JP7200013B2 - Tunnel Face Forward Exploration System and Tunnel Face Forward Exploration Method - Google Patents

Description

Translated fromJapanese

本発明は、トンネル切羽前方の地山状況を把握する際に用いるトンネル切羽前方探査システムおよびトンネル切羽前方地山の探査方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a tunnel face front exploration system and a tunnel face front exploration method used when grasping the ground conditions ahead of a tunnel face.

従来より、山岳トンネルを施工する際には、掘削対象領域を含む周辺地山に対して事前調査を行い、この調査結果に基づいてトンネルの設計及び施工計画を立案する。山岳トンネルの事前調査では、地山の地盤強度や地層境界の位置を把握する手段として弾性波探査技術が採用されるが、弾性波探査を地表から行うため、土被りの大小により探査精度に影響が生じやすい。このため、より正確に地山状況を把握するため、山岳トンネルの施工中においても、切羽前方地山の弾性波探査を実施している。 Conventionally, when constructing a mountain tunnel, a preliminary survey is conducted on the surrounding ground including the area to be excavated, and the tunnel design and construction plan are drafted based on the survey results. In advance surveys for mountain tunnels, seismic survey technology is used as a means of ascertaining the ground strength of the ground and the position of strata boundaries. is likely to occur. Therefore, in order to grasp the ground conditions more accurately, we are conducting seismic surveys of the ground ahead of the face even during construction of the mountain tunnel.

例えば、特許文献１では、トンネル切羽から前方に向けてドリルビットによる削孔を行いつつ、切羽近傍に配置した受振器でドリルビットから地山を直接伝わってきた削孔振動を受振するとともに、ボーリングマシンに取り付けたパイロットセンサで掘削ビットから掘削ロッドを伝ってきた削孔振動を受振する。そして、これら２地点で受振した振動情報に基づいて、ドリルビット先端とトンネル切羽の間の領域における相似的な区間弾性波速度を得ている。 For example, inPatent Document 1, while drilling with a drill bit toward the front from the tunnel face, a geophone placed near the face receives drilling vibrations directly transmitted from the drill bit to the ground and drilling A pilot sensor attached to the machine receives drilling vibrations transmitted from the drilling bit to the drilling rod. Then, based on the vibration information received at these two points, similar section elastic wave velocities in the region between the tip of the drill bit and the tunnel face are obtained.

特開２０１６－１７９００号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-17900

特許文献１のような、地山を削孔するドリルビットを利用して切羽前方地山の状況把握を行う削孔検層によれば、ドリルビットによる削孔振動を発振源とするため、切羽近傍で実施する打撃や発破等を発振源とする速度検層と比較して、大掛かりな発振に係る作業を省略できる。 According to the drilling logging that uses a drill bit for drilling the ground to grasp the situation of the ground in front of the face, as inPatent Document 1, since drilling vibration by the drill bit is the source of oscillation, the face Compared to velocity logging, which uses blows or blasting in the vicinity as an oscillation source, large-scale oscillation-related work can be omitted.

しかし、ドリルビットによる削孔振動は、上述した切羽近傍で実施する打撃や発破と比較して、その振動が微弱である。また、ドリルビットによる削孔は、掘削ロッドの後端部近傍に配置されたボーリングマシンにドリフター等の打撃装置を装備し、この打撃装置から掘削ロッドを介してドリルビットに打撃を発生させる。このため、ボーリングマシンから大きな機械振動が発振されるとともに、掘削ロッドを継ぎ足しながら削孔作業を行う場合には、掘削ロッドのジョイント部で削孔振動の重複反射が生じる。 However, the drilling vibration by the drill bit is weaker than the impact and blasting performed near the face as described above. For drilling with a drill bit, a boring machine arranged near the rear end of a drilling rod is equipped with a striking device such as a drifter, and the striking device strikes the drill bit through the drilling rod. For this reason, a large mechanical vibration is oscillated from the boring machine, and when the drilling work is performed while adding drilling rods, the drilling vibration is repeatedly reflected at the joint portion of the drilling rod.

