JPH074176A - Method for exploring natural ground collapse in shield work - Google Patents
Method for exploring natural ground collapse in shield workInfo
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- JPH074176A JPH074176A JP14191593A JP14191593A JPH074176A JP H074176 A JPH074176 A JP H074176A JP 14191593 A JP14191593 A JP 14191593A JP 14191593 A JP14191593 A JP 14191593A JP H074176 A JPH074176 A JP H074176A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 シールド工事において、軟弱地盤でも地山部
と崩壊部の境界の判定を容易に精度良く行えるととも
に、地層が変化している場合、その地層変化を把握した
上で地山崩壊量を正しく評価できるようにする。
【構成】 振動センサ11と荷重センサ12を内蔵した
探査用ロッド10をシールド本体1の外周面から地中に
貫入させて、貫入ストロークを横軸とし、振動センサ出
力値と貫入抵抗を縦軸とするグラフ上で振動センサ出力
値および貫入抵抗が変化する変曲点を見出し、さらに変
曲点の前後の区間での振動センサ出力値と貫入抵抗から
事前に求めた較正データ上で各区間の土質を判別し、さ
きに求めた変曲点と貫入抵抗に土質を加えた複数の情報
から地山崩壊量を推定する。
(57) [Summary] [Purpose] In the shield work, the boundary between the ground and the collapse can be easily and accurately determined even on soft ground, and if the strata are changing, the changes in the strata should be understood. To be able to correctly evaluate the amount of ground collapse. [Structure] An exploration rod 10 having a vibration sensor 11 and a load sensor 12 incorporated therein is penetrated from the outer peripheral surface of the shield body 1 into the ground, the penetration stroke is taken as the horizontal axis, and the vibration sensor output value and the penetration resistance are taken as the vertical axis. The inflection point where the vibration sensor output value and the penetration resistance change is found on the graph, and the soil quality of each section on the calibration data obtained in advance from the vibration sensor output value and the penetration resistance before and after the inflection point Then, the amount of rock mass collapse is estimated from a plurality of information obtained by adding soil properties to the inflection point and penetration resistance obtained earlier.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はシールド工事における地
山崩壊探査方法に係り、さらに詳しくいえば、地表面陥
没などの事故を未然に防止するためにシールド周辺地山
の崩壊状況を探査する方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for exploring ground collapse in shield work, and more specifically, a method for exploring the collapse situation of the ground around the shield in order to prevent accidents such as depression of the ground surface. Regarding
【0002】[0002]
【従来の技術】この種の従来技術としては、図8に示す
ように、先端に土圧計31を備えた探査用ロッド30を
油圧ジャッキなどの貫入装置32によりシールド本体1
の外周面から地中に貫入させ、土圧計受圧面の圧力変化
により土圧計31が地山に接触したと判断し、そのとき
の探査用ロッド30の貫入ストロークを地山までの距離
すなわち地山崩壊量とする方法がある。なお、図8にお
いて、33は土圧計31の出力信号を増幅する増幅器、
34は貫入装置32を作動させる油圧切換弁、35は流
量計式のストロークセンサ、36は表示盤、37は土圧
表示計、38はストローク表示計、39はシールド周辺
の乱されていない地山部、40は掘削の影響によりゆる
みを生じた崩壊部、Sは地山崩壊量を示す。2. Description of the Related Art As a conventional technique of this type, as shown in FIG. 8, a shield rod 1 having an earth pressure gauge 31 at its tip is used for a shield body 1 by a penetrating device 32 such as a hydraulic jack.
It is determined that the earth pressure gauge 31 is in contact with the ground due to the pressure change of the earth pressure gauge pressure receiving surface, and the penetration stroke of the exploration rod 30 at that time is the distance to the ground, that is, the earth movement. There is a method of setting the amount of collapse. In FIG. 8, 33 is an amplifier that amplifies the output signal of the earth pressure gauge 31,
34 is a hydraulic switching valve for operating the penetration device 32, 35 is a flow meter type stroke sensor, 36 is a display panel, 37 is an earth pressure display meter, 38 is a stroke display meter, 39 is an undisturbed ground around the shield. Part, 40 is a collapsed part that is loosened due to the influence of excavation, and S is the amount of rock mass collapsed.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、探査
用ロッドの先端土圧が相対的に上昇する現象のみをとら
えて地山の崩壊位置および崩壊量を推定しようとするも
のであるため、以下述べるような問題点を有していた。Since the above-mentioned prior art is intended to estimate the collapse position and the collapse amount of the natural rock by capturing only the phenomenon that the tip earth pressure of the exploration rod relatively rises. It had the following problems.
【0004】(1)軟弱地盤では、ロッド先端の圧力変
化が顕著に現われない場合がある。その場合は、地山の
土質、深度、土圧計受圧面の面積などを考慮して、ある
一定の地山接触圧力が立ったときの貫入ストロークを地
山までの距離としているが、対象地山の土質を事前に把
握しておく必要があり、そのために別途手段を講じなけ
ればならない。(1) In soft ground, the pressure change at the tip of the rod may not be noticeable. In that case, considering the soil quality, depth, area of earth pressure gauge pressure receiving surface, etc., the penetration stroke when a certain rock contact pressure is set is the distance to the rock. It is necessary to know the soil quality in advance, and for that purpose separate measures must be taken.
