JP6418519B2 - Ground displacement measuring device and displacement measuring method - Google Patents
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Description
本発明は、山岳トンネル工法等によりトンネルを掘削する際等に、掘削に伴う地盤の変位を測定するための地盤の変位測定装置及び変位測定方法に関する。 The present invention relates to a ground displacement measuring apparatus and a displacement measuring method for measuring ground displacement associated with excavation when excavating a tunnel by a mountain tunnel method or the like.
山岳トンネル工法等によるトンネル掘削作業では、地盤を発破や掘削機械等により掘削した後、トンネル内周面にコンクリートを吹き付けるとともに、ロックボルト等の補強材を周囲の地盤に放射状に埋め込むこと等によりトンネルを補強しつつ切羽前方に向けて掘り進めていく。 In tunnel excavation work using the mountain tunnel method, etc., after blasting the ground with a drilling machine, etc., concrete is sprayed on the inner peripheral surface of the tunnel, and reinforcing materials such as rock bolts are radially embedded in the surrounding ground. We will dig toward the front of the face while reinforcing.
また、山岳トンネル工法等のトンネル掘削作業では、経時的な切羽前方地盤の変位を測定し、その変位データに基づき適切な補強を行うことにより、切羽前方及び既掘削区間の地盤の変形を制御できることが知られ、地盤の変位測定が重要になっている。 In tunnel excavation work such as the mountain tunnel method, the deformation of the ground in front of the face and the existing excavation section can be controlled by measuring the displacement of the ground in front of the face over time and performing appropriate reinforcement based on the displacement data. Therefore, the measurement of ground displacement is important.
切羽前方地盤の変位を測定するための地盤の変位測定装置としては、切羽前方の地盤に設けた試掘孔内に設定される複数の計測箇所毎に地盤の変位を検出する変位計測手段を備え、掘削が進むにつれ切羽前方の地盤が変位すると試掘孔の形状が変化し、その変化に伴う変位が変位計測手段により計測箇所毎に検知され、その変位量を電気信号に変換するようにしたものが知られている。 As a ground displacement measuring device for measuring the displacement of the ground in front of the face, provided with a displacement measuring means for detecting the displacement of the ground for each of a plurality of measurement points set in a test hole provided in the ground in front of the face, As the excavation progresses, when the ground in front of the face is displaced, the shape of the test hole changes, the displacement associated with the change is detected at each measurement location by the displacement measuring means, and the displacement is converted into an electrical signal. Are known.
変位計測手段は、各計測箇所において地盤に固定される計測部アンカーと、一端が各計測部アンカーに固定された複数のロッド状の変位伝達部材と、変位伝達部材の他端が接続され、変位伝達部材を介して計測箇所における地盤の変位を検出し、その変位量を電気信号に変換する変位計とを備え、変位計が試掘孔の最奥に配置したケーシング内に収容され、ケーシングがアンカーにより地盤に固定されるようになっている(例えば、特許文献1を参照)。 The displacement measuring means includes a measuring unit anchor fixed to the ground at each measurement location, a plurality of rod-shaped displacement transmitting members each having one end fixed to each measuring unit anchor, and the other end of the displacement transmitting member connected to each other. A displacement meter that detects the displacement of the ground at the measurement location via the transmission member and converts the displacement amount into an electrical signal. The displacement meter is accommodated in a casing disposed at the innermost part of the test hole, and the casing is an anchor. (See, for example, Patent Document 1).
また、ケーシング内には、データロガー等の記録手段を備え、この記録手段に変位計測手段から出力された変位データが逐次記録されるようになっている。 Further, the casing is provided with recording means such as a data logger, and the displacement data output from the displacement measuring means is sequentially recorded on the recording means.
この記録手段に記録された記録データについては、従来、切羽位置がケーシングの近傍に到達するまで掘り進めた後、データロガー等の記録手段を掘り出して回収し、回収したデータロガー等の記録手段に読出し装置を接続して記録データを読み出す方法(以下、回収式記録データ取得方法という)が一般的であったが、その他の記録データ取得方法として、データロガー等の記録手段からデータ読出し用ケーブルを掘削開始時の切羽の手前まで導き出しておき、所望のタイミングでこのケーブルに読出し用端末を接続して記録データを読み出す方法(以下、ケーブル式記録データ取得方法という)や、ケーシング内に備えた送信機にデータロガーを接続し、送信機より電波を用いて記録データをトンネル内に設置された受信機に随時送信する方法(以下、無線式記録データ取得方法という(例えば、特許文献2を参照))も開発されている。 With respect to the recording data recorded in this recording means, conventionally, after digging until the face position reaches the vicinity of the casing, the recording means such as a data logger is excavated and collected, and the collected recording means such as the data logger is recorded. A method of reading recorded data by connecting a reading device (hereinafter referred to as a recovery type recording data acquisition method) was common, but as another method of acquiring recording data, a cable for reading data from a recording means such as a data logger was used. A method of reading out the recorded data by connecting the reading terminal to this cable at the desired timing (hereinafter referred to as cable-type recorded data acquisition method) or transmission provided in the casing. Connect a data logger to the machine, and send recorded data from the transmitter to the receiver installed in the tunnel using radio waves. Method (hereinafter, referred to as wireless recording data acquisition method (e.g., see Patent Document 2)) has also been developed.
