JPH063337A - トンネル切羽面の前方地盤探査装置 - Google Patents

トンネル切羽面の前方地盤探査装置

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JPH063337A
JPH063337A JP16597892A JP16597892A JPH063337A JP H063337 A JPH063337 A JP H063337A JP 16597892 A JP16597892 A JP 16597892A JP 16597892 A JP16597892 A JP 16597892A JP H063337 A JPH063337 A JP H063337A
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JP
Japan
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face
tunnel
exciter
tunnel face
detector
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Withdrawn
Application number
JP16597892A
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English (en)
Inventor
Naganori Sato
長範 佐藤
Hiroyoshi Ryu
博義 笠
Masahiro Kurodai
昌弘 黒台
Osamu Tatsumi
治 巽
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BIITSUKU KK
Hazama Ando Corp
Original Assignee
BIITSUKU KK
Hazama Gumi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 起振機及び検出器の設置を、凹凸なトンネル
切羽面においても容易にし、しかもこの設置の際の自動
化を可能にするとともに、トンネル切羽面に強固に密着
固定することができ、レーリー波伝播効率の低下を防止
することが可能なトンネル切羽面の前方地盤探査装置を
提供する。 【構成】 トンネル切羽面に固定し、加振する起振機1
1と、トンネル切羽面に固定してレーリー波を検出する
検出器17A、17Bと、該レーリー波の伝播波形を分
析する分析器22とを備え、前記起振機及び検出器が、
トンネル切羽面と接する接地部に圧接体12を有し、且
つ該圧接体をトンネル切羽面に押圧固定する押付け手段
16を備えるトンネル切羽面の前方地盤探査装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、トンネル切羽面の前方
地盤探査装置に関し、更に詳細には切羽面への取付け作
業が容易であり、トンネルボーリングマシーン(TB
M)等に設置可能なトンネル切羽面の前方地盤探査装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、トンネル掘削に際し、トンネル予
定路線上の地表踏査や地表からのボーリング、弾性波探
査等によって、断層破砕帯や地質境界等の地質を事前に
調査することが行われている。また最近、より優れた精
度によりトンネル掘削路線の地質を探査する方法とし
て、トンネル切羽面を加振し、発生するレーリー波の伝
播波形を分析する探査方法が提案されている。前記レー
リー波を利用する探査方法においては、レーリー波振動
伝達を確実に行うために、レーリー波を発生させる起振
機と、該レーリー波を検出する検出器とをトンネル切羽
面に強固に固定する必要がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、通常ト
ンネル切羽面は凹凸であるため、前記起振機及び検出器
をトンネル切羽面に強固に固定する方法としては、起振
機及び検出器自体を急結セメント等により固定する方
法、若しくは予めドリル等によりトンネル切羽面にボル
ト挿入孔を設け、該ボルト挿入孔に前記起振機又は検出
器に接続するアンカーボルトを挿入し、次いで接着剤及
び/又は急結セメント等により固着する方法が採用され
ているにすぎない。このような起振機及び検出器の固定
方法では、切羽面において直接作業員が主に手作業によ
って行う必要があるため、危険が伴い、設置に長時間を
