JP2000257364A

JP2000257364A - 穿孔位置特定方法及び岩盤探査方法

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Publication number: JP2000257364A
Application number: JP11063973A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Hikima; 亮一引間; Masayuki Yamashita; 雅之山下; Koji Ishiyama; 宏二石山; Junichi Tsukada; 純一塚田
Original assignee: Nishimatsu Construction Co Ltd
Current assignee: Nishimatsu Construction Co Ltd
Priority date: 1999-03-10
Filing date: 1999-03-10
Publication date: 2000-09-19
Anticipated expiration: 2019-03-10
Also published as: JP3270414B2

Abstract

(57)【要約】【課題】安価であり、かつ、施工に影響を与えること
なく岩盤に穿孔した複数の孔の穿孔位置を容易に特定で
きる穿孔位置特定方法およびこれを用いた岩盤探査方法
を提供することを目的とする。【解決手段】削岩機５ａで穿孔する際、削岩機５ａの
油圧をトリガーとして作動する映像記録装置８を用い
て、穿孔する度に、周辺を含めて映像として自動で撮影
する。その後、この映像と設計図と表示或いは記載され
た、前記孔と前記周辺の位置関係を比較することによ
り、当該穿孔した孔がどこに位置しているかを特定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、安価であり、か
つ、施工に影響を与えることなく岩盤に穿孔した複数の
孔の穿孔位置を容易に特定できる穿孔位置特定方法およ
びこれを用いた岩盤探査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】トンネル等の地下空洞を掘削する場合に
おいて、切羽前方あるいは空洞周辺の岩盤の性状すなわ
ち地質を探査することは、掘削を安全且つ確実に進める
上できわめて重要である。

【０００３】このような岩盤の探査方法の一例として、
油圧式削岩機による穿孔時の油圧データを岩盤の性状に
対応させて穿孔区間の地質を予測する、特許第２７４９
５６１号に開示した岩盤探査方法がある。本探査方法
は、岩盤性状を穿孔によって直接的に把握する方法であ
るため、高精度という特徴がある。さらには、地下空洞
掘削時には、通常の施工サイクルでも、切羽においては
発破用ダイナマイト設置用孔を、また、側壁においては
ロックボルト打設用孔を、それぞれ穿孔するため、これ
ら発破用ダイナマイト設置用孔あるいはロックボルト打
設用孔の掘削時における油圧データを用いることによ
り、従来のコアボーリング法や弾性波探査法（ＴＳＰ
法）と異なり、施工に全く影響を与えることなく岩盤性
状を把握することが可能となった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】特許第２７４９５６１
号に開示した岩盤探査方法において、複数の孔を穿孔し
た際に得られた複数の油圧データは、通常は、単に、デ
ータレコーダを介して連続的に記録されるのみであるた
め、これらの油圧データと穿孔位置を対応させるために
は、岩盤探査時に、穿孔位置および穿孔順序を記録して
おく必要がある。しかし、従来は、各孔を穿孔する度
に、作業者の手作業によって穿孔位置や穿孔順序を記録
していたため、地下空洞掘削の作業効率を低下させてい
た。また、後に第三者が穿孔位置や穿孔順序を確認する
ことはできなかったため、穿孔位置や穿孔順序の記録間
違いに起因して、得られた岩盤性状予測の精度が低下す
る可能性もあった。

【０００５】これらの問題を解決する方法として、例え
ばドリルジャンボを用いて穿孔を行う場合は、ドリルジ
ャンボのブームの各ジョイント部にその作動量を検出す
る検出器をそれぞれ設け、これら検出値から、前記ブー
ムの先端の位置、すなわち穿孔位置を算出する方法も考
えられるが、構造が複雑となり、実現するには極めて高
価な方法であったため、実用化は難しかった。

