JP6640634B2 - Rock excavation method and swelling unit usable for the method - Google Patents
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Description
本発明は、岩盤掘削工法及び当該方法に使用可能な膨潤ユニットに関する。 The present invention relates to a rock excavation method and a swelling unit usable for the method.
岩盤掘削工事では、例えば岩盤掘削用のブレーカーを用いることが通常であり、この方法は低コストであるが、騒音や振動の発生が顕著であり、掘削作業場の周辺環境に及ぼす影響が大きい。
低騒音・低振動で掘削を行う方法として、静的破砕技術が存在する。この方法は、岩盤の孔内で薬剤と水との化学反応による発熱を生じさせ、水が水蒸気に変化する際に体積膨張することを利用して、孔の周囲の岩盤部分に引っ張り破壊による亀裂を生じさせ、岩盤を掘削させるものである。
具体的には、
(1)被破砕物に穿設された孔内へ、水和膨張を基本とする静的破砕剤を水と混練してなるスラリーを投入し、必要により上記水和膨張を促進する生石灰を添加して、静置させ、破砕を生じさせる方法(特許文献1)、或いは、
(2)予め給水パイプを内表面に設置した孔を被破砕物に設け、治具を用いて前記孔内へ膨張性破砕剤を押込み、給水パイプを用いて破砕剤に水を供給して膨潤させ、破砕を生じさせる方法(特許文献2)
が知られている。
In the rock excavation work, for example, it is usual to use a breaker for rock excavation. This method is low in cost, but generates significant noise and vibration, and has a great influence on the surrounding environment of the excavation work site.
As a method of excavating with low noise and low vibration, there is a static crushing technique. This method generates heat due to a chemical reaction between water and chemicals in a hole in the rock, and utilizes the fact that water expands as water changes into water vapor. And excavates the rock.
In particular,
(1) A slurry obtained by kneading a static crushing agent based on hydration expansion with water is introduced into a hole formed in the material to be crushed, and if necessary, quicklime that promotes the hydration expansion is added. And let it stand and cause crushing (Patent Document 1), or
(2) A hole in which a water supply pipe is previously installed on the inner surface is provided in the material to be crushed, the expansive crushing agent is pushed into the hole using a jig, and water is supplied to the crushing agent using the water supply pipe to swell. To cause crushing (Patent Document 2)
It has been known.
上述の静的破砕技術は、静的破砕剤が高価であるために、ブレーカーによる掘削に比べて単位容積当たりの掘削単価が非常に高くなるので、規模の大きい掘削現場では採用しにくいという問題がある。実際にこの方法の実施例は少ない。
また静的破砕では孔内に発生する内圧が300kg/cm2以上と大きい。このために、例えば孔の上部から地上へ薬剤が噴出する現象が起こるという不都合があり、安全対策上の問題を生ずる。
The above-mentioned static crushing technology has a problem that it is difficult to adopt it at a large-scale digging site because a static crushing agent is expensive, so that the digging unit price per unit volume is very high compared to digging by a breaker. is there. In fact, there are few embodiments of this method.
In static crushing, the internal pressure generated in the hole is as large as 300 kg / cm 2 or more. For this reason, there is an inconvenience that, for example, a phenomenon in which the medicine is ejected from the upper part of the hole to the ground occurs, which causes a problem in safety measures.
特許出願人は、この問題を鋭意検討し、吸水材の膨潤作用を利用して岩盤を割裂させるという着想を得た。
すなわち、孔内に充填された吸水材が外部からの給水により膨潤し、その膨潤圧により孔回りの岩盤部分を割裂させるのである。
しかしながら、この場合に孔内に充填された吸水材に対してどのように給水するかという課題が存在する。特許出願人の実験では、図12に示すように単純に吸水材内へ突入させた給水パイプを介して給水すると、給水量が僅か数ccで水の流れがストップし、吸水材全体に水が行き渡らないことが判った。これは、給水パイプの出口付近の吸水材がジェル化して塊Luを生じ、これが給水パイプの蓋として作用するためである。これでは岩盤の割裂に必要な膨潤圧が得られない。
The applicant of the present invention has studied this problem diligently, and has obtained an idea of breaking the rock using the swelling action of the water-absorbing material.
That is, the water-absorbing material filled in the hole swells due to external water supply, and the swelling pressure causes the rock around the hole to split.
However, in this case, there is a problem of how to supply water to the water absorbing material filled in the hole. In the experiment conducted by the patent applicant, as shown in FIG. 12, when water is supplied through a water supply pipe simply protruding into the water-absorbing material, the flow of water is stopped when the water supply amount is only a few cc, and the water is entirely supplied to the water-absorbing material. It turned out not to go all the way. This is because the water-absorbing material in the vicinity of the outlet of the water supply pipe is gelled to form a lump Lu, which acts as a lid of the water supply pipe. This does not provide the swelling pressure required for rock splitting.
本発明の第1の目的は、吸水材を利用して低騒音かつ低振動な岩盤掘削方法を提供することである。
本発明の第2の目的は、上記岩盤掘削方法を簡単に実行可能とする膨潤ユニットを提供することである。
A first object of the present invention is to provide a low noise and low vibration rock excavation method using a water absorbing material.
A second object of the present invention is to provide a swelling unit that can easily execute the above rock excavation method.
第1の手段は、岩盤掘削工法であり、
岩盤に複数の縦孔を掘削する工程と、
上記縦孔内に吸水により膨潤可能な環状の吸水材によって柱状の通水材の周囲を囲んでなる2重構造を有する膨潤部を構築する工程と、
上記縦孔の上部側を、排気孔及び給水孔付きの閉塞部で塞ぐ工程と、
上記給水孔から通水材へ到達する給水パイプを介して上記通水材へ注水する工程と、
上記通水材の周面である通水材及び吸水材の境界面から吸水した吸水材が膨潤し、この膨潤圧で縦孔回りの岩盤部分を割裂するように構成している。
The first method is a rock excavation method,
Excavating multiple vertical holes in the bedrock;
A step of constructing a swelling portion having a double structure surrounding the columnar water-permeable material by the annular water-absorbing material swellable by water absorption in the vertical hole;
A step of closing the upper side of the vertical hole with a closed portion having an exhaust hole and a water supply hole,
A step of injecting the water-permeable material through a water-supply pipe reaching the water-permeable material from the water- supply hole,
The water- absorbing material that has absorbed water swells from the boundary surface between the water-permeable material and the water-absorbing material, which is the peripheral surface of the water-permeable material, and the swelling pressure splits the rock around the vertical hole.
本手段は、岩盤掘削工法を提案している。この工法は、簡単に言えば、岩盤Gに縦孔2を穿設し、その縦孔内に、膨潤部6を含む、破砕のための仕組みを作り、膨潤部6に給水することであり、その膨潤圧により縦孔2回りの岩盤部分を割裂させる。
本手段の発明は、岩盤を掘削する方法であるが、その実施のために、破砕のための仕組み(以下「破砕機構」という)を利用する。この破砕機構4は、少なくとも膨潤部6及び閉塞部10を含み、膨潤部6が環状の吸水材Aによって柱状の通水材Cの周囲が囲まれてなる2重構造を有し、閉塞部の給水孔から通水材へ到達する給水パイプを介して通水材Cへ注水するように構成されている。
すなわち、2重構造の通水材Cを経由して環状の吸水材Aへ水が到達するようにすることで、吸水材Aに満遍なく水が行き渡るのである。
This means proposes a rock excavation method. In short, this method is to make a vertical hole 2 in the bedrock G, create a crushing mechanism including a swelling portion 6 in the vertical hole, and supply water to the swelling portion 6, The swelling pressure causes the rock part around the vertical hole 2 to split.
The invention of this means is a method of excavating rock, and uses a mechanism for crushing (hereinafter referred to as a "crushing mechanism") for the implementation. The crushing mechanism 4 comprises at least swelling part 6 and the closing portion 10, the swelling part 6 has a double structure in which the enclosed around the columnar water passage member C by the water absorbent material A circular, the closed portion It is configured to inject water into the water-permeable material C via a water-supply pipe that reaches the water-permeable material from the water supply hole .
That is, by allowing water to reach the annular water-absorbing material A via the water-permeable material C having a double structure, the water is evenly distributed to the water-absorbing material A.
「吸水材」は、吸水により膨潤する性能を有する材料であり、例えば吸水ポリマーを用いることができる。
「通水材」は、通水可能であり、少なくとも吸水材よりも圧縮させにくい(体積圧縮率が小さい)ものを用いる。そうでないと、吸水材の膨潤圧が岩盤に十分に伝わらないからである。通水材は例えば砂とすることができる。
吸水材の形状を“環状”といい、通水材の形状を“柱状”というのは、2重構造に占めるそれらの形状という意味であり、吸水材・通水材の一般的な形状という意味ではない。吸水材及び通水材は、流動性を有する不定形の材料であってもよい。
「2重構造」とは、縦孔の径方向から見て吸水材と通水材とが重なっているという意味である。この2重構造は縦孔の縦方向の一部に形成されていれば足りる。
The “water-absorbing material” is a material having a performance of swelling due to water absorption, and for example, a water-absorbing polymer can be used.
As the “water-permeable material”, a material that can pass water and is harder to compress than at least the water-absorbing material (has a small volume compression ratio) is used. Otherwise, the swelling pressure of the water-absorbing material is not sufficiently transmitted to the bedrock. The water-permeable material can be, for example, sand.
The shape of the water-absorbing material is called "annular", and the shape of the water-permeable material is "pillar-shaped", meaning those shapes occupying the double structure, meaning the general shape of the water-absorbing material / water-permeable material. is not. The water-absorbing material and the water-permeable material may be an amorphous material having fluidity.
