JP6289206B2 - Geological exploration method in tunnel excavation - Google Patents

Geological exploration method in tunnel excavation Download PDF

Info

Publication number
JP6289206B2
JP6289206B2 JP2014066468A JP2014066468A JP6289206B2 JP 6289206 B2 JP6289206 B2 JP 6289206B2 JP 2014066468 A JP2014066468 A JP 2014066468A JP 2014066468 A JP2014066468 A JP 2014066468A JP 6289206 B2 JP6289206 B2 JP 6289206B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
geophone
blasting
face
vibration
tunnel
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
JP2014066468A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2015190789A (en
Inventor
政弘 片山
政弘 片山
茂崇 石濱
茂崇 石濱
仁 手塚
仁 手塚
宏一 青木
宏一 青木
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.)
Kumagai Gumi Co Ltd
Original Assignee
Kumagai Gumi Co Ltd
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 Kumagai Gumi Co Ltd filed Critical Kumagai Gumi Co Ltd
Priority to JP2014066468A priority Critical patent/JP6289206B2/en
Publication of JP2015190789A publication Critical patent/JP2015190789A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6289206B2 publication Critical patent/JP6289206B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Description

本発明は、トンネル掘削における地質探査方法、特に、山岳トンネルの掘削において切羽前方の地質状況を事前に把握するために、発破による発破振動波を利用したトンネル掘削における地質探査方法に関する。   The present invention relates to a geological exploration method in tunnel excavation, and more particularly, to a geological exploration method in tunnel excavation using a blast vibration wave caused by blasting in order to grasp in advance the geological situation in front of a face in excavation of a mountain tunnel.

従来、山岳トンネルの掘削では、特許文献1や特許文献2で開示されるように、掘削中の地山の地質の状態を調べるために、切羽に仕掛けた発破を爆発させて生じた発破振動をトンネル坑外の予定路線上方の地上面にあらかじめ設置した複数の坑外受振器、及びトンネル坑内に設置した起振点側の坑内受振器とにより受振し、坑内受振器と接続された記録装置に同期して記録する。この記録装置に記録された発破振動は、その伝播速度や振幅減衰から地中を伝播する弾性波を演算し、この弾性波に基づいてトンネルの予定路線上方の地質状況を解析することで、切羽前方における岩盤の崩落や、湧き水の発生が予想される断層破砕帯や、地質境界あるいは亀裂域などを事前に把握する地質探査方法が知られている。
しかしながら、発破振動を受振するための坑外受振器をあらかじめ地上面に設置しているため、トンネルの掘削が進むにしたがって、切羽の前方に位置する受振器の数が少なくなり、これから掘削する前方の地質状況を把握する精度が悪化していくと言う問題がある。この問題を解決する方策として、トンネル掘削にともない切羽が移動しても地質状況を把握する上で精度が低下しないように坑外受振器の設置数を増やす方法が考えられるが、坑外受振器と起振点側に設けた記録装置とを接続するためのケーブルを坑外受振器の数量分だけ山中に配線しなくてはならず、非常に多くの手間を要することになる。さらに、発破振動は、伝播距離に限界があることから、切羽から遠方に設置した坑外受振器では、切羽前方の予測も困難となる。
Conventionally, in the excavation of a mountain tunnel, as disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, in order to investigate the geological condition of the natural ground during excavation, the blast vibration generated by exploding the blast on the face is exploded. Recorded by a plurality of outside geophones installed in advance on the ground surface above the planned route outside the tunnel mine, and an underground geophone on the oscillation point side installed in the tunnel mine, and connected to the underground geophone Record synchronously. The blast vibration recorded in this recording device calculates the elastic wave propagating in the ground from the propagation velocity and amplitude attenuation, and based on this elastic wave, analyzes the geological condition above the planned route of the tunnel, There are known geological exploration methods for grasping in advance the fault crushing zone, the geological boundary, or the cracked area where rock collapse and spring water are expected to occur.
However, since an underground geophone for receiving blast vibration is installed on the ground surface in advance, the number of geophones located in front of the face decreases as the tunnel excavation progresses, There is a problem that the accuracy of grasping the geological situation of the country will deteriorate. One way to solve this problem is to increase the number of outboard geophones so that the accuracy of the geological situation does not decrease even if the face moves during tunnel excavation. Therefore, it is necessary to wire a cable for connecting the recording device provided on the side of the oscillation point in the mountain as many as the number of off-the-shelf geophones, which requires much labor. Furthermore, since the propagation distance of the blasting vibration is limited, it is difficult to predict the front of the face in an outside-surface geophone installed far from the face.

特開平7−259472号公報JP-A-7-259472 特開2011−43409号公報JP 2011-43409 A

そこで、本発明は上記課題を解決するため、トンネル掘削においてこれから掘削する切羽前方の地質の状況を精度良く予測できるトンネル掘削における地質探査方法を提供する。   Therefore, in order to solve the above problems, the present invention provides a geological exploration method in tunnel excavation capable of accurately predicting the geological situation ahead of the face to be excavated in tunnel excavation.

本発明に係るトンネル掘削における地質探査方法として、発破の繰り返しによって切羽を進行させるトンネル掘削における切羽前方の地質状態を探索する地質探査方法であって発破により生じる発破振動を受振する受振器をトンネル坑外における地上面の、発破対象となる切羽よりも前方にのみ設置し、当該受振器により発破振動を受振する工程と、前記受振器を前記発破により前方に進行した切羽よりも前方の前記発破振動を受振した位置と異なる位置の地上面に移動して設置する工程と、前記進行後の切羽を発破して当該発破により生じる発破振動を前記移動後の受振器により受振する工程とを備えたので、切羽が移動する毎に受振器も切羽の前方の範囲内で移動するため、切羽が移動する毎に切羽前方において異なる経路を通過した発破振動の受振が可能となり、受振器の数を増やすことなく地質状態を探索するためのデータを多く取得して地質状態を精度良く予測することができる。
また、トンネル掘削における地質探査方法の他の形態として、発破振動を移動後の受振器により受振する工程を前記進行後の切羽を発破する度に行うので、地山の地質状況を調べるためのデータをより多く集めることができ、地山の地質状況をより精度良く把握することができる。
また、トンネル掘削における地質探査方法の他の形態として、前記受振器を発破振動を受振した位置よりも後側に移動させるようにしたので、切羽前方の地質状況をより正確に調べることができる。
また、トンネル掘削における地質探査方法の他の形態として、前記受振器は、前記受振器により受振した発破振動を記録する記録装置を備え、前記受振器と前記記録装置とを1つのバックパックに収容し、持ち運び自在としたので、坑外での持ち運びや移動が容易となる。
また、トンネル掘削における地質探査方法の他の形態として、前記受振器は、地上面における位置情報を取得するGPS受信器を備えたので、発破振動を受振する受振器を切羽前方におけるトンネル掘削予定路線上の異なる地上面に確実に移動させることができる。また、受振器を接地した場所が正確に特定できるので、地山における地質状態の異なる位置を精度良く把握することができる。