【０００６】上記事情に鑑み、本発明は、安価であり、
かつ、施工に影響を与えることなく岩盤に穿孔した複数
の孔の穿孔位置を容易に特定できる穿孔位置特定方法お
よびこれを用いた岩盤探査方法を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、請求項１記載の発明は、地盤或いは岩盤に穿孔した
孔の位置を特定する穿孔位置特定方法であって、前記孔
を穿孔する度に、周辺を含めて映像として撮影した後、
この映像の前記孔と前記周辺の位置関係と、設計図に表
示或いは記載された前記孔と前記周辺の位置関係と、を
比較することにより、穿孔位置を特定することを特徴と
する。

【０００８】通常、地盤或いは岩盤に穿孔する場合、そ
の穿孔位置は設計段階で決められている。このため、請
求項１に記載の発明のように、孔を穿孔する度に、周辺
を含めて映像として撮影した後、この映像の前記孔と前
記周辺の位置関係と、設計図に表示或いは記載された前
記孔と前記周辺の位置関係と、を比較することにより、
当該穿孔した孔がどこに位置しているかを、施工後にお
いても特定できる。

【０００９】より具体的には、例えばトンネルなどの地
下空洞作業現場の切羽に発破用ダイナマイト設置用孔を
穿孔する場合は、切羽における該発破用ダイナマイト設
置用孔の周辺の映像と、切羽の設計図とを対応させるこ
とにより、切羽における該発破用ダイナマイト設置用孔
の穿孔位置を把握できる。また、地下空洞側壁にロック
ボルト打設用孔を穿孔する場合は、前記した映像内の穿
孔機のブームの角度から穿孔位置をおおまかに推定で
き、また、この推定結果と設計図とを対応させることに
より、側面における該ロックボルト打設用孔の穿孔位置
を把握できる。

【００１０】従って、請求項１に記載の発明によれば、
施工に影響を与えることなく岩盤に穿孔した穿孔位置を
容易に特定できる。また、複数の孔を連続的に穿孔して
も、前記映像の撮影順序から、あるいは前記画像と共に
時刻を記録することにより、孔の穿孔順序も特定可能と
なる。

【００１１】さらに、この方法は、汎用されているビデ
オカメラやデジタルカメラなどの映像記録装置を従来の
装置に付け加えるのみで実現可能であるため、極めて安
価な方法である。

【００１２】さらに、この請求項１に記載の穿孔位置特
定方法は、請求項２に記載の発明のように、穿孔手段の
動作開始をトリガーとして前記映像を自動で撮影する構
成としてもよい。この場合は、作業員の手を煩わすこと
なく前記映像を撮影できるため、より確実に、且つ、全
く施工に影響を与えることなく、請求項１と同様の作用
を得られる。

【００１３】また、この請求項２に記載の穿孔位置特定
方法は、より具体的には、請求項３に記載するように、
前記穿孔手段は油圧駆動式の削岩機であり、この油圧駆
動式の削岩機に供給される油圧が設定値を超えた場合
を、前記トリガーとする構成となる。

【００１４】また、請求項４に記載の発明は、探査すべ
き岩盤を、複数箇所、油圧式削岩機によって穿孔し、そ
の削岩機の削岩時における、岩盤への打撃に対する岩盤
からの打撃反力を受け止め吸収するダンピング圧を解析
することにより岩盤を探査する岩盤探査方法において、
前記ダンピング圧を、穿孔順に、あるいは穿孔時刻と共
に、記録し、また、請求項１〜請求項３に記載の穿孔位
置特定方法を用いて各々の穿孔位置を特定し、さらに、
前記映像の撮影順序あるいは撮影時刻から穿孔順序を特
定することにより、前記記録したダンピング圧と、前記
穿孔位置を対応づけることを特徴とする。

