JPH04120395A - 地山状況調査システム - Google Patents
地山状況調査システムInfo
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- JPH04120395A JPH04120395A JP24179190A JP24179190A JPH04120395A JP H04120395 A JPH04120395 A JP H04120395A JP 24179190 A JP24179190 A JP 24179190A JP 24179190 A JP24179190 A JP 24179190A JP H04120395 A JPH04120395 A JP H04120395A
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- tunnel
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- 239000011435 rock Substances 0.000 claims description 21
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
本発明は、軟岩から硬岩地山を対象として機械掘削され
るトンネルの建設の施工管理に適用される地山状況調査
システムに関する。
るトンネルの建設の施工管理に適用される地山状況調査
システムに関する。
［従来の技術］
一般に、トンネルの設計、施工計画のために事前に行っ
た調査結果は、トンネルが線状構造物であって調査範囲
が広くなることから、他の構造物と異なり設計を確定で
きるような精度となっていないことが普通であり、設計
や施工計画も精度上相当の幅を有したものとなっている
。このため、施工中は、切羽やその近傍の地山および支
保構造について、観察、計測、試験等の必要な調査を実
施し、安全の確認を行うとともに、既設工区間の補強並
びに未施工区間の支保パターンの決定など設計の変更に
反映させる必要がある。
た調査結果は、トンネルが線状構造物であって調査範囲
が広くなることから、他の構造物と異なり設計を確定で
きるような精度となっていないことが普通であり、設計
や施工計画も精度上相当の幅を有したものとなっている
。このため、施工中は、切羽やその近傍の地山および支
保構造について、観察、計測、試験等の必要な調査を実
施し、安全の確認を行うとともに、既設工区間の補強並
びに未施工区間の支保パターンの決定など設計の変更に
反映させる必要がある。
このために、トンネル施工中において一般に実施される
調査項目は、坑内観察調査および計測であり、地山条件
の悪いトンネル特殊な部分で地山試料試験、原位置調査
・試験等が実施される。ここで一般に実施される坑内観
察調査および計測において、それらの結果をトンネルの
設計・施工計画へフィードバックさせる手法として、■
Ｑ値法、ＲＭＲ法、Ｒ８Ｒ法等、地山状況を評点化して
定量化する「評点法」、■ロックハンマーテスト、簡易
弾性波速度測定、針貫入試験等、切羽観察で簡易試験を
実施し定量化データを得る「簡易試験による方法」が実
施されている。
調査項目は、坑内観察調査および計測であり、地山条件
の悪いトンネル特殊な部分で地山試料試験、原位置調査
・試験等が実施される。ここで一般に実施される坑内観
察調査および計測において、それらの結果をトンネルの
設計・施工計画へフィードバックさせる手法として、■
Ｑ値法、ＲＭＲ法、Ｒ８Ｒ法等、地山状況を評点化して
定量化する「評点法」、■ロックハンマーテスト、簡易
弾性波速度測定、針貫入試験等、切羽観察で簡易試験を
実施し定量化データを得る「簡易試験による方法」が実
施されている。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、上記■の「評点法」は、主に硬き地山を
対象にしており、軟岩を対象としたものではなく、また
、評点法による定量化は、観察者の経験や技量に影響さ
れることが多く、統一的な客観データとはなり難く、従
って、観察者に相当な技量が要求されると共に、観察、
記帳に相当な時間を必要とし、この間は掘削作業を中止
しなければならないという問題を宵している。
対象にしており、軟岩を対象としたものではなく、また
、評点法による定量化は、観察者の経験や技量に影響さ
れることが多く、統一的な客観データとはなり難く、従
って、観察者に相当な技量が要求されると共に、観察、
記帳に相当な時間を必要とし、この間は掘削作業を中止
しなければならないという問題を宵している。
また、上記■の「簡易試験による方法」のうち、ロック
ハンマーテストは、反発度を利用するので軟岩や特に破
砕が激しい地山では適用が困難であり、また、簡易弾性
波速度測定は、切羽面や壁面の限られた区間で適用され
、岩石でない地山の岩盤として特性を測定できる数少な
い簡易試験法であるが、測定に時間を要し測定の間は作
業を中止しなければならず、さらに、針貫入試験は、岩
石の表面に針を貫入させこの抵抗から岩石の一軸圧縮強
度を推定するものであり、鉱物粒子が集合した状態の岩
石（粗粒砂岩、礫岩等）には適用が困難であるという問
題を有している。一般に、簡易試験による方法は、測定
器が簡単な機構となっており、比較的簡単に測定するこ
とができるが、その反面、測定に熟練が必要であり妥当
