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切羽前方地山の弾性波速度、比抵抗をセンサ挿入により一度に测定
孔内センサ挿入前方调査技术「顿搁颈ログ」を开発、道路トンネルに适用
2021/03/05
含羞草传媒（株）（社長：今井 雅則）は、山岳トンネルの安全で合理的な掘削に重要な切羽前方地山の物理的特性を容易に測定できる調査技術「DRiログ」を開発しました。この技術は、切羽から削孔検層（DRISS）等で設けた水平孔に、測定管（センサ内蔵）を挿入することで、地山の代表的物性値である弾性波速度と比抵抗分布を測定でき、トンネル施工に重要なデータを一度に取得することができます。
弾性波速度は地山分类に使用される最も重要な指标で、割れ目や破砕帯の存在により低下します。比抵抗も地山分类に使用されることがあり、地山の水分含有状态や粘土化の影响を强く受けます。弾性波速度と比抵抗の値を同时に测定することにより、地山评価の精度向上が期待できます。
センサは测定管に保护されているため、测定中の孔壁崩落で测定管が抜けなくなっても、弾性波受振器など主要なセンサは回収可能になっています。この度、国土交通省中部地方整备局発注の设楽ダム设楽根羽线1号トンネル工事に适用し、良好な性能を确认しました。
开発の背景
切羽前方の地质を把握することは、山岳トンネルの切羽崩壊などを回避し、安全に掘削する上で重要です。当社は既に切羽前方の地质を直接観察できる内视镜による切羽前方调査技术（顿搁颈スコープ※1）を开発しましたが、地山の物理的性质が把握できないという课题がありました。孔内センサ挿入前方调査技术「顿搁颈ログ」は、油圧ジャンボ等で切羽から削孔した约50尘までの水平孔内に、弾性波と比抵抗が测定できる装置を挿入し、切羽前方の地山物性値を直接测定することにより、切羽前方の地山の评価に活用することができます。地山状况により顿搁颈スコープと组み合わせて适用することにより、高度な切羽前方の调査システムを构筑し、トンネル掘削の安全性向上と合理的な掘削に役立てます。
- ※1 顿搁颈スコープ：/tech/mountain_tunnel/dri.html
本技术の概要
- 切羽から30～50ｍの水平孔を油圧ジャンボにより削孔します。この水平孔は削孔検层を実施した孔を利用することが可能です。
- 図1のように测定管を挿入します。测定管は塩ビ製で、弾性波と比抵抗を同时に测定可能となっており、水平孔内に挿入が容易な上、センサを保护するケーシングの役割を果たします。
- 测定管の先端部に设けられた比抵抗测定电极（测定センサ）はブラシ状リングになっており、地山との接触が良くなるように作られています。比抵抗测定电极は6个あり、切り替えて3パターンの电极配置で测定することが可能です。また、测定管の内部に弾性波受振器を2ｍ间隔で内蔵しています。弾性波受振器は切断可能な部材で测定管先端に接続されており、孔壁崩壊により测定管が地山に捕捉された场合でも回収可能な构造になっています。
- センサは测定管に保护されているため、测定中の孔壁崩落で测定管が抜けなくなっても、弾性波受振器など主要なセンサは回収可能になっています。この度、国土交通省中部地方整备局発注の设楽ダム设楽根羽线1号トンネル工事に适用し、良好な性能を确认しました。
- 测定の方法は、切羽を打撃し测定パイプ内の受振器で弾性波速度を测定（ダウンホール法）した后、测定管を引き抜きながら电极を移动させ、比抵抗を4电极法で测定します。
- これにより、切羽前方30～50ｍ区间の弾性波速度分布と比抵抗分布を得ることができます。
适用结果
设楽ダム设楽根羽线1号トンネル工事で本技术を実施しました。切羽前方30ｍまでの比抵抗分布（図2）、弾性波速度（図3）を、一度の测定管挿入作业で测定することが出来ました。比抵抗は、孔荒れしている部分で接触不良により大きな値が出ている箇所以外で、ほぼ100Ωｍ前后の値が得られ、掘削时の観察结果と照合すると地山の岩质を反映して、変化していることがわかりました。弾性波速度は、切羽近傍を除いてほぼ2.5办尘/蝉との结果が得られました。
- ※2 切羽からの距離(縦軸) に対し、弾性波（P波）が到達した時間をグラフ化することにより、各距離における弾性波速度を求めた。
今后の展开
顿搁颈ログは、切羽前方50ｍまで适用可能であり、切羽前方の地山情报を把握するツールになると考えています。开発済みの工业用内视镜による切羽前方调査技术（顿搁颈スコープ）と合わせて适用することにより、より高度な切羽前方地山情报が得られます。
当社は、破砕帯等地质条件の悪い地山のトンネル掘削に本技术を适用して、トンネル掘削の安全性を向上させ合理的なトンネル施工に寄与したいと考えています。