋 保幸

(72)【発明者】

【氏名】奈須野 恭伸

(72)【発明者】

【氏名】小林 弘明

【テーマコード（参考）】

2D040

2D043

【Ｆターム（参考）】

2D040AB01

2D040FA11

2D040GA02

2D043AA00

2D043AA05

2D043AC05

(57)【要約】

【課題】地盤の内部におけるグラウト材の注入状況を適切に把握することができる地盤状態測定方法を提供する。
【解決手段】一実施形態に係る地盤状態測定方法は、地盤Ｂに形成されたボーリング孔Ｈにグラウト材Ｇを注入するグラウチング工程と、地盤Ｂの内部において延在する光ファイバケーブル１１によって地盤Ｂの温度を測定する光ファイバセンサ温度測定工程と、光ファイバケーブル１１が測定した温度を用いてボーリング孔Ｈから光ファイバケーブル１１が配置されている地点までグラウト材Ｇが浸透しているか否かを判定するグラウト材注入判定工程と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

地盤に形成されたボーリング孔にグラウト材を注入するグラウチング工程と、
前記地盤の内部において延在する光ファイバケーブルによって前記地盤の温度を測定する光ファイバセンサ温度測定工程と、
前記光ファイバケーブルが測定した温度を用いて前記ボーリング孔から前記光ファイバケーブルが配置されている地点まで前記グラウト材が浸透しているか否かを判定するグラウト材注入判定工程と、
を備える地盤状態測定方法。

【請求項2】

前記光ファイバセンサ温度測定工程では、前記地盤の複数の位置に配置された複数の前記光ファイバケーブルが前記複数の位置のそれぞれの温度を測定し、
前記複数の位置のそれぞれの温度を用いて前記グラウト材の注入到達範囲を判定する到達範囲判定工程を備える、
請求項１に記載の地盤状態測定方法。

【請求項3】

前記グラウチング工程では、加温又は冷却された前記グラウト材を注入する、
請求項１又は２に記載の地盤状態測定方法。

【請求項4】

前記ボーリング孔に対して水押し試験を実行する水押し試験工程と、
前記水押し試験を実行しているときに前記光ファイバケーブルによって前記地盤の温度を測定する水押し試験温度測定工程と、
を備え、
前記グラウト材注入判定工程では、前記光ファイバケーブルが測定した温度を用いて前記ボーリング孔から前記光ファイバケーブルが配置されている地点までグラウト材が浸透するか否かを判定する、
請求項１又は２に記載の地盤状態測定方法。

【請求項5】

地盤に形成されたボーリング孔に対して水押し試験を実行する水押し試験工程と、
前記水押し試験を実行しているときに、前記地盤の内部において延在する光ファイバケーブルによって前記地盤の温度を測定する水押し試験温度測定工程と、
前記光ファイバケーブルが測定した温度を用いて前記ボーリング孔から前記光ファイバケーブルが配置されている地点までグラウト材が浸透するか否かを判定するグラウト材注入判定工程と、
を備える地盤状態測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、グラウト材が注入される地盤の状態を測定する地盤状態測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、基礎地盤に形成されたボーリング孔にグラウト材を注入する注入装置が記載されている。注入装置は、ダム工事におけるグラウチングに用いられる。ダム工事におけるグラウチングでは、複数の１次ボーリング孔にグラウト材を注入する。次に、複数の１次ボーリング孔の間に形成される２次ボーリング孔にグラウト材を注入する。

【0003】

グラウト材を１次ボーリング孔及び２次ボーリング孔に注入する前には、１次ボーリング孔及び２次ボーリング孔におけるルジオン値の測定が行われる。ルジオン値は、基礎地盤における遮水性又は強度の評価に用いられる。２次ボーリング孔におけるルジオン値が基準値を満たしていない場合には、２次ボーリング孔にグラウト材を注入した後に、１次ボーリング孔と２次ポーリング孔との間にそれぞれ形成される３次ボーリング孔にグラウト材を注入する。

【0004】

注入装置は、注入管にグラウト材を送出するポンプと、注入管におけるグラウト材の流れを制御する制御弁とを含む。更に、注入装置は、基礎地盤内に設置される光ファイバケーブルと、光ファイバケーブルの一端に接続されており光ファイバケーブルの歪みを計測する歪み計測部と、歪み計測部からの信号が入力されるコントローラとを備える。

