JPH1030397A - トンネル掘削速度予測方法 - Google Patents
トンネル掘削速度予測方法Info
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- JPH1030397A JPH1030397A JP18917996A JP18917996A JPH1030397A JP H1030397 A JPH1030397 A JP H1030397A JP 18917996 A JP18917996 A JP 18917996A JP 18917996 A JP18917996 A JP 18917996A JP H1030397 A JPH1030397 A JP H1030397A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 単位掘削量当たりの亀裂面積を考慮したトン
ネル掘削速度予測方法を得る。 【解決手段】 ＴＢＭ工法の際に、周辺岩盤４に穿たれ
たボアホール５の内壁をボアホールカメラ７で撮影して
解析装置８で亀裂角度を求め、単位掘削量当たりの亀裂
面積Ａcを得る。ボアホール５の内周壁に載荷ジャッキ
９で変形を与え、解析装置８で周辺岩盤４の弾性係数Ｅ
と一軸圧縮強度ｑuを求めて岩盤特性係数Ｋdを算出す
る。得られた亀裂面積Ａcおよび岩盤特性係数ＫdとＴＢ
Ｍ仕様から決定されるカッターディスク直径Ｄおよびカ
ッターディスク間隔Ｓとを、単位掘削量当たりの亀裂面
積Ａcを考慮したトンネル掘削速度予測式「Ｐe＝Ｐd2/
｛Ｋd2ＤＳ(１−０.０５Ａc)}」に代入し、カッターディ
スク押し込み荷重Ｐdを与えてカッターヘッド１回転当
たりのカッターディスクの貫入量Ｐeを求める。そし
て、カッターヘッドの回転数を乗じて掘削速度を得る。
ネル掘削速度予測方法を得る。 【解決手段】 ＴＢＭ工法の際に、周辺岩盤４に穿たれ
たボアホール５の内壁をボアホールカメラ７で撮影して
解析装置８で亀裂角度を求め、単位掘削量当たりの亀裂
面積Ａcを得る。ボアホール５の内周壁に載荷ジャッキ
９で変形を与え、解析装置８で周辺岩盤４の弾性係数Ｅ
と一軸圧縮強度ｑuを求めて岩盤特性係数Ｋdを算出す
る。得られた亀裂面積Ａcおよび岩盤特性係数ＫdとＴＢ
Ｍ仕様から決定されるカッターディスク直径Ｄおよびカ
ッターディスク間隔Ｓとを、単位掘削量当たりの亀裂面
積Ａcを考慮したトンネル掘削速度予測式「Ｐe＝Ｐd2/
｛Ｋd2ＤＳ(１−０.０５Ａc)}」に代入し、カッターディ
スク押し込み荷重Ｐdを与えてカッターヘッド１回転当
たりのカッターディスクの貫入量Ｐeを求める。そし
て、カッターヘッドの回転数を乗じて掘削速度を得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ＴＢＭ(トンネ
ル・ボーリング・マシン)でトンネルを掘削する場合に適
用されるトンネル掘削速度予測方法の改良に関する。
ル・ボーリング・マシン)でトンネルを掘削する場合に適
用されるトンネル掘削速度予測方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＴＢＭ工法における掘削計画の立案ある
いは施工の急速化を図るためには、切羽前方の岩盤の性
状を把握し、掘削速度を精度よく予測することが重要で
ある。ＴＢＭ工法によるトンネル掘削速度予測方法とし
ては、小松−ロビンス社方式とノルウェー工科大学方式
とが一般的である。
いは施工の急速化を図るためには、切羽前方の岩盤の性
状を把握し、掘削速度を精度よく予測することが重要で
ある。ＴＢＭ工法によるトンネル掘削速度予測方法とし
ては、小松−ロビンス社方式とノルウェー工科大学方式
とが一般的である。
【０００３】上記小松−ロビンス社方式は、数学モデル
を仮定し、この数学モデルの係数をベンチテストの結果
に基づいて定量化している。尚、この小松−ロビンス社
方式では、岩盤に在る亀裂の影響は考慮されてはいな
い。上記ノルウェー工科大学方式は、岩石供試体を用い
た脆性試験とミニチュアドリル試験の室内試験から算定
される指標であるＤＲＩ(ドリリング・レイト・インデッ
クス)を用いてトンネル掘削速度を算定する方法であ
る。尚、ノルウェー工科大学方式では、亀裂頻度および
