JP3885038B2 - Rock physical property evaluation method and system, program, and recording medium - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、岩盤物性評価方法およびシステム、プログラムならびに記録媒体に関する。
【0002】
【従来の技術】
鉄管・コンクリート等の覆工設計においては、岩盤物性値(合成変形係数)を適切に把握する必要がある。そこでこの岩盤物性値を正確に把握するため、平板載荷試験を綿密に実施することが求められている。しかしながら、施工領域において複雑に物性値が変化する全ての岩盤について前記試験を実施するのは施工性・経済性の面で現実的でない。特に斜坑領域に関する試験は、その試験環境に鑑みて実施自体が非常に困難であるため、施工対象となる岩盤と略同様な地質状況の岩盤について数箇所実施することとし、また一方で施工領域全線に渡る弾性波速度測定を実施するのが一般的であった。この場合、前記平板載荷試験の結果と弾性波速度測定の結果の相関をとって補完し、施工領域の岩盤物性評価を行っていた。併せて、全線に渡る地質調査の結果を前記相関に定性的に織込む処理も行われていた(特許文献1および2参照)。
【0003】
【非特許文献1】
水門鉄管No.154(1988.3)社団法人水門鉄管協会
【0004】
【非特許文献2】
水門鉄管No.196(1989.9)社団法人水門鉄管協会
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来手法には課題が残されていた。すなわち、前記平板載荷試験は、試験機を水平に固定して試験板に荷重を加え、荷重と変位量との変化傾向を測定する作業が必要とされることに起因する課題である。試験方法の特性上、試験機の設置状況が試験結果の精度に大きな影響を与えることになる。例えば斜坑や縦坑などの試験環境では、試験機据付面が元来水平面ではなく、また作業領域が限られた狭いエリアとなってしまう。
【0006】
このため、必要資材等を配置するスペース確保が困難で、またこれら資材等を搬入・運搬するための特別な設備を設ける必要が生じてしまう。従って、試験機の設置自体が困難なものとなる。勿論、斜坑等における作業員の作業性は良好でなく、作業効率の面でも問題が残されていた。
【0007】
また更に、試験機の設置が困難であることに加え、困難な試験環境で得られる試験結果が精度のよい良好なものとなりにくい危惧が存在した。特に、評価すべき岩盤の地質性状が複雑に変化する場合には、試験用のサンプル岩をきめ細かく採取して岩盤評価を行うことが効率面で実現性が薄い一方で、数カ所のみのサンプリングで岩盤評価をすれば評価岩盤全体を確実に評価することが難しかった。他方、従来手法を採用することで岩盤評価に時間をかけることとなれば、トンネル等の掘進効率低下にも繋がりかねず、本工事の進捗に影響を与えるおそれもあったのである。
【0008】
そこで本発明はこのような課題に着目してなされたもので、良好な精度の評価結果を効率的に取得可能とする岩盤物性評価方法およびシステム、プログラムならびに記録媒体を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の岩盤物性評価方法は、岩盤物性の評価を行う方法であって、評価岩盤と略同様な地質性状を有する周辺他岩盤に対して原位置試験および弾性波速度測定を実行して、変形係数値および弾性波速度を取得する工程と、前記取得した変形係数値および弾性波速度と、前記周辺他岩盤の地質性状情報とに基づいた重回帰分析を実施し、地質性状情報と変形係数とに関する重回帰相関式を導出する工程と、評価岩盤の地質性状情報を、前記重回帰相関式に適用し、評価岩盤の変形係数値を推定する工程と、評価岩盤における1測線のみについて弾性波速度測定を実行して、評価岩盤の弾性波速度を取得する工程と、
前記評価岩盤の弾性波速度に基づき評価岩盤の強弱またはその変化を認識し、これを所定の判定基準と照合して変形係数の個別検討要否の判定を行う工程と、前記判定により、個別検討が必要ないと判定された場合、前記推定した変形係数値を評価岩盤の変形係数値とする工程と、を含むことを特徴とする。
【0010】
第2の発明は、第1の発明において、前記判定により、個別検討が必要であると判定された場合、当該個別検討箇所に関する有限要素法解析を実行し、変形係数値を新たに算定することを特徴とする。
【0011】
第3の発明は、第1または2の発明において、前記評価岩盤が斜坑または縦坑であり、周辺他岩盤が水平坑であることを特徴とする。
【0012】
第4の発明は、第1〜3のいずれかの発明において、前記地質性状情報は、岩種分布比率、硬さ区分、亀裂間隔、亀裂性状区分、湧水量の少なくともいずれかを含むものとすることを特徴とする。
【0013】
第5の発明は、第1〜4のいずれかの発明において、評価岩盤または周辺他岩盤の地質性状が領域または経時的に変化する場合、利用する地質性状情報の項目を変化地点の地質特性に対応させて選択的に利用することを特徴とする。
【0014】
第6の発明は、岩盤物性の評価を行うシステムであって、評価岩盤と略同様な地質性状を有する周辺他岩盤に対して原位置試験および弾性波速度測定を実行して、変形係数値および弾性波速度を取得する手段と、前記取得した変形係数値および弾性波速度と、前記周辺他岩盤の地質性状情報とに基づいた重回帰分析を実施し、地質性状情報と変形係数とに関する重回帰相関式を導出する手段と、評価岩盤の地質性状情報を、前記重回帰相関式に適用し、評価岩盤の変形係数値を推定する手段と、評価岩盤における1測線のみについて弾性波速度測定を実行して、評価岩盤の弾性波速度を取得する手段と、前記評価岩盤の弾性波速度に基づき評価岩盤の強弱またはその変化を認識し、これを所定の判定基準と照合して変形係数の個別検討要否の判定を行う手段と、前記判定により、個別検討が必要ないと判定された場合、前記推定した変形係数値を評価岩盤の変形係数値とする手段と、を含むことを特徴とする岩盤物性評価システムにかかる。
【0015】
