JP2020094434A

JP2020094434A - Face stability evaluation method and tunnel boring method

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Publication number: JP2020094434A
Application number: JP2018233849A
Authority: JP
Inventors: 侑子岡田; Yuko Okada; 一彦升元; Kazuhiko Masumoto; 圭太岩野; Keita Iwano; 隼人野中; Hayato Nonaka; 和人田部井; Kazuto Tabei; 正並川; Tadashi Namikawa; 清水　浩之; Hiroyuki Shimizu; 浩之清水; 衞宇津野; Mamoru Utsuno
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2018-12-13
Filing date: 2018-12-13
Publication date: 2020-06-18
Anticipated expiration: 2038-12-13
Also published as: JP7106437B2

Abstract

To provide a method for more accurately evaluating stability of a tunnel face, and a method for boring a tunnel.SOLUTION: A face stability evaluation method includes: an information acquisition step of acquiring information on groundwater in a spring zone 3 ahead of a face 2 of a tunnel 1 and acquiring information on a distance between the face 2 and the spring zone 3 and natural ground strength information; and a stability evaluation step of evaluating stability of the face 2 on the basis of the groundwater information, the distance information and the natural ground strength information, which are acquired in the information acquisition step.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、トンネルの切羽の安定性を評価する方法、及びトンネルを掘進する方法に関する。 The present invention relates to a method for evaluating the stability of a tunnel face and a method for excavating a tunnel.

トンネルを掘進する場合において、トンネルの切羽前方に湧水帯があると、地下水の圧力が切羽前方における未掘削の地山に作用する。未掘削の地山の強度は、トンネルの掘進により切羽が湧水帯に近づくにつれ低下するため、トンネル掘進中に切羽が地下水の圧力により破壊され、工事が中断するおそれがある。このような事態を避けるため、切羽前方における湧水帯を探査し、湧水帯がある場合には、水抜き穴を削孔し湧水帯から水抜き穴を通じて地下水を抜く等の対策工を施工し、湧水帯の圧力を低下させつつトンネルを掘進する。特許文献１には、トンネルの掘進方向にボーリング穴を削孔して切羽前方における湧水帯を探査すると共に、湧水帯からボーリング穴に流入する地下水の圧力を計測することが開示されている。 When excavating a tunnel, if there is a spring zone in front of the face of the tunnel, the pressure of groundwater acts on the unexcavated ground in front of the face of the face. Since the strength of the unexcavated ground decreases as the face of the face approaches the spring zone due to the excavation of the tunnel, the face of the face may be destroyed by the pressure of groundwater during the process of tunnel excavation, which may interrupt the construction. In order to avoid this situation, exploring the spring zone in front of the face, and if there is a spring zone, take countermeasures such as drilling a drain hole and draining groundwater from the spring zone through the drain hole. Construction will be performed and the tunnel will be excavated while reducing the pressure in the spring zone. Patent Document 1 discloses that a boring hole is drilled in the tunnel excavation direction to search the spring zone in front of the face and the pressure of groundwater flowing into the boring hole from the spring zone is measured. ..

特開２０１８−２１３１５号公報JP, 2018-21315, A

水抜き穴の削孔にはコストがかかる。そのため、切羽前方に湧水帯があったとしても、湧水帯の圧力が切羽の破壊を招かない程度に低く切羽が安定している場合には、水抜き穴を削孔することなくトンネルを掘進することが好ましい。また、水抜き穴を削孔する場合においても、水抜き穴の本数を必要最小限とすることが好ましい。このような理由から、例えば特許文献１に記載の方法により計測した地下水の圧力に基づいて切羽の安定性を評価し、評価した安定性に基づいて水抜き穴の要否を判断すると共に水抜き穴の本数を決定することが求められている。 Drilling a drain hole is expensive. Therefore, even if there is a spring zone ahead of the face, if the pressure of the spring zone is low enough not to damage the face and the face is stable, the tunnel should be drilled without drilling the drain hole. It is preferable to dig. Also, when drilling the water drain holes, it is preferable to minimize the number of water drain holes. For this reason, the stability of the face is evaluated based on the groundwater pressure measured by the method described in Patent Document 1, and the necessity of the drainage hole is determined based on the evaluated stability, and the drainage is performed. It is required to determine the number of holes.

しかしながら、切羽の安定性を評価する方法は確立されておらず、計測した湧水帯の圧力に基づいて現場の作業員が水抜き穴の要否を判断したり水抜き穴の本数を決定したりしているのが現状である。そのため、水抜き穴が不要であるにも関わらず水抜き穴を削孔したり、水抜き穴を必要以上の本数削孔したりすることがあり、コストが増加するおそれがある。そのため、作業員に頼らずに切羽の安定性を正確に評価することが求められている。 However, a method for evaluating the stability of the face has not been established, and workers on site can judge the necessity of drainage holes or determine the number of drainage holes based on the measured pressure in the spring zone. It is the current situation. Therefore, although the drain holes are not necessary, the drain holes may be drilled or the drain holes may be drilled more than necessary, which may increase the cost. Therefore, it is required to accurately evaluate the stability of the face without relying on the worker.

本発明は、切羽の安定性をより正確に評価することを目的とする。 The present invention aims to more accurately evaluate the stability of a face.

本発明は、トンネルの掘進時における切羽の安定性を評価する切羽安定性評価方法であって、切羽前方における湧水帯の地下水情報と、切羽と湧水帯との間の距離情報及び地山強度情報を取得する情報取得ステップと、情報取得ステップにて取得した地下水情報、距離情報及び地山強度情報に基づいて、切羽の安定性を評価する安定性評価ステップと、を備える。 The present invention is a face stability evaluation method for evaluating the stability of a face during excavation of a tunnel, including groundwater information of a spring zone in front of the face, distance information between the face and the spring zone, and the ground. An information acquisition step of acquiring strength information, and a stability evaluation step of evaluating stability of the face based on the groundwater information, distance information and natural ground strength information acquired in the information acquisition step.

本発明によれば、切羽の安定性をより正確に評価することができる。 According to the present invention, the stability of the face can be evaluated more accurately.

（ａ）は、本発明の実施形態に係るトンネル掘進方法により掘進中のトンネルを鉛直に切断したときの断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すＩＢ−ＩＢ線に沿う断面図である。(A) is sectional drawing when the tunnel under excavation is cut|disconnected vertically by the tunnel excavation method which concerns on embodiment of this invention, (b) is sectional drawing which follows the IB-IB line shown in (a). Is. 本発明の実施形態に係る切羽安定性評価方法及びトンネル掘進方法のフローチャートである。It is a flow chart of a face stability evaluation method and a tunnel excavation method concerning an embodiment of the present invention. 情報取得ステップを説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating an information acquisition step. 安定性評価ステップにて未掘削地山の抵抗力を算出する際に用いる地山のモデルを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the model of the rock mass used when calculating the resistance force of an unexcavated rock mass in a stability evaluation step. 安定性評価ステップにて湧水帯の状態を予測する際に用いる地山のモデルを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the model of the natural ground used when predicting the state of a spring zone in a stability evaluation step. 湧水帯における地下水の実測圧力と予測圧力の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the actual pressure and the predicted pressure of groundwater in a spring zone. 湧水帯から流出する地下水の流量と湧水帯における水位との関係の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the relationship between the flow rate of groundwater flowing out from a spring zone, and the water level in a spring zone. 対策工仕様決定ステップのフローチャートである。It is a flowchart of a countermeasure construction specification determination step. 掘進ステップ及び再情報取得ステップにおけるトンネルを水平に切断したときの断面図である。It is sectional drawing when a tunnel is horizontally cut|disconnected in the excavation step and the re-information acquisition step.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る切羽安定性評価方法及びトンネル掘進方法について説明する。 Hereinafter, a face stability evaluation method and a tunnel excavation method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、トンネル１の切羽２の前方に湧水帯３がある場合、湧水帯３における地下水の圧力が切羽２と湧水帯３との間における未掘削の地山（以下において、「未掘削地山ＵＥＧ」と称する）に作用する。未掘削地山ＵＥＧの強度は、トンネル１の掘進により切羽２が湧水帯３に近づくにつれ低下するため、トンネル１の掘進中に切羽２が地下水の圧力により破壊されるおそれがある。地下水の圧力による切羽２の破壊を防ぐ方法として、水抜き穴５を削孔し湧水帯３から水抜き穴５を通じて地下水を抜く等の対策工を施工し、湧水帯３の地下水の圧力を低下させる方法がある。 As shown in FIGS. 1( a) and 1 (b ), when there is a spring zone 3 in front of the face 2 of the tunnel 1, the pressure of groundwater in the zone 3 is between the face 2 and the zone 3. It acts on unexcavated ground (hereinafter referred to as "unexcavated ground UEG"). Since the strength of the unexcavated ground UEG decreases as the cutting face 2 approaches the spring zone 3 due to the excavation of the tunnel 1, the cutting face 2 may be destroyed by the groundwater pressure during the excavation of the tunnel 1. As a method to prevent the destruction of the face 2 due to the pressure of groundwater, countermeasures such as drilling the drainage hole 5 and draining groundwater from the spring zone 3 through the drainage hole 5 were performed, and the pressure of the groundwater in the spring zone 3 There is a way to reduce.

水抜き穴５の削孔にはコストがかかる。そのため、切羽２の安定性を評価し、評価した安定性に基づいて水抜き穴５の要否を判断すると共に水抜き穴５の本数を決定することが求められている。 Drilling the drain hole 5 is costly. Therefore, it is required to evaluate the stability of the face 2 and determine the necessity of the water drainage holes 5 based on the evaluated stability and to determine the number of the water drainage holes 5.