"Double structure" means that the water-absorbing material and the water-permeable material overlap when viewed from the radial direction of the vertical hole. It is sufficient that this double structure is formed in a part of the vertical hole in the vertical direction.
第2の手段は、第1の手段を有し、
上記環状の吸水材を上記縦孔の底面及び当該縦孔の下部の内周面に接するように配置するとともに、
この吸水材の内側から上記閉塞部の裏面までの空間を、流動性を有する通水材で充填させることにより、
上記縦孔の下部内に、当該縦孔の底部に載置させて、上記2重構造を構築させている。
The second means has the first means,
Along with disposing the annular water absorbing material in contact with the bottom surface of the vertical hole and the inner peripheral surface of the lower portion of the vertical hole,
By filling the space from the inside of the water-absorbing material to the back surface of the closed portion with a water-permeable material having fluidity,
In the lower part of the longitudinal hole, so it placed on the bottom of the vertical hole, thereby constructing the double structure.
本手段では、図1に示す如く2重構造の環状の吸水材Aを上記縦孔の底面及び当該縦孔の下部の内周面に接するように縦孔2の底面に載置しており、吸水材Aの内部及び吸水材Aの上面と閉塞部の下面との間隙に、流動性を有する通水材Cを充填している。
この構成では、環状の吸水材Aの上端は、流動性の通水材に接しているので自由端であり、他方、通水材Cの下端は縦孔2の底面に接しているので、固定端となる。
この吸水材Aが吸水し、膨潤すると、吸水材Aの自由端側は縦孔2の内面に対して可動だから、応力が周囲へ逃げる余地があり(図5参照)、相対的に吸水材Aの固定端側に応力が集中する。
In this means, as shown in FIG. 1, the annular water-absorbing material A having a double structure is placed on the bottom surface of the vertical hole 2 so as to be in contact with the bottom surface of the vertical hole and the inner peripheral surface below the vertical hole. The inside of the water absorbing material A and the gap between the upper surface of the water absorbing material A and the lower surface of the closed portion are filled with a water-permeable material C having fluidity.
In this configuration, the upper end of the annular water-absorbing material A is a free end because it is in contact with the flowable water-permeable material, and the lower end of the water-permeable material C is in contact with the bottom surface of the vertical hole 2, and is fixed. End.
When the water-absorbing material A absorbs water and swells, the free end side of the water-absorbing material A is movable with respect to the inner surface of the vertical hole 2, so that there is room for stress to escape to the surroundings (see FIG. 5). Stress concentrates on the fixed end side of.
第3の手段は、岩盤中の縦孔内へ搬入して使用するための運搬可能な膨潤ユニットであって、
少なくとも高さ方向の一部に形成され、吸水により膨潤可能な環状の吸水部で柱状の通水部の周囲を囲んでなる2重構造と、
上記通水部内から起立された給水管とを具備し、
上記通水部は、上記吸水部よりも体積圧縮率が小さく、かつ通水部の周面である通水部及び吸水部の境界面の全体を通じて吸水部側への通水が可能な構成を有しており、
通水部側からの吸水により吸水部が膨潤して、縦孔内面を圧接可能に構成している。
A third means is a transportable swelling unit for use by loading into a vertical hole in the rock,
A double structure formed around at least a part of the height direction and surrounding the columnar water-passing portion with an annular water-absorbing portion that can swell by water absorption;
A water supply pipe standing up from the inside of the water passage section ,
The water-passing portion has a volume compression ratio smaller than that of the water-absorbing portion, and is configured such that water can flow to the water-absorbing portion through the entire boundary surface between the water-passing portion and the water-absorbing portion, which is the peripheral surface of the water- passing portion. Have
The water absorption portion swells due to water absorption from the water passage portion side, and the inner surface of the vertical hole can be pressed.
本手段は、図7〜図9に示すように、岩盤G中の縦孔内へ設置するための膨潤ユニット20を提案している。この膨潤ユニット20は、運搬可能であり、本明細書に記載された岩盤掘削工法の実施のために使用する。
この岩盤掘削工法において、上記膨潤部の構築は、少なくとも吸水材と通水材とを予め一定的に結合してなる膨潤ユニットを、上記縦孔の下部内に設置することにより行われる。搬送可能な膨潤ユニット20を縦孔2内に設置するから、作業が簡単である。
This means proposes a swelling unit 20 for installation in a vertical hole in a rock G, as shown in FIGS. This swelling unit 20 is transportable and used for performing the rock excavation method described herein.
In this rock excavation method, the swelling portion is constructed by installing a swelling unit in which at least a water-absorbing material and a water-permeable material are fixedly connected in advance in the lower part of the vertical hole. Since the transportable swelling unit 20 is installed in the vertical hole 2, the operation is simple.
第4の手段は、第3の手段を有し、 内筒と外筒とを連結片を介して相互に連結させた2重筒を有し、それら内筒と外筒との間の空間の下面及び当該内筒内の空間の下面を、破断可能な底蓋で覆ってなる容器体を具備し、
上記通水部は、上記内筒内に通水材を投入することにより、吸水部は、上記内筒と外筒との間に吸水材を投入することにより、それぞれ構成されている。
Fourth means includes a third means comprises a double cylinder which is connected to each other via the connecting piece and the inner cylinder and the outer cylinder, the space between their inner cylinder and the outer cylinder Comprising a container body covering the lower surface of the inner cylinder and the lower surface of the space in the inner cylinder with a breakable bottom lid,
The water passage section and turning on the water passing member in the inner cylindrical water absorption unit and turning on the water absorbent material between the inner tube and the outer tube are constituted respectively.
本手段は、膨潤ユニット20の好適な態様を示している。この態様では、膨潤ユニット20は、内筒と外筒とを連結片を介して連結片28を介して相互に連結させた2重筒を有し、そして、それら内筒と外筒との間の空間の下面及び当該内筒内の空間の下面を、破断可能な底蓋で覆ってなる容器体を具備する。
上記通水部は、前記内筒内に通水材Cを投入することにより、吸水部は、前記内筒と外筒との間に吸水材を投入することにより、それぞれ構成されている。
This means shows a preferred embodiment of the swelling unit 20. In this manner, swelling unit 20 has a double cylinder was connected to one another via a connecting piece 28 via a connecting piece between the inner cylinder and the outer cylinder, and, with them the tube and the outer tube A container body is provided, in which the lower surface of the space between them and the lower surface of the space in the inner cylinder are covered with a breakable bottom lid .
The water passage section and turning on the water flow material C into said inner cylinder, water absorbing unit and turning on the water absorbent material between the inner tube and the outer tube are constituted respectively.
第1の手段に係る発明によれば、吸水材の吸水による膨潤作用により岩盤を割裂するから、低騒音・低振動で岩盤を割裂できる。
第2の手段に係る発明によれば、2重構造の吸水材の下端は、縦孔の底面に固定された固定端であり、他方、吸水材の上端は、流動性を有する通水材に接しており、土圧に抗して変位可能な自由端であるので、縦孔の下端に応力が集中して、亀裂を発生させ易い。
第3の手段に係る発明によれば、膨潤ユニットは運搬可能であり、外部から縦孔内へ持込み可能なので、便利である。
第4の手段に係る発明によれば、容器体のうち2重筒は底蓋から引き抜いて回収するので、再使用が可能であり、経済的である。
According to the first aspect of the invention, since the rock is split by the swelling action of the water-absorbing material due to water absorption, the rock can be split with low noise and low vibration.
According to the invention according to the second means, the lower end of the double-structured water-absorbing material is a fixed end fixed to the bottom surface of the vertical hole, while the upper end of the water-absorbing material is connected to the water-permeable material having fluidity. Since the free ends are in contact with each other and can be displaced against the earth pressure, stress is concentrated on the lower ends of the vertical holes, and cracks are easily generated.
According to the invention according to the third means, the swelling unit is transportable and can be brought into the vertical hole from the outside, which is convenient.
According to the invention relating to the fourth means, the double cylinder of the container body is pulled out from the bottom cover and collected, so that it can be reused and is economical.
図1から図6は、本発明の第1実施形態に係る岩盤掘削工法を示している。この工法は、岩盤に縦孔を穿設して、この縦孔内に岩盤の破砕機構4を構築することを伴う。説明の都合上、この破砕機構4の構造をまず解説する。 1 to 6 show a rock excavation method according to a first embodiment of the present invention. This method involves drilling a vertical hole in the bedrock and constructing a rock crushing mechanism 4 in the vertical hole. For convenience of explanation, the structure of the crushing mechanism 4 will be described first.
破砕機構4は、膨潤部6と中間部8と閉塞部10とで構成されている。 The crushing mechanism 4 includes a swelling portion 6, an intermediate portion 8, and a closing portion 10.
膨潤部6は、通水材Cで構成された中央柱状のコア部6aと、吸水材Aで構成された環状周辺部6bとからなる2重構造を有し、当該コア部6a内に後述の給水パイプ16を挿入している。
上記2重構造という言葉は、膨潤部6の径方向から見て、二材の部分が重なっており、給水パイプからコア部(通水材)を経由して環状周辺部(吸水材)へ水が供給されるように構成されているという意味である。
2重構造とする理由は、コア部6a及び環状周辺部6bの境界面Sを介して広い面積より水を供給することにより、全ての吸水材が膨潤するようにして岩盤の割裂を確実とするためである。
コア部6a及び環状周辺部6bは、同心状であることが望ましい。全ての吸水材に均等に水を供給するためである。
The swelling portion 6 has a double structure including a central columnar core portion 6a made of the water-permeable material C and an annular peripheral portion 6b made of the water-absorbing material A. The water supply pipe 16 is inserted.
The term "double structure" means that the two parts overlap when viewed from the radial direction of the swelling part 6, and water flows from the water supply pipe to the annular peripheral part (water absorbing material) via the core part (water passing material). Is supplied.
