JP3344561B2

JP3344561B2 - Ｔｂｍ切羽及び周辺地質のリアルタイム評価方法及び装置

Info

Publication number: JP3344561B2
Application number: JP20154998A
Authority: JP
Inventors: 中秀昭田; 寺信一下; 本拓治山; 瀬素久廣
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 1998-07-16
Filing date: 1998-07-16
Publication date: 2002-11-11
Anticipated expiration: 2018-07-16
Also published as: JP2000034890A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネルボーリン
グマシン（以下、ＴＢＭと記す）を用いてトンネルを掘
削する際に、地山の状態情報を取得して解析し評価する
ＴＢＭ切羽及び周辺地質のリアルタイム評価方法及び装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＴＢＭによるトンネル掘削においては、
地山の評価、切羽の状態の把握が非常に重要である。特
に、日本のような破砕帯、膨脹性地山等が多く点在する
地域においてＴＢＭ工法の適用性を拡大しするために
は、切羽の状態、掘削ズリの状態等からリアルタイム、
かつ高い精度で地山の状態を推定し、掘進の予測や、不
安定な地質に突入した際の補助工法の選定等に利用する
ことが必要である。

【０００３】しかし、従来、ＴＢＭ工法においては、切
羽がＴＢＭ機体で塞がれているために切羽の直接的な観
察に基づく地山状態の判断を常時、リアルタイムで実施
することは難しく、オペレータの操作勘に頼っているこ
とが多かった。

【０００４】また、ＴＢＭ工法の掘削能率を予測するた
めの指標として、各種岩盤評価式が提案されているが、
これらの指標は、機械データと地質データとを掘削後に
比較検討した結果である。そして、地山の評価を掘削ズ
リ等を用いて行うものもあるが、これも、処理はオフラ
インとなっており、リアルタイムに地山の評価を行うも
のではないため、これらの指標をそのまま実施工に利用
することはできないのが現状である。

【０００５】例えば、本出願人は、ＴＢＭ工法における
先進ボーリングや前方探査、切羽や壁面の画像撮影、あ
るいは掘進制御に関する技術として、特願平９−１２３
７７９号、特願平９−１９２３６８号、特願平９−２３
９３８０号、特願平９−２８９５２９号、特願平９−２
８９５３１号、特願平９−２８９５３２号、特願平９−
３４４７８５号、特願平９−３５６９１７号、特願平１
０−９３０３４号等で提案しているが、いずれも各種取
得情報から、リアルタイムで地山の評価をするものでは
ない。

【０００６】また、本出願人は、特公平７−４９７５６
号公報に、油圧パーカッションドリルで削孔し、削孔深
度に対する破壊エネルギーを算出して岩盤評価及び切羽
前方の地質を予測する削孔検層の技術を開示している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明
は、機械データ、地質データ、ズリ観測データ等のＴＢ
Ｍに関するデータをリアルタイムで収集しかつ分散収集
された各種データを一元管理して各データの相関を考慮
した評価を行い、施工にフィードバックして安定した掘
進を行うＴＢＭ切羽及び周辺地質リアルタイム評価方法
及び装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、トンネ
ルボーリングマシンを用いてトンネルを掘削する際に、
地山の状態情報を取得して解析し、切羽前方の地質及び
トンネルボーリングマシン周辺の地質をリアルタイムで
評価する評価方法において、カッタトルクとスラスト推
力とグリッパ圧とをそれぞれ計測するセンサからの各検
出データおよびズリを排出するベルトコンベヤに設けて
ベルトスケールで計測される搬出ズリの重量とベルト速
度とを入力する第１のパソコンと、ズリの形状・性状を
撮影したＣＣＤカメラの画像処理を行う第２のパソコン
と、トンネルボーリングマシンの後設に設けた削孔機の
センサが検出する深度、トルク、打撃圧、給進力、送水
圧力が入力される第３のパソコンと、濁水処理プラント
の濁水処理量が検出され湧水量として入力されかつ地山
の情報を記録した第４のデータベースを備える第４のパ
ソコンとを準備し、第１のパソコンによりカッタトルク
と推力と掘削速度とカッタ回転速度とから機械データを
取得し、その機械データから準岩盤強度を算出し、第２
のパソコンによりＣＣＤカメラの画像とベルトスケール
からズリの形状・性状を判定してズリ比重、体積を算出
し、第３のパソコンにより深度とトルクと打撃力と給進
力のデータを収集して破壊エネルギーを算出し、第４の
パソコンにより濁水処理設備の処理水槽から湧水量を求
め、地山等級、岩種のデータは地山データベースに記憶
させ、メイングリッパのストロークおよび圧力とフロン
トグリッパのストロークおよび圧力からそれらのグリッ
パの弾性係数を算出し、それらの情報から地質を評価す
るようになっている。

