JP2022037786A - Ground property evaluation method and ground property evaluation system in front of face - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、切羽前方の地山性状評価方法と地山性状評価システムに関する。 The present invention relates to a ground property evaluation method and a ground property evaluation system in front of the face.
山岳トンネルの施工において適用される発破工法には余掘りが一般的な課題の一つとなっており、余掘りの増大により材料コスト増や施工サイクルロスによる工期の長期化に繋がり得る。また、山岳トンネルは地下深部における線状構造物であり、地表からの事前の地質調査が必ずしも十分に行われないこともあり、従って安全に高品質の山岳トンネルを施工するには、切羽前方の地山性状(硬軟の程度や分布、不安定性等)を適切に評価することが肝要である。
上記する様々な課題を内包する山岳トンネルの施工において、昨今、削孔誘導システムを搭載した削岩機(トンネルジャンボ、ドリルジャンボ)が開発され、適用されている。このトンネルジャンボは、自動追尾式のトータルステーションと位置検知用センサにより削孔位置を把握し、予め計画した削孔位置へ削孔ブームを伸長させ、削孔ブームに装備されている削孔ビットを自動誘導することを可能にしている、所謂コンピュータジャンボである。
このように、切羽面における三次元的な削孔位置をコンピュータジャンボにて特定しながら、装薬孔の削孔を行うことができれば、切羽面における削孔位置を精度よく特定し、各削孔位置における削孔時機械データ(打撃圧、フィード圧、削孔速度、打撃数やそれらに基づく削孔エネルギー等)を取得することができ、切羽面の全域における切羽前方の地山性状評価を精度よく行うことが可能になる。
しかしながら、三次元位置情報を特定可能なコンピュータジャンボは高価であり、いずれの山岳トンネルの施工においてもこのように高価なコンピュータジャンボの適用を要するわけではない。従って、三次元位置情報を特定可能なコンピュータジャンボではなく、三次元位置情報の特定機能を備えていない一般的なトンネルジャンボを適用しながら、切羽面において比較的高い精度で各装薬孔の削孔位置を特定し、各削孔位置における削孔時機械データを取得することにより、切羽面の全域における切羽前方の地山性状評価を精度よく行うことのできるシステムの開発が望まれている。
Over-digging is one of the general issues in the blasting method applied in the construction of mountain tunnels, and the increase in over-digging can lead to an increase in material costs and a longer construction period due to construction cycle loss. In addition, the mountain tunnel is a linear structure deep underground, and the preliminary geological survey from the ground surface may not always be sufficient. Therefore, in order to safely construct a high-quality mountain tunnel, the front of the face It is important to properly evaluate the geological properties (degree and distribution of hardness, instability, etc.).
Recently, rock drills (tunnel jumbo, drill jumbo) equipped with a drilling guidance system have been developed and applied in the construction of mountain tunnels that include the above-mentioned various problems. This tunnel jumbo grasps the drilling position by an automatic tracking type total station and a position detection sensor, extends the drilling boom to the drilling position planned in advance, and automatically automates the drilling bit installed in the drilling boom. It is a so-called computer jumbo that makes it possible to guide.
In this way, if it is possible to drill a charge hole while specifying a three-dimensional drilling position on the face surface with a computer jumbo, the drilling position on the face surface can be accurately specified and each drilling hole can be performed. It is possible to acquire machine data (impact pressure, feed pressure, drilling speed, number of impacts, drilling energy based on them, etc.) at the time of drilling at the position, and accurately evaluate the ground properties in front of the face in the entire face surface. It will be possible to do well.
However, a computer jumbo capable of specifying three-dimensional position information is expensive, and it is not necessary to apply such an expensive computer jumbo in the construction of any mountain tunnel. Therefore, instead of a computer jumbo that can specify 3D position information, a general tunnel jumbo that does not have a function to specify 3D position information is applied, and each charging hole is cut with relatively high accuracy on the face surface. It is desired to develop a system that can accurately evaluate the ground properties in front of the face in the entire area of the face surface by specifying the hole position and acquiring the machine data at the time of drilling at each hole position.
一方、山岳トンネルの施工では、一般に連続して掘削作業をするに当たり作業班を昼夜に分けて施工を進めることから、作業の交代時には切羽地盤の硬軟の程度や分布、不安定性等に関する情報を次の施工班に引き継ぐことが重要になるが、切羽は安全確保のために吹付けコンクリートにて覆うことが一般的であることから、切羽全域における地盤の硬軟等の分布を直接目視等で確認することができない。そのため、切羽面における地盤の硬軟等に関する詳細な位置(分布)を次の施工班が把握するには、切羽と図面等の照合作業を要し、この作業に時間と手間を要することが大きな課題となっている。そこで、例えばトンネルジャンボの上部にプロジェクターを搭載し、切羽面に切羽前方の地盤の硬軟等に関するコンター図等を投影する技術が開発されている。 On the other hand, in the construction of mountain tunnels, in general, the work team is divided into day and night for continuous excavation work, so when the work is changed, information on the degree and distribution of the hardness of the face ground, instability, etc. is given next. It is important to hand over to the construction team of the construction team, but since it is common to cover the face with sprayed concrete to ensure safety, the distribution of the hardness of the ground over the entire face is directly confirmed visually. Can't. Therefore, in order for the next construction team to grasp the detailed position (distribution) of the hardness of the ground on the face surface, it is necessary to collate the face with the drawings, etc., and it is a big problem that this work takes time and effort. It has become. Therefore, for example, a technique has been developed in which a projector is mounted on the upper part of a tunnel jumbo and a contour diagram or the like relating to the hardness or softness of the ground in front of the face is projected on the face surface.
例えば、特許文献1には、切羽へのコンクリートの鏡吹きによって安全性を確保しつつ、工事作業者が鏡吹きされたコンクリート表面上でその地山状況を視認しながら施工作業を行うことを可能にした、切羽情報表示方法と切羽情報表示システムが提案されている。具体的には、発破による掘削にて露出した切羽の地山の露出面である第1の切羽面を含む領域をデジタルカメラにて撮影し、その撮影画像データに基づき、切羽の地山状況を示す表示情報を含む切羽情報画像データを生成する。一方、第1の切羽面をコンクリートで鏡吹きし、この鏡吹きしたコンクリート表面である第2の切羽面に切羽情報画像データの示す画像である切羽情報画像を投影する。その後、投影した画像に基づき装薬孔位置等の施工情報を決定し、決定した施工情報を切羽情報画像データに追加して切羽情報更新画像データを生成し、生成した切羽情報更新画像データの示す画像である切羽情報更新画像を第2の切羽面に投影する方法である。 For example, in Patent Document 1, it is possible for a construction worker to perform construction work while visually observing the ground condition on the mirror-blown concrete surface while ensuring safety by mirror-blown concrete on the face. The face information display method and face information display system have been proposed. Specifically, the area including the first face surface, which is the exposed surface of the face ground exposed by excavation due to rupture, is photographed with a digital camera, and the ground condition of the face is captured based on the photographed image data. Generate face information image data including display information to be shown. On the other hand, the first face surface is mirror-blown with concrete, and the face information image, which is an image indicated by the face information image data, is projected on the second face surface, which is the mirror-blown concrete surface. After that, construction information such as the position of the charging hole is determined based on the projected image, the determined construction information is added to the face information image data to generate face information update image data, and the generated face information update image data is shown. This is a method of projecting a face information update image, which is an image, onto a second face surface.
特許文献1に記載の切羽情報表示方法と表示システムによれば、トンネル切羽の地山の露出した第1の切羽面にコンクリートを鏡吹きし、鏡吹き後のコンクリート表面である第2の切羽面に、少なくともトンネル切羽の地山状況を示す表示情報を含む切羽情報画像を投影するようにしたことにより、現場の工事作業者は、投影された切羽情報画像からトンネル切羽の地山状況を視認することが可能になる。加えて、現場の多くの工事作業者が、トンネル切羽の地山状況を共有した状態で施工作業を行うことができ、施工作業の効率化と切羽に立ち入る施工作業における安全性の向上を図ることができる。
ところで、トンネルジャンボを適用して複数の装薬孔を削孔する場合、複数(例えば二本)の削孔ブームを伸長させ、各削孔ブームに装備されている削孔ビットにて複数の装薬孔の削孔が並行して行われるのが一般的であるが、特許文献1には、複数の装薬孔の削孔を並行しておこなう際の削孔ブームの錯綜を回避しながら、さらに切羽面の硬軟の分布を勘案して肌落ち等を回避することにより、高い施工安全性を実現するための手段の開示はない。さらに、上記するように三次元位置情報の特定機能を備えていない一般的なトンネルジャンボを適用しながら、比較的高い精度で装薬孔の削孔位置を特定するための手段の開示がない。
According to the face information display method and display system described in Patent Document 1, concrete is mirror-blown on the exposed first face surface of the ground of the tunnel face, and the second face surface which is the concrete surface after mirror blowing. By projecting a face information image including at least display information showing the ground condition of the tunnel face, the construction worker at the site can visually recognize the ground condition of the tunnel face from the projected face information image. Will be possible. In addition, many construction workers at the site can carry out the construction work while sharing the ground conditions of the tunnel face, improving the efficiency of the construction work and improving the safety of the construction work entering the face. Can be done.
