JP5285290B2 - Excavator and forward exploration method of face - Google Patents

Excavator and forward exploration method of face Download PDF

Info

Publication number
JP5285290B2
JP5285290B2 JP2008026323A JP2008026323A JP5285290B2 JP 5285290 B2 JP5285290 B2 JP 5285290B2 JP 2008026323 A JP2008026323 A JP 2008026323A JP 2008026323 A JP2008026323 A JP 2008026323A JP 5285290 B2 JP5285290 B2 JP 5285290B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
face
oscillating
oscillator
excavator
wave
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2008026323A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2009185511A (en
Inventor
克 戸井田
啓介 日比谷
泰宏 横田
麻優子 染谷
拓治 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kajima Corp
Original Assignee
Kajima Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kajima Corp filed Critical Kajima Corp
Priority to JP2008026323A priority Critical patent/JP5285290B2/en
Publication of JP2009185511A publication Critical patent/JP2009185511A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5285290B2 publication Critical patent/JP5285290B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Description

本発明は、シールドマシンなどを利用した軟弱地盤下での掘削における基礎地盤性状および前方の異なる地層や埋設物を把握する、切羽の前方探査方法などに関するものである。   The present invention relates to a method for exploring the front of a working face, etc. for grasping the foundation ground properties and different strata and buried objects in front of excavation under soft ground using a shield machine or the like.

これまで、山岳トンネルに用いられてきた切羽の前方探査方法は、火薬、爆薬または杭打撃によりP波(Primary wave、縦波、疎密波とも呼ばれる)を起振し、3成分地震計などを用いて受振を行う弾性波反射法探査(例えば、特許文献1参照)や、先進ボーリング用のロータリーパーカッションドリル・油圧削岩機などの削孔機の機械情報からデータを分析して地質状況を判断する削孔検層などの方法が用いられてきた。   Until now, the method of exploring the front of the face used for mountain tunnels is to excite P waves (also called primary waves, longitudinal waves, and sparse waves) using gunpowder, explosives, or pile hits, and use a three-component seismometer, etc. Analyzing data from machine information of drilling machines such as elastic wave reflection method exploration (for example, see Patent Document 1) and rotary percussion drills and hydraulic rock drills for advanced boring to determine the geological situation Methods such as drilling logging have been used.

特開平5−248175号公報JP-A-5-248175

しかしながら、シールドマシンが適用されるような都市地盤は軟弱であり、かつ周囲への影響も大きいため、従来のような破壊を伴う前方探査は不可能である。また、都市地盤には地下水位が高い場所が多く存在するため、P波による探査を行っても、地下水中を伝わるP波速度より遅い速度を持つ地盤では、水中を伝播したP波が検出され、有効な地下構造調査が困難な場合があり、P波探査では妥当な反射波を得ることができないという問題点があった。   However, since the urban ground to which the shield machine is applied is soft and has a great influence on the surroundings, it is impossible to perform forward exploration with conventional destruction. In addition, because there are many places with high groundwater levels in urban ground, even if P-wave exploration is performed, P-waves that have propagated in water are detected on ground that has a lower speed than the P-wave velocity that travels in groundwater. However, effective underground structure surveys may be difficult, and there is a problem that a proper reflected wave cannot be obtained by P-wave exploration.

そのため、固体中のみを伝播し、地下水の影響を受けないS波(Secondary wave、横波、ねじれ波、たわみ波、せん断波とも呼ばれる)を、破壊を伴わずに、地盤への影響の少ない方法で発振し、地盤の探査に用いることが検討されている。   For this reason, S waves (also called secondary waves, transverse waves, torsion waves, flexural waves, shear waves) that propagate only in solids and are not affected by groundwater are not affected by the ground and are not affected. It oscillates and is being investigated for use in ground exploration.

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的とすることは、地盤を破壊することなく、周囲への影響の少ない方法で、S波を発生し、トンネル切羽の前方探査方法を提供することである。   The present invention has been made in view of the above-described problems. The object of the present invention is to generate an S wave in a manner that has little influence on the surroundings without destroying the ground, and to search forward of the tunnel face. Is to provide a method.

前述した目的を達成するために、第1の発明は、側部にスキンプレートを有し、前部にカッターフェースを具備する掘削機であって、前記カッターフェースに発振部と受振部が設けられ、前記発振部が、管と、前記管内に圧着された超磁歪素子を有する発振器と、を具備し、前記発振部と前記受振部は、前方切羽への挿入が可能であり、掘削時には掘削機内に収納され、前記発振器は、前記超磁歪素子を有する振動子がロッドを介して圧着部と接続され、前記圧着部に前記管に圧着される可動アームが設けられ、前記可動アームが前記圧着部から突出自在であることを特徴とする掘削機である。
In order to achieve the above-described object, the first invention is an excavator having a skin plate on a side portion and a cutter face on a front portion, and an oscillation portion and a vibration receiving portion are provided on the cutter face. The oscillating unit includes a tube and an oscillator having a giant magnetostrictive element crimped in the tube, and the oscillating unit and the vibration receiving unit can be inserted into a front face, The oscillator includes the vibrator having the giant magnetostrictive element connected to a crimping portion via a rod, and a movable arm that is crimped to the tube is provided in the crimping portion, and the movable arm is connected to the crimping portion. a excavator characterized by freely der Rukoto protrude from.

