JPH11125090A - 掘削音解析によるｔｂｍ工法の地山評価手法及びその装置 - Google Patents
掘削音解析によるｔｂｍ工法の地山評価手法及びその装置Info
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- JPH11125090A JPH11125090A JP28953197A JP28953197A JPH11125090A JP H11125090 A JPH11125090 A JP H11125090A JP 28953197 A JP28953197 A JP 28953197A JP 28953197 A JP28953197 A JP 28953197A JP H11125090 A JPH11125090 A JP H11125090A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＴＢＭ工法において、視覚情報に代わる情報
として振動及びＡＥ波形を利用し、切羽・機体等の状態
を定量的に把握する掘削音解析によるＴＢＭ工法の地山
評価手法を提供する。 【解決手段】 トンネルボーリングマシン（１）のカッ
ターヘッド（３）及び機体（１ａ）にそれぞれＡＥセン
サ（ａ）及び加速度センサ（ｋ）を設置し、掘進中にそ
れらのセンサ（ａ、ｋ）によってディスクカッタ及び機
体（１ａ）のそれぞれのＡＥ波形の発生状況及び振動状
況を検出し、それらの検出データを解析して切羽の状態
及び機体（１ａ）周辺の地山状況を定量的に把握し評価
する。
として振動及びＡＥ波形を利用し、切羽・機体等の状態
を定量的に把握する掘削音解析によるＴＢＭ工法の地山
評価手法を提供する。 【解決手段】 トンネルボーリングマシン（１）のカッ
ターヘッド（３）及び機体（１ａ）にそれぞれＡＥセン
サ（ａ）及び加速度センサ（ｋ）を設置し、掘進中にそ
れらのセンサ（ａ、ｋ）によってディスクカッタ及び機
体（１ａ）のそれぞれのＡＥ波形の発生状況及び振動状
況を検出し、それらの検出データを解析して切羽の状態
及び機体（１ａ）周辺の地山状況を定量的に把握し評価
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、トンネルボーリン
グマシン（以下、ＴＢＭと記す）によるトンネルの全断
面掘削における掘削音解析によるＴＢＭ工法の地山評価
手法及びその装置に関する。
グマシン（以下、ＴＢＭと記す）によるトンネルの全断
面掘削における掘削音解析によるＴＢＭ工法の地山評価
手法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＴＢＭ工法においては、切羽がＴ
ＢＭの機体によって塞がれているために、切羽の岩盤性
状等の評価を目視によって行うことは難しい。また、Ｔ
ＢＭは、地中を掘進するために機体を外部から観察する
ことができない。
ＢＭの機体によって塞がれているために、切羽の岩盤性
状等の評価を目視によって行うことは難しい。また、Ｔ
ＢＭは、地中を掘進するために機体を外部から観察する
ことができない。
【０００３】ＴＢＭ工法では、掘削能率を予測する指標
として、ＴＢＭドリリング指標ＤＲＩ及びＴＢＭビット
摩耗指標ＢＷＩが提案され、検討が行われている。この
指標は、掘削ずり等の試験結果から求めることができ、
ある程度の地山状況（切羽）の把握と、ディスクカッタ
の摩耗予測を行うことができる。しかし、オフライン処
理であるので掘削しながら切羽と機体（ディスクカッ
タ）との状態をモニタリングできるものではない。
として、ＴＢＭドリリング指標ＤＲＩ及びＴＢＭビット
摩耗指標ＢＷＩが提案され、検討が行われている。この
指標は、掘削ずり等の試験結果から求めることができ、
ある程度の地山状況（切羽）の把握と、ディスクカッタ
の摩耗予測を行うことができる。しかし、オフライン処
理であるので掘削しながら切羽と機体（ディスクカッ
タ）との状態をモニタリングできるものではない。
【０００４】そして、ＴＢＭ工法においては、掘進不可
能となるような重大なトラブルである地山による機体の
締め付け、あるいは機体の異常は、できるだけ早期に発
見して対処しなければならない。そのためには、切羽、
機体等の状態を常時精度よく把握することが望ましい
が、ＴＢＭの構造などの問題から、目視による状態の正
確な判断は容易でない。このため、視覚以外の情報によ
るモニタリング手法が求められている。
能となるような重大なトラブルである地山による機体の