第7の発明は、岩盤物性の評価方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、評価岩盤と略同様な地質性状を有する周辺他岩盤に対して原位置試験および弾性波速度測定を実行して得られた、変形係数値および弾性波速度を取得する工程と、前記取得した変形係数値および弾性波速度と、前記周辺他岩盤の地質性状情報とに基づいた重回帰分析を実施し、地質性状情報と変形係数とに関する重回帰相関式を導出する工程と、評価岩盤の地質性状情報を、前記重回帰相関式に適用し、評価岩盤の変形係数値を推定する工程と、評価岩盤における1測線のみについて弾性波速度測定を実行して得られた、評価岩盤の弾性波速度を取得する工程と、前記評価岩盤の弾性波速度に基づき評価岩盤の強弱またはその変化を認識し、これを所定の判定基準と照合して変形係数の個別検討要否の判定を行う工程と、前記判定により、個別検討が必要ないと判定された場合、前記推定した変形係数値を評価岩盤の変形係数値とする工程と、を含むことを特徴とする岩盤物性評価プログラムにかかる。このプログラムは、前記各ステップの動作を行うためのコードから構成されている。
【0016】
第8の発明は、第7の発明に記載の岩盤物性評価プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体にかかる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図1は水圧管路用斜坑の構造例を示す図である。図に示す水圧管路用斜坑は、ダムの貯水を発電所の水車に向けて送水する経路として設置されるものであり、当該斜坑周辺の岩盤が本発明の岩盤物性評価方法の適用対象例となる。この斜坑を構築するにあたっては、前記発電所側からダム堤体方向に向けてトンネルボーリングマシンを掘進させ岩盤掘削が行われることとなる。このような水圧管路に敷設される水圧鉄管は、周囲岩盤からの圧力と鉄管内部を挿通する水圧とを略平衡させることで肉薄化等が極力図られる。従って、岩盤圧力や地質性状を詳細かつ確実に把握することが必要となるのである。
【0018】
図2(a)は平板載荷試験の試験状況を示す図であり、(b)は弾性波速度測定の概要を示す図である。平板載荷試験とは、岩盤表面に平らな載荷版を通して荷重を加え、荷重強さと載荷版沈下量との関係から岩盤の支持力や変形特性を求める原位置試験である。具体的には図に示す通り、直径30cm〜60cm程度の鋼板を岩盤上に載置し、ジャッキにより例えば10Mpa程度の載荷を実行する。変形特性等を測定することで、不均質岩盤のひずみ分布等の把握が可能となる。また、弾性波速度測定は、弾性波を評価対象岩盤における発信点にて発生させることで岩盤中を伝播させ、またこれを受信点にて捕捉し、この速度分布を解析することで岩盤強度等を推定することが出来る手法である。(b)図に示すように、弾性波速度が大きいと岩盤強度が高いと判定し、一方、弾性波速度が小さいと岩盤強度が低いと判定する。
【0019】
上記したような急傾斜の斜坑(或いは縦坑)内において前記平板載荷試験等を実施する困難を解消する本発明においては、斜坑内の原位置試験を出来るだけ低減し、また地質性状の観察情報を有効活用するものとしている。このような本発明の岩盤物性評価方法を実現するシステム構成例を図3に示す。なお、このシステム構成例においては、ハードウェア構成に加えて当該ハードウェアにて処理する情報およびその処理流れについても併せて概説している。
【0020】
当該システム100を構成するハードウェアとしては、PDAなどの情報入力端末101と、これとネットワークで結ばれたパーソナルコンピュータ等の情報処理端末102とで主に構成される。両者は勿論、入力インターフェイスと情報処理装置として一体に稼動するものとしてもよい。また、前記情報処理端末102は、先行試験・地質観察結果データベース103および地質データベース104を備えている。
【0021】
なお、本発明におけるシステム100は一例としてPDA101とパーソナルコンピュータ102からなる構成を想定したが、これに限定されることはない。平板載荷試験等を行う原位置にて使用しやすい情報入力端末101と、解析等の処理可能な機能を備える情報処理端末102との組合せであれば任意にシステム構成可能である。また前記情報入力端末101または情報処理端末102は、本発明の岩盤物性評価方法を実現するプログラムを例えばプログラムデータベースなどの適宜な記憶装置に格納し、これを演算装置らがOS(Operating Systems)に基づきメモリに適宜読み出すなどして岩盤物性評価方法を実行する。
【0022】
また、前記PDA101およびパーソナルコンピュータ102は、コンピュータとして、互いのデータ通信を実行するI/O、情報出力を担うディスプレイ等の出力インターフェイス、ユーザからの選択や指示を受け付ける入力インターフェイスを備えている。
【0023】
なお、前記データベース103、104らは、パーソナルコンピュータ102に一体に備わっている例だけでなく、別の装置に付帯しながらもネットワークを介して一体に稼動するとしてもよい。また、PDA101およびパーソナルコンピュータ102らをそれぞれつなぐネットワークに関しては、専用回線やインターネットの他に、WAN(Wide Area Network)、LAN、電灯線ネットワーク、無線ネットワーク、公衆回線網、携帯電話網など様々なネットワークを採用することも出来る。また、VPNなど仮想専用ネットワーク技術を用いれば、インターネットを採用した際にセキュリティ性を高めた通信が確立され好適である。
【0024】
そこで上記のようなシステム100を用いて本発明の岩盤物性評価方法を実行する手順について説明する。まず、図4に従って処理の概要を説明しておく。図4は岩盤物性評価方法のメインフローを示す図である。なおここで説明するフローは前記情報入力端末101または情報処理端末102のいずれか、或いは両者が共働して処理するものとする。
【0025】
システム100は、前記水圧管路用斜坑などの評価岩盤と略同様な地質性状を有する周辺他岩盤(例:作業容易な環境たる水平坑)に対して、前記平板載荷試験(原位置試験)および前記弾性波速度測定を実行して得られた、変形係数値および弾性波速度を取得する(s400、s401)。そして、前記取得した変形係数値および弾性波速度と、前記周辺他岩盤の地質性状情報(地質観察情報)とに基づいた重回帰分析を実施する(s402)。この分析により地質性状情報と変形係数とに関する重回帰相関式を導出することとなる(s403)。
【0026】