By the way, when a tunnel jumbo is applied to drill a plurality of charge holes, a plurality of (for example, two) drilling booms are extended, and a plurality of drilling bits equipped in each drilling boom are used for drilling a plurality of holes. Generally, the holes are drilled in parallel, but in Patent Document 1, while avoiding the complication of the drilling boom when drilling a plurality of charge holes in parallel, Furthermore, there is no disclosure of means for achieving high construction safety by avoiding skin drop, etc., in consideration of the distribution of hardness and softness on the face surface. Further, there is no disclosure of a means for specifying the drilling position of the charge hole with relatively high accuracy while applying a general tunnel jumbo that does not have the function of specifying the three-dimensional position information as described above.
本発明は、三次元位置情報の特定機能を備えていない一般的なトンネルジャンボを適用しながらも、高い施工安全性の下、比較的高い精度で装薬孔の削孔位置を特定し、削孔位置における削孔時機械データを取得して切羽前方の地山性状の評価を行うことのできる、切羽前方の地山性状評価方法と地山性状評価システムを提供することを目的としている。 The present invention specifies and drills the drilling position of the charge hole with relatively high accuracy under high construction safety while applying a general tunnel jumbo that does not have the function of specifying the three-dimensional position information. It is an object of the present invention to provide a ground property evaluation method and a ground property evaluation system in front of the face, which can acquire machine data at the time of drilling at a hole position and evaluate the ground property in front of the face.
前記目的を達成すべく、本発明による切羽前方の地山性状評価方法の一態様は、
トンネルの切羽に対して、複数の削孔ポイントにおいて発破のための装薬孔を削孔装置にて削孔し、削孔時に該削孔装置が取得する削孔時機械データと該装薬孔の位置情報をリンクさせることにより、切羽前方の地山性状を評価する、切羽前方の地山性状評価方法であって、
前記切羽における複数の前記削孔ポイントの相対位置関係と削孔順序を設定する、設定工程と、
プロジェクターにより、前記切羽に対して次に削孔する削孔ポイントを投影する、投影工程と、
前記削孔装置により、前記投影工程にて投影された前記削孔ポイントにおいて前記装薬孔を削孔し、その際に、該削孔装置にて前記削孔時機械データを取得する、削孔取得工程と、
前記削孔順序に従い、前記投影工程と前記削孔取得工程を繰り返し行うことにより、前記削孔ポイントごとの前記削孔時機械データを集積し、その際に、それぞれの該削孔ポイントと、前記切羽の位置情報及び又は前記削孔装置の位置情報とをリンクさせることにより該削孔ポイントの位置情報を特定し、前記位置情報を備えた前記削孔ポイントごとの削孔時機械データを集積する、データ集積工程と、
集積された前記削孔ポイントごとの前記削孔時機械データに基づいて、切羽前方の地山性状を評価する、評価工程と、を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, one aspect of the method for evaluating the ground properties in front of the face according to the present invention is.
With respect to the face of the tunnel, a charge hole for blasting is drilled at a plurality of drill points with a drilling device, and the drilling machine data acquired by the drilling device and the charging hole at the time of drilling are drilled. It is a method of evaluating the ground properties in front of the face by linking the position information of the face.
A setting step for setting the relative positional relationship and drilling order of a plurality of the drilling points on the face.
A projection process in which a projector projects a drilling point to be drilled next on the face.
The drilling device drills the charged hole at the drilling point projected in the projection step, and at that time, the drilling device acquires the machine data at the time of drilling. Acquisition process and
By repeating the projection step and the drilling acquisition step according to the drilling order, the drilling machine data for each drilling point is accumulated, and at that time, each drilling point and the drilling point are described. The position information of the drilling point is specified by linking the position information of the face and / or the position information of the drilling device, and the machine data at the time of drilling for each drilling point having the position information is accumulated. , Data collection process and
It is characterized by having an evaluation step of evaluating the ground properties in front of the face based on the accumulated machine data at the time of drilling for each drilling point.
本態様によれば、設定工程において設定された削孔順序に沿って削孔ポイントを順次切羽面に投影し、削孔取得工程において投影された削孔ポイントにおける装薬孔の削孔(もしくは穿孔)を行いながら削孔時機械データを取得すること、及び、データ集積工程において、削孔ポイントと、切羽の位置情報及び又は削孔装置の位置情報とをリンクさせることによって当該削孔ポイントの位置情報を特定することにより、一般的なトンネルジャンボを適用しながら、比較的高い精度で各装薬孔の削孔位置を特定し、高い施工安全性の下での装薬孔の削孔と切羽前方の地山性状評価に供される削孔時機械データの集積を図ることができる。
ここで、設定工程における「切羽における複数の削孔ポイントの相対位置関係と削孔順序を設定する」とは、先行する発破作業時に取得されている各削孔ポイントごとの削孔時機械データにより特定されている、現状の切羽面の硬軟の分布等に基づいて、トンネルジャンボの備える複数の削孔ビットにて複数の装薬孔の削孔を並行して行うに当たり、肌落ちを防止して施工安全性を担保しながら、並行して削孔を行う複数の削孔ブームの相互干渉の防止を可能とした、各削孔ポイントの相対位置関係と施工順序を設定することを意味している。
切羽面に対して複数の削孔ポイントを設定された削孔順序に沿い投影するプロジェクターは、例えば一般的な削岩機(トンネルジャンボ)の適所に搭載される。ここで、一般的なトンネルジャンボとは、上記するように三次元位置情報の特定機能を備えていないトンネルジャンボを意味するが、本態様の評価方法は三次元位置情報の特定機能を備えているコンピュータジャンボの使用を完全に排除するものではない。また、投影工程におけるプロジェクターを用いた削孔ポイントの切羽面への投影は、公知のプロジェクトマッピング手法を用いて行うことができる。
According to this aspect, the drilling points are sequentially projected onto the face surface according to the drilling order set in the setting step, and the drilling (or drilling) of the charge hole at the drilling point projected in the drilling acquisition step is performed. ), And in the data accumulation process, the position of the drilling point is linked to the position information of the face and / or the position information of the drilling device. By specifying the information, while applying a general tunnel jumbo, the drilling position of each charge hole can be specified with relatively high accuracy, and the drilling and face of the charge hole under high construction safety. It is possible to collect machine data at the time of drilling, which is used for evaluation of the ground properties in front.
Here, "setting the relative positional relationship and drilling order of a plurality of drilling points in the face" in the setting process is based on the drilling machine data for each drilling point acquired at the time of the preceding blasting work. Based on the specified distribution of hardness and softness of the current face surface, etc., when drilling multiple charge holes in parallel with multiple drilling bits provided in the tunnel jumbo, skin removal is prevented. It means setting the relative positional relationship and construction order of each drilling point, which makes it possible to prevent mutual interference between multiple drilling booms that perform drilling in parallel while ensuring construction safety. ..
A projector that projects a plurality of drilling points on the face surface according to a set drilling sequence is mounted in a suitable place of a general rock drill (tunnel jumbo), for example. Here, the general tunnel jumbo means a tunnel jumbo that does not have the function of specifying the three-dimensional position information as described above, but the evaluation method of this embodiment has the function of specifying the three-dimensional position information. It does not completely eliminate the use of computer jumbo. Further, the projection of the drilling point on the face surface using the projector in the projection step can be performed by using a known project mapping method.