な測定値を得るには多くの測定数が必要になる。
ハンマーテストは、反発度を利用するので軟岩や特に破
砕が激しい地山では適用が困難であり、また、簡易弾性
波速度測定は、切羽面や壁面の限られた区間で適用され
、岩石でない地山の岩盤として特性を測定できる数少な
い簡易試験法であるが、測定に時間を要し測定の間は作
業を中止しなければならず、さらに、針貫入試験は、岩
石の表面に針を貫入させこの抵抗から岩石の一軸圧縮強
度を推定するものであり、鉱物粒子が集合した状態の岩
石（粗粒砂岩、礫岩等）には適用が困難であるという問
題を有している。一般に、簡易試験による方法は、測定
器が簡単な機構となっており、比較的簡単に測定するこ
とができるが、その反面、測定に熟練が必要であり妥当
な測定値を得るには多くの測定数が必要になる。
本発明は、上記従来の問題を解決するものであって、ト
ンネル掘削機に各種掘削パラメータを感知するセンサを
取付け、このセンサから得られるデータを連続的に処理
、分析することにより、トンネルの設計、施工計画のた
めの必要な情報をトンネル掘削中に得ることができる地
山状況調査システムを提供することを目的とする。
ンネル掘削機に各種掘削パラメータを感知するセンサを
取付け、このセンサから得られるデータを連続的に処理
、分析することにより、トンネルの設計、施工計画のた
めの必要な情報をトンネル掘削中に得ることができる地
山状況調査システムを提供することを目的とする。
口課題を解決するための手段］
そのために本発明の地山状況調査システムは、トンネル
掘削機に、切削トルク、切削位置、切削推力等の各種掘
削パラメータを感知するセンサを取付け、このセンサか
ら得られるデータを連続的に処理、分析することにより
、トンネルの設計、施工計画のための必要な情報をトン
ネル掘削中に得ることを特徴とする。
掘削機に、切削トルク、切削位置、切削推力等の各種掘
削パラメータを感知するセンサを取付け、このセンサか
ら得られるデータを連続的に処理、分析することにより
、トンネルの設計、施工計画のための必要な情報をトン
ネル掘削中に得ることを特徴とする。
［作用コ
本発明においては、トンネル掘削機による掘削中に各セ
ンサで測定されたデータの蓄積が行われ、別に求めた各
種パラメータと地山状況の関連により分析、整理され、
地山状況に関する三次元的な力学情報として出力される
。
ンサで測定されたデータの蓄積が行われ、別に求めた各
種パラメータと地山状況の関連により分析、整理され、
地山状況に関する三次元的な力学情報として出力される
。
［実施例］
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。第
１図および第２図は本発明の地山状況調査システムの１
実施例を示し、第１図は側面図、第２図は平面図、第３
図は本発明による観察・計測結果を設計施工へフィード
バックさせる方法を説明するための図である。
１図および第２図は本発明の地山状況調査システムの１
実施例を示し、第１図は側面図、第２図は平面図、第３
図は本発明による観察・計測結果を設計施工へフィード
バックさせる方法を説明するための図である。
第１図および第２図において、１は自由断面掘削機を示
し、切削ドラム２、推力用油圧シリンダ３、切削用電動
機５、切削位置可変用油圧シリンダ６、土砂掻寄部７、
掻寄部昇降用油圧シリンダ９、土砂掻寄用ロータ１０、
走行用クローラ部１１、油圧用電動機１２、運転操作台
１３、アウト！ｌ／１５、第１コンベヤＩＣ３、第２コ
ンベヤ１７等から構成される。
し、切削ドラム２、推力用油圧シリンダ３、切削用電動
機５、切削位置可変用油圧シリンダ６、土砂掻寄部７、
掻寄部昇降用油圧シリンダ９、土砂掻寄用ロータ１０、
走行用クローラ部１１、油圧用電動機１２、運転操作台
１３、アウト！ｌ／１５、第１コンベヤＩＣ３、第２コ
ンベヤ１７等から構成される。
上記自由断面掘削機１に本発明の地山状況調査システム
が搭載される。該システムは、切削ドラム２のトルクを
検出するための切削トルクセンサＡ１ 切削ドラム２
の位置を検出するための切削位置センサＢ１ 切削ド
ラム２の推力を検出するための切削推力センサＣ１電力
使用量センサＤ１ 光波ミラーＥ１ データレコー
ダ・データ分析器Ｆからなり、また、坑内所定位置には
光波測距器Ｇが配設され、該光波測距器Ｇにおいて光を
発射させ、光波ミラーＥによる反射波を受光することに
より、掘削機１の位置を測定するようにしている。
が搭載される。該システムは、切削ドラム２のトルクを
検出するための切削トルクセンサＡ１ 切削ドラム２
の位置を検出するための切削位置センサＢ１ 切削ド
ラム２の推力を検出するための切削推力センサＣ１電力
使用量センサＤ１ 光波ミラーＥ１ データレコー
ダ・データ分析器Ｆからなり、また、坑内所定位置には
光波測距器Ｇが配設され、該光波測距器Ｇにおいて光を
発射させ、光波ミラーＥによる反射波を受光することに
より、掘削機１の位置を測定するようにしている。
各センサで測定されたデータは、データレコーダ・デー
タ分析器Ｆに蓄積され、場合によってはここでデータの
分析が行われ、別に求めた各種パラメータと地山状況の
関連により分析、整理され、地山状況に関する三次元的
な力学情報として出力される。そして、掘削面の位置的
情報と既設上箇所の情報を統合することにより、地山状
況に関する三次元的な力学情報を作成することができ、