なお、前記地質性状情報は、岩種分布比率(塑性変形タイプ:礫岩or砂岩など。弾性変形タイプ:蛇紋岩or泥岩など)硬さ区分(硬質〜軟質)、亀裂間隔(cm単位)、亀裂性状区分(脆弱部分布、開口幅、傾斜角等)、湧水量の少なくともいずれかを含むものとする。また、評価岩盤または周辺他岩盤の地質性状が領域または経時的に変化する場合、利用する地質性状情報の項目を変化地点の地質特性に対応させて選択的に利用する。これにより、複雑に地質性状が変化する岩盤に対しても的確な岩盤物性評価が実施可能となる。
【0027】
次に、評価岩盤の地質性状情報を、上記の如く導出された前記重回帰相関式に適用し、評価岩盤の変形係数値を推定する(s404)。またこれら処理に加えて、評価岩盤における1測線(例:天端での1測線)のみについて弾性波速度測定を実行して、評価岩盤の弾性波速度を取得する(s405、s406)。これにより、前記評価岩盤の弾性波速度に基づき評価岩盤の強弱またはその変化を認識するのである(s407)。
【0028】
認識した評価岩盤の強弱等については、これを予め定めた所定の判定基準と照合して変形係数の個別検討要否の判定を行う(s408)。この判定は、例えば評価対象となる岩盤が周囲の同性状の岩盤と比して著しく異なる(例:急変点である、著しく弱いなど)性状を呈している場合などに柔軟に対応するため実施される。
【0029】
前記判定により、個別検討が必要ないと判定された場合、前記推定した変形係数値を評価岩盤の変形係数値とし(s410)、処理を終了する。他方、前記判定により、個別検討が必要であると判定された場合、当該個別検討箇所に関する有限要素法解析を実行し、変形係数値を新たに算定する(s411)。この新たに算定した変形係数値をもって評価岩盤の変形係数値であると推定し処理を終了する。
【0030】
次に詳細フローについて説明する。図5は岩盤物性評価方法の詳細フローを示す図である。また、前記図3にてシステム100と併せて示した処理用の各種情報についても適宜参照するものとする。処理される情報種別としては、図3で示したように、原位置周辺の他岩盤としての建設地点における、平板載荷試験、弾性波速度測定、および地質観察結果の各情報が想定できる。また前記平板載荷試験については合成変形係数、弾性波速度測定については緩み域弾性波速度、緩み域深さ、および基岩部弾性波速度、更に地質観察結果については岩種分布比率、硬さ区分、亀裂間隔、亀裂性状区分、および湧水量の情報が処理対象となる。これらの情報を周辺他岩盤の情報110とする。一方、評価岩盤が存在する原位置たる設計箇所についても同様に、地質観察結果および弾性波速度測定に関する情報を処理対象とする。これを評価岩盤の情報120とする。
【0031】
周辺他岩盤の情報110は、前記PDA101を介して前記先行試験・地質観察結果データベース103に格納される。また、評価岩盤の情報120は、同じくPDA101を介して前記地質データベース104に格納されることとなる。
【0032】
システム100は、まず前記先行試験・地質観察結果データベース103より評価岩盤と略同性状の周辺他岩盤についての地質情報(地質性状或いは地質観察結果)を抽出し(s501)、これの感度分析を行う(s502)。そして感度の強い地質情報を認識しておく(s503)。
【0033】
また一方で、周辺他岩盤にて実施された平板載荷試験および弾性波速度測定の結果から、合成変形係数の算定(s504)、および緩み域弾性波速度と緩み域深さの算定(s508)の処理を行う。更に、前記算定した合成変形係数に基づき、有限要素法解析を実行し(s505)、基岩変形係数を算出する(s506)。この算出にあたっては基岩部弾性波速度を別途算定し(s507)、反映させているものとする。こうして導出された地質性状の情報と各種試験結果とを併せて重回帰分析を行うことで、地質情報と基岩変形係数との相関関係を示す、重回帰相関式を導出する(s510)。
【0034】
他方、前記設計箇所について得られている地質観察結果の情報と弾性波速度測定の情報とについても処理を行う。ここでは、地質観察の結果得られた地質情報が(s520)、地質データベース104に格納される。また、前記重回帰相関式に対し裕度を排除して当該地質情報を適用することで、評価岩盤の基岩変形係数を推定する(s521、s522)。
【0035】
求めた基岩変形係数については、評価岩盤における1測線のみについて実行された弾性波速度測定の結果、つまり評価岩盤の弾性波速度を、単回帰で適用する(s523、s524)。これにより、例えば評価岩盤が著しく弱いといった箇所を認識し(s525)、変形係数の個別検討の必要性を判定する。前記判定により、個別検討が必要であると判定された場合(s525:YES)、当該個別検討箇所に関する有限要素法解析を実行し(s526)、壁面変位量を算定するなどして(s527)、設計用合成変形係数(変形係数値)を新たに算定する(s528)。他方、前記判定により、個別検討が必要ないと判定された場合(s525:NO)、前記推定した変形係数値を評価岩盤の変形係数値とし、処理を終了する。
【0036】
上記の如く本発明の岩盤物性評価方法を行って得られた評価内容について従来手法との比較結果を以下に示す。図6は地質性状、弾性波速度、および変形係数の各関係を示す図である。図6に示すグラフは、ある水圧管路用斜坑の管路延長に沿って、岩種比率、クロライト面の比率および粘土層の比率、衝撃波速度測定結果、および変形係数の各データを合わせて示したものである。ここで注目すべきは、最終的に利用される変形係数のデータである。このデータにおいて、本発明により得られた変形係数(推定値)が、原位置試験の結果(つまり実測値)とほぼ一致している。従って、原位置試験を低減しながらも、精度良く推定がなされていることが明らかである。また、重回帰相関分析により得られた重回帰相関式も、図7に示すとおり高精度のものとなっている。従って、重回帰相関式に周辺他岩盤の地質性状の情報を適宜適用すれば、確度に優れた変形係数値を推定可能となるわけである。
【0037】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の岩盤物性評価方法等によれば、例えば斜坑や縦坑などの環境にあっても原位置試験の負担を抑制することが可能となる。従って、岩盤物性評価を効率よくかつ低コストで実施することが出来る。しかも、このように効率のよい評価を可能にする一方で、精度のよい良好な評価結果を得ることが可能である。その効果は特に、評価すべき岩盤の地質性状が複雑に変化するといった従来では困難な状況下においても奏せられる。また、的確な岩盤評価を効率的に実現するのであるから、トンネル等の掘進効率に与える影響を最小限のものと出来る。
