JPH102184A - トンネル切羽前方地質探査方法及びシステム - Google Patents
トンネル切羽前方地質探査方法及びシステムInfo
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- JPH102184A JPH102184A JP8177353A JP17735396A JPH102184A JP H102184 A JPH102184 A JP H102184A JP 8177353 A JP8177353 A JP 8177353A JP 17735396 A JP17735396 A JP 17735396A JP H102184 A JPH102184 A JP H102184A
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- waveform
- tunnel
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Abstract
(57)【要約】
【課題】トンネル切羽前方の地質の変化面を正確に探査
すること。 【解決手段】レーダによるトンネル切羽前方地質探査に
おいて、切羽前方の地質からの複数の受信波の波形を重
ね合わせて合成受信波形を求め、合成受信波形から切羽
前方の地質を探査する方法、又はシステム。
すること。 【解決手段】レーダによるトンネル切羽前方地質探査に
おいて、切羽前方の地質からの複数の受信波の波形を重
ね合わせて合成受信波形を求め、合成受信波形から切羽
前方の地質を探査する方法、又はシステム。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル切羽前方
の地質探査に関するものである。
の地質探査に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】シールドマシン或いはトンネルボーリン
グマシンにおいて、掘削する地山の状態が悪化すると、
掘削不可能に陥ることがあり、その復旧には多大な労力
と費用が発生している。
グマシンにおいて、掘削する地山の状態が悪化すると、
掘削不可能に陥ることがあり、その復旧には多大な労力
と費用が発生している。
【０００３】しかし、従来、電磁レーダを用いた探査は
行われているが、微弱な反射波を検出することが出来
ず、単に既製杭や構造物などの障害物を探査するもの
で、反射波を直接、画面表示するだけのものであった。
行われているが、微弱な反射波を検出することが出来
ず、単に既製杭や構造物などの障害物を探査するもの
で、反射波を直接、画面表示するだけのものであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、トンネル切
羽前方の地質の変化面を正確に探査することにある。
羽前方の地質の変化面を正確に探査することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、レーダによる
トンネル切羽前方地質探査方法において、切羽前方の地
質内に複数回発信波を発信し、複数の受信波を受信し、
複数の受信波の波形を重ね合わせて合成受信波形を求
め、合成受信波形から切羽前方の地質を探査することを
特徴とする、トンネル切羽前方地質探査方法、又は、前
記トンネル切羽前方地質探査方法において、レーダの測
定位置毎に合成受信波形を求め、各合成受信波形のレー
ダの測定位置が一致するように各合成受信波形を同一面
上に並べて表示し、切羽前方の地質を探査することを特
徴とする、トンネル切羽前方地質探査方法、又は、前記
トンネル切羽前方地質探査方法において、レーダの測定
位置毎に合成受信波形を求め、各合成受信波形のレーダ
の測定位置をずらせて、各合成受信波形を合わせるよう
に同一面上に並べて表示し、切羽前方の地質を探査する
ことを特徴とする、トンネル切羽前方地質探査方法、又
は、カッターフェースを有するマシンで掘削するトンネ
ルの切羽に対してレーダによるトンネル切羽前方地質探
査システムにおいて、カッターフェース面にアンテナを
取付け、アンテナによって、切羽前方の地質内に複数回
電磁波の発信波を発信し、反射してきた複数の受信波を
受信し、受信波の波形を処理する処理装置と処理された
受信波の波形を表示する出力装置とを備え、処理装置で
複数の受信波の波形を重ね合わせて合成受信波形を求
め、出力装置で重ね合わせた合成受信波形を表示し、切
羽前方の地質を探査することを特徴とする、トンネル切
羽前方地質探査システム、又は、前記トンネル切羽前方
地質探査システムにおいて、カッターフェースが回転し
ている間にアンテナから発信と受信を行うことを特徴と
する、トンネル切羽前方地質探査システム、又は、前記
トンネル切羽前方地質探査システムにおいて、アンテナ
は発信用アンテナと受信用アンテナとを分けることを特
徴とする、トンネル切羽前方地質探査システム、又は、
前記トンネル切羽前方地質探査システムにおいて、レー
ダの測定位置毎に合成受信波形を求め、各合成受信波形