第2の発明は、側部にスキンプレートを有し、前部にカッターフェースを具備する掘削機であって、前記カッターフェースに発振部が設けられ、前記スキンプレートに受振部が設けられ、前記発振部が、管と、前記管内に圧着された超磁歪素子を有する発振器と、を具備し、前記発振器は、前記超磁歪素子を有する振動子がロッドを介して圧着部と接続され、前記圧着部に前記管に圧着される可動アームが設けられ、前記可動アームが前記圧着部から突出自在であることを特徴とする掘削機である。
A second invention is an excavator having a skin plate on a side portion and a cutter face on a front portion, wherein the cutter face is provided with an oscillating portion, the skin plate is provided with a vibration receiving portion, The oscillator includes a tube and an oscillator having a giant magnetostrictive element crimped in the tube, and the oscillator has the transducer having the giant magnetostrictive element connected to the crimping portion via a rod, and the crimping is performed. parts movable arm which is crimped to the pipe is provided on a excavator said movable arm and said freely der Rukoto protruding from the crimping unit.

また、前記掘削機はシールドマシンまたはトンネルボーリングマシンであることが望ましい。   The excavator is preferably a shield machine or a tunnel boring machine.

第3の発明は、請求項1または請求項3記載の掘削機を用いて切羽の前方探査を行う方法であって、トンネル切羽前方に前記管を貫入し、前記管に前記発振器を入れて所定の位置まで移動させ、前記可動アームを前記圧着部から伸ばして前記管内に前記発振器を固定して、トンネルの掘削方向前方の切羽に前記発振部および前記受振部を設置する工程と、前記発振部を振動させ、S波を発生させる工程と、前記受振部で、切羽前方の地層境界面から反射するS波を受振する工程と、前記受振したS波を分析し、切羽前方の地山の地質構造を探査する工程と、を具備することを特徴とする切羽の前方探査方法である。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for performing forward exploration of a face using the excavator according to claim 1 or 3 , wherein the pipe is penetrated in front of a tunnel face and the oscillator is inserted into the pipe. Moving the movable arm to the position, extending the movable arm from the crimping portion, fixing the oscillator in the pipe, and installing the oscillating portion and the vibration receiving portion on the face ahead of the tunnel excavation direction; and the oscillating portion And generating a S wave, receiving the S wave reflected from the stratum interface in front of the face by the receiving unit, analyzing the received S wave, and geology of the natural ground in front of the face And a step of exploring the structure.

第4の発明は、請求項2または請求項3記載の掘削機を用いて切羽の前方探査を行う方法であって、トンネル切羽前方に前記管を貫入し、前記管に前記発振器を入れて所定の位置まで移動させ、前記可動アームを前記圧着部から伸ばして前記管内に前記発振器を固定して、トンネルの掘削方向前方の切羽に前記発振部を設置し、掘削方向側方の切羽に前記受振部を設置する工程と、前記発振部を振動させ、S波を発生させる工程と、前記受振部で、切羽前方の地層境界面から反射するS波を受振する工程と、前記受振したS波を分析し、切羽前方の地山の地質構造を探査する工程と、を具備することを特徴とする切羽の前方探査方法である。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for performing forward exploration of a face using the excavator according to claim 2 or 3 , wherein the pipe is penetrated in front of a tunnel face and the oscillator is inserted into the pipe. The movable arm is extended from the crimping part, the oscillator is fixed in the pipe, the oscillating part is installed on the face in front of the tunnel excavation direction, and the vibration is received on the face in the excavation direction side. A step of oscillating the oscillating unit to generate an S wave, a step of receiving an S wave reflected from a boundary surface in front of the face by the receiving unit, and a step of receiving the received S wave. Analyzing the geological structure of the natural ground in front of the face, and a method for exploring the front of the face.

本発明により、地盤を破壊することなく、周囲への影響の少ない方法で、S波を発生させる、トンネル切羽の前方探査方法を提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a forward exploration method for a tunnel face that generates an S wave by a method having little influence on the surroundings without destroying the ground.

以下図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1の実施形態に係るシールドマシン1について説明する。
図1(a)はシールドマシン1の斜視図であり、図1(b)はシールドマシン1の正面図であり、図1(c)はシールドマシン1の右側面図であり、図1(d)はシールドマシン1による前方探査の構成を示す図である。
The shield machine 1 according to the first embodiment will be described.
1A is a perspective view of the shield machine 1, FIG. 1B is a front view of the shield machine 1, FIG. 1C is a right side view of the shield machine 1, and FIG. ) Is a diagram showing a configuration of forward search by the shield machine 1.

図1(a)に示すように、シールドマシン1は、カッターフェース7とスキンプレート9からなり、カッターフェース7には、発振部3と受振部5が設けられている。   As shown in FIG. 1A, the shield machine 1 includes a cutter face 7 and a skin plate 9, and the cutter face 7 is provided with an oscillation unit 3 and a vibration receiving unit 5.

