JP6865587B2 - Ground condition prediction method - Google Patents

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Description

本発明は、地山状況予測方法に関する。 The present invention also relates to the natural ground situation predict how.

トンネルを安全かつ経済的に施工するためには、トンネル周辺の地山状況を把握することが重要である。切羽前方の地山状況の変化を早期に把握することができれば、岩盤崩壊や剥落の危険性がある場合でも安全対策を事前に講じることができるとともに、地山状況に応じた掘削方法の採用、支保の設置、補助工法の選定・採用が可能となる。
切羽前方の地山状況を予測する方法として、例えば特許文献1には、定点カメラで切羽を正面から適宜撮影し、複数の撮影画像により地質パターンを分析し、この地質パターンを用いて切羽前方の地山状況を予測するトンネル前方地質判定システムが開示されている。
In order to construct a tunnel safely and economically, it is important to understand the ground conditions around the tunnel. If the change in the ground condition in front of the face can be grasped at an early stage, it is possible to take safety measures in advance even if there is a risk of rock collapse or peeling, and adopt an excavation method according to the ground condition. It will be possible to install support and select and adopt auxiliary construction methods.
As a method of predicting the geological condition in front of the face, for example, in Patent Document 1, the face is appropriately photographed from the front with a fixed point camera, the geological pattern is analyzed by a plurality of captured images, and this geological pattern is used to predict the front of the face. A geological judgment system in front of the tunnel that predicts the geological condition is disclosed.

特許文献1のトンネル前方地質判定システムは、トンネル施工に支障をきたすことがないように、定点カメラをトンネル天端に設置するため、カメラの設置作業に手間がかかる。また、切羽を撮影した2次元の画像データを利用して、定性的に3次元的な地質の判定を行う必要があるため、判定結果に個人差が生じるおそれがある。そのため、切羽の画像データとトンネル壁面の画像データとを組み合わせることで、3次元的な展開画像を作成して地山状況を予測する場合がある。 In the tunnel front geological determination system of Patent Document 1, since the fixed point camera is installed at the top of the tunnel so as not to interfere with the tunnel construction, it takes time and effort to install the camera. In addition, since it is necessary to qualitatively determine the three-dimensional geology by using the two-dimensional image data obtained by photographing the face, there is a possibility that individual differences may occur in the determination result. Therefore, by combining the image data of the face and the image data of the tunnel wall surface, a three-dimensional developed image may be created to predict the ground condition.

撮影した画像から地山状況を判断するためには、歪みの少ない画像を取得する必要があるため、カメラをトンネル中心軸に据え付けるのが望ましい。トンネル中心軸にカメラを据え付ける方法として、特許文献2には、光線を水平方向に照射する光線照射部と、この光線を直角方向に屈折させる屈折部と、この屈折部を水平軸回りに回転させて照射方向を変化させる駆動部とを備える光線照射装置を利用してカメラを所望の位置に据え付ける方法が開示されている。特許文献2の設置方法では、光線を水平方向、鉛直方向およびトンネル周方向に照射させることで、光線照射装置をトンネル中心軸上の所望の位置に据え付けた後、この光線照射装置から水平方向に照射された光線を利用してカメラをトンネル中心軸上に据え付けている。 In order to judge the ground condition from the captured image, it is necessary to acquire an image with little distortion, so it is desirable to install the camera on the central axis of the tunnel. As a method of installing the camera on the central axis of the tunnel, Patent Document 2 describes a light beam irradiating portion that irradiates a light ray in the horizontal direction, a refracting portion that refracts the light ray in the perpendicular direction, and a refracting portion that is rotated around the horizontal axis. A method of mounting a camera at a desired position by using a light beam irradiation device including a drive unit for changing the irradiation direction is disclosed. In the installation method of Patent Document 2, light rays are irradiated in the horizontal direction, the vertical direction, and the circumferential direction of the tunnel, so that the light ray irradiating device is installed at a desired position on the central axis of the tunnel and then horizontally from the light beam irradiating device. The camera is installed on the central axis of the tunnel using the emitted light rays.