【００１５】探査すべき岩盤を、複数箇所、油圧式削岩
機によって穿孔し、その削岩機の削岩時における、岩盤
への打撃に対する岩盤からの打撃反力を受け止め吸収す
るダンピング圧を解析することにより岩盤を探査する岩
盤探査方法は、より具体的には特許第２７４９５６１号
に詳細に開示した方法であり、前記岩盤の各性状に対応
するダンピング圧の境界値を、前記穿孔岩盤に押しつけ
るフィード圧の平均値に対応して求め、前記削岩機によ
る穿孔区間において、該削岩機のダンピング圧と前記境
界値とを比較すること、を、前記穿孔岩盤の複数箇所に
おいて順次行うことによって、岩盤の性状分布を予測す
る方法である。この方法は、上述したように、施工に全
く影響を与えることなく、各穿孔箇所における岩盤性状
を把握することが可能であり、また、ダンピング圧を測
定順に、あるいは穿孔時刻と共に記録することは容易に
行える。また、請求項１〜請求項３に記載の穿孔位置特
定方法によれば、上述したように、施工に影響を与える
ことなく岩盤に穿孔した穿孔位置や穿孔順序を容易に特
定できる。また、前記映像の撮影時刻を該映像と共に記
録することは容易に行える。

【００１６】従って、請求項４に記載の発明によれば、
ダンピング圧の測定順序或いは穿孔時刻と、請求項１〜
請求項３に記載の穿孔位置特定方法により得た穿孔順序
或いは穿孔時刻とを比較することにより、前記記録した
ダンピング圧と、前記穿孔位置を容易に対応づけられる
ため、より確実かつ容易に岩盤性状の分布を容易にとら
えることが可能となる。

【００１７】また、請求項４に記載の岩盤探査方法は、
請求項５に記載するように、前記ダンピング圧は、削岩
機の他の油圧データや穿孔距離とともに記録される構成
としてもよい。この場合は、各データの対応付けは容易
となるため、容易に岩盤性状を三次元的に把握できる。

【００１８】これら請求項４または請求項５に記載の岩
盤探査方法は、より具体的には、請求項６に記載するよ
うに、請求項２または請求項３に記載の穿孔位置特定方
法を用いて各々の穿孔位置を特定し、さらに、前記トリ
ガーと、前記ダンピング圧の測定を自動で開始する開始
トリガーと、は同一である構成としてもよい。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明の穿孔
位置特定方法および岩盤探査方法の一実施例を適用した
計測システム１について詳細に説明する。図１は、本発
明の実施の形態の穿孔位置特定方法および岩盤探査方法
を実行する計測システム１の構成を説明する概略図であ
り、図２は、計測システム１の一構成部である映像記録
装置８（撮影手段）を、ドリルジャンボ１００に取り付
ける位置を説明する概略図であり、図３は、映像記録装
置８の動作を説明するフローチャートである。

【００２０】まず、計測システム１の構成について説明
する。計測システム１は、映像記録装置８を取り付けた
ことを除いては、特許第２７４９５６１号における計測
システムＡと同様の構成である。

【００２１】すなわち、計測システム１は、削岩機５ａ
（穿孔手段）の打撃圧、回転圧、フィード圧およびダン
ピング圧の４油圧系を備えており、各油圧系の油圧ホー
ス２…には油圧センサ３…が、それぞれ設置されてい
る。これら油圧センサ３…はデータレコーダ４に接続さ
れており、各油圧系の油圧データは、電圧信号に変換さ
れてデータレコーダ４に保存されるようになっている。
なお、油圧センサ３…のうち、ダンピング圧、回転圧お
よび打撃圧を測定する油圧センサ３…はそれぞれ削岩機
５ａに油圧ホース２を介して接続されており、また、フ
ィード圧を測定する油圧センサ３は、削岩機５ａを押し
出すためのフィードシリンダ５ｂに油圧ホース２を介し
て接続されている。さらに、削岩機５ａに接続されてい
る油圧センサ３のうち少なくとも１つは、映像記録装置
８にも電圧信号を出力している。

【００２２】また、データレコーダ４には、傾斜計６が
接続されている。この傾斜計６は、ドリルジャンボ１０
０のガイドシェル７に設置されており、穿孔角度を測定
する。また、傾斜計６からの電圧信号もデータレコーダ
４に保存される。油圧センサ３…および傾斜計６からの
電圧信号は、データレコーダ４に内蔵の、３．５インチ
フロッピーディスク（以下、ＦＤと記載）などの記憶媒
体に保存されるとともに、データレコーダ４によって圧
力データと角度データに換算される。

