JP2867333B2 - Determination method of weathering degree of rock - Google Patents

Determination method of weathering degree of rock

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JP2867333B2 JP25408596A JP25408596A JP2867333B2 JP 2867333 B2 JP2867333 B2 JP 2867333B2 JP 25408596 A JP25408596 A JP 25408596A JP 25408596 A JP25408596 A JP 25408596A JP 2867333 B2 JP2867333 B2 JP 2867333B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、岩盤の風化度判定
のための計測および解析方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a measurement and analysis method for determining the degree of weathering of rock mass.

【0002】[0002]

【従来の技術】ダムや高速道路の建設、露天掘り鉱山等
において、様々な規模の岩盤掘削斜面が出現し、工事中
の安全管理や工事後の維持管理は重要な課題となってい
る。
2. Description of the Related Art Various scales of rock excavation slopes have appeared in the construction of dams and expressways, open pit mines, and the like, and safety management during construction and maintenance after construction have become important issues.

【0003】岩盤斜面の安定性を評価するための計測項
目として、従来より各種の原位置計測(岩盤変位計、地
表面傾斜計、地中歪計、孔内傾斜計等)が行われてき
た。
Conventionally, various in-situ measurements (rock displacement meter, ground surface inclinometer, underground strain meter, borehole inclinometer, etc.) have been performed as measurement items for evaluating the stability of rock slopes. .

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】これらの計測値は、計
器を設置した箇所の情報を与えるもので、斜面全体を代
表したものとは言えない。また、計測に際し危険斜面で
あっても人間が斜面に近づく必要がある。さらに、技術
者により判定結果が異なる場合がある。
These measured values give information on the location where the instrument is installed, and cannot be said to be representative of the entire slope. In addition, it is necessary for a person to approach a slope even if the slope is dangerous during measurement. Further, the judgment result may differ depending on the engineer.

【0005】これに対して弾性波速度を弾性波探査装置
等により計測し、岩石供試体の弾性波速度との比較によ
り風化度評価を行う方法もあるが、これを行うには岩盤
表面に感振器を設置し、表面を打撃する等の斜面上での
作業が必要であり、また、得られる弾性波速度情報は、
測線上およびその深度方向に限られる。
On the other hand, there is a method in which the elastic wave velocity is measured by an elastic wave exploration device or the like, and the degree of weathering is evaluated by comparing it with the elastic wave velocity of the rock specimen. It is necessary to work on a slope such as installing a shaker and hitting the surface, and the obtained elastic wave velocity information is
Limited to the survey line and its depth direction.

【0006】本発明の目的は前記従来例の不都合を解消
し、岩盤斜面の弾性率や安定性を安全に効率よく評価す
ることができる岩盤の風化度判定方法を提供することに
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for determining the degree of weathering of a rock, which can solve the disadvantages of the conventional example and can safely and efficiently evaluate the elastic modulus and stability of a rock slope.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、熱赤外線映像装置を利用して岩盤表面を計測
し、さらに付近の気象計測を行い、計測後、岩盤表層の
熱収支モデルに気温、風速、日射量データを入力し、岩
盤の熱慣性値を変化させて岩盤表面の温度変化を計算
し、実測された表面温度に適合する熱慣性を逆算し、多
孔体モデルにより熱慣性から岩盤のヤング率を求め、得
られたヤング率を使用して有限要素法等の数値解析手法
により掘削解析を行い、局所破壊や全体破壊に対する検
討を行うことを要旨とするものである。
In order to achieve the above object, the present invention measures a rock surface using a thermal infrared imaging device, further performs a meteorological measurement in the vicinity, and after the measurement, a heat balance model of a rock surface layer. Input the temperature, wind speed, and solar radiation data to calculate the temperature change of the rock surface by changing the thermal inertia value of the rock, calculate the thermal inertia suitable for the actually measured surface temperature, and calculate the thermal inertia using the porous material model. The purpose is to determine the Young's modulus of the rock mass from the drilling and to use the obtained Young's modulus to perform excavation analysis by a numerical analysis method such as the finite element method and to examine local and total failures It is.

【0008】熱慣性と岩盤表面温度については、以下の
ようなものである。岩盤の風化に伴い、間隙率が増大す
るとともに密度が低下する。これに伴い、岩盤のヤング
率や剛性率は連続的に減少する。一方、地表のように気
温が周期的に変化する条件下では、岩盤表面の温度変化
の大きさは、その熱慣性(下記数式1)に支配される。
ここに、ρは密度、cは比熱、λは熱伝導率である。
[0008] The thermal inertia and the rock surface temperature are as follows. As the rocks weather, the porosity increases and the density decreases. Along with this, the Young's modulus and rigidity of the rock mass decrease continuously. On the other hand, under conditions where the temperature changes periodically, such as on the ground, the magnitude of the temperature change on the rock surface is governed by its thermal inertia (Formula 1 below).
Here, ρ is density, c is specific heat, and λ is thermal conductivity.

【0009】[0009]

【数式1】 [Formula 1]

【0010】熱慣性が大きな物質ほど表面温度は変化し
にくい。この熱慣性も岩盤の風化が進行するとともに、
連続的に減少すると考えられる。風化した岩盤は、イン
タクトな岩盤にくらべ熱慣性が小さいため、表面温度変
化が相対的に大きくなる。もし、熱慣性と弾性率の関係
が定量的に与えられるならば、岩盤の熱慣性を計測する
ことによりその弾性率を知ることが可能となる。
The surface temperature of a substance having a large thermal inertia is less likely to change. This thermal inertia also causes the weathering of the rock to progress,
It is thought to decrease continuously. Weathered bedrock has a smaller thermal inertia than intact bedrock, so the surface temperature change is relatively large. If the relationship between the thermal inertia and the elastic modulus is given quantitatively, it is possible to know the elastic modulus by measuring the thermal inertia of the rock.

【0011】本発明によれば、熱赤外線映像装置で岩盤
斜面の表面温度を非接触に計測できるので、危険斜面に
人間が近づく必要がなく安全に風化判定が行える。ま
た、夜間でも調査可能である。
According to the present invention, the surface temperature of the rock slope can be measured in a non-contact manner by the thermal infrared imaging device, so that it is not necessary for a human to approach the dangerous slope, and the weathering can be safely judged. It is also possible to investigate at night.

【0012】さらに、熱赤外線映像装置により岩盤の表
面温度を画像として記録できるので、面的な風化度判定
を行うことができる。これに加えて、岩盤の表面温度変
化から岩盤の熱慣性を逆解析し、さらに多孔体モデルに
よりヤング率に換算することができるため、これらの物
理量により定量的な風化度評価ができる。
Further, since the surface temperature of the rock can be recorded as an image by the thermal infrared imaging device, the degree of surface weathering can be determined. In addition to this, the thermal inertia of the rock can be inversely analyzed from the change in the surface temperature of the rock, and further converted to the Young's modulus by the porous body model.

