JP6506215B2 - Geological boundary or fault plane prediction method - Google Patents
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Description
本発明は、地質境界面または断層面の予測方法に関し、特に、地質調査図及び三次元モデル解析プログラムを用いて地質境界面または断層面を推定する地質境界面または断層面の予測方法に関する。 The present invention relates to a method of predicting a geological boundary or fault plane, and more particularly, to a method of predicting a geological boundary or fault plane in which a geological boundary or fault plane is estimated using a geological survey map and a three-dimensional model analysis program.
トンネルとして例えば山岳トンネルを掘削して構築する工事においては、トンネルの切羽前方の地山の地質の変化を予め予測して、その変化に迅速に対応できるようにすることは極めて重要である。トンネルの切羽前方の地山の地質の変化を正確に予測することによって、断層や湧水等に対するリスク管理が容易になると共に、地質に適したパターンの支保工を予め準備しておくことができるので、効率良くトンネルの掘削作業を行うことが可能になる。このようなことから、トンネルの切羽前方の地山の地質の変化を予測するための種々の方法が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。 In a construction in which a tunnel, for example, a mountain tunnel is excavated and constructed, it is extremely important to predict changes in the geology of the ground in front of the face of the tunnel in advance so that the changes can be quickly dealt with. By accurately predicting changes in the geology of the ground in front of the face of the tunnel, risk management for faults and springs can be facilitated, and supports for patterns suitable for geology can be prepared in advance. So, it becomes possible to do the excavation work of the tunnel efficiently. Under such circumstances, various methods have been proposed for predicting the change in geology of the ground in front of the face of the tunnel (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
上記従来のトンネルの切羽前方の地山の地質の変化を予測する方法によれば、いずれも、発破による反射波を解析して地質の変化を予測するものであり、例えば地質境界面や断層面を予測するには多大な費用と時間が掛かる。このようなことから、効率的にかつ精度良く、トンネルの切羽前方の地山の地質の変化を予測できるようにする技術の開発が望まれている。 According to the methods of predicting the change in geology of the ground in front of the face of the above-mentioned conventional tunnel, any method is to analyze the reflected wave by blasting to predict the change in geology. It takes a lot of money and time to predict. From such a thing, development of the technique which enables it to be able to predict the change of the geology of the mountain area ahead of the face of a tunnel efficiently and accurately is desired.
一方、地山を構成する地層の地質を、岩石や地層が地表に露出している部分である露頭を手掛かりとして、クリノメータと呼ばれる簡易な計測機器を用いて、作業員が調査現場で地層を直接に目で見て確認しながら調査して得られた地質調査図が、例えば地質調査業者に作成を依頼して、入手できるようになっている。地質調査図には、調査対象となっている地山の等高線、露頭の位置、地層の境界線、断層線等が描かれた地質平面図や、地質平面図に基づいて地層を描いた地質縦断面図等が含まれており、また地質境界面または断層面の走向や傾斜が、付随情報として得られるようになっている。 On the other hand, with the geology of the formation that constitutes the ground, using the rock and the outcrop where the formation is exposed to the surface as a clue, workers use the simple measuring instrument called clinometer to direct the formation directly at the survey site Geological survey maps obtained by visual inspection and confirmation are available, for example, by requesting a geological survey company to prepare them. Geological survey map depicts geological strata based on the geological contour plan where the contours of the mountain being surveyed, the position of the outcrop, the boundary of the strata, fault lines, etc., and the geological plan on the basis of the geological plan The plan view is included, and the strike and slope of the geological boundary or fault plane can be obtained as incidental information.
ここで、地層は、堆積したときは水平であったものが、その後の地殻変動等のために傾いたり変形したりしていることが多い。地層の地質境界面または断層面がどのように傾いているかを表すものが、走向と傾斜である。走向は、各地層の地質境界面または断層面と水平面との交線の方向である。傾斜は、地質境界面または断層面が水平面から何度傾いているかを示すものであり、傾斜を測る方向は、走向に対して垂直な方向である。 Here, in the stratum, although it was horizontal when deposited, it is often tilted or deformed due to crustal movement and the like after that. The strike and the slope indicate how the geological boundary or fault plane of the stratum is inclined. The strike is the direction of the intersection between the geological boundary or fault plane of each layer and the horizontal plane. The inclination indicates how many times the geological boundary or fault plane is inclined from the horizontal plane, and the direction of measuring the inclination is a direction perpendicular to the strike.
地質調査図は、作業員が調査現場で地層を直接に目で見て確認して得られたものであるため、地表面における地山の地層の状況を精度良く反映していると考えられるが、トンネルが構築される所定の深さにおける地山の地層の状況を、地質調査図の地質平面図に描かれた地層の状況から、精度良く把握することは困難である。すなわち、地質調査で得られた地質平面図、及び地質境界面や断層面の走向や傾斜の情報に基づいて、地質縦断面図を作成したとしても、地質境界面や断層面は、地中における様々な要因により変動していると考えられるので、地質調査図の地質縦断面図によって、所定の深さにおけるトンネルの切羽前方の地山の地質境界面または断層面を、効率的にかつ精度良く予測することは困難である。 Geological survey maps are obtained by direct visual inspection of the stratum at the survey site, so it is considered that the geological survey map accurately reflects the status of the geological strata on the ground surface. It is difficult to accurately grasp the situation of the geological formation at a given depth where a tunnel is constructed, from the situation of the formation depicted in the geological plan of the geological survey map. That is, even if the geological longitudinal section is created based on the geological plan view obtained in the geological survey and the information on the strike direction and inclination of the geological boundary surface and fault surface, the geological boundary surface and fault surface Since it is thought that it fluctuates due to various factors, the geological boundary surface or fault plane of the geological land ahead of the face of the tunnel at a given depth can be efficiently and accurately It is difficult to predict.
本発明は、地質調査図と探査データを用いて、所定の深さにおけるトンネルの切羽前方の地山の地質境界面または断層面を、効率的にかつ精度良く推定して予測することを可能にする地質境界面または断層面の予測方法を提供することを目的とする。 The present invention makes it possible to efficiently and accurately estimate and predict the geological boundary surface or fault plane of a mountain in front of the face of a tunnel at a given depth using geological survey maps and exploration data Aims to provide a method of predicting geological boundaries or fault planes.