図1(b)に示すように、発振部3と受振部5は、カッターフェース7上で十字になるように交互に配置されている。さまざまな方向からの反射波を受振できるようにするためである。   As shown in FIG. 1B, the oscillating units 3 and the vibration receiving units 5 are alternately arranged on the cutter face 7 so as to form a cross. This is for receiving reflected waves from various directions.

また、図1(c)に示すように、シールドマシン1のトンネル掘削方向の前方切羽に、発振部3と受振部5とが突き出るように設けられている。また、前方切羽へ発振部3と受振部5の挿入が可能である。   Moreover, as shown in FIG.1 (c), it is provided in the front face of the tunnel excavation direction of the shield machine 1 so that the oscillation part 3 and the vibration receiving part 5 may protrude. Further, the oscillating unit 3 and the vibration receiving unit 5 can be inserted into the front face.

シールドマシン1による前方探査方法について説明する。カッターフェース7により掘削を行い、トンネル10を形成する。掘削時には、発振部3と受振部5は、シールドマシン1内に収納され、カッターフェース7上には露出していない。一定距離を掘削すると、シールドマシン1は、掘削を中断し、掘削したトンネル10にセグメントを設置する。セグメント設置中に、カッターフェース7からトンネル切羽前方へ、後述する管22などを形成し、図1(d)に示すように、発振部3と受振部5を設ける。   A forward search method using the shield machine 1 will be described. Excavation is performed by the cutter face 7 to form a tunnel 10. At the time of excavation, the oscillation unit 3 and the vibration receiving unit 5 are accommodated in the shield machine 1 and are not exposed on the cutter face 7. When excavating a certain distance, the shield machine 1 interrupts excavation and installs a segment in the excavated tunnel 10. During the segment installation, a tube 22 and the like which will be described later are formed from the cutter face 7 to the front of the tunnel face, and the oscillation unit 3 and the vibration receiving unit 5 are provided as shown in FIG.

ある一つの発振部3から、S波11を発振し、破砕帯12により反射した波を、複数の受振部5にて受振する。また、別の発振部3よりS波11を発生し、反射波を複数の受振部5にて受振する。弾性波反射法では、速度層の境界を検知でき、破砕帯12を始め、砂層、土丹、埋設物など、トンネル掘削に悪影響を及ぼすと考えられる地層や物を検出できる。   The S wave 11 is oscillated from a certain oscillating unit 3, and the wave reflected by the crush band 12 is received by the plurality of receiving units 5. Further, an S wave 11 is generated from another oscillating unit 3, and the reflected wave is received by a plurality of receiving units 5. In the elastic wave reflection method, the boundary of the velocity layer can be detected, and it is possible to detect formations and objects such as the crush zone 12, sand layers, earthen stones, and buried objects that are considered to adversely affect tunnel excavation.

前方探査終了後には、発振部3と受振部5をシールドマシン1の内に収納し、次の掘削に備える。セグメントの設置と前方探査が終了した後、再びカッターフェース7により、トンネル10の掘削を開始する。これらの掘削サイクルを繰り返しながら、トンネル10を掘削する。   After completion of the forward exploration, the oscillating unit 3 and the vibration receiving unit 5 are housed in the shield machine 1 to prepare for the next excavation. After the installation of the segment and the forward exploration are completed, excavation of the tunnel 10 is started again by the cutter face 7. The tunnel 10 is excavated while repeating these excavation cycles.

なお、前方探査により、前方にトンネル掘削に悪影響を与える地層や物を検出した場合、前方の地盤の改良や、カッターの交換などの対策を行うこともある。   In addition, when a stratum or an object that adversely affects tunnel excavation is detected by forward exploration, measures such as improvement of the front ground or replacement of a cutter may be taken.

次に、発振部3について説明する。発振部3の長軸方向の断面の概略図を図2に示す。発振部3は、カッターフェース7から貫入された管22と、管22内に圧着した発振器13とからなる。   Next, the oscillation unit 3 will be described. A schematic diagram of a cross section of the oscillating portion 3 in the major axis direction is shown in FIG. The oscillating unit 3 includes a tube 22 penetrating from the cutter face 7 and an oscillator 13 that is crimped into the tube 22.

発振器13の長軸方向の断面の概略図を図3に示す。図3に示すとおり、発振器13は、振動子15がロッド21を介して、圧着部17と接続している。圧着部17には、管22に圧着するための可動アーム19を有する。   A schematic diagram of a cross section of the oscillator 13 in the major axis direction is shown in FIG. As shown in FIG. 3, in the oscillator 13, the vibrator 15 is connected to the crimping portion 17 via the rod 21. The crimping portion 17 has a movable arm 19 for crimping the tube 22.

振動子15は、ケーブル25により、外部の電源(図示せず)などに接続されており、所定の周波数でロッド21を往復運動させる。例えば、発振器13は、10Hzから1000Hzまでまたは100Hzから3000Hzまでの周波数で、スイープ波形を発振する。   The vibrator 15 is connected to an external power source (not shown) by a cable 25 and reciprocates the rod 21 at a predetermined frequency. For example, the oscillator 13 oscillates a sweep waveform at a frequency from 10 Hz to 1000 Hz or from 100 Hz to 3000 Hz.

