JP2022145813A - Ground evaluation system and ground evaluation method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ground evaluation system and a ground evaluation method allowing adequate evaluation of the ground.
SOLUTION: A computer terminal 30 comprises a measurement value storage part 35 and a memory 31a storing an index value showing excavation load in excavation and an N value by associating with each other for every depth, and a control part. The control part comprises a management part 31, an N value learning part 32 and an N value calculation part 33. The N value learning part 32 is used as an input layer using the index value stored in the measurement value storage part 35 as an input element, performs machine learning by using teacher data using the N value at the depth of the index value as an output layer to form an N value calculation model, and stores in a learning result memory part 36. The N value calculation part 33 performs estimation processing estimating the evaluation object N value by using the N value calculation model stored in the learning result memory part 36 and the input element of the evaluation object.
SELECTED DRAWING: Figure 1
COPYRIGHT: (C)2023,JPO&INPIT

Description

本発明は、杭を設置する地盤の支持層を評価する地盤評価システム及び地盤評価方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a ground evaluation system and a ground evaluation method for evaluating the support layer of the ground on which piles are installed.

構造物を建設する場合、複数の杭を地中にある硬質な地層に打ち込み、杭を介して、この硬質な地層において構造物の荷重を支える工法がある。構造物を支えるのに適した硬質な層を支持層という。このため、杭を挿入する杭孔を支持層にまで必ず到達させる。しかし、掘削工法の制約上、支持層への到達確認は、経験による主観的判断に依存することが多く、客観的な判定が難しい。 When constructing a structure, there is a construction method in which a plurality of piles are driven into a hard stratum in the ground and the load of the structure is supported in this hard stratum via the piles. A hard layer suitable for supporting a structure is called a support layer. Therefore, the pile holes into which the piles are inserted must reach the supporting layer. However, due to the limitations of the excavation method, confirmation of reaching the bearing layer often depends on subjective judgment based on experience, and objective judgment is difficult.

通常、構造物を建設する前に、支持層の深さ(位置)等を特定するための地盤調査が行なわれている。そして、地盤調査における標準貫入試験によって、地盤の固さを示す指標のN値を取得する。 Usually, before constructing a structure, a ground investigation is performed to specify the depth (position) of the bearing layer and the like. Then, the N value, which is an index indicating the hardness of the ground, is obtained by a standard penetration test in ground investigation.

しかし、構造物を建設する現場全体において、地質構造が同じとは限らない。また、地盤調査には費用や手間がかかるため、すべての杭孔位置で地盤調査を行なうことは難しい。 However, the geological structure is not necessarily the same throughout the construction site. In addition, it is difficult to conduct a ground survey at all pile hole positions because the ground survey is costly and time-consuming.

そこで、従来、掘削時の地盤の固さを示す指標として、削孔トルクを出力するための電流値を削孔深度毎に積分した値(積分電流値)を用いて、杭孔の支持層到達を判定する技術が検討されている(例えば、特許文献1参照)。この特許文献1においては、地盤を削孔する掘削機のオーガを駆動するオーガ駆動用モータの掘削時における電流値を検出し、オーガの上下方向移動距離を検出する。そして、掘削機による掘削開始と同時にオーガの電流データと掘削深度の測定を開始し、これらの測定値を同一画面に表示する。 Therefore, conventionally, as an index that indicates the hardness of the ground during excavation, a value (integrated current value) obtained by integrating the current value for outputting the drilling torque for each drilling depth is used. A technique for determining is being studied (see, for example, Patent Document 1). In this patent document 1, a current value during excavation of an auger driving motor for driving an auger of an excavator for drilling a ground is detected, and a vertical movement distance of the auger is detected. At the same time when the excavator starts excavating, the current data of the auger and the excavation depth are measured, and these measured values are displayed on the same screen.

特開平5-287721号公報JP-A-5-287721

上述した特許文献1に示すように、積分電流値の変化を用いて支持層の判定を行なうこともある。しかし、積分電流値の変化がN値の変化と連動していない場合もある。このため、積分電流値に基づいてN値を特定した場合には、N値が適切でない場合もある。 As shown in Patent Document 1 mentioned above, the change in the integrated current value may be used to determine the support layer. However, there are cases where the change in the integral current value is not linked to the change in the N value. Therefore, when the N value is specified based on the integral current value, the N value may not be appropriate.

なお、本出願人は、杭孔の掘削時の掘削速度についての速度指標値や掘削時の振動の周波数分析を用いて判定する方法を発明し、特願2017-003676、特願2017-003677及び特願2017-153621を出願している。 In addition, the applicant has invented a method for determining using a speed index value for the excavation speed during excavation of pile holes and a frequency analysis of vibration during excavation. Japanese Patent Application No. 2017-153621 has been filed.

上記課題を解決するための地盤評価システムは、深度毎に、評価を行なう現場の地盤に対して掘削装置により孔を掘削する掘削時の掘削負荷を示す指標値と、前記地盤におけるボーリング調査において取得した標準貫入試験データに基づいて作成された深度毎のN値とを関連付けて記憶した測定値記憶部と、前記測定値記憶部に記憶した前記現場の前記深度と前記指標値とを入力要素とする入力層として用い、前記深度における前記N値を出力層として用いた教師データを用いた機械学習を行なって、地盤評価モデルを生成する学習
処理を実行する学習部と、前記地盤評価モデルと、前記現場の地盤に対して掘削装置を用いて孔を形成するときに取得した評価対象の入力要素とを用いて、前記評価対象のN値を推定する推定処理を実行する算出部とを備え、前記学習処理及び前記推定処理において、前記指標値として、掘削に用いる水の流量を少なくとも用いる。
A ground evaluation system for solving the above-mentioned problems includes an index value indicating a drilling load at the time of drilling a hole in the ground of a site to be evaluated with a drilling device for each depth, and an index value obtained in a boring survey in the ground. A measured value storage unit that associates and stores the N value for each depth created based on the standard penetration test data, and the depth and the index value of the site stored in the measured value storage unit as input elements a learning unit that performs a learning process for generating a ground evaluation model by performing machine learning using teacher data that is used as an input layer to be used as an input layer and uses the N value at the depth as an output layer, and the ground evaluation model; a calculation unit that executes an estimation process for estimating the N value of the evaluation object using the input element of the evaluation object acquired when forming a hole in the ground of the site using the excavator, In the learning process and the estimation process, at least the flow rate of water used for excavation is used as the index value.

本発明によれば、的確に地盤を評価することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the ground can be evaluated exactly.

実施形態における杭孔を掘削する掘削装置の説明図であって、(a)は掘削装置の概略断面図、(b)は削孔管理システムの構成を示す構成図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is explanatory drawing of the excavation apparatus which excavates the pile hole in embodiment, Comprising: (a) is a schematic sectional drawing of an excavation apparatus, (b) is a block diagram which shows the structure of a drilling management system. 実施形態の測定値記憶部に記憶されたデータ構成の説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram of a data configuration stored in a measured value storage unit according to the embodiment; 実施形態における学習部の処理を説明する概略説明図。FIG. 4 is a schematic explanatory diagram for explaining processing of a learning unit in the embodiment; 実施形態における全体処理の処理手順を説明する流れ図。4 is a flow chart for explaining a processing procedure of overall processing in the embodiment; 実施形態における深度との関連付け処理を説明する説明図であって、(a)は実測値グラフ、(b)は削孔時間帯を抽出したグラフ、(c)は削孔時間帯の実測値を連結したグラフ、(d)は処理手順の流れ図。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the process of associating with depth in the embodiment, in which (a) is a graph of measured values, (b) is a graph obtained by extracting the drilling time zone, and (c) is the measured value of the drilling time zone. The graph which connected, (d) is a flow chart of a processing procedure. 実施形態における深度に対応するデータの説明図であり、(a)は掘削時間、(b)は電流値、(c)は水の流量、(d)は削孔速度、(e)は積分電流値を示す。It is an explanatory diagram of data corresponding to the depth in the embodiment, (a) is the excavation time, (b) is the current value, (c) is the water flow rate, (d) is the drilling speed, and (e) is the integrated current. indicate a value. 実施形態において深度に対応する推定N値とN値のグラフの説明図であり、(a)は深度、速度、電流値、水量及び積分電流値を用いて推定N値を算出した場合、(b)は速度、電流値、水量及び積分電流値を用いて推定N値を算出した場合を示す。It is an explanatory diagram of the estimated N value corresponding to the depth and the graph of the N value in the embodiment. ) shows the case where the estimated N value is calculated using the speed, current value, amount of water and integrated current value. 変更例における振動を考慮した場合の説明図であり、(a)は深度に対応する振動特性値、(b)は深度、速度、電流値、水量、積分電流値及び振動特性値を用いて推定N値を算出した場合、(c)は速度、電流値、水量、積分電流値及び振動特性値を用いて推定N値を算出した場合を示す。It is an explanatory diagram when considering the vibration in the modification, (a) is the vibration characteristic value corresponding to the depth, (b) is estimated using the depth, speed, current value, water volume, integrated current value and vibration characteristic value When the N value is calculated, (c) shows the case where the estimated N value is calculated using the speed, current value, water volume, integral current value and vibration characteristic value.