特開平04−120495号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 04-120495 特開平04−286912号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 04-286912

支保工が設置される前の素掘り状態のトンネル壁面を撮影するためには、切羽近傍にカメラを設置する必要があるため、設置作業の安全性を確保するためには、作業を迅速に行う必要がある。ところが、特許文献2の設置方法は、光線照射装置とカメラとを個別に据え付ける必要があるため、作業に手間と時間がかかる。
このような観点から、本発明は、迅速に位置合わせを行うことを可能とし、かつ、切羽近傍において歪みの少ない画像を安全に取得することを可能とした地山状況予測方法を提案することを課題とする。
Since it is necessary to install a camera near the face in order to photograph the tunnel wall surface in the uncut state before the support work is installed, the work should be done quickly to ensure the safety of the installation work. There is a need. However, in the installation method of Patent Document 2, since the light irradiation device and the camera need to be installed separately, the work takes time and effort.
From this point of view, the present invention is to rapidly align it possible to perform a and proposes a natural ground status prediction how that allows to safely acquire the image with little distortion in the working face near Is the subject.

前記課題を解決するために、本発明の地山状況予測方法は、レーザー光照射手段と撮影手段とを備える坑内撮影装置を所定の位置に配置する位置合わせ作業と、前記撮影手段を利用してトンネル壁面を撮影する撮影作業と、撮影された画像を利用して展開写真を作成する写真加工作業と、前記展開写真を利用して切羽前方の地山状況を予測する予測作業とを備えるものである。前記位置合わせ作業では、レーザー光照射手段によりトンネル周壁面に向けてレーザー光を照射し、前記レーザー光照射手段および前記撮影手段を支持する支持架台を鉛直軸を中心に回動させることにより前記レーザー光の線が既設の支保工と平行になるように前記坑内撮影装置の向きを修正するとともに、前記レーザー光の線が素掘り部分と前記支保工の前端縁との境界と重なるように前記坑内撮影装置の位置を修正する。 In order to solve the above-mentioned problems, the ground condition prediction method of the present invention utilizes the positioning work of arranging the underground photographing apparatus including the laser light irradiation means and the photographing means at a predetermined position and the photographing means. It includes a shooting work to shoot the tunnel wall surface, a photo processing work to create a developed photo using the shot image, and a prediction work to predict the ground condition in front of the face using the developed photo. is there. In the alignment operation, the laser beam is irradiated toward the peripheral wall surface of the tunnel by the laser beam irradiation means, and the laser beam irradiation means and the support frame supporting the imaging means are rotated around the vertical axis to cause the laser. The direction of the underground imaging device is corrected so that the light line is parallel to the existing support work, and the laser light line overlaps the boundary between the uncut portion and the front end edge of the support work. Correct the position of the imaging device.

かかる地山状況予測方法によれば、レーザー光を利用することで、坑内撮影装置の位置決めを迅速に行うことができる。切羽近傍へ坑内撮影装置を短時間で据え付けることができれば安全性が向上する。また、坑内撮影装置を所望の位置に据え付けることができれば、高品質な画像を撮影することが可能となり、ひいては、地山状況を高精度に予測することが可能となる。トンネル壁面に照射されたレーザー光を利用することで、簡易に位置決め作業を行うことができるため、坑内撮影装置を離れた位置から棒状の操作手段等を用いて位置決めを行うことも可能である。このようにすると、作業員が切羽に近づく必要がなくなるので、安全に作業を行うことができる。 According to such a ground condition prediction method, it is possible to quickly position the underground imaging device by using the laser beam. Safety will be improved if the underground imaging device can be installed near the face in a short time. Further, if the underground imaging device can be installed at a desired position, it is possible to capture a high-quality image, and by extension, it is possible to predict the ground condition with high accuracy. Since the positioning work can be easily performed by using the laser beam irradiated to the tunnel wall surface, it is also possible to perform the positioning work from a position away from the underground photographing apparatus by using a rod-shaped operating means or the like. In this way, the worker does not have to approach the face, so that the work can be performed safely.

前記地山状況予測方法では、撮影作業において素掘り部分の撮影とともに前記撮影手段からトンネル壁面までの距離を測定しておき、前記写真加工作業において前記距離の測定値を利用して撮影された画像の距離ひずみの補正を行うのが望ましい。
かかる地山状況予測方法によれば、撮影手段とトンネル壁面との位置関係により距離ひずみを修正するため、トンネルの中心軸に坑内撮影装置が配置されていない場合であっても、より高精度に地山状況を予測することができる。
In the ground condition prediction method, the distance from the photographing means to the tunnel wall surface is measured together with the photographing of the bare digging portion in the photographing work, and the image taken by using the measured value of the distance in the photo processing work. It is desirable to correct the distance distortion of.
According to this method of predicting the ground condition, the distance distortion is corrected by the positional relationship between the imaging means and the tunnel wall surface, so that even if the underground imaging device is not arranged on the central axis of the tunnel, the accuracy is higher. It is possible to predict the ground conditions.