本実施形態に係る切羽安定性評価方法は、図１及び図２に示すように、湧水帯３の地下水情報を取得すると共に、切羽２と湧水帯３との間の距離情報及び地山強度情報を取得する情報取得ステップＳ２０１と、取得した地下水情報、距離情報及び地山強度情報に基づいて、切羽２の安定性を評価する安定性評価ステップＳ２０２と、を備える。評価結果は、地下水情報、距離情報及び地山強度情報に応じて変化する。したがって、切羽２の安定性をより正確に評価することができる。 As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the face stability evaluation method according to the present embodiment acquires groundwater information of the spring zone 3 and also information on the distance between the face 2 and the spring zone 3 and the ground. An information acquisition step S201 for acquiring strength information, and a stability evaluation step S202 for evaluating the stability of the face 2 based on the acquired groundwater information, distance information and ground strength information. The evaluation result changes according to groundwater information, distance information, and ground strength information. Therefore, the stability of the face 2 can be evaluated more accurately.

また、本実施形態に係るトンネル掘進方法は、切羽安定性評価方法により評価した切羽２の安定性に基づいて、湧水帯３に対する対策工の仕様としての水抜き穴５の本数を決定する対策工仕様決定ステップＳ２０３を含む。そのため、水抜き穴５の要否を適切に決定することができると共に水抜き穴５の本数を適切に決定することができる。したがって、切羽２の破壊を防止しつつコストが増加するのを抑制することができる。 In addition, the tunnel excavation method according to the present embodiment is a measure for determining the number of drain holes 5 as a specification of a countermeasure work for the spring zone 3 based on the stability of the face 2 evaluated by the face stability evaluation method. The engineering specification determination step S203 is included. Therefore, the necessity of the water drainage holes 5 can be appropriately determined, and the number of the water drainage holes 5 can be appropriately determined. Therefore, it is possible to prevent the cutting face 2 from being broken and suppress an increase in cost.

また、本実施形態に係るトンネル掘進方法は、対策工仕様決定ステップＳ２０３にて決定した本数の水抜き穴５を削孔すると共にトンネル１を掘進する掘進ステップＳ２０４と、掘進ステップＳ２０４の後、湧水帯３の地下水情報を再度取得する再情報取得ステップＳ２０５と、を含む。したがって、水抜き穴５を通じて湧水帯３から地下水を抜く対策工の効果を確認することができ、湧水帯３の近傍における地山を掘削する際に切羽２の破壊をより確実に防止することができる。 In addition, the tunnel excavation method according to the present embodiment includes the excavation step S204 of excavating the tunnel 1 while excavating the drainage holes 5 of the number determined in the countermeasure construction specification determination step S203, and the spring after the excavation step S204. The re-information acquisition step S205 of acquiring the groundwater information of the water zone 3 again is included. Therefore, the effect of the countermeasure work for draining groundwater from the spring zone 3 through the drainage hole 5 can be confirmed, and the face 2 is more reliably prevented from being destroyed when excavating the ground near the spring zone 3. be able to.

以下、切羽安定性評価方法の情報取得ステップＳ２０１及び安定性評価ステップＳ２０２、並びにトンネル掘進方法の対策工仕様決定ステップＳ２０３、掘進ステップＳ２０４及び再情報取得ステップＳ２０５について詳述する。 Hereinafter, the information acquisition step S201 and the stability evaluation step S202 of the face stability evaluation method, the countermeasure construction specification determination step S203, the excavation step S204, and the re-information acquisition step S205 of the tunnel excavation method will be described in detail.

＜情報取得ステップ＞
まず、情報取得ステップＳ２０１について、図１及び図３を参照して説明する。情報取得ステップＳ２０１では、図１に示すように、地山に第１ボーリング穴６を削孔し、第１ボーリング穴６を利用して、湧水帯３における地下水の圧力及び湧水帯３から流出する地下水の流量を計測する。また、第１ボーリング穴６の削孔時に、切羽２と湧水帯３との間の距離Ｌを取得すると共に、切羽２の前方における地山強度としての地山の抵抗係数を取得する。 <Information acquisition step>
First, the information acquisition step S201 will be described with reference to FIGS. 1 and 3. In the information acquisition step S201, as shown in FIG. 1, the first boring hole 6 is bored in the natural ground, and the groundwater pressure in the spring zone 3 and the spring zone 3 are utilized by using the first boring hole 6. Measure outflow of groundwater. Further, when the first boring hole 6 is drilled, the distance L between the face 2 and the spring zone 3 is acquired, and the ground resistance coefficient as the ground strength in front of the face 2 is acquired.

第１ボーリング穴６を利用して地下水の圧力及び流量を計測する手順、並びに距離Ｌ及び地山の抵抗係数を取得する手順について、図３を参照して説明する。 The procedure for measuring the pressure and flow rate of groundwater using the first boring hole 6 and the procedure for acquiring the distance L and the resistance coefficient of the ground will be described with reference to FIG.

まず、図３（ａ）に示すように、削孔ロッド１０を用いて、トンネル１の掘進方向に第１ボーリング穴６を削孔する。削孔ロッド１０は、円筒状の管体１１と、管体１１の一端に着脱可能に装着された削孔ビット１２と、を備える。削孔ビット１２は、第１ボーリング穴６を削孔する際には管体１１に装着された状態で使用され、後述するように第１ボーリング穴６に取水管２０を挿入する際には管体１１から取り外される。 First, as shown in FIG. 3A, the first boring hole 6 is drilled in the tunneling direction of the tunnel 1 by using the drilling rod 10. The drilling rod 10 includes a cylindrical tubular body 11 and a drilling bit 12 detachably attached to one end of the tubular body 11. The drill bit 12 is used in a state of being attached to the pipe body 11 when drilling the first boring hole 6, and is used when inserting the intake pipe 20 into the first boring hole 6 as described later. Removed from body 11.

削孔ビット１２は、地山に押し付けられた状態で回転することにより第１ボーリング穴６を削孔する。以下において、第１ボーリング穴６の削孔に伴って管体１１及び削孔ビット１２が移動する方向を「前方」とし、その逆方向を「後方」とする。 The drill bit 12 drills the first boring hole 6 by rotating while being pressed against the natural ground. In the following, the direction in which the pipe body 11 and the drill bit 12 move along with the drilling of the first boring hole 6 is referred to as "front", and the opposite direction is referred to as "rear".

削孔ビット１２は、管体１１に装着された状態では、管体１１に対して回転不能であり、管体１１と共に回転する。管体１１は、不図示の削孔機によって支持される。削孔機は、管体１１を前方に押圧すると共に管体１１を回転させる。これにより、削孔ビット１２が地山に押し付けられた状態で回転し、第１ボーリング穴６が削孔される。 The drilling bit 12 is not rotatable with respect to the pipe body 11 when mounted on the pipe body 11, and rotates together with the pipe body 11. The pipe body 11 is supported by a boring machine (not shown). The boring machine presses the pipe body 11 forward and rotates the pipe body 11. As a result, the drill bit 12 is rotated while being pressed against the natural ground, and the first boring hole 6 is drilled.

第１ボーリング穴６は、管体１１の外径よりも大きい内径で削孔される。第１ボーリング穴６の内周面６ｓと管体１１の外周面との間に形成される隙間は、削孔により生じる掘削ズリを排出するための通路として用いられる。具体的には、第１ボーリング穴６の削孔時には、排泥用の水が管体１１の後端から削孔ビット１２の後端に供給され、削孔ビット１２に形成された孔１３を通じて削孔ビット１２の前方に噴出される。削孔により生じる掘削ズリは、削孔ビット１２から噴出された水と共に、第１ボーリング穴６の内周面６ｓと管体１１の外周面との隙間を通じて第１ボーリング穴６の口元から排出される。 The first boring hole 6 is drilled with an inner diameter larger than the outer diameter of the pipe body 11. The gap formed between the inner peripheral surface 6s of the first boring hole 6 and the outer peripheral surface of the tubular body 11 is used as a passage for discharging the excavation deviation caused by the drilling. Specifically, when drilling the first boring hole 6, water for sludge drainage is supplied from the rear end of the pipe body 11 to the rear end of the drill bit 12 and through the hole 13 formed in the drill bit 12. It is ejected in front of the drill bit 12. Excavation caused by drilling is discharged from the mouth of the first boring hole 6 through the gap between the inner peripheral surface 6s of the first boring hole 6 and the outer peripheral surface of the pipe body 11, together with water ejected from the boring bit 12. It

第１ボーリング穴６の削孔時には、地山の抵抗係数を取得する。具体的には、削孔速度及び削孔トルク等の削孔データを計測し、計測した削孔データを用いて、地山の抵抗係数を算出する。削孔速度及び削孔トルク等は、地山の抵抗係数に応じて変化するので、削孔速度及び削孔トルク等と地山の抵抗係数との関係を予め実験により求めておき、実験により予め求めた関係と、第１ボーリング穴６の削孔時に計測した削孔速度及び削孔トルク等と、を用いることにより、地山の抵抗係数を算出することができる。 At the time of drilling the first boring hole 6, the resistance coefficient of the natural ground is acquired. Specifically, the drilling data such as the drilling speed and the drilling torque is measured, and the resistance coefficient of the ground is calculated using the measured drilling data. Since the drilling speed, drilling torque, etc. change according to the resistance coefficient of the rock mass, the relationship between the drilling speed, drilling torque, etc. and the resistance coefficient of the rock mass is obtained in advance by experiments, The resistance coefficient of the natural ground can be calculated by using the obtained relationship and the drilling speed and the drilling torque measured during drilling of the first boring hole 6.

なお、地山強度は、地山の抵抗係数に限られず、一軸圧縮強度又は三軸圧縮強度であってもよい。一軸圧縮強度及び三軸圧縮強度は、第１ボーリング穴６の削孔時に発生する掘削ズリの一部を試料として採取し、試料に対して一軸圧縮強度試験又は三軸圧縮強度試験を実施することにより取得することができる。 The ground strength is not limited to the resistance coefficient of the ground, and may be uniaxial compression strength or triaxial compression strength. For the uniaxial compressive strength and the triaxial compressive strength, a part of excavation gap generated at the time of drilling the first boring hole 6 is taken as a sample, and the uniaxial compressive strength test or the triaxial compressive strength test is performed on the sample. Can be obtained by

また、第１ボーリング穴６の削孔時には、第１ボーリング穴６の削孔長を計測し、図３（ｂ）に示すように、第１ボーリング穴６が湧水帯３に達したときの削孔長に基づいて、切羽２と湧水帯３との間の距離Ｌを算出する。第１ボーリング穴６が湧水帯３に達したか否かは、例えば、第１ボーリング穴６の口元から流出する水の流量に基づいて判断する。 Further, at the time of drilling the first boring hole 6, the drilling length of the first boring hole 6 is measured, and when the first boring hole 6 reaches the spring zone 3 as shown in FIG. The distance L between the face 2 and the spring zone 3 is calculated based on the drilled length. Whether or not the first boring hole 6 has reached the spring zone 3 is determined based on, for example, the flow rate of water flowing out from the mouth of the first boring hole 6.