以下、図1~図7を用いて、地盤評価システム及び地盤評価方法を具体化した一実施形態を説明する。本実施形態では、支持層になる固さの地盤か否かを評価する。この評価には、建築物を建てる地盤を評価する地盤評価情報を用いる。ここで、地盤評価情報としてN値を用いる。この地盤評価情報は、掘削時の掘削負荷を示す指標値を用いて推定する。本実施形態では、掘削負荷を示す指標値としては、掘削をしている深度に対応する経過時間、掘削機に供給される(瞬間)電流値、掘削機のヘッドに供給する掘削水の流量及びこれらの計測値(深度、電流値、水量)から算出される計算値(削孔速度及び積分電流値)を用いる。 An embodiment embodying a ground evaluation system and a ground evaluation method will be described below with reference to FIGS. 1 to 7. FIG. In the present embodiment, whether or not the ground is hard enough to form a support layer is evaluated. For this evaluation, ground evaluation information for evaluating the ground on which the building is built is used. Here, the N value is used as the ground evaluation information. This ground evaluation information is estimated using an index value indicating the excavation load during excavation. In this embodiment, the index value indicating the excavation load includes the elapsed time corresponding to the excavation depth, the (instantaneous) current value supplied to the excavator, the flow rate of excavation water supplied to the excavator head, and Calculated values (drilling speed and integrated current value) calculated from these measured values (depth, current value, water volume) are used.

図1(a)には、建物の杭を設置する杭孔h0を掘削する掘削装置としての掘削機10を示している。掘削機10は、ベースマシン11、マスト14、及びオーガマシン16を備えている。ベースマシン11は、クローラ12を含む下部走行体と、操作室13を含む上部旋回体とを備えている。 FIG. 1(a) shows an excavator 10 as an excavator for excavating a pile hole h0 for installing a building pile. The excavator 10 includes a base machine 11 , a mast 14 and an auger machine 16 . The base machine 11 includes a lower running body including crawlers 12 and an upper revolving body including an operation room 13 .

マスト14は、ベースマシン11に立設されている。マスト14内には、深度・速度計計測用のワイヤが設けられている。マスト14には、昇降可能にオーガマシン16が取り付けられている。オーガマシン16は、ボックス内に収容された駆動モータと、この駆動モータで回転駆動される掘削ロッド17とを備えている。掘削ロッド17の先端(下端)には、掘削ヘッド18が取り付けられている。掘削ヘッド18は、揺動する一対(2つ)の掘削腕の先端に掘削刃が形成されている。なお、掘削ヘッド18の昇降は、操作室13の操作者により制御される。 A mast 14 is erected on the base machine 11 . Inside the mast 14, wires for depth/velocity measurement are provided. An auger machine 16 is attached to the mast 14 so as to be able to move up and down. The auger machine 16 includes a drive motor housed in a box and an excavating rod 17 rotationally driven by the drive motor. A drilling head 18 is attached to the tip (lower end) of the drilling rod 17 . The excavation head 18 has excavation blades formed at the tips of a pair of (two) rocking excavation arms. The elevation of the drilling head 18 is controlled by an operator in the operation room 13. FIG.

また、掘削機10には、掘削ヘッド18に掘削水を供給する掘削水供給装置(図示せず)が連結されている。この掘削水の水量は、掘削状況に応じて、操作室13の操作者の指示より、掘削水供給装置(図示せず)の操作者によって調整される。 A drilling water supply device (not shown) for supplying drilling water to the drilling head 18 is also connected to the drilling machine 10 . The amount of the drilling water is adjusted by the operator of the drilling water supply device (not shown) according to the instruction of the operator in the operation room 13 according to the drilling situation.

図1(b)に示すように、掘削機10は、削孔管理システム20を備える。この削孔管理システム20は、コンピュータ端末30、削孔深度計測器21、流量計測器22、電流計測器23、入力部25及び表示部26を備えている。各計測器(21~23)は、常時、計測を行ない、計測した実測値をコンピュータ端末30に送信する。 As shown in FIG. 1(b), the excavator 10 includes a drilling management system 20. As shown in FIG. The drilling management system 20 includes a computer terminal 30 , a drilling depth measuring device 21 , a flow rate measuring device 22 , a current measuring device 23 , an input section 25 and a display section 26 . Each measuring device (21 to 23) always performs measurement and transmits the measured values to the computer terminal 30. FIG.

削孔深度計測器21は、マスト14内のワイヤの繰り出し量を計測し、掘削ヘッド18の位置に応じた削孔深度(深さ)を計測する。
流量計測器22は、掘削水供給装置(図示せず)から供給した掘削水の注入流量(水量)を計測する。
電流計測器23は、オーガマシン16の駆動モータの負荷電流(瞬間電流値)を計測する。
The drilling depth measuring instrument 21 measures the amount of feeding of the wire in the mast 14 and measures the drilling depth (depth) corresponding to the position of the drilling head 18 .
The flow rate measuring device 22 measures the injection flow rate (amount of water) of drilling water supplied from a drilling water supply device (not shown).
The current measuring device 23 measures the load current (instantaneous current value) of the driving motor of the auger machine 16 .

入力部25は、操作室13内に配置されるキーボードやポインティングデバイス等を備え、各種データをコンピュータ端末30に入力するために用いる。
表示部26は、操作室13内に配置されるディスプレイ等を備え、各種データを表示する。
The input unit 25 includes a keyboard, pointing device, etc. arranged in the operation room 13 and is used to input various data to the computer terminal 30 .
The display unit 26 has a display or the like arranged in the operation room 13 and displays various data.

コンピュータ端末30は、各計測器(21~23)からの各実測値データを取得する。コンピュータ端末30は、制御部(CPU、RAM、ROM等)及び測定値記憶部35、学習結果記憶部36を備え、後述する処理(管理段階、N値学習段階及びN値算出段階等の各処理)を行なう。そのために、メモリに記憶された削孔管理プログラムを実行することにより、コンピュータ端末30の制御部は、管理部31、N値学習部32及びN値算出部33として機能する。 The computer terminal 30 acquires each measured value data from each measuring instrument (21-23). The computer terminal 30 includes a control unit (CPU, RAM, ROM, etc.), a measured value storage unit 35, and a learning result storage unit 36, and processes described later (management stage, N value learning stage, N value calculation stage, etc.) ). Therefore, the control section of the computer terminal 30 functions as a management section 31, an N value learning section 32 and an N value calculation section 33 by executing a drilling management program stored in the memory.

