JP2017115390A - Working face front probing device and working face front probing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、切羽前方探査装置及び切羽前方探査方法に関するものであり、特に、水平ボーリング孔内にボアホールカメラを挿入してトンネル切羽前方の地山探査を行う装置及び方法に関するものである。 The present invention relates to a face front exploration device and a face front exploration method, and more particularly to an apparatus and method for exploring natural ground in front of a tunnel face by inserting a borehole camera into a horizontal borehole.
土木作業を行う際には、予め地山状況を把握するために地山探査を行う必要がある。例えば、トンネル掘削を行う際には、安全で適切かつ迅速な工事を行うために、トンネル掘削に先立ちあるいはトンネル掘削の進行に合わせて地山の状況を把握しなければならない。従来、地山探査を行うための技術が種々提案されている。このような従来技術として、直接的手法ではボーリングによるもの(削孔検層法、先進ボーリング)がある。また、間接的手法では反射法による弾性波探査(HSP法、TSP法、反射トモグラフィー)等がある。 When performing civil engineering work, it is necessary to conduct ground exploration in order to grasp the ground state in advance. For example, when performing tunnel excavation, in order to perform safe, appropriate, and rapid construction, it is necessary to grasp the state of natural ground prior to tunnel excavation or according to the progress of tunnel excavation. Conventionally, various techniques for exploring natural ground have been proposed. As such a prior art, there is a direct method by boring (hole drilling method, advanced boring). Indirect methods include elastic wave exploration by the reflection method (HSP method, TSP method, reflection tomography) and the like.
また、鉛直方向に削孔したボーリング孔内の状況を把握するために、ボーリング孔内にボアホールカメラを挿入して内部映像を撮影する方法がある。鉛直方向に削孔したボーリング孔や鉛直方向に建て込んだ孔間継手の内面を、ボアホールカメラにより観察する技術が種々開示されている(特許文献1参照)。特許文献1に記載された管内撮像装置は、管内を撮影するためのボアホールカメラと、当該ボアホールカメラを水密に内包し、撮像方向の面が透明なカプセルとを備えている。この管内撮像装置は、ボアホールカメラを水密に内包する透明なカプセルを所定の深度まで継手管内に挿入し、継手管内に充満した泥水(濁水)をカプセルの幅分だけ排除して、継手管内を撮影することができるとしている。
In addition, in order to grasp the situation in the borehole drilled in the vertical direction, there is a method of taking an internal image by inserting a borehole camera into the borehole. Various techniques for observing an inner surface of a boring hole drilled in a vertical direction or an inter-hole joint built in a vertical direction with a borehole camera are disclosed (see Patent Document 1). The in-pipe imaging device described in
また、トンネルの切羽前方の地山状況(地質構造等)を探査するために、略水平方向に削孔したボーリング孔内にボアホールカメラを挿入して内部映像を撮影する技術が開示されている(特許文献2参照)。特許文献2に記載されたトンネルの切羽前方の地山・地質構造の探査方法は、削孔機の中継管に透明な管部材を用いて削孔を形成する。そして、当該透明な管部材内にボアホールカメラを挿入し、管部材を介して地山の状況を撮影するようになっている。 In addition, in order to explore the ground condition (geological structure etc.) in front of the face of the tunnel, a technique has been disclosed in which a borehole camera is inserted into a borehole drilled in a substantially horizontal direction to capture an internal image ( Patent Document 2). In the exploration method of a natural ground / geological structure in front of a face of a tunnel described in Patent Document 2, a drilling hole is formed using a transparent pipe member in a relay pipe of a drilling machine. A borehole camera is inserted into the transparent tube member, and the situation of the natural ground is photographed through the tube member.
