JP3236108B2 - 地質性状判別装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は地質性状判別装置に係
り、特にボーリング孔を利用して地層の深さ方向に沿っ
た連続的な地質性状を短時間に把握するために、またト
ンネルボーリングマシン等のトンネル掘削機の先端にお
いて、切羽面全体の地盤状況を直接把握できるようにし
た地質性状判別装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、山岳トンネル工事等においては、
掘削対象となる岩盤の性状を把握することがきわめて重
要である。このため、通常はあらかじめ行われた地盤調
査等をもとにその岩盤性状に応じた適正な掘削機械が選
定され、掘削効率が最大になるように種々の施工計画等
がなされる。この種の地盤調査では各種の地盤データを
収集するために、対象となる地盤を乱さない状態で採取
するサンプリング試験が行われている。そして採取され
たサンプルコアを用いて各種の室内試験を行い、地盤定
数等の推定や地層、岩盤の状況を把握している。

【０００３】また、地盤を直接載荷して掘削位置での岩
盤等の力学的性質を求める地盤載荷試験も行われてい
る。このうち孔内水平載荷試験は、ボーリング孔を利用
し、その孔内でゴムチューブあるいは所定形状の載荷板
を備えた孔内ジャッキを膨張させ、測定部を拡径し孔壁
を加圧載荷し、これにより生じた孔壁の変形量と加圧力
との関係から各種の力学的性質を求める地盤載荷試験で
ある。

【０００４】一方、このような事前の岩盤試験に対し
て、実際にトンネルを掘削する場合には常に切羽の岩盤
の変化状況を把握することが重要である。以下、一例と
してトンネルボーリングマシン（以下、ＴＢＭと記
す。）を使用して行うトンネル掘削を例に説明する。Ｔ
ＢＭはトンネル掘進機の先端面板に配設された多数の回
転ディスクカッタを駆動モータで回転駆動するととも
に、カッタヘッド全体を回転させて、切羽岩盤を切削あ
るいは圧砕して掘進する掘削機である。ＴＢＭによれ
ば、岩盤層を掘進する際にも発破を使用しないので、騒
音振動がなく安全性が高い上、地盤を緩めないという効
果が得られる。なお、ＴＢＭは先端の面板が切羽に密着
しているので、通常の機械配置では直接切羽を観察する
ことができない。このため切羽の岩盤状況を次のような
方法により把握している。 (1)排土観察による方法 (2)推定地質縦断図による方法 (3)先進ボーリングによる方法 (1)の方法では、切羽でカッタにより圧砕され、スクリ
ューコンベア等で後方に排出された土砂（ズリ）をコン
ベア上あるいは排土ピットで直接観察する。(2)の方法
では、あらかじめ行われた地盤調査により作成された地
質縦断図をもとに掘削位置との位置関係からおおよその
状況を推定する。(3)の方法では、ＴＢＭ機内またはＴ
ＢＭの後方に設置されたボーリングマシーンにより水平
ないし斜め方向のボーリング探査を行い、地盤の変化状
況を把握する。なお、ＴＢＭを後退させた際に切羽面の
地盤状況を直接観察することも行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述のように
サンプリング試験によりサンプルコアを採取し、室内試
験を行う場合にはデータが膨大となり、そのための多く
の試験時間と試験費用とを要する。また、サンプリング
ができないような脆弱地盤ではサンプルコアが採取でき
ないので、掘削対象のうち、局所的な位置の物性値しか
求めることができないという問題がある。さらに、ノン
コアボーリング（素掘り）の場合には乱さない状態での
サンプリングコアを得ることができない。このため所定
の室内試験を実施することができず必要なデータに欠落
が生じる。

【０００６】前述の孔内水平載荷試験の場合には使用す
る装置が複雑であるため、操作に熟練を要するととも
に、計測点ごとに多数のデータを収集して所定のデータ
整理を行うため探査作業が煩雑であり、原位置で試験結
果を直接得ることができず、その収集データをまとめて
結果を出すまでに時間がかかるという問題がある。ま
た、前述のいずれの場合にも局所的なデータしか得られ
ず、ボーリング孔に沿った連続的な地盤性状を把握する
ことが困難である。

