JP2004092063A

JP2004092063A - Apparatus, method and program for discrimination between stratum bedrocks

Info

Publication number: JP2004092063A
Application number: JP2002251722A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Ishizuka; 石塚　与志雄; Shigeki Wakabayashi; 若林　成樹; Toru Abe; 安部　透; Kazuyoshi Kamimura; 上村　一義
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2002-08-29
Filing date: 2002-08-29
Publication date: 2004-03-25
Anticipated expiration: 2022-08-29
Also published as: JP3831904B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance the accuracy of discrimination between stratum bedrocks in a construction range which includes a wide variety of grounds from a soft ground to a hard ground. <P>SOLUTION: An apparatus is equipped with: propulsion energy computing part 208, a rotational energy computing part 209 and a percussion energy computing part 210, which compute propulsion energy, rotational energy and percussion energy, acting on the tip (bit) of a drill rod when a hole is drilled in the ground, in accordance with a sensor detection parameter; a drilling energy computing part 211 which computes drilling energy based on the total of the propulsion energy, the rotational energy and the percussion energy; a discrimination standard setting part 212 which sets the standard of the discrimination between the stratum bedrocks, in accordance with a correlation between depth/drillhole-log data and the drilling energy obtained in exploratory drilling; and a stratum bedrock discrimination part 213 which discriminates between the stratum bedrocks during drilling in real time, in accordance with the result of a comparison between a discrimination standard and the drilling energy obtained in actual drilling. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、ロータリパーカッションドリルによる地盤の削孔時に用いられる地層岩盤判別装置、地層岩盤判別方法および地層岩盤判別プログラムに関するものであり、特に、柔らかい地盤から硬い地盤までを広く含む施工範囲における地層岩盤の判別精度を高めることができる地層岩盤判別装置、地層岩盤判別方法および地層岩盤判別プログラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、地下空洞等の施工に際して、施工範囲における地層岩盤を的確に評価予測することは、施工を進める上で極めて重要である。このことから従来においては、様々な地層岩盤の判別方法が提案されている。
【０００３】
例えば、特公平７−４９７５６号公報には、ピストン打撃による油圧式パーカッションドリルで地盤を削孔し、単位孔長あたりの平均破壊エネルギを算出した後、確率・統計的手法により岩盤等級と破壊エネルギとの対応付けを行い、破壊エネルギによる岩盤評価を実施し、大型コンピュータによる画像処理を行い、破壊エネルギの分布状態を把握して切羽前方の地層岩盤の評価や予測を行う方法が開示されている。
【０００４】
ここで、破壊エネルギは、油圧式パーカッションドリルが削孔に要した、つまり、岩盤を破壊するのに要したエネルギであり、破壊エネルギをＥｖ、ピストン打撃エネルギをＥｓ、ピストン打撃回数をＮｓ、掘進速度をＶｄ、掘孔断面積をＡｒとすると、つぎの（１）式で表される。
Ｅｖ＝（Ｅｓ×Ｎｓ）／（Ｖｄ／Ａｒ）・・・（１）
【０００５】
また、同公報の従来例では、例えば、地下石油備蓄基地工事のうち、水封トンネル工事における水封ボーリング孔の削孔時に、事前に試験削孔を行い、岩盤等級毎の破壊エネルギを確率・統計的手法を用いて把握することにより、破壊エネルギをパラメータとした岩盤評価を行っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の削孔においては、ドリルロッドの先端に推進力エネルギ、回転エネルギおよび打撃エネルギという三種類のエネルギを作用させることにより地盤を削孔するロータリパーカッションドリルが用いられる。
【０００７】
ここで、ロータリパーカッションドリルにおいても、施工範囲における地層岩盤を的確に評価予測することが望まれる。しかしながら、特公平７−４９７５６号公報に開示された方法をロータリパーカッションドリルに適用した場合には、地層岩盤の判別精度が低下するという問題点が発生する。
【０００８】
すなわち、ロータリパーカッションドリルにおいては、削孔対象の地盤特性に応じて、削孔に対する三種類のエネルギの寄与度が変化する。すなわち、比較的柔らかい地盤では、推進力エネルギや回転エネルギの寄与度が高くなる傾向を示す。これに対して、硬い地盤では、打撃エネルギの寄与度が高くなる傾向を示す。
【０００９】
従って、破壊エネルギ（ピストン打撃エネルギ、ピストン打撃回数、掘進速度、掘孔断面積）という限定されたパラメータから地層岩盤を判別する従来の方法では、硬い地盤の判別には有利であるが、ロータリパーカッションドリルにおける推進力エネルギおよび回転エネルギという重要なパラメータが考慮されないため、柔らかい地盤の判別が難しくなる。
【００１０】
このように、従来の方法は、柔らかい地盤から硬い地盤までを広く含む施工範囲における地盤地層の判別に適さないのである。
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、柔らかい地盤から硬い地盤までを広く含む施工範囲における地層岩盤の判別精度を高めることができる地層岩盤判別装置、地層岩盤判別方法および地層岩盤判別プログラムを提供することを目的とする。
【００１２】
【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にかかる発明は、地盤削孔時に削孔装置の削孔部に作用している推進力エネルギ、回転エネルギおよび打撃エネルギをセンサ検出パラメータに基づいて算出するエネルギ算出手段と、調査削孔時に得られた前記推進力エネルギ、前記回転エネルギおよび前記打撃エネルギと深度／柱状図データとの相関に基づいて、地層岩盤の判別基準を設定する判別基準設定手段と、実削孔時に得られた前記推進力エネルギ、前記回転エネルギおよび前記打撃エネルギと前記判別基準との比較結果より削孔中の地層岩盤をリアルタイムに判別する判別手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、地盤削孔時に削孔装置の削孔部に作用している推進力エネルギ、回転エネルギおよび打撃エネルギという三種類のエネルギを算出し、実削孔時に得られた推進力エネルギ、回転エネルギおよび打撃エネルギと判別基準との比較結果より削孔中の地層岩盤をリアルタイムに判別することとしたので、柔らかい地盤から硬い地盤までを広く含む施工範囲における地層岩盤の判別精度を高めることができる。
【００１４】
また、請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の地層岩盤判別装置において、前記エネルギ算出手段は、前記推進力エネルギ、前記回転エネルギおよび前記打撃エネルギの合計に基づく削孔エネルギを算出し、前記判別基準設定手段は、調査削孔時に得られた前記削孔エネルギと深度／柱状図データとの相関に基づいて、地層岩盤の判別基準を設定し、前記判別手段は、実削孔時に得られた前記削孔エネルギと前記判別基準との比較結果より削孔中の地層岩盤をリアルタイムに判別することを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、地盤削孔時に削孔装置の削孔部に作用している推進力エネルギ、回転エネルギおよび打撃エネルギの合計に基づく削孔エネルギを算出し、実削孔時に得られた削孔エネルギと判別基準との比較結果より削孔中の地層岩盤をリアルタイムに判別することとしたので、柔らかい地盤から硬い地盤までを広く含む施工範囲における地層岩盤の判別精度を高めることができる。
【００１６】
また、請求項３にかかる発明は、地盤削孔時に削孔装置の削孔部に作用している推進力エネルギ、回転エネルギおよび打撃エネルギをセンサ検出パラメータに基づいて算出するエネルギ算出手段と、地盤改良範囲を対象として、調査削孔時に得られた前記推進力エネルギ、前記回転エネルギおよび前記打撃エネルギと深度／柱状図データとの相関に基づいて、地層岩盤の判別基準を設定する判別基準設定手段と、地盤改良前の実削孔時に得られた前記推進力エネルギ、前記回転エネルギおよび前記打撃エネルギと前記判別基準との比較結果より削孔中の地層岩盤をリアルタイムに判別した後、地盤改良後の実削孔時に得られた前記推進力エネルギ、前記回転エネルギおよび前記打撃エネルギと前記判別基準との比較結果より削孔中の地層岩盤をリアルタイムに判別する判別手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、地盤削孔時に削孔装置の削孔部に作用している推進力エネルギ、回転エネルギおよび打撃エネルギを算出し、地盤改良前の実削孔時に得られた推進力エネルギ、回転エネルギおよび打撃エネルギと判別基準との比較結果より削孔中の地層岩盤をリアルタイムに判別した後、地盤改良後の実削孔時に得られた推進力エネルギ、回転エネルギおよび打撃エネルギと判別基準との比較結果より削孔中の地層岩盤をリアルタイムに判別することとしたので、柔らかい地盤から硬い地盤までを広く含む施工範囲における地層岩盤（例えば、改良対象地盤、健全地盤）の判別精度を高めることができる。