The reason for the double structure is that water is supplied from a large area through the boundary surface S between the core portion 6a and the annular peripheral portion 6b, so that all the water-absorbing material swells and the rock is surely split. That's why.
It is desirable that the core portion 6a and the annular peripheral portion 6b are concentric. This is to supply water equally to all the water absorbing materials.
上記コア部6aは、環状周辺部6bの吸水材Aへ水を供給するための中継領域である。通水材Cとして必要である性質は、通水性がよいこと、及び、非圧縮性であること(少なくとも吸水材に比べて体積圧縮率が小さいこと)である。さらに安価な材料、流動性の材料であれば好適である。経済的であり、かつ施工し易いからである。通水材Cの好適な一例は砂材であり、粘土以外の土も該当し得る。 The core part 6a is a relay area for supplying water to the water absorbing material A of the annular peripheral part 6b. The properties required as the water-permeable material C are good water permeability and non-compressibility (at least the volume compressibility is smaller than the water-absorbing material). Further, any inexpensive material or fluid material is suitable. This is because it is economical and easy to construct. One suitable example of the water-permeable material C is a sand material, and soil other than clay may also be applicable.
上記環状周辺部6bは、吸水材Aが吸水して膨潤することで、その膨潤圧により周囲の岩盤部分を割裂させる役割を有する。
一般に岩盤は一定量を変形させるために大きな力が必要だから、割裂を生じさせるために必要な膨潤圧は大きいが、膨潤幅は小さい。本願の図面では、膨潤の程度を強調して描いており、図示したレベルで膨潤するとは限らない。
例えば花崗岩の引っ張り強度は100kg/cm2程度であるので、その程度の引っ張り強度が得られるように環状周辺部6bの幅や素材の膨潤圧を定める。これに関しては〔実施例〕の欄で説明する。
吸水材Aは、流動性のある材料、例えば粒状材料であることが好ましい。好適な素材は、吸水ポリマーである。
吸水ポリマーは、現在紙おむつ等の吸水材に用いられている安価な材料であり、その形態は、砂状の粒状態である。
図11に吸水ポリマーが膨潤する際の時間−膨潤圧特性の一例を示す(出典:非特許文献1)。膨潤圧は膨潤層の厚さの影響を受けるが、24時間経過後には10MPa=100kg/cm2程度の膨潤圧が発生することが報告されている。本件特許出願人は、別途に実験を行い、吸水ポリマーの膨潤圧により岩盤を破砕することが可能であることを確認した。
吸水材の成分の100%をポリマーとする必要はなく、流動性や通水性を有する安価な補助材料(例えば砂など)を混合させるとよい。強度が大きい岩石や岩盤の場合はポリマー量を多くする必要があるが、多すぎるとコストが上昇するので、予備試験を行い岩種や風化の状態等、掘削作業現場ごとに適切なポリマー量を決定する必要がある。
The annular peripheral portion 6b has a role of causing the surrounding rock part to be split by the swelling pressure due to the water absorbing material A absorbing water and swelling.
In general, rock requires a large force to deform a certain amount, so the swelling pressure required to cause splitting is large, but the swelling width is small. In the drawings of the present application, the degree of swelling is emphasized, and swelling does not always occur at the illustrated level.
For example, since the tensile strength of granite is about 100 kg / cm 2 , the width of the annular peripheral portion 6b and the swelling pressure of the material are determined so as to obtain such a tensile strength. This will be described in the section of [Example].
The water absorbing material A is preferably a fluid material, for example, a granular material. Suitable materials are water-absorbing polymers.
The water-absorbing polymer is an inexpensive material that is currently used for a water-absorbing material such as a disposable diaper, and is in the form of sand-like particles.
FIG. 11 shows an example of the time-swelling pressure characteristics when the water-absorbing polymer swells (Source: Non-Patent Document 1). Although the swelling pressure is affected by the thickness of the swelling layer, it is reported that a swelling pressure of about 10 MPa = 100 kg / cm 2 occurs after 24 hours. The present applicant has separately conducted experiments and confirmed that rock can be crushed by the swelling pressure of the water-absorbing polymer.
It is not necessary to use 100% of the components of the water-absorbing material as a polymer, and an inexpensive auxiliary material having fluidity or water permeability (such as sand) may be mixed. In the case of rocks and bedrocks with high strength, it is necessary to increase the amount of polymer.However, if the amount is too large, the cost increases, so a preliminary test is performed to determine the appropriate amount of polymer for each excavation site, such as rock type and weathering conditions. You need to decide.
中間部8は、膨潤部6と閉塞部10との間に少なくとも通気性を有しかつ流動性のある充填材料を充填させて形成される。
中間部8の主たる役割は、膨潤部6よりも高い位置に水位を設定することで、膨潤部6のすべての深度で膨潤させることにある。また、閉塞部10を早強セメントで打設する場合、早強セメントの成分が重力により下方に浸透する可能性がある。この浸透が膨潤部6に達しないようバリアとしての機能も有している。充填材料が通気性を有するものとし、膨潤部6への吸水量に応じて空気を後述の排気パイプ18を介して排気するという機能を担保させることが望ましい。
充填材料は、膨潤部6の通水材と同質のもの(本実施形態では砂)とすることが好ましい。
The intermediate portion 8 is formed by filling at least a gas-permeable and fluid filling material between the swelling portion 6 and the closing portion 10.
The main role of the intermediate portion 8 is to set the water level at a position higher than the swelling portion 6 so as to swell at all the depths of the swelling portion 6. In addition, when the closing portion 10 is cast with the early-strength cement, the component of the early-strength cement may penetrate downward by gravity. It also has a function as a barrier so that this penetration does not reach the swelling portion 6. It is preferable that the filling material has air permeability, and a function of exhausting air through an exhaust pipe 18 described later is ensured in accordance with the amount of water absorbed into the swelling portion 6.
The filling material is preferably of the same quality as the water-permeable material of the swollen portion 6 (sand in this embodiment).
閉塞部10は、縦孔2の上端部に形成される蓋であり、膨潤部6の膨潤による内圧の上昇に対抗して膨潤部6及び中間部8を封じ込めることにより、膨潤圧を効果的に周囲の岩盤部分に伝達させる機能を有する。閉塞部10は、給水孔12及び排気孔14を有している。閉塞部10は早強セメントで形成するとよい。 The closing portion 10 is a lid formed at the upper end of the vertical hole 2, and seals the swelling portion 6 and the intermediate portion 8 against an increase in internal pressure due to swelling of the swelling portion 6, thereby effectively reducing the swelling pressure. It has the function of transmitting to the surrounding rock mass. The closing part 10 has a water supply hole 12 and an exhaust hole 14. The closing part 10 may be formed of a high-strength cement.
上記給水孔12を介して外部からコア部6aの下部へ到達する給水パイプ16が設けられている。給水パイプ16は図示しない給水施設に接続されている。 A water supply pipe 16 is provided to reach the lower part of the core portion 6a from outside through the water supply hole 12. The water supply pipe 16 is connected to a water supply facility (not shown).
上記排気孔14を介して外部中間部8へ到達する排気パイプ18が設けられている。
給水パイプ16のうちコア部6a内へ挿入されるパイプ部分には長さ方向に亘って複数の出口(給水口)を設けることができる。これにより短時間にかつ確実に通水材Cを湿潤させることができる。
排気パイプ18の設置により、供給した水の分だけ排気パイプから空気を排出して膨潤部6のコア部6aを飽和させることができ、確実にコア部6aの飽和状態を継続することにより環状周辺部6bの吸水材Aに水を供給し続けることが可能になる。
An exhaust pipe 18 that reaches the external intermediate portion 8 through the exhaust hole 14 is provided.
A plurality of outlets (water supply ports) can be provided in the length of the pipe portion of the water supply pipe 16 inserted into the core portion 6a. Thereby, the water-permeable material C can be surely wet in a short time.
By installing the exhaust pipe 18, air can be exhausted from the exhaust pipe by the amount of supplied water to saturate the core portion 6a of the swelling portion 6, and the saturated state of the core portion 6a can be reliably maintained, so that the annular periphery It becomes possible to continue supplying water to the water absorbing material A of the part 6b.
排気パイプ18を2重構造の膨潤部6より上の単一の砂層である中間部8に設置することで、ボーリング孔2内の水面は吸水ポリマー及び砂層の2重構造よりも上に存在することになる。このようにすることにより、排気パイプの下端面まで確実に湿潤させることができ、吸水部の深さ方向のすべての範囲に吸水できる。
また、ボーリング孔2の最上部を早強セメントで閉塞して吸水ポリマー層をボーリング孔2内に確実に固定することで、膨潤圧がボーリング孔2内に発生して岩石が破壊する。
By arranging the exhaust pipe 18 in the intermediate portion 8 which is a single sand layer above the swelling portion 6 of the double structure, the water surface in the borehole 2 exists above the double structure of the water-absorbing polymer and the sand layer. Will be. By doing so, it is possible to reliably wet the lower end surface of the exhaust pipe, and to absorb water in the entire range in the depth direction of the water absorbing portion.
In addition, by closing the uppermost portion of the borehole 2 with early-strength cement and securely fixing the water-absorbing polymer layer in the borehole 2, swelling pressure is generated in the borehole 2 and rocks are broken.
次に図3に従って本願の岩盤掘削工法の概略を説明する。詳しい設計に関しては実施例の欄で述べる。
ここでは、本発明工法をベンチ掘削(岩盤の斜面が階段状になる様に小量の掘削を行い、階段最上部の段の上に砕岩機を置き段の高さに等しい孔長で、段の鉛直面に複数孔の1列が平行になる様に穿設し、1列ずつ破砕(後述するように水の注入開始時刻は必ずしも同時でなくてもよい)していく工法の場合を説明する。
なお、本発明は建物基礎のフーチングのような体積が大きいコンクリートの破砕等にも利用できる。
Next, the outline of the rock excavation method of the present application will be described with reference to FIG. The detailed design will be described in the section of Examples.
