JP2016075606A - 弾性波速度測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】トンネル坑内の切羽を含む土木工事における掘削面で、弾性波速度の測定を安全で簡易かつ低コストに行う。【解決手段】この方法では、切羽をハンマードリルで削孔して弾性波を発生させ、この弾性波を切羽から後方に異なる距離離れた異なる位置に設置した２つの地震計で受信、計測し、記録装置に記録することにより、２つの弾性波を測定し、当該各弾性波に基づいて、削孔開始時点の削孔位置と削孔途中の任意の時点の削孔位置との間の地山を伝播する弾性波速度を推定する。【選択図】図２

Description

本発明は、トンネル工事などの土木工事においてトンネル切羽などの掘削位置の地質状態の把握に使用する弾性波速度測定方法に関する。

通常、トンネル工事においては、トンネルの掘削や支保を安全かつ効率良く施工するために、トンネルの掘削前に地山の弾性波速度分布を推定することが行われる。また、トンネルの掘削中に掘削面である切羽付近の地質状態を把握するため、トンネル坑内において弾性波速度の測定が行われる。

従来のこの種の弾性波速度測定方法が例えば特許文献１、２、３及び４に開示されている。
（１）特許文献１
特許文献１は、トンネル切羽前方探査方法及び探査システムに関するもので、この文献１には、先端に掘削用ビットを設けたロッドにより切羽前方の領域を削孔し、削孔の際に所定間隔毎に得たデータにより破壊エネルギー係数を演算する削孔検層工程と、切羽前方の領域を一定距離だけ削孔した際に削孔中の切羽前方の領域を掘削用ビットにより打撃して弾性波を発生し、発生した弾性波を切羽に設置した受振器で直接受振して、弾性波速度を求める速度検層工程と、切羽から予め定められた距離だけ削孔が行われた後、削孔検層工程で得た破壊エネルギー係数と速度検層工程で得た弾性波速度から破壊エネルギー係数のしきい値を決定するしきい値決定工程と、削孔検層工程で得た破壊エネルギー係数と決定されたしきい値を比較し、以って、切羽から予め定められた距離だけ削孔された領域を前記所定の間隔毎に評価する評価工程とを有する方法が提案されている。
（２）特許文献２
特許文献２は、トンネル切羽前方探査方法に関するもので、この文献２には、トンネルボーリングマシンの掘削振動により切羽前方に生じる反射波を加速度計により検出して切羽前方における弾性波速度を演算して切羽前方の地山の硬堅、軟弱を判別する方法、先進ボーリング掘削時にロータリー・パーカッションドリルから発生する振動により生じた弾性波を地山に設けた加速度計により受振して収録し、収録した振動データとロータリー・パーカッションドリルの打撃タイミングデータとから切羽前方の地山における弾性波速度を計算し、切羽前方の地質状況を判別する方法が提案されている。
（３）特許文献３
特許文献３は、トンネル弾性波探査方法及びこれに用いるトンネル弾性波探査システムに関するもので、この文献３には、切羽の発破を震源とする弾性波を地震計で受振、計測し、記録装置に記録することを切羽掘進毎に繰り返し、切羽掘進毎に記録装置に記録された弾性波から直達波を抽出し、当該直達波に基づいて切羽のトンネル坑内の弾性波速度分布を推定し、切羽掘進毎に記録装置に記録された弾性波から反射波を抽出し、当該反射波に基づいて反射点及び反射面を推定するとともに、当該反射点及び反射面の分布パターンから切羽前方の地質構造を推定する方法が提案されている。
（４）特許文献４
特許文献４は、地山弾性波速度測定方法に関するもので、この文献４には、ブレーカーを用いてトンネル切羽を打撃掘削することにより発生する掘削振動でトンネル坑壁を伝播する弾性波及びトンネル坑内の空気中を伝播する音波をそれぞれ、ジオフォン、マイクロホン及びＩＣレコーダで測定し、測定した弾性波及び音波から弾性波の伝播時間を求め、この伝播時間に基いて地山の弾性波速度を算出する方法が提案されている。