【００１８】
また、請求項４にかかる発明は、請求項３に記載の地層岩盤判別装置において、前記地盤改良前の判別結果と前記地盤改良後の判別結果とを比較表示する比較表示手段、を備えたことを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、地盤改良前の判別結果と地盤改良後の判別結果とを比較表示することとしたので、地盤改良の効果を容易に把握することができる。
【００２０】
また、請求項５にかかる発明は、地盤削孔時に削孔装置の削孔部に作用している推進力エネルギ、回転エネルギおよび打撃エネルギをセンサ検出パラメータに基づいて算出するエネルギ算出工程と、調査削孔時に得られた前記推進力エネルギ、前記回転エネルギおよび前記打撃エネルギと深度／柱状図データとの相関に基づいて、地層岩盤の判別基準を設定する判別基準設定工程と、実削孔時に得られた前記推進力エネルギ、前記回転エネルギおよび前記打撃エネルギと前記判別基準との比較結果より削孔中の地層岩盤をリアルタイムに判別する判別工程と、を含むことを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、地盤削孔時に削孔装置の削孔部に作用している推進力エネルギ、回転エネルギおよび打撃エネルギという三種類のエネルギを算出し、実削孔時に得られた推進力エネルギ、回転エネルギおよび打撃エネルギと判別基準との比較結果より削孔中の地層岩盤をリアルタイムに判別することとしたので、柔らかい地盤から硬い地盤までを広く含む施工範囲における地層岩盤の判別精度を高めることができる。
【００２２】
また、請求項６にかかる発明は、コンピュータを、地盤削孔時に削孔装置の削孔部に作用している推進力エネルギ、回転エネルギおよび打撃エネルギをセンサ検出パラメータに基づいて算出するエネルギ算出手段、調査削孔時に得られた前記推進力エネルギ、前記回転エネルギおよび前記打撃エネルギと深度／柱状図データとの相関に基づいて、地層岩盤の判別基準を設定する判別基準設定手段、実削孔時に得られた前記推進力エネルギ、前記回転エネルギおよび前記打撃エネルギと前記判別基準との比較結果より削孔中の地層岩盤をリアルタイムに判別する判別手段、として機能させるための地層岩盤判別プログラムである。
【００２３】
この発明によれば、地盤削孔時に削孔装置の削孔部に作用している推進力エネルギ、回転エネルギおよび打撃エネルギという三種類のエネルギを算出し、実削孔時に得られた推進力エネルギ、回転エネルギおよび打撃エネルギと判別基準との比較結果より削孔中の地層岩盤をリアルタイムに判別することとしたので、柔らかい地盤から硬い地盤までを広く含む施工範囲における地層岩盤の判別精度を高めることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明にかかる地層岩盤判別装置、地層岩盤判別方法および地層岩盤判別プログラムの一実施の形態について詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明にかかる一実施の形態が適用される削孔システム１００の構成を示す側面図である。同図に示した削孔システム１００は、前述したロータリパーカッション方式が採用されており、ドリルロッド１０３の先端（ビット１０４）に、回転エネルギ、打撃エネルギおよび推進力エネルギという三種類のエネルギを複合的に作用させて、地盤Ｇを削孔し孔Ｈを形成するためのシステムである。
【００２６】
また、削孔システム１００は、推進力エネルギ、回転エネルギおよび打撃エネルギの合計から求められる単位体積削孔エネルギＥ_ｉｔｓ（または削孔エネルギＰ）に基づいて、施工範囲における地層岩盤を判別する機能を備えている。
【００２７】
削孔システム１００において、ベースマシン１０１は、ロータリパーカッションドリル装置１０２を垂直に支持する。ロータリパーカッションドリル装置１０２は、ロータリパーカッション方式のドリル装置である。ドリルロッド１０３は、先端に刃先部としてのビット１０４が取り付けられており、ロータリパーカッションドリル装置１０２に垂直方向に進退自在に設けられている。
【００２８】
このドリルロッド１０３は、推進力エネルギ、回転エネルギおよび打撃エネルギという三種類のエネルギが複合的に与えられつつ、ロータリパーカッションドリル装置１０２に沿って進退されることにより、地盤Ｇを削孔し孔Ｈを形成する。
【００２９】
回転駆動用モータ１０５は、ドリルロッド１０３に回転エネルギを付与することにより、ドリルロッド１０３を回転駆動させるモータである。送水ポンプ１０６は、ロータリパーカッションドリル装置１０２へ送水するためのポンプである。ピストン１０７は、ドリルロッド１０３に打撃エネルギを付与するものである。
【００３０】
削孔制御装置１０８は、ベースマシン１０１に設けられており、削孔作業に際して、ロータリパーカッションドリル装置１０２の各部を制御する。操作盤１０９は、削孔制御装置１０８に接続されており、オペレータにより操作される。
【００３１】
地層岩盤判別装置２００は、図２に示した各パラメータを用いて、図３に示した推進力エネルギＰ_ｆ、回転エネルギＰ_ｒおよび打撃エネルギＰ_ｓの合計である削孔エネルギＰから求められる単位体積削孔エネルギＥ_ｉｔｓ　に基づいて、ロータリパーカッションドリル装置１０２の削孔範囲における地層岩盤をリアルタイムで判別し、判別結果を表示する装置であり、ベースマシン１０１に設けられている。
【００３２】
図３に示したように、地層岩盤判別装置２００においては、事前の調査削孔で得られた単位体積削孔エネルギＥ_ｉｔｓ　と、深度に応じた地層岩盤の状況を表す深度／柱状図データとの相関に基づいて、第１の判別基準Ｌ_Ｂ　および第２の判別基準Ｌ_Ｃが予め求められる。
【００３３】
第１の判別基準Ｌ_Ｂは、岩種（地層岩盤）のＡとＢとを判別するための基準である。第２の判別基準Ｌ_Ｃは、岩種のＢとＣとを判別するための基準である。
【００３４】
そして、地層岩盤判別装置２００においては、実際に削孔システム１００で削孔されている間の単位体積削孔エネルギＥ_ｉｔｓ　と、第１の判別基準Ｌ_Ｂおよび第２の判別基準Ｌ_Ｃ　（＞第１の判別基準Ｌ_Ｂ）との比較結果から岩種（地層岩盤）をリアルタイムで判別し、判別結果を表示する。
【００３５】
具体的には、単位体積削孔エネルギＥ_ｉｔｓ　が第１の判別基準Ｌ_Ｂ未満である場合には、岩種（地層岩盤）がＡとして判別される。また、単位体積削孔エネルギＥ_ｉｔｓ　が第１の判別基準Ｌ_Ｂ以上第２の判別基準Ｌ_Ｃ　未満である場合には、岩種（地層岩盤）がＢとして判別される。また、単位体積削孔エネルギＥ_ｉｔｓ　が第２の判別基準Ｌ_Ｃ以上である場合には、岩種（地層岩盤）がＣとして判別される。
【００３６】
また、岩種Ａ、ＢおよびＣにおける柔らかさは、岩種Ａ＞岩種Ｂ＞岩種Ｃの順である。つまり、岩種Ａ、ＢおよびＣの中では、岩種Ａが最も柔らかく、岩種Ｃが最も硬い。同図からわかるように、ロータリパーカッション方式においては、柔らかい岩種では、推進力エネルギＰ_ｆ　や回転エネルギＰ_ｒ　の寄与度が高くなる傾向を示す。これに対して、硬い岩種では、打撃エネルギＰ_ｓの寄与度が高くなる傾向を示す。
【００３７】
図２は、地層岩盤の判別に際して用いられる各パラメータを示す図である。同図において、図１の各部に対応する部分には同一の符号を付ける。同図において、Ｔは、ドリルロッド１０３の先端（ビット１０４）に作用する回転トルク［Ｎｍ］である。Ｎ_Ｔは、ドリルロッド１０３の回転数［回／ｓｅｃ］である。Ｆは、ドリルロッド１０３の先端（ビット１０４）に作用する推進力［Ｎ］である。
【００３８】
Ｓは、ピストン１０７の打撃によりドリルロッド１０３の先端（ビット１０４）に作用するピストン打撃エネルギ［Ｎｍ］である。Ｎ_ｓは、ピストン１０７がドリルロッド１０３へ打撃した単位時間あたりのピストン打撃回数［回／ｓｅｃ］である。
【００３９】
ｄδは、ドリルロッド１０３による削孔長［ｍ］である。ｄｔは、削孔長ｄδを削孔するのに要した所要時間［ｓｅｃ］である。Ｓ_ｐ（＝ｄδ／ｄｔ）は、ドリルロッド１０３による単位時間あたりの削孔速度である。Ａは、孔Ｈの孔断面積［ｍ^２］である。ｒは、孔Ｈの孔半径［ｍ］である。
【００４０】
図１に戻り、磁気センサ２０１は、ロータリパーカッションドリル装置１０２に設けられており、回転駆動用モータ１０５の回転数Ｎ_Ｔ（図２参照）を検出するセンサである。
【００４１】
削孔長センサ２０２は、ロータリパーカッションドリル装置１０２に設けられており、ドリルロッド１０３の変位量、すなわち、削孔長ｄδ（図２参照）を検出するセンサである。圧力センサ２０３は、ベースマシン１０１に設けられており、推進力Ｆ、回転トルクＴおよびピストン打撃回数Ｎｓ（図２参照）を検出するセンサである。
【００４２】
これらの磁気センサ２０１、削孔長センサ２０２および圧力センサ２０３の各出力データは、センサ検出パラメータとして、地層岩盤判別装置２００に入力される。
【００４３】
図４は、図１に示した地層岩盤判別装置２００の構成を示すブロック図である。同図において、図１の各部に対応する部分には同一の符号を付ける。同図に示した入出力インタフェース２０６は、地層岩盤判別装置２００内の各部と、磁気センサ２０１、削孔長センサ２０２、圧力センサ２０３、入力部２０４および表示部２０５との入出力のインタフェースをとる。
【００４４】
磁気センサ２０１、削孔長センサ２０２および圧力センサ２０３（図１参照）は、前述した回転数Ｎ_Ｔ、削孔長ｄδ、推進力Ｆ、回転トルクＴおよびピストン打撃回数Ｎ_ｓという各センサ検出パラメータのデータを入出力インタフェース２０６へ出力する。
【００４５】
入力部２０４は、各種データの入力に用いられる。表示部２０５は、リアルタイムで地層岩盤の判別結果（図３参照）等を表示するためのＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ）やＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ　Ｒａｙ　Ｔｕｂｅ）等である。
【００４６】
制御部２０７は、地層岩盤判別装置２００の各部を制御する。推進力エネルギ算出部２０８は、入出力インタフェース２０６を介して各パラメータを取得し、後述する算出式に基づいて、ドリルロッド１０３（図１および図２参照）の先端（ビット１０４）に作用する推進力エネルギを算出する。
【００４７】
回転エネルギ算出部２０９は、入出力インタフェース２０６を介して各パラメータを取得し、後述する算出式に基づいて、ドリルロッド１０３（図１および図２参照）の先端（ビット１０４）に作用する回転エネルギを算出する。
【００４８】