【０００７】一方、前述のＴＢＭで切羽の岩盤状況を把
握する場合にも、それぞれ次のような問題がある。 (1)排土観察する場合 掘削土（ズリ）が切羽から後方へ排出されるまでにタイ
ムラグがある上、切羽全体の掘削土（ズリ）がスクリュ
ーコンベアで混合されて排出されるので、崩落性土砂を
見つけても、その崩落性層が切羽面のどの位置に露出し
たかを判別できない。 (2)推定地質縦断図による場合 事前に地表踏査等で作成された地質縦断図により予測を
行うにとどまるため実際の堆積状況と食い違ったり、細
かく地層が変化するような場合には推定誤差が生じ易
い。 (3)先進ボーリングによる場合 ボーリングデータから得られる情報であるため線状の地
盤情報しか得られず、トンネル切羽面全体の地盤状況を
把握するのが困難である。ボーリング作業には時間がか
かり、なおかつＴＢＭの掘進を停止させる必要がある。
またＴＢＭを一時後退させてボーリング作業を行う場合
には、ロスタイムが多く、切羽面に作業員が近づくため
崩落等が発生した場合に災害につながるおそれもある。
このとき直接切羽を観察する場合にも同様の危険があ
る。

【０００８】そこで、本発明の目的は上述した従来の技
術が有する問題点を解消し、地盤状況やその分布状況を
リアルタイムで把握するようにした地質性状判別装置を
提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明はボーリング孔内に吊持され、孔壁面か
らの反力荷重を受けても変形しない程度の剛性を有する
とともに、前記孔壁面に接地し所定方向への移動に使用
される走行手段を支持する反力台車と、該反力台車に搭
載され、先端が前記孔壁面を押圧した状態となるように
堅固に支持されるとともに、前記反力台車の走行に伴い
前記孔壁面を押圧変形させながら移動し、該孔壁面から
伝達された荷重値を連続的に検知して所定の出力信号と
して信号処理部に出力する感知部と、該感知部の近傍に
装着され、前記反力台車が移動する際に前記感知部の先
端が適正な押圧状態を保持するように前記孔壁面と当接
しながら回転し前記感知部を案内するガイドローラとを
備えたことを特徴とするものである。

【００１０】また、第２の発明はトンネル全断面掘進機
のカッタヘッド面板の外縁部に装着され、先端が切羽面
を押圧した状態となるように堅固に支持されるととも
に、前記カッタヘッドの回転に伴い前記切羽面を押圧変
形させながら移動し、該切羽面から伝達された荷重値を
連続的に検知して所定の出力信号として信号処理部に出
力する感知部と、該感知部の近傍に装着され、前記カッ
タヘッドが回転する際に前記感知部の先端が適正な押圧
状態を保持するように前記切羽面と当接しながら回転し
前記感知部を案内するガイドローラとを備えたことを特
徴とするものである。

【００１１】第１の発明において、前記感知部をローラ
とし、該ローラを回転させて外周縁で前記孔壁面を押圧
変形させるのが好ましい。第２の発明において、前記感
知部はローラとし、該ローラを回転させて外周縁で前記
切羽面を押圧変形させるのが好ましい。また前記ローラ
を外周縁に刃先部が形成されたディスクカッタとするこ
とが好ましい。

【００１２】

【作用】第１の発明によれば、ボーリング孔内に吊持さ
れた反力台車を、孔壁面からの反力荷重を受けても変形
しない程度の剛性に設定し、前記孔壁面に接地し所定方
向への移動に使用される走行手段を支持するようにし、
該反力台車にその先端が前記孔壁面を押圧した状態とな
るように堅固に支持されるとともに、前記反力台車の走
行に伴い前記孔壁面を押圧変形させながら移動し、該孔
壁面から伝達された荷重値を連続的に検知して所定の出
力信号として信号処理部に出力する感知部を搭載し、さ
らに感知部の近傍に、前記反力台車が移動する際に前記
感知部の先端が適正な押圧状態を保持するように前記孔
壁面と当接しながら回転し前記感知部を案内するガイド
ローラを装着したことにより、孔壁の地盤性状を荷重変
化量の振幅としてとらえ、振幅の大きさにより地盤性状
を連続的に判定することができる。

