JP2018104934A - トンネル切羽面の変位監視装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態に係る変位監視装置は、トンネル切羽面の状態を常時監視し、作業員や監視員に対してトンネル切羽面の状態を認識させるとともに、崩落等の危険が発生する可能性がある場合には、いち早く作業員にその旨を報知して、待避等、適切な処置を行うことができるようにした技術である。
本発明の実施形態に係る変位監視装置10は、図1に示すように、初期形状データ取得手段11、初期形状データ記憶手段12、現形状データ取得手段13、切羽面変位情報作成手段14、表示制御手段15を備えており、作業者が装着した透過型ウェアラブル端末20を用いて切羽面変位情報を表示する。また、これらの手段に加えて、警報発生手段16を備えることが可能である。以下、各手段について詳述する。
初期形状データ取得手段11は、形成した切羽面の初期形状データを取得するための手段であり、例えば、ビデオカメラ等の撮像装置及び照明装置等からなる。この初期形状データ取得手段11は、例えば、トンネルの天端等に設置して、トンネル切羽面を撮像対象とする。この際、照度が不足していれば、投光器やLEDライト等の照明装置によりトンネル切羽面に撮影光を照射することが好ましい。初期形状データ取得手段11により取得した初期形状データは、初期形状データ記憶手段12に記憶する。なお、形成した切羽面の初期形状データとは、掘削機械により掘削を行い、支保工を建て込み、鏡面へコンクリートを吹き付けた時点における切羽面の形状データである。
初期形状データ記憶手段12は、例えば、HDD等の大容量記憶装置からなる。この初期形状データ記憶手段12に、トンネル掘削完了時(鏡面へのコンクリート吹き付け終了時)におけるトンネル切羽面の初期形状データ(断面形状、地山状況等のデータ)を記憶しておく。初期形状データは、切羽面変位情報作成手段14に送信されて、現形状データとともに切羽面変位情報の作成に使用する。
現形状データ取得手段13は、トンネル掘削工程において形成したトンネル切羽面の現形状データを取得するための手段であり、例えば、ビデオカメラ等の撮像装置及び照明装置等からなる。この現形状データ取得手段13は、例えば、トンネルの天端等に設置して、トンネル切羽面を撮像対象とする。この際、照度が不足していれば、投光器やLEDライト等の照明装置によりトンネル切羽面に撮影光を照射することが好ましい。現形状データ取得手段13により取得した現形状データは、切羽面変位情報作成手段14に送信されて、初期形状データとともに切羽面変位情報の作成に使用する。なお、現形状データ取得手段13は、初期形状データ取得手段11と兼用の手段として構成してもよい。
切羽面変位情報作成手段14は、初期形状データ記憶手段12に記憶したトンネル切羽面の初期形状データと、取得した現形状データとの比較に基づいて、初期形状データと現形状データとの差違を示す切羽面変位情報を作成するための手段であり、例えば、コンピュータ及びその付帯装置と、コンピュータにインストールすることによりハードウェアと協同して動作するアプリケーションプログラムとからなる。
透過型ウェアラブル端末20は、例えば、ゴーグル及びゴーグルのレンズ面に映像を表示させるための表示装置からなり、種々の形態がある。例えば、ゴーグル本体の側面あるいは両側面にプロジェクタを配設し、このプロジェクタからレンズ面に映像を投写し、レンズ内に埋め込まれたホログラムによって光を反射させることにより、利用者が目視している物体に重ね合わせて情報を表示するものがある。この透過型ウェアラブル端末20は、情報の表示形式を限定するものではなく、切羽面と関連付くようにして切羽面変位情報を表示することができれば、どのような態様であってもよい。
表示制御手段15は、透過型ウェアラブル端末20における切羽面変位情報の表示を制御するための電子機器及びソフトウェアからなる。なお、ソフトウェアは、これと同等の機能を有する論理回路であってもよい。また、切羽面変位情報を三次元的に表現するには、拡張現実(AR)技術、複合現実(MR)技術、仮想現実(VR)技術を利用する。拡張現実(AR)技術、複合現実(MR)技術、仮想現実(VR)技術を利用すると、利用者は、ゴーグルのレンズ面を通して実際の施工箇所(例えば、トンネル掘削面)を目視しながら、レンズ面に表示された切羽面変位情報を重ね合わせて認識することができる。
警報発生手段16は、初期形状データと現形状データとの差違が閾値を超えた場合に警報を発生するための手段である。例えば、表示制御手段15により、切羽面と関連付くようにして表示する画像(切羽面変位情報)の態様(色相、彩度、明度の少なくとも一つ)を、正常な状態と比較して極端に変化させることにより、表示制御手段15を警報発生として機能させてもよいし、警報を発生するための装置を別途設けてもよい。
以下、本実施形態の変位監視装置10を用いて、切羽面と関連付くようにして切羽面変位情報を表示する手順を説明する。切羽面変位情報を作成するには、初期形状データ取得手段11の機能により、鏡面へのコンクリート吹き付け終了時における切羽面の初期形状データを取得する。例えば、ビデオカメラにより、形成したトンネル切羽面を撮影して初期形状データを取得する。取得した初期形状データは、初期形状データ記憶手段12に記憶しておく。
上述した実施形態は、本発明に係るトンネル切羽面の変位監視装置の基本的な態様であるが、他の技術を組み合わせることにより、より一層多面的に、トンネル切羽面の変位監視を行うことができる。例えば、ボーリング調査や弾性波を用いた解析技術等によりトンネル地山の地質を把握し、各地質に対してトンネル切羽面がどのような変位を来した場合に、トンネル切羽面の崩壊や出水等が発生するのかをデータとして蓄積しておく。そして、トンネル地山とトンネル切羽面との変位との関係に基づいて、崩落や出水が発生する危険性や、その発生予想時刻等を演算して、警報を発生することが可能である。このような技術を用いることにより、より一層迅速にトンネル切羽面の変位を報知することが可能となる。
11 初期形状データ取得手段
12 初期形状データ記憶手段
13 現形状データ取得手段
14 切羽面変位情報作成手段
15 表示制御手段
16 警報発生手段
20 透過型ウェアラブル端末
Claims (3)
- 形成した切羽面の初期形状データを取得する初期形状データ取得手段と、
前記取得した切羽面の初期形状データを記憶する初期形状データ記憶手段と、
前記切羽面の現形状データを取得する現形状データ取得手段と、
前記記憶した切羽面の初期形状データと、前記取得した現形状データとの比較に基づいて、前記初期形状データと前記現形状データとの差違を示す切羽面変位情報を作成する切羽面変位情報作成手段と、
作業者が装着した透過型ウェアラブル端末を用いて、前記切羽面と関連付くようにして、前記切羽面変位情報を表示させる表示制御手段と、
を備えたことを特徴とするトンネル切羽面の変位監視装置。 - 前記表示制御手段は、切羽面変位情報として表示させる画像の色相、彩度、明度の少なくとも一つにより、初期形状データと現形状データとの差違を表現する、
ことを特徴とする請求項1に記載のトンネル切羽面の変位監視装置。 - 前記切羽面変位情報における前記初期形状データと前記現形状データとの差違が閾値を超えた場合に警報を発生する警報発生手段を備えた、
ことを特徴とする請求項1または2に記載のトンネル切羽面の変位監視装置。
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