As geological prospecting method in tunneling according to the present invention, a geophone for geophone blasting vibration caused by a geological survey method for searching the geological conditions of the working face forward in the tunnel excavation to proceed working face by repeated blasting originating broken tunnel Installed only forward of the face to be blasted on the ground surface outside the mine , receiving the blasting vibration by the geophone, and blasting ahead of the face that has advanced forward by the blast A step of moving to a ground surface at a position different from the position where the vibration is received, and a step of blasting the face after traveling and receiving the blasting vibration generated by the blasting by the shaker after the movement. Therefore, every time the face moves, the geophone moves within the range in front of the face. Geophone vibration is possible, it is possible to accurately predict the geological conditions to get more data for searching the geological conditions without increasing the number of geophones.
In addition, as another form of geological exploration method in tunnel excavation, data for investigating the geological condition of natural ground is performed because the process of receiving blasting vibration with the geophone after movement is performed every time the face after blasting is blown. It is possible to collect more and to understand the geological situation of the natural ground more accurately.
Further, as another form of geological exploration method in tunnel excavation, the geophone is moved rearward from the position where the blast vibration is received , so that the geological situation in front of the face can be examined more accurately.
As another form of geological exploration method in tunnel excavation, the geophone includes a recording device that records blasting vibrations received by the geophone, and the geophone and the recording device are accommodated in one backpack . However, since it is portable, it is easy to carry and move outside the mine.
As another form of geological prospecting method in tunneling, the geophone, since a GPS receiver for acquiring position information on the ground surface, tunneling will geophone for geophone blasting vibration in the working face forward route It can be reliably moved to a different ground level above. In addition, since the place where the geophone is grounded can be accurately identified, it is possible to accurately grasp the different geological positions in the natural ground.

トンネルを掘削中の山岳地盤を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the mountain ground which is excavating a tunnel. 地質探査装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a geological exploration apparatus. 地質探査方法の工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the geological exploration method. 解析された弾性波のようすを示す図である。It is a figure which shows the appearance of the analyzed elastic wave.

図1は、トンネル10を掘削中の山岳地盤を示す概略断面図である。以下、本発明のトンネル掘削における地質探査方法について、図面を参照して詳細に説明する。同図において破線で示す11は、トンネル10の掘削予定路線である。掘削予定路線11とは、トンネルの掘削が予定された経路をいい、掘削予定路線11上の地表とは、路線の上方に位置する山岳地の地上面12をいう。図1に示すトンネル10は山岳地帯に施工中のものであり、図中二点鎖線で示す先端の切羽13を繰り返し発破することにより数m間隔で掘り進められる。トンネル10の切羽前方の地質は、本発明に係る地質探査方法の一実施形態を地質探査装置1で実行することにより探査される。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a mountain ground excavating a tunnel 10. Hereinafter, a geological exploration method in tunnel excavation according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 11 indicated by a broken line in the figure is a planned excavation route of the tunnel 10. The planned excavation line 11 refers to a route planned for excavation of the tunnel, and the ground surface on the planned excavation line 11 refers to the ground surface 12 of a mountainous region located above the line. The tunnel 10 shown in FIG. 1 is under construction in a mountainous area, and is dug at intervals of several meters by repeatedly blasting the cutting edge 13 shown by a two-dot chain line in the figure. The geology in front of the face of the tunnel 10 is searched by executing one embodiment of the geological search method according to the present invention with the geological search device 1.

図2(a),(b)は、地質探査装置1の構成を示すブロック図である。同図に示すように、地質探査装置1は、トンネル坑内に設置される坑内観測装置2と、トンネル坑外に設置される坑外観測装置4と、坑内観測装置2及び坑外観測装置4で観測された発破振動に基づいて地質を解析する解析装置5(図1参照)とを含んで構成される。
坑内観測装置2は、発破起爆装置21、震源22、複数の坑内受振器24及び坑内記録装置25を備える。
発破起爆装置21は、この地質探査において震源22を起爆するための装置であり、発破器27と電力供給線28と発破信号検出器29とを備える。発破器27は、震源22と電力供給線28を介して接続され、内蔵する電源27Aから震源22に電力を供給する。電力供給線28は、高電圧大電流の流れを許容可能な導線である。発破信号検出器29は、発破器27から各雷管30に向かう高電圧の電力が電力供給線28に流れたことを非接触で検出するセンサであって、数マイクロ秒の遅れで当該発破信号検出器29に接続された坑内記録装置25にパルス信号として出力する。
震源22は、雷管30と発破(ダイナマイト)31からなる。雷管30には、例えば、瞬発電気雷管(通電から2ミリ秒以内で起爆するように制御される雷管)やDS電気雷管(デシセコンド雷管、各段で通常250〜500ミリ秒ずつ遅れて起爆するように制御される雷管)により10段程度の段発雷管が用いられ、1段目には瞬発電気雷管が用いられ、2段目以降にはDS電気雷管が用いられる。なお、雷管30の構成は上記構成に限らず、任意の構成とすることができる。
FIGS. 2A and 2B are block diagrams showing the configuration of the geological exploration apparatus 1. As shown in the figure, the geological exploration device 1 includes an underground observation device 2 installed in a tunnel tunnel, an underground observation device 4 installed outside a tunnel tunnel, an underground observation device 2 and an underground observation device 4. And an analysis device 5 (see FIG. 1) for analyzing the geology based on the observed blast vibration.
The underground observation device 2 includes a blasting and detonating device 21, an epicenter 22, a plurality of underground geophones 24, and an underground recording device 25.
The blasting and detonating device 21 is a device for detonating the epicenter 22 in this geological exploration, and includes a blasting device 27, a power supply line 28, and a blasting signal detector 29. The blasting device 27 is connected to the epicenter 22 via the power supply line 28, and supplies power to the seismic source 22 from the built-in power source 27A. The power supply line 28 is a conducting wire that can allow a high voltage and large current to flow. The blast signal detector 29 is a sensor that detects, without contact, that high-voltage power from the blaster 27 to each detonator 30 has flowed to the power supply line 28, and detects the blast signal with a delay of several microseconds. And output as a pulse signal to the underground recording device 25 connected to the device 29.
The epicenter 22 includes a detonator 30 and a blast (dynamite) 31. The detonator 30 is, for example, an instantaneous electric detonator (detonator that is controlled to detonate within 2 milliseconds after energization) or a DS electric detonator (decision detonator, usually at a stage delayed by 250 to 500 milliseconds). A detonator of about 10 stages is used depending on the detonator controlled by the first stage, an instantaneous electric detonator is used for the first stage, and a DS electric detonator is used for the second and subsequent stages. Note that the configuration of the detonator 30 is not limited to the above configuration, and may be any configuration.

したがって、発破器27から電力供給線28に電流が流れることで、雷管30と発破31が時間遅れをともなって順次爆破して発破振動が発生する。この発破信号検出器29から坑内記録装置25に出力されたパルス信号が、坑内記録装置25に内蔵された内部時計により、このパルス信号の立ち上がり時刻を発破時刻、つまり発破振動の発振開始時刻として記録される。
なお、発破は複数段の段発発破により行われるが、本実施形態では、坑内記録装置25に記録された1段目の雷管30の発破時刻を発振時刻として処理するものとして説明する。
Therefore, when a current flows from the blasting device 27 to the power supply line 28, the detonator 30 and the blasting 31 are sequentially blown up with a time delay, and blasting vibration is generated. The pulse signal output from the blast signal detector 29 to the underground recording device 25 is recorded by the internal clock built in the underground recording device 25 as the rising time of this pulse signal as the blast time, that is, the oscillation start time of the blast vibration. Is done.
The blasting is performed by a plurality of stage blasting blasts, but in this embodiment, the blasting time of the first-stage detonator 30 recorded in the underground recording device 25 is described as being processed as the oscillation time.