管理部31は、入力部25からの開始指示や各計測器(21~23)からの各実測値(深度、水量、電流値)をメモリ31aに蓄積する。更に、管理部31は、所定時間毎の計測値に基づいて計算値を算出する。具体的には、管理部31は、実際に掘り進んだ時間帯(削孔時間帯)における削孔速度、積分電流値を算出する。掘削ヘッド18は、固い地層等においては、掘り下げる直前に一旦、引き揚げられることがある。このため、掘削ヘッド18の実際の削孔深度は、図5(a)に示すように、経過時間に従って削孔深度が単調に増加するとは限らない。そこで、管理部31は、掘削ヘッド18の引き揚げや停止の期間(図5(b)の網掛けの時間帯)を全体の作業時間から削除し、削孔のために実質的に用いられた削孔時間帯の計測値を特定する。管理部31は、特定した削孔時間帯における計測値を連結して、図5(c)に示すグラフを生成する。 The management unit 31 stores the start instruction from the input unit 25 and each measured value (depth, water volume, current value) from each measuring instrument (21 to 23) in the memory 31a. Furthermore, the management unit 31 calculates a calculated value based on the measured value for each predetermined time. Specifically, the management unit 31 calculates the drilling speed and the integral current value in the time zone (drilling time zone) during which the drilling actually progressed. The excavating head 18 may be temporarily pulled up immediately before digging into a hard stratum or the like. For this reason, the actual drilling depth of the drilling head 18 does not necessarily increase monotonically with elapsed time, as shown in FIG. 5(a). Therefore, the management unit 31 eliminates the periods during which the drilling head 18 is pulled up and stopped (the shaded time periods in FIG. Identify the measurements of the hole time window. The management unit 31 connects the measured values in the specified drilling time period to generate the graph shown in FIG. 5(c).

更に、管理部31は、N値学習部32及びN値算出部33を制御する。
N値学習部32は、教師データを用いて、地盤評価モデルとしてのN値算出モデルを生成する。N値学習部32は、掘削負荷を示す指標値や深度を入力要素とする入力層とし、N値を出力層として用いた深層学習(機械学習)によって、N値算出モデルを推定する。ここで、掘削負荷を示す指標値としては、掘削に用いる水の流量、掘削時の(瞬間)電流値、削孔速度、積分電流値を用いる。
Furthermore, the management unit 31 controls the N value learning unit 32 and the N value calculation unit 33 .
The N-value learning unit 32 uses teacher data to generate an N-value calculation model as a ground evaluation model. The N-value learning unit 32 estimates an N-value calculation model by deep learning (machine learning) using the index value indicating the excavation load and the depth as input elements as an input layer and the N-value as an output layer. Here, the flow rate of water used for excavation, the (instantaneous) current value at the time of excavation, the drilling speed, and the integral current value are used as index values indicating the excavation load.

N値算出部33は、N値算出モデルと、深度(深さ)で関連付けた入力要素(掘削負荷を示す指標値や深度)とを用いて、N値を算出する処理を実行する。 The N-value calculation unit 33 uses the N-value calculation model and the input elements (the index value indicating the excavation load and the depth) associated with the depth (depth) to execute the process of calculating the N-value.

図2に示すように、測定値記憶部35は、測定値情報350を記憶する。この測定値情
報350には、現場識別子に関連付けて、柱状図351、深度に応じたN値データ352、杭孔識別子353、計測値データ355及び計算値データ356が含まれる。
As shown in FIG. 2 , the measured value storage unit 35 stores measured value information 350 . The measured value information 350 includes a log 351, N value data 352 corresponding to depth, a pile hole identifier 353, measured value data 355, and calculated value data 356 in association with the site identifier.

現場識別子は、各現場を特定するための識別子である。
柱状図351は、杭孔を掘削する工事現場において、ボーリング調査において取得した土試料に基づいて作成される。深度に応じたN値データ352は、このボーリング調査において取得した標準貫入試験データに基づいて作成される。
A site identifier is an identifier for specifying each site.
The log 351 is created based on a soil sample obtained in a boring survey at a construction site where a pile hole is excavated. N value data 352 according to depth is created based on the standard penetration test data acquired in this boring survey.

杭孔識別子353は、削孔した杭孔を特定するための識別子である。
計測値データ355及び計算値データ356は、掘削負荷を示す指標値である。計測値データ355は、掘削時に実測された指標値である。この計測値データ355は、計測値を取得したときに生成されて記録される。計測値データ355には、深度に応じた経過時間データR1、深度に応じた電流値データR2、深度に応じた単位時間あたりの水量(流量)データR3が含まれる。
The pile hole identifier 353 is an identifier for specifying the drilled pile hole.
The measured value data 355 and the calculated value data 356 are index values indicating excavation loads. The measured value data 355 are index values actually measured during excavation. This measured value data 355 is generated and recorded when the measured value is obtained. The measured value data 355 includes depth-dependent elapsed time data R1, depth-dependent current value data R2, and depth-dependent water volume (flow rate) data R3 per unit time.

図6(a)~(c)には、深度に応じた経過時間データR1、深度に応じた(瞬間)電流値データR2、深度に応じた単位時間あたりの水量(流量)データR3の一例を示している。 6A to 6C show examples of elapsed time data R1 corresponding to depth, (instantaneous) current value data R2 corresponding to depth, and water volume (flow rate) data R3 per unit time corresponding to depth. showing.

計算値データ356は、計測値データ355を用いて算出される指標値である。本実施形態では、この計算値データ356には、深度に応じた削孔速度データR11及び深度に応じた積分電流値データR21が含まれる。 The calculated value data 356 is an index value calculated using the measured value data 355 . In this embodiment, the calculated value data 356 includes the drilling speed data R11 corresponding to the depth and the integrated current value data R21 corresponding to the depth.

図6(d)及び図6(e)には、深度に応じた削孔速度データR11、深度に応じた積分電流値データR21の一例を示している。
削孔速度データR11は、経過時間データR1を用いて、一定掘削範囲(例えば、深さ0.5m)毎を、この一定掘削範囲の削孔に要した時間で除算することにより算出される。
積分電流値データR21は、電流値データR2を用いて、一定掘削範囲(例えば、深さ0.5m)毎を掘削するのに要した時間分だけ電流値を合計することにより算出される。
FIGS. 6(d) and 6(e) show an example of the drilling speed data R11 corresponding to the depth and the integrated current value data R21 corresponding to the depth.
The drilling speed data R11 is calculated using the elapsed time data R1 by dividing each fixed excavation range (for example, 0.5 m deep) by the time required to drill the fixed excavation range.
The integral current value data R21 is calculated by summing the current values for the time required to excavate each fixed excavation range (for example, 0.5 m depth) using the current value data R2.

図3に示すように、学習結果記憶部36は、N値学習部32が学習により生成した学習結果(N値算出モデル)を記憶する。この学習結果は、掘削負荷を示す指標値や深度を入力要素とする入力層を用い、N値を出力層として用いた機械学習(深層学習)によって生成される。 As shown in FIG. 3, the learning result storage unit 36 stores the learning result (N value calculation model) generated by the N value learning unit 32 through learning. This learning result is generated by machine learning (deep learning) using an input layer with an index value indicating the excavation load and depth as input elements, and an N value as an output layer.

(掘削)
次に、図4~図7に従って、以上のように構成された掘削機10を用いて、杭孔の掘削処理について説明する。
(excavation)
Next, excavation processing of pile holes using the excavator 10 configured as described above will be described with reference to FIGS. 4 to 7. FIG.

<ボーリング調査工程>
まず、図4に示すように、掘削を行なう前に、ボーリング調査工程を実行する。このボーリング調査工程においては、公知のように、工事現場の敷地において、地質調査を行なう。この地質調査の際に取得した土試料の種類に応じて柱状図を生成する。また、予め定めた所定深度毎のN値を取得し、N値データを生成する。
<Boring survey process>
First, as shown in FIG. 4, a boring investigation process is performed before excavation. In this boring survey process, as is well known, a geological survey is conducted on the site of the construction site. A histogram is generated according to the type of soil sample obtained during this geological survey. Also, an N value is obtained for each predetermined predetermined depth, and N value data is generated.