本発明は、地質調査図及び三次元モデル解析プログラムを用いて地質境界面または断層面を推定する地質境界面または断層面の予測方法であって、前記地質調査図に描かれた異なる地層の境界線上または断層線上に露頭コントロールポイントを定め、該露頭コントロールポイントから走向方向に所定長さ離れた位置に、走向コントロールポイントを定めると共に、該露頭コントロールポイントから傾斜方向に所定長さ離れた位置に、傾斜コントロールポイントを定め、且つ推定される地質境界面または断層面の位置を確認するために行う地質探査の探査データから、地質境界面または断層面の探査コントロールポイントを定め、定められた前記露頭コントロールポイント、前記走向コントロールポイント、前記傾斜コントロールポイント、及び前記探査コントロールポイントの座標値から、前記三次元モデル解析プログラムに組み込まれた所定の計算式により最適解を求めて、地質境界面または断層面を推定する地質境界面または断層面の予測方法を提供することにより、上記目的を達成したものである。ここで、所定の計算式により求めた最適解は、最も確からしい地質境界面または断層面の位置を推定させる解である。 The present invention is a method of predicting a geological boundary or fault plane for estimating a geological boundary or fault plane using a geological survey map and a three-dimensional model analysis program, wherein boundaries of different formations drawn on the geological survey map The outcrop control point is defined on the line or the fault line, the strike control point is determined at a position away from the outcrop control point by a predetermined length in the strike direction, and at a position away from the outcrop control point by a predetermined length in the tilt direction Determine the exploration control point of the geological boundary or fault plane from the exploration data of the geological exploration conducted to determine the inclination control point and confirm the position of the presumed geological interface or fault plane, and the defined outcrop control Point, the strike control point, the tilt control point, and Providing a prediction method of a geological boundary or fault plane for estimating a geological boundary or fault plane by finding an optimum solution from the coordinate values of the exploration control point according to a predetermined calculation formula incorporated in the three-dimensional model analysis program The above object is achieved by carrying out. Here, the optimum solution obtained by the predetermined calculation formula is a solution for estimating the most likely location of the geological boundary or fault plane.
そして、本発明の地質境界面または断層面の予測方法は、前記最適解を求める所定の計算式が、重み付き線形最小二乗法または重み付き非線形最小二乗法であり、重み付き二乗距離の合計を最小にする最適解を求めて、地質境界面または断層面を推定することが好ましい。 Further, according to the prediction method of the geological boundary surface or fault surface of the present invention, the predetermined calculation formula for obtaining the optimum solution is a weighted linear least squares method or a weighted nonlinear least squares method, and the sum of weighted square distances is calculated. It is preferable to estimate the geological boundary or fault plane by finding the optimal solution to be minimized.
また、本発明の地質境界面または断層面の予測方法は、前記露頭コントロールポイント、前記走向コントロールポイント、前記傾斜コントロールポイント、及び前記探査コントロールポイントの重みを、各計測誤差に基づき決定し、重み付き線形最小二乗法または重み付き非線形最小二乗法により最適解を求めることが好ましい。 Further, according to the prediction method of the geological boundary or fault plane of the present invention, the weight of the outcrop control point, the strike control point, the tilt control point, and the search control point is determined based on each measurement error, and weighted. Preferably, the optimal solution is determined by linear least squares or weighted non-linear least squares.
さらに、本発明の地質境界面または断層面の予測方法は、前記地質探査の探査データが、削孔検層による探査データであることが好ましい。 Furthermore, in the prediction method of the geological boundary surface or fault plane according to the present invention, it is preferable that the exploration data of the geological exploration is exploration data by a borehole logging.
本発明の地質境界面または断層面の予測方法によれば、地質調査図と探査データを用いて、所定の深さにおけるトンネルの切羽前方の地山の地質境界面または断層面を、効率的にかつ精度良く推定して予測することができる。 According to the geological boundary surface or fault surface prediction method of the present invention, the geological boundary surface or fault surface of the ground in front of the face of the tunnel at a predetermined depth can be efficiently used by using the geological survey map and the exploration data. And it is possible to estimate and predict with high accuracy.
本発明の好ましい一実施形態に係る地質境界面または断層面予測方法は、トンネルとして、例えば山岳地帯を縦断して形成される山岳トンネルを構築する工事において、トンネルの切羽を掘削するのに先立って、切羽前方の地山の地質の変化を、より精度良く予測することを可能にして、例えば断層や湧水等に対するリスクに備えることができるようにしたり、地質に適したパターンの支保工を予め準備しておくことができるようにして、効率良く掘削作業を行えるようにするものである。すなわち、本実施形態の地質境界面または断層面予測方法は、例えば地質調査業者が作成した地質調査図に基づいて、三次元モデル解析プログラムが組み込まれたコンピュータを用いて、切羽前方の地山の地質が変化する部分である地質境界面または断層面の位置を、効率的にかつ精度良く推定できるようにするものである。 In the geological boundary or fault plane prediction method according to a preferred embodiment of the present invention, prior to digging a face of a tunnel in a construction of constructing a mountain tunnel, for example, which is formed by traversing a mountain area as a tunnel, To make it possible to predict changes in the geology of the ground in front of the face more accurately, for example, to prepare for the risk to faults and springs, etc. It is designed to be able to prepare for drilling work efficiently. That is, the geological boundary surface or fault plane prediction method of the present embodiment is, for example, using a computer incorporating a three-dimensional model analysis program based on a geological survey map prepared by a geological survey vendor, It enables efficient and accurate estimation of the position of the geological boundary or fault plane where the geology changes.
そして、本実施形態の地質境界面または断層面予測方法は、地質調査業者が作成した、例えば図１及び図２（ａ）、（ｂ）に示すような地質調査図３０、及びコンピュータに組み込まれた三次元モデル解析プログラムを用いて、地質境界面または断層面を推定する予測方法であって、地質調査図３０に描かれた異なる地層の境界線１２上又は断層線上に露頭コントロールポイントＣＰ１を定め（図２（ａ）、（ｂ）参照）、露頭コントロールポイントＣＰ１から走向方向Ｘに所定長さＬ離れた位置に、走向コントロールポイントＣＰ２を定めると共に、露頭コントロールポイントＣＰ１から傾斜方向Ｙに所定長さＭ離れた位置に、傾斜コントロールポイントＣＰ３を定める（図３（ａ）、（ｂ）参照）。また推定される地質境界面または断層面の位置を確認するために行う地質探査の探査データから、設計計画時における地質境界面（計画地質境界面）または断層面（計画断層面）１１の探査コントロールポイントＣＰ４を定める（図３（ａ）参照）。定められた露頭コントロールポイントＣＰ１、走向コントロールポイントＣＰ２、傾斜コントロールポイントＣＰ３、及び探査コントロールポイントＣＰ４の座標値から、三次元モデル解析プログラムに組み込まれた所定の計算式により最適解を求めて、地質境界面または断層面１０を推定する。なお、露頭コントロールポイントＣＰ１から走向コントロールポイントＣＰ２までの所定長さＬと、露頭コントロールポイントＣＰ１から傾斜コントロールポイントＣＰ３までの所定長さＭは、同じ値となっていることが好ましい。 Then, the geological boundary or fault plane prediction method of the present embodiment is incorporated in a geological survey map 30 as shown in, for example, FIG. 1 and FIGS. This is a forecasting method for estimating a geological boundary or fault plane using a three-dimensional model analysis program, in which an outcrop control point CP1 is defined on the boundary line 12 of a different formation described in the geological survey map 30 or a fault line. (See Figs. 2 (a) and 2 (b)) A strike control point CP2 is set at a position away from the outcrop control point CP1 by a predetermined length L in the strike direction X, and a predetermined length in the tilt direction Y from the outcrop control point CP1. A tilt control point CP3 is determined at a position distant by a distance M (see FIGS. 3A and 3B). In addition, based on the exploration data of the geological survey conducted to confirm the location of the geological boundary or fault plane to be estimated, the exploration control of the geological boundary (planned geology boundary) or fault plane (planned fault plane) at the time of design planning The point CP4 is determined (see FIG. 3A). From the coordinate values of the defined outcrop control point CP1, strike control point CP2, inclination control point CP3, and exploration control point CP4, an optimal solution is determined according to a predetermined calculation formula incorporated in a three-dimensional model analysis program, Estimate the plane or fault plane 10 It is preferable that the predetermined length L from the outcrop control point CP1 to the strike control point CP2 and the predetermined length M from the outcrop control point CP1 to the inclination control point CP3 have the same value.