トンネル軸と亀裂面との交差角を用いてトンネル掘削速
度を補正している。
を仮定し、この数学モデルの係数をベンチテストの結果
に基づいて定量化している。尚、この小松−ロビンス社
方式では、岩盤に在る亀裂の影響は考慮されてはいな
い。上記ノルウェー工科大学方式は、岩石供試体を用い
た脆性試験とミニチュアドリル試験の室内試験から算定
される指標であるＤＲＩ(ドリリング・レイト・インデッ
クス)を用いてトンネル掘削速度を算定する方法であ
る。尚、ノルウェー工科大学方式では、亀裂頻度および
トンネル軸と亀裂面との交差角を用いてトンネル掘削速
度を補正している。
【０００４】一方、カッターディクスを用いた切削試験
に基づく掘削速度の予測も試みられている。例えば、Ｇ
ong等は、数種類の岩石供試体を用いた切削試験結果に
基づき掘削速度予測式を提案している（Ｇong等、「円
周軌道切削における岩石の切削抵抗−ディクスカッタに
よる岩石の切削抵抗に関する研究(第１報)」資源・素材
学会誌、Vol.108、Ｎo.7、PP.559−562、1992)。ここで
は、岩石の種類によらず、カッターディクスの貫入量は
その押し込み荷重の２乗に比例し、トルクはカッターデ
ィスクの貫入量に比例することが示されている。
に基づく掘削速度の予測も試みられている。例えば、Ｇ
ong等は、数種類の岩石供試体を用いた切削試験結果に
基づき掘削速度予測式を提案している（Ｇong等、「円
周軌道切削における岩石の切削抵抗−ディクスカッタに
よる岩石の切削抵抗に関する研究(第１報)」資源・素材
学会誌、Vol.108、Ｎo.7、PP.559−562、1992)。ここで
は、岩石の種類によらず、カッターディクスの貫入量は
その押し込み荷重の２乗に比例し、トルクはカッターデ
ィスクの貫入量に比例することが示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のトンネル掘削速度予測方法である小松−ロビンス社
方式による予測値とノルウェー工科大学方式による予測
値は必ずしも一致せず、特に軟岩部では小松−ロビンス
社方式による予測値がかなり大きくなるという問題があ
る。
来のトンネル掘削速度予測方法である小松−ロビンス社
方式による予測値とノルウェー工科大学方式による予測
値は必ずしも一致せず、特に軟岩部では小松−ロビンス
社方式による予測値がかなり大きくなるという問題があ
る。
【０００６】トンネル掘削速度を予測することの困難さ
は、カッタの形状,配置,押し付け荷重,トルク等の要因
が影響するだけではなく、岩石の強度や亀裂分布等の地
質的要因が複雑に影響することに起因する。そこで、亀
裂分布の影響を考慮するために、上記ノルウェー工科大
学方式における指標ＤＲＩに亀裂密度(走査線１ｍ当た
りに交わる亀裂本数)を乗じた値を新しい指標とするこ
とが提案されている（羽生等、「ＴＢＭの掘削性と岩盤
特性との相関性」第２７回岩盤力学に関するシンポジウ
ム講演論文集、PP.66−70、1996)。ところが、上記羽生
等の提案においては、ディスクカッタが岩盤に貫入する
際の岩盤の破壊メカニズムが正確に反映されているわけ
ではなく、汎用的な方法であるとは言い難い。
は、カッタの形状,配置,押し付け荷重,トルク等の要因
が影響するだけではなく、岩石の強度や亀裂分布等の地
質的要因が複雑に影響することに起因する。そこで、亀
裂分布の影響を考慮するために、上記ノルウェー工科大
学方式における指標ＤＲＩに亀裂密度(走査線１ｍ当た
りに交わる亀裂本数)を乗じた値を新しい指標とするこ
とが提案されている（羽生等、「ＴＢＭの掘削性と岩盤
特性との相関性」第２７回岩盤力学に関するシンポジウ
ム講演論文集、PP.66−70、1996)。ところが、上記羽生
等の提案においては、ディスクカッタが岩盤に貫入する
際の岩盤の破壊メカニズムが正確に反映されているわけ
ではなく、汎用的な方法であるとは言い難い。
【０００７】また、Ｇong等によって提案された掘削速
度予測式においては、この掘削速度予測式を実測に当て
はめた場合、ＴＢＭの仕様と岩盤から得られた一軸圧縮
強度および弾性係数とを代入して得られた貫入量の予測
値は、掘削速度を単位時間当たりのカッターヘッド回転
数で除して得られた貫入量の実測値よりも小さい値を示
すという問題がある。この予測値と実測値との差は、上