【００１３】また、第２の発明によれば、トンネル全断
面掘進機のカッタヘッド面板の外縁部に、先端が切羽面
を押圧した状態となるように堅固に支持されるととも
に、前記カッタヘッドの回転に伴い前記切羽面を押圧変
形させながら移動し、該切羽面から伝達された荷重値を
連続的に検知して所定の出力信号として信号処理部に出
力する感知部を装着し、さらに該感知部の近傍に、前記
カッタヘッドが回転する際に前記感知部の先端が適正な
押圧状態を保持するように前記切羽面と当接しながら回
転し前記感知部を案内するガイドローラを設けたことに
より、切羽面からの反力荷重の荷重変化量の振幅により
切羽面の地盤状況を把握でき、前記カッタヘッドの回転
を展開することにより切羽面全体の地盤分布状況を知る
ことができる。

【００１４】さらに第１の発明と第２の発明において、
前記感知部をローラ構造のディスクカッタとすること
で、回転状態にあるディスクカッタの外周縁の刃先部分
で孔壁面あるいは切羽面を押圧変形させ、押圧状態での
地盤と感知部との摩擦抵抗等による誤差を除去でき、精
度の高い荷重値を得ることができる。

【００１５】

【実施例】以下、第１の発明による地質性状判別装置の
一実施例を添付図面を参照して説明する。図１はボーリ
ング孔Ｂの孔内に挿入された地質性状判別装置１の全体
を示した側面図である。同図において符号２は引き上げ
ケーブルを示しており、この引き上げケーブル２に地質
性状判別装置１が吊持されている。この地質性状判別装
置１にはボーリング孔Ｂの孔壁Ｗに沿って安定して走行
するために４基の走行車３と２個のガイドローラ４とが
備えられている。走行車３は反力台車５の前後に固着さ
れた車軸受フランジ６の先端に回転可能に軸着されてお
り、この車軸受フランジ６は反力台車５の搭載面５ａに
対して所定の角度αをなすように設定でき、測定対象と
なるボーリング孔Ｂの孔壁Ｗに対して走行車３の接地面
３ａを同図（ｂ）に示したように垂直に走行させる。ま
た、走行車３は高い剛性を保持するように金属製で作ら
れ、所定の車輪幅を有し、孔壁Ｗに対して接地圧を十分
小さくできるように設定されている。

【００１６】一方、反力台車５のほぼ中央には２個のガ
イドローラ４が所定の間隔をあけて軸受プレート７に図
示しない玉軸受を介して回転可能に軸着されている。こ
のガイドローラ４は同図（ｂ）に示したように孔壁Ｗを
密着して捉えるように接地面にテーパが施されている。
またガイドローラ４の直径は地質性状判別装置１が孔壁
Ｗに沿って走行する際に孔曲がり等に対応できるように
ボーリング孔Ｂの内径に対して十分大きく設定されてい
る。このため本実施例では反力台車５の一部５ｂが切欠
かれ、この部分にガイドローラ４の一部が回転可能に収
容される。

【００１７】さらに２個のガイドローラ４の間には図２
に示したように車軸受ブロック８が反力台車５のほぼ中
央位置に固着されている。本実施例では車軸受ブロック
８は感知用ローラとしてディスクカッタ９を玉軸受によ
り回転可能に軸支し、このとき感知用ディスクカッタ９
の孔壁側最外縁はガイドローラ４の孔壁側最外縁より僅
かに孔壁Ｗ側に位置するように設定されている。そして
車軸受ブロック８内には感知用ディスクカッタ９の刃先
が孔壁Ｗを押圧した際に孔壁面を変形させ、その際生じ
た地山弾性反力を荷重として測定可能なロードセル１０
が内蔵されている。このロードセル１０からの荷重感知
出力信号は信号ケーブル１１を介してボーリング孔Ｂの
外部に設置された信号処理部４０（その詳細は後述す
る。）に伝送される。なお、本実施例では感知用ローラ
としてディスクカッタを使用し、その外周縁に形成され
た超硬金属による刃先部分で地盤を押圧するようになっ
ているが、全体として柔らかい地盤で構成されているボ
ーリング孔等ではディスク形状のローラで十分地盤を押
圧し、所定の荷重を収集できる。