そして、コンピュータ端末30の管理部31を用いて、柱状図とN値の登録処理を実行する(ステップS1-1)。具体的には、管理部31は、地盤情報登録画面を表示部26に出力する。この地盤情報登録画面には、柱状図に関するデータと、深度に応じたN値データとを登録する入力欄が含まれる。建築現場の管理者は、地盤情報登録画面に、現場識
別子、柱状図及び深度に応じたN値のグラフを入力する。コンピュータ端末30の管理部31は、入力された現場識別子、柱状図351及び深度に応じたN値データ352を含む測定値情報350を生成し、測定値記憶部35に記録する。
Then, using the management unit 31 of the computer terminal 30, the columnar diagram and the N value are registered (step S1-1). Specifically, the management unit 31 outputs a ground information registration screen to the display unit 26 . The ground information registration screen includes input fields for registering data relating to the columnar map and N-value data corresponding to depth. The building site manager inputs a site identifier, a columnar diagram, and a graph of N values corresponding to the depth on the ground information registration screen. The management unit 31 of the computer terminal 30 generates the measured value information 350 including the field identifier, the histogram 351 and the N value data 352 corresponding to the depth, and records it in the measured value storage unit 35 .

<試掘工程>
その後、試掘工程を行なう。この試掘工程においては、例えば、ボーリング調査を行なった地点の近傍の杭孔を掘削し、このときの掘削負荷を示す指標値を取得する。
<Exploratory drilling process>
After that, the trial drilling process is performed. In this trial drilling step, for example, a pile hole is drilled near the point where the boring survey was performed, and an index value indicating the drilling load at this time is acquired.

ここで、まず、削孔管理システム20のコンピュータ端末30の制御部は、入力部25を用いて入力された掘削開始を取得する。制御部の管理部31は、オーガマシン16の駆動モータの回転を開始し、掘削ヘッド18を地中に挿入させて削孔を開始する。この場合、管理部31は、表示部26のディスプレイに、深度に対応させた柱状図351及びN値データ352を含む出力画面を表示する。この出力画面には、深度に応じた経過時間、電流値、水量、削孔速度及び積分電流値を表示する表示領域が含まれる。 Here, first, the control unit of the computer terminal 30 of the drilling management system 20 acquires the start of excavation input using the input unit 25 . The management section 31 of the control section starts the rotation of the drive motor of the auger machine 16, inserts the excavation head 18 into the ground, and starts drilling. In this case, the management unit 31 displays an output screen including a histogram 351 and N value data 352 corresponding to the depth on the display of the display unit 26 . This output screen includes a display area for displaying elapsed time, current value, amount of water, drilling speed and integrated current value according to depth.

そして、削孔中、コンピュータ端末30の管理部31は、実測値の取得処理を実行する(ステップS2-1)。具体的には、管理部31は、所定時間毎に、各計測器(21~23)において計測された実測値を取得する。 Then, during drilling, the management unit 31 of the computer terminal 30 executes a process of acquiring actual measured values (step S2-1). Specifically, the management unit 31 acquires actual values measured by the respective measuring devices (21 to 23) at predetermined time intervals.

次に、コンピュータ端末30の制御部は、深度との関連付け処理を実行する(ステップS2-2)。具体的には、制御部の管理部31は、各計測器(21~23)から取得した各実測値のうち、実際に削孔していない時間を除いた削孔時間帯における実測値を、評価対象の計測値として特定する。この処理の詳細については、後述する。 Next, the control section of the computer terminal 30 executes depth association processing (step S2-2). Specifically, the management unit 31 of the control unit, among the actual measurement values acquired from each measuring instrument (21 to 23), calculates the actual measurement values during the drilling time period excluding the time during which no drilling is actually performed, Identifies the measured value to be evaluated. Details of this process will be described later.

次に、コンピュータ端末30の制御部は、削孔速度及び積分電流値の算出処理を実行する(ステップS2-3)。具体的には、制御部の管理部31は、ステップS2-2において特定した削孔時間帯における時間(掘削時間)に応じた掘削距離(深度)を用いて、一定掘削範囲毎を、この一定掘削範囲の削孔に要した時間で除算して、削孔速度を算出する。更に、管理部31は、削孔時間帯における時間に応じた深度及び電流値を用いて、削孔時間帯において一定掘削範囲毎を掘削するのに要した時間分だけ電流値を合計して、積算電流値を算出する。そして、管理部31は、算出した削孔速度及び積分電流値を、メモリ31aに記録する。 Next, the control section of the computer terminal 30 executes processing for calculating the drilling speed and the integral current value (step S2-3). Specifically, the management unit 31 of the control unit uses the excavation distance (depth) corresponding to the time (excavation time) in the drilling time period specified in step S2-2 to set each constant excavation range to this constant excavation range. The drilling speed is calculated by dividing by the time required to drill the drilled area. Furthermore, the management unit 31 uses the depth and the current value according to the time in the drilling time period, totaling the current values for the time required to excavate each fixed excavation range in the drilling time period, Calculate the integrated current value. Then, the management unit 31 records the calculated drilling speed and integrated current value in the memory 31a.

そして、削孔中に、随時、実測値を取得する度に(ステップS2-1の処理を実行する度に)、コンピュータ端末30の制御部は、ステップS2-2,S2-3の処理を実行する。 During drilling, every time an actual measured value is acquired (every time the process of step S2-1 is executed), the control unit of the computer terminal 30 executes the processes of steps S2-2 and S2-3. do.

その後、柱状図351やN値データ352を用いて、所定の深さまで削孔したと判定した場合には、コンピュータ端末30の制御部は、掘削ヘッド18を杭孔から引き抜くために上昇させる。ここで、制御部の管理部31は、入力部25を介して掘削ヘッド18の上昇指示を取得した場合には、削孔を終了したと判定する。削孔の終了と判定した場合には、メモリ31aに記憶していた深度に応じた経過時間、電流値、水量、削孔速度及び積分電流値を、各データ(R1,R2,R3,R11,R21)として、測定値記憶部35に記録する。なお、削孔の終了の判定は、他のタイミングでもよい。例えば、掘削ヘッド18の引上げが完了してオーガマシン16を停止する直前等でもよい。 After that, when it is determined that the hole has been drilled to a predetermined depth using the histogram 351 and the N value data 352, the control section of the computer terminal 30 raises the drilling head 18 to pull it out of the pile hole. Here, when the management unit 31 of the control unit acquires an instruction to raise the excavation head 18 via the input unit 25, it determines that drilling has ended. When it is determined that drilling has ended, the elapsed time, current value, water flow rate, drilling speed and integrated current value corresponding to the depth stored in the memory 31a are stored in each data (R1, R2, R3, R11, R21) is recorded in the measured value storage unit 35. It should be noted that the determination of the end of drilling may be made at another timing. For example, it may be immediately before stopping the auger machine 16 after the excavation head 18 is completely lifted.

〔深度との関連付け処理〕
次に、図5を用いて、上述した深度との関連付け処理(ステップS2-2)の詳細について説明する。
[Association processing with depth]
Next, using FIG. 5, the details of the above-described depth association processing (step S2-2) will be described.

まず、図5(d)に示すように、管理部31は、掘削ヘッドの削孔深度の取得処理を実行する(ステップS5-1)。具体的には、図5(a)に示すように、管理部31は、削孔深度計測器21から計測した削孔深度を取得し、取得した計測時刻とともにメモリ31aに一時記憶する。 First, as shown in FIG. 5(d), the management unit 31 executes processing for acquiring the drilling depth of the drilling head (step S5-1). Specifically, as shown in FIG. 5A, the management unit 31 acquires the measured drilling depth from the drilling depth measuring device 21, and temporarily stores it in the memory 31a together with the acquired measurement time.