【0005】(2)貫入方向で地層が変化している場
合、地層変化により探査用ロッドの先端土圧が変化して
しまい、例えば砂層から粘性土層への急激な地層変化が
あった場合、粘性土層では砂層に比べて先端土圧が小さ
くなるため、崩壊量が大きくなったとの誤った判断を下
す可能性がある。また、掘進方向で地層が変化している
場合、砂層での崩壊位置土圧が粘性土層での崩壊位置土
圧より高いため、地層が粘性土層から砂層に変化したと
き、崩壊しているにも拘らず崩壊していないとの誤った
判断を下す可能性があるといったように、地層の変化を
把握できないことによる判断ミスが生じやすい。(2) When the formation changes in the intrusion direction, the earth pressure at the tip of the exploration rod changes due to the formation change, and for example, when there is a rapid formation change from a sand layer to a cohesive soil layer, Since the tip soil pressure is smaller in the cohesive soil layer than in the sand layer, it is possible to erroneously judge that the amount of collapse has increased. Also, when the strata changes in the direction of excavation, the soil pressure at the collapse position in the sand layer is higher than the soil pressure at the collapse position in the cohesive soil layer, so the soil layer collapses when it changes from the cohesive soil layer to the sand layer. Nevertheless, it is easy to make a mistake because it is possible to make a false decision that it has not collapsed, because it is impossible to grasp the changes in the stratum.
【0006】本発明の目的は、軟弱地盤での地山部と崩
壊部との境界の判定が容易で、地山崩壊量を精度良く求
めることができ、また地層が変化している場合には、そ
の地層変化を把握した上で地山崩壊量を正しく評価でき
るようにしたシールド工事における地山崩壊探査方法を
提供することにある。The object of the present invention is to easily determine the boundary between the rock mass and the collapse part in soft ground, to obtain the amount of rock mass collapse with high accuracy, and in the case where the stratum changes. The purpose of the present invention is to provide a method for exploring rock mass collapse in shield construction, which enables the amount of rock mass collapse to be evaluated correctly after grasping the changes in the stratum.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1記載の発明は、振動センサと荷重センサとを
内蔵した探査用ロッドをシールド外周面から地中に貫入
させ、ロッド貫入時に発生した振動を検出する振動セン
サの出力信号、貫入抵抗を検出する荷重センサの出力信
号および貫入ストロークを検出するストロークセンサの
出力信号を処理装置に入力して、ストロークを横軸と
し、振動センサ出力値および貫入抵抗を縦軸とするグラ
フを出力させ、このグラフ上で振動センサ出力値および
貫入抵抗が変化する変曲点を見出し、さらに、あらかじ
め土の粒径別に求めた振動センサ出力値と貫入抵抗との
関係から変曲点の前後のストローク区間での振動センサ
出力値と貫入抵抗とに対応する各区間ごとの土質を判別
し、さきに求めた変曲点と、その前後のストローク区間
での貫入抵抗に各区間ごとの土質を加えた複数の情報か
ら地山の崩壊量を推定することを特徴とする。In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 1 penetrates a probe rod having a vibration sensor and a load sensor into the ground from the outer peripheral surface of the shield, and when the rod penetrates. Input the output signal of the vibration sensor that detects the generated vibration, the output signal of the load sensor that detects the penetration resistance, and the output signal of the stroke sensor that detects the penetration stroke to the processing device, and set the stroke as the horizontal axis and output the vibration sensor. A graph with the vertical axis of the value and the penetration resistance is output, the inflection point where the vibration sensor output value and the penetration resistance change is found on this graph, and the vibration sensor output value and the penetration that are obtained in advance for each soil particle size are also found. From the relationship with the resistance, the soil quality for each section corresponding to the output value of the vibration sensor and the penetration resistance in the stroke section before and after the inflection point was discriminated, and the variation obtained earlier was determined. And the point, and estimates the collapse of the natural ground from the plurality of information plus soil of each section in the penetration resistance at that before and after the stroke section.
【0008】請求項2記載の発明は、前記グラフ上で変
曲点を見出せなかった場合、あらかじめ土の粒径別に求
めた振動センサ出力値と貫入抵抗との関係から全ストロ
ーク区間を通しての振動センサ出力値と貫入抵抗のそれ
ぞれの平均的な値に対応する土質を判別し、今回の探査
で得られた貫入抵抗および土質の各情報を掘進方向後方
地点での前回探査時に得られた貫入抵抗および土質の各
情報とそれぞれ比較することによって地山の崩壊量を推
定することを特徴とする。According to the second aspect of the present invention, when the inflection point cannot be found on the graph, the vibration sensor throughout the entire stroke section is obtained from the relationship between the vibration sensor output value and the penetration resistance obtained in advance for each soil particle size. The soil properties corresponding to the average values of the output value and the intrusion resistance are discriminated, and the information of the intrusion resistance and soil properties obtained in this exploration are used to determine the intrusion resistance and It is characterized by estimating the amount of ground collapse by comparing it with each soil information.
【0009】[0009]
【作用】振動センサは探査用ロッドを地中に貫入させた
際に外部の土粒子の破砕や土粒子相互の摩擦により発生
する振動およびロッド先端と土との摩擦により発生する
振動を電気信号に変換して出力するもので、具体的には
加速度センサまたはAE(アコースティック エミッシ
ョン)センサなどが用いられる。[Operation] The vibration sensor converts the vibration generated by the crushing of the external soil particles and the friction between the soil particles and the vibration caused by the friction between the tip of the rod and the soil into the electric signal when the exploration rod penetrates into the ground. It is converted and output, and specifically, an acceleration sensor, an AE (acoustic emission) sensor, or the like is used.
