JP3447544B2 - 切羽岩盤状況判定方法および切羽岩盤状況判定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、トンネル掘削機
により掘削されたトンネル壁面を保持する支保の選択等
のために切羽岩盤の状況を判定する切羽岩盤状況判定方
法および切羽岩盤状況判定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、地山の崩壊が懸念される岩盤での
トンネル築造において、掘削壁面を支保するための外殻
としてのスキンプレートを有するトンネル掘削機(ＴＢ
Ｍ)を用いている。上記トンネル掘削機によるトンネル
の掘削において、掘削データから的確に切羽岩盤の状況
を判定する方法がなく、トンネル掘削機のテールから現
れた岩盤の亀裂等の状態を目視により確認したり、ハン
マーにより打撃テストしたりして岩盤の状況を判定する
というトンネル岩盤状況判定方法が行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記トンネ
ル岩盤状況判定方法では、地山が比較的良質な場合はよ
いが、崩壊性の高い地山の場合は、支保の設置が遅れて
重大な事故につながる危険性がある。また、熟練したト
ンネル掘削機のオペレータが掘削中に掘進データを見
て、ある程度の切羽岩盤の状況を推定できる場合もある
が、定量的な把握はできず、個人差が大きいという欠点
がある。また、実際のトンネル施工では、事前の地質調
査結果によって推定された地質想定図に基づいて、支保
を選択しておき、トンネル掘削機のテールから出てきた
掘削岩盤の観察によって、支保を変更している。この場
合、岩盤状況の判断の遅れにより、硬質地山から軟質地
山に変化したときに支保の設置が遅れると、トンネル掘
削機のテール部から現れた岩盤が崩れ落ちたり、後日崩
壊したりするという問題がある。

【０００４】そこで、この発明の目的は、掘進するトン
ネル掘削機の後方に掘削壁面が露出する前に切羽岩盤の
状況を定量的かつ的確に判定でき、適切な支保をすみや
かに選択できる切羽岩盤状況判定方法および切羽岩盤状
況判定装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の切羽岩盤状況判定方法は、トンネル掘削
機により岩盤を掘削したときの掘削岩片の大きさを求め
る工程と、上記トンネル掘削機により岩盤を掘削すると
きに要した掘削エネルギーを求める工程と、上記掘削岩
片の大きさと上記掘削エネルギーとに基づいて、切羽岩
盤の状況を判定する工程と、上記掘削岩片の大きさのデ
ータと上記掘削エネルギーのデータとを蓄積する工程と
を有し、上記切羽岩盤の状況を判定する工程において、
蓄積された上記掘削岩片の大きさのデータと上記掘削エ
ネルギーのデータとに基づいて、上記掘削岩片の大きさ
が下しきい値よりも小さいとき、切羽岩盤が硬く崩れに
くいと判定し、上記掘削岩片の大きさが上しきい値より
も大きいとき、切羽岩盤が弱く崩れやすいと判定すると
共に、上記掘削エネルギーが下しきい値エネルギーより
も小さいとき、切羽岩盤が軟らかいと判定し、上記掘削
エネルギーに増加傾向または減少傾向があるとき、層変
わりと判定すると共に、さらに、上記切羽岩盤の状況を
判定する工程において、蓄積された上記掘削岩片の大き
さのデータと上記掘削エネルギーのデータとに基づい
て、上記掘削エネルギーに増減傾向がなく、かつ、上記
掘削岩片の大きさが上記上しきい値よりも大きく、か
つ、上記掘削エネルギーが上記下しきい値エネルギーよ
りも小さいとき、亀裂が多いと判定し、上記掘削エネル
ギーに増減傾向がなく、かつ、上記掘削岩片の大きさが
上記上しきい値よりも大きく、かつ、上記掘削エネルギ
ーが上記上しきい値エネルギーよりも大きいとき、断層
または部分的な弱層があると判定すると共に、上記掘削
エネルギーが増加傾向にあり、かつ、上記掘削岩片の大
きさが上記上しきい値よりも大きいとき、弱層から強層
への層変わりであると判定し、上記掘削エネルギーが減
少傾向にあり、かつ、上記掘削岩片の大きさが上記上し
きい値よりも大きいとき、強層から弱層への層変わりで
あると判定することを特徴としている。

【０００６】上記請求項１の切羽岩盤状況判定方法によ
れば、上記切羽岩盤が弱くて崩れ安いか強くて崩れにく
いかが上記掘削岩片の大きさの大小として現れ、また、
切羽岩盤の硬軟や層変わりが上記掘削エネルギーの大小
や増減として現れる。したがって、上記トンネル掘削機
により岩盤を掘削したときの掘削岩片の大きさを求める
と共に、トンネル掘削機により岩盤を掘削するときに要
した掘削エネルギーを求めて、その掘削岩片の大きさと
トンネル掘削機が掘削するのに要した掘削エネルギーと
に基づいて、切羽岩盤の状況を判定することによって、
切羽岩盤が軟らかいか硬いか、弱くて崩れやすいか強く
て崩れにくいか等を的確に判断して、掘進するトンネル
掘削機の後方に掘削壁面が露出する前に切羽岩盤の状況
をリアルタイムで定量的かつ的確に判定できる。この場
合、数値を使用した定量的な判定方法であるので、判定
結果に個人差が生じない。また、支保の変更に対して定
量的な判断材料が提供でき、合理的なトンネル施工がで
きる。また、トンネル掘削機を用いてパイロットトンネ
ルを掘削する場合、人手により岩盤観察記録を作成する
のに比べて、数値データとして記録でき、グラフ等を活
用して視覚的な岩盤記録を容易に作成できる。

【０００７】また、上記蓄積された掘削岩片の大きさが
下しきい値よりも小さいときは、岩質が新鮮(過去に断
層などによる変成作用を余り受けていないこと)で掘削
岩片は小さく扁平になっている場合であるから、硬く崩
れにくい切羽岩盤であると判定する。また、上記蓄積さ
れた掘削岩片の大きさが上しきい値よりも大きいとき
は、掘削岩片がトンネル掘削機のカッタによって破砕さ
れずにそのまま取り込まれる場合であり、弱層部に比較
的硬い岩塊が点在する場合や岩盤が大きな塊として割れ
やすい場合であるから、弱く崩れやすい切羽岩盤である
と判定する。また、上記掘削蓄積されたエネルギーが下
しきい値エネルギーよりも小さいときは、岩質が軟らか
い切羽岩盤であると判定する。さらに、層変わりの地山
を掘削する場合は地山の強さが変化しても、オペレータ
はしばらくは同じように掘削し、層変わりの影響がその
まま掘削エネルギーの変化として現れるので、上記蓄積
された掘削エネルギーに増加傾向または減少傾向がある
ときは、層変わりの切羽岩盤であると判定する。したが
って、切羽岩盤の状況を詳しく判定できる。