そして、制御部の管理部31は、削孔時間帯の抽出処理を実行する(ステップS5-2)。具体的には、図5(b)に示すように、管理部31は、この削孔において、メモリ31aに一時記憶された削孔深度において、過去の削孔深度の中で最大値以上の深度で、深度が単調増加している削孔時間帯(図5(b)の網掛け部分以外の領域)を特定する。なお、掘削ヘッド18を引き揚げた場合には、再度、掘削ヘッド18が孔底に達した時刻から削孔時間帯に加える。 Then, the management unit 31 of the control unit executes extraction processing of the drilling time zone (step S5-2). Specifically, as shown in FIG. 5B, in this drilling, the management unit 31 determines that the drilling depth temporarily stored in the memory 31a is greater than or equal to the maximum value among past drilling depths. specifies the drilling time zone (region other than the shaded portion in FIG. 5(b)) in which the depth monotonously increases. When the drilling head 18 is pulled up, the time when the drilling head 18 reaches the bottom of the hole is added to the drilling time period again.

次に、制御部の管理部31は、削孔時間帯の計測値の特定処理を実行する(ステップS5-3)。具体的には、図5(c)に示すように、管理部31は、削孔時間帯における削孔深度を連結して、削孔深度に応じた経過時間を算出する。そして、管理部31は、削孔時間帯における時間(掘削時間)に対応付けて、深度、電流値及び水量を、メモリ31aに記憶する。 Next, the management section 31 of the control section executes processing for specifying the measured value of the drilling time period (step S5-3). Specifically, as shown in FIG. 5(c), the management unit 31 connects the drilling depths in the drilling time period and calculates the elapsed time corresponding to the drilling depths. Then, the management unit 31 stores the depth, the current value, and the amount of water in the memory 31a in association with the time (drilling time) in the drilling time zone.

<学習工程>
次に、図4に示すように、試掘工程で取得した計測値及び計算値を教師データとして、N値算出モデルを学習する学習工程を実行する。
<Learning process>
Next, as shown in FIG. 4, the learning process of learning the N-value calculation model is executed using the measured values and calculated values obtained in the trial drilling process as teacher data.

ここで、まず、コンピュータ端末30の制御部は、教師データの取得処理を実行する(ステップS3-1)。具体的には、モデル生成実行画面を表示部26に出力する。このモデル生成実行画面には、N値を算出する現場を特定する現場識別子を入力する入力欄と、実行ボタンとが含まれる。建築現場の管理者は、モデル生成実行画面の入力欄に現場識別子を入力し実行ボタンを選択する。コンピュータ端末30の管理部31は、入力された現場識別子とともに、学習処理の実行指示を取得する。 Here, first, the control section of the computer terminal 30 executes a teacher data acquisition process (step S3-1). Specifically, a model generation execution screen is output to the display unit 26 . The model generation execution screen includes an input field for entering a site identifier for specifying the site for which the N value is to be calculated, and an execution button. The building site manager enters the site identifier in the input field of the model generation execution screen and selects the execution button. The management unit 31 of the computer terminal 30 acquires the execution instruction of the learning process together with the input site identifier.

この場合、N値学習部32は、現場識別子に関連付けられたN値データ352、計測値データ355及び計算値データ356を、測定値記憶部35において抽出する。そして、N値学習部32は、計測値データ355の経過時間データR1、電流値データR2及び水量データR3と、計算値データ356の削孔速度データR11及び積分電流値データR21と(深度と)を、入力層の入力要素として特定する。これら各データ(R1,R2,R3,R11,R21)は、深度に関連付けられている。更に、N値学習部32は、入力層として特定した各データ(R1,R2,R3,R11,R21)の深度に関連付けたN値データ352を出力層として特定する。 In this case, the N-value learning unit 32 extracts the N-value data 352, the measured value data 355, and the calculated value data 356 associated with the site identifier in the measured value storage unit 35. Then, the N value learning unit 32 uses the elapsed time data R1, the current value data R2 and the water volume data R3 of the measured value data 355, the drilling speed data R11 and the integrated current value data R21 of the calculated value data 356 (with depth). is identified as the input element of the input layer. Each of these data (R1, R2, R3, R11, R21) is associated with depth. Furthermore, the N-value learning unit 32 specifies, as an output layer, the N-value data 352 associated with the depth of each data (R1, R2, R3, R11, R21) specified as the input layer.

次に、コンピュータ端末30の制御部は、N値算出の学習処理を実行する(ステップS3-2)。具体的には、制御部のN値学習部32は、入力層と、出力層とを用いて、機械学習(深層学習)を行なって、N値算出モデルを生成する。 Next, the control section of the computer terminal 30 executes learning processing for calculating the N value (step S3-2). Specifically, the N-value learning unit 32 of the control unit performs machine learning (deep learning) using an input layer and an output layer to generate an N-value calculation model.

次に、コンピュータ端末30の制御部は、学習結果の記憶処理を実行する(ステップS3-3)。具体的には、制御部のN値学習部32は、生成したN値算出モデルを、学習結果記憶部36に記憶する。 Next, the control section of the computer terminal 30 executes the learning result storage process (step S3-3). Specifically, the N-value learning unit 32 of the control unit stores the generated N-value calculation model in the learning result storage unit 36 .

<掘削工程>
次に、図4を用いて、掘削工程について説明する。この掘削処理において、算出したN値算出モデルを用いて、掘削時に掘削ヘッド18の先端に位置する地盤のN値を推定する。削孔管理システム20のコンピュータ端末30は、試掘工程と同様に、オーガマシン1
6の駆動モータの回転を開始させて、掘削ヘッド18を地中に挿入させて削孔を開始する。この場合、表示部26に、推定結果表示領域が含まれる出力画面を表示する。この推定結果表示領域は、後述する推定処理において算出したN値が表示される領域である。
<Excavation process>
Next, the excavation process will be described with reference to FIG. In this excavation process, the calculated N value calculation model is used to estimate the N value of the ground located at the tip of the excavation head 18 during excavation. The computer terminal 30 of the drilling management system 20 is connected to the auger machine 1 as in the trial drilling process.
The driving motor 6 is started to rotate, and the drilling head 18 is inserted into the ground to start drilling. In this case, the output screen including the estimation result display area is displayed on the display unit 26 . This estimation result display area is an area in which the N value calculated in the estimation process described later is displayed.

そして、コンピュータ端末30の制御部は、ステップS2-1~S2-3と同様に、実測値の出力処理(ステップS4-1)、深度との関連付け処理(ステップS4-2)及び削孔速度及び積分電流値の算出処理(ステップS4-3)を実行する。 Then, similarly to steps S2-1 to S2-3, the control unit of the computer terminal 30 performs the actually measured value output processing (step S4-1), the depth association processing (step S4-2), the drilling speed and Calculation processing of the integral current value (step S4-3) is executed.

次に、コンピュータ端末30の制御部は、N値の推定処理を実行する(ステップS4-4)。具体的には、制御部のN値算出部33は、学習結果記憶部36に記憶したN値算出モデル、取得した計測値及び算出した計算値を用いてN値を算出する。ここでは、メモリ31aに記憶していた深度(評価対象)に応じた電流値、水量、削孔速度及び積分電流値を含む入力要素を入力層とし、その深度(評価対象)における出力層としてのN値を推定する。 Next, the control unit of the computer terminal 30 executes N value estimation processing (step S4-4). Specifically, the N value calculation unit 33 of the control unit calculates the N value using the N value calculation model stored in the learning result storage unit 36, the acquired measured value, and the calculated calculated value. Here, the input elements including the current value, the amount of water, the drilling speed and the integrated current value corresponding to the depth (evaluation object) stored in the memory 31a are used as the input layer, and the output layer at that depth (evaluation object) Estimate the N value.