【0010】荷重センサは探査用ロッドの先端が受ける
静的貫入抵抗を電気信号に変換して出力し、ストローク
センサは探査用ロッドの貫入ストロークを電気信号に変
換して出力する。The load sensor converts the static penetration resistance received by the tip of the exploration rod into an electric signal and outputs it, and the stroke sensor converts the penetration stroke of the exploration rod into an electric signal and outputs it.
【0011】特開昭63−279141で詳しく述べら
れているように、振動センサとして加速度センサを用い
た場合、探査用ロッドを地中に貫入させた際に検出され
る振動加速度の実効値は土の粒径によって異なり、粒径
が大きいほど実効値レベルは大きくなる傾向がある。た
だし、同じ土でも締まり具合によって実効値レベルは異
なり、密度あるいは拘束圧が増加するとともに実効値レ
ベルは大きくなる。また、これに伴って荷重センサで検
出される貫入抵抗も増加する。As described in detail in JP-A-63-279141, when an acceleration sensor is used as the vibration sensor, the effective value of the vibration acceleration detected when the exploration rod penetrates into the ground is the soil. The effective value level tends to increase as the particle size increases. However, even in the same soil, the effective value level differs depending on the tightening condition, and the effective value level increases as the density or confining pressure increases. Further, along with this, the penetration resistance detected by the load sensor also increases.
【0012】図4のように縦軸に振動加速度の実効値レ
ベルを、横軸に貫入抵抗をそれぞれとり、両対数グラフ
で表わすと、どの土質においても貫入抵抗の増加ととも
に振動加速度の実効値レベルがほぼ直線的に増加し、そ
の実効値レベルの増分(図における直線の傾き)は土質
によって異なり。土の粒径が大きいほど、傾きが大きく
なること、直線の延長はほぼ同じ点に集まることがわか
っている。As shown in FIG. 4, when the effective value level of the vibration acceleration is plotted on the vertical axis and the penetration resistance is plotted on the horizontal axis, respectively, and expressed in a logarithmic log graph, the effective value level of the vibration acceleration increases with the penetration resistance in any soil type. Increase almost linearly, and the increment of the effective value level (the slope of the straight line in the figure) depends on the soil type. It is known that the larger the soil particle size, the greater the slope and that the straight lines extend at almost the same point.
【0013】本発明では、図4に示したような土の粒径
別の振動加速度と貫入抵抗との関係を事前に較正データ
として求めておき、以下述べるように崩壊探査を行う対
象地山の土質判別に利用する。In the present invention, the relationship between the vibration acceleration and the penetration resistance for each grain size of soil as shown in FIG. 4 is obtained in advance as calibration data, and as described below, the target ground for performing the collapse survey is described. It is used for soil classification.
【0014】振動センサとして加速度センサを用いた場
合を例にとって説明すると、地山崩壊探査の手順とし
て、まず探査用ロッドをシールド外周面から地中に貫入
させ、このときの加速度センサ、荷重センサおよびスト
ロークセンサのそれぞれの出力信号を処理装置に入力し
て、ストロークを横軸とし、振動加速度(実効値)と貫
入抵抗を縦軸とするグラフを出力させる。このグラフ上
で振動加速度と貫入抵抗の変曲点が見出された場合は、
事前に求めた較正データ上で変曲点の前後のストローク
区間での振動加速度と貫入抵抗とに対応する各区間の土
質を判別する。その結果、両区間の土質が同じであれ
ば、変曲点を地山部と崩壊部との境界と認識でき、両区
間の土質が同じでなければ、貫入方向で地層の変化があ
ったことがわかるので、その地層変化を把握した上で地
山崩壊量を正しく評価できる。The case where an acceleration sensor is used as a vibration sensor will be described as an example. As a procedure for rock mass collapse exploration, first, an exploration rod is penetrated into the ground from the outer peripheral surface of the shield, and the acceleration sensor, load sensor and Each output signal of the stroke sensor is input to the processing device to output a graph in which the horizontal axis represents stroke and the vertical axis represents vibration acceleration (effective value) and penetration resistance. If inflection points of vibration acceleration and penetration resistance are found on this graph,
On the calibration data obtained in advance, the soil quality of each section corresponding to the vibration acceleration and the penetration resistance in the stroke section before and after the inflection point is determined. As a result, if the soil quality of both sections was the same, the inflection point could be recognized as the boundary between the rock mass and the collapse area, and if the soil quality of both sections was not the same, there was a change in the stratum in the intrusion direction. Therefore, it is possible to correctly evaluate the amount of ground collapse after grasping the changes in the strata.
【0015】また、前記グラフ上で変曲点を見出せなか
った場合は、全ストローク区間を通しての振動加速度と
貫入抵抗のそれぞれの平均的な値に対応する土質を較正
データ上で判別し、今回の探査で得られた貫入抵抗およ
び土質の各情報を掘進方向後方地点での前回探査時に得
られた貫入抵抗および土質の各情報とそれぞれ比較する
ことにより、掘進方向で地層の変化があった場合、その
地層変化を把握した上で地山崩壊量を正しく評価でき
る。When the inflection point cannot be found on the graph, the soil properties corresponding to the average values of the vibration acceleration and the penetration resistance over the entire stroke section are discriminated on the calibration data. If there is a change in the stratum in the excavation direction by comparing each information of the intrusion resistance and soil quality obtained by the exploration with the information of each of the penetration resistance and soil quality obtained at the previous point in the excavation direction backward point, The amount of ground collapse can be correctly evaluated after grasping the changes in the stratum.