【０００９】さらに本発明によれば、トンネルボーリン
グマシンを用いてトンネルを掘削する際に、地山の状態
情報を取得して解析し、切羽前方の地質及びトンネルボ
ーリングマシン周辺の地質をリアルタイムで評価する評
価装置において、カッタトルクと推力と掘削速度と、カ
ッタ回転速度を計測するセンサと、それらのセンサから
の機械データの計測値を処理してトンネルボーリングマ
シンの地質を評価する機械データ評価手段を備え、削孔
機に設けた深度とトルクと打撃力と給進力とを計測する
センサと、それらのセンサから削孔データを解析して切
羽前方の地質を評価する削孔検層評価手段を備え、搬出
ズリを排出するベルトコンベヤには搬出ズリの重量とベ
ルト速度とを計測するベルトスケールを設け、さらにズ
リの形状・性状を撮影するＣＣＤカメラを設け、それら
の搬出ズリのデータを評価して地山の状態を推定評価す
るズリ評価手段を備え、さらにメイングリッパとフロン
トグリッパとの圧力をそれぞれ計測するセンサを設け、
それらの圧力と両グリッパのストロークから弾性係数を
求めて弾性係数のレベルを判定する手段を備え、それら
の各手段から情報および湧水量の表示および監視するパ
ソコンが事務所に設けられている。

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【００１３】そして、前記機械データ計測手段は、ＴＢ
Ｍに設けられたカッタトルク、スラスト速度・推力、及
びメイン／フロント両グリッパ圧をそれぞれ計測するセ
ンサ、機械データ評価手段は、それらのセンサと連結し
た第１のパソコン、削孔検層評価手段は、削孔機に取り
付けられたセンサと連結された第３のパソコン、掘削ズ
リ計測手段は、ズリの形状・性状を撮影するカメラ、ズ
リ評価手段は、そのカメラと連結してリアルタイムで画
像処理を行う第２のパソコンでそれぞれ構成するのが好
ましい。

【００１４】したがって、本発明によれば、リアルタイ
ムで取得される機械データ、削孔検層データ、及びズリ
情報データから、下記のように地山情報をそれぞれ把握
し評価することができ、迅速に施工にフィードバックさ
れてＴＢＭの安定した掘進を得ることができる。

【００１５】・切羽地山は下記の諸情報準岩盤強度：推力、トルク、及び貫入量（＝ＴＢＭの
掘進速度／回転速度）から下記により算出 σ_cf＝推力／（定数×貫入量） σ_ct＝トルク／（定数×貫入量の１．５乗）掘削体積比エネルギー：掘削体積比エネルギー＝単位掘削量当たりの推進エネル
ギー＋単位掘削量当たりのカッタ回転エネルギーグリッパから得る弾性係数：弾性係数＝（掘削径／２）×定数×荷重増分／変位増分湧水量：例えば、濁水処理設備の処理量の変動を自動
観察して得る。排出ズリの変化：ベルトコンベヤ上のズリの断面形状を
計測し、ベルトスケールで重量を計測して排出ズリの比
重を計測、ズリの形状・色を自動観察する。・前方地山は、削孔検層評価工程の破壊エネルギーの算
出値・後方地山は、切羽後方のこれまで得てきたデータの変
化これらの情報からそれぞれ地山状況が把握されて地質の
評価がなされる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。図１に本発明を実施する掘削装置の
全体構成が示されている。符号１で示すＴＢＭには、そ
の運転席付近に第１のパソコン３が設置されており、カ
ッタトルク、スラスト速度・推力、及びメイン／フロン
ト両グリッパ圧をそれぞれ計測する各センサ１１〜１３
が設けられ、それらの各センサ１１〜１３から稼働状況
押釦スイッチａを有するＴＢＭ操作盤２に配線され、さ
らに前記第１のパソコン３に配線されて各検出データが
リアルタイムでパソコン３に収集されるように構成され
ている。また、ズリを排出するベルトコンベヤ７には、
ベルトスケール９が設けられて搬出ズリの重量とベルト
速度とが計測されてパソコン３に入力されている。そし
て、そのパソコン３は、掘進情報、地山情報等を収集解
析してオペレータに表示すると共に、後記する他のパソ
コン４〜６と連結されてＴＢＭ掘進管理システムＳ０の
オペレータ側システムＳ０ａが構成されている。