すると、ボーリングマシンに取り付けられ、ドリルビットから掘削ロッドを伝ってきた削孔振動を受振するパイロットセンサは、上記の削孔振動の重複反射やボーリングマシンの機械振動等のノイズを、微弱な削孔振動と併せて受振することとなり、解析結果の精度や信頼性に影響を生じやすい。 Then, the pilot sensor, which is attached to the boring machine and receives the drilling vibration transmitted from the drill bit through the drilling rod, converts noise such as repeated reflection of the drilling vibration and the mechanical vibration of the boring machine into weak drilling. The vibration is received together with the vibration, which tends to affect the accuracy and reliability of the analysis results.

本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、高精度で信頼性の高いトンネル切羽前方探査を実施することの可能な、トンネル切羽前方探査システムおよびトンネル切羽前方地山の探査方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and its main object is to provide a tunnel face forward exploration system and a tunnel face forward exploration system capable of performing highly accurate and highly reliable tunnel face forward exploration. It is to provide an exploration method for mountains.

かかる目的を達成するため、本発明のトンネル切羽前方探査システムは、トンネルの切羽前方を掘削ビットにより削孔しながら、掘削ビットから発生するビット振動を、切羽近傍に設置する受振器および前記掘削ビット近傍に配置するパイロットセンサの２地点で連続的に受振し、受振した２地点の情報に基づいて切羽前方の弾性波速度を算出するトンネル切羽前方探査システムであって、前記掘削ビットに打撃を発生させる振動発生機構が、前記掘削ビットの背面側に配置されるとともに、該振動発生機構の背面側に、前記パイロットセンサおよび該パイロットセンサを収納するセンサケースを備えた振動センサ機構が配置され、該振動センサ機構が、掘削ロッドの先端部に設置されることを特徴とする。 In order to achieve such an object, the tunnel face forward exploration system of the present invention includes a geophone installed near the face of the tunnel face to detect bit vibration generated by the drilling bit while the front of the tunnel face is being drilled by the drilling bit, and the drilling bit. A tunnel face front exploration system that continuously receives vibrations at two points of a pilot sensor placed in the vicinity and calculates the elastic wave velocity in front of the face based on the information of the two points that received the vibrations, and generates an impact on the excavation bit. A vibration generating mechanism that causes the drilling bit to generate vibration is disposed on the back side of the drilling bit, and a vibration sensor mechanism including the pilot sensor and a sensor case that houses the pilot sensor is disposed on the back side of the vibration generating mechanism, A vibration sensor mechanism is installed at the tip of the drilling rod.

本発明のトンネル切羽前方探査システムによれば、振動センサ機構を掘削ロッドの先端部に設置することにより、最も掘削ビットに近接した位置にパイロットセンサを配置できる。これにより、地山の削孔時に掘削ビットから発生するビット振動を、実振動に近い状態でパイロットセンサにて受振することが可能となる。 According to the tunnel face forward exploration system of the present invention, by installing the vibration sensor mechanism at the tip of the excavation rod, the pilot sensor can be arranged at the position closest to the excavation bit. This makes it possible for the pilot sensor to receive the bit vibration generated from the excavation bit during drilling of the ground in a state close to the actual vibration.

また、振動発生機構を掘削ビットの背面側に配置した削孔機を掘削ロッドの先端側に配置した、いわゆる先端打撃方式により地山の削孔を行う。これにより、掘削ロッドの後端部近傍にドリフタ等の打撃装置を用いて掘削ビットに打撃を発生させる後端打撃方式と比較して、削孔長を長大化できる。したがって、１回の探査でトンネル切羽前方の広範囲にわたって地山状況を把握することが可能となる。 In addition, the ground is drilled by a so-called tip impact method in which a drilling machine having a vibration generating mechanism arranged on the back side of the excavation bit is arranged on the tip side of the excavation rod. As a result, the drilling length can be increased as compared with the rear-end impact method in which an impact device such as a drifter is used in the vicinity of the rear end of the drilling rod to generate impact on the drilling bit. Therefore, it is possible to grasp the ground conditions over a wide area in front of the tunnel face with a single survey.

