JPH08304559A - トンネル前方探査装置及び探査方法 - Google Patents
トンネル前方探査装置及び探査方法Info
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- JPH08304559A JPH08304559A JP13873395A JP13873395A JPH08304559A JP H08304559 A JPH08304559 A JP H08304559A JP 13873395 A JP13873395 A JP 13873395A JP 13873395 A JP13873395 A JP 13873395A JP H08304559 A JPH08304559 A JP H08304559A
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- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
切羽前方の地質を確実にかつ経済的に探査できる、トン
ネル前方探査装置及び探査方法を提供すること。 【構成】 切羽21の穿孔時の振動を振動ピックア
ップ11で求める一方、切削時の削孔音を集音マイク1
2で集音し、夫々振動加速度と音圧に変換する。前記入
手した振動加速度と音圧を予めあらゆる地質に応じた振
動加速度と音圧の既知データに比較して切羽前方の地質
を把握する。
Description
質を探査する、トンネル前方探査装置及び探査方法に関
する。
回避する方法として、事前に切羽前方の地質を正確に把
握しておくことが肝要である。切羽前方の地質を調査す
る方法としては先行ボーリングによる穿孔探査方法
電波(レーリー波)を用いた非破砕探査方法に大別され
る。前者の探査方法は、地表部よりボーリングしてトン
ネル掘削予定位置の地質を事前に調査する方法であり、
後者の探査方法は切羽に振動を与える起振機と受振機を
取り付け、レーリー波の周波数を変化させながら振動を
加えることにより、切羽前方の地質を探査する方法であ
る。
前方の地質の探査技術にあっては次のような問題点があ
る。<イ> 前者の探査方法にあっては、ボーリング間
隔が比較的広いためボーリングをしていない箇所の地質
は不明である。またボーリング間隔を狭くすればボーリ
ングに要する時間的及び経済的に大きな負担を強いられ
る。 <ロ> 後者の方法にあっては、トンネル掘削の進展に
応じて大型の起振機を着脱する必要があり、起振機の着
脱に多くの手数がかかるうえに、探査性能の点で不安が
残る。
になされたもので、その目的とするところは、トンネル
掘削工事を阻害せずに探査でき、切羽前方の地質状況を
正確にかつ経済的に把握することができる、トンネル前
方探査装置及び探査方法を提供することにある。
て穿孔する穿孔具の振動を電気的に関知する振動計と、
前記振動計により得た振動情報を基に切羽の振動加速度
を算出すると共に、地質に応じた既知の比較データと比
較する周波数分析器とにより構成される、トンネル前方
探査装置である。また、切羽の切削音を集音する集音マ
イクと、前記集音マイクにより得た切削音を音圧に変換
する騒音計と、騒音計で得た音圧情報を地質に応じた既
知の比較データと比較する周波数分析器とにより構成さ
れる、トンネル前方探査装置である。また、切羽へ向け
て穿孔する穿孔具の振動を電気的に関知する振動計と、
切羽の切削音を集音する集音マイクと、前記集音マイク
により得た切削音を音圧に変換する騒音計と、前記振動
計により得た振動情報とを基に切羽の振動加速度を算出
すると共に、切羽の振動加速度及び騒音計で得た音圧情
報とを地質に応じた既知の比較データに夫々比較する周
波数分析器とにより構成される、トンネル前方探査装置
である。