打撃エネルギ算出部２１０は、入出力インタフェース２０６を介して各パラメータを取得し、後述する算出式に基づいて、ドリルロッド１０３（図１および図２参照）の先端（ビット１０４）に作用する打撃エネルギを算出する。
【００４９】
削孔エネルギ算出部２１１は、推進力エネルギ算出部２０８、回転エネルギ算出部２０９および打撃エネルギ算出部２１０でそれぞれ算出される推進力エネルギ、回転エネルギおよび打撃エネルギから、後述する算出式に基づいて、削孔エネルギを算出する。
【００５０】
判別基準設定部２１２は、前述したように、事前の調査削孔で得られた上記削孔エネルギと、深度／柱状図データとの相関に基づいて、第１の判別基準Ｌ_Ｂ　および第２の判別基準Ｌ_Ｃ（図３参照）を求め、これを地層岩盤判別部２１３に設定する。
【００５１】
地層岩盤判別部２１３は、図３に示したように、実際に削孔システム１００で削孔されている間の削孔エネルギと、第１の判別基準Ｌ_Ｂおよび第２の判別基準Ｌ_Ｃ　との比較結果から岩種（地層岩盤）をリアルタイムで判別し、判別結果を表示部２０５に表示させる。
【００５２】
調査用エネルギデータ格納部２２０は、判別基準の設定の際に調査用として算出されるエネルギ（推進力エネルギ、回転エネルギ、打撃エネルギおよび削孔エネルギ）に関する調査用エネルギデータを格納する。
【００５３】
深度／柱状図データ格納部２３０は、調査用として作成される深度／柱状図データを格納する。地層岩盤判別データ格納部２４０は、地層岩盤判別部２１３の判別結果である地層岩盤判別データを格納する。
【００５４】
つぎに、一実施の形態の動作について、図５〜図７に示したフローチャートを参照しつつ説明する。図５に示したステップＳＡ１では、調査削孔が実施され、地層岩盤の判別基準、すなわち、第１の判別基準Ｌ_Ｂ　および第２の判別基準Ｌ_Ｃ　を地層岩盤判別部２１３に設定するための判別基準設定処理が実行される。
【００５５】
具体的には、図６に示したステップＳＢ１では、入力部２０４より、パラメータとして、孔半径ｒ、ピストン打撃エネルギＳおよび孔断面積Ａ（いずれも固定値）が入力される。これにより、回転エネルギ算出部２０９には、孔半径ｒが初期設定される。打撃エネルギ算出部２１０には、ピストン打撃エネルギＳが初期設定される。また、削孔エネルギ算出部２１１には、孔断面積Ａが初期設定される。
【００５６】
以後、削孔システム１００により調査削孔され、磁気センサ２０１、削孔長センサ２０２および圧力センサ２０３からセンサ検出パラメータのデータが地層岩盤判別装置２００に出力される。また、調査削孔においては、コアサンプリング等により、深度／柱状図データが作成される。
【００５７】
ステップＳＢ２では、推進力エネルギ算出部２０８、回転エネルギ算出部２０９、打撃エネルギ算出部２１０および削孔エネルギ算出部２１１のそれぞれは、磁気センサ２０１、削孔長センサ２０２および圧力センサ２０３より調査用のセンサ検出パラメータ（回転数Ｎ_Ｔ　、削孔長ｄδ、推進力Ｆ、回転トルクＴおよびピストン打撃回数Ｎ_ｓ　）を取得する。
【００５８】
ステップＳＢ３では、推進力エネルギ算出部２０８は、各パラメータに基づいて、調査用の推進力エネルギを算出する。具体的には、推進力エネルギ算出部２０８は、次の（２）式に、推進力Ｆ、削孔長ｄδおよび所要時間ｄｔを代入することにより、単位時間あたりの推進力エネルギＰ_ｆを算出する。
【００５９】
Ｐ_ｆ　＝Ｆ×ｄδ／ｄｔ［Ｎｍ／ｓｅｃ］　・・・（２）
【００６０】
ここで、（２）式におけるｄδ／ｄｔが削孔速度Ｓ_ｐ（図２参照）であるため、（２）式はつぎの（３）式で表される。
【００６１】
Ｐ_ｆ　＝Ｆ×Ｓ_ｐ［Ｎｍ／ｓｅｃ］　・・・（３）
【００６２】
ステップＳＢ４では、回転エネルギ算出部２０９は、各パラメータに基づいて、調査用の回転エネルギを算出する。具体的には、回転エネルギ算出部２０９は、次の（４）式に回転トルクＴ、孔半径ｒおよび回転数Ｎ_Ｔを代入することにより、単位時間あたりの回転エネルギＰ_ｒを算出する。
【００６３】

【００６４】
ステップＳＢ５では、打撃エネルギ算出部２１０は、各パラメータに基づいて、調査用の打撃エネルギを算出する。具体的には、打撃エネルギ算出部２１０は、次の（５）式にピストン打撃エネルギＳおよびピストン打撃回数Ｎ_ｓを代入することにより、単位時間あたりの打撃エネルギＰ_ｓ　を算出する。
Ｐ_ｓ　＝Ｓ×Ｎ_ｓ　［Ｎｍ／ｓｅｃ］・・・（５）
【００６５】
ステップＳＢ６では、削孔エネルギ算出部２１１は、推進力エネルギ算出部２０８、回転エネルギ算出部２０９および打撃エネルギ算出部２１０で算出された推進力エネルギＰ_ｆ　、回転エネルギＰ_ｒ　および打撃エネルギＰ_ｓ　を次の（６）式に代入することにより、単位時間あたりの削孔エネルギＰを算出する。
【００６６】
Ｐ＝Ｐ_ｆ　＋Ｐ_ｒ　＋Ｐ_ｓ　［Ｎｍ／ｓｅｃ］・・・（６）
【００６７】
つぎに、削孔エネルギ算出部２１１は、単位体積の地盤を削孔するのに必要な単位体積削孔エネルギＥ_ｉｔｓを算出する。ここで、単位体積削孔エネルギＥ_ｉｔｓ　は、単位時間あたりの削孔エネルギをＰ（（６）式参照）、単位時間あたりの掘削体積をｄＶ／ｄｔとすると、つぎの（７）式で表される。
【００６８】
Ｅ_ｉｔｓ　＝Ｐ／（ｄＶ／ｄｔ）・・・（７）
【００６９】
ここで、（７）式に示した削孔エネルギＰを（３）式〜（６）式で表し、（ｄＶ／ｄｔ）を孔断面積Ａおよび削孔速度Ｓ_ｐで表すと、（７）式は、つぎの（８）式に変形される。
【００７０】
Ｅ_ｉｔｓ　＝（（Ｆ×Ｓ_ｐ）＋（２π×Ｔ×Ｎ_Ｔ　）＋（Ｓ×Ｎ_ｓ　））／（Ａ×Ｓ_ｐ）　　　　　・・・（８）
【００７１】
削孔エネルギ算出部２１１は、推進力Ｆ、削孔速度Ｓ_ｐ　、回転トルクＴ、回転数Ｎ_Ｔ　、ピストン打撃エネルギＳ、ピストン打撃回数Ｎ_ｓ、孔断面積Ａ　、削孔速度Ｓ_ｐ　という各パラメータを（８）式に代入することにより、単位体積削孔エネルギＥ_ｉｔｓ　を算出する。
【００７２】
ステップＳＢ７では、制御部２０７は、推進力エネルギ算出部２０８、回転エネルギ算出部２０９、打撃エネルギ算出部２１０、削孔エネルギ算出部２１１でそれぞれ算出された推進力エネルギＰ_ｆ　、回転エネルギＰ_ｒ　、打撃エネルギＰ_ｓ　、削孔エネルギＰおよび単位体積削孔エネルギＥ_ｉｔｓ　を深度に対応付けて調査用エネルギデータとして、調査用エネルギデータ格納部２２０に格納する。なお、深度は、削孔長ｄδに対応している。
【００７３】
ステップＳＢ８では、調査削孔が終了したか否かが判断され、この場合、判断結果が「Ｎｏ」とされる。
【００７４】
以後、ステップＳＢ８の判断結果が「Ｙｅｓ」になるまで、調査削孔が進み、ステップＳＢ２〜ステップＳＢ７が繰り返し実行される。これにより、調査用エネルギデータ格納部２２０には、深度に対応付けて調査用エネルギデータが順次格納される。また、調査削孔が進むにつれて、深度／柱状図データも順次作成される。
【００７５】
そして、ステップＳＢ８の判断結果が「Ｙｅｓ」になると、ステップＳＢ９では、制御部２０７は、入力部２０４および入出力インタフェース２０６を介して、上記作成された深度／柱状図データを取得する。ステップＳＢ１０では、制御部２０７は、深度／柱状図データを深度／柱状図データ格納部２３０に格納する。
【００７６】
ステップＳＢ１１では、判別基準設定部２１２は、調査用エネルギデータ格納部２２０から調査用エネルギデータとして単位体積削孔エネルギＥ_ｉｔｓ　のデータを取得するとともに、深度／柱状図データ格納部２３０より深度／柱状図データを取得する。
【００７７】
つぎに、判別基準設定部２１２は、図３に示したように、単位体積削孔エネルギＥ_ｉｔｓと深度／柱状図データとの相関を調べ、判別基準として、第１の判別基準Ｌ_Ｂ　および第２の判別基準Ｌ_Ｃ　を求める。
【００７８】
ステップＳＢ１２では、判別基準設定部２１２は、第１の判別基準Ｌ_Ｂ　および第２の判別基準Ｌ_Ｃ　を地層岩盤判別部２１３に設定する。これにより、一連の判別基準設定処理が終了する。
【００７９】
図５に示したステップＳＡ２では、削孔システム１００による深度０からの削孔が開始され、判別基準設定処理で設定された第１の判別基準Ｌ_Ｂ　および第２の判別基準Ｌ_Ｃ　に基づいて、実際に地層岩盤を判別するための地層岩盤判別処理が実行される。
【００８０】
具体的には、図７に示したステップＳＣ１では、推進力エネルギ算出部２０８、回転エネルギ算出部２０９、打撃エネルギ算出部２１０および削孔エネルギ算出部２１１のそれぞれは、磁気センサ２０１、削孔長センサ２０２および圧力センサ２０３より判別用のセンサ検出パラメータ（回転数Ｎ_Ｔ　、削孔長ｄδ、推進力Ｆ、回転トルクＴおよびピストン打撃回数Ｎ_ｓ　）を取得する。
【００８１】
ステップＳＣ２では、推進力エネルギ算出部２０８は、前述した（２）式に、推進力Ｆ、削孔長ｄδおよび所要時間ｄｔを代入することにより、単位時間あたりの判別用の推進力エネルギＰ_ｆを算出する。
【００８２】
ステップＳＣ３では、回転エネルギ算出部２０９は、前述した（４）式に回転トルクＴ、孔半径ｒおよび回転数Ｎ_Ｔを代入することにより、単位時間あたりの判別用の回転エネルギＰ_ｒを算出する。
【００８３】
ステップＳＣ４では、打撃エネルギ算出部２１０は、前述した（５）式にピストン打撃エネルギＳおよびピストン打撃回数Ｎ_ｓを代入することにより、単位時間あたりの判別用の打撃エネルギＰ_ｓ　を算出する。
【００８４】
ステップＳＣ５では、削孔エネルギ算出部２１１は、推進力エネルギ算出部２０８、回転エネルギ算出部２０９および打撃エネルギ算出部２１０で算出された推進力エネルギＰ_ｆ　、回転エネルギＰ_ｒ　および打撃エネルギＰ_ｓ　と（６）式〜（８）式とから、単位時間あたりの判別用の単位体積削孔エネルギＥ_ｉｔｓ　を算出する。
【００８５】
ステップＳＣ６では、地層岩盤判別部２１３は、図３に示したように、単位体積削孔エネルギＥ_ｉｔｓ　と、第１の判別基準Ｌ_Ｂ　および第２の判別基準Ｌ_Ｃ　との比較結果から岩種（地層岩盤）を判別し、判別結果を地層岩盤判別データとする。
【００８６】
なお、一実施の形態においては、削孔エネルギ算出部２１１で前述した（６）式から削孔エネルギＰを求めた後、地層岩盤判別部２１３で削孔エネルギＰと判別基準との比較結果から地層岩盤を判別してもよい。
【００８７】
ステップＳＣ７では、地層岩盤判別部２１３は、地層岩盤判別データを入出力インタフェース２０６を介して、図３に示したように、表示部２０５にリアルタイムに表示させる。
【００８８】
ステップＳＣ８では、地層岩盤判別部２１３は、地層岩盤判別データを地層岩盤判別データ格納部２４０に格納する。ステップＳＣ９では、削孔が終了したか否かが判断され、この場合、判断結果が「Ｎｏ」とされる。
【００８９】
以後、ステップＳＣ９の判断結果が「Ｙｅｓ」になるまで、削孔が進み、ステップＳＣ１〜ステップＳＣ８が繰り返し実行される。これにより、表示部２０５には、図３に示したように、リアルタイムに深度に応じた岩種の判別結果（地層岩盤判別データ）が表示されるとともに、地層岩盤判別データ格納部２４０に地層岩盤判別データが順次格納される。
【００９０】