本発明の地山状況予測方法によれば、迅速に位置合わせを行うことを可能とし、かつ、切羽近傍において歪みの少ない画像を安全に取得することが可能となる。 According to rock mass status prediction how the present invention, it possible to perform rapid positioning and it is possible to safely obtain the image with little distortion in the working face near.

本発明の実施形態の坑内撮影装置の概要を示す図であって、(a)は側面図、(b)は平面図である。It is a figure which shows the outline of the underground photographing apparatus of embodiment of this invention, (a) is a side view, (b) is a plan view. 坑内撮影装置を利用した地山状況予測方法を示す図であって、(a)は位置合わせ作業を示す平面図、(b)は(a)の部分拡大図である。It is a figure which shows the ground condition prediction method using the underground photographing apparatus, (a) is a plan view which shows the alignment work, (b) is a partially enlarged view of (a). 坑内撮影装置による撮影作業のイメージを示す横断図である。It is a cross-sectional view which shows the image of the imaging work by the underground imaging device. 展開写真のイメージ図である。It is an image diagram of the developed photograph.

本実施形態では、山岳トンネルの施工において、素掘り状態のトンネル壁面を撮影した画像を用いて切羽前方の地山状況を予測する地山状況予測方法およびこれに使用する坑内撮影装置について説明する。本実施形態の坑内撮影装置1は、図1に示すように、台車2、レーザー光照射手段3、操作手段4、支持架台5、撮影手段6、距離計7および照明手段8を備えている。 In the present embodiment, in the construction of a mountain tunnel, a ground condition prediction method for predicting the ground condition in front of the face using an image of the tunnel wall surface in a bare-drilled state and an underground photographing device used for the prediction method will be described. As shown in FIG. 1, the underground photographing apparatus 1 of the present embodiment includes a trolley 2, a laser beam irradiating means 3, an operating means 4, a support pedestal 5, a photographing means 6, a range finder 7, and a lighting means 8.

台車2は、坑内撮影装置1を支持している。台車2は、トンネル軸方向に沿って敷設されたレール21に沿って移動可能である。すなわち、坑内撮影装置1は、台車2に載せられた状態でトンネル軸方向に沿って移動する。レール21は、先端が切羽近傍に位置するように敷設する。なお、台車2の構成は限定されるものではない。また、台車2は、必ずしもレール21に沿って移動する必要ない。例えば、トンネル坑内の地面を走行するものであってもよい。 The trolley 2 supports the underground photographing device 1. The carriage 2 can move along the rail 21 laid along the tunnel axial direction. That is, the underground photographing device 1 moves along the tunnel axial direction while being mounted on the carriage 2. The rail 21 is laid so that the tip is located near the face. The configuration of the carriage 2 is not limited. Further, the carriage 2 does not necessarily have to move along the rail 21. For example, it may run on the ground in a tunnel mine.

レーザー光照射手段3は、トンネル壁面に向けて可視域のレーザー光を発光する装置であって、台車2に上載されている。レーザー光照射手段3は、トンネル周壁面に向けてラインレーザー光(レーザー光の線)を照射する。レーザー光照射手段3は、台車2の移動に伴い、トンネル軸方向に沿って移動する。レーザー光照射手段3は、台車2に対して、鉛直軸を中心に回転可能に取り付けられている。なお、レーザー光照射手段3(台車2)は、少なくともトンネル軸方向に対して移動可能であればよく、必ずしも回転可能に取り付けられている必要はない。なお、レーザー光照射手段3は、必ずしも台車2に上載されている必要はなく、例えば、レーザー光照射手段3が車輪等の走行手段を有している場合には、台車2を省略してもよい。 The laser light irradiating means 3 is a device that emits laser light in a visible region toward the tunnel wall surface, and is mounted on the carriage 2. The laser light irradiating means 3 irradiates a line laser beam (a line of laser light) toward the peripheral wall surface of the tunnel. The laser light irradiating means 3 moves along the tunnel axial direction as the carriage 2 moves. The laser light irradiating means 3 is rotatably attached to the carriage 2 about a vertical axis. The laser light irradiating means 3 (trolley 2) may be movable at least in the direction of the tunnel axis, and does not necessarily have to be rotatably attached. The laser light irradiating means 3 does not necessarily have to be mounted on the trolley 2, and for example, when the laser light irradiating means 3 has traveling means such as wheels, the trolley 2 may be omitted. Good.

