JP4352252B2

JP4352252B2 - 制御発破における発破振動の推定方法および発破制御方法

Info

Publication number: JP4352252B2
Application number: JP2004273346A
Authority: JP
Inventors: 三郎石井
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2004-09-21
Filing date: 2004-09-21
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2024-09-21
Also published as: JP2006090573A

Description

本発明は、制御発破における発破振動の推定方法、およびその推定方法による発破制御方法に関する。

周知のように、発破によるトンネルの岩盤掘削は他の工法に較べて経済的であることから山岳トンネルの築造に際して多用されているが、発破場所に近接して既設トンネルや他の構造物がある場合には、発破による振動がそれら既存構造物に対して悪影響を与えないように考慮する必要がある。

そのため、そのような懸念がある場合には、火薬量を少なくしたり、爆速が小さい火薬を使用することが従来一般的であり、また、特許文献１に示されているように、芯抜き導坑を形成しかつ高秒時精度雷管を用いて電子制御により複数段一括発破して発破振動を抑制するという方法も提案されている。
特開２００１−２８００６１号公報

いずれにしても、発破を行うに際しては周辺の既存構造物への影響を把握するべく、発破による振動速度を予測する必要があり、そのための振動速度の推定式としてたとえば表１に示すものが提唱されていて、従来においてはそれらの推定式を用いて構造物への影響を予測し、適切な発破制御を行うようにしている。

なお、上記の表１に示される各推定式は、いずれも
Ｖ＝Ｋ・Ｗ^ｍ・Ｄ^ｎ
という一般式で表され、Ｖは振動速度（kine,cm/s）、Ｗは段当たり火薬量（kg）、Ｄは発破場所から計測地点までの距離（m）である。また、Ｋは発破条件や岩盤特性によって表１に示すように様々に変化する係数であり、指数ｍ、ｎの値は実験的に求められたものである。

しかし、上記のような各推定式によることでは必ずしも高精度の推定が行えず、特に爆源との距離が近い場合には推定値が実測値と大きく乖離してしまう場合があった。そのため、発破による振動速度を精度良く推定し得る有効適切な手法の開発が必要とされていた。

上記事情に鑑み、請求項１の発明は制御発破における発破振動の推定方法であって、予め発破試験によって振動速度Ｖ、段当たり火薬量Ｗ、発破場所から振動速度計測地点までの距離Ｄを取得しておき、それらの取得値を基に振動速度推定式Ｖ＝Ｋ・Ｗ^ｍ・Ｄ^ｎにおけるＫ値と振動速度Ｖとの回帰式を求め、該回帰式を用いて管理すべき目的物の振動速度管理値から算出Ｋ値を算出し、該算出Ｋ値を前記振動速度推定式におけるＫ値として採用して、段当たり火薬量Ｗと、距離Ｄとから、当該目的物における振動速度Ｖを推定することを特徴とする。

また、請求項２の発明の発破制御方法は、請求項１記載の推定方法により目的物における振動速度Ｖを推定し、該推定振動速度が前記管理値を越えないように発破に用いる段当たり火薬量Ｗを調整することを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、従来の推定式におけるＫ値を実際に管理するべき振動速度管理値に即して適正に決定することができ、したがって従来に較べてより高精度の推定が可能となり、特に近距離における精度向上を実現することができる。

請求項２の発明によれば、上記推定方法により目的物の振動速度を高精度で推定しつつ、その推定値が管理値を越えないように段当たりの火薬量を制御することにより、発破による目的物への悪影響を有効に回避しつつ適正かつ効率的な発破が可能となる。

本発明の推定方法は、表１に示した従来の推定式のいずれかを用いて振動速度Ｖを推定することを基本とするものであるが、それらの推定式におけるＫ値を予め発破試験により求めることを主眼とするものである。また本発明の発破制御方法は、上記の推定方法により推定される振動速度Ｖが管理値を越えないように段当たりの火薬量Ｗを調整することで発破を制御するものである。以下、本発明の推定方法および発破制御方法の具体的な実施形態を説明する。

本実施形態の推定方法では、実際の発破を行うに先立って、たとえばトンネル工事であればトンネル掘削箇所の近傍で予め発破試験を行って振動速度Ｖを実測する。具体的には、小規模の発破を段当たりの火薬量Ｗを様々に変化させて多数回行い、発破場所から様々な距離Ｄに設定した多数の計測地点において振動速度Ｖを測定する。