【0016】[0016]
【実施例】以下、本発明の実施例を図1〜図7により説
明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.
【0017】図1は本発明の一実施態様を示す図で、シ
ールドの形式は任意であるが、一例として土圧式シール
ドに適用した場合を示す。図中、1はシールド本体、2
はシールド本体を切羽側と機内側とに区画する隔壁、3
はシールド本体の前部に回転自在に支持され、地山を掘
削するカッタヘッド、4はギャ5とセンタシャフト6を
介してカッタヘッド3に回転力を伝達するカッタ駆動装
置、7は掘削土砂を取り込み撹拌し、切羽を保持するた
めの撹拌室、8は撹拌室から土砂を搬出するスクリュコ
クベア、9はシールド本体を推進するシールドジャッキ
である。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention. Although the type of the shield is arbitrary, it is shown as an example when it is applied to an earth pressure type shield. In the figure, 1 is a shield body, 2
Is a partition wall that divides the shield body into the face and the inside of the machine, 3
Is a cutter head that is rotatably supported on the front part of the shield body and excavates the natural ground. 4 is a cutter driving device that transmits a rotational force to the cutter head 3 through a gear 5 and a center shaft 6. 7 is excavated earth and sand. An agitating chamber for taking in and agitating and holding a face, 8 is a screw bear for carrying earth and sand out of the agitating chamber, and 9 is a shield jack for propelling the shield body.
【0018】10は地山の崩壊探査のためシールド本体
1の外周面から地中に貫入される探査用ロッド、11は
探査用ロッド10に内蔵された振動センサ、12は同じ
く荷重センサ、13は探査用ロッド10を貫入させる油
圧ジャッキなどの貫入装置、14は探査用ロッド10の
貫入反力をとるためシールド本体に取り付けられた反力
受け、15は探査用ロッド10とシールド本体との間に
設置された土砂シールであり、振動センサ11と荷重セ
ンサ12の出力信号は信号線16により処理装置17に
伝送される。Reference numeral 10 is an exploration rod that penetrates into the ground from the outer peripheral surface of the shield body 1 for exploration of the ground collapse, 11 is a vibration sensor built in the exploration rod 10, 12 is a load sensor, and 13 is a load sensor. A penetrating device such as a hydraulic jack for penetrating the exploration rod 10, 14 is a reaction force attached to the shield body for taking a penetration reaction force of the exploration rod 10, and 15 is between the exploration rod 10 and the shield body. The earth and sand seal is installed, and the output signals of the vibration sensor 11 and the load sensor 12 are transmitted to the processing device 17 through the signal line 16.
【0019】図2は地山崩壊探査装置のシステム構成を
示す詳細図である。以下、振動センサとして加速度セン
サを用いた例について説明するが、AEセンサなどの他
の振動センサに代えてもよい。FIG. 2 is a detailed diagram showing the system configuration of the rock mass collapse exploration device. An example in which an acceleration sensor is used as the vibration sensor will be described below, but another vibration sensor such as an AE sensor may be used instead.
【0020】図2に示すように探査用ロッド10は、パ
イプ状をした本体部分10aと、本体部分10aに対し
て微小変位可能なように装着された先端コーン部10b
とで構成され、本体部分10aに貫入装置13が連結さ
れている。加速度センサ11は先端コーン部10bの内
面に取り付けられ、ロッド貫入時に土粒子の摩擦、破砕
によって先端コーン部10bに発生した振動を検出す
る。この加速度センサ11の出力信号は増幅器18で増
幅し、さらに実効値変換器19で振動加速度の実効値に
対応する信号として処理装置17に入力される。円筒状
をした荷重センサ(ロードセル)12は、その前端を先
端コーン部10bに、後端をロッド本体部分10aに内
奥部にそれぞれ固着されていて、ロッド貫入時に先端コ
ーン部10bが受ける静的貫入抵抗を検出し、その出力
信号は増幅器20で増幅して処理装置17に入力され
る。21は探査用ロッド10の貫入ストロークを検出す
るストロークセンサで、その出力信号は増幅器22で増
幅して処理装置17に入力される。ストロークセンサ2
1は、探査用ロッド10に機械的に連動するポテンショ
メータ式のストロークセンサでもよいし、図8に示すよ
うな流量計式のストロークセンサでもよい。処理装置1
7は以上3種類の入力信号をサンプリングし、これらの
収集した実測データを横軸にストロークをとり、縦軸に
振動加速度の実効値と貫入抵抗をとって表示したグラフ
として記録計(X−Yレコーダ)23より出力させる。As shown in FIG. 2, the exploring rod 10 has a pipe-shaped main body portion 10a and a tip cone portion 10b mounted so as to be capable of minute displacement with respect to the main body portion 10a.