【0005】

歪み計測部は、基礎地盤内に設置された光ファイバケーブルにおける複数の位置での歪みを計測する。コントローラは、計測された歪みから基礎地盤の変位量を算出し、変位量に応じてポンプ及び制御弁を制御する。光ファイバケーブルは基礎地盤の変位に応じて部分的に歪むため、グラウト材は基礎地盤の変位に応じて注入される。従って、基礎地盤の内部でのみ変位が生じる場合であっても、グラウトが適切な圧力及び量で基礎地盤に注入される。これにより、基礎地盤の破壊を防いで基礎地盤の遮水性及び強度を高めることが可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第６９５１９９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

前述した注入装置では、歪み計測部が光ファイバケーブルの歪みを計測し、コントローラが歪みから算出した基礎地盤の変位量に応じてグラウトの注入を制御する。ところで、地盤の内部におけるグラウト材の流れ又は注入範囲を適切に把握できない場合には、グラウチングの効果が低下する懸念がある。従って、グラウチングの効果を高めるために、地盤の内部におけるグラウト材の注入状況を適切に把握できることが求められる。

【0008】

本開示は、地盤の内部におけるグラウト材の注入状況を適切に把握することができる地盤状態測定方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本開示の一側面に係る地盤状態測定方法は、（１）地盤に形成されたボーリング孔にグラウト材を注入するグラウチング工程と、地盤の内部において延在する光ファイバケーブルによって地盤の温度を測定する光ファイバセンサ温度測定工程と、光ファイバケーブルが測定した温度を用いてボーリング孔から光ファイバケーブルが配置されている地点までグラウト材が浸透しているか否かを判定するグラウト材注入判定工程と、を備える。

【0010】

この地盤状態測定方法では、グラウチング工程において、地盤に形成されたボーリング孔にグラウト材を注入する。地盤の内部には光ファイバケーブルが延在しており、光ファイバ温度測定工程では、この光ファイバケーブルによって地盤の温度を測定する。光ファイバケーブルによって測定された温度は、ボーリング孔から光ファイバケーブルが配置されている地点までグラウト材が浸透しているか否かの判定に用いられる。すなわち、光ファイバケーブルが測定した温度を用いて光ファイバケーブルが配置されている地点までグラウト材が浸透しているか否かが判定される。従って、測定された地盤の内部の温度変化から地盤の内部におけるグラウト材の流れを把握することができるので、地盤の内部におけるグラウト材の流れ及び位置を適切に把握することができる。よって、グラウチングの効果を高めることができる。

【0011】

（２）上記（１）において、光ファイバセンサ温度測定工程では、地盤の複数の位置に配置された複数の光ファイバケーブルが複数の位置のそれぞれの温度を測定してもよい。地盤状態測定方法は、複数の位置のそれぞれの温度を用いてグラウト材の注入到達範囲を判定する到達範囲判定工程を備えてもよい。この場合、地盤の内部において互いに異なる複数の位置のそれぞれに光ファイバケーブルが配置され、複数の光ファイバケーブルが各位置の温度を測定する。複数の位置のそれぞれの温度からグラウト材の注入到達範囲が判定される。従って、複数の光ファイバケーブルが測定した温度からグラウト材の注入到達範囲を把握できるので、地盤の内部におけるグラウト材の流れ及び位置をより適切に把握できる。

【0012】

（３）上記（１）又は（２）において、グラウチング工程では、加温又は冷却されたグラウト材を注入してもよい。この場合、加温又は冷却されたグラウト材が注入されることにより、グラウト材が浸透したときにおける地盤の内部の温度変化が一層顕著となる。従って、この温度変化を光ファイバケーブルを用いて測定することによって地盤の内部におけるグラウト材の流れ及び位置をより適切に把握できる。よって、グラウチングの効果を一層高めることができる。

【0013】

（４）上記（１）～（３）のいずれかにおいて、地盤状態測定方法は、ボーリング孔に対して水押し試験を実行する水押し試験工程と、水押し試験を実行しているときに光ファイバケーブルによって地盤の温度を測定する水押し試験温度測定工程と、を備えてもよい。グラウト材注入判定工程では、光ファイバケーブルが測定した温度を用いてボーリング孔から光ファイバケーブルが配置されている地点までグラウト材が浸透するか否かを判定してもよい。この場合、グラウチング時に水みちへのグラウト材の到達是非を判定することができる。