要し、また大口径の切羽面においては、切羽面上部に起
振機及び検出器を設置する作業が極めて困難であるとい
う欠点がある。更に前記方法では、起振機及び検出器の
設置作業空間を必要とするため、TBM工法等によるト
ンネル掘削においては設置に際してTBMを後退させな
ければならず、作業が煩雑化するという問題が生ずる。
更にまた、前記アンカーボルトを挿入する方法では、挿
入孔への接着剤又は急結セメントの十分な充填が困難で
あるため、レーリー波の振動伝播効率が低下するという
問題も生じる。
【0004】そこで、本発明は上記問題点を解消するべ
くなされたもので、起振機及び検出器の設置が、凹凸な
トンネル切羽面においても容易であり、しかも自動化が
可能であって、TBM等に設置することができるトンネ
ル切羽面の前方地盤探査装置を提供することを目的とす
る。
【0005】また本発明においては、起振機及び検出器
を凹凸なトンネル切羽面においても強固に固定すること
ができ、レーリー波伝播効率の低下を防止することが可
能なトンネル切羽面の前方地盤探査装置を提供すること
を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を鑑
みてなされたものであり、トンネル切羽面を加振してレ
ーリー波を発生させ、該切羽面を伝播するレーリー波を
検出、分析して前方地盤の状況を探査する装置であっ
て、トンネル切羽面に固定し、加振する起振機と、トン
ネル切羽面に固定してレーリー波を検出する検出器と、
該レーリー波の伝播波形を分析する分析器とを備え、前
記起振機及び検出器が、トンネル切羽面と接する接地部
に圧接体を有し、且つ該圧接体をトンネル切羽面に押圧
固定する押付け手段を備えることを特徴とするトンネル
切羽面の前方地盤探査装置を提供する。
【0007】本発明においてレーリー波とは、自由表面
で楕円振動する表面波で起振機から放射方向に伝播す
る。このレーリー波は、表面から所定の深さまでほぼ一
様の強さで伝播し、この深さは周波数の工程により左右
される。即ち、周波数が高いと浅く、低いと深くなるの
で、周波数を変化させることにより切羽面から各深さ毎
の地盤の探査を行うことができる。そして、地盤の状況
を解析するにはレーリー波の伝播速度を計算する。例え
ば二箇所に設置した検出器の間の距離を、各検出器にレ
ーリー波が達するまでの時間差で除すことにより各振動
数毎、即ち各深さ毎の地盤についてのレーリー波の伝播
速度を求め、これらの特性から地盤の状況を解析するも
のである。
【0008】前記圧接体は、凹凸なトンネル切羽面にお
いても、押付け手段により強固に、且つ確実に固定する
ことができ、レーリー波伝播効率の低下を防止すること
ができる部材であれば特に限定されるものではないが、
例えば流動固形物を含有する変形自在な袋又は切羽面と
接する部分の形状が球形をなす突接体等を挙げることが
できる。また前記変形自在な袋が、特に気密性の高い袋
の場合には、切羽面に固定するに際して、真空ポンプ等
を袋に接続し、袋内部の気体を除去し固定を更に強固に
することもできる。
【0009】
【作用】本発明のトンネル切羽面の前方地盤探査装置
は、押付け手段が起振機及び検出器を、機械的に切羽面
に固定するよう作用し、且つ起振機及び検出器のトンネ
ル切羽面と接する接地部に設けた圧接体が、凹凸なトン
ネル切羽面においても、起振機及び検出器を強固に、し
かも確実に固定する。
【0010】
【実施例】次に本発明の一実施例を添付図面を参照して
更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるも
のではない。
【0011】図1は、トンネル掘削機により掘削したト
ンネル切羽面30に、前方地盤探査装置10を設置し、
レーリー波の伝播速度を検出し、前方地盤を探査する場
合の構成を示す。この前方地盤探査装置10は、切羽面
30の上方部に設置した起振機11と、該起振機11か
ら放射方向に所定の距離を離して一列に配置した2個の
検出器17A、17Bと、起振機11による振動の周波
数を制御する制御機構を備え、検出器17A、17Bと
からの信号を処理して地質状況を判定する分析器22と
によって構成される。
【0012】起振機11は、コイルバネの作用により中
央の重錘が左右に振動する電磁式のもので、振動を切羽
面30に伝達する底板プレート11aを切羽面側に備
え、切羽面後方側には、この起振機11を切羽面30に
押圧するための油圧ジャッキ16を、防振作用を有する
エアダンパー15を介して備える。また底板プレート1
1aの前方には、起振機11を切羽面30に強固に固定