【００１７】また、ベルトコンベヤ７の乗り継ぎ部に
は、カメラ８が配設され、撮影したズリの形状・性状が
第２のパソコン４に収集されてリアルタイムで画像処理
が行われ、ズリ形状計測システムＳ１が構成されてい
る。

【００１８】さらに、ＴＢＭ１の本体後方には削孔機２
１が設けられ、その削孔機２１に取り付けられたセンサ
によって深度、トルク、打撃圧、フィード圧、及び送水
圧が検出されて第３のパソコン５に入力され、これらの
削孔データから切羽前方の地質の評価を行う削孔検層シ
ステムＳ２が構成されている。

【００１９】一方、事務所５０には、第４のパソコン６
が設置され、濁水処理プラント２５の濁水処理量が検出
されて湧水量として入力されており、また、地山等の情
報を記録したデータベースを備えて各種情報の表示・監
視を行う事務所側システムＳ０ｂが構成されている。そ
して、これらの第１〜第４のパソコン３〜６はイーサネ
ットで相互に連結されてネットワークが形成され、取得
した各種データの相互の関連を解析され、より高精度の
地山評価を行って迅速に施工にフィードバックを行うＴ
ＢＭ掘進管理システムＳ０が構成されている。

【００２０】次に、図２を参照して前記ＴＢＭ掘進管理
システムＳ０のオペレータ側システムＳ０ａの機能をさ
らに詳しく説明する。なお、以下の説明において、符号
Ｈｘは手操作入力、Ｆｘはファイル、Ｄｘは表示、Ｐｘ
は印刷、Ｍｘは記憶データ、Ｊｘは判断の各項目を示し
ている。

【００２１】掘進情報Ａ１関係は、ＴＢＭ掘進中にオペ
レータが監視するために、機械データＡ２の、カッタ、
スラストジャッキ、フロントグリッパ、メイングリッ
パ、ベルトコンベヤ等の情報が表示され（Ｄ１）、地山
評価Ａ３の、貫入量とトルクＡ４、及び貫入量と推力Ａ
５から地山評価指数が求められて同様に表示される（Ｄ
２）。そして、さらに、測量データＡ６のＴＢＭ姿勢、
すなわち方位・ピッチ・ロールＡ８、及びＴＢＭ位置Ａ
９、すなわち図３に示す計測装置の測定値Ａ１０から縦
断・水平・ＴＢＭ位置と姿勢・１プッシュ先目標位置と
が表示される（Ｄ３）。

【００２２】また、測量データＡ６として、ダボ点測量
結果が入力されて（Ｈ２ａ）、ファイルされ（Ｅ１）、
ＩＴＶカメラ８からズリ形状Ａ１１が入力され、モニタ
Ｍに、また、ＩＴＶカメラ８ＡからＴＢＭ１周辺が撮影
入力され（Ａ１２）、モニタＭにそれぞれ出力される。

【００２３】そして、地山情報Ａ２１関係は、岩種Ｈ１
が情報として入力されており、切羽前方Ａ２２の情報
が、削孔機２１が検出した削孔情報システムＳ２から入
力され、破壊エネルギーとして表示され（Ｄ４）、切羽
Ａ２４の情報は、機械データＡ２５から地山評価指数が
求められて表示される（Ｄ５）。そして、切羽後方Ａ２
６の情報は、支保タイプＨ２が入力され、グリッパ弾性
係数Ａ２７が算出されて、グリッパ弾性係数レベルとし
て表示される（Ｄ６）。

【００２４】稼働実績Ａ３１関係は、機械データＡ３２
及び、トロ待ちズリ処理他のデータＨ３が押釦スイッチ
Ａ３３で入力されてこれらから日報が作成され、プリン
トアウトされる（Ｐ１）。