記掘削速度予測式は亀裂のない岩石の切削実験から求め
られていることから、岩盤に内在する亀裂の影響である
と考えられる。
度予測式においては、この掘削速度予測式を実測に当て
はめた場合、ＴＢＭの仕様と岩盤から得られた一軸圧縮
強度および弾性係数とを代入して得られた貫入量の予測
値は、掘削速度を単位時間当たりのカッターヘッド回転
数で除して得られた貫入量の実測値よりも小さい値を示
すという問題がある。この予測値と実測値との差は、上
記掘削速度予測式は亀裂のない岩石の切削実験から求め
られていることから、岩盤に内在する亀裂の影響である
と考えられる。
【０００８】そこで、この発明の目的は、岩盤における
トンネル掘削予定部分と岩盤に内在する亀裂との交差面
積を考慮したトンネル掘削速度予測方法を提供すること
にある。
トンネル掘削予定部分と岩盤に内在する亀裂との交差面
積を考慮したトンネル掘削速度予測方法を提供すること
にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明のトンネル掘削速度予測方法
は、被掘削岩盤の弾性係数Ｅと、上記被掘削岩盤の強度
ｑuと、上記被掘削岩盤の掘削対象部分における単位掘
削量当たりの亀裂面積Ａcを計測し、上記各計測値と下
記の関係式とからトンネルの掘削速度を予測することを
特徴としている。 Ｐe＝Ｐd2/{Ｋd2・Ｄ・Ｓ(１−０.０５Ａc)｝ 但し、Ｐd：カッターディスク押し込み荷重(kＮ) Ｐe：カッターヘッド１回転当たりの貫入量（mm/rev.) Ｄ：カッターディスク直径(mm) Ｓ：カッターディスク間隔(mm) Ｋd：０.０４５Ｅ0.27・ｑu 0.28
に、請求項１に係る発明のトンネル掘削速度予測方法
は、被掘削岩盤の弾性係数Ｅと、上記被掘削岩盤の強度
ｑuと、上記被掘削岩盤の掘削対象部分における単位掘
削量当たりの亀裂面積Ａcを計測し、上記各計測値と下
記の関係式とからトンネルの掘削速度を予測することを
特徴としている。 Ｐe＝Ｐd2/{Ｋd2・Ｄ・Ｓ(１−０.０５Ａc)｝ 但し、Ｐd：カッターディスク押し込み荷重(kＮ) Ｐe：カッターヘッド１回転当たりの貫入量（mm/rev.) Ｄ：カッターディスク直径(mm) Ｓ：カッターディスク間隔(mm) Ｋd：０.０４５Ｅ0.27・ｑu 0.28
【００１０】請求項１に係る発明では、単位掘削量当た
りの亀裂面積Ａcが加味された上記関係式を用い、計測
された被掘削岩盤の掘削対象部分における単位掘削量当
たりの亀裂面積Ａcを用いて上記関係式からトンネルの
掘削速度を予測するので、岩盤に内在する亀裂の影響を
考慮して精度よくトンネル掘削速度が予測される。
りの亀裂面積Ａcが加味された上記関係式を用い、計測
された被掘削岩盤の掘削対象部分における単位掘削量当
たりの亀裂面積Ａcを用いて上記関係式からトンネルの
掘削速度を予測するので、岩盤に内在する亀裂の影響を
考慮して精度よくトンネル掘削速度が予測される。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、この発明を図示の実施の形
態により詳細に説明する。図１は本実施の形態のトンネ
ル掘削速度予測方法における単位掘削量当たりの亀裂面
積Ａc,岩石の弾性係数Ｅおよび岩石の一軸圧縮度ｑUの
計測方法の説明図である。また、図２はＧong等によっ
て提案された掘削速度予測式から得られたカッターヘッ
ド１回転当たりの貫入量の予測値と実測値との差と亀裂
面積との関係を示す。
態により詳細に説明する。図１は本実施の形態のトンネ
ル掘削速度予測方法における単位掘削量当たりの亀裂面
積Ａc,岩石の弾性係数Ｅおよび岩石の一軸圧縮度ｑUの
計測方法の説明図である。また、図２はＧong等によっ
て提案された掘削速度予測式から得られたカッターヘッ
ド１回転当たりの貫入量の予測値と実測値との差と亀裂
面積との関係を示す。
【００１２】図２において、ΔＰeは、ＴＢＭにおける
カッターヘッド１回転当たりの貫入量の予測値ＰePREと
実測値ＰeEXとの差である。そして、上記予測値ＰePRE