レーザー光照射手段3には、操作手段4が接続されている。本実施形態の操作手段4は、棒状部材からなる。操作手段4の一端はレーザー光照射手段3に接続されていて、操作手段4の他端はレーザー光照射手段3の後方(坑口側)に配設される。なお、操作手段4の構成は限定されるものではなく、例えば、坑内撮影装置1を遠隔操作するための、有線または無線の制御手段であってもよい。レーザー操作手段3は、操作手段4を操作(押し引き)することで、トンネル軸方向(レール21)に沿って移動するとともに、鉛直軸を中心に回転する。なお、操作手段4は、台車2の移動および回転を操作するように台車2に取り付けられていてもよい。 An operating means 4 is connected to the laser light irradiating means 3. The operating means 4 of the present embodiment is composed of a rod-shaped member. One end of the operating means 4 is connected to the laser light irradiating means 3, and the other end of the operating means 4 is arranged behind the laser light irradiating means 3 (wellhead side). The configuration of the operating means 4 is not limited, and may be, for example, a wired or wireless control means for remotely controlling the underground photographing device 1. By operating (pushing and pulling) the operating means 4, the laser operating means 3 moves along the tunnel axial direction (rail 21) and rotates about the vertical axis. The operating means 4 may be attached to the trolley 2 so as to operate the movement and rotation of the trolley 2.

本実施形態のレーザー光照射手段3は、支持架台5を介して台車2に上載されている。すなわち、支持架台5は、台車2とともにレール21に沿って移動可能である。支持架台5は、架台本体51と、サーボモータ52と、台座53とを備えている。
架台本体51は、回転体54を介して、台車2に取り付けられている。すなわち、架台本体51は、台車2に対して鉛直軸を中心に回転可能である。架台本体51には、レーザー光照射手段3、撮影手段6、距離計7および照明手段8が上載されている。レーザー光照射手段3は、架台本体51に固定されている。また、架台本体51には、サーボモータ52が固定されている。サーボモータ52の出力軸は、台座53を回転可能に支持している。本実施形態では、サーボモータ52の前後に二つの台座53,53が配設されている。切羽側の台座53には撮影手段6および距離計7が搭載されており、坑口側の台座53には照明手段8が搭載されている。すなわち、サーボモータ52を駆動させると、台座53が水平軸を中心に回転するとともに、台座53に上載された撮影手段6、距離計7および照明手段8が水平軸(トンネル軸と平行な軸)を中心に回転する。なお、支持架台5の構成は限定されるものではない。例えば、台座53を回転させる駆動手段はサーボモータに限定されるものではなく、例えば、ステッピングモータを使用してもよい。また、台座53を手動で回転させる場合には、サーボモータ(駆動手段)52は省略してもよい。また、台座53は、必ずしも複数ある必要はなく、1つのみであってもよい。
The laser light irradiating means 3 of the present embodiment is mounted on the trolley 2 via the support pedestal 5. That is, the support pedestal 5 can move along the rail 21 together with the trolley 2. The support pedestal 5 includes a pedestal main body 51, a servomotor 52, and a pedestal 53.
The gantry main body 51 is attached to the trolley 2 via a rotating body 54. That is, the gantry main body 51 can rotate about the vertical axis with respect to the trolley 2. A laser light irradiating means 3, a photographing means 6, a range finder 7, and an illuminating means 8 are mounted on the gantry main body 51. The laser light irradiating means 3 is fixed to the gantry main body 51. Further, a servomotor 52 is fixed to the gantry main body 51. The output shaft of the servomotor 52 rotatably supports the pedestal 53. In this embodiment, two pedestals 53 and 53 are arranged before and after the servomotor 52. The pedestal 53 on the face side is equipped with the photographing means 6 and the distance meter 7, and the pedestal 53 on the wellhead side is equipped with the lighting means 8. That is, when the servomotor 52 is driven, the pedestal 53 rotates about the horizontal axis, and the photographing means 6, the distance meter 7, and the lighting means 8 mounted on the pedestal 53 rotate on the horizontal axis (axis parallel to the tunnel axis). Rotate around. The configuration of the support pedestal 5 is not limited. For example, the driving means for rotating the pedestal 53 is not limited to the servomotor, and for example, a stepping motor may be used. Further, when the pedestal 53 is manually rotated, the servomotor (driving means) 52 may be omitted. Further, the number of pedestals 53 does not necessarily have to be plural, and may be only one.