特開２０１１−１０２７０６公報 特開２０００−１７０４７８公報 特開２０１３−１７４５８０公報 特開２０１４−１０６１２８公報

しかしながら、従来の弾性波速度測定方法では、次のような問題がある。
（１）特許文献１、２の弾性波速度の測定方法では、ドリルに振動センサーを装着するので、ドリルは振動が大きいため、振動センサーに耐振動性能を確保する必要がある。また、この測定方法の場合、切羽に受振センサーを設置する必要があり、この作業は危険が伴い、好ましくない。
（２）特許文献２に示されるように、掘削機械により発生する弾性波を、切羽より後方の複数のセンサーで測定する方法の場合、求められる弾性波速度は坑内に設置したセンサー間の地山弾性波速度を示し、切羽前方の弾性波速度を示すものではない。
（３）特許文献３の弾性波速度の測定方法では、発破により弾性波を発生させるので、発破を用いないトンネル掘削では使用することができない。
（４）特許文献４の弾性波速度の測定方法では、ブレーカー近傍に音声マイクを設置するので、マイクの防護が必要となる。

本発明は、このような従来の問題を解決するものであり、この種の弾性波速度測定方法において、トンネル坑内の切羽を含む土木工事における掘削面でハンマードリル又はブレーカー若しくは発破により弾性波を発生させ、弾性波の振源から十分に離れた位置に設置した汎用機器の地震計及び記録装置により、弾性波の発生位置における地山の弾性波速度を測定できるようにして、弾性波速度の測定を安全で簡易かつ低コストに行うこと、を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の弾性波速度測定方法（１）は、トンネル坑内の切羽を含む土木工事における掘削面から異なる所定の距離離れた異なる所定の位置に２台の地震計を設置して、前記各地震計に記録装置を接続し、前記掘削面をハンマードリルで削孔して、前記ハンマードリルの削孔により発生する前記ハンマードリルによる削孔位置を振源とする弾性波を、削孔開始時点から削孔終了時点まで連続的に、前記各地震計で受信、計測し、前記記録装置に記録することにより、削孔開始時点から削孔終了時点までの任意の各点で、前記ハンマードリルによる削孔位置と前記各地震計を設置した位置との間の地山を伝播する２つの弾性波を測定し、前記各弾性波に基づいて、削孔開始時点のハンマードリルによる削孔位置と削孔開始後、削孔途中の任意の時点のハンマードリルによる削孔位置との間の地山を伝播する弾性波速度を推定する、ことを要旨とする。
この場合、２台の地震計により得る２つの弾性波から、ハンマードリルによる同一の削孔時点で発生した振動波形を抽出して、前記２台の地震計間で生じた弾性波の遅延時間を測定することにより得る前記弾性波の遅延時間、及び振源と前記各地震計との間の距離の差を、削孔開始時点の前記ハンマードリルによる削孔位置と削孔途中の任意の時点の前記ハンマードリルによる削孔位置の各点で求め、それによって得られた２次元の線形グラフの傾きから、削孔開始時点の前記ハンマードリルによる削孔位置と削孔途中の任意の時点の前記ハンマードリルによる削孔位置との間の地山を伝播する弾性波速度を推定することが好ましい。
また、この場合、削孔位置は掘削面の側縁近傍とし、前記削孔位置と２台の地震計とを略同一直線上に配置することが好ましい。

