今回は『泥水の基礎知識』についてご紹介します。
泥水とは
泥水とは、掘削工事において安全かつ効率的に掘削を行うために使用される掘削液のことです。
泥水の使用目的と役割
泥水には、主に次のような役割があります。
・泥壁を形成し、孔壁の崩壊や逸泥を防止する
・スライム（堀くず）を排出する
・掘削機器を冷却する
・スライムの沈殿防止
泥水の種類
一般的に使用される泥水は、主に次の2種類です。
ベントナイト泥水
最も一般的な泥水で、水にベントナイトを混入した泥水です。
ポリマー泥水
水に高分子ポリマーを混入した泥水です。
泥水管理
泥水を有効に活用するためには、泥水の性質をよく知り、良く管理することが重要です。
比重
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泥水比重とは、水を1.0とした場合の泥水の重さを示す指標です。泥水比重の測定には、マッドバランスを使用します。（右記写真）
泥水の比重は、孔内圧力を確保し、地下水の流入や孔壁の崩壊を防ぐために重要な役割を果たします。 一般的に1.05～1.15程度で管理します。比重が低すぎると孔壁が不安定になり、崩壊や逸泥が発生しやすくなります。 反対に、高すぎると泥水ポンプ等の設備への負荷が大きくなります。 |
 ＜マッドバランス＞ |
粘性
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粘性は一般的にファンネル粘度計（右記写真）で計測します。
ファンネル粘性は泥水管理の基本指標であり、一般的には25～50秒程度の範囲で管理されることが多く、地層条件や施工条件に応じて調整します。
粘性が低すぎると、堀くずを十分に搬送できず、孔底や孔内に堆積しやすくなります。 一方、粘性が高いと堀くずの沈降防止に効果がありますが、粘性が高すぎるとポンプ負荷が増加し、掘削効率の低下につながります。 |
 ＜ファンネル粘度計＞ |
| また、より詳細な泥水管理を行う場合には、VGメーター（回転粘度計）を使用して見掛け粘度やイールドバリュー（堀くずを保持する能力の指標）などを測定することがあります。これらの測定値から、泥水の流動特性をより詳しく評価することができます。 | |
泥水は、流速の速いロッド内部やビット内部 では、ポンプ負荷を低減するために粘性（サラサラ）であることが望まれます。一方、流速の遅いビット外部から地表までの環状部では、堀くずを効率よく地上へ搬送するために高粘性（ドロドロ）であることが望まれます。
このように、流速の速い場所では粘性が低下し、流速の遅い場所では粘性が高くなる性質を「シェアシニング性（擬塑性）」といいます。せん断速度によって粘性が変化するシェアシニング性が大きい泥水ほど良好な泥水 とされています。
掘削中に粘性が低下した場合は、泥水剤を追加します。電解質によりゲル化した場合やスライムの混入で粘性が増加した場合は、分散剤を添加して対処します。
※粘性が増加した場合は弊社製品「太助」がお役立ちします。
泥壁（マッドケーキ）
泥壁とは、泥水中の微細粒子が孔壁表面に付着して形成される薄い膜のことです。
良好な泥壁は、孔壁を保護し、地層への泥水の流出を抑制するとともに、孔壁の崩壊防止に寄与します。
一方で、泥壁が厚すぎると掘削抵抗が増加したり、地盤調査や揚水試験の精度に影響を与えたりする場合があります。
そのため、薄くて緻密な泥壁を形成することが理想とされています。
脱水量
脱水量とは、泥水が圧力を受けた際に地層側へ浸透する水分量のことです。
脱水量が多い場合、泥壁が厚くなりやすく、孔壁の安定性や掘削効率に悪影響を及ぼすことがあります。
反対に、脱水量が少ない泥水は、薄く緻密な泥壁を形成しやすく、孔壁の安定化に寄与します。
そのため、一般的には脱水量が少ない泥水ほど良好な泥水とされています。
まとめー良好な泥水の条件ー
良好な泥水には、次のような条件が求められます。
良好な泥水の条件
・泥水比重が孔内圧力とバランスした適正値であること
・せん断速度によって粘性が変化するシェアシニング効果が大きいこと
・脱水量が少なく、薄くて緻密な泥壁を形成できること
今回は、泥水の基礎知識についてご紹介しました。泥水は単に堀くずを排出するだけでなく、孔壁の安定化や掘削機器の保護など、ボーリング工事において非常に重要な役割を担っています。泥水の特性を理解し、適切に管理することが安全で効率的な掘削施工につながります。
参考文献）
沖野文吉 著「新版 ボーリング用泥水」技報堂出版（1981年5月）
社団法人全国地質調査業協会連合会 編「新版 ポケットボーリング」株式会社オーム社（1993年10月）
YouTubeにてボーリング泥水の基礎知識を公開しています。
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