を検出し、前記振動情報を基に切羽の振動加速度を算出
した後、地質に応じた既知の比較データと比較してトン
ネル前方の切羽の地質を求める、トンネル前方探査方法
である。また、切羽の切削音を集音し、前記集音マイク
により得た切削音を音圧に変換し、音圧情報を地質に応
じた既知の比較データと比較してトンネル前方の切羽の
地質を求める、トンネル前方探査方法である。また、切
羽へ向けて穿孔する穿孔具の振動を振動加速度として求
め、切羽の切削音を音圧として求め、振動加速度情報と
音圧情報とを基に地質に応じた既知の比較データに夫々
比較してトンネル前方の切羽の地質を求める、トンネル
前方探査方法である。
ついて説明する。
21穿孔に使用されるジャンボドリフタ30に取り付け
られた振動ピックアップ11と、振動ピックアップ11
より穿孔時の振動を伝えられる振動計40と、切羽21
前方に配置された集音マイク12と、集音マイク12よ
り穿孔音を伝えられる騒音計50と、振動計40と騒音
計50に取り込まれた情報を記録するデータレコーダ6
0と、データレコーダ60内のデータを処理、解析する
周波数分析器70より構成される。
タ30の後部に取り付けられる公知のピックアップであ
って、地質変化に伴なって穿孔中のジャンボドリフタ3
0に伝わる微妙な振動の変化を拾うことを目的とする。
集されたジャンボドリフタ30に伝わる振動及びその変
化を振動加速度として集計する計器であり、公知の振動
計を用いることが可能である。
り、ジャンボドリフタ30により穿孔中に発生する穿孔
音及びその変化を収集するためのマイクである。集音マ
イク12は、基本的に公知のマイクを用いることが可能
であるが、本実施例ではその一例として、1/2インチ
コンデンサマイクにウインドスクリーンを取り付けたも
のを使用する場合について説明する。
たジャンボドリフタ30を使用した穿孔時に発生する穿
孔音を音圧として集計する計器であり、公知の振動計を
用いることが可能である。
り変換された振動加速度及び音圧として集計したデータ
を記録する公知の記録装置である。
動計40及び騒音計50のデータを分析・解析するため
の計器であり、振動計40及び騒音計50より得た振動
加速度及び音圧のデータを周波数分析し、その周波数特
性より切羽21前方地質の把握が可能となる。
る。探査実施の際、予め地質の判明している地盤に本発
明の探査方法を用いることにより、振動加速度及び音圧
分析・解析の基準となる比較値を予め設定しておくこと
が第一の必須条件となる。また、上記比較値設定の方法
についても以下の説明に準じて実施される。
30に取り付けた振動ピックアップ11により穿孔時に
ジャンボドリフタ30に伝達される振動及びその変化を
検出し、微小な振動変化であっても逃さず振動計40に
振動加速度として集計する。
切羽21近傍に配置した集音マイク12により収集し、
微音量の穿孔音及びその変化についても逃さず騒音計5
0に音圧として集計する。
ータ及び音圧のデータは、直ちにデータレコーダ60に
記録される。
70に送信され、以下に説明する比較作業で以て切羽2
1前方の地質(亀裂a、局所的脆弱部b,断層破砕帯c
等)を把握することができる。
プ11を介して振動計40に集計された穿孔時に発生す
るジャンボドリフタ30の振動は、振動加速度としてそ
の変化を一定深度毎にデータレコーダ60に記録され
る。データレコーダ60に記録された振動加速度のデー
タは、周波数分析器70に送信され、1/3オクターブ
のスペクトルをリアルタイムで分析され、予め比較値と
して入力しておいた複数種類の既知地質の振動加速度の
既知データと比較して、削孔深度における地質状態を判
定する。図3は各削孔深度における振動加速度の実測デ
ータの一例を示す。各実測データは0.5m単位で計測
した平均値を示すもので、本例の場合、削孔深度が2.