しかして、良好な精度の評価結果を効率的に取得可能とする岩盤物性評価方法およびシステム、プログラムならびに記録媒体を提供可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】水圧管路用斜坑の構造例を示す図である。
【図2】(a)は平板載荷試験の試験状況を示す図であり、(b)は弾性波速度測定の概要を示す図である。
【図3】岩盤物性評価システムの構成例を示す図である。
【図4】岩盤物性評価方法のメインフローを示す図である。
【図5】岩盤物性評価方法の詳細フローを示す図である。
【図6】地質性状、弾性波速度、および変形係数の各関係を示す図である。
【図7】重回帰分析における実測値と予測値との関係を示す図である。
【符号の説明】
100 岩盤物性評価システム、システム
101 情報入力端末、PDA
102 情報処理端末、パーソナルコンピュータ
103 先行試験・地質観察結果データベース
104 地質データベース
120 評価岩盤の情報[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rock physical property evaluation method and system, a program, and a recording medium.
[0002]
[Prior art]
In lining design for steel pipes and concrete, it is necessary to appropriately grasp the physical properties of rock (synthetic deformation coefficient). Therefore, in order to accurately grasp the physical properties of the rock mass, it is required to carry out a plate loading test closely. However, it is not realistic in terms of workability and economy to carry out the test on all rock masses whose physical property values change in a complicated manner in the construction area. In particular, the tests related to the tilt shaft area are very difficult to implement in view of the test environment, so several rocks with geological conditions that are almost the same as the rocks to be constructed will be conducted. It has been common to perform elastic wave velocity measurements over a wide range. In this case, the results of the flat plate loading test and the results of elastic wave velocity measurement were complemented and the physical properties of the rock in the construction area were evaluated. In addition, a process of qualitatively incorporating the results of geological surveys over the entire line into the correlation has been performed (see
[0003]
[Non-Patent Document 1]
Suimon Iron Pipe No.154 (1988.3) Suimon Iron Pipe Association [0004]
[Non-Patent Document 2]
Suimon Iron Pipe No.196 (1989.9) Association of Suimon Iron Pipe [0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, problems remain in the conventional method. That is, the flat plate loading test is a problem caused by the fact that a work is required to fix the tester horizontally, apply a load to the test plate, and measure the change tendency between the load and the displacement amount. Due to the characteristics of the test method, the installation status of the testing machine has a great influence on the accuracy of the test results. For example, in a test environment such as a tilt shaft or a vertical shaft, the test machine installation surface is not originally a horizontal plane, and the work area is limited.