【０００８】さらに、蓄積された掘削エネルギーに増減
傾向がなく、掘削エネルギーが下しきい値エネルギーよ
りも小さい場合は地山が弱く、さらに、蓄積された掘削
岩片の大きさが上しきい値よりも大きい場合は大きな岩
塊が崩れ落ちてきているので、亀裂が多い崩れやすい切
羽岩盤であると判定する。また、上記蓄積された掘削エ
ネルギーに増減傾向がなく、掘削エネルギーが上しきい
値エネルギーよりも大きくて地山が強いにもかかわら
ず、掘削岩片の大きさが上しきい値よりも大きく大きな
岩が崩れ落ちてきている場合には、断層または部分的な
弱層を有する切羽岩盤であると判定する。また、上記蓄
積された掘削エネルギーが増加傾向にあり、しかも、掘
削岩片の大きさが上しきい値よりも大きく大きな岩が崩
れ落ちてきている場合には、弱層から強層への層変わり
の切羽岩盤であると判定する。また、上記蓄積された掘
削エネルギーが減少傾向にあり、しかも、掘削岩片の大
きさが上しきい値よりも大きく大きな岩が崩れ落ちてき
ている場合には、強層から弱層への層変わりの切羽岩盤
であると判定する。したがって、蓄積された掘削エネル
ギーのデータの増減傾向を考慮して、切羽岩盤の状況を
より詳しく判定できる。

【０００９】また、請求項２の切羽岩盤状況判定装置
は、トンネル掘削機により岩盤を掘削したときの掘削岩
片の大きさを求める掘削岩片測定部と、上記トンネル掘
削機により岩盤を掘削するときに要した掘削エネルギー
を求める掘削エネルギー算出部と、上記掘削岩片測定部
により求められた掘削岩片の大きさと上記掘削エネルギ
ー算出部により求められた掘削エネルギーとに基づい
て、切羽岩盤の状況を判定する切羽岩盤状況判定部と、
上記掘削岩片測定部により測定された上記掘削岩片の大
きさのデータと上記掘削エネルギー算出部により算出さ
れた上記掘削エネルギーのデータとを蓄積するデータ蓄
積部とを備え、上記切羽岩盤状況判定部は、上記データ
蓄積部により蓄積された上記掘削岩片の大きさのデータ
と上記掘削エネルギーのデータとに基づいて、上記掘削
岩片の大きさが下しきい値よりも小さいとき、切羽岩盤
が硬く崩れにくいと判定し、上記掘削岩片の大きさが上
しきい値よりも大きいとき、切羽岩盤が弱く崩れやすい
と判定すると共に、上記掘削エ ネルギーが下しきい値エ
ネルギーよりも小さいとき、切羽岩盤が軟らかいと判定
し、上記掘削エネルギーに増加傾向または減少傾向があ
るとき、層変わりと判定すると共に、さらに、上記切羽
岩盤状況判定部は、上記データ蓄積部により蓄積された
上記掘削岩片の大きさのデータと上記掘削エネルギーの
データとに基づいて、上記掘削エネルギーに増減傾向が
なく、かつ、上記掘削岩片の大きさが上記上しきい値よ
りも大きく、かつ、上記掘削エネルギーが上記下しきい
値エネルギーよりも小さいとき、亀裂が多いと判定し、
上記掘削エネルギーに増減傾向がなく、かつ、上記掘削
岩片の大きさが上記上しきい値よりも大きく、かつ、上
記掘削エネルギーが上記上しきい値エネルギーよりも大
きいとき、断層または部分的な弱層があると判定すると
共に、上記掘削エネルギーが増加傾向にあり、かつ、上
記掘削岩片の大きさが上記上しきい値よりも大きいと
き、弱層から強層への層変わりであると判定し、上記掘
削エネルギーが減少傾向にあり、かつ、上記掘削岩片の
大きさが上記上しきい値よりも大きいとき、強層から弱
層への層変わりであると判定することを特徴としてい
る。

【００１０】上記請求項２の切羽岩盤状況判定装置によ
れば、上記切羽岩盤が弱くて崩れ安いか強くて崩れにく
いかが上記掘削岩片の大きさの大小として現れ、また、
切羽岩盤の硬軟や層変わりが上記掘削エネルギーの大小
や増減として現れる。したがって、上記掘削岩片測定部
によりトンネル掘削機で岩盤を掘削したときの掘削岩片
の大きさを測定すると共に、上記掘削エネルギー算出部
によりトンネル掘削機で岩盤を掘削するときに要した掘
削エネルギーを算出して、その掘削岩片の大きさとトン
ネル掘削機が掘削するのに要した掘削エネルギーとに基
づいて、上記切羽岩盤状況判定部により切羽岩盤の状況
を判定することによって、切羽岩盤が軟らかいか硬い
か、弱くて崩れやすいか強くて崩れにくいか等を的確に
判断でき、掘進するトンネル掘削機の後方に掘削壁面が
露出する前に切羽岩盤の状況をリアルタイムで定量的か
つ的確に判定できる。この場合、数値を使用した定量的
な判定方法であるので、判定結果に個人差が生じない。
また、支保の変更に対して定量的な判断材料が提供で
き、合理的なトンネル施工ができる。また、トンネル掘
削機を用いてパイロットトンネルを掘削する場合、人手
により岩盤観察記録を作成するのに比べて、数値データ
として記録でき、グラフ等を活用して視覚的な岩盤記録
を容易に作成できる。

【００１１】また、上記切羽岩盤状況判定部は、蓄積さ
れた掘削岩片の大きさが下しきい値よりも小さいとき
は、岩質が新鮮で掘削岩片は小さく扁平になっている場
合であるから、硬く崩れにくい切羽岩盤であると判定す
る。また、上記切羽岩盤状況判定部は、蓄積された掘削
岩片の大きさが上しきい値よりも大きいときは、掘削岩
片がトンネル掘削機のカッタによって破砕されずにその
まま取り込まれる場合であり、弱層部に比較的硬い岩塊
が点在する場合や岩盤が大きな塊として割れやすい場合
であるから、弱く崩れやすい切羽岩盤であると判定す
る。また、上記切羽岩盤状況判定部は、蓄積された掘削
エネルギーが下しきい値エネルギーよりも小さいとき
は、岩質が軟らかい切羽岩盤であると判定する。さら
に、上記切羽岩盤状況判定部は、層変わりの地山を掘削
する場合は地山の強さが変化しても、オペレータはしば
らくは同じように掘削し、層変わりの影響がそのまま掘
削エネルギーの変化として現れるので、上記蓄積された
掘削エネルギーに増加傾向または減少傾向があるとき
は、層変わりの切羽岩盤であると判定する。