The penetrating device 13 is connected to the main body portion 10a. The acceleration sensor 11 is attached to the inner surface of the tip cone portion 10b, and detects vibration generated in the tip cone portion 10b due to friction and crushing of soil particles when the rod penetrates. The output signal of the acceleration sensor 11 is amplified by the amplifier 18, and is further input to the processing device 17 as a signal corresponding to the effective value of the vibration acceleration by the effective value converter 19. The load sensor (load cell) 12 having a cylindrical shape has a front end fixed to the tip cone portion 10b and a rear end fixed to the rod body portion 10a in the inner rear portion, and is statically received by the tip cone portion 10b when the rod penetrates. The penetration resistance is detected, and its output signal is amplified by the amplifier 20 and input to the processing device 17. Reference numeral 21 denotes a stroke sensor that detects a penetrating stroke of the exploration rod 10. The output signal of the stroke sensor 21 is amplified by the amplifier 22 and input to the processing device 17. Stroke sensor 2
1 may be a potentiometer type stroke sensor mechanically interlocked with the exploration rod 10 or a flow meter type stroke sensor as shown in FIG. Processor 1
Numeral 7 is a recorder (X-Y) as a graph in which the above three types of input signals are sampled, and the collected actual measurement data are plotted by taking the stroke on the horizontal axis and the effective value of vibration acceleration and penetration resistance on the vertical axis. It is output from the recorder) 23.
【0021】次に、上記装置を用いて行う地山崩壊探査
方法について具体的に説明する。Next, a method for exploring natural ground collapse using the above apparatus will be specifically described.
【0022】通常時の地山崩壊探査の手順は図3に示す
通りである。まず、処理装置17を初期設定した後、探
査用ロッド10を地中に貫入させ、振動センサ11、荷
重センサ12、ストロークセンサ21をそれぞれの出力
信号を処理装置17に入力して、ストロークを横軸と
し、振動加速度の実効値と貫入抵抗を縦軸とするグラフ
を出力させる。いま、図5に示すようなグラフが出力さ
れたとすると、このグラフ上で振動加速度および貫入抵
抗のレベルが変化する変曲点を見出し、変曲点を境にし
てストロークを前後の区間A,Bに区切る。そして、こ
れらの各区間ごとに較正データを用いて土質を判別す
る。較正データは、〔作用〕の項で述べたように、較正
実験により事前に把握した土の粒径別の振動加速度と貫
入抵抗との関係を両対数グラフで表したもので、図6に
示すように、較正グラフ上に区間Aにおける振動加速度
VA、貫入抵抗RAの交点A′と、区間Bにおける振動
加速度VB、貫入抵抗RBの交点B′をそれぞれとり、
これら2点A′,B′が同一粒径の直線上にあるなら
ば、両区間A,Bの土質は同一と判定される。この場合
は、両区間A,Bの土質が同一であり、かつ貫入抵抗が
RA<RBの関係にあることから、さきに求めた変曲点
が図1に示した地山部39と崩壊部40との境界と判断
することができ、変曲点までの貫入ストロークから崩壊
量Sを推定できる。The procedure of rock mass exploration in normal time is as shown in FIG. First, after initializing the processing device 17, the probe rod 10 is penetrated into the ground, and the output signals of the vibration sensor 11, the load sensor 12, and the stroke sensor 21 are input to the processing device 17, and the stroke is changed horizontally. The graph is output with the vertical axis representing the effective value of vibration acceleration and the penetration resistance. Now, assuming that a graph as shown in FIG. 5 is output, the inflection point at which the level of vibration acceleration and the level of penetration resistance changes is found on this graph, and the strokes before and after the inflection point are the boundaries A, B. Divide into. Then, the soil quality is discriminated using the calibration data for each of these sections. As described in the section [Operation], the calibration data is a logarithmic graph showing the relationship between the vibration acceleration and the penetration resistance for each soil particle size, which is grasped in advance by the calibration experiment, and is shown in FIG. Thus, the intersection point A ′ of the vibration acceleration VA and the penetration resistance RA in the section A and the intersection point B ′ of the vibration acceleration VB and the penetration resistance RB in the section B are respectively taken on the calibration graph,
If these two points A'and B'are on a straight line with the same grain size, the soil properties of both sections A and B are judged to be the same. In this case, since the soil properties of both sections A and B are the same and the penetration resistance is in the relation of RA <RB, the inflection point obtained earlier is that the ground point 39 and the collapse portion shown in FIG. It can be judged that it is the boundary with 40, and the collapse amount S can be estimated from the penetration stroke to the inflection point.
【0023】ここで、貫入方向で地層が変化している場
合を考える。一般に乱されていない地山では、標準貫入
試験によれば、土の粒径が大きいほどN値が大きくなる
傾向がある。例えば、地層が砂層から粘性土層に急激に
変化した場合、粘性土層に探査用ロッドが貫入したとき
の貫入抵抗(従来技術でのロッド先端土圧)は砂層に比
べて小さくなるので、それ以外の情報を持たないと、崩
壊量が大きくなったとの誤った判断がなされる可能性が
ある。しかし、貫入抵抗と併せて振動加速度の実効値レ
ベルを見ると、変曲点の前後のストローク区間での振動
加速度と貫入抵抗の各実測値の交点(図6のA′,
B′)が較正データ上で同一粒径の直線上にないことが
わかり、地層の変化があったこと、さらには砂層から粘
性土層に変化して貫入抵抗のレベルが低くなったことを
把握した上で崩壊の有無を判断できるので、上記のよう
な誤った判断を下すことがなくなる。Here, consider the case where the formation changes in the intrusion direction. Generally, in the undisturbed ground, according to the standard penetration test, the N value tends to increase as the soil particle size increases. For example, when the formation changes rapidly from a sand layer to a cohesive soil layer, the penetration resistance (rod tip earth pressure in the prior art) when the exploration rod penetrates the cohesive soil layer is smaller than that of the sand layer. If you do not have information other than, there is a possibility that you will be erroneously determined that the amount of collapse has increased. However, looking at the effective value level of the vibration acceleration together with the penetration resistance, the intersection of each measured value of the vibration acceleration and the penetration resistance in the stroke section before and after the inflection point (A ′ in FIG. 6,
It was found that B ') was not on a straight line with the same grain size in the calibration data, and that there was a change in the formation, and further that the level of penetration resistance decreased due to a change from a sand layer to a cohesive soil layer. Since it is possible to judge the presence or absence of the collapse after that, it is not necessary to make the wrong judgment as described above.