また、本実施形態では、最適解を求める所定の計算式は、好ましくは重み付き線形最小二乗法または重み付き非線形最小二乗法であり、重み付き二乗距離の合計を最小にする最適解を求めて、地質境界面または断層面１０を推定するようになっている。 Also, in the present embodiment, the predetermined calculation formula for finding the optimum solution is preferably a weighted linear least squares method or a weighted nonlinear least squares method, and an optimum solution that minimizes the sum of the weighted square distances is determined , The geological boundary or fault plane 10 is to be estimated.
さらに、本実施形態では、露頭コントロールポイントＣＰ１、走向コントロールポイントＣＰ２、傾斜コントロールポイントＣＰ３、及び探査コントロールポイントＣＰ４の重みを、各計測誤差に基づき決定し、重み付き線形最小二乗法または重み付き非線形最小二乗法により最適解を求めるようになっており、例えば露頭コントロールポイントＣＰ１の重みを、走向コントロールポイントＣＰ２、傾斜コントロールポイントＣＰ３、及び探査コントロールポイントＣＰ４の重みよりも大きくして、露頭コントロールポイントＣＰ１の動きを抑制した状態で、重み付き線形最小二乗法または重み付き非線形最小二乗法により最適解を求めるようになっている。 Furthermore, in the present embodiment, the weights of the outcrop control point CP1, the strike control point CP2, the inclination control point CP3, and the search control point CP4 are determined based on each measurement error, and weighted linear least squares or weighted nonlinear minimum For example, the weight of the outcrop control point CP1 is set larger than the weight of the strike control point CP2, the inclination control point CP3, and the search control point CP4, and the optimum solution is obtained by the square method. With motion suppressed, an optimal solution is obtained by weighted linear least squares method or weighted nonlinear least squares method.
本実施形態の地質境界面または断層面の予測方法に用いる地質調査図３０（図１参照）は、山岳トンネルの施工箇所の地山の地質を予め把握しておくことを目的として、トンネルの掘削工事を施工するのに先立って、例えば地質調査業者に作成を依頼することで、得ることができる。地質調査図３０は、調査作業員が実際に現場に入って、地層が地表に露出している部分である、岩盤等による露頭１３（図２（ａ）参照）を手掛かりとして、クリノメータ等の計測機器を使用して、調査現場で地層を直接に目で見て確認しながら調査することにより得られたものである。地質調査図には、図１及び図２（ａ）、（ｂ）に示すように、調査対象の地山の等高線、露頭１３、地層の境界線１２、断層線等が描かれた地質平面図３１や、この地質平面図３１に基づいて作成された地質縦断面図３２等が含まれており、また地層が変化する部分である地質境界面１１（図２（ｂ）参照）の走向や傾斜、または断層面の走向や傾斜が、付随情報として得られるようになっている。地質調査図３０には、さらに、構築される山岳トンネル２０の位置が、地質平面図３１や地質縦断面図３２に描かれている。 The geological survey map 30 (see FIG. 1) used in the method of predicting the geological boundary or fault plane according to the present embodiment excavates a tunnel for the purpose of grasping in advance the geology of the ground of the construction site of the mountain tunnel. It can be obtained, for example, by asking a geological survey company to make it prior to construction. Geological survey Figure 30 is a portion where the survey worker actually enters the site and the stratum is exposed to the ground, Measurement of clinometer etc. with the outcrop 13 (see Fig. 2 (a)) by rock etc. as a clue It was obtained by surveying the stratum directly and visually at the survey site using equipment. As shown in Figure 1 and Figures 2 (a) and 2 (b), the geological survey map is a geological plan where the contours of the mountain to be surveyed, the outcrop 13, the boundary 12 of the formation, the fault line, etc. 31. Geological longitudinal section 32 etc. made based on this geological plan 31, etc. are included, and the strike and inclination of the geological boundary 11 (see FIG. 2 (b)) where the stratum changes Or, the strike and inclination of the fault plane can be obtained as incidental information. In the geological survey map 30, the position of the mountain tunnel 20 to be constructed is further depicted in the geological plan view 31 and the geological longitudinal cross-sectional view 32.
本実施形態では、地質調査図３０の地質縦断面図３２に描かれた計画地質境界面１１または計画断層面は、地質境界面１１または断層面が平面であることを前提として、当該平面を推定することを目的としている。一方、付随情報として得られる走向や傾斜の角度には誤差があるため、地質調査図のみからは、地表面から相当の深さに位置する山岳トンネルの施工箇所における、実際の地質境界面または断層面を精度良く予測することは困難である。本実施形態では、地質調査図３０から得られる地質境界面（計画地質境界面）１１または断層面（計画断層面）の情報に加えて、地質探査の探査データを利用し、コンピュータに組み込まれた三次元モデル解析プログラムを用いて、所定の計算式による修正を加えることによって、山岳トンネル２０が通過する部分の地層の変化を、より精度良く予測できるようになっている。 In the present embodiment, the planned geological boundary 11 or the planned fault surface depicted in the geological longitudinal section 32 of the geological survey map 30 estimates the plane on the premise that the geological boundary 11 or the fault plane is a plane. The purpose is to On the other hand, since there is an error in the strike and inclination angles obtained as incidental information, the actual geological boundary or fault at the construction site of the mountain tunnel located at a considerable depth from the ground surface only from the geological survey map It is difficult to predict faces accurately. In this embodiment, in addition to the information on the geological boundary surface (planned geological boundary surface) 11 or the fault plane (planned fault surface) obtained from the geological survey map 30, the exploration data of the geological exploration is used and incorporated into a computer By applying a correction according to a predetermined calculation formula using a three-dimensional model analysis program, it is possible to more accurately predict the change in the formation where the mountain tunnel 20 passes.