[0006]
For this reason, it is difficult to secure a space for arranging necessary materials and the like, and it becomes necessary to provide special equipment for carrying in and carrying these materials and the like. Therefore, the installation of the testing machine itself becomes difficult. Of course, the workability of the workers in the inclined shaft or the like is not good, and problems remain in terms of work efficiency.
[0007]
Furthermore, in addition to the difficulty in installing the testing machine, there is a concern that the test results obtained in a difficult test environment will not be accurate and good. In particular, when the geological properties of the rock mass to be evaluated change in a complex manner, it is not feasible in terms of efficiency to collect the sample rocks for testing finely and evaluate the rock mass. If evaluated, it was difficult to reliably evaluate the entire evaluation rock. On the other hand, if it takes time to evaluate the rock mass by adopting the conventional method, it may lead to a decrease in the excavation efficiency of tunnels and the like, which may affect the progress of this construction.
[0008]
Accordingly, the present invention has been made paying attention to such a problem, and an object thereof is to provide a rock physical property evaluation method and system, a program, and a recording medium that can efficiently obtain an evaluation result with good accuracy. .
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The rock physical property evaluation method of the present invention that achieves the above object is a method for evaluating rock physical properties, and performs in-situ testing and elastic wave velocity measurement on other rocks having the same geological properties as the evaluation rock. And executing a multiple regression analysis based on the step of obtaining the deformation coefficient value and the elastic wave velocity, the obtained deformation coefficient value and the elastic wave velocity, and the geological property information of the other surrounding rocks, and A step of deriving a multiple regression correlation equation for information and a deformation coefficient, a step of applying the geological property information of the evaluation rock mass to the multiple regression correlation equation to estimate a deformation coefficient value of the evaluation rock mass, and one line in the evaluation rock mass Performing an elastic wave velocity measurement only for obtaining an elastic wave velocity of the evaluation rock mass,
Recognizing the strength of the evaluation rock mass or its change based on the elastic wave velocity of the evaluation rock mass, collating this with a predetermined judgment criterion and determining whether or not individual examination of the deformation coefficient is necessary; A step of setting the estimated deformation coefficient value as the deformation coefficient value of the evaluation rock mass.
[0010]
In the second invention, in the first invention, when it is determined by the determination that individual examination is necessary, a finite element method analysis is performed on the individual examination part, and a deformation coefficient value is newly calculated. It is characterized by.
[0011]
A third invention is characterized in that, in the first or second invention, the evaluation rock is an inclined shaft or a vertical shaft, and other surrounding rocks are horizontal shafts.
[0012]
According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions, the geological property information includes at least one of a rock type distribution ratio, a hardness category, a crack interval, a crack property category, and a spring water amount. Features.
[0013]
5th invention WHEREIN: In any 1st-4th invention, when the geological property of an evaluation rock or a surrounding other rock changes to an area or time-dependent, the item of the geological property information to use is made into the geological characteristic of a change point. It is characterized by being selectively used in correspondence.
[0014]
The sixth invention is a system for evaluating the physical properties of a rock mass, performing an in-situ test and elastic wave velocity measurement on other rock masses having the same geological properties as the evaluation rock mass, Perform multiple regression analysis based on the means for acquiring elastic wave velocity, the obtained deformation coefficient value and elastic wave velocity, and the geological property information of the surrounding other rock mass, and perform multiple regression on the geological property information and the deformation coefficient The means for deriving the correlation equation, the geological property information of the evaluation rock mass are applied to the multiple regression correlation equation, the means for estimating the deformation coefficient value of the evaluation rock mass, and the elastic wave velocity measurement is performed for only one survey line in the evaluation rock mass Then, the means for obtaining the elastic wave velocity of the evaluation rock mass, the strength of the evaluation rock mass or its change is recognized based on the elastic wave velocity of the evaluation rock mass, and this is collated with a predetermined criterion to individually examine the deformation coefficient. Necessity A rock physical property evaluation system, comprising: a means for performing the determination, and a means for setting the estimated deformation coefficient value as the deformation coefficient value of the evaluation rock when it is determined by the determination that individual examination is not necessary It takes.
[0015]
The seventh invention is a program for causing a computer to execute a method for evaluating physical properties of a rock, and performs an in-situ test and elastic wave velocity measurement on other rocks having the same geological properties as the evaluated rock. The step of obtaining the deformation coefficient value and the elastic wave velocity obtained in the above, the multiple regression analysis based on the obtained deformation coefficient value and elastic wave velocity, and the geological property information of the surrounding other rock mass, A step of deriving a multiple regression correlation equation for property information and a deformation coefficient, a step of applying the geological property information of the evaluation rock mass to the multiple regression correlation equation, estimating a deformation coefficient value of the evaluation rock mass, and 1 in the evaluation rock mass The process of obtaining the elastic wave velocity of the evaluation rock mass obtained by executing the elastic wave velocity measurement for only the survey line, and the strength of the evaluation rock mass or its change is recognized based on the elastic wave velocity of the evaluation rock mass. A step of determining whether or not individual examination of the deformation coefficient is necessary by collating with a predetermined determination criterion, and when it is determined by the above determination that individual examination is not necessary, the estimated deformation coefficient value is used as the deformation coefficient value of the evaluation rock And a rock physical property evaluation program characterized by comprising: This program is composed of codes for performing the operation of each step.