しかしながら、従来の回収式記録データ取得方法では、切羽位置がケーシングの近傍に到達するまで掘り進めた後でなければ、データロガー等の記録手段を掘り出して回収することができないため、データロガーを回収するまで変位データを確認できず、当該掘削作業に変位データを反映することができないという問題があった。 However, in the conventional collection-type record data acquisition method, the data logger is collected because the recording means such as the data logger cannot be excavated and collected until after the face position reaches the vicinity of the casing. Until then, the displacement data could not be confirmed, and the displacement data could not be reflected in the excavation work.
また、従来の回収式記録データ取得方法にあっては、データロガー等の記録手段を掘り出す際に記録手段が破損し、記録データが全て消失してしまうおそれがあった。 Further, in the conventional collection-type recording data acquisition method, there is a possibility that the recording means is damaged when the recording means such as a data logger is dug, and all the recorded data is lost.
一方、従来のケーブル式記録データ取得方法では、掘削直後の不安定な切羽下に作業員が立ち入り、そこでデータ読出し用ケーブルに読出し用端末を接続する必要があるため、切羽からの落石等による事故が懸念されている。 On the other hand, in the conventional cable-type record data acquisition method, an operator enters under an unstable face immediately after excavation, and it is necessary to connect a reading terminal to the data reading cable. There are concerns.
また、従来のケーブル式記録データ取得方法では、堀り進める毎にデータ読出し用ケーブルが変位伝達部材等と共に切断されるため、ケーブルの切断時に不具合が生じるとそれ以降、読出し用端末を接続できずに記録データを取得できないおそれがあった。 In addition, in the conventional cable type recording data acquisition method, the data reading cable is cut together with the displacement transmitting member etc. every time the digging is performed, so if a problem occurs when the cable is cut, the reading terminal cannot be connected thereafter. Recorded data could not be obtained.
従来の無線式記録データ取得方法では、地盤中に設置された送信機より距離の離れた切羽手前に配置された受信機まで送信するため、高出力で電波を送信する必要があることから、高性能な送受信機を必要とし、設備費が嵩むという問題があった。 In the conventional wireless recording data acquisition method, it is necessary to transmit radio waves at high power because it is transmitted to a receiver placed in front of the face that is far away from the transmitter installed in the ground. There was a problem that a high-performance transmitter / receiver was required and the equipment cost increased.
また、従来の無線式記録データ取得方法では、送信機より高出力で電波を送信するため、当該電波がトンネル掘削作業に使用する機器類に影響を及ぼすおそれがあり、また、当該電波の利用が電波法等の電波の利用に関する法律によって規制されるおそれもあった。 In addition, in the conventional wireless recording data acquisition method, radio waves are transmitted at a higher output than the transmitter, so that the radio waves may affect the equipment used for tunnel excavation work. There was also a risk of being regulated by laws related to the use of radio waves such as the Radio Law.
そこで、本発明は、このような従来の問題に鑑み、掘削作業時における地盤の経時的変位を安全に随時取得することができる地盤の変位測定装置及び変位測定方法の提供を目的としてなされたものである。 Therefore, in view of such a conventional problem, the present invention has been made for the purpose of providing a ground displacement measuring device and a displacement measuring method capable of safely obtaining time-dependent displacement of the ground during excavation work as needed. It is.
上述の如き従来の問題を解決するための請求項1に記載の発明の特徴は、切羽前方の地盤に設けた試掘孔内の複数の計測箇所毎に地盤の変位を検出し、その変位量を電気信号に変換して出力する変位計測手段を備えている地盤の変位測定装置において、前記変位計測手段から出力された電気信号を変位データとして記録する複数のRFID用の情報記憶媒体を前記試掘孔内の所望の位置毎に備えるとともに、切羽近傍に位置するRFID用の前記情報記憶媒体から前記変位データを近距離非接触通信により読み出し可能な非接触式データ読出し機を備えている地盤の変位測定装置にある。 The feature of the invention according to claim 1 for solving the conventional problems as described above is that the displacement of the ground is detected for each of a plurality of measurement points in the test hole provided in the ground in front of the face, and the amount of displacement is calculated. In the ground displacement measuring apparatus provided with a displacement measuring means for converting to an electrical signal and outputting it, a plurality of RFID information storage media for recording the electrical signal output from the displacement measuring means as displacement data are the test boreholes. Displacement measurement of the ground provided with a non-contact type data reader capable of reading out the displacement data from the RFID information storage medium located near the face by short - range non-contact communication. In the device.
請求項2に記載の発明の特徴は、請求項1の構成に加え、前記各情報記憶媒体を前記計測箇所毎に設置することにある。 According to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, the information storage medium is installed at each measurement location.