し、起振機11からの振動伝達効率を向上させるための
強化高分子膜で形成される変形自在な袋12を設置す
る。この袋12の内部には、切羽面30の凹凸面に対応
して、袋12が密着固定のために変形するよう、流動性
のセラミック粉体13が、袋12の内容積に対して80
vol%程度充填されている。更にこの袋12には、内
部の空気を抜いて切羽面30への密着性を向上させるた
めの真空ポンプ14が接続する。
【0013】前記起振機11は、エアーダンパー15を
介して油圧ジャッキ16による押圧力によって切羽面3
0に押し付けられ、この押圧力により切羽面30に接す
る袋12は、切羽面の凹凸に応じて変形し、内部のセラ
ミック粉体13が流動性を失って、起振機11自体が切
羽面30に強固に密着固定する。この際油圧ジャッキ1
6を作動させるとともに、真空ポンプ14を作動させ
て、袋12内の空気を除去することにより、起振機11
の固定性が更に向上する。
【0014】前記袋12を形成する材料は、気密性材料
であっても、また気体が通過する材料であっても良い
が、油圧ジャッキ16の押圧力によって破壊されること
が無い強度を有する必要があり、例えば強化ゴム等を用
いることができる他、袋12を更に高分子強化皮膜で被
覆することもできる。またセラミック粉体13は、流動
性を有し、押圧力により切羽面の凹凸に応じて固定され
る固形物であればその材料は特に限定されるものではな
い。
【0015】この密着固定された起振機11は、地盤の
種類に応じて予めプログラムされた制御装置を有する分
析器22からの指令により、所定の周波数で振動し、切
羽面30を所定の深さで移動するレーリー波32を発生
させる。
【0016】起振機11の振動によって切羽面30に発
生したレーリー波32の伝播速度を検出する検出器17
A、17Bには、起振機11の切羽面30側に設けた袋
12と同様な、真空ポンプ19A、19Bが接続され、
セラミック粉体が充填された袋18A、18Bを設置す
る。一方検出器17A、17Bの後方側には、この検出
器を切羽面に押圧して密着固定するための油圧ジャッキ
21A、21Bを、ダンパー20A、20Bを介して設
置する。
【0017】これらの検出器17A、17Bは、前記起
振機11と同様に切羽面30の凹凸に対応して強固に密
着固定することができる。
【0018】前記1組の検出器17A、17Bは、起振
機11と一列に設置することにより、起振機11から近
い方の検出器17Aと、遠い方の検出器17Bとの間の
伝播波動の時間差を計測し、そのデーターを分析器22
に送ることによりレーリー波32の伝播速度が算出さ
れ、更にこれらの検出器を適宜任意の放射方向に移動
し、計測を繰り返すことにより、断層破砕帯31や断層
の走行、傾斜等を定量的に計測することができる。この
際検出器は、少くとも2個以上有しておれば良い。
【0019】図2は、図1における起振機11の他の実
施例を示すものであり、起振機41は、底板プレート4
1a、油圧ジャッキ46及びエアダンパー45を図1の
起振機11と同様に備える。前記底板プレート41aの
前方には、起振機41を切羽面30aに強固に固定し、
起振機41からの振動伝達効率を向上させるための鋼鉄
製の圧接子42を突設する。この圧接子42の先端、即
ち切羽面30aに圧接される部分の形状を球形とするこ
とにより、切羽面30aの如何なる凹凸に対しても、油
圧ジャッキ46の押圧力のみにより起振機41を強固に
密着固定させることができる。
【0020】また図1における検出器17A、17Bに
おいて、真空ポンプ19A、19Bが接続された袋18
A、18Bに代えて、このような圧接子42を設けるこ
ともできる。
【0021】図3は、トンネルボーリングマシーン50
に、本発明のトンネル切羽面の前方地盤探査装置を搭載
した場合の構成を示す。すなわち、図2と同様な圧接子
52及び油圧ジャッキ56を備える起振機51と、圧接
子58及び油圧ジャッキ61を備える2個の検出器57
をトンネルボーリングマシーン50先端のカッター面に
設けた起振機格納箱70及び検出器格納箱71に収納し
てカッターによる地盤の切削時にはその作業に支承のな
いようにするとともに、地盤の探査時にはカッターによ
る地盤の切削を中断し、油圧ジャッキ56、61によっ
て起振機51及び検出器57を押し出して切羽面に密着
固定し、これによって地盤の探査を行なうものである。
そして、起振機51の振動は振動制御ケーブル72を介
して送られるTBM運転室73に設けた振動制御装置7
4や地上制御室75に設けた制御解析装置76からの指