圧着部17は、可動アーム19を備え、油圧伝達ホース23が外部の油圧発生装置(図示せず)が生じた圧力を伝達し、可動アーム19を圧着部17より突き出す。また、油圧発生装置の圧力を弱めると、可動アーム19は圧着部17に戻る。可動アーム19は、圧着部17より突出自在である。   The crimping portion 17 includes a movable arm 19, and the hydraulic pressure transmission hose 23 transmits pressure generated by an external hydraulic pressure generator (not shown), and the movable arm 19 protrudes from the crimping portion 17. Further, when the pressure of the hydraulic pressure generator is weakened, the movable arm 19 returns to the crimping portion 17. The movable arm 19 can protrude from the crimping portion 17.

図4は、振動子15の断面の概略図である。超磁歪素子27が、コイル29の中におかれ、コイル29の周りを永久磁石31が覆っている。超磁歪素子27はロッド21に接続し、ロッド21は、バネ33により、振動子15の長軸方向に力がかけられている。   FIG. 4 is a schematic view of a cross section of the vibrator 15. The giant magnetostrictive element 27 is placed in the coil 29, and the permanent magnet 31 covers the coil 29. The giant magnetostrictive element 27 is connected to the rod 21, and the rod 21 is applied with a force in the major axis direction of the vibrator 15 by a spring 33.

超磁歪素子27は、Tb0.3Dy0.7Fe2.0(テルビウム‐ディスプロジウム‐鉄)の化合物により形成される。コイル29に電流を流し、磁界を生じることで、超磁歪素子27は、長軸方向へ通常0.1%以上伸張する。コイル29からの磁界がなくなると、元の長さに戻る。コイル29にパルス状の電流を流すことで、超磁歪素子27は伸縮する。超磁歪素子27の伸縮により、ロッド21が往復運動をする。 The giant magnetostrictive element 27 is formed of a compound of Tb 0.3 Dy 0.7 Fe 2.0 (terbium-dysprodium-iron). By causing a current to flow through the coil 29 and generating a magnetic field, the giant magnetostrictive element 27 normally extends 0.1% or more in the major axis direction. When the magnetic field from the coil 29 disappears, the original length is restored. By applying a pulsed current to the coil 29, the giant magnetostrictive element 27 expands and contracts. The rod 21 reciprocates as the giant magnetostrictive element 27 expands and contracts.

次に、発振器13による発振方法を説明する。トンネル切羽前方にボーリングマシンなどで管22を貫入する。図5(a)に示すように、管22内に発振器13を入れ、発振器13を所定の位置まで移動させる。管22は、樹脂製でも金属製でもよい。   Next, an oscillation method using the oscillator 13 will be described. The pipe 22 is penetrated by a boring machine or the like in front of the tunnel face. As shown in FIG. 5A, the oscillator 13 is placed in the tube 22, and the oscillator 13 is moved to a predetermined position. The tube 22 may be made of resin or metal.

次に、図5(b)に示すように、油圧発生装置(図示せず)に圧力をかけ、圧着部17の可動アーム19を伸ばし、管22内で発振器13を固定する。   Next, as shown in FIG. 5B, pressure is applied to a hydraulic pressure generator (not shown), the movable arm 19 of the crimping portion 17 is extended, and the oscillator 13 is fixed in the tube 22.

次に、図5(c)に示すように、振動子15を稼働させ、ロッド21を往復運動させると、圧着部17が管22の壁をこすり、S波11が発生する。   Next, as shown in FIG. 5C, when the vibrator 15 is operated and the rod 21 is reciprocated, the crimping portion 17 rubs the wall of the tube 22 and the S wave 11 is generated.

なお、発振器13は、管22内でP波も同時に発生可能である。圧着部17が管22の壁を擦るようにS波11を発生させると、S波成分が卓越するが、押し当てる力も作用し、P波成分も発生するからである。   The oscillator 13 can also generate a P wave in the tube 22 at the same time. This is because when the S wave 11 is generated so that the crimping portion 17 rubs against the wall of the tube 22, the S wave component is dominant, but the pressing force also acts and the P wave component is also generated.

受振部5は、孔内圧着型の3成分型速度計や3成分型加速度計、いわゆるハイドロフォンなどを用いる。   The vibration receiving unit 5 uses an in-hole pressure bonding type three-component type speedometer, a three-component type accelerometer, a so-called hydrophone, or the like.

第1の実施形態によれば、管内に圧着してS波を発生することが可能なので、従来困難であった、シールド切羽への発振器設置が可能になる。   According to the first embodiment, since it is possible to generate an S wave by crimping in a tube, it is possible to install an oscillator on a shield face, which has been difficult in the past.