Here, the method of the present invention was applied to bench excavation (a small amount of excavation was performed so that the rock slope became stair-like, a rock crusher was placed on the top of the stairs, and the hole length was equal to the height of the steps. A method is described in which a plurality of holes are drilled so that one row is parallel to the vertical plane, and crushing is performed row by row (as described later, the water injection start time does not necessarily have to be the same). I do.
The present invention can also be used for crushing large-volume concrete such as footings of building foundations.
(1)ボーリング孔を掘削する工程
図3(A)に示す如く、原位置岩盤Gに複数のボーリング孔2を一列に掘削する。
従来技術である静的破砕では、ボーリング孔の間隔の目安は50cm程度であり、本発明でもこれに準ずることができる。もっともボーリング孔の間隔を適宜変更しても構わない。ボーリングの深さDは大きいほど岩盤掘削効率がよくなるが、ボーリング間隔である50cmを上回る必要性は低い。従って、好適な一実施例として、ボーリング孔
の間隔とボーリング孔の深さとを同じとすることができる。
なお、掘削部分はベンチの形状をしており、岩盤の地下水位はベンチの表面位置では少なくともベンチ下端深度まで下がっている。このため、図3および図4に示すベンチの表面EからLだけ離れたボーリング孔の掘削地点の地下水位は十分に下がっており、以下に示す工程は地下水位が十分低い状態での作業となる。
因みに、ボーリング孔内の底面にごく少量の水分が存在する場合であっても、後述するように2.5mmの範囲であれば周辺部6bの吸水ポリマーは瞬時に吸水するし、透水性の高いコア部6aは空隙中に瞬時に水を十分取り込む。よって、少量の水分が存在しても本発明の実施に支障はない。
(2)縦孔内に膨潤部を構築する工程
図3(B)に示すように、ボーリング孔2の下部に、通水材Cで形成されるコア部6a及び吸水材Aで形成される環状周辺部6bからなる膨潤部6を構築する。
前述の通り、通水材Cは砂とし、吸水材Aは粒状の吸水ポリマーとすることが好適であり、この場合には、例えば予めボーリング孔2の下部内に円筒状の仕切りを配置して、まず仕切りとボーリング孔の内面との間に吸水材Aを充填し、次に仕切り内に砂を充填し、最後に仕切りを上方へ引き抜くという手順でも膨潤部6を構築することができる。
より簡便な手順に関しては第2実施形態で述べる。
膨潤部6の環状周辺部6bの高さdは、ボーリング孔の深さDに対してd>D/√3とすることが好適である。
(3)縦孔内に中間部8を構築する工程
図3(B)に示すように、縦孔2内の膨潤部6より上側の部分に中間部8を構築する。この中間部8が膨潤部6のコア部6aと同種材料(例えば砂)で形成されるときには、コア部6aへの充填作業と続けて膨潤部6の上にも同じ材料を充填し続ければよい。
(4)上記縦孔の上端部側を閉塞部で塞ぐ工程
図3(C)に示すようにボーリング孔2の上端部を塞ぐ閉塞部10が設けられる。この閉塞部10は給水孔12及び排気孔14を有する。
閉塞部10は早強セメントで形成することができる。
閉塞部10の給水孔12には、膨潤部6のコア部6aまで到達する給水パイプ16が、また閉塞部10の排気孔14には中間部8まで到達する排気パイプ18が、それぞれ挿通される。
具体的な施工手順としては、まず供給パイプ16及び排気パイプ18を砂層中に所定深さまで挿入した後に、ボーリング孔2の上端部内に早強セメントを打設し、硬化させればよい。
(5)給水孔を介して上記通水材へ注水する工程
図3(D)に示す如く、外部の給水設備(図示せず)から給水パイプ16を介して膨潤部6のコア部6aへ水が給水される。
図4及び図5に、給水工程を平面図及び縦断面図で示す。
給水は、少なくともコア部6aの砂が飽和するまで行うことが望ましく、さらに水の一部が中間部8の下部に達するまで充填させることが好適である。
コア部6aの砂を飽和させた水は、環状周辺部6bとの境界面Sを介して環状周辺部6bの給水材に到達する。境界面は、給水パイプの開口部より面積が広いから、前述の通り給水パイプを直接吸水ポリマーへ挿入した場合のようにパイプの開口部付近に局部的に膨潤したポリマーの塊が形成されるような不都合を生じにくく、吸水材のほぼ全体に水が行き渡る。
これにより吸水材Aが十分に膨潤し、十分な膨潤圧が得られる。図5に吸水材Aが膨張する様子が想像線で描かれているが、これは膨張の程度を誇張して描いている。吸水材Aは縦方向にも膨張しようとするが、ボーリング孔2の上端を閉塞部で密閉しているため、上方向への膨張圧がそのまま外部へ逃げることはない。
この膨潤圧がボーリング孔2の回りの岩盤部分に伝わり、ボーリング孔列の隣り合う孔同士の間に亀裂Fが入ると同時にボーリング孔下端付近からベンチ表面までの間に亀裂H
が発生する。
これら亀裂FおよびHにより掘削面Eまでの岩盤部分G1は亀裂により周囲の岩盤からブロック状に分割されているため、小型のブレーカー50やバックホー等で容易に移動し岩盤から除去できる。小型のブレーカー等を用いることができるので、振動や騒音が抑えられる。
吸水材Aの上端は自由端であるが、下端はボーリング孔2の底面に当接した固定端であり、よってボーリング孔2の隅部3に応力が集中する。これにより、効率的に岩盤を割裂されることができる。
(1) Step of Excavating Boring Holes As shown in FIG. 3 (A), a plurality of boring holes 2 are excavated in an in-situ bedrock G in a row.
In the conventional static crushing, the standard of the interval between the boring holes is about 50 cm, and the present invention can conform to this. However, the interval between the boring holes may be appropriately changed. The greater the depth D of the boring, the better the rock excavation efficiency, but the necessity of exceeding the boring interval of 50 cm is low. Therefore, as a preferred embodiment, the interval between the boring holes and the depth of the boring holes can be the same.
The excavated part has the shape of a bench, and the groundwater level of the bedrock is at least as low as the bottom of the bench at the surface of the bench. For this reason, the groundwater level at the excavation point of the boring hole, which is L away from the surface E of the bench shown in FIGS. 3 and 4, is sufficiently lowered, and the following process is performed in a state where the groundwater level is sufficiently low. .
Incidentally, even when a very small amount of water is present on the bottom surface in the borehole, the water-absorbing polymer in the peripheral portion 6b instantaneously absorbs water within a range of 2.5 mm as described later and has high water permeability. The core portion 6a instantly takes in sufficient water into the gap. Therefore, even if a small amount of water is present, the present invention is not hindered.
(2) Step of constructing swollen portion in vertical hole As shown in FIG. 3 (B), below the boring hole 2 , a core portion 6 a formed of water-permeable material C and an annular shape formed of water-absorbing material A The swollen portion 6 composed of the peripheral portion 6b is constructed.
As described above, it is preferable that the water-permeable material C is sand and the water-absorbing material A is a granular water-absorbing polymer. In this case, for example, a cylindrical partition is disposed in advance in the lower part of the boring hole 2. The swollen portion 6 can also be constructed by first filling the water absorbing material A between the partition and the inner surface of the boring hole, then filling the partition with sand, and finally pulling the partition upward.
A simpler procedure will be described in a second embodiment.
The height d of the annular peripheral portion 6b of the swelling portion 6 is preferably d> D / √3 with respect to the depth D of the boring hole.
(3) Step of Constructing Intermediate Part 8 in Vertical Hole As shown in FIG. 3B, the intermediate part 8 is constructed in a portion above the swollen part 6 in the vertical hole 2. When the intermediate portion 8 is formed of the same material (for example, sand) as the core portion 6a of the swelling portion 6, the same material may be continuously filled on the swelling portion 6 after the operation of filling the core portion 6a. .
(4) Step of closing the upper end of the vertical hole with a closing part As shown in FIG. 3 (C), a closing part 10 for closing the upper end of the boring hole 2 is provided. The closing portion 10 has a water supply hole 12 and an exhaust hole 14.
The closing part 10 can be formed by a high strength cement.
A water supply pipe 16 reaching the core portion 6a of the swelling portion 6 is inserted through the water supply hole 12 of the closing portion 10, and an exhaust pipe 18 reaching the intermediate portion 8 is inserted through the exhaust hole 14 of the closing portion 10. .
As a concrete construction procedure, first, the supply pipe 16 and the exhaust pipe 18 are inserted into the sand layer to a predetermined depth, and then a high-strength cement is poured into the upper end of the boring hole 2 and hardened.
(5) Step of injecting water into the water-permeable material through a water supply hole As shown in FIG. 3D, water is supplied from an external water supply facility (not shown) to a core portion 6 a of the swelling portion 6 via a water supply pipe 16. Is supplied.
4 and 5 show a water supply step in a plan view and a longitudinal sectional view.
It is desirable to supply water at least until the sand in the core portion 6a is saturated, and it is preferable to fill the water until a part of the water reaches the lower portion of the intermediate portion 8.
The water saturated with the sand of the core portion 6a reaches the water supply material of the annular peripheral portion 6b via the boundary surface S with the annular peripheral portion 6b. Since the boundary surface has a larger area than the opening of the water supply pipe, a locally swollen polymer mass is formed near the opening of the pipe as in the case where the water supply pipe is directly inserted into the water-absorbing polymer as described above. It is unlikely to cause any inconvenience, and the water spreads over almost the entire water absorbing material.