坑内受振器24は、例えばジオフォン(陸上受振器)などの小型の地震計からなり、トンネル10の長手方向に沿って所定の間隔、例えば10m程度の間隔を空けて並べて複数配置される。坑内受振器24は、接続ケーブル24Aにより、坑内受振器24が接続されるとともに坑内記録装置25と接続される。
なお、坑内受振器24は、あらかじめトンネル坑内の地盤上や、側壁上に設けたボーリング孔に配置して当該坑内における地盤等の振動状態を検出するようにしても良い。また、ボーリング孔に限らず、トンネル坑内の天井、壁、床の各面に直接設置しても良い。
この坑内受振器24が観測した発破振動のデータ(受振データ)は、デジタル信号に変換された後、坑内記録装置25に出力される。
The underground geophone 24 is composed of a small seismometer such as a geophone (land geophone), for example, and is arranged in a plurality along the longitudinal direction of the tunnel 10 at a predetermined interval, for example, about 10 m. The underground geophone 24 is connected to the underground recording device 25 while being connected to the underground geophone 24 by a connection cable 24A.
Note that the underground geophone 24 may be arranged in advance in a borehole provided on the ground in the tunnel mine or on the side wall so as to detect the vibration state of the ground in the mine. Moreover, you may install not only in a boring hole but directly on each surface of the ceiling in a tunnel mine, a wall, and a floor.
Blast vibration data (vibration data) observed by the underground geophone 24 is converted into a digital signal and then output to the underground recording device 25.

坑内記録装置25は、内部時計32と、GPS受信器33と、電源装置34と、記録媒体35とを備えたデータロガーである。内部時計32は、水晶発振により時刻を進行させる時計である。内部時計32は、GPS受信器33で受信されたGPS信号に含まれるGPS時刻に同期可能に構成される。GPS受信器33は、GPSアンテナ33aを備え、GPSアンテナ33aで受信したGPS信号に含まれるGPS時刻を受信するとともに、GPS衛星から受信したGPS信号に基づいてGPS受信器33の地球上における位置情報を処理する。
なお、GPS信号とは、GPS(Global Positioning System;全地球測位システム)衛星から発せられた時刻校正を目的とした信号(1PPS、時刻情報など)を含んだ電波信号である。
The underground recording device 25 is a data logger including an internal clock 32, a GPS receiver 33, a power supply device 34, and a recording medium 35. The internal clock 32 is a clock that advances the time by crystal oscillation. The internal clock 32 is configured to be able to synchronize with the GPS time included in the GPS signal received by the GPS receiver 33. The GPS receiver 33 includes a GPS antenna 33a, receives GPS time included in the GPS signal received by the GPS antenna 33a, and positional information on the earth of the GPS receiver 33 based on the GPS signal received from the GPS satellite. Process.
The GPS signal is a radio wave signal including a signal (1 PPS, time information, etc.) for the purpose of time calibration emitted from a GPS (Global Positioning System) satellite.

電源装置34は、100Vや200Vの商用電源から供給された電力を充電可能に構成された2次電池や、乾電池などの一次電池で構成された蓄電池であって、100Vや200Vの商用電源から独立して移動可能に構成される。記録媒体35は、例えば、着脱自在な記憶ディスクである。
この坑内記録装置25は、例えば、GPSアンテナ33aが露出するように、防爆ケースなどに収容され、例えば1つのバックパックなどのバッグに収容してトンネル坑外に持ち運び自在に構成される。このように坑内記録装置25をトンネル坑外に搬出可能にしておくことで、発破振動を受振するときの内部時計32の時刻をGPS時計の時刻に一致させた状態を保つことができる。
The power supply device 34 is a storage battery composed of a secondary battery configured to be able to charge power supplied from a commercial power source of 100 V or 200 V, or a primary battery such as a dry battery, and is independent of a commercial power source of 100 V or 200 V. And is configured to be movable. The recording medium 35 is, for example, a removable storage disk.
For example, the underground recording device 25 is accommodated in an explosion-proof case or the like such that the GPS antenna 33a is exposed, and is accommodated in a bag such as a single backpack, and can be carried outside the tunnel well. Thus, by enabling the mine recording device 25 to be carried out of the tunnel mine, it is possible to maintain a state in which the time of the internal clock 32 when receiving the blasting vibration is made coincident with the time of the GPS clock.

この坑内記録装置25は、切羽13が前進する毎に、トンネル坑外に持ち出されることにより、内部時計32がGPS時刻に同期される。そして、GPS受信器33がGPS信号を受信する毎に内部時計32がGPS信号に含まれたGPS時刻(基準時刻)と自動的に同期して、上述の発破信号検出器29で検出した発破信号を発破開始時刻の合図とし、内部時計32の時刻を時間軸とする波形として坑内受振器24から入力された受振データを内蔵する記録媒体35に記録する。記録媒体35には、例えば、着脱自在なメモリディスク、及びハードディスクなどが挙げられる。
なお、GPS受信器33及びGPSアンテナ33aは、坑内記録装置25から分離してGPS電波を受信可能にトンネル坑外に設け、坑内記録装置25とGPS受信器33とが通信可能なように有線や無線により接続しても良い。また、GPSアンテナ33aのみをトンネル坑外に設けて、GPS受信器33にGPSアンテナ33aで受信した信号を出力可能なように有線により接続するようにしても良い。
The mine recording device 25 is taken out of the tunnel mine every time the face 13 advances, so that the internal clock 32 is synchronized with the GPS time. Each time the GPS receiver 33 receives a GPS signal, the internal clock 32 automatically synchronizes with the GPS time (reference time) included in the GPS signal, and the blast signal detected by the blast signal detector 29 described above. Is recorded as a cue at the blast start time, and the vibration receiving data inputted from the underground geophone 24 is recorded as a waveform having the time of the internal clock 32 as a time axis in the recording medium 35 containing it. Examples of the recording medium 35 include a removable memory disk and a hard disk.
The GPS receiver 33 and the GPS antenna 33a are separated from the underground recording device 25 and are provided outside the tunnel well so as to be able to receive GPS radio waves, so that the underground recording device 25 and the GPS receiver 33 can communicate with each other. You may connect by radio. Alternatively, only the GPS antenna 33a may be provided outside the tunnel shaft, and the GPS receiver 33 may be connected by wire so that a signal received by the GPS antenna 33a can be output.

坑外観測装置4は、坑外受振器41と坑外記録装置42とを含んで構成される。坑外受振器41は、坑内受振器24と同様なジオフォンなどの小型の地震計などで構成され、トンネル10の掘削予定路線11の切羽13よりも前方の地上面12上の複数箇所に受振点として配置される。本実施形態では、各坑外受振器41は、図1に示すように、例えば、掘削予定路線11上に沿って接続ケーブル41Aにより接続され、3箇所に配置される。これら坑外受振器41は坑外記録装置42を備える。坑外受振器41は坑外記録装置42と接続されて震源22を起振点として地表に伝播する発破振動を各坑外受振器41で受振した受振データとして坑外記録装置42に出力する。なお、坑外受振器41が観測した発破振動のデータ(受振データ)は、デジタル信号に変換された後、坑外記録装置42に出力されて記録される。   The outboard observation apparatus 4 includes an outboard exciter 41 and an outboard recording apparatus 42. The outer surface geophone 41 is composed of a small seismometer such as a geophone similar to the underground geophone 24, and receives vibration points at a plurality of locations on the ground surface 12 ahead of the face 13 of the planned excavation line 11 of the tunnel 10. Arranged as. In this embodiment, as shown in FIG. 1, each outside geophone 41 is connected by the connection cable 41A along the planned excavation line 11, and is arranged at three places. These outer surface geophones 41 are provided with an outer surface recording device 42. The off-surface geophone 41 is connected to the off-shore recording device 42 and outputs the blasting vibration that propagates to the ground surface using the epicenter 22 as the oscillation point as the receiving data received by each of the off-surface geophones 41 to the off-surface recording device 42. Note that blast vibration data (vibration data) observed by the off-surface geophone 41 is converted into a digital signal and then output to and recorded on the off-shore recording device 42.