切羽前方の予測にも適用できる。
タ分析器Ｆに蓄積され、場合によってはここでデータの
分析が行われ、別に求めた各種パラメータと地山状況の
関連により分析、整理され、地山状況に関する三次元的
な力学情報として出力される。そして、掘削面の位置的
情報と既設上箇所の情報を統合することにより、地山状
況に関する三次元的な力学情報を作成することができ、
切羽前方の予測にも適用できる。
なお、掘削パラメータの選択については、地山の岩質や
掘削機の機構等により選択検討する必要がある。また、
掘削時の掘削パラメータの測定方法については、■掘削
トルク、またはブーム押し付は力を一定に固定してその
他のパラメータの変化を測定する「周辺的測定法」と、
■通常の掘削を実施し全パラメータを変化させる「多変
量的測定法」が考えられるが、地質の状況や掘削機の機
構、蓄積されたデータの質により選択する必要がある。
掘削機の機構等により選択検討する必要がある。また、
掘削時の掘削パラメータの測定方法については、■掘削
トルク、またはブーム押し付は力を一定に固定してその
他のパラメータの変化を測定する「周辺的測定法」と、
■通常の掘削を実施し全パラメータを変化させる「多変
量的測定法」が考えられるが、地質の状況や掘削機の機
構、蓄積されたデータの質により選択する必要がある。
第３図は本発明による観察φ計測結果を設計施工へフィ
ードバックさせる方法を示し、先ず、設計施工計画、前
提条件の整理、管理基準の設定を行い、掘削を行いなが
ら観察および前記システムによる初期計測を行う（ステ
ップ５１〜５３）。
ードバックさせる方法を示し、先ず、設計施工計画、前
提条件の整理、管理基準の設定を行い、掘削を行いなが
ら観察および前記システムによる初期計測を行う（ステ
ップ５１〜５３）。
ステップ５４において、地山判断基準に基づいて事前の
計画どおりか否かを判断し、計画どおりであればステッ
プ５６の現場の条件に適合した１次支保を行い、そうで
なければ支保を修正した後ステップ５６に進む。さらに
、ステップ５７において掘削を行いながら観察および前
記システムによる計測を行い、ステップ５８において計
測管理基準に基づいて安全か否か判断し、ＹＥＳであれ
ばステップ６０に進み、ＮＯであれば対策基準に基づい
て対策を施しステップ５７に戻る。次いでステップ６０
において工事完了か否かを判断し、完了でなければステ
ップ６１において観察・計測結果の評価を行いこれに基
づいてステップ５１の設計施工計画、前提条件の整理、
管理基準の設定を修正する。以下上記ルーチンを繰り返
す。
計画どおりか否かを判断し、計画どおりであればステッ
プ５６の現場の条件に適合した１次支保を行い、そうで
なければ支保を修正した後ステップ５６に進む。さらに
、ステップ５７において掘削を行いながら観察および前
記システムによる計測を行い、ステップ５８において計
測管理基準に基づいて安全か否か判断し、ＹＥＳであれ
ばステップ６０に進み、ＮＯであれば対策基準に基づい
て対策を施しステップ５７に戻る。次いでステップ６０
において工事完了か否かを判断し、完了でなければステ
ップ６１において観察・計測結果の評価を行いこれに基
づいてステップ５１の設計施工計画、前提条件の整理、
管理基準の設定を修正する。以下上記ルーチンを繰り返
す。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく種
々の変更が可能である。
々の変更が可能である。
例えば、上記実施例においては、自由断面掘削機の例を
示しているが、ＴＢＭに適用してもよい。
示しているが、ＴＢＭに適用してもよい。
ＴＢＭを使用した場合は、従来、地質調査はＴＢＭ通過
後の掘削面で実施する必要があったが、当システムを実
施した場合には、掘削面の他、切羽での情報も得られる
のでさらに確実なデータを提供することができる。
後の掘削面で実施する必要があったが、当システムを実
施した場合には、掘削面の他、切羽での情報も得られる
のでさらに確実なデータを提供することができる。
［発明の効果コ
以上のように本発明によれば、トンネル掘削機に各種掘
削パラメータを感知するセンサを取付け、このセンサか
ら得られるデータを連続的に処理、分析することにより
、トンネルの設計、施工計画に必要な客観的な情報をト
ンネル掘削中に、従って切羽観察のために作業を停止す
ることなく得ることができる。
削パラメータを感知するセンサを取付け、このセンサか
ら得られるデータを連続的に処理、分析することにより
、トンネルの設計、施工計画に必要な客観的な情報をト
ンネル掘削中に、従って切羽観察のために作業を停止す
ることなく得ることができる。
また、掘削パラメータの判断には高度な工学的な検討が
必要となるが、充分なデータの蓄積と人工知能の応用に
より、測定から評価までを系統的にシステム化すること
ができる。
必要となるが、充分なデータの蓄積と人工知能の応用に
より、測定から評価までを系統的にシステム化すること
ができる。
第１図および第２図は本発明の地山状況調査システムの
１実施例を示し、第１図は側面図、第２図は平面図、第
３図は本発明による観察・計測結果を設計施工へフィー
ドバックさせる方法を説明するための図である。 １・・・掘削機、２・・・切削ドラム、Ａ・・・切削ト
ルクセンサ、Ｂ・・・切削位置センサ、Ｃ・・・切削推
