JP2015132620A - 品質評価方法及び品質評価装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】海底の岩盤Rの品質を評価する本願の品質評価方法は、海底の岩盤Rに所定深さの調査孔103を穿ける穿孔工程と、ダイバーDが後端側を保持するための棒体53と、棒体53の前端部に連結され、加速度センサー11bと球面形状の衝突面11dとを有するハンマー11aと、を有する打撃器具51を用いて、打撃器具51を調査孔103に挿入して調査孔103の底面103aにハンマー11aの衝突面11dを衝突させ、加速度センサー11bでハンマー11aの加速度データを取得する加速度データ取得工程と、加速度データに基づき、Hertzの弾性接触論を用いて岩盤Rの変形特性を演算装置に演算させる変形特性演算工程と、変形特性演算工程で得られた変形特性に基づいて、岩盤Rの品質を判定する品質判定工程と、を備える。
【選択図】図7
Description
図1に、本実施形態の品質評価装置1を示す。品質評価装置1は、水中に存在する自然由来の岩盤又は岩石の品質評価を行うための装置である。水中の自然由来の岩盤には、例えば海底の岩盤などが含まれ、水中の自然由来の岩石には、例えば海底の岩盤を掘削して発生する岩石(掘削ズリ)などが含まれる。
〔文献〕菊地宏吉ら、「ダム基礎岩盤の耐荷性に関する地質工学的総合評価」、応用地質、日本応用地質学会、1984年、特別号、p.103−118.
E1:球体の弾性係数
μ1:球体のポアソン比
R :球体の半径
M :球体の質量
E2:弾性体の弾性係数
μ2:弾性体のポアソン比
V0:衝突速度
である。
岩盤の変形係数と岩盤等級との対応関係を示す岩盤等級テーブル31を、コンピュータ23の情報記憶部30に保存する(S101)。具体的には、例えば前述の表1が電子データとして情報記憶部30に保存される。
まず、海底において岩盤Rの評価位置を選定する(S103)。次に、打球探査法によって岩盤Rの変形係数を算出する。具体的には、ダイバーDは、選定した岩盤Rの場所をハンマー11の打撃面11dで打撃する。打撃時にハンマー11に発生する加速度が加速度センサー11bで検知され、加速度信号がコンピュータ23に入力され、演算部40の変形係数算出部41に入力される(加速度データ取得工程)。そして、変形係数算出部41が、加速度信号に基づいて、前述の式(1)より、岩盤Rの変形係数を算出する(S105:変形特性演算工程)。
続いて、等級判定部43は上記打球探査工程による変形係数算出値と、岩盤等級テーブル31とに基づいて、岩盤Rの等級を判定する(S107)。具体的には、等級判定部43は、情報記憶部30から岩盤等級テーブル31を読み出し、上記変形係数算出値に対応する岩盤等級を、岩盤Rの等級として求める(品質判定工程)。
続いて、使用可否判定部45は、求められた岩盤Rの等級と使用基準33とを比較して岩盤Rの使用可否を判定する。具体的には、使用可否判定部45は、情報記憶部30から使用基準33を読み出し、岩盤Rの等級と比較し(S109)、岩盤Rの等級が使用基準33を満足する場合には、岩盤Rは使用可能と判定し(S111)、岩盤Rの等級が使用基準33を満足しない場合には、岩盤Rは使用不可能と判定する(S113)。その後、使用可否判定部45は、判定結果(岩盤Rの使用の可否)を、例えば、岩盤Rの等級と一緒に、コンピュータ23のディスプレイ60に表示する。
続いて、評価位置算出部47は、GPS装置27から得られた情報と、音響測深装置25から得られた情報と、に基づいて、水中移動部1aの現在の絶対位置を算出する(S123)。なお、評価位置取得工程は、打球探査工程の前に行ってもよい。
続いて、使用可否判定部45は、岩盤Rの使用の可否と岩盤Rの等級と、評価位置取得工程で得られた評価位置情報とを関連付けて情報蓄積部50に蓄積する(S125)。その後、岩盤Rの品質評価を継続する場合には(S127でYes)S103の処理に戻り、それ以外の場合には(S127でNo)処理を終了する。ダイバーDが海底を移動し岩盤Rの評価位置を変えながら以上の処理を繰り返せば、自然由来でありバラツキを有する岩盤Rの複数の箇所における変形係数を調査することができ、岩盤Rの変形係数の調査精度を向上させることができ、かつマッピングを行うことができる。
