JP2020041405A - Evaluation method for frozen ground and evaluation apparatus for frozen ground - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、凍結地盤の評価方法、及び凍結地盤の評価装置に関する。 The present invention relates to a method for evaluating frozen ground and an apparatus for evaluating frozen ground.
地中構造物の建設工事では、凍結工法の適用機会が増加している。例えば、特許文献１には、凍結工法の一例として、洞道となる部分に沿って複数の凍結管用孔を並列に形成し、その凍結管用孔に凍結管をそれぞれ挿入し、各凍結管内で冷却液を循環させて凍結管の周囲の地盤を凍結させ、得られた凍土を掘削すると共に地盤の温度を測定・管理して洞道を形成する技術が開示されている。 In the construction of underground structures, the application of the freezing method is increasing. For example, in Patent Literature 1, as an example of a freezing method, a plurality of freezing tube holes are formed in parallel along a portion that becomes a sinus, and the freezing tubes are inserted into the freezing tube holes, respectively, and cooled in each freezing tube. There is disclosed a technique of circulating a liquid to freeze the ground around a freezing pipe, excavating the obtained frozen soil, and measuring and managing the temperature of the ground to form a sinus.
地中構造物の建設工事では、凍結工法の適用機会が増加している。特に、建設工事の大深度化、及び大規模化に伴い、従来の地盤改良では高被圧に対しては不十分であることから、従来の地盤改良に代えて、凍結工法の適用機会が増加している。凍結工法による人工凍結地盤では、凍結時の膨張、解凍時の沈下が起こることが知られている。そして、凍結時の膨張や解凍時の沈下は、土中の水が凸レンズ状の氷の塊として析出するアイスレンズによる影響が大きいことが知られている。しかしながら、従来、アイスレンズによる影響を適切に再現することができないことから、安全側に過大な評価を行っていた。その結果、地盤改良と比較してコストがかかる凍結工法について、安全側に過大な評価を行わなければならないことが、更なるコストアップの要因の一つとなっていた。また、大深度の固結した地盤（例えば、地盤改良によって固結した地盤）では、凍結工法を行うことで、固結状態が乱れることが懸念されている。 In the construction of underground structures, the application of the freezing method is increasing. In particular, with the increase in the depth and scale of construction work, conventional ground improvement is not sufficient for high pressure, so the application of the freezing method has increased in place of the conventional ground improvement. are doing. It is known that the artificial freezing ground by the freezing method causes expansion during freezing and subsidence during thawing. It is known that the expansion during freezing and the subsidence during thawing are greatly affected by ice lenses in which water in the soil precipitates as a convex lens-shaped mass of ice. However, conventionally, since the influence of the ice lens cannot be appropriately reproduced, an excessive evaluation has been performed on the safe side. As a result, one of the factors for further cost increase is that the freezing method, which requires more cost than ground improvement, must be overestimated on the safe side. In addition, in a deeply consolidated ground (for example, ground consolidated by ground improvement), there is a concern that the consolidation state is disturbed by performing a freezing method.
本発明は、上記の問題に鑑み、従来よりも正確に凍結地盤を評価できる技術を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a technique that can evaluate a frozen ground more accurately than before.
上記課題を解決するため、本発明では、凍結工法を実施する現場の土をサンプリングし、凍結工法を再現して作成した供試体におけるアイスレンズの状態をＸ線で計測し、画像処理によって凍結による影響を評価することとした。 In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, the soil at the site where the freezing method is performed is sampled, the state of the ice lens in the test specimen created by reproducing the freezing method is measured with X-rays, and freezing is performed by image processing. We decided to evaluate the impact.
詳細には、本発明は、凍結工法によって造成される凍結地盤を評価する凍結地盤の評価方法であって、凍結工法を実施する現場の土をサンプリングするサンプリング工程と、サンプリングした土に対して、凍結工法を再現して供試体を作成する供試体の作成工程と、作成した供試体におけるアイスレンズの状態をＸ線で計測し、画像処理によって、凍結による影響を評価する評価工程と、を含む。 In detail, the present invention is a method for evaluating a frozen ground that evaluates a frozen ground created by a freezing method, and a sampling step of sampling soil at a site where the freezing method is performed, and for the sampled soil, Includes a specimen preparation step of reproducing the freezing method to produce a specimen, and an evaluation step of measuring the state of the ice lens in the produced specimen with X-rays and evaluating the effect of freezing by image processing. .
本発明に係る凍結地盤の評価方法によれば、現場の土から作成した供試体におけるアイスレンズの状態をＸ線で計測し、画像処理によって、凍結による影響を評価することで、従来よりも正確に凍結地盤を評価することができる。凍結工法は、構造物を安全確実に構築すべく、軟弱な地盤や地下水位の高い地盤を一時的に人工凍結し地盤を安定させるものである。凍結工法には、地盤に埋設した凍結管にブラインや液化ガスを送り込む方式や、注入管を埋設して液化ガスを地盤に直接注入する方式などがある。本発明に係る凍結工法は、地盤を凍結できれば、いずれの方式でもよい。アイスレンズとは、土中の水が凸レンズ状の氷の塊として析出したものである。凍結による影響の評価は、コンピュータで行う他、試験者が目視等で行うようにしてもよい。 According to the method for evaluating a frozen ground according to the present invention, the state of an ice lens in a specimen created from soil at a site is measured by X-rays, and the influence of freezing is evaluated by image processing, thereby providing a more accurate than before. The frozen ground can be evaluated. In the freezing method, in order to build a structure safely and reliably, soft ground or ground with a high groundwater level is temporarily artificially frozen to stabilize the ground. The freezing method includes a method in which brine or liquefied gas is sent to a frozen pipe buried in the ground, and a method in which a liquefied gas is directly injected into the ground by burying an injection pipe. The freezing method according to the present invention may be any method as long as the ground can be frozen. The ice lens is one in which water in the soil is precipitated as a convex lens-shaped mass of ice. The evaluation of the effect of the freezing may be performed by a computer or by a tester visually.
また、本発明は、凍結工法によって造成される凍結地盤を評価する凍結地盤の評価方法であって、コンピュータが、凍結地盤を評価するための供試体のＸ線画像を取得する画像取得工程と、画像取得工程で取得したＸ線画像を解析する回析工程と、回析工程で回析した解析結果を出力する解析結果の出力工程と、を含む処理を実行し、画像取得工程では、凍結工法を実施する現場でサンプリングした土に対して、凍結工法を再現して作成した供試体のＸ線画像を取得し、回析工程では、アイスレンズの形状、アイスレンズの領域、アイスレンズの数、アイスレンズの向き、のうち少なくとも何れか一つを含むアイスレンズの属性情報に基づいて、凍結時の膨張による影響、及び解凍時の沈下による影響を判定し、解析結果の出力工程では、凍結時の膨張による影響、及び解凍時の沈下による影響を出力する、凍結地盤の評価方法としてもよい。 Further, the present invention is a method for evaluating a frozen ground that evaluates a frozen ground created by a freezing method, wherein a computer acquires an X-ray image of a specimen for evaluating the frozen ground, A process including a diffraction step of analyzing the X-ray image acquired in the image acquisition step and an analysis result output step of outputting an analysis result diffracted in the diffraction step is performed. X-ray images of the specimens created by reproducing the freezing method for the soil sampled at the site where the process is carried out, and in the diffraction process, the shape of the ice lens, the area of the ice lens, the number of ice lenses, Based on the attribute information of the ice lens including at least one of the orientation of the ice lens, the influence of the expansion at the time of freezing and the influence of the settlement at the time of thawing are determined. Influence of the expansion of the time, and outputs the effects of subsidence during thawing may be evaluation method of freezing soil.