締め付け、あるいは機体の異常は、できるだけ早期に発
見して対処しなければならない。そのためには、切羽、
機体等の状態を常時精度よく把握することが望ましい
が、ＴＢＭの構造などの問題から、目視による状態の正
確な判断は容易でない。このため、視覚以外の情報によ
るモニタリング手法が求められている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ＴＢＭ工法
において、視覚情報に代わる情報として振動及びアコー
スティックエミッション（以下、ＡＥと記す）波形を利
用し、切羽・機体等の状態を定量的に把握する掘削音解
析によるＴＢＭ工法の地山評価手法を提供することを目
的としている。
において、視覚情報に代わる情報として振動及びアコー
スティックエミッション（以下、ＡＥと記す）波形を利
用し、切羽・機体等の状態を定量的に把握する掘削音解
析によるＴＢＭ工法の地山評価手法を提供することを目
的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の掘削音解析によ
るＴＢＭ工法の地山評価手法によれば、トンネルボーリ
ングマシンのカッターヘッド及び機体にそれぞれアコー
スティックエミッションセンサ及び加速度センサを設置
し、掘進中にそれらのセンサによってディスクカッタ及
び機体のそれぞれのアコースティックエミッション波形
の発生状況及び振動状況を検出し、それらの検出データ
を解析して切羽の状態及び機体周辺の地山状況を定量的
に把握し評価する。
るＴＢＭ工法の地山評価手法によれば、トンネルボーリ
ングマシンのカッターヘッド及び機体にそれぞれアコー
スティックエミッションセンサ及び加速度センサを設置
し、掘進中にそれらのセンサによってディスクカッタ及
び機体のそれぞれのアコースティックエミッション波形
の発生状況及び振動状況を検出し、それらの検出データ
を解析して切羽の状態及び機体周辺の地山状況を定量的
に把握し評価する。
【０００７】また、本発明の掘削音解析によるＴＢＭ工
法の地山評価装置によれば、掘進中にディスクカッタ及
び機体のそれぞれのアコースティックエミッション波形
の発生状況及び振動状況を検出、解析して切羽の状態及
び機体周辺の地山状況を定量的に把握し評価するために
アコースティックエミッションセンサ及び加速度センサ
をトンネルボーリングマシンのカッターヘッド及び機体
のそれぞれに設置している。
法の地山評価装置によれば、掘進中にディスクカッタ及
び機体のそれぞれのアコースティックエミッション波形
の発生状況及び振動状況を検出、解析して切羽の状態及
び機体周辺の地山状況を定量的に把握し評価するために
アコースティックエミッションセンサ及び加速度センサ
をトンネルボーリングマシンのカッターヘッド及び機体
のそれぞれに設置している。
【０００８】なお、カッターヘッドに設置する加速度セ
ンサ及びＡＥセンサは、ディスクカッタの固定部に設置
し、センサを設置するディスクカッタは３個以上とする
のが好ましい。
ンサ及びＡＥセンサは、ディスクカッタの固定部に設置
し、センサを設置するディスクカッタは３個以上とする
のが好ましい。
【０００９】本発明は上記のように構成されており、カ
ッターヘッドに設置された加速度センサで検出した振動
データから周波数解析によって平均周波数とパワーを求
め、その平均周波数とパワーから、相当する切羽の岩種
を特定する。また、ディスクカッタに設置したＡＥセン
サのデータから、他のセンサによって得られたＡＥ波形
との相関と到達時間差とを考慮した後に、設定した閾値
を越えたＡＥ波の数をカウントし、そのカウント数から
カッターヘッドの摩耗を推定して掘進予測に利用する。
ッターヘッドに設置された加速度センサで検出した振動
データから周波数解析によって平均周波数とパワーを求
め、その平均周波数とパワーから、相当する切羽の岩種
を特定する。また、ディスクカッタに設置したＡＥセン
サのデータから、他のセンサによって得られたＡＥ波形
との相関と到達時間差とを考慮した後に、設定した閾値
を越えたＡＥ波の数をカウントし、そのカウント数から
カッターヘッドの摩耗を推定して掘進予測に利用する。
【００１０】機体に設置したＡＥセンサについても、検
出したＡＥ波を同様にカウントし、ＴＢＭのおおよそど
の位置で何回ＡＥ波が発生したかを分布図として表示す
る。そして、ＴＢＭ本体の異常の検知やＴＢＭに加わる
地山の力を推定し、地山状況の把握と推進計画に用い