【００２５】また、図４及び図５を参照して前記ＴＢＭ
掘進管理システムＳ０の事務所側システムＳ０ｂの機能
を詳しく説明する。準備作業Ａ１０１関係としては、地
質縦断図の入力Ｈ１０１とそのファイルＦ１０１、地山
等級の入力Ｈ１０２とそのファイルＦ１０２、計画線の
入力Ｈ１０３とそのファイルＦ１０３、支保タイプの入
力Ｈ１０４とそのファイルＦ１０４、ＴＢＭ諸元Ｈ１０
５及び工事パラメータＨ１０６の入力とそれらのファイ
ルＦ１０５が行われている。

【００２６】計測Ａ１０２関係としては、ストロークナ
ンバーが入力され（Ｈ１０７）、登録されている（Ｍ１
０１）。

【００２７】また、表示Ａ１０３関係は、掘進情報Ａ１
０４として、機械データＡ１０５から、地山評価Ａ１０
６の貫入量とトルクＡ１０７、及び貫入量と推力Ａ１０
８から、そして測量Ａ１０９のＴＢＭ姿勢Ａ１１０すな
わち方位・ピッチ・ロールＡ１１１、及びＴＢＭ位置Ａ
１１２すなわちＸ、Ｙ、Ｚ値Ａ１１３から、カッタ、ス
ラストジャッキ、フロントグリッパ、メイングリッパ、
ベルトコンベヤ、地山評価指数、ＴＢＭ位置と姿勢、及
び１プッシュ先目標位置の各情報が表示される（Ｄ１０
１）。

【００２８】地山情報Ａ１１４は、切羽前方Ａ１１５の
削孔検層データＡ１１６、切羽Ａ１１７の機械データＡ
１１６、切羽後方Ａ１１９のグリッパ弾性係数Ａ１２０
のそれぞれから、破壊エネルギー、地山評価指数、グリ
ッパ弾性係数の各情報が表示される（Ｄ１０２）。

【００２９】保存Ａ１２１関係は、時間Ａ１２２のデー
タとして、１分経過毎（Ｊ１０１）に時系列データを保
存（Ｆ１０６）して１日に１ファイル作成され、１日経
過毎（Ｊ１０２）に時系列ファイルの代表値を保存（Ｆ
１０７）して１日に１ファイル作成される。また、スト
ロークＡ１２３のデータとして、１０ｍｍ掘進毎（Ｊ１
０３）にストロークデータを保存（Ｆ１０８）して１ス
トロークに１ファイル作成され、１ストローク終了毎
（Ｊ１０４）にストロークの代表値を保存（Ｆ１０９）
して１ストロークに１ファイル作成される。そして、ス
トロークナンバーＡ１２４のデータとして、１ストロー
ク終了毎（Ｊ１０５）にストローク代表値のファイルＦ
１０４の代表値をそのストロークナンバーで保存（Ｆ１
１０）して最大１０００ｍ分のファイルが作成され、ま
たは、任意の距離範囲を入力（Ｈ１０８）してそのスト
ローク代表値ファイルＦ１０４の代表値を１ストローク
終了時のストロークナンバーで保存（Ｆ１１１）し、任
意の距離範囲のファイルが作成される。また、グリッパ
Ａ１２５のデータとして、グリッパの伸び開始毎（Ｊ１
０６）に、グリッパの変位量と圧力とを時系列で保存
し、盛り替え毎、グリッパ毎のデータが作成される（Ｆ
１１２）。そして、そのグリッパ時系列ファイルから、
変位量に対する圧力のファイルを、盛り替え毎、グリッ
パ毎（Ｆ１１３）に作成される。また、削孔検層Ａ１２
６データがファイルされ（Ｆ１１４）、地山情報画面で
使用される。

【００３０】解析項目Ａ１２７関係は、盛り替え終了毎
（Ｊ１０７）に、グリッパ弾性係数の計算（単回帰）が
行われる（Ａ１２８）。

【００３１】日常作業Ａ１２９関係は、自動測量システ
ムがない場合には、ＴＢＭ位置を手操作で入力される
（Ｈ１０９）。また、稼働実績が入力されて日報が編集
され（Ｈ１１０）、自動印刷される（Ｐ１０１）。そし
て、ダボ点測量結果が入力され（Ｈ１１１）、ファイル
（Ｆ１１５）される。地山評価Ａ１３０は、地質縦断図
Ａ１３１、削孔検層データＡ１３２、機械データＡ１３
３、及び入力された地山状態Ｈ１１２から地山評価グラ
フが表示され（Ｄ１０３）、プリントアウトされる（Ｐ
１０２）。