【0014】

本開示の別の側面に係る地盤状態測定方法は、（５）地盤に形成されたボーリング孔に対して水押し試験を実行する水押し試験工程と、水押し試験を実行しているときに、地盤の内部において延在する光ファイバケーブルによって地盤の温度を測定する水押し試験温度測定工程と、光ファイバケーブルが測定した温度を用いてボーリング孔から光ファイバケーブルが配置されている地点までグラウト材が浸透するか否かを判定するグラウト材注入判定工程と、を備える。

【0015】

この地盤状態測定方法では、水押し試験工程において、地盤に形成されたボーリング孔に水押し試験を行う。地盤の内部には光ファイバケーブルが延在しており、この光ファイバケーブルによって地盤の温度が測定される。光ファイバケーブルによって測定された温度は、ボーリング孔から光ファイバケーブルが配置されている地点までグラウト材が浸透するか否かの判定に用いられる。すなわち、光ファイバケーブルが測定した温度を用いて光ファイバケーブルが配置されている地点までグラウト材が浸透するか否かが判定される。従って、測定された地盤の内部の温度変化から地盤の内部におけるグラウト材の流れを把握きるので、地盤の内部におけるグラウト材の流れ及び位置を適切に把握することができる。

【発明の効果】

【0016】

本開示によれば、地盤の内部におけるグラウト材の注入状況を適切に把握することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】地盤の内部に形成されたボーリング孔及び光ファイバケーブルを模式的に示す地盤の縦断面図である。

【図2】（ａ）は、一例としての主カーテングラウチングを示す平面図である。（ｂ）は、一例としての補助カーテングラウチングを示す平面図である。

【図3】実施形態に係る地盤状態測定方法の工程の例を示すフローチャートである。

【図4】（ａ）は、水押し試験時における注入圧力及び注入流量の時系列データを示すグラフである。（ｂ）は、水押し試験時における孔口からの深度と温度変化量との関係を示すグラフである。

【図5】（ａ）は、グラウト材の注入圧力及び注入流量の時系列データを示すグラフである。（ｂ）は、グラウト材の注入に伴う温度の時系列データを示すグラフである。

【図6】グラウチング時における孔口からの深度と温度変化量との関係を示すグラフである。

【図7】ボーリング孔から光ファイバケーブルまでの距離と温度変化量との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下では、図面を参照しながら本開示に係る地盤状態測定方法の実施形態について説明する。図面の説明について同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、図面は、理解の容易化のため、一部を簡略化又は誇張して描いている場合があり、寸法比率等は図面に記載のものに限定されない。

【0019】

図１は、本実施形態に係る地盤状態測定方法が適用される例示的な現場Ａ１の地盤Ｂを示す縦断面図である。一例として、現場Ａ１はダムの構築現場であり、地盤Ｂは地山である。地盤Ｂにはグラウト材Ｇが注入されるボーリング孔Ｈが形成される。ボーリング孔Ｈは鉛直方向Ｄ１に延在する。ボーリング孔Ｈにグラウト材Ｇが注入されることにより、現場Ａ１の地盤Ｂに対するグラウチングが行われる。グラウチングにおいて、地盤Ｂの内部におけるグラウト材Ｇの注入状況が適切でない場合には、グラウト材Ｇの注入が不十分で遮水性が改善できなかったり、強度が不十分であったり、地盤Ｂが隆起する等の問題が生じる可能性がある。従って、現場Ａ１では、グラウト材Ｇの注入状況を適切に把握することが求められる。

【0020】

ボーリング孔Ｈには、現場Ａ１の地面Ｓから所定距離Ｃ（一例として０．２ｍ）だけ下方の位置からグラウト材Ｇが注入される。例えば、グラウト材Ｇは加温又は冷却されている。ボーリング孔Ｈに注入されるグラウト材Ｇの温度は、一例として、約２５℃である。例えば、地盤Ｂの地下水の温度は約１５℃であるため、注入されるグラウト材Ｇの温度はグラウト材Ｇが注入される前では地盤Ｂ、及び地盤Ｂの地下水の温度よりも高い。