データ集積工程における、「それぞれの削孔ポイントと、切羽の位置情報及び又は削孔装置の位置情報とをリンクさせる」方法としては、作業所等において特定されている、現在露出している切羽面に関する三次元位置情報を活用する方法が挙げられる。施工計画に沿い順次発破による掘削が行われる過程で、ある施工日における切羽面の三次元位置情報は作業所において特定され、把握されている。従って、施工計画に沿いトンネルの掘削が行われている場合、切羽面の三次元位置情報を精緻に測量するまでもなく、作業所ではある施工日における切羽面の三次元位置情報はおよそ特定していることから、作業所にて特定されている切羽面の三次元位置情報を有効に活用するものである。
このように三次元位置情報を備えている切羽面に対して、複数の削孔ポイントが相対位置関係を備えた状態で投影されるが、プロジェクターに投影される複数の削孔ポイントデータは、施工対象の切羽面の形状及び寸法を備えた切羽モデル内において各削孔ポイント間の相対距離を含む相対位置データ(CAD(Computer aided design)データ)を含んでいる。従って、三次元位置情報を備えている切羽面に対して、コンピュータ内に設定されている全ての削孔ポイントが投影された際には、各削孔ポイントは、切羽面の有する三次元位置情報と、コンピュータ内に設定されている相対位置データ(CADデータ)とが合成されてなる三次元位置情報を有することになる。
ここで、施工管理者等がプロジェクターの備えるジョイスティック等を手動操作する方法等により、コンピュータ内に設定されている切羽モデルが実際の切羽面の可及的全域に投影される調整が行われる。
尚、上記するリンク方法は、ある程度の規模の山岳トンネルの切羽面においては、装薬孔間の距離が5cm乃至20cm程度の誤差を含んでいても、切羽面前方の地山性状の評価に大きく影響しないとの前提の下で、精緻な測量結果に基づくことなく各削孔ポイントの三次元位置情報をおよそ特定するものである。
As a method of "linking each drilling point with the position information of the face and / or the position information of the drilling device" in the data collection process, the currently exposed face surface specified in a work place or the like. There is a method of utilizing the three-dimensional position information regarding. In the process of excavation by blasting in sequence according to the construction plan, the three-dimensional position information of the face surface on a certain construction day is specified and grasped at the work place. Therefore, when the tunnel is excavated according to the construction plan, it is not necessary to precisely measure the 3D position information of the face surface, and the 3D position information of the face surface on a certain construction date is roughly specified at the work place. Therefore, the three-dimensional position information of the face surface specified at the work place is effectively utilized.
In this way, a plurality of drilling points are projected with a relative positional relationship on the face surface having three-dimensional position information, but the plurality of drilling point data projected on the projector are constructed. Includes relative position data (CAD (Computer aided design) data) including the relative distance between each drilling point in a face model with the shape and dimensions of the face of interest. Therefore, when all the drilling points set in the computer are projected onto the face surface having the three-dimensional position information, each drilling point has the three-dimensional position information of the face surface. And the relative position data (CAD data) set in the computer are combined to have the three-dimensional position information.
Here, the construction manager or the like manually operates the joystick or the like provided in the projector to adjust the face model set in the computer to be projected onto the actual face surface as much as possible.
In addition, the above-mentioned link method is large for evaluation of the ground properties in front of the face surface even if the distance between the charging holes includes an error of about 5 cm to 20 cm on the face surface of a mountain tunnel of a certain scale. Under the premise that there is no effect, the three-dimensional position information of each drilling point is roughly specified without being based on the detailed survey results.
また、その他、測量により各削孔ポイントの三次元位置情報を特定してもよい。例えば坑口側にトータルステーションを設置し、切羽面や、切羽面の正面に位置決めされた削孔装置(削孔装置本体に設けられているターゲットや、削孔装置本体から伸長する削孔ブームの先端等に設けられているターゲット等)の三次元位置座標を測量することにより、各削孔ポイントの三次元位置情報を特定することができる。 In addition, the three-dimensional position information of each drilling point may be specified by surveying. For example, a total station is installed on the wellhead side, and the drilling device positioned on the face surface or in front of the face surface (the target provided on the drilling device main body, the tip of the drilling boom extending from the drilling device main body, etc.) By measuring the three-dimensional position coordinates of the target, etc. provided in the above, the three-dimensional position information of each drilling point can be specified.
データ集積工程において集積される、各削孔ポイントにおける削孔時機械データは、地山の硬軟等を特定できるデータが含まれ、削孔ビットにて削孔する際の打撃圧やフィード圧、削孔速度、打撃数やそれらに基づく削孔エネルギー、削孔に要する削孔時間とその間に変化し得るフィード圧等に基づく削孔エネルギー等が挙げられる。削孔エネルギーを割り出す際に適用される削孔時間(好適な削孔速度の下での削孔に要する時間)を制御装置の表示部(モニター画面)に表示したり、切羽面に投影することによっても、削孔ポイントごとの削孔に要する時間を把握できることから好ましい。
評価工程では、ある程度高い精度の三次元位置情報を有する(三次元位置情報がリンクされた)削孔ポイントごとの削孔時機械データに基づいて、切羽前方の地山性状(地山の硬軟の程度やその分布等)を評価し、この評価結果に基づき、安全かつ効率的な以後の削孔(発破)を行うことができる。
The machine data at the time of drilling at each drilling point, which is accumulated in the data accumulation process, includes data that can identify the hardness of the ground, etc., and the impact pressure, feed pressure, and drilling when drilling with the drilling bit. Examples include the hole speed, the number of hits and the drilling energy based on them, the drilling time required for drilling and the drilling energy based on the feed pressure that can change during that period. The drilling time (time required for drilling at a suitable drilling speed) applied when determining the drilling energy is displayed on the display unit (monitor screen) of the control device or projected onto the face surface. It is also preferable because the time required for drilling at each drilling point can be grasped.
In the evaluation process, based on the machine data at the time of drilling for each drilling point that has 3D position information with a certain degree of accuracy (three-dimensional position information is linked), the ground properties in front of the face (hardness and softness of the ground). (Degree and distribution thereof, etc.) can be evaluated, and based on this evaluation result, safe and efficient subsequent drilling (burst) can be performed.
また、本発明による切羽前方の地山性状評価方法の他の態様は、設定されている前記削孔順序の中の一部の前記削孔ポイントにおける削孔をスキップする場合に、前記投影工程では、前記削孔順序においてスキップされた削孔ポイントの次に削孔予定の削孔ポイントを投影し、前記削孔取得工程では投影された該削孔ポイントにおいて前記装薬孔を削孔し、
前記削孔順序が一巡した後、もしくは、スイッチ操作による所定のタイミングで、スキップされた前記削孔ポイントにおいて前記投影工程と前記削孔取得工程を行うことを特徴とする。
Further, another aspect of the method for evaluating the ground property in front of the face according to the present invention is that in the projection step, when the drilling at a part of the drilling points in the set drilling sequence is skipped. , The drilling point to be drilled is projected next to the drilling point skipped in the drilling order, and the charge hole is drilled at the projected drilling point in the drilling acquisition step.
It is characterized in that the projection step and the drilling acquisition step are performed at the skipped drilling points after the drilling sequence has been completed or at a predetermined timing by a switch operation.
本態様によれば、実施工において想定外の事態が生じた結果、設定順序の一部の削孔ポイントの削孔をスキップせざるを得ない場合に、当該削孔ポイントの削孔をスキップし、削孔順序が一巡した後、もしくは、スイッチ操作による所定のタイミングで、スキップされた削孔ポイントにおいて投影工程と削孔取得工程を行うことにより、全ての削孔ポイントにおける削孔を保証することができる。ここで、実施工における想定外の事態には様々なものがあり、一例としては、ある削孔ポイントが想定以上に軟質で肌落ちの危険性があるためにスキップを余儀なくされることや、複数の削孔ブームが想定に反して干渉することが判明した結果スキップを余儀なくされること等が挙げられる。 According to this aspect, when an unexpected situation occurs in the implementation work and it is unavoidable to skip the drilling of a part of the drilling points in the setting order, the drilling of the drilling points is skipped. , Guarantee drilling at all drilling points by performing the projection process and drilling acquisition process at the skipped drilling points after the drilling sequence has been completed or at a predetermined timing by switch operation. Can be done. Here, there are various unexpected situations in the implementation work, for example, one drilling point is softer than expected and there is a risk of skin falling, so it is forced to skip, or multiple As a result of finding that the drilling boom of the hole interferes unexpectedly, it is forced to skip.