【００３２】モニタリングＡ１３４関係は、ズリ形状Ａ
１３５、及びＴＢＭ周囲状況Ａ１３６がモニタＭに表示
される。その他、音Ａ１３７関係が、スピーカＡ１３８
から出力される。

【００３３】以下、図５〜図８を参照して、ＴＢＭ切羽
及び周辺地質のリアルタイム評価方法の手順を説明す
る。この評価方法の手順は図６に示すように、機械デー
タＢ１、ズリ形状・性状Ｂ２、湧水量Ｂ３、地山データ
ベースＢ４、削孔検層データＢ５の各項に大別でき、機
械データＢ１の項によって機械データ評価工程が、ズリ
形状・性状Ｂ２、湧水量Ｂ３、及び地山データベースＢ
４の各項によってズリ評価工程が、そして削孔検層デー
タＢ５の項によって削孔検層評価工程がそれぞれ構成さ
れている。

【００３４】上記機械データＢ１の項では、図７に示す
ように、Ｂ１１でカッタトルク、推力、掘削速度、振
動、ピッチング、及びカッタ回転速度等の機械情報の取
得を、また、Ｂ１２でメイン／フロントグリッパストロ
ーク及びメイン／フロントグリッパ圧力のグリッパ情報
の取得を行う。そして、Ｂ１１からはＢ１３に進み、準
岩盤強度、単位掘削電力量、及び掘削体積比エネルギー
を算出する。

【００３５】そして、掘進速度の変化なしの場合（Ｂ１
４）、推力・トルクが上昇（Ｂ２１）、振動大（Ｂ２
２）であれば、準岩盤強度高いと判定する（Ｂ２３）。
また、推力が小の場合には（Ｂ１５）、図７に示すよう
にトルクの判定を行って、トルクが小の場合（Ｂ２
４）、掘進速度が想定以上であれば（Ｂ２８）、準岩盤
強度は想定値より低いと判断し（Ｂ２９）、一般的に問
題ないが地山の崩落があり得ると判定する（Ｂ３０）。
トルクが標準の場合（Ｂ２５）、掘進速度が想定値であ
れば（Ｂ３１）、問題なし（Ｂ３２）と判定する。トル
クが大の場合（Ｂ２６）、軟弱土または粘性土であり
（Ｂ３３）、カッタの停止を判断し（Ｂ３４）、切羽崩
落と判定する（Ｂ３５）。トルクの振れが大の場合（Ｂ
２７）、準岩盤強度が高ければ（Ｂ３６）、亀裂が多く
崩落の可能性があると判定する（Ｂ３７）。また、Ｂ１
６で推力が標準の場合には、トルク値によって、前記Ｂ
２６またはＢ２７に進む。

【００３６】そして、Ｂ１７で推力が大の場合には、ト
ルクの判定を行い、トルクが小ないし標準の場合（Ｂ３
８）、盛り替え力大であれば、膨脹性地山でＴＢＭ本体
部分崩落と判断する（Ｂ４２）。トルクが大の場合（Ｂ
３９）、準岩盤強さによって（Ｂ４３）、それが高かけ
れば硬岩で崩落と判定し（Ｂ４４）、低ければ軟弱土で
切羽崩壊と判定する（Ｂ４５）。また、トルクが大で大
きく変動する場合（Ｂ４０）、硬岩で亀裂が多く崩落性
と判定する（Ｂ４６）。

【００３７】また、Ｂ１８で推力が大きく変動する場合
は、硬岩で本体の一部引っ掛かりと判定する（Ｂ４
７）。そして、Ｂ１９の推進させるとトルクが急増する
場合は、切羽自立できず玉石または大塊状礫が破砕と判
定する（Ｂ４８）。さらに、Ｂ２０で定勾配なのにピッ
チングが上下降する場合は、上昇であれば、硬岩と判定
し（Ｂ４９）、下降であれば、軟弱土と判定する（Ｂ５
０）。