そして、コンピュータ端末30の制御部は、N値の出力処理を実行する(ステップS4-5)。具体的には、制御部の管理部31は、出力画面の推定結果表示領域に、推定したN値を出力する。 Then, the control unit of the computer terminal 30 executes N value output processing (step S4-5). Specifically, the management unit 31 of the control unit outputs the estimated N value to the estimation result display area of the output screen.

そして、操作者が、出力画面に表示された柱状図351、深度、算出したN値を用いて、支持層に到達したかどうかを判定する。なお、ステップS4-2~S4-5の処理は、実測値の取得処理(ステップS4-1)を実行する度に実行される。 Then, the operator determines whether or not the supporting layer has been reached using the histogram 351 displayed on the output screen, the depth, and the calculated N value. It should be noted that the processing of steps S4-2 to S4-5 is executed each time the actually measured value acquisition processing (step S4-1) is executed.

次に、コンピュータ端末30の制御部は、支持層への到達判定処理を実行する(ステップS4-6)。具体的には、制御部の管理部31は、支持層に到達したと判定した操作者により、削孔停止の指示を受信する。更に、管理部31は、試掘工程と同様に、掘削ヘッド18を杭孔から引き抜くために、掘削ヘッド18の上昇指示を受信する。そして、管理部31は、メモリに記憶していた深度に応じた各データを測定値記憶部35に記録する。 Next, the control section of the computer terminal 30 executes a reach determination process to the support layer (step S4-6). Specifically, the management unit 31 of the control unit receives an instruction to stop drilling from the operator who has determined that the support layer has been reached. Furthermore, the management unit 31 receives an instruction to raise the excavation head 18 in order to withdraw the excavation head 18 from the pile hole, as in the trial drilling process. Then, the management unit 31 records each data corresponding to the depth stored in the memory in the measurement value storage unit 35 .

〔N値算出モデルと推定N値〕
図7(a)は、入力層として、深度、速度、電流値、水量、積分電流値の各値により生成したN値算出モデルを用いて推定したN値を示している。また、図7(b)は、図7(a)において深度値を用いず、速度、電流値、水量及び積分電流値の各値により生成したN値算出モデルを用いて推定したN値を示している。図7(a)及び図7(b)において、破線は実測したN値、実線は推定したN値を評価するために、統計的手法(最小二乗法や最急降下法)を用いて作成した評価曲線である。本実施形態では、評価曲線としてBスプライン曲線を用いる。なお、この評価曲線としては、Bスプライン曲線に限定されず、N値を補完可能な他の曲線(ベジェ曲線、移動平均曲線等)を用いてもよい。
評価曲線とN値の分布とを比較すると、図7(a)に示すように、深度を入力層に含めたN値算出モデルを用いて推定したN値のほうが、バラつきが小さく、安定して支持層を判定することができる。なお、入力層として、計測値及び計算値の何れか1つを用いたN値算出モデルよりも、複数の計測値や計測値を用いたN値算出モデルのほうが、実際のN値により近い結果を算出することができた。なお、図7(a)及び図7(b)においては、24mの深度より浅いところについて算出したN値は、表示していない。
[N value calculation model and estimated N value]
FIG. 7(a) shows N values estimated using an N value calculation model generated from each value of depth, speed, current value, water volume, and integrated current value as an input layer. In addition, FIG. 7(b) shows the N value estimated using the N value calculation model generated from each value of the speed, current value, water volume and integral current value without using the depth value in FIG. 7(a). ing. In FIGS. 7(a) and 7(b), the dashed line is the actually measured N value, and the solid line is the estimated N value. curve. In this embodiment, a B-spline curve is used as the evaluation curve. The evaluation curve is not limited to the B-spline curve, and other curves (Bezier curve, moving average curve, etc.) that can complement the N value may be used.
Comparing the evaluation curve and the distribution of N values, as shown in FIG. A support layer can be determined. As an input layer, the N-value calculation model using multiple measured values and measured values is closer to the actual N-value than the N-value calculation model using either one of the measured values and calculated values. could be calculated. In addition, in FIGS. 7(a) and 7(b), the N value calculated for the depth shallower than 24 m is not shown.

本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)本実施形態では、コンピュータ端末30のN値算出部33は、削孔時の各計測器(21~23)の計測値等を、掘削負荷を示す指標値を入力要素とする入力層とし、学習結果記憶部36に記憶されたN値算出モデルを用いて、N値を算出する。これにより、N値を推定することができ、地盤の固さを評価することができる。
According to this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) In the present embodiment, the N-value calculator 33 of the computer terminal 30 is an input layer that uses the index values indicating the excavation load as input elements, such as the measured values of the measuring instruments (21 to 23) during drilling. , the N value is calculated using the N value calculation model stored in the learning result storage unit 36 . This makes it possible to estimate the N value and evaluate the hardness of the ground.

(2)本実施形態では、コンピュータ端末30のN値学習部32は、試掘工程で取得した計測値データ355及び計算値データ356と、これに対応するN値データとを教師データとして用いて、機械学習を行なってN値算出モデルを生成する。これにより、計測値を加工した数値を用いてN値算出モデルを生成することができる。 (2) In the present embodiment, the N-value learning unit 32 of the computer terminal 30 uses the measured value data 355 and the calculated value data 356 acquired in the trial drilling process and the corresponding N-value data as teacher data, Machine learning is performed to generate an N-value calculation model. As a result, an N-value calculation model can be generated using numerical values obtained by processing the measured values.

(3)本実施形態では、コンピュータ端末30のN値学習部32は、経過時間データR1から特定される深度、電流値データR2、水量データR3、削孔速度データR11、積分電流値データR21を入力要素として用いて、N値算出モデルを生成する。これにより、掘削負荷を多面的に計測した値を用い、的確なN値を推定することができる。 (3) In this embodiment, the N-value learning unit 32 of the computer terminal 30 acquires the depth specified from the elapsed time data R1, the current value data R2, the water volume data R3, the drilling speed data R11, and the integrated current value data R21. Using it as an input element, an N-value calculation model is generated. As a result, it is possible to accurately estimate the N value by using values obtained by measuring the excavation load from various aspects.

(4)本実施形態では、コンピュータ端末30のN値学習部32は、同じ現場識別子を有する測定値情報350を用いてN値算出モデルを生成する。これにより、評価対象の地盤と同じ現場の実測値を用いて的確なN値算出モデルを生成することができる。 (4) In this embodiment, the N-value learning unit 32 of the computer terminal 30 generates an N-value calculation model using the measured value information 350 having the same field identifier. As a result, it is possible to generate an accurate N-value calculation model using the actual measurement values of the same site as the ground to be evaluated.

(5)本実施形態では、掘削工程において、コンピュータ端末30のN値算出部33は、実測値の取得処理(ステップS4-1)、N値の推定処理(ステップS4-4)を実行する。これにより、削孔中に、支持層への到達を判定することができる。 (5) In the present embodiment, in the excavation process, the N-value calculator 33 of the computer terminal 30 executes an actual measurement value acquisition process (step S4-1) and an N-value estimation process (step S4-4). This makes it possible to determine whether the support layer has been reached during drilling.

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では、コンピュータ端末30のN値学習部32は、深度、速度、(瞬間)電流値、水量、積分電流値を入力要素とする入力層として用いて、N値算出モデルを生成した。入力層として用いる掘削負荷を示す指標値は、これらに限られない。例えば、計測値の深度、電流値、水量、これらから算出した削孔速度、積分電流値、掘削抵抗値等の複数(少なくとも2つ以上)を入力要素として用いたN値算出モデルを生成してもよい。
This embodiment can be implemented with the following modifications. This embodiment and the following modified examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
In the above embodiment, the N-value learning unit 32 of the computer terminal 30 uses depth, speed, (instantaneous) current value, water volume, and integrated current value as input layers to generate the N-value calculation model. . The index value indicating the excavation load used as the input layer is not limited to these. For example, an N-value calculation model is generated using multiple (at least two or more) input elements such as the depth of the measured values, the current value, the water volume, the drilling speed calculated from these, the integral current value, the drilling resistance value, etc. good too.