撮影手段6は、レーザー光照射手段3の切羽側に配設されたカメラであって、支持架台5によって支持されている。撮影手段6とレーザー光照射手段3との離隔距離は限定されるものではないが、本実施形態では、鋼製支保工の設置間隔の半分(鋼製支保工にピッチが1mの場合は約50cm)とする。撮影手段6は、支持架台5の回転に伴って連続的にトンネル壁面を撮影する。 The photographing means 6 is a camera arranged on the face side of the laser light irradiating means 3, and is supported by the support pedestal 5. The separation distance between the photographing means 6 and the laser light irradiating means 3 is not limited, but in the present embodiment, half of the installation interval of the steel support (when the pitch is 1 m for the steel support, it is about 50 cm). ). The photographing means 6 continuously photographs the tunnel wall surface as the support pedestal 5 rotates.

距離計7は、撮影手段6とトンネル壁面との距離を測定する。距離計7は、撮影手段6の側面に固定されていて、撮影手段6と常に同じ方向を向くように構成されている。本実施形態の距離計7はいわゆるレーザー距離計であって、トンネル壁面に対してレーザー光を照射して反射したレーザー光を受信するまでの時間により撮影手段6からトンネル壁面までの距離を算出する。なお、距離計7は、レーザー距離計に限定されるものではなく、例えば、超音波距離計を使用してもよい。 The range finder 7 measures the distance between the photographing means 6 and the tunnel wall surface. The range finder 7 is fixed to the side surface of the photographing means 6 and is configured to always face the same direction as the photographing means 6. The range finder 7 of the present embodiment is a so-called laser range finder, and calculates the distance from the photographing means 6 to the tunnel wall surface based on the time required to irradiate the tunnel wall surface with the laser light and receive the reflected laser light. .. The distance meter 7 is not limited to the laser range finder, and for example, an ultrasonic range finder may be used.

照明手段8は、白熱電球、LED照明、蛍光灯等を備えていて、トンネル坑内に光を照らすものである。本実施形態の照明手段8は、レーザー光照射手段3と撮影手段6との間に配設されている。照明手段8は、撮影手段6の撮影方向と同じ方向に光を照射するように配置されていて、撮影手段6の回転とともに水平軸を中心に回転する。なお、照明手段8の配設箇所は限定されるものではなく、例えば、撮影手段6の切羽側に配設されていてもよい。また、照明手段8は、必要に応じて配設すればよく、省略してもよい。 The lighting means 8 includes an incandescent light bulb, an LED lighting, a fluorescent lamp, and the like, and illuminates the inside of the tunnel. The lighting means 8 of the present embodiment is arranged between the laser light irradiating means 3 and the photographing means 6. The lighting means 8 is arranged so as to irradiate light in the same direction as the shooting direction of the shooting means 6, and rotates about the horizontal axis with the rotation of the shooting means 6. The location of the lighting means 8 is not limited, and may be arranged on the face side of the photographing means 6, for example. Further, the lighting means 8 may be arranged as needed or may be omitted.

以下、坑内撮影装置1を利用した地山状況予測方法を説明する。本実施形態の地山状況予測方法は、位置合わせ作業と、撮影作業と、写真加工作業と、予測作業とを備えている。
位置合わせ作業では、坑内撮影装置1を所定の位置に配置する。まず、レール21をトンネル坑内に敷設する。このとき、レール21の先端は、切羽近傍に位置させる。なお、台車2が、地盤面を直接走行する車輪を備えている場合には、レール21を敷設する必要はない。次に、台車2をレール21に沿って摺動させることにより、坑内撮影装置1を切羽近傍に配置する。台車2の移動は、操作手段4を押し引きすることにより行う。次に、レーザー光照射手段3によりトンネルTの周壁面に向けてレーザー光を照射する。そして、図2(a)および(b)に示すように、トンネルTの周壁面に照射されたレーザー光の線Lが既設の鋼製支保工Tと平行になるようにレーザー光照射手段3の向きを調整する。レーザー光照射手段3の向きの調整は、操作手段4を介して鉛直軸(回転体54)を中心にレーザー光照射手段3を回動させることにより行う。レーザー光照射手段3の向きを調整したら、坑内撮影装置1の前後位置の調整を行う。前後位置の調整は、レーザー光の線Lが素掘り部分と既設の支保工(吹付けコンクリート又は鋼製支保工T)の前端縁との境界に配置されるように(重なるように)坑内撮影装置1をトンネル軸方向に沿って移動させることのより行う。坑内撮影装置1を所定の位置に配置したら、坑内撮影装置1を固定する。
Hereinafter, a method for predicting the ground condition using the underground imaging device 1 will be described. The ground condition prediction method of the present embodiment includes alignment work, shooting work, photo processing work, and prediction work.
In the alignment work, the underground photographing device 1 is arranged at a predetermined position. First, the rail 21 is laid in the tunnel mine. At this time, the tip of the rail 21 is positioned near the face. If the carriage 2 is provided with wheels that directly travel on the ground surface, it is not necessary to lay the rail 21. Next, by sliding the carriage 2 along the rail 21, the underground photographing device 1 is arranged in the vicinity of the face. The carriage 2 is moved by pushing and pulling the operating means 4. Next, the laser light irradiating means 3 irradiates the peripheral wall surface of the tunnel T with the laser light. Then, FIGS. 2 (a) and (b), the tunnel laser irradiation means so that a line L of the laser beam applied to the peripheral wall surface is parallel to the steel shoring T S of the existing of T 3 Adjust the orientation of. The orientation of the laser light irradiating means 3 is adjusted by rotating the laser light irradiating means 3 around the vertical axis (rotating body 54) via the operating means 4. After adjusting the direction of the laser light irradiation means 3, the front-rear position of the underground photographing device 1 is adjusted. Adjustment of the longitudinal position, as in (so as to overlap) the line L of laser light is located at the boundary between the front edge of the dug portion and existing shoring (shotcrete or steel shoring T S) downhole This is done by moving the photographing device 1 along the direction of the tunnel axis. After arranging the underground photographing device 1 at a predetermined position, the underground photographing device 1 is fixed.