凍結地盤の評価方法をコンピュータで行うことで、試験者の経験等にかかわらず、正確に評価することが可能となる。本発明は、先に説明した評価工程を画像取得工程、回析工程、及び解析結果の出力工程で構成するようにしてもよい。アイスレンズの属性情報は、アイスレンズの形状、アイスレンズの領域、アイスレンズの数、アイスレンズの向き、のうち少なくとも何れか一つを含む。アイスレンズの形状には、例えば、扁平性が例示される。アイスレンズの領域には、面積や体積が例示される。アイスレンズの数は、独立したアイスレンズの数を意味する。アイスレンズの向きは、例えば、地表面に対する向きを意味する。凍結時の膨張による影響や解凍時の沈下による影響は、具体的な数値で示してもよく、また、影響大、中、小など、段階的に示すようにしてもよい。 By performing the evaluation method of the frozen ground with a computer, accurate evaluation can be performed regardless of the experience of the tester. In the present invention, the above-described evaluation step may be configured by an image acquisition step, a diffraction step, and an output step of an analysis result. The attribute information of the ice lens includes at least one of the shape of the ice lens, the area of the ice lens, the number of the ice lenses, and the direction of the ice lens. The shape of the ice lens is, for example, flatness. The area and volume of the ice lens are exemplified. The number of ice lenses means the number of independent ice lenses. The direction of the ice lens means, for example, the direction with respect to the ground surface. The effect of expansion during freezing and the effect of subsidence during thawing may be indicated by specific numerical values, or may be indicated in stages, such as large, medium, and small.
ここで、本発明に係る凍結地盤の評価方法では、一例として、回析工程では、アイスレンズの形状が基準値よりも扁平である場合、凍結時の膨張による影響、及び解凍時の沈下による影響が小さいと判定してもよい。また、一例として、回析工程では、アイスレンズの領域が基準値よりも小さい場合、凍結時の膨張による影響、及び解凍時の沈下による影響が小さいと判定してもよい。また、一例として、回析工程では、アイスレンズの数が基準値よりも少ない場合、凍結時の膨張による影響、及び解凍時の沈下による影響が小さいと判定してもよい。また、一例として、回析工程では、アイスレンズの向きが地表面と平行でない場合、凍結時の膨張による影響、及び解凍時の沈下による影響が小さいと判定してもよい。 Here, in the evaluation method of the frozen ground according to the present invention, as an example, in the diffraction step, when the shape of the ice lens is flatter than a reference value, the influence due to expansion during freezing and the influence due to subsidence during thawing. May be determined to be small. Also, as an example, in the diffraction step, when the area of the ice lens is smaller than the reference value, it may be determined that the influence due to expansion during freezing and the influence due to subsidence during thawing are small. Also, as an example, in the diffraction step, when the number of ice lenses is smaller than the reference value, it may be determined that the influence due to expansion during freezing and the influence due to subsidence during thawing are small. Further, as an example, in the diffraction step, when the direction of the ice lens is not parallel to the ground surface, it may be determined that the influence due to expansion during freezing and the influence due to subsidence during thawing are small.
予め定めた基準値と比較することで、定量的に評価することができる。なお、アイスレンズの属性情報を適宜組み合わせて、凍結時の膨張による影響、及び解凍時の沈下による影響を判定するようにしてもよい。また、属性情報に優先順位を設けるようにしてもよい。 By comparing with a predetermined reference value, quantitative evaluation can be performed. In addition, the influence of the expansion at the time of freezing and the influence of the subsidence at the time of thawing may be determined by appropriately combining the attribute information of the ice lens. Further, a priority may be set in the attribute information.
なお、解析工程では、Ｘ線画像の輝度値に基づいて、凍結時の膨張による影響、及び解凍時の沈下による影響を判定してもよい。例えば、本発明は、凍結工法によって造成される凍結地盤を評価する凍結地盤の評価方法であって、コンピュータが、凍結地盤を評価するための供試体のＸ線画像を取得する画像取得工程と、画像取得工程で取得したＸ線画像を解析する回析工程と、回析工程で回析した解析結果を出力する解析結果の出力工程と、を含む処理を実行し、画像取得工程では、凍結工法を実施する現場でサンプリングした土に対して、凍結工法を再現して作成した供試体のＸ線画像を取得し、回析工程では、Ｘ線画像の輝度値に基づいて、凍結時の膨張による影響、及び解凍時の沈下による影響を判定し、解析結果の出力工程では、凍結時の膨張による影響、及び解凍時の沈下による影響を出力する、凍結地盤の評価方法でもよい。 In the analysis step, the influence of expansion during freezing and the influence of subsidence during thawing may be determined based on the luminance value of the X-ray image. For example, the present invention is a method for evaluating a frozen ground that evaluates a frozen ground created by a freezing method, wherein a computer obtains an X-ray image of a specimen for evaluating the frozen ground, A process including a diffraction step of analyzing the X-ray image acquired in the image acquisition step and an analysis result output step of outputting an analysis result diffracted in the diffraction step is performed. For the soil sampled at the site where the test is performed, an X-ray image of the specimen prepared by reproducing the freezing method is acquired, and in the diffraction step, the expansion due to freezing is performed based on the brightness value of the X-ray image. In the process of outputting the analysis results, the influence of the expansion due to freezing and the influence of the settlement during thawing may be output.
ここで、本発明は、凍結地盤の評価装置として特定してもよい。例えば、本発明は、凍結工法によって造成される凍結地盤を評価する凍結地盤の評価装置であって、凍結地盤を評価するための供試体のＸ線画像を取得する画像取得部と、画像取得工程で取得したＸ線画像を解析する回析部と、回析工程で回析した解析結果を出力する解析結果の出力部と、を含み、画像取得部では、凍結工法を実施する現場でサンプリングした土に対して、凍結工法を再現して作成した供試体のＸ線画像が取得され、回析部では、アイスレンズの形状、アイスレンズの領域、アイスレンズの数、アイスレンズの向き、のうち少なくとも何れか一つを含むアイスレンズの属性情報に基づいて、凍結時の膨張による影響、及び解凍時の沈下による影響を判定し、解析結果の出力部では、凍結時の膨張による影響、及び解凍時の沈下による影響を出力する、凍結地盤の評価装置である。 Here, the present invention may be specified as an evaluation device for frozen ground. For example, the present invention is an apparatus for evaluating a frozen ground that evaluates a frozen ground created by a freezing method, and an image obtaining unit that obtains an X-ray image of a specimen for evaluating the frozen ground, and an image obtaining step. Includes a diffraction unit that analyzes the X-ray image obtained in Step 1 and an analysis result output unit that outputs the analysis result analyzed in the diffraction step. In the image acquisition unit, sampling is performed at the site where the freezing method is performed. An X-ray image of the specimen created by reproducing the freezing method was obtained for the soil, and at the diffraction part, the shape of the ice lens, the area of the ice lens, the number of ice lenses, and the orientation of the ice lens Based on the attribute information of the ice lens including at least one of them, the influence of the expansion at the time of freezing and the influence of the settlement at the time of thawing are determined. Sinking in time And outputs the influence of an evaluation apparatus frozen ground.
本発明に係る凍結地盤の評価装置によれば、試験者の経験等にかかわらず、従来よりも正確に凍結地盤を評価することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the evaluation apparatus of the frozen ground which concerns on this invention, it becomes possible to evaluate a frozen ground more accurately than before, regardless of a tester's experience etc.
また、本発明は、上記に加えて、凍結地盤の評価装置で実行されるプログラムとして特定してもよい。また、本発明は、そのようなプログラムが記録された記録媒体として特定してもよい。 Further, in addition to the above, the present invention may be specified as a program executed by a frozen ground evaluation device. Further, the present invention may be specified as a recording medium on which such a program is recorded.
本発明によれば、従来よりも正確に凍結地盤を評価できる技術を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the technique which can evaluate frozen ground more accurately than before can be provided.
次に、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。以下の説明は例示であり、本発明は以下の内容に限定されるものではない。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The following description is an exemplification, and the present invention is not limited to the following content.
