JPH03260287A - シールド工法の地山崩壊探査方法および装置 - 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】

本発明はシールド工法の地山崩壊探査方法および装置に
係り、特にシールドマシンと地山の間に存在する泥水層
の厚さを検知して地山の崩壊状態を検出するのに好適な
シールド工法の地山崩壊探査方法および装置に関する。

【従来の技術】

一般に、シールド工法では、裏込め注入量の管理等の観
点から、シールドマシン外表面の地山崩壊の状況を検知
することが行なわれている。従来のこの種の方法として
比抵抗法が知られており、例えば、実開平１〜１３１１
８６号公報にはウェンナー電極列をシールドマシンの外
表面に設け、地層によって異なる比抵抗を検知し、この
比抵抗の変化に基づいて第−層の泥水層厚を求めて地山
の崩壊状態を検知する方法が開示されている。

【発明が解決しようとする課題】

ところが、上記従来の方法では、測定した比抵抗の値を
直接利用するものであるため、電極が経時劣化した場合
でもこれがそのまま泥水厚に反映されてしまい、精度よ
く地層厚さを検出することができなかった。特に、検出
対象の地山の性状が送信電流の周波数によって変化し、
抵抗率の変化等に起因する受信電圧の変化と崩壊形状の
変化の識別がつかなくなる問題もあった。また、上記従
来のウェンナー電極列を用いた方法では、検知の範囲や
分解能を向上させるために電極の数を増すと送受信電極
の切換えや受信電圧の信号処理に多くの時間を要し、地
山崩壊をリアルタイムに検出することができない欠点も
あった。 本発明は、上記従来の問題点に着目し、比抵抗の測定精
度が高く、しかも短時間で正確に地山崩壊形状を正確に
把握することのできるシールド工法の地山崩壊探査方法
および装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本発明に係るシールド工法
の地山崩壊探査方法は、シールドマシンの外表面に設け
られた比抵抗測定用電極列により地山側の比抵抗を測定
するとともに、シールドマシン内に地山条件とほぼ等し
い疑似層を設けてこれに比抵抗電極列を配置してその参
照比抵抗を測定し、この測定された参照比抵抗に対する
前記計測比抵抗の比を算出して前記計測比抵抗の補正を
なすことにより地山崩壊の探査を行うように構成した。 本発明に係るシールド工法の地山崩壊探査装置は、シー
ルドマシンの外表面に定電流（または定電圧）供給源お
よび電圧（または電流）測定器に接続された比抵抗測定
用電極列を設け、シールドマシンの内部には地山条件に
ほぼ等しい疑似層か形成された参照槽を設け、この参照
槽に比抵抗測定用参照電極列を配置し、この参照電極列
により測定された比抵抗と前記計測用比抵抗電極列によ
り測定された比抵抗の比を算出する信号処理手段とを備
えた構成としたものである。この場合において、前記比
抵抗測定用電極列は計測用および参照用ともに同一のも
のを使用すればよく、例えばダイポール電極列を使用す
ることか好ましい。また、ウェンナー電極列によって構
成することももちろん可能である。

【作用】

上記構成によれば、計測用電極列によって地山の比抵抗
を測定するとともに、一方で参照槽にて参照用電極列に
より疑似層の比抵抗が測定される。 したがって、電極の経時変化による送信／受信の劣化度
が双方で等しくなり、また地山の抵抗率か変化しても画
電極列に同様に作用する。このようにして検出された測
定値の比を算出すると、双方の電極の劣化や地山の抵抗
率の変化分による受信レベルの低下を相殺でき、これに
より正確な地山崩壊形状を検出することができるのであ
る。また、特に比抵抗測定用電極列としてダイポール電
極列を採用することにより、電極の切換えが容易となり
信号処理を迅速化して、リアルタイムに崩壊形状の把握
が可能となる。

