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公開番号2025082510
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-29
出願番号2023195888
出願日2023-11-17
発明の名称切羽前方地山の評価方法及び切羽前方地山評価システム
出願人戸田建設株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G01V 3/12 20060101AFI20250522BHJP(測定;試験)
要約【課題】切羽前方地山内の面情報を短時間で取得し地山の安全性を高精度に評価可能な切羽前方地山の評価方法及び切羽前方地山の評価システムを提供する。
【解決手段】本発明の切羽前方地山の評価方法は、送信アンテナ10から切羽前方地山内に電磁波を送信し切羽前方地山内を経由した反射波を受信アンテナ20によって受信して計測装置30で計測する、探査ステップS1と、反射波の集中位置に基づいて切羽前方地山内における地質境界面Cの深度を推定する、境界面推定ステップS2と、を備え、低周波地中レーダの使用周波数が50MHz以下であることを特徴とする。本発明の切羽前方地山の評価システムAは、送信アンテナ10と、受信アンテナ20と、計測装置30と、を有する低周波地中レーダ1と、境界面推定手段A1と、を備え、低周波地中レーダ1の使用周波数が50MHz以下であることを特徴とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
トンネル工事における切羽前方地山の評価方法であって、
長尺状の送信アンテナと、長尺状の受信アンテナと、前記送信アンテナ及び前記受信アンテナと通信可能に接続した計測装置と、を備える低周波地中レーダを使用し、
鉛直方向に立設し、所定間隔離間して平行配置した前記送信アンテナ及び前記受信アンテナを、切羽に近接して水平方向に移動しつつ、前記送信アンテナから切羽前方地山内に電磁波を送信し、切羽前方地山内を経由した反射波を前記受信アンテナによって受信して、前記計測装置で計測する、探査ステップと、
前記反射波の集中位置に基づいて、切羽前方地山内における地質境界面の深度を推定する、境界面推定ステップと、を備え、
前記低周波地中レーダの使用周波数が５０ＭＨｚ以下であることを特徴とする、
切羽前方地山の評価方法。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
切羽から前記地質境界面の範囲内における地山の強度を推定する、強度推定ステップを更に備え、
前記強度推定ステップにおいて、前記地山内における電磁波速度が速いほど前記地山の強度が高いと推定することを特徴とする、
請求項１に記載の切羽前方地山の評価方法。
【請求項３】
切羽前方地山内における脆弱部を推定する、脆弱部推定ステップを更に備え、
前記脆弱部推定ステップにおいて、前記地質境界面より切羽側の所定範囲であって、かつ前記強度が閾値を下回る範囲の地山を、脆弱部と推定することを特徴とする、
請求項２に記載の切羽前方地山の評価方法。
【請求項４】
前記低周波地中レーダの使用周波数が２５ＭＨｚであることを特徴とする、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の切羽前方地山の評価方法。
【請求項５】
トンネル工事における切羽前方地山を評価する、切羽前方地山評価システムであって、
切羽前方地山内に低周波電磁波を送信する長尺状の送信アンテナと、前記低周波電磁波を切羽前方地山内に経由させた反射波を受信する長尺状の受信アンテナと、前記送信アンテナ及び前記受信アンテナと通信可能に接続し前記反射波を計測する計測装置と、を有する低周波地中レーダと、
前記反射波の集中位置に基づいて、切羽前方地山内における地質境界面の深度を推定可能な、境界面推定手段と、を備え、
前記低周波地中レーダの使用周波数が５０ＭＨｚ以下であることを特徴とする、
切羽前方地山評価システム。
【請求項６】
切羽から前記地質境界面の範囲内における地山の強度を推定可能な、強度推定手段を更に備え、
前記強度推定手段が、前記地山内における電磁波速度が速いほど前記地山の強度が高いと推定することを特徴とする、
請求項５に記載の切羽前方地山評価システム。
【請求項７】
切羽前方地山内における脆弱部を推定可能な、脆弱部推定手段を更に備え、
前記脆弱部推定手段が、前記地質境界面より切羽側の所定範囲であって、かつ前記強度が閾値を下回る範囲の地山を、脆弱部と推定することを特徴とする、
請求項６に記載の切羽前方地山評価システム。
【請求項８】
前記低周波地中レーダの使用周波数が２５ＭＨｚであることを特徴とする、