【００１２】さらに、上記切羽岩盤状況判定部は、上記
データ蓄積部により蓄積された掘削エネルギーに増減傾
向がなく、掘削エネルギーが下しきい値エネルギーより
も小さい場合は地山が弱く、さらに、上記データ蓄積部
により蓄積された掘削岩片の大きさが上しきい値よりも
大きい場合は大きな岩が崩れ落ちてきているので、亀裂
が多く崩れやすい切羽岩盤であると判定する。また、上
記切羽岩盤状況判定部は、蓄積された掘削エネルギーに
増減傾向がなく、掘削エネルギーが上しきい値エネルギ
ーよりも大きくて地山が強いにもかかわらず、掘削岩片
の大きさが上しきい値よりも大きく大きな岩が崩れ落ち
てきている場合には、断層または部分的な弱層を有する
切羽岩盤であると判定する。また、上記切羽岩盤状況判
定部は、蓄積された掘削エネルギーが増加傾向にあり、
しかも、掘削岩片の大きさが上しきい値よりも大きく大
きな岩が崩れ落ちてきている場合には、弱層から強層へ
の層変わりの切羽岩盤であると判定する。また、上記切
羽岩盤状況判定部は、蓄積された掘削エネルギーが減少
傾向にあり、しかも、掘削岩片の大きさが上しきい値よ
りも大きく大きな岩が崩れ落ちてきている場合には、強
層から弱層への層変わりの切羽岩盤であると判定する。
したがって、蓄積された掘削エネルギーのデータの増減
傾向を考慮して、切羽岩盤の状況をより詳しく判定でき
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の切羽岩盤状況判
定方法および切羽岩盤状況判定装置を図示の実施の形態
により詳細に説明する。

【００１４】図１はこの発明の実施の一形態の切羽岩盤
状況判定方法および切羽岩盤状況判定装置が用いられた
トンネル掘削機の断面図であり、１は前面に複数のロー
ラカッタ１０が取り付けられた円形状のカッタ板、２は
上記カッタ板１の後方に配置され、上方と下方に出没す
るフロントグリッパ、３は上記フロントグリッパ２の後
面側に配置された円形状の隔壁、４は上記隔壁３に一端
が固定された円筒形状のスキンプレートである。

【００１５】また、５は上記隔壁３に固定され、上記カ
ッタ板１を回転駆動するモータ、６は上記隔壁３に一端
が固定され、スキンプレート４よりも後方に向かって延
びるビーム体、７は上記ビーム体６に前後方向に摺動自
在に支持された摺動枠、８は上記摺動枠７に一端が固定
され、他端が隔壁３に固定された推進ジャッキ、９は上
記摺動枠７に取り付けられ、両側方に水平方向に出没す
るリアグリッパである。また、１１は上記ビーム体６の
略中央に固定されたベルトコンベア支持枠、１２は上記
ベルトコンベア支持枠１１によって略中央が支持され、
カッタ板１側から後方に掘削ずりを搬出するベルトコン
ベアである。また、上記トンネル掘削機は、上記モータ
５の電流を計測する電流計３１と、上記推進ジャッキ８
の油圧を計測する油圧計３２と、上記推進ジャッキ８の
ストロークを計測するストローク計３３と、上記ベルト
コンベア１２により搬送されるズリ(掘削岩片)を写すモ
ニタカメラ３４とを備えている。

【００１６】図１において、上記トンネル掘削機は、リ
アグリッパ９を掘削壁面２０に向けて水平方向に突出さ
せて、摺動枠７を掘削壁面２０に固定する。そうして、
上記推進ジャッキ８を延ばすと、推進ジャッキ８の一端
が固定された隔壁３が前方に押されて、カッタ板１が前
方に押され、モータ５によりカッタ板１を回転させるこ
とによって、前方の岩盤を掘削する。そして、所定距離
掘削すると、推進ジャッキ８を延ばすのを止め、フロン
トグリッパ２を掘削壁面２０に突出させ、リアグリッパ
９を内側に没入させる。次に、推進ジャッキ８を縮める
と、摺動枠７がリアグリッパ９と共に前方に移動する。
次に、上記リアグリッパ９を突出させて、フロントグリ
ッパ２を没入させた後、推進ジャッキ８を延ばして、モ
ータ５によりカッタ板１を回転させることによって、前
方の岩盤を掘削する。このように、上記フロントグリッ
パ２とリアグリッパ９を交互に出没させながら、推進ジ
ャッキ８によって、トンネル掘削機を掘進させる。

【００１７】また、図２は上記トンネル掘削機に用いら
れる切羽岩盤状況判定装置のブロック図を示しており、
この切羽岩盤状況判定装置は、上記電流計３１からのモ
ータ５の電流を表す信号を受けて、カッタ電流Ｉを測定
するカッタ電流測定部４１と、上記油圧計３２からの推
進ジャッキ８の油圧を表す信号を受けて、推進ジャッキ
８の推力Ｆtを測定する推力測定部４２と、上記ストロ
ーク計３３からの推進ジャッキ８のストロークを表す信
号を受けて、カッタ板１の推進速度Ｒを算出する推進速
度算出部４３と、上記カッタ電流測定部４１からのカッ
タ電流Ｉを表す信号と推力測定部４２からの推力Ｆtを
表す信号および推進速度算出部４３からの推進速度Ｒを
表す信号を受けて、地山を掘削するときの単位体積当た
りの掘削に要した単位掘削エネルギーＪeを算出する単
位掘削エネルギー算出部４４とを備えている。