請求項3に記載の発明の特徴は、請求項1又は2の構成に加え、前記変位計測手段は、前記各計測箇所において前記地盤に固定される計測部アンカーと、一端が各計測部アンカーに固定された複数の変位伝達部材と、該各変位伝達部材の他端が接続され、各変位伝達部材を介して前記各計測箇所における地盤の変位を検出し、その変位量を電気信号に変換する変位計とを備え、該変位計が試掘孔の最奥部に配置されていることにある。 According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first or second aspect, the displacement measuring unit includes a measurement unit anchor fixed to the ground at each measurement location, and one end at each measurement unit anchor. A plurality of fixed displacement transmission members and the other end of each displacement transmission member are connected, and the displacement of the ground at each measurement location is detected via each displacement transmission member, and the amount of displacement is converted into an electrical signal. A displacement meter, and the displacement meter is disposed in the innermost part of the borehole.
請求項4に記載の発明の特徴は、請求項1〜3の何れか1項の構成に加え、前記非接触式データ読出し機には、読出し用アンテナを有する読出し部と、該読出し部が有線接続される読出し機本体と、前記読出し部が先端に固定された遠隔操作用ロッドとを備えていることにある。 According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the configuration of any one of the first to third aspects, the non-contact data reader includes a read unit having a read antenna, and the read unit is wired. The reader body to be connected is provided, and the reading unit is provided with a remote control rod fixed to the tip.
請求項5に記載の発明の特徴は、切羽前方の地盤に試掘孔を削孔し、該試掘孔内に変位計測手段を設置し、前記試掘孔内の複数の計測箇所毎に地盤の変位を検出し、その変位量を電気信号に変換して出力することにより、掘削に伴う切羽前方の地盤変位を測定する地盤の変位測定方法において、前記試掘孔内の所望の位置毎に前記変位計測手段から出力された電気信号を変位データとして記憶するRFID用の情報記憶媒体を設置しておき、掘削後の切羽近傍に位置するRFID用の前記情報記憶媒体に記録された変位データを非接触式データ読出し機で近距離非接触通信により読み出す地盤の変位測定方法にある。 A feature of the invention described in claim 5 is that a test hole is drilled in the ground in front of the face, a displacement measuring means is installed in the test hole, and the displacement of the ground is measured at each of a plurality of measurement points in the test hole. In the ground displacement measuring method for detecting ground displacement in front of the face due to excavation by detecting and converting the displacement amount into an electrical signal and outputting the electrical signal, the displacement measuring means for each desired position in the test hole An RFID information storage medium that stores the electrical signal output from the sensor as displacement data is installed, and the displacement data recorded in the information storage medium for RFID located near the face after excavation is contactless data There is a method for measuring the displacement of the ground which is read by a short distance non-contact communication with a reader.
請求項6に記載の発明の特徴は、請求項5の構成に加え、前記非接触式データ読出し機には、読出し用アンテナを有する読出し部と、該読出し部が有線接続される読出し機本体と、前記読出し部が先端に固定された遠隔操作用ロッドとを備え、遠隔操作用ロッドを用いて前記読出し部を掘削後の切羽近傍に位置する前記情報記憶媒体に近づけることにある。 According to a sixth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the fifth aspect, the non-contact data reader includes a read unit having a read antenna, and a reader main body to which the read unit is connected by wire. The reading unit includes a remote control rod fixed to the tip, and the remote control rod is used to bring the reading unit close to the information storage medium located near the face after excavation.
本発明に係る地盤の変位測定装置は、上述したように、切羽前方の地盤に設けた試掘孔内の複数の計測箇所毎に地盤の変位を検出し、その変位量を電気信号に変換して出力する変位計測手段を備えている地盤の変位測定装置において、前記変位計測手段から出力された電気信号を変位データとして記録する複数のRFID用の情報記憶媒体を前記試掘孔内の所望の位置毎に備えるとともに、切羽近傍に位置するRFID用の前記情報記憶媒体から前記変位データを近距離非接触通信により読み出し可能な非接触式データ読出し機を備えていることにより、掘削作業の途中であっても地盤の変化を経時的に把握することができ、変位データを掘削作業等に即時反映することができる。また、不安定な切羽下でのケーブル接続作業等の煩雑な作業が必要なく、効率的に作業を行うことができる。更には、近距離非接触通信でデータを読み出すので電波法等の規制を受けない。 As described above, the ground displacement measuring apparatus according to the present invention detects the ground displacement for each of a plurality of measurement locations in the test hole provided in the ground in front of the face, and converts the displacement amount into an electrical signal. In the ground displacement measuring device including the displacement measuring means for outputting, a plurality of RFID information storage media for recording the electrical signals output from the displacement measuring means as displacement data for each desired position in the borehole. And a non-contact type data reader that can read out the displacement data from the information storage medium for RFID located near the face by short - range non-contact communication. In addition, changes in the ground can be grasped over time, and displacement data can be immediately reflected in excavation work and the like. Further, it is possible to perform work efficiently without requiring complicated work such as cable connection work under an unstable face. Furthermore, since data is read by short-range non-contact communication, it is not subject to regulations such as the Radio Law.