＜第１実施形態＞
＜凍結地盤の評価方法の概要＞
図１は、第１実施形態に係る凍結地盤の評価方法の概要を示す。第１実施形態に係る凍結地盤の評価方法は、サンプリング工程（Ｓ０１）と、供試体の作成工程（Ｓ０２）と、評価工程（Ｓ０３）と、を含む。
<First embodiment>
<Outline of evaluation method for frozen ground>
FIG. 1 shows an outline of a method for evaluating frozen ground according to the first embodiment. The method for evaluating a frozen ground according to the first embodiment includes a sampling step (S01), a specimen preparation step (S02), and an evaluation step (S03).
サンプリング工程（Ｓ０１）では、凍結工法を実施する現場の土が採取される。凍結工法は、構造物を安全確実に構築すべく、軟弱な地盤や地下水位の高い地盤を一時的に人工凍結し地盤を安定させるものであればよい。凍結工法には、地盤に埋設した凍結管にブラインや液化ガスを送り込む方式や、注入管を埋設して液化ガスを地盤に直接注入する方式などが例示される。構造物には、トンネル、共同溝、地下駐車場、地下駅舎、立坑などの地下構造物（地中構造物）が例示される。 In the sampling step (S01), soil at the site where the freezing method is performed is collected. The freezing method may be any method that can temporarily stabilize the soft ground or the ground with a high groundwater level by artificially freezing the ground in order to construct the structure safely and reliably. Examples of the freezing method include a method in which brine or liquefied gas is sent to a freezing pipe buried in the ground, and a method in which a liquefied gas is directly injected into the ground by burying an injection pipe. Examples of the structure include an underground structure (underground structure) such as a tunnel, a common ditch, an underground parking lot, an underground station building, and a shaft.
供試体の作成工程（Ｓ０２）では、サンプリングした土に対して、現場で行う凍結工法を再現して供試体が作成される。具体的には、土性（土の粒径組成分布）、水の供給状態、地中の応力状態を再現し、実際の凍結工法の凍結速度と同様の凍結速度で供試体が作成される。土性は、現場の土を採取することで再現することができる。土性とアイスレンズとの関係では、砂の割合が多いほど、アイスレンズが入りにくい傾向がある。水の供給状態は、土性、現場の地下水位、構造物の種類や構造物との距離などを考慮して再現することができる。水の供給状態とアイスレンズとの関係では、水の供給が少ないほど、アイスレンズが入りにくい傾向がある。地中の応力状態は、土性、地盤の拘束圧などを考慮して再現することができる。地中の応力状態とアイスレンズとの関係では、地盤の拘束圧が大きいほど、アイスレンズが入りにくい傾向がある。また、凍結速度とアイスレンズとの関係では、凍結速度が早いほど、アイスレンズが入りにくい傾向がある。アイスレンズと、土性、水の供給状態、地中の応力状態との関係に関するデータを実験や実測により取得しておき、サンプリングした土の土性、現場の地下水位、構造物の種類や構造物との距離、地盤の拘束圧などを考慮して、実際の凍結工法の凍結速度と同様の凍結速度で供試体が作成される。また、例えば、凍結管を地盤に挿入して凍土を造成する場合、凍土は、凍結管付近から徐々に離れる方向へ成長する。つまり、アイスレンズは、凍結管の直交する方向、換言すると、凍結管の周りに年輪のように形成される。したがって、供試体の作成では、アイスレンズを形成する向きも考慮される。 In the sample preparation step (S02), a sample is prepared by reproducing the on-site freezing method for the sampled soil. Specifically, the specimen is created at the same freezing speed as the actual freezing method by reproducing soil properties (soil particle size composition distribution), water supply state, and underground stress state. Soil properties can be reproduced by collecting soil from the site. In relation to soil properties and ice lenses, the greater the percentage of sand, the more difficult it is for ice lenses to enter. The water supply state can be reproduced in consideration of the soil properties, the groundwater level at the site, the type of the structure, the distance to the structure, and the like. In the relationship between the supply state of water and the ice lens, the smaller the supply of water, the more difficult it is for the ice lens to enter. The underground stress state can be reproduced in consideration of soil properties, ground confining pressure, and the like. Regarding the relationship between the stress state in the ground and the ice lens, the greater the constraint pressure on the ground, the more difficult it is for the ice lens to enter. In addition, as for the relationship between the freezing speed and the ice lens, the higher the freezing speed, the more difficult it is for the ice lens to enter. Data on the relationship between the ice lens and soil properties, water supply conditions, and underground stress conditions are obtained through experiments and actual measurements, and the soil properties of the sampled soil, groundwater levels at the site, and types and structures of structures Specimens are prepared at the same freezing speed as the actual freezing method in consideration of the distance from the object, the confined pressure of the ground, and the like. In addition, for example, when a frozen tube is inserted into the ground to create frozen soil, the frozen soil grows in a direction gradually moving away from the vicinity of the frozen tube. That is, the ice lens is formed in a direction orthogonal to the freezing tube, in other words, like an annual ring around the freezing tube. Therefore, the direction in which the ice lens is formed is taken into account in the preparation of the specimen.
評価工程（Ｓ０３）では、作成した供試体におけるアイスレンズの状態をＸ線で計測し、画像処理によって、凍結による影響が評価される。以下、凍結による地盤評価を凍結地盤の評価装置（コンピュータ）で実現する場合について説明する。なお、凍結による地盤評価は、Ｘ線画像を確認しながら試験者が行うようにしてもよい。 In the evaluation step (S03), the state of the ice lens in the prepared specimen is measured by X-rays, and the influence of freezing is evaluated by image processing. Hereinafter, a case where the ground evaluation by freezing is realized by a frozen ground evaluation device (computer) will be described. The ground evaluation by freezing may be performed by the tester while checking the X-ray image.
＜凍結地盤の評価装置＞
図２は、第１実施形態に係る凍結地盤の評価装置のブロック図を示す。凍結地盤の評価装置３（以下、単に評価装置３ともいう。）は、汎用のコンピュータによって構成することができ、評価装置３は、制御部３１、表示部３４、操作部３５、記憶部３６、通信部３７を備える。制御部３１は、ＣＰＵ３２、メモリ３３を含み、メモリ３３に格納されたプログラムに従って、評価装置３を制御する。評価装置３は、凍結地盤を評価するための供試体のＸ線画像を取得し、取得したＸ線画像を解析し、解析結果を出力する。
<Evaluation device for frozen ground>
FIG. 2 is a block diagram of a frozen ground evaluation apparatus according to the first embodiment. The evaluation device 3 for frozen ground (hereinafter, also simply referred to as the evaluation device 3) can be configured by a general-purpose computer, and the evaluation device 3 includes a control unit 31, a display unit 34, an operation unit 35, a storage unit 36, The communication unit 37 is provided. The control unit 31 includes a CPU 32 and a memory 33, and controls the evaluation device 3 according to a program stored in the memory 33. The evaluation device 3 acquires an X-ray image of the specimen for evaluating the frozen ground, analyzes the acquired X-ray image, and outputs an analysis result.
メモリ３３は、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶媒体によって構成されている。メモリ３３には、制御プログラム等のデータが記憶されている。表示部３４は、例えば、液晶表示装置、プラズマディスプレイパネル、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）、エレクトロルミネッセンスパネル等を含む。操作部３５は、例えば、キーボード、ポインティングデバイス、タッチパネル、操作ボタン等を含む。記憶部３６は、例えば、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）、ＳＳＤ（ｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅ ｄｒｉｖｅ）等を含む。通信部３７には、例えば、ネットワークへの接続を実現する通信モジュール（例えば、ネットワークカード）が例示される。 The memory 33 is configured by a storage medium such as a ROM and a RAM. The memory 33 stores data such as a control program. The display unit 34 includes, for example, a liquid crystal display device, a plasma display panel, a CRT (Cathode Ray Tube), an electroluminescence panel, and the like. The operation unit 35 includes, for example, a keyboard, a pointing device, a touch panel, operation buttons, and the like. The storage unit 36 includes, for example, a hard disk drive (HDD), a solid state drive (SSD), and the like. The communication unit 37 is, for example, a communication module (for example, a network card) that realizes connection to a network.