坑内撮影装置1を所定の位置に据え付けたら、撮影作業を開始する。撮影作業では、撮影手段6を利用してトンネル壁面を撮影する。撮影作業では、撮影手段6によって素掘り部分を撮影するとともに、距離計7によって撮影手段6からトンネル壁面までの距離を測定する。本実施形態では、サーボモータ52を駆動させて、図3に示すように、撮影手段6を回転させながら、連続写真を撮影する。なお、トンネル壁面は、動画によって撮影してもよい。撮影手段6による撮影時には、照明手段8によって、撮影対象部分(トンネル壁面)に光を照射する。撮影した画像は、コンピュータに送信されるとともに保存される。撮影作業では、トンネル壁面の撮影に伴い、切羽も正面から撮影する。切羽の撮影画像もコンピュータに保存する。なお、撮影画像の保存方法は限定されるものではなく、例えば、メモリーに保存したものを、コンピュータに転送してもよい。 After installing the underground photographing device 1 at a predetermined position, the photographing work is started. In the shooting work, the tunnel wall surface is photographed by using the photographing means 6. In the photographing work, the digging portion is photographed by the photographing means 6, and the distance from the photographing means 6 to the tunnel wall surface is measured by the distance meter 7. In the present embodiment, the servomotor 52 is driven to take continuous photographs while rotating the photographing means 6 as shown in FIG. The tunnel wall surface may be photographed by moving images. At the time of photographing by the photographing means 6, the illumination means 8 irradiates the image target portion (tunnel wall surface) with light. The captured image is sent to the computer and saved. In the shooting work, the face is also shot from the front along with the shooting of the tunnel wall surface. The captured image of the face is also saved in the computer. The method of saving the captured image is not limited, and for example, the image saved in the memory may be transferred to the computer.

写真加工作業では、撮影された画像を利用して展開写真を作成する。展開写真はコンピュータを利用して作成する。まず、距離の測定値を利用して撮影された画像の距離ひずみの補正を行う。すなわち、カメラからトンネル壁面までの距離の違いにより生じる距離ひずみを、距離の測定値を利用して修正する。次に、距離ひずみが補正された画像をつなぎ合わせる。このとき、トンネル壁面の画像に切羽の画像も組み合わせることにより、図4に示すように、3次元的な展開写真を作成する。
予測作業では、展開写真により亀裂Gの存在および連続性を確認するとともに、地層の変化(地層Gと地層Gとの境界)を確認することで、切羽前方の地山状況を予測する。
In the photo processing work, a developed photograph is created using the captured image. The unfolded photo is created using a computer. First, the distance distortion of the captured image is corrected by using the measured value of the distance. That is, the distance distortion caused by the difference in the distance from the camera to the tunnel wall surface is corrected by using the measured value of the distance. Next, the images corrected for the distance distortion are stitched together. At this time, by combining the image of the tunnel wall surface with the image of the face, a three-dimensional developed photograph is created as shown in FIG.
Predicted work, as well as confirm the presence and continuity of cracking G C by development photo, by checking the change of the formation (boundary between geological G 1 and stratum G 2), to predict the natural ground status of the working face forward ..