また、上記目的を達成するために、本発明の弾性波速度測定方法（２）は、トンネル坑内の切羽を含む土木工事における掘削面から異なる所定の距離離れた異なる所定の位置に２台の地震計を設置して、前記各地震計に記録装置を接続し、掘削進行する掘削面毎に、当該掘削面をブレーカーで打撃して、前記ブレーカーの打撃により発生する前記ブレーカーによる打撃位置を振源とする弾性波を、前記各地震計で受信、計測し、前記記録装置に記録することにより、前記ブレーカーによる打撃位置と前記各地震計を設置した位置との間の地山を伝播する２つの弾性波を測定し、前記各弾性波に基づいて、掘削進行する各掘削面における前記ブレーカーによる打撃位置間の地山を伝播する弾性波速度を推定する、ことを要旨とする。
この場合、２台の地震計により得る２つの弾性波から、ブレーカーによる同一の打撃時点で発生した振動波形を抽出して、前記２台の地震計間で生じた弾性波の遅延時間を測定することにより得る前記弾性波の遅延時間、及び振源と前記各地震計との間の距離の差を、掘削進行する掘削面毎に求め、それによって得られた２次元の線形グラフの傾きから、掘削進行する各掘削面における前記ブレーカーによる打撃位置間の地山を伝播する弾性波速度を推定することが好ましい。
また、この場合、打撃位置は掘削面の側縁近傍とし、前記打撃位置と２台の地震計とを略同一直線上に配置することが好ましい。

上記目的を達成するために、本発明の弾性波速度測定方法（３）は、トンネル坑内の切羽を含む土木工事における掘削面から異なる所定の距離離れた異なる所定の位置に２台の地震計を設置して、前記各地震計に記録装置を接続し、掘削進行する掘削面毎に、当該掘削面で発破を行い、前記発破により発生する前記発破の位置を振源とする弾性波を、前記各地震計で受信、計測し、前記記録装置に記録することにより、前記発破の位置と前記各地震計を設置した位置との間の地山を伝播する２つの弾性波を測定し、前記各弾性波に基づいて、掘削進行する各掘削面における前記発破の位置間の地山を伝播する弾性波速度を推定する、ことを要旨とする。
この場合、２台の地震計により得る２つの弾性波から、発破による同一の時点で発生した振動波形を抽出して、前記２台の地震計間で生じた弾性波の遅延時間を測定することにより得る前記弾性波の遅延時間、及び振源と前記各地震計との間の距離の差を、掘削進行する掘削面毎に求め、それによって得られた２次元の線形グラフの傾きから、掘削進行する各掘削面における前記発破の位置間の地山を伝播する弾性波速度を推定することが好ましい。
また、この場合、発破の位置は掘削面の側縁近傍とし、前記発破の位置と２台の地震計とを略同一直線上に配置することが好ましい。

（１）本発明の弾性波速度測定方法（１）によれば、上記の方法により、トンネル坑内の切羽を含む土木工事における掘削面でハンマードリルにより弾性波を発生させ、弾性波の振源から十分に離れた位置に設置した汎用機器の地震計及び記録装置により、弾性波の発生位置における地山の弾性波速度を測定することができ、弾性波速度の測定を安全で簡易かつ低コストに行うことができる、という本発明独自の格別な効果を奏する。
（２）本発明の弾性波速度測定方法（２）によれば、上記の方法により、トンネル坑内の切羽を含む土木工事における掘削面でブレーカーにより弾性波を発生させ、弾性波の振源から十分に離れた位置に設置した汎用機器の地震計及び記録装置により、弾性波の発生位置における地山の弾性波速度を測定することができ、弾性波速度の測定を安全で簡易かつ低コストに行うことができる、という本発明独自の格別な効果を奏する。
（３）本発明の弾性波速度測定方法（３）によれば、上記の方法により、トンネル坑内の切羽を含む土木工事における掘削面で発破により弾性波を発生させ、弾性波の振源から十分に離れた位置に設置した汎用機器の地震計及び記録装置により、弾性波の発生位置における地山の弾性波速度を測定することができ、弾性波速度の測定を安全で簡易かつ低コストに行うことができる、という本発明独自の格別な効果を奏する。