【００１８】この地質性状判別装置１はボーリング孔Ｂ
の孔内に挿入される際、孔内においてガイドローラ４と
走行車３とが降下に支障がないように車軸受フランジ６
が内方に僅かに移動して走行車３が内側に入り込むこと
ができる。このためボーリング孔Ｂの所定深さまで装置
本体を容易に降ろすことができる。また測定時（引き上
げ時）には走行車３とガイドローラ４とが強い接地圧で
孔壁面に接し、さらに感知用ディスクカッタ９の最外縁
の刃先が孔壁Ｗの一部を確実に押圧するように位置調整
が行われるようになっている。したがって各部の可動余
裕しろを利用して若干内径の異なるボーリング孔Ｂに対
してもそれぞれ対応して使用できるようになっている。

【００１９】ここで、第１の発明による地質性状判別装
置による地盤性状の測定原理と測定例とを図３〜図５を
参照して説明する。なお、図３及び図４においては地質
性状判別装置１及び孔壁Ｗの凹凸を模式化して示して説
明を行っている。図３は地質性状判別装置１のガイドロ
ーラ４と感知用ディスクカッタ９との関係を示した図で
ある。なお、同図は大きな曲率で孔曲がりを起こしてい
るボーリング孔Ｂにおいての測定を例に示している。こ
のようなボーリング孔Ｂで地質性状の判別を行う場合、
ガイドローラ４が孔壁Ｗに沿って装置全体を案内するの
で、ガイドローラ４が孔曲がりによる大きな周期の荷重
変化を吸収する。その状態で感知用ディスクカッタ９で
孔壁Ｗを押圧しながら、矢印Ａ方向に上昇させる。これ
により感知用ディスクカッタ９は孔曲がりの影響を受け
ずに細かい孔壁Ｗの表面にのみ追従して移動する。その
とき感知用ディスクカッタ９は孔壁表面を押圧した際の
地盤弾性反力を受け、台車上の固定部５ｃとの間に装着
されているロードセル１０にその荷重が伝達される。

【００２０】図４は感知用ディスクカッタ９と孔壁地山
との変形と発生反力との関係を模式的に示した説明図で
ある。同図では説明のためにガイドローラ４を省略し、
感知用ディスクカッタ９が押圧する孔壁背面の地山側に
は地山が弾性領域内で弾性挙動をとることを示すために
弾性バネを表示している。この状態で地質性状判別装置
１がボーリング孔内を矢印Ａ方向に引き上げられると、
感知用ディスクカッタ９の刃先が孔壁面を押圧し、地山
は弾性範囲内において地盤のバネ定数に応じた変位を示
す。すなわち地山は図中破線で示した範囲まで変形す
る。このとき地質性状判別装置１は変位を許さない剛構
造となっているため感知用ディスクカッタ９を通じて伝
達された地山反力は車軸受ブロック８内に備えられたロ
ードセル１０に荷重として作用する。

【００２１】この荷重強度は以上で述べたように地山の
弾性反力に依存して求められる値であり、所定の係数補
正を行うことで当該地盤の地盤弾性係数Ｅの値を示す。
またこの地盤弾性係数Ｅはロードセル１０で得られた荷
重強度の振幅データに所定の信号処理を施して解析する
ことにより求めることができる。この信号処理について
は後述する。なお、地質性状判別装置１が通過した状態
では感知用ディスクカッタ９で押圧された孔壁Ｗ面は破
線で示したように僅かに弾性変形するが、同図（ｂ）に
示したように地盤の状態によっては変形が局部的に塑性
状態近くまで達する場合もある。