【００１８】また、上記切羽岩盤状況判定装置は、スト
ローク計３３からの推進ジャッキ８のストロークを表す
信号を受けて、カッタ板１の推進長さを算出する推進長
さ算出部４５と、上記モニタカメラ３４からの画像信号
を受けて、その画像を処理する画像処理装置４６と、上
記画像処理装置４６からの処理結果を表す信号を受け
て、所定掘進長当たりの掘削されたズリの出現個数を計
数するカウント部４７と、上記カウント部４７からのズ
リの出現個数を表す信号および推進長さ算出部４５から
のカッタ板１の推進長さを表す信号を受けて、後述する
平均ズリ高さＺhを算出する平均ズリ高さ算出部４８
と、上記平均ズリ高さＺhと単位掘削エネルギーＪeとを
蓄積するデータ蓄積部４９と、上記単位掘削エネルギー
算出部４４からの単位掘削エネルギーＪeと上記平均ズ
リ高さ算出部４８からの平均ズリ高さＺhとに基づい
て、切羽岩盤の状況を判定する切羽岩盤状況判定部５０
と、上記切羽岩盤状況判定部５０の判定結果に基づい
て、支保を選択する支保選択部５１とを備えている。な
お、上記切羽岩盤状況判定装置には、画像処理装置４６
からの画像信号を受けて、その画像を表示するモニタテ
レビ３０を備えている。

【００１９】上記ストローク計３３,推進長さ算出部４
５,モニタカメラ３４,画像処理装置４６,カウント部４
７および平均ズリ高さ算出部４８で掘削岩片測定部を構
成している。また、上記電流計３１,油圧計３２,ストロ
ーク計３３,カッタ電流測定部４１,推力測定部４２,推
進速度算出部４３および単位掘削エネルギー算出部４４
で掘削エネルギー算出部を構成している。上記ストロー
ク計３３は掘削岩片測定部と掘削エネルギー算出部によ
り併用される。

【００２０】図３は上記トンネル掘削機のズリ高さを判
定する要部の概略図を示している。図３に示すように、
上記トンネル掘削機のローラカッタ１０により掘削され
たズリ(掘削岩片)は、ベルトコンベア１２により後方に
運搬されて、ベルトコンベア１２の最後尾で図示しない
運搬車内に落下する。この落下直前のベルトコンベア１
２上のズリの状況を前方かつ斜め上向きに向かってモニ
タカメラ３４により写して、そのモニタカメラ３４から
の画像を画像処理装置４６により画像処理する。上記画
像処理装置４６からの画像信号を受けて、モニタテレビ
３０は、モニタカメラ３４からの画像を表示すると共
に、ベルトコンベア１２上のズリの高さを４段階に判定
するセンサマーカーを表示している。

【００２１】図４は上記切羽岩盤状況判定装置の処理を
示すフローチャートであり、以下、図４に従って切羽岩
盤の状況を判定する処理を説明する。

【００２２】まず、処理がスタートすると、ステップＳ
１で１ストロークが終了したか否かを判定して、１スト
ロークが終了したと判定すると、ステップＳ２に進み、
１ストロークが終了していない場合は、終了するまでス
テップＳ１を繰り返す。通常、機長が数ｍのトンネル掘
削機の場合、推進ジャッキ８の伸び縮みによる１ストロ
ークの掘進で１．０〜１．２ｍ進み、この１ストローク
毎にテール部から現れた掘削壁面に支保を施す。したが
って、実際に掘削された切羽岩盤がトンネル掘削機の先
頭からテール部に現れるまでに数回の掘進が行われ、数
時間の余裕がある。

【００２３】次に、ステップＳ２で平均ズリ高さＺhを
算出する。すなわち、上記トンネル掘削機を掘進させな
がら、モニタカメラ３４に写された画像を画像処理装置
４６により画像処理して、上記ストローク計３３により
計測されたストロークより掘進長さ算出部４５によって
換算された掘進長さに基づいて、カウント部４７により
所定掘進長当たりのズリ(掘削岩片)の出現個数を求め
る。詳しくは、図３のモニタテレビ３０に映し出された
センサマーカーに示すように、４段階の範囲に分類した
ズリ高さａ〜ｄ毎のズリの個数をカウントし、夫々のカ
ウント数ｎa〜ｎdと全カウント数Ｎに基づいて、以下の
出現率Ａ〜Ｂを夫々算出するのである。この場合、ズリ
高さａ〜ｄは、ズリ径に相当する。

【００２４】 そして、上記ズリ高さａ〜ｄと出現率Ａ〜Ｄに基づい
て、平均ズリ高さ算出部４８により平均ズリ高さＺh
を、 Ｚh ＝ （ａ×Ａ＋ｂ×Ｂ＋ｃ×Ｃ＋ｄ×Ｄ）／１００ … （式１） により求める。なお、上記式１にけるズリ高さａ〜ｄ
は、ズリ高さの各範囲の中間値としている。

【００２５】次に、ステップＳ３に進み、単位掘削エネ
ルギー算出部４４により単位掘削エネルギーＪeを算出
する。つまり、上記トンネル掘削機を掘進させながら、
上記電流計３１により計測されたモータ５の電流Ｉと、
モータ５を駆動する電圧Ｅと、上記油圧計３２により計
測された推進ジャッキ８の油圧より換算された推力Ｆt
および上記ストローク計３３により計測されたストロー
クより換算された掘進速度Ｒに基づいて、単位容積当た
りの掘削に要した単位掘削エネルギーＪeを、 Ｊe＝(Ｅ・Ｉ(６.１２×１０^-3)＋Ｆt・Ｒ)／(Ａ・Ｒ) ［ｔｆｍ／ｍ³］ ……… （式２） ただし、Ｅ ：カッタ電圧 ［Ｖ］ Ｉ ：カッタ電流 ［Ａ］ Ｆt：推力 ［ｔｆ］ Ｒ ：掘進速度 ［ｍ／min］ Ａ ：掘削断面積 ［ｍ²］ により求める。

【００２６】次に、ステップＳ４に進み、推進距離に対
して平均ズリ高さＺhと単位掘削エネルギーＪeの関係を
表すグラフを作成する。例えば、図５に示すように、横
軸を掘進距離(任意目盛)とし、縦軸をズリ高さＺhおよ
び単位掘削エネルギーＪe(任意目盛)として、掘進距離
に対するズリ高さＺhおよび単位掘削エネルギーＪeをグ
ラフ化する。

【００２７】次に、ステップＳ５に進み、推進距離に対
する平均ズリ高さＺhと単位掘削エネルギーＪeのグラフ
に基づいて、切羽岩盤状況判定部５０により切羽岩盤の
状況の判定を行う。