【0013】そして調査項目としては、熱赤外線映像装
置による岩盤表面の温度計測、気温、風速、日射量等の
気象計測のみであり、従来の弾性波探査による方法に比
較し、手間がかからない。
The items to be investigated are only the temperature measurement of the rock surface using the thermal infrared imaging device, and the meteorological measurement such as temperature, wind speed, solar radiation, etc., and require less labor than conventional methods based on elastic wave exploration.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、図面について本発明の実施
の形態を詳細に説明する。図1は本発明の岩盤の風化度
判定方法のフロー図である。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a flowchart of the method for determining the degree of weathering of a rock according to the present invention.

【0015】まず、解析対象斜面の表面温度、斜面付近
の気象計測を行う。岩盤の表面温度変化は、熱赤外線映
像装置を利用すれば2次元的な温度情報を取得できる。
対象斜面が凹凸に富み、局部的に日陰が生じる場合に
は、夜間計測を行う。計測期間は、6時間から1日程度
である。
First, the surface temperature of the slope to be analyzed and the weather near the slope are measured. Two-dimensional temperature information can be obtained from the surface temperature change of the rock by using a thermal infrared imaging device.
In the case where the target slope is rich in irregularities and local shading occurs, nighttime measurement is performed. The measurement period is about six hours to one day.

【0016】計測後、斜面表層の熱収支モデルに斜面付
近の気象計測の結果である気温、風速、日射量データを
入力し、岩盤の熱慣性値を変化させて岩盤表面の温度変
化を計算する。そして、実測された表面温度に適合する
熱慣性を逆算する。
After the measurement, the temperature, wind speed, and solar radiation data, which are the results of meteorological measurements near the slope, are input to the heat balance model of the slope surface layer, and the temperature change of the rock surface is calculated by changing the thermal inertia value of the rock. . Then, the thermal inertia that matches the actually measured surface temperature is calculated back.

【0017】次に、多孔体モデルに基づき弾性率(ヤン
グ率やポアソン比等)に変換する。この解析は、パソコ
ンで数時間程度である。
Next, the elastic modulus (Young's modulus, Poisson's ratio, etc.) is converted based on the porous body model. This analysis takes only a few hours on a personal computer.

【0018】次に、岩盤を多孔体でモデル化し、その熱
慣性と弾性率の関係について検討する。球形気孔からな
る均質多孔体の熱伝導率や弾性率の理論近似式は、個別
にいくつかのものが提案されている。まず、多孔体の熱
伝導率λの理論式として、下記Euckenの式が知られてい
る。
Next, the rock mass is modeled by a porous body, and the relationship between the thermal inertia and the elastic modulus is examined. Several theoretical approximations for the thermal conductivity and the elastic modulus of a homogeneous porous body composed of spherical pores have been individually proposed. First, the following Eucken equation is known as a theoretical equation of the thermal conductivity λ of a porous body.

【0019】[0019]

【数式2】 ここに、ε:間隙率(0≦ε≦1)、K=λs /λa
λs :基質部の熱伝導率、λa :間隙中の気相の熱伝導
率である。
[Formula 2] Where ε: porosity (0 ≦ ε ≦ 1), K = λ s / λ a ,
λ s is the thermal conductivity of the substrate portion, and λ a is the thermal conductivity of the gas phase in the gap.

【0020】多孔体の熱慣性Iは、空気の熱慣性を無視
すると、
The thermal inertia I of the porous body is given by ignoring the thermal inertia of air.

【数式3】 ここに、Is は固相の熱慣性である。[Equation 3] Here, I s is the thermal inertia of the solid phase.

【0021】また、球形気孔からなる希薄分散系多孔体
の弾性率の理論式として以下の式がある。
The following equation is a theoretical equation for the elastic modulus of a dilute dispersion porous body composed of spherical pores.

【数式4】 (Equation 4)

【数式5】 (Equation 5)

【0022】ここに、εは間隙率、Ks、Kはそれぞれ
固相と多孔体の体積弾性係数、Gs、Gは固相と多孔体
の剛性率である。間隙率が大きくなるにしたがい気孔間
の相互干渉が生じる。この場合の弾性率の算出方法とし
て山本らによりNSC(newself-consistent)スキーム
が提案されている。これは、微小間隙率増分に対して希
薄分散系多孔体の理論式より多孔体のK、Gを求め、こ
れらを再び〔数式4〕、〔数式5〕中のKs、Gsに代
入し繰り返し計算して任意の間隙率に対する弾性率を計
算する手法である。
Here, ε is the porosity, Ks and K are the bulk modulus of the solid and the porous body, respectively, and Gs and G are the rigidity of the solid and the porous body, respectively. As the porosity increases, mutual interference between pores occurs. Yamamoto et al. Have proposed an NSC (new self-consistent) scheme as a method of calculating the elastic modulus in this case. This is because K and G of the porous material are obtained from the theoretical formula of the dilute dispersion porous material with respect to the minute porosity increment, and these values are again substituted into Ks and Gs in [Equation 4] and [Equation 5] to repeatedly calculate. This is a method of calculating the elastic modulus for an arbitrary porosity.

【0023】多孔体の熱慣性とヤング率の関係は、間隙
率を媒介変数として〔数式3〕の式とNSCスキームに
より得られた弾性率を結びつけることにより、図2のよ
うに与えられる。ただし、固相のポアソン比が0.25の場
合である。図2により、岩盤の熱慣性からヤング率を知
るためには、固相の熱慣性Isやヤング率Esが必要に
なる。これらの値は、現場で未風化に近い岩石試料が得
られる場合には室内試験により求め、試料採取が困難な
場合には既往の文献中の値を使用する。
The relationship between the thermal inertia and the Young's modulus of the porous body is given as shown in FIG. 2 by linking the equation of [Equation 3] with the elastic modulus obtained by the NSC scheme using the porosity as a parameter. However, this is the case when the Poisson's ratio of the solid phase is 0.25. According to FIG. 2, in order to know the Young's modulus from the thermal inertia of the rock, the thermal inertia Is and the Young's modulus Es of the solid phase are required. These values should be obtained by laboratory tests when near-unweathered rock samples can be obtained at the site. If sampling is difficult, use the values in the literature.

【0024】このようにして、多孔体モデルにより熱慣
性から岩盤のヤング率を求め、対象斜面のヤング率が得
られた後は、得られたヤング率を使用して有限要素法
(FEM)等により斜面の安定解析を行い、局所破壊や
全体破壊に対する検討を行い、数日程度で斜面の安定性
評価を行うことが可能である。
In this way, the Young's modulus of the bedrock is obtained from the thermal inertia by the porous body model, and after the Young's modulus of the target slope is obtained, the obtained Young's modulus is used to perform finite element method (FEM) or the like. It is possible to perform slope stability analysis, study local and total failures, and evaluate slope stability in about a few days.

【0025】[0025]

【実施例】さきに、本発明の効果を試すための試験とし
て、室内実験による検討として、種々の気孔率を有する
気泡モルタルの熱慣性と弾性率の関係を実験的に求め、
理論式との比較を行った結果を述べる。
EXAMPLES As a test to test the effect of the present invention, the relationship between the thermal inertia and the elastic modulus of cellular mortar having various porosity was experimentally determined as an examination by a laboratory experiment.
The result of comparison with the theoretical formula will be described.