力センサ、 Ｆ・・・データレコーダ・データ分析器。 出 願 人 清水建設株式会社 復代理人弁理士 阿 部 龍 （外７名）
１実施例を示し、第１図は側面図、第２図は平面図、第
３図は本発明による観察・計測結果を設計施工へフィー
ドバックさせる方法を説明するための図である。 １・・・掘削機、２・・・切削ドラム、Ａ・・・切削ト
ルクセンサ、Ｂ・・・切削位置センサ、Ｃ・・・切削推
力センサ、 Ｆ・・・データレコーダ・データ分析器。 出 願 人 清水建設株式会社 復代理人弁理士 阿 部 龍 （外７名）
Claims (1)
- （１）トンネル掘削機に、切削トルク、切削位置、切削
推力等の各種掘削パラメータを感知するセンサを取付け
、このセンサから得られるデータを連続的に処理、分析
することにより、トンネルの設計、施工計画のための必
要な情報をトンネル掘削中に得ることを特徴とする地山
状況調査システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24179190A JP2873397B2 (ja) | 1990-09-12 | 1990-09-12 | 地山状況調査システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24179190A JP2873397B2 (ja) | 1990-09-12 | 1990-09-12 | 地山状況調査システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04120395A true JPH04120395A (ja) | 1992-04-21 |
| JP2873397B2 JP2873397B2 (ja) | 1999-03-24 |
Family
ID=17079572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24179190A Expired - Fee Related JP2873397B2 (ja) | 1990-09-12 | 1990-09-12 | 地山状況調査システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2873397B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08144682A (ja) * | 1994-11-18 | 1996-06-04 | Fudo Constr Co Ltd | トンネル地山探査システム |
| KR19980702017A (ko) * | 1995-02-07 | 1998-07-15 | 허버트 에이.스미스 | 채광 또는 터널굴착기용 연속제어시스템 |
| CN109630154A (zh) * | 2019-01-24 | 2019-04-16 | 华能西藏雅鲁藏布江水电开发投资有限公司 | 一种用于隧道掘进的掘进机器人及远程移动终端指挥系统 |
| CN111472799A (zh) * | 2020-04-03 | 2020-07-31 | 山东科技大学 | 一种分布式纵轴式掘进机能效监测及节能运行控制系统 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AUPQ989600A0 (en) * | 2000-09-01 | 2000-09-28 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | A support assembly for a rock structure |
-
1990
- 1990-09-12 JP JP24179190A patent/JP2873397B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08144682A (ja) * | 1994-11-18 | 1996-06-04 | Fudo Constr Co Ltd | トンネル地山探査システム |
| KR19980702017A (ko) * | 1995-02-07 | 1998-07-15 | 허버트 에이.스미스 | 채광 또는 터널굴착기용 연속제어시스템 |
| CN109630154A (zh) * | 2019-01-24 | 2019-04-16 | 华能西藏雅鲁藏布江水电开发投资有限公司 | 一种用于隧道掘进的掘进机器人及远程移动终端指挥系统 |
| CN109630154B (zh) * | 2019-01-24 | 2023-08-25 | 华能西藏雅鲁藏布江水电开发投资有限公司 | 一种用于隧道掘进的掘进机器人及远程移动终端指挥系统 |
| CN111472799A (zh) * | 2020-04-03 | 2020-07-31 | 山东科技大学 | 一种分布式纵轴式掘进机能效监测及节能运行控制系统 |
| CN111472799B (zh) * | 2020-04-03 | 2021-06-15 | 山东科技大学 | 一种分布式纵轴式掘进机能效监测及节能运行控制系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2873397B2 (ja) | 1999-03-24 |
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