は、Ｇong等によって提案された掘削速度予測式 Ｐd＝Ｋd(ＤＰeＳ)1/2 …（１） 但し、Ｐd：カッターディスク押し込み荷重(kＮ) Ｐe：カッターヘッド１回転当たりの貫入量(mm/rev.) Ｄ：カッターディスク直径(mm) Ｓ：カッターディスク間隔(mm) Ｋd：０.０４５Ｅ0.27ｑu 0.28 Ｅ：岩石の弾性係数(ＧＰa) ｑu：岩石の一軸圧縮強度(ＭＰa) に、ＴＢＭの仕様から得られるカッターディスク直径
Ｄ,カッターディスク間隔Ｓと、カッターディスク押し
込み荷重Ｐd(ＴＢＭの総推力/カッターディスクの総数)
と、岩盤から得られた一軸圧縮強度ｑuおよび弾性係数
Ｅとを代入して得られる。一方、実測値ＰeEXは、掘削
速度を単位時間当たりのカッターヘッド回転数で除して
得られる。
カッターヘッド１回転当たりの貫入量の予測値ＰePREと
実測値ＰeEXとの差である。そして、上記予測値ＰePRE
は、Ｇong等によって提案された掘削速度予測式 Ｐd＝Ｋd(ＤＰeＳ)1/2 …（１） 但し、Ｐd：カッターディスク押し込み荷重(kＮ) Ｐe：カッターヘッド１回転当たりの貫入量(mm/rev.) Ｄ：カッターディスク直径(mm) Ｓ：カッターディスク間隔(mm) Ｋd：０.０４５Ｅ0.27ｑu 0.28 Ｅ：岩石の弾性係数(ＧＰa) ｑu：岩石の一軸圧縮強度(ＭＰa) に、ＴＢＭの仕様から得られるカッターディスク直径
Ｄ,カッターディスク間隔Ｓと、カッターディスク押し
込み荷重Ｐd(ＴＢＭの総推力/カッターディスクの総数)
と、岩盤から得られた一軸圧縮強度ｑuおよび弾性係数
Ｅとを代入して得られる。一方、実測値ＰeEXは、掘削
速度を単位時間当たりのカッターヘッド回転数で除して
得られる。
【００１３】上記貫入量の予測値ＰePREと実測値ＰeEX
との差ΔＰeと、単位掘削量当たりの亀裂面積Ａcとの関
係は、図２のようであり、相関係数は０.６１７、回帰
式は次式となる。 ΔＰe＝０.１３４Ａc＋０.１９８ このことから、岩石の切削を仮定した掘削速度予測式
(１)に亀裂面積Ａcという指標を組み合わせることで、
実岩盤の掘削速度を精度よく予測し得ることが分かる。
この掘削速度予測式(１)に亀裂面積Ａcを組み合わせる
方法としては、掘削速度予測式(１)に含まれる岩石の強
度,弾性係数に関する項Ｋd(以下、岩盤特性係数と言う)
あるいはカッターディスク間隔Ｓを亀裂面積Ａcで補正
する方法等が考えられる。
との差ΔＰeと、単位掘削量当たりの亀裂面積Ａcとの関
係は、図２のようであり、相関係数は０.６１７、回帰
式は次式となる。 ΔＰe＝０.１３４Ａc＋０.１９８ このことから、岩石の切削を仮定した掘削速度予測式
(１)に亀裂面積Ａcという指標を組み合わせることで、
実岩盤の掘削速度を精度よく予測し得ることが分かる。
この掘削速度予測式(１)に亀裂面積Ａcを組み合わせる
方法としては、掘削速度予測式(１)に含まれる岩石の強
度,弾性係数に関する項Ｋd(以下、岩盤特性係数と言う)
あるいはカッターディスク間隔Ｓを亀裂面積Ａcで補正
する方法等が考えられる。
【００１４】図３は、上記貫入量の予測値ＰePREと実測
値ＰeEXとの比ＰePRE/ＰeEXと単位掘削量当たりの亀裂
面積Ａcとの関係を示す。相関係数は０.６６４と負の相
関を呈し、回帰式は式(２)で得られる。 ＰePRE/ＰeEX＝０.９７４−０.０５０Ａc …（２） 式(２)において、Ａc＝０のときにＰePRE/ＰeEX＝０.９
７４≒１であるから、式(２)を式(３)に変形し、得られ
た式(３)を掘削速度予測式(１)に代入すると式(４)のご
とく亀裂面積Ａcという指標が加味された掘削速度予測
式が得られる。 ＰePRE/ＰeEX＝１−０.０５０Ａc …（３） Ｐe＝Ｐd2/{Ｋd2ＤＳ(１−０.０５Ａc)｝ …（４）
値ＰeEXとの比ＰePRE/ＰeEXと単位掘削量当たりの亀裂
面積Ａcとの関係を示す。相関係数は０.６６４と負の相
関を呈し、回帰式は式(２)で得られる。 ＰePRE/ＰeEX＝０.９７４−０.０５０Ａc …（２） 式(２)において、Ａc＝０のときにＰePRE/ＰeEX＝０.９
７４≒１であるから、式(２)を式(３)に変形し、得られ
た式(３)を掘削速度予測式(１)に代入すると式(４)のご
とく亀裂面積Ａcという指標が加味された掘削速度予測
式が得られる。 ＰePRE/ＰeEX＝１−０.０５０Ａc …（３） Ｐe＝Ｐd2/{Ｋd2ＤＳ(１−０.０５Ａc)｝ …（４）
【００１５】掘削速度予測式(４)は、Ｇong等による掘