【００２３】また、映像記録装置８は、例えばＣＣＤ
（Charge Coupled Device）カメラなどの映像を電圧信
号に変換する映像取り込み手段８ａと、このＣＣＤカメ
ラからの電圧信号を内蔵する磁気媒体や半導体メモリな
どの記録媒体に記録する記録手段８ｂとを備えている。
この映像記録装置８は、例えば図２に示すように、操縦
席１０１の前に設置され、油圧センサ３から送られてく
る油圧データが所定値を超えたタイミングをONトリガー
条件として、例えば操縦者の視野と同程度の範囲の映像
を撮影する。その他、トリガー条件となるドリルジャン
ボ１００の動作開始の態様として、穿孔機５ａの前進開
始を位置センサなどを用いて検出する方法などがありえ
る。

【００２４】次に、上記計測システム１を用いて行なわ
れる穿孔位置特定方法および岩盤探査方法について説明
する。具体的には、ドリルジャンボ１００が、トンネル
工事現場などにおいて発破用ダイナマイト設置用孔を切
羽に穿孔する場合や側壁にロックボルト打設用孔を穿孔
する場合について、計測システム１の動作を説明する。
計測システム１の映像記録装置８以外の構成要素は、特
許第２７４９５６１号における計測システムＡと同様の
動作を行う。

【００２５】すなわち、まず、穿孔油圧データのファイ
ル名を指定し、次いでデータサンプリングの間隔を指定
し、さらに、穿孔油圧データの計測、記録のON，OFFト
リガー条件を設定する。次に、計測待ち状態を経て穿孔
を開始し、次いで、ONトリガー条件を満たしたならば、
穿孔油圧データを計測、記録し、その後、穿孔を終了す
る。一方、ONトリガー条件を満たしていなければ、計測
待ち状態に移行して、ONトリガー条件を満たすまでは、
ONトリガー条件のチェックと計測待ち状態を順次繰り返
す。次に、穿孔を終了した後にOFFトリガー条件を満た
したならば、計測、記録を終了する。一方、OFFトリガ
ー条件を満たしていなければ、計測、記録の継続状態に
移行して、OFFトリガー条件を満たすまでは、OFFトリガ
ー条件のチェックと計測待ち状態を順次繰り返す。次
に、他の穿孔を計測するか否かを判断し、他の穿孔を計
測しないならば、計測を終了する。一方、他の穿孔を計
測するならば、ファイル名を変更して、上述した計測待
ち状態まで戻る。なお、上記と同様にして、傾斜計６に
よって穿孔角度を測定していく。

【００２６】また、上記した穿孔油圧データ記録時に
は、例えば油量や光学的手法により測定された穿孔距離
も同時に記録される。これにより、岩盤性状の深さ方向
の分布も容易に把握可能となる。

【００２７】このように、計測システム１内のデータレ
コーダ４は、内蔵するＦＤに、穿孔油圧データ及び穿孔
角度を、穿孔順に、あるいは穿孔した時刻とともに記録
する。

【００２８】また、上述した動作に平行して、映像記録
装置８は、図３のフローチャートに従って動作する。

【００２９】すなわち、まず、作業者は、穿孔油圧デー
タの計測、記録のONトリガー条件を設定する（ステップ
Ｓ１）。次に、ドリルジャンボ１００の削岩機５ａは、
計測待ち状態を経て（ステップＳ２）穿孔を開始する
（ステップＳ３）。

【００３０】ここで、映像記録装置８は、油圧センサ３
から入力される電圧信号と、ONトリガー条件とを比較し
（ステップＳ４）、ONトリガー条件を満たしているなら
ば、映像取り込み手段８ａが出力した電圧信号、則ち映
像データを記録手段８ｂを用いて記録する（ステップＳ
５）。一方、ONトリガー条件を満たしていなければ、映
像記録装置８は、計測待ち状態に移行して（ステップＳ
７）、ONトリガー条件を満たすまで、ONトリガー条件の
チェックと計測待ち状態を順次繰り返す。