続いて、本発明の品質評価装置及び品質評価方法の第2実施形態について説明する。なお、本実施形態において、第1実施形態と同一又は同等の構成要素については同一符号を付して重複する説明を省略する。
岩石の弾性係数と吸水率との相関関係を示す吸水率相関関係を、コンピュータ223の情報記憶部30に保存する(S301)。吸水率相関関係は、各種の現場(各種の岩種)において、岩石の弾性係数測定と吸水率測定とを行い、弾性係数と吸水率との相関関係を求め、これらの既往データを総合して求めた相関関係である。
まず、ダイバーDが海底において品質評価対象の岩石を選定し採取する(S303)。この場合、粒径が15cm以上のものを対象岩石として選定する。次に、打球探査法によって岩石の弾性係数を算出する。具体的には、ダイバーDは、選定した岩石をハンマー11の打撃面11dで打撃する。打撃時にハンマー11に発生する加速度が加速度センサー11bで検知され、加速度信号がコンピュータ223に入力され、演算部40の弾性係数算出部241に入力される。そして、弾性係数算出部241が、加速度信号に基づいて、前述の式(1)より、岩石の弾性係数を算出する(S305)。
続いて、品質推定部243は、上記打球探査工程による弾性係数算出値と、品質相関関係231と、に基づいて、岩石の吸水率を推定する。具体的には、品質推定部243は、情報記憶部30から品質相関関係231を読み出し、上記弾性係数算出値に対応する吸水率の値を、岩石の吸水率推定値として求める(S307)。
続いて、使用可否判定部245は、上記吸水率推定値と品質基準値233とを比較して岩石の使用可否を判定する。具体的には、使用可否判定部245は、情報記憶部30から品質基準値233を読み出し、吸水率推定値と品質基準値233とを大小比較する(S309)。吸水率推定値が品質基準値233以下の場合には、岩石は使用可能と判定し(S311)、吸水率推定値が品質基準値233よりも大きい場合には、岩石は使用不可能と判定する(S313)。その後、使用可否判定部245は、判定結果(岩石の使用の可否)を、例えば、吸水率推定値と一緒に、コンピュータ223のディスプレイ60に表示する。
続いて、評価位置算出部47は、GPS装置27から得られた情報と、音響測深装置25から得られた情報と、に基づいて、水中移動部1aの現在の絶対位置を算出する(S223)。なお、評価位置取得工程は、打球探査工程の前に行ってもよい。
続いて、使用可否判定部245は、岩石の使用の可否と、吸水率推定値と、評価位置取得工程で得られた評価位置情報と、を関連付けて情報蓄積部50に蓄積する(S325)。その後、岩石の品質評価を継続する場合には(S327でYes)、S303の処理に戻り、それ以外の場合には(S327でNo)、処理を終了する。
続いて、本発明の品質評価装置及び品質評価方法の第3実施形態について、図12を参照しながら説明する。なお、本実施形態において、第1実施形態と同一又は同等の構成要素については同一符号を付して重複する説明を省略する。
Claims (7)
- 水中の自然由来の岩盤の品質を評価する品質評価方法であって、
海底の岩盤に所定深さの調査孔を穿ける穿孔工程と、
作業者が後端側を保持するための棒体と、前記棒体の前端部に連結され、加速度センサーと球面形状の衝突面とを有するハンマーと、を有する打撃器具を用いて、前記打撃器具を前記調査孔に挿入して前記調査孔の底面に前記ハンマーの衝突面を衝突させ、前記加速度センサーで前記ハンマーの加速度データを取得する加速度データ取得工程と、
前記加速度データに基づき、Hertzの弾性接触論を用いて前記岩盤の変形特性を演算装置に演算させる変形特性演算工程と、
前記変形特性演算工程で得られた変形特性に基づいて、前記岩盤の品質を判定する品質判定工程と、を備えたことを特徴とする品質評価方法。 - 前記棒体と前記ハンマーとの連結部は、
前記ハンマーを、前記棒体に対し当該棒体の延在方向に所定の移動範囲内で平行移動可能とするスライド機構と、
前記ハンマーを、前記棒体の延在方向の前方に向けて付勢することにより、前記棒体の前方への移動に伴って前記棒体に対して慣性で後方に移動しようとする当該ハンマーが前記移動範囲の後端限界に達しないようにする付勢部と、を有しており、
前記加速度データ取得工程では、