そして、ステップＳＣ９の判断結果が「Ｙｅｓ」になると、一連の地層岩盤判別処理が終了する。
【００９１】
また、一実施の形態においては、図１および図２に示した地層岩盤判別装置２００を地盤改良に適用して、改良対象地盤と健全地盤との判別に応用してもよい。図８は、同地層岩盤判別装置２００を地盤改良に適用した場合の動作を説明するフローチャートである。
【００９２】
同図に示したステップＳＤ１では、地盤改良前に、改良対象地盤と健全地盤とを含む地盤範囲について、図６に示した判別基準設定処理と同様にして、判別基準設定処理（地盤改良前）が実行される。これにより、改良対象地盤、健全地盤等を判別するための第１の判別基準Ｌ_Ｂ　および第２の判別基準Ｌ_Ｃ　が地層岩盤判別部２１３に設定される。
【００９３】
ステップＳＤ２では、地盤改良前に、改良対象地盤と健全地盤とを含む地盤範囲について、図７に示した地層岩盤判別処理と同様にして、地層岩盤判別処理（地盤改良前）が実行される。これにより、実際に削孔システム１００で地盤範囲が削孔され、削孔エネルギと、第１の判別基準Ｌ_Ｂ　および第２の判別基準Ｌ_Ｃ　との比較結果に基づいて、改良対象地盤や健全地盤等の判別がリアルタイムで行われる。
【００９４】
ステップＳＤ３では、判別結果に基づいて、改良対象地盤を健全地盤化するための地盤改良が実施される。
【００９５】
ステップＳＤ４では、地盤改良の効果を確認するために、地盤改良後に、当該地盤範囲について、図７に示した地層岩盤判別処理と同様にして、地層岩盤判別処理（地盤改良後）が実行される。
【００９６】
これにより、実際に削孔システム１００で地盤範囲が削孔され、削孔エネルギと、第１の判別基準Ｌ_Ｂ　および第２の判別基準Ｌ_Ｃ　との比較結果に基づいて、判別がリアルタイムで行われる。そして、ステップＳＤ２での判別結果とステップＳＤ４での判別結果とを比較することにより、地盤改良の効果が容易に把握される。
【００９７】
なお、一実施の形態においては、地層岩盤判別部２１３により、ステップＳＤ２での地盤改良前の判別結果と、ステップＳＤ４での地盤改良後の判別結果とを表示部２０５に比較表示してもよい。
【００９８】
以上説明したように、一実施の形態によれば、地盤削孔時にロータリパーカッション方式によるドリルロッド１０３の先端部（ビット１０４）に作用している推進力エネルギ、回転エネルギおよび打撃エネルギという三種類のエネルギ（削孔エネルギ）を算出し、図３に示したように、実削孔時に得られた推進力エネルギ、回転エネルギおよび打撃エネルギの合計に基づく単位体積削孔エネルギＥ_ｉｔｓ　と判別基準（第１の判別基準Ｌ_Ｂ　、第２の判別基準Ｌ_Ｃ　）との比較結果より削孔中の地層岩盤をリアルタイムに判別することとしたので、柔らかい地盤から硬い地盤までを広く含む施工範囲における地層岩盤の判別精度を高めることができる。
【００９９】
また、一実施の形態によれば、図８を参照して説明したように、地盤削孔時に削孔装置の削孔部に作用している推進力エネルギ、回転エネルギおよび打撃エネルギの合計に基づく単位体積削孔エネルギＥ_ｉｔｓ　を算出し、地盤改良前の実削孔時に得られた推進力エネルギ、回転エネルギおよび打撃エネルギに基づく単位体積削孔エネルギＥ_ｉｔｓ　と判別基準（第１の判別基準Ｌ_Ｂ　、第２の判別基準Ｌ_Ｃ　）との比較結果より削孔中の地層岩盤をリアルタイムに判別した後、地盤改良後も同様にして、削孔中の地層岩盤をリアルタイムに判別することとしたので、柔らかい地盤から硬い地盤までを広く含む施工範囲における地層岩盤（例えば、改良対象地盤、健全地盤）の判別精度を高めることができる。
【０１００】
また、一実施の形態によれば、地盤改良前の判別結果と地盤改良後の判別結果とを表示部２０５に比較表示することとしたので、地盤改良の効果を容易に把握することができる。
【０１０１】
以上本発明にかかる一実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成例はこの一実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
【０１０２】
例えば、前述した一実施の形態においては、地層岩盤判別装置２００の機能を実現するためのプログラムを図９に示したコンピュータ読み取り可能な記録媒体４００に記録して、この記録媒体４００に記録されたプログラムを同図に示したコンピュータ３００に読み込ませ、実行することにより各機能を実現してもよい。
【０１０３】
同図に示したコンピュータ３００は、上記プログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）３１０と、キーボード、マウス等の入力装置３２０と、各種データを記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）３３０と、演算パラメータ等を記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）３４０と、記録媒体４００からプログラムを読み取る読取装置３５０と、ディスプレイ、プリンタ等の出力装置３６０と、装置各部を接続するバス３７０とから構成されている。
【０１０４】
ＣＰＵ３１０は、読取装置３５０を経由して記録媒体４００に記録されているプログラムを読み込んだ後、プログラムを実行することにより、前述した機能を実現する。なお、記録媒体４００としては、光ディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク等が挙げられる。
【０１０５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１、５、６にかかる発明によれば、地盤削孔時に削孔装置の削孔部に作用している推進力エネルギ、回転エネルギおよび打撃エネルギという三種類のエネルギを算出し、実削孔時に得られた推進力エネルギ、回転エネルギおよび打撃エネルギと判別基準との比較結果より削孔中の地層岩盤をリアルタイムに判別することとしたので、柔らかい地盤から硬い地盤までを広く含む施工範囲における地層岩盤の判別精度を高めることができるという効果を奏する。
【０１０６】
また、請求項２にかかる発明によれば、地盤削孔時に削孔装置の削孔部に作用している推進力エネルギ、回転エネルギおよび打撃エネルギの合計に基づく削孔エネルギを算出し、実削孔時に得られた削孔エネルギと判別基準との比較結果より削孔中の地層岩盤をリアルタイムに判別することとしたので、柔らかい地盤から硬い地盤までを広く含む施工範囲における地層岩盤の判別精度を高めることができるという効果を奏する。
【０１０７】
また、請求項３にかかる発明によれば、地盤削孔時に削孔装置の削孔部に作用している推進力エネルギ、回転エネルギおよび打撃エネルギを算出し、地盤改良前の実削孔時に得られた推進力エネルギ、回転エネルギおよび打撃エネルギと判別基準との比較結果より削孔中の地層岩盤をリアルタイムに判別した後、地盤改良後の実削孔時に得られた推進力エネルギ、回転エネルギおよび打撃エネルギと判別基準との比較結果より削孔中の地層岩盤をリアルタイムに判別することとしたので、柔らかい地盤から硬い地盤までを広く含む施工範囲における地層岩盤（例えば、改良対象地盤、健全地盤）の判別精度を高めることができるという効果を奏する。
【０１０８】
また、請求項４にかかる発明によれば、地盤改良前の判別結果と地盤改良後の判別結果とを比較表示することとしたので、地盤改良の効果を容易に把握することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる一実施の形態が適用される削孔システム１００の構成を示す側面図である。
【図２】同一実施の形態で用いられる各パラメータを示す図である。
【図３】同一実施の形態における地層岩盤判別方法を説明する図である。
【図４】図１に示した地層岩盤判別装置２００の構成を示すブロック図である。
【図５】同一実施の形態の動作を説明するフローチャートである。
【図６】図５および図８に示した判別基準設定処理を説明するフローチャートである。
【図７】図５および図８に示した地層岩盤判別処理を説明するフローチャートである。
【図８】図１および図４に示した地層岩盤判別装置２００を地盤改良に適用した場合の動作を説明するフローチャートである。
【図９】同一実施の形態の変形例の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１００　削孔システム
１０２　ロータリパーカッションドリル装置
１０３　ドリルロッド
１０４　ビット
１０５　回転駆動用モータ
１０８　削孔制御装置
２００　地層岩盤判別装置
２０１　磁気センサ
２０２　削孔長センサ
２０３　圧力センサ
２０４　入力部
２０５　表示部
２０７　制御部
２０８　推進力エネルギ算出部
２０９　回転エネルギ算出部
２１０　打撃エネルギ算出部
２１１　削孔エネルギ算出部
２１２　判別基準設定部
２１３　地層岩盤判別部
２２０　調査用エネルギデータ格納部
２３０　深度／柱状図データ格納部
２４０　地層岩盤判別データ格納部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to, for example, a formation rock discriminating apparatus, a formation rock discrimination method, and a formation rock discrimination program used when drilling a ground by a rotary percussion drill, and particularly, in a construction range including a wide range from a soft ground to a hard ground. The present invention relates to a stratum rock discrimination device, a stratum rock discrimination method, and a stratum rock discrimination program that can enhance the discrimination accuracy of stratum rock.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, when constructing an underground cavity or the like, it is extremely important to accurately evaluate and predict the formation rock in the construction area in order to proceed with the construction. For this reason, various methods of discriminating the formation rock have been conventionally proposed.