本実施形態の地山状況予測方法によれば、坑内撮影装置1の位置決めを安全かつ迅速に行うことができる。すなわち、坑内撮影装置1の向きおよび位置は、支保工との位置関係に応じて調整するため、坑内撮影装置1の位置決めが容易である。また、操作手段4を利用して離れた位置から坑内撮影装置1の位置や向きの調整およびトンネル壁面や切羽の撮影を行うため、作業員が切羽に入る必要がない。
また、坑内撮影装置1の位置決めは、トンネル壁面に照射されたレーザー光の線Lを既設の支保工(吹付けコンクリート又は鋼製支保工T)の先端縁に重ね合わせることにより行うため、目視により簡易に行うことができる。そのため、位置合わせ作業及び撮影作業に要する時間を削減し、ひいては、工期短縮化を図ることができる。
According to the ground condition prediction method of the present embodiment, the underground imaging device 1 can be positioned safely and quickly. That is, since the orientation and position of the underground photographing device 1 are adjusted according to the positional relationship with the support work, the positioning of the underground photographing device 1 is easy. Further, since the position and orientation of the underground photographing device 1 are adjusted and the tunnel wall surface and the face are photographed from a distant position by using the operating means 4, the worker does not need to enter the face.
The positioning of the downhole imaging device 1, in order to perform by overlapping the line L of laser light irradiated to the tunnel wall surface at the tip edge of the existing shoring (shotcrete or steel shoring T S), visual This can be done more easily. Therefore, the time required for the alignment work and the shooting work can be reduced, and the construction period can be shortened.

また、坑内撮影装置1を所望の位置に据え付けることで、高品質な画像を撮影することが可能となり、ひいては、より高精度な地山状況の予測が可能となる。
また、撮影手段とトンネル壁面との位置関係により距離ひずみを修正するため、トンネルの中心軸に坑内撮影装置1が配置されていない場合であっても、より高精度に地山状況を予測することができる。
さらに、3次元的な展開写真を利用することで、より高精度な地山予測が可能となる。
Further, by installing the underground imaging device 1 at a desired position, it is possible to capture a high-quality image, and by extension, it is possible to predict the ground condition with higher accuracy.
In addition, since the distance distortion is corrected by the positional relationship between the imaging means and the tunnel wall surface, the ground condition can be predicted with higher accuracy even when the underground imaging device 1 is not arranged on the central axis of the tunnel. Can be done.
Furthermore, by using a three-dimensional developed photograph, more accurate ground prediction becomes possible.

以上、本発明の実施形態について説明したが本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
前記実施形態では、距離計7のより坑壁までの距離を測定して距離ひずみの補正を行う場合について説明したが、トンネルの中心に坑内撮影装置を据え付けることが可能であれば、距離計を利用した距離測定は省略してもよい。
前記実施形態では、レーザー光照射手段3(支持架台5)が鉛直軸を中心に回転可能である場合について説明したが、レーザー光照射手段3(支持架台5)は、必ずしも鉛直軸を中心に回転可能である必要はない。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and each of the above-mentioned components can be appropriately modified without departing from the spirit of the present invention.
In the above embodiment, the case where the distance to the mine wall of the distance meter 7 is measured to correct the distance strain has been described. However, if the underground photographing device can be installed in the center of the tunnel, the range finder may be used. The distance measurement used may be omitted.
In the above embodiment, the case where the laser light irradiating means 3 (support pedestal 5) can rotate about the vertical axis has been described, but the laser light irradiating means 3 (support pedestal 5) does not necessarily rotate about the vertical axis. It doesn't have to be possible.

レーザー光照射手段3、サーボモータ52、撮影手段6、距離計7および照明8の制御は、無線または有線により坑内撮影装置1に接続された制御手段により、坑内撮影装置1の坑口側に離れた位置において行えばよい。なお、坑内撮影装置1の制御には、操作手段4を利用してもよい。
レーザー光照射手段3の構成は限定されるものではなく、例えば、回転するポリゴンミラーを用いてレーザー光をトンネルTの周壁面に照射してレーザー光の光跡によりトンネルの周壁面にレーザー光の線を表示するものであってもよい。
The control of the laser light irradiation means 3, the servomotor 52, the photographing means 6, the range finder 7, and the illumination 8 was separated from the wellhead side of the underground photographing device 1 by the control means connected to the underground photographing device 1 wirelessly or by wire. You can do it at the position. The operating means 4 may be used to control the underground photographing device 1.
The configuration of the laser light irradiating means 3 is not limited. For example, a rotating polygon mirror is used to irradiate the peripheral wall surface of the tunnel T with laser light, and the light trail of the laser light causes the laser beam to be applied to the peripheral wall surface of the tunnel. It may display a line.