さらに、削孔長が長大化し、掘削ロッドに多数のジョイント部が設けられることに伴って、多数のジョイント部で掘削ロッドを伝達するビット振動が重複反射を生じる場合にも、パイロットセンサが掘削ロッドの先端部に設置されるため、これら重複反射に起因するノイズの影響を受けることなく、ビット振動を受振することが可能となる。 Furthermore, when the drilling length is increased and the drilling rod is provided with a large number of joints, the bit vibration transmitted to the drilling rod is reflected repeatedly at the multiple joints. , it is possible to receive bit vibrations without being affected by noise caused by these overlapping reflections.

また、ドリフタ等の打撃装置を使用する場合と異なり、地山の削孔中に打撃装置に起因する大きな機械振動も発生しないため、パイロットセンサは、掘削ビットから発生するビット振動を、最もノイズの少ない環境下で受振することが可能となる。 In addition, unlike the case of using an impact device such as a drifter, there is no large mechanical vibration caused by the impact device during drilling of the ground. It becomes possible to receive vibrations in a small environment.

本発明のトンネル切羽前方探査システムは、前記掘削ロッドが、金属製の中空筒体よりなる掘削ロッド本体と、該掘削ロッド本体の中空部に挿入される導電棒とを備えるとともに、前記振動センサ機構が、前記センサケースに設置した接続端子に一方の端部が接続されるセンサ側導電棒と、該センサ側導電棒及び前記センサケースが挿入される金属製のケースロッドと、を備え、該ケースロッドが、前記掘削ロッド本体及び前記振動発生機構の両者に、中空部を連通させた状態で接続され、前記センサケースが金属製であり、その外周面の少なくとも一部が前記ケースロッドの内周面に接触され、前記センサ側導電棒の他方の端部が、前記掘削ロッドの前記導電棒と接続されることを特徴とする。 In the tunnel face forward exploration system of the present invention, the excavation rod includes an excavation rod main body made of a metal hollow cylinder, a conductive rod inserted into the hollow portion of the excavation rod main body, and the vibration sensor mechanism. is provided with a sensor-side conductive rod having one end connected to a connection terminal installed in the sensor case, and a metal case rod into which the sensor-side conductive rod and the sensor case are inserted, the case A rod is connected to both the excavation rod main body and the vibration generating mechanism in a state in which a hollow portion is communicated, the sensor case is made of metal, and at least a part of the outer peripheral surface of the sensor case is the inner periphery of the case rod. The other end of the sensor-side conductive rod is connected to the conductive rod of the drilling rod.

本発明のトンネル切羽前方探査システムによれば、掘削ロッド本体及び振動センサ機構のケースロッドの中空部を、振動発生機構に作動流体を供給する作動流体流路として機能させることができ、作動流体を供給するための配管を不要としながら、振動発生機構を作動させ、掘削ビットにて地山を削孔することが可能となる。 According to the tunnel face front exploration system of the present invention, the hollow part of the drilling rod body and the case rod of the vibration sensor mechanism can be made to function as a working fluid flow path for supplying the working fluid to the vibration generating mechanism. It is possible to actuate the vibration generating mechanism and drill the ground with the drill bit while eliminating the need for pipes for supply.

