JPH02261199A - 岩盤安定器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、道路、鉄道、鉱山等のトンネルの壁面を固定
するために、該トンネル壁面に穿孔された穴に内装かつ
定着される岩盤安定器に関する。

〔従来の技術〕

ｌ・ンネルの壁面を固定するために、壁面に穿孔した穴
に、鋼鉄製またはＦＲＰのポルトを装入し、これをセノ
ントで定着させてこの壁面を安定化させる方法は、従来
ＮＡＴＭ工法として広く利用されている。また、古＜１
９５０年代より板を曲げて穿孔した穴よりやや太いバイ
ブを作り、これを穴の中に強制挿入することにより、そ
こに発生ずる摩擦力で板を壁面に固定し、これによって
壁面を安定化さ−Ｕる方法も、利用されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、ＮΔＴＭ工法には、ポルトを定着する目的でセ
メントを使用するために、湧水の多い所ではレジン等の
特殊な定着剤を使用する必要があり、湧水の多い所では
この工法の採用は難しいという問題があった。

また、板を曲げて穿孔穴に強制挿入する方法には、曲げ
板と穿孔穴との間の摩擦力が大のため、極めて大きな打
込み力を必要とし、作業を難しくする他、打ち込め用に
特殊な治具および装置を用いなければならないという不
便があった。

本発明は湧水の有無に無関係にトンネル壁面に定着でき
、曲げ板を穿孔穴に挿入するのに際し摩擦力の発生を伴
ない、岩盤安定器を提供することをｌ」的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、本発明によれば、次の岩盤安定器によって
達成される。

（１）　　岩盤に穿孔した穴に装入・定着される岩盤安
定器であって： 前記穴の内径よりも小径の外径をもたせて円筒状に成形
され、かつ軸方向に延びるスリットを有するパイプ状の
搾と； 前記パイプ状の棒と別体に製作され、前記パイプ状の棒
のスリットに打ら込まれて、前記パイプ状の棒をその長
さ方向に少なくとも部分的に前記穴径以−１−に拡径す
る喫状の駒と から成ることを特徴とする岩盤安定器。

（２）　　前記パイプ状の棒は、前記スリットの駒打込
み側端部近傍に、駒保持用切欠を有し；　ｎ？前記駒は
駒打ち込み方向と反対側の端部に、スリットの対向する
平行辺間に挾持される平行２辺部を有している岩盤安定
器。

（３）　　前記パイプ状の棒は、前記スリットの長手方
向の途中に、駒の打ち込み側先端部と当接可能なスリッ
ト段部を有している、岩盤安定器。

〔作用〕

上記（１）の岩盤安定器では、パイプ状の棒が、予めト
ンネル壁面に穿孔される穴の内径より小さい外径を有す
るので、穴への挿入に際し摩擦力を伴わない。パイプ状
の棒の穴への挿入後、喫状の駒をスリ、１・に沿わせて
打込んでいき、パイプ状の棒を穴内径以上に拡径して、
パイプ状の棒を摩擦力によって抜外れ不能に穴に定着さ
せる。

前記（２）のような構造を具備した場合には、さらに次
の作用がある。すなわち、前述のように、パイプ状の棒
を拡径することによって穴内周面との間に大きな摩擦力
を発生させ、棒にかかる引抜きの力に耐えるようにする
ことが岩盤安定器としての最低の必要条件である。本発
明の岩盤安定器では、打ち込まれた先端部分を部分的に
拡径するだけでも岩盤安定器にかかる引抜力には充分耐
えられるようにできるが、さらにその全長にわたって摩
擦力を増大させた方がより効果的でもあるので、岩盤安
定器の入口側端部近傍にも駒保持部を形成するとともに
、該駒にパイプの外圧による縮径を喰い止める平行２辺
部を形成し、引抜き防止、岩盤圧迫力維持をさらに効果
あるものとしている。

前記（３）のような構造を具備した場合には、さらに次
の作用がある。すなわち、スリットのあるパイプ状の棒
を、楔状の駒を利用して小さな力で拡径することは容易
であるが、楔状の駒を打込むことでパイプ状の棒とトン
ネル壁面部との摩擦力が充分大きくなって前記必要な条
件が満たされた場合には、楔状の駒をそれ以」二の距離
に圧入する必要はないので、パイプ状の棒の必要部位が
拡径した所で、駒のそれ以上の圧入を阻止するストッパ
があった方がよい。スリット段部は駒が圧入されてきた
ときに駒の先端にあたり駒のそれ以上の圧入を防止する
。

