JP2000045679A - 切羽崩壊警報システム - Google Patents
切羽崩壊警報システムInfo
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- JP2000045679A JP2000045679A JP10213038A JP21303898A JP2000045679A JP 2000045679 A JP2000045679 A JP 2000045679A JP 10213038 A JP10213038 A JP 10213038A JP 21303898 A JP21303898 A JP 21303898A JP 2000045679 A JP2000045679 A JP 2000045679A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 切羽面の傾斜変動データを連続計測すること
で、より精度の高い監視を行えるようにした。 【解決手段】 本発明のシステムは、切羽面１ａに配置
した傾斜計２と、遠隔位置において、傾斜計２から出力
されるデータを、所定のサンプリング周期で取込んで前
回データと今回データとの差を演算し、演算結果が所定
値を越えたら、警報出力を発生するパソコン４とを備え
た。
で、より精度の高い監視を行えるようにした。 【解決手段】 本発明のシステムは、切羽面１ａに配置
した傾斜計２と、遠隔位置において、傾斜計２から出力
されるデータを、所定のサンプリング周期で取込んで前
回データと今回データとの差を演算し、演算結果が所定
値を越えたら、警報出力を発生するパソコン４とを備え
た。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばトンネルに
おける切羽の崩壊警報システムに関する。
おける切羽の崩壊警報システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】山岳トンネルにおける切羽は、地山応力
の集中、未知の地質、出水などの自然条件が激しい一方
で、支保工の建て込み、装薬作業などの人力作業が集中
するため、切羽崩壊による事故の発生を確実に阻止する
必要がある。特に、都市ＮＡＴＭ工法のように、比較的
軟弱な沖積層や、洪積層を対象とする工事では、土被り
も浅く、地下水の存在する土砂地山にトンネルを構築す
るため、切羽の崩壊やこれに伴う地表沈下による近隣構
造物への影響を防止するために、厳重な監視が必要であ
る。
の集中、未知の地質、出水などの自然条件が激しい一方
で、支保工の建て込み、装薬作業などの人力作業が集中
するため、切羽崩壊による事故の発生を確実に阻止する
必要がある。特に、都市ＮＡＴＭ工法のように、比較的
軟弱な沖積層や、洪積層を対象とする工事では、土被り
も浅く、地下水の存在する土砂地山にトンネルを構築す
るため、切羽の崩壊やこれに伴う地表沈下による近隣構
造物への影響を防止するために、厳重な監視が必要であ
る。
【０００３】ところが、トンネル工事の最終目的は、力
学的に安定した空間を作ることであるため、浅い土被り
や、軟質地盤などの切羽の崩壊が予想される場合を除
き、切羽の安全管理システムの導入は積極的にはなされ
ていないのが現状である。これは、不動点が切羽近くに
取れないことや、計測機器が掘削作業の邪魔となるから
である。このため、掘削からロックボルト設置までの間
において、熟練した作業者が切羽面を目視して微少な変
動を経験により察知して待避を行っている。
学的に安定した空間を作ることであるため、浅い土被り
や、軟質地盤などの切羽の崩壊が予想される場合を除
き、切羽の安全管理システムの導入は積極的にはなされ
ていないのが現状である。これは、不動点が切羽近くに
取れないことや、計測機器が掘削作業の邪魔となるから
である。このため、掘削からロックボルト設置までの間
において、熟練した作業者が切羽面を目視して微少な変
動を経験により察知して待避を行っている。
【０００４】そこで、以上の変動を監視するための非接
触形の監視装置としてレーザ変位計を用いる方法が開発
されている。この変位計は、レーザ光を強度変調し、反
射光の位相を測定することで距離を求める方式のもの
で、測定精度は±０．５mmと非常に高精度となってお
り、切羽面の微小な押出し量を検出することができる。
触形の監視装置としてレーザ変位計を用いる方法が開発
されている。この変位計は、レーザ光を強度変調し、反
射光の位相を測定することで距離を求める方式のもの
で、測定精度は±０．５mmと非常に高精度となってお
り、切羽面の微小な押出し量を検出することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レーザ
ー変位計により監視する方法では、機器の見通しを確保