本実施形態の地質境界面または断層面の予測方法に用いる三次元モデル解析プログラムとしては、オートデスク社製のソフト「Civil3D」や伊藤忠テクノソリューションズ社製のソフト「GEORAMA」等を含む、コンピュータ上で三次元モデルを作成することが可能な公知の各種のソフトウェアを用いることができる。ただし、本実施形態の予測方法を実装するためには、ソフトウェア側で開発環境が提供されていることが前提となる。三次元モデル解析プログラムは、三次元モデルの作成、表示、情報取得、解析等の機能を備えている。本実施形態の予測方法を実装するための開発環境が提供されている三次元モデル解析プログラムとして、例えばパスコ社製ソフト「ＰＡＤＭＳ」を用いることができる。本実施形態では、三次元モデル解析プログラムに組み込まれた所定の計算式として、好ましくは重み付き線形最小二乗法または重み付き非線形最小二乗法を用いて、露頭コントロールポイントＣＰ１、走向コントロールポイントＣＰ２、傾斜コントロールポイントＣＰ３、及び探査コントロールポイントＣＰ４から最適解を求めることで、地質境界面（予測地質境界面）１０または断層面（予測断層面）を推定すると共に、推定された地質境界面１０または断層面から、山岳トンネル２０が通過する所定の深さ位置における地質境界面または断層面を、より精度良く予測できるようになっている。 As a three-dimensional model analysis program used for the prediction method of the geological boundary plane or fault plane of the present embodiment, a third order on a computer including software "Civil 3D" made by Autodesk, software "GEORAMA" made by Itochu Techno Solutions, etc. Various known software capable of creating a source model can be used. However, in order to implement the prediction method of the present embodiment, it is premised that a development environment is provided on the software side. The three-dimensional model analysis program has functions such as creation, display, information acquisition, and analysis of a three-dimensional model. As a three-dimensional model analysis program provided with a development environment for implementing the prediction method of the present embodiment, for example, software "PADMS" manufactured by Pasco can be used. In the present embodiment, the outcrop control point CP1, the strike control point CP2, and the inclination are preferably performed using a weighted linear least squares method or a weighted non-linear least squares method as predetermined calculation equations incorporated in the three-dimensional model analysis program. Geological boundary (predicted geological boundary) 10 or fault surface (predicted fault surface) is estimated by finding the optimum solution from control point CP3 and exploration control point CP4, and estimated geological boundary 10 or fault surface Thus, the geological boundary or fault plane at a predetermined depth position through which the mountain tunnel 20 passes can be predicted more accurately.
本実施形態では、露頭コントロールポイントＣＰ１は、地表面において、推定される地質境界面（予測地質境界面）１０または推定される断層面（予測断層面）が通る確率が高いとされる部分に選定されるポイントであり、地質調査図３０の地質平面図３１から容易に定めることができる（図２（ａ）参照）。すなわち、地表面において、予測地質境界面１０または予測断層面が通る確率が高いとされる部分として、好ましくは地質平面図３１に描かれた地層の境界線１２上であって、地質平面図３１に描かれている露頭１３に近いポイントを、露頭コントロールポイントＣＰ１として定めることができる。 In this embodiment, the outcrop control point CP1 is selected on the ground surface at a portion where the estimated geological boundary surface (predicted geological boundary surface) 10 or the estimated fault surface (predicted fault surface) passes is high. It can be easily determined from the geological plan view 31 of the geological survey map 30 (see FIG. 2 (a)). That is, on the ground surface, as a portion where it is assumed that the predicted geological boundary surface 10 or the predicted fault surface passes is high, preferably on the boundary line 12 of the formation depicted in the geological plan view 31, the geological plan view 31 The point near the outcrop 13 depicted in can be defined as an outcrop control point CP1.
露頭コントロールポイントＣＰ１は、地質平面図３１における地層の境界線１２上または断層線上のポイントであり、露頭の上に露頭コントロールポイントＣＰ１を定めた場合、他のコントロールポイントと比較して、誤差の少ないポイントであると考えられる。本実施形態では、好ましくは、所定の計算式として重み付き線形最小二乗法または重み付き非線形最小二乗法を用いて予測地質境界面１０または予測断層面の最適解を求める際に、露頭の上に定めた露頭コントロールポイントＣＰ１の重みを、他のコントロールポイントＣＰ２、ＣＰ３、ＣＰ４の重みよりも大きくして、露頭コントロールポイントＣＰ１の動きを抑制した状態で最適解を求めるようになっている。露頭コントロールポイントＣＰ１を露頭から離れて定めた場合には、誤差があることを考慮して、露頭コントロールポイントＣＰ１の重みを適宜設定することになる。 The outcrop control point CP1 is a point on the boundary 12 of the formation in the geological plan view 31 or on the fault line, and when the outcrop control point CP1 is defined on the outcrop, there is less error as compared with other control points. It is considered to be a point. In this embodiment, it is preferable to use a weighted linear least squares method or a weighted non-linear least squares method as a predetermined calculation formula to obtain an optimal solution of the predicted geological boundary surface 10 or the predicted fault surface above the outcrop. The weight of the determined outcrop control point CP1 is set larger than the weights of the other control points CP2, CP3, and CP4, and the optimum solution is obtained while the movement of the outcrop control point CP1 is suppressed. When the outcrop control point CP1 is determined apart from the outcrop, the weight of the outcrop control point CP1 is appropriately set in consideration of an error.
走向コントロールポイントＣＰ２は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、地質調査図３０の付随情報である地質境界面（計画地質境界面）１１または断層面(計画断層面)の走向の情報に基づいて、露頭コントロールポイントＣＰ１から走向方向Ｘに所定長さＬ離れた位置のポイントとして、容易に定めることができる。例えば、走向コントロールポイントＣＰ２は、露頭コントロールポイントＣＰ１から走向方向Ｘに所定長さＬ離れた位置として、走向方向Ｘに１度の角度誤差があった場合に、１ｍの距離誤差を生じる長さＬ分離れた位置である、Ｌ＝１／tan１°＝５７ｍ離れた位置のポイントとすることができる。これによって角度情報を位置情報として利用することが可能になる。 The strike control point CP2 is, as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), a strike of a geological boundary (planned geology boundary) 11 or a fault (planned fault) which is additional information of the geological survey map 30. Based on the information, it can be easily determined as a point at a predetermined distance L away from the outcrop control point CP1 in the strike direction X. For example, the strike control point CP2 is a position separated from the outcrop control point CP1 by a predetermined length L in the strike direction X, and when there is an angular error of 1 degree in the strike direction X, a length L that produces a distance error of 1 m. It can be a point at a position separated by L = 1 / tan 1 ° = 57 m, which is a separated position. This makes it possible to use angle information as position information.
傾斜コントロールポイントＣＰ３は、地質調査図３０の付随情報である地質境界面（計画地質境界面）１１または断層面（計画断層面）の傾斜の情報に基づいて、露頭コントロールポイントＣＰ１から傾斜方向Ｙに所定長さＭ離れた位置のポイントとして、容易に定めることができる。例えば、傾斜コントロールポイントＣＰ３は、露頭コントロールポイントＣＰ１から傾斜方向Ｙに所定長さＭ離れた位置として、傾斜方向Ｙに１度の角度誤差があった場合に、１ｍの距離誤差を生じる長さＭ分離れた位置である、Ｍ＝１／tan１°＝５７ｍ離れた位置のポイントとすることができる。これによって角度情報を位置情報として利用することが可能になる。 The inclination control point CP3 is in the inclination direction Y from the outcrop control point CP1 based on the information on the inclination of the geological boundary surface (planned geological boundary surface) 11 or the fault plane (planned fault surface) which is additional information of the geological survey map 30 It can be easily determined as a point at a position separated by a predetermined length M. For example, the inclination control point CP3 is a position separated from the outcrop control point CP1 by a predetermined length M in the inclination direction Y, and when there is an angle error of 1 degree in the inclination direction Y, a length M that produces a distance error of 1 m. It can be a point at a position separated by M = 1 / tan 1 ° = 57 m, which is a separated position. This makes it possible to use angle information as position information.