Thereby, the water absorbing material A swells sufficiently, and a sufficient swelling pressure is obtained. FIG. 5 illustrates the expansion of the water-absorbing material A by an imaginary line, which is exaggerated in the degree of expansion. Although the water-absorbing material A tends to expand in the vertical direction, since the upper end of the boring hole 2 is closed by the closing portion, the upward expansion pressure does not escape to the outside as it is.
This swelling pressure is transmitted to the rock part around the boring hole 2, and a crack F is formed between adjacent holes in the row of boring holes.
Occurs.
The rock portion G1 up to the excavation surface E is divided into blocks by the cracks from the surrounding rock by the cracks F and H. Therefore, the rock portion G1 can be easily moved by the small breaker 50 or a backhoe and removed from the rock. Since a small breaker or the like can be used, vibration and noise can be suppressed.
The upper end of the water-absorbing material A is a free end, but the lower end is a fixed end in contact with the bottom surface of the boring hole 2, so that stress concentrates on the corner 3 of the boring hole 2. Thereby, the rock can be efficiently split.
以下、本発明の他の実施形態を説明する。これらの説明において、第1実施形態と同じ構成に関しては、解説を省略する。 Hereinafter, another embodiment of the present invention will be described. In these descriptions, the description of the same configuration as in the first embodiment will be omitted.
図7から図10は、本発明の第2実施形態である膨潤ユニット20を示している。 7 to 10 show a swelling unit 20 according to a second embodiment of the present invention.
この膨潤ユニット20は、第1実施形態の岩盤掘削工法において、現場で一から膨潤部6を構築する代わりに、ボーリング孔2内に設置され、膨潤部6の形成に使用されるものである。 The swelling unit 20 is installed in the boring hole 2 and used for forming the swelling portion 6 in the rock excavation method of the first embodiment, instead of constructing the swelling portion 6 from the site at the site.
膨潤ユニット20は、少なくとも筒状本体22と底蓋30とを具備する運搬可能な容器体として形成される。
筒状本体22は、縦向きの内筒24と外筒26とを垂直板状の連結板28で連結してなる。内筒24及び外筒26の各下端面は面一に形成することが望ましい。上記外筒26の外径は、ボーリング孔2の孔径よりやや小さくなるように設計する。
底蓋30は、上記内筒24及び外筒26の下端面に剥離可能に取り付けられている。この底蓋30は、内筒と外筒との間の空間の下面及び当該内筒内の空間の下面を覆っている。また底蓋30は、例えばアルミホイールなどで形成することができる。
上記内筒24内には砂などの通水材Cが、内筒24と外筒26との間隙内には吸水ポリマーなどの吸水材Aがそれぞれ充填されており、第1実施形態でいう2重構造を構成されている。
The swelling unit 20 is formed as a transportable container having at least a cylindrical main body 22 and a bottom cover 30.
The tubular main body 22 is formed by connecting a vertical inner tube 24 and an outer tube 26 with a vertical plate-like connecting plate 28. It is desirable that the lower end surfaces of the inner cylinder 24 and the outer cylinder 26 be formed flush. The outer diameter of the outer cylinder 26 is designed to be slightly smaller than the diameter of the boring hole 2.
The bottom cover 30 is detachably attached to the lower end surfaces of the inner cylinder 24 and the outer cylinder 26. The bottom cover 30 covers the lower surface of the space between the inner cylinder and the outer cylinder and the lower surface of the space in the inner cylinder. The bottom cover 30 can be formed of, for example, an aluminum wheel.
The inner tube 24 is filled with a water-permeable material C such as sand, and the gap between the inner tube 24 and the outer tube 26 is filled with a water-absorbing material A such as a water-absorbing polymer. It has a heavy structure.
使用するときには、膨潤ユニット20をボーリング孔2の下部内に設置し、通水材部に円筒形の治具Jを設置し(図9参照)、治具を介して通水材部に鉛直下向きの力を作用させた状態で筒状本体22を上方へ引っ張ると、筒状本体22が底蓋30から分離して引き上げられ、吸水材A及び通水材Cは底蓋30とともに縦孔2の底部に残り、第1実施形態の膨潤部6が形成される。なお、底蓋自体の強度が底蓋と筒状本体との接着強度を上回るようにすることで、底蓋の分離は好適に実施できる。 When used, the swelling unit 20 is installed in the lower part of the boring hole 2, a cylindrical jig J is installed in the water-permeable material part (see FIG. 9), and the water-permeable material part is vertically directed downward through the jig. When the cylindrical main body 22 is pulled upward in a state where the force is applied, the cylindrical main body 22 is separated from the bottom cover 30 and pulled up, and the water-absorbing material A and the water-permeable material C are together with the bottom cover 30 in the vertical hole 2. The swelled portion 6 of the first embodiment is formed remaining at the bottom. The bottom cover can be suitably separated by making the strength of the bottom cover itself higher than the adhesive strength between the bottom cover and the cylindrical main body.
好適な一実施例として、図示例では、内筒24内の通水材Cを、内筒24と外筒26との間の吸水材Aより所定の高さ分だけ高く充填しておき、上記筒状本体22を引き抜いたときに、所定の高さ分の通水材Cが吸水材Aの上に崩落するようにしている。これにより、膨潤部6だけでなく中間部8まで同時に形成することができるので、特に好適である。しかしながら、通水材Cと吸水材Aとが同じ高さに充填された構成も、本発明の膨潤ユニット20の技術的範囲に含まれる。
さらに図示例では、筒状本体22内の通水材中に、コア部相当深さまで給水パイプ16の下部を、また中間部8相当深さまで排気パイプ18の下部をそれぞれ挿入している。この構成の場合には、この膨潤ユニット20をボーリング孔2の下部にセットして、好ましくは給水パイプ16の上部及び排気パイプ18の上部を、各パイプが倒れないように、図示しない支持手段で支持しておき、そして筒状本体22を上方へ引き抜くと、閉塞部10のセメント部分を除く破砕機構4の構成全部が一度に完成する。この後は、ボーリング孔2の上端部に早強セメントを打設し、硬化させれば、破砕機構4の構築が完了するので、便利である。
As a preferred embodiment, in the illustrated example, the water-permeable material C in the inner cylinder 24 is filled by a predetermined height higher than the water-absorbing material A between the inner cylinder 24 and the outer cylinder 26, and When the tubular main body 22 is pulled out, the water-permeable material C of a predetermined height falls on the water-absorbing material A. Thereby, not only the swollen portion 6 but also the intermediate portion 8 can be formed at the same time, which is particularly preferable. However, a configuration in which the water-permeable material C and the water-absorbing material A are filled at the same height is also included in the technical range of the swelling unit 20 of the present invention.
Further, in the illustrated example, the lower part of the water supply pipe 16 is inserted into the water-permeable material in the cylindrical main body 22 to a depth equivalent to the core part, and the lower part of the exhaust pipe 18 is inserted to the depth equivalent to the intermediate part 8. In the case of this configuration, the swelling unit 20 is set at the lower part of the boring hole 2, and preferably the upper part of the water supply pipe 16 and the upper part of the exhaust pipe 18 are supported by support means (not shown) so that each pipe does not fall. When the cylindrical body 22 is supported and pulled out upward, the entire structure of the crushing mechanism 4 except for the cement portion of the closing portion 10 is completed at one time. After that, if the high-strength cement is poured into the upper end of the boring hole 2 and hardened, the construction of the crushing mechanism 4 is completed, which is convenient.
前記以外の構成で運搬可能な膨潤ユニットとしては、例えば内筒の略全体を通水可能なメッシュ筒とし、また外筒全体を膨張可能な弾性筒壁としておき、内筒内の通水材へ給水した水がメッシュ筒を通って吸水材に吸収され、その膨潤圧が外筒を介して周囲の岩盤部分を圧接するようにすることも考えられる。
弾性円筒は、例えば非特許文献2に示すような生分解性不織布とすることができる。これにより、岩盤破壊後に膨潤ユニットを回収する必要がなくなる。
図10は、不織布を用いた膨潤ユニットの一例を示している。この膨潤ユニットは内筒24と外筒26と底蓋30とを不織布で形成している。すなわち2重筒状の不織布で区画されたコア部6aと周辺部6bとの二重構造とし、不織布である底蓋30を用いて底面を塞いでいる。膨潤ユニットの頂部はシール部24aで封印されている。具体的には、不織布(内筒24)と不織布(外筒26)との間に吸水ポリマーを挿入した後に、内筒24の上端から延出された筒状のシール部24aを外筒26の内面に重ねて封着させる構成となっている。同図中、符号“K”は不織布同士の接合箇所を表している。
因みに、これら不織布の接合方法は隣り合う各辺が公知の手段により接合されることにより立体形状に形成される。公知の接合手段としては、例えば、生分解性構成要素を含む水溶性接着剤により積層又は熱接着等で行う方法、或いは、熱融着、高周波融着、超音波融着等の融着する方法がある。また、中間部8はユニット設置後に砂を充填して設置すればよい。さらに、吸水材も同様に非特許文献3に示すような生分解性吸水ポリマーを使用することで、岩盤破壊後に吸水ポリマーを回収する必要がなくなる。
それに対して図示例の構成では、筒状本体を引き抜いて新たに底蓋を取り付けることで再利用できるので、経済的である。
As a swelling unit that can be transported in a configuration other than the above, for example, a mesh tube that allows water to pass through substantially the entire inner cylinder, and an entire outer cylinder that is an inflatable elastic cylinder wall, and is provided with a water-permeable material in the inner cylinder. It is also conceivable that the supplied water is absorbed by the water-absorbing material through the mesh tube, and the swelling pressure of the water-absorbing material presses the surrounding rock portion through the outer tube.
The elastic cylinder can be, for example, a biodegradable nonwoven fabric as shown in Non-Patent Document 2. This eliminates the need to collect the swelling unit after rock failure.