【0021】

地盤Ｂには、グラウト材Ｇの注入状況を観測する観測孔Ｋが形成される。観測孔Ｋは、ボーリング孔Ｈから離隔した位置において鉛直方向Ｄ１に延在する鉛直ボーリング孔である。観測孔Ｋには、光ファイバケーブル１１が通されている。光ファイバケーブル１１は、地盤Ｂの温度及び歪みを測定可能な光ファイバセンサである。光ファイバケーブル１１は、例えば、グラウト材Ｇの注入状況を把握する注入状況把握システム１の一要素であり、注入状況把握システム１では光ファイバケーブル１１が地盤Ｂの温度（温度変化を含む）を測定することによってグラウト材Ｇの注入状況を把握する。

【0022】

例えば、注入状況把握システム１は、ボーリング孔Ｈに対するグラウト材Ｇの注入圧力を測定する注入圧力測定部２と、ボーリング孔Ｈに注入したグラウト材Ｇの流量を測定する注入流量測定部３とを有する。更に、注入状況把握システム１は、光ファイバケーブル１１と、光ファイバケーブル１１の端部に設けられた計測器１２とを備える。計測器１２は、光ファイバケーブル１１を用いて地盤Ｂの温度を計測する。計測器１２が光ファイバケーブル１１に計測光を入力し、例えば、当該計測光の入力によって光ファイバケーブル１１から生じた後方散乱光が計測器１２に入力される。計測器１２は、入力された後方散乱光のスペクトルの変化を計測して光ファイバケーブル１１の周囲の地盤Ｂの温度を計測する。

【0023】

図２（ａ）は、現場Ａ１の具体例を模式的に示す平面図及び縦断面図である。一例として、現場Ａ１ではグラウト材Ｇによる地盤改良領域である主カーテンが構築される。図２（ａ）に示されるように、現場Ａ１には、複数のボーリング孔（注入孔）Ｈ、及び複数の観測孔Ｋが形成される。この場合、注入状況把握システム１は、複数の観測孔Ｋのそれぞれに挿入される複数の光ファイバケーブル１１を備える。複数の光ファイバケーブル１１は、観測孔Ｋに挿入される温度計測用光ファイバケーブル１１ｂ、及び歪み計測用光ファイバケーブル１１ｃを含む。

【0024】

計測器１２は、歪み計測用光ファイバケーブル１１ｃを用いて、例えば、レイリー計測によって地盤Ｂの歪みを計測する。しかしながら、計測器１２は、歪み計測用光ファイバケーブル１１ｃを用いてブリルアン計測によって歪みを計測してもよい。計測器１２が歪み計測用光ファイバケーブル１１ｃに計測光を入力すると、歪み計測用光ファイバケーブル１１ｃにおいて後方散乱光が生じる。この後方散乱光のスペクトル（周波数ごとの強度）は、歪みによって変化する。後方散乱光の強度は計測光の強度よりも小さい。

【0025】

レイリー計測では、後方散乱光のスペクトルの変化を計測することによって、歪み計測用光ファイバケーブル１１ｃに生じる歪みを検出する。後方散乱光を用いたレイリー計測は、精度が高く、光のロスに強いという利点がある。歪み計測用光ファイバケーブル１１ｃでは、例えば、１μの歪みといった精度で地盤Ｂの歪みの検知が可能である。温度計測用光ファイバケーブル１１ｂは、歪み計測用光ファイバケーブル１１ｃと同様、地盤Ｂの温度の高精度な検知が可能である。更に、グラウチングのときに地盤Ｂの歪み及び温度を連続的に測定することができる。

【0026】

例えば、複数の光ファイバケーブル１１は、導線用光ファイバケーブル１１ｄを含んでおり、温度計測用光ファイバケーブル１１ｂ及び歪み計測用光ファイバケーブル１１ｃのそれぞれは、導線用光ファイバケーブル１１ｄを介して計測器１２に接続されている。計測器１２は、例えば、地面Ｓに設置された計測小屋の内部に設けられる。注入状況把握システム１は、例えば、光ファイバケーブル１１の計測器１２とは反対側の端部（下端）に取り付けられた錘１３を備える。この錘１３によって、観測孔Ｋへの光ファイバケーブル１１の設置を容易に行うことができる。