坑外記録装置42は、内部時計(水晶時計)43を備えたデータロガーであって、坑外受振器41から入力された受振データを内部時計43の時刻を時間軸とした波形として発破振動を内蔵する記録手段を介して記録媒体46に記録する。記録媒体46には、例えば、着脱自在なメモリディスク、及びハードディスクなどが挙げられる。   The outside-surface recording device 42 is a data logger provided with an internal clock (quartz timepiece) 43, and the vibration receiving data input from the outside-surface geophone 41 is used as a waveform with the time of the internal clock 43 as a time axis. Recording is performed on the recording medium 46 through a built-in recording unit. Examples of the recording medium 46 include a removable memory disk and a hard disk.

坑外記録装置42は、内部時計43と、GPS受信器44と、電源装置45と、記録媒体46とを備えたデータロガーである。内部時計43は、水晶発振により時刻を進行させる時計である。内部時計43は、GPS受信器44で受信されたGPS信号に含まれるGPS時刻に同期可能に構成される。GPS受信器44は、GPSアンテナ44aを備え、GPSアンテナ44aで受信したGPS信号に含まれるGPS時刻を受信するとともに、GPS衛星から受信したGPS信号に基づいてGPS受信器44の地球上における位置情報、例えば緯度、経度及び標高の演算処理をする。GPS信号から演算処理された位置情報は、図示しない表示装置に表示され、この位置情報をもとに、坑外受振器41が、掘削予定路線11の切羽13よりも前方の地上面12上に配置されているかどうか確認される。つまり、GPS信号から得られた位置情報により切羽前方における坑外受振器41の位置を取得することにより、トンネル掘削予定路線上に沿った異なる地上面に坑外受振器41を確実に移動させることができる。また、坑外受振器41を接地した場所が正確に特定できるので、後述の解析装置5により地山の地質状態を解析するときに、地山における地質状態の異なる位置を精度良く把握することができる。なお、坑外受振器41が発破振動を受信したときには、発破振動とともに受信した位置情報も合わせて記録される。   The outside recording apparatus 42 is a data logger including an internal clock 43, a GPS receiver 44, a power supply apparatus 45, and a recording medium 46. The internal clock 43 is a clock that advances the time by crystal oscillation. The internal clock 43 is configured to be able to synchronize with the GPS time included in the GPS signal received by the GPS receiver 44. The GPS receiver 44 includes a GPS antenna 44a, receives GPS time included in the GPS signal received by the GPS antenna 44a, and positional information on the earth of the GPS receiver 44 based on the GPS signal received from the GPS satellite. For example, latitude, longitude and altitude calculation processing is performed. The position information calculated from the GPS signal is displayed on a display device (not shown). Based on this position information, the outer surface geophone 41 is on the ground surface 12 in front of the face 13 of the planned excavation line 11. It is confirmed whether it is arranged. That is, by obtaining the position of the outer surface geophone 41 in front of the face from the position information obtained from the GPS signal, the outer surface geophone 41 is reliably moved to different ground surfaces along the planned tunnel excavation route. Can do. In addition, since the place where the outside geophone 41 is grounded can be accurately identified, when analyzing the geological condition of the natural ground by the analysis device 5 described later, it is possible to accurately grasp the different positions of the geological condition in the natural ground. it can. In addition, when the outer surface geophone 41 receives the blasting vibration, the received positional information is also recorded together with the blasting vibration.

電源装置45は、100Vや200Vの商用電源から供給された電力を充電可能に構成された2次電池や、乾電池などの一次電池で構成された蓄電池であって、100Vや200Vの商用電源から独立して移動可能に構成される。
この坑外記録装置42は、例えば、GPSアンテナ44aが露出するように防水ケースや防爆ケースなどに収容され、坑外受振器41とともに坑外観測装置4のセットとして1つのバックパックなどのバッグやケースなどの収容体にひとつの荷物として収容され、トンネル坑外において持ち運び自在に構成される。このように坑外記録装置42を移動自在にしておくことで、坑外での持ち運びや移動が容易となるとともに、発破振動を受振するときの内部時計43の時刻をGPS時計の時刻に一致させた状態を保つことができる。
The power supply device 45 is a secondary battery configured to be able to charge power supplied from a commercial power supply of 100 V or 200 V, or a primary battery such as a dry battery, and is independent of the commercial power supply of 100 V or 200 V. And is configured to be movable.
For example, the outside recording device 42 is accommodated in a waterproof case or an explosion proof case so that the GPS antenna 44a is exposed, and a bag such as one backpack as a set of the outside observation device 4 together with the outside geophone 41 It is housed in a container such as a case as one piece of luggage and is configured to be portable outside the tunnel mine. By making the out-of-well recording device 42 movable in this way, it is easy to carry and move outside the well, and the time of the internal clock 43 when receiving the blasting vibration is made to coincide with the time of the GPS clock. Can be kept.

解析装置5は、CPUやメモリ、モニタ等を備えたいわゆるパーソナルコンピュータで構成され、坑内記録装置25及び坑外記録装置42で記録された受振データ及び受振データを受振した位置情報に基づいて掘削すべき地山の地質状態を解析する。なお、受振データを受振した位置情報は、測量に基づくものであっても良い。解析装置5は、図1に示すように、例えばトンネル10の坑外に設けられた現場事務所内に設置される。
解析装置5は、坑内記録装置25,坑外記録装置42から受振データが入力されると、これらの記録データを屈折法、反射法、トモグラフィ解析等の様々な手法で解析する。そして、この解析結果を分析することにより、トンネル10の切羽前方の地質(地山)を予測するとともに、既に掘削した区間の地質の評価を実行する。
The analysis device 5 is constituted by a so-called personal computer having a CPU, a memory, a monitor, and the like, and excavates based on the vibration receiving data recorded by the underground recording device 25 and the underground recording device 42 and the position information received by the vibration receiving data. Analyze the geological condition of the power ground. Note that the position information received from the received vibration data may be based on surveying. As shown in FIG. 1, the analysis device 5 is installed, for example, in a field office provided outside the tunnel 10.
When vibration receiving data is input from the underground recording device 25 and the underground recording device 42, the analysis device 5 analyzes these recording data by various methods such as a refraction method, a reflection method, and a tomography analysis. Then, by analyzing this analysis result, the geology (ground) in front of the face of the tunnel 10 is predicted, and the geology of the already excavated section is evaluated.