また、第1の実施形態によれば、火薬などの爆発により地盤を破壊して弾性波を発生するのではなく、管22内で発振器13を振動させることによりS波を発生するため、周囲への影響が極力少ない方法で、前方探査をすることができる。   In addition, according to the first embodiment, an S wave is generated by vibrating the oscillator 13 in the pipe 22 instead of generating an elastic wave by destroying the ground due to an explosion of gunpowder or the like. It is possible to conduct forward exploration with a method that minimizes the influence of.

また、第1の実施形態によれば、S波を前方探査に用いることができ、地下水を多く含んだ地盤でも地下水の影響を受けずに前方探査をすることができる。また、P波よりも波長の短いS波を前方探査に用いることができ、解像度が高くなる。   Further, according to the first embodiment, the S wave can be used for forward exploration, and the forward exploration can be performed without being affected by the groundwater even in the ground containing a lot of groundwater. In addition, an S wave having a shorter wavelength than the P wave can be used for forward exploration, and the resolution is increased.

また、第1の実施形態によれば、準備に手間がかからず、シールドマシン1を停止した際に、短時間で計測が可能である。そのため、トンネルの掘削サイクルへの影響がない。   Further, according to the first embodiment, preparation is not time-consuming, and measurement can be performed in a short time when the shield machine 1 is stopped. Therefore, there is no impact on the tunnel excavation cycle.

次に、第2の実施形態について説明する。
図6(a)は第2の実施形態に係るシールドマシン101の斜視図であり、図6(b)はシールドマシン101の正面図であり、図6(c)はシールドマシン101の右側面図である。以下の実施形態で第1の実施形態にかかるシールドマシン1と同一の様態を果たす要素には同一の番号を付し、重複した説明は避ける。
Next, a second embodiment will be described.
6A is a perspective view of the shield machine 101 according to the second embodiment, FIG. 6B is a front view of the shield machine 101, and FIG. 6C is a right side view of the shield machine 101. It is. In the following embodiment, the same number is attached | subjected to the element which fulfill | performs the same aspect as the shield machine 1 concerning 1st Embodiment, and the duplicate description is avoided.

図6(a)に示すように、シールドマシン101は、スキンプレート9とカッターフェース7を備え、カッターフェース7の前面に、発振部3と受振部5とが設けられる。   As shown in FIG. 6A, the shield machine 101 includes a skin plate 9 and a cutter face 7, and the oscillation unit 3 and the vibration receiving unit 5 are provided on the front surface of the cutter face 7.

シールドマシン101とシールドマシン1を比べると、発振部3と受振部5の配置が異なる。図6(b)に示すように、シールドマシン101においては、三つの発振部3で三角形を描き、三つの受振部5で三角形を描き、発振部3と受振部5で六角形を形成している。   When the shield machine 101 and the shield machine 1 are compared, the arrangement of the oscillation unit 3 and the vibration receiving unit 5 is different. As shown in FIG. 6B, in the shield machine 101, a triangle is drawn by the three oscillating units 3, a triangle is drawn by the three receiving units 5, and a hexagon is formed by the oscillating unit 3 and the receiving unit 5. Yes.

第2の実施形態は、第1の実施形態と同様の効果を奏する。   The second embodiment has the same effects as the first embodiment.

次に、第3の実施形態について説明する。
図7(a)は、第3の実施形態に係るシールドマシン102の斜視図であり、図7(b)はシールドマシン102の正面図である。
Next, a third embodiment will be described.
FIG. 7A is a perspective view of the shield machine 102 according to the third embodiment, and FIG. 7B is a front view of the shield machine 102.

図7(a)に示すとおり、シールドマシン102は、スキンプレート9とカッターフェース7を備え、カッターフェース7の前面に、発振部3と受振部5とが設けられる。   As shown in FIG. 7A, the shield machine 102 includes a skin plate 9 and a cutter face 7, and the oscillation unit 3 and the vibration receiving unit 5 are provided on the front surface of the cutter face 7.

シールドマシン102とシールドマシン1を比べると、発振部3と受振部5の配置が異なる。図7(b)に示すように、シールドマシン102においては、発振部3と受振部5を、交互に並べて円を描くように配置する。   When the shield machine 102 and the shield machine 1 are compared, the arrangement of the oscillation unit 3 and the vibration receiving unit 5 is different. As shown in FIG. 7B, in the shield machine 102, the oscillating units 3 and the vibration receiving units 5 are alternately arranged so as to draw a circle.

第3の実施形態は、第1の実施形態と同様の効果を奏する。   The third embodiment has the same effects as the first embodiment.

次に、第4の実施形態について説明する。
図8(a)は第4の実施形態に係るシールドマシン103の外観図であり、図8(b)はシールドマシン103の正面図であり、図8(c)はシールドマシン103の右側面図であり、図8(d)シールドマシン1による前方探査の構成を示す図である。
Next, a fourth embodiment will be described.
FIG. 8A is an external view of the shield machine 103 according to the fourth embodiment, FIG. 8B is a front view of the shield machine 103, and FIG. 8C is a right side view of the shield machine 103. FIG. 8 (d) is a diagram showing the configuration of forward exploration by the shield machine 1.