しなければならないため、コンクリートの吹付時に粉塵
で計測することができなかったり、重機が輻輳する作業
現場の測定手段としては必ずしも現実的ではなく、固定
場所に設置した場合にしばしば光軸が遮られ、測定不能
となる場合が多いという課題があった。
ー変位計により監視する方法では、機器の見通しを確保
しなければならないため、コンクリートの吹付時に粉塵
で計測することができなかったり、重機が輻輳する作業
現場の測定手段としては必ずしも現実的ではなく、固定
場所に設置した場合にしばしば光軸が遮られ、測定不能
となる場合が多いという課題があった。
【０００６】また、切羽崩壊の兆候としては、単純な押
出しのみでなく切羽面の傾斜を伴ったり、或いは切羽面
が傾斜するだけの場合もあり、距離変動として捕捉でき
ないこともあり、十分ではなかった。
出しのみでなく切羽面の傾斜を伴ったり、或いは切羽面
が傾斜するだけの場合もあり、距離変動として捕捉でき
ないこともあり、十分ではなかった。
【０００７】本発明は、以上の課題を解決するものであ
り、傾斜変動データを遠隔位置で計測することで、より
精度の高い監視を行えるようにした切羽崩壊警報システ
ムを提供するものである。
り、傾斜変動データを遠隔位置で計測することで、より
精度の高い監視を行えるようにした切羽崩壊警報システ
ムを提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
め、本発明は、切羽面に配置した傾斜計と、遠隔位置に
おいて、該傾斜計から出力されるデータを所定のサンプ
リング周期で取込んで、それぞれ前回データと今回デー
タとの差を演算する演算手段と、演算結果が所定値を越
えたときに警報出力を発生する警報手段とを備えたこと
を特徴とする。
め、本発明は、切羽面に配置した傾斜計と、遠隔位置に
おいて、該傾斜計から出力されるデータを所定のサンプ
リング周期で取込んで、それぞれ前回データと今回デー
タとの差を演算する演算手段と、演算結果が所定値を越
えたときに警報出力を発生する警報手段とを備えたこと
を特徴とする。
【０００９】従って、本発明では、切羽押出しに伴う微
小な傾斜変動を判定し、この判定結果に基づき、地山崩
壊の兆候と判断し、早期に待避、あるいは保全処置を高
ずることが出来る。
小な傾斜変動を判定し、この判定結果に基づき、地山崩
壊の兆候と判断し、早期に待避、あるいは保全処置を高
ずることが出来る。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は
本発明の警報システムを配置したトンネルの説明図、図
２は同警報システムのハードウエア構成を示すものであ
る。
態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は
本発明の警報システムを配置したトンネルの説明図、図
２は同警報システムのハードウエア構成を示すものであ
る。
【００１１】図において、トンネル坑１における切羽面
１ａの適宜位置には、傾斜計２が固定配置されている。
傾斜計２は、例えば、フレクチャ支持の振子をサーボ機
構による電気的バネで保持したフォーバランス型の検出
器であり、取付け部を含めても切羽面１ａに比べて十分
小さな面積であり、作業の邪魔とならない据付け面積に
設定されている。
１ａの適宜位置には、傾斜計２が固定配置されている。
傾斜計２は、例えば、フレクチャ支持の振子をサーボ機
構による電気的バネで保持したフォーバランス型の検出
器であり、取付け部を含めても切羽面１ａに比べて十分
小さな面積であり、作業の邪魔とならない据付け面積に
設定されている。
【００１２】この傾斜計２で計測されるデータは、無線
送信部２ａを通じて、切羽面１ａから十分隔離された位
置に配置されたコントローラ３の受信部３ａに順次送信
される。通信方式としては、ＰＣＭ，ＦＭなどの微弱電
波の変調方式が採用されるが、いずれの変調方式であっ
ても、同一坑内であるならば十分受信可能である。コン
トローラ３で受信されたデータは、コントローラ３の出
力端に接続された制御用パソコン４の内部に取込まれ
る。
送信部２ａを通じて、切羽面１ａから十分隔離された位
置に配置されたコントローラ３の受信部３ａに順次送信
される。通信方式としては、ＰＣＭ，ＦＭなどの微弱電
波の変調方式が採用されるが、いずれの変調方式であっ
ても、同一坑内であるならば十分受信可能である。コン
トローラ３で受信されたデータは、コントローラ３の出
力端に接続された制御用パソコン４の内部に取込まれ
る。
【００１３】パソコン４には、前記計測データを処理す
るための処理ソフトが内蔵されいる。この処理ソフト
は、傾斜計の角度変位データを所定のサンプリング周期
で順次取込み、順次そのデータを記録する記録手段と、
記録された前回データと今回データとを比較演算し、そ