図3は、本発明の地質探査方法の手順を示すフローチャートである。
以下、図3及び図4を用いて本発明の地質探査方法の手順について説明する。
地質探査工程は、探査準備工程101と、観測装置配置工程102と、発破工程103と、受振工程104と、データ回収工程105と、データ取込工程106と、解析工程107とを含んで構成される。
探査準備工程101では、坑内観測装置2及び坑外観測装置4の動作確認及び記録媒体35,46の挿入の確認と、坑内記録装置25の内部時計32及び坑外記録装置42の内部時計43の時計合わせを実施する。坑内記録装置25がトンネル坑内にある場合には、トンネル坑外に持ち出し、GPSアンテナ33aがGPS電波を受信可能な位置に移動させて内部時計32をGPS時刻に同期させる。また、坑外記録装置42のGPSアンテナ44aにGPS電波を受信させて内部時計43をGPS時刻に同期させる。これにより坑内記録装置25及び坑外記録装置42の内部時計32,43の時刻が同期される。
FIG. 3 is a flowchart showing the procedure of the geological exploration method of the present invention.
Hereinafter, the procedure of the geological exploration method of the present invention will be described with reference to FIGS.
The geological exploration process includes an exploration preparation process 101, an observation device placement process 102, a blasting process 103, a vibration receiving process 104, a data recovery process 105, a data capture process 106, and an analysis process 107. The
In the exploration preparation step 101, the operation confirmation of the underground observation device 2 and the outside observation device 4, confirmation of insertion of the recording media 35 and 46, the internal clock 32 of the underground recording device 25, and the internal clock 43 of the external recording device 42 are confirmed. Set the clock. When the mine recording device 25 is in the tunnel mine, it is taken out of the tunnel mine, and the GPS antenna 33a is moved to a position where GPS radio waves can be received to synchronize the internal clock 32 with the GPS time. Further, the GPS antenna 44a of the out-of-hole recording device 42 is caused to receive GPS radio waves, and the internal clock 43 is synchronized with the GPS time. Thereby, the time of the internal clocks 32 and 43 of the underground recording apparatus 25 and the external recording apparatus 42 is synchronized.

観測装置配置工程102では、切羽13に設けられた発破31に雷管30を取り付け、雷管30と発破器27とを電力供給線28で接続し、この電力供給線28に発破信号検出器29を取り付ける。発破信号検出器29は、GPS時刻に同期された坑内記録装置25と接続される。また、トンネル坑内には、トンネル10の長手方向に沿って所定の間隔を空けて並べて2つの坑内受振器24が発破振動を受振可能に接地され、接続ケーブル24Aを介して坑内記録装置25と接続される。これにより坑内観測装置2がトンネル10内に配置される。
また、坑外観測装置4は、トンネル10の掘削予定路線11の切羽13よりも前方の地上面12上に、掘削予定路線11上に沿って坑外受振器41が接続ケーブル41Aを介して接続され、例えば3箇所の異なる位置に接地される。この接続ケーブル41Aの一端を坑外記録装置42と接続することで坑外観測装置4の配置が完了する。
In the observation device arrangement step 102, the detonator 30 is attached to the blast 31 provided on the face 13, the detonator 30 and the blaster 27 are connected by the power supply line 28, and the blast signal detector 29 is attached to the power supply line 28. . The blast signal detector 29 is connected to the underground recording device 25 synchronized with the GPS time. Further, in the tunnel mine, two mine geophones 24 are arranged along the longitudinal direction of the tunnel 10 at a predetermined interval, and are grounded so as to be able to receive the blasting vibration, and are connected to the mine recording device 25 via the connection cable 24A. Is done. Thus, the underground observation device 2 is disposed in the tunnel 10.
In addition, the outside observation apparatus 4 is connected to the outer surface geophone 41 on the ground surface 12 ahead of the face 13 of the planned excavation line 11 of the tunnel 10 along the planned excavation line 11 via the connection cable 41A. For example, it is grounded at three different positions. By connecting one end of the connection cable 41 </ b> A to the outside recording device 42, the arrangement of the outside observation device 4 is completed.

発破工程103では、観測装置配置工程102によりトンネル坑内に配置した発破器27を操作して、発破器27に内蔵した電源27Aから電力供給線28を介して雷管30に電力を供給し、雷管30を起爆材として発破31を爆破させて切羽13を掘削するとともにトンネル10を掘削している地山内に発破振動を生じさせる。このとき電力供給線28を流れた電流が発破信号検出器29により検出され、坑内記録装置25にパルス信号として出力され、発震時刻(発破時刻)が記録される。   In the blasting step 103, the blasting device 27 arranged in the tunnel mine by the observation device arranging step 102 is operated to supply power from the power source 27A built in the blasting device 27 to the detonator 30 through the power supply line 28, and the detonator 30 The blast 31 is blasted using as a starting material to excavate the face 13 and blast vibration is generated in the ground where the tunnel 10 is excavated. At this time, the current flowing through the power supply line 28 is detected by the blasting signal detector 29, and is output as a pulse signal to the underground recording device 25, and the earthquake occurrence time (blasting time) is recorded.

受振工程104では、地山に生じた発破振動をトンネル坑内に配置した2つの坑内受振器24及びトンネル坑外に配置した3つの坑外受振器41で受振する。すなわち、トンネル10の切羽13を掘削するために、切羽13に設けられた発破31の爆発を起震源とした発破振動が、発破点から放射状に伝播し、地山を通り地上面12に到達した振動が坑外受振器41により観測される。また、坑内受振器24では、トンネル掘削のための発破を起震源とした発破振動が、この発破点から放射状に発せられた弾性波として地中内を伝播して地中内の地質が変化する境界面で反射した反射波が受振される。つまり、坑内受振器24が受振した受振データは、発破点から各反射面までの距離情報を含んだものである。   In the vibration receiving process 104, the blast vibration generated in the natural ground is received by the two underground exciters 24 arranged in the tunnel mine and the three external exciters 41 arranged outside the tunnel mine. That is, in order to excavate the face 13 of the tunnel 10, the blast vibration with the explosion of the blast 31 provided on the face 13 propagated radially from the blast point and reached the upper surface 12 through the natural mountain. Vibration is observed by the underground geophone 41. In the underground geophone 24, the blasting vibration caused by the blasting for tunnel excavation propagates in the ground as elastic waves radiating from the blasting point, and the geology in the ground changes. The reflected wave reflected at the boundary surface is received. That is, the vibration receiving data received by the underground geophone 24 includes distance information from the blasting point to each reflecting surface.

データ回収工程105では、坑内記録装置25及び坑外記録装置42から記録媒体35及び記録媒体46を回収する。なお、記録媒体46は、坑外記録装置42ごと回収するようにしても良い。このとき、坑外記録装置42とともに3つの坑外受振器41を回収しても良く、坑外受振器41を地上面12に残したまま坑外記録装置42のみを回収して受振データを回収するようにしても良い。   In the data collection step 105, the recording medium 35 and the recording medium 46 are collected from the underground recording device 25 and the outside recording device 42. Note that the recording medium 46 may be collected together with the out-of-hole recording device 42. At this time, the three outside geophones 41 may be collected together with the outside recording device 42, and only the outside recording device 42 is collected while the outside geophone 41 remains on the ground surface 12 to collect the vibration receiving data. You may make it do.

データ取込工程106では、回収した記録媒体35,46から受振データを解析装置5に取り込ませる。
解析工程107では、データ取込工程106により取り込んだ受振データを屈折法、反射法、トモグラフィ解析等の様々な手法で解析する。そして、この解析結果を分析することにより、トンネル10の切羽前方の地質(地山)を予測する。
具体的には、解析装置5は、坑内記録装置25が記録した発破時刻と、坑内受振器24が記録した発破振動の受振時刻とから、発破点と坑外受振器41の設置点との間における発破振動の伝搬時間を算出する。
In the data fetching process 106, the vibration receiving data is taken into the analyzer 5 from the collected recording media 35 and 46.
In the analysis step 107, the vibration receiving data acquired in the data acquisition step 106 is analyzed by various methods such as a refraction method, a reflection method, and a tomography analysis. Then, by analyzing this analysis result, the geology (ground) in front of the face of the tunnel 10 is predicted.
Specifically, the analysis device 5 determines the distance between the blasting point and the installation point of the external geophone 41 from the blasting time recorded by the underground recording device 25 and the vibration receiving time of the blasting vibration recorded by the underground geophone 24. Calculate the propagation time of blast vibration at.