【0026】(実験方法)実験方法は、恒温室内の温度
を周期的に変化させ、気泡モルタル供試体の表面温度変
化を調べた。そして、各供試体の表面温度を1次元熱伝
導方程式の理論解にフィッティングさせることにより熱
慣性を求めた。また、熱伝達実験に使用した供試体と同
一配合のテストピースを使用し、1軸圧縮試験を行いヤ
ング率を測定した。
(Experimental Method) In the experimental method, the temperature in the constant temperature chamber was periodically changed, and the change in the surface temperature of the cell mortar specimen was examined. Then, the thermal inertia was determined by fitting the surface temperature of each specimen to the theoretical solution of the one-dimensional heat conduction equation. Further, a uniaxial compression test was performed using a test piece having the same composition as the specimen used for the heat transfer experiment, and the Young's modulus was measured.

【0027】気泡モルタルはミックスフォーム法により
作成した。モルタルの配合は、全ての供試体についてW
/C=70%、S/C=3とした。各供試体中には、あら
かじめ熱電対を埋め込んだ。練り混ぜ後、20°Cの温
度で5週間気乾養生した。下記表1に各供試体の密度と
間隙率を示す。
The cell mortar was prepared by a mix foam method. The mortar was mixed for all specimens.
/ C = 70% and S / C = 3. A thermocouple was embedded in each specimen in advance. After kneading, the mixture was air-dried at a temperature of 20 ° C. for 5 weeks. Table 1 below shows the density and porosity of each specimen.

【0028】[0028]

【表1】 [Table 1]

【0029】養生終了後、図3、図4に示す熱伝達実験
模型を作成した。図に示すように供試体の側面と底面を
厚さ10cmの断熱材3 (硬質ウレタンフォーム) で被覆
し、1次元的に熱が移動するようにした。図中1は熱電
対、2は気泡モルタルを示す。
After curing, heat transfer test models shown in FIGS. 3 and 4 were prepared. As shown in the figure, the side and bottom surfaces of the specimen were covered with a heat insulating material 3 (hard urethane foam) having a thickness of 10 cm so that heat could be transferred one-dimensionally. In the figure, 1 indicates a thermocouple and 2 indicates a bubble mortar.

【0030】熱伝達実験では恒温室内の温度を一定周期
で正弦波状に変化させ、その際の供試体表面の温度変化
を測定した。恒温室内は、ファンにより強制的に空気を
循環させた。温度変化の周期は1日とし、片振幅は約9
°Cとした。また、恒温室内の平均風速は0.25m/s、
室内の相対湿度は約60%とした。
In the heat transfer experiment, the temperature in the constant temperature chamber was changed in a sinusoidal waveform at a constant period, and the temperature change on the surface of the test specimen was measured. Air was forced to circulate in the constant temperature chamber by a fan. The cycle of the temperature change is one day, and the half amplitude is about 9
° C. The average wind speed in the constant temperature room is 0.25 m / s,
The relative humidity in the room was about 60%.

【0031】(実験結果)前記表1に、供試体の表面温
度が周期的定常状態になった時の温度振幅と材令28日の
ヤング率を示す。また、図5に供試体No.1とNo.
7の表面温度変化例を示す。
(Experimental Results) The above Table 1 shows the temperature amplitude and Young's modulus of the 28-year-old material when the surface temperature of the test sample was periodically in a steady state. In addition, FIG. 1 and No.
7 shows an example of the surface temperature change.

【0032】これらの実験結果より、供試体の熱慣性の
推定を行った。その方法は、外気温が周期的に変動する
場合の半無限媒質の表面温度の理論解に、各供試体の表
面温度変化測定値をシンプレックス法によりマッチング
させ熱慣性値を求めた。この際、熱伝達係数は、Rowley
Algren の実験結果に基づき、11kcal/( m2 ・ h ・
℃)[12.8W/( m2 ・ K)]とした。この方法により求めら
れた熱慣性を表1に示す。また、図2に多孔体の熱慣性
とヤング率の理論曲線と、試験結果をあわせて示す。試
験結果にばらつきはあるが、ほぼ理論曲線に沿って試験
値が分布している。
From these experimental results, the thermal inertia of the specimen was estimated. In this method, the measured value of the surface temperature change of each specimen was matched by the simplex method to the theoretical solution of the surface temperature of the semi-infinite medium when the outside air temperature fluctuated periodically, and the thermal inertia value was obtained. In this case, the heat transfer coefficient is Rowley
Based on Algren experimental results, 11kcal / (m 2 · h ·
° C) [12.8 W / (m 2 · K)]. Table 1 shows the thermal inertia determined by this method. FIG. 2 also shows the theoretical curves of the thermal inertia and Young's modulus of the porous body and the test results. Although the test results vary, the test values are distributed almost along the theoretical curve.

【0033】次に、原位置岩盤への試験結果を説明す
る。調査では、岩盤斜面の表面温度変化を調べるために
約1日かけて熱画像を撮影し、同時に気温、風速、日射
量を測定した。また、岩石の力学的物性値を調べるため
に、現場よりドロマイト岩石ブロックを採取し、室内岩
石試験を行った。解析では、これらのデータをもとに調
査対象斜面を構成しているドロマイトの熱慣性値を逆算
するとともに、多孔体モデルに基づき熱慣性から弾性率
を算定した。そして、得られたヤング率を使用して有限
要素法(FEM)により斜面の安定性評価を行った。
Next, the test results for the in-situ rock will be described. In the survey, a thermal image was taken for about one day to investigate the surface temperature change of the rock slope, and at the same time, the temperature, wind speed, and solar radiation were measured. In order to investigate the mechanical properties of rocks, dolomite rock blocks were collected from the site and subjected to indoor rock tests. In the analysis, based on these data, the thermal inertia value of the dolomite constituting the survey slope was calculated backward, and the elastic modulus was calculated from the thermal inertia based on the porous body model. Then, the stability of the slope was evaluated by the finite element method (FEM) using the obtained Young's modulus.

【0034】土木工学における数値解析手法としては、
前記有限要素法(FEM)、境界要素法(BEM)、個
別要素法(BEM)、離散化極限解析法(RBSM)、
キーブロック理論などが挙げられる。有限要素法(FE
M)は1950年代に航空工学の分野で開発が始めら
れ、その後、土質工学や岩盤工学の分野にも広まってき
た数値解析手法であり、複雑な構造や条件の地盤や構造
物のモデル化ができる適用範囲が広い手法である。
As a numerical analysis method in civil engineering,
The finite element method (FEM), boundary element method (BEM), discrete element method (BEM), discretized limit analysis method (RBSM),
Key block theory and the like can be mentioned. Finite element method (FE
M) was developed in the field of aeronautical engineering in the 1950s, and has since spread to the fields of geotechnical engineering and rock engineering, where modeling of ground and structures with complex structures and conditions is possible. This is a technique that can be applied in a wide range.