図8(a)に示すように、シールドマシン103においては、トンネル進行方向前方のカッターフェース7上に発振部3を設け、トンネル進行方向側面のスキンプレート9に受振部5を設ける。図8(b)に示すように、発振部3は、カッターフェース7上で分散して配置され、受振部5はそれぞれがなるべく離れるようにスキンプレート9に配置される。図8(c)に示すように、発振部3はトンネル掘削方向に突き出ており、受振部5は、スキンプレート9よりトンネル掘削方向と垂直な方向に突き出ている。   As shown in FIG. 8A, in the shield machine 103, the oscillating unit 3 is provided on the cutter face 7 in front of the tunnel traveling direction, and the vibration receiving unit 5 is provided on the skin plate 9 on the side surface in the tunnel traveling direction. As shown in FIG. 8B, the oscillating units 3 are arranged in a distributed manner on the cutter face 7, and the vibration receiving units 5 are arranged on the skin plate 9 so as to be separated as much as possible. As shown in FIG. 8C, the oscillation unit 3 protrudes in the tunnel excavation direction, and the vibration receiving unit 5 protrudes from the skin plate 9 in a direction perpendicular to the tunnel excavation direction.

また、シールドマシン103を用いたトンネル切羽の前方探査方法を説明する。図8(d)に示すように、シールドマシン103の前方に突き出たある一つの発振部3により発振されたS波11は地盤中を進み、破砕帯12により反射され、受振部5にて受振される。次に、ほかの一つの発振部3が発振する。受振部5で受振した反射波を解析し、トンネル切羽の前方を探査する。   In addition, a forward exploration method of the tunnel face using the shield machine 103 will be described. As shown in FIG. 8 (d), the S wave 11 oscillated by a certain oscillating unit 3 protruding ahead of the shield machine 103 travels through the ground, is reflected by the crush band 12, and is received by the receiving unit 5. Is done. Next, the other one oscillation part 3 oscillates. The reflected wave received by the receiving unit 5 is analyzed, and the front of the tunnel face is searched.

シールドマシン103は、受振部5の間の距離が離れているため、速度層の境界の探査精度が高まる。   In the shield machine 103, the distance between the vibration receiving parts 5 is increased, so that the exploration accuracy of the boundary of the velocity layer is increased.

第4の実施形態は、第1の実施形態と同様の効果を奏するほか、シールドマシン1よりも、正確に破砕帯12の位置を決定できる。   The fourth embodiment has the same effect as the first embodiment, and can determine the position of the crush band 12 more accurately than the shield machine 1.

以上、添付図面を参照しながら、本発明にかかる掘削機や前方探査方法の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しえることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   The preferred embodiments of the excavator and the forward exploration method according to the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the technical idea disclosed in the present application, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.

特に、第1ないし第4の実施の形態のシールドマシンに変えて、トンネルボーリングマシンを用いることは、当然に本発明の技術的範囲に属する。   In particular, it is of course within the technical scope of the present invention to use a tunnel boring machine instead of the shield machine of the first to fourth embodiments.

(a)第1の実施形態に係るシールドマシン1の斜視図、(b)第1の実施形態に係るカッターフェース7の正面図、(c)シールドマシン1の右側面図、(d)シールドマシン1を用いたトンネル切羽の前方探査の構成を示す図。(A) A perspective view of the shield machine 1 according to the first embodiment, (b) a front view of the cutter face 7 according to the first embodiment, (c) a right side view of the shield machine 1, and (d) a shield machine. The figure which shows the structure of the forward exploration of the tunnel face using 1. FIG. 第1の実施の形態に係る発振部3の断面の概略図。Schematic of the cross section of the oscillation part 3 which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る発振器13の概略図。1 is a schematic diagram of an oscillator 13 according to a first embodiment. FIG. 第1の実施の形態に係る振動子15の断面の概略図。FIG. 3 is a schematic view of a cross section of the vibrator 15 according to the first embodiment. 第1の実施形態に係る発振部3の発振方法を示す図。The figure which shows the oscillation method of the oscillation part 3 which concerns on 1st Embodiment. (a)第2の実施形態に係るシールドマシン101を示す図、(b)シールドマシン101の正面図、(c)シールドマシン101の右側面図。(A) The figure which shows the shield machine 101 which concerns on 2nd Embodiment, (b) The front view of the shield machine 101, (c) The right view of the shield machine 101. (a)第3の実施形態に係るシールドマシン102の斜視図、(b)シールドマシン102の正面図。(A) The perspective view of the shield machine 102 which concerns on 3rd Embodiment, (b) The front view of the shield machine 102. FIG. (a)第4の実施形態に係るシールドマシン103の斜視図、(b)シールドマシン103の正面図、(c)シールドマシン103の右側面図、(d)シールドマシン103を用いたトンネル切羽の前方探査の構成を示す図。(A) Perspective view of shield machine 103 according to the fourth embodiment, (b) Front view of shield machine 103, (c) Right side view of shield machine 103, (d) Tunnel face using shield machine 103 The figure which shows the structure of a forward search.