令によって制御され、検出器57による検出結果はデー
タ伝送ケーブル77を介してTBM運転室73の信号処
理装置78や前記制御解析装置76に送られこれらのデ
ータが解析される。かかる探査装置によれば、切羽面が
開放されていない場合でも、作業員を立ち入らせること
なく自動的かつ安全に地盤の探査を行なうことができる
とともに、トンネルボーリングマシーン50の運転制御
と合わせてトータルに制御管理することにより、山岳ト
ンネル工事の安全化、自動化、施工合理化を図ることが
できる。
【0022】
【発明の効果】本発明のトンネル切羽面の前方地盤探査
装置は、切羽面に設置する起振機及び検出器が、押付け
手段及び該押付け手段の押圧力により押圧固定される圧
接体を有するので、凹凸なトンネル切羽面においても強
固に固定することができ、レーリー波の伝播効率に優れ
る。また起振機及び検出器を、押圧手段により切羽面に
設置することができるので、自動化が可能であって、T
BM等に設置することにより、掘削及び探査を連続的
に、しかも作業員が直接切羽面において手作業等を行う
こと無く地盤の探査を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の切羽面に設置したトンネル切羽面の前
方地盤探査装置の一例を示す概略図である。
【図2】図1に示すトンネル切羽面の前方地盤探査装置
における起振機の他の一例を示す概略図である。
【図3】本発明のトンネル切羽面の前方地盤探査装置を
トンネルボーリングマシーンに搭載する場合の構成を示
す説明図である。
【符号の説明】
10 トンネル切羽面の前方地盤探査装置 11 起振機 17A,17B 検出器 22 分析器
フロントページの続き (72)発明者 黒台 昌弘 東京都港区北青山2−5−8 株式会社間 組内 (72)発明者 巽 治 東京都港区北青山2−5−8 株式会社間 組内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トンネル切羽面を加振してレーリー波を
    発生させ、該切羽面を伝播するレーリー波を検出、分析
    して前方地盤の状況を探査する装置であって、トンネル
    切羽面に固定し、加振する起振機と、トンネル切羽面に
    固定してレーリー波を検出する検出器と、該レーリー波
    の伝播波形を分析する分析器とを備え、前記起振機及び
    検出器が、トンネル切羽面と接する接地部に圧接体を有
    し、且つ該圧接体をトンネル切羽面に押圧固定する押付
    け手段を備えることを特徴とするトンネル切羽面の前方
    地盤探査装置。
JP16597892A 1992-06-24 1992-06-24 トンネル切羽面の前方地盤探査装置 Withdrawn JPH063337A (ja)

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JP16597892A JPH063337A (ja) 1992-06-24 1992-06-24 トンネル切羽面の前方地盤探査装置

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JP (1) JPH063337A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002006056A (ja) * 2000-06-19 2002-01-09 Jiban Hosho Kyokai:Kk 地盤沈下量の測定方法及び測定装置
KR100457244B1 (ko) * 2002-04-11 2004-11-16 에스케이건설 주식회사 터널 막장 전방의 이상지반 예측방법
JP2007231729A (ja) * 2006-02-28 2007-09-13 Geoforschungszentrum Potsdam Stiftung Des Oeffentlichen Rechts トンネル建設の際に事前探査するための方法および装置

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JP2007231729A (ja) * 2006-02-28 2007-09-13 Geoforschungszentrum Potsdam Stiftung Des Oeffentlichen Rechts トンネル建設の際に事前探査するための方法および装置

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