【0035】FEMの数値解析手法としての優れた特徴
は下記のとおりである。 1)解析対象とする領域(地山、トンネル)の幾何学的
形状が複雑な場合でも、さまざまな有限要素を組み合わ
せてモデル化でき、境界条件も実際の形状に合わせて設
定できる。 2)幾何学的にも、材料学的にも種々の性質をもった要
素が混在して用いる場合でも解析が可能である。このた
め、複雑な地山条件や種々の材料からなる構造物を現実
に近い形でモデル化できる。 3)一般に基礎方程式の離散化および定式化が比較的容
易である。このため、幾何学的非線形性や材料非線形性
を考慮することが容易である。 4)構造解析の場合の定式化ではRitz−Galer
kin法などの直接解析法に基礎を置いているため仮想
仕事の原理を満足し、物理的整合性がとれている。 5)離散化手法が統一されているため拡張性が高い。た
とえば、構造系と流体系の連成問題などへの拡張が可能
である。
The excellent features of the FEM as a numerical analysis technique are as follows. 1) Even if the geometric shape of the region (ground, tunnel) to be analyzed is complicated, modeling can be performed by combining various finite elements, and boundary conditions can be set according to the actual shape. 2) Analysis is possible even when elements having various properties are mixed and used, both geometrically and materially. Therefore, it is possible to model complicated ground conditions and structures made of various materials in a form close to reality. 3) Generally, the discretization and formulation of the basic equations are relatively easy. Therefore, it is easy to consider geometric non-linearity and material non-linearity. 4) In the formulation for structural analysis, Ritz-Galer
Since it is based on a direct analysis method such as the kin method, it satisfies the principle of virtual work and has physical consistency. 5) Extensibility is high because the discretization method is unified. For example, it can be extended to a coupling problem between a structural system and a fluid system.

【0036】FEMによる応力・変形解析の手順は以下
の通りである。 1)解析対象物に対し、ある仮想的な境界線によって有
限個の要素に分割する(各要素はその境界上にある有限
個の節点においてのみ互いに連結されていることにな
る。) 2)各要素の節点に作用する力とそれによって生じる変
位との関係や各要素間での連続性の条件をもとに、各節
点における力のつり合い条件式が作成される。 3)このつり合い条件式は、節点変位を未知数とする多
元連立方程式であり、これを与えられた境界条件や荷重
条件のもとで解いて節点変位を求められる。 4)節点変位より各要素のひずみが求められ、さらに応
力が求められる。 よって、これらの作業に必要な情報(構造データ、材料
物性データ、荷重データ、境界条件等)を入力すると、
知りたい情報(変位、応力等)が出力される。
The procedure of stress / deformation analysis by FEM is as follows. 1) The analysis target is divided into a finite number of elements by a certain virtual boundary line (each element is connected to each other only at a finite number of nodes on the boundary). Based on the relationship between the force acting on the node of the element and the displacement caused by that, and the condition of continuity between the elements, a condition for balancing the force at each node is created. 3) The equilibrium condition equation is a multi-element simultaneous equation in which the nodal displacement is an unknown number, and the nodal displacement can be obtained by solving this equation under given boundary conditions and load conditions. 4) The strain of each element is obtained from the nodal displacement, and the stress is further obtained. Therefore, if you enter the information (structure data, material property data, load data, boundary conditions, etc.) necessary for these operations,
Information (displacement, stress, etc.) that the user wants to know is output.

【0037】FEMによる応力変形解析(線形弾性解
析)に使用される基本的な地盤定数(物性値)には次の
ものがある。 変形係数、粘着力、ポアソン比、内部摩擦角、
単位体積重量
The following are the basic ground constants (physical property values) used for stress deformation analysis (linear elasticity analysis) by FEM. Deformation coefficient, adhesive strength, Poisson's ratio, internal friction angle,
Unit volume weight

【0038】前記現場実験の試験内容は下記の通りであ
る。 〔試験項目〕 1.熱画像撮影 2.日射量、風速、気温測定 3.室内岩石試験 〔実験サイト〕実験は、ある鉱山の露天掘り採掘場の残
壁を利用して行った。採掘場はほぼ升状の凹地をなし、
調査サイトはその内の北西傾斜の残壁である。この残壁
の斜面高は約150 m、斜面幅は約200 m、傾斜は約45°
である。高さ数メートルから10数メートル置きに小段が
存在する。地質は、古生代のドロマイト、石灰石等から
なる。
The test contents of the field experiment are as follows. [Test Items] 1. Thermal imaging 2. Solar radiation, wind speed, temperature measurement Indoor rock test [Experimental site] The experiment was performed using the remaining wall of an open pit at a mine. The mining pit is almost a square depression,
The survey site is the remaining northwest slope. The slope height of this remaining wall is about 150 m, the slope width is about 200 m, and the slope is about 45 °
It is. There are small steps every few meters to several dozen meters in height. Geology is composed of Paleozoic dolomite and limestone.

【0039】熱赤外線画像の撮影は、午後5時から翌日
の午前11時にかけて行った。熱赤外線映像装置である赤
外線カメラを1箇所に固定し、斜面表面温度変化の大き
な日中は30分間隔で、夜間は1時間間隔で撮影を行っ
た。赤外線カメラは、撮影対象斜面から約200 m離れた
地点に設置した。また、熱画像の撮影期間中、気温、風
速、日射量の観測を行った。日射量の測定は、熱電対式
全天日射計により水平面上で行った。日射計の出力は、
アナログ積算計により10分毎に積算値として出力した。
気温と風速は5分間隔で計測した。気温は、白金抵抗体
により測定した。日射の影響を軽減するためにセンサー
をステンレス容器中に収めた。調査結果を以下に示す。
The thermal infrared image was taken from 5:00 pm to 11:00 am the next day. An infrared camera, which is a thermal infrared imaging device, was fixed at one place, and images were taken at 30-minute intervals during the day when slope surface temperature changes were large, and at hourly intervals at night. The infrared camera was installed at a point about 200 m away from the slope to be photographed. Temperature, wind speed, and solar radiation were observed during the thermal imaging period. The measurement of solar radiation was performed on a horizontal plane by a thermocouple type pyranometer. The output of the pyranometer is
It was output as an integrated value every 10 minutes by an analog integrator.
Temperature and wind speed were measured at 5 minute intervals. Air temperature was measured with a platinum resistor. The sensor was housed in a stainless steel container to reduce the effects of solar radiation. The survey results are shown below.

【0040】(斜面表面温度)図6に熱画像撮影範囲の
可視画像を、図7と図8に熱画像の撮影例を示す。写真
図7は撮影を開始した午後5時の熱画像である。写真8
は翌日の午前5時の熱画像であり、日の出前で気温が最
低温度を示す時間帯である。
(Slope Surface Temperature) FIG. 6 shows a visible image of the thermal image capturing range, and FIGS. 7 and 8 show examples of thermal image capturing. Photograph FIG. 7 is a thermal image at 5:00 pm when photographing was started. Photo 8
Is a thermal image of the next day at 5:00 am, which is a time zone in which the air temperature shows the lowest temperature before sunrise.