符号の説明Explanation of symbols

1………シールドマシン
3………発振部
5………受振部
7………カッターフェース
9………スキンプレート
10………トンネル
11………S波
12………破砕帯
13………発振器
15………振動子
17………圧着部
19………可動アーム
21………ロッド
22………管
23………油圧伝達ホース
25………ケーブル
27………超磁歪素子
29………コイル
31………永久磁石
33………バネ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ......... Shield machine 3 ......... Oscillation part 5 ......... Vibration part 7 ......... Cutter face 9 ......... Skin plate 10 ......... Tunnel 11 ... …… S wave 12 ......... Fracture zone 13 ... ... Oscillator 15 ......... Vibrator 17 ... ... Crimp part 19 ... ... Movable arm 21 ... ... Rod 22 ... ... Pipe 23 ... ... Hydraulic transmission hose 25 ... ... Cable 27 ... ... Giant magnetostrictive element 29 ……… Coil 31 ……… Permanent magnet 33 ……… Spring

Claims (5)

側部にスキンプレートを有し、前部にカッターフェースを具備する掘削機であって、
前記カッターフェースに発振部と受振部が設けられ、
前記発振部が、管と、
前記管内に圧着された超磁歪素子を有する発振器と、
を具備し、
前記発振部と前記受振部は、前方切羽への挿入が可能であり、掘削時には掘削機内に収納され
前記発振器は、前記超磁歪素子を有する振動子がロッドを介して圧着部と接続され、前記圧着部に前記管に圧着される可動アームが設けられ、前記可動アームが前記圧着部から突出自在であることを特徴とする掘削機。
An excavator having a skin plate on the side and a cutter face on the front,
The cutter face is provided with an oscillating portion and a receiving portion,
The oscillating portion is a tube;
An oscillator having a giant magnetostrictive element crimped in the tube;
Comprising
The oscillating part and the vibration receiving part can be inserted into the front face and stored in an excavator during excavation ,
In the oscillator, a vibrator having the giant magnetostrictive element is connected to a crimping portion via a rod, a movable arm that is crimped to the tube is provided in the crimping portion, and the movable arm can protrude from the crimping portion. excavator characterized by Rukoto Oh.
側部にスキンプレートを有し、前部にカッターフェースを具備する掘削機であって、
前記カッターフェースに発振部が設けられ、
前記スキンプレートに受振部が設けられ、
前記発振部が、管と、
前記管内に圧着された超磁歪素子を有する発振器と、
を具備し、
前記発振器は、前記超磁歪素子を有する振動子がロッドを介して圧着部と接続され、前記圧着部に前記管に圧着される可動アームが設けられ、前記可動アームが前記圧着部から突出自在であることを特徴とする掘削機。
An excavator having a skin plate on the side and a cutter face on the front,
An oscillation part is provided in the cutter face,
A vibration receiving portion is provided on the skin plate,
The oscillating portion is a tube;
An oscillator having a giant magnetostrictive element crimped in the tube;
Equipped with,
In the oscillator, a vibrator having the giant magnetostrictive element is connected to a crimping portion via a rod, a movable arm that is crimped to the tube is provided in the crimping portion, and the movable arm can protrude from the crimping portion. excavator characterized by Rukoto Oh.
前記掘削機はシールドマシンまたはトンネルボーリングマシンであることを特徴とする請求項1または請求項2記載の掘削機。   The excavator according to claim 1 or 2, wherein the excavator is a shield machine or a tunnel boring machine. 請求項1または請求項3記載の掘削機を用いて切羽の前方探査を行う方法であって、
トンネル切羽前方に前記管を貫入し、前記管に前記発振器を入れて所定の位置まで移動させ、前記可動アームを前記圧着部から伸ばして前記管内に前記発振器を固定して、トンネルの掘削方向前方の切羽に前記発振部および前記受振部を設置する工程と、
前記発振部を振動させ、S波を発生させる工程と、
前記受振部で、切羽前方の地層境界面から反射するS波を受振する工程と、
前記受振したS波を分析し、切羽前方の地山の地質構造を探査する工程と、
を具備することを特徴とする切羽の前方探査方法。
A method for performing forward exploration of a face using the excavator according to claim 1 or 3,
The pipe is inserted in front of the tunnel face, the oscillator is inserted into the pipe and moved to a predetermined position, the movable arm is extended from the crimping portion, the oscillator is fixed in the pipe, and the tunnel excavation direction forward Installing the oscillating unit and the vibration receiving unit on the face of
Oscillating the oscillating portion to generate an S wave;
Receiving the S wave reflected from the stratum interface in front of the face at the vibration receiving unit;
Analyzing the received S wave and exploring the geological structure of the natural ground in front of the face;
A method for exploring the front of the face, comprising:
請求項2または請求項3記載の掘削機を用いて切羽の前方探査を行う方法であって、
トンネル切羽前方に前記管を貫入し、前記管に前記発振器を入れて所定の位置まで移動させ、前記可動アームを前記圧着部から伸ばして前記管内に前記発振器を固定して、トンネルの掘削方向前方の切羽に前記発振部を設置し、掘削方向側方の切羽に前記受振部を設置する工程と、
前記発振部を振動させ、S波を発生させる工程と、
前記受振部で、切羽前方の地層境界面から反射するS波を受振する工程と、
前記受振したS波を分析し、切羽前方の地山の地質構造を探査する工程と、
を具備することを特徴とする切羽の前方探査方法。
A method for performing forward exploration of a face using the excavator according to claim 2 or claim 3,
The pipe is inserted in front of the tunnel face, the oscillator is inserted into the pipe and moved to a predetermined position, the movable arm is extended from the crimping portion, the oscillator is fixed in the pipe, and the tunnel excavation direction forward Installing the oscillating part on the face of the digging, and installing the vibration receiving part on the face facing the excavation direction;
Oscillating the oscillating portion to generate an S wave;
Receiving the S wave reflected from the stratum interface in front of the face at the vibration receiving unit;
Analyzing the received S wave and exploring the geological structure of the natural ground in front of the face;
A method for exploring the front of the face, comprising:
JP2008026323A 2008-02-06 2008-02-06 Excavator and forward exploration method of face Active JP5285290B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008026323A JP5285290B2 (en) 2008-02-06 2008-02-06 Excavator and forward exploration method of face