【００３８】そして、前記Ｂ４２からは、膨脹性地山と
判定し（Ｂ５１）、前記Ｂ３５、Ｂ４４、Ｂ４５、及び
Ｂ４８からは、切羽崩落と判定し（Ｂ５２）、前記Ｂ３
７及びＢ４６からは崩落の可能性と判定し（Ｂ５３）、
それぞれ後記する図６のＢ８０に進む。

【００３９】一方、Ｂ１２のグリッパ情報の取得から
は、図９に示すようにメイン／フロント両グリッパ弾性
係数を算出し（Ｂ５４）、その弾性係数の判定を行って
（Ｂ５５）、レベル１〜４（Ｂ５６〜Ｂ５９）に区分す
る。レベル１（Ｂ５６）は、特に問題なしと判定する
（Ｂ６０）。そして、レベル２（Ｂ５７）は、注意を要
す（Ｂ６１）、レベル３（Ｂ５８）は、要セグメント
（Ｂ６２）と判定してそれぞれ後記する図５のＢ８０に
進む。また、レベル４（Ｂ５９）は、検討範囲外と判定
する（Ｂ６３）。

【００４０】次に、前記図６のズリ形状・性状Ｂ２の項
では、ＣＣＤカメラ８の画像、及びベルトスケール９の
計測値から（Ｂ７１）、ズリが粒土状、砂状、チップ
状、あるいは大塊混じりであるかの性状の判定をし、ズ
リ比重・体積を算出して（Ｂ７２）、Ｂ７６に進む。

【００４１】湧水量Ｂ３の項では、濁水処理設備２５の
処理水量を計測して（Ｂ７３）、湧水量を算出する（Ｂ
７４）。

【００４２】地山データベースＢ４の項では、地山等
級、岩種等のデータを記憶しておく（Ｂ７５）。

【００４３】そして、上記のズリ性状データＢ７２、湧
水量Ｂ７４、及び地山データＢ７５の整合を当たりズリ
の性状判定を行って（Ｂ７６）、さらにＢ８０に進む。

【００４４】削孔検層データＢ５の項では、削孔機２１
から深度・トルク・打撃圧・給進力・送水圧力等の諸デ
ータを収集して（Ｂ７７）、破壊エネルギーを算出し
（Ｂ７８）、Ｂ７９にて前方地山／切羽の判定をして、
切羽であればＢ８０に進み、前方地山であればＢ８２に
おいて前方地山の地質評価及び崩落性の有無の判定を行
う。

【００４５】上記のように、Ｂ５１〜Ｂ５３から機械情
報を、Ｂ６１またはＢ６２からグリッパ情報を、Ｂ７６
からズリ情報を、そしてＢ７９から削孔検層情報をそれ
ぞれＢ８０に集めて切羽の地質評価及び崩落の有無の判
定をリアルタイムで行う（Ｂ８１）。

【００４６】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成さ
れ、以下の効果を奏する。（１）ＴＢＭが崩落性地山に遭遇した場合に、ＴＢＭ
の地山による拘束が生じて身動きがとれなくなり掘進が
止まるケースがあり、このような場合に素早く切羽前方
地山の崩落性有無が察知できれば、崩落性地山に対応し
た運転でそれを回避することが可能である。かかる崩落
性地山に対しては、一般にカッタに対しては高トルク低
回転で低速度掘進が適しており、本発明のリアルタイム
の評価によれば、前方崩落性地山を事前に察知すること
ができ、素早くこのような運転に切り替えることで不具
合を回避することができる。

【００４７】（２）また、ＴＢＭによる施工では、Ｔ
ＢＭテール部での支保・吹付け作業が掘進サイクル短縮
の大きなポイントであり、本発明のリアルタイムの評価
によれば、事前に岩盤等級が分かり、急な地山の変化に
対しても地山に応じた支保材を遅滞なくタイムリーに運
搬供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する掘削装置の全体構成を示す
図。