その発破試験により実測した各測定地点での振動速度Ｖと、発破試験の条件である段当たり火薬量Ｗ、発破場所から振動速度計測地点までの距離Ｄのデータから、上記の推定式Ｖ＝Ｋ・Ｗ^ｍ・Ｄ^ｎ（表１に示した３種の式のいずれかを採用すると良い）に基づいて、実測した振動速度Ｖに対応するＫ値をそれぞれ逆算して求め、それら振動速度ＶとＫ値との関係を図１に示すようにグラフ化すると一次の相関関係が認められる。つまり、Ｋ値は発破条件や岩盤特性のみならず予測しようとする振動速度それ自体によっても変動することになり、従来においてはこの点を考慮することなく一定のＫ値を採用していることが充分な精度が得られない原因と考えられる。

そこで、そのような振動速度ＶとＫ値との関係を直線回帰して回帰式を求める。図１に示す例では、振動速度Ｖをｘ軸にとりＫ値をｙ軸にとって、ｙ＝３２４．８ｘ＋６２．３９６なる回帰式が求められている。

一方、実際の発破の際に管理すべき目的物の振動速度管理値を設定し、その管理値を上記の回帰式における振動速度の値として代入することにより、管理すべき振動速度に即した適正なＫ値を算出し、その算出Ｋ値を上記の推定式Ｖ＝Ｋ・Ｗ^ｍ・Ｄ^ｎにおけるＫ値として採用する。たとえば、目的物の振動速度管理値がたとえば０．８（kine）である場合には、図１に示す回帰式からＫ値は約３２２となるから、その値を推定式におけるＫ値として採用する。

以上により推定式におけるＫ値を決定したので、そのＫ値と、実際の発破に使用する段当たり火薬量Ｗと、発破場所から目的物までの距離Ｄとを推定式に代入して目的物における振動速度Ｖを算出し、それを推定値とする。

以上の推定方法によれば、推定式におけるＫ値が実際に管理するべき振動速度管理値に即して適正に決定され、したがって従来に較べてより高精度の推定が可能となり、特に近距離における精度向上を実現することができる。

また、本実施形態の発破制御方法は、上記の推定方法により推定される振動速度Ｖが管理値を越えないように段当たりの火薬量Ｗを調整するものであり、それにより発破による目的物への悪影響を未然に回避できるものである。具体的には、上記の推定方法により得られた振動速度Ｖの推定値が管理値を越えた場合には目的物に対する悪影響が懸念されることから、その場合は段当たりの火薬量Ｗを減らすことで振動速度Ｖを抑制することとし、必要に応じて火薬量Ｗの値を様々に変化させて推定を繰り返して推定値が管理値を越えない範囲で火薬量Ｄの適正値を決定すれば良い。

なお、既に述べたように本発明では一般式Ｖ＝Ｋ・Ｗ^ｍ・Ｄ^ｎで表される推定式を使用すれば良く、指数ｍ、ｎの取り方により表１に示したような３種の推定式のいずれも採用可能であるし、あるいはさらに他の推定式の採用も可能であるが、いずれにしても、Ｋ値決定用の回帰式を求めるために使用する推定式と、実際の推定を行うための推定式とは同じものを使用する必要がある。

本発明の推定方法において用いるＫ値と振動速度との関係を表す回帰式の一例を示す図である。

Claims

予め発破試験によって振動速度Ｖ、段当たり火薬量Ｗ、発破場所から振動速度計測地点までの距離Ｄを取得しておき、それらの取得値を基に振動速度推定式Ｖ＝Ｋ・Ｗ^ｍ・Ｄ^ｎにおけるＫ値と振動速度Ｖとの回帰式を求め、該回帰式を用いて管理すべき目的物の振動速度管理値から算出Ｋ値を算出し、該算出Ｋ値を前記振動速度推定式におけるＫ値として採用して、段当たり火薬量Ｗと、距離Ｄとから、当該目的物における振動速度Ｖを推定することを特徴とする制御発破における発破振動の推定方法。
請求項１記載の推定方法により目的物における振動速度Ｖを推定し、該推定振動速度が前記管理値を越えないように発破に用いる段当たり火薬量Ｗを調整することを特徴とする発破制御方法。