【実施例】

以下に、本発明に係るシールド工法の他山崩壊探査方法
および装置の具体的実施例に付き、図面を参照して詳細
に説明する。 第１図は実施例に係る泥水シールド工法に適用した地山
崩壊探査装置の構成を示すブロック図である。この図に
示すように、シールドマシン１゜のスキンプレート１２
の外表面にはダイポール電極列からなる計測用電極列１
４が取り付けられているとともに、これとは独立してシ
ールドマシン１０内部にやはりダイポール電極列からな
る参照用電極列１６が設けられている。 前記計測用電極列１４は複数の電極を等間隔に配列した
もので、スキンプレート１２に地山１８側に電極が露出
するように取り付けられ、これは第２図（１）に示すよ
うに、隣接する一対の電極を電流供給電極１４Ａとし、
これから所定距離を隔てて配置された一対の電極を電圧
検出電極１４Ｂとしている。一方、シールドマシン１０
内に設置された参照用電極列１６は、前記計測用電極列
１４による検出値の基準値を得るものであり、基準のた
めに地山１８と同等な性状をもつ疑似層２０が充填され
た参照槽２２に取り付けられている。 これはシールドマシン１０により掘削された土砂を疑似
層２０として参照槽２２内に充填封入することによって
容易に形成することができる。そして、参照用電極列１
６は疑似層２０に電極を向けて設置され、疑似層２０の
比抵抗を測定するようになっている。計測用電極列１４
と参照用電極列１６とは同一の電極数、電極間隔をもっ
た構成とされている。 各電極列１４．１６にはそれぞれリレーボックス２４が
付帯され、同図（２）に示すように、ダイポール電極列
を構成している各電極列において、隣接する一対の電極
を電流供給電極１４Ａ（１６Ａ）とし、これから所定距
離を隔てて配置された一対の電極を電圧検出電極１４Ｂ
（１６Ｂ）としている。リレーボックス２４はこれらの
電極の組合せを変更するもので、計測用電極列１４では
電極列の範囲内で地山側の深さ方向の複数の測定点の比
抵抗を検出して計測比抵抗マツプＭＳを算出し、一方の
参照用電極列１６では参照槽２２内の疑似層２０におけ
る複数の測定点の比抵抗を検出して、基準比抵抗マツプ
Ｍ、を算出するようになっている。この電極の切換えは
コンピュータ２６により制御されるコントローラ２８に
よって行なわれる。 ダイポール電極列からなる計測用電極列１４での検出方
法は次のようになる。すなわち、第２図（２）に示すよ
うに、一定間隔で配列された複数の電極１４８．１４２
、・・・・・・１４．のうち４個の電極１４１．１４１
．１４８．１４４を選択し、最初の隣接する一対の電極
１４１．１４２を定電流供給源３０に接続して電流供給
電極１４Ａとし、次の隣接する一対の電極１４３．１４
４に電圧計３２を接続して電圧検出電極１４Ｂとする。 これにより対の電極間の中点から等距離法さにある点ｐ
＋＋の比抵抗に対応する電圧が検出される。そして、電
圧検出電極１４Ｂとなる電極対を次々に変更することに
より地山の深さ方向の点ｐ１□、ｐ、３、・・・・・・
ｐｌｎにおける電圧を連続して検出することができる。 次いで電流供給電極１４Ａを図示破線で示すように隣の
電極対１４□、１４８に移し、同様に電圧検出電極１４
Ｂを切換えて検出することにより、同様に深さ方向の点
ｐ２□、ｐｚｚ、ｐｚｚ、・・・・・・ｐ２゜の電圧値
を検出することができる。したかって、リレーボックス
２４の切換えによって得られる計測信号を逐次信号処理
手段３４の演算部３６に取込み、図示のように三角マト
リックス状に配列されたマツプデータＶｚｙからなる計
測比抵抗マツプＭ、を求めることができる。 同様にして、参照用電極列１６においても計測信号を電
圧計３８から演算部４０に取込み、疑似層２０の計測比
抵抗のマツプデータ（Ｖｏ）ＸＹからなる基準比抵抗マ
ツプＭ、を求めることができる。 上述のようにして測定信号処理手段としての演算部３６
と演算部４０とにより算出されたマツプデータ（Ｖ）□
、（■。）　ＸＹは、次のデータ処理部４２に入力され
、ここで基準比抵抗マツプＭ８の各マツプデータ（Ｖｏ
）ｘｙに対する測定比抵抗マツプの各マツプデータＶｚ
ｙの比を算出して変動比マツプＭを求めるようにしてい
る。すなわち、計測比抵抗マツプＭ、のデータは地山の
深さ方向と電極配列方向に配列した多点データとなって
おり、一方、基準比抵抗マツプＭ、のデータは疑似層２
０の深さ方向と電極配列方向にに配列した他点データと
なっている。画電極列１４．１６は１対１の関係となっ
ており、したがって、検出されたデータも１対１の関係
になる。そこでデータ処理部４２では個々の対応データ
ごとに、計測マツプデータ■。を基準マツプデータ（Ｖ
ｏ）ｘＹで除算処理するとともに、第３図に示すように
、これをマツプ出力するものとしている。この出力結果
は変動比マツプＭとしてプリンタ等の外部出力器４４に
出力させる。この出力結果は電極の経時劣化や地山１８
か電解質成分を多く含んで電気分解するなどにより地山
１８の抵抗率が変化した場合に、この変化分′が相殺補
正されたデータとなり、実際の地山１８の崩壊の形状を
表すものとなる。 また、この実施例では前記データ処理部４２によって算
出された変動比マツプＭのデータを断面解析手段４６に
出力している。これは変動比マツプＭを直交座標面とみ
なして等価比抵抗値を列ねた等値曲線を求めるもので、
公知の画像処理アルゴリズムに基づいて変動比マツプＭ
のデータから算出するものとしている。そして、この断
面解析手段４６は外部出力器としての画像表示手段４８
に解析データを出力し、比のコンタ−表示をモニター表
示し、視覚的に地山の崩壊形状を認識できるようにして
いる。 なお、第１図において、５０はフィルター　５２はアン
プを示す。