の変動が所定値を上回った場合に、警報出力を発生する
警報出力発生手段を備えたもので、警報出力の発生によ
りパソコン４の出力ポートにコントローラ５を介して接
続された警報ランプ６，サイレン７を駆動する。
るための処理ソフトが内蔵されいる。この処理ソフト
は、傾斜計の角度変位データを所定のサンプリング周期
で順次取込み、順次そのデータを記録する記録手段と、
記録された前回データと今回データとを比較演算し、そ
の変動が所定値を上回った場合に、警報出力を発生する
警報出力発生手段を備えたもので、警報出力の発生によ
りパソコン４の出力ポートにコントローラ５を介して接
続された警報ランプ６，サイレン７を駆動する。
【００１４】なお、警報を出力するための変動値は、過
去の経験に基づき判定されるものである。すなわち、傾
斜計２により測定される傾斜度が単位時間内にどの程度
傾斜すると崩壊の前兆を示すといった値が設定されてい
る。またその他に、後述するロックボルト打込みなどに
よる機械振動による変動を識別するプログラムを設定す
ることも出来る。
去の経験に基づき判定されるものである。すなわち、傾
斜計２により測定される傾斜度が単位時間内にどの程度
傾斜すると崩壊の前兆を示すといった値が設定されてい
る。またその他に、後述するロックボルト打込みなどに
よる機械振動による変動を識別するプログラムを設定す
ることも出来る。
【００１５】各コントローラ３，５及びパソコン４は共
通の電源が供給される。また傾斜計２は、前記のように
無線送信によりデータを送信する場合には、バッテリな
ど別電源により駆動されるが、有線でコントローラ３に
接続されている場合には、同一電源により給電される。
通の電源が供給される。また傾斜計２は、前記のように
無線送信によりデータを送信する場合には、バッテリな
ど別電源により駆動されるが、有線でコントローラ３に
接続されている場合には、同一電源により給電される。
【００１６】以上において、トンネルの施工は、次の工
程の繰返しにより行われる。 （１）掘削（ボーリング、発破作業を含む） （２）コンクリート吹付け （３）支保工建て込み （４）コンクリート吹付け （５）ロックボルト打込み 以上の（１）〜（５）の工程中、傾斜計２の据付け及び
測定作業は、（２）のコンクリート吹付け終了後に行わ
れる。
程の繰返しにより行われる。 （１）掘削（ボーリング、発破作業を含む） （２）コンクリート吹付け （３）支保工建て込み （４）コンクリート吹付け （５）ロックボルト打込み 以上の（１）〜（５）の工程中、傾斜計２の据付け及び
測定作業は、（２）のコンクリート吹付け終了後に行わ
れる。
【００１７】据付けには、例えば図３（ａ）に示すごと
く、切羽面１ａが吹付コンクリート１０で覆われた後
に、アンカー用のボルト１１により鉄板１２を鉛直に取
付け、その一部にＬ字形ブラケット１４を介して傾斜計
２を取付けるか、あるいは（ｂ）に示すごとく、予め鉄
板１２を切羽面１ａに適宜の支保工１５を介して鉛直に
取付け、取付け面に養生を施すとともに、その周囲を吹
付コンクリート１０内に埋設することで固定しておき、
コンクリート吹付け作業完了後、養生工をはがし、表面
にブラケット１４を介して傾斜計２を取付けても良い。
く、切羽面１ａが吹付コンクリート１０で覆われた後
に、アンカー用のボルト１１により鉄板１２を鉛直に取
付け、その一部にＬ字形ブラケット１４を介して傾斜計
２を取付けるか、あるいは（ｂ）に示すごとく、予め鉄
板１２を切羽面１ａに適宜の支保工１５を介して鉛直に
取付け、取付け面に養生を施すとともに、その周囲を吹
付コンクリート１０内に埋設することで固定しておき、
コンクリート吹付け作業完了後、養生工をはがし、表面
にブラケット１４を介して傾斜計２を取付けても良い。
【００１８】いずれも取付け後は、その位置を避けて作
業するほか、傾斜計２には適度な養生を施しておくこと
で、機器の保全を図ることが必要である。なお、トンネ
ルの岩質が固い場合には、最初のコンクリート吹付けを
行わない場合も多く、この場合には、図３（ａ）の器具
を直接切羽面に取り付ける。また、上記器具の据付け方
法は上述したものに限定されず、例えば切羽面の地山に
ロックボルト等を打ち込み、それに直接鉄板、傾斜計等
を取り付けることも可能である。
業するほか、傾斜計２には適度な養生を施しておくこと
で、機器の保全を図ることが必要である。なお、トンネ
ルの岩質が固い場合には、最初のコンクリート吹付けを
行わない場合も多く、この場合には、図３（ａ）の器具
を直接切羽面に取り付ける。また、上記器具の据付け方
法は上述したものに限定されず、例えば切羽面の地山に
ロックボルト等を打ち込み、それに直接鉄板、傾斜計等
を取り付けることも可能である。
【００１９】その後は、傾斜計２、コントローラ３，
５、パソコン４の立ち上げにより、パソコン４はその内
蔵されたソフトによりその初期値から傾斜計２の計測デ