【００２８】この場合、次の基本規則〜および応用
規則〜により判定する。

【００２９】［基本規則］ 平均ズリ高さＺhが下しきい値よりも小さい場合、
岩質が新鮮(過去に岩盤の変成が少ないこと)で硬い。

【００３０】 平均ズリ高さＺhが上しきい値よりも
大きい場合、崩壊性地山(亀裂が多い、断層がある、層
変わり)である。

【００３１】 単位掘削エネルギーＪeが下しきい値
エネルギーよりも小さい場合、岩種判定等級が低い(Ｃ
Ｌ級以下)。

【００３２】 単位掘削エネルギーＪeが変化してい
る場合、層変わりがある。

【００３３】［応用規則］ 平均ズリ高さＺhが上しきい値よりも大きく、か
つ、単位掘削エネルギーＪeが下しきい値エネルギーよ
りも小さく、かつ、単位掘削エネルギーＪeに増減傾向
がない場合は、亀裂が多い。

【００３４】 平均ズリ高さＺhが上しきい値よりも
大きく、かつ、単位掘削エネルギーＪeが上しきい値エ
ネルギーよりも大きく、かつ、単位掘削エネルギーＪe
に増減傾向がない場合、部分的な弱層または断層があ
る。

【００３５】 平均ズリ高さＺhが上しきい値よりも
大きく、かつ、単位掘削エネルギーＪeが増加傾向であ
る場合、層変わりで弱層から強層に変化している。

【００３６】 平均ズリ高さＺhが上しきい値よりも
大きく、かつ、単位掘削エネルギーＪeが減少傾向であ
る場合、層変わりで強層から弱層に変化している。

【００３７】上記単位掘削エネルギーＪeはデータがば
らつくことがあるので、増加傾向および減少傾向の判定
する際には、移動平均してからその増減傾向を判定して
もよいし、他の数学的手法を用いて行ってもよい。

【００３８】次に、ステップＳ６に進み、ステップＳ５
の判定結果に基づいて、支保選択部５１により支保の選
択を行う。

【００３９】そして、ステップＳ１に戻り、トンネル掘
削機の１ストローク毎にステップＳ１〜ステップＳ６を
繰り返す。

【００４０】以下、上記ステップＳ５の切羽岩盤の状況
の判定について説明する。

【００４１】上記基本規則では、トンネル掘削機の機
構から考えると、岩質が新鮮であれば、掘削ズリは小さ
くかつ扁平になる傾向にあり、したがって、ベルトコン
ベア１２(図１に示す)上のズリの堆積高さが小さくな
る。

【００４２】また、上記基本規則では、ズリ高さはベ
ルトコンベア１２上に堆積した掘削岩片の高さを計測す
るので、通常に破砕されたズリであれば、積み重なった
状態で計測される。一方、ズリ高さが大きく計測される
場合は、大きな岩塊のままベルトコンベア１２上に載っ
ている場合が多い。したがって、ズリ高さが大きく計測
される場合は、カッタ板１(図１に示す)によって破砕さ
れずに、そのまま取り込まれた岩塊が多いときである。
このよう状態が発生するのは、地山の弱層部に比較的硬
い岩塊が点在している場合や、層変わりで硬質岩盤が大
きな固まりとして割れやすい場合で、トンネル掘削機内
に取り込まれたものである。

【００４３】また、上記基本規則では、上記単位掘削
エネルギーＪeは、トンネル掘削機の掘進データから計
算されるので、何らかの運転操作の影響が関与するデー
タである。したがって、岩質が硬い場合では、運転操作
によって掘削に要するエネルギーを小さくするような調
整を行う場合もあるので、硬質地山での単位掘削エネル
ギーＪeが必ずしも大きいとは限らない。一方、岩質が
軟らかい場合は、単位掘削エネルギーＪeを落とすよう
な操作を行う必要がなく、計算された単位掘削エネルギ
ーＪeが小さい場合は、岩種判定等級が低いと判断でき
る。

【００４４】また、上記基本規則では、トンネル掘削
機のオペレータは、切羽地山の状態を正確に予測できな
いので、層境に達して地山の強さが変化しても、しばら
くは同様の掘削条件で掘削する(例えば、同じ掘削速度
を保つ)。したがって、単位掘削エネルギーＪeが順次変
化している場合は、層変わりと判定できる。この単位掘
削エネルギーＪeが変化する箇所は、岩盤が塊としてト
ンネル掘削機に取り込まれることが多く、ズリ高さは大
きくなる傾向にある。

【００４５】また、上記応用規則では、上記単位掘削
エネルギーＪeが下しきい値エネルギーよりも小さい場
合は、地山強さが低い切羽岩盤であり、平均ズリ高Ｚh
さが上しきい値よりも大きい場合は、多くの岩塊が落ち
てきている状態であり、亀裂が多い地山であると判定で
きる。

【００４６】また、上記応用規則では、上記単位掘削
エネルギーＪeが上しきい値よりも大きい場合は、切羽
全体の地山強さが高い状態であり、このときにに平均ズ
リ高さＺhが上しきい値よりも大きい場合は、切羽に断
層や部分的な弱層がある状態である。

【００４７】また、上記応用規則では、平均ズリ高さ
Ｚhが上しきい値よりも大きいということは、大きな岩
塊が崩れ落ちてきている状態であり、単位掘削エネルギ
ーＪeが増加傾向である場合は、岩盤は弱層から強層に
変化している状態である。

【００４８】また、上記応用規則では、平均ズリ高さ
Ｚhが上しきい値よりも大きいということは、大きな岩
塊が崩れ落ちてきている状態であり、単位掘削エネルギ
ーＪeが減少傾向である場合、岩盤は強層から弱層に変
化している状態である。

【００４９】図５は上記基本規則〜および応用規則
〜に従って切羽岩盤の状況を判定した結果の一例を
示している。

【００５０】このようにして判定された切羽岩盤の状況
に応じて選択される支保の種類には、例えば次の(1)〜
(4)等があり、(1)〜(4)の順に支保がより強固なものと
なる。 (1) 無支保 (2) リング支保工Ａ(ピッチ１ｍ) (3) リング支保工Ｂ(ピッチ０.５ｍ) (4) リング支保工＋掛矢板 上記(2)のリング支保工Ａは、断面Ｈ字形状の鋼材をリ
ング状に形成されたリング支保２１を掘進方向に１ｍ間
隔で設置し、(3)のリング支保工Ｂは、同様のリング支
保２１を０.５ｍ間隔で設置するものである。また、上
記(4)のリング支保工＋掛矢板は、掘進方向に所定の間
隔で設置されたリング支保の上側の掘削壁面２０に鋼製
の矢板２２を設置したものである。崩壊性地山ほど、掘
削壁面を保持するためにより強固な支保を選択する。