[0003]
For example, Japanese Patent Publication No. 7-49756 discloses that a ground is drilled by a hydraulic percussion drill by piston impact, an average fracture energy per unit hole length is calculated, and a rock mass class and fracture energy are calculated by a probability / statistical method. A method is disclosed in which rock mass is evaluated by fracture energy, image processing is performed by a large computer, and the distribution state of fracture energy is grasped to evaluate and predict the formation rock in front of the face. .
[0004]
Here, the breaking energy is the energy required for the drilling by the hydraulic percussion drill, that is, the energy required to break the rock, and the breaking energy is Ev, the piston impact energy is Es, the number of piston impacts is Ns, Assuming that the velocity is Vd and the cross-sectional area of the borehole is Ar, the following formula (1) is used.
Ev = (Es × Ns) / (Vd / Ar) (1)
[0005]
Further, in the conventional example of the publication, for example, of the underground petroleum stockpiling base work, when drilling a water ring boring hole in a water ring tunnel construction, test drilling is performed in advance, and the fracture energy for each rock mass class is determined by the probability. The rock mass evaluation using fracture energy as a parameter is performed by grasping using a statistical method.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the conventional drilling, a rotary percussion drill for drilling the ground by applying three kinds of energy, that is, propulsive energy, rotational energy and impact energy to a tip of a drill rod is used.
[0007]
Here, it is desired to accurately evaluate and predict the formation rock in the construction range also in the rotary percussion drill. However, when the method disclosed in Japanese Patent Publication No. 7-49756 is applied to a rotary percussion drill, there is a problem in that the accuracy of discriminating formation rock is reduced.
[0008]
That is, in the rotary percussion drill, the contribution of three types of energy to the drilling changes according to the ground characteristics of the drilling target. That is, in a relatively soft ground, the contribution of the propulsion energy and the rotational energy tends to increase. On the other hand, on hard ground, the contribution of the impact energy tends to increase.
[0009]
Therefore, the conventional method of discriminating formation rock from limited parameters such as fracture energy (piston impact energy, number of piston strokes, excavation speed, and cross-sectional area of a borehole) is advantageous for discriminating hard ground, but is advantageous for rotary percussion. Important parameters such as propulsion energy and rotational energy in the drill are not taken into account, making it difficult to distinguish soft ground.
[0010]
As described above, the conventional method is not suitable for discriminating a ground stratum in a construction range including a wide range from a soft ground to a hard ground.
[0011]
The present invention has been made in view of the above, and has a formation rock discriminating apparatus, a formation rock discrimination method, and a formation rock discrimination program that can enhance the discrimination accuracy of formation rock in a construction range including a wide range from soft ground to hard ground. The purpose is to provide.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 calculates the propulsive force energy, the rotational energy and the impact energy acting on the drilling portion of the drilling device at the time of ground drilling based on the sensor detection parameters. Energy calculation means, and discrimination criterion setting means for setting discrimination criteria for formation rock based on the correlation between the propulsion energy, the rotational energy, and the impact energy obtained at the time of the survey drilling and the depth / columnar map data. Discriminating means for discriminating a formation rock being drilled in real time from a comparison result between the propulsion energy, the rotational energy and the impact energy obtained at the time of actual drilling, and the determination criterion. And
[0013]
According to the present invention, three types of energy, that is, propulsion energy, rotation energy, and impact energy, acting on the drilling portion of the drilling device during ground drilling are calculated, and the propulsion energy obtained during actual drilling is calculated. In order to improve the accuracy of geological rock discrimination in the construction range that includes soft ground to hard ground, the real-time determination of the geological rock being drilled is made based on the comparison result between the rotational energy and the impact energy and the determination standard. Can be.
[0014]
According to a second aspect of the present invention, in the geological formation discriminating apparatus according to the first aspect, the energy calculating means calculates a drilling energy based on a sum of the propulsive force energy, the rotational energy, and the impact energy. The discriminating criterion setting means sets discriminating criteria for the formation rock based on the correlation between the drilling energy obtained at the time of the survey drilling and the depth / columnar map data; It is characterized in that the formation rock being drilled is determined in real time based on the comparison result between the obtained drilling energy and the determination criterion.
[0015]
According to the present invention, drilling energy is calculated based on the sum of the propulsive force energy, the rotational energy, and the impact energy acting on the drilling portion of the drilling device at the time of ground drilling, and the drilling energy obtained at the time of actual drilling is calculated. Since the formation rock being drilled is determined in real time based on the comparison result between the hole energy and the determination criterion, it is possible to enhance the determination accuracy of the formation rock in a construction range including a wide range from a soft ground to a hard ground.
[0016]
According to a third aspect of the present invention, there is provided an energy calculating means for calculating a propulsive force energy, a rotational energy and a striking energy acting on a drilling portion of a drilling device at the time of ground drilling, based on a sensor detection parameter; Discrimination criterion setting means for setting a discrimination criterion for formation rock based on the correlation between the propulsion force energy, the rotation energy and the hitting energy obtained at the time of the survey drilling, and the depth / columnar map data for the improvement range. And, in real-time discriminating the formation rock during drilling from the result of comparison between the thrust force, the rotational energy and the impact energy obtained at the time of actual drilling before the ground improvement and the determination criterion, and after the ground improvement Formation rock during drilling based on a comparison result of the propulsive force energy, the rotational energy and the impact energy obtained at the time of actual drilling with the determination criterion. And determining means for determining in real time, characterized by comprising a.
[0017]
According to the present invention, the propulsion energy, the rotational energy, and the impact energy acting on the drilling portion of the drilling device at the time of ground drilling are calculated, and the propulsion energy obtained at the time of actual drilling before ground improvement, After discriminating the formation rock under drilling in real time from the comparison result between the rotational energy and the impact energy and the discrimination criterion, the propulsion energy, the rotation energy and the impact energy obtained at the time of actual drilling after the ground improvement and the discrimination criterion are determined. In order to determine the geological rock being drilled in real time based on the comparison results, it is necessary to improve the accuracy of the determination of geological rock (for example, ground to be improved, healthy ground) in the construction range that covers a wide range from soft ground to hard ground. Can be.
[0018]
According to a fourth aspect of the present invention, in the geological formation discriminating apparatus according to the third aspect, comparison display means for comparing and displaying the discrimination result before the ground improvement and the discrimination result after the ground improvement are provided. It is characterized by.
[0019]
According to the present invention, the determination result before the ground improvement and the determination result after the ground improvement are compared and displayed, so that the effect of the ground improvement can be easily grasped.
[0020]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an energy calculating step of calculating a propulsive force energy, a rotational energy and a hitting energy acting on a drilling portion of a drilling device at the time of ground drilling, based on a sensor detection parameter. A discriminating criterion setting step of setting a discriminating criterion for formation rock based on the correlation between the propulsive force energy, the rotational energy and the impact energy obtained at the time of drilling, and the depth / columnar map data; A step of discriminating a formation rock being drilled in real time based on a comparison result of the obtained propulsion force energy, rotation energy, and impact energy with the discrimination criterion.