また、本発明による切羽前方の地山性状評価システムの一態様は、
複数の削孔ポイントにおいて発破のための装薬孔を削孔するとともに、削孔の際に削孔時機械データを取得する、削孔装置と、
切羽に対して次に削孔する前記削孔ポイントを投影する、プロジェクターと、
地山性状を評価する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、
前記切羽における複数の前記装薬孔の相対位置関係データ及び削孔順序データと、前記削孔装置から送信される前記削孔時機械データとが格納される、格納部と、
前記削孔順序データに基づき、次に削孔する前記削孔ポイントを前記プロジェクターに投影させるプロジェクター動作部と、
前記削孔ポイントと、前記切羽の位置情報及び又は前記削孔装置の位置情報とをリンクさせる、リンク部と、
前記格納部において集積されている、前記位置情報を備えた前記削孔ポイントごとの削孔時機械データに基づいて、切羽前方の地山性状を評価する、評価部と、を有することを特徴とする。
本態様によれば、制御装置がリンク部と格納部と評価部とを少なくとも備え、削孔ポイントと切羽の位置情報及び又は削孔装置の位置情報とをリンク部がリンクさせ、位置情報を備えた削孔ポイントごとの削孔時機械データを格納部が格納し、この格納データに基づいて切羽前方の地山性状を評価部が評価することにより、一般的なトンネルジャンボを適用しながら、比較的高い精度で削孔位置を特定し、高い施工安全性の下での装薬孔の削孔と切羽前方の地山性状評価に供される削孔時機械データの集積を図ることができる。
Further, one aspect of the ground property evaluation system in front of the face according to the present invention is
A drilling device that drills a charge hole for blasting at multiple drilling points and acquires machine data at the time of drilling.
A projector that projects the drilling point to be drilled next on the face,
It has a control device to evaluate the properties of the ground, and
The control device is
A storage unit that stores the relative positional relationship data and drilling order data of the plurality of charge holes in the face and the machine data at the time of drilling transmitted from the drilling device.
A projector operating unit that projects the drilling point to be drilled next onto the projector based on the drilling order data.
A link portion that links the drilling point with the position information of the face and / or the position information of the drilling device.
It is characterized by having an evaluation unit that evaluates the ground properties in front of the face based on the machine data at the time of drilling for each drilling point having the position information accumulated in the storage section. do.
According to this aspect, the control device includes at least a link unit, a storage unit, and an evaluation unit, and the link unit links the drilling point with the position information of the face and / or the position information of the drilling device to provide the position information. The storage unit stores the machine data at the time of drilling for each drilling point, and the evaluation unit evaluates the ground properties in front of the face based on this stored data, so that comparison is made while applying a general tunnel jumbo. It is possible to specify the drilling position with high accuracy, and to collect the machine data at the time of drilling for drilling the charge hole and evaluating the ground properties in front of the face under high construction safety.
また、本発明による切羽前方の地山性状評価システムの他の態様は、設定されている前記削孔順序データの中の一部の前記削孔ポイントにおける削孔がスキップされた場合に、前記プロジェクター動作部は、前記削孔順序データにおいてスキップされた該削孔ポイントの次に削孔予定の削孔ポイントを前記プロジェクターに投影させる制御を実行し、
スキップされた前記削孔ポイントが前記格納部に記憶され、
前記削孔順序データにおける削孔順序が一巡した後、もしくは、スイッチ操作による所定のタイミングで、前記プロジェクター動作部は、スキップされた前記削孔ポイントを前記プロジェクターに投影させる制御を実行することを特徴とする。
本態様によれば、実施工において想定外の事態が生じた結果、設定順序の一部の削孔ポイントの削孔をスキップせざるを得ない場合に、当該削孔ポイントの削孔をスキップし、削孔順序が一巡した後、もしくは、スイッチ操作による所定のタイミングで、スキップされた削孔ポイントにおける削孔を実現することができ、全ての削孔ポイントにおける削孔を保証することができる。
Further, another aspect of the ground property evaluation system in front of the face according to the present invention is the projector when drilling at a part of the drilling points in the drilling sequence data set is skipped. The moving unit executes control to project the drilling point to be drilled next to the drilling point skipped in the drilling order data onto the projector.
The skipped drilling points are stored in the storage unit, and the skipped drilling points are stored in the storage unit.
The projector operating unit is characterized by executing a control to project the skipped drilling points on the projector after the drilling sequence in the drilling order data has been completed or at a predetermined timing by a switch operation. And.
According to this aspect, when an unexpected situation occurs in the implementation work and it is unavoidable to skip the drilling of a part of the drilling points in the setting order, the drilling of the drilling points is skipped. It is possible to realize drilling at skipped drilling points after the drilling sequence has been completed, or at a predetermined timing by operating a switch, and it is possible to guarantee drilling at all drilling points.
本発明の切羽前方の地山性状評価方法と地山性状評価システムによれば、三次元位置情報の特定機能を備えていない一般的なトンネルジャンボを適用しながらも、高い施工安全性の下、比較的高い精度で装薬孔の削孔位置を特定し、削孔位置における削孔時機械データを取得して切羽前方の地山性状の評価を行うことができる。 According to the ground property evaluation method and the ground property evaluation system in front of the face of the present invention, while applying a general tunnel jumbo that does not have a specific function of three-dimensional position information, under high construction safety. It is possible to identify the drilling position of the charge hole with relatively high accuracy, acquire the machine data at the time of drilling at the drilling position, and evaluate the ground properties in front of the face.
以下、実施形態に係る切羽前方の地山性状評価方法と地山性状評価システムについて、添付の図面を参照しながら説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。 Hereinafter, the ground property evaluation method and the ground property evaluation system in front of the face according to the embodiment will be described with reference to the attached drawings. In the present specification and the drawings, substantially the same components may be designated by the same reference numerals to omit duplicate explanations.
[実施形態に係る切羽前方の地山性状評価システム]
まず、図1乃至図5を参照して、実施形態に係る切羽前方の地山性状評価システムの一例について説明する。ここで、図1は、実施形態に係る切羽前方の地山性状評価システムの一例を示す斜視図である。また、図2は、地山性状評価システムを構成する制御装置のハードウェア構成の一例を示す図であり、図3は、制御装置の機能構成の一例を示す図である。
[Ground property evaluation system in front of the face according to the embodiment]
First, with reference to FIGS. 1 to 5, an example of the ground property evaluation system in front of the face according to the embodiment will be described. Here, FIG. 1 is a perspective view showing an example of a ground property evaluation system in front of the face according to the embodiment. Further, FIG. 2 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the control device constituting the ground property evaluation system, and FIG. 3 is a diagram showing an example of the functional configuration of the control device.