本発明の第１の実施の形態における弾性波速度測定方法を示す流れ図 同方法による測定時の測定状況を模式的に示す図 同方法において２つの弾性波の波形データ（ローパスフィルタ処理前の波形データ）の振動波形から同一の弾性波の振動波形を抽出したときの図 同方法において２つの弾性波の波形データ（ローパスフィルタ処理後の波形データ）の振動波形から同一の弾性波の振動波形を抽出したときの図 同方法による弾性波速度の測定状況を具体的に示す図 同方法において弾性波の遅延時間、及び振源と各地震計との間の距離の差を、削孔開始時点のハンマードリルによる削孔位置と削孔途中の任意の時点のハンマードリルによる削孔位置の各点で求め、それによって得られた２次元の線形グラフを示す図 同方法において伝播距離（Ｌ）、遅延時間（Ｔ）、見かけの弾性波速度（Ｖｐ’）の計算結果を示す図 同方法において遅延時間（ｍｓ）と振源・受振点間距離の差（ｍ）との関係を示す走時曲線を示す図 本発明の第２の実施の形態における弾性波速度測定方法による測定時の測定状況を模式的に示す図 本発明の第３の実施の形態における弾性波速度測定方法による測定時の測定状況を模式的に示す図

次に、この発明を実施するための形態について図を用いて説明する。なお、ここでは、トンネル切羽の弾性波速度を測定する方法を例示している。

図１、図２に第１の実施の形態を示している。図１は弾性波速度測定方法の手順を示し、図２はこの弾性波速度測定方法による測定時の測定状況を模式的に示している。

この弾性波速度測定方法は次のステップにより行う。
（ステップ１）
トンネル坑内の切羽から後方に異なる所定の距離離れた異なる所定の位置に２台の地震計を設置し、各地震計にデジタル記録装置を接続する。
この場合、まず、掘削完了区間の切羽後方の所定の位置の坑壁壁面２箇所にそれぞれ地震計１をデジタル記録装置２とともに設置する。また、この場合、地震計１に可搬型のジオフォン、デジタル記録装置２にＳＤカードなどメモリカード対応のステレオＩＣレコーダなど、測定機材に簡易な汎用機器を使用し、地震計１は地山深部を伝播する弾性波を検出できるようにトンネル坑壁に設置したロックボルトに固定し、各地震計１とデジタル記録装置２とを通信ケーブルを介して接続する。このとき、地震計１の設置位置を測量により求めておく。そして、デジタル記録装置の時刻を合わせ、このデジタル記録装置を、ステップ３（ハンマードリルによる切羽の削孔）の前の適宜の時点で、記録状態にする。
（ステップ２）
トンネル坑内の切羽にハンマードリルを設置する。
この場合、ハンマードリルはトンネル工事用機械の油圧ジャンボに取り付けられており、このハンマードリルをトンネル坑内の切羽に設置する。この場合、削孔位置は切羽の側縁近傍、つまり坑壁近傍とし、この削孔位置と２台の地震計とを略同一直線上に配置することが望ましい。また、このとき、ハンマードリルによる削孔位置を測量により求め、この削孔位置と各地震計との間の振源・受振点間距離を計算しておく。
（ステップ３）
切羽をハンマードリルで削孔して、ハンマードリルの削孔により発生するハンマードリルによる削孔位置を振源とする弾性波を、削孔開始時点から削孔終了時点まで連続的に、各地震計で受信、計測し、デジタル記録装置に記録することにより、削孔開始時点から削孔終了時点までの任意の各点で、ハンマードリルによる削孔位置と各地震計を設置した位置との間の地山を伝播する２つの弾性波を測定する。この切羽の削孔では、削孔開始の時刻と削孔長を記録しておく。
（ステップ４）
ステップ３で測定した各弾性波に基づいて、削孔開始時点のハンマードリルによる削孔位置と削孔開始後、削孔途中の任意の時点のハンマードリルによる削孔位置との間の地山を伝播する弾性波速度を推定する。
ハンマードリルによる削孔位置、すなわちハンマードリルの先端から発生した弾性波の波形は、打撃毎に異なるものの、任意の打撃で発生した任意の弾性波を２台の地震計により計測すると、２つの振動波形は類似し、容易に識別することができる。この２つの弾性波は伝播距離が異なることから、２つの振動波形において遅延が発生する。このステップ４では、この遅延時間を測定し、削孔位置の変化に伴う遅延時間の変化を測定する。そして、これら振動波形の伝播距離と遅延時間との関係を求め、削孔開始時点のハンマードリルによる削孔位置と削孔開始後、削孔途中の任意の時点のハンマードリルによる削孔位置との間の地山を伝播する弾性波速度を推定する。
この場合、２台の地震計により記録された２つの弾性波の波形データをＳＤカードなどにより、ＰＣに入力し、ＰＣの解析用のアプリケーションソフトにより、データ処理し、解析を行う。なお、記録された弾性波の波形データは時刻と振幅である。地山を伝播する弾性波は１，０００ヘルツ以下を示すことが多いことから、記録された波形データに打撃音などによる高周波成分が含まれる場合は、高周波成分を除去するフィルタリング処理を行ってもよい。そして、この２つの弾性波の波形データから、同一の弾性波、すなわちハンマードリルによる同一の削孔時点で発生した振動波形を抽出して、２台の地震計間で生じた弾性波の遅延時間を測定する。その測定結果の一例を図３、図４に示している。図３は２台の地震計により取得した弾性波の振動波形である。この場合、同一の弾性波の判定は可能であるが、高周波成分の雑音により遅延時間の測定は困難な状況になっている。図４はローパスフィルタ処理後の弾性波の振動波形である。この場合、高周波成分が除去され、遅延時間の測定が可能となる。そして、この弾性波の遅延時間と、各種の測量により得た振源と各地震計との間の距離の差を、削孔開始時点のハンマードリルによる削孔位置と削孔途中の任意の時点のハンマードリルによる削孔位置の各点で求め、それによって得られた２次元の線形グラフの傾きから、削孔開始時点のハンマードリルによる削孔位置と削孔途中の任意の時点のハンマードリルによる削孔位置との間の地山を伝播する弾性波速度を推定する。