のレーダの測定位置が一致するように各合成受信波形を
出力装置の同一面上に並べて表示し、切羽前方の地質を
探査することを特徴とする、トンネル切羽前方地質探査
システム、又は、前記トンネル切羽前方地質探査システ
ムにおいて、電磁レーダの切羽面に直交する方向の位置
毎に合成受信波形を求め、各合成受信波形のレーダの測
定位置をずらせて、各合成受信波形を合わせるように出
力装置の同一面上に並べて表示し、切羽前方の地質を探
査することを特徴とする、トンネル切羽前方地質探査シ
ステムにある。
トンネル切羽前方地質探査方法において、切羽前方の地
質内に複数回発信波を発信し、複数の受信波を受信し、
複数の受信波の波形を重ね合わせて合成受信波形を求
め、合成受信波形から切羽前方の地質を探査することを
特徴とする、トンネル切羽前方地質探査方法、又は、前
記トンネル切羽前方地質探査方法において、レーダの測
定位置毎に合成受信波形を求め、各合成受信波形のレー
ダの測定位置が一致するように各合成受信波形を同一面
上に並べて表示し、切羽前方の地質を探査することを特
徴とする、トンネル切羽前方地質探査方法、又は、前記
トンネル切羽前方地質探査方法において、レーダの測定
位置毎に合成受信波形を求め、各合成受信波形のレーダ
の測定位置をずらせて、各合成受信波形を合わせるよう
に同一面上に並べて表示し、切羽前方の地質を探査する
ことを特徴とする、トンネル切羽前方地質探査方法、又
は、カッターフェースを有するマシンで掘削するトンネ
ルの切羽に対してレーダによるトンネル切羽前方地質探
査システムにおいて、カッターフェース面にアンテナを
取付け、アンテナによって、切羽前方の地質内に複数回
電磁波の発信波を発信し、反射してきた複数の受信波を
受信し、受信波の波形を処理する処理装置と処理された
受信波の波形を表示する出力装置とを備え、処理装置で
複数の受信波の波形を重ね合わせて合成受信波形を求
め、出力装置で重ね合わせた合成受信波形を表示し、切
羽前方の地質を探査することを特徴とする、トンネル切
羽前方地質探査システム、又は、前記トンネル切羽前方
地質探査システムにおいて、カッターフェースが回転し
ている間にアンテナから発信と受信を行うことを特徴と
する、トンネル切羽前方地質探査システム、又は、前記
トンネル切羽前方地質探査システムにおいて、アンテナ
は発信用アンテナと受信用アンテナとを分けることを特
徴とする、トンネル切羽前方地質探査システム、又は、
前記トンネル切羽前方地質探査システムにおいて、レー
ダの測定位置毎に合成受信波形を求め、各合成受信波形
のレーダの測定位置が一致するように各合成受信波形を
出力装置の同一面上に並べて表示し、切羽前方の地質を
探査することを特徴とする、トンネル切羽前方地質探査
システム、又は、前記トンネル切羽前方地質探査システ
ムにおいて、電磁レーダの切羽面に直交する方向の位置
毎に合成受信波形を求め、各合成受信波形のレーダの測
定位置をずらせて、各合成受信波形を合わせるように出
力装置の同一面上に並べて表示し、切羽前方の地質を探
査することを特徴とする、トンネル切羽前方地質探査シ
ステムにある。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。
の形態を説明する。
【０００７】＜イ＞トンネル切羽前方地質探査システム トンネル切羽前方地質探査システムは、シールドマシン
１やトンネルボーリングマシンなどのカッターフェース
面に電磁レーダのアンテナを配置し、トンネル７を掘削
した切羽面の前方の地中にレーダ信号（発信波）を発信
し、地盤内から反射して戻ってきた受信波を受信し、波
形処理を行うものである。
１やトンネルボーリングマシンなどのカッターフェース
面に電磁レーダのアンテナを配置し、トンネル７を掘削
した切羽面の前方の地中にレーダ信号（発信波）を発信
し、地盤内から反射して戻ってきた受信波を受信し、波
形処理を行うものである。
【０００８】アンテナは、例えば、１００ＭＨｚ程度の
共振周波数を使用し、図１のように発信と受信を兼用す
る兼用アンテナ３でも、また図２のように発信用アンテ
ナ４と受信用アンテナ５を別にしたものでもよい。
共振周波数を使用し、図１のように発信と受信を兼用す
る兼用アンテナ３でも、また図２のように発信用アンテ
ナ４と受信用アンテナ５を別にしたものでもよい。
【０００９】トンネル切羽前方地質探査システムは、図
３のようにアンテナ１０に発信回路１１から発信信号を
与え、レーダ信号を発信し、また、アンテナ１０で受け
た受信波を受信回路１２で受信信号とし、電磁レーダ本
体１３を介してコンピュータ１４に入力する。コンピュ
ータ１４では信号処理をして、受信波形などの必要なデ
ータを保存し、また表示装置や印刷装置などの出力装置
１５に出力する。
３のようにアンテナ１０に発信回路１１から発信信号を
与え、レーダ信号を発信し、また、アンテナ１０で受け
た受信波を受信回路１２で受信信号とし、電磁レーダ本
体１３を介してコンピュータ１４に入力する。コンピュ
ータ１４では信号処理をして、受信波形などの必要なデ
ータを保存し、また表示装置や印刷装置などの出力装置