前記棒体及び前記ハンマーが前記棒体の延在方向に沿って移動されることで、前記ハンマーの前記衝突面が前記棒体の延在方向を衝突方向として前記調査孔の前記底面に衝突することを特徴とする請求項1に記載の品質評価方法。 - 水中の自然由来の岩盤又は岩石の品質を評価する品質評価方法であって、
水中に存在する前記岩盤又は前記岩石の上に着地させる筐体と、加速度センサーと球面形状の衝突面とを有し、前記岩盤又は前記岩石の上に着地した前記筐体内を降下して前記岩盤又は前記岩石に前記衝突面で衝突するハンマーと、前記筐体に設けられ下方の前記岩盤又は前記岩石を撮像する水中カメラと、前記筐体に設けられ下方に向けて水を噴出する水噴出部と、を備えた品質評価装置を用いて、水中に存在する前記岩盤又は前記岩石に、前記ハンマーの前記衝突面を衝突させ、前記加速度センサーで前記ハンマーの加速度データを取得する加速度データ取得工程と、
前記筐体が前記岩盤又は前記岩石の上に着地する前に前記水噴出部から前記岩盤又は前記岩石に向けて水を噴出する水噴出工程と、
前記品質評価装置の前記水中カメラで前記岩盤又は前記岩石を撮像する撮像工程と、
前記加速度データに基づき、Hertzの弾性接触論を用いて前記岩盤又は前記岩石の変形特性を演算装置に演算させる変形特性演算工程と、
前記変形特性演算工程で得られた変形特性に基づいて、前記岩盤又は前記岩石の品質を判定する品質判定工程と、を備えたことを特徴とする品質評価方法。 - 水中の自然由来の岩盤又は岩石の品質を評価する品質評価装置であって、
作業者が後端側を保持するための棒体と、前記棒体の前端部に連結され、加速度センサーと球面形状の衝突面とを有するハンマーと、を有する打撃器具と、
前記ハンマーの衝突面を水中に存在する前記岩盤又は前記岩石に衝突させたときに前記加速度センサーで得られる加速度データを取得する加速度データ取得手段と、
前記加速度データに基づき、Hertzの弾性接触論を用いて前記岩盤又は前記岩石の変形特性を演算する変形特性演算手段と、
前記変形特性演算手段で得られた変形特性に基づいて、前記岩盤又は前記岩石の品質を判定する品質判定手段と、を備え、
前記加速度データ取得手段は、
前記棒体及び前記ハンマーが前記棒体の延在方向に沿って移動され前記ハンマーの前記衝突面が前記棒体の延在方向を衝突方向として対象物に衝突したときに、前記加速度センサーから、前記対象物の変形特性を演算するための加速度データを取得し、
前記棒体と前記ハンマーとの連結部は、
前記ハンマーを、前記棒体に対し当該棒体の延在方向に所定の移動範囲内で平行移動可能とするスライド機構と、
前記ハンマーを、前記棒体の延在方向の前方に向けて付勢することにより、前記棒体の前方への移動に伴って前記棒体に対して慣性で後方に移動しようとする当該ハンマーが前記移動範囲の後端限界に達しないようにする付勢部と、を有することを特徴とする品質評価装置。 - 水中の自然由来の岩盤又は岩石の品質を評価する品質評価装置であって、
水中に存在する前記岩盤又は前記岩石の上に着地させる筐体と、
加速度センサーと球面形状の衝突面とを有し、前記岩盤又は前記岩石の上に着地した前記筐体内を降下して前記岩盤又は前記岩石に前記衝突面で衝突するハンマーと、
前記筐体に設けられ下方の前記岩盤又は前記岩石を撮像する水中カメラと、
前記筐体に設けられ下方の前記岩盤又は前記岩石に向けて水を噴出する水噴出部と、
前記ハンマーの衝突面を水中に存在する前記岩盤又は前記岩石に衝突させたときに前記加速度センサーで得られる加速度データを取得する加速度データ取得手段と、
前記加速度データに基づき、Hertzの弾性接触論を用いて前記岩盤又は前記岩石の変形特性を演算する変形特性演算手段と、
前記変形特性演算手段で得られた変形特性に基づいて、前記岩盤又は前記岩石の品質を判定する品質判定手段と、を備えたことを特徴とする品質評価装置。 - 前記筐体は、前記ハンマーを中空部内で上下移動させる管状体を備え、
前記管状体の上部には、前記中空部の前記ハンマーを吸着する電磁石が設けられていることを特徴とする請求項5に記載の品質評価装置。 - 前記筐体は、前記ハンマーを中空部内で上下移動させる管状体を備え、
前記管状体の下部には、当該管状体の外部と前記中空部とを連通する排水口が設けられていることを特徴とする請求項5又は6に記載の品質評価装置。
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