【0024】次に、掘進方向で地層が変化している場合
の地山崩壊探査方法について説明する。Next, a method for exploring the ground collapse when the stratum changes in the direction of excavation will be described.
【0025】記録計23の出力グラフ上で変曲点を見出
せなかった場合は、全ストローク区間(図5のA+B)
を通しての振動加速度と貫入抵抗のそれぞれの平均的な
値に対応する土質を前記較正グラフ上で判別し、掘進方
向後方地点での前回探査時に得られた土質情報と比較し
て地層の変化があったかどうかを判断する。例えば、そ
れまで粘性土層を掘進していて、崩壊していないという
情報を得ていたのが、今回の探査では、土質が砂質土に
変化したと仮定する。ここで、図7の(a)は粘性土層
での記録計出力グラフ(Vaはこのときの振動加速度実
効値の平均レベル、Raは貫入抵抗の平均レベル)、
(b)は砂層での記録計出力グラフ(Vbはこのときの
振動加速度実効値の平均レベル、Rbは貫入抵抗の平均
レベル)で、Va<Vb,Ra≒Rbであったとする。
このような土質の変化は、シールド機内で搬出された掘
削土砂を見てもすぐには認識できないため、貫入抵抗
(従来技術でのロッド先端土圧)のみで崩壊量を判断し
ていると、図7の(a),(b)のように偶々同レベル
の貫入抵抗が示された場合、これまでと同じく崩壊して
いないとの誤った判断がなされる可能性がある。When the inflection point cannot be found on the output graph of the recorder 23, the entire stroke section (A + B in FIG. 5)
Soil quality corresponding to each average value of vibration acceleration and penetration resistance through the above was discriminated on the calibration graph, and whether there was a change in the strata in comparison with the soil information obtained at the previous point at the location behind the excavation direction. Determine whether For example, we had previously obtained information that we had been excavating the clay layer and had not collapsed, but in this exploration we assume that the soil quality has changed to sandy soil. Here, (a) of FIG. 7 is a recorder output graph in the cohesive soil layer (Va is the average level of the vibration acceleration effective value at this time, Ra is the average level of the penetration resistance),
It is assumed that (b) is a recorder output graph in the sand layer (Vb is the average level of the vibration acceleration effective value at this time, Rb is the average level of the penetration resistance), and Va <Vb, Ra≈Rb.
Such a change in soil quality cannot be immediately recognized even when looking at the excavated soil carried out inside the shield machine, so the amount of collapse is determined only by the penetration resistance (rod tip earth pressure in conventional technology). When the penetration resistance of the same level is accidentally shown as in (a) and (b) of FIG. 7, there is a possibility that it is erroneously determined that it has not collapsed as before.
【0026】しかし、貫入抵抗と併せて振動加速度の実
効値レベルを見ると、較正データ上で、土質が粘性土か
ら砂質土に変化したことがわかる。一般に乱されていな
い地山では砂質土の方が高い貫入抵抗を示す傾向がある
ので、粘性土と同レベルの貫入抵抗を示したとすると、
余り締まった砂質土ではないことを把握でき、掘進管理
者の注意を喚起することができる。このように、振動加
速度と貫入抵抗から土質を判別することにより、掘進方
向で地層が変化して崩壊しているにも拘らず、崩壊して
いないという誤った判断を下すことがなくなる。However, looking at the effective value level of vibration acceleration together with the penetration resistance, it can be seen from the calibration data that the soil quality has changed from cohesive soil to sandy soil. Generally, in undisturbed ground, sandy soil tends to show higher penetration resistance, so assuming that it showed the same level of penetration resistance as cohesive soil,
It is possible to grasp that it is not a sandy soil that is too compact and alert the excavation manager. In this way, by determining the soil quality from the vibration acceleration and the penetration resistance, it is possible to avoid making an erroneous determination that the soil has not collapsed even though the stratum has changed and collapsed in the excavation direction.
【0027】以上の説明では、粘性土層と砂層との地層
変化について述べたが、これは地層変化の代表的な例を
挙げたものであり、それ以外の地層変化にも対応できる
ことはいうまでもない。In the above explanation, the formation change between the cohesive soil layer and the sand layer has been described, but this is a representative example of the formation change, and it goes without saying that it can also be applied to other formation changes. Nor.