上述した特許文献1に記載された技術は、鉛直方向に設置した継手管内にボアホールカメラを挿入して、継手管内の映像を撮影するための技術であり、ボアホールカメラを鉛直方向に吊り下げて挿入することができるため、ボアホールカメラを挿入しあるいは抜去する際に、継手管の内面(孔壁)にボアホールカメラが引っ掛かる等の不都合が生じる可能性は極めて低い。
The technique described in
一方、水平方向に削孔したボーリング孔(裸孔)の場合には、孔壁に存在する亀裂や突起物等にボアホールカメラが引っ掛かるおそれがあり、挿入が困難な場合があるだけではなく、挿入できたとしても回収不能となるおそれがある。この点、特許文献2に記載された技術では、削孔機の中継管に透明な管部材を用いて、管部材の内部にボアホールカメラを挿入して撮影を行うため、孔壁にボアホールカメラが引っ掛かる可能性は低い。 On the other hand, in the case of a bored hole (bare hole) drilled in the horizontal direction, the borehole camera may be caught by cracks or protrusions on the hole wall, which may not only be difficult to insert, Even if it can be done, there is a possibility that it cannot be collected. In this regard, in the technology described in Patent Document 2, a transparent tube member is used for the relay tube of the hole drilling machine, and a borehole camera is inserted into the tube member to perform photographing. The possibility of being caught is low.
しかし、特許文献2に記載された技術は、ボーリング孔内に透明な管部材を設置することによりボーリング孔の内面(孔壁)を撮影している。したがって、孔壁が管部材により保護されているため、撮影した映像からは実際の地質を把握できない場合がある。また、管部材は、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、塩化ビニル樹脂等を使用しているため、その外面に傷が付き、最悪の場合には管部材が破損するおそれがある。管部材の外面に傷が付いたり破損したりした場合には、映像が不鮮明となり、あるいは撮影不能となるおそれがある。 However, the technique described in Patent Document 2 photographs the inner surface (hole wall) of the borehole by installing a transparent tube member in the borehole. Therefore, since the hole wall is protected by the pipe member, the actual geology may not be grasped from the captured image. Moreover, since the pipe member uses acrylic resin, polycarbonate resin, vinyl chloride resin, or the like, the outer surface thereof is scratched, and in the worst case, the pipe member may be damaged. If the outer surface of the tube member is scratched or damaged, the image may become unclear or may not be photographed.
本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、トンネル切羽前方の地山状況を探査する際に、略水平方向に削孔したボーリング孔の内面(孔壁)を裸孔の状態で直接撮影することにより、地山状況を容易かつ正確に探査することが可能な切羽前方探査装置及び切羽前方探査方法を提供することを目的とする。 The present invention has been proposed in view of the above-described circumstances, and when exploring the ground condition in front of a tunnel face, the inner surface (hole wall) of a bored hole drilled in a substantially horizontal direction is directly in a bare hole state. An object of the present invention is to provide a face front exploration device and a face front exploration method capable of easily and accurately exploring natural ground conditions by photographing.
本発明の切羽前方探査装置及び切羽前方探査方法は、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を有している。すなわち、本発明の切羽前方探査装置は、トンネル切羽前方の地山状況を探査するための装置であって、切羽前方へ向かって略水平方向に削孔したボーリング孔と、ボーリング孔内に充填した透光性を有する充填材と、ボーリング孔内に挿入可能なボアホールカメラと、ボアホールカメラで撮影した映像を表示する表示装置とを備えたことを特徴とするものである。 The face forward exploration device and the face forward exploration method of the present invention have the following features in order to achieve the above-described object. In other words, the face front exploration device of the present invention is a device for exploring the ground condition in front of the tunnel face, and a boring hole drilled in a substantially horizontal direction toward the front of the face, and filled in the bore hole. It is characterized by comprising a translucent filler, a borehole camera that can be inserted into a borehole, and a display device that displays an image taken by the borehole camera.
また、上述した構成に加えて、ボアホールカメラは、中空管の先端部に設置されていることが好ましい。 In addition to the above-described configuration, the borehole camera is preferably installed at the tip of the hollow tube.