図５にステップ１−４による弾性波速度の測定状況を例示している。弾性波速度は次のとおり算出する。
この場合、発振時間を０、受振点ＡにおけるＰ波到達時間をｔａ、受振点ＢにおけるＰ波到達時間をｔｂとする。
ハンマードリルの先端で発生する弾性波は、受振点Ａ、Ｂで容易に同定することが可能であり、Ｐ波の遅延時間：Ｔを観測することができる。
振源位置が切羽よりｘ離れたときの、見かけの弾性波速度：Ｖｐ’は、次式の関係となる。
この式から求められる弾性波速度について、図６により具体的に説明すると、振源位置l1の場合、弾性波速度Vp1'＝1/a1'となり、この場合、受振点付近の緩みにより、弾性波速度が低速となった部分を含むことから、真の弾性波速度よりも低速度となり、振源位置がl2の場合は、弾性波速度Vp2'＝1/a2'となり、この場合も同様に、真の弾性波速度よりも低速度となる。そして、切羽前方の岩盤中で振源の位置が変化する場合、伝播距離Ｌと遅延時間Ｔは、２次元の線形関係（T＝aL＋b）を示し、その傾きから振源（l1−l2）間の岩盤の弾性波速度Ｖｐを求めることができ、傾きの逆数（1/a）が弾性波速度を示すことになる。
図７に、伝播距離Ｌ、遅延時間Ｔ、見かけの弾性波速度Ｖｐ’の計算結果を例示し、図８に、図７の計算結果に基づく走時曲線を示している。この走時曲線により、振源付近の距離と時間の変化を捉えることが可能となり、受振点付近の緩み（低速度部）の影響をキャンセルして、振源付近の地山弾性波速度を求めることができる。削孔区間の地山弾性波速度1/0.178＝5,61km/secが求められる。