る。
出したＡＥ波を同様にカウントし、ＴＢＭのおおよそど
の位置で何回ＡＥ波が発生したかを分布図として表示す
る。そして、ＴＢＭ本体の異常の検知やＴＢＭに加わる
地山の力を推定し、地山状況の把握と推進計画に用い
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。図１において、全体を符号１で示す
ＴＢＭには、その先端部にカッターヘッド３が回転自在
に設けられている。そして、ＡＥ波形の発生状況を検出
するＡＥセンサａ、及び振動状況を検出する加速度セン
サｋが、機体１ａのメインフレーム部及びカッターヘッ
ド３に設置されており、図示の例ではＡＥセンサａが機
体１ａ及びカッターヘッド３の９箇所に、加速度センサ
ｋがカッターヘッド３の３箇所に示されている。
施形態を説明する。図１において、全体を符号１で示す
ＴＢＭには、その先端部にカッターヘッド３が回転自在
に設けられている。そして、ＡＥ波形の発生状況を検出
するＡＥセンサａ、及び振動状況を検出する加速度セン
サｋが、機体１ａのメインフレーム部及びカッターヘッ
ド３に設置されており、図示の例ではＡＥセンサａが機
体１ａ及びカッターヘッド３の９箇所に、加速度センサ
ｋがカッターヘッド３の３箇所に示されている。
【００１２】また、図２に示すように、カッターヘッド
３のディスクカッター固定部にも、ＡＥセンサａ及び加
速度センサｋが設置され、図示の例では加速度センサｋ
が３箇所に示されている。これらのセンサｋは、カッタ
ーヘッド３の回転と共に移動しながら切羽の状態を計測
する。
３のディスクカッター固定部にも、ＡＥセンサａ及び加
速度センサｋが設置され、図示の例では加速度センサｋ
が３箇所に示されている。これらのセンサｋは、カッタ
ーヘッド３の回転と共に移動しながら切羽の状態を計測
する。
【００１３】次に、解析評価手法の態様を説明する。カ
ッターヘッド３に設置された加速度センサｋが検出した
振動データは、例えば、カッターヘッド３が５度回転す
る毎に、その区間内での周波数解析（ＦＦＴ等）により
平均周波数とパワーとを求め、その平均周波数とパワー
とから、相当する切羽の岩種を特定する。そして、カッ
タヘッド３の回転角から図３に例を示すような切羽中の
領域を特定して岩種に対応した色でモニタに表示する。
ッターヘッド３に設置された加速度センサｋが検出した
振動データは、例えば、カッターヘッド３が５度回転す
る毎に、その区間内での周波数解析（ＦＦＴ等）により
平均周波数とパワーとを求め、その平均周波数とパワー
とから、相当する切羽の岩種を特定する。そして、カッ
タヘッド３の回転角から図３に例を示すような切羽中の
領域を特定して岩種に対応した色でモニタに表示する。
【００１４】また、ディスクカッタに設置したＡＥセン
サａのデータは、まず、他のセンサａ、・・・によって
得られたＡＥ波形との相関と到達時間差とを考慮した後
に、設定した閾値（スレッシュホールド）を越えたＡＥ
波の数をそれぞれカウントする。このカウント数をもと
にカッターヘッド３の摩耗を推定し、掘進予測に利用す
る。
サａのデータは、まず、他のセンサａ、・・・によって
得られたＡＥ波形との相関と到達時間差とを考慮した後
に、設定した閾値（スレッシュホールド）を越えたＡＥ
波の数をそれぞれカウントする。このカウント数をもと
にカッターヘッド３の摩耗を推定し、掘進予測に利用す
る。
【００１５】一方、機体１ａのメインフレーム部に設置
したＡＥセンサａについても、検出したＡＥ波を同様に
カウントし、ＴＢＭ１のおおよそどの位置で何回ＡＥ波
が発生したかを分布図として、図４に例を示すようにリ
アルタイムで表示する。そして、ＴＢＭ１本体の異常の
検知やＴＢＭ１に加わる地山の力を推定し、地山状況の
把握と推進計画に用いる。
したＡＥセンサａについても、検出したＡＥ波を同様に
カウントし、ＴＢＭ１のおおよそどの位置で何回ＡＥ波
が発生したかを分布図として、図４に例を示すようにリ
アルタイムで表示する。そして、ＴＢＭ１本体の異常の
検知やＴＢＭ１に加わる地山の力を推定し、地山状況の
把握と推進計画に用いる。
【００１６】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、ＡＥセンサ及び加速度センサで検出したデ
ータを解析し、これによって目視困難な切羽の状態及び
機体周辺の地山状況が推定可能となり、崩落や地山の機
体締め付けによるトラブルを回避することができる。
