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» 2021年07月26日 09時00分 公開

切羽前方地山の弾性波速度と比抵抗を一度に測れる技術を開発、戸田建設山岳トンネル工事

戸田建設は切羽(きりは)前方にある地山の物理的特性を容易に測れる調査技術「DRiログ」を開発した。DRiログは、切羽から削孔検層(DRISS)などで設けた水平孔に、センサーを内蔵した測定管を挿入することで、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れ、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る。今後、同社は、破砕帯など地質条件の悪い地山のトンネル掘削にDRiログを適用して、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を実現する。

[BUILT]

 戸田建設は、切羽(きりは)前方にある地山の物理的特性を容易に測れる調査技術「DRiログ」を開発したことを2021年3月5日に発表した。

弾性波受振器は孔壁崩壊により測定管が地山に埋まっても回収可能

 切羽前方の地質を把握することは、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だ。そのため、戸田建設は以前に、切羽前方の地質を直接観察できる内視鏡による切羽前方調査技術「DRiスコープ」を開発していた。しかし、DRiスコープは、地山の物理的性質を把握することが困難という課題があった。

 上記のような問題を解消するために、戸田建設は、孔内センサー挿入前方調査技術のDRiログを開発した。DRiログは、油圧ジャンボで切羽から掘削し、30〜50メートルの水平孔を作り、孔内に弾性波と比抵抗をセンシングする測定管を挿入し、切羽前方の地山物性値を直接計測することで、切羽前方の地山を評価する。

 水平孔は削孔検層を実施した孔を利用することにも応じている。地山状況によりDRiスコープとDRiログを組み合わせて適用し、高度な切羽前方の調査システムを構築することで、トンネル掘削の安全性向上と合理的な掘削を果たす。

「DRiログ」の概念図 出典:戸田建設

 弾性波と比抵抗を測る測定管は、塩ビ製で、平孔内に挿入が容易な上、先端部に設けられた比抵抗測定電極(測定センサー)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成されている。測定管に搭載された比抵抗測定電極は、6個あり、切り替え操作で3パターンの電極配置に変えて比抵抗を測れる。

 また、測定管の内部には弾性波受振器を2メートル間隔で内蔵している。弾性波受振器は、切断可能な部材で測定管先端に接続されており、孔壁崩壊により測定管が地山に埋まった場合でも回収可能な構造になっている。

 戸田建設は、DRiログの性能を確かめるために、設楽ダム設楽根羽線1号トンネル工事で適用した。結果、DRiログで、切羽前方30メートルまでの比抵抗分布と弾性波速度を一度の測定管挿入作業で測れることが判明した。

 比抵抗では、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部分以外は、ほぼ100Ω(オメガ)メートル前後の値が得られ、掘削時の観察結果と照合すると地山の岩質を反映して、変化していることが分かった。弾性波速度では切羽近傍を除いてほぼ毎秒2.5キロの値を取得した。

比抵抗分布の測定結果 出典:戸田建設
弾性波速度分布の測定結果 出典:戸田建設

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