図示する地山性状評価システム50は、発破工法により山岳トンネルの掘削を行うに当たり、切羽前方の地山性状の評価を行いながら切羽面Kに装薬孔を削孔するシステムである。切羽面Kには、トンネルTの軸線方向(軸線方向から傾斜した方向も含む)に沿って複数の装薬孔を削孔して火薬を装填し、各装薬孔に装填された火薬を同時もしくは順次に起爆させることにより、トンネルを所定延長(例えば1m乃至3m程度)造成する。その後、必要に応じて、H形鋼等による鋼製アーチ支保工を掘進方向において所定間隔にて設置することにより、坑壁防護を図る。支保部材を設置した際は、当該支保部材を巻き込むようにしてコンクリートの吹付け施工を行うことにより、所定厚み(例えば5cm乃至25cm程度)の吹付けコンクリートを施工する。コンクリートの吹付け完了後、必要に応じて不図示のロックボルトが施工される。尚、地山性状評価システム50は、発破工法により掘削される山岳トンネルの切羽面への適用に限定されるものでなく、システムを構成する削孔装置10により削孔される孔も装薬孔に限定されるものでない。例えば、鏡ボルト等の補助工法において切羽面に孔を削孔するに当たり、切羽前方の地山性状評価と評価結果に基づく削孔に本システムを適用できる。
The illustrated ground
地山性状評価システム50は、削孔装置10と、切羽に対して次に削孔する削孔ポイント1A,1B等を投影するプロジェクター20と、地山性状を評価する制御装置30とを有する。
The ground
削孔装置10は、自身の三次元位置情報の特定機能を備えていない一般的なトンネルジャンボであり、移動車輌である装置本体11と、装置本体11に装備されている複数(図示例は二つ)の削孔ブーム12A,13Aと、作業台16と、操作室11a(オペレータキャビン)等を有する。
The
装置本体11に対して、削孔ブーム12A,13Aは、X1方向への旋回やX2方向への起伏、X3方向への伸縮が自在であり、各削孔ブーム12A,13Aにはそれぞれ、ガイドセル12B,13Bが傾動自在に装備され、各ガイドセル12B,13Bの先端には削孔ビット14,15が装備されている。削孔ビット14,15は公知の削孔用ビットであり、略円筒状の先端側に複数の削孔用刃(図示せず)が装着されている。作業台16は作業台ブーム16aの先端に枢支されており、作業台ブーム16aの起伏に伴って傾動することにより、常時水平状態が保持されるようになっている。また、装置本体11の前後にはアウトリガ17(前方のみ図示)が装備されている。
The
操作室11aの天井にはプロジェクター20が載置されている。プロジェクター20には手動調整用のジョイスティック25が設けられており、プロジェクター20から切羽面Kに投影された画像を切羽面Kの全域に亘る画像となるように手動調整自在となっている。
The
操作室11aには制御装置30が装備されており、操作室11a内において施工管理者やオペレータが制御装置30を操作することにより、削孔ブーム12A,13A等の駆動制御による装薬孔の削孔や、各種の削孔時機械データの取得、プロジェクター20の動作制御等、様々な制御が実行される。尚、制御装置30による各種の制御については以下で詳説する。削孔ブームの数やその構成等は図示例以外にも多様な形態があるが、ここでは、二つの削孔ブーム12A,13Aを旋回等させながら、切羽面Kに設定される削孔ポイントに対して装薬孔を削孔するシステムとして説明する。
The
制御装置30は、パーソナルコンピュータ(PC:Personal Computer)やワークステーション(WS:Work Station)等の情報処理装置からなり、コンピュータにより構成される。
The
図2に示すように、制御装置30は、接続バス36により相互に接続されているCPU(Central Processing Unit)31、主記憶装置32、補助記憶装置33、通信IF(interface)34、及び入出力IF35を備えている。主記憶装置32と補助記憶装置33は、コンピュータが読み取り可能な記録媒体である。尚、上記の構成要素はそれぞれ個別に設けられてもよいし、一部の構成要素を設けないようにしてもよい。
As shown in FIG. 2, the
CPU31は、MPU(Microprocessor)やプロセッサとも呼ばれ、CPU31は、単一のプロセッサであってもよいし、マルチプロセッサであってもよい。CPU31は、コンピュータからなる制御装置30の全体の制御を行う中央演算処理装置である。CPU31は、例えば、補助記憶装置33に記憶されたプログラムを主記憶装置32の作業領域にて実行可能に展開し、プログラムの実行を通じて周辺機器の制御を行うことにより、所定の目的に合致した機能を提供する。
The
主記憶装置32は、CPU31が実行するコンピュータプログラムや、CPU31が処理するデータ等を記憶する。主記憶装置32は、例えば、フラッシュメモリ、RAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)を含む。補助記憶装置33は、各種のプログラム及び各種のデータを読み書き自在に記録媒体に格納し、外部記憶装置とも呼ばれる。補助記憶装置33には、例えば、OS(Operating System)、各種プログラム、各種テーブル等が格納される。OSは、例えば、通信IF34を介して接続される外部装置等とのデータの受け渡しを行う通信インターフェースプログラムを含む。外部装置等には、例えば、ゲートウェイや、ゲートウェイに接続されている坑内LAN(Local Area Network)、トンネル坑外にある作業所内にある管理用コンピュータ等が備える通信器(いずれも図示せず)が含まれる。尚、ネットワークには、インターネット等の公衆ネットワーク、携帯電話網等の無線ネットワーク、VPN(Virtual Private Network)等の専用ネットワーク、LAN(Local Area Network)等が含まれる。
The
補助記憶装置33は、例えば、主記憶装置32を補助する記憶領域として使用され、CPU31が実行するコンピュータプログラムや、CPU31が処理するデータ等を記憶する。補助記憶装置33は、不揮発性半導体メモリ(フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable ROM))を含むシリコンディスク、ハードディスクドライブ(HDD:Hard Disk Drive)装置、ソリッドステートドライブ装置等である。また、補助記憶装置33として、CDドライブ装置、DVDドライブ装置、BDドライブ装置といった着脱可能な記録媒体の駆動装置が例示され、着脱可能な記録媒体として、CD、DVD、BD、USB(Universal Serial Bus)メモリ、SD(Secure Digital)メモリカード等が例示される。
The
通信IF34は、制御装置30が接続するネットワークとのインターフェイスである。通信IF34は、ネットワークを介して、トンネル坑外の作業所内にある管理用コンピュータの通信器から、現在の切羽面の三次元位置データを受信し、作業所の管理用コンピュータに対して、切羽面における三次元位置情報を備えた各削孔ポイントにおける各種の削孔時機械データや、各削孔ポイントにおける削孔時機械データに基づいて評価された切羽前方の地山性状データ等を送信する。
The communication IF 34 is an interface with the network to which the
入出力IF35は、制御装置30に接続する機器との間でデータの入出力を行うインターフェイスである。入出力IF35には、例えば、キーボード、タッチパネルやマウス等のポインティングデバイス、マイクロフォン等の入力デバイス等が接続する。制御装置30は、入出力IF35を介し、入力デバイスを操作する操作者からの操作指示等を受け付ける。
The input / output IF 35 is an interface for inputting / outputting data to / from a device connected to the
また、入出力IF35には、例えば、液晶パネル(LCD:Liquid Crystal Display)や有機ELパネル(EL:Electroluminescence)等の表示デバイス、プリンタ、スピーカ等の出力デバイスが接続される。例えば、作業所の管理用コンピューから送信される現状の切羽面の三次元位置情報データが通信IF34を介して受信され、入出力IF35を構成する表示デバイスに表示される。また、制御装置30内に格納されている、各削孔ポイントデータを含む切羽モデルデータが表示デバイスに表示される。
Further, for example, a display device such as a liquid crystal panel (LCD: Liquid Crystal Display) or an organic EL panel (EL: Electroluminescence), and an output device such as a printer or a speaker are connected to the input / output IF35. For example, the current three-dimensional position information data of the face surface transmitted from the management computer of the work place is received via the communication IF 34 and displayed on the display device constituting the input / output IF 35. Further, the face model data including the drilling point data stored in the
図3に示すように、制御装置30は、CPU31によるプログラムの実行により、少なくとも、通信部302、プロジェクター動作部304、リンク部306,評価部308、及び格納部310の各種機能を提供する。尚、上記処理機能の少なくとも一部が、DSP(Digital Signal Processor)、GPU(Graphics Processing Unit)等によって提供されてもよく、同様に、上記処理機能の少なくとも一部が、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、数値演算プロセッサ、画像処理プロセッサ等の専用LSI(large scale integration)やその他のデジタル回路等であってもよい。
As shown in FIG. 3, the
通信部302は、山岳トンネルT内に設けられている、計測データの受信が可能なゲートウェイに接続されている坑内LAN等を介し、ネットワークを介して、坑外の作業所内にある管理用コンピュータの通信IFに通信可能に接続される。尚、制御装置30と管理用コンピュータとの間のデータの授受は、CDやDVD、BD、USB等の記録媒体を介して行ってもよい。
The
格納部310には、施工対象の切羽面Kの形状及び寸法を備えた切羽モデルデータと、切羽モデルデータ内に設定されている複数の削孔ポイントデータとを含む、CADデータが格納されている。切羽モデルデータ内において設定されている複数の削孔ポイントデータはそれぞれ、相対距離データを有している。従って、実際の切羽面Kに対してプロジェクター20から投影された投影画像が、切羽面Kの全域もしくは略全域に亘るように調整された際に、各削孔ポイントがCADデータ内で設定されている相対距離を備えた状態で、実際の切羽面Kに投影されることになる。この投影画像の調整は、プロジェクター20に装備されているジョイスティック25を管理者等がY1方向に手動調整すること等により行われる。
The
さらに、格納部310には、上記するように通信部302を介して、もしくは記録媒体を介して、切羽面Kの三次元位置情報データが格納される。山岳トンネルTの施工においては、施工計画に沿い順次発破による掘削が行われる過程で、日々の掘進長が管理され、日々の切羽面Kの三次元位置情報が含まれる延伸位置が作業所において特定され、把握されている。そこで、作業所内の管理用コンピュータ内に格納されている日々の切羽面Kの三次元位置情報データが、上記するように通信部302等を介して格納部310に格納される。
Further, the
プロジェクター動作部304は、格納部310に格納されている、各削孔ポイントの削孔順序に沿って、次に削孔する削孔ポイントを投影する指令信号をプロジェクター20に対して無線もしくは有線にて送信する。指令信号を受信したプロジェクター20は、次に削孔する削孔ポイントを切羽面Kに投影する。
The