ているので、ＡＥセンサ及び加速度センサで検出したデ
ータを解析し、これによって目視困難な切羽の状態及び
機体周辺の地山状況が推定可能となり、崩落や地山の機
体締め付けによるトラブルを回避することができる。
【図１】本発明を実施するＴＢＭのセンサ設置位置を示
す断面図。
す断面図。
【図２】カッターヘッドの正面図。
【図３】切羽状況の表示の一例を示す図。
【図４】ＡＥ波カウント数の分布の表示の一例を示す
図。
図。
１・・・ＴＢＭ（トンネルボーリングマシン） １ａ・・・機体 ３・・・カッターヘッド ａ・・・ＡＥ（アコースティックエミッション）センサ ｋ・・・加速度センサ
Claims (2)
- 【請求項１】 トンネルボーリングマシンのカッターヘ
ッド及び機体にそれぞれアコースティックエミッション
センサ及び加速度センサを設置し、掘進中にそれらのセ
ンサによってディスクカッタ及び機体のそれぞれのアコ
ースティックエミッション波形の発生状況及び振動状況
を検出し、それらの検出データを解析して切羽の状態及
び機体周辺の地山状況を定量的に把握し評価することを
特徴とする掘削音解析によるＴＢＭ工法の地山評価手
法。 - 【請求項２】 掘進中にディスクカッタ及び機体のそれ
ぞれのアコースティックエミッション波形の発生状況及
び振動状況を検出、解析して切羽の状態及び機体周辺の
地山状況を定量的に把握し評価するためにアコースティ
ックエミッションセンサ及び加速度センサをトンネルボ
ーリングマシンのカッターヘッド及び機体のそれぞれに
設置したことを特徴とする掘削音解析によるＴＢＭ工法
の地山評価装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28953197A JP3016426B2 (ja) | 1997-10-22 | 1997-10-22 | 掘削音解析によるｔｂｍ工法の地山評価手法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28953197A JP3016426B2 (ja) | 1997-10-22 | 1997-10-22 | 掘削音解析によるｔｂｍ工法の地山評価手法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11125090A true JPH11125090A (ja) | 1999-05-11 |
| JP3016426B2 JP3016426B2 (ja) | 2000-03-06 |
Family
ID=17744467
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28953197A Expired - Lifetime JP3016426B2 (ja) | 1997-10-22 | 1997-10-22 | 掘削音解析によるｔｂｍ工法の地山評価手法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3016426B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003066155A (ja) * | 2001-08-30 | 2003-03-05 | Mitsui Constr Co Ltd | 地山状況検出方法及び検出装置 |
| ITPD20100064A1 (it) * | 2010-03-04 | 2011-09-05 | Istituto Naz Oceanografia Geofisica | Metodo di acquisizione ed elaborazione di segnali sismici durante la perforazione di tunnel |
| CN102645668A (zh) * | 2012-05-08 | 2012-08-22 | 山东大学 | 钻爆法施工中利用爆破信号超前地质预报装置及使用方法 |
| CN102645669A (zh) * | 2012-05-08 | 2012-08-22 | 山东大学 | Tbm法施工中利用震动信号超前地质预报的装置及使用方法 |
| CN102736123A (zh) * | 2012-07-11 | 2012-10-17 | 北京交通大学 | 一种浅埋圆形隧道上半断面施工诱发地面坍塌的预测方法 |
| CN103195437A (zh) * | 2013-04-02 | 2013-07-10 | 天津大学 | 在线检测掘进机滚刀刀刃弦磨的装置 |