【0041】次に、図6中に太枠αで示した領域の斜面
表面温度の平均値および標準偏差を調べた。この結果を
図9に示す。また、図10に、この領域の温度分布ヒスト
グラムの一例(午後5時)を示す。
Next, the average value and the standard deviation of the slope surface temperature in the region indicated by the thick frame α in FIG. 6 were examined. The result is shown in FIG. FIG. 10 shows an example of the temperature distribution histogram of this area (5:00 pm).

【0042】実際の斜面形状は小段が存在するために凹
凸に富むが、図10のヒストグラムに示すようにその温度
分布はほぼ正規分布となっている。そこで、この小段を
含めた平均勾配を持つ斜面を考え、その表面温度をその
領域の平均温度で代表することにする。また、対象斜面
は北西向きのため日射が当たりにくく、斜面表面の温度
は主として外気との熱伝達により支配されると考えられ
る。
Although the actual slope shape is rich in irregularities due to the presence of small steps, its temperature distribution is almost normal as shown in the histogram of FIG. Therefore, a slope having an average gradient including this small step is considered, and the surface temperature is represented by the average temperature of the area. Also, since the target slope faces northwest, it is difficult to receive solar radiation, and it is considered that the temperature of the slope surface is mainly controlled by heat transfer with the outside air.

【0043】(気温、風速、日射量)気温、風速、日射
量等の気象条件の測定として撮影時は晴れ一時曇りで、
計測期間中の気温変動幅は約9°C、風速は3〜6m/
sであった。図11に、30分幅で移動平均した気温、風速
の時間変化を示す。また、図12に日射量(10分間の積算
値)の時間変化を示す。
(Temperature, wind speed, solar radiation) As a measurement of weather conditions such as temperature, wind speed, solar radiation, etc.
Temperature fluctuation range during the measurement period is about 9 ° C, wind speed is 3-6m /
s. FIG. 11 shows temporal changes in temperature and wind speed moving averaged over a 30-minute width. FIG. 12 shows the time change of the amount of solar radiation (integrated value for 10 minutes).

【0044】(岩石試験結果)斜面を構成しているドロ
マイトの岩石強度を推定するために、下記表2に示す試
験を行った。
(Rock test results) In order to estimate the rock strength of dolomite constituting the slope, tests shown in Table 2 below were performed.

【0045】[0045]

【表2】 [Table 2]

【0046】(試料採取および供試体作成)試料となる
岩石ブロックは、試験サイト内の転石から採取した。岩
石種はドロマイトである。岩石試験用の供試体は、これ
ら岩石ブロックに対してφ50mmのコアボーリングを行
い、得られたコアを整形して作成した。試験結果の総括
を下記表3に示す。
(Sampling and Preparation of Test Specimen) A rock block as a sample was collected from a boulder in the test site. The rock type is dolomite. Specimens for rock testing were prepared by performing core boring of φ50 mm on these rock blocks and shaping the obtained cores. A summary of the test results is shown in Table 3 below.

【0047】[0047]

【表3】 [Table 3]

【0048】解析結果として、熱画像や気象計測から得
られたデータを使用し、鉱山の残壁を構成しているドロ
マイトの熱慣性値の逆算を行った。図13に数種類の熱慣
性に対する斜面表面温度の計算値と、図6中に長方形の
太枠αで示した領域の表面温度平均値をあわせて示す。
Using the data obtained from thermal images and meteorological measurements as the analysis results, the thermal inertia value of the dolomite constituting the remaining wall of the mine was inversely calculated. FIG. 13 shows the calculated values of the slope surface temperature for several types of thermal inertia and the average values of the surface temperatures in the region indicated by the thick rectangular frame α in FIG.

【0049】表面温度測定値を最もよく満足する熱慣性
値は、以下の数式6で表される誤差が最小になる値とし
て求めた。この結果、36kcal/(m2 ・ ℃ ・h0.5 )[2
500J/ ( m2 ・ s0.5 ・ K)]の値が得られた。
The thermal inertia value that best satisfies the measured surface temperature was determined as a value that minimizes the error represented by the following equation (6). As a result, 36 kcal / (m 2 · ° C. · h 0.5 ) [2
The value of 500J / (m 2 · s 0.5 · K)] was obtained.

【0050】[0050]

【数式6】 ここに、 θt cal :時刻tにおける表面温度計算値、
θt obs :時刻tにおける表面温度測定値
(Equation 6) Where θ t cal : the calculated surface temperature at time t,
θ t obs : measured surface temperature at time t

【0051】最適計算値と熱画像による測定値のグラフ
を比較すると、計測開始から翌日の午前5時までの夜間
データについては、両者の温度変化パターンは概ね一致
している。しかし、5時以後では、計算値の誤差が大き
くなっている。これは、計算モデル中で日射の影響がう
まく表現できていないためと考えられる。
Comparing the graph of the optimum calculated value and the measured value by the thermal image, the temperature change patterns of the night data from the start of measurement to 5:00 am of the next day are almost the same. However, after 5 o'clock, the error in the calculated value has increased. This is probably because the effects of solar radiation are not well represented in the calculation model.

【0052】このようにして得られた熱慣性値より、多
孔体モデルにより弾性率を算定した。この際、含水の影
響を無視し乾燥多孔体モデルにより弾性率を求めた。解
析対象域の岩盤表面には湧き水が認められず、この仮定
はほぼ妥当と考えられる。未風化ドロマイトの固相の熱
慣性Isは、岩石の熱物性試験を行っていないため既往
文献中の値を使用した。また、固相の密度やヤング率は
岩石試験結果から得られた値を使用した。これらの値を
表4にまとめて示す。
From the thermal inertia value thus obtained, the elastic modulus was calculated using a porous material model. At this time, the elastic modulus was determined by a dry porous material model ignoring the effect of water content. No spring water was observed on the rock surface in the analysis area, and this assumption is considered to be almost valid. As the thermal inertia Is of the solid phase of unweathered dolomite, the value in the literature was used because the thermophysical property test of the rock was not performed. The values obtained from the rock test results were used for the density and Young's modulus of the solid phase. These values are summarized in Table 4.

【0053】[0053]

【表4】 [Table 4]

【0054】石灰岩やドロマイトは、花崗岩等にくらべ
岩石組織の不均質性が大きく、表中の物性値も括弧内に
示すようにある幅をもって分布している。未風化ドロマ
イトの固相の熱慣性値およびヤング率のばらつきを考慮
して、残壁を構成しているドロマイトのヤング率を換算
する。
Limestone and dolomite have a greater degree of heterogeneity in the rock texture than granite and the like, and the physical property values in the table are distributed with a certain width as shown in parentheses. The Young's modulus of the dolomite constituting the remaining wall is converted in consideration of the thermal inertia value and the Young's modulus of the solid phase of the unweathered dolomite.