【００３１】映像記録装置８がステップＳ５において映
像データを記録した後、削岩機５ａは、穿孔を終了する
（ステップＳ６）。この後、他の位置を穿孔する場合は
ステップＳ２に戻って同様の動作を繰り返し、他の位置
を穿孔しない場合は動作を終了する（ステップＳ８）。

【００３２】このようにして映像記録装置８の記録手段
８ｂには、穿孔位置の映像データが、穿孔順に、且つ、
自動的に記録される。ここで、前記した映像データと共
に記録した時刻も同時に記録される場合もある。

【００３３】動作を終了したら、作業者は記録手段８ｂ
内に記録された映像と設計図とを比較することにより、
穿孔位置およびその穿孔順序を特定する。

【００３４】すなわち、発破用ダイナマイト設置用孔や
ロックボルト打設用孔は、設計段階で位置が決まってい
る。従って、発破用ダイナマイト設置用孔を穿孔した場
合は、前記した映像にある該発破用ダイナマイト設置用
孔の周辺の映像と、設計図とを対応させることにより、
切羽における該発破用ダイナマイト設置用孔の穿孔位置
を把握できる。また、ロックボルト打設用孔を穿孔した
場合は、映像内のドリルジャンボ１００のブームの角度
から穿孔位置をおおまかに推定でき、また、この推定結
果と設計図とを対応させることにより、側面における該
ロックボルト打設用孔の穿孔位置を把握できる。また、
これら発破用ダイナマイト設置用孔やロックボルト打設
用孔の穿孔順序は、映像データを記録した時刻あるいは
順序より把握できる。また、映像データを記録した時刻
を記録している場合は、当然穿孔時刻も把握可能であ
る。

【００３５】以上より、本発明の一実施例を適用した計
測システム１によれば、計測システム１内のデータレコ
ーダ４が内蔵するＦＤに記録された穿孔油圧データの穿
孔順序あるいは穿孔した時刻と、映像記録装置８の記録
手段８ｂ内の映像データおよび設計図とを比較すること
により認識された穿孔位置の穿孔順序あるいは穿孔時刻
と、の双方を認識できるため、これらを対応させること
により、前記したＦＤ内の穿孔油圧データの採取位置を
確実且つ容易に把握できる。

【００３６】従って、特許第２７４９５６１号に開示し
た方法を用いて前記したＦＤ内の穿孔油圧データから岩
盤性状を認識した場合、この岩盤性状がどの位置におけ
る岩盤性状を示しているかを容易に把握できる。この場
合、前記した岩盤性状を、対応する位置に表示させるこ
とにより、岩盤性状の分布を容易に三次元的にとらえる
ことが可能となる。

【００３７】また、映像記録装置８は自動で映像データ
を記録し、また、データレコーダ４も穿孔油圧データを
自動で記録するため、全く施工に影響を与えることなく
岩盤性状の分布を得ることが可能となる。

【００３８】さらに、従来の装置に映像記録装置８を加
えたのみであるため、従来と比較してコストの増加は非
常に低く抑えられる。

【００３９】なお、本発明は、本実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変
形してよい。例えば、データレコーダー４のONトリガー
条件と、映像記録装置８のONトリガー条件を同じにして
もよい。この場合は計測システム１の制御系の構成は簡
単になる。また、図１において、映像記録装置８はダン
ピング圧を測定する油圧センサ３からの出力を受ける構
成としたが、当然他の油圧センサ３からの出力を受ける
構成としてもよい。

【００４０】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、孔を穿孔
する度に、周辺を含めて映像として撮影した後、この映
像と設計図とを、前記孔と前記周辺の位置関係を比較す
ることにより、当該穿孔した孔がどこに位置しているか
を、施工後においても特定できるため、施工に影響を与
えることなく岩盤に穿孔した穿孔位置を容易に特定でき
る。また、複数の孔を連続的に穿孔しても、前記映像の
撮影順序から、あるいは前記画像と共に時刻を記録する
ことにより、孔の穿孔順序も特定可能となる。