また、本実施形態では、走向コントロールポイントＣＰ２が露頭コントロールポイントＣＰ１から走向方向Ｘに離れた所定長さＬと、傾斜コントロールポイントＣＰ３が露頭コントロールポイントＣＰ１から傾斜方向Ｙに離れた所定長さＭとを、同じ長さに設定することが好ましい。 Further, in the present embodiment, the predetermined length L in which the strike control point CP2 is separated from the outcrop control point CP1 in the strike direction X, and the predetermined length M in which the inclination control point CP3 is separated from the outcrop control point CP1 in the inclination direction Y Are preferably set to the same length.
本実施形態では、上述のように、露頭コントロールポイントＣＰ１、走向コントロールポイントＣＰ２、及び傾斜コントロールポイントＣＰ３は、いずれも、地質調査業者が作成した地質調査図３０、及び走向や傾斜の情報に基づいて、容易に定めることができる。また、地質調査図３０の地質縦断面図３２に描かれた計画地質境界面１１または計画断層面は、これらの３点のコントロールポイントＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３を通る境界面として、容易に設定することができる。 In the present embodiment, as described above, the outcrop control point CP1, the strike control point CP2, and the tilt control point CP3 are all based on the geological survey map 30 prepared by the geological survey company, and the strike and tilt information. It can be easily determined. Also, the planned geological boundary 11 or the planned fault plane depicted in the geological longitudinal section 32 of the geological survey map 30 can be easily set as a boundary passing through these three control points CP1, CP2 and CP3. Can.
そして、本実施形態では、たとえばこれらの３点のコントロールポイントＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３に加えて、地質境界面または断層面を確認するために行われた地質探査の探査データから、計画地質境界面１１または計画断層面の探査コントロールポイントＣＰ４を少なくとも１点定め、これらの少なくとも４点のコントロールポイントＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３、ＣＰ４から、最適解として予測地質境界面１０または予測断層面を求めるようになっている。なお、探査コントロールポイントＣＰ４は複数定めてもよいし、複数種類の探査方法による探査コントロールポイントを組み合わせて用いてもよい。 And in this embodiment, in addition to these three control points CP1, CP2 and CP3, for example, from the exploration data of the geological survey carried out to confirm the geological boundary or fault plane, the planned geological boundary 11 Or, at least one exploration control point CP4 of the planned fault plane is determined, and from these at least four control points CP1, CP2, CP3, and CP4, the predicted geological boundary 10 or the predicted fault plane is determined as the optimum solution. There is. A plurality of search control points CP4 may be determined, or search control points according to a plurality of types of search methods may be used in combination.
ここで、探査コントロールポイントＣＰ４を定める探査データを得るための地質探査としては、物理探査、弾性波探査等の、トンネルの切羽前方の地山の地質を探査する方法として公知の、種々の探査方法を用いることができる。本実施形態では、例えば特開２０００−１７０４７８号公報に記載されるような、削孔検層による地質探査によって、探査データを得ることができる。削孔検層による地質探査では、例えば切羽前方の地山に向けて先進ボーリングを行い、この先進ボーリングの掘削時にドリルビットから発生する単位掘削長当りのエネルギー値を利用して、探査データを得るようになっている。得られた単位掘削長当りのエネルギー値は、地山の地層が変化する箇所で、急激に変化することから、このような波形が急激に変化する箇所を特定することによって、探査コントロールポイントＣＰ４を定めることが可能になる。 Here, as geological exploration for obtaining exploration data for defining exploration control point CP4, various exploration methods known as a method of exploration of the geology of the ground in front of the face of the tunnel, such as geophysical exploration, elastic wave exploration etc. Can be used. In the present embodiment, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-170478, it is possible to obtain exploration data by geological exploration using a drilling inspection. In geological exploration by drilling, for example, advanced drilling is carried out toward the ground in front of the face, and exploration data is obtained using the energy value per unit drilling length generated from the drill bit when drilling this advanced boring. It is supposed to be. Since the energy value per unit drilling length obtained changes rapidly at the place where the geological formation of the ground changes, by identifying the place where such a waveform changes rapidly, the exploration control point CP4 is set. It becomes possible to set.
また、本実施形態では、上述のように、従来より少ない数の削孔検層によって、地質境界面１０または断層面を精度よく推定することを可能にしている。削孔検層による地質探査を、切羽面に対して従来より少ない数の複数箇所で行ない、これらの探査データから、複数の探査コントロールポイントＣＰを定めることもできる。これによって、地質境界面または断層面を、効率的にかつ精度良く推定することが可能になる。 Further, in the present embodiment, as described above, it is possible to accurately estimate the geological boundary surface 10 or the fault plane by using a smaller number of drill holes than ever before. Geological exploration by drilling can be conducted at a smaller number of places with respect to the face face, and multiple exploration control points CP can be determined from these exploration data. This makes it possible to estimate geological boundaries or fault planes efficiently and accurately.
本実施形態では、定められた露頭コントロールポイントＣＰ１、走向コントロールポイントＣＰ２、傾斜コントロールポイントＣＰ３、及び探査コントロールポイントＣＰ４の各座標値から、最適解を求めて予測地質境界面１０または予測断層面を推定するための所定の計算式として、好ましくは重み付き線形最小二乗法または重み付き非線形最小二乗法を用いることができる。 In the present embodiment, a predicted geological boundary surface 10 or a predicted fault surface is estimated by finding an optimum solution from the coordinate values of the determined outcrop control point CP1, the strike control point CP2, the inclination control point CP3, and the exploration control point CP4. Preferably, a weighted linear least squares method or a weighted non-linear least squares method can be used as a predetermined calculation formula for the calculation.
重み付き線形最小二乗法または重み付き非線形最小二乗法は、複数の点を通る平面を推定するための計算方法として公知のものであり、与えられた点から推定される平面までの距離の二乗和が最小となるようにして計算して、平面を推定することができる。重み付き線形最小二乗法または重み付き非線形最小二乗法では、与えられた点の精度に応じて重みを付けた上で、平面を推定することが可能である。 Weighted linear least squares method or weighted nonlinear least squares method is known as a calculation method for estimating a plane passing through a plurality of points, and the sum of squares of the distance from a given point to the estimated plane It is possible to estimate the plane by calculating so as to minimize. In the weighted linear least squares method or the weighted nonlinear least squares method, it is possible to estimate the plane after weighting according to the accuracy of a given point.
具体的には、ｎ個の重み（ｗi）付きの点データＰi（ｘi，ｙi，ｚi，ｗi）、ｉ＝１、・・・ｎが与えられた場合、下記の式（１）で平面を表現すると、最適平面（推定平面）は、下記の式（２）の値を最小とする平面とすることができる。 Specifically, n-number of weights (w i) with the point data P i (x i, y i , z i, w i), i = 1, if the · · · n is given, the following formula When a plane is expressed by (1), the optimal plane (estimated plane) can be a plane which minimizes the value of the following equation (2).