削速度予測式(１)におけるカッターディスク間隔Ｓを
「Ｓ(１−０.０５Ａc)」に置き換えた形を有しており、掘
削速度予測式(１)におけるカッターディスク間隔Ｓを回
帰式(３)を用いて補正したものと考えることができる。
削速度予測式(１)におけるカッターディスク間隔Ｓを
「Ｓ(１−０.０５Ａc)」に置き換えた形を有しており、掘
削速度予測式(１)におけるカッターディスク間隔Ｓを回
帰式(３)を用いて補正したものと考えることができる。
【００１６】以下、上記掘削速度予測式(４)を用いてト
ンネル掘削速度を予測する方法について具体的に説明す
る。
ンネル掘削速度を予測する方法について具体的に説明す
る。
【００１７】図１(a)はトンネル１を掘削中のＴＢＭ２
が掘削速度を予測しようとしている初期状態を示す。次
に、図１(b)に示すように、ＴＢＭ２内からボーリング
マシン３によって水平ボーリングを行って、ＴＢＭ２の
前方に立ち塞がる周辺岩盤４にボアホール５を穿つ。次
に、図１(c)に示すように、ＴＢＭ２内から送り装置６
によって、ボアホール５内にＣＣＤ(電化結合素子)で成
るボアホールカメラ７を挿入する。そして、ボアホール
カメラ７から送出されるボアホール５の内周壁画像の画
像信号をパソコン等の解析装置８で解析して、単位掘削
量当たりの亀裂面積Ａcを求める。
が掘削速度を予測しようとしている初期状態を示す。次
に、図１(b)に示すように、ＴＢＭ２内からボーリング
マシン３によって水平ボーリングを行って、ＴＢＭ２の
前方に立ち塞がる周辺岩盤４にボアホール５を穿つ。次
に、図１(c)に示すように、ＴＢＭ２内から送り装置６
によって、ボアホール５内にＣＣＤ(電化結合素子)で成
るボアホールカメラ７を挿入する。そして、ボアホール
カメラ７から送出されるボアホール５の内周壁画像の画
像信号をパソコン等の解析装置８で解析して、単位掘削
量当たりの亀裂面積Ａcを求める。
【００１８】ここで、カメラを用いたトンネル壁面の撮
影について簡単に説明する。上記ボアホール５の中心軸
上に設置した球面鏡に写ったボアホール５の周壁面の画
像を、ボアホール５の中心軸上に設置したボアホールカ
メラ７で撮影する。そして、得られた同心円状の画像に
おける所定半径の円上に在る円形の画素列を現時点での
画像として取り込む。こうして上記球面鏡とボアホール
カメラ７をボアホール５の中心軸に沿って前進させて連
続的に取り込まれた画像に基づいて亀裂の走向・傾斜を
解析装置８で求め、この亀裂の走向・傾斜とトンネル１
の直径とから亀裂面積Ａcを求めるのである。
影について簡単に説明する。上記ボアホール５の中心軸
上に設置した球面鏡に写ったボアホール５の周壁面の画
像を、ボアホール５の中心軸上に設置したボアホールカ
メラ７で撮影する。そして、得られた同心円状の画像に
おける所定半径の円上に在る円形の画素列を現時点での
画像として取り込む。こうして上記球面鏡とボアホール
カメラ７をボアホール５の中心軸に沿って前進させて連
続的に取り込まれた画像に基づいて亀裂の走向・傾斜を
解析装置８で求め、この亀裂の走向・傾斜とトンネル１
の直径とから亀裂面積Ａcを求めるのである。
【００１９】尚、詳しくは、以下の論文を参照されたい
（寺田等「画像処理によるトンネル壁面の地質調査」土
木学会第４７回年次学術講演会III−355，PP.750−75
1，1992、寺田等「画像処理によるＴＢＭ掘削壁面の地
質調査」第１３回西日本岩盤工学シンポジウム論文集，
PP.60−63，1992、小林等「画像処理による地震予知シ
ステムの開発」センサー技術，Vol.13，No.4，情報調査
会，1993)。
（寺田等「画像処理によるトンネル壁面の地質調査」土
木学会第４７回年次学術講演会III−355，PP.750−75
1，1992、寺田等「画像処理によるＴＢＭ掘削壁面の地
質調査」第１３回西日本岩盤工学シンポジウム論文集，
PP.60−63，1992、小林等「画像処理による地震予知シ
ステムの開発」センサー技術，Vol.13，No.4，情報調査
会，1993)。
【００２０】次に、図１(d)に示すように、上記ＴＢＭ
２内からボアホール５内に載荷ジャッキ９を挿入する。
そして、載荷ジャッキ９でボアホール５の内周壁に変形
を与えて解析装置８によって周辺岩盤４の弾性係数Ｅと