【0055】図14に乾燥多孔体の熱慣性とヤング率の関
係を示す。横軸は、多孔体の熱慣性Iに対する固相の熱
慣性Isの比を表している。また、縦軸は多孔体のヤン
グ率Eに対する固相のヤング率Esの比を表している。
FIG. 14 shows the relationship between the thermal inertia of the dry porous body and the Young's modulus. The horizontal axis represents the ratio of the thermal inertia Is of the solid phase to the thermal inertia I of the porous body. The vertical axis represents the ratio of the Young's modulus Es of the solid phase to the Young's modulus E of the porous body.

【0056】前記のように当該のり面に分布しているド
ロマイトの熱慣性は36kcal/(m2・℃・h0.5 )[250
0J/ ( m2 ・ s0.5 ・ K) ]と求められているので、
I/Is=0.74(0.69 〜0.86)となる。図14よりこの熱
慣性比に対する多孔体のヤング率比E/Esを求めると
0.61(0.53〜0.77)となる。このE/Es値に表4中の
Esを乗じると、残壁を構成しているドロマイトのヤン
グ率として48GPa(31〜80)の値が得られた。
As described above, the thermal inertia of the dolomite distributed on the slope is 36 kcal / (m 2 · ° C. · h 0.5 ) [250
0J / (m 2 · s 0.5 · K)] and so are sought,
I / Is = 0.74 (0.69 to 0.86). From FIG. 14, the ratio of the Young's modulus E / Es of the porous body to this thermal inertia ratio is obtained.
0.61 (0.53 to 0.77). When this E / Es value was multiplied by Es in Table 4, a value of 48 GPa (31 to 80) was obtained as the Young's modulus of the dolomite constituting the remaining wall.

【0057】斜面の安定性評価を行う。 (解析方法)熱慣性法により得られたヤング率を使用し
てFEMにより調査対象斜面の安定性評価を行った。解
析は斜面の断面について2次元線形弾性解析(平面ひず
み問題)による掘削解析を行った。基本的には連続体解
析を行うもので、巨視的な不連続面が斜面の安定性に与
える影響は考慮していない。初期応力は自重解析により
求めた。つまり、掘削前の地山に自重のみを作用させて
応力分布を計算した。ただし、この際側圧係数を0.99と
した。掘削ステップは、一括掘削として掘削面上の節点
に掘削相当外力を作用させ斜面内の変位および応力分布
を計算した。
The stability of the slope is evaluated. (Analysis method) Using the Young's modulus obtained by the thermal inertia method, the stability of the slope to be investigated was evaluated by FEM. For the analysis, excavation analysis was performed on the cross section of the slope by two-dimensional linear elastic analysis (plane strain problem). Basically, it is a continuum analysis and does not consider the effect of macroscopic discontinuities on slope stability. The initial stress was determined by a weight analysis. That is, the stress distribution was calculated by applying only its own weight to the ground before excavation. However, at this time, the lateral pressure coefficient was set to 0.99. In the excavation step, displacement and stress distribution on the slope were calculated by applying external force equivalent to excavation to nodes on the excavated surface as collective excavation.

【0058】(解析モデル)図15に解析モデルおよび境
界条件を示す。
(Analysis Model) FIG. 15 shows an analysis model and boundary conditions.

【0059】(破壊基準)破壊基準として、モール・ク
ーロンの基準を使用した。ただし、強度定数に対し以下
の仮定を行った。岩盤の劣化にかかわらず内部摩擦角φ
は一定とし、粘着力cは新鮮な岩石片の値からゼロま
で、岩盤のヤング率の低減比E/Esに比例して変化す
るとした。この仮定は、実際の風化現象を単純化しすぎ
ていることはいなめないが、第1近似として採用した。
局所安全率は、図16に示すように、モール円の中心から
破壊線までの距離と最大せん断応力との比として定義し
た。
(Destruction Criteria) As a destruction criterion, Mohr-Coulomb's criterion was used. However, the following assumptions were made for the strength constant. Internal friction angle φ regardless of rock mass deterioration
Is assumed to be constant, and the adhesive force c changes from the value of the fresh rock piece to zero in proportion to the reduction ratio E / Es of the Young's modulus of the rock. Although this assumption does not oversimplify the actual weathering phenomenon, it was adopted as a first approximation.
The local safety factor was defined as the ratio between the distance from the center of the molding circle to the fracture line and the maximum shear stress, as shown in FIG.

【0060】(入力物性値)下記表4に、解析に使用し
た地盤定数を示す。地山のヤング率は、熱慣性法により
得られた最小値を使用した。また、粘着力は、前節に述
べたように新鮮な岩石片の粘着力を文献8より400 tf
/m2 [3.92MPa]と仮定し、これに熱慣性法により得
られたE/Esの最小値0.53を乗じて求めた。
(Input Physical Property Values) Table 4 below shows the ground constants used in the analysis. The minimum value obtained by the thermal inertia method was used as the Young's modulus of the ground. In addition, as described in the previous section, the adhesive strength of a fresh rock piece was determined to be 400 tf based on Reference 8.
/ M 2 [3.92 MPa], which was obtained by multiplying this by the minimum value 0.53 of E / Es obtained by the thermal inertia method.

【0061】[0061]

【表5】 [Table 5]

【0062】(解析結果)図17〜図19に解析結果を示
す。図17は残壁の変位図であり、変化の最大値はのり先
において12.5mmであり、最大せん断ひずみは約0.02%で
ある。図18は、主応力分布図である。図19は局所安全率
のコンター図であり、最小安全率はのり先において1.51
であった。
(Analysis Results) FIGS. 17 to 19 show the analysis results. FIG. 17 is a displacement diagram of the remaining wall. The maximum value of the change is 12.5 mm at the tip and the maximum shear strain is about 0.02%. FIG. 18 is a main stress distribution diagram. Fig. 19 is a contour diagram of the local safety factor.
Met.

【0063】熱慣性法により得られたヤング率を斜面全
体に適用し、試験サイトの岩盤斜面を連続体として扱い
FEMによる2次元掘削解析を行った。その結果、斜面
全体として安定を保持している結果が得られた。
The Young's modulus obtained by the thermal inertia method was applied to the entire slope, and the rock slope at the test site was treated as a continuum, and two-dimensional excavation analysis was performed by FEM. As a result, the result that the stability was maintained as a whole slope was obtained.

【0064】熱慣性法により斜面のヤング率を求める場
合、インタクトな岩石のヤング率Esが必要となり、そ
の値が岩盤のヤング率の推定精度に直接影響してくる。
今回は、少数の岩石試験結果からその値を決定したが、
実際の地山のEsが試験値を下まわることも考えられ
る。また、破壊基準の節で述べたように熱慣性法により
強度定数c、φを決定する場合に、φは一定、cはE/
Esに比例して減少すると仮定した。また、モール・ク
ーロン基準以外の破壊基準例えば最大せん断ひずみによ
る破壊基準の導入も可能と考えられる。
When the Young's modulus of a slope is determined by the thermal inertia method, the Young's modulus Es of intact rock is required, and the value directly affects the estimation accuracy of the Young's modulus of the rock.
This time, the value was determined from a small number of rock test results,
It is conceivable that the actual ground Es is lower than the test value. When the strength constants c and φ are determined by the thermal inertia method as described in the section on fracture criteria, φ is constant and c is E /
It was assumed that it decreased in proportion to Es. It is also considered possible to introduce a fracture criterion other than the Mohr-Coulomb standard, for example, a fracture criterion based on the maximum shear strain.