【００２２】図５は本発明による地質性状判別装置１で
ボーリング孔Ｂを探査した結果を模式的に示した説明図
である。同図において、ボーリング孔Ｂの左側には概略
岩盤柱状図が示されており、最深部の中硬岩部から上方
に向かって地質性状判別装置１を引き上げて探査を行っ
た。この状態で前記ロードセル１０に作用した孔壁Ｗか
らの反力の荷重強度を深さ方向に所定のレンジで示した
のが同図（ｂ）である。前述の地盤弾性係数Ｅはこの荷
重強度の振幅におおよそ比例関係に近い状態で変化す
る。そこで、所定の係数補正を行うことで同図（ａ）に
示したような各層別の地盤弾性係数Ｅを連続して求める
ことができる。このとき第１の発明で求められる地盤弾
性係数Ｅは通常の地盤弾性係数Ｅを算出する各種の試験
方法に比べて精度は低いが、１回の簡便な試験により層
別の連続した概略値を得たい場合にはきわめて有効とな
る。

【００２３】図６及び図７は図１〜図３に示した地質性
状判別装置１の変形例を示したものである。図６は感知
用ディスクカッタ９に代えて感知用スレッド（そり）２
０を備えた地質性状判別装置１を示したものである。同
図において、走行車３、反力台車５及びガイドローラ４
は図１に示した地質性状判別装置１と同様であるので、
その構成の説明は省略する。本変形例で使用した感知用
スレッド２０は剛性の大きな門型フレーム２０Ａに一体
的に形成された舌状のスレッド２０Ｂを備え、このスレ
ッド２０Ｂの先端は感知用ディスクカッタ９の刃先位置
と同じ位置にくるようにセットされており、ボーリング
孔内を上昇させる際に孔壁Ｗを押圧して地山反力がこの
感知用スレッド２０側に伝達されるようになっている。
さらに感知用スレッド２０から門型フレーム２０Ａのビ
ーム２０Ｃに荷重が伝達される。このときビーム２０Ｃ
とスレッド２０Ｂとの間に取着されている荷重計２１に
より作用荷重強度を求めることができる。

【００２４】荷重計２１としては前述のロードセルの
他、圧電素子、ひずみゲージ等を使用することができ
る。いずれの場合にも荷重は所定の出力信号に変換さ
れ、信号ケーブル１１によりボーリング孔外の信号処理
部４０に出力され、所定の振幅抽出により地盤弾性係数
Ｅを推定して、ボーリング孔が削孔された地盤の地質性
状を判別することができる。

【００２５】図７はガイドローラに代えて光電測距部を
備えた地質性状判別装置を示したものである。同図にお
いて、感知用ディスクカッタ９を支持する車軸受ブロッ
ク８の中間位置からアーム３１が２方向に延設され、そ
の先端に光電測距部３２が装着され、距離計３０が構成
されている。この距離計３０により装置１の孔壁Ｗから
の離れを算出し、それぞれの位置での距離Ａ、Ｂを測定
し、孔壁表面の凹凸を補正しておき、感知用ディスクカ
ッタ９が押圧する孔壁面での測定精度を向上させること
ができる。なお、光電測距部３２に代えて、レーザ距離
計等の非接触距離計を使用して精度の向上を図ることも
できる。前記光電測距部３２から得られた距離情報はロ
ードセル１０からの出力信号を伝送する信号ケーブル１
１の内の独立した回路を介してボーリング孔外の信号処
理部４０に出力され、所定の信号処理が行われる。

【００２６】図８は第１の発明による地質性状判別装置
の荷重データを処理する信号処理部の概略構成を示した
ブロック図である。同図に示したようにボーリング孔内
に挿入された地盤性状判別装置のロードセル等の荷重計
１０から得られた荷重出力信号Ｓは信号ケーブル１１を
介して地上の信号処理部４０に伝送される。この信号処
理部４０は、伝送されてきた微弱な出力信号を信号処理
可能な大きさの信号に増幅する増幅器４１と、ノイズを
除去するためのローパスフィルタ（ＬＰＦ）、所定の周
波数を抽出するためのバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）等
からなるフィルタ４２と、マイコン等で信号処理を行う
ためにアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ
変換器４３と、ディジタル信号処理回路４４とで構成さ
れている。さらに、この信号処理部４０には、信号処理
された荷重強度波形を表示するためのディスプレイ等を
備えた表示手段４５が接続されている。