5m〜3.0mの範囲の振動加速度が他のデータと相対
的に比較して最も振動加速度が低く、削孔深度が1.0
m〜1.5mの範囲のそれが他のデータと比較して相対
的に高くなっている。本発明は、これらの各深度におけ
るデータを相対的に比較して地質状態を判定するのでは
なく、上記したように各地質状態における振動加速度の
既知データと比較して地質状態を判定する。判定方法と
しては、各地質における振動加速度の既知データとの
高低差の比較方法、ピークデータの有無による比較方
法の2つがある。
を介して騒音計50に集計されたトンネル切羽21の穿
孔音は、音圧としてその変化を一定深度毎にデータレコ
ーダ60に記録される。データレコーダ60に記録され
た音圧のデータは、周波数解析器70に送信され、1/
3オクターブのスペクトルをリアルタイムで分析され、
予め比較値として入力しておいた複数種類の既知地質の
音圧の既知データと比較して、削孔深度における地質状
態を判定する。図4は各削孔深度における音圧レベルの
実測データの一例を示す。各実測データは0.5m単位
で計測した平均値を示すもので、本例の場合、削孔深度
が1.5m〜2.0mの範囲の音圧レベルが他のデータ
と相対的に比較して最も低く、削孔深度が0m〜0.5
mの範囲のそれが他のデータと比較して相対的に高くな
っている。本発明は、これらの各深度におけるデータを
相対的に比較して地質状態を判定するのではなく、上記
したように各地質状態における音圧レベルの既知データ
と比較して地質状態を判定する。判定方法としては、
各地質における音圧レベルの既知データとの高低差の比
較方法、ピークデータの有無による比較方法の2つが
ある。尚、図4に示すように周波数の高い部分(1.0
KHz〜10.0KHz)では、トンネル坑内の機械音
等が雑音として集音マイクに拾われ、音圧レベルの読取
り・比較が困難となるため、音圧のデータは、音圧レベ
ルの差をはっきり確認できる周波数範囲のデータを使用
して判定するとよい。
振動加速度の変化データと振動加速度の比較データとの
比較結果と、探査地盤の音圧の変化データと音圧比較デ
ータとの比較結果の2通りの比較結果を基に切羽前方の
地盤の地質を判定する。図3、4に示すような、探査地
盤の各変化データと別途用意する各比較データとを周波
数分析器70により分析、比較することにより切羽21
前方の地質に亀裂a、局所的脆弱部b,断層破砕帯c等
が存在するか否かを把握することができる。
脆弱地盤、地下水又は空隙を含む地盤等を穿孔して、振
動加速度と音圧の比較データを得る。これらの比較デー
タを図3、4に示すような実測データに当てはめて比較
することにより、各穿孔深度における地質の状態が判明
する。この場合、図3、4からも解るように、振動加速
度及び音圧が高ければ高いほど穿孔地盤は硬質となり、
反対に振動加速度及び音圧が低ければ低いほど穿孔地盤
は脆弱となる。また、図3、4は各データの比較から、
強度の高い地山と地質脆弱部を示しているが、これはデ
ータ読取りの上での概念であり、本来はこのように相対
的な比較は行わず、比較データとの絶対的比較を行い地
質の状態を把握する。前述したように、2つの手法で判
定した2つの地質結果を総合して、最終的に各深度にお
ける地質状態を判定する。
孔機(ジャンボドリフタ30)に取り付けたピックアッ
プ11による振動加速度のみをデータレコ−ダ60に記
録し、周波数分析器70により分析・解析することで、
前方の土質状況を分析・探査することも考えられる。
り前方の土質を探査することも考えられる。実施例1に
おいて説明した振動加速度及び削孔音を収集し、これら
の情報を解析することにより前方探査を実施するのは、
分析結果の信頼性を向上させるための手段であり、基本
的には、振動加速度でも削孔音からも前方探査を実施す
ることが可能である。つまり、土質により優位となる一
方のデータにより前方の土質状況の分析・探査も可能と
なる。
れた各データのピーク部分をピックアップして地質の変
化を読み取ることも考えられる。この場合も、実施例1
と同様に各比較データを比較値として地質状態を読み取
る。
のような効果を得ることができる。
と比較してトンネル切羽の地質を連続的に探査できる。
ボドリフタ)を用いることにより、トンネル掘削作業を
中断することなく切羽前方の地質を探査できる。
羽に起振機等の大型機器を設置する必要がなく、簡易に
しかも経済的に切羽前方の地質を探査できる。
タとの関係の概念図
タとの関係の概念図
Claims (6)
- 【請求項1】 切羽へ向けて穿孔する穿孔具の振動を
電気的に関知する振動計と、 前記振動計により得た振動情報を基に切羽の振動加速度
を算出すると共に、地質に応じた既知の比較データと比
較する周波数分析器とにより構成される、 トンネル前方探査装置。 - 【請求項2】 切羽の切削音を集音する集音マイク