以上説明したように、この弾性波速度測定方法では、トンネル坑内の切羽から後方に異なる所定の距離離れた異なる所定の位置に２台の地震計を設置して、各地震計に記録装置を接続し（ステップ１）、切羽をハンマードリルで削孔して、ハンマードリルの削孔により発生するハンマードリルによる削孔位置を振源とする弾性波を、削孔開始時点から削孔終了時点まで連続的に、各地震計で受信、計測し、記録装置に記録することにより、削孔開始時点から削孔終了時点までの任意の各点で、ハンマードリルによる削孔位置と前記各地震計を設置した位置との間の地山を伝播する２つの弾性波を測定し（ステップ２、３）、各弾性波に基づいて、削孔開始時点のハンマードリルによる削孔位置と削孔開始後、削孔途中の任意の時点のハンマードリルによる削孔位置との間の地山を伝播する弾性波速度を推定し（ステップ４）、この場合、特に、２台の地震計により得る２つの弾性波から、ハンマードリルによる同一の削孔時点で発生した振動波形を抽出して、２台の地震計間で生じた弾性波の遅延時間を測定することにより得る弾性波の遅延時間、及び振源と各地震計との間の距離の差を、削孔開始時点のハンマードリルによる削孔位置と削孔途中の任意の時点のハンマードリルによる削孔位置の各点で求め、それによって得られた２次元の線形グラフの傾きから、削孔開始時点のハンマードリルによる削孔位置と削孔途中の任意の時点のハンマードリルによる削孔位置との間の地山を伝播する弾性波速度を推定するので、トンネル坑内の切羽でハンマードリルにより弾性波を発生させ、切羽（弾性波の振源）から十分に離れた位置に設置した汎用機器の地震計及び記録装置により、弾性波の発生位置における地山の弾性波速度、すなわち切羽前方の弾性波速度を測定することができ、弾性波速度の測定を安全で簡易かつ低コストに行うことができる。
したがって、この方法によれば、従来のように、ドリルに耐振動性を有するセンサーを設置したり、また、切羽に受信センサーを設置したりすることがない。また、発破を使用しない軟質の岩盤でも弾性波速度を測定することができる。

図９に第２の実施の形態を示している。なお、図９はこの弾性波速度測定方法による測定時の測定状況を模式的に示している。
この実施の形態では、第１の実施の形態のハンマードリルに代えて、ブレーカーにより切羽を打撃して、弾性波を発生させる。このブレーカーの打撃は、切羽毎に行う。
すなわち、この弾性波速度測定方法は次のステップにより行う。
（ステップ１）
トンネル坑内の切羽から後方に異なる所定の距離離れた異なる所定の位置に２台の地震計を設置して、各地震計（ジオフォンなど）にデジタル記録装置（ステレオＩＣレコーダなど）を接続する。
（ステップ２）
掘削進行する切羽毎に、当該切羽をブレーカーで打撃する。この場合、ブレーカーによる打撃位置は切羽の側縁近傍、つまり坑壁近傍とし、この打撃位置と２台の地震計とを略同一直線上に配置することが望ましい。また、このとき、ブレーカーによる打撃位置を測量により求め、この打撃位置と各地震計との間の振源・受振点間距離を計算しておく。そして、このブレーカーの打撃により発生するブレーカーによる打撃位置を振源とする弾性波を、各地震計で受信、計測し、記録装置に記録することにより、ブレーカーによる打撃位置と各地震計を設置した位置との間の地山を伝播する２つの弾性波を測定する。
（ステップ３）
ステップ２で測定した各弾性波に基づいて、掘削進行する各切羽におけるブレーカーによる打撃位置間の地山を伝播する弾性波速度を推定する。この場合、２台の地震計により得る２つの弾性波から、ブレーカーによる同一の打撃時点で発生した振動波形を抽出して、２台の地震計間で生じた弾性波の遅延時間を測定することにより得る弾性波の遅延時間、及び振源と各地震計との間の距離の差を、掘削進行する切羽毎に求め、それによって得られた２次元の線形グラフの傾きから、掘削進行する各切羽におけるブレーカーによる打撃位置間の地山を伝播する弾性波速度を推定する。