また、掘削ロッド本体及びこれと接続される振動センサ機構のケースロッドをマイナス配線と見做し、掘削ロッドの導電棒及びこれと接続される振動センサ機構のセンサ側導電棒をプラス配線と見做して、これらを２芯の電気ケーブルとして機能させることができる。これにより、電気ケーブルを追加配置することなく、パイロットセンサで受振したビット振動に係る情報の伝送やパイロットセンサへの給電を、掘削ロッド及び振動センサ機構を介して行うことが可能となる。 In addition, the drilling rod main body and the case rod of the vibration sensor mechanism connected thereto are regarded as negative wiring, and the conductive rod of the drilling rod and the sensor-side conductive rod of the vibration sensor mechanism connected thereto are regarded as positive wiring. so that they can function as a two-core electrical cable. This makes it possible to transmit information related to bit vibration received by the pilot sensor and to supply power to the pilot sensor via the drilling rod and the vibration sensor mechanism without additionally arranging an electric cable.

本発明のトンネル切羽前方探査システムを用いたトンネル切羽前方地山の探査方法は、トンネルの坑内から切羽前方の地山を前記掘削ビットにより削孔しつつ、前記掘削ビットから発生するビット振動を、切羽近傍に設置した前記受振器及び前記振動センサ機構に備えた前記パイロットセンサの２地点で連続的に受振し、受振した２地点のビット振動情報に基づいて、切羽前方の弾性波速度を算出することを特徴とする。 In the tunnel face front exploration method using the tunnel face front exploration system of the present invention, while drilling the rock ahead of the face from the inside of the tunnel with the excavation bit, the bit vibration generated from the excavation bit is Vibration is continuously received at two points, the geophone installed near the face and the pilot sensor provided in the vibration sensor mechanism, and the elastic wave velocity in front of the face is calculated based on the bit vibration information at the two points received. It is characterized by

本発明のトンネル切羽前方地山の探査方法によれば、トンネル切羽前方探査システムを用いることにより、パイロットセンサは、実振動に近い状態のビット振動を最もノイズの少ない環境下で受振できる。したがって、受振したビット振動情報を用いて算出する弾性波速度の精度を向上することが可能になるとともに、弾性波速度から推定する地山に関する構成や硬軟、含水の程度等の地山状況に高い信頼性を確保することが可能となる。 According to the tunnel face front exploration method of the present invention, by using the tunnel face front exploration system, the pilot sensor can receive bit vibrations in a state close to actual vibrations in an environment with the least noise. Therefore, it is possible to improve the accuracy of the elastic wave velocity calculated using the received bit vibration information. Reliability can be ensured.

また、パイロットセンサで受振したビット振動情報に対するノイズの除去作業を省略できるため、解析システムの簡略化を図ることができるとともに、算定の迅速化及びデータ容量のスリム化を図ることが可能となる。 In addition, since it is possible to omit noise removal work for the bit vibration information received by the pilot sensor, it is possible to simplify the analysis system, speed up the calculation, and reduce the data volume.

本発明によれば、地山を削孔する際に掘削ビットから発生するビット振動を、最もノイズの少ない環境下で実振動に近い状態でパイロットセンサにより受振し、受振した情報に基づいて地山の弾性波速度を算出するため、弾性波速度から推定するトンネル切羽前方の地山状況に、高い信頼性を確保することが可能となる。 According to the present invention, the bit vibration generated from the excavation bit when drilling the ground is received by the pilot sensor in a state close to the actual vibration under the environment with the least noise, and the ground ground is detected based on the received vibration information. Since the elastic wave velocity is calculated, it is possible to ensure high reliability of the ground condition in front of the tunnel face estimated from the elastic wave velocity.

本発明の実施の形態におけるトンネル切羽前方探査システムの概略を示す図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the outline of the tunnel face front exploration system in embodiment of this invention.本発明の実施の形態における掘削ロッド、振動センサ機構の詳細を示す図である。It is a figure which shows the detail of an excavation rod and a vibration sensor mechanism in embodiment of this invention.本発明の実施の形態におけるスペーサの正面を示す図である。It is a figure which shows the front of the spacer in embodiment of this invention.本発明の実施の形態における振動センサ発生機構の断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section of the vibration sensor generation mechanism in embodiment of this invention.本発明の実施の形態におけるロータリージョイント付