重み付き非線形最小二乗法としては、一般的に知られているLevenberg-Marquardt法（ＬＭ法）やニュートン法などを用いることができる。また、非線形問題を線形問題に変換した上で、重み付き線形最小二乗法によって、推定平面の最適解を求めることもできる。 As the weighted nonlinear least squares method, the generally known Levenberg-Marquardt method (LM method), Newton method or the like can be used. Also, after converting a nonlinear problem to a linear problem, it is also possible to obtain an optimal solution of the estimated plane by weighted linear least squares method.
本実施形態の地質境界面または断層面の予測方法では、三次元モデル解析プログラムを用いて、図４に示す以下の処理フローに従って、例えば図５に示すモデルによって予測地質境界面１０または予測断層面を推定することができる。すなわち、本実施形態では、三次元モデル解析プログラムの組み込まれたコンピュータに、各種のデータとして、例えば、計画地質境界１１または計画断層面に関する情報である、地質調査業者が作成した地質調査図３０のデータや、地質境界面または断層面の走向角度や傾斜角度のデータや、地質調査図３０の地質平面図３１において定められた露頭コントロールポイントＣＰ１のデータ等が読み込まれる。これらのデータによって、計画地質境界面１１または計画断層面のモデルを得ることができる。 In the geological boundary or fault plane prediction method of the present embodiment, a three-dimensional model analysis program is used to follow, for example, the model shown in FIG. 5 according to the processing flow shown in FIG. Can be estimated. That is, in the present embodiment, the computer incorporated with the three-dimensional model analysis program is, for example, information on the planned geological boundary 11 or the planned fault plane as various data in the geological survey map 30 created by the geological survey company. Data, data of strike angles and inclination angles of geological boundaries or fault planes, data of outcrop control points CP1 defined in the geological plan view 31 of the geological survey drawing 30, etc. are read. With these data, it is possible to obtain a model of the planned geological boundary surface 11 or the planned fault surface.
また、三次元モデル解析プログラムが組み込まれたコンピュータに、地質探査の探査データである、削孔検層による探査コントロールポイントＣＰ４のデータが読み込まれる。図５のモデルでは、削孔検層による地質探査として、切羽前方の地山に向けて３本の先進ボーリングを行い、３本の先進ボーリングの探査データから、探査コントロールポイントＣＰ４のデータが得られるようになっている。 In addition, data of exploration control point CP4 by drilling inspection, which is exploration data of geological exploration, is read into a computer in which a three-dimensional model analysis program is incorporated. In the model shown in Fig. 5, three advanced borings are carried out toward the ground in front of the face as geological exploration by drilling and the data of exploration control point CP4 can be obtained from the exploration data of three advanced borings. It is supposed to be.
本実施形態では、さらに、三次元モデル解析プログラムが組み込まれたコンピュータに、各コントロールポイントＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３、ＣＰ４の重みに関するデータが、例えば手入力によって入力されることで読み込まれる。本実施形態では、露頭コントロールポイントＣＰ１は、地質調査図に描かれた異なる地層の境界線１２上における露頭上のポイントであって、誤差が最も少ないものと考えられる。走向コントロールポイントＣＰ２及び傾斜コントロールポイントＣＰ３は、走向方向Ｘや傾斜方向Ｙの角度に１度の誤差があった場合に、１ｍの誤差を生じることとして、角度の精度を距離の精度に置き換えたポイントとなっている。探査コントロールポイントＣＰ４は、３本の先進ボーリングの探査データから得ることによって、走向コントロールポイントＣＰ２や傾斜コントロールポイントＣＰ３と同様の精度となるように調整されたポイントとなっている。図５のモデルでは、これらのポイントＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３、ＣＰ４の精度や信頼性を鑑みて、例えば露頭コントロールポイントＣＰ１の重みを１０．０に、走向コントロールポイントＣＰ２及び傾斜コントロールポイントＣＰ３の重みを１．０に、探査コントロールポイントＣＰ４の重みを１．０に設定して、重み付き線形最小二乗法または重み付き非線形最小二乗法によって、予測地質境界面１０または予測断層面の最適解を得るようになっている。 In the present embodiment, data on the weight of each of the control points CP1, CP2, CP3, and CP4 is read by, for example, manual input to a computer in which the three-dimensional model analysis program is incorporated. In the present embodiment, the outcrop control point CP1 is a point on the outcrop on the boundary 12 of different formations depicted in the geological survey map, and is considered to be the one with the least error. A point where the accuracy of the angle is replaced by the accuracy of the distance as an error of 1 m occurs when there is an error of 1 degree in the angle in the direction of travel X or the direction of tilt Y for the strike control point CP2 and the tilt control point CP3. It has become. The exploration control point CP4 is a point adjusted to have the same accuracy as the strike control point CP2 and the inclination control point CP3 by obtaining from the exploration data of three advanced borings. In the model of FIG. 5, in view of the accuracy and reliability of the points CP1, CP2, CP3 and CP4, for example, the weight of the outcrop control point CP1 is 10.0, the weight of the running control point CP2 and the tilt control point CP3. Set the weight of exploration control point CP4 to 1.0 to 1.0, and obtain the optimal solution of predicted geological boundary 10 or predicted fault by weighted linear least squares method or weighted nonlinear least squares method It has become.
ここで、露頭コントロールポイントＣＰ１の重みは、露頭コントロールポイントＣＰ１が露頭上にある場合には、走向コントロールポイントＣＰ２、傾斜コントロールポイントＣＰ３、及び探査コントロールポイントＣＰ４の重みより大きく設定し、重み付き線形最小二乗法または重み付き非線形最小二乗法により最適解を求めるようにすることができる。これによって、誤差の少ない露頭コントロールポイントＣＰ１の動きを適度に抑制した状態で、重み付き線形最小二乗法または重み付き非線形最小二乗法によって、予測地質境界面１０または予測断層面の最適解を効率良く求めることが可能になる。 Here, the weight of the outcrop control point CP1 is set larger than the weight of the strike control point CP2, the inclination control point CP3, and the search control point CP4 when the outcrop control point CP1 is outcrop, and the weighted linear minimum is set. The optimal solution can be determined by the square method or the weighted nonlinear least squares method. By this, with the motion of the outcrop control point CP1 with a small amount of error being suppressed appropriately, the optimal solution of the predicted geological boundary surface 10 or the predicted fault surface can be efficiently performed by the weighted linear least squares method or the weighted nonlinear least squares method. It becomes possible to ask.