FIG. 10 shows an example of a swelling unit using a nonwoven fabric. In this swelling unit, the inner tube 24, the outer tube 26, and the bottom cover 30 are formed of a nonwoven fabric. That is, the core portion 6a and the peripheral portion 6b are divided by a double cylindrical nonwoven fabric, and the bottom surface is closed by using the bottom cover 30 which is a nonwoven fabric. The top of the swelling unit is sealed with a seal portion 24a. Specifically, after inserting the water-absorbing polymer between the nonwoven fabric (inner cylinder 24) and the nonwoven fabric (outer cylinder 26), the cylindrical seal portion 24a extending from the upper end of the inner cylinder 24 is attached to the outer cylinder 26. It is configured to be sealed on the inner surface. In the figure, the symbol “K” indicates a joint between the nonwoven fabrics.
Incidentally, in the joining method of these nonwoven fabrics, adjacent sides are joined by known means to form a three-dimensional shape. As a known bonding means, for example, a method of performing lamination or thermal bonding with a water-soluble adhesive containing a biodegradable component, or a method of performing fusion such as heat fusion, high-frequency fusion, or ultrasonic fusion There is. Further, the intermediate portion 8 may be filled with sand after the unit is installed. Furthermore, by using a biodegradable water-absorbing polymer as shown in Non-Patent Document 3, it is not necessary to collect the water-absorbing polymer after rock breakage.
On the other hand, the configuration of the illustrated example is economical because the tubular main body can be reused by pulling it out and attaching a new bottom cover.
〔吸水ポリマーの膨潤による破砕性能の確認〕
吸水ポリマーの膨潤により岩石を破壊させることができることを確認する目的で、図13に示す大きさの岩石供試体を用いた室内岩石破壊実験を行った。
岩石名称:花崗岩
供試体寸法:9cm(=w)×9cm(=w)×18cm(=h)
ボーリング孔半径:2cm(=r)
ボーリング深さ:15cm
ポリマー層厚さ:0.5cm(=t)
ポリマー層高さ:9cm(=m)
ポリマーの種類:CP−1(商標) ケミカルテクノス社製
[Confirmation of crushing performance by swelling of water-absorbing polymer]
For the purpose of confirming that the rock can be broken by swelling of the water-absorbing polymer, an indoor rock breaking experiment was performed using a rock specimen having the size shown in FIG.
Rock name: Granite Specimen dimensions: 9cm (= w) x 9cm (= w) x 18cm (= h)
Boring hole radius: 2cm (= r)
Boring depth: 15cm
Polymer layer thickness: 0.5 cm (= t)
Polymer layer height: 9cm (= m)
Type of polymer: CP-1 (trademark) manufactured by Chemical Technos
以上に述べた構造で岩石の破壊実験を行った。実験パラメータは表1に示すように、吸水ポリマー層のポリマー量であり、ポリマー層にはポリマーと砂を混合したものを充填した。ポリマーを質量比で100%、50%、25%および2%混合したものの4種類で実験を行った。これら重量比の設定根拠について次の段落で説明する。
このうち、CASE‐1およびCASE‐2では1〜2日で引張亀裂が発生し供試体が破壊した。なお、実験ではポリマー層の厚さは0.5cm、高さは9cmとしたので、ポリマー層の体積はπ×(22−1.52)×9=49cm3である。
注水から破壊までの時間は1〜2日を要する。これに対してボーリング孔への注水は作業上の時間差を生じる可能性がある。しかし、その時間差は1〜2日に対して十分小さい。よって、図3に示した複数のボーリング孔を利用してベンチ掘削を行う場合、各ボーリング孔への注水時刻は必ずしも同時刻でなくてもよい。
膨潤圧が発生するためには、この49cm3のポリマー層を飽和させる以上の水をポリマー層に供給すれば良い。実験ではボーリング孔上部を早強セメントで閉塞したため、ポリマー層の体積膨張量はほぼ0に抑えられ、その結果として膨潤圧が発生する。膨潤圧を得るために必要な水量は上述したように49cm3を飽和させる以上の量である。ポリマー層と2重構造で接する砂層の体積はπ×1.52×9=64cm3、2重構造より上の単一の砂層の高さを4cmとすると、その体積はπ×22×2=50cm3であり、ポリマー層の周囲には64+50=114cm3の砂層を飽和させる水が存在する。因みに、この114cm3は49cm3を十分に上回っている。
さらに、前述の破砕機構4を一度飽和させれば、2重構造より上の砂層に存在する50cm3の砂層の水位が低下して、水がポリマー層に移動することで十分な膨潤圧が発生する。すなわち、本発明の構造を一度飽和させれば、追加して水を供給することなく、破壊を生じさせることができる。
また、破壊時の内圧は以下のように求められる。すなわち、亀裂の発生は平面図を図13に示す正方形供試体のうち、ボーリング孔から供試体端部までの距離が最も小さい断面で発生した。
この場合、厚肉円筒理論が適用できるものと考えられる(図14参照)。厚肉円筒理論では、ボーリング孔壁に発生する接線方向の引張応力σθは次式で求められる。ここで、P:内圧である。
〔数式1〕 σθ=(P・r0 2)/(r1 2−r0 2)×(1+(r1 2/r0 2))
ここで、r0=2cm、r1=4.5cmであるので、
σθ=(P×22)/(4.52−22)×(1+(4.52/22))=1.49P
花崗岩の引張強度は100kg/cm2程度であるので、σθ=100kg/cm2とすると、P=100/1.49=67kg/cm2となる。図11で吸水ポリマーの膨潤圧は100kg/cm2程度は見込めることを述べたが、発明者が実施した室内岩石破壊実験でも、これに近い膨潤圧が発生していることが確かめられた。
また、本発明の構造とすることで吸水ポリマーが持つ膨潤性を利用して岩石の破壊、すなわち掘削を行えることが確かめられた。
A rock destruction experiment was performed with the structure described above. As shown in Table 1, the experimental parameters were the amount of polymer in the water-absorbing polymer layer, and the polymer layer was filled with a mixture of polymer and sand. Experiments were conducted on four types of polymers in which 100%, 50%, 25%, and 2% were mixed by mass ratio. The basis for setting these weight ratios will be described in the next paragraph.
Among them, in CASE-1 and CASE-2, a tensile crack occurred in 1 to 2 days, and the specimen was broken. In the experiment, since the thickness of the polymer layer was 0.5 cm and the height was 9 cm, the volume of the polymer layer was π × (2 2 −1.5 2 ) × 9 = 49 cm 3 .
The time from water injection to destruction requires 1-2 days. On the other hand, pouring water into the borehole may cause a time difference in operation. However, the time difference is sufficiently small for 1-2 days. Therefore, when performing bench excavation using a plurality of boring holes shown in FIG. 3, the time of water injection into each boring hole does not necessarily have to be the same.
In order to generate a swelling pressure, water more than saturating the 49 cm 3 polymer layer may be supplied to the polymer layer. In the experiment, since the upper portion of the borehole was closed with the high-strength cement, the volume expansion of the polymer layer was suppressed to almost zero, and as a result, a swelling pressure was generated. The amount of water necessary to obtain the swelling pressure is an amount that saturates 49 cm 3 as described above. If the volume of the sand layer in contact with the polymer layer in the double structure is π × 1.5 2 × 9 = 64 cm 3 , and the height of the single sand layer above the double structure is 4 cm, the volume is π × 2 2 × 2 = 50 cm 3 and there is water around the polymer layer that saturates the sand layer 64 + 50 = 114 cm 3 . By the way, this 114cm 3 is well above the 49cm 3.
Further, once the crushing mechanism 4 is once saturated, the water level of the 50 cm 3 sand layer existing in the sand layer above the double structure is lowered, and sufficient swelling pressure is generated by moving water to the polymer layer. I do. That is, once the structure of the present invention is saturated, destruction can occur without additional water supply.
The internal pressure at the time of breaking is obtained as follows. That is, the cracks occurred in the cross section where the distance from the boring hole to the end of the test specimen was the shortest among the square test specimens whose plan views are shown in FIG.
In this case, it is considered that the thick cylinder theory can be applied (see FIG. 14). In the thick cylinder theory, the tangential tensile stress σ θ generated on the borehole wall is obtained by the following equation. Here, P: internal pressure.
[Equation 1] σ θ = (P · r 0 2 ) / (r 1 2 −r 0 2 ) × (1+ (r 1 2 / r 0 2 ))
Here, since r 0 = 2 cm and r 1 = 4.5 cm,
σ θ = (P × 2 2 ) / (4.5 2 -2 2) × (1+ (4.5 2/2 2)) = 1.49P
Since the tensile strength of granite is about 100 kg / cm 2 , if σ θ = 100 kg / cm 2 , P = 100 / 1.49 = 67 kg / cm 2 . In FIG. 11, it was described that the swelling pressure of the water-absorbing polymer was expected to be about 100 kg / cm 2 , but it was also confirmed in an indoor rock breaking experiment conducted by the inventor that a swelling pressure close to this was generated.
Further, it was confirmed that the structure of the present invention can be used to break rock, that is, excavate, by utilizing the swelling property of the water-absorbing polymer.