前記実施形態では、レーザー光の線Lが既設の鋼製支保工Tと平行になるようにレーザー光照射手段3の向きを調整したが、レーザー光照射手段3の向きは、鋼製支保工Tとの位置関係に応じて適宜調整すればよい。例えば、レーザー光の線Lと鋼製支保工Tとが略平行となるように、鋼製支保工Tを目安にして、レーザー光照射手段3の向きを調整すればよい。また、レーザー光の線Lと既設の鋼製支保工Tとの内角が所定の角度になるようにレーザー光照射手段3の向きを調整してもよい。
また、前記実施形態では、レーザー光の線Lが素掘り部分と既設の支保工(吹付けコンクリート又は鋼製支保工T)の端縁との境界に配置されるように坑内撮影装置1の前後位置を調整したが、レーザー光照射手段3の前後位置は、支保工との位置関係に応じて適宜調整すればよい。例えば、レーザー光の線Lと支保工の端縁との間隔が所定の範囲内に収まるように坑内撮影装置1の前後位置を調整してもよい。
In the above embodiment, the line L of laser light is adjusted orientation of the laser beam irradiation means 3 so as to be parallel to the steel shoring T S of the existing orientation of the laser beam irradiation unit 3, a steel shoring it may be appropriately adjusted in accordance with the positional relationship between the T S. For example, as the line L of the laser beam and a steel shoring T S become substantially parallel to a guide steel shoring T S, it may be adjusted orientation of the laser beam irradiation means 3. It is also possible to adjust the orientation of the laser beam irradiation means 3 as internal angle between the steel shoring T S of the line L and the existing laser light becomes a predetermined angle.
In the above embodiment, the line L of laser light is downhole imaging device 1 to be located at the boundary between the edge of the dug portion and existing shoring (shotcrete or steel shoring T S) Although the front-rear position has been adjusted, the front-rear position of the laser beam irradiating means 3 may be appropriately adjusted according to the positional relationship with the support work. For example, the front-rear position of the underground imaging device 1 may be adjusted so that the distance between the line L of the laser beam and the edge of the support is within a predetermined range.

1 坑内撮影装置
2 台車
3 レーザー光照射手段
4 操作手段
5 支持架台
6 撮影手段
7 距離計
L レーザー光の線
T トンネル
1 Underground photography device 2 trolley 3 Laser light irradiation means 4 Operation means 5 Support stand 6 Shooting means 7 Distance meter L Laser light line T tunnel

Claims (2)

レーザー光照射手段と撮影手段とを備える坑内撮影装置を所定の位置に配置する位置合わせ作業と、
前記撮影手段を利用してトンネル壁面を撮影する撮影作業と、
撮影された画像を利用して展開写真を作成する写真加工作業と、
前記展開写真を利用して切羽前方の地山状況を予測する予測作業と、を備える地山状況予測方法であって、
前記位置合わせ作業では、レーザー光照射手段によりトンネル周壁面に向けてレーザー光を照射し、前記レーザー光照射手段および前記撮影手段を支持する支持架台を鉛直軸を中心に回動させることにより前記レーザー光の線が既設の支保工と平行になるように前記坑内撮影装置の向きを修正するとともに、前記レーザー光の線が素掘り部分と前記支保工の前端縁との境界と重なるように前記坑内撮影装置の位置を修正することを特徴とする、地山状況予測方法。
Alignment work for arranging an underground imaging device including laser light irradiation means and imaging means at a predetermined position, and
Shooting work to shoot the tunnel wall surface using the shooting means and
Photo processing work to create unfolded photos using captured images, and
It is a ground condition prediction method including a prediction work for predicting the ground condition in front of the face using the developed photograph.
In the alignment operation, the laser beam is irradiated toward the peripheral wall surface of the tunnel by the laser beam irradiation means, and the laser beam irradiation means and the support frame supporting the imaging means are rotated around the vertical axis to cause the laser. The direction of the underground imaging device is corrected so that the light line is parallel to the existing support work, and the laser light line overlaps the boundary between the uncut portion and the front end edge of the support work. A method for predicting ground conditions, which comprises correcting the position of a photographing device.
前記撮影作業では、素掘り部分の撮影とともに、前記撮影手段からトンネル壁面までの距離を測定し、
前記写真加工作業では、前記距離の測定値を利用して撮影された画像の距離ひずみの補正を行うことを特徴とする、請求項1に記載の地山状況予測方法。
In the shooting work, the distance from the shooting means to the tunnel wall surface is measured together with the shooting of the bare digging part.
The ground condition prediction method according to claim 1, wherein in the photo processing work, the distance distortion of the image taken by using the measured value of the distance is corrected.
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