JPH04108993A - 岩石破砕方法 - 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ｊ 本発明は、トンネルの岩盤その他硬岩やコンクリート（
本願ではこれらを含めて、単に、岩石という。）を破砕
する岩石破砕方法に関するものである。

「従来の技術」 従来この種の岩石破砕は、発破、掘削機、静的破砕剤、
油圧クサビ、ウォータジェット等を使用する方法が夫々
実用されている。

「発明が解決しようとする問題点」 しかし、上記従来の発破を使用する方式は、危険性及び
騒音・震動の問題点、掘削機を使用する方式は騒音・震
動及び掘削機の搬入スペースの問照点、静的破砕剤を使
用する方式は破砕までに時間がかかりすぎるという問題
点、油圧クサビを使用する方式は該油圧クサビの使用前
にかなりのポーリングを必要とし、また大型な油圧供送
源な必要とする問題点、ウォータジェットを使用する方
式は騒音及び危険性の問題点が夫々指摘されており、上
記各方法ともなお改良の必要性が認められている。

「目的」 本発明は上記に鑑みなされたもので、簡易な装置で、で
きるだけポーリングの量が少なく、騒音・振動が少なく
、操作性が良くてかつ破砕のサイクルが短く、確実・安
全な岩石破砕方法を提供することを目的としたものであ
る。

「問題点を解決するための手ＰｊＪＪ 上記の目的に沿い、先述特許請求の範囲を要旨とする本
発明の構成は前述問題点を解決するために、岩石Ｒに所
定の径と深さの孔１を適宜間隔で削孔し、 上記孔１内には一対の載荷板１１．１１の間に、この両
載荷板１１．１１の距離を広げるように形状回復する形
状記憶合金ロッド１２，１２゜１２・・・と、この形状
記憶合金ロッド１２゜１２．１２・・・を加熱する電熱
具１３とを配してなる岩石破砕器１０を、該載荷板１１
．１１の外面が孔１の内周面に当接する方向にして挿入
し、 上記電熱具１３に通電して上記形状記憶合金ロッド１２
，１２．１２・・・の形状回復により孔１を内側より押
し広げて岩石Ｒを破砕する手段を講じたものである。

「作用Ｊ それ故、本発明岩石破砕方法は、ボアホールと称される
孔１内に岩石破砕器１０を挿入して、該岩石破砕器１０
の形状記憶合金ロッド１２゜１２．１２・・・を形状回
復すべく、電熱具１３に通電する。すると、該形状記憶
合金ロッド１２．１２．１２・・・は加熱により形状回
復して孔ｌをその内側より押し広げ岩石Ｒに第７図乃至
第８図に示すごとき亀裂Ｋが発生し、やがて該岩石Ｒを
破砕する作用を呈するものである。

「実施例Ｊ 次ぎに、本発明の実施例を添付図面にしたがって説明す
る。

図中、１が、岩石Ｒに所定の径と深さで適宜間隔で削孔
した孔である。この孔１は、従来公知な削孔機を使用し
常法で削孔され、断面形状は特に問わないが、通常その
断面形状は円形で、特殊な例としては、第１０図に示す
ごとく、両側に断面三角形状の満１ａ、ｌａを有したウ
ィング付き削孔が近時開発されており、この断面三角形
状の満ｌａ、ｌａが破砕方向を案内する（亀裂伸張方向
を制御する）様になしてもよい。また、上記適宜間隔と
は、岩石Ｒの固さ、後述する岩石破砕器１０の載荷能力
および形状回復ストローク率等によって定まるが、この
説明は後述することとする。

また、図中１０は岩石破砕器で、この岩石破砕罷工０は
、一対の載荷板１１．１１の間に、この両載荷板１１．
１１の距離を広げるように形状回復する形状記憶合金ロ
ッド１２，１２．１２・・・と、この形状記憶合金ロッ
ド１２，１２゜１２・・・を加熱する電熱具１３とを配
してなる。

上記岩石破砕器１０を第２図乃至第６図に基づきさらに
詳しく説明すると以下のごときである。

すなわち、１１．１１が対設された載荷板で、図示実施
例は、岩石Ｒに断面円形の孔１を削孔して使用する例で
、上記載荷！’Ｎ１１．１１の外側面は、この孔１の内
周面に適合する円弧状の曲面となしている。また、該載
荷板１１．１１の内面側は平面となし、この平面に凹部
１５，１５を夫々設けである。この凹部１５，１５は後
述する形状記憶合金ロッド１２，１２．１２の両端を夫
々嵌入するためのもので、その形状は形状記憶合金ロッ
ド１２，１２．１２の端部を嵌入できるものであればよ
いが、本実施例では形状記憶合金ロッド１２，１２．１
２を加熱するホルダ１４に保持せしめて配するようにな
しているため、このホルダ１４が嵌入できる形状となし
ている。また、この凹部１５，１５の深さは適宜設定す
ればよいが、形状記憶合金ロッド１２，１２．１２が形
状回復した際の寸法差よりは深く設定し、この形状記憶
合金ロッド１２，１２．１２の伸縮によっても抜は落な
いようにすることが望ましい。なお、この載荷板１１．
１１は強い力が加わっても容易には変形しない鋼材等で
形成される。