ここで、図示例の削孔装置10は、二本の削孔ブーム12A,13Aの先端にそれぞれ二基の削孔ビット14,15を備えており、原則として二基の削孔ビット14,15を同時並行して駆動させることにより、切羽面Kに投影された二つの削孔ポイントに対してそれぞれ装薬孔を削孔する。そのため、図1及び図4(a)に示すように、切羽面Kには、二つの削孔ポイント1A,1B(最初に削孔される二つの削孔ポイント)の投影がプロジェクター20により実行される。図1及び図4(b)に示すように、削孔ポイント2A,2Bは次に削孔される二つの削孔ポイントを示しており、図1では、以後、三回目の削孔ポイント3A,3B~十回目の削孔ポイント10A,10Bまで示されている。図4(b)では、図4(a)に示す二つの削孔ポイント1A,1Bが同時並行して削孔されることにより装薬孔E1A,E1Bが削孔され、次に、切羽面Kに装薬孔が削孔される削孔ポイント2A,2Bが投影されている状態を示している。
Here, the
ここで、削孔ポイントの削孔順序や、同時に投影される二つの削孔ポイントの設定は、先行する発破作業時に取得されている各削孔ポイントごとの削孔時機械データにより特定されている、現状の切羽面Kの硬軟の分布等に基づいて設定される。すなわち、トンネルジャンボ10の備える二つの削孔ビット14,15にて二つの装薬孔の削孔を並行して行うに当たり、肌落ちを防止して施工安全性を担保しながら、並行して削孔を行う複数の削孔ブーム12A,13A等の相互干渉の防止を可能とした、各削孔ポイントの相対位置関係と施工順序として設定される。設定された削孔順序データは、格納部310に格納される。
Here, the drilling order of the drilling points and the setting of the two drilling points projected at the same time are specified by the drilling machine data for each drilling point acquired at the time of the preceding blasting work. , It is set based on the current distribution of hardness of the face surface K and the like. That is, when drilling two charge holes in parallel with the two
上記する削孔時機械データには、切羽前方の地山の硬軟等を特定できるデータが含まれ、削孔ビット14,15にて削孔する際の打撃圧やフィード圧、削孔速度、打撃数やそれらに基づく削孔エネルギー、削孔に要する削孔時間とその間に変化し得るフィード圧等に基づく削孔エネルギー等が挙げられる。また、削孔エネルギーを割り出す際に適用される削孔時間(好適な削孔速度の下での削孔に要する時間)のみによっても、地山の硬軟の程度や各削孔ポイントにおける削孔に要する時間が特定できることから有用な情報となる。
The above-mentioned machine data at the time of drilling includes data that can identify the hardness of the ground in front of the face, and the impact pressure, feed pressure, drilling speed, and impact when drilling with the
リンク部306は、格納部310に格納されている、切羽面Kの三次元位置情報データと、切羽モデルに関するCADデータ(施工対象の切羽面Kの形状及び寸法を備え、各削孔ポイントの相対位置情報データが内包されるCADデータ)の双方のデータを合成(もしくは統合)することにより、各削孔ポイントに対してその三次元位置情報を紐付けする。
The
このように、リンク部306により、切羽面Kの三次元位置情報データと、切羽面Kに投影される削孔ポイントのCADデータとが統合されることにより、自身の三次元位置情報の特定機能を備えていない一般的なトンネルジャンボ10を適用した装薬孔の削孔においても、各装薬孔の三次元位置情報を特定することが可能になる。
In this way, the
リンク部306による上記リンク方法は、例えば、断面積が数十m2乃至数百m2程度の規模の山岳トンネルTの切羽面Kにおいては、装薬孔間の距離が10cm乃至30cm程度の誤差を含んでいても、切羽面前方の地山性状の評価に大きく影響しないとの前提の下で、精緻な測量結果に基づくことなく各削孔ポイントの三次元位置情報をおよそ特定するものである。尚、例えば山岳トンネルの坑口側にトータルステーションを設置し、ガイドセル12B,13Bの先端等にターゲットを設置し、トータルステーションを用いて各削孔ポイントの三次元位置情報を特定してもよい。
In the above link method by the
制御装置30には、削孔ブーム12A,13A等の駆動制御部(図示せず)が設けられており、プロジェクター動作部304から切羽面Kに投影された各削孔ポイントに対して、駆動制御部が削孔ブーム12A,13A等を駆動制御することにより、削孔ビット14,15により各削孔ポイントにおける装薬孔の削孔を実行する。
The
削孔ビット14,15による各削孔ポイントにおける装薬孔の削孔の際に、削孔ポイントごとの削孔時機械データが取得され、削孔ポイントごとに取得された削孔時機械データが格納部310に格納される。図示を省略するが、削孔ビット14,15等に、圧力センサをはじめとする各種センサが装備されており、各種センサにより各種の削孔時機械データが取得される。図4(c)に示すように、切羽面Kにおいて、各削孔ポイントに対して装薬孔E1A、E1B~E10A,E10Bが削孔され、各装薬孔E1A、E1B~E10A,E10Bの削孔の際に取得される削孔時機械データが格納部310に集積される。従って、格納部310では、三次元位置情報がリンクされた装薬孔E1A、E1B~E10A,E10Bごとに、固有の削孔時機械データが格納される。
When drilling a charge hole at each drilling point with the
ここで、設定されている削孔順序データの中の一部の削孔ポイントにおける削孔がスキップされた場合には、プロジェクター動作部304は、削孔順序データにおいてスキップされた削孔ポイントの次に削孔予定の削孔ポイントをプロジェクター20に投影させる制御を実行する。例えば、実施工において想定外の事態が生じた結果、設定順序の一部の削孔ポイントの削孔をスキップせざるを得ない場合に、当該削孔ポイントの削孔をスキップし、削孔順序が一巡した後にスキップされた削孔ポイントにおける削孔を行う。例えば、ある削孔ポイントが想定以上に軟質で肌落ちの危険性があるためにスキップを余儀なくされる場合や、複数の削孔ブームが想定に反して干渉することが判明した結果スキップを余儀なくされる場合等において、プロジェクター動作部304による上記制御が実行される。
Here, when the drilling at a part of the drilling points in the set drilling order data is skipped, the
ここで、スキップは、例えば施工管理者等が作業状況を見て判断し、手動にてプロジェクター動作部304を作動することにより、実行できる。スキップされた削孔ポイントは格納部310に記憶されるようになっており、削孔順序データにおける削孔順序が一巡した後に、プロジェクター動作部304は、スキップされた削孔ポイントをプロジェクター20に投影させる制御を実行する。
Here, the skip can be executed, for example, by the construction manager or the like making a judgment by looking at the work situation and manually operating the
評価部308は、格納部310において集積されている、三次元位置情報を備えた装薬孔E1A、E1B~E10A,E10Bごとの削孔時機械データに基づいて、切羽前方の地山性状を評価する。削孔時機械データには、地山の硬軟等を特定できるデータが含まれ、削孔ビットにて削孔する際の打撃圧やフィード圧、削孔速度、打撃数やそれらに基づく削孔エネルギー、削孔に要する削孔時間とその間に変化し得るフィード圧等に基づく削孔エネルギー等が挙げられる。
The
図5(a)、(b)には、地山性状の評価結果の一例を切羽面に投影させた図を示しており、より具体的には、図5(a)は地山の硬軟の程度に基づくコンター図であり、図5(b)は削孔時間の分布をグリッドで示した図である。尚、図5(a)、(b)に示す地山性状の評価結果例は、プロジェクター20から切羽面Kに投影される他にも、例えば制御装置30の入出力IF35に接続される、液晶パネル等の表示デバイスに表示される。
FIGS. 5 (a) and 5 (b) show an example of the evaluation result of the ground property projected onto the face surface, and more specifically, FIG. 5 (a) shows the hardness of the ground. It is a contour diagram based on the degree, and FIG. 5B is a diagram showing the distribution of drilling time in a grid. In addition to being projected from the
図5(a)に示すコンター図では、切羽面Kを硬軟の程度に応じて五種類のエリアに分類し、硬軟の程度は削孔時機械データに基づく削孔エネルギーENに応じて分類される。図示例では、削孔エネルギーEN1~2の範囲にあるエリアを硬い地山と評価し、その他、削孔エネルギーEN2~3の範囲にあるエリアをやや硬い地山、削孔エネルギーEN3~4の範囲にあるエリアを普通の地山、削孔エネルギーEN4~5の範囲にあるエリアをやや軟らかい地山、削孔エネルギーEN5~6の範囲にあるエリアを軟らかい地山と評価し、コンター図が作成されている。評価する地山の硬軟の段階数等は、図示例以外にも多様に存在する。また、図示例のようなコンター図に代わり、各装薬孔が対応する削孔エネルギーデータ(削孔エネルギーに応じて、色分け、模様分け等がなされている)を備えている画像が投影されてもよい。 In the contour diagram shown in FIG. 5A, the face surface K is classified into five types of areas according to the degree of hardness and softness, and the degree of hardness and softness is classified according to the drilling energy EN based on the machine data at the time of drilling. .. In the illustrated example, the area in the range of drilling energy EN1 to 2 is evaluated as a hard ground, and the area in the range of drilling energy EN2 to 3 is a slightly hard ground and the range of drilling energy EN3 to 4. A contour map is created by evaluating the area in the area as a normal ground, the area in the range of drilling energy EN4 to 5 as a slightly soft ground, and the area in the range of drilling energy EN5 to 6 as a soft ground. ing. There are various stages of hardness and softness of the ground to be evaluated other than the illustrated examples. Further, instead of the contour diagram as shown in the illustrated example, an image having the corresponding drilling energy data (color-coded, pattern-coded, etc. according to the drilling energy) is projected for each charge hole. May be good.