一軸圧縮強度ｑuを求める。そして、得られた弾性係数
Ｅと一軸圧縮強度ｑuとを式「Ｋd＝０.０４５Ｅ0.27・ｑu
0.28」に代入して岩盤特性係数Ｋdを算出する。次に、用
いているＴＢＭ２の仕様からカッターディスク直径Ｄと
カッターディスク間隔Ｓとを決定する。そして、得られ
た亀裂面積Ａcおよび岩盤特性係数Ｋdと決定されたカッ
ターディスク直径Ｄおよびカッターディスク間隔Ｓとを
掘削速度予測式(４)に代入し、カッターディスク押し込
み荷重Ｐdを与えることによってカッターヘッド１回転
当たりのカッターディスクの貫入量Ｐeが求まる。した
がって、こうして求められたカッターディスクの貫入量
Ｐeにカッターヘッドの回転数を乗ずることによって掘
削速度が得られるのである。
２内からボアホール５内に載荷ジャッキ９を挿入する。
そして、載荷ジャッキ９でボアホール５の内周壁に変形
を与えて解析装置８によって周辺岩盤４の弾性係数Ｅと
一軸圧縮強度ｑuを求める。そして、得られた弾性係数
Ｅと一軸圧縮強度ｑuとを式「Ｋd＝０.０４５Ｅ0.27・ｑu
0.28」に代入して岩盤特性係数Ｋdを算出する。次に、用
いているＴＢＭ２の仕様からカッターディスク直径Ｄと
カッターディスク間隔Ｓとを決定する。そして、得られ
た亀裂面積Ａcおよび岩盤特性係数Ｋdと決定されたカッ
ターディスク直径Ｄおよびカッターディスク間隔Ｓとを
掘削速度予測式(４)に代入し、カッターディスク押し込
み荷重Ｐdを与えることによってカッターヘッド１回転
当たりのカッターディスクの貫入量Ｐeが求まる。した
がって、こうして求められたカッターディスクの貫入量
Ｐeにカッターヘッドの回転数を乗ずることによって掘
削速度が得られるのである。
【００２１】図４は、上述のようにして得られたカッタ
ーヘッド１回転当たりのカッターディスクの貫入量の予
測値ＰePRXと実測値ＰeEXとの関係を示す。図４より、
本実施の形態における掘削速度予測式(４)を用いたカッ
ターヘッド１回転当たりの貫入量の予測値ＰePRXと実測
値ＰeEXとは一致しており、掘削速度予測式(４)を用い
たトンネル掘削速度予測方法の有効性が実証された。
ーヘッド１回転当たりのカッターディスクの貫入量の予
測値ＰePRXと実測値ＰeEXとの関係を示す。図４より、
本実施の形態における掘削速度予測式(４)を用いたカッ
ターヘッド１回転当たりの貫入量の予測値ＰePRXと実測
値ＰeEXとは一致しており、掘削速度予測式(４)を用い
たトンネル掘削速度予測方法の有効性が実証された。
【００２２】このように、本実施の形態においては、Ｇ
ong等による掘削速度予測式(１)から得られた貫入量の
予測値ＰePREと実測値ＰeEXとの差ΔＰeと、単位掘削量
当たりの亀裂面積Ａcとが、高い正の相関を有すること
に着目し、ＰePRE/ＰeEXと単位掘削量当たりの亀裂面積
Ａcとの関係から得られた回帰式(３)をＧong等による掘
削速度予測式(１)に代入することによって亀裂面積Ａc
が加味された掘削速度予測式(４)を得た。
ong等による掘削速度予測式(１)から得られた貫入量の
予測値ＰePREと実測値ＰeEXとの差ΔＰeと、単位掘削量
当たりの亀裂面積Ａcとが、高い正の相関を有すること
に着目し、ＰePRE/ＰeEXと単位掘削量当たりの亀裂面積
Ａcとの関係から得られた回帰式(３)をＧong等による掘
削速度予測式(１)に代入することによって亀裂面積Ａc
が加味された掘削速度予測式(４)を得た。
【００２３】したがって、ＴＢＭ工法を行うに際して、
周辺岩盤４に穿たれたボアホール５内にボアホールカメ
ラ７を挿入し、撮影されたボアホール５の内壁の画像に
基づいて求められた周辺岩盤４の亀裂の走向・傾斜から
単位掘削量当たりの亀裂面積Ａcを求め、さらに、ボア
ホール５内に載荷ジャッキ９を挿入してボアホール５の
内周壁に変形を与え、周辺岩盤４の弾性係数Ｅと一軸圧
縮強度ｑuとを求めて岩盤特性係数Ｋdを算出する。そし
て、得られた亀裂面積Ａcおよび岩盤特性係数ＫdとＴＢ
Ｍ仕様から決定されるカッターディスク直径Ｄおよびカ
ッターディスク間隔Ｓとを掘削速度予測式(４)に代入
し、カッターディスク押し込み荷重Ｐdを与えることに
よって、カッターヘッド１回転当たりのカッターディス
クの貫入量Ｐeが求まり、このカッターディスクの貫入