〔実施例〕 以下に、本発明に係る岩盤安定器の望ましい実施例を図
面を参照して説明する。

第１図は本発明の第１実施例に係る、岩盤に穿孔した穴
に装入・定着される岩盤安定器を示す。

第１図（イ）において岩盤安定器は、板を曲げることに
より、岩盤の穴の内径よりも小径の外径をもたせて円筒
状に成形された、かつ軸方向にスリット１２を有するパ
イプ状の棒ｌＯと、このスリット１２に打込まれる楔状
の駒２０とから成る。喫状の駒２０ば、第１図（０）　
　（ハ）、（ニ）に示すように、パイプ状の棒１０と別
体に製作され、パイプ状の棒１０のスリット１２に打ら
込まれたときに、パイプ状の棒１０を、その長さ方向に
少なくとも部分的に岩盤の穿孔穴以上に拡径する楔から
成る。たとえば、岩盤安定器は、４Ｑｍｍ径前後の穴に
これを挿入することにより固着するように考えられてい
るので、パイプ状の棒１０の外径を３８＋＝ｍ径前後ま
たはそれ以下に製作し、本質的に摩擦力なしで穴に挿入
し、駒２０をスリット１２に打ち込んで４０１貫以上に
拡径して穴に固定する。

また、パイプ状の棒１０の板厚は、仮にｌ０Ｌｏｎの引
抜力が働くものとすれば、材料を軟鋼の板とした場合そ
の破断応力は４０　ｋｇ　／　ｍｍ　２であるから、１
０　ｔ　／４０龍Ｘ３．１４Ｘ４０ｋｇ／　＊ｖ２＝　
２龍となり、２１ｍより厚い板でパイプ状の棒１０を製
造しておりＪばよいこととなる。このように、パイプ状
の棒１０の板厚は、必要とする引抜き耐力によって決ま
ってくる。

また、楔状の駒２０を挿入することによって発生ずる、
パイプ状の棒１０と岩盤との間の摩擦による定着力と、
楔状の駒２０の押し込み力との関係は、実測したところ
次の通りであった。１／１０のテーバを持った駒２０を
用い、駒２０と棒１０の材料を鋼とした場合を実測した
ところ、押し込み力は、これによってパイプ状の棒１０
とその周囲の岩盤間で発生ずる摩擦力に対してほぼ１．
／２．５であった。この実験から見ても、駒２０の押し
込み力は比中々的小さな力でも、パイプ状の棒１０を拡
径できて、充分な定着力が得られることがわかった。

第２図は、スリット１２に２ケ所くびれだ部分１０ａを
設けた本発明の第２実施例を示している。岩盤安定器と
して使用されるパイプ状の棒１０は、必要あらばその全
長にわたって多数の駒２０を設けてもよいが、元来ロッ
クボルトは岩盤のような重荷重に耐えるように製造され
ているので、−静的には高い剛性を有するように製造さ
れており、パイプ状の棒１０を拡径するのに必ずしも全
長にわたって駒２０を設ける必要はなく、少なくとも２
ケ所の離れた部分で拡径すれば、その２ケ所の間はパイ
プ状の棒１０の剛性により、はぼ拡径された状態を保つ
ので、周囲の岩盤と密着できる。第２図のようにくびれ
た部分１０ａを少なくとも２ケ所設ＬＪれば、その部分
に駒２０を打ち込めば、はぼ全長にわたって岩盤安定器
は岩盤に密着する。

また、さらにパイプ状の棒１０の全長にわたって大きな
摩擦力を得るために、穴の入口近傍でさらに１ケ所止め
ることが望ましい。第３図（イ）、（ロ）、（ハ）　　
（ニ）はこの入口近傍で止める手段を駒２０の１ケを利
用して設けた場合を示しており、本発明の第３実施例に
関するものである。

第３図（イ）　　（ロ）　　（ハ）、（ニ）において、
パイプ状の棒１０のスリット１２の対向辺には、それぞ
れフック状の駒保持用切欠１０ｂが形成されており、そ
こに駒のテーパ辺の両側端部が係合されて駒２０ｂはス
リット１２に位置決めされて保持される。

駒２０ｂば打ち込み方向と反対側の端部に平行２辺部２
０　ｂ−１を存し、これがスリット１２の辺に当接され
ることにより、パイプ状の棒１０が入口近傍で縮径する
のを喰い止める。

第４図は本発明の第４実施例を示している。前記の如く
、駒２０の押し込め力は比較的小さいので、逆に駒２０
を打ち込んでいったときに望ましい部位で駒２０が止ま
ってほしい状態が生しる。このようなときには、第４図
に示すようにスリット１２を段状に形成しておき、駒２
０がスリット段部１２ａに当ったときにそこで駒２０が
止まるようにしておけばよい。スリット段部１２ａは駒
２０の押し込み力を受けて駒２０を止める。

第１図、第２図、第４図で、パイプ状の捧１０のスリッ
ト１２の対向辺を、スリット長手方向において部分的に
、当接させてスリット１２の隙間をなくして閉じ円管状
としであるのは、閉じ円管状とした方が捩り剛性が向上
するからである。

第５図は本発明の第５実施例を示している。第５図（イ
）、（ロ）　　（ハ）、（ニ）において、楔状の駒２０
ｃは、スリット１２を、部分的に閉塞する１辺２０ｃｍ
１を有している。駒２０Ｃを打込んだ後にさらにパイプ
状の棒１０を部分的に拡径したい場合、中空の棒１０の
内部に爆薬等を仕込み爆発させてパイプ状の棒１０に内
部から拡開力を作用させる。１辺２０Ｃ−１はその拡開
圧力を受けやすいようにスリット１２の隙間を、軸方向
に部分的に、埋める作用を果たす。