【００２７】通常、硬質地盤から得られる荷重強度変化
量（荷重信号の大きさで表される）は大きく、周波数分
布も広いことが認められる。一方、脆弱地盤では荷重強
度変化量は小さくその周波数も若干低い。また断層粘土
層では荷重の変化はほとんど認められない。したがっ
て、探査対象の地盤で発生する荷重強度変化特性の相違
を振幅やスペクトル解析により定量的なデータとして収
集し、このデータをもとに対象地盤の性状判別を行うこ
とができる。なお、地盤性状判別用のデータとしては荷
重強度の振幅が明瞭に現れている処理データで十分であ
るが、ＦＦＴ等を用いて所定の周波数領域での解析によ
り地盤性状をとらえるようにしても良い。

【００２８】次に、前記第１の発明を特定発明として、
この発明と産業上の利用分野が同一でその構成に欠くこ
とができない事項の主要部が同一である第２の発明につ
いて図９〜図１４を参照して説明する。図９はＴＢＭ５
０のカッタヘッド５１部分及びこのＴＢＭ５０が掘削中
の岩盤の切羽ＷＬの状態を模式的に示したものである。
同図において、カッタヘッド５１の面板５２部分には多
数のディスクカッタ５３が回転駆動可能に配設されてお
り、その面板５２の最外縁に地質性状判別装置６０が設
置されている。

【００２９】この地質性状判別装置６０は図１０に示し
たように図１の感知用ディスクカッタ９とほぼ同形の感
知用ディスクカッタ６１を有し、その両側には同様の構
成のガイドローラ６２が面板５２に立設された車軸受プ
レート６３を介して併設されている。ガイドローラ６２
はその一部がカッタヘッド５１内に収容されており、設
置方向としては回転軸がＴＢＭ５０の半径方向となるよ
うに配置され、接地面６２ａが切羽ＷＬに当接しながら
回転できる。そしてこの接地面６２ａより僅かに切羽Ｗ
Ｌに食い込むように感知用ディスクカッタ６１が回転可
能に車軸受ブロック６４に支持されている。

【００３０】本発明においても切羽ＷＬからの地山反力
を感知用ディスクカッタ６１を介して荷重計６５に伝達
できる。また、カッタヘッド５１が図１１のように回転
することにより地質性状判別装置６０は切羽ＷＬに押圧
されながらＴＢＭ５０が掘進して形成する切羽ＷＬの外
縁部分を円周状に周回することができる。このとき各位
置で連続的に得られた荷重強度を角度方向に展開するこ
とにより切羽ＷＬ全体の面としての地盤情報を収集する
ことができる。

【００３１】ここで、硬岩中を掘進していたＴＢＭが前
方に向けて傾斜する脆弱岩層に遭遇したときの地盤性状
の判別について図１２〜図１４を参照して説明する。図
１２に示したようにＴＢＭがＡ地点にあるとき、カッタ
ヘッド５１部分を１回転させ、本発明による地質性状判
別装置６０の感知用ディスクカッタ６１を切羽ＷＬに押
圧しながら回転させる。そしてその時の切羽ＷＬからの
地山反力を荷重強度として検出する。図１３はＡ地点で
の地質性状判別装置６０から得られた荷重強度分布と切
羽ＷＬの該当部位を模式的に示した説明図である。同図
（ｂ）に示したようにカッタヘッド５１の下端を０°と
して１周した（０°〜３６０°）際に収集された荷重強
度を示すと切羽天端近傍（１８０°）で脆弱層Ｒ２が切
羽ＷＬに露出していることが判明する。

【００３２】僅かに掘進したＢ地点で同様にして切羽Ｗ
Ｌの探査を行う（図１２参照）。このときの地盤状況と
荷重強度を示したのが図１４である。同図（ｂ）に示し
たように荷重強度の振幅の小さい領域が１８０°を中心
にして１２０°〜２４０°の範囲まで広がっている。こ
れを切羽面の情報としてとらえると同図（ａ）のように
なる。脆弱層Ｒ２が切羽天端から肩まで降りてきたこと
が明確に判別できる。したがってＡ地点及びＢ地点での
地盤情報より脆弱岩層の走向傾斜を正確に把握すること
ができる。また、このように縦断方向の地層の変化を正
確に把握できるとともに、切羽ＷＬでの概略の地盤弾性
係数値を求めることができる。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、第１の
発明によれば、ボーリング孔内での地盤状況及びその分
布状況を連続的に短時間で把握することができるととも
に、そのデータをもとに孔内載荷試験の実施位置等の検
討材料を提供することができ、また第２の発明によれ
ば、掘削機前面の切羽の岩盤状況とその分布状況をリア
ルタイムで把握でき、掘削効率の向上を図ることができ
るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明による地質性状判別装置の一実施例
を示した側面図及び断面図。