一方、図5(b)に示すグリッド図は、切羽面Kを複数のグリッドで分割し、各グリッド内にある装薬孔を削孔する際に要した所要時間に固有の模様により、各グリッドを模様分けした図である。図示例では、削孔時間t1~t2のエリア、・・・・、削孔時間t5~t6のエリアの五つの所要時間範囲区分により各グリッドを評価している。削孔に要する時間は削孔時に付与されるフィード圧等によって変化するものであるが、例えば、孔曲がりや孔荒れ等を生じさせない好適な削孔速度が設定された上で、設定された削孔速度にて削孔する際に要する所要時間を各グリッドに適用することにより、装薬孔削孔時に要するおよその所要時間を容易に特定することができ、また、この所要時間にて各グリッドのおよその地山性状の良否を判断することができる。 On the other hand, in the grid diagram shown in FIG. 5B, the face surface K is divided into a plurality of grids, and each grid has a pattern unique to the time required for drilling the charge holes in each grid. It is a figure which divided the pattern. In the illustrated example, each grid is evaluated by five required time range divisions of an area of drilling time t1 to t2, ..., And an area of drilling time t5 to t6. The time required for drilling varies depending on the feed pressure applied at the time of drilling, but for example, the drilling speed is set after setting a suitable drilling speed that does not cause hole bending or roughening. By applying the time required for drilling at the hole speed to each grid, the approximate time required for drilling the charge hole can be easily specified, and each grid can be easily specified at this required time. It is possible to judge the quality of the rough ground properties of.
[実施形態に係る切羽前方の地山性状評価方法]
次に、図6を参照して、実施形態に係る切羽前方の地山性状評価方法の一例について説明する。ここで、図6は、実施形態に係る切羽前方の地山性状評価方法の一例のフローチャートである。尚、図6に示すフローチャートを用いた説明においては、図1等を適宜参照しながら説明する。
[Method for evaluating the properties of the ground in front of the face according to the embodiment]
Next, with reference to FIG. 6, an example of the ground property evaluation method in front of the face according to the embodiment will be described. Here, FIG. 6 is a flowchart of an example of the ground property evaluation method in front of the face according to the embodiment. In the description using the flowchart shown in FIG. 6, the description will be given with reference to FIG. 1 and the like as appropriate.
切羽前方の地山性状評価方法は、山岳トンネルTの切羽Kに対して、複数の削孔ポイントにおいて発破のための装薬孔を図1に示す削孔装置10にて削孔し、削孔時に削孔装置10が取得する削孔時機械データと装薬孔の位置情報をリンクさせることにより、切羽前方の地山性状を評価する方法である。
The method for evaluating the ground properties in front of the face is to drill a charge hole for blasting at a plurality of drill points in the face K of the mountain tunnel T with the
この地山性状評価方法では、まず、切羽における複数の削孔ポイントの相対位置関係と削孔順序を設定する。この設定に際し、先行する発破作業時に取得されている各削孔ポイントごとの削孔時機械データにより特定されている、現状の切羽面Kの硬軟の分布等を参照する。現状の切羽面Kの硬軟の分布等に基づき、トンネルジャンボ10の備える二つの削孔ビット14,15にて二つの装薬孔の削孔を並行して行うに当たり、肌落ちを防止して施工安全性を担保しながら、並行して削孔を行う複数の削孔ブーム12A,13A等の相互干渉の防止を可能とした、各削孔ポイントの相対位置関係と施工順序を設定する。図1では、同時並行にて削孔される削孔ポイント1A,1B~10A、10Bの計20点が設定されている(以上、設定工程(ステップS100))。
In this ground property evaluation method, first, the relative positional relationship of a plurality of drilling points in the face and the drilling order are set. In making this setting, the current distribution of hardness and softness of the face surface K, which is specified by the machine data at the time of drilling for each drilling point acquired at the time of the preceding blasting work, is referred to. Based on the current distribution of hardness of the face surface K, etc., when drilling two charge holes in parallel with the two
次に、図1に示すように、削孔装置10に搭載されたプロジェクター20により、切羽面Kに対して次に削孔する削孔ポイントを投影する。図1に示す例では、一回目の削孔ポイント1A,1Bが切羽面Kに投影され、以後、各削孔ポイントにおける装薬孔の削孔後に、次に削孔される削孔ポイントの切羽面Kに対する投影を順次行う(以上、投影工程(ステップS102))。
Next, as shown in FIG. 1, the
次に、投影工程にて投影された二つの削孔ポイントに対して、二つの削孔ビット14,15にてそれぞれ装薬孔を削孔し、その際に、削孔ビット14,15等に装備されている各種センサにて削孔時機械データを取得する。ここで、削孔時機械データには、削孔ビット14,15にて削孔する際の打撃圧やフィード圧、削孔速度、打撃数やそれらに基づく削孔エネルギー等が含まれる(以上、削孔取得工程(ステップS104))。
Next, for the two drilling points projected in the projection process, the charging holes are drilled with the two
削孔順序に従い、以上で説明した投影工程と削孔取得工程を繰り返し行うことにより、削孔ポイントごとの削孔時機械データを集積し、その際に、それぞれの削孔ポイントと、切羽面Kの位置情報及び又は削孔装置10の位置情報とをリンクさせることにより削孔ポイントの位置情報を特定し、位置情報を備えた削孔ポイントごとの削孔時機械データを集積する。
By repeating the projection process and the drilling acquisition process described above according to the drilling order, machine data at the time of drilling for each drilling point is accumulated, and at that time, each drilling point and the face surface K are collected. The position information of the drilling point is specified by linking with the position information of the
上記する削孔ポイントとその三次元位置情報とをリンクさせる方法は、作業所等において特定されている、現在露出している切羽面Kに関する三次元位置情報と、切羽面Kに対して複数の削孔ポイントが相対位置関係を備えた状態で投影される切羽モデルデータ(CADデータ)とを合成(統合)することにより行う。このようなリンク方法により、一般的なトンネルジャンボを適用しながら、切羽面Kに投影される削孔ポイントとその三次元位置情報を、ある程度高い精度でリンクさせることができる。以上の方法により、自身の三次元位置情報と固有の削孔時機械データを備えている、全ての装薬孔に関するデータを集積する(以上、データ集積工程(ステップS106))。 The method of linking the above-mentioned drilling point and its three-dimensional position information is a plurality of three-dimensional position information regarding the currently exposed face surface K specified in a work place or the like and a plurality of methods for the face surface K. This is performed by synthesizing (integrating) the face model data (CAD data) projected with the drilling points having a relative positional relationship. By such a linking method, it is possible to link the drilling point projected on the face surface K and its three-dimensional position information with a certain degree of accuracy while applying a general tunnel jumbo. By the above method, data on all the charged holes having its own three-dimensional position information and unique drilling machine data are accumulated (the above is the data accumulation step (step S106)).