[0016]
The eighth invention relates to a computer-readable recording medium in which the rock physical property evaluation program according to the seventh invention is recorded.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an example of the structure of a hydraulic pipe inclined shaft. The hydraulic pipe inclined shaft shown in the figure is installed as a route for sending dam reservoir water to the turbine of the power plant, and the rock around the inclined shaft is an application target example of the rock physical property evaluation method of the present invention. Become. In constructing the inclined shaft, the rock drilling is performed by excavating a tunnel boring machine from the power plant side toward the dam dam body. The hydraulic iron pipe laid in such a hydraulic pipe line can be thinned as much as possible by substantially equilibrating the pressure from the surrounding rock and the water pressure passing through the iron pipe. Therefore, it is necessary to grasp the rock pressure and geological properties in detail and surely.
[0018]
FIG. 2A is a diagram showing a test situation of a flat plate loading test, and FIG. 2B is a diagram showing an outline of elastic wave velocity measurement. The plate loading test is an in-situ test in which a load is applied to the rock surface through a flat loading plate, and the bearing capacity and deformation characteristics of the rock are calculated from the relationship between the load strength and the loading plate settlement. Specifically, as shown in the figure, a steel plate having a diameter of about 30 cm to 60 cm is placed on the bedrock, and a loading of about 10 Mpa, for example, is executed by a jack. By measuring deformation characteristics, etc., it becomes possible to grasp the strain distribution of heterogeneous rock. In the elastic wave velocity measurement, elastic waves are generated at the transmission point of the target rock, propagated through the rock, captured at the reception point, and the velocity distribution is analyzed to analyze the rock strength, etc. This is a method that can estimate (B) As shown in the figure, when the elastic wave velocity is large, it is determined that the rock mass strength is high, and when the elastic wave velocity is small, it is determined that the rock mass strength is low.
[0019]
In the present invention, which eliminates the difficulty of performing the flat plate loading test and the like in a steeply inclined shaft (or vertical shaft) as described above, the in-situ test in the shaft is reduced as much as possible, and observation information on geological properties is also provided. Is to be used effectively. FIG. 3 shows a system configuration example for realizing the rock physical property evaluation method of the present invention. In this system configuration example, in addition to the hardware configuration, information processed by the hardware and its processing flow are also outlined.
[0020]
The hardware configuring the
[0021]
The
[0022]
Further, the
[0023]
The
[0024]
Therefore, a procedure for executing the rock physical property evaluation method of the present invention using the
[0025]
The
[0026]
The geological property information includes the rock type distribution ratio (plastic deformation type: conglomerate or sandstone, etc .; elastic deformation type: serpentine or mudstone, etc.) hardness classification (hard to soft), crack interval (in cm), cracks It shall include at least one of property classification (fragile part distribution, opening width, inclination angle, etc.) and spring water volume. In addition, when the geological properties of the evaluation rock or the surrounding other rocks change in the region or with time, the items of the geological property information to be used are selectively used corresponding to the geological characteristics of the changing point. As a result, it is possible to accurately evaluate the physical properties of a rock whose geological properties change in a complex manner.
[0027]
Next, the geological property information of the evaluation rock mass is applied to the multiple regression correlation equation derived as described above, and the deformation coefficient value of the evaluation rock mass is estimated (s404). Further, in addition to these processes, elastic wave velocity measurement is executed for only one survey line in the evaluation rock (eg, one measurement at the top), and the elastic wave velocity of the evaluation rock is acquired (s405, s406). Thus, the strength of the evaluation rock mass or its change is recognized based on the elastic wave velocity of the evaluation rock mass (s407).
[0028]
About the strength or the like of the recognized evaluation rock, this is compared with a predetermined judgment criterion determined in advance to determine whether or not individual examination of the deformation coefficient is necessary (s408). This judgment is performed to respond flexibly to, for example, the case where the rock subject to evaluation is significantly different from the surrounding rocks of the same nature (eg sudden change points, extremely weak). The
[0029]
If it is determined by the determination that individual examination is not necessary, the estimated deformation coefficient value is set as the deformation coefficient value of the evaluation rock (s410), and the process is terminated. On the other hand, if it is determined by the determination that individual examination is necessary, a finite element method analysis is performed on the individual examination part, and a deformation coefficient value is newly calculated (s411). The newly calculated deformation coefficient value is estimated to be the deformation coefficient value of the evaluation rock, and the process is terminated.