【0027】

複数のボーリング孔Ｈは、例えば、パイロット孔Ｈ１、１次孔Ｈ２、及び２次孔Ｈ３を含む。現場Ａ１では、所定の方向Ｄ２に複数のパイロット孔Ｈ１が並んでおり、平面視における２つのパイロット孔Ｈ１の間に１次孔Ｈ２が形成される。そして、パイロット孔Ｈ１及び１次孔Ｈ２の間に２次孔Ｈ３が形成される。パイロット孔Ｈ１のルジオン値が測定された後にパイロット孔Ｈ１にグラウト材Ｇが充填され、１次孔Ｈ２のルジオン値が測定された後に１次孔Ｈ２にグラウト材Ｇが充填される。そして、２次孔Ｈ３にグラウト材Ｇが注入される前にもルジオン値の測定が行われる。

【0028】

ルジオン値は、地盤Ｂにおける遮水性又は強度の評価に用いられる。ルジオン値を測定する試験は、水押し試験とも称される。ルジオン値の測定では、例えば、ボーリング孔に１ＭＰａの水圧を付与し、ボーリング孔の１ｍの領域において１分間に地盤Ｂに浸透する水の量が測定される。２次孔Ｈ３のルジオン値が基準値を満たしている場合には、２次孔Ｈ３にグラウト材Ｇが充填される。一方、２次孔Ｈ３のルジオン値が基準値を満たしていない場合には、２次孔Ｈ３にグラウト材Ｇが充填された後に、１次孔Ｈ２（又はパイロット孔Ｈ１）と２次孔Ｈ３の間に３次孔Ｈ４が削孔され、３次孔Ｈ４にグラウト材Ｇが充填される。

【0029】

一例として、現場Ａ１に形成される観測孔Ｋの数は３以上である。例えば、観測孔Ｋは、１次孔Ｈ２及び２次孔Ｈ３を接続する仮想の基準線Ｘに対して方向Ｄ３に離隔した位置に形成される。方向Ｄ３は、鉛直方向Ｄ１及び方向Ｄ２に双方に交差する方向である。一例として、観測孔Ｋは、１次孔Ｈ２（又はパイロット孔Ｈ１）と２次孔Ｈ３とを接続する線分の中点（３次孔Ｈ４が形成される位置）から方向Ｄ３に離隔した位置に形成される。

【0030】

以上、現場Ａ１の具体例について説明した。しかしながら、実施形態に係る注入状況把握システム１及び地盤状態測定方法を適用可能な現場は、現場Ａ１に限られない。図２（ｂ）は、図２（ａ）の現場Ａ１とは異なる現場Ａ２を模式的に示す平面図である。一例として、現場Ａ２ではダムの補助カーテンが構築される。現場Ａ２は、例えば、複数のブロックＲに区分けされており、各ブロックＲに複数の１次孔Ｈ２、複数の２次孔Ｈ３、及び複数の観測孔Ｋが形成される。

【0031】

例えば、１次孔Ｈ２は、方向Ｄ２及び方向Ｄ３のそれぞれに沿って千鳥状に並ぶように形成される。そして、前述と同様、１次孔Ｈ２に対してルジオン値の測定が行われた後に１次孔Ｈ２にグラウト材Ｇが充填される。その後、方向Ｄ２に沿って並ぶ２つの１次孔Ｈ２の間、及び方向Ｄ３に沿って並ぶ２つの２次孔Ｈ３の間、のそれぞれに２次孔Ｈ３が形成され、２次孔Ｈ３に対してルジオン値の測定が行われる。そして、２次孔Ｈ３にグラウト材Ｇが充填される。更に、２次孔Ｈ３のルジオン値が基準値を満たしていない場合には、前述と同様、３次孔Ｈ４が形成される。

【0032】

観測孔Ｋは、例えば、各ブロックＲの隅部（一例として四隅）のそれぞれ、及び各ブロックＲの中央付近に形成される。例えば、観測孔Ｋは、１次孔Ｈ２及び２次孔Ｈ３を結ぶ仮想の線分の中点の位置に形成される。前述したように各観測孔Ｋには光ファイバケーブル１１が挿入され、光ファイバケーブル１１が地盤Ｂの温度を測定することによって注入状況把握システム１は地盤Ｂにおけるグラウト材Ｇの注入状況を測定する。