ータを順次読みとり、ディスプレイ上に表示する。
５、パソコン４の立ち上げにより、パソコン４はその内
蔵されたソフトによりその初期値から傾斜計２の計測デ
ータを順次読みとり、ディスプレイ上に表示する。
【００２０】また、前回データと今回データの比較演算
により、その結果が設定値を上回っている、すなわち、
危険な兆候があると判断した場合にのみ警報を出力し、
これに基づき、警報ランプ６を点滅させると同時に、サ
イレン７を鳴動させ、現場作業員の早期待避を警告し、
安全を確保する。
により、その結果が設定値を上回っている、すなわち、
危険な兆候があると判断した場合にのみ警報を出力し、
これに基づき、警報ランプ６を点滅させると同時に、サ
イレン７を鳴動させ、現場作業員の早期待避を警告し、
安全を確保する。
【００２１】なお、ロックボルト打込み作業中には機械
振動により、規則的な繰返し変位が計測されてしまう
が、前述のごとく、これによる傾斜変動は短周期的であ
るので、これを機械雑音として識別するプログラムを設
定することで、特に計測に支障を与えることはない。
振動により、規則的な繰返し変位が計測されてしまう
が、前述のごとく、これによる傾斜変動は短周期的であ
るので、これを機械雑音として識別するプログラムを設
定することで、特に計測に支障を与えることはない。
【００２２】ロックボルト打込みにより、トンネル壁面
が完成したなら、傾斜計２のみを取外して次の掘削に備
える。
が完成したなら、傾斜計２のみを取外して次の掘削に備
える。
【００２３】なお、以上の実施形態では、各機器とパソ
コン４とを適宜なインターフェースを介して接続するこ
とで警報システムを構築したが、一体型の専用システム
とすることも可能であることは勿論である。
コン４とを適宜なインターフェースを介して接続するこ
とで警報システムを構築したが、一体型の専用システム
とすることも可能であることは勿論である。
【００２４】
【発明の効果】以上の説明により明らかなように、本発
明による切羽崩壊警報システムによれば、切羽面の傾斜
度合を計測し、その値を判断することで、切羽崩壊の予
兆をさらに早期かつ精度良く捕捉することが出来る。ま
た、機器を切羽面に配置しておくだけで、無線または有
線により遠隔位置でその変動を捕捉でき、レーザを用い
る場合のように機器の見通しを確保する必要がないなど
の利点がある。
明による切羽崩壊警報システムによれば、切羽面の傾斜
度合を計測し、その値を判断することで、切羽崩壊の予
兆をさらに早期かつ精度良く捕捉することが出来る。ま
た、機器を切羽面に配置しておくだけで、無線または有
線により遠隔位置でその変動を捕捉でき、レーザを用い
る場合のように機器の見通しを確保する必要がないなど
の利点がある。
【図１】本発明の警報システムを備えたトンネルの説明
図である。
図である。
【図２】同警報システムのハードウエア構成を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は傾斜計の取付け構造を示す断
面図である。
面図である。
１ トンネル坑 １ａ 切羽 ２ 傾斜計 ４ パソコン（演算手段、警報手段） ６ 警報ランプ ７ サイレン
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０８Ｂ 21/00 Ｇ０８Ｂ 21/00 Ａ Ｇ０８Ｃ 19/00 Ｇ０８Ｃ 19/00 Ｒ Ｆターム(参考） 2F073 AA11 AB01 BB02 BC02 DD01 FG01 2F076 BA11 BB08 BE15 5C086 AA14 CA22 CB40 DA08 DA10 EA11 EA45 FA02 FA12 GA02 GA09
Claims (1)
- 【請求項１】 切羽面に配置した傾斜計と、遠隔位置に
おいて、該傾斜計から出力されるデータを所定のサンプ
リング周期で取込んで、それぞれ前回データと今回デー
タとの差を演算する演算手段と、演算結果が所定値を越
えたときに警報出力を発生する警報手段とを備えたこと
を特徴とする切羽崩壊警報システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21303898A JP3712324B2 (ja) | 1998-07-28 | 1998-07-28 | 切羽崩壊警報システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21303898A JP3712324B2 (ja) | 1998-07-28 | 1998-07-28 | 切羽崩壊警報システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000045679A true JP2000045679A (ja) | 2000-02-15 |