＜凍結による地盤評価＞
図３は、第１実施形態に係る評価工程の処理フローを示す。以下に説明する凍結による地盤評価の処理は、評価装置３の制御部３１が、メモリ３３に格納された、凍結地盤の評価プログラムを実行することで実現される。
<Ground evaluation by freezing>
FIG. 3 shows a processing flow of the evaluation process according to the first embodiment. The processing of the ground evaluation by freezing described below is realized by the control unit 31 of the evaluation device 3 executing a frozen ground evaluation program stored in the memory 33.
まず、ステップＳ３１では、画像取得工程として、凍結地盤を評価するための供試体のＸ線画像が取得される。具体的には、供試体の作成工程（Ｓ０２）で作成された円柱状の供試体のＸ線画像が撮像され、撮像された供試体のＸ線画像が記憶部３６に記憶される。そして、記憶部３６に格納された供試体のＸ線画像が読み込まれる。Ｘ線画像は、供試体の側方（例えば、４方向）、供試体の上下方向（例えば、２方向）など、複数の角度の画像とすることができる。また、Ｘ線画像は、３次元画像でもよい。ここで、図４は、供試体、及びＸ線画像の例を示す。図４では、供試体を符号１、アイスレンズを符号２で示す。図４（ａ）は、急速凍結で作成された供試体の側面写真であり、図４（ｂ）は、急速凍結で作成された供試体の側面のＸ線画像を示す。図４（ｃ）は、緩速凍結で作成された供試体の側面写真であり、図４（ｄ）は、緩速凍結で作成された供試体の側面のＸ線画像を示す。図４に示すように、急速凍結の場合、ほとんどアイスレンズが形成されていないが、緩速凍結の場合、アイスレンズが複数形成されている。Ｘ線画像では、アイスレンズが、黒色の線や、黒色の帯で表示されている。 First, in step S31, an X-ray image of a specimen for evaluating frozen ground is acquired as an image acquiring step. Specifically, an X-ray image of the cylindrical specimen created in the specimen preparation step (S02) is captured, and the captured X-ray image of the specimen is stored in the storage unit 36. Then, the X-ray image of the specimen stored in the storage unit 36 is read. The X-ray image can be an image at a plurality of angles, such as the side of the specimen (for example, four directions) and the vertical direction of the specimen (for example, two directions). Further, the X-ray image may be a three-dimensional image. Here, FIG. 4 shows an example of a specimen and an X-ray image. In FIG. 4, the specimen is indicated by reference numeral 1 and the ice lens is indicated by reference numeral 2. FIG. 4A is a side view photograph of the specimen prepared by quick freezing, and FIG. 4B shows an X-ray image of the side surface of the specimen prepared by quick freezing. FIG. 4C is a side view photograph of the specimen prepared by slow freezing, and FIG. 4D shows an X-ray image of the side surface of the specimen prepared by slow freezing. As shown in FIG. 4, in the case of quick freezing, almost no ice lens is formed, but in the case of slow freezing, a plurality of ice lenses are formed. In the X-ray image, the ice lens is displayed as a black line or a black band.
次に、ステップＳ３２では、回析工程として、画像取得工程で取得したＸ線画像が解析される。例えば、アイスレンズの形状、アイスレンズの領域、アイスレンズの数、アイスレンズの向き、のうち少なくとも何れか一つを含むアイスレンズの属性情報について基準値を設定しておき、基準値と実測値とを比較することで、凍結時の膨張による影響、及び解凍時の沈下による影響が判定される。基準値は、実験や過去の実測値に基づいて、予め設定することができる。以下の説明において、基準値は、基準値Ｘで示す。アイスレンズの形状には、例えば、扁平性が例示される。扁平性とは、アイスレンズがひらたいか（ひらべったいか）に関する情報であり、扁平か否かは、幅と厚さで判定することができる。幅は、アイスレンズが広がる方向の長さであり、平均値としてもよい。アイスレンズが円形の場合、幅は直径とすることができる。厚さ（厚み）は、アイスレンズが広がる方向と直交する方向の長さであり、平均値としてもよい。例えば、厚さ／幅が基準値Ｘ以下の場合、扁平と判定することができる。扁平の場合、扁平でない場合と比較して、凍結時の膨張による影響や解凍時の沈下による影響が小さいと判定することができる。なお、扁平の平面形状を考慮するようにしてもよい。例えば、扁平の平面形状が円形の場合、不規則な形状と比較して、凍結時の膨張による影響や解凍時の沈下による影響が小さいと判定することができる。アイスレンズの領域には、面積や体積が例示される。例えば、面積が基準値Ｘｍｍ２以下の場合、面積が基準値Ｘｍｍ２を上回る場合と比較して、凍結時の膨張による影響や解凍時の沈下による影響が小さいと判定することができる。例えば、体積が基準値Ｘｍｍ３以下の場合、体積が基準値Ｘｍｍ３を上回る場合と比較して、凍結時の膨張による影響や解凍時の沈下による影響が小さいと判定することができる。アイスレンズの数は、独立したアイスレンズの数を意味する。例えば、アイスレンズの数が基準値Ｘ個以下の場合、アイスレンズの数が基準値Ｘ個を上回る場合と比較して、凍結時の膨張による影響や解凍時の沈下による影響が小さいと判定することができる。アイスレンズの向きは、例えば、地表面に対するアイスレンズの向き（アイスレンズが広がる向き）を意味する。例えば、アイスレンズの向きが地表面と直交する場合、平行する場合と比較して、凍結時の膨張による影響や解凍時の沈下による影響が小さいと判定することができる。アイスレンズの特定、換言すると、アイスレンズと土との区別は、既存の画像解析技術によって、画像の濃淡等を判断することで行うことができる。また、アイスレンズの属性情報の基準値（面積基準値Ｘｍｍ２など）は、記憶部３６に予め記憶することができる。記憶部３６に記憶された基準値とＸ線画像から取得した値とを比較することで、凍結時の膨張による影響、及び解凍時の沈下による影響の判定が可能となる。 Next, in step S32, the X-ray image acquired in the image acquisition step is analyzed as a diffraction step. For example, a reference value is set for the attribute information of the ice lens including at least one of the shape of the ice lens, the area of the ice lens, the number of the ice lenses, and the orientation of the ice lens, and the reference value and the measured value are set. By comparing with, the influence of the expansion during freezing and the influence of the settlement during thawing are determined. The reference value can be set in advance based on experiments and past measured values. In the following description, the reference value is indicated by a reference value X. The shape of the ice lens is, for example, flatness. The flatness is information on whether or not the ice lens is open (whether it is open), and whether or not the ice lens is flat can be determined based on the width and the thickness. The width is a length in a direction in which the ice lens spreads, and may be an average value. If the ice lens is circular, the width can be a diameter. The thickness (thickness) is a length in a direction orthogonal to a direction in which the ice lens spreads, and may be an average value. For example, when the thickness / width is equal to or less than the reference value X, it can be determined to be flat. In the case of flattening, it can be determined that the influence due to expansion during freezing and the effect due to subsidence during thawing is smaller than in the case where it is not flat. In addition, you may make it consider a flat planar shape. For example, when the flat planar shape is circular, it can be determined that the influence due to expansion during freezing and the influence due to subsidence during thawing is smaller than that of an irregular shape. The area and volume of the ice lens are exemplified. For example, if the area is the reference value X mm 2 or less, it is possible area as compared with the case above the reference value X mm 2, determines that influence of subsidence during impact and decompression by expansion during freezing is small. For example, if the volume is less than the reference value X mm 3, it is possible to volume as compared to the case above the reference value X mm 3, it determines that the effects of subsidence during impact and decompression by expansion during freezing is small. The number of ice lenses means the number of independent ice lenses. For example, when the number of ice lenses is equal to or less than the reference value X, it is determined that the influence due to the expansion at the time of freezing and the influence due to the subsidence at the time of thawing is smaller than when the number of the ice lenses exceeds the reference value X. be able to. The direction of the ice lens means, for example, the direction of the ice lens with respect to the ground surface (the direction in which the ice lens spreads). For example, when the direction of the ice lens is orthogonal to the ground surface, it can be determined that the influence due to expansion during freezing and the influence due to subsidence during thawing is smaller than when the ice lens is parallel. The identification of the ice lens, in other words, the distinction between the ice lens and the soil can be made by judging the density of the image or the like by the existing image analysis technology. In addition, a reference value (such as an area reference value Xmm 2 ) of the attribute information of the ice lens can be stored in the storage unit 36 in advance. By comparing the reference value stored in the storage unit 36 with the value acquired from the X-ray image, it is possible to determine the effect of expansion during freezing and the effect of subsidence during thawing.