本発明の切羽前方探査方法は、トンネル切羽前方の地山状況を探査するための方法であって、切羽前方へ向かって略水平方向にボーリング孔を削孔し、ボーリング孔内に透光性を有する充填材を充填するとともにボアホールカメラを挿入してボーリング孔の内壁面を撮影し、ボアホールカメラで撮影した映像を表示装置に表示することにより切羽前方地山の地質を分析することを特徴とするものである。 The face front exploration method of the present invention is a method for exploring the ground condition in front of a tunnel face, and drills a borehole in a substantially horizontal direction toward the front face of the face, and makes the borehole translucent. The borehole camera is inserted, the inner wall surface of the borehole is photographed, and the image taken by the borehole camera is displayed on the display device to analyze the geology of the ground in front of the face. Is.
本発明に係る切羽前方探査装置及び切羽前方探査方法では、切羽前方の地山に向かって削孔した水平ボーリング孔内に充填材(例えば、ゲル状の物質)を充填することにより、保孔管等を用いなくとも裸孔の状態を保持することができ、この状態でボーリング孔の内面(孔壁)を直接撮影することができる。 In the face front exploration device and the face front exploration method according to the present invention, a hole retaining tube is formed by filling a filler (for example, a gel-like substance) into a horizontal boring hole drilled toward a natural ground in front of the face. It is possible to maintain the bare hole state without using the like, and to directly photograph the inner surface (hole wall) of the borehole in this state.
したがって、保孔管等を介した撮影と比較して、地山状況を容易かつ正確に探査することが可能となる。また、水平ボーリング孔内に充填する充填材(例えば、ゲル状の物質)は水と比較して粘性が高いため、適切な漏れ止めを行うことにより水平ボーリング孔の孔口から漏れ出すことがない。 Therefore, it is possible to easily and accurately search the ground condition compared to photographing through a hole-holding tube or the like. In addition, since the filling material (eg, a gel-like substance) filled in the horizontal boring hole is higher in viscosity than water, it does not leak out from the hole of the horizontal boring hole by performing appropriate leakage prevention. .
以下、図面を参照して、本発明に係る切羽前方探査装置及び切羽前方探査方法の実施形態を説明する。図1〜図3は本発明の実施形態に係る切羽前方探査装置及び切羽前方探査方法を説明するもので、図1はボアホールカメラの構成を示す模式図、図2は切羽前方探査装置の設置状態を示す模式図、図3は切羽前方探査方法の手順を示す説明図である。 Hereinafter, with reference to the drawings, an embodiment of a face forward exploration device and a face forward exploration method according to the present invention will be described. FIGS. 1 to 3 are diagrams for explaining a face front exploration device and a face front exploration method according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a borehole camera, and FIG. 2 is an installation state of the face front exploration device. FIG. 3 is an explanatory diagram showing the procedure of the method for exploring the front of the face.
<切羽前方探査装置及び切羽前方探査方法の概要>
本発明の実施形態に係る切羽前方探査装置及び切羽前方探査方法は、図2に示すように、ボアホールカメラ30を用いて、切羽前方の地山状況を直接に探査するための技術であり、切羽前方の地山内に略水平なボーリング孔10を削孔して、当該ボーリング孔10内に透光性を有する充填材20を充填するとともにボアホールカメラ30を挿入してボーリング孔10の内面(孔壁)を直接撮影することにより、地山の状況(地質等)を探査する。本発明の切羽前方探査装置は、ボーリング孔10及びこれに充填する透光性を有する充填材20と、ボーリング孔10内に挿入可能なボアホールカメラ30と、ボアホールカメラ30で撮影した映像を表示する表示装置50とを備えている。
<Overview of the face front exploration device and face front exploration method>