具体的には、第１ボーリング穴６が湧水帯３に達していない状態では、湧水帯３から第１ボーリング穴６に地下水が流入しないため、第１ボーリング穴６の口元から排出される泥水には地下水がほとんど含まれない。一方で、第１ボーリング穴６が湧水帯３に達すると、湧水帯３における地下水が第１ボーリング穴６に流入する。そのため、削孔ビット１２から噴出される排泥用の水に地下水が加えられる。そのため、第１ボーリング穴６の口元から排出される泥水中の水分が増加する。 Specifically, in a state where the first boring hole 6 does not reach the spring zone 3, groundwater does not flow from the spring zone 3 into the first boring hole 6, and is discharged from the mouth of the first boring hole 6. Muddy water contains almost no groundwater. On the other hand, when the first boring hole 6 reaches the spring zone 3, the groundwater in the spring zone 3 flows into the first boring hole 6. Therefore, groundwater is added to the water for sludge discharge ejected from the boring bit 12. Therefore, the water content in the mud water discharged from the mouth of the first boring hole 6 increases.

このように、第１ボーリング穴６が湧水帯３に達したときには、第１ボーリング穴６が湧水帯３に達していないときと比較して、第１ボーリング穴６の口元から排出される水の流量が多くなる。換言すれば、第１ボーリング穴６の口元から流出する水の流量が多くなったときに第１ボーリング穴６が湧水帯３に達したと判断することができる。 Thus, when the first boring hole 6 reaches the spring zone 3, it is discharged from the mouth of the first boring hole 6 as compared with when the first boring hole 6 does not reach the spring zone 3. The flow rate of water increases. In other words, it can be determined that the first boring hole 6 has reached the spring zone 3 when the flow rate of water flowing out from the mouth of the first boring hole 6 increases.

なお、予め湧水帯３の位置がわかっている場合には、切羽２の位置に基づいて切羽２と湧水帯３との間の距離Ｌを算出してもよい。 If the position of the spring zone 3 is known in advance, the distance L between the face 2 and the spring zone 3 may be calculated based on the position of the face 2.

第１ボーリング穴６が湧水帯３に達したところで第１ボーリング穴６の削孔を終了する。次に、図３（ｃ）に示すように、削孔ロッド１０を後退させ、削孔ビット１２を湧水帯３から手前に移動させる。これにより、第１ボーリング穴６の前端と削孔ビット１２との間に空間が形成される。 When the first boring hole 6 reaches the spring zone 3, the boring of the first boring hole 6 is completed. Next, as shown in FIG. 3C, the drilling rod 10 is retracted, and the drilling bit 12 is moved from the spring zone 3 to the front. As a result, a space is formed between the front end of the first boring hole 6 and the drill bit 12.

次に、図３（ｄ）に示すように、削孔ロッド１０の管体１１内に取水管２０を挿入する。取水管２０の前端を削孔ビット１２の後端に当接させた状態で取水管２０を押し込むことにより、削孔ビット１２を管体１１から取り外すと共に、取水管２０の前端近傍の外周に設けられたパッカ２４を管体１１から出す。その後、湧水帯３の位置よりもトンネル１の切羽２側においてパッカ２４を拡張し、取水管２０の外周面と第１ボーリング穴６の内周面６ｓとの間を閉塞する。これにより、湧水帯３における地下水を削孔ビット１２の孔１３を通じて取水管２０に取り込むことができる。 Next, as shown in FIG. 3D, the water intake pipe 20 is inserted into the pipe body 11 of the drilling rod 10. By pushing the intake pipe 20 with the front end of the intake pipe 20 in contact with the rear end of the drill bit 12, the drill bit 12 is removed from the pipe body 11 and provided on the outer periphery near the front end of the intake pipe 20. The packed packer 24 is taken out from the pipe body 11. Then, the packer 24 is expanded on the face 2 side of the tunnel 1 with respect to the position of the spring zone 3 to close the space between the outer peripheral surface of the intake pipe 20 and the inner peripheral surface 6s of the first boring hole 6. Thereby, the groundwater in the spring zone 3 can be taken into the intake pipe 20 through the hole 13 of the drill bit 12.

取水管２０の後端付近に圧力計２１を取付けると共に、取水管２０の後端に流量計２２を取付けることにより、取水管２０における地下水の圧力及び流量の測定が可能になる。以上により、取水管２０等の設置が完了する。 By mounting the pressure gauge 21 near the rear end of the intake pipe 20 and attaching the flowmeter 22 at the rear end of the intake pipe 20, it is possible to measure the pressure and flow rate of groundwater in the intake pipe 20. With the above, the installation of the intake pipe 20 and the like is completed.

取水管２０は、湧水帯３と第１ボーリング穴６の口元との間に渡って設置される。そのため、湧水帯３から取水管２０に流入した地下水は、取水管２０を通じて第１ボーリング穴６の口元まで導かれる。したがって、第１ボーリング穴６の内周面６ｓから流入する地下水が取水管４０の先端から流入したり、湧水帯３の地下水が第１ボーリング穴６の内周面６ｓから地山に浸透したりすることを防止することができ、地下水の情報である流量及び圧力をより高い精度で計測することができる。 The intake pipe 20 is installed across the spring zone 3 and the mouth of the first boring hole 6. Therefore, the groundwater flowing from the spring zone 3 into the intake pipe 20 is guided to the mouth of the first boring hole 6 through the intake pipe 20. Therefore, the groundwater flowing in from the inner peripheral surface 6s of the first boring hole 6 flows in from the tip of the intake pipe 40, and the groundwater of the spring zone 3 permeates the ground from the inner peripheral surface 6s of the first boring hole 6. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of the occurrence of water, and it is possible to measure the flow rate and the pressure, which are information of groundwater, with higher accuracy.

取水管２０の外周面と第１ボーリング穴６の内周面６ｓとの間は、パッカ２４によって閉塞される。したがって、湧水帯３における地下水が取水管２０の外周面と第１ボーリング穴６との間を通じて第１ボーリング穴６の口元から排出されるのを防ぐことができ、地下水の流量及び圧力をより高い精度で計測することができる。 A space between the outer peripheral surface of the water intake pipe 20 and the inner peripheral surface 6s of the first boring hole 6 is closed by a packer 24. Therefore, the groundwater in the spring zone 3 can be prevented from being discharged from the mouth of the first boring hole 6 through the space between the outer peripheral surface of the intake pipe 20 and the first boring hole 6, and the flow rate and pressure of the groundwater can be further improved. It can be measured with high accuracy.

また、削孔ロッド１０の管体１１は、第１ボーリング穴６内に残される。そのため、第１ボーリング穴６が崩れるのを管体１１によって防止することができる。したがって、取水管２０を容易に第１ボーリング穴６に挿入することができる。 Further, the pipe body 11 of the drilling rod 10 is left inside the first boring hole 6. Therefore, the tube body 11 can prevent the first boring hole 6 from collapsing. Therefore, the water intake pipe 20 can be easily inserted into the first boring hole 6.

なお、取水管２０の設置後には、管体１１を第１ボーリング穴６から抜き出してもよい。また、地山が安定しており第１ボーリング穴６が崩れるおそれがない場合には、管体１１を第１ボーリング穴６から完全に抜いた後に取水管２０を第１ボーリング穴６に挿入してもよい。 Note that the pipe body 11 may be extracted from the first boring hole 6 after the water intake pipe 20 is installed. When the ground is stable and there is no risk of the first boring hole 6 collapsing, the pipe 11 is completely removed from the first boring hole 6 and then the intake pipe 20 is inserted into the first boring hole 6. May be.

圧力計２１及び流量計２２を用いて計測した圧力及び流量は、切羽２の安定性を評価する安定性評価手段としてのマイクロコンピュータ３０に地下水情報として取り込まれる。マイクロコンピュータ３０には、地下水情報に加え、算出した距離Ｌ及び地山の抵抗係数がそれぞれ距離情報及び地山強度情報として取り込まれる。 The pressure and the flow rate measured using the pressure gauge 21 and the flow meter 22 are fetched as groundwater information into the microcomputer 30 as a stability evaluation means for evaluating the stability of the face 2. In addition to the groundwater information, the microcomputer 30 receives the calculated distance L and the calculated resistance coefficient of the natural ground as distance information and natural ground strength information, respectively.

以上により、情報取得ステップＳ２０１が完了する。 With the above, the information acquisition step S201 is completed.

＜安定性評価ステップ＞
次に、安定性評価ステップＳ２０２について、図４から図７を参照して説明する。安定性評価ステップＳ２０２は、マイクロコンピュータ３０によって実行される。 <Stability evaluation step>
Next, the stability evaluation step S202 will be described with reference to FIGS. 4 to 7. The stability evaluation step S202 is executed by the microcomputer 30.

マイクロコンピュータ３０は、演算処理を行うＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）と、ＣＰＵにより実行される制御プログラム等を記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ−ＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）と、ＣＰＵの演算結果等を記憶するＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）と、を含む。マイクロコンピュータ３０は、１つであってもよいし複数であってもよい。 The microcomputer 30 includes a CPU (Central Processing Unit) that performs arithmetic processing, a ROM (Read-Only Memory) that stores a control program executed by the CPU, and a RAM (Random Access Memory) that stores the arithmetic result of the CPU. ) And, including. The microcomputer 30 may be one or plural.