このようにすることにより、トンネル坑内の切羽でブレーカーにより弾性波を発生させ、切羽（弾性波の振源）から十分に離れた位置に設置した汎用機器の地震計及び記録装置により、弾性波の発生位置における地山の弾性波速度、すなわち切羽前方の弾性波速度を測定することができ、弾性波速度の測定を安全で簡易かつ低コストに行うことができる。
したがって、この方法によれば、従来のように、ドリルに耐振動性を有するセンサーを設置したり、また、切羽に受信センサーを設置したりすることがない。また、発破を使用しない軟質の岩盤でも弾性波速度を測定することができる。

図１０に第３の実施の形態を示している。なお、図１０はこの弾性波速度測定方法による測定時の測定状況を模式的に示している。
この実施の形態では、第１、第２の実施の形態のハンマードリル、ブレーカーに代えて、切羽において発破を行い、弾性波を発生させる。この発破は、切羽毎に行う。
すなわち、この弾性波速度測定方法は次のステップにより行う。
（ステップ１）
トンネル坑内の切羽から後方に異なる所定の距離離れた異なる所定の位置に２台の地震計を設置して、各地震計（ジオフォンなど）にデジタル記録装置（ステレオＩＣレコーダなど）を接続する。
（ステップ２）
掘削進行する切羽毎に、当該切羽で発破を行う。この場合、発破の位置は切羽の側縁近傍、つまり坑壁近傍とし、この発破の位置と２台の地震計とを略同一直線上に配置することが望ましい。また、このとき、発破の位置を測量により求め、この打撃位置と各地震計との間の振源・受振点間距離を計算しておく。そして、この発破により発生する発破の位置を振源とする弾性波を、各地震計で受信、計測し、記録装置に記録することにより、発破の位置と各地震計を設置した位置との間の地山を伝播する２つの弾性波を測定する。
（ステップ３）
ステップ２で測定した各弾性波に基づいて、掘削進行する各切羽における発破の位置間の地山を伝播する弾性波速度を推定する。この場合、２台の地震計により得る２つの弾性波から、発破による同一の時点で発生した振動波形を抽出して、２台の地震計間で生じた弾性波の遅延時間を測定することにより得る弾性波の遅延時間、及び振源と各地震計との間の距離の差を、掘削進行する切羽毎に求め、それによって得られた２次元の線形グラフの傾きから、掘削進行する各切羽における発破の位置間の地山を伝播する弾性波速度を推定する。

このようにすることにより、トンネル坑内の切羽で発破により弾性波を発生させ、切羽（弾性波の振源）から十分に離れた位置に設置した汎用機器の地震計及び記録装置により、弾性波の発生位置における地山の弾性波速度、すなわち切羽前方の弾性波速度を測定することができ、弾性波速度の測定を安全で簡易かつ低コストに行うことができる。
したがって、この方法によれば、従来のように、ドリルに耐振動性を有するセンサーを設置したり、また、切羽に受信センサーを設置したりすることがない。

なお、上記各実施の形態では、本方法をトンネル坑内の切羽に適用した場合を例示したが、本方法は、トンネル工事以外の土木工事、例えばダム工事や造成工事などの明かり掘削工事における掘削面に同様に適用することができ、岩盤性状を定量的に把握することができる。この場合も、汎用機器を同様に使用できるので、安価である。

Claims (9)