１５に出力する。
【００１０】＜ロ＞発信と受信 アンテナ１０から、例えば、一定時間間隔で電磁波パル
スのレーダ信号を発信し、切羽前方の地層の境界面６な
ど種々の箇所で反射し、反射した反射波をアンテナ１０
で受信する。
スのレーダ信号を発信し、切羽前方の地層の境界面６な
ど種々の箇所で反射し、反射した反射波をアンテナ１０
で受信する。
【００１１】レーダ信号の発信間隔を調整することによ
り、カッターフェース２が１回転する間に多数回の発信
ができ、それに伴って多数の受信波を受信し、受信波形
を記録することが出来る。
り、カッターフェース２が１回転する間に多数回の発信
ができ、それに伴って多数の受信波を受信し、受信波形
を記録することが出来る。
【００１２】＜ハ＞重ね合わせ処理 受信波は、地層の境界面６など媒質の異なる様々な箇所
で反射する反射波２０と共に、ノイズ２１も含んでい
る。図４にはカッターフェース２が１回転する間に得ら
れた受信波の波形を示す。これらの受信波の波形は、ほ
とんどカッターフェース面（アンテナ位置）が同一の位
置（Ｘ１）にある時に多数回レーダ信号を発信し、その
際のそれぞれの受信波の波形を示している。
で反射する反射波２０と共に、ノイズ２１も含んでい
る。図４にはカッターフェース２が１回転する間に得ら
れた受信波の波形を示す。これらの受信波の波形は、ほ
とんどカッターフェース面（アンテナ位置）が同一の位
置（Ｘ１）にある時に多数回レーダ信号を発信し、その
際のそれぞれの受信波の波形を示している。
【００１３】これらの受信波の波形を重ね合わせ処理し
た合成受信波形（足し合わされた受信波の合成波形）を
図５に示す。重ね合わせ処理をすることにより、ノイズ
２１はランダムな位置に発生するので弱められ、反射波
２０はどの受信波にも存在するので強調され、結果とし
て、反射波２０のみを得ることが出来る。
た合成受信波形（足し合わされた受信波の合成波形）を
図５に示す。重ね合わせ処理をすることにより、ノイズ
２１はランダムな位置に発生するので弱められ、反射波
２０はどの受信波にも存在するので強調され、結果とし
て、反射波２０のみを得ることが出来る。
【００１４】＜ニ＞異なるカッターフェース位置での受
信 カッターフェース２を回転して掘進し、各掘進位置にお
ける受信波の合成受信波形を図６に示す。合成受信波形
の代わりに受信波の波形を単に用いることもできる。
信 カッターフェース２を回転して掘進し、各掘進位置にお
ける受信波の合成受信波形を図６に示す。合成受信波形
の代わりに受信波の波形を単に用いることもできる。
【００１５】図６の上段の信号は、カッターフェース位
置がＸ１の合成受信波形であり、次の段の信号は、カッ
ターフェース位置がΔＸ進んだ時の合成受信波形であ
り、これを繰り返し、最後の段の信号は、カッターフェ
ース位置がｎΔＸ進んだ時の合成受信波形である。これ
らの合成受信波形からマシンの掘進が進むに従って、地
層境界面６の反射波２０の位置が近づいていることが理
解される。また、これら信号のどれにも含まれている波
形は、測定位置に関わらず、前方に反射物質が存在する
ことを示している。
置がＸ１の合成受信波形であり、次の段の信号は、カッ
ターフェース位置がΔＸ進んだ時の合成受信波形であ
り、これを繰り返し、最後の段の信号は、カッターフェ
ース位置がｎΔＸ進んだ時の合成受信波形である。これ
らの合成受信波形からマシンの掘進が進むに従って、地
層境界面６の反射波２０の位置が近づいていることが理
解される。また、これら信号のどれにも含まれている波
形は、測定位置に関わらず、前方に反射物質が存在する
ことを示している。
【００１６】図７は、図６の信号を見やすいように、各
信号において同一の反射波を同じ時間軸の位置に合わせ
るように補正したものである。即ち、カッターフェース
位置が進むに従って同一の箇所からの反射波２０が早め
に現れるので、各信号のレーダ発信時のカッターフェー
ス位置を同一の位置となるように補正することにより、
同一の反射波を同一の時間に並べて表示するようにした
ものである。このようにして得られた合成受信波形は、
石油探査分野で実施されているＶＳＰ（Vertical Seism
ic Profiling）と同種の波形群と成る。したがって、Ｖ
ＳＰで行っているフィルタリング、速度フィルター、デ
コンボリューション、マイグレーション等の処理が適用
可能になる。それ故、地層の状態をより簡単に見分ける
ことが出来る。
信号において同一の反射波を同じ時間軸の位置に合わせ
るように補正したものである。即ち、カッターフェース
位置が進むに従って同一の箇所からの反射波２０が早め
に現れるので、各信号のレーダ発信時のカッターフェー
ス位置を同一の位置となるように補正することにより、
同一の反射波を同一の時間に並べて表示するようにした
ものである。このようにして得られた合成受信波形は、
石油探査分野で実施されているＶＳＰ（Vertical Seism
ic Profiling）と同種の波形群と成る。したがって、Ｖ
ＳＰで行っているフィルタリング、速度フィルター、デ