マイクロコンピュータ３０は、取得した地下水情報、距離情報及び地山強度情報に基づいて、圧力計２１によって計測が行われた時点での切羽２の安定性を評価すると共に、圧力計２１によって計測が行われた以降での切羽２の安定性を評価する。ここでは、図４に示すように、切羽２を円形とし、切羽２の前方における未掘削地山ＵＥＧを円柱状の土塊（「バルクヘッド」とも呼ばれる）と見なし、地下水により土塊にかかる力Ｆｗと土塊の抵抗力Ｆｇの関係から切羽２の安定性を評価する。また、未掘削地山ＵＥＧの中心軸は水平に延びているとし、未掘削地山ＵＥＧの中心軸を通る水平面を基準面ＤＬとする。 The microcomputer 30 evaluates the stability of the face 2 at the time when the pressure gauge 21 performs the measurement based on the acquired groundwater information, the distance information and the ground strength information, and the measurement is performed by the pressure gauge 21. The stability of the face 2 after being broken is evaluated. Here, as shown in FIG. 4, the cutting face 2 is circular, and the unexcavated ground UEG in front of the cutting face 2 is regarded as a columnar soil mass (also referred to as “bulkhead”), and a force Fw exerted on the soil mass by groundwater is The stability of the face 2 is evaluated from the relationship of the resistance Fg of the clod. Further, the central axis of the unexcavated ground UEG extends horizontally, and a horizontal plane passing through the central axis of the unexcavated ground UEG is defined as a reference plane DL.

地下水により土塊にかかる力Ｆｗは、湧水帯３における基準面ＤＬ上の地下水の圧力である湧水帯の地下水圧力Ｐと、切羽２の直径Ｒと、を用いて、
Ｆｗ＝Ｐ×π（Ｒ／２）＾２・・・（１）
と表される。 The force Fw exerted on the soil mass by the groundwater is calculated by using the groundwater pressure P in the spring zone, which is the pressure of the groundwater on the reference plane DL in the spring zone 3, and the diameter R of the face 2.
Fw=P×π(R/2)^2 (1)
Is expressed as

また、土塊の抵抗力Ｆｇは、土塊の外周面が、土塊の外周面に接する地山の内周面から受ける力に相当すると仮定して、距離Ｌ、切羽２の直径Ｒ、地山の抵抗係数Ｃを用いて、
Ｆｇ＝Ｌ×πＲ×Ｃ・・・（２）
と表される。 Further, assuming that the outer circumferential surface of the clod corresponds to the force received from the inner circumferential surface of the ground contacting the outer circumferential surface of the clod, the resistance Fg of the clod is equivalent to the distance L, the diameter R of the face 2, and the resistance coefficient C of the ground. Using,
Fg=L×πR×C (2)
Is expressed as

式（１）と式（２）から、土塊にかかる力Ｆｗと土塊の抵抗力Ｆｇとが一致するときの湧水帯の地下水圧力Ｐｉは、
Ｐｉ＝４ＣＬ／Ｒ・・・（３）
と表される。 From the equations (1) and (2), the groundwater pressure Pi of the spring zone when the force Fw applied to the soil mass and the resistance force Fg of the soil mass are equal to
Pi=4CL/R (3)
Is expressed as

切羽２は、式（３）で表される湧水帯の地下水圧力Ｐｉよりもある程度高い圧力を受けても安定状態を維持することが分かっている。換言すれば、切羽２の安定状態を維持可能な安定水圧Ｐｓは、式（３）で表される湧水帯の地下水圧力Ｐｉに予め定められる所定の圧力Ｐｃを加えた圧力とすることができ、
Ｐｓ＝４ＣＬ／Ｒ＋Ｐｃ・・・（４）
と表される。 It has been found that the face 2 maintains a stable state even if it receives a pressure that is higher than the groundwater pressure Pi of the spring zone expressed by the equation (3) to some extent. In other words, the stable water pressure Ps capable of maintaining the stable state of the face 2 can be a pressure obtained by adding a predetermined pressure Pc to the groundwater pressure Pi of the spring zone expressed by the equation (3). ,
Ps=4CL/R+Pc (4)
Is expressed as

式（４）において、切羽２の直径Ｒはトンネル１の仕様によって決まる値であり、所定の圧力Ｐｃは予め定められる値であり、地山の抵抗係数Ｃ及び距離Ｌは情報取得ステップＳ２０１にて取得される値である。したがって、式（４）を用いることによって、安定水圧Ｐｓを算出することができる。 In Expression (4), the diameter R of the face 2 is a value determined by the specifications of the tunnel 1, the predetermined pressure Pc is a predetermined value, and the natural resistance coefficient C and the distance L are obtained in the information acquisition step S201. This is the value to be acquired. Therefore, the stable water pressure Ps can be calculated by using the equation (4).

マイクロコンピュータ３０は、湧水帯の地下水圧力Ｐと、安定水圧Ｐｓと、を比較することにより、切羽２の安定性を評価する。具体的には、湧水帯の地下水圧力Ｐが安定水圧Ｐｓ以下である場合には、切羽２は安定していると評価する。湧水帯の地下水圧力Ｐが安定水圧Ｐｓを越えている場合には、切羽２は不安定であると評価する。 The microcomputer 30 evaluates the stability of the face 2 by comparing the groundwater pressure P in the spring zone with the stable water pressure Ps. Specifically, when the groundwater pressure P in the spring zone is equal to or lower than the stable water pressure Ps, it is evaluated that the face 2 is stable. When the groundwater pressure P in the spring zone exceeds the stable water pressure Ps, the face 2 is evaluated as unstable.

湧水帯の地下水圧力Ｐは、情報取得ステップＳ２０１にて取得した圧力情報に基づいて算出することができる。具体的には、図５に示すように、取水管２０の後端を閉塞し、取水管２０における地下水の流れを止める。この状態では取水管２０内における摩擦損失が生じない。そのため、湧水帯の地下水圧力Ｐは、圧力計２１を用いて計測した計測圧力Ｐｍと、圧力測定点Ｐｐと基準面ＤＬとの鉛直方向の間隔Ｈｃと、地下水の密度ρと、重力加速度ｇと、を用いて
Ｐ＝Ｐｍ−ρｇＨｃ・・・（５）
と表される。 The groundwater pressure P in the spring zone can be calculated based on the pressure information acquired in the information acquisition step S201. Specifically, as shown in FIG. 5, the rear end of the intake pipe 20 is closed to stop the flow of groundwater in the intake pipe 20. In this state, no friction loss occurs in the water intake pipe 20. Therefore, the groundwater pressure P in the spring zone is measured pressure Pm measured using the pressure gauge 21, the vertical distance Hc between the pressure measurement point Pp and the reference plane DL, the groundwater density ρ, and the gravity acceleration g. And using P=Pm−ρgHc (5)
Is expressed as

式（５）において、間隔Ｈｃは取水管２０の設置によって定まる値であり、密度ρ及び重力加速度ｇは既知の値であり、計測圧力Ｐｍは情報取得ステップＳ２０１にて取得される値である。したがって、式（５）を用いることによって、湧水帯の地下水圧力Ｐを算出することができる。 In Expression (5), the interval Hc is a value determined by the installation of the intake pipe 20, the density ρ and the gravitational acceleration g are known values, and the measured pressure Pm is a value acquired in the information acquisition step S201. Therefore, the groundwater pressure P in the spring zone can be calculated by using the equation (5).

このように、マイクロコンピュータ３０は、安定水圧Ｐｓを算出すると共に湧水帯の地下水圧力Ｐを算出し、安定水圧Ｐｓと湧水帯の地下水圧力Ｐとを比較することによって、圧力計２１によって計測が行われた時点での切羽２の安定性を評価する。 As described above, the microcomputer 30 calculates the stable water pressure Ps, the groundwater pressure P in the spring zone, and compares the stable water pressure Ps with the groundwater pressure P in the spring zone to measure by the pressure gauge 21. The stability of the cutting face 2 at the time when is performed is evaluated.

ところで、情報取得ステップＳ２０１にて設置された取水管２０は、水抜き穴としても機能する。そのため、取水管２０の後端を開放した状態では、湧水帯３における地下水は取水管２０から流出する。地下水の流出に伴って、湧水帯３における水位は時間の経過と共に低下し、湧水帯の地下水圧力Ｐは低下する。つまり、湧水帯３の状態は時間の経過と共に変化する。 By the way, the water intake pipe 20 installed in the information acquisition step S201 also functions as a drain hole. Therefore, when the rear end of the intake pipe 20 is open, the groundwater in the spring zone 3 flows out from the intake pipe 20. With the outflow of groundwater, the water level in the spring zone 3 decreases with time, and the groundwater pressure P in the spring zone decreases. That is, the state of the spring zone 3 changes with the passage of time.

また、切羽２と湧水帯３との間の距離Ｌは、トンネル１の掘進に伴って短くなる。そのため、安定水圧Ｐｓ（式（４）参照）は、トンネル１の掘進に伴って低下する。 The distance L between the face 2 and the spring zone 3 becomes shorter as the tunnel 1 advances. Therefore, the stable water pressure Ps (see the equation (4)) decreases as the tunnel 1 advances.

マイクロコンピュータ３０は、圧力計２１によって計測が行われた以降における湧水帯の地下水圧力Ｐ及び距離Ｌを予測し、予測した湧水帯の地下水圧力Ｐ及び距離Ｌに基づいて切羽２の安定性を評価する。湧水帯の地下水圧力Ｐ及び距離Ｌを予測する方法について詳述する。 The microcomputer 30 predicts the groundwater pressure P and the distance L of the spring zone after the measurement by the pressure gauge 21, and the stability of the face 2 based on the predicted groundwater pressure P and the distance L of the spring zone. Evaluate. A method for predicting the groundwater pressure P and the distance L in the spring zone will be described in detail.