【図２】図１に示した地質性状判別装置のII−II線断面
図。

【図３】第１の発明による地質性状判別装置のガイドロ
ーラと感知用ディスクカッタとの位置関係を示した模式
図。

【図４】感知用ディスクカッタによるボーリング孔の孔
壁の変形と発生反力荷重の関係を示した模式図。

【図５】第１の発明による地質性状判別装置でボーリン
グ孔の探査を行った結果の一例を示した説明図。

【図６】第１の発明による地質性状判別装置の変形例を
示した側面図及び断面図。

【図７】第１の発明による地質性状判別装置の他の変形
例を示した側面図。

【図８】信号処理部の一例を示したブロック図。

【図９】第２の発明による地質性状判別装置を装備した
トンネル全断面掘進機の一部を示した部分側面図。

【図１０】第２の発明による地質性状判別装置を拡大し
て示した部分拡大図。

【図１１】第２の発明による地質性状判別装置の回転動
作を示した模式斜視図。

【図１２】トンネル全断面掘進機の掘進状態と地盤との
関係を模式的に示した説明図。

【図１３】図１２のＡ地点での探査結果を示した荷重強
度図及び切羽面展開図。

【図１４】図１２のＡ地点での探査結果を示した荷重強
度図及び切羽面展開図。

【符号の説明】

１，６０ 地質性状判別装置 ３ 走行車 ４，６２ ガイドローラ ５ 反力台車 ９，６１ 感知用ディスクカッタ １０，６５ ロードセル ４０ 信号処理部 Ｂ ボーリング孔 Ｗ 孔壁 ＷＬ 切羽

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21B 49/00 E21B 49/06 E02D 1/00 E21C 39/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ボーリング孔内に吊持され、孔壁面からの
   反力荷重を受けても変形しない程度の剛性を有するとと
   もに、前記孔壁面に接地し所定方向への移動に使用され
   る走行手段を支持する反力台車と、 該反力台車に搭載され、先端が前記孔壁面を押圧した状
   態となるように堅固に支持されるとともに、前記反力台
   車の走行に伴い前記孔壁面を押圧変形させながら移動
   し、該孔壁面から伝達された荷重値を連続的に検知して
   所定の出力信号として信号処理部に出力する感知部と、 該感知部の近傍に装着され、前記反力台車が移動する際
   に前記感知部の先端が適正な押圧状態を保持するように
   前記孔壁面と当接しながら回転し前記感知部を案内する
   ガイドローラとを備えたことを特徴とする地質性状判別
   装置。
2. 【請求項２】トンネル全断面掘進機のカッタヘッド面板
   の外縁部に装着され、先端が切羽面を押圧した状態とな
   るように堅固に支持されるとともに、前記カッタヘッド
   の回転に伴い前記切羽面を押圧変形させながら移動し、
   該切羽面から伝達された荷重値を連続的に検知して所定
   の出力信号として信号処理部に出力する感知部と、 該感知部の近傍に装着され、前記カッタヘッドが回転す
   る際に前記感知部の先端が適正な押圧状態を保持するよ
   うに前記切羽面と当接しながら回転し前記感知部を案内
   するガイドローラとを備えたことを特徴とする地質性状
   判別装置。
3. 【請求項３】前記感知部はローラであり、該ローラが回
   転して外周縁で前記孔壁面を押圧変形するようにしたこ
   とを特徴とする請求項１記載の地質性状判別装置。
4. 【請求項４】前記感知部はローラであり、該ローラが回
   転して外周縁で前記切羽面を押圧変形するようにしたこ
   とを特徴とする請求項２記載の地質性状判別装置。
5. 【請求項５】前記ローラは外周縁に刃先部が形成された
   ディスクカッタであることを特徴とする請求項３または
   請求項４のいずれかに記載の地質性状判別装置。