つぎに本発明の岩盤安定器の作用について説明する。

まず、第１実施例において、パイプ状の棒１０は岩盤の
穴より小径なので、パイプ状の棒１０の、岩盤の穴への
挿入に際して、力がかからない。つぎに、楔状の駒２０
をスリン）１０に打ち込むが、喫の原理によって、その
打ち込み力は従来のロックボルトの内装力に比べてはる
かに小で済む。ちなみに、４２ｍｍの穴に、直径４２龍
の、スリットのある長さ１ｍのパイプをハンマーで打ち
込み、押込み荷重とバイブの引抜荷重を実測してみたと
ころ、結果は次表の通りであった。

上表から明らかなように、同じ押し込み荷重１．３ｔｏ
ｎに対し、パイプ引抜荷重は、従来のロックボルトより
も、本発明の岩盤安定器の方が約３倍増大することがわ
かる。したがって、必要とするバイブの引抜荷重を同し
にとれば、楔状の駒２０の押込み荷重は従来のロックボ
ルトの押込み荷重の約１／３で済むことがわかる。

また、パイプ状の棒１０を拡径する場合に、第６図（イ
）　　（ロ）の２つの方法が考えられるが、楔状の駒２
０を利用することはく口）の方法であり、力Ｂは力へに
比べて、実測ではｌ　／４．５で済み、本発明で必要と
される拡開力が小さなもので済むひとつの理由となる。

第２実施例においては、第１実施例の作用の他、２ケの
楔状の駒２０の間の部分は、パイプの剛性によっては外
圧により若干縮径した部分ができるかもしれないが、そ
のような場合には、従来異型棒鋼とし°ζ市販され゛（
いる横曲と同様の効果があるから、岩盤安定器が抜けに
くくなり、望ましい方向に作用する。

第３実施例においては、火入口側の駒を第３図の如く構
成することによっ°ζ、火入口側の密着力、密着維持力
を安定かつ増大させることができる。

第４実施例においては、駒２０をスリット段部１２ａに
当てることにより、奥側の駒２０を正確に所望の位置に
装入させることができる。

第５実施例においては、さらに内部から圧力をかける場
合に、薄片２０ｃｍ１によって効果的に圧力をパイプ状
の棒１０に部分的に作用させることが可能となる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、岩盤安定器を、岩盤に穿孔した穴に内
装するに際し、力がいらず、楔状の駒２０の打ち込み力
も従来のロックボルトの打ら込め力に比べてはるかに小
で済み、十分な密着力も得られるので、作業を容易にし
、かつ岩盤の安定化作用も１−分に大にできる。このよ
うな作業は湧水の有無如何にかかわらず実施可能である
。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）は本発明の第１実施例に係る岩盤安定器の
斜視図、 第１図（ロ）は第１図（イ）の駒２０ａの平面図、第１
図（ハ）は第１図（イ）の駒２０ａの正面図、第１図（
ニ）は第１図（イ）の駒２０ａの側面図、第２図は本発
明の第２実施例に係る岩盤安定器の斜視図、 第３図（イ）は本発明の第３実施例に係る岩盤安定器の
、六入］」近傍に対応する部分の、部分斜視図、 第３図（ロ）は第３図（イ）の駒２０ｂの平面図、第３
図（ハ〉は第３図（イ）の駒２０ｂの正面図、第３図（
ニ）は第３図（イ）の駒２０ｂの側面図、第４図は本発
明の第４実施例に係る岩盤安定器の斜視図、 第５図（イ）は本発明の第５実施例に係る岩盤安定器の
部分斜視図、 第５図（ロ）は第５図（イ）の駒２０ｃの平面図、第５
図（ハ）は第５図（イ）の駒２０ｃの正面図、第５図（
ニ）は第５図（イ）の駒２０ｃの側面図、第６図（イ）
は内圧がかかる場合のロックボルトの正面図、 第６図（ロ）はスリット１２に拡開力がかかる場合のパ
イプ状の棒１０の正面図、 である。 １０・・・・・・パイプ状の棒 １０ｂ・・・・・・切欠き

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、岩盤に穿孔した穴に装入・定着される岩盤安定器で
   あって： 前記穴の内径よりも小径の外径をもたせて円筒状に成形
   され、かつ軸方向に延びるスリットを有するパイプ状の
   搾と； 前記パイプ状の棒と別体に製作され、前記パイプ状の棒
   のスリットに打ち込まれて、前記パイプ状の棒をその長
   さ方向に少なくとも部分的に前記穴径以上に拡径する楔
   状の駒と； から成ることを特徴とする岩盤安定器。 ２、前記パイプ状の棒は、前記スリットの駒打込み側端
   部近傍に、駒保持用切欠を有し；前記駒は駒打ち込み方
   向と反対側の端部に、スリットの対向する平行辺間に挟
   持される平行２辺部を有している請求項１記載の岩盤安
   定器。 ３、前記パイプ状の棒は、前記スリットの長手方向の途
   中に、駒の打ち込み側先端部と当接可能なスリット段部
   を有している、請求項１記載の岩盤安定器。