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孔内検層

孔内検層(Borehole Logging)とは、ボーリング孔内にある種の物理量を連続的に測定し、深度に対応した孔壁付近の物性変化を知ろうとするものである。一般に行われている孔内検層と測定される物理量には次のものがある。なお利用面については、調査目的によってはさらに多様化しているが、ここではもっとも一般的なものを掲げた。

孔内検層一覧表
方法(呼称)
物理的現象
測定物理量
利用面
P波検層、PS検層、
孔間速度測定
物性波動 弾性波速度 地盤構造、力学的性質、
地上弾性波探査の解析
反射検層 音波の反射 音響インピーダンス 孔壁地盤の硬軟、亀裂、
構造物の健全度、地下水、
電気探査の解析
電気検層 地電流 自然電位、比抵抗 地盤構造、地下水、電気探査の解析
地下水検層 地電流 比抵抗 地下水
放射能検層 放射能強度 密度 土質
水分検層 放射能強度 含水量 含水分布
温度検層 温度 地層温度 地熱地下水の存在状態
キャリパー検層 孔径 孔壁の状態、地圧
ボアホール
テレビ
孔壁画像 孔壁の地質状態、孔内水の動き
*武田、今村(1996)「応用地学ノート」p.314より(一部改変)



ボアホールカメラ、テレビ Borehole Camera, Television

図-1 孔壁の詳細画像
(亀裂に魚卵状の鉱物沈積)


図-2 孔壁展開画像
(ラパキビ花崗岩)
孔壁の画像を撮影する装置をボアホールカメラあるいはテレビとよんでいる。原則として静止画像を撮影するものをカメラ、動的画像を撮影するものをテレビ(ビデオ)とよんでいる。かつては孔壁を撮影した画像をモザイク状に張り合わせるという極めて手間のかかる方式を採用していた時期もあったが、現在ではほとんどがテレビ方式に置き換わっている。

また、カメラの向きが前方あるいは側方に固定されていて動的画像を観察するものと、前方あるいは側方の画像をスキャンニングしてコンピューター処理により展開画像を作成するものとがある。

前者は井戸の片状や孔壁の一部を詳細に観察する装置がよく使われている。後者は孔壁の不連続面(層理面、流理面、片理面、亀裂、断層、グラウトミルクなど)の走向傾斜を特定することができる。土木地質調査においては後者(ボアホール・スキャナータイプ)が広く用いられており、最近の斜面崩壊防止調査などに広く用いられている。



ボアホール・スキャナータイプの構造
ボアホール・スキャナーのプローブ(ゾンデ)内のカメラは、先端に設置された超広角〜魚眼レンズの画像を使用するものと、円錐鏡(一度に360゜方向撮影可能)あるいは斜鏡を回転させることにより側方を撮影するものに大別される。ともに孔壁展開画像を撮影することができるが、前者はセンタリングが不十分な場合に画像が歪む欠点がある(この結果、不連続面の走向傾斜も正しく測定されない)。


図-1 ボアホールスキャナー
システム模式図


図-2 目的に応じて
ゾンデを変える 

図-3 ゾンデの模式図
(eが円錐鏡)



不連続面の解析
孔壁画像から得られる地質情報には、孔壁を構成する岩盤あるいは構造物の性状(色調、模様など)、不連続面(上述)、孔壁の異常(崩壊、圧迫など)、地下水の動き(漏水、流入状況)などがある。孔壁に見られる不連続面の走向傾斜を測定することができるので、孔壁を地表の露頭と同様に扱える。こうして得られた不連続面情報をステレオ投影により統計的に扱うことができる。

図-1 不連続面のステレオ投影(シュミットネット下半球投影)



利用法
ボアホール・テレビは不連続面解析が必要なサイトにおいてよく利用されている。
最近の事例では、次のようなものがある。

ボアホールテレビの利用法
調査対象
主な計測対象
解析の主眼
備 考
岩盤斜面 開口亀裂、密着亀裂、
断層破砕帯など
緩み範囲、
すべりの方向判定
水平ボーリング
が多い
地すべり斜面 すべり面、層理面、
亀裂など
すべり面の決定、
不動岩盤の構造解析
孔壁の自立困難
が多い
トンネル・地下発内空 開口亀裂、密着亀裂、
断層破砕帯
崩落範囲の設定 短く、上向きが多い
ダム基礎 同上 透水性亀裂の
分布範囲、延長方向
グラウトミルク
充填の確認
地下貯蔵施設 同上
(特に微細な亀裂も
測定することあり)
同上 大深度ボーリング
が多い
産業廃棄物処理場 同上 同上  
構造物基礎(杭など) 亀裂、鉄筋の状況 損傷の程度と範囲判定 震災関連
地質構造 層理面、流理面、
断層など
地質構造、
亀裂系の判定
 
その他 路盤や法面背後の
空洞など
空洞量の推定  



その他
最近では孔壁を立体的に撮影することができるボアホール・スキャナーも開発されている。このタイプ原理は、視差の異なる画像を一度に撮影し、これを両目で観察あるいは専用の3Dビューワーを使用することにより立体的な画像を観察することができる。



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