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公開番号2024088530
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-02
出願番号2022203765
出願日2022-12-20
発明の名称切羽前方探査システムおよび切羽前方探査方法
出願人大成建設株式会社,日本工機株式会社
代理人弁理士法人磯野国際特許商標事務所
主分類G01V 1/00 20240101AFI20240625BHJP(測定;試験)
要約【課題】点火電流を原因とするノイズの発生を回避することができる切羽前方探査システムおよび切羽前方探査方法を提供する。
【解決手段】切羽前方の地山状況を探査する切羽前方探査システム100であって、掘削用爆薬に接続された発破母線5に点火電流を流す発破器10と、発破のタイミングに対応したトリガー信号を生成および発信するトリガーユニット20と、前記発破に起因して発生した弾性波を受振する受振器50を有し、前記弾性波を記録する記録ユニット30とを備える。トリガーユニット20は、前記点火電流が流れてから所定時間を経過した後に前記トリガー信号を記録ユニット30に送信する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
切羽前方の地山状況を探査する切羽前方探査システムであって、
掘削用爆薬に接続された発破母線に点火電流を流す発破器と、
発破のタイミングに対応したトリガー信号を生成および発信するトリガーユニットと、
前記発破に起因して発生した弾性波を受振する受振器を有し、前記弾性波を記録する記録ユニットと、を備え、
前記トリガーユニットは、前記点火電流が流れてから所定時間を経過した後に前記トリガー信号を前記記録ユニットに送信する、
ことを特徴とする切羽前方探査システム。
続きを表示（約 490 文字）【請求項２】
前記トリガーユニットおよび前記記録ユニットは、無線による通信機能を備えており、
前記トリガーユニットは、前記トリガー信号を前記記録ユニットに対して無線で送信する、
ことを特徴とする請求項１に記載の切羽前方探査システム。
【請求項３】
前記トリガーユニットおよび前記記録ユニットの少なくとも何れか一方を、遠隔から起動可能なリモートコントローラを備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の切羽前方探査システム。
【請求項４】
切羽前方の地山状況を探査する切羽前方探査方法であって、
掘削用爆薬に接続された発破母線に点火電流を流す発破工程と、
発破のタイミングに対応したトリガー信号を生成および発信するトリガー信号発信工程と、
前記発破に起因して発生した弾性波を受振器によって受振し、前記弾性波を記録する記録工程と、を有し、
前記トリガー信号発信工程では、前記点火電流が流れてから所定時間を経過した後に前記トリガー信号を発信する、
ことを特徴とする切羽前方探査方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、切羽前方探査システムおよび切羽前方探査方法に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
山岳トンネルの工事において、施工上問題となる可能性のある破砕帯、湧水帯などの地山情報を事前に把握することは重要である。地山情報を事前に把握するために、反射法地震探査の原理を用いた切羽前方探査が行われてきた。切羽前方探査の従来方法として、TSP（Tunnel Seismic Prediction）法とTFT（Tunnel Face Tester）法が知られている。TSP法は、トンネル周壁面に穿設した複数の発破孔で順次発破し振動を発生させ、破砕帯等で反射した反射波を複数の受振孔内の受振器で受振し解析することで、切羽前方の地山状況を予測する技術である。TSP法の詳細は、例えば、非特許文献１に開示されている。また、TFT法は、トンネル切羽を発破し振動を発生させ、破砕帯等で反射した反射波を、トンネル周壁面のロックボルト頭部に配置した受振器で受振し解析することで、切羽前方の地山状況を予測する技術である。TFT法の詳細は、例えば、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
四塚勝久・篠原茂，トンネル切羽前方探査システム TSP303 切羽前方の断層破砕帯や地質境界面及び湧水の有無を弾性波反射法の３次元解析で予測，建設機械施工，Vol.68，No.5，May 2016