ここでは、図５に示すように、湧水帯３は、水平断面積Ｓが鉛直位置に関わらず一定の立体であると仮定すると共に、湧水帯３における地下水は取水管２０を通じてのみ流出すると仮定する。また、基準面ＤＬから地下水の水面までの距離を、湧水帯３における水位Ｈとする。 Here, as shown in FIG. 5, it is assumed that the horizontal cross-sectional area S of the spring zone 3 is a constant solid regardless of the vertical position, and that groundwater in the spring zone 3 flows out only through the intake pipe 20. I assume. Further, the distance from the reference plane DL to the water surface of the groundwater is the water level H in the spring zone 3.

まず、水平断面積Ｓを算出する。湧水帯３から流出する地下水の量Ｖは、水位Ｈの低下量ΔＨ及び水平断面積Ｓを用いて
Ｖ＝ΔＨ×Ｓ・・・（６）
と表される。 First, the horizontal sectional area S is calculated. The amount V of groundwater flowing out from the spring zone 3 is V=ΔH×S (6) using the decrease amount ΔH of the water level H and the horizontal sectional area S.
Is expressed as

流出する地下水の量Ｖは、流量計２２を用いて計測した流量Ｑｍに基づいて算出することができ、水位Ｈの低下量ΔＨは、圧力計２１を用いて計測した圧力Ｐｍに基づいて算出することができる。具体的には、図６に示すように、時間Ｔ０から時間Ｔ１までの期間、取水管２０の後端を閉塞し湧水帯３から流出する地下水の流量Ｑｍを０（零）にし、時間Ｔ１にて取水管２０の後端を開放し湧水帯３から取水管２０を通じて地下水を流出させる。その後、時間Ｔ２にて取水管２０の後端を再度閉塞し、湧水帯３から流出する地下水の流量Ｑｍを０（零）する。時間Ｔ１から時間Ｔ２までの期間に渡って計測した流量Ｑｍを用いることによって、湧水帯３から流出する地下水の量Ｖを算出することができる。また、時間Ｔ１以前と時間Ｔ２以降に測定した圧力Ｐｍを用いて圧力差を算出することによって、水位Ｈの低下量ΔＨを算出することができる。算出した地下水の量Ｖ及び水位Ｈの低下量ΔＨと、式（６）と、を用いることによって、水平断面積Ｓを算出することができる。 The amount V of groundwater flowing out can be calculated based on the flow rate Qm measured using the flow meter 22, and the decrease amount ΔH of the water level H is calculated based on the pressure Pm measured using the pressure gauge 21. be able to. Specifically, as shown in FIG. 6, during the period from time T0 to time T1, the flow rate Qm of groundwater flowing out from the spring zone 3 is closed to 0 (zero) during the time T1. At, the rear end of the intake pipe 20 is opened and groundwater is discharged from the spring zone 3 through the intake pipe 20. Then, at time T2, the rear end of the intake pipe 20 is closed again, and the flow rate Qm of groundwater flowing out from the spring zone 3 is set to 0 (zero). By using the flow rate Qm measured over the period from the time T1 to the time T2, the amount V of groundwater flowing out from the spring zone 3 can be calculated. Further, by calculating the pressure difference using the pressure Pm measured before the time T1 and after the time T2, the decrease amount ΔH of the water level H can be calculated. The horizontal cross-sectional area S can be calculated by using the calculated amount V of groundwater and the decrease amount ΔH of the water level H and the equation (6).

次に、算出した水平断面積Ｓを用いて、時間Ｔでの水位Ｈ及び湧水帯の地下水圧力Ｐを予測する。ここでは、時間Ｔ３にて取水管２０の後端を開放すると仮定し、時間Ｔ３以降における水位Ｈ及び湧水帯の地下水圧力Ｐを予測する。以下において、時間Ｔ３から所定期間経過後の時間を「時間Ｔ」とする。 Next, using the calculated horizontal cross-sectional area S, the water level H at time T and the groundwater pressure P in the spring zone are predicted. Here, it is assumed that the rear end of the intake pipe 20 is opened at time T3, and the water level H and the groundwater pressure P in the spring zone after time T3 are predicted. In the following, the time after the elapse of a predetermined period from time T3 is referred to as "time T".

時間Ｔ３から時間Ｔまでの期間に湧水帯３から流出する地下水の量Ｖは、時間Ｔ３における水位Ｈ３、時間Ｔにおける水位Ｈ、及び水平断面積Ｓを用いて
Ｖ＝（Ｈ３−Ｈ）×Ｓ・・・（７）
と表される。 Using the water level H3 at time T3, the water level H at time T, and the horizontal cross-sectional area S, the amount V of groundwater flowing out of the spring zone 3 in the period from time T3 to time T is V=(H3-H)× S... (7)
Is expressed as

また、流出する地下水の量Ｖは、取水管２０に流入する地下水の流量Ｑを時間Ｔ３から時間Ｔまで積分した値に等しいため、 Further, the amount V of groundwater flowing out is equal to a value obtained by integrating the flow rate Q of groundwater flowing into the intake pipe 20 from time T3 to time T,

と表される。式（７）及び（８）から、次の式（９）が得られる。

Is expressed as The following expression (9) is obtained from the expressions (7) and (8).

取水管２０に流入する地下水の流量Ｑは、水位Ｈの低下に伴って減少する。流量Ｑと水位Ｈとの関係は、例えばマニング（Ｍａｎｎｉｎｇ）公式を用いることによって求めることができる。図７は、マニング公式を用いて求めた流量Ｑと水位Ｈとの関係を示すグラフの一例である。 The flow rate Q of groundwater flowing into the intake pipe 20 decreases as the water level H decreases. The relationship between the flow rate Q and the water level H can be obtained by using, for example, the Manning formula. FIG. 7 is an example of a graph showing the relationship between the flow rate Q and the water level H obtained using the Manning formula.

流量Ｑと水位Ｈとの関係は、取水管２０の内径及び取水管２０の内壁面の粗度係数に応じて変化することがわかっている。図７では、内径を同じにして粗度係数を変えて求めた流量Ｑと水位Ｈとの関係を示しており、点線は、粗度係数をＲＣ１として求めた関係であり、一点鎖線は、粗度係数をＲＣ２（ただし、ＲＣ２＞ＲＣ１であり、粗度係数がＲＣ１である内壁面よりも粗い）として求めた関係である。 It is known that the relationship between the flow rate Q and the water level H changes depending on the inner diameter of the intake pipe 20 and the roughness coefficient of the inner wall surface of the intake pipe 20. In FIG. 7, the relationship between the flow rate Q and the water level H obtained by changing the roughness coefficient with the same inner diameter is shown. The dotted line shows the relationship obtained by setting the roughness coefficient as RC1, and the one-dot chain line shows the roughness. The relationship is obtained by setting the degree coefficient as RC2 (where RC2>RC1 and the roughness coefficient is rougher than the inner wall surface having RC1).

時間Ｔ１，Ｔ２における水位Ｈ１，Ｈ２及び流量Ｑ１，Ｑ２は、時間Ｔ１，Ｔ２に圧力計２１及び流量計２２を用いて計測した圧力Ｐｍ及びＱｍを用いて算出可能である。そのため、マニング（Ｍａｎｎｉｎｇ）公式と、水位Ｈ１，Ｈ２及び流量Ｑ１，Ｑ２と、を用いることにより、取水管２０における内壁面の粗度係数を算出することができ、流量Ｑと水位Ｈとの関係（図７において実線で示した関係）を取得することができる。 The water levels H1 and H2 and the flow rates Q1 and Q2 at the times T1 and T2 can be calculated using the pressures Pm and Qm measured by the pressure gauge 21 and the flowmeter 22 at the times T1 and T2. Therefore, by using the Manning formula and the water levels H1 and H2 and the flow rates Q1 and Q2, the roughness coefficient of the inner wall surface of the intake pipe 20 can be calculated, and the relationship between the flow rate Q and the water level H can be calculated. (The relationship shown by the solid line in FIG. 7) can be acquired.

式（９）と、図７に示す流量Ｑと水位Ｈとの関係と、を用いることにより、時間Ｔにおける水位Ｈを予測することができ、時間Ｔにおける湧水帯の地下水圧力Ｐを予測することができる。 By using the equation (9) and the relationship between the flow rate Q and the water level H shown in FIG. 7, the water level H at the time T can be predicted, and the groundwater pressure P in the spring zone at the time T can be predicted. be able to.

以上により、時間Ｔ３以降における湧水帯３の状態としての湧水帯の地下水圧力Ｐを予測する。 From the above, the groundwater pressure P of the spring zone as the state of the spring zone 3 after time T3 is predicted.

次に、時間Ｔでの安定水圧Ｐｓを予測する。ここでは、トンネル１が一定の速度で掘進されると仮定する。時間Ｔにおける切羽２と湧水帯３までの距離Ｌは、時間Ｔ３における距離Ｌ３及びトンネル１の掘進速度Ｖｔを用いて、
Ｌ＝Ｌ３−Ｖｔ×（Ｔ−Ｔ３）・・・（１０）
と表される。式（４）及び式（１０）から、時間Ｔにおける安定水圧Ｐｓは、
Ｐｓ＝４Ｃ｛Ｌ３−Ｖｔ×（Ｔ−Ｔ３）｝／Ｒ＋Ｐｃ・・・（１１）
と表される。図６に、時間Ｔ３以降における安定水圧Ｐｓを併記する。 Next, the stable water pressure Ps at time T is predicted. Here, it is assumed that the tunnel 1 is dug at a constant speed. The distance L between the face 2 and the spring zone 3 at time T is calculated by using the distance L3 at time T3 and the excavation speed Vt of the tunnel 1,
L=L3-Vt×(T-T3) (10)
Is expressed as From equations (4) and (10), the stable water pressure Ps at time T is
Ps=4C{L3-Vt*(T-T3)}/R+Pc (11)
Is expressed as FIG. 6 also shows the stable water pressure Ps after time T3.

湧水帯の地下水圧力Ｐ及び安定水圧Ｐｓは、トンネル１が湧水帯３に達すると予測される時間Ｔ６まで予測される。時間Ｔ６は、時間Ｔ３における距離Ｌ３と掘進速度Ｖｔとに基づいて算出することができる。 The groundwater pressure P and the stable water pressure Ps in the spring zone are predicted until time T6 when the tunnel 1 is predicted to reach the spring zone 3. The time T6 can be calculated based on the distance L3 at the time T3 and the excavation speed Vt.