[0021]
According to the present invention, three types of energy, that is, propulsion energy, rotation energy, and impact energy, acting on the drilling portion of the drilling device during ground drilling are calculated, and the propulsion energy obtained during actual drilling is calculated. In order to improve the accuracy of geological rock discrimination in the construction range that includes soft ground to hard ground, the real-time determination of the geological rock being drilled is made based on the comparison result between the rotational energy and the impact energy and the determination standard. Can be.
[0022]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an energy calculation means for calculating a propulsive energy, a rotational energy and a striking energy acting on a drilling portion of a drilling device at the time of ground drilling based on sensor detection parameters. A discriminating criterion setting means for setting a discriminating criterion for formation rock based on a correlation between the propulsive force energy, the rotational energy and the impact energy obtained at the time of the survey drilling and the depth / columnar map data, A stratum rock discrimination program for functioning as discriminating means for discriminating a stratum rock under drilling in real time based on a comparison result of the obtained propulsion force energy, rotation energy, impact energy and the discrimination criterion.
[0023]
According to the present invention, three types of energy, that is, propulsion energy, rotation energy, and impact energy, acting on the drilling portion of the drilling device during ground drilling are calculated, and the propulsion energy obtained during actual drilling is calculated. In order to improve the accuracy of geological rock discrimination in the construction range that includes soft ground to hard ground, the real-time determination of the geological rock being drilled is made based on the comparison result between the rotational energy and the impact energy and the determination standard. Can be.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a stratum rock discrimination device, a stratum rock discrimination method, and a stratum rock discrimination program according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0025]
FIG. 1 is a side view showing a configuration of a drilling system 100 to which an embodiment according to the present invention is applied. The drilling system 100 shown in FIG. 1 employs the rotary percussion method described above, in which three types of energy, namely, rotational energy, impact energy, and propulsive force energy are combined at the tip (bit 104) of the drill rod 103. And a hole H is formed by drilling the ground G.
[0026]
The drilling system 100 also has a unit volume drilling energy E determined from the sum of the propulsive energy, the rotational energy, and the impact energy. _its (Or drilling energy P) to determine the formation rock in the construction area.
[0027]
In the drilling system 100, a base machine 101 vertically supports a rotary percussion drill device 102. The rotary percussion drill device 102 is a rotary percussion type drill device. The drill rod 103 has a bit 104 as a cutting edge attached to the tip thereof, and is provided on the rotary percussion drill device 102 so as to be able to advance and retreat in the vertical direction.
[0028]
The drill rod 103 is drilled in the ground G by being advanced and retracted along the rotary percussion drill device 102 while being given composite energy of three types of energy, propulsive energy, rotational energy and impact energy. To form
[0029]
The rotational drive motor 105 is a motor that rotationally drives the drill rod 103 by applying rotational energy to the drill rod 103. The water supply pump 106 is a pump for supplying water to the rotary percussion drill device 102. The piston 107 imparts impact energy to the drill rod 103.
[0030]
The drilling control device 108 is provided in the base machine 101 and controls each part of the rotary percussion drill device 102 at the time of drilling work. The operation panel 109 is connected to the drilling control device 108 and is operated by an operator.
[0031]
The stratum rock identification device 200 uses the parameters shown in FIG. 2 to calculate the propulsion energy P shown in FIG. _f , Rotational energy P _r And impact energy P _s Drilling energy E obtained from the drilling energy P which is the sum of _its Is a device that determines the formation rock in the drilling range of the rotary percussion drill device 102 in real time based on the information, and displays the determination result, and is provided in the base machine 101.
[0032]
As shown in FIG. 3, in the rock formation discriminating apparatus 200, the unit volume drilling energy E obtained by the preliminary drilling is used. _its And the first discrimination criterion L based on the correlation between the depth and the columnar map data representing the condition of the bedrock according to the depth. _B And the second criterion L _C Is required in advance.
[0033]
First criterion L _B Is a criterion for discriminating between A and B of rock types (geological rock). Second criterion L _C Is a reference for discriminating between B and C of rock types.
[0034]
In the formation rock discriminating apparatus 200, the unit volume drilling energy E during drilling by the drilling system 100 is actually used. _its And a first determination criterion L _B And the second criterion L _C (> First discrimination criterion L _B ), The rock type (strata bedrock) is discriminated in real time, and the discrimination result is displayed.
[0035]
Specifically, the unit volume drilling energy E _its Is the first criterion L _B If it is less than 1, the rock type (stratum rock) is determined as A. Also, the unit volume drilling energy E _its Is the first criterion L _B The second determination criterion L _C If it is less than 1, the rock type (stratum rock) is determined as B. Also, the unit volume drilling energy E _its Is the second criterion L _C In the case described above, the rock type (stratum rock) is determined as C.
[0036]
The softness of rock types A, B, and C is in the order of rock type A> rock type B> rock type C. That is, among the rock types A, B and C, the rock type A is the softest and the rock type C is the hardest. As can be seen from the figure, in the rotary percussion method, the propulsion energy P _f And rotational energy P _r Tend to increase. On the other hand, for hard rock types, the impact energy P _s Tend to increase.
[0037]
FIG. 2 is a diagram showing parameters used for discrimination of the formation rock. In the figure, parts corresponding to respective parts in FIG. In the figure, T is the rotational torque [Nm] acting on the tip (bit 104) of the drill rod 103. N _T Is the number of rotations of the drill rod 103 [times / sec]. F is the driving force [N] acting on the tip (bit 104) of the drill rod 103.
[0038]
S is the piston impact energy [Nm] acting on the tip (bit 104) of the drill rod 103 due to the impact of the piston 107. N _s Is the number of times the piston 107 hits the drill rod 103 per unit time [times / sec].
[0039]
dδ is the drilling length [m] of the drill rod 103. dt is a required time [sec] required for drilling the drilling length dδ. S _p (= Dδ / dt) is a drilling speed of the drill rod 103 per unit time. A is the hole cross-sectional area of the hole H [m ² ]. r is the hole radius [m] of the hole H.
[0040]
Returning to FIG. 1, the magnetic sensor 201 is provided in the rotary percussion drill device 102 and controls the rotation speed N of the rotation drive motor 105. _T (See FIG. 2).
[0041]
The drilling length sensor 202 is provided in the rotary percussion drill device 102 and is a sensor that detects the amount of displacement of the drill rod 103, that is, the drilling length dδ (see FIG. 2). The pressure sensor 203 is provided in the base machine 101 and is a sensor that detects a propulsion force F, a rotation torque T, and the number of times Ns of striking a piston (see FIG. 2).
[0042]
The output data of the magnetic sensor 201, the drilling length sensor 202, and the pressure sensor 203 are input to the bedrock discriminating apparatus 200 as sensor detection parameters.
[0043]
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of the formation rock discriminating apparatus 200 shown in FIG. In the figure, parts corresponding to respective parts in FIG. The input / output interface 206 shown in FIG. 2 interfaces between the components in the geological rock mass discriminating apparatus 200 and the magnetic sensor 201, the borehole length sensor 202, the pressure sensor 203, the input unit 204, and the display unit 205. .
[0044]
The magnetic sensor 201, the drilling length sensor 202, and the pressure sensor 203 (see FIG. 1) _T , Drilling length dδ, propulsive force F, rotational torque T, and number of piston strikes N _s Is output to the input / output interface 206.
[0045]
The input unit 204 is used for inputting various data. The display unit 205 is an LCD (Liquid Crystal Display), a CRT (Cathode Ray Tube), or the like for displaying a determination result of the formation rock (see FIG. 3) and the like in real time.
[0046]
The control unit 207 controls each unit of the formation rock identification device 200. The propulsion energy calculation unit 208 acquires each parameter via the input / output interface 206 and, based on a calculation formula described later, acts on the tip (bit 104) of the drill rod 103 (see FIGS. 1 and 2). Calculate force energy.
[0047]
The rotational energy calculation unit 209 acquires each parameter via the input / output interface 206 and, based on a calculation formula described later, applies rotational energy to the tip (bit 104) of the drill rod 103 (see FIGS. 1 and 2). Is calculated.
[0048]
The striking energy calculation section 210 acquires each parameter via the input / output interface 206 and, based on a calculation formula described later, strike energy acting on the tip (bit 104) of the drill rod 103 (see FIGS. 1 and 2). Is calculated.
[0049]
The drilling energy calculation unit 211 calculates the propulsion energy, the rotation energy, and the impact energy calculated by the propulsion energy calculation unit 208, the rotation energy calculation unit 209, and the impact energy calculation unit 210 based on a calculation formula described below. Calculate the drilling energy.
[0050]
As described above, the determination criterion setting unit 212 determines the first determination criterion L based on the correlation between the drilling energy obtained in the preliminary drilling and the depth / columnar map data. _B And the second criterion L _C (See FIG. 3) and set this in the formation rock mass discrimination unit 213.
[0051]
As shown in FIG. 3, the formation rock mass discriminating unit 213 determines the drilling energy during the actual drilling by the drilling system 100 and the first discrimination criterion L. _B And the second criterion L _C The rock type (geological rock) is discriminated in real time from the comparison result, and the discrimination result is displayed on the display unit 205.
[0052]
The investigation energy data storage unit 220 stores investigation energy data relating to energies (propulsion force energy, rotation energy, impact energy, and drilling energy) calculated for the investigation when setting the determination criteria.
[0053]
The depth / column chart data storage unit 230 stores depth / column chart data created for investigation. The stratum rock discrimination data storage unit 240 stores stratum rock discrimination data that is the discrimination result of the stratum rock discrimination unit 213.
[0054]
Next, the operation of the embodiment will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS. In step SA1 shown in FIG. 5, a survey drilling is performed, and the discrimination criterion of the bedrock, that is, the first discrimination criterion L _B And the second criterion L _C Is set in the geological formation discriminating unit 213.