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008026323A JP5285290B2 (en) 2008-02-06 2008-02-06 Excavator and forward exploration method of face

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013112835A Division JP5498610B2 (en) 2013-05-29 2013-05-29 Excavator and forward exploration method of face

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009185511A JP2009185511A (en) 2009-08-20
JP5285290B2 true JP5285290B2 (en) 2013-09-11

Family

ID=41069018

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008026323A Active JP5285290B2 (en) 2008-02-06 2008-02-06 Excavator and forward exploration method of face

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5285290B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130301389A1 (en) * 2010-11-08 2013-11-14 Schlumberger Technology Corporation System And Method For Communicating Data Between Wellbore Instruments And Surface Devices
JP5677820B2 (en) * 2010-11-30 2015-02-25 大成建設株式会社 Ground exploration device and exploration method.
JP5941283B2 (en) * 2012-01-06 2016-06-29 大成建設株式会社 Receiving oscillation point layout and elastic wave exploration method
JP6396824B2 (en) * 2015-02-24 2018-09-26 鹿島建設株式会社 Shield tunnel forward exploration device and method

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58138091U (en) * 1982-03-12 1983-09-17 三菱重工業株式会社 Shield type tunnel excavator face condition detection device
JPH0613831B2 (en) * 1986-02-26 1994-02-23 石川島播磨重工業株式会社 Face exploration device
JPH0499986A (en) * 1990-03-09 1992-03-31 Komatsu Ltd Surveyer for shield excavator front
JP2639607B2 (en) * 1991-09-27 1997-08-13 ビイック株式会社 Exploration method for ground in front of tunnel face
JP2569247B2 (en) * 1992-03-02 1997-01-08 戸田建設株式会社 Front face exploration method
JP3192017B2 (en) * 1993-02-23 2001-07-23 株式会社クボタ Underground exploration equipment in propulsion method
JPH07218477A (en) * 1994-01-31 1995-08-18 Tomohiko Akuta Searching device
JPH0943361A (en) * 1995-08-03 1997-02-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Survey device for front of working face

Also Published As

Publication number Publication date
JP2009185511A (en) 2009-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10697294B2 (en) Vibration while drilling data processing methods
AU2019220720B2 (en) Vibration while drilling data processing methods
JP2007231729A (en) Method and device for prior survey in tunnel construction
JP5985371B2 (en) Geological exploration method during tunnel excavation
JP6131027B2 (en) Measurement method of natural ground elastic wave velocity
CN110376654A (en) Tunnel advanced detection system and method for TBM
RU2330309C2 (en) Continuous downhole resonance source
JP5285290B2 (en) Excavator and forward exploration method of face
JP4157635B2 (en) Tunnel face forward exploration method
JP2013087590A (en) Tunnel face front investigation method
JP4260329B2 (en) Geological exploration method in front of tunnel face
JP5997521B2 (en) Face investigation method using shield machine
CN115390129A (en) In-situ acoustic penetration device with built-in longitudinal and transverse wave transmitting and receiving transducers
JP5940303B2 (en) Tunnel face forward exploration method
JP2017049198A (en) Working face front survey device and working face front survey method
JP2016075606A (en) Elastic wave velocity measuring method
JP5214382B2 (en) Method for oscillating elastic wave and ground exploration method
JP4181139B2 (en) Subsurface imaging method by seismic reflection survey
JP7200013B2 (en) Tunnel Face Forward Exploration System and Tunnel Face Forward Exploration Method
JP5498610B2 (en) Excavator and forward exploration method of face
JP5258734B2 (en) Tunnel front face exploration method and exploration system
JP3380224B2 (en) Tunnel excavator equipped with forward search equipment
Park et al. Development and applications of in-hole seismic method to measure shear wave velocity of subsurface materials
JP2010139451A (en) Reflection method survey system
CN118167288A (en) Tunnel while-drilling geophysical prospecting device and method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20101006

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20111006

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120207

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120409

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20121106

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20121228

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130507

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130531

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5285290

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250