次に、予測した安定水圧Ｐｓと、予測した湧水帯の地下水圧力Ｐと、を比較することによって、安定性を評価する。図６に示す例（水抜き穴０本の実線参照）では、時間Ｔ３から時間Ｔ５における期間では、予測した湧水帯の地下水圧力Ｐが安定水圧Ｐｓよりも低い。そのため、時間Ｔ５までは切羽２は安定している。一方で、時間Ｔ５以降では、予測した湧水帯の地下水圧力Ｐが安定水圧Ｐｓよりも高い。そのため、時間Ｔ５以降、切羽２は不安定になる。このような場合、マイクロコンピュータ３０は、切羽２が不安定になる期間がある、と評価する。 Next, the stability is evaluated by comparing the predicted stable water pressure Ps with the predicted groundwater pressure P of the spring zone. In the example shown in FIG. 6 (see the solid line with 0 drainage holes), the predicted groundwater pressure P in the spring zone is lower than the stable water pressure Ps during the period from time T3 to time T5. Therefore, the face 2 is stable until time T5. On the other hand, after time T5, the predicted groundwater pressure P in the spring zone is higher than the stable water pressure Ps. Therefore, the face 2 becomes unstable after the time T5. In such a case, the microcomputer 30 evaluates that there is a period during which the face 2 becomes unstable.

なお、図示を省略するが、時間Ｔ３から時間Ｔ６における期間において、予測した湧水帯の地下水圧力Ｐが安定水圧Ｐｓよりも低い場合には、マイクロコンピュータ３０は、切羽２は安定している、と評価する。 Although illustration is omitted, in the period from time T3 to time T6, when the predicted groundwater pressure P in the spring zone is lower than the stable water pressure Ps, the microcomputer 30 determines that the face 2 is stable. Evaluate.

以上により、安定性評価ステップＳ２０２が終了する。 With the above, the stability evaluation step S202 ends.

以上の切羽安定性評価方法では、取得した地下水情報、距離情報及び地山強度情報に基づいて、切羽２の安定性が評価される。そのため、安定性の評価は、取得した地下水情報、距離情報及び地山強度情報に応じて変化する。したがって、切羽２の安定性をより正確に評価することができる。 In the above-described face stability evaluation method, the stability of the face 2 is evaluated based on the acquired groundwater information, distance information, and ground strength information. Therefore, the stability evaluation changes according to the acquired groundwater information, distance information, and ground strength information. Therefore, the stability of the face 2 can be evaluated more accurately.

また、安定性評価ステップＳ２０２では、時間Ｔ３以降における湧水帯の地下水圧力Ｐを予測し、予測した湧水帯の地下水圧力Ｐに基づいて切羽２の安定性を評価する。そのため、安定性の評価は、時間Ｔ３以降における湧水帯の地下水圧力Ｐの予測値に応じて変化する。したがって、時間Ｔ３以降における切羽２の安定性をより正確に事前に評価することができる。 In the stability evaluation step S202, the groundwater pressure P in the spring zone after the time T3 is predicted, and the stability of the face 2 is evaluated based on the predicted groundwater pressure P in the spring zone. Therefore, the stability evaluation changes according to the predicted value of the groundwater pressure P in the spring zone after time T3. Therefore, the stability of the face 2 after the time T3 can be more accurately evaluated in advance.

また、安定性評価ステップＳ２０２では、時間Ｔ３以降における切羽２と湧水帯３との間の距離Ｌを予測し、予測した距離Ｌ、予測した湧水帯の地下水圧力Ｐ及び取得した地山強度情報に基づいて切羽２の安定性を評価する。そのため、安定性の評価は、時間Ｔ３以降における距離Ｌ及び湧水帯の地下水圧力Ｐの予測値に応じて変化する。したがって、時間Ｔ３以降における切羽２の安定性をより正確に事前に評価することができる。 In the stability evaluation step S202, the distance L between the face 2 and the spring zone 3 after the time T3 is predicted, and the predicted distance L, the predicted groundwater pressure P of the spring zone, and the acquired rock mass strength are predicted. The stability of the face 2 is evaluated based on the information. Therefore, the stability evaluation changes according to the predicted value of the distance L and the groundwater pressure P of the spring zone after the time T3. Therefore, the stability of the face 2 after the time T3 can be more accurately evaluated in advance.

＜対策工仕様決定ステップ＞
次に、トンネル掘進方法の対策工仕様決定ステップＳ２０３について、図８を参照して説明する。対策工仕様決定ステップＳ２０３は、安定性評価ステップＳ２０２と同様に、マイクロコンピュータ３０によって実行される。なお、対策工仕様決定ステップＳ２０３は、安定性評価ステップＳ２０２を実行するマイクロコンピュータ３０とは別のマイクロコンピュータによって実行されてもよい。 <Steps for determining countermeasure construction specifications>
Next, step S203 of determining the countermeasure work specification of the tunnel excavation method will be described with reference to FIG. The countermeasure engineering specification determining step S203 is executed by the microcomputer 30, similarly to the stability evaluating step S202. The countermeasure engineering specification determining step S203 may be executed by a microcomputer other than the microcomputer 30 that executes the stability evaluating step S202.

図８に示すように、ステップＳ８０１では、水抜き穴５の最適な本数を示す変数Ｎを「０（零）」に設定する。ステップＳ８０２では、安定性評価ステップＳ２０２における評価結果を取得する。ステップＳ８０３では、取得した評価結果が、切羽２は不安定になる期間がある、との評価であるか否かを判断する。 As shown in FIG. 8, in step S801, a variable N indicating the optimum number of drain holes 5 is set to “0 (zero)”. In step S802, the evaluation result obtained in stability evaluation step S202 is acquired. In step S803, it is determined whether or not the acquired evaluation result is an evaluation that the face 2 has an unstable period.

ステップＳ８０３にて、切羽２は不安定になる期間がある、との評価でないと判断した場合には、ステップＳ８０４に進む。ステップＳ８０３にて、切羽２は不安定になる期間がある、との評価であると判断した場合には、ステップＳ８０５に進む。 If it is determined in step S803 that the face 2 is not unstable for a certain period, the process proceeds to step S804. When it is determined in step S803 that there is a period during which the face 2 becomes unstable, the process proceeds to step S805.

ステップＳ８０５では、変数Ｎに「１」を加算する。ステップＳ８０６では、水抜き穴５をＮ本削孔した場合における切羽２の安定性を評価する。具体的には、水抜き穴５をＮ本削孔した場合における湧水帯の地下水圧力Ｐを、安定性評価ステップＳ２０２にて湧水帯の地下水圧力Ｐを予測した方法と同じ方法により予測し、予測した湧水帯の地下水圧力Ｐが安定水圧Ｐｓを超えるか否かを判断する。 In step S805, "1" is added to the variable N. In step S806, the stability of the face 2 when N drain holes 5 have been drilled is evaluated. Specifically, the groundwater pressure P of the spring zone when N drain holes 5 are drilled is predicted by the same method as the method of predicting the groundwater pressure P of the spring zone in the stability evaluation step S202. It is determined whether the predicted groundwater pressure P in the spring zone exceeds the stable water pressure Ps.

図６に、水抜き穴５を１本削孔した場合と２本削孔した場合の湧水帯の地下水圧力Ｐの予測結果を併記する。図６では、時間Ｔ４にて水抜き穴５の削孔が完了する例を示している。図６に示す例では、水抜き穴５が１本である場合には、予測した湧水帯の地下水圧力Ｐが安定水圧Ｐｓを超える期間がある一方で、水抜き穴５が２本である場合には、予測した湧水帯の地下水圧力Ｐが安定水圧Ｐｓを超えない。つまり、マイクロコンピュータ３０は、水抜き穴５が１本である場合には、切羽２が不安定になる期間がある、と評価し、水抜き穴５が２本である場合には、切羽２は安定している、と評価する。 FIG. 6 also shows the prediction results of the groundwater pressure P in the spring zone when one drain hole 5 is drilled and when two drain holes 5 are drilled. FIG. 6 shows an example in which drilling of the drain hole 5 is completed at time T4. In the example shown in FIG. 6, when the number of drain holes 5 is one, there is a period in which the predicted groundwater pressure P in the spring zone exceeds the stable water pressure Ps, while the number of drain holes 5 is two. In this case, the predicted groundwater pressure P in the spring zone does not exceed the stable water pressure Ps. That is, the microcomputer 30 evaluates that there is a period in which the face 2 becomes unstable when the number of the drain holes 5 is one, and when the number of the drain holes 5 is 2, the face 2 Evaluates as stable.

ステップＳ８０６にて切羽２の安定性を評価した後、ステップＳ８０３に戻る。 After the stability of the face 2 is evaluated in step S806, the process returns to step S803.

ステップＳ８０４では、水抜き穴５の最適本数はＮ本であると決定する。図６に示す例では、マイクロコンピュータ３０は、水抜き穴５の最適本数は２本であると決定する。なお、水抜き穴５の最適本数が０本であると決定することは、対策工が不要であると決定することと同義である。 In step S804, the optimum number of drain holes 5 is determined to be N. In the example shown in FIG. 6, the microcomputer 30 determines that the optimum number of drain holes 5 is two. Note that determining that the optimum number of drainage holes 5 is 0 is synonymous with determining that no countermeasure work is required.

以上により、対策工仕様決定ステップＳ２０３を終了する。 With the above, the countermeasure engineering specification determining step S203 is completed.

以上のトンネル掘進方法では、切羽安定性評価方法により評価した切羽２の安定性に基づいて、湧水帯３に対する対策工の仕様としての水抜き穴５の本数を決定する。そのため、水抜き穴５の要否を適切に決定することができると共に水抜き穴５の本数を適切に決定することができる。したがって、切羽２の破壊を防止しつつコストが増加するのを抑制することができる。 In the above tunnel excavation method, the number of drainage holes 5 as the specification of the countermeasure work for the spring zone 3 is determined based on the stability of the cutting face 2 evaluated by the face stability evaluation method. Therefore, the necessity of the water drainage holes 5 can be appropriately determined, and the number of the water drainage holes 5 can be appropriately determined. Therefore, it is possible to prevent the cutting face 2 from being broken and suppress an increase in cost.