【００５１】そして、掘削岩片の大きさに相当する平均
ズリ高さＺhと単位掘削エネルギーＪeとに基づいて、切
羽岩盤の状況を判定することによって、切羽岩盤が軟ら
かいか脆くて崩れやすいと判定した場合は、強固な支保
を選択する一方、切羽岩盤が固くて崩れにくいと判定し
た場合、上記強固な支保よりも弱い無支保やリング支保
等を選択する。

【００５２】このように、上記ストローク計３３,推進
長さ算出部４５,モニタカメラ３４,画像処理装置４６,
カウント部４７および平均ズリ高さ算出部４８によっ
て、トンネル掘削機により岩盤を掘削したときの掘削岩
片の大きさに相当する平均ズリ高さＺhを測定すると共
に、電流計３１,油圧計３２,ストローク計３３,カッタ
電流測定部４１,推力測定部４２,推進速度算出部４３お
よび単位掘削エネルギー算出部４４によって、トンネル
掘削機により岩盤を掘削するときに要した掘削エネルギ
ーを算出して、その平均ズリ高さＺhと単位掘削エネル
ギーＪeとに基づいて、上記切羽岩盤状況判定部５０に
より切羽岩盤の状況を判定することによって、切羽岩盤
が軟らかいか硬いか、弱くて崩れやすいか強くて崩れに
くいか等を的確に判断でき、掘進するトンネル掘削機の
後方に掘削壁面が露出する前に切羽岩盤の状況をリアル
タイムで定量的かつ的確に判定することができる。ま
た、この場合、平均ズリ高さＺhと単位掘削エネルギー
Ｊeとの数値を使用した定量的な判定方法であるので、
判定結果に個人差が生じることがない。また、支保の変
更に対して定量的な判断材料が提供でき、合理的なトン
ネル施工を行うことができる。さらに、トンネル掘削機
を用いてパイロットトンネルを掘削する場合、数値デー
タとして記録でき、グラフ等を活用して視覚的な岩盤記
録を容易に作成することできる。

【００５３】また、上記切羽岩盤状況判定部５０の判定
結果に基づいて、上記支保選択部５１により複数種類の
支保のうちから掘削壁面に設置する支保を的確に選択す
ることができ、その支保の選択に個人差等が生じない。
また、上記支保選択部５０によって、掘進するトンネル
掘削機の後方に掘削壁面が露出する前に切羽岩盤の状況
を判断して、支保を的確に選択できるので、トンネル掘
削機のテール部から切羽岩盤が出現するまでに、トンネ
ル掘削機の機長数ｍの余裕(時間にして数時間)があり、
掘削壁面を保持する支保の変更に十分に対応することが
でき、支保の設置が遅れて、岩盤が崩壊するのを防止す
ることができる。

【００５４】また、上記切羽岩盤状況判定部５０は、上
記データ蓄積部４９により蓄積された掘削岩片の大きさ
が下しきい値よりも小さいときは、岩質が新鮮で掘削岩
片は小さく扁平になる傾向があるから、硬い切羽岩盤で
あると判定し、掘削岩片の大きさが上しきい値よりも大
きいときは、掘削岩片がトンネル掘削機のカッタによっ
て破砕されずにそのまま取り込まれ、弱層部に比較的硬
い岩塊が点在する場合や岩盤が大きな塊として割れやす
い場合であるから、弱く崩れやすい切羽岩盤であると判
定し、上記データ蓄積部４９により蓄積された掘削エネ
ルギーが下しきい値エネルギーよりも小さいときは、岩
質が軟らかい切羽岩盤であると判定し、層変わりの地山
を掘削する場合は地山の強さが変化しても、オペレータ
はしばらくは同じ運転条件で掘削し、層変わりの影響が
そのまま掘削エネルギーの変化として現れるので、上記
掘削エネルギーに増加傾向または減少傾向があるとき
は、層変わりの切羽岩盤であると判定する。したがっ
て、切羽岩盤の状況を詳しく判定することができる。

【００５５】さらに、上記切羽岩盤状況判定部５０は、
上記データ蓄積部４９により蓄積された掘削エネルギー
に増減傾向がなく、掘削エネルギーが下しきい値エネル
ギーよりも小さい場合は地山が弱く、さらに、上記デー
タ蓄積部により蓄積された掘削岩片の大きさが上しきい
値よりも大きい場合は大きな岩塊が崩れ落ちてきている
ので、亀裂が多い切羽岩盤であると判定し、掘削エネル
ギーに増減傾向がなく、掘削エネルギーが上しきい値エ
ネルギーよりも大きい場合は地山が強いにもかかわら
ず、掘削岩片の大きさが上しきい値よりも大きく大きな
岩塊が崩れ落ちてきている場合には、断層または部分的
な弱層を有する切羽岩盤であると判定し、掘削エネルギ
ーが増加傾向にあり、掘削岩片の大きさが上しきい値よ
りも大きく大きな岩塊が崩れ落ちてきている場合には、
弱層から強層への層変わりの切羽岩盤であると判定し、
掘削エネルギーが減少傾向にあり、掘削岩片の大きさが
上しきい値よりも大きく大きな岩塊が崩れ落ちてきてい
る場合には、強層から弱層への層変わりの切羽岩盤であ
ると判定する。したがって、切羽岩盤の状況をより詳し
く判定できる。

【００５６】また、ズリ(掘削岩片)高さの測定装置は、
小型で簡単に取付可能であり、単位掘削エネルギーは、
トンネル掘削機の掘進データから演算できるので、計測
手段として汎用性が高い。

【００５７】上記実施の形態では、トンネル掘削機が掘
削したときの掘削岩片の大きさとして平均ズリ高さＺh
を式１により求めたが、掘削岩片の大きさは、画像認識
等の他の方法により適宜求めてもよい。また、上記平均
ズリ高さＺhの上しきい値および下しきい値は、トンネ
ル掘削機の構成等によって適宜な値に設定してよい。ま
た、上記実施の形態では、トンネル掘削機が掘削するの
に要した掘削エネルギーとして単位掘削エネルギーＪe
を式２により求めたが、掘削に要した掘削エネルギーは
トンネル掘削機の構成等に応じて他の方法により適宜求
めてもよい。また、上記単位掘削エネルギーＪeの上し
きい値エネルギーおよび下しきい値エネルギーは、トン
ネル掘削機の構成等によって適宜な値に設定してよい。