〔吸水材の厚みの設計〕
図15は、吸水材が吸水可能な厚みの範囲を確認する目的で行った事件を示している。
図15(A)に示すようにモールドにポリマー層を単一層として充填し、ポリマー表面を自由面とした条件で、給水管を介して水を吸水させた。
結果を図15(C)に示す。水を供給した瞬間に給水管の水位がわずかに低下し、その後5分間にわたって給水管の水位の低下は見られなかった。給水管を取出し、給水管周辺のゲル化した範囲の直径(図15(C)に示すd)を計測したところ、14mmであった。なお、給水管の外径は9mmであるので、ポリマー層が瞬時に水を吸水する範囲は、吸水面から2.5mm(=(14‐9)/2mm)と評価できる。
図1に示す設置後の吸水材の層厚Tは、大きな値とすると吸水しないポリマー層が多く残ることになり、無駄なポリマーを配置することになり不経済となるとともに、吸水しないポリマー層のヤング率が小さいことに起因して、膨潤圧を吸収して破壊を生じない可能性がある。後述する図17の実験結果では、吸水ポリマーは2.5倍の膨潤をすることがわかっている。一方、表1に示した実験は吸水ポリマーの厚さを5mmで実験して岩石が破壊することを確かめている。これらのことから、設置後の吸水ポリマーの層厚Tは5mm×2.5倍以下の範囲、すなわち12.5mm以下であれば岩盤が破壊すると考えられる。
また、図11に示したように、吸水ポリマー層の厚さが2mm〜3mmとなれば、十分な膨潤圧が得られることがわかっている。また、上述したようにポリマー層が瞬時に水を吸収する範囲は2.5mmであった。よって、設置後のポリマー層の厚さは2mm以上が適切と考えられる。
以上のことから、設置後のポリマー層の厚さTは2mm〜12.5mmの範囲であれば好適である。
[Design of thickness of water absorbing material]
FIG. 15 shows an incident performed for the purpose of checking the range of the thickness in which the water absorbing material can absorb water.
As shown in FIG. 15A, the mold was filled with a polymer layer as a single layer, and water was absorbed through a water supply pipe under the condition that the polymer surface was a free surface.
The results are shown in FIG. At the moment when the water was supplied, the water level in the water supply pipe slightly decreased, and thereafter, the water level in the water supply pipe did not decrease for 5 minutes. The water supply pipe was taken out, and the diameter (d shown in FIG. 15C) of the gelled area around the water supply pipe was measured to be 14 mm. Since the outer diameter of the water supply pipe is 9 mm, the range in which the polymer layer instantaneously absorbs water can be evaluated as 2.5 mm (= (14-9) / 2 mm) from the water absorption surface.
If the layer thickness T of the water-absorbing material after installation shown in FIG. 1 is set to a large value, a large number of polymer layers that do not absorb water will remain, and wasteful polymers will be disposed, which is uneconomical. Due to the small Young's modulus, there is a possibility that the swelling pressure is absorbed and no breakage occurs. From the experimental results shown in FIG. 17 described later, it is known that the water-absorbing polymer swells 2.5 times. On the other hand, in the experiment shown in Table 1, the thickness of the water-absorbing polymer was tested at 5 mm to confirm that the rock was broken. From these facts, it is considered that the bedrock will break if the layer thickness T of the water-absorbing polymer after installation is in the range of 5 mm × 2.5 or less, that is, 12.5 mm or less.
Further, as shown in FIG. 11, it is known that when the thickness of the water-absorbing polymer layer is 2 mm to 3 mm, a sufficient swelling pressure can be obtained. Further, as described above, the range in which the polymer layer instantaneously absorbs water was 2.5 mm. Therefore, it is considered that the thickness of the polymer layer after installation is appropriately 2 mm or more.
From the above, it is preferable that the thickness T of the polymer layer after installation is in the range of 2 mm to 12.5 mm.
〔重量比の設定根拠〕
表1に示した室内岩石模型試験の実施に先立ち、吸水ポリマーと砂とを混合したものの膨潤量を測定した(図16〜図17参照)。試験は、アクリル円筒に初期高さ20mmの試料を設置し、下面から吸水させて試料高さの変化を計測した。
この結果、吸水ポリマーの砂に対する質量比を増やし、50%以上とすることで、非拘束条件では試料は十分に膨潤し、体積が2.5倍((20mm+30mm)/20mm)に膨潤することがわかった。よって、表2に示した吸水ポリマーが50%および100%の条件を採用して、室内試験を行うことにした。また、試験結果の比較検討用として、25%および2%の合計4条件で室内模型試験を実施した。
[Basis for setting weight ratio]
Prior to the execution of the indoor rock model test shown in Table 1, the swelling amount of a mixture of the water-absorbing polymer and sand was measured (see FIGS. 16 to 17). In the test, a sample having an initial height of 20 mm was placed on an acrylic cylinder, and water was absorbed from the lower surface to measure a change in sample height.
As a result, by increasing the mass ratio of the water-absorbing polymer to the sand to 50% or more, the sample swells sufficiently under the unconstrained condition and the volume swells to 2.5 times ((20 mm + 30 mm) / 20 mm). all right. Therefore, it was decided to conduct a laboratory test under the conditions of 50% and 100% of the water-absorbing polymer shown in Table 2. In addition, for comparison of test results, an indoor model test was performed under a total of four conditions of 25% and 2%.
〔縦孔の深さと膨潤部の高さ・閉塞部の厚さとの比の設計〕
また、本発明は、図5に示すポリマー層の高さdがボーリング孔の高さDに対して、
〔数式2〕 d>D/√3
とし、かつ早強セメントによる閉塞高さp’に中間部の高さを合わせた非膨潤部の高さpが
〔数式3〕 p<D/√3
とすることを特徴としている。
以下にこの理由を説明する。
図7(a)に示すように原位置岩盤にボーリング孔を掘削し、本発明を利用してベンチ掘削を行う場合を考える。平面図を図4に、断面図を図5に示す。従来技術である静的破砕の場合、ボーリング孔の配置間隔は50cmが目安である。ボーリングの深さDは大きいほど岩盤掘削効率がよくなると考えられるが、ボーリング間隔である50cmを上回る必要性は低いと考えられる。よって、ボーリング間隔とボーリング孔の深さが等しい条件で以下に説明する。なお、本発明の実施にあたっては、必ずしもボーリング間隔とボーリング深さが等しくなくてもよい。
図4に示すようにボーリング孔周囲の岩盤について、単位厚さ1の断面に着目する。ボーリング孔内にポリマーを設置して膨潤圧wを発生させる場合、図5に示すボーリング孔下端の角部において引張の応力集中を生じる。ポリマー層の高さをdとすると、ボーリング下端角部に生じるモーメントは、
M=荷重×距離=(w×d)×(d/2)=(Wd2)/2
となる。
また、図4及び図5に示した長方形断面(岩盤部分G1に相当する部分)の断面係数Zは、単位厚さが1のためb=1、hはボーリング深さと同じDを考えているので、
Z=(bh2)/6=D2/6
となる。
角部に生じる応力σは、モーメントMを断面係数Zで除したもので近似できるから、
σ=(wd2/2)/(D2/6)=3w×(d2/D2) 〔数式3〕
となり、この荷重がボーリング下端角部に応力集中する。図14で厚肉円筒理論の説明をしたが、図14はボーリング下端角部の応力集中を考えない場合のボーリング孔周辺岩盤の応力分布を説明したものである。
実際の破壊は図5に示すボーリング孔2の隅部3に応力集中を生じる。よって、〔数式3〕式から明らかなように(d2/D2)>1/3とすることで、内圧Wが岩盤の引張強度σtに等しくなった時点で、ボーリング下端角部付近で内圧wよりも大きな引張応力による局所的な破壊が発生する。一度局所的な破壊が発生すると、破壊面先端部に応力集中が生じ、結果として図6のEに示すようにベンチの自由面に平行な方向に亀裂が進展する。これと同時にベンチの自由面側の岩盤は図5に二点鎖線で示すように回転の変形を生じるため、ボーリング孔下端部からベンチの自由面に向かって曲げの破壊面Hも同時に進展し、前述したように効率的な破壊が実施できる。すなわち、d>D/√3を満足すればボーリング孔上端付近にポリマー層を設けなくても掘削が実施できる。
dがD/√3よりもかなり大きな値とする場合は、応力集中が発生することには変わりはなく、かえって、ポリマーを過剰に使用することになる。
前述の特許文献では、ボーリング孔の深さ方向の大部分に薬剤を装填し、ボーリング孔表面部分を早強セメントで閉塞する構造を開示している。このように薬剤をボーリング孔のほぼ全体に充填する構造は理論的に過剰設計であり、かつ不経済である。
よって、本発明ではボーリング孔の下側にポリマーをd>D/√3となるように充填し、かつ、その上部には図4に示すようにあえてポリマーを充填せず、早強セメントによる閉塞部および単一の砂層部からなる非膨潤領域の長さpをp<D/√3の範囲でできるだけ大きくする構造としている。
これにより、既存技術に比較して効率的、かつ、経済的な岩盤掘削が可能となる。また、早強セメントによる閉塞は、本来はボーリング孔上端部を閉塞(固定)して、ポリマーによる膨潤圧を発生させることが目的である。
ボーリング孔半径を3cm、ポリマー層の厚さを0.5cm、ポリマーによって発生する内圧を100kg/cm2とすると、早強セメントによる閉塞高さp’は以下の式を満足する必要がある。ここでμは早強セメントと岩盤の付着強度であり、一般的にμ=10kg/cm2である。
μ= 早強セメントによる閉塞下端に作用する力(膨潤圧×ポリマー層断面積)
÷ 早強セメントと岩盤の付着面積
=(100kg/cm2×(3cm×3cm−2.5cm×2.5cm)×3.14)÷(3cm×2×3.14×p’)
=10kg/cm2
→ p’> 4.6cm
本発明は、ボーリング孔上部に非膨潤層をp<D/√3の範囲でできるだけ大きくする構造とし、ポリマーよりも安価な早強セメントや砂により非膨潤領域を積極的に大きく設けるという目的も有しており、これにより合理的、かつ、経済的な掘削を可能としている。
[Design of the ratio of the depth of the vertical hole to the height of the swollen part and the thickness of the closed part]
Further, in the present invention, the height d of the polymer layer shown in FIG.