【特許文献】
【０００４】
特開２０１７－１６６８８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
TSP法では、探査用発破を震源とする。このため、切羽前方探査の際、掘削作業を中断する必要がある。また、探査用発破と掘削用発破とは、手順も安全対策も異なるため、火薬類取締法における消費の許可を別に取得するか、または掘削用発破の消費許可を一旦終了し、探査用発破の消費許可を得て、探査終了後に消費許可を終了し、再び掘削用発破の消費許可を取り直さなければならない。その結果、工期が長期化するという問題がある。
一方、TFT法では、掘削用発破を震源とするため、掘削作業を中断しなくてもよい利点がある。TFT法では、発破母線に配置した電流センサーによって点火用の電流（点火電流）が発破母線に流れたことを検知し、例えば電流センサーに有線接続されたトリガー信号発信器から地震計に対して無線で信号を発信する。地震計は、無線による信号を受け取ると、波形記録を開始する。ここで、点火電流は高電圧（例えば、1500V～2000V）なので、当該点火電流を原因とするノイズが発生し、切羽前方探査に悪い影響を与える恐れがあった。また、トリガー信号発信器の位置が、発破母線に電流を流す発破器とトンネル切羽の間となり安全上の問題も懸念される。
このような観点から、本発明は、点火電流を原因とするノイズの発生を回避することができる切羽前方探査システムおよび切羽前方探査方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る切羽前方探査システムは、切羽前方の地山状況を探査する切羽前方探査システムである。この切羽前方探査システムは、発破器と、トリガーユニットと、記録ユニットとを備える。発破器は、掘削用爆薬に接続された発破母線に点火電流を流す。トリガーユニットは、発破のタイミングに対応したトリガー信号を生成および発信する。記録ユニットは、前記発破に起因して発生した弾性波を受振する受振器を有し、前記弾性波を記録する。前記トリガーユニットは、前記点火電流が流れてから所定時間を経過した後に前記トリガー信号を前記記録ユニットに送信する。
本発明に係る切羽前方探査システムにおいては、高電圧な点火電流を原因とするノイズ発生期間を過ぎた後にトリガー信号を送信することが可能なので、点火電流が通信のノイズになることを回避することができる。そのため、弾性波の記録や分析を正確に行うことができる。
【０００７】
前記トリガーユニットおよび前記記録ユニットは、無線による通信機能を備えており、前記トリガーユニットは、前記トリガー信号を前記記録ユニットに対して無線で送信することも可能である。
このようにすると、掘削作業の進行状況に応じて記録ユニットの設置場所が変更された場合であっても、トリガーユニットと記録ユニットとの位置関係の調整が容易である。例えば、有線接続する場合に比べてケーブルの敷設が不要なので、発破掘削の都度進行していく切羽に追随して再配置する際の手間を少なくできる。
【０００８】
前記切羽前方探査システムは、前記トリガーユニットおよび前記記録ユニットの少なくとも何れか一方を、遠隔から起動可能なリモートコントローラを備えてもよい。このようにすると、弾性波を記録するための動作が容易になる。
【０００９】
本発明に係る切羽前方探査方法は、切羽前方の地山状況を探査する切羽前方探査方法である。この切羽前方探査方法は、発破工程と、トリガー信号発信工程と、記録工程とを有する。発破工程は、掘削用爆薬に接続された発破母線に点火電流を流す。トリガー信号発信工程は、発破のタイミングに対応したトリガー信号を生成および発信する。記録工程は、前記発破に起因して発生した弾性波を受振器によって受振し、前記弾性波を記録する。前記トリガー信号発信工程では、前記点火電流が流れてから所定時間を経過した後に前記トリガー信号を発信する。
本発明に係る切羽前方探査方法においては、高電圧な点火電流を原因とするノイズ発生期間を過ぎた後にトリガー信号を送信することが可能なので、点火電流が通信のノイズになることを回避することができる。そのため、弾性波の記録や分析を正確に行うことができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、点火電流を原因とするノイズの発生を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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