【発明の効果】

以上説明したように、本発明によれば、地山の比抵抗の
計測と同時にシールドマシン内において地山と同等な性
状をもつ疑似層を設けてこれを同時に比抵抗計測し、計
測結果を比較して補正するようにしたので、電極劣化に
よる検出レベルの変動や送信電流の変化による地山の抵
抗率の変化等、実際の比抵抗の外乱要因が出力に表れな
いので、正確かつ迅速に地山の崩壊形状を検知すること
ができるという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例に係るシールド工法の地山崩壊探査装置
のブロック構成図、第２図（１）、（２）はダイポール
電極列による測定原理の説明図、および計測方法とこれ
により得られた計測比抵抗マツプＭ６の説明図、第３図
は測定データの流れを示す説明図である。 １０・・・・・・シールドマシン、１２・・・・・・ス
キンプレート、１４・・・・・・計測用電極列、１６・
・・・・・参照用電極列、１８・・・・・・地山、２０
・・・・・・疑似層、２２・・・・・・参照槽、２６・
・・・・・コンピュータ、２８・・・・・・コントロー
ラ、３４・・・・・・信号処理手段、３６．４ｏ・・・
・・・演算部、４２・・・・・・データ処理部、４６・
・・・・・断面解析手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）、シールドマシンの外表面に設けられた比抵抗測定
   用電極列により地山側の比抵抗を測定するとともに、シ
   ールドマシン内に地山条件とほぼ等しい疑似層を設けて
   これに比抵抗電極列を配置してその参照比抵抗を測定し
   、この測定された参照比抵抗に対する前記計測比抵抗の
   比を算出して前記計測比抵抗の補正をなすことにより地
   山崩壊の探査をなすことを特徴とするシールド工法の地
   山崩壊探査方法。 ２）、シールドマシンの外表面に定電流（または定電圧
   ）供給源および電圧（または電流）測定器に接続された
   比抵抗測定用電極列を設け、シールドマシンの内部には
   地山条件にほぼ等しい疑似層が形成された参照槽を設け
   、この参照槽に比抵抗測定用参照電極列を配置し、この
   参照電極列により測定された比抵抗と前記計測用比抵抗
   電極列により測定された比抵抗の比を算出する信号処理
   手段とを備えたことを特徴とするシールド工法の地山崩
   壊探査装置。