The face front exploration device and face front exploration method according to the embodiment of the present invention is a technique for directly exploring a ground condition in front of a face using a
<ボアホールカメラ>
ボアホールカメラ30は、図1に示すように、ボーリング孔10や中空の杭等の内部映像を撮影するためのカメラであり、一般に市販されているものを使用することができる。ボアホールカメラ30は、図1に示すように、基本的な構成として、筐体31、撮像レンズ系32、撮像素子33、照明装置34を備えている。さらに、横方向の撮影を行うために、撮像面からの撮像光を屈曲させるためのミラー35を備えていてもよく、ミラー35は筐体31に対する着脱可能なアタッチメント部材としてもよい。さらに、ズーミング機構、フォーカス機構、パン・チルト機構等を備えていてもよい。
<Borehole camera>
As shown in FIG. 1, the
撮像レンズ系32に入光した撮像光は撮像素子33上で結像し、撮影対象面の映像信号として、信号ケーブル36を介してパーソナルコンピュータ(図示せず)等に取り込まれる。そして、図示しないが、撮像対象面(本発明ではボーリング孔10の内面(孔壁))の映像は、パーソナルコンピュータに接続した表示装置50により表示される。
The imaging light that has entered the
<ボーリング孔>
ボーリング孔10は、切羽前方に向かって略水平に削孔する。なお、略水平とは、完全な水平状態だけではなく、若干の傾斜を許容する状態である。ボーリング孔10の削孔本数は特に限定されないが、トンネル断面の大きさ、トンネルの屈曲状態、予め分かっている地山の状況等に応じて、適宜の本数を削孔する。ボーリング孔10を形成するには、例えば、図3(a)〜(c)に示すように、中空ロッドの先端部から水を供給しながら、当該中空ロッドを地山内に挿入すればよい。
<Boring hole>
The boring hole 10 is drilled substantially horizontally toward the front of the face. Note that “substantially horizontal” means not only a completely horizontal state but also a state in which a slight inclination is allowed. The number of drilling holes in the borehole 10 is not particularly limited, but an appropriate number is drilled according to the size of the tunnel cross section, the bending state of the tunnel, the condition of the natural ground previously known, and the like. In order to form the boring hole 10, for example, as shown in FIGS. 3A to 3C, the hollow rod may be inserted into the natural ground while supplying water from the tip of the hollow rod.
<充填材>
充填材20は、透光性を有しており、ボーリング孔10内に充填することにより、孔壁の安定性を保つとともに、ボアホールカメラ30と孔壁との間における潤滑材やボアホールカメラ30の推進材としての役目を果たす。また、充填材20は透光性を有しているため、ボアホールカメラ30と孔壁との間に存在していても、孔壁の撮影に支障を来すことはない。この充填材20としては、ゲル状の物質を用いることが好ましい。
<Filler>
The
<表示装置>
表示装置50は、ボアホールカメラ30で撮影した映像を表示するための装置であり、液晶表示装置(モニタ)等からなる。なお、ボアホールカメラ30で撮影した映像を印刷する場合には、プリンタが表示装置50として機能する。すなわち、映像を表示するための装置とは、映像を可視化して示すことが可能な装置であり、モニタ、投影装置、プリンタ等を含む概念である。
<Display device>
The
<他の探査方法との併用>
本実施形態の切羽前方探査装置及び切羽前方探査方法では、ボアホールカメラ30により撮影した映像を地質解析の主な要素とするが、これに加えて、水平ボーリング孔10の削孔時に得られる削孔検層データ、比抵抗分布データ、弾性波速度分布データ等を併用することにより、同地点で2種類以上の情報を総合的に評価することができ、より一層、精度の高い切羽前方の地質予測が可能となる。
<Combination with other exploration methods>
In the face forward exploration device and face forward exploration method of the present embodiment, the video taken by the
<探査方法の手順>
次に、図3を参照して、本発明の切羽前方探査方法の一例について説明する。本発明の切羽前方探査方法では、トンネル掘削に際して、上述した構成からなる切羽前方探査装置を用いて、切羽前方の地山状況(地質)を探査する。
<Procedure of exploration method>
Next, with reference to FIG. 3, an example of the method for exploring the front face of the face according to the present invention will be described. In the face front exploration method of the present invention, the tunnel front exploration device having the above-described configuration is used for exploring the ground condition (geology) in front of the face when excavating a tunnel.