と、 前記集音マイクにより得た切削音を音圧に変換する騒音
計と、 騒音計で得た音圧情報を地質に応じた既知の比較データ
と比較する周波数分析器とにより構成される、 トンネル前方探査装置。 - 【請求項3】 切羽へ向けて穿孔する穿孔具の振動を
電気的に関知する振動計と、 切羽の切削音を集音する集音マイクと、 前記集音マイクにより得た切削音を音圧に変換する騒音
計と、 前記振動計により得た振動情報とを基に切羽の振動加速
度を算出すると共に、 切羽の振動加速度及び騒音計で得た音圧情報とを地質に
応じた既知の比較データに夫々比較する周波数分析器と
により構成される、 トンネル前方探査装置。 - 【請求項4】 切羽へ向けて穿孔する穿孔具の振動を
検出し、 前記振動情報を基に切羽の振動加速度を算出した後、 地質に応じた既知の比較データと比較してトンネル前方
の切羽の地質を求める、 トンネル前方探査装置。 - 【請求項5】 切羽の切削音を集音し、 前記集音マイクにより得た切削音を音圧に変換し、 音圧情報を地質に応じた既知の比較データと比較してト
ンネル前方の切羽の地質を求める、 トンネル前方探査装置。 - 【請求項6】 切羽へ向けて穿孔する穿孔具の振動を
振動加速度として求め、 切羽の切削音を音圧として求め、 振動加速度情報と音圧情報とを基に地質に応じた既知の
比較データに夫々比較してトンネル前方の切羽の地質を
求める、 トンネル前方探査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13873395A JP3443714B2 (ja) | 1995-05-12 | 1995-05-12 | トンネル前方探査装置及び探査方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13873395A JP3443714B2 (ja) | 1995-05-12 | 1995-05-12 | トンネル前方探査装置及び探査方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08304559A true JPH08304559A (ja) | 1996-11-22 |
| JP3443714B2 JP3443714B2 (ja) | 2003-09-08 |
Family
ID=15228903
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13873395A Expired - Fee Related JP3443714B2 (ja) | 1995-05-12 | 1995-05-12 | トンネル前方探査装置及び探査方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3443714B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014106128A (ja) * | 2012-11-28 | 2014-06-09 | Hazama Ando Corp | 地山弾性波速度測定方法 |
| JP2015094731A (ja) * | 2013-11-14 | 2015-05-18 | 株式会社フジタ | 弾性波速度測定方法および弾性波速度測定システム |
| JP2017223689A (ja) * | 2017-07-27 | 2017-12-21 | 株式会社フジタ | 弾性波速度測定方法および弾性波速度測定システム |
| JP2020197389A (ja) * | 2019-05-30 | 2020-12-10 | 株式会社安藤・間 | 掘削面地質評価方法 |
| JP2021096140A (ja) * | 2019-12-17 | 2021-06-24 | 株式会社安藤・間 | 掘削面地質評価方法 |
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| JPH0711867A (ja) * | 1993-06-25 | 1995-01-13 | Fujita Corp | シールド掘進機の運転状況監視方法 |
-
1995
- 1995-05-12 JP JP13873395A patent/JP3443714B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2021096140A (ja) * | 2019-12-17 | 2021-06-24 | 株式会社安藤・間 | 掘削面地質評価方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3443714B2 (ja) | 2003-09-08 |
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