量Ｐeにカッターヘッドの回転数を乗ずることによって
掘削速度が得られるのである。
周辺岩盤４に穿たれたボアホール５内にボアホールカメ
ラ７を挿入し、撮影されたボアホール５の内壁の画像に
基づいて求められた周辺岩盤４の亀裂の走向・傾斜から
単位掘削量当たりの亀裂面積Ａcを求め、さらに、ボア
ホール５内に載荷ジャッキ９を挿入してボアホール５の
内周壁に変形を与え、周辺岩盤４の弾性係数Ｅと一軸圧
縮強度ｑuとを求めて岩盤特性係数Ｋdを算出する。そし
て、得られた亀裂面積Ａcおよび岩盤特性係数ＫdとＴＢ
Ｍ仕様から決定されるカッターディスク直径Ｄおよびカ
ッターディスク間隔Ｓとを掘削速度予測式(４)に代入
し、カッターディスク押し込み荷重Ｐdを与えることに
よって、カッターヘッド１回転当たりのカッターディス
クの貫入量Ｐeが求まり、このカッターディスクの貫入
量Ｐeにカッターヘッドの回転数を乗ずることによって
掘削速度が得られるのである。
【００２４】すなわち、本実施の形態によれば、岩盤に
おけるトンネル掘削予定部分と岩盤に内在する亀裂との
交差面積を考慮したトンネル掘削速度予測式を確立し、
このトンネル掘削速度予測式を用いた精度の高いトンネ
ル掘削速度予測方法を得ることができる。
おけるトンネル掘削予定部分と岩盤に内在する亀裂との
交差面積を考慮したトンネル掘削速度予測式を確立し、
このトンネル掘削速度予測式を用いた精度の高いトンネ
ル掘削速度予測方法を得ることができる。
【００２５】
【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１に係
る発明のトンネル掘削速度予測方法においては、被掘削
岩盤の弾性係数Ｅと、上記被掘削岩盤の強度ｑuと、上
記被掘削岩盤の掘削対象部分における単位掘削量当たり
の亀裂面積Ａcを計測し、上記各計測値と次の関係式 Ｐe＝Ｐd2/｛Ｋd2・Ｄ・Ｓ(１−０.０５Ａc)｝ 但し、Ｐd：カッターディスク押し込み荷重(kＮ) Ｐe：カッターヘッド１回転当たりの貫入量(mm/rev.) Ｄ：カッターディスク直径(mm) Ｓ：カッターディスク間隔(mm) Ｋd：０.０４５Ｅ0.27・ｑu 0.28 とからトンネルの掘削速度を予測するので、岩盤に内在
する亀裂の影響を考慮でき、精度よくトンネル掘削速度
を予測できる。
る発明のトンネル掘削速度予測方法においては、被掘削
岩盤の弾性係数Ｅと、上記被掘削岩盤の強度ｑuと、上
記被掘削岩盤の掘削対象部分における単位掘削量当たり
の亀裂面積Ａcを計測し、上記各計測値と次の関係式 Ｐe＝Ｐd2/｛Ｋd2・Ｄ・Ｓ(１−０.０５Ａc)｝ 但し、Ｐd：カッターディスク押し込み荷重(kＮ) Ｐe：カッターヘッド１回転当たりの貫入量(mm/rev.) Ｄ：カッターディスク直径(mm) Ｓ：カッターディスク間隔(mm) Ｋd：０.０４５Ｅ0.27・ｑu 0.28 とからトンネルの掘削速度を予測するので、岩盤に内在
する亀裂の影響を考慮でき、精度よくトンネル掘削速度
を予測できる。
【図１】この発明のトンネル掘削速度予測方法における
掘削速度予測式に代入する単位掘削量当たりの亀裂面積
Ａcと周辺岩盤の変形係数Ｅおよび一軸圧縮強度ｑuとを
求める方法の説明図である。
掘削速度予測式に代入する単位掘削量当たりの亀裂面積
Ａcと周辺岩盤の変形係数Ｅおよび一軸圧縮強度ｑuとを
求める方法の説明図である。
【図２】従来の掘削速度予測式から得られた貫入量の予
測値および実測値の差と亀裂面積との関係を示す図であ
る。
測値および実測値の差と亀裂面積との関係を示す図であ
る。
【図３】従来の掘削速度予測式から得られた貫入量の予
測値および実測値の比と亀裂面積との関係を示す図であ
る。
測値および実測値の比と亀裂面積との関係を示す図であ
る。
【図４】本実施の形態における掘削速度予測式を用いた
貫入量の予測値ＰePRXと実測値ＰeEXとの関係を示す図
である。
貫入量の予測値ＰePRXと実測値ＰeEXとの関係を示す図
である。
１…トンネル、 ２…ＴＢＭ、３…
ボーリングマシン、 ４…周辺岩盤、５…ボ
アホール、 ６…送り装置、７…ボア
ホールカメラ、 ８…解析装置、９…載荷ジ
ャッキ。
ボーリングマシン、 ４…周辺岩盤、５…ボ
アホール、 ６…送り装置、７…ボア