また、本発明において、前記各情報記憶媒体を前記計測箇所毎に設置することにより、各情報記憶媒体を好適に設置することができる。 Moreover, in this invention, each information storage medium can be installed suitably by installing each said information storage medium for every said measurement location.
更に、本発明において、前記変位計測手段は、前記各計測箇所において前記地盤に固定される計測部アンカーと、一端が各計測部アンカーに固定された複数の変位伝達部材と、該各変位伝達部材の他端が接続され、各変位伝達部材を介して前記各計測箇所における地盤の変位を検出し、その変位量を電気信号に変換する変位計とを備え、該変位計が試掘孔の最奥部に配置されていることにより、計測箇所毎の地盤変位を正確に測定することができる。 Further, in the present invention, the displacement measuring means includes a measurement unit anchor fixed to the ground at each measurement location, a plurality of displacement transmission members having one end fixed to each measurement unit anchor, and each displacement transmission member. And a displacement meter that detects the displacement of the ground at each measurement location via each displacement transmission member and converts the amount of displacement into an electrical signal, the displacement meter being the deepest of the borehole By being arranged in the section, the ground displacement at each measurement location can be accurately measured.
更に、本発明において、前記非接触式データ読出し機には、読出し用アンテナを有する読出し部と、該読出し部が有線接続される読出し機本体と、前記読出し部が先端に固定された遠隔操作用ロッドとを備えていることにより、掘削直後で不安定な切羽下に作業員が立ち入ることなく、安全に情報記憶媒体から変位データを読み出すことができる。 Furthermore, in the present invention, the non-contact type data reader includes a reading unit having a reading antenna, a reader main body to which the reading unit is connected by wire, and a remote operation unit in which the reading unit is fixed to the tip. By including the rod, the displacement data can be safely read from the information storage medium without an operator entering the unstable face immediately after excavation.
また、本発明に係る地盤の変位測定方法において、切羽前方の地盤に試掘孔を削孔し、該試掘孔内に変位計測手段を設置し、前記試掘孔内の複数の計測箇所毎に地盤の変位を検出し、その変位量を電気信号に変換して出力することにより、掘削に伴う切羽前方の地盤変位を測定する地盤の変位測定方法において、前記試掘孔内の所望の位置毎に前記変位計測手段から出力された電気信号を変位データとして記憶するRFID用の情報記憶媒体を設置しておき、掘削後の切羽近傍に位置するRFID用の前記情報記憶媒体に記録された変位データを非接触式データ読出し機で近距離非接触通信により読み出すことにより、不安定な切羽下でのケーブル接続作業等の煩雑な作業が必要なく、安全且つ効率的に作業を行うことができる。また、電波法等により使用が規制されることもない。 Further, in the ground displacement measuring method according to the present invention, a borehole is drilled in the ground in front of the face, a displacement measuring means is installed in the borehole, and the ground is measured for each of a plurality of measurement locations in the borehole. In a ground displacement measurement method for measuring ground displacement in front of a face due to excavation by detecting displacement and converting the displacement amount into an electrical signal and outputting the electrical signal, the displacement at each desired position in the trial hole An RFID information storage medium for storing the electrical signal output from the measuring means as displacement data is installed, and the displacement data recorded on the RFID information storage medium located near the face after excavation is contactless. By reading out by a short - range non-contact communication with a formula data reader, it is possible to perform work safely and efficiently without the need for complicated work such as cable connection work under an unstable face. In addition, use is not restricted by the Radio Law.
また、本発明において、前記非接触式データ読出し機には、読出し用アンテナを有する読出し部と、該読出し部が有線接続される読出し機本体と、前記読出し部が先端に固定された遠隔操作用ロッドとを備え、遠隔操作用ロッドを用いて前記読出し部を掘削後の切羽近傍に位置する前記情報記憶媒体に近づけることにより、不安定な切羽下に作業員が立ち入ることなく、変位データを読み出すことができ、安全に作業を行うことができる。 In the present invention, the non-contact data reader includes a reading unit having a reading antenna, a reader main body to which the reading unit is connected by wire, and a remote operation unit in which the reading unit is fixed to the tip. The displacement data is read without an operator entering the unstable face by using the remote control rod to bring the reading unit close to the information storage medium located near the face after excavation. Can work safely.
次に、本発明に係る地盤の変位測定装置の実施態様を図に示した実施例に基づいて説明する。 Next, embodiments of the ground displacement measuring apparatus according to the present invention will be described based on the embodiments shown in the drawings.