解析装置5には、あらかじめ入力された発破点と坑外受振器41の測定点との間の距離情報と、発破振動が各坑外受振器41で測定されるまでの伝搬時間とに基づいて、発破点と坑外受振器41との間における発破振動による平均地山弾性波速度を算出する。平均地山弾性波は、地山中に地質が変化する部分があると、地山中を進行する速度が地山の硬軟の変化に応じて上下することになり、図1の破線で示す経路を伝播して坑外受振器41に受振されることになる。
したがって、各坑外受振器41について平均地山弾性波速度を算出・解析することにより、発破点と各坑外受振器41との間の部分における地山性状、すなわち、地質を予測することができる。
The analysis device 5 is based on the distance information between the blasting point inputted in advance and the measurement point of the outer geophone 41 and the propagation time until the blasting vibration is measured by each outer geophone 41. The average natural ground elastic wave velocity due to the blasting vibration between the blasting point and the underground geophone 41 is calculated. If there is a part where the geology changes in the natural ground, the average natural ground elastic wave will move up and down according to changes in the hardness of the natural ground and propagate along the path shown by the broken line in FIG. Thus, the vibration is received by the outside geophone 41.
Therefore, by calculating and analyzing the average natural ground elastic wave velocity for each outer geophone 41, it is possible to predict the natural condition, that is, the geology in the portion between the blasting point and each outer geophone 41. it can.

そして、再びトンネルの掘削のために、発破31による切羽13の掘削が行われるときに、再び探査準備工程101に戻り、発破振動を観測するための準備がなされる。すなわち、坑外記録装置42の内部時計43と坑内記録装置25の内部時計32とを共にGPS時刻に常時同期させる。このように坑内記録装置25と、坑外記録装置42の内部時計32,43を常に同期させて互いの時刻を精度良く一致させるようにしているので、坑外記録装置42に記録された坑外受振器41の受振データと坑内記録装置25に記録された発破時刻データとに基づいて算出される平均地山弾性波速度の算出精度を高めて、地山性状の予測精度を高めることができる。   Then, when excavation of the face 13 by blast 31 is performed again for excavation of the tunnel, the process returns to the exploration preparation step 101 to prepare for observation of blast vibration. That is, both the internal clock 43 of the outside recording apparatus 42 and the internal clock 32 of the underground recording apparatus 25 are always synchronized with the GPS time. In this way, the underground recording device 25 and the internal clocks 32 and 43 of the outdoor recording device 42 are always synchronized so that the time of each other can be accurately matched. The calculation accuracy of the average natural ground elastic wave velocity calculated based on the vibration receiving data of the geophone 41 and the blasting time data recorded in the underground recording device 25 can be increased, and the prediction accuracy of natural ground properties can be increased.

観測装置配置工程102では、前回の発破により数m移動した切羽13に対して再び、坑内観測装置2及び坑外観測装置4がそれぞれ配置される。坑外観測装置4の坑外受振器41は、移動した切羽13の前方に位置するように移動させるとともに、前回とは異なる位置の地上面12上に接地される。なお、各坑外受振器41の移動方向は、掘削方向に限らず、図4に示すように、切羽13よりも前方であれば、移動方向は前側又は後側のいずれに移動しても良い。このように、坑外受振器41を前回の位置とは異なる位置に移動させて、トンネル掘削用の発破31を起震源として発破振動を受振することにより、切羽13前方の地質を予測する予測精度を少ない数量の坑外受振器41で向上させることができる。   In the observation device arrangement step 102, the underground observation device 2 and the outside observation device 4 are again arranged on the face 13 that has moved several meters by the previous blasting. The outer surface geophone 41 of the outer surface observation apparatus 4 is moved so as to be positioned in front of the moved face 13, and is grounded on the ground surface 12 at a position different from the previous time. The movement direction of each outer geophone 41 is not limited to the excavation direction, and as shown in FIG. 4, the movement direction may move to either the front side or the rear side as long as it is ahead of the face 13. . Thus, the prediction accuracy for predicting the geology ahead of the face 13 by moving the outside geophone 41 to a position different from the previous position and receiving the blasting vibration with the blasting 31 for tunnel excavation as an earthquake source. Can be improved with a small number of off-surface geophones 41.

すなわち、トンネル掘削のための発破31を爆破させる毎に、探査準備工程101から解析工程107を繰り返すことにより、切羽13前方の地質予測の精度が徐々に向上する。つまり、トンネル掘削のための発破を探査震源として用いるようにしたので、切羽13の掘削回数が多くなるにしたがって、トンネル地質の探査精度が向上することになる   That is, every time the blast 31 for tunnel excavation is blown up, the accuracy of the geological prediction ahead of the face 13 is gradually improved by repeating the analysis preparation step 107 from the exploration preparation step 101. That is, since the blast for tunnel excavation is used as the exploration seismic source, the exploration accuracy of the tunnel geology is improved as the number of excavations of the face 13 increases.

図4(a)は、本発明の方法により坑外受振器41を発破ごとに移動させ、発破3回分の受振データをそれぞれ解析して得られた弾性波の経路を示す図である。図4(b)は、従来の方法により坑外受振器41を固定し、発破3回分の受振データをそれぞれ解析して得られた弾性波の経路を示す図である。
図4(b)に示すように、従来の方法では、地上面12にトンネル10の施工期間、固定的に地上面12に坑外受振器41を設けているため、切羽13が発破により位置a、位置b、位置cのように進行も、1日あたりの移動が数mであり、各坑外受振器41で観測された発破振動を解析して得られた弾性波f’1,f’2,f’3、弾性波g’1,g’2,g’3、弾性波h’1,h’2,h’3の経路にはほとんど変化が見られない。つまり、切羽13の前方において偏った受振データしか得られていないことが分かる。
一方、図4(a)に示すように、本願発明の方法では、発破対象となる切羽13が発破により位置a,位置b,位置cへと進行する毎に、坑外受振器41の配置する位置を、位置P1,Q1,R1から、位置P2,Q2,R2、位置P3,Q3,R3へと、それぞれ前回観測した位置とは異なる位置に移動させることにより、解析によって得られた弾性波f1,g1,h1、弾性波f2,g2,h2、弾性波f3,g3,h3と経路に変化が見られるようになる。すなわち、図4(a),(b)とを比較すると明らかなように、本願発明の方法によれば、地質の探査において、地山をムラなく横切るような弾性波f1,g1,h1、弾性波f2,g2,h2、弾性波f3,g3,h3によって地質を探査できるので、これから掘削すべきトンネル10の切羽13よりも前方の地質の予測精度を確実に向上させることが可能となる。
FIG. 4 (a) is a diagram showing elastic wave paths obtained by moving the outside geophone 41 for each blasting by the method of the present invention and analyzing the vibration receiving data for three times of blasting. FIG. 4B is a diagram showing elastic wave paths obtained by fixing the outside geophone 41 by the conventional method and analyzing the vibration data for three blasts.
As shown in FIG. 4B, in the conventional method, the tunnel 10 is provided on the ground surface 12 during the construction period of the tunnel 10 on the ground surface 12 and is fixedly provided on the ground surface 12. The movements of the position b and the position c are several meters per day, and the elastic waves f′1, f ′ obtained by analyzing the blasting vibrations observed in each of the outer geophones 41 2, f′3, elastic waves g′1, g′2, g′3, elastic waves h′1, h′2, and h′3 have almost no change. That is, it can be seen that only vibration receiving data biased in front of the face 13 is obtained.
On the other hand, as shown in FIG. 4 (a), in the method of the present invention, every time the face 13 to be blasted advances to position a, position b, position c by blasting, the outer surface geophone 41 is arranged. By moving the position from positions P1, Q1, R1 to positions P2, Q2, R2, positions P3, Q3, R3 to positions different from the previously observed positions, elastic wave f1 obtained by analysis is obtained. , G1, h1, elastic waves f2, g2, h2, elastic waves f3, g3, h3 and a change in the path can be seen. 4A and 4B, according to the method of the present invention, in the geological exploration, the elastic waves f1, g1, h1, and the elastic waves that cross the ground evenly. Since the geology can be explored by the waves f2, g2, h2, and the elastic waves f3, g3, h3, it is possible to reliably improve the prediction accuracy of the geology ahead of the face 13 of the tunnel 10 to be excavated.