[0030]
Next, the detailed flow will be described. FIG. 5 is a diagram showing a detailed flow of the rock physical property evaluation method. In addition, various processing information shown together with the
[0031]
The
[0032]
First, the
[0033]
On the other hand, from the results of the plate loading test and elastic wave velocity measurement conducted in other surrounding rock masses, the calculation of the synthetic deformation coefficient (s504) and the calculation of the elastic wave velocity and the loosening zone depth (s508) Process. Further, based on the calculated composite deformation coefficient, a finite element method analysis is executed (s505), and a base rock deformation coefficient is calculated (s506). In this calculation, the base rock elastic wave velocity is separately calculated (s507) and reflected. Multiple regression analysis is performed by combining the information on the geological properties thus derived and various test results, thereby deriving a multiple regression correlation equation indicating the correlation between the geological information and the base rock deformation coefficient (s510).
[0034]
On the other hand, processing is also performed for information on the results of geological observation obtained for the design location and information on elastic wave velocity measurement. Here, the geological information obtained as a result of the geological observation (s520) is stored in the
[0035]
As for the obtained base rock deformation coefficient, the result of the elastic wave velocity measurement performed on only one survey line in the evaluation rock, that is, the elastic wave velocity of the evaluation rock is applied by single regression (s523, s524). Thereby, for example, a location where the evaluation rock is remarkably weak is recognized (s525), and the necessity of individual examination of the deformation coefficient is determined. If it is determined by the determination that individual examination is necessary (s525: YES), a finite element method analysis is performed on the individual examination part (s526), and a wall surface displacement amount is calculated (s527). A design synthetic deformation coefficient (deformation coefficient value) is newly calculated (s528). On the other hand, when it is determined by the determination that individual examination is not necessary (s525: NO), the estimated deformation coefficient value is set as the deformation coefficient value of the evaluation rock, and the process is terminated.
[0036]
A comparison result with the conventional method is shown below about the evaluation content obtained by performing the rock mass physical property evaluation method of the present invention as described above. FIG. 6 is a diagram showing the relationship among geological properties, elastic wave velocity, and deformation coefficient. The graph shown in FIG. 6 combines the data of rock type ratio, chlorite surface ratio and clay layer ratio, shock wave velocity measurement result, and deformation coefficient along the pipeline extension of a certain hydraulic pipe slope. It is shown. What should be noted here is the data of the deformation coefficient finally used. In this data, the deformation coefficient (estimated value) obtained by the present invention substantially coincides with the result of the in-situ test (that is, the actually measured value). Therefore, it is clear that the estimation is performed with high accuracy while reducing the in-situ test. In addition, the multiple regression correlation equation obtained by the multiple regression correlation analysis is also highly accurate as shown in FIG. Therefore, if the information on the geological properties of other surrounding rock masses is appropriately applied to the multiple regression correlation equation, it is possible to estimate a deformation coefficient value with excellent accuracy.
[0037]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the rock physical property evaluation method of the present invention, it is possible to suppress the burden of the in-situ test even in an environment such as a tilt shaft or a vertical shaft. Therefore, the physical property evaluation of the rock mass can be carried out efficiently and at a low cost. In addition, while enabling efficient evaluation in this way, it is possible to obtain a good evaluation result with high accuracy. The effect can be achieved especially in difficult situations where the geological properties of the rock to be evaluated change in a complex manner. Moreover, since accurate rock mass evaluation is efficiently realized, the influence on the excavation efficiency of tunnels and the like can be minimized.
Therefore, it is possible to provide a rock physical property evaluation method and system, a program, and a recording medium that can efficiently obtain evaluation results with good accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of the structure of a hydraulic pipe inclined shaft.
FIG. 2A is a diagram showing a test status of a flat plate loading test, and FIG. 2B is a diagram showing an outline of elastic wave velocity measurement.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a rock mass property evaluation system.
FIG. 4 is a diagram showing a main flow of a rock physical property evaluation method.
FIG. 5 is a diagram illustrating a detailed flow of a rock physical property evaluation method.
FIG. 6 is a diagram showing relationships among geological properties, elastic wave velocities, and deformation coefficients.
FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship between an actual measurement value and a predicted value in multiple regression analysis.