尚、本実施例は、本発明に係る地盤の変位測定装置を山岳トンネル工法等によるトンネル掘削作業に使用する場合について説明し、図中符号1は切羽、符号2は切羽1前方の地盤、符号3は地盤2に掘進方向に向けて削孔された試掘孔である。
In this embodiment, the ground displacement measuring device according to the present invention is used for tunnel excavation work by a mountain tunnel method or the like. In the figure, reference numeral 1 denotes a face,
この地盤の変位測定装置は、試掘孔3内の複数の計測箇所P1〜P6毎に地盤2の変位を検出し、その変位量を電気信号に変換して出力する変位計測手段4を試掘孔3内に備えている。
This ground displacement measuring device detects the displacement of the
また、この変位測定装置には、変位計測手段4から出力された電気信号を変位データとして記録する情報記憶媒体5a〜5fを試掘孔3内の所望の位置P1〜P6毎に備えるとともに、掘削直後の切羽1近傍に位置する情報記憶媒体5a〜5f(図1においては情報記憶媒体5a)から変位データを非接触通信により読み出し可能な非接触式データ読出し機6を備えている。
In addition, the displacement measuring apparatus includes
尚、ここで切羽近傍とは、必ずしも切羽1直近の情報記憶媒体(図1においてはRFタグ5a)の位置のみを含む範囲に限定されず、非接触式データ読出し機6との間で非接触通信が可能な全ての情報記憶媒体の位置を含む範囲とする。
Note that the vicinity of the face here is not necessarily limited to a range including only the position of the information storage medium (
変位計測手段4は、各計測箇所P1〜P6において地盤2に固定される計測部アンカー7,7・・・と、一端が各計測部アンカー7,7・・・に固定された複数の変位伝達部材8a〜8fと、各変位伝達部材8a〜8fの他端が接続され、変位伝達部材8a〜8fを介して各計測箇所P1〜P6における地盤2の変位を検出し、その変位量を電気信号に変換する変位計9とを備え、変位計9は、図3に示すように、試掘孔3の最奥部に配置した筒状のケーシング10内に収容され、試掘孔3の最奥部に配置されるようになっている。
The displacement measuring means 4 includes measuring unit anchors 7, 7... That are fixed to the
また、ケーシング10内には、データロガー等の記録手段11も収容され、この記録手段11に変位計9が有線で接続されている。
Further, a recording means 11 such as a data logger is also accommodated in the
尚、ケーシング10は、アクリルパイプ、金属管等の円筒部材により構成され、外部からの浸水を防止する防水構造を備えている。
In addition, the
また、ケーシング10には、後端部に高圧水等の流体の供給により後方が孔径方向に向けて拡開するアンカー材12a,12a・・・を有するケーシング固定手段12を備え、ケーシング10内に収容された変位計9及び記録手段11を試掘孔3の最奥部において地盤に対し前後方向で移動不能に固定できるようにしている。
Further, the
計側部アンカー7は、図4に示すように、筒状のアンカーケース13と、アンカーケース13の外側に孔径方向に膨張又は拡大可能に固定された拡幅動作部14とを備え、拡幅動作部14を試掘孔3の内周面に押し付けることにより、前後方向で移動不能に強固に地盤へ固定されるようになっており、例えば、水圧式アンカーが用いられる。
As shown in FIG. 4, the meter-
アンカーケース13は、前後端が開口した円筒状に形成され、所望の変位伝達部材8a〜8fの一端をケースの内周面に固定する固定具(図示せず)を備えているとともに、その他の各変位伝達部材8a〜8fが挿通されるようになっている。
The
拡幅動作部14は、例えば、中空構造を有する真鍮製の平板材をC字状に湾曲させた状態のC型構造体により構成され、C型構造体内に水やセメントミルク等の流体を供給して加圧することによりC型構造体が孔径方向に拡開し、試掘孔3の内周面に押し付けられるようになっている。
The widening
変位伝達部材8a〜8fは、それぞれ長さの異なる棒状又はワイヤー状に形成され、発破や掘削機等による掘削に伴い切断可能なFRP等の材質で構成されている。
The
各変位伝達部材8a〜8fは、一端が計測部アンカー7,7・・・に固定され、他端が変位計9に接続固定されており、変位伝達部材8a〜8fを介して計測部アンカー7,7・・・が固定された各計測箇所P1〜P6の地盤2変位を変位計9で検知できるようになっている。
Each of the
変位計9は、各変位伝達部材8a〜8fがそれぞれ接続される複数の検出部を備え、検出部には、接続された変位伝達部材8a〜8fの軸心方向動作に伴う変位を電気信号に変換する構造を備え、ポテンショメータ方式、歪みゲージ方式、差動トランス方式、圧力変換方式、磁気変換方式、容量変換方式等のものを用いることができる。
The
情報記憶媒体5a〜5fは、電波(電磁波)を用いて、内蔵したメモリのデータを非接触の近距離通信で読み書き可能なタグ状のRFタグであって、図2に示すように、情報を記憶するメモリ部15と、情報処理用の制御回路部16と、制御回路に接続されたアンテナ部17とを備えている。
The
ここで、RFタグ5a〜5fとは、RFID(Radio Frequency Identification)に使用する情報記憶媒体を言うものとし、ICタグ、無線タグ、RFIDタグ等と呼ばれるものを含むものとする。 Here, the RF tags 5a to 5f refer to information storage media used for RFID (Radio Frequency Identification), and include what are called IC tags, wireless tags, RFID tags, and the like.