【0065】このように石灰岩露天掘り鉱山の残壁を対
象として、本発明における熱慣性法の現場適用実験を行
った結果、以下のことがわかった。 1.岩盤の熱慣性値を斜面熱収支モデルにより解析した
結果、Iは36kcal/(m2 ・℃・h0.5 )[2500J/ (
2 ・ s0.5 ・ K) ]となった。この値はインタクトな
岩石の熱慣性Isに対して69〜86%の値である。このI
/Is値は、岩盤の劣化度を評価するための相対的な指
標となりうる。 2.岩盤表面温度の撮影時間帯は、夜間の方が日中より
も日射の影響を考慮する必要がないため熱慣性計測には
有利である。多孔体モデルにより熱慣性値から岩盤のヤ
ング率を換算し、E/Esとして0.53〜0.77の値が得ら
れた。したがってインタクトな岩石に対し最大で53%に
ヤング率が低下していることになる。また、岩石試験か
ら得られたヤング率は31〜80GPaとなった。 4.試験サイト斜面を連続体とみなして2次元弾性FE
M解析を行った結果、局所安全率の最小値はのり先にお
いて1.51となった。
As a result of conducting an on-site application experiment of the thermal inertia method of the present invention on the remaining wall of a limestone open pit mine, the following was found. 1. As a result of analyzing the thermal inertia value of the rock mass by the slope heat balance model, I was 36 kcal / (m 2 ° C · h 0.5 ) [2500 J / (
m 2 · s 0.5 · K)]. This value is 69 to 86% of the thermal inertia Is of intact rock. This I
The / Is value can be a relative index for evaluating the degree of rock degradation. 2. The imaging time zone of the rock surface temperature is advantageous for thermal inertia measurement because it is not necessary to consider the influence of solar radiation during the night than during the day. The Young's modulus of the rock mass was converted from the thermal inertia value by the porous material model, and values of 0.53 to 0.77 were obtained as E / Es. Therefore, the Young's modulus is reduced to a maximum of 53% for intact rock. The Young's modulus obtained from the rock test was 31 to 80 GPa. 4. Two-dimensional elastic FE considering slope of test site as continuum
As a result of M analysis, the minimum value of the local safety factor was 1.51 at the tip.

【0066】[0066]

【発明の効果】以上述べたように本発明の岩盤の風化度
判定方法は、岩盤斜面の弾性率や安定性を安全に効率よ
く評価することができるものであるが、下記の効果を有
する。
As described above, the method for determining the degree of weathering of a rock according to the present invention is capable of safely and efficiently evaluating the elastic modulus and stability of a rock slope, and has the following effects.

【0067】熱赤外線映像装置で岩盤斜面の表面温度を
非接触に計測できるので、危険斜面に人間が近づく必要
がなく安全に風化判定が行える。また、夜間でも調査可
能である。
Since the surface temperature of the rock slope can be measured in a non-contact manner by the thermal infrared imaging device, it is not necessary for a person to approach the dangerous slope, and the weathering can be safely judged. It is also possible to investigate at night.

【0068】さらに、熱赤外線撮影装置により岩盤の表
面温度を画像として記録できるので、面的な風化度判定
を行うことができる。これに加えて、岩盤の表面温度変
化から岩盤の熱慣性を逆解析し、さらに多孔体モデルに
よりヤング率に換算することができるため、これらの物
理量により定量的な風化度評価ができる。
Further, since the surface temperature of the bedrock can be recorded as an image by the thermal infrared imaging device, the degree of weathering can be determined. In addition to this, the thermal inertia of the rock can be inversely analyzed from the change in the surface temperature of the rock, and further converted to the Young's modulus by the porous body model.

【0069】そして調査項目としては、熱赤外線映像装
置による岩盤表面の温度計測、気温、風速、日射量等の
気象計測のみであり、従来の弾性波探査による方法に比
較し、手間がかからない。
The survey items are only the temperature measurement of the rock surface using the thermal infrared imaging device, and the meteorological measurement such as temperature, wind speed, solar radiation, etc., and are less troublesome than the conventional method using elastic wave exploration.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の岩盤の風化度判定方法の1実施形態を
示すフロー図である。
FIG. 1 is a flowchart showing one embodiment of a rock weathering degree determination method according to the present invention.

【図2】多孔体の熱慣性とヤング率の関係を示すグラフ
である。
FIG. 2 is a graph showing a relationship between thermal inertia and a Young's modulus of a porous body.

【図3】熱伝達実験模型の側面図である。FIG. 3 is a side view of a heat transfer test model.

【図4】熱伝達実験模型の平面図である。FIG. 4 is a plan view of a heat transfer experiment model.

【図5】供試体No.1とNo.7の表面温度変化を示すグラフ
である。
FIG. 5 is a graph showing changes in surface temperature of specimens No. 1 and No. 7.

【図6】熱画像撮影範囲の可視画像を示す正面図であ
る。
FIG. 6 is a front view showing a visible image in a thermal imaging range.

【図7】午後5時の熱画像の撮影例を示す正面図であ
る。
FIG. 7 is a front view showing an example of capturing a thermal image at 5:00 pm.

【図8】翌日の午前5時の熱画像の撮影例を示す正面図
である。
FIG. 8 is a front view showing an example of capturing a thermal image at 5:00 am the next day.

【図9】図6中に太枠αで示した領域の斜面表面温度の
平均値および標準偏差を調べたグラフである。
9 is a graph in which the average value and the standard deviation of the slope surface temperature in a region indicated by a thick frame α in FIG. 6 are examined.

【図10】図6中に太枠αで示した領域の温度分布ヒス
トグラムの一例(午後5時)を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing an example of a temperature distribution histogram (at 5:00 pm) of a region indicated by a thick frame α in FIG. 6;

【図11】気温、風速の変化を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing changes in temperature and wind speed.

【図12】日射量の時間変化を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing a temporal change in the amount of solar radiation.

【図13】熱慣性の逆算を示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing the inverse calculation of thermal inertia.

【図14】多孔体の熱慣性とヤング率を示すグラフであ
る。
FIG. 14 is a graph showing thermal inertia and Young's modulus of a porous body.

【図15】解析モデルおよび境界条件を示す説明図であ
る。
FIG. 15 is an explanatory diagram showing an analysis model and boundary conditions.

【図16】局所安全率を定義する説明図である。FIG. 16 is an explanatory diagram for defining a local safety factor.

【図17】解析結果での残壁の変位図である。FIG. 17 is a displacement diagram of a remaining wall as a result of analysis.

【図18】解析結果での主応力分布図である。FIG. 18 is a main stress distribution diagram as a result of analysis.