[Equation 2] d> D / √3
And the height p of the non-swelling portion obtained by adjusting the height of the middle portion to the closing height p ′ of the early-strength cement is [Equation 3] p <D / √3
It is characterized by the following.
The reason will be described below.
As shown in FIG. 7A, consider a case where a boring hole is excavated in an in-situ bedrock and a bench excavation is performed using the present invention. FIG. 4 is a plan view and FIG. 5 is a cross-sectional view. In the case of the conventional static crushing, the arrangement interval of the boring holes is a standard of 50 cm. It is thought that the greater the depth D of the boring, the better the rock excavation efficiency, but the need to exceed the boring interval of 50 cm is considered to be low. Therefore, the following description is based on the condition that the boring interval is equal to the depth of the boring hole. In practicing the present invention, the boring interval and the boring depth do not necessarily have to be equal.
As shown in FIG. 4, the cross section of the unit thickness 1 is focused on the rock around the boring hole. When swelling pressure w is generated by placing a polymer in a borehole, tensile stress concentration occurs at a corner at the lower end of the borehole shown in FIG. Assuming that the height of the polymer layer is d, the moment generated at the bottom corner of the boring is
M = load × distance = (w × d) × (d / 2) = (Wd 2 ) / 2
Becomes
Moreover, the section modulus Z of the rectangular cross-section (the portion corresponding to the rock portion G 1) shown in FIGS. 4 and 5, b = 1, h for unit thickness is 1 believe the same D as boring depth So
Z = (bh 2) / 6 = D 2/6
Becomes
Since the stress σ generated at the corner can be approximated by dividing the moment M by the section modulus Z,
σ = (wd 2/2) / (D 2/6) = 3w × (d 2 / D 2) [Equation 3]
This load concentrates stress at the bottom corner of the boring. FIG. 14 illustrates the thick cylinder theory, but FIG. 14 illustrates the stress distribution in the rock around the boring hole when the stress concentration at the bottom corner of the boring is not considered.
The actual fracture causes a stress concentration at the corner 3 of the boring hole 2 shown in FIG. Therefore, as is apparent from [Equation 3], by setting (d 2 / D 2 )> 3, when the internal pressure W becomes equal to the tensile strength σt of the rock, the internal pressure near the corner of the lower end of the boring hole is reduced. Local destruction occurs due to a tensile stress greater than w. Once local fracture occurs, stress concentration occurs at the fracture surface tip, and as a result, a crack propagates in a direction parallel to the free surface of the bench as shown in FIG. 6E. At the same time, the rock on the free surface side of the bench undergoes rotational deformation as shown by the two-dot chain line in FIG. 5, so that the fracture surface H of the bending also advances from the lower end of the boring hole toward the free surface of the bench, As described above, efficient destruction can be performed. That is, if d> D / √3 is satisfied, excavation can be performed without providing a polymer layer near the upper end of the borehole.
When d is much larger than D / √3, stress concentration still occurs, and the polymer is used excessively.
The above-mentioned patent document discloses a structure in which a drug is loaded into most of the borehole in the depth direction and the surface of the borehole is closed with high-strength cement. Such a structure in which the drug is filled almost all over the borehole is theoretically overdesigned and uneconomical.
Therefore, in the present invention, the polymer is filled under the boring hole so that d> D / √3, and the upper portion is not filled with the polymer as shown in FIG. And the length p of the non-swelling region composed of the portion and the single sand layer portion is made as large as possible in the range of p <D / √3.
This enables more efficient and economical rock excavation than existing technologies. In addition, the blockage by the early-strength cement is originally intended to block (fix) the upper end portion of the boring hole to generate a swelling pressure due to the polymer.
Assuming that the radius of the boring hole is 3 cm, the thickness of the polymer layer is 0.5 cm, and the internal pressure generated by the polymer is 100 kg / cm 2 , the closing height p ′ by the early-strength cement must satisfy the following expression. Here, μ is the bond strength between the early-strength cement and the rock, and μ is generally 10 kg / cm 2 .
μ = Force acting on the lower end of blockage due to the early-strength cement (swelling pressure x cross-sectional area of polymer layer)
付 着 Adhesion area between early-strength cement and rock mass = (100 kg / cm 2 × (3 cm × 3 cm-2.5 cm × 2.5 cm) × 3.14) ÷ (3 cm × 2 × 3.14 × p ')
= 10kg / cm 2
→ p '> 4.6cm
Another object of the present invention is to provide a structure in which the non-swelling layer is formed as large as possible in the range of p <D / ボ ー 3 above the boring hole, and the non-swelling region is actively provided with a high-strength cement or sand which is cheaper than a polymer. This allows for reasonable and economical drilling.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments at all, and it goes without saying that the present invention can be implemented in various modes without departing from the gist of the present invention.
2…縦孔(ボーリング孔) 3…隅部
4…破砕機構
6…膨潤部 6a…コア部 6b…周辺部
8…中間部
10…閉塞部 12…給水孔 14…排気孔
16…給水パイプ 18…排気パイプ
20…膨潤ユニット 22…筒状本体 24…内筒 24a…シール部
26…外筒 28…連結板 30…底蓋
50…ブレーカー
A…吸水材 C…通水材 E…掘削面(ベンチの表面)
F…割れ目 G…岩盤 H…割れ目(亀裂・破壊面)
J…治具 K…不織布の接合面 L…掘削面から孔列までの距離 Lu…塊
S…境界面 T…吸水材の層厚
2 ... vertical hole (borehole) 3 ... corners 4 ... crushing mechanism 6 ... Rise Jun portion 6a ... core portion 6b ... peripheral portion 8 ... intermediate portion 10 ... closing portion 12 ... feed water holes 14 ... exhaust hole 16 ... water supply pipe 18 ... Exhaust pipe 20 ... Swelling unit 22 ... Cylinder body 24 ... Inner cylinder 24a ... Seal part 26 ... Outer cylinder 28 ... Connecting plate 30 ... Bottom lid 50 ... Breaker A ... Water absorbing material C ... Water-permeable material E ... Excavation surface (bench Surface)
F: crack G: rock mass H: crack (crack / fracture surface)
J: jig K: bonding surface of nonwoven fabric L: distance from excavation surface to row of holes Lu: lump S: boundary surface T: layer thickness of water absorbing material
Claims (4)
上記縦孔内に吸水により膨潤可能な環状の吸水材によって柱状の通水材の周囲を囲んでなる2重構造を有する膨潤部を構築する工程と、
上記縦孔の上部側を、排気孔及び給水孔付きの閉塞部で塞ぐ工程と、
上記給水孔から通水材へ到達する給水パイプを介して上記通水材へ注水する工程と、
上記通水材の周面である通水材及び吸水材の境界面から吸水した吸水材が膨潤し、この膨潤圧で縦孔回りの岩盤部分を割裂するように構成した岩盤掘削工法。 Excavating multiple vertical holes in the bedrock;
A step of constructing a swelling portion having a double structure surrounding the columnar water-permeable material by the annular water-absorbing material swellable by water absorption in the vertical hole;
A step of closing the upper side of the vertical hole with a closed portion having an exhaust hole and a water supply hole,
A step of injecting the water-permeable material through a water-supply pipe reaching the water-permeable material from the water- supply hole,
A rock excavation method in which the water-absorbing material that has absorbed water swells from a boundary surface between the water-permeable material and the water-absorbing material, which is a peripheral surface of the water-permeable material, and the rock part around the vertical hole is split by the swelling pressure.
この吸水材の内側から上記閉塞部の裏面までの空間を、流動性を有する通水材で充填させることにより、
上記縦孔の下部内に、当該縦孔の底部に載置させて、上記2重構造を構築させたことを特徴とする、請求項1に記載の岩盤掘削工法。 Along with disposing the annular water absorbing material in contact with the bottom surface of the vertical hole and the inner peripheral surface of the lower portion of the vertical hole,
By filling the space from the inside of the water-absorbing material to the back surface of the closed portion with a water-permeable material having fluidity,
In the lower part of the longitudinal hole, so it placed on the bottom of the vertical hole, characterized in that to construct the double structure, rock drilling method according to claim 1.
少なくとも高さ方向の一部に形成され、吸水により膨潤可能な環状の吸水部で柱状の通水部の周囲を囲んでなる2重構造と、
上記通水部内から起立された給水管とを具備し、
上記通水部は、上記吸水部よりも体積圧縮率が小さく、かつ通水部の周面である通水部及び吸水部の境界面の全体を通じて吸水部側への通水が可能な構成を有しており、
通水部側からの吸水により吸水部が膨潤して、縦孔内面を圧接可能に構成した膨潤ユニット。 A transportable swelling unit for use by loading into a vertical hole in the rock,
A double structure formed around at least a part of the height direction and surrounding the columnar water-passing portion with an annular water-absorbing portion that can swell by water absorption;
A water supply pipe standing up from the inside of the water passage section ,
The water-passing portion has a volume compression ratio smaller than that of the water-absorbing portion, and is configured such that water can flow to the water-absorbing portion through the entire boundary surface between the water-passing portion and the water-absorbing portion, which is the peripheral surface of the water- passing portion. Have
A swelling unit in which the water absorption part swells due to water absorption from the water passage part side, and the inner surface of the vertical hole can be pressed.
上記通水部は、上記内筒内に通水材を投入することにより、吸水部は、上記内筒と外筒との間に吸水材を投入することにより、それぞれ構成されたことを特徴とする、請求項3記載の膨潤ユニット It has a double cylinder which is interconnected with the inner cylinder and the outer cylinder through the coupling piece, the lower surface and the lower surface of the space within the inner cylindrical space between their inner cylinder and the outer cylinder, break A container body covered with a possible bottom lid,
The water passage section and turning on the water passing member in the inner cylindrical water absorption unit and turning on the water absorbent material between the inner tube and the outer tube, and characterized by being constituted respectively The swelling unit according to claim 3,
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