1. トンネル坑内の切羽を含む土木工事における掘削面から異なる所定の距離離れた異なる所定の位置に２台の地震計を設置して、前記各地震計に記録装置を接続し、
   前記掘削面をハンマードリルで削孔して、前記ハンマードリルの削孔により発生する前記ハンマードリルによる削孔位置を振源とする弾性波を、削孔開始時点から削孔終了時点まで連続的に、前記各地震計で受信、計測し、前記記録装置に記録することにより、削孔開始時点から削孔終了時点までの任意の各点で、前記ハンマードリルによる削孔位置と前記各地震計を設置した位置との間の地山を伝播する２つの弾性波を測定し、
   前記各弾性波に基づいて、削孔開始時点のハンマードリルによる削孔位置と削孔開始後、削孔途中の任意の時点のハンマードリルによる削孔位置との間の地山を伝播する弾性波速度を推定する、
   ことを特徴とする弾性波速度測定方法。
2. ２台の地震計により得る２つの弾性波から、ハンマードリルによる同一の削孔時点で発生した振動波形を抽出して、前記２台の地震計間で生じた弾性波の遅延時間を測定することにより得る前記弾性波の遅延時間、及び振源と前記各地震計との間の距離の差を、削孔開始時点の前記ハンマードリルによる削孔位置と削孔途中の任意の時点の前記ハンマードリルによる削孔位置の各点で求め、それによって得られた２次元の線形グラフの傾きから、削孔開始時点の前記ハンマードリルによる削孔位置と削孔途中の任意の時点の前記ハンマードリルによる削孔位置との間の地山を伝播する弾性波速度を推定する請求項１に記載の弾性波速度測定方法。
3. 削孔位置は掘削面の側縁近傍とし、前記削孔位置と２台の地震計とを略同一直線上に配置する請求項１又は２に記載の弾性波速度測定方法。
4. トンネル坑内の切羽を含む土木工事における掘削面から異なる所定の距離離れた異なる所定の位置に２台の地震計を設置して、前記各地震計に記録装置を接続し、
   掘削進行する掘削面毎に、当該掘削面をブレーカーで打撃して、前記ブレーカーの打撃により発生する前記ブレーカーによる打撃位置を振源とする弾性波を、前記各地震計で受信、計測し、前記記録装置に記録することにより、前記ブレーカーによる打撃位置と前記各地震計を設置した位置との間の地山を伝播する２つの弾性波を測定し、
   前記各弾性波に基づいて、掘削進行する各掘削面における前記ブレーカーによる打撃位置間の地山を伝播する弾性波速度を推定する、
   ことを特徴とする弾性波速度測定方法。
5. ２台の地震計により得る２つの弾性波から、ブレーカーによる同一の打撃時点で発生した振動波形を抽出して、前記２台の地震計間で生じた弾性波の遅延時間を測定することにより得る前記弾性波の遅延時間、及び振源と前記各地震計との間の距離の差を、掘削進行する掘削面毎に求め、それによって得られた２次元の線形グラフの傾きから、掘削進行する各掘削面における前記ブレーカーによる打撃位置間の地山を伝播する弾性波速度を推定する請求項４に記載の弾性波速度測定方法。
6. 打撃位置は掘削面の側縁近傍とし、前記打撃位置と２台の地震計とを略同一直線上に配置する請求項４又は５に記載の弾性波速度測定方法。
7. トンネル坑内の切羽を含む土木工事における掘削面から異なる所定の距離離れた異なる所定の位置に２台の地震計を設置して、前記各地震計に記録装置を接続し、
   掘削進行する掘削面毎に、当該掘削面で発破を行い、前記発破により発生する前記発破の位置を振源とする弾性波を、前記各地震計で受信、計測し、前記記録装置に記録することにより、前記発破の位置と前記各地震計を設置した位置との間の地山を伝播する２つの弾性波を測定し、
   前記各弾性波に基づいて、掘削進行する各掘削面における前記発破の位置間の地山を伝播する弾性波速度を推定する、
   ことを特徴とする弾性波速度測定方法。
8. ２台の地震計により得る２つの弾性波から、発破による同一の時点で発生した振動波形を抽出して、前記２台の地震計間で生じた弾性波の遅延時間を測定することにより得る前記弾性波の遅延時間、及び振源と前記各地震計との間の距離の差を、掘削進行する掘削面毎に求め、それによって得られた２次元の線形グラフの傾きから、掘削進行する各掘削面における前記発破の位置間の地山を伝播する弾性波速度を推定する請求項７に記載の弾性波速度測定方法。
9. 発破の位置は掘削面の側縁近傍とし、前記発破の位置と２台の地震計とを略同一直線上に配置する請求項７又は８に記載の弾性波速度測定方法。