また、本実施形態では、計画地質境界面１１または計画断層面に関するデータや、探査データや、重みに関するデータに加えて、例えば国土地理院が発行する、山岳トンネル２０の施工箇所の地山の地形図を、地図データとして、三次元モデル解析プログラムが組み込まれたコンピュータに取り込んでおくことが好ましい。これによって、露頭コントロールポイントＣＰ１、走向コントロールポイントＣＰ２、傾斜コントロールポイントＣＰ３、及び探査コントロールポイントＣＰ４の座標値や、地質境界面１０，１１または断層面の走向方向Ｘの角度等を、地形図の緯度や経度等と関連付けて設定することが可能になる。 Further, in the present embodiment, in addition to the data on the planned geological boundary 11 or the planned fault plane, the data on the exploration data, and the data on the weight, for example, the topography of the mountain in the construction site of the mountain tunnel 20 issued by the Geographical Survey Institute. It is preferable to load the figure as map data into a computer in which a three-dimensional model analysis program is incorporated. By this, coordinate values of outcrop control point CP1, strike control point CP2, tilt control point CP3, and exploration control point CP4, angle of strike direction X of geological boundary 10, 11 or fault plane, etc., latitude of topographic map It becomes possible to set it in association with the longitude, etc.
各種のデータが読み込まれたら、三次元モデル解析プログラムは、次に、計画地質境界面１１または計画断層面の走向角度や傾斜角度のデータを、点データに変換して、走向コントロールポイントＣＰ２や傾斜コントロールポイントＣＰ３を定める。具体的には、図５のモデルでは、上述のように、露頭コントロールポイントＣＰ１から走向方向Ｘに所定長さＬ離れた位置として、走向方向Ｘに１°の誤差があった場合に、１ｍの誤差を生じる長さＬ分離れた位置である、Ｌ＝１／tan１°＝５７ｍ離れた位置に、走向コントロールポイントＣＰ２を定める。また露頭コントロールポイントＣＰ１から傾斜方向Ｙに所定長さＭ離れた位置として、傾斜方向Ｙに１度の誤差があった場合に、１ｍの誤差を生じる長さＭ分離れた位置である、Ｍ＝１／tan１°＝５７ｍ離れた位置に、傾斜コントロールポイントＣＰ３を定める。これによって、重み付き線形最小二乗法または重み付き非線形最小二乗法により予測地質境界面１０または予測断層面の最適解を得るための、少なくとも４点のコントロールポイントＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３、ＣＰ４が定められる。 Once various data have been read, the 3D model analysis program then converts the strike angle and tilt angle data of the planned geological boundary surface 11 or the planned fault plane into point data, and causes the strike control point CP2 and tilt. Determine control point CP3. Specifically, in the model of FIG. 5, as described above, when there is an error of 1 ° in the running direction X as a position away from the outcrop control point CP1 by a predetermined length L in the running direction X, 1 m A strike control point CP2 is determined at a position separated by L = 1 / tan1 ° = 57 m, which is a position separated by a length L causing an error. Also, as a position separated from the outcrop control point CP1 by a predetermined length M in the inclination direction Y, when there is an error of 1 degree in the inclination direction Y, this is a position separated by a length M that produces an error of 1 m. A tilt control point CP3 is set at a position separated by 1 / tan 1 ° = 57 m. This determines at least four control points CP1, CP2, CP3, CP4 for obtaining an optimal solution of the predicted geological boundary 10 or predicted fault plane by the weighted linear least squares method or the weighted nonlinear least squares method. .
露頭コントロールポイントＣＰ１、走向コントロールポイントＣＰ２、傾斜コントロールポイントＣＰ３、及び探査コントロールポイントＣＰ４の４点のコントロールポイントが定められたら、三次元モデル解析プログラムは、これらのコントロールポイントＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３、ＣＰ４に、コンピュータに読み込まれた重みに関するデータに基づいて、重みを設定すると共に、重みの付いたコントロールポイントＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３、ＣＰ４に対する平面フィッティングを行なって、最適な予測地質境界面１０または予測断層面を推定する。すなわち、平面フィッティングは、４点のコントロールポイントＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３、ＣＰ４の重み付きの点データから、重み付き線形最小二乗法または重み付き非線形最小二乗法によって、上述のように、上記の式（２）の値を最小とする最適解を求めることで、予測結果として、最適平面（推定平面）である予測地質境界面１０または予測断層面の三次元モデルを得ると共に、予測誤差を算出する。 Once the four control points of outcrop control point CP1, strike control point CP2, inclination control point CP3 and exploration control point CP4 have been determined, the three-dimensional model analysis program determines these control points CP1, CP2, CP3, CP4. Set the weights based on the data on the weights read into the computer, and perform plane fitting for the weighted control points CP1, CP2, CP3, and CP4 to obtain the best predicted geological boundary 10 or predicted fault plane. Estimate That is, as described above, plane fitting is performed using weighted linear least squares method or weighted nonlinear least squares method from weighted point data of four control points CP1, CP2, CP3, and CP4 as described above. By obtaining an optimal solution that minimizes the value of 2), a prediction error is calculated as well as a three-dimensional model of the predicted geological boundary surface 10 or the predicted tomographic surface, which is the optimal plane (estimated plane), as a prediction result.
また、これらの予測結果に基づいて、コンピュータに接続されたディスプレイ等に、得られた予測地質境界面１０または予測断層面の三次元モデルを表示すると共に、算出された予測誤差による予測地質境界面１０または予測断層面の変動範囲を表示する。 Further, based on these prediction results, a three-dimensional model of the obtained predicted geological boundary 10 or predicted tomographic plane is displayed on a display or the like connected to a computer, and the predicted geological boundary by the calculated prediction error 10 or display the fluctuation range of the predicted fault plane.
そして、上述の構成を備える本実施形態の地質境界面または断層面予測方法によれば、地質調査図を用いて、所定の深さにおける山岳トンネル２０の切羽前方の地山の地質境界面（予測地質境界面）１０または断層面（予測断層面）を、精度良く推定することが可能になる。 Then, according to the geological boundary surface or fault plane prediction method of the present embodiment having the above-described configuration, the geological boundary surface (prediction of the ground in front of the face of the mountain tunnel 20 at a predetermined depth) using the geological survey map Geological boundary plane) 10 or fault plane (predicted fault plane) can be estimated accurately.
すなわち、本実施形態では、地質調査図３０に描かれた異なる地層の境界線１２上または断層線上に露頭コントロールポイントＣＰ１を定め、露頭コントロールポイントＣＰ１から走向方向Ｘに所定長さＬ離れた位置に、走向コントロールポイントＣＰ２を定めると共に、露頭コントロールポイントＣＰ１から傾斜方向Ｙに所定長さＭ離れた位置に、傾斜コントロールポイントＣＰ３を定め、また地質境界面または断層面を確認するために行われる地質探査の探査データから、地質境界面または断層面の探査コントロールポイントＣＰ４を定め、定められた露頭コントロールポイントＣＰ１、走向コントロールポイントＣＰ２、傾斜コントロールポイントＣＰ３、及び探査コントロールポイントＣＰ４の座標値から、三次元モデル解析プログラムに組み込まれた所定の計算式により最適解を求めて、予測地質境界面１０または予測断層面を推定するようになっている。 That is, in the present embodiment, the outcrop control point CP1 is defined on the boundary line 12 or a fault line of different formations depicted in the geological survey map 30, and at a position away from the outcrop control point CP1 by a predetermined length L in the strike direction X In addition to determining the strike control point CP2, the inclination control point CP3 is determined at a position away from the outcrop control point CP1 by a predetermined length M in the inclination direction Y, and geological exploration conducted to confirm the geological boundary or fault plane The exploration control point CP4 of the geological boundary or fault plane is defined from the exploration data of the 3D model from the coordinates of the outcrop control point CP1, the strike control point CP2, the inclination control point CP3 and the exploration control point CP4 defined. Analysis program Seeking an optimal solution by a predetermined calculation expression embedded in arm, so as to estimate the predicted geological boundary surface 10 or predicted fault plane.