【００４１】また、請求項２や請求項３に記載の発明に
よれば、作業員の手を煩わすことなく前記映像を撮影で
きるため、より確実に、且つ、全く施工に影響を与える
ことなく、請求項１と同様の効果を得られる。

【００４２】また、請求項４に記載の岩盤探査方法によ
れば、ダンピング圧の測定順序或いは穿孔時刻と、請求
項１〜請求項３に記載の穿孔位置特定方法により得た穿
孔順序或いは穿孔時刻とを比較することにより、前記記
録したダンピング圧と、前記穿孔位置を容易に対応づけ
られるため、より確実、且つ、容易に、岩盤性状の分布
をとらえることが可能となる。

【００４３】また、請求項５に記載の発明によれば、他
の油圧データや穿孔距離や岩盤性状を示すデータの対応
付けは容易となるため、より容易に岩盤性状を三次元的
にを把握できる。

【００４４】また、請求項６に記載の発明によれば、請
求項４や請求項５に記載の発明と同様の効果を得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を適用した計測システム１の
構成を説明する概略図である。

【図２】計測システム１の一構成部である映像記録装置
８を、ドリルジャンボ１００に取り付ける位置を説明す
る概略図である。

【図３】映像記録装置８の動作を説明するフローチャー
トである。

【符号の説明】

１計測システム２油圧ホース３油圧センサ４データレコーダー５ａ削岩機５ｂフィードシリンダ６傾斜計７ガイドシェル８映像記録装置１００ドリルジャンボ１０１運転席

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石山宏二東京都港区虎ノ門一丁目20番10号西松建設株式会社内 (72)発明者塚田純一東京都荒川区西日暮里二丁目23番11号ドリルマシン株式会社内Ｆターム(参考） 2D065 AA13 AA14 AA17 AB21 BA12 BA19 BA23 BA33 BA34 BA35 BA36 BA38 BA39 BA40

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】地盤或いは岩盤に穿孔した孔の位置を特定
する穿孔位置特定方法であって、前記孔を穿孔する度に、周辺を含めて映像として撮影し
た後、この映像の前記孔と前記周辺の位置関係と、設計図に表
示或いは記載された前記孔と前記周辺の位置関係と、を
比較することにより、穿孔位置を特定すること、を特徴とする穿孔位置特定方法。
【請求項２】請求項１に記載の穿孔位置特定方法におい
て、穿孔手段の動作開始をトリガーとして前記映像を自動で
撮影すること、を特徴とする穿孔位置特定方法。
【請求項３】請求項２に記載の穿孔位置特定方法におい
て、前記穿孔手段は油圧駆動式の削岩機であり、この油圧駆動式の削岩機に供給される油圧が設定値を超
えた場合を、前記トリガーとすること、を特徴とする穿孔位置特定方法。
【請求項４】探査すべき岩盤を、複数箇所、油圧式削岩
機によって穿孔し、その削岩機の削岩時における、岩盤
への打撃に対する岩盤からの打撃反力を受け止め吸収す
るダンピング圧を解析することにより岩盤を探査する岩
盤探査方法において、前記ダンピング圧を、穿孔順に、あるいは穿孔時刻と共
に、記録し、また、請求項１〜請求項３の何れかに記載の穿孔位置特
定方法を用いて各々の穿孔位置を特定し、さらに、前記映像の撮影順序あるいは撮影時刻から穿孔
順序を特定することにより、前記記録したダンピング圧
と、前記穿孔位置を対応づけること、を特徴とする岩盤探査方法。
【請求項５】請求項４に記載の岩盤探査方法において、前記ダンピング圧は、削岩機の他の油圧データや穿孔距
離とともに記録されることを特徴とする岩盤探査方法。
【請求項６】請求項４または請求項５に記載の岩盤探査
方法において、請求項２または請求項３に記載の穿孔位置特定方法を用
いて各々の穿孔位置を特定し、さらに、前記トリガーと、前記ダンピング圧の測定を自
動で開始する開始トリガーと、は同一であること、を特
徴とする岩盤探査方法。