本発明の切羽前方探査方法では、まず、切羽前方の地山内に略水平方向のボーリング孔10を削孔する。ボーリング孔10は、例えば、中空ロッド60を地山に設置するとともに、中空ロッド60の先端部から水を供給することにより形成する(a)。所定長までボーリング孔10を削孔したら、水の供給を停止する。この状態で、ボーリング孔10内に存在する水が岩盤亀裂や中空ロッド60の口元から逸水する(b)。
In the face front exploration method of the present invention, first, a substantially horizontal boring hole 10 is drilled in a natural ground in front of the face. The boring hole 10 is formed by, for example, installing the
続いて、中空ロッド60の先端部から、ボーリング孔10内に充填材20を供給し(c)、充填材20の供給を継続しながら中空ロッド60を引き抜く(d)。中空ロッド60の引き抜きが完了すると、ボーリング孔10内が充填材20で充填された状態となる(e)。
Subsequently, the
また、中空状の塩ビ管等からなる支持ロッド40の先端部に、ボアホールカメラ30を取り付けておく。そして、ボアホールカメラ30を取り付けた支持ロッド40の先端部をボーリング孔10内に挿入し(f)、支持ロッド40の中空部を介して、ボーリング孔10内から充填材20を吸引しつつ、支持ロッド40をボーリング孔10内に挿入して設置する(g)。この際、充填材20を吸引することによりボーリング孔10内に負圧が生じるとともに、充填材20による摩擦低減効果により、ボアホールカメラ30を取り付けた支持ロッド40をボーリング孔10内に推進させることができる(h)。ボーリング孔10の奥側の所定位置まで支持ロッド40を挿入した後(i)、支持ロッド40をボーリング孔10から引き抜きながら、ボアホールカメラ30により孔壁を撮影する(j)。そして、表示装置50に表示された映像により、切羽前方地山の地質を分析する。
Further, the
10 ボーリング孔
20 充填材
30 ボアホールカメラ
31 筐体
32 撮像レンズ系
33 撮像素子
34 照明装置
35 ミラー
36 信号ケーブル
40 支持ロッド
50 表示装置
60 中空ロッド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10
Claims (3)
切羽前方へ向かって略水平方向に削孔したボーリング孔と、
前記ボーリング孔内に充填した透光性を有する充填材と、
前記ボーリング孔内に挿入可能なボアホールカメラと、
前記ボアホールカメラで撮影した映像を表示する表示装置と、
を備えたことを特徴とする切羽前方探査装置。 A device for exploring ground conditions in front of a tunnel face,
A boring hole drilled in a substantially horizontal direction toward the front of the face,
A translucent filler filled in the borehole;
A borehole camera that can be inserted into the borehole;
A display device for displaying images taken by the borehole camera;
A device for exploring the front of the working face.
ことを特徴とする請求項1に記載の切羽前方探査装置。 The borehole camera is installed at the tip of a hollow tube,
The face forward exploration device according to claim 1.
切羽前方へ向かって略水平方向にボーリング孔を削孔し、
前記ボーリング孔内に透光性を有する充填材を充填するとともにボアホールカメラを挿入してボーリング孔の内壁面を撮影し、
前記ボアホールカメラで撮影した映像を表示装置に表示することにより切羽前方地山の地質を分析する、
ことを特徴とする切羽前方探査方法。 A method for exploring ground conditions in front of a tunnel face,
Drill a boring hole in the horizontal direction toward the front of the face,
Filling the boring hole with a translucent filler and inserting a borehole camera to photograph the inner wall surface of the boring hole,
Analyzing the geology of the ground in front of the face by displaying on the display device the video taken by the borehole camera.
A method for exploring the front of the face.
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JP7281240B1 (en) | 2022-06-09 | 2023-05-25 | 東北大学 | Integrated non-contact monitoring device and monitoring method for monitoring deformation and cracks in deep soft rock boreholes |
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JP6688606B2 (en) | 2020-04-28 |
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