【図２】本発明を実行するＴＢＭ掘進管理システムのオ
ペレータ側システムの機能を示すブロック図。

【図３】図２中の符号Ａ１０で示す計測装置の一覧を示
す図。

【図４】本発明を実行するＴＢＭ掘進管理システムの事
務所側システムの機能を示すブロック図。

【図５】図４の続きを示すブロック図。

【図６】本発明のＴＢＭ切羽及び周辺地質リアルタイム
評価方法の手順を示す図。

【図７】図６に示す機械データの評価方法の手順を示す
図。

【図８】図７の機械データの評価方法の続きを示す図。

【図９】図７のグリッパ情報の評価方法の手順を示す
図。

【符号の説明】

１・・・ＴＢＭ２・・・操作盤３〜６・・・第１〜第４のパソコン７・・・ベルトコンベヤ８・・・カメラ９・・・ベルトスケール１１・・・カッタトルクセンサ１２・・・スラスト速度・推力センサ１３・・・メイングリップ圧センサ１４・・・フロントグリップ圧センサ２１・・・削孔機２５・・・濁水処理プラント

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山本拓治東京都調布市飛田給二丁目19番１号鹿島建設株式会社技術研究所内 (72)発明者廣瀬素久東京都調布市飛田給二丁目19番１号鹿島建設株式会社技術研究所内 (56)参考文献特開平９−158681（ＪＰ，Ａ) 特開平７−62980（ＪＰ，Ａ) 特開平９−151694（ＪＰ，Ａ) 特開平９−119291（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】トンネルボーリングマシンを用いてトン
ネルを掘削する際に、地山の状態情報を取得して解析
し、切羽前方の地質及びトンネルボーリングマシン周辺
の地質をリアルタイムで評価する評価方法において、カ
ッタトルクとスラスト推力とグリッパ圧とをそれぞれ計
測するセンサからの各検出データおよびズリを排出する
ベルトコンベヤに設けてベルトスケールで計測される搬
出ズリの重量とベルト速度とを入力する第１のパソコン
と、ズリの形状・性状を撮影したＣＣＤカメラの画像処
理を行う第２のパソコンと、トンネルボーリングマシン
の後設に設けた削孔機のセンサが検出する深度、トル
ク、打撃圧、給進力、送水圧力が入力される第３のパソ
コンと、濁水処理プラントの濁水処理量が検出され湧水
量として入力されかつ地山の情報を記録した第４のデー
タベースを備える第４のパソコンとを準備し、第１のパ
ソコンによりカッタトルクと推力と掘削速度とカッタ回
転速度とから機械データを取得し、その機械データから
準岩盤強度を算出し、第２のパソコンによりＣＣＤカメ
ラの画像とベルトスケールからズリの形状・性状を判定
してズリ比重、体積を算出し、第３のパソコンにより深
度とトルクと打撃力と給進力のデータを収集して破壊エ
ネルギーを算出し、第４のパソコンにより濁水処理設備
の処理水槽から湧水量を求め、地山等級、岩種のデータ
は地山データベースに記憶させ、メイングリッパのスト
ロークおよび圧力とフロントグリッパのストロークおよ
び圧力からそれらのグリッパの弾性係数を算出し、それ
らの情報から地質を評価することを特徴とするトンネル
ボーリングマシンの切羽及び周辺地質のリアルタイム評
価方法。
【請求項２】トンネルボーリングマシンを用いてトン
ネルを掘削する際に、地山の状態情報を取得して解析
し、切羽前方の地質及びトンネルボーリングマシン周辺
の地質をリアルタイムで評価する評価装置において、カ
ッタトルクと推力と掘削速度と、カッタ回転速度を計測
するセンサと、それらのセンサからの機械データの計測
値を処理してトンネルボーリングマシンの地質を評価す
る機械データ評価手段を備え、削孔機に設けた深度とト
ルクと打撃力と給進力とを計測するセンサと、それらの
センサから削孔データを解析して切羽前方の地質を評価
する削孔検層評価手段を備え、搬出ズリを排出するベル
トコンベヤには搬出ズリの重量とベルト速度とを計測す
るベルトスケールを設け、さらにズリの形状・性状を撮
影するＣＣＤカメラを設け、それらの搬出ズリのデータ
を評価して地山の状態を推定評価するズリ評価手段を備
え、さらにメイングリッパとフロントグリッパとの圧力
をそれぞれ計測するセンサを設け、それらの圧力と両グ
リッパのストロークから弾性係数を求めて弾性係数のレ
ベルを判定する手段を備え、それらの各手段から情報お
よび湧水量の表示および監視するパソコンが事務所に設
けられていることを特徴とする切羽前方の地質及びトン
ネルボーリングマシン周辺の地質をリアルタイムで評価
する評価装置。