更に、入力要素として用いる掘削負荷を示す指標値として、孔の形成時の振動情報を用いてもよい。この場合、操作室13内、操作室13の屋根や操作室13内の操作レバーに取り付けられた振動計測器を用いる。この振動計測器は、取付場所における振動(例えば、水平方向の振動)を計測する。 Furthermore, vibration information at the time of hole formation may be used as an index value indicating the excavation load used as an input factor. In this case, a vibration measuring instrument attached to the inside of the operation room 13, the roof of the operation room 13, or the operation lever inside the operation room 13 is used. This vibration measuring instrument measures vibration (for example, horizontal vibration) at the mounting location.

そして、コンピュータ端末30の管理部31は、振動計測器から取得した振動の周波数分析を行なうことにより振動特性の解析処理を実行する。具体的には、管理部31は、測定した水平方向振動の周波数帯毎に、振動の大きさ(例えば、最大振幅等)を算出する。 Then, the management unit 31 of the computer terminal 30 executes vibration characteristic analysis processing by performing frequency analysis of the vibration acquired from the vibration measuring instrument. Specifically, the management unit 31 calculates the magnitude of vibration (for example, maximum amplitude, etc.) for each frequency band of the measured horizontal vibration.

そして、管理部31は、算出した振動の大きさと、このときのN値と深度とを関連付けた振動特性値データを生成する。この場合、振動解析により算出した振動の大きさとN値と相関が強い周波数の振動特性値を用いる。
具体的には、図8(a)に示すように、管理部31は、深度と、最大振幅(振動周波数:5Hz)とを関連付けた振動特性値データを生成し、この振動特性値データを計測値データ355として測定値記憶部35に記憶する。
なお、図8(a)において、実線が振動特性値(5Hzの周波数における最大振幅)であり、二点鎖線がN値である。
Then, the management unit 31 generates vibration characteristic value data in which the calculated magnitude of vibration, the N value at this time, and the depth are associated with each other. In this case, a vibration characteristic value of a frequency that is strongly correlated with the magnitude of vibration calculated by vibration analysis and the N value is used.
Specifically, as shown in FIG. 8A, the management unit 31 generates vibration characteristic value data that associates the depth with the maximum amplitude (vibration frequency: 5 Hz), and measures the vibration characteristic value data. It is stored in the measured value storage unit 35 as value data 355 .
In FIG. 8A, the solid line is the vibration characteristic value (maximum amplitude at a frequency of 5 Hz), and the two-dot chain line is the N value.

N値学習部32は、各深度に応じた振動特性値を教師データの一つとして用いて学習し、その学習結果(N値算出モデル)を、学習結果記憶部36に記憶する。
そして、N値算出部33は、N値の推定処理を実行する(ステップS4-4)。この場合、N値算出部33は、管理部31が算出した振動特性値も、掘削負荷を示す指標値として用いて、N値を推定する。
The N-value learning unit 32 learns using the vibration characteristic value corresponding to each depth as one of the teacher data, and stores the learning result (N-value calculation model) in the learning result storage unit 36 .
Then, the N value calculator 33 executes N value estimation processing (step S4-4). In this case, the N value calculator 33 also uses the vibration characteristic value calculated by the manager 31 as an index value indicating the excavation load to estimate the N value.

例えば、図8(b)は、入力層において深度、速度、電流値、水量、積分電流値及び振動特性値の各値により生成したN値算出モデルを用いて推定したN値を示している。また、図8(c)は、図8(b)において深度値を用いず、速度、電流値、水量、積分電流値及び振動特性値の各値により生成したN値算出モデルを用いて推定したN値を示している。これらの図において、破線は、実測したN値、実線は、推定したN値を評価するために、統計的手法を用いて作成した評価曲線である。なお、24mの深度より浅いところではN値を表示していない。
図7(a)及び図7(b)で用いたN値算出モデルで算出したN値よりも、図8(b)及び図8(c)に用いたN値算出モデルで算出したN値のほうが、バラつきが小さく、安定して支持層を判定することができる。
For example, FIG. 8(b) shows N values estimated using an N value calculation model generated from each value of depth, speed, current value, water volume, integrated current value, and vibration characteristic value in the input layer. In addition, FIG. 8(c) is estimated using an N value calculation model generated from each value of speed, current value, water volume, integrated current value and vibration characteristic value without using depth value in FIG. 8(b) N values are shown. In these figures, the dashed line is the actually measured N value, and the solid line is an evaluation curve created using a statistical method to evaluate the estimated N value. In addition, the N value is not displayed at a depth shallower than 24 m.
The N value calculated by the N value calculation model used in FIGS. 8 (b) and 8 (c) is higher than the N value calculated by the N value calculation model used in FIGS. The variation is smaller, and the support layer can be determined stably.

また、N値算出の入力層に用いた振動特性値は、水平方向の5Hzの振動周波数における最大振幅に限定されない。例えば、上下方向の振動を用いてもよいし、全周波数の振動の大きさの統計値(例えば平均値)を用いてもよい。この場合、N値と相関が強いと判定される振動に関する値(振動特性値)であればよい。 Further, the vibration characteristic value used in the input layer for calculating the N value is not limited to the maximum amplitude at the vibration frequency of 5 Hz in the horizontal direction. For example, vertical vibration may be used, or a statistical value (eg, average value) of the magnitude of vibration at all frequencies may be used. In this case, any value (vibration characteristic value) related to vibration determined to have a strong correlation with the N value may be used.

・上記実施形態では、コンピュータ端末30のN値学習部32は、出力層とする地盤評価情報としてN値を用いた。出力する地盤評価情報は、土の固さを評価するN値に限定されず、推定したN値及び柱状図351から推定される地質の情報(地質を特定する情報)であってもよい。また、N値を推定する代わりに、杭の支持層とする固さの地盤であることを示す情報であってもよい。この場合には、例えば、杭の支持層であると判定する判定条件を記憶しておく。そして、掘削負荷を示す指標値に基づいて記憶した判定条件を満たすか否か判定し、判定結果を表示部26に表示する。 - In the above embodiment, the N-value learning unit 32 of the computer terminal 30 uses the N-value as the ground evaluation information to be the output layer. The ground evaluation information to be output is not limited to the N value for evaluating soil hardness, and may be geological information (information specifying geological features) estimated from the estimated N value and histogram 351 . Also, instead of estimating the N value, information indicating that the ground is hard enough to serve as a pile support layer may be used. In this case, for example, a judgment condition for judging that it is the supporting layer of the pile is stored. Then, it is determined whether or not the stored determination condition is satisfied based on the index value indicating the excavation load, and the determination result is displayed on the display unit 26 .

・上記実施形態では、コンピュータ端末30のN値学習部32は、深さに応じた計測値データ355及び計算値データ356を用いた機械学習によって、N値算出モデルを生成した。この場合、所定の深さより深い領域の指標値のみを用いた機械学習によって、N値算出モデルを生成してもよい。浅い部分において指標値が安定しないことがある。例えば、図6(d)に示す削孔速度では、23mよりも浅い部分においては変動が大きい。そこで、変動が小さい基準深度(例えば、24m)より深い部分の数値のみを用いて機械学習を行なうことにより、より的確なN値算出モデルを生成することができる。 - In the above embodiment, the N value learning unit 32 of the computer terminal 30 generated the N value calculation model by machine learning using the measured value data 355 and the calculated value data 356 corresponding to the depth. In this case, the N value calculation model may be generated by machine learning using only the index values of regions deeper than a predetermined depth. Index values may not be stable in shallow areas. For example, the drilling speed shown in FIG. 6(d) fluctuates greatly in a portion shallower than 23 m. Therefore, a more accurate N-value calculation model can be generated by performing machine learning using only numerical values of portions deeper than the reference depth (for example, 24 m) where variations are small.