コンボリューション、マイグレーション等の処理が適用
可能になる。それ故、地層の状態をより簡単に見分ける
ことが出来る。
【００１７】
【発明の効果】本発明は、次のような効果を得ることが
できる。 ＜イ＞同一の位置でレーダの送受信を繰り返し、それら
多数の受信波の波形を足し合わせて、合成した合成受信
波形を得ることにより、ノイズを除去することが出来
る。 ＜ロ＞ΔＸずれた位置でレーダーの送受信を繰り返し、
これらの受信波の波形を並べて表示することにより、微
弱な反射波を容易に検出することができ、これによって
地質の境界面を正確に探査することができる。 ＜ハ＞ΔＸずれた位置で受信波の波形群を同時処理する
ことにより、より遠い位置にある地質の境界面を探査す
ることができる。
できる。 ＜イ＞同一の位置でレーダの送受信を繰り返し、それら
多数の受信波の波形を足し合わせて、合成した合成受信
波形を得ることにより、ノイズを除去することが出来
る。 ＜ロ＞ΔＸずれた位置でレーダーの送受信を繰り返し、
これらの受信波の波形を並べて表示することにより、微
弱な反射波を容易に検出することができ、これによって
地質の境界面を正確に探査することができる。 ＜ハ＞ΔＸずれた位置で受信波の波形群を同時処理する
ことにより、より遠い位置にある地質の境界面を探査す
ることができる。
【図１】レーダによる切羽前方地質探査図
【図２】送信用と受信用のアンテナを区別した切羽前方
地質探査図
地質探査図
【図３】切羽前方地質探査システムのブロック図
【図４】同一カッターフェース位置での受信波形図
【図５】受信波形を足した重ね合わせ受信波形図
【図６】異なるカッターフェース位置での受信波形図
【図７】異なるカッターフェース位置での受信波形の補
正図
正図
１・・シールドマシン ２・・カッターフェース ３・・兼用アンテナ ４・・発信用アンテナ ５・・受信用アンテナ ６・・地層の境界面 ７・・トンネル １０・アンテナ １１・発信回路 １２・受信回路 １３・レーダ本体 １４・コンピュータ １５・出力装置 ２０・反射波 ２１・ノイズ
Claims (8)
- 【請求項１】レーダによるトンネル切羽前方地質探査方
法において、 切羽前方の地質内に複数回発信波を発信し、複数の受信
波を受信し、 複数の受信波の波形を重ね合わせて合成受信波形を求
め、 合成受信波形から切羽前方の地質を探査することを特徴
とする、 トンネル切羽前方地質探査方法。 - 【請求項２】請求項１に記載のトンネル切羽前方地質探
査方法において、 レーダの測定位置毎に合成受信波形を求め、 各合成受信波形のレーダの測定位置が一致するように各
合成受信波形を同一面上に並べて表示し、切羽前方の地
質を探査することを特徴とする、 トンネル切羽前方地質探査方法。 - 【請求項３】請求項１に記載のトンネル切羽前方地質探
査方法において、 レーダの測定位置毎に合成受信波形を求め、 各合成受信波形のレーダの測定位置をずらせて、各合成
受信波形を合わせるように同一面上に並べて表示し、切
羽前方の地質を探査することを特徴とする、 トンネル切羽前方地質探査方法。 - 【請求項４】カッターフェースを有するマシンで掘削す
るトンネルの切羽に対してレーダによるトンネル切羽前
方地質探査システムにおいて、 カッターフェース面にアンテナを取付け、 アンテナによって、切羽前方の地質内に複数回電磁波の
発信波を発信し、反射してきた複数の受信波を受信し、 受信波の波形を処理する処理装置と処理された受信波の
波形を表示する出力装置とを備え、 処理装置で複数の受信波の波形を重ね合わせて合成受信
波形を求め、出力装置で重ね合わせた合成受信波形を表
示し、切羽前方の地質を探査することを特徴とする、 トンネル切羽前方地質探査システム。 - 【請求項５】請求項４に記載のトンネル切羽前方地質探
査システムにおいて、 カッターフェースが回転している間にアンテナから発信
と受信を行うことを特徴とする、 トンネル切羽前方地質探査システム。 - 【請求項６】請求項４に記載のトンネル切羽前方地質探
査システムにおいて、 アンテナは発信用アンテナと受信用アンテナとを分ける
ことを特徴とする、 トンネル切羽前方地質探査システム。 - 【請求項７】請求項４に記載のトンネル切羽前方地質探
査システムにおいて、 レーダの測定位置毎に合成受信波形を求め、 各合成受信波形のレーダの測定位置が一致するように各
合成受信波形を出力装置の同一面上に並べて表示し、切
羽前方の地質を探査することを特徴とする、 トンネル切羽前方地質探査システム。 - 【請求項８】請求項４に記載のトンネル切羽前方地質探
査システムにおいて、 電磁レーダの切羽面に直交する方向の位置毎に合成受信
波形を求め、 各合成受信波形のレーダの測定位置をずらせて、各合成
受信波形を合わせるように出力装置の同一面上に並べて