また、本願発明の方法によれば、坑内観測装置2の坑内記録装置25と、坑外観測装置4の坑外記録装置42とをケーブルなどの有線により互いに接続する必要がないので、坑内記録装置25及び坑内受振器24の配置や、坑外記録装置42及び坑外受振器41の配置が容易となるとともに、その移動も容易となり、地質探査に要する準備から解析までの時間を短縮することができる。   In addition, according to the method of the present invention, there is no need to connect the underground recording device 25 of the underground observation device 2 and the outdoor recording device 42 of the outdoor observation device 4 to each other by wire such as a cable. 25 and the underground geophone 24, the outside recording device 42 and the underground geophone 41 can be easily arranged, and the movement thereof is facilitated, and the time from preparation required for geological exploration to analysis can be shortened. it can.

以上説明したように、本発明によれば、トンネル掘削用に常時使用している発破(ダイナマイト)で発生する大きな振動を切羽13よりも前方の探査に活用するとともに、坑外受振器41を切羽13の前方の地上面12に設け、切羽13が移動する毎に、坑外受振器41を、移動した切羽13の前方の地上面12に移動させて切羽13よりも前方の地質状態を探索するようにしたことにより、これから掘削する地山の地質を予測するための受振データのサンプリング数が増加するので、地質探査における予測精度を向上させることができる。   As described above, according to the present invention, the large vibration generated by blasting (dynamite) that is always used for tunnel excavation is used for exploration ahead of the face 13 and the outside geophone 41 is used as the face. Each time the face 13 moves, the outer surface geophone 41 is moved to the ground face 12 in front of the moved face 13 to search for a geological state ahead of the face 13. By doing so, since the sampling number of the vibration receiving data for predicting the geology of the ground to be excavated from now on increases, the prediction accuracy in the geological exploration can be improved.

なお、上記実施形態では、1つの坑外記録装置42に複数の坑外受振器41を接続するとして説明したが、坑外受振器41毎に個別に坑外記録装置42を設けて、移動可能に構成しても良い。このように、坑外受振器41毎に坑外記録装置42を設けることで、複数の坑外受振器41を配置する範囲を広げても、接続ケーブル41Aで接続する必要がなくなるので、より効率的に地質探査を実施できるようになる。
また、上記実施形態では、坑外受振器41を複数設けるとして説明したが、1つの坑外受振器41であっても良い。すなわち、発破される毎に、つまり切羽13が進行する毎に切羽13の前方の地上面12に位置するように坑外受振器41を移動させ、発破振動を受振するようにしているため、例えば1つの坑外受振器41と1つの坑外記録装置42で構成される一組の坑外観測装置4で地質探査を行っても、従来のように固定的に受振器を設置したときに比べ、発破回数毎に切羽13の前方の地質データが得られることになるので、地質探査において十分な精度の良い予測が可能な受振データのサンプリング数を得ることができる。
また、上記実施形態では、発破を繰り返す毎、つまり切羽13が進行する毎に切羽13が進行する毎に切羽13の前方の地上面12に位置するように坑外受振器41を移動させて発破振動を受振するとして説明したが、発破回数が2回に1回などの複数回に1回の割合で、切羽13の前方の地上面12に位置するように坑外受振器41を移動させて発破振動を受振するようにしても良い。
In the embodiment described above, a plurality of out-of-surface geophones 41 are connected to a single out-of-surface recording device 42. However, each out-of-surface geophone 41 is provided with a separate out-of-surface recording device 42 and is movable. You may comprise. In this way, by providing the outboard recording device 42 for each outboard geophone 41, it is not necessary to connect with the connection cable 41A even if the range in which the plurality of outboard geophones 41 are arranged is widened. To conduct geological exploration.
Moreover, in the said embodiment, although demonstrated as providing the multiple outside geophone 41, the one outside geophone 41 may be sufficient. That is, every time it is blasted, that is, every time the face 13 advances, the outer surface geophone 41 is moved so as to be positioned on the ground surface 12 in front of the face 13 so as to receive the blasting vibration. Even if geological exploration is performed with a set of out-of-surface observation devices 4 composed of one out-of-surface geophone 41 and one out-of-surface recording device 42, compared to when a geophone is fixedly installed as in the past. Since the geological data in front of the face 13 is obtained for each blasting number, it is possible to obtain the sampling number of the vibration receiving data that can be predicted with sufficient accuracy in the geological exploration.
Further, in the above embodiment, every time blasting is repeated, that is, every time the face 13 advances, every time the face 13 advances, the outer surface geophone 41 is moved so as to be positioned on the ground surface 12 in front of the face 13 to blast. Although it has been described that vibration is received, the outer surface geophone 41 is moved so as to be positioned on the ground surface 12 in front of the face 13 at a rate of once every two or more times such as once every two times. You may make it receive blasting vibration.

なお、上記実施形態では、坑内記録装置25に設けられたGPS受信器33及び坑外記録装置42に設けられたGPS受信器44で受信したGPS時刻により、坑内記録装置25及び坑外記録装置42の内部時計の時刻を同期させるとして説明したが、GPS受信器33及びGPS受信器44に限定されず、坑内記録装置25及び坑外記録装置42のそれぞれに、互いの通信を可能とする無線通信装置を設けて、坑内記録装置25及び坑外記録装置42の内部時計を同期させるようにしても良い。このような無線通信装置には、例えば、インターネット回線などのような公衆無線回線との接続を可能とする無線通信装置が挙げられ、インターネット回線におけるNTP(Network Time Protocol)受信器を通じて得られる時刻により坑内記録装置25及び坑外記録装置42の内部時計を同一時刻に同期させるようにしても良い。   In the above embodiment, the underground recording device 25 and the outdoor recording device 42 are determined by the GPS time received by the GPS receiver 33 provided in the underground recording device 25 and the GPS receiver 44 provided in the outdoor recording device 42. However, the present invention is not limited to the GPS receiver 33 and the GPS receiver 44, and the wireless communication that enables communication between the underground recording device 25 and the outdoor recording device 42 is possible. A device may be provided so that the internal clocks of the underground recording device 25 and the external recording device 42 are synchronized. Examples of such a wireless communication device include a wireless communication device that enables connection to a public wireless line such as an Internet line, and the time obtained through an NTP (Network Time Protocol) receiver on the Internet line. The internal clocks of the underground recording device 25 and the external recording device 42 may be synchronized with the same time.