なお、アイスレンズの属性情報を適宜組み合わせて、凍結時の膨張による影響、及び解凍時の沈下による影響を判定するようにしてもよい。また、属性情報に優先順位を設けるようにしてもよい。例えば、アイスレンズの数が基準値Ｘ個を上回る場合でも、アイスレンズの面積（若しくは体積）が基準値Ｘｍｍ３以下の場合、凍結時の膨張による影響や解凍時の沈下による影響が小さいと判定することができる。また、アイスレンズの数が基準値Ｘ個を上回る場合でも、アイスレンズが同じ方向に重なっていない場合、重なっている場合と比較して、凍結時の膨張による影響や解凍時の沈下による影響が小さいと判定することができる。 In addition, the influence of the expansion at the time of freezing and the influence of the subsidence at the time of thawing may be determined by appropriately combining the attribute information of the ice lens. Further, a priority may be set in the attribute information. For example, even if the number of ice lenses exceeds the reference value X, if the area (or volume) of the ice lens is equal to or less than the reference value Xmm 3 , it is determined that the influence due to expansion during freezing and the influence due to subsidence during thawing is small. can do. Also, even when the number of ice lenses exceeds the reference value X, the effects of expansion during freezing and subsidence during thawing are lower than when the ice lenses do not overlap in the same direction or when they overlap. It can be determined that it is small.
ここで、図５は、属性情報の基準値が設定された判定テーブルの一例を示す。判定テーブルは、記憶部３６に記憶することができる。図５に示す判定テーブルでは、アイスレンズの属性情報として、アイスレンズの数、アイスレンズの領域としての面積、アイスレンズの形状としての厚さ／幅（扁平性）の項目が設けられ、各項目について、基準値と凍結時の膨張による影響、基準値と解凍時の沈下による影響が３段階（小、中、大）で設定されている。 Here, FIG. 5 shows an example of the determination table in which the reference value of the attribute information is set. The determination table can be stored in the storage unit 36. In the determination table shown in FIG. 5, items of the number of ice lenses, an area as an ice lens area, and a thickness / width (flatness) as an ice lens shape are provided as attribute information of the ice lens. The three values (small, medium, and large) are set for the reference value and the influence of swelling during freezing, and the reference value and the effect of subsidence during thawing.
ここで、図６は、アイスレンズが形成された供試体の例を示す。図６では、供試体を符号１、アイスレンズを符号２で示す。図６（ａ）は、小さいアイスレンズが５箇所形成された供試体を示し、図６（ｂ）は、大きいアイスレンズが２か所形成された供試体を示す。例えば、図６（ａ）に示す供試体のＸ線画像を分析した場合、アイスレンズの数と、複数のアイスレンズの夫々について、アイスレンズの幅、厚さ、面積、及び向きが取得される。図７は、Ｘ線画像から取得された実測値の一例を示す。例えば、アイスレンズの数が５個、５個のアイスレンズの夫々について、アイスレンズの幅、厚さ、面積、方向が取得される。 Here, FIG. 6 shows an example of a specimen on which an ice lens is formed. In FIG. 6, the specimen is indicated by reference numeral 1 and the ice lens is indicated by reference numeral 2. FIG. 6A shows a specimen in which five small ice lenses are formed, and FIG. 6B shows a specimen in which two large ice lenses are formed. For example, when the X-ray image of the specimen shown in FIG. 6A is analyzed, the number, the thickness, the area, and the orientation of the ice lens are acquired for each of the number of the ice lenses and each of the plurality of ice lenses. . FIG. 7 shows an example of measured values acquired from an X-ray image. For example, the width, thickness, area, and direction of the ice lens are acquired for each of the five ice lenses and the five ice lenses.
Ｘ線画像から取得された実測値は、記憶部３６に記憶された判定テーブルの基準値と比較され、凍結時の膨張による影響、及び解凍時の沈下による影響が判定される。図８は、判定結果の一例を示す。図８に示す判定結果では、アイスレンズ（全体）、個別のアイスレンズ（１〜５）の夫々について、数に基づく判定結果、形状に基づく判定結果、面積に基づく判定結果、方向に基づく判定結果が表され、更に、全体の判定結果が表されている。なお、全体の判定結果については、アイスレンズの属性情報を適宜組み合わせ、実験結果や過去の実測値に基づいて、優先順位を定め、判定することができる。 The measured value acquired from the X-ray image is compared with a reference value in a determination table stored in the storage unit 36 to determine the influence due to expansion during freezing and the influence due to subsidence during thawing. FIG. 8 shows an example of the determination result. In the determination results shown in FIG. 8, the determination results based on the numbers, the determination results based on the shapes, the determination results based on the areas, and the determination results based on the directions are given for each of the ice lenses (entire) and the individual ice lenses (1 to 5). , And further, the overall determination result. The overall determination result can be determined by appropriately combining the attribute information of the ice lens and determining the priority based on the experimental results and past measured values.
図８では、凍結時の膨張による影響、及び解凍時の沈下による影響を３段階で示すが、凍結時の膨張による影響、及び解凍時の沈下による影響は、膨張量、沈下量など、具体的な数値で示してもよい。また、第１実施形態では、凍結時の膨張による影響、及び解凍時の沈下による影響を判定したが、判定対象は、凍結による膨張圧を示す凍結膨張圧、凍結による凍上量を示す凍結凍上量、解凍時の沈下量を示す解凍沈下量、凍結凍上量と解凍時の沈下量の差分である凍結前後の変化量、解凍時の強度低下を示す解凍時の強度低下などでもよい。 In FIG. 8, the effects of expansion during freezing and the effects of subsidence at the time of thawing are shown in three stages. The effects of expansion at the time of freezing and the effects of subsidence at the time of thawing are, for example, the amount of expansion and the amount of subsidence. It may be indicated by a simple numerical value. Further, in the first embodiment, the influence due to the expansion during freezing and the influence due to the subsidence during thawing are determined. For example, the amount of settling at the time of thawing at the time of thawing, the amount of change between before and after freezing, which is the difference between the amount of thawing at the time of thawing and the amount of settling at the time of thawing, a decrease at the time of thawing at the time of a decrease at the time of thawing, etc.
次に、ステップＳ３３では、解析結果の出力工程として、凍結時の膨張による影響、及び解凍時の沈下による影響が出力される。具体的には、例えば、図８に示す判定結果が、表示部３４に表示される。 Next, in step S33, the effects of expansion during freezing and the effects of subsidence during thawing are output as an analysis result output step. Specifically, for example, the determination result shown in FIG.
＜効果＞
以上説明した第１実施形態に係る凍結地盤の評価方法によれば、現場の土から作成した供試体におけるアイスレンズの状態をＸ線で計測し、画像処理によって、凍結による影響を評価することで、従来よりも正確に凍結地盤を評価することができる。凍結地盤の評価方法をコンピュータ（評価装置）で行うことで、試験者の経験等にかかわらず、正確に評価することが可能となる。予め定めた基準値と、Ｘ線画像から取得した実測値とを比較することで、凍結地盤を定量的に評価することができる。
<Effect>
According to the method for evaluating a frozen ground according to the first embodiment described above, the state of an ice lens in a specimen created from soil at a site is measured with X-rays, and the influence of freezing is evaluated by image processing. Thus, the frozen ground can be more accurately evaluated than before. By performing the method of evaluating the frozen ground with a computer (evaluation device), accurate evaluation can be performed regardless of the tester's experience or the like. By comparing a predetermined reference value with an actual measurement value acquired from an X-ray image, the frozen ground can be quantitatively evaluated.