[0055]
Specifically, in step SB1 shown in FIG. 6, the input unit 204 inputs the hole radius r, the piston impact energy S, and the hole cross-sectional area A (all are fixed values) as parameters. Thereby, the hole radius r is initially set in the rotational energy calculation unit 209. The piston impact energy S is initially set in the impact energy calculation unit 210. Further, the hole cross-sectional area A is initially set in the drilling energy calculation unit 211.
[0056]
After that, the drilling system 100 investigates and drills, and data of sensor detection parameters is output from the magnetic sensor 201, the drilling length sensor 202, and the pressure sensor 203 to the rock formation discriminating apparatus 200. In the survey drilling, depth / columnar map data is created by core sampling or the like.
[0057]
In step SB2, each of the propulsive force energy calculation unit 208, the rotation energy calculation unit 209, the impact energy calculation unit 210, and the drilling energy calculation unit 211 uses the magnetic sensor 201, the drilling length sensor 202, and the pressure sensor 203 for investigation. Sensor detection parameter (rotational speed N _T , Drilling length dδ, propulsive force F, rotational torque T, and number of piston strikes N _s ) To get.
[0058]
In step SB3, the propulsion energy calculation unit 208 calculates the propulsion energy for investigation based on each parameter. Specifically, the propulsion energy calculating unit 208 substitutes the propulsion force F, the drilling length dδ, and the required time dt into the following equation (2) to obtain the propulsion energy P per unit time. _f Is calculated.
[0059]
P _f = F × dδ / dt [Nm / sec] (2)
[0060]
Here, dδ / dt in equation (2) is the drilling speed S _p (See FIG. 2), the equation (2) is expressed by the following equation (3).
[0061]
P _f = F × S _p [Nm / sec] (3)
[0062]
In step SB4, the rotational energy calculator 209 calculates rotational energy for investigation based on each parameter. Specifically, the rotational energy calculation unit 209 calculates the rotational torque T, the hole radius r, and the rotational speed N in the following equation (4). _T , The rotational energy per unit time P _r Is calculated.
[0063]

[0064]
In step SB5, the impact energy calculation section 210 calculates an impact energy for investigation based on each parameter. Specifically, the striking energy calculation unit 210 calculates the piston striking energy S and the piston striking frequency N by the following equation (5). _s By substituting the percussion energy per unit time P _s Is calculated.
P _s = S × N _s [Nm / sec] (5)
[0065]
In step SB6, the drilling energy calculation unit 211 calculates the propulsion energy P calculated by the propulsion energy calculation unit 208, the rotation energy calculation unit 209, and the impact energy calculation unit 210. _f , Rotational energy P _r And impact energy P _s Is substituted into the following equation (6) to calculate the drilling energy P per unit time.
[0066]
P = P _f + P _r + P _s [Nm / sec] (6)
[0067]
Next, the drilling energy calculation unit 211 calculates the unit volume drilling energy E required for drilling a unit volume of ground. _its Is calculated. Here, the unit volume drilling energy E _its Is expressed by the following equation (7), where P is the drilling energy per unit time (see equation (6)) and the excavation volume per unit time is dV / dt.
[0068]
E _its = P / (dV / dt) (7)
[0069]
Here, the drilling energy P shown in the equation (7) is expressed by the equations (3) to (6), and (dV / dt) is represented by the hole cross-sectional area A and the drilling speed S. _p Equation (7) is transformed into the following equation (8).
[0070]
E _its = ((F × S _p ) + (2π × T × N _T ) + (S × N _s )) / (A × S _p ・・・・・・ (8)
[0071]
The drilling energy calculation unit 211 calculates the driving force F and the drilling speed S _p , Rotational torque T, rotational speed N _T , Piston impact energy S, piston impact frequency N _s , Hole cross-sectional area A, drilling speed S _p By substituting each parameter into the equation (8), the unit volume drilling energy E _its Is calculated.
[0072]
In step SB7, the control unit 207 controls the propulsion energy P calculated by the propulsion energy calculation unit 208, the rotation energy calculation unit 209, the impact energy calculation unit 210, and the drilling energy calculation unit 211. _f , Rotational energy P _r , Impact energy P _s , Drilling energy P and unit volume drilling energy E _its Is stored in the survey energy data storage unit 220 as survey energy data in association with the depth. The depth corresponds to the drilling length dδ.
[0073]
In step SB8, it is determined whether or not the investigation and drilling has been completed. In this case, the determination result is “No”.
[0074]
Thereafter, until the result of the determination in step SB8 becomes "Yes", the investigation and drilling proceeds, and steps SB2 to SB7 are repeatedly executed. Thus, the survey energy data storage unit 220 sequentially stores the survey energy data in association with the depth. Further, as the survey drilling progresses, depth / columnar map data is also sequentially created.
[0075]
Then, when the determination result of step SB8 is “Yes”, in step SB9, the control unit 207 acquires the created depth / column diagram data via the input unit 204 and the input / output interface 206. In step SB10, the control unit 207 stores the depth / column diagram data in the depth / column diagram data storage unit 230.
[0076]
In step SB11, the determination criterion setting unit 212 reads the unit volume drilling energy E from the survey energy data storage unit 220 as survey energy data. _its And the depth / column diagram data from the depth / column diagram data storage unit 230.
[0077]
Next, as shown in FIG. 3, the discrimination criterion setting unit 212 sets the unit volume drilling energy E _its And a correlation between the depth / column chart data and a first criterion L as a criterion. _B And the second criterion L _C Ask for.
[0078]
In step SB12, the criterion setting unit 212 sets the first criterion L _B And the second criterion L _C Is set in the geological formation discriminating unit 213. Thus, a series of determination criterion setting processing ends.
[0079]
In step SA2 shown in FIG. 5, drilling from the depth 0 by the drilling system 100 is started, and the first determination criterion L set in the determination criterion setting process is set. _B And the second criterion L _C , A formation rock discrimination process for actually discriminating the formation rock is performed.
[0080]
More specifically, in step SC1 shown in FIG. 7, the propulsion force energy calculation unit 208, the rotation energy calculation unit 209, the impact energy calculation unit 210, and the drilling energy calculation unit 211 include the magnetic sensor 201 and the drilling length. Sensor detection parameters (rotational speed N) from the sensor 202 and the pressure sensor 203 for discrimination. _T , Drilling length dδ, propulsive force F, rotational torque T, and number of piston strikes N _s ) To get.
[0081]
At step SC2, the propulsion energy calculation unit 208 substitutes the propulsion force F, the drilling length dδ, and the required time dt into the above-described equation (2) to obtain the propulsion energy P for discrimination per unit time. _f Is calculated.
[0082]
In step SC3, the rotational energy calculation unit 209 calculates the rotational torque T, the hole radius r, and the rotational speed N from the above-described equation (4). _T , The rotational energy P for discrimination per unit time is obtained. _r Is calculated.
[0083]
In step SC4, the striking energy calculating section 210 calculates the piston striking energy S and the piston striking frequency N by the above-described equation (5). _s Is substituted, the impact energy P for discrimination per unit time is obtained. _s Is calculated.
[0084]
In step SC5, the drilling energy calculation unit 211 calculates the propulsion energy P calculated by the propulsion energy calculation unit 208, the rotation energy calculation unit 209, and the impact energy calculation unit 210. _f , Rotational energy P _r And impact energy P _s From Equations (6) to (8), the unit volume drilling energy E for discrimination per unit time is obtained. _its Is calculated.
[0085]
In step SC6, the formation rock mass discriminating unit 213, as shown in FIG. _its And a first determination criterion L _B And the second criterion L _C The rock type (stratum rock) is discriminated from the comparison result, and the discrimination result is used as stratum rock discrimination data.
[0086]
In one embodiment, after the drilling energy calculation unit 211 obtains the drilling energy P from the above-described equation (6), the formation rock discriminating unit 213 calculates the drilling energy P from the comparison result with the determination standard. The formation rock may be determined.
[0087]
In step SC7, the formation rock discrimination unit 213 causes the display unit 205 to display the formation rock discrimination data on the display unit 205 in real time via the input / output interface 206, as shown in FIG.
[0088]
In step SC8, the formation rock identification unit 213 stores the formation rock identification data in the formation rock identification data storage unit 240. In step SC9, it is determined whether or not the drilling has been completed. In this case, the determination result is “No”.
[0089]
Thereafter, until the result of the determination in step SC9 becomes “Yes”, drilling proceeds, and steps SC1 to SC8 are repeatedly executed. As a result, as shown in FIG. 3, the display unit 205 displays the determination result of the rock type (stratum rock discrimination data) according to the depth in real time, and displays the rock formation discrimination data in the stratum rock discrimination data storage unit 240. The determination data is sequentially stored.
[0090]
Then, when the determination result of step SC9 becomes “Yes”, a series of formation rock discrimination processing ends.
[0091]
Further, in one embodiment, the geological formation discriminating apparatus 200 shown in FIGS. 1 and 2 may be applied to the ground improvement, and may be applied to the discrimination between the ground to be improved and the healthy ground. FIG. 8 is a flowchart illustrating an operation when the geological formation discriminating apparatus 200 is applied to ground improvement.
[0092]
In step SD1 shown in the figure, before the ground improvement, the determination range setting process (before the ground improvement) is performed on the ground range including the ground to be improved and the healthy ground in the same manner as the determination standard setting process shown in FIG. Is executed. Thereby, the first determination criterion L for determining the ground to be improved, the healthy ground, and the like. _B And the second criterion L _C Is set in the stratum rock identification unit 213.
[0093]
In step SD2, before the ground improvement, the formation rock identification processing (before the soil improvement) is performed on the ground range including the improvement target ground and the healthy ground in the same manner as the formation rock identification processing shown in FIG. Thereby, the ground area is actually drilled by the drilling system 100, and the drilling energy and the first determination criterion L _B And the second criterion L _C Based on the result of comparison, the determination of the ground to be improved or the healthy ground is performed in real time.