【００５８】

【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１の発
明の切羽岩盤状況判定方法は、トンネル掘削機により岩
盤を掘削したときの掘削岩片の大きさを求めると共に、
トンネル掘削機により岩盤を掘削するときに要した掘削
エネルギーを求めて、上記掘削岩片の大きさと掘削エネ
ルギーとに基づいて、切羽岩盤の状況を判定するので、
掘進するトンネル掘削機の後方に掘削壁面が露出する前
に切羽岩盤の状況を定量的かつ的確に判定することがで
きる。また、支保の変更に対して定量的な判断材料が提
供でき、合理的なトンネル施工を行うことができる。ま
た、上記トンネル掘削機を用いてパイロットトンネルを
掘削する場合に、人手を必要とすることなく数値データ
として記録でき、グラフ等を活用して視覚的な岩盤記録
を容易に作成することができる。

【００５９】また、上記掘削岩片の大きさのデータと上
記掘削エネルギーのデータとを蓄積し、上記切羽岩盤の
状況を判定する工程で、その蓄積された上記掘削岩片の
大きさのデータと上記掘削エネルギーのデータとに基づ
いて、上記掘削岩片の大きさが下しきい値よりも小さい
とき、切羽岩盤が硬く崩れにくいと判定し、上記掘削岩
片の大きさが上しきい値よりも大きいとき、切羽岩盤が
弱く崩れやすいと判定し、上記掘削エネルギーが下しき
い値エネルギーよりも小さいとき、切羽岩盤が軟らかい
と判定し、上記掘削エネルギーに増加傾向または減少傾
向があるとき、層変わりと判定するので、切羽岩盤の状
況を詳しく判定することができる。

【００６０】さらに、上記蓄積された上記掘削岩片の大
きさのデータと掘削エネルギーのデータとに基づいて、
上記掘削エネルギーに増減傾向がなく、かつ、上記掘削
岩片の大きさが上しきい値よりも大きく、かつ、上記掘
削エネルギーが下しきい値エネルギーよりも小さいと
き、亀裂が多いと判定し、上記掘削エネルギーに増減傾
向がなく、かつ、上記掘削岩片の大きさが上しきい値よ
りも大きく、かつ、上記掘削エネルギーが上しきい値エ
ネルギーよりも大きいとき、断層または部分的な弱層が
あると判定すると共に、上記掘削エネルギーが増加傾向
にあり、かつ、上記掘削岩片の大きさが上しきい値より
も大きいとき、弱層から強層への層変わりであると判定
し、上記掘削エネルギーが減少傾向にあり、かつ、上記
掘削岩片の大きさが上しきい値よりも大きいとき、強層
から弱層への層変わりであると判定するので、切羽岩盤
の状況をより詳しく判定することができる。

【００６１】また、請求項２の発明の切羽岩盤状況判定
装置は、掘削岩片測定部によりトンネル掘削機で岩盤を
掘削したときの掘削岩片の大きさを測定すると共に、掘
削エネルギー算出部によりトンネル掘削機で岩盤を掘削
するときに要した掘削エネルギーを算出して、その掘削
岩片の大きさとトンネル掘削機が掘削するのに要した掘
削エネルギーとに基づいて、切羽岩盤状況判定部により
切羽岩盤の状況を判定するので、切羽岩盤が軟らかいか
硬いか、弱くて崩れやすいか強くて崩れにくいか等を的
確に判断でき、掘進するトンネル掘削機の後方に掘削壁
面が露出する前に切羽岩盤の状況をリアルタイムで定量
的かつ的確に判定することができる。この場合、数値を
使用した定量的な判定方法であるので、判定結果に個人
差が生じることがない。また、支保の変更に対して定量
的な判断材料が提供でき、合理的なトンネル施工を行う
ことができる。また、上記トンネル掘削機を用いてパイ
ロットトンネルを掘削する場合、数値データとして記録
でき、グラフ等を活用して視覚的な岩盤記録を容易に作
成することができる。

【００６２】また、上記切羽岩盤状況判定部は、上記デ
ータ蓄積部により蓄積された掘削岩片の大きさが下しき
い値よりも小さいときは、岩質が新鮮で掘削岩片は小さ
く扁平になっている場合であるから、硬い切羽岩盤であ
ると判定し、掘削岩片の大きさが上しきい値よりも大き
いときは、掘削岩片がトンネル掘削機のカッタによって
破砕されずにそのまま取り込まれる場合であり、弱層部
に比較的硬い岩塊が点在する場合や岩盤が大きな塊とし
て割れやすい場合であるから、弱く崩れやすい切羽岩盤
であると判定し、上記データ蓄積部により蓄積された掘
削エネルギーが下しきい値エネルギーよりも小さいとき
は、岩質が軟らかい切羽岩盤であると判定し、層変わり
の地山を掘削する場合は地山の強さが変化してもしばら
くは同じように掘削するから、層変わりの影響がそのま
ま掘削エネルギーの変化として現れるから、上記掘削エ
ネルギーに増加傾向または減少傾向があるときは、層変
わりの切羽岩盤であると判定するので、切羽岩盤の状況
を詳しく判定することができる。

【００６３】さらに、上記切羽岩盤状況判定部は、上記
データ蓄積部により蓄積された掘削エネルギーに増減傾
向がなく、掘削エネルギーが下しきい値エネルギーより
も小さい場合は地山が弱く、さらに、上記データ蓄積部
により蓄積された掘削岩片の大きさが上しきい値よりも
大きい場合は大きな岩塊が崩れ落ちてきているので、亀
裂が多い切羽岩盤であると判定し、掘削エネルギーに増
減傾向がなく、掘削エネルギーが上しきい値エネルギー
よりも大きい場合は地山が強いにもかかわらず、掘削岩
片の大きさが上しきい値よりも大きく大きな岩塊が崩れ
落ちてきている場合には、断層または部分的な弱層を有
する切羽岩盤であると判定し、掘削エネルギーが増加傾
向にあり、掘削岩片の大きさが上しきい値よりも大きく
大きな岩塊が崩れ落ちてきている場合には、弱層から強
層への層変わりの切羽岩盤であると判定し、掘削エネル
ギーが減少傾向にあり、掘削岩片の大きさが上しきい値
よりも大きく大きな岩塊が崩れ落ちてきている場合に
は、強層から弱層への層変わりの切羽岩盤であると判定
するので、切羽岩盤の状況をより詳しく判定することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１はこの発明の実施の一形態の切羽岩盤状
況判定方法が用いられるトンネル掘削機の断面図であ
る。