したがって、本実施形態によれば、地質調査図３０から得られる露頭コントロールポイントＣＰ１、走向コントロールポイントＣＰ２、及び傾斜コントロールポイントＣＰ３の３点に、地質境界面または断層面を確認するために行われる地質探査の探査データから得られる探査コントロールポイントＣＰ４を加えた、少なくとも４点の点データについて、好ましくは重み付き線形最小二乗法または重み付き非線形最小二乗法により最適平面（推定平面）の最適解を求めて、予測地質境界面１０または予測断層面の変動範囲を算定するので、切羽前方の地山に対して行なわれた地質探査の探査データを反映させることによって、地質調査図３０のデータのみから得られる計画地質境界面１１または計画断層面と比較して、より精度の良い予測地質境界面１０または予測断層面を、簡易に且つ容易に推定して予測することが可能になる。 Therefore, according to the present embodiment, the geology performed to confirm the geological boundary or fault plane at three points, outcrop control point CP1, strike control point CP2, and inclination control point CP3 obtained from the geological survey map 30. For the point data of at least four points added with the search control point CP4 obtained from the search data of the search, the optimum solution of the optimum plane (estimated plane) is preferably obtained by the weighted linear least squares method or the weighted nonlinear least squares method Since the fluctuation range of the predicted geological boundary 10 or predicted fault plane is calculated, it is obtained only from the data of the geological survey map 30 by reflecting the exploration data of the geological exploration conducted on the ground in front of the face. More accurate forecast location compared to planned geological boundary 11 or planned fault plane The interface 10 or predicted fault plane, it is possible to predict with and easily estimated easily.
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々の変更が可能である。例えば探査コントロールポイントＣＰ４は、３本の先進ボーリングの探査データから得る必要は必ずしも無く、２本または１本の先進ボーリングの探査データから得ることもできる。探査データを得るための地質探査は、先進ボーリング等の削孔検層によるものである必要は必ずしも無く、弾性波探査、ＦＤＥＭ探査等の、トンネルの切羽前方の地山の地質を探査する方法として公知の、その他の種々の探査方法を用いることもできる。 The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, the exploration control point CP4 does not have to be obtained from the exploration data of three advanced borings, but can be derived from the exploration data of two or one advanced borings. Geological survey to obtain survey data does not necessarily need to be by drilling borehole such as advanced boring, and it is as a method to survey the geology of the ground mountain in front of the face of the tunnel such as elastic wave survey, FDEM survey etc. Various other known exploration methods can also be used.
走向コントロールポイントが定められる露頭コントロールポイントから走向方向に所定長さ離れた位置や、傾斜コントロールポイントが定められる露頭コントロールポイントから傾斜方向に所定長さ離れた位置は、１°の角度誤差があった場合に、１ｍの距離誤差を生じる長さ分離れた位置である必要は必ずしもなく、適宜設定することがきる。 There is an angle error of 1 ° between the position away from the outcrop control point where the strike control point is defined and the position away from the outcrop control point where the tilt control point is defined. In this case, it is not necessary to be at a position separated by a length causing a distance error of 1 m, and can be set appropriately.
さらに、露頭コントロールポイント、走向コントロールポイント、傾斜コントロールポイント、及び探査コントロールポイントの座標値から、予測地質境界面または予測断層面の最適平面（推定平面）を算定する所定の計算式は、重み付き線形最小二乗法または重み付き非線形最小二乗法である必要は必ずしも無く、与えられた点データから平面推定を行うことが可能な、その他の種々の計算式を用いることができる。 Further, the predetermined calculation formula for calculating the optimum plane (estimated plane) of the predicted geological boundary surface or predicted tomographic plane from the coordinate values of the outcrop control point, the strike control point, the inclination control point, and the exploration control point is weighted linear The method of least squares or weighted non-linear least squares need not necessarily be used, and various other formulas capable of performing plane estimation from given point data can be used.
１０ 予測地質境界面（予測断層面）
１１ 計画地質境界面（計画断層面）
１２ 異なる地層の境界線（断層線）
１３ 露頭
２０ 山岳トンネル（トンネル）
３０ 地質調査図
３１ 地質平面図
３２ 地質縦断面図
ＣＰ１ 露頭コントロールポイント
ＣＰ２ 走向コントロールポイント
ＣＰ３ 傾斜コントロールポイント
ＣＰ４ 探査コントロールポイント
Ｘ 走向方向
Ｙ 傾斜方向
10 Predicted geological boundary surface (predicted fault surface)
11 Planned Geological Boundary (Planned Fault Plane)
12 Boundaries of different formations (fault lines)
13 outcrop 20 mountain tunnel (tunnel)
30 Geological survey view 31 Geological plan view 32 Geological longitudinal section CP1 Outcrop control point CP2 Strike control point CP3 Tilt control point CP4 Exploration control point X Strike direction Y Tilt direction
Claims (4)
前記地質調査図に描かれた異なる地層の境界線上または断層線上に露頭コントロールポイントを定め、
該露頭コントロールポイントから走向方向に所定長さ離れた位置に、走向コントロールポイントを定めると共に、該露頭コントロールポイントから傾斜方向に所定長さ離れた位置に、傾斜コントロールポイントを定め、
且つ推定される地質境界面または断層面の位置を確認するために行う地質探査の探査データから、地質境界面または断層面の探査コントロールポイントを定め、
定められた前記露頭コントロールポイント、前記走向コントロールポイント、前記傾斜コントロールポイント、及び前記探査コントロールポイントの座標値から、前記三次元モデル解析プログラムに組み込まれた所定の計算式により最適解を求めて、地質境界面または断層面を推定する地質境界面または断層面の予測方法。 A method of predicting a geological boundary surface or fault surface which estimates a geological boundary surface or fault surface using a geological survey map and a three-dimensional model analysis program,
Define outcrop control points on boundaries or fault lines of different strata drawn on the geological survey map,
A strike control point is defined at a position away from the outcrop control point by a predetermined length in the strike direction, and a tilt control point is determined from the outcrop control point by a predetermined length in the tilt direction.
And from the exploration data of geological exploration conducted to identify the location of the presumed geological boundary or fault plane, the exploration control point of the geological boundary or fault plane is defined,
From the defined outcrop control points, the strike control points, the tilt control points, and the coordinate values of the exploration control points, an optimum solution is determined by a predetermined calculation formula incorporated in the three-dimensional model analysis program, Geological boundary or fault plane prediction method to estimate the boundary or fault plane.
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