【0028】[0028]
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、探査用ロ
ッドを地中に貫入させたときの振動センサ、荷重センサ
およびストロークセンサのそれぞれの出力信号を処理装
置に入力して、ストロークを横軸とし、振動センサ出力
値および貫入抵抗を縦軸とするグラフを出力させること
で、貫入抵抗だけでなく、振動センサ出力値の変化から
も地山部と崩壊部との境界を示す変曲点を見出せるの
で、地盤が軟弱で、貫入抵抗の変化が顕著に現われない
場合でも、変曲点を見落すことなく、地山崩壊量の推定
を容易に精度良く行うことができる。また、事前に求め
た土の粒径別の振動センサ出力値と貫入抵抗との関係か
ら変曲点の前後のストローク区間での振動センサ出力値
と貫入抵抗とに対応する各区間ごとの土質を判別するこ
とにより、貫入方向で地層が変化している場合、その地
層変化を把握した上で地山崩壊量を正しく評価でき、砂
層から粘性土層に変化して貫入抵抗が小さくなったこと
で崩壊量が大きくなったとの誤った判断を下すことがな
くなる。According to the first aspect of the present invention, the output signals of the vibration sensor, the load sensor and the stroke sensor when the exploration rod is penetrated into the ground are input to the processing device to determine the stroke. By outputting a graph with the horizontal axis as the horizontal axis and the vibration sensor output value and the vertical axis as the vertical axis, an inflection that shows the boundary between the ground and the collapse area is obtained not only from the penetration resistance but also from the change in the vibration sensor output value. Since the point can be found, even if the ground is soft and the change in the penetration resistance does not significantly appear, it is possible to easily and accurately estimate the amount of ground collapse without overlooking the inflection point. In addition, from the relationship between the vibration sensor output value for each particle size of soil obtained in advance and the penetration resistance, the soil quality for each section corresponding to the vibration sensor output value and the penetration resistance in the stroke section before and after the inflection point is determined. By discriminating, if the stratum changes in the intrusion direction, it is possible to correctly assess the amount of ground collapse after grasping the change in the stratum, and it is possible to change the sand layer to the cohesive soil layer and reduce the intrusion resistance. No more erroneous judgment that the amount of collapse has increased.
【0029】さらに、請求項2記載の発明によれば、前
記グラフ上で変曲点を見出せなかった場合、事前に求め
た土の粒径別の振動センサ出力値と貫入抵抗との関係か
ら全ストローク区間を通しての振動センサ出力値と貫入
抵抗のそれぞれの平均的な値に対応する土質を判別し、
今回の探差で得られた貫入抵抗と土質の各情報を掘進方
向後方地点での前回探査時に得られた貫入抵抗と土質の
各情報と比較することにより、掘進方向で地層が変化し
ている場合も、その地層変化を把握した上で地山崩壊量
を正しく評価でき、粘性土層からゆるい砂層に変化して
崩壊しているにも拘らず、崩壊していないという誤った
判断を下すことがなくなる。Further, according to the second aspect of the invention, when the inflection point cannot be found on the graph, the total is calculated from the relation between the vibration sensor output value for each soil particle size and the penetration resistance obtained in advance. The soil quality corresponding to each average value of the vibration sensor output value and penetration resistance through the stroke section is determined,
By comparing each information of the intrusion resistance and soil obtained by this survey with each information of the intrusion resistance and soil obtained at the last point in the excavation direction, the stratum changes in the excavation direction. In this case, it is possible to correctly evaluate the amount of ground collapse after grasping the changes in the stratum, and to make a false judgment that it has not collapsed, despite the fact that the soil has changed from a cohesive soil layer to a loose sand layer and has collapsed. Disappears.
【図1】本発明の一実施態様を示すシールド縦断面図で
ある。FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a shield showing an embodiment of the present invention.
【図2】図1中の地山崩壊探査装置のシステム構成図で
ある。FIG. 2 is a system configuration diagram of the rock mass collapse exploration device in FIG.
【図3】本発明の地山崩壊探査方法の手順を示すフロー
チャートである。FIG. 3 is a flow chart showing the procedure of the method for exploring natural ground collapse according to the present invention.
【図4】土の粒径別に求めた振動加速度実効値レベルと
貫入抵抗との関係を示すグラフ(較正データ)である。FIG. 4 is a graph (calibration data) showing the relationship between the vibration acceleration effective value level and the penetration resistance obtained for each particle size of soil.
【図5】ロッド貫入時の実測データの一例を横軸にスト
ロークをとり、縦軸に振動加速度および貫入抵抗をとっ
て示したグラフである。FIG. 5 is a graph showing an example of actually measured data when a rod penetrates, with a horizontal axis representing a stroke and a vertical axis representing vibration acceleration and penetration resistance.
【図6】較正データ上での土質判別の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of soil type determination on calibration data.
【図7】掘進方向で地層が変化している場合の地山崩壊
探査方法の説明図で、(a)は粘性土層での実測データ
を示すグラフ、(b)は砂層での実測データを示すグラ
フである。FIG. 7 is an explanatory diagram of a method for exploring the ground collapse when the stratum changes in the direction of excavation, (a) is a graph showing the measured data in the cohesive soil layer, and (b) is the measured data in the sand layer. It is a graph shown.
【図8】従来技術による地山崩壊探査方法の説明図であ
る。FIG. 8 is an explanatory view of a method for exploring natural ground collapse according to a conventional technique.