また、RFタグ5a〜5fは、電池等の電源を内蔵しない所謂受動型(パッシブ型)であることが好ましく、非接触式データ読出し機6のアンテナ20aから電波を受信することにより、RFタグ5a〜5fのアンテナ部17に電力が生じ、この電力により制御回路部16、メモリ部15を動作させ、必要な処理を行うようになっている。
The RF tags 5a to 5f are preferably so-called passive types that do not have a built-in power source such as a battery. By receiving radio waves from the
各RFタグ5a〜5fは、例えば、各計測箇所P1〜P6に設置された計測部アンカー7,7・・・のアンカーケース13内に固定され、それぞれアンカーケース13内に挿通させた通信ケーブル18により変位計測手段4に有線接続され、随時変位計測手段4より変位データが送信され、変位データがメモリ部15に記憶されるようになっている。
Each of the RF tags 5a to 5f is, for example, fixed in the
非接触式データ読出し機6は、RFID方式の読出し機であって、読出し用アンテナ20aを有する読出し部20と、読出し部20が有線接続される読出し機本体21とを備え、読出し部20をRFタグ5a〜5fに対し所定の距離範囲内まで近づけることにより近距離非接触通信によりRFタグ5a〜5fに記憶された変位データを読み出すことができるようになっている。
The non-contact
また、この非接触式データ読出し機6は、読出し部20と読出し機本体21とを別体に備えるとともに、一定長さを有する棒状の遠隔操作用ロッド22を備え、この遠隔操作用ロッド22の先端に読出し部20が固定されており、遠隔操作用ロッド22を用いて切羽1より一定距離離れた位置よりデータの読み取り作業を行えるようになっている。
The non-contact
読出し機本体21は、中央演算装置(CPU)、メモリ等の記憶部及びモニタ等を備えた情報端末を使用し、この情報端末により情報の解析・表示或いは読み出した変位データの外部装置への送信が行えるようになっている。
The
次に、上述した地盤の変位測定装置を使用した地盤の変位測定方法について説明する。尚、上述の実施例と同様の構成には、同一符号を付して説明する。 Next, a ground displacement measuring method using the above-described ground displacement measuring apparatus will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to the structure similar to the above-mentioned Example.
本発明方法では、まず、前方の地盤2を水平方向に向けて削孔し、測定用の試掘孔3を形成する。
In the method of the present invention, first, the
この試掘孔3は、切羽1から十分距離の離れた位置であって、掘削による影響が及ばない位置、不変位点P0に到達するまで削孔する。
This
次に、この試掘孔3内に変位計測手段4を設置する。
Next, the displacement measuring means 4 is installed in the
変位計測手段4は、データロガー等の記録手段11及び変位計9が収容されたケーシング10側より試掘孔3内に挿入し、試掘孔3の最奥部に変位計9及び記録手段11を設置するとともに、各計測部アンカー7,7・・・を所定の位置に配置する。
The displacement measuring means 4 is inserted into the
そして、まず、ケーシング固定手段12によりケーシング10を地盤2に対して固定し、ケーシング10内に収容された変位計9及び記録手段11を試掘孔3の最奥部で地盤2に対し前後方向で移動不能に固定し、然る後、位置を微調整しつつ各計測部アンカー7,7・・・を試掘孔3内周面に押し付け、各変位伝達部材8a〜8fの一端をそれぞれ試掘孔3内に設定した複数の計測箇所P1〜P6毎に固定する。
First, the
その際、各計側部P1〜P6は、図5に示すように、切羽1からそれぞれ所望の距離L1〜L6を隔てて位置決めし、変位計9の位置は、切羽1から十分な距離L0を隔て、掘削による影響が及ばない不変位点P0に位置決めする。
At that time, as shown in FIG. 5, each of the meter side portions P1 to P6 is positioned at a desired distance L1 to L6 from the face 1, and the
従って、各計測箇所P1〜P6と変位計9の設置されている不変位点P0との間の距離ln(n=1〜6)は、切羽1から不変位点P0までの距離L0に対する各計測箇所P1〜P6の切羽1からの距離L1〜L6によって決まり、ln=L0−Ln(n=1〜6)という関係を有するので、変位計9は各変位伝達部材8a〜8fを介して不変位点P0と各計測箇所P1〜P6との間の距離lnの変化を検出することで、計測箇所P1〜P6毎に地盤2の変位を測定するようになっている。
Accordingly, the distance ln (n = 1 to 6) between each measurement point P1 to P6 and the non-displacement point P0 where the
即ち、切羽1前方の地盤2に変位が生ずると、これに伴って変位伝達部材8a〜8fに軸方向の力が作用し、地盤の変位が変位計9に伝達される。
That is, when a displacement occurs in the
その際、変位計9は、切羽1から十分離れ、掘削により地盤が影響を受けない位置、即ち不変位点P0に設置されているので、変位伝達部材8a〜8fを介して変位計9で検知した変位lnから各計測箇所P1〜P6における地盤2の変位を自動的に測定できる。
At that time, the
そして、この変位は、変位計9の各検出部で検出され、その変位量が電気信号に変換され、この電気信号が定期的に自動で各RFタグ5a〜5f及びデータロガー等の記録手段11に有線により送られ、各RFタグ5a〜5f及びデータロガー等の記録手段11には、各計測箇所P1〜P6における変位データが時間経過とともに書き込まれて蓄積される。