【図２】 図２は上記トンネル掘削機の切羽岩盤状況判
定装置の概略ブロック図である。

【図３】 図３は上記トンネル掘削機のズリ高さを判定
する要部の概略図である。

【図４】 図４は上記切羽岩盤状況判定装置の処理を説
明するフローチャートである。

【図５】 図５は上記切羽岩盤状況判定装置において作
成された掘進距離に対する平均ズリ高さと単位掘削エネ
ルギーとの変化の例を示すグラフである。

【符号の説明】

１…カッタ板、２…フロントグリッパ、３…隔壁、４…
スキンプレート、５…モータ、６…ビーム体、７…摺動
枠、８…推進ジャッキ、９…リアグリッパ、１０…ロー
ラカッタ、１１…ベルトコンベア支持枠、１２…ベルト
コンベア、２０…掘削壁面、２１…リング支保、２２…
矢板、３０…モニタテレビ、３１…電流計、３２…油圧
計、３３…ストローク計、３４…モニタカメラ、４１…
カッタ電流測定部、４２…推力測定部、４３…推進速度
算出部、４４…単位掘削エネルギー算出部、４５…推進
長さ算出部、４６…画像処理装置、４７…カウント部、
４８…平均ズリ高さ算出部、４９…データ蓄積部、５０
…切羽岩盤状況判定部、５１…支保選択部。

フロントページの続き (72)発明者 井上 昭治 大阪府大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番 ２号 株式会社奥村組内 (72)発明者 篠原 茂 大阪府大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番 ２号 株式会社奥村組内 (56)参考文献 特開 平９−151694（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−228780（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−62980（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 9/10 E21D 9/06 301

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トンネル掘削機により岩盤を掘削したと
   きの掘削岩片の大きさを求める工程と、 上記トンネル掘削機により岩盤を掘削するときに要した
   掘削エネルギーを求める工程と、 上記掘削岩片の大きさと上記掘削エネルギーとに基づい
   て、切羽岩盤の状況を判定する工程と、 上記掘削岩片の大きさのデータと上記掘削エネルギーの
   データとを蓄積する工程とを有し 、上記切羽岩盤の状況を判定する工程において、蓄積され
   た上記掘削岩片の大きさのデータと上記掘削エネルギー
   のデータとに基づいて、上記掘削岩片の大きさが下しき
   い値よりも小さいとき、切羽岩盤が硬く崩れにくいと判
   定し、上記掘削岩片の大きさが上しきい値よりも大きい
   とき、切羽岩盤が弱く崩れやすいと判定すると共に、上
   記掘削エネルギーが下しきい値エネルギーよりも小さい
   とき、切羽岩盤が軟らかいと判定し、上記掘削エネルギ
   ーに増加傾向または減少傾向があるとき、層変わりと判
   定すると共に、 さらに、 上記切羽岩盤の状況を判定する工程において、
   蓄積された上記掘削岩片の大きさのデータと上記掘削エ
   ネルギーのデータとに基づいて、上記掘削エネルギーに
   増減傾向がなく、かつ、上記掘削岩片の大きさが上記上
   しきい値よりも大きく、かつ、上記掘削エネルギーが上
   記下しきい値エネルギーよりも小さいとき、亀裂が多い
   と判定し、上記掘削エネルギーに増減傾向がなく、か
   つ、上記掘削岩片の大きさが上記上しきい値よりも大き
   く、かつ、上記掘削エネルギーが上記上しきい値エネル
   ギーよりも大きいとき、断層または部分的な弱層がある
   と判定すると共に、上記掘削エネルギーが増加傾向にあ
   り、かつ、上記掘削岩片の大きさが上記上しきい値より
   も大きいとき、弱層から強層への層変わりであると判定
   し、上記掘削エネルギーが減少傾向にあり、かつ、上記
   掘削岩片の大きさが上記上しきい値よりも大きいとき、
   強層から弱層への層変わりであると判定することを特徴
   とする切羽岩盤状況判定方法。
2. 【請求項２】 トンネル掘削機により岩盤を掘削したと
   きの掘削岩片の大きさを求める掘削岩片測定部と、 上記トンネル掘削機により岩盤を掘削するときに要した
   掘削エネルギーを求める掘削エネルギー算出部と、 上記掘削岩片測定部により求められた掘削岩片の大きさ
   と上記掘削エネルギー算出部により求められた掘削エネ
   ルギーとに基づいて、切羽岩盤の状況を判定する切羽岩
   盤状況判定部と、 上記掘削岩片測定部により測定された上記掘削岩片の大
   きさのデータと上記掘削エネルギー算出部により算出さ
   れた上記掘削エネルギーのデータとを蓄積するデータ蓄
   積部とを備え、 上記切羽岩盤状況判定部は、上記データ蓄積部により蓄
   積された上記掘削岩片の大きさのデータと上記掘削エネ
   ルギーのデータとに基づいて、上記掘削岩片の大きさが
   下しきい値よりも小さいとき、切羽岩盤が硬く崩れにく
   いと判定し、上記掘削岩片の大きさが上しきい値よりも
   大きいとき、切羽岩盤が弱く崩れやすいと判定すると共
   に、上記掘削エネルギーが下しきい値エネルギーよりも
   小さいとき、切羽岩盤が軟らかいと判定し、上記掘削エ
   ネルギーに増加傾向または減少傾向があるとき、層変わ
   りと判定すると共に、 さらに、 上記切羽岩盤状況判定部は、上記データ蓄積部
   により蓄積された上記掘削岩片の大きさのデータと上記
   掘削エネルギーのデータとに基づいて、上記掘削エネル
   ギーに増減傾向がなく、かつ、上記掘削岩片の大きさが
   上記上しきい値よりも大きく、かつ、上記掘削エネルギ
   ーが上記下しきい値エネルギーよりも小さいとき、亀裂
   が多いと判定し、上記掘削エネルギーに増減傾向がな
   く、かつ、上記掘削岩片の大きさが上記上しきい値より
   も大きく、かつ、上記掘削エネルギーが上記上しきい値
   エネルギーよりも大きいとき、断層または部分的な弱層
   があると判定すると共に、上記掘削エネルギーが増加傾
   向にあり、かつ、上記掘削岩片の大きさが上記上しきい
   値よりも大きいとき、弱層から強層への層変わりである
   と判定し、上記掘削エネルギーが減少傾向にあり、か
   つ、上記掘削岩片の大きさが上記上しきい値よりも大き
   いとき、強層から弱層への層変わりであると判定するこ
   とを特徴とする切羽岩盤状況判定装置。