【0033】

次に、本実施形態に係る地盤状態測定方法の工程について図３のフローチャートを参照しながら説明する。図３は、本実施形態に係る地盤状態測定方法の工程の例を示すフローチャートである。本実施形態に係る地盤状態測定方法は、例えば、注入状況把握システム１を用いて行われる。まず、ボーリング孔Ｈに注入するグラウト材Ｇを加温又は冷却する（グラウト材を加温又は冷却する工程）。このとき、例えば、グラウト材Ｇを所定温度（一例として２５℃）となるように加温（又は冷却）する。

【0034】

また、例えば図１に示されるように、地盤Ｂにボーリング孔Ｈを形成すると共に、地盤Ｂのボーリング孔Ｈから離隔した位置に観測孔Ｋを形成する（観測孔を形成する工程）。そして、観測孔Ｋに光ファイバケーブル１１を挿入して注入状況把握システム１を設置する（光ファイバケーブルを挿入する工程）。

【0035】

そして、水押し試験を行う（水押し試験工程）。具体的には、ボーリング孔Ｈに対してルジオン値を測定する。このとき、地盤Ｂの水みちを測定すると共に、光ファイバケーブル１１によって地盤Ｂの温度を測定する（水押し試験温度測定工程）。図４（ａ）は、水押し試験時における注入圧力及び注入流量の時系列データを示している。図４（ａ）のグラフでは、注入圧力を破線で示すと共に注入流量を実線で示している。図４（ｂ）は、水押し試験時における地盤Ｂの温度分布を示すグラフである。図４（ａ）及び図４（ｂ）に示されるように、光ファイバケーブル１１によって測定された温度から地盤Ｂにおける水みちの場所を特定できる。図４（ｂ）の例では、孔口からの深さが２．５ｍ～４．５ｍの箇所に水みちが存在していることが分かる。

【0036】

次に、ボーリング孔Ｈに加温（又は冷却）したグラウト材Ｇを注入してグラウチングを行う（グラウチング工程、ステップＳ１）。図５（ａ）に示されるように、グラウチングと共に、注入圧力測定部２がグラウト材Ｇのボーリング孔Ｈへの注入圧力を測定し、注入流量測定部３がグラウト材Ｇのボーリング孔Ｈへの単位時間あたりの注入流量を測定する。図５（ａ）は、１つのボーリング孔Ｈにおけるグラウト材Ｇの注入圧力及び注入流量の時系列データを示すグラフである。実際は、複数のボーリング孔Ｈのそれぞれに対して注入圧力及び注入流量が測定される。

【0037】

図５（ｂ）に示されるように、地盤Ｂの内部において延在する光ファイバケーブル１１が地盤Ｂの温度を測定する（光ファイバセンサ温度測定工程）。図５（ｂ）は、観測孔Ｋに挿入された光ファイバケーブル１１によって得られた地盤Ｂの温度の時系列データである。

【0038】

図５（ａ）及び図５（ｂ）に示されるように、地盤Ｂの光ファイバケーブル１１が配置された位置（観測孔Ｋ）の温度は、ボーリング孔Ｈへのグラウト材Ｇの注入開始時から徐々に高くなる。グラウト材Ｇの単位時間あたりの注入流量は、注入直後に大幅に増加するが、その後徐々に減少する。グラウト材Ｇの注入圧力は、注入直後に増加するが、その後一定となる。

【0039】

例えば、グラウト材Ｇの単位時間あたりの注入流量が０になったときにボーリング孔Ｈへのグラウト材Ｇの注入ができなくなり終了する。計測器１２は、光ファイバケーブル１１によって測定されたグラウト材Ｇの注入終了時における地盤Ｂの温度と、光ファイバケーブル１１によって測定されたグラウト材Ｇの注入開始時における地盤Ｂの温度との差分（以下では温度変化量と称する）を算出する。そして、計測器１２は、温度変化量から観測孔Ｋ（光ファイバケーブル１１が配置されている地点）までグラウト材Ｇが浸透しているか否かを判定する（グラウト材注入判定工程）。

【0040】

グラウト材注入判定工程は、水押し試験のときに特定した水みちの場所に基づいて実行されてもよい。具体的には、水押し試験時に取得した地盤Ｂの温度分布を用いてボーリング孔Ｈから光ファイバケーブル１１が配置されている地点までグラウト材Ｇが浸透するか否かを判定してもよい。例えば、グラウチング時に光ファイバケーブル１１が測定した温度分布と、水押し試験時に光ファイバケーブル１１が測定した温度分布とを比較してグラウト材Ｇが浸透しているか否かを判定してもよい。図６は、グラウチング時に光ファイバケーブル１１が測定した温度分布の例を示している。図６及び図４（ｂ）に示されるように、一例として、グラウチング時における温度分布が水押し試験時における温度分布に近似したときにグラウト材Ｇが浸透したと判定されてもよい。