[0094]
In step SD3, ground improvement for making the ground to be improved sound ground is performed based on the determination result.
[0095]
In step SD4, in order to confirm the effect of the ground improvement, after the ground improvement, the formation rock identification processing (after the ground improvement) is performed on the ground area in the same manner as the formation rock identification processing shown in FIG. .
[0096]
Thereby, the ground area is actually drilled by the drilling system 100, and the drilling energy and the first determination criterion L _B And the second criterion L _C The determination is performed in real time based on the comparison result with. Then, by comparing the determination result in step SD2 with the determination result in step SD4, the effect of the ground improvement can be easily grasped.
[0097]
In one embodiment, the determination result before the ground improvement in step SD2 and the determination result after the ground improvement in step SD4 may be displayed on the display unit 205 by the formation rock determination unit 213. .
[0098]
As described above, according to one embodiment, three types of propulsive energy, rotational energy, and impact energy acting on the tip (bit 104) of the drill rod 103 by the rotary percussion method at the time of drilling the ground. The energy (drilling energy) is calculated, and as shown in FIG. 3, the unit volume drilling energy E based on the sum of the propulsive force energy, the rotational energy and the impact energy obtained at the time of actual drilling. _its And the criterion (the first criterion L _B , The second criterion L _C Based on the result of comparison with (1), the geological rock under drilling is determined in real time, so that the accuracy of the determination of the geological rock in the construction range including a wide range from soft ground to hard ground can be improved.
[0099]
Further, according to one embodiment, as described with reference to FIG. 8, based on the sum of the propulsive energy, the rotational energy, and the impact energy acting on the drilling portion of the drilling device at the time of drilling the ground. Unit volume drilling energy E _its And the unit volume drilling energy E based on the propulsive energy, rotational energy and impact energy obtained during actual drilling before ground improvement _its And the criterion (the first criterion L _B , The second criterion L _C ) Based on the result of the comparison, the rock formation during drilling was determined in real time, and after the ground improvement, the rock formation during drilling was also determined in real time. It is possible to enhance the accuracy of discriminating a geological rock (for example, a ground to be improved, a healthy ground) in a construction range that includes a wide area.
[0100]
In addition, according to the embodiment, the determination result before the ground improvement and the determination result after the ground improvement are compared and displayed on the display unit 205, so that the effect of the ground improvement can be easily grasped.
[0101]
Although one embodiment according to the present invention has been described in detail with reference to the drawings, a specific configuration example is not limited to this embodiment, and a design change within a range not departing from the gist of the present invention. The present invention is also included in the present invention.
[0102]
For example, in the above-described embodiment, a program for realizing the function of the geological formation discriminating apparatus 200 is recorded on the computer-readable recording medium 400 shown in FIG. Each function may be realized by causing the computer 300 shown in the figure to read and execute the program.
[0103]
The computer 300 shown in the figure includes a CPU (Central Processing Unit) 310 for executing the above-described program, an input device 320 such as a keyboard and a mouse, a ROM (Read Only Memory) 330 for storing various data, an arithmetic parameter and the like. (Random access memory) 340 for storing a program, a reading device 350 for reading a program from the recording medium 400, an output device 360 such as a display and a printer, and a bus 370 for connecting each unit of the device.
[0104]
The CPU 310 realizes the above-described functions by reading the program recorded on the recording medium 400 via the reading device 350 and executing the program. Note that the recording medium 400 includes an optical disk, a flexible disk, a hard disk, and the like.
[0105]
【The invention's effect】
As described above, according to the first, fifth, and sixth aspects of the present invention, three types of energy, namely, propulsive energy, rotational energy, and impact energy, acting on a drilling portion of a drilling device during ground drilling. Is calculated, and the stratum rock during drilling is determined in real time from the comparison result between the propulsion energy, rotational energy and impact energy obtained at the time of actual drilling and the determination standard, so from soft ground to hard ground The effect that the discrimination accuracy of the formation rock in the construction range including widely can be improved.
[0106]
According to the second aspect of the present invention, drilling energy is calculated based on the sum of the propulsive energy, the rotational energy, and the impact energy acting on the drilling portion of the drilling device at the time of ground drilling. Based on the result of the comparison between the drilling energy obtained at the time of drilling and the discrimination criteria, the rock formation during drilling was determined in real time.Therefore, the accuracy of the determination of the formation rock in the construction range including soft ground to hard ground was improved. It has the effect of being able to increase.
[0107]
According to the third aspect of the present invention, the propulsive energy, the rotational energy and the impact energy acting on the drilling portion of the drilling device at the time of ground drilling are calculated and obtained at the time of actual drilling before ground improvement. After determining in real time the formation rock that is being drilled from the comparison results of the determined propulsion energy, rotation energy and impact energy with the determination criteria, the propulsion energy, rotation energy and rotation energy obtained during actual drilling after ground improvement Based on the comparison between the impact energy and the discrimination criteria, the formation rock being drilled is determined in real time. Therefore, the formation rock that covers a wide range from soft ground to hard ground (for example, ground to be improved, healthy ground) There is an effect that the accuracy of discrimination can be improved.
[0108]
According to the fourth aspect of the present invention, the determination result before the ground improvement and the determination result after the ground improvement are compared and displayed, so that the effect of the ground improvement can be easily grasped. Play.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view showing a configuration of a drilling system 100 to which an embodiment according to the present invention is applied.
FIG. 2 is a diagram showing parameters used in the same embodiment.
FIG. 3 is a diagram illustrating a stratum rock discrimination method in the same embodiment.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a formation rock discriminating apparatus 200 shown in FIG.
FIG. 5 is a flowchart illustrating the operation of the same embodiment.
FIG. 6 is a flowchart illustrating a determination criterion setting process illustrated in FIGS. 5 and 8;
FIG. 7 is a flowchart illustrating a formation rock discrimination process illustrated in FIGS. 5 and 8;
FIG. 8 is a flowchart illustrating an operation when the geological formation discriminating apparatus 200 shown in FIGS. 1 and 4 is applied to ground improvement.
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a modification of the same embodiment.
[Explanation of symbols]
100 drilling system
102 Rotary percussion drill device
103 drill rod
104 bits
105 Rotation drive motor
108 drilling control device
200 Geological rock discrimination device
201 Magnetic sensor
202 Hole length sensor
203 pressure sensor
204 input section
205 Display
207 control unit
208 Propulsion energy calculation unit
209 Rotational energy calculation unit
210 Impact energy calculator
211 Drilling energy calculator
212 Criteria setting section
213 Geological rock mass discriminator
220 Energy data storage for investigation
230 Depth / column diagram data storage
240 Geologic rock discrimination data storage

Claims

Energy calculating means for calculating propulsive force energy, rotational energy and impact energy acting on a drilling portion of a drilling device at the time of ground drilling, based on sensor detection parameters;
Discrimination criterion setting means for setting a discrimination criterion for formation rock based on a correlation between the propulsion force energy, the rotation energy, and the impact energy obtained at the time of the survey drilling and the depth / columnar map data;
Discriminating means for discriminating a formation rock mass being drilled in real time from a comparison result between the thrust force obtained at the time of actual drilling, the rotational energy and the impact energy and the determination criterion,
A rock formation discriminating device comprising:

The energy calculating means calculates drilling energy based on the sum of the propulsive force energy, the rotational energy and the impact energy, and the discriminating criterion setting means calculates the drilling energy and depth / Based on the correlation with the columnar map data, a discriminating criterion for the formation rock is set, and the discriminating means is based on the result of comparison between the drilling energy obtained at the time of actual drilling and the discrimination criterion, and 2. The formation rock discriminating apparatus according to claim 1, wherein discrimination is made in real time.

Energy calculating means for calculating propulsive force energy, rotational energy and impact energy acting on a drilling portion of a drilling device at the time of ground drilling, based on sensor detection parameters;
A discriminating criterion setting for discriminating a bedrock based on a correlation between the propulsive force energy, the rotational energy, the hitting energy, and the depth / columnar map data obtained at the time of the survey drilling for the ground improvement area. Means,
Based on a comparison between the thrust energy, the rotational energy and the impact energy obtained at the time of actual drilling before the ground improvement and the determination criterion and the determination criterion, the formation rock being drilled is determined in real time, and then the actual ground after the ground improvement is determined. Discriminating means for discriminating in real time rock formations being drilled from the result of comparison between the propulsion force energy obtained during drilling, the rotational energy and the impact energy and the determination criterion,
A rock formation discriminating device comprising:

4. The rock formation discriminating apparatus according to claim 3, further comprising comparison display means for comparing and displaying the discrimination result before the ground improvement and the discrimination result after the ground improvement.

An energy calculation step of calculating the propulsion energy, the rotation energy and the impact energy acting on the drilling portion of the drilling device at the time of ground drilling based on the sensor detection parameters,
A discriminating criterion setting step of setting a discriminating criterion for formation rock based on the correlation between the propulsion force energy, the rotational energy, and the impact energy obtained at the time of the survey drilling and the depth / columnar map data;
A discriminating step of discriminating the formation rock in the borehole in real time from a comparison result between the thrust force obtained at the time of actual drilling, the rotational energy and the impact energy and the determination criterion,
And a method for discriminating rock formation.

Computer
Energy calculating means for calculating propulsive force energy, rotational energy and impact energy acting on a drilling portion of a drilling device at the time of ground drilling based on sensor detection parameters;
Discriminating criterion setting means for setting a discriminating criterion for formation rock based on the correlation between the propulsive force energy, the rotational energy and the impact energy obtained at the time of the survey drilling and the depth / columnar map data,
Discriminating means for discriminating in real time rock formations being drilled from a result of comparison between the thrust force obtained at the time of actual drilling, the rotational energy and the impact energy and the determination criterion,
Geological rock discrimination program to function as.