そして、上記両載荷板１１．１１の間には、この両載荷
板１１．１１の距離を広げる方向に形状回復する形状記
憶合金ロッド１２，１２．１２・・・を、その両端を前
記凹部１５，１５内に夫々嵌入して配しである。

図示例において、この形状記憶合金ロッド１２．１２．
１２・・・は軸方向に伸張して形状回復するもので、熱
論、加熱すると伸張して常温に戻すと元の変形状態に収
縮復帰する往復型のものを使用することが望ましい。な
お、この形状記憶合金ロッド１２，１２．１２・・・は
、単にその両端を凹部１５，１５内に夫々嵌入してもよ
いが、本実施例では前述したホルダ１４に収納した後、
このホルダ１４とともに凹部１５，１５内に夫々嵌入し
である。このホルダ１４は形状記憶合金ロッドｌの高さ
より多少低い高さを有し、各形状記憶合金ロッド１を挿
入する開孔１７，１７゜１７・・・が設けられ、かつこ
の開孔１７゜１７．１７・・・の外側部位には電熱線か
らなる電熱具１３を埋設しである。なお、この電熱具１
３にはホルダ１４の外に延設されるリード線１４ａ、１
４ｂが連結されることは熱論である。

また、このホルダ１４は省略してもよく、この場合は電
熱線に変る加熱源として図示しないコードヒータ等を形
状記憶合金ロッド１２，１２゜１２・・・を巻（ように
取付ける等すればよい。

さらに、上記両載荷板１１．１１間を、多少たるませた
鋼材１６で連結してなる。この鋼材１６は、該岩石破砕
器１０の各構成部材が通常の使用条件では分解されない
ようになすためのもので、半田付は等の適宜手段でその
両端を載荷板１１．１１に夫々固定する。また、この鋼
材１６は形状記憶合金ロッド１が形状回復しても弓ばら
れて破断されないように、その寸法、材質、たるみ量を
設定する。なお、このたるみ量は、該鋼材１６が真直に
伸張しても前記凹部１５゜１５内より形状記憶合金ロッ
ド１２，１２゜１２・・・が抜は落ないように設定する
。

また、第５図及び第６図例は、上記載荷板１１．１１に
クサビプレート１１．１１　　を配したものである。

形状記憶合金ロッド１の形状回復にともなう載荷能力は
計算上は岩石破砕には充分利用できるが、形状回復の寸
法は少ないため、前記孔１との間にクリアランスが有っ
たり、孔１内面が荒れている場合は、この形状回復のよ
る破砕能力が減衰されてしまうことになるので、この減
衰を予め防止すべく、クサビプレート１１°、１１°で
載荷板１１．１１を孔ｌ内面に予め圧着するようになっ
ている。

すなわち、上記クサビプレート１１’　　　１１゜はそ
の内側面に前記凹部１５，１５が設けられ、外面側はク
サビ斜面となしである。そして、載荷板１１．１１は外
側面は第２図乃至第４図実施例と同じ曲面となし、内側
面は上記クサビプレート１１．１１　　のクサビ斜面と
対をなすクサビ斜面となしである。

そして、この両載荷板１１．１１間を、多少たるませた
鋼材１６で連結してなるが、本実施例の場合は両載荷板
１１．１１間に変えて、両りサビプレート１１°、１１
°間を、多少たるませた鋼材１６で連結してもよい。し
かし、この場合は、両クサビプレート１１”、１１°と
両載荷板１１．１１との連結性が無くなるので、両載荷
板１１．１１の内側面は図示しないアリ溝を設はクサビ
プレート１１’、１１’　はこのアリ溝に嵌合して長手
方向にのみ移動可能に連結するとよい。

そしてこの、第５図及び第６図実施例の場合は、第５図
図示状態の物を図右端を先にして孔１に挿入する。そし
て、両載荷板１１．１１を固定した状態（例えば、両載
荷板１１．１１の先端を孔１の底に当接した状態）で両
クサビプレート１１°、１１゛乃至形状記憶合金ロッド
１２，１２．１２・・・を孔１奥側（同図右側）に移動
させる。すると、クサビ作用で両載荷板１１．１１はそ
の間隔を広げ孔１に圧着することになる。

なお、図中１８は引出し紐で鋼線の一端を適所に固定し
、破砕終了部位より本岩石破砕器１０を取出すのに使用
される。

そして、上記岩石破砕器１０は、前述したごとく孔１内
に載荷板１１．１１の外面が孔１の内周面に当接する方
向にして挿入し、電熱具１３に通電して上記形状記憶合
金ロッドｉ２，１２゜１２・・・の形状回復により孔ｌ
を内側より押し広げて岩石Ｒを破砕する。