請求項５乃至７のいずれか一項に記載の切羽前方地山評価システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、切羽前方地山の評価方法及び切羽前方地山評価システムに関し、特に切羽前方地山内の面情報を短時間で取得し地山の安全性を高精度に評価可能な切羽前方地山の評価方法及び切羽前方地山評価システムに関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
山岳トンネル等のトンネル工事において、掘削後の切羽が施工空間側に崩れ落ちる切羽の崩壊事故が発生している。
切羽の崩壊は、切羽前方の地山内に、切羽面に平行して地質境界面が存在する場合、切羽付近の地山が軟弱である場合、地山内に局所的な脆弱部が存在する場合等に発生する可能性が高い。このため、切羽の崩壊を回避し、安全かつ効率的な施工を行うため、切羽前方地山の地質特性を正確に把握する技術が開発されている。
従来技術の切羽前方探査の方法として、先進ボーリング、反射法地震探査（ＴＳＰ）、比抵抗探査（ＦＤＥＭ）等が知られている。特許文献１には、切羽前方へ削孔した複数のボーリング孔に電流電極を設置し、孔内に充填剤を充填し、電流電極から発生した電流により生じる電位を測定してその比抵抗分布に基づいて切羽前方地山の地質を分析する、切羽前方探査方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１７－１１５３８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術には、以下のような欠点がある。
＜１＞先進ボーリングは、地山内の地質を直接視認できるため、最も探査精度が高い。しかし、コア抜き作業と診断に１日以上の時間がかかり、かつ得られる情報が点情報であるため、地山内における地質の分布形状を面的に把握するには複数点での削孔が必要となり、コストが嵩む。
＜２＞反射法地震探査は、人工的に地震波を発生させてその反射波を捉える技術であり、調査時間が比較的短く、地質分布を面情報として把握することができる。しかし、地震波を発生させるために発破やハンマによる打振が必要であり、連続した計測が難しい上、先進ボーリングに比べ精度が劣る。
＜３＞比抵抗探査は、電気を用いて比抵抗を測定する技術であり、反射法地震探査と同様に調査時間が比較的短く、地質分布を面情報として把握することができる。しかし、地山の状態によって比抵抗値が異なると地質を誤判定するおそれがあり、先進ボーリングに比べ精度が劣る。
【０００５】
本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決するための切羽前方地山の評価方法及び切羽前方地山評価システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の切羽前方地山の評価方法は、長尺状の送信アンテナと、長尺状の受信アンテナと、送信アンテナ及び受信アンテナと通信可能に接続した計測装置と、を備える低周波地中レーダを使用し、鉛直方向に立設し、所定間隔離間して平行配置した送信アンテナ及び受信アンテナを、切羽に近接して水平方向に移動しつつ、送信アンテナから切羽前方地山内に電磁波を送信し、切羽前方地山内を経由した反射波を受信アンテナによって受信して、計測装置で計測する、探査ステップと、反射波の集中位置に基づいて、切羽前方地山内における地質境界面の深度を推定する、境界面推定ステップと、を備え、低周波地中レーダの使用周波数が５０ＭＨｚ以下であることを特徴とする。
【０００７】
本発明の切羽前方地山の評価方法は、切羽から地質境界面の範囲内における地山の強度を推定する、強度推定ステップを更に備え、強度推定ステップにおいて、地山内における電磁波速度が速いほど地山の強度が高いと推定してもよい。
【０００８】
本発明の切羽前方地山の評価方法は、切羽前方地山内における脆弱部を推定する、脆弱部推定ステップを更に備え、脆弱部推定ステップにおいて、地質境界面より切羽側の所定範囲であって、かつ強度が閾値を下回る範囲の地山を、脆弱部と推定してもよい。
【０００９】
本発明の切羽前方地山の評価方法は、低周波地中レーダの使用周波数が２５ＭＨｚであってもよい。
【００１０】
本発明の切羽前方地山評価システムは、切羽前方地山内に低周波電磁波を送信する長尺状の送信アンテナと、低周波電磁波を切羽前方地山内に経由させた反射波を受信する長尺状の受信アンテナと、送信アンテナ及び受信アンテナと通信可能に接続し反射波を計測する計測装置と、を有する低周波地中レーダと、反射波の集中位置に基づいて、切羽前方地山内における地質境界面の深度を推定可能な、境界面推定手段と、を備え、低周波地中レーダの使用周波数が５０ＭＨｚ以下であることを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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