1…シールド本体、10…探査用ロッド、11…振動セ
ンサ(加速度センサ)、12…荷重センサ、13…貫入
装置、17…処理装置、21…ストロークセンサ。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Shield main body, 10 ... Exploration rod, 11 ... Vibration sensor (acceleration sensor), 12 ... Load sensor, 13 ... Penetration device, 17 ... Processing device, 21 ... Stroke sensor.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 仲野 学 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機 株式会社土浦工場内 (72)発明者 佐藤 正雄 東京都千代田区三番町2番地 飛島建設 株式会社内 (72)発明者 田中 松男 東京都千代田区三番町2番地 飛島建設 株式会社内 (72)発明者 沼口 栄助 東京都千代田区三番町2番地 飛島建設 株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Manabu Nakano 650 Jinrachi-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Tsuchiura factory (72) Masao Sato 2 Sanbancho, Chiyoda-ku, Tokyo Tobishima Construction Co., Ltd. (72) Inventor Matsuo Tanaka 2 Sanbancho, Chiyoda-ku, Tokyo, Tobishima Construction Co., Ltd. (72) Inventor Eisuke Numaguchi Sanbancho, Chiyoda-ku, Tokyo Tokyo, Tobishima Construction Co., Ltd.
Claims (2)
査用ロッドをシールド外周面から地中に貫入させ、ロッ
ド貫入時に発生した振動を検出する振動センサの出力信
号、貫入抵抗を検出する荷重センサの出力信号および貫
入ストロークを検出するストロークセンサの出力信号を
処理装置に入力して、ストロークを横軸とし、振動セン
サ出力値および貫入抵抗を縦軸とするグラフを出力さ
せ、このグラフ上で振動センサ出力値および貫入抵抗が
変化する変曲点を見出し、さらに、あらかじめ土の粒径
別に求めた振動センサ出力値と貫入抵抗との関係から変
曲点の前後のストローク区間での振動センサ出力値と貫
入抵抗とに対応する各区間ごとの土質を判別し、さきに
求めた変曲点と、その前後のストローク区間での貫入抵
抗に各区間ごとの土質を加えた複数の情報から地山の崩
壊量を推定することを特徴とするシールド工事における
地山崩壊探査方法。1. A load sensor for detecting a penetration resistance and an output signal of a vibration sensor for detecting vibration generated at the time of rod penetration by penetrating an exploration rod having a vibration sensor and a load sensor into the ground from the outer peripheral surface of the shield. Input the output signal of the stroke sensor and the output signal of the stroke sensor that detects the intrusion stroke to the processing device, and output a graph with the stroke as the horizontal axis and the vibration sensor output value and the intrusion resistance as the vertical axis. The inflection point where the sensor output value and the penetration resistance change was found, and the vibration sensor output value in the stroke section before and after the inflection point was further calculated based on the relationship between the vibration sensor output value and the penetration resistance that were previously obtained for each soil particle size. And soil resistance for each section corresponding to the intrusion resistance and the inflection point obtained earlier and the soil resistance for each section in the intrusion resistance before and after the inflection point A method for exploring natural ground collapse in shield construction, which is characterized by estimating the amount of natural ground collapse from a plurality of information including.
て、前記グラフ上で変曲点を見出せなかった場合は、あ
らかじめ土の粒径別に求めた振動センサ出力値と貫入抵
抗との関係から全ストローク区間を通しての振動センサ
出力値と貫入抵抗のそれぞれの平均的な値に対応する土
質を判別し、今回の探査で得られた貫入抵抗および土質
の各情報を掘進方向後方地点での前回探査時に得られた
貫入抵抗および土質の各情報とそれぞれ比較することに
よって地山の崩壊量を推定することを特徴とするシール
ド工事における地山崩壊探査方法。2. The ground collapse investigation method according to claim 1, wherein when an inflection point cannot be found on the graph, the relationship between the vibration sensor output value and the penetration resistance obtained in advance for each soil particle size is used. The soil properties corresponding to the average values of the vibration sensor output value and the intrusion resistance throughout the entire stroke section are determined, and the various information of the intrusion resistance and soil properties obtained in this exploration are used for the previous exploration at the backward point in the excavation direction. A method for exploring natural ground collapse in shield construction, characterized by estimating the amount of natural ground collapse by comparing it with each of the information on penetration resistance and soil quality obtained at that time.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14191593A JPH074176A (en) | 1993-06-14 | 1993-06-14 | Method for exploring natural ground collapse in shield work |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14191593A JPH074176A (en) | 1993-06-14 | 1993-06-14 | Method for exploring natural ground collapse in shield work |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH074176A true JPH074176A (en) | 1995-01-10 |
Family
ID=15303128
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14191593A Pending JPH074176A (en) | 1993-06-14 | 1993-06-14 | Method for exploring natural ground collapse in shield work |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH074176A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010008258A (en) * | 2008-06-27 | 2010-01-14 | Takenaka Komuten Co Ltd | Strength evaluation method of wood and repair diagnosing method of structure |
| JP2023085026A (en) * | 2021-12-08 | 2023-06-20 | 鹿島建設株式会社 | tunnel excavator |
| CN120007372A (en) * | 2025-03-25 | 2025-05-16 | 中铁上海工程局集团有限公司 | A soil cavity detection device in a shield machine |
-
1993
- 1993-06-14 JP JP14191593A patent/JPH074176A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010008258A (en) * | 2008-06-27 | 2010-01-14 | Takenaka Komuten Co Ltd | Strength evaluation method of wood and repair diagnosing method of structure |
| JP2023085026A (en) * | 2021-12-08 | 2023-06-20 | 鹿島建設株式会社 | tunnel excavator |
| CN120007372A (en) * | 2025-03-25 | 2025-05-16 | 中铁上海工程局集团有限公司 | A soil cavity detection device in a shield machine |
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