【0041】

図７は、複数の観測孔Ｋのそれぞれによって観測された温度変化量と、ボーリング孔Ｈから観測孔Ｋまでの距離との関係を示すグラフである。図２（ｂ）及び図７に例示されるように、ボーリング孔Ｈからの距離が近い観測孔Ｋほど温度変化量が大きくなっている。具体例として、ボーリング孔Ｈから最も近い観測孔Ｋ６，Ｋ８では温度変化量が大きく、ボーリング孔Ｈから遠い観測孔Ｋ１，Ｋ３では温度変化量が小さい。

【0042】

例えば、計測器１２は、各光ファイバケーブル１１によって測定された複数の観測孔Ｋのそれぞれの温度変化量を用いてグラウト材Ｇの注入到達範囲を判定する（到達範囲判定工程、ステップＳ２）。具体例として、計測器１２は、温度変化量の閾値Ｖ（一例として０．５℃）を有し、複数の観測孔Ｋのうち閾値Ｖを超えた観測孔Ｋ６，Ｋ７，Ｋ８までグラウト材Ｇが到達していると判定する。一例として、計測器１２はボーリング孔Ｈから１０ｍの範囲までグラウト材Ｇが到達したと判定する。上記の到達判定工程は、例えば、図２（ｂ）に示されるボーリング孔Ｈのそれぞれに対して実行される。

【0043】

グラウト材Ｇの注入到達範囲が判定された後には、ボーリング孔Ｈからの距離に対する温度変化量が整理される（ステップＳ３）。そして、ボーリング孔Ｈの現行仕様及び変更仕様のどちらの方がグラウト材Ｇの注入効果が高いかが判定される（ステップＳ４）。「仕様」は、例えば、ボーリング孔Ｈの数及び配置、グラウト材Ｇの注入圧、又はグラウト材Ｇの材料を示している。現行仕様とは、現行のボーリング孔Ｈの数及び配置、現行のグラウト材Ｇの注入圧、並びに、現行のグラウト材Ｇの材料の少なくともいずれかを示している。変更仕様とは、ボーリング孔Ｈの数及び配置、グラウト材Ｇの注入圧、並びに、グラウト材Ｇの材料の少なくともいずれかを変更した後の仕様を示している。

【0044】

本実施形態では、例えば、仕様を変更しながらグラウト材Ｇの注入効果を判定する。一例として、変更仕様におけるボーリング孔Ｈからのグラウト材Ｇの到達距離が、現行仕様におけるボーリング孔Ｈからのグラウト材Ｇの到達距離よりも長い場合には、変更仕様の方が注入効果が高いと判定される。この場合、仕様を変更仕様に切り替えて（ステップＳ５）、一連の工程が完了する。

【0045】

一方、変更仕様におけるボーリング孔Ｈからのグラウト材Ｇの到達距離が、現行仕様におけるボーリング孔Ｈからのグラウト材Ｇの到達距離以下である場合には、変更仕様の注入効果が現行仕様以下であると判定される。この場合、仕様を現行仕様のままとして（ステップＳ６）、一連の工程が完了する。以上のように、仕様を変更しながらボーリング孔Ｈの削孔、グラウト材Ｇの注入、及び光ファイバケーブル１１による測定を繰り返すことにより、グラウチングを合理的に進めることができる。場合によっては、ボーリング孔Ｈの数を減らすといったことも可能となる。