| FR2995627A1 (fr) * | 2012-09-19 | 2014-03-21 | Nfm Tech | Tunnelier et procede de conduite de ce tunnelier |
| CN105572231A (zh) * | 2016-01-27 | 2016-05-11 | 武汉大学 | 一种适用于tbm隧洞的声发射监测实施系统 |
| JP2019015093A (ja) * | 2017-07-06 | 2019-01-31 | 大成建設株式会社 | 振動解析評価方法 |
| CN114034840A (zh) * | 2021-11-10 | 2022-02-11 | 广东粤海珠三角供水有限公司 | 泥水盾构出浆管道岩渣状态探测装置 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102692639B (zh) * | 2012-06-21 | 2015-04-22 | 山东大学 | 盾构法施工中利用震动信号超前地质预报装置及使用方法 |
| CN106370333B (zh) * | 2016-09-21 | 2019-04-12 | 武汉大学 | 一种tbm滚刀受力在线实时监测装置及监测方法 |
-
1997
- 1997-10-22 JP JP28953197A patent/JP3016426B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003066155A (ja) * | 2001-08-30 | 2003-03-05 | Mitsui Constr Co Ltd | 地山状況検出方法及び検出装置 |
| ITPD20100064A1 (it) * | 2010-03-04 | 2011-09-05 | Istituto Naz Oceanografia Geofisica | Metodo di acquisizione ed elaborazione di segnali sismici durante la perforazione di tunnel |
| WO2011107955A1 (en) * | 2010-03-04 | 2011-09-09 | Istituto Nazionale Di Oceanografia E Di Geofisica Sperimentale - Ogs | Tunnel seismic while drilling signal processing and acquisition method |
| CN102645668A (zh) * | 2012-05-08 | 2012-08-22 | 山东大学 | 钻爆法施工中利用爆破信号超前地质预报装置及使用方法 |
| CN102645669A (zh) * | 2012-05-08 | 2012-08-22 | 山东大学 | Tbm法施工中利用震动信号超前地质预报的装置及使用方法 |
| CN102736123A (zh) * | 2012-07-11 | 2012-10-17 | 北京交通大学 | 一种浅埋圆形隧道上半断面施工诱发地面坍塌的预测方法 |
| FR2995627A1 (fr) * | 2012-09-19 | 2014-03-21 | Nfm Tech | Tunnelier et procede de conduite de ce tunnelier |
| CN103195437A (zh) * | 2013-04-02 | 2013-07-10 | 天津大学 | 在线检测掘进机滚刀刀刃弦磨的装置 |
| CN105572231A (zh) * | 2016-01-27 | 2016-05-11 | 武汉大学 | 一种适用于tbm隧洞的声发射监测实施系统 |
| JP2019015093A (ja) * | 2017-07-06 | 2019-01-31 | 大成建設株式会社 | 振動解析評価方法 |
| CN114034840A (zh) * | 2021-11-10 | 2022-02-11 | 广东粤海珠三角供水有限公司 | 泥水盾构出浆管道岩渣状态探测装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3016426B2 (ja) | 2000-03-06 |
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