現在開発された岩石破砕器１０は、載荷能力が最大で岩
石破砕器単位長当たり３〜５’ｔ／ａｍ。

形状回復ストローク率２．３〜２．８％である。

そこで、第７図例では、厚さ２０ｃｍのコンクリート壁
片Ｒ１に、直径５０ｍｍでコンクリート壁片Ｒ１を貫通
する孔１を、隣接する孔１．１の間隔を１ｍとして、さ
らに、該岩石破砕器１０の載荷板１１．１１を同図上下
方向に位置させて使用したところ、亀裂には連結して、
該コンクリート壁片Ｒ１を二分することが可能なことが
確認された。この孔１，１の間隔、すなわち破砕能力は
、二次元変位くい違法によって、円孔内壁の変形に伴う
亀裂伸長過程をシュミレートすれば計算式で求めること
も可能であるが、実際の破砕に際しては破砕能力に相当
なる余裕を持たせて使用する必要性があり、厳格に孔１
，１の間隔を定める必要性が無いのでその計算式の作り
方の説明は省略するが、要は破砕能力に充分余裕を有し
た間隔で孔１，１．１・・・を削孔することになる。

次に、第８図例では、上記第７図例と同じ孔１　１゛°
を、厚さ２０ｃｍのコンクリート壁片Ｒ２に縦横いずれ
も１ｍ間隔となした、第−孔１°、１°、ｌ°　・・・
群と、さらに、縦横いずれも１ｍ間隔で番孔１°°が第
−孔群１°　　１１°　・・・の四つの中央に夫々位置
する第二孔１°’、１”、１”　　・・・群とを設け、
第−孔群１’、１’、１°　・・・群には図上下方向に
、第二孔１°°、１°’、１”　　・・・群には固在右
方向に各岩石破砕器１０の載荷板１１．１１を向けて挿
入した例で、この場合は亀裂には同図図示のごとく網目
状に形成され、縦横１ｍ厚み２０ｃｍ大に破砕すること
ができた。

さらに、第９図例はコンクリート床の表面一部を削り取
ったり、岩盤を表面側より順次破砕していく例で、この
場合は孔１は岩石Ｒを貫通せず、所定の深さまでとする
ことになる。そして、この場合、岩石の所定の深さのと
ころに第８図の水平方向の亀裂に゛を伸張させたいが、
実際には亀裂に゛は孔１の部分では該孔１の底より奥の
方向に伸張する傾向にあり、平に削り取るのは困難で、
実際には一点鎖線で示したごとく波状に削り取られるこ
とになる。しかし、この傾向は静的破砕剤を使用する方
式も同じで、この静的破砕剤を使用する方式では、周囲
側より破砕を進行させたり、力の逃げる溝（同図符合Ｔ
で示す）を適所に配して可能な限りこの亀裂に°が水平
方向に伸張する技術が確立されているので、この静的破
砕剤を使用する方式の技術を応用すればよいことになる
。

「発明の効果Ｊ 本発明は、上記のごときであるので、岩石破砕器１０は
簡易な装置で小型化でき、孔１を削孔するだけでよいた
め静的破砕剤を使用する方式に比較してはポーリングの
量が極端に少なくて済み、騒音・振動が少なく、操作性
が良くてかつ破砕のサイクルが短く、確実・安全な岩石
破砕方法を提供することができるものである。

特に、本発明は、孔ｌを削孔することは従来技術によっ
て小型な削孔機で容易に行えること、形状記憶合金ロッ
ド１２，１２．１２の形状回復力を利用したため、大き
な破砕力が短時間で得られ破砕のサイクルが１〜３秒と
短く、さらにこの形状記憶合金ロッド１２，１２．１２
の形状回復は電熱具１３への通電のみでよいため、電源
さえ連結すれば簡易に行え操作性には大変優れた岩石破
砕方法を提供することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第一図は本発明法により破砕せんとする状態での要部斜
視図、第２図は本発明法に使用される岩石破砕器の正面
図、第３図は該岩石破砕器の側面図、第４図は該岩石破
砕器の一部切欠斜視図、第５図は本発明法に使用される
別の岩石破砕器の正面図、第６図派Ａ−Ａ線断面図、第
７図および第８図は夫々本発明法により破砕される岩石
の平面図、第９図は本発明法により破砕される岩石の縦
断面図である。 １〜孔　　　１０〜岩石破砕器　　　１１〜載荷板　　
　１２〜形状記憶合金ロッド １３〜電熱具

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 岩石Ｒに所定の径と深さの孔１を適宜間隔で削孔し、 上記孔１内には一対の載荷板１１，１１の間に、この両
   載荷板１１，１１の距離を広げるように形状回復する形
   状記憶合金ロッド１２，１２，１２・・・と、この形状
   記憶合金ロッド１２，１２，１２・・・を加熱する電熱
   具１３とを配してなる岩石破砕器１０を、該載荷板１１
   ，１１の外面が孔１の内周面に当接する方向にして挿入
   し、 上記電熱具１３に通電して上記形状記憶合金ロッド１２
   ，１２，１２・・・の形状回復により孔１を内側より押
   し広げて岩石Ｒを破砕する岩石破砕方法。