次に、ある程度高い精度の三次元位置情報がリンクされた装薬孔ごとの削孔時機械データに基づいて、切羽前方の地山性状(地山の硬軟の程度やその分布等)を評価する(評価工程(ステップS108))。評価工程における評価結果に基づき、安全かつ効率的な以後の削孔(発破)を行うことが可能になる。 Next, the ground properties in front of the face (degree of hardness of the ground and its distribution, etc.) are evaluated based on the machine data at the time of drilling for each charge hole to which the three-dimensional position information with a certain degree of accuracy is linked. (Evaluation step (step S108)). Based on the evaluation result in the evaluation process, it becomes possible to perform safe and efficient subsequent drilling (blasting).
上記する切羽前方の地山性状評価方法において、設定されている削孔順序の中の一部の削孔ポイントにおける削孔をスキップする場合、投影工程では、削孔順序においてスキップされた削孔ポイントの次に削孔予定の削孔ポイントを投影し、削孔取得工程では投影された削孔ポイントにおいて装薬孔を削孔し、削孔順序が一巡した後に、スキップされた削孔ポイントにおいて投影工程と削孔取得工程を行う。この方法によれば、実施工において想定外の事態が生じた結果、設定順序の一部の削孔ポイントの削孔をスキップせざるを得ない場合でも、全ての削孔ポイントにおける削孔を保証することができる。 In the above-mentioned method for evaluating the ground properties in front of the face, when the drilling points at some of the drilling points in the set drilling sequence are skipped, the drilling points skipped in the drilling order are skipped in the projection step. Next, the drilling point to be drilled is projected, and in the drilling acquisition process, the charge hole is drilled at the projected drilling point, and after the drilling sequence is completed, it is projected at the skipped drilling point. Perform the process and drilling acquisition process. According to this method, even if an unexpected situation occurs in the implementation work and it is necessary to skip the drilling of some drilling points in the setting order, the drilling at all the drilling points is guaranteed. can do.
尚、上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、ここで示した構成に本発明が何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。 It should be noted that the configuration or the like described in the above embodiment may be another embodiment in which other components are combined, and the present invention is not limited to the configuration shown here. This point can be changed without departing from the spirit of the present invention, and can be appropriately determined according to the application form thereof.
10:削孔装置(トンネルジャンボ)
11:装置本体
11a:操作室(オペレータキャビン)
12A,13A:削孔ブーム
12B,13B:ガイドセル
14,15:削孔ビット
16:作業台
20:プロジェクター
25ジョイスティック
30:制御装置(制御盤)
50:地山性状評価システム(切羽前方の地山性状評価システム)
302:通信部
304:プロジェクター動作部
306:リンク部
308:評価部
310:格納部
K:切羽面(切羽)
T:トンネル(山岳トンネル)
1A,1B、2A,2B:削孔ポイント
E1A~E10B:装薬孔
10: Drilling device (tunnel jumbo)
11: Device
12A, 13A:
50: Ground property evaluation system (ground property evaluation system in front of the face)
302: Communication unit 304: Projector operation unit 306: Link unit 308: Evaluation unit 310: Storage unit K: Face surface (face)
T: Tunnel (mountain tunnel)
1A, 1B, 2A, 2B: Drilling points E1A to E10B: Charge holes
Claims (4)
前記切羽における複数の前記削孔ポイントの相対位置関係と削孔順序を設定する、設定工程と、
プロジェクターにより、前記切羽に対して次に削孔する削孔ポイントを投影する、投影工程と、
前記削孔装置により、前記投影工程にて投影された前記削孔ポイントにおいて前記装薬孔を削孔し、その際に、該削孔装置にて前記削孔時機械データを取得する、削孔取得工程と、
前記削孔順序に従い、前記投影工程と前記削孔取得工程を繰り返し行うことにより、前記削孔ポイントごとの前記削孔時機械データを集積し、その際に、それぞれの該削孔ポイントと、前記切羽の位置情報及び又は前記削孔装置の位置情報とをリンクさせることにより該削孔ポイントの位置情報を特定し、前記位置情報を備えた前記削孔ポイントごとの削孔時機械データを集積する、データ集積工程と、
集積された前記削孔ポイントごとの前記削孔時機械データに基づいて、切羽前方の地山性状を評価する、評価工程と、を有することを特徴とする、切羽前方の地山性状評価方法。 With respect to the face of the tunnel, a charge hole for blasting is drilled at a plurality of drill points with a drilling device, and the drilling machine data acquired by the drilling device and the charging hole at the time of drilling are drilled. It is a method of evaluating the ground properties in front of the face by linking the position information of the face.
A setting step for setting the relative positional relationship and drilling order of a plurality of the drilling points on the face.
A projection process in which a projector projects a drilling point to be drilled next on the face.
The drilling device drills the charged hole at the drilling point projected in the projection step, and at that time, the drilling device acquires the machine data at the time of drilling. Acquisition process and
By repeating the projection step and the drilling acquisition step according to the drilling order, the drilling machine data for each drilling point is accumulated, and at that time, each drilling point and the drilling point are described. The position information of the drilling point is specified by linking the position information of the face and / or the position information of the drilling device, and the machine data at the time of drilling for each drilling point having the position information is accumulated. , Data collection process and
A method for evaluating the ground properties in front of the face, which comprises an evaluation step of evaluating the ground properties in front of the face based on the accumulated machine data at the time of drilling for each of the drill points.
前記削孔順序が一巡した後、もしくは、スイッチ操作による所定のタイミングで、スキップされた前記削孔ポイントにおいて前記投影工程と前記削孔取得工程を行うことを特徴とする、請求項1に記載の切羽前方の地山性状評価方法。 When skipping a hole at a part of the hole points in the set hole order, in the projection step, the hole is scheduled to be drilled next to the skipped hole point in the hole order. A drilling point is projected, and in the drilling acquisition step, the charging hole is drilled at the projected drilling point.
The first aspect of the present invention, wherein the projection step and the drilling acquisition step are performed at the skipped drilling points after the drilling sequence has been completed or at a predetermined timing by a switch operation. How to evaluate the ground properties in front of the face.
複数の削孔ポイントにおいて発破のための装薬孔を削孔するとともに、削孔の際に削孔時機械データを取得する、削孔装置と、
切羽に対して次に削孔する前記削孔ポイントを投影する、プロジェクターと、
地山性状を評価する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、
前記切羽における複数の前記装薬孔の相対位置関係データ及び削孔順序データと、前記削孔装置から送信される前記削孔時機械データとが格納される、格納部と、
前記削孔順序データに基づき、次に削孔する前記削孔ポイントを前記プロジェクターに投影させるプロジェクター動作部と、
前記削孔ポイントと、前記切羽の位置情報及び又は前記削孔装置の位置情報とをリンクさせる、リンク部と、
前記格納部において集積されている、前記位置情報を備えた前記削孔ポイントごとの削孔時機械データに基づいて、切羽前方の地山性状を評価する、評価部と、を有することを特徴とする、切羽前方の地山性状評価システム。 It is a ground property evaluation system in front of the face,
A drilling device that drills a charge hole for blasting at multiple drilling points and acquires machine data at the time of drilling.
A projector that projects the drilling point to be drilled next on the face,
It has a control device to evaluate the properties of the ground, and
The control device is
A storage unit for storing relative positional relationship data and drilling order data of a plurality of the charged holes in the face, and the drilling machine data transmitted from the drilling device.
A projector operating unit that projects the drilling point to be drilled next onto the projector based on the drilling order data.
A link portion that links the drilling point with the position information of the face and / or the position information of the drilling device.
It is characterized by having an evaluation unit that evaluates the ground properties in front of the face based on the machine data at the time of drilling for each drilling point having the position information accumulated in the storage section. A ground property evaluation system in front of the face.
スキップされた前記削孔ポイントが前記格納部に記憶され、
前記削孔順序データにおける削孔順序が一巡した後、もしくは、スイッチ操作による所定のタイミングで、前記プロジェクター動作部は、スキップされた前記削孔ポイントを前記プロジェクターに投影させる制御を実行することを特徴とする、請求項3に記載の切羽前方の地山性状評価システム。 When the drilling at a part of the drilling points in the set drilling sequence data is skipped, the projector operating unit is next to the drilling point skipped in the drilling sequence data. The control to project the drilling point to be drilled on the projector is executed.
The skipped drilling points are stored in the storage unit, and the skipped drilling points are stored in the storage unit.
The projector operating unit is characterized by executing a control to project the skipped drilling points on the projector after the drilling sequence in the drilling order data has been completed or at a predetermined timing by a switch operation. The ground property evaluation system in front of the face according to claim 3.
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