【図19】解析結果での局所安全率のコンター図であ
る。
FIG. 19 is a contour diagram of a local safety factor as an analysis result.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…熱電対 2…気泡モルタル 3…断熱材 1. Thermocouple 2. Bubble mortar 3. Thermal insulation

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G06F 17/18 G06F 15/36 Z (73)特許権者 000213909 朝日航洋株式会社 東京都豊島区東池袋3丁目1番1号 (73)特許権者 596118600 エヌイーシー三栄株式会社 東京都小平市天神町一丁目57番地 (73)特許権者 391007747 株式会社興和 新潟県新潟市新光町6番地1 (73)特許権者 596139993 株式会社地研コンサルタンツ 埼玉県川越市脇田本町11番地27 (73)特許権者 592059736 株式会社大東建設工業 宮崎県宮崎市大字赤江字飛江田1050番地 (72)発明者 三木 博史 茨城県つくば市大字旭1丁目1番地 建 設省土木研究所 材料施工部土質研究室 内 (72)発明者 三原 慎弘 茨城県つくば市大字旭1丁目1番地 建 設省土木研究所 材料施工部土質研究室 内 (72)発明者 古田 光弘 茨城県つくば市大字旭1丁目1番地 建 設省土木研究所 材料施工部土質研究室 内 (72)発明者 石橋 晃睦 茨城県稲敷郡茎崎町高崎2304番地 日本 工営株式会社 中央研究所内 (72)発明者 荒井 紀之 神奈川県大和市下鶴間2570−4 西松建 設株式会社 技術研究所内 (72)発明者 安田 永昌 東京都港区新橋5−11−3 東興建設株 式会社内 (72)発明者 高田 和典 東京都練馬区光が丘1−6−3−203 (72)発明者 松永 徹志 東京都小平市天神町1丁目57番地 エヌ イーシー三栄株式会社内 (72)発明者 小林 雄三 新潟県新潟市学校町通2番町5295番地 株式会社興和内 (72)発明者 一川 宏也 埼玉県川越市脇田本町11番地27 株式会 社地研コンサルタンツ内 (72)発明者 宍戸 皓一 埼玉県川越市脇田本町11番地27 株式会 社地研コンサルタンツ内 (72)発明者 長谷川 秀人 埼玉県川越市脇田本町11番地27 株式会 社地研コンサルタンツ内 (72)発明者 川崎 達郎 宮崎県宮崎市大字赤江字飛江田1050番地 株式会社大東建設工業内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01N 33/24──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI G06F 17/18 G06F 15/36 Z (73) Patent holder 000213909 Asahi Kohyo Co., Ltd. 3-1-1 Higashiikebukuro, Toshima-ku, Tokyo (73) Patent holder 596118600 NEC Sanei Co., Ltd. 1-57, Tenjin-cho, Kodaira-shi, Tokyo (73) Patent holder 391007747 Kowa Corporation 6-1, Shinkocho, Niigata-shi, Niigata (73) Patent holder 596139993 Ken Consultants 11-27, Wakita Honcho, Kawagoe-shi, Saitama Prefecture (73) Patent owner 592059736 Daito Construction Industry Co., Ltd. 1050, Hieda, Akie, Oaza, Miyazaki-shi, Miyazaki (72) Inventor Hirofumi Miki 1-1-1, Asahi, Tsukuba-shi, Ibaraki (72) Inventor: Shinhiro Mihara Tsukuba, Ibaraki 1-chome, Asahi 1-chome Construction (72) Inventor: Mitsuhiro Furuta, 1-1, Asahi, Oaza, Tsukuba, Ibaraki Pref.Construction: (72) Inventor: Morihiro Ishibashi 2304 Takasaki, Kashizaki-cho, Inashiki-gun, Ibaraki Japan Nippon Koei Co., Ltd. Central Research Laboratory (72) Inventor Noriyuki Arai 2570-4 Shimotsuruma, Yamato-shi, Kanagawa Nishimatsu Construction Engineering Research Laboratory Co., Ltd. 5-11-3, Shinbashi, Minato-ku Toko Construction Corporation (72) Inventor Kazunori Takada 1-3-3-203 Hikarigaoka, Nerima-ku, Tokyo (72) Inventor Tetsushi Matsunaga 1-57, Tenjincho, Kodaira-shi, Tokyo NAC Sanei Co., Ltd. (72) Inventor Yuzo Kobayashi 5295 No.2, Komachicho, Niigata City, Niigata Prefecture Kowanai Co., Ltd. (72) Inventor Hiroya Ichikawa 11-27 Wakita Honcho, Kawagoe-shi, Saitama 27 Stock Company (72) Inventor Koichi Shishido 11-27 Wakita Honcho, Kawagoe-shi, Saitama In-house Research Institute Consultants (72) Inventor Hideto Hasegawa 11-27 Wakita Honcho, Kawagoe-shi, Saitama Prefecture In-house Research Institute Consultants (72) Inventor Tatsuro Kawasaki 1050 Hieda, Akae, Oe, Oaza, Miyazaki-shi, Miyazaki Prefecture Daito Co., Ltd. Within the construction industry (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) G01N 33/24

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 熱赤外線映像装置を利用して岩盤表面を
計測し、さらに付近の気象計測を行い、計測後、岩盤表
層の熱収支モデルに気温、風速、日射量データを入力
し、岩盤の熱慣性値を変化させて岩盤表面の温度変化を
計算し、実測された表面温度に適合する熱慣性を逆算
し、多孔体モデルにより熱慣性から岩盤のヤング率を求
め、得られたヤング率を使用して有限要素法等の数値解
析手法により掘削解析を行い、局所破壊や全体破壊に対
する検討を行うことを特徴とした岩盤の風化度判定方
法。
1. The surface of a rock mass is measured using a thermal infrared imaging device, and weather measurement of the surrounding area is further performed. After the measurement, temperature, wind speed, and solar radiation data are input to a heat balance model of the rock surface layer, and the rock mass is measured. Calculate the temperature change of the rock surface by changing the thermal inertia value, calculate the thermal inertia suitable for the actually measured surface temperature, calculate the Young's modulus of the rock from the thermal inertia using the porous material model, and calculate the obtained Young's modulus. Numerical solution using finite element method etc.
A method for determining the degree of weathering of rock mass, characterized by conducting excavation analysis using analysis techniques and examining local and total failures .
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CN102967548B (en) * 2012-11-09 2015-08-19 中国水利水电科学研究院 A kind of assay method of rock decay speed
CN105138746B (en) * 2015-08-08 2018-04-17 浙江中科电声研发中心 Pass through the anti-method for pushing away its Young's modulus of the stiffness factor of loudspeaker vibration component
CN108319792B (en) * 2018-02-09 2021-03-23 中国水利水电科学研究院 Finite element simulation sun ray shading calculation method
WO2020050805A2 (en) * 2018-09-07 2020-03-12 Hacettepe Üni̇versi̇tesi̇ A weathering classification device
JP7303658B2 (en) * 2019-04-24 2023-07-05 株式会社トプコン Method for processing infrared photographic images, apparatus for processing infrared photographic images, and program for processing infrared photographic images
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