This displacement is detected by each detector of the
そして、各RFタグ5a〜5fに記録された変位データは、図1に示すように、掘削後の切羽1近傍に位置するRFタグ5a〜5f(図1においてはRFタグ5a)から非接触式データ読出し機6によりリアルタイムで読み出すことができ、それをモニタ等に出力することにより(例えば、図7)、作業者は、地盤の変位状況を容易に把握し、その情報を掘削作業や掘削後の補強作業に即時に反映できるようになっている。
The displacement data recorded in each of the RF tags 5a to 5f is, as shown in FIG. 1, non-contact type from the RF tags 5a to 5f (
非接触式データ読出し機6によるデータの読出しは、各RFタグ5a〜5fのチャンネル設定等により、切羽1近傍に位置するRFタグ5a〜5fの何れから読み出したデータであるかを識別できるようになっている。
Data read by the non-contact
尚、切羽1直近の情報記憶媒体5aが故障により通信不能な場合等には、次に切羽1に近い位置の情報記憶媒体5bと非接触式データ読出し機6とで非接触近距離通信を行うことでデータを読み出すようにしてもよい。
If the
また、この非接触式データ読出し機6によるデータの読み出しに際しては、図1に示すように、読出し部20が先端に固定された遠隔操作用ロッド22を用いて読出し部20を掘進後の切羽1近傍に位置する計測アンカーの情報記憶媒体5a〜5fに近づけることにより、掘削後の不安定な切羽1下に作業員が立ち入ることなく、切羽1から一定距離を保った状態で安全に作業を行えるようになっている。
When the data is read by the
そして、図6に示すように、掘り進むにつれ切羽1位置が奥側に移行すると、発破や掘削機による掘削で手前側の計測箇所P1に配置された計測部アンカー7及びRFタグ5aが土砂等とともに除去され、且つ、変位伝達部材8aやその他のケーブル類も切断除去され、掘進毎に掘削後の切羽1近傍に位置する情報記憶媒体がRFタグ5aより奥側に位置するRFタグ5b〜5fに順次移行する。
Then, as shown in FIG. 6, as the digging progresses, the face 1 position shifts to the back side, and the
そして、非接触式データ読出し機6によるデータの読み出しは、地盤2を掘り進めつつ、必要に応じて適宜切羽1近傍に位置するRFタグ5a〜5f(図6においてはRFタグ5b)より変位データを非接触近距離通信により読み出す。
Then, the data read by the non-contact
更に、ケーシング10近傍まで掘り進めた後、最後に、ケーシング10、即ち変位計9及びデータロガー等の記録手段11を地盤2より掘り出して回収する。
Further, after digging to the vicinity of the
このようにRFタグ5a〜5fへの記録と平行して試掘孔3最奥部に配置したデータロガー等の記録手段11に変位データを蓄積しておくことにより、データロガー等の記録手段11の回収後にその蓄積データとRFタグ5a〜5fより逐次読み出した変位データとを比較でき、万が一RFタグ5a〜5fの何れかからデータの読み出しができなかった場合であってもデータロガー等の記録手段11の蓄積データにより情報を補完できるようになっている。
In this way, by storing the displacement data in the recording means 11 such as a data logger disposed in the innermost part of the
このように構成された地盤の変位測定装置及び変位測定方法では、掘削作業の途中であっても、各RFタグ5a〜5fより近距離非接触通信によって切羽前方地盤2の変位データを随時読み出すことができるので、この変位データを即時に掘削作業及び補強作業に反映させることができ、適切な掘削作業及び補強を行うことにより、切羽前方及び既掘削区間の地盤の変形制御が可能となる。
In the ground displacement measuring device and the displacement measuring method configured in this way, even when excavation work is in progress, the displacement data of the ground in front of the
また、各RFタグ5a〜5からのデータ読出しを非接触式データ読出し機6を用いた近距離非接触通信で行うため、切羽1下でのケーブル接続作業等の煩雑な作業を必要とせず、安全且つ効率的に変位測定作業を行うことができる。
Moreover, since data reading from each
更には、非接触式データ読出し機6に遠隔操作用ロッド22を備えることにより、作業員が切羽1下に立ち入ることなく安全に作業を行える。
Furthermore, by providing the non-contact
尚、RFタグ5a〜5fの態様は、上述の実施例に限定されず、例えば、形状がカード状、円筒状、コイン型状等であってもよく、また、内蔵電池や外部電源等から直接電力供給を受けて作動する所謂アクティブ型やセミアクティブ型であってもよい。 Note that the form of the RF tags 5a to 5f is not limited to the above-described embodiments. For example, the shape may be a card shape, a cylindrical shape, a coin shape, or the like, or directly from an internal battery or an external power source. A so-called active type or semi-active type that operates by receiving power supply may be used.