ホールカメラ、 ８…解析装置、９…載荷ジ
ャッキ。
Claims (1)
- 【請求項１】 被掘削岩盤の弾性係数Ｅと、上記被掘削
岩盤の強度ｑuと、上記被掘削岩盤の掘削対象部分にお
ける単位掘削量当たりの亀裂面積Ａcを計測し、上記各
計測値と下記の関係式とからトンネルの掘削速度を予測
することを特徴とするトンネル掘削速度予測方法。 Ｐe＝Ｐd2/{Ｋd2・Ｄ・Ｓ(１−０.０５Ａc)｝ 但し、Ｐd：カッターディスク押し込み荷重 Ｐe：カッターヘッド１回転当たりの貫入量 Ｄ：カッターディスク直径 Ｓ：カッターディスク間隔 Ｋd：０.０４５Ｅ0.27・ｑu 0.28
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18917996A JP3260629B2 (ja) | 1996-07-18 | 1996-07-18 | トンネル掘削速度予測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18917996A JP3260629B2 (ja) | 1996-07-18 | 1996-07-18 | トンネル掘削速度予測方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1030397A true JPH1030397A (ja) | 1998-02-03 |
| JP3260629B2 JP3260629B2 (ja) | 2002-02-25 |
Family
ID=16236824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18917996A Expired - Fee Related JP3260629B2 (ja) | 1996-07-18 | 1996-07-18 | トンネル掘削速度予測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3260629B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006124936A (ja) * | 2004-10-26 | 2006-05-18 | Raito Kogyo Co Ltd | 岩盤類の調査方法及び装置 |
| KR100981322B1 (ko) | 2007-10-09 | 2010-09-10 | 재단법인서울대학교산학협력재단 | 터널굴착기의 최적 설계모델에 의한 터널굴착기 설계방법 |
| JP2017115390A (ja) * | 2015-12-24 | 2017-06-29 | 前田建設工業株式会社 | 切羽前方探査装置及び切羽前方探査方法 |
| CN109918822A (zh) * | 2019-03-15 | 2019-06-21 | 中铁工程服务有限公司 | 基于随机森林回归的盾构掘进参数偏差计算方法及系统 |
| CN111444591A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-07-24 | 西南交通大学 | 软土土压平衡盾构隧道掘进速度确定方法及装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102529266B1 (ko) | 2021-04-27 | 2023-05-04 | 한국원자력연구원 | Tbm의 추력 파라미터 예측 방법 및 그 방법을 제공하는 굴착 모니터링 시스템 |
-
1996
- 1996-07-18 JP JP18917996A patent/JP3260629B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| CN109918822B (zh) * | 2019-03-15 | 2023-12-15 | 中铁高新工业股份有限公司 | 基于随机森林回归的盾构掘进参数偏差计算方法及系统 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3260629B2 (ja) | 2002-02-25 |
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