【0046】

次に、本実施形態に係る地盤状態測定方法から得られる作用効果についてより詳細に説明する。図１に示されるように、本実施形態に係る地盤状態測定方法では、グラウチング工程において、地盤Ｂに形成されたボーリング孔Ｈにグラウト材Ｇを注入する。地盤Ｂの内部には光ファイバケーブル１１が延在しており、光ファイバ温度測定工程では、光ファイバケーブル１１によって地盤Ｂの温度を測定する。光ファイバケーブル１１によって測定された温度は、ボーリング孔Ｈから光ファイバケーブル１１が配置されている地点（観測孔Ｋの地点）までグラウト材Ｇが浸透しているか否かの判定に用いられる。すなわち、光ファイバケーブル１１が測定した温度を用いて光ファイバケーブル１１が配置されている地点までグラウト材Ｇが浸透しているか否かが判定される。従って、測定された地盤Ｂの内部の温度変化から地盤Ｂの内部におけるグラウト材Ｇの流れを把握することができるので、地盤Ｂの内部におけるグラウト材Ｇの流れ及び位置を適切に把握することができる。よって、グラウチングの効果を高めることができる。

【0047】

本実施形態において、光ファイバセンサ温度測定工程では、地盤Ｂの複数の位置（例えば観測孔Ｋ１～Ｋ８）に配置された複数の光ファイバケーブル１１が複数の位置のそれぞれの温度を測定する。地盤状態測定方法は、複数の位置のそれぞれの温度を用いてグラウト材Ｇの注入到達範囲を判定する到達範囲判定工程を備える。よって、地盤Ｂの内部において互いに異なる複数の位置のそれぞれに光ファイバケーブル１１が配置され、複数の光ファイバケーブル１１が各位置の温度を測定する。複数の位置のそれぞれの温度からグラウト材Ｇの注入到達範囲が判定される。従って、複数の光ファイバケーブル１１が測定した温度からグラウト材Ｇの注入到達範囲を把握できるので、地盤Ｂの内部におけるグラウト材Ｇの流れ及び位置をより適切に把握できる。

【0048】

本実施形態において、グラウチング工程では、加温又は冷却されたグラウト材Ｇを注入する。従って、加温又は冷却されたグラウト材Ｇが注入されることにより、グラウト材Ｇが浸透したときにおける地盤Ｂの内部の温度変化が一層顕著となる。従って、この温度変化を光ファイバケーブル１１を用いて測定することによって地盤Ｂの内部におけるグラウト材Ｇの流れ及び位置をより適切に把握できる。よって、グラウチングの効果を一層高めることができる。

【0049】

本実施形態において、地盤状態測定方法は、ボーリング孔Ｈに対して水押し試験を実行する水押し試験工程と、水押し試験を実行しているときに光ファイバケーブル１１によって地盤Ｂの温度を測定する水押し試験温度測定工程と、を備えてもよい。グラウト材注入判定工程では、光ファイバケーブル１１が測定した温度を用いてボーリング孔Ｈから光ファイバケーブル１１が配置されている地点までグラウト材Ｇが浸透するか否かを判定してもよい。この場合、グラウチング時に水みちへのグラウト材Ｇの到達是非を判定することができる。

【0050】

以上、本開示に係る地盤状態測定方法の実施形態について説明した。しかしながら、本開示に係る地盤状態測定方法は、前述した実施形態に限られず、特許請求の範囲に記載した要旨の範囲内において適宜変更可能である。すなわち、地盤状態測定方法の工程の内容及び順序は、前述の実施形態に限られず適宜変更可能である。更に、注入状況把握システムの各部の構成及び機能も、前述の実施形態に限られず適宜変更可能である。例えば、前述した実施形態では、ダムの構築現場である現場Ａ１，Ａ２に適用される地盤状態測定方法について説明した。しかしながら、本開示に係る地盤状態測定方法は、ダムの構築現場以外の現場にも適用可能であり、種々の現場に採用することが可能である。

【符号の説明】

【0051】

１…注入状況把握システム、２…注入圧力測定部、３…注入流量測定部、１１…光ファイバケーブル、１１ｂ…温度計測用光ファイバケーブル、１１ｃ…歪み計測用光ファイバケーブル、１１ｄ…導線用光ファイバケーブル、１２…計測器、１３…錘、Ａ１，Ａ２…現場、Ｂ…地盤、Ｃ…所定距離、Ｄ１…鉛直方向、Ｄ２，Ｄ３…方向、Ｇ…グラウト材、Ｈ…ボーリング孔、Ｈ１…パイロット孔、Ｈ２…１次孔、Ｈ３…２次孔、Ｈ４…３次孔、Ｋ，Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４，Ｋ５，Ｋ６，Ｋ７，Ｋ８…観測孔、Ｒ…ブロック、Ｓ…地面、Ｖ…閾値、Ｘ…基準線。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】