また、上述の実施例では、非接触式データ読出し機6に遠隔操作用ロッド22を備え、遠隔操作用ロッド22の先端にアンテナ20aを含む読出し部20を備えた例について説明したが、非接触式データ読出し機6には、読出し部20と読出し機本体21とが一体化した端末を使用してもよい。
In the above-described embodiment, the non-contact
更に、上述の実施例においては、試掘孔3最奥部にデータロガー等の記録手段11を設置した例について説明したが、記録手段11は省略してもよい。
Further, in the above-described embodiment, the example in which the recording means 11 such as the data logger is installed in the innermost part of the
更にまた、上述の実施例では、RFタグ5a〜5f等の情報記録媒体を計測部アンカー7,7・・・に固定した例について説明したが、計測箇所P1〜P6とは別個の試掘孔3内の任意の位置毎にRFタグ5a〜5f等の情報記憶媒体5a〜5fを設置するようにしてもよい。
Furthermore, in the above-described embodiment, the example in which the information recording medium such as the RF tags 5a to 5f is fixed to the measurement unit anchors 7, 7... Has been described, but the
また、上述の実施例では、計測箇所P1〜P6及び情報記憶媒体(RFタグ5a〜5f)の設置個所を共に6箇所とした例について説明したが、計測箇所及び情報記録媒体の設置箇所は6箇所に限定されず、それぞれ任意の設置箇所数とすることができ、計測箇所と情報記憶媒体の設置個所数とが異なってもよい。 In the above-described embodiment, an example in which the measurement locations P1 to P6 and the information storage media (RF tags 5a to 5f) are set to 6 locations has been described. However, the measurement locations and the information recording media are set to 6 locations. The number of installation locations is not limited to the number of locations, and the number of installation locations may be any, and the number of measurement locations and the number of installation locations of information storage media may be different.
また、上述の実施例では、山岳トンネル工法等によるトンネル掘削作業に適用した例について説明したが、使用態様はこれに限定されず、例えば、トンネル以外の地下施設の建設等における地盤変位の測定にも適用することができる。 Further, in the above-described embodiment, the example applied to the tunnel excavation work by the mountain tunnel method or the like has been described, but the usage mode is not limited to this, for example, for the measurement of ground displacement in the construction of underground facilities other than the tunnel. Can also be applied.
1 切羽
2 地盤
3 試掘孔
4 変位計測手段
5a〜5f RFタグ(情報記憶媒体)
6 非接触式データ読出し機
7 計測部アンカー
8a〜8f 変位伝達部材
9 変位計
10 ケーシング
11 記録手段
12 ケーシング固定手段
13 アンカーケース
14 拡幅動作部
15 メモリ部
16 制御回路部
17 アンテナ部
18 通信ケーブル
20 読出し部
21 読出し機本体
22 遠隔操作用ロッド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
6 Non-contact
Claims (6)
前記変位計測手段から出力された電気信号を変位データとして記録する複数のRFID用の情報記憶媒体を前記試掘孔内の所望の位置毎に備えるとともに、切羽近傍に位置するRFID用の前記情報記憶媒体から前記変位データを近距離非接触通信により読み出し可能な非接触式データ読出し機を備えていることを特徴とする地盤の変位測定装置。 In the ground displacement measuring device provided with a displacement measuring means for detecting the displacement of the ground for each of a plurality of measurement points in the test hole provided in the ground in front of the face, and converting the displacement amount into an electrical signal and outputting it,
A plurality of RFID information storage media for recording electrical signals output from the displacement measuring means as displacement data for each desired position in the test hole, and the RFID information storage media located near the face A ground displacement measuring device comprising a non-contact type data reader capable of reading out the displacement data by short - range non-contact communication.
前記試掘孔内の所望の位置毎に前記変位計測手段から出力された電気信号を変位データとして記憶するRFID用の情報記憶媒体を設置しておき、掘削後の切羽近傍に位置するRFID用の前記情報記憶媒体に記録された変位データを非接触式データ読出し機で近距離非接触通信により読み出すことを特徴とする地盤の変位測定方法。 Drilling a borehole in the ground in front of the face, installing displacement measurement means in the borehole, detecting the displacement of the ground at each of the multiple measurement points in the borehole, and converting the displacement into an electrical signal In the ground displacement measurement method for measuring the ground displacement in front of the face due to excavation,
Previously installed information storage medium for RFID which stores the electric signal output from the displacement measuring means for each desired position of the drilling hole as the displacement data, the for RFID located working face near the rear excavation A displacement measurement method for ground, wherein displacement data recorded in an information storage medium is read out by short - range non-contact communication with a non-contact type data reader.
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