従来、アイスレンズによる影響を適切に再現することができないことから、安全側に過大な評価を行っていた。その結果、地盤改良と比較してコストがかかる凍結工法について、安全側に過大な評価を行わなければならないことが、更なるコストアップの要因の一つとなっていた。第１実施形態に係る凍結地盤の評価方法によれば、凍結地盤を正確に定量的に評価できることから、必要以上に安全側で過大評価を行う必要がなく、コストダウンも可能となる。また、大深度の固結した地盤（例えば、地盤改良によって固結した地盤）では、凍結工法を行うことで、固結状態が乱れることが懸念されている。第１実施形態に係る凍結地盤の評価方法によれば、凍結地盤を正確に定量的に評価できることから、固結状態の乱れを正確に把握できる。したがって、第１実施形態に係る凍結地盤の評価方法は、大深度の建設工事における凍結地盤の評価に好適に用いることができる。 Conventionally, since the influence of an ice lens cannot be appropriately reproduced, an excessive evaluation has been made on the safe side. As a result, one of the factors for further cost increase is that the freezing method, which requires more cost than ground improvement, must be overestimated on the safe side. According to the method for evaluating a frozen ground according to the first embodiment, since the frozen ground can be accurately and quantitatively evaluated, it is not necessary to perform an over-evaluation on the safe side more than necessary, and the cost can be reduced. In addition, in a deeply consolidated ground (for example, ground consolidated by ground improvement), there is a concern that the consolidation state is disturbed by performing a freezing method. According to the method for evaluating a frozen ground according to the first embodiment, the frozen ground can be accurately and quantitatively evaluated, so that the disturbance of the consolidation state can be accurately grasped. Therefore, the method for evaluating frozen ground according to the first embodiment can be suitably used for evaluating frozen ground in large-scale construction work.
＜第２実施形態＞
第２実施形態では、凍結による地盤評価を凍結地盤の評価装置（コンピュータ）で実現する他の例について説明する。第２実施形態に係る評価方法は、評価工程（Ｓ０３）の解析工程（Ｓ３２）が第１実施形態の評価方法と異なる。それ以外については、基本的に第１実施形態と同様であるので、説明を割愛する。
<Second embodiment>
In the second embodiment, another example in which the ground evaluation by freezing is realized by a frozen ground evaluation device (computer) will be described. The evaluation method according to the second embodiment is different from the evaluation method according to the first embodiment in the analysis step (S32) of the evaluation step (S03). Otherwise, the configuration is basically the same as that of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
図３に示すように、ステップＳ３１では、画像取得工程として、凍結地盤を評価するための供試体のＸ線画像が取得される。具体的には、供試体の作成工程（Ｓ０２）で作成された円柱状の供試体のＸ線画像が撮像され、撮像された供試体のＸ線画像が記憶部３６に記憶される。そして、記憶部３６に格納された供試体のＸ線画像が読み込まれる。そして、第２実施形態では、トリム処理が行われる。トリム処理では、背景と供試体を含む原画像から供試体の画像が抽出され抽出画像データが生成され、次に、画像サイズが統一される。例えば、画像サイズは、４００（ｈ）×１８０（ｗ）ピクセルで統一される。ここで、図９は、第２実施形態に係るＸ線画像の一例を示す。図９（ａ）は、原画像データ、図９（ｂ）は、抽出画像データ（画像サイズ統一前）、図９（ｃ）は、トリム処理後の画像データ（画像サイズ統一後）を示す。Ｘ線画像において、アイスレンズは、黒色の線や、黒色の帯で表示されている。図１０は、第２実施形態に係るＸ線画像の現画像の比較例を示す。図１０（５）は、図９（ｃ）であり、アイスレンズが多数存在する例であり、図１０（１）〜（４）は、アイスレンズが相対的に少ない例である。 As shown in FIG. 3, in step S31, an X-ray image of a specimen for evaluating frozen ground is acquired as an image acquiring step. Specifically, an X-ray image of the cylindrical specimen created in the specimen preparation step (S02) is captured, and the captured X-ray image of the specimen is stored in the storage unit 36. Then, the X-ray image of the specimen stored in the storage unit 36 is read. Then, in the second embodiment, a trim process is performed. In the trimming process, an image of a specimen is extracted from an original image including a background and a specimen to generate extracted image data, and then the image size is unified. For example, the image size is unified with 400 (h) × 180 (w) pixels. Here, FIG. 9 shows an example of an X-ray image according to the second embodiment. 9A shows the original image data, FIG. 9B shows the extracted image data (before unifying the image size), and FIG. 9C shows the image data after the trimming process (after unifying the image size). In the X-ray image, the ice lens is displayed as a black line or a black band. FIG. 10 shows a comparative example of the current X-ray image according to the second embodiment. FIG. 10 (5) is an example in which many ice lenses are present in FIG. 9 (c), and FIGS. 10 (1) to (4) are examples in which the number of ice lenses is relatively small.
次に、ステップＳ３２では、回析工程として、画像取得工程で取得したＸ線画像（トリム処理された画像データ）が解析される。第２実施形態では、輝度値が解析される。その結果、凍結時の膨張による影響、及び解凍時の沈下による影響の判定が可能となる。具体的には、アイスレンズの存在により輝度が暗くなることから、アイスレンズが存在する場合、輝度分布の変化が、アイスレンズが存在しない場合や相対的に少ない場合と比較して大きく現れる。この輝度分布の変化を特定しやすいように、原画像を解析することで、凍結時の膨張による影響、及び解凍時の沈下による影響が大きいと判定することが可能となる。 Next, in step S32, an X-ray image (trimmed image data) acquired in the image acquisition step is analyzed as a diffraction step. In the second embodiment, a luminance value is analyzed. As a result, it is possible to determine the effect of expansion during freezing and the effect of subsidence during thawing. Specifically, since the brightness is darkened by the presence of the ice lens, the change in the luminance distribution when the ice lens is present is larger than when the ice lens is not present or relatively small. By analyzing the original image so as to easily identify the change in the luminance distribution, it is possible to determine that the influence due to the expansion during freezing and the influence due to the subsidence during thawing are large.
具体的には、まず、原画像に基づいて平均輝度値が算出され、グラフ化される。平均輝度値は、Ｘ軸（供試体の横方向）、Ｙ軸（供試体の縦方向）の夫々について算出される。ここで、図１１は、第２実施形態に係るＸ線画像を画像処理することで得られた輝度変化のグラフ（１）の一例を示す。図１１に示す輝度変化のグラフは、Ｙ軸の平均輝度値をグラフ化したものである。図１１のグラフの縦軸は平均輝度値、横軸は供試体の横方向位置を示す。平均輝度値は、画像解析により、ピクセル単位で輝度値を出し、供試体のＸ軸方向、Ｘ軸方向のそれぞれの輝度値を平均することで算出することができる。例えば、図１１は、供試体の縦方向のピクセルをすべて平均した代表値について、横方向の供試体位置に対してプロットすることで得られる図である。 Specifically, first, an average luminance value is calculated based on the original image and is graphed. The average luminance value is calculated for each of the X axis (horizontal direction of the specimen) and the Y axis (vertical direction of the specimen). Here, FIG. 11 shows an example of a graph (1) of a luminance change obtained by performing image processing on an X-ray image according to the second embodiment. The luminance change graph shown in FIG. 11 is a graph of the average luminance value on the Y axis. The vertical axis of the graph in FIG. 11 indicates the average luminance value, and the horizontal axis indicates the horizontal position of the test sample. The average luminance value can be calculated by outputting a luminance value in pixel units by image analysis, and averaging the luminance values in the X-axis direction and the X-axis direction of the specimen. For example, FIG. 11 is a diagram obtained by plotting a representative value obtained by averaging all pixels in the vertical direction of the specimen with respect to the position of the specimen in the horizontal direction.