[Explanation of symbols]
100 Rock physical property evaluation system,
102 Information processing terminal, personal computer 103 Preliminary examination / geological
Claims (8)
評価岩盤と略同様な地質性状を有する周辺他岩盤に対して原位置試験および弾性波速度測定を実行して、変形係数値および弾性波速度を取得する工程と、
前記取得した変形係数値および弾性波速度と、前記周辺他岩盤の地質性状情報とに基づいた重回帰分析を実施し、地質性状情報と変形係数とに関する重回帰相関式を導出する工程と、
評価岩盤の地質性状情報を、前記重回帰相関式に適用し、評価岩盤の変形係数値を推定する工程と、
評価岩盤における1測線のみについて弾性波速度測定を実行して、評価岩盤の弾性波速度を取得する工程と、
前記評価岩盤の弾性波速度に基づき評価岩盤の強弱またはその変化を認識し、これを所定の判定基準と照合して変形係数の個別検討要否の判定を行う工程と、
前記判定により、個別検討が必要ないと判定された場合、前記推定した変形係数値を評価岩盤の変形係数値とする工程と、
を含むことを特徴とする岩盤物性評価方法。A method for evaluating physical properties of a rock,
A step of performing an in-situ test and elastic wave velocity measurement on other rocks having the same geological properties as the evaluation rock mass to obtain a deformation coefficient value and an elastic wave velocity;
Performing a multiple regression analysis based on the obtained deformation coefficient value and elastic wave velocity, and geological property information of the surrounding other rock mass, and deriving a multiple regression correlation equation regarding the geological property information and the deformation coefficient;
Applying the geological property information of the evaluation rock mass to the multiple regression correlation equation, and estimating the deformation coefficient value of the evaluation rock mass;
Performing elastic wave velocity measurement on only one survey line in the evaluation rock mass to obtain the elastic wave velocity of the evaluation rock mass;
Recognizing the strength of the evaluation rock mass or its change based on the elastic wave velocity of the evaluation rock mass, collating this with a predetermined criterion, and determining whether or not individual examination of the deformation coefficient is necessary,
When it is determined by the determination that individual examination is not necessary, the step of setting the estimated deformation coefficient value as the deformation coefficient value of the evaluation rock,
A method for evaluating physical properties of rock mass, comprising:
評価岩盤と略同様な地質性状を有する周辺他岩盤に対して原位置試験および弾性波速度測定を実行して、変形係数値および弾性波速度を取得する手段と、
前記取得した変形係数値および弾性波速度と、前記周辺他岩盤の地質性状情報とに基づいた重回帰分析を実施し、地質性状情報と変形係数とに関する重回帰相関式を導出する手段と、
評価岩盤の地質性状情報を、前記重回帰相関式に適用し、評価岩盤の変形係数値を推定する手段と、
評価岩盤における1測線のみについて弾性波速度測定を実行して、評価岩盤の弾性波速度を取得する手段と、
前記評価岩盤の弾性波速度に基づき評価岩盤の強弱またはその変化を認識し、これを所定の判定基準と照合して変形係数の個別検討要否を判定を行う手段と、
前記判定により、個別検討が必要ないと判定された場合、前記推定した変形係数値を評価岩盤の変形係数値とする手段と、
を含むことを特徴とする岩盤物性評価システム。A system for evaluating physical properties of rock,
Means for performing an in-situ test and elastic wave velocity measurement on other rock masses having geological properties substantially similar to the evaluation rock mass, and obtaining a deformation coefficient value and an elastic wave velocity;
Means for performing a multiple regression analysis based on the obtained deformation coefficient value and elastic wave velocity, and geological property information of the surrounding other rock mass, and deriving a multiple regression correlation equation regarding the geological property information and the deformation coefficient;
Means for applying the geological property information of the evaluation rock mass to the multiple regression correlation equation, and estimating a deformation coefficient value of the evaluation rock mass;
Means for performing elastic wave velocity measurement on only one survey line in the evaluation rock and obtaining the elastic wave velocity of the evaluation rock;
Means for recognizing the strength of the evaluation rock mass or a change thereof based on the elastic wave velocity of the evaluation rock mass, and checking whether or not individual examination of the deformation coefficient is necessary by collating this with a predetermined criterion;
If it is determined by the determination that individual examination is not necessary, the estimated deformation coefficient value as a deformation coefficient value of the evaluation rock,
A rock physical property evaluation system characterized by including:
評価岩盤と略同様な地質性状を有する周辺他岩盤に対して原位置試験および弾性波速度測定を実行して得られた、変形係数値および弾性波速度を取得する工程と、
前記取得した変形係数値および弾性波速度と、前記周辺他岩盤の地質性状情報とに基づいた重回帰分析を実施し、地質性状情報と変形係数とに関する重回帰相関式を導出する工程と、
評価岩盤の地質性状情報を、前記重回帰相関式に適用し、評価岩盤の変形係数値を推定する工程と、
評価岩盤における1測線のみについて弾性波速度測定を実行して得られた、評価岩盤の弾性波速度を取得する工程と、
前記評価岩盤の弾性波速度に基づき評価岩盤の強弱またはその変化を認識し、これを所定の判定基準と照合して変形係数の個別検討要否を判定を行う工程と、
前記判定により、個別検討が必要ないと判定された場合、前記推定した変形係数値を評価岩盤の変形係数値とする工程と、
を含むことを特徴とする岩盤物性評価プログラム。A program for causing a computer to execute a rock physical property evaluation method,
Obtaining deformation coefficient values and elastic wave velocities obtained by performing in-situ tests and elastic wave velocity measurements on surrounding rocks having the same geological properties as the evaluation rocks;
Performing a multiple regression analysis based on the obtained deformation coefficient value and elastic wave velocity, and geological property information of the surrounding other rock mass, and deriving a multiple regression correlation equation regarding the geological property information and the deformation coefficient;
Applying the geological property information of the evaluation rock mass to the multiple regression correlation equation, and estimating the deformation coefficient value of the evaluation rock mass;
Obtaining elastic wave velocity of the evaluation rock obtained by executing elastic wave velocity measurement for only one line in the evaluation rock;
Recognizing the strength of the evaluation rock mass or its change based on the elastic wave velocity of the evaluation rock mass, collating this with a predetermined criterion, and determining the necessity of individual examination of the deformation coefficient,
When it is determined by the determination that individual examination is not necessary, the step of setting the estimated deformation coefficient value as the deformation coefficient value of the evaluation rock,
A rock physical property evaluation program characterized by including:
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