1 地質探査装置、2 坑内観測装置、4 坑外観測装置、5 解析装置、
10 トンネル、11 掘削予定路線、12 地上面、13 切羽、
21 発破起爆装置、22 震源、24 坑内受振器、25 坑内記録装置、
32 内部時計、33 GPS受信器、34 電源装置、35 記録媒体、
41 坑外受振器、42 坑外記録装置、43 内部時計、44 GPS受信器、
45 電源装置、46 記録媒体。
1 Geological exploration equipment, 2 underground observation equipment, 4 outside observation equipment, 5 analysis equipment,
10 tunnels, 11 planned drilling routes, 12 ground level, 13 face,
21 blast detonator, 22 epicenter, 24 underground geophone, 25 underground recorder,
32 internal clock, 33 GPS receiver, 34 power supply, 35 recording medium,
41 Off-surface geophone, 42 Outside-surface recording device, 43 Internal clock, 44 GPS receiver,
45 power supply, 46 recording medium.

Claims (5)

発破の繰り返しによって切羽を進行させるトンネル掘削における切羽前方の地質状態を探索する地質探査方法であって
破により生じる発破振動を受振する受振器をトンネル坑外における地上面の、発破対象となる切羽よりも前方にのみ設置し、当該受振器により発破振動を受振する工程と、
前記受振器を前記発破により前方に進行した切羽よりも前方の前記発破振動を受振した位置と異なる位置の地上面に移動して設置する工程と、
前記進行後の切羽を発破して当該発破により生じる発破振動を前記移動後の受振器により受振する工程と、
を備えたことを特徴とする地質探査方法。
A geological exploration method for exploring the geological state in front of a face in tunnel excavation where the face is advanced by repeated blasting ,
The geophone for geophone blasting vibration caused by fracture originating ground surface in the tunnel Anagai, placed only in front than the working face to be blasting subject, comprising the steps of geophone blasting vibration by the geophone,
Moving and installing the geophone on the ground surface at a position different from the position where the blasting vibration is received ahead of the face that has advanced forward by the blasting ; and
Blasting the face after progress and receiving the blasting vibration generated by the blasting by the geophone after the movement;
A geological exploration method characterized by comprising:
発破振動を移動後の受振器により受振する工程を前記進行後の切羽を発破する度に行うことを特徴とする請求項1記載の地質探査方法。
質探査方法。
The geological exploration method according to claim 1, wherein the step of receiving the blasting vibration by the geophone after movement is performed each time the face after progressing is blasted.
Quality exploration method.
前記受振器を発破振動を受振した位置よりも後側に移動させることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の地質探査方法。 The geological exploration method according to claim 1 or 2, wherein the geophone is moved rearward from a position where the blast vibration is received . 前記受振器は、前記受振器により受振した発破振動を記録する記録装置を備え、
前記受振器と前記記録装置とを1つのバックパックに収容し、持ち運び自在としたことを特徴とする請求項1乃至請求項3いずれかに記載の地質探査方法。
The geophone includes a recording device that records blast vibrations received by the geophone ,
The geological exploration method according to any one of claims 1 to 3, wherein the geophone and the recording device are accommodated in a single backpack and are portable .
前記受振器は、地上面における位置情報を取得するGPS受信器を備えたことを特徴とする請求項1乃至請求項4いずれかに記載の地質探査方法。   5. The geological exploration method according to claim 1, wherein the geophone includes a GPS receiver that acquires position information on the ground surface.
JP2014066468A 2014-03-27 2014-03-27 Geological exploration method in tunnel excavation Active JP6289206B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014066468A JP6289206B2 (en) 2014-03-27 2014-03-27 Geological exploration method in tunnel excavation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014066468A JP6289206B2 (en) 2014-03-27 2014-03-27 Geological exploration method in tunnel excavation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015190789A JP2015190789A (en) 2015-11-02
JP6289206B2 true JP6289206B2 (en) 2018-03-07

Family

ID=54425399

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014066468A Active JP6289206B2 (en) 2014-03-27 2014-03-27 Geological exploration method in tunnel excavation

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6289206B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107783180A (en) * 2016-08-30 2018-03-09 福州华虹智能科技股份有限公司 A kind of tunnel back wave earthquake forward probe method
JP7017732B2 (en) * 2017-09-05 2022-02-09 株式会社大林組 Geological exploration method and geological exploration system
CN112068200B (en) * 2020-09-12 2022-04-29 东北石油大学 Quantitative characterization and prediction method for internal structure of outcrop zone fracture zone

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07259472A (en) * 1994-03-25 1995-10-09 Hazama Gumi Ltd Geological survey in tunnel digging
JP3022805B2 (en) * 1997-05-12 2000-03-21 西松建設株式会社 Face front exploration system and method, and tunnel excavation method
KR100224574B1 (en) * 1997-05-13 1999-10-15 김윤규 Insertion apparatus for measuring underground vibration
JP2011043409A (en) * 2009-08-21 2011-03-03 Fujita Corp Method for geological exploration during tunnel excavation and tunnel geological exploration apparatus
JP5186538B2 (en) * 2010-07-12 2013-04-17 株式会社フジタ Natural mountain exploration method
JP2012058025A (en) * 2010-09-07 2012-03-22 Univ Of Tsukuba Drill head position estimation system, drill head position estimation device and drill head position estimation method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015190789A (en) 2015-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2011043409A (en) Method for geological exploration during tunnel excavation and tunnel geological exploration apparatus
CN100410685C (en) Methods and apparatus of source control for borehole seismic
JP6584010B2 (en) Tunnel face forward exploration method
JP5985371B2 (en) Geological exploration method during tunnel excavation
KR101547508B1 (en) Apparatus for predicting front geological features and the method thereof
Yamamoto et al. Imaging geological conditions ahead of a tunnel face using three-dimensional seismic reflector tracing system
CN105723249A (en) Seismic survey using an augmented reality device
JP6289206B2 (en) Geological exploration method in tunnel excavation
CN101100940B (en) Arrayed sound signal detection system and its engineering uses
Larotonda et al. Data release report for the source physics experiment phase II: Dry alluvium geology experiments (DAG-1 through DAG-4), Nevada National Security Site
JP2017049198A (en) Working face front survey device and working face front survey method
JP2015092180A (en) Geological exploration system
JP4181139B2 (en) Subsurface imaging method by seismic reflection survey
US10209381B2 (en) Systems and methods for wireless data acquisition in seismic monitoring systems
JP2013142659A (en) Tunnel face front investigation method
JP6335204B2 (en) Seismometer and front face exploration device using it
JP4260329B2 (en) Geological exploration method in front of tunnel face
JPH07259472A (en) Geological survey in tunnel digging
JP5186538B2 (en) Natural mountain exploration method
Anchliya A review of Seismic-While-Drilling (SWD) techniques: a journey from 1986 to 2005
JP6111107B2 (en) Elastic wave exploration method
JP3308478B2 (en) Exploration method in front of tunnel face
KR20010035239A (en) Method of prospecting a seismic survey using a boring hole
JP7017732B2 (en) Geological exploration method and geological exploration system
Spathis Innovations in blast measurement: Reinventing the past

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20161118

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170726

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170808

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171006

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: 20180206

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180206

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6289206

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350