＜掘進ステップ＞
次に、トンネル掘進方法の掘進ステップＳ２０４について、図９を参照して説明する。掘進ステップＳ２０４では、対策工仕様決定ステップＳ２０３にて決定した本数の水抜き穴５を削孔して水抜き穴５を通じて湧水帯３から地下水を抜く対策工を施工すると共に、トンネル１を掘進する。湧水帯３に対する対策工の施工と、トンネル１の掘進と、を並行して行うことにより、切羽２の破壊を防ぎつつトンネル１の工事期間を短縮することができる。 <Digging step>
Next, the digging step S204 of the tunnel digging method will be described with reference to FIG. In the digging step S204, the drainage holes 5 of the number determined in the countermeasure construction specification deciding step S203 are drilled, and the countermeasure work for draining groundwater from the spring zone 3 through the drainage holes 5 is performed, and the tunnel 1 is dug To do. By performing the countermeasure work for the spring zone 3 and the excavation of the tunnel 1 in parallel, the construction period of the tunnel 1 can be shortened while preventing the destruction of the face 2.

なお、対策工仕様決定ステップＳ２０３にて水抜き穴５の最適本数が０本であるとマイクロコンピュータ３０が決定した場合には、水抜き穴５は削孔されず、トンネル１の掘進のみが行われる。 When the microcomputer 30 determines that the optimum number of drainage holes 5 is 0 in the countermeasure construction specification determination step S203, the drainage holes 5 are not drilled and only the tunnel 1 is dug. Be seen.

＜再情報取得ステップ＞
次に、トンネル掘進方法の再情報取得ステップＳ２０５について、図９を参照して説明する。再情報取得ステップＳ２０５は、湧水帯３における地下水の圧力及び湧水帯３から流出する地下水の流量を再計測することにより、対策工の効果を判断するために行われる。 <Re-information acquisition step>
Next, the re-information acquisition step S205 of the tunnel excavation method will be described with reference to FIG. The re-information acquisition step S205 is performed to determine the effect of the countermeasure work by re-measuring the groundwater pressure in the spring zone 3 and the flow rate of groundwater flowing out from the spring zone 3.

図９に示すように、再情報取得ステップＳ２０５では、切羽２の近傍からトンネル１の掘進方向に第２ボーリング穴７を削孔し、第２ボーリング穴７を利用して湧水帯３の地下水情報を取得する。第２ボーリング穴７を削孔する手順及び地下水情報を取得する手順は、第１ボーリング穴６の削孔手順及び地下水情報の取得手順と略同じであるため、ここではその説明を省略する。 As shown in FIG. 9, in the re-information acquisition step S205, the second boring hole 7 is drilled from the vicinity of the face 2 in the tunneling direction of the tunnel 1, and the groundwater in the spring zone 3 is utilized by using the second boring hole 7. Get information. The procedure for drilling the second boring hole 7 and the procedure for acquiring the groundwater information are substantially the same as the drilling procedure for the first boring hole 6 and the procedure for acquiring the groundwater information, and therefore description thereof is omitted here.

第２ボーリング穴７は、トンネル１の掘進後、削孔される。そのため、第２ボーリング穴７の削孔開始地点を、第１ボーリング穴６の削孔開始地点よりも湧水帯３に近づけることができ、第２ボーリング穴７の削孔長を第１ボーリング穴６の削孔長よりも短くすることができる。したがって、湧水帯３から第２ボーリング穴７に流入する地下水の圧力及び流量をより正確に計測することができる。これにより、対策工の効果をより正確に判断することができ、湧水帯３の近傍における地山を掘削する際に切羽２の破壊をより確実に防ぐことができる。 The second boring hole 7 is drilled after the tunnel 1 is dug. Therefore, the drilling start point of the second boring hole 7 can be closer to the spring zone 3 than the drilling start point of the first boring hole 6, and the drilling length of the second boring hole 7 can be set to the first boring hole. It can be shorter than the drilling length of 6. Therefore, the pressure and flow rate of groundwater flowing from the spring zone 3 into the second boring hole 7 can be measured more accurately. This makes it possible to more accurately determine the effect of the countermeasure work and more reliably prevent the face 2 from being broken when excavating the ground near the spring zone 3.

以上の実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。 According to the above embodiment, the following operational effects are exhibited.

本実施形態に係る切羽安定評価方法では、取得した地下水情報、距離情報及び地山強度情報に基づいて、切羽２の安定性を評価する。そのため、安定性の評価は、取得した地下水情報、距離情報及び地山強度情報に応じて変化する。したがって、切羽２の安定性をより正確に評価することができる。 In the face stability evaluation method according to the present embodiment, the stability of the face 2 is evaluated based on the acquired groundwater information, distance information, and ground strength information. Therefore, the stability evaluation changes according to the acquired groundwater information, distance information, and ground strength information. Therefore, the stability of the face 2 can be evaluated more accurately.

また、切羽安定性評価方法では、取得した地下水情報に基づいて、所定期間経過後における湧水帯の地下水圧力Ｐを予測し、予測した湧水帯の地下水圧力Ｐに基づいて切羽２の安定性を評価する。そのため、安定性の評価は、所定期間経過後における湧水帯の地下水圧力Ｐの予測値に応じて変化する。したがって、切羽２の安定性をより正確に事前に評価することができる。 In the face stability evaluation method, the groundwater pressure P of the spring zone after a predetermined period has been predicted based on the acquired groundwater information, and the stability of the face 2 is predicted based on the predicted groundwater pressure P of the spring zone. Evaluate. Therefore, the stability evaluation changes according to the predicted value of the groundwater pressure P in the spring zone after the elapse of a predetermined period. Therefore, the stability of the face 2 can be evaluated more accurately in advance.

また、切羽安定性評価方法では、取得した距離情報、及びトンネル１の掘進速度Ｖｔに基づいて、所定期間経過後における切羽２と湧水帯３との間の距離Ｌを予測し、予測した距離Ｌ、予測した湧水帯の地下水圧力Ｐ、及び取得した地山強度情報に基づいて切羽２の安定性を評価する。そのため、安定性の評価は、所定期間経過後の距離Ｌ及び湧水帯の地下水圧力Ｐの予測値に応じて変化する。したがって、切羽２の安定性をより正確に事前に評価することができる。 In the face stability evaluation method, the distance L between the face 2 and the spring zone 3 after a lapse of a predetermined period is predicted based on the acquired distance information and the excavation speed Vt of the tunnel 1, and the predicted distance is calculated. The stability of the face 2 is evaluated based on L, the predicted groundwater pressure P of the spring zone, and the acquired ground strength information. Therefore, the stability evaluation changes according to the predicted value of the distance L and the groundwater pressure P of the spring zone after the lapse of a predetermined period. Therefore, the stability of the face 2 can be evaluated more accurately in advance.

また、切羽安定性評価方法では、トンネル１の掘進方向に第１ボーリング穴６を削孔し、第１ボーリング穴６を利用して湧水帯の地下水圧力Ｐ及び湧水帯３から流出する地下水の流量Ｑを取得する。そのため、第１ボーリング穴６には、湧水帯３における地下水が流入し、取得した湧水帯の地下水圧力Ｐ及び流量Ｑは、湧水帯３の状態に応じて変化する。したがって、湧水帯３における地下水の情報を精度よく取得することができ、切羽２の安定性をより正確に評価することができる。 In the face stability evaluation method, the first boring hole 6 is drilled in the direction of excavation of the tunnel 1, and the groundwater pressure P in the spring zone and the groundwater flowing out from the spring zone 3 are utilized by using the first boring hole 6. The flow rate Q of is acquired. Therefore, the groundwater in the spring zone 3 flows into the first boring hole 6, and the groundwater pressure P and the flow rate Q of the acquired spring zone change according to the state of the spring zone 3. Therefore, information on groundwater in the spring zone 3 can be acquired accurately, and the stability of the face 2 can be evaluated more accurately.

本実施形態に係るトンネル掘進方法では、切羽安定性評価方法により評価した切羽２の安定性に基づいて、湧水帯３に対する対策工の仕様としての水抜き穴５の本数を決定する。そのため、水抜き穴５の要否を適切に決定することができると共に水抜き穴５の本数を適切に決定することができる。したがって、切羽２の破壊を防止しつつコストが増加するのを抑制することができる。 In the tunnel excavation method according to the present embodiment, the number of drainage holes 5 as a specification of countermeasure work for the spring zone 3 is determined based on the stability of the face 2 evaluated by the face stability evaluation method. Therefore, the necessity of the water drainage holes 5 can be appropriately determined, and the number of the water drainage holes 5 can be appropriately determined. Therefore, it is possible to prevent the cutting face 2 from being broken and suppress an increase in cost.

また、トンネル掘進方法では、決定した対策工を施工すると共にトンネル１を掘進した後、トンネル１の掘進方向に第２ボーリング穴７を削孔し、第２ボーリング穴７を利用して湧水帯３の地下水情報を取得する。そのため、第２ボーリング穴７の削孔開始地点を、第１ボーリング穴６の削孔開始地点よりも湧水帯３に近づけることができ、第２ボーリング穴７の削孔長を第１ボーリング穴６の削孔長よりも短くすることができる。したがって、湧水帯３から第２ボーリング穴７に流入する地下水の圧力及び流量をより正確に計測することができる。これにより、対策工の効果をより正確に判断してトンネル１を掘進することができ、切羽２の破壊をより確実に防止することができる。 Further, in the tunnel excavation method, after the determined countermeasure work is performed and the tunnel 1 is excavated, the second boring hole 7 is bored in the excavation direction of the tunnel 1 and the spring zone is utilized by using the second boring hole 7. Get groundwater information of 3. Therefore, the drilling start point of the second boring hole 7 can be closer to the spring zone 3 than the drilling start point of the first boring hole 6, and the drilling length of the second boring hole 7 can be set to the first boring hole. It can be shorter than the drilling length of 6. Therefore, the pressure and flow rate of groundwater flowing from the spring zone 3 into the second boring hole 7 can be measured more accurately. As a result, the effect of the countermeasure work can be determined more accurately and the tunnel 1 can be dug forward, and the destruction of the face 2 can be prevented more reliably.

