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公開番号2024052194
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-11
出願番号2022158747
出願日2022-09-30
発明の名称切羽評価装置
出願人鹿島建設株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類E21D 9/00 20060101AFI20240404BHJP(地中もしくは岩石の削孔;採鉱)
要約【課題】ブレーカを用いて容易に且つ高精度に切羽の状態を評価することができる切羽評価装置を提供する。
【解決手段】一実施形態に係る切羽評価装置は、基体11及びブレーカ15を備えるバックホウ10を用いてトンネルの切羽Kを評価する切羽評価装置1であって、切羽Kへのブレーカ15の打撃時の評価指標を収集するセンサ2と、評価指標を用いて切羽の強度を算出する強度算出部と、を備え、評価指標は加速度であって、センサ2の振動加速度収集部は加速度計である。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
基体及びブレーカを備える重機を用いてトンネルの切羽を評価する切羽評価装置であって、
前記切羽への前記ブレーカの打撃時の評価指標を収集する評価指標収集部と、
前記評価指標を用いて前記切羽の強度を算出する強度算出部と、
を備え、
前記評価指標は加速度であって、前記評価指標収集部は加速度計である、
切羽評価装置。
続きを表示（約 990 文字）【請求項２】
前記ブレーカの打撃角度を検出するブレーカ打撃角度検出部を備え、
前記強度算出部は、前記加速度、及び前記ブレーカの打撃角度を用いて前記切羽の強度を算出する、
請求項１に記載の切羽評価装置。
【請求項３】
基体及びブレーカを備える重機を用いてトンネルの切羽を評価する切羽評価装置であって、
前記切羽への前記ブレーカの打撃時の評価指標を収集する評価指標収集部と、
前記ブレーカの打撃角度を検出するブレーカ打撃角度検出部と、
前記打撃時の評価指標、及び前記ブレーカの打撃角度を用いて前記切羽の強度を算出する強度算出部と、
を備え、
前記評価指標は音であって、前記評価指標収集部はマイクである、
切羽評価装置。
【請求項４】
前記ブレーカ打撃角度検出部は、前記基体に対する前記ブレーカの延在方向を前記打撃角度として検出する機構を含む、
請求項２又は３に記載の切羽評価装置。
【請求項５】
更に、前記切羽の切羽面の角度を検出する切羽面角度検出部を備え、
前記ブレーカ打撃角度検出部と前記切羽面角度検出部により、前記切羽面の直交方向に対する前記ブレーカの延在方向の角度を前記打撃角度として検出する、
請求項４に記載の切羽評価装置。
【請求項６】
前記切羽の切羽面の直交方向に対して、上向きを正の角度方向、下向きを負の角度方向とし、θ１を負の実数、θ２を正の実数とした場合において、
前記強度算出部は、前記直交方向に対する前記ブレーカの打撃角度であるθがθ１≦θ≦θ２を満たすときにおける前記評価指標から、前記切羽の強度を算出する、
請求項１～３のいずれか一項に記載の切羽評価装置。
【請求項７】
前記切羽の切羽面の直交方向に対して、上向きを正の角度方向、下向きを負の角度方向とした場合において、
前記強度算出部は、前記評価指標から評価値を算出して、前記評価値に補正係数Ａ（但しＡは正の実数）を掛けて前記評価値を補正し、
前記補正係数Ａは、前記直交方向に対する前記ブレーカの打撃角度θの絶対値が大きいほど小さい値である、
請求項１～３のいずれか一項に記載の切羽評価装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、切羽を評価する切羽評価装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、トンネルの切羽に相当する掘削面の地質の評価方法が記載されている。この評価方法では、トンネル坑内の切羽から後方に所定の距離離れた所定の位置にジオフォン及びマイクロフォンを設置する。掘削面がブレーカ又はハンマを含む各種機器で打撃されることによって弾性波及び音波を発生させる。ジオフォンは、振動で発生させた際に地山を伝播する弾性波を計測する。マイクロフォンは、空中を伝播する音波を受振計測する。
【０００３】
ジオフォンが計測した弾性波、及びマイクロフォンが計測した音波は、振動発生前に記録動作を開始したパソコンに記録される。パソコンでは、弾性波データ及び音波データから弾性波のパワースペクトル周波数、及び音波のパワースペクトル周波数が算出される。そして、これらの周波数特性に基づいて掘削面の地質状況が推定されて評価される。
【０００４】
特許文献２には、掘削面地質評価方法が記載されている。この方法では、トンネル坑内の切羽から後方に所定距離離れた所定の位置にマイクロフォンを設置する。マイクロフォンには、通信ケーブルを介してパソコンが接続される。切羽には一定の破砕力を加えて破砕音を発生させ、空中を伝播する破砕音がマイクロフォンによって集音される。
【０００５】
上記の破砕音は、破砕音の発生前から記録動作を開始したパソコンに記録される。パソコンには、複数種類の切羽の破砕音の音波データが記録される。パソコンでは、音波データから音波の周波数特性を算出し、切羽毎の音波の周波数特性に基づいて各切羽の地質状況を推定して評価する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０２０－１９７３８９号公報
特開２０２１－９６１４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
例えば、地盤の施工において、合理的に支保パターンを選定するためには、掘削地山の力学特性（変形特性又は地山強度等）を容易に且つ高精度に評価することが求められうる。硬岩地山を対象とした施工では、ドリルジャンボによる装薬削孔時のマシンデータから地山の力学特性値が評価されることがある。一方、ドリルジャンボによる削孔作業がなかったり、ドリルジャンボによるマシンデータから力学特性を評価する装置がなかったり、また、軟岩又は土砂を対象とした機械掘削を行う施工では、力学物性評価のための手法が不足しているという現状がある。そこで、簡便に地山掘削用のブレーカを用いて容易に且つ高精度に切羽の状態を評価できることが求められる。
【０００８】
本開示は、ブレーカを用いて容易に且つ高精度に切羽の状態を評価することができる切羽評価装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の一側面に係る切羽評価装置は、基体及びブレーカを備える重機を用いてトンネルの切羽を評価する切羽評価装置であって、切羽へのブレーカの打撃時の評価指標を収集する評価指標収集部と、評価指標を用いて切羽の強度を算出する強度算出部と、を備え、評価指標は加速度であって、評価指標収集部は加速度計である。
【００１０】
この切羽評価装置では、基体及びブレーカを備える重機によってトンネルの切羽が評価される。切羽評価装置は評価指標収集部と強度算出部とを備え、加速度計である評価指標収集部が切羽へのブレーカの打撃時における加速度を収集する。強度算出部は、加速度計によって収集された加速度から切羽の強度を算出する。切羽に対するブレーカの打撃時に生じる加速度からは、切羽の硬さ等の強度を高精度に得られる。従って、強度算出部が加速度から強度を算出することによって、切羽の強度を高精度に評価することができる。また、この切羽評価装置では、切羽へのブレーカの打撃時における加速度を収集して切羽の強度を評価できる。従って、ブレーカを用いて容易に且つ高精度にトンネルの切羽の状態を評価することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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