・上記実施形態では、掘削工程における削孔時に、各計測器(21~23)から実測値を取得し、N値を算出した。N値の算出のタイミングは、削孔時に限られない。例えば、削孔終了後に、地盤評価のためにN値を算出してもよい。具体的には、削孔時に取得した計測値データ355及び計算値データ356を入力層としてN値算出モデルを用いて、深度に応じたN値を推定する。 - In the above embodiment, during drilling in the excavation process, actual measurement values were obtained from the measuring instruments (21 to 23) and the N value was calculated. The timing of calculating the N value is not limited to the time of drilling. For example, the N value may be calculated for ground evaluation after drilling. Specifically, the N value corresponding to the depth is estimated using the N value calculation model with the measured value data 355 and the calculated value data 356 obtained during drilling as input layers.

・上記実施形態では、試掘において取得した計測値データを教師データとしてN値算出モデルを生成した。N値算出モデルの生成に用いる計測値データは、試掘のときに取得した値に限定されない。杭を設ける支持層を含む地盤に孔を形成した際の掘削負荷を示す指標値データであればよく、例えば、ボーリング調査において孔を形成する場合等に取得されたデータを用いてもよい。
・上記実施形態では、コンピュータ端末30は、N値学習部32及びN値算出部33を備えた。固さ算出モデルを生成する学習部と、地盤評価情報を推定する処理を実行する算出部とは、異なるコンピュータ端末に設けてもよい。
- In the above-described embodiment, the N value calculation model is generated by using the measurement value data acquired in the trial drilling as teaching data. The measured value data used for generating the N-value calculation model is not limited to the values acquired during test drilling. It may be index value data indicating the excavation load when a hole is formed in the ground including the support layer where the pile is provided, for example, data acquired when forming a hole in a boring survey. May be used.
- In the above-described embodiment, the computer terminal 30 includes the N-value learning unit 32 and the N-value calculating unit 33 . The learning unit that generates the hardness calculation model and the calculation unit that executes the process of estimating the ground evaluation information may be provided in different computer terminals.

h0…杭孔、R1…経過時間データ、R2…電流値データ、R3…水量データ、R11
…削孔速度データ、R21…積分電流値データ、10…掘削機、11…ベースマシン、12…クローラ、13…操作室、14…マスト、16…オーガマシン、17…掘削ロッド、18…掘削ヘッド、20…削孔管理システム、21…削孔深度計測器、22…流量計測器、23…電流計測器、25…入力部、26…表示部、30…コンピュータ端末、31…制御部としての管理部、31a…メモリ、32…制御部としてのN値学習部、33…制御部としてのN値算出部、35…測定値記憶部、36…学習結果記憶部、350…測定値情報、352…N値データ、353…杭孔識別子、355…計測値データ、356…計算値データ。
h0... pile hole, R1... elapsed time data, R2... current value data, R3... water volume data, R11
Drilling speed data R21 Integrated current value data 10 Excavator 11 Base machine 12 Crawler 13 Operation room 14 Mast 16 Auger machine 17 Drilling rod 18 Drilling head , 20... drilling management system, 21... drilling depth measuring instrument, 22... flow measuring instrument, 23... current measuring instrument, 25... input unit, 26... display unit, 30... computer terminal, 31... management as control unit Unit 31a Memory 32 N value learning unit as control unit 33 N value calculation unit as control unit 35 Measured value storage unit 36 Learning result storage unit 350 Measured value information 352 N value data, 353... Pile hole identifier, 355... Measured value data, 356... Calculated value data.

Claims (3)

深度毎に、評価を行なう現場の地盤に対して掘削装置により孔を掘削する掘削時の掘削負荷を示す指標値と、前記地盤におけるボーリング調査において取得した標準貫入試験データに基づいて作成された深度毎のN値とを関連付けて記憶した測定値記憶部と、
前記測定値記憶部に記憶した前記現場の前記深度と前記指標値とを入力要素とする入力層として用い、前記深度における前記N値を出力層として用いた教師データを用いた機械学習を行なって、地盤評価モデルを生成する学習処理を実行する学習部と、
前記地盤評価モデルと、前記現場の地盤に対して掘削装置を用いて孔を形成するときに取得した評価対象の入力要素とを用いて、前記評価対象のN値を推定する推定処理を実行する算出部とを備え、
前記学習処理及び前記推定処理において、前記指標値として、掘削に用いる水の流量を少なくとも用いることを特徴とする地盤評価システム。
Depth created based on the index value indicating the drilling load when drilling a hole in the ground of the site to be evaluated with a drilling device for each depth and the standard penetration test data acquired in the boring survey in the ground A measured value storage unit that stores the N value of each in association with each other;
Machine learning is performed using teacher data using the depth of the site and the index value stored in the measured value storage unit as input elements as an input layer, and using the N value at the depth as an output layer. , a learning unit that executes a learning process for generating a ground evaluation model;
An estimation process for estimating the N value of the evaluation object is executed using the ground evaluation model and the input element of the evaluation object acquired when a hole is formed in the ground of the site using the excavator. a calculation unit;
A ground evaluation system, wherein at least a flow rate of water used for excavation is used as the index value in the learning process and the estimation process.
前記学習処理及び前記推定処理において、前記指標値として、前記掘削装置に供給される電流値、掘削時間及び掘削距離から算出される掘削速度、前記電流値の積分電流値、掘削時に発生する振動についての振動特性値の内の入力要素を更に用いることを特徴とする請求項1に記載の地盤評価システム。 In the learning process and the estimation process, as the index values, the current value supplied to the drilling device, the drilling speed calculated from the drilling time and the drilling distance, the integrated current value of the current value, and the vibration generated during drilling 2. The ground evaluation system according to claim 1, further using an input element of the vibration characteristic value of . 深度毎に、評価を行なう現場の地盤に対して掘削装置により孔を掘削する掘削時の掘削負荷を示す指標値と、前記地盤におけるボーリング調査において取得した標準貫入試験データに基づいて作成された深度毎のN値とを関連付けて記憶した測定値記憶部と、
前記現場の前記指標値を用いて地盤評価モデルを生成する学習部と、
前記地盤評価モデルを用いてN値を推定する算出部とを備えた地盤評価システムを用いて、地盤を評価する方法であって、
前記学習部が、前記測定値記憶部に記憶した前記現場の前記深度と前記指標値とを入力要素とする入力層として用い、前記深度における前記N値を出力層として用いた教師データを用いた機械学習を行なって、前記地盤評価モデルを生成する学習処理を実行し、
前記算出部が、前記地盤評価モデルと、前記現場の地盤に対して掘削装置を用いて孔を形成するときに取得した評価対象の入力要素とを用いて、前記評価対象のN値を推定する推定処理を実行し、
前記学習処理及び前記推定処理において、前記指標値として、掘削に用いる水の流量を少なくとも用いることを特徴とする地盤評価方法。
Depth created based on the index value indicating the drilling load when drilling a hole in the ground of the site to be evaluated with a drilling device for each depth and the standard penetration test data acquired in the boring survey in the ground A measured value storage unit that stores the N value of each in association with each other;
a learning unit that generates a ground evaluation model using the index value of the site;
A method for evaluating the ground using a ground evaluation system comprising a calculation unit that estimates the N value using the ground evaluation model,
The learning unit uses the depth and the index value of the site stored in the measured value storage unit as an input layer as input elements, and uses teacher data using the N value at the depth as an output layer. Performing machine learning to perform a learning process for generating the ground evaluation model,
The calculation unit estimates the evaluation target N value using the ground evaluation model and the evaluation target input elements acquired when a hole is formed in the ground at the site using the excavator. perform the estimation process,
A ground evaluation method, wherein in the learning process and the estimation process, at least a flow rate of water used for excavation is used as the index value.
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