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the above embodiment merely shows a part of the application example of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configuration of the above embodiment. Absent.

切羽２の安定性評価後においても第１ボーリング穴６を利用して湧水帯の地下水圧力Ｐ及び流量Ｑを継続して取得してもよく、この場合には、予測した湧水帯の地下水圧力Ｐ及び流量Ｑが取得した湧水帯の地下水圧力Ｐ及び流量Ｑと一致するかを確認することが好ましい。予測した湧水帯の地下水圧力Ｐ及び流量Ｑが取得した湧水帯の地下水圧力Ｐ及び流量Ｑと一致しない場合には、湧水帯の地下水圧力Ｐ及び流量Ｑを予測しなおし、切羽２の安定性を評価しなおすのが好ましい。 Even after the stability of the face 2 is evaluated, the groundwater pressure P and the flow rate Q of the spring zone may be continuously acquired using the first boring hole 6, and in this case, the predicted groundwater of the spring zone may be acquired. It is preferable to confirm whether the pressure P and the flow rate Q match the acquired groundwater pressure P and the flow rate Q of the spring zone. If the predicted groundwater pressure P and flow rate Q of the spring zone do not match the acquired groundwater pressure P and flow rate Q of the spring zone, re-predict the groundwater pressure P and flow rate Q of the spring zone and It is preferable to reassess the stability.

上記実施形態では、時間Ｔ３以降における湧水帯の地下水圧力Ｐと距離Ｌとの両方を予測して切羽２の安定性を評価しているが、湧水帯の地下水圧力Ｐ又は距離Ｌの一方のみを予測する形態であってもよい。この場合には、湧水帯の地下水圧力Ｐ又は距離Ｌの他方として、取得した時間Ｔ３での湧水帯の地下水圧力Ｐ又は距離Ｌを用いればよい。 In the above embodiment, the stability of the face 2 is evaluated by predicting both the groundwater pressure P and the distance L in the spring zone after time T3, but one of the groundwater pressure P and the distance L in the spring zone is evaluated. It may be a form of predicting only. In this case, the groundwater pressure P or the distance L of the spring zone at the acquired time T3 may be used as the other of the groundwater pressure P or the distance L of the spring zone.

また、上記実施形態では、第１ボーリング穴６を利用して、湧水帯３における地下水の圧力及び湧水帯３から流出する地下水の流量を計測しているが、圧力又は流量の一方のみを第１ボーリング穴６を利用して取得する形態であってもよい。この場合には、圧力又は流量の他方は、第１ボーリング穴６とは別に削孔したボーリング穴を利用して計測すればよい。 Further, in the above embodiment, the pressure of groundwater in the spring zone 3 and the flow rate of groundwater flowing out from the spring zone 3 are measured using the first boring hole 6, but only one of the pressure and the flow rate is measured. Alternatively, the first boring hole 6 may be used for the acquisition. In this case, the other of the pressure and the flow rate may be measured using a boring hole drilled separately from the first boring hole 6.

また、上記実施形態では、未掘削地山ＵＥＧを土塊と見なして安定水圧Ｐｓを算出しているが、流体流動を考慮した岩盤の崩壊現象を評価可能な解析手法である個別要素法（ＤｉｓｔｉｎｃｔＥｌｅｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄ：ＤＥＭ）を用いて安定水圧Ｐｓを算出してもよい。この場合は、水圧破砕による切羽２の崩壊が生じる破壊水圧に基づいて安定水圧Ｐｓを算出することができ、切羽２の安定性をより正確に評価することができる。 Further, in the above-described embodiment, the stable hydraulic pressure Ps is calculated by regarding the unexcavated ground UEG as a lump of soil, but the individual element method (Distinct Element) which is an analysis method that can evaluate the rock collapse phenomenon in consideration of fluid flow. The stable water pressure Ps may be calculated using Method: DEM). In this case, the stable water pressure Ps can be calculated based on the breaking water pressure that causes the collapse of the cutting face 2 due to hydraulic fracturing, and the stability of the cutting face 2 can be evaluated more accurately.

また、上記実施形態では、流量Ｑと水位Ｈ（または地下水圧）との関係は、トンネル周辺の水抜き孔の配置を考慮できる理論解析や湧水帯の形状、周辺の地質構造などを考慮できる有限要素法(ＦＥＭ)による浸透流解析法などとマニング公式を用いて算出することができ、より正確に評価することができる。 Further, in the above-described embodiment, the relationship between the flow rate Q and the water level H (or groundwater pressure) can take into consideration the theoretical analysis that can consider the arrangement of the drain holes around the tunnel, the shape of the spring zone, and the surrounding geological structure. It can be calculated using the Manning's formula and the permeation flow analysis method by the finite element method (FEM), and more accurate evaluation is possible.

また、上記実施形態では、図７に示す流量Ｑと水位Ｈとの関係を、計測した圧力Ｐｍ及び流量Ｑｍに基づいて算出しているが、取水管２０の内周面における粗度係数ＲＣが予め判明している場合には、判明している粗度係数ＲＣとマニング公式とを用いて流量Ｑと水位Ｈとの関係を算出してもよい。 Further, in the above embodiment, the relationship between the flow rate Q and the water level H shown in FIG. 7 is calculated based on the measured pressure Pm and the flow rate Qm, but the roughness coefficient RC on the inner peripheral surface of the intake pipe 20 is If it is known in advance, the relationship between the flow rate Q and the water level H may be calculated using the known roughness coefficient RC and the Manning formula.

また、上記実施形態では、地山強度としての抵抗係数を、第１ボーリング穴６を削孔する際に取得しているが、第１ボーリング穴６の削孔とは別に取得してもよい。例えば、トンネル１の側壁を掘削して試料を採取し、採取した試料を利用して地山強度としての抵抗係数、一軸圧縮強度又は三軸圧縮強度を取得してもよい。また、地山全体に渡って地山強度が略一定であると見なして、地表を掘削して試料を採取し、採取した試料を利用して地山強度としての抵抗係数、一軸圧縮強度又は三軸圧縮強度を取得してもよい。また、一軸圧縮強度及び三軸圧縮強度に相当する指標として用いられているものを利用することもできる。 Further, in the above-described embodiment, the resistance coefficient as the ground strength is acquired when the first boring hole 6 is drilled, but it may be acquired separately from the drilling of the first boring hole 6. For example, the side wall of the tunnel 1 may be excavated to collect a sample, and the resistance coefficient, the uniaxial compressive strength or the triaxial compressive strength as the ground strength may be acquired using the collected sample. Moreover, assuming that the rock mass strength is almost constant over the whole rock mass, the ground surface is excavated and a sample is sampled. Using the sampled sample, the resistance coefficient as the rock mass strength, uniaxial compressive strength or Axial compressive strength may be obtained. Further, it is also possible to use those used as indexes corresponding to the uniaxial compressive strength and the triaxial compressive strength.

また、上記実施形態では、トンネル１の掘進速度Ｖｔを一定値としているが、トンネル１の掘進速度Ｖｔが一定でないことが予め判明している場合には、判明している掘進速度Ｖｔを用いて距離Ｌを予測すればよい。 Further, in the above embodiment, the excavation speed Vt of the tunnel 1 is set to a constant value. However, when it is known in advance that the excavation speed Vt of the tunnel 1 is not constant, the known excavation speed Vt is used. It is sufficient to predict the distance L.

１・・・トンネル
２・・・切羽
３・・・湧水帯
５・・・水抜き穴
６・・・第１ボーリング穴
７・・・第２ボーリング穴
Ｃ・・・抵抗係数（地山強度情報）
Ｐ・・・湧水帯の地下水圧力（地下水情報）
Ｑ・・・流量（地下水情報）
Ｌ・・・切羽と湧水帯との距離 1... Tunnel 2... Face 3... Spring zone 5... Drainage hole 6... First boring hole 7... Second boring hole C... Resistance coefficient (ground strength information)
P... Groundwater pressure in the spring zone (groundwater information)
Q: Flow rate (groundwater information)
L: Distance between face and spring

Claims

A face stability evaluation method for evaluating face stability during tunnel excavation,
Information acquisition step of acquiring groundwater information of a spring zone in front of the face, distance information between the face and the spring zone, and ground strength information.
A face stability evaluation method, comprising: a stability evaluation step of evaluating the stability of the face based on the groundwater information, the distance information, and the ground strength information acquired in the information acquisition step.

In the stability evaluation step, the state of the spring zone after a lapse of a predetermined period is predicted based on the groundwater information acquired in the information acquisition step, and the face is predicted based on the predicted state of the spring zone. Evaluate the stability of
The face stability evaluation method according to claim 1.

In the stability evaluation step, based on the distance information acquired in the information acquisition step, and the excavation speed of the tunnel, the distance between the face and the spring zone after the predetermined period of time is predicted. Evaluating the stability of the face based on the predicted distance, the predicted state of the spring zone, and the rock mass intensity information acquired in the information acquisition step,
The face stability evaluation method according to claim 2.

In the information acquisition step, the first boring hole is drilled in the tunneling direction, and the pressure of groundwater in the spring zone or the flow rate of groundwater flowing out of the spring zone is utilized by using the first borehole. get,
The face stability evaluation method according to any one of claims 1 to 3.

A tunnel digging method for digging a tunnel,
The specification of the countermeasure work for the spring zone is determined based on the stability of the face evaluated by the face stability evaluation method according to any one of claims 1 to 4.
Tunnel digging method.

After performing the determined countermeasure work and excavating the tunnel, the second boring hole is drilled in the tunnel advancing direction, and the groundwater information of the spring zone is obtained by using the second boring hole.
The tunnel excavation method according to claim 5.