| JP3712324B2 JP3712324B2 (ja) | 2005-11-02 |
Family
ID=16632499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21303898A Expired - Fee Related JP3712324B2 (ja) | 1998-07-28 | 1998-07-28 | 切羽崩壊警報システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3712324B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002312869A (ja) * | 2001-04-18 | 2002-10-25 | Natl Inst Of Industrial Safety Independent Administrative Institution | 斜面降下物体検知装置 |
| JP2009299316A (ja) * | 2008-06-11 | 2009-12-24 | Kajima Corp | 変位測定装置及び変位測定方法 |
| JP2012031594A (ja) * | 2010-07-29 | 2012-02-16 | Nishimatsu Constr Co Ltd | トンネル施工管理システム |
| CN104948232A (zh) * | 2014-03-31 | 2015-09-30 | 中铁西北科学研究院有限公司深圳南方分院 | 一种隧道施工塌方预警方法及预警系统 |
| CN108922123A (zh) * | 2018-08-02 | 2018-11-30 | 青岛理工大学 | 一种矿山边坡滑移稳定性监测预警方法 |
| JP2020197389A (ja) * | 2019-05-30 | 2020-12-10 | 株式会社安藤・間 | 掘削面地質評価方法 |
| CN112943286A (zh) * | 2021-02-08 | 2021-06-11 | 中国铁建重工集团股份有限公司 | 一种硬岩掘进机的作业方法 |
| JP7315449B2 (ja) | 2019-12-17 | 2023-07-26 | 株式会社安藤・間 | 掘削面地質評価方法 |
-
1998
- 1998-07-28 JP JP21303898A patent/JP3712324B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002312869A (ja) * | 2001-04-18 | 2002-10-25 | Natl Inst Of Industrial Safety Independent Administrative Institution | 斜面降下物体検知装置 |
| JP2009299316A (ja) * | 2008-06-11 | 2009-12-24 | Kajima Corp | 変位測定装置及び変位測定方法 |
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| CN104948232A (zh) * | 2014-03-31 | 2015-09-30 | 中铁西北科学研究院有限公司深圳南方分院 | 一种隧道施工塌方预警方法及预警系统 |
| CN108922123A (zh) * | 2018-08-02 | 2018-11-30 | 青岛理工大学 | 一种矿山边坡滑移稳定性监测预警方法 |
| JP2020197389A (ja) * | 2019-05-30 | 2020-12-10 | 株式会社安藤・間 | 掘削面地質評価方法 |
| JP7296250B2 (ja) | 2019-05-30 | 2023-06-22 | 株式会社安藤・間 | 掘削面地質評価方法 |
| JP7315449B2 (ja) | 2019-12-17 | 2023-07-26 | 株式会社安藤・間 | 掘削面地質評価方法 |
| CN112943286A (zh) * | 2021-02-08 | 2021-06-11 | 中国铁建重工集团股份有限公司 | 一种硬岩掘进机的作业方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3712324B2 (ja) | 2005-11-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20031128 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040106 |
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