表示し、切羽前方の地質を探査することを特徴とする、 トンネル切羽前方地質探査システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17735396A JP3841483B2 (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | トンネル切羽前方地質探査方法及びシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17735396A JP3841483B2 (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | トンネル切羽前方地質探査方法及びシステム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH102184A true JPH102184A (ja) | 1998-01-06 |
| JP3841483B2 JP3841483B2 (ja) | 2006-11-01 |
Family
ID=16029492
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17735396A Expired - Fee Related JP3841483B2 (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | トンネル切羽前方地質探査方法及びシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3841483B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4778997A (en) * | 1984-09-08 | 1988-10-18 | Doering Volker | Process and device for depicting the distribution of high activities of radioactive substances |
| JP2000346956A (ja) * | 1999-06-03 | 2000-12-15 | Taisei Corp | トンネル切羽前方探査方法 |
| CN103343692A (zh) * | 2013-07-03 | 2013-10-09 | 上海建工集团股份有限公司 | 盾构刀盘雷达天线安装装置 |
| CN103603669A (zh) * | 2013-11-29 | 2014-02-26 | 上海建工集团股份有限公司 | 盾构隧道不良地质预报装置及隧道施工方法 |
| CN106526681A (zh) * | 2016-09-28 | 2017-03-22 | 华中科技大学 | 基于交替供电及全断面隧道掘进机的地质超前探测方法 |
| CN114371511A (zh) * | 2021-12-03 | 2022-04-19 | 中铁第四勘察设计院集团有限公司 | 隧道地质预报方法、装置、电子设备及存储介质 |
-
1996
- 1996-06-18 JP JP17735396A patent/JP3841483B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4778997A (en) * | 1984-09-08 | 1988-10-18 | Doering Volker | Process and device for depicting the distribution of high activities of radioactive substances |
| JP2000346956A (ja) * | 1999-06-03 | 2000-12-15 | Taisei Corp | トンネル切羽前方探査方法 |
| CN103343692A (zh) * | 2013-07-03 | 2013-10-09 | 上海建工集团股份有限公司 | 盾构刀盘雷达天线安装装置 |
| CN103343692B (zh) * | 2013-07-03 | 2015-05-13 | 上海建工集团股份有限公司 | 盾构刀盘雷达天线安装装置 |
| CN103603669A (zh) * | 2013-11-29 | 2014-02-26 | 上海建工集团股份有限公司 | 盾构隧道不良地质预报装置及隧道施工方法 |
| CN106526681A (zh) * | 2016-09-28 | 2017-03-22 | 华中科技大学 | 基于交替供电及全断面隧道掘进机的地质超前探测方法 |
| CN114371511A (zh) * | 2021-12-03 | 2022-04-19 | 中铁第四勘察设计院集团有限公司 | 隧道地质预报方法、装置、电子设备及存储介质 |
| CN114371511B (zh) * | 2021-12-03 | 2024-12-03 | 中铁第四勘察设计院集团有限公司 | 隧道地质预报方法、装置、电子设备及存储介质 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3841483B2 (ja) | 2006-11-01 |
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