次に、図１１のグラフに対して、試料の形状によるＸ線散乱の影響を受けやすいと考えられる画像の両端部分に対してトリム処理が実施され、グラフ化される。図１２は、第２実施形態に係るＸ線画像を画像処理することで得られた輝度変化のグラフ（２）の一例を示す。図１２は、図１１のグラフについて、試料の形状によるＸ線散乱の影響を受けやすいと考えられる画像の両端部分に対してトリム処理を実施したグラフである。図１２のグラフの縦軸は平均輝度値、横軸は供試体の横方向位置を示す。図１２のグラフでは、図１１のグラフの横方向の両端部分についてトリム処理が行われることで、横軸の数値が約３００から２００に減縮されている。 Next, with respect to the graph of FIG. 11, trimming is performed on both ends of an image that is considered to be easily affected by X-ray scattering due to the shape of the sample, and is graphed. FIG. 12 shows an example of a graph (2) of a luminance change obtained by performing image processing on an X-ray image according to the second embodiment. FIG. 12 is a graph obtained by performing trim processing on both ends of an image which is considered to be easily affected by X-ray scattering due to the shape of the sample in the graph of FIG. The vertical axis of the graph in FIG. 12 indicates the average luminance value, and the horizontal axis indicates the horizontal position of the test sample. In the graph of FIG. 12, the trimming process is performed on both ends in the horizontal direction of the graph of FIG. 11, so that the numerical value on the horizontal axis is reduced from about 300 to 200.
次に、図１２のグラフから、合計輝度値の差を算出する処理が実施され、グラフ化される。図１３は、第２実施形態に係るＸ線画像を画像処理することで得られた輝度変化のグラフ（３）の一例を示す。図１３は、図１２のグラフからトリム処理を実施した画像のＸ軸における各試料の合計平均輝度値の差のグラフである。合計平均輝度値は、供試体が円柱状であることから、形状的な影響を補正するため算出された値である。具体的には、５つ供試体のグラフのすべての平均値を合算し、それを代表値とし各供試体データの差分で補正することで行われる。図１４は、第２実施形態に係るＸ線画像を画像処理することで得られた輝度変化のグラフ（４）の一例を示す。図１４は、５つの供試体の輝度値を合算（合計）して平均したグラフである。図１４の（ａ）は、図１２における各試料の合計平均輝度値を示し（黒点線）、図１４の（ｂ）は、図１４の（ａ）の黒点線をなだらかに補正処理した曲線を示す。図１３は、図１２と図１４の差分を算出することで得られたグラフである。 Next, a process of calculating the difference between the total luminance values is performed from the graph of FIG. 12 and is graphed. FIG. 13 shows an example of a graph (3) of a luminance change obtained by performing image processing on an X-ray image according to the second embodiment. FIG. 13 is a graph of the difference between the total average luminance values of the respective samples on the X-axis of the image on which the trim processing has been performed from the graph of FIG. The total average luminance value is a value calculated to correct the influence of the shape because the specimen is cylindrical. Specifically, the average is obtained by summing all the average values of the graphs of the five specimens, and using the sum as a representative value, and correcting the difference with the difference of each specimen data. FIG. 14 shows an example of a graph (4) of a luminance change obtained by performing image processing on an X-ray image according to the second embodiment. FIG. 14 is a graph obtained by summing (summing) the luminance values of five specimens and averaging them. 14A shows the total average luminance value of each sample in FIG. 12 (black dotted line), and FIG. 14B shows a curve obtained by gently correcting the black dotted line in FIG. Show. FIG. 13 is a graph obtained by calculating the difference between FIG. 12 and FIG.
次に、図１３のグラフについて、高輝度ノイズを排除するためガンマ補正処理が実施され、更にガウシアンフィルターにおる平滑化処理が実施され、グラフ化される。ガウシアンフィルターとは、画像データを平滑化させ、画像中のノイズを抑えアイスレンズの特徴をとらえやすくするための処理である。図１５は、第２実施形態に係るＸ線画像を画像処理することで得られた輝度変化のグラフ（５）の一例を示す。図１５は、図１３のグラフについて、高輝度ノイズを排除するためガンマ補正処理を行い、更にガウシアンフィルターにおる平滑化処理を行ったグラフである。図１５のグラフでは、輝度変化が少ないほどピークが生じ、輝度変化が大きいほどなだらかな曲線となる。 Next, the graph of FIG. 13 is subjected to gamma correction processing to eliminate high-luminance noise, and is further subjected to smoothing processing by a Gaussian filter to be graphed. The Gaussian filter is a process for smoothing image data, suppressing noise in the image, and making it easier to catch the characteristics of the ice lens. FIG. 15 shows an example of a luminance change graph (5) obtained by performing image processing on an X-ray image according to the second embodiment. FIG. 15 is a graph obtained by performing a gamma correction process on the graph of FIG. 13 to eliminate high luminance noise, and further performing a smoothing process by a Gaussian filter. In the graph of FIG. 15, a peak occurs as the luminance change is smaller, and a gentler curve is obtained as the luminance change is larger.
次に、図１５のグラフにおいて、（５）のようになだらかな曲線の場合、凍結時の膨張による影響「大」、凍結時の沈下による影響「大」と判定される。一方、図１５のグラフにおいて、（１）〜（４）のようにピークが出現しており、かつ、ピークの振幅が大きい場合、凍結時の膨張による影響「小」、凍結時の沈下による影響「小」と判定される。 Next, in the graph of FIG. 15, in the case of a gentle curve as shown in (5), it is determined that the effect due to expansion during freezing is “large” and the effect due to subsidence during freezing is “large”. On the other hand, in the graph of FIG. 15, when peaks appear as shown in (1) to (4) and the amplitude of the peak is large, the influence due to expansion during freezing is “small”, and the influence due to subsidence during freezing. It is determined to be “small”.
次に、ステップＳ３３では、解析結果の出力工程として、凍結時の膨張による影響、及び解凍時の沈下による影響が出力される。具体的には、図１５のグラフにおいて、（５）のようになだらかな曲線の場合、凍結時の膨張による影響「大」、凍結時の沈下による影響「大」を示す判定結果が、表示部３４に表示される。一方、図１４のグラフにおいて、（１）〜（４）のようにピークが出現しており、かつ、ピークの振幅が大きい場合、凍結時の膨張による影響「小」、凍結時の沈下による影響「小」を示す判定結果、表示部３４に表示される。 Next, in step S33, the effects of expansion during freezing and the effects of subsidence during thawing are output as an analysis result output step. Specifically, in the graph of FIG. 15, in the case of a gentle curve such as (5), a determination result indicating “large” effect due to expansion during freezing and “large” due to subsidence during freezing is displayed on the display unit. 34 is displayed. On the other hand, in the graph of FIG. 14, when peaks appear as in (1) to (4) and the amplitude of the peak is large, the influence due to expansion during freezing is “small”, and the influence due to subsidence during freezing. The determination result indicating “small” is displayed on the display unit 34.
以上説明した第２実施形態に係る凍結地盤の評価方法によれば、第１実施形態に係る凍結地盤の評価方法と同じく、従来よりも正確に凍結地盤を評価することができる。また、凍結地盤の評価方法をコンピュータ（評価装置）で行うことで、試験者の経験等にかかわらず、正確に評価することが可能となる。凍結地盤を正確に定量的に評価できることから、必要以上に安全側で過大評価を行う必要がなく、コストダウンも可能となる。また、第２実施形態に係る凍結地盤の評価方法によれば、凍結地盤を正確に定量的に評価できることから、固結状態の乱れを正確に把握できる。したがって、第２実施形態に係る凍結地盤の評価方法は、大深度の建設工事における凍結地盤の評価に好適に用いることができる。 According to the method for evaluating a frozen ground according to the second embodiment described above, it is possible to evaluate a frozen ground more accurately than in the past, similarly to the method for evaluating a frozen ground according to the first embodiment. In addition, by performing the method of evaluating the frozen ground with a computer (evaluation device), accurate evaluation can be performed regardless of the tester's experience or the like. Since the frozen ground can be accurately and quantitatively evaluated, it is not necessary to overestimate the safety side more than necessary, and the cost can be reduced. Further, according to the method for evaluating a frozen ground according to the second embodiment, since the frozen ground can be accurately and quantitatively evaluated, the disturbance of the consolidation state can be accurately grasped. Therefore, the method for evaluating frozen ground according to the second embodiment can be suitably used for evaluating frozen ground in large-scale construction work.
なお、画像データに対してフーリエ変換処理を実施し、グラフ化するようにしてもよい。フーリエ変換処理とは画像データを空間上の周波として信号変換し、アイスレンズの状態を波形の変化で捉えるための処理である。例えば、各供試体の特定箇所の輝度値に対して、フーリエ変換処理を実施しグラフ化することができる。輝度値の特徴を波と仮定し、周波数帯の特徴を評価することで、アイスレンズの特徴と紐づけることができ、凍結地盤を評価することができる。例えば、輝度変化量と膨張率、沈下率との相関関係、例えば、輝度変化量が多ければ膨張率・沈下量が大きくなる傾向があり、輝度変化量が少なければ膨張率・沈下量が小さくなるといった傾向に基づいて、凍結地盤を評価するようにしてもよい。 Note that Fourier transform processing may be performed on the image data to make a graph. The Fourier transform process is a process for converting the image data as a spatial frequency into a signal and capturing the state of the ice lens by a change in waveform. For example, a Fourier transform process can be performed on the luminance value of a specific portion of each specimen to make a graph. Assuming that the characteristic of the luminance value is a wave and evaluating the characteristic of the frequency band, it can be linked to the characteristic of the ice lens, and the frozen ground can be evaluated. For example, the correlation between the luminance change amount and the expansion rate and the squat rate, for example, the expansion rate and the squat amount tend to increase when the luminance change amount is large, and the expansion rate and the squat amount decrease when the luminance change amount is small. Based on such a tendency, the frozen ground may be evaluated.
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明に係る凍結地盤の評価方法、及び凍結地盤の評価装置は、上述した内容に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更を加えることができる。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the method for evaluating a frozen ground and the apparatus for evaluating a frozen ground according to the present invention are not limited to the contents described above. Changes can be made without departing from the spirit of the invention.
１・・・供試体
２・・・アイスレンズ
３・・・凍結地盤の評価装置
３１・・・制御部
３２・・・ＣＰＵ
３３・・・メモリ
３４・・・表示部
３５・・・操作部
３６・・・記憶部
３７・・・通信部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Test piece 2 ... Ice lens 3 ... Evaluating apparatus of frozen ground 31 ... Control part 32 ... CPU
33: memory 34: display unit 35: operation unit 36: storage unit 37: communication unit
Claims (8)
凍結工法を実施する現場の土をサンプリングするサンプリング工程と、
サンプリングした土に対して、凍結工法を再現して供試体を作成する供試体の作成工程と、
作成した供試体におけるアイスレンズの状態をＸ線で計測し、画像処理によって、凍結による影響を評価する評価工程と、を含む、凍結地盤の評価方法。 An evaluation method of a frozen ground for evaluating a frozen ground created by a freezing method,
A sampling process for sampling the soil at the site where the freezing method is implemented;
For the sampled soil, the process of preparing the specimen to reproduce the freezing method and create the specimen,
An evaluation step of measuring the state of the ice lens in the created specimen using X-rays and evaluating the influence of freezing by image processing, and a method of evaluating the frozen ground.
コンピュータが、
凍結地盤を評価するための供試体のＸ線画像を取得する画像取得工程と、
画像取得工程で取得したＸ線画像を解析する回析工程と、
回析工程で回析した解析結果を出力する解析結果の出力工程と、を含む処理を実行し、
画像取得工程では、凍結工法を実施する現場でサンプリングした土に対して、凍結工法を再現して作成した供試体のＸ線画像を取得し、
回析工程では、アイスレンズの形状、アイスレンズの領域、アイスレンズの数、アイスレンズの向き、のうち少なくとも何れか一つを含むアイスレンズの属性情報に基づいて、凍結時の膨張による影響、及び解凍時の沈下による影響を判定し、
解析結果の出力工程では、凍結時の膨張による影響、及び解凍時の沈下による影響を出力する、凍結地盤の評価方法。 An evaluation method of a frozen ground for evaluating a frozen ground created by a freezing method,
Computer
An image acquisition step of acquiring an X-ray image of the specimen for evaluating the frozen ground,
A diffraction step of analyzing the X-ray image acquired in the image acquisition step,
Performing an analysis result output step of outputting an analysis result diffracted in the diffraction step.
In the image acquisition process, an X-ray image of a specimen created by reproducing the freezing method is obtained for soil sampled at the site where the freezing method is performed,
In the diffraction step, the shape of the ice lens, the area of the ice lens, the number of the ice lens, the orientation of the ice lens, based on the attribute information of the ice lens including at least one of the effects of the expansion due to freezing, And determine the effect of subsidence during thawing,
In the output step of analysis results, a method of evaluating frozen ground, which outputs the effects of expansion during freezing and the effects of subsidence during thawing.
コンピュータが、
凍結地盤を評価するための供試体のＸ線画像を取得する画像取得工程と、
画像取得工程で取得したＸ線画像を解析する回析工程と、
回析工程で回析した解析結果を出力する解析結果の出力工程と、を含む処理を実行し、
画像取得工程では、凍結工法を実施する現場でサンプリングした土に対して、凍結工法を再現して作成した供試体のＸ線画像を取得し、
回析工程では、Ｘ線画像の輝度値に基づいて、凍結時の膨張による影響、及び解凍時の沈下による影響を判定し、
解析結果の出力工程では、凍結時の膨張による影響、及び解凍時の沈下による影響を出力する、凍結地盤の評価方法。 An evaluation method of a frozen ground for evaluating a frozen ground created by a freezing method,
Computer
An image acquisition step of acquiring an X-ray image of the specimen for evaluating the frozen ground,
A diffraction step of analyzing the X-ray image acquired in the image acquisition step,
Performing an analysis result output step of outputting an analysis result diffracted in the diffraction step.
In the image acquisition process, an X-ray image of a specimen created by reproducing the freezing method is obtained for soil sampled at the site where the freezing method is performed,
In the diffraction step, based on the brightness value of the X-ray image, the influence due to expansion during freezing and the influence due to subsidence during thawing are determined.
In the output step of analysis results, a method of evaluating frozen ground, which outputs the effects of expansion during freezing and the effects of subsidence during thawing.
凍結地盤を評価するための供試体のＸ線画像を取得する画像取得部と、
画像取得工程で取得したＸ線画像を解析する回析部と、
回析工程で回析した解析結果を出力する解析結果の出力部と、を含み、
画像取得部では、凍結工法を実施する現場でサンプリングした土に対して、凍結工法を再現して作成した供試体のＸ線画像が取得され、
回析部では、アイスレンズの形状、アイスレンズの領域、アイスレンズの数、アイスレンズの向き、のうち少なくとも何れか一つを含むアイスレンズの属性情報に基づいて、凍結時の膨張による影響、及び解凍時の沈下による影響を判定し、
解析結果の出力部では、凍結時の膨張による影響、及び解凍時の沈下による影響を出力する、凍結地盤の評価装置。
A frozen ground evaluation apparatus for evaluating a frozen ground created by a freezing method,
An image acquisition unit that acquires an X-ray image of the specimen for evaluating the frozen ground,
A diffraction unit for analyzing the X-ray image acquired in the image acquisition step,
Output part of the analysis result to output the analysis result diffracted in the diffraction step,
The image acquisition unit acquires an X-ray image of the specimen created by reproducing the freezing method on the soil sampled at the site where the freezing method is performed,
In the diffraction unit, the shape of the ice lens, the area of the ice lens, the number of the ice lens, the orientation of the ice lens, based on the attribute information of the ice lens including at least one of the effects of the expansion due to freezing, And determine the effect of subsidence during thawing,
A frozen ground evaluation device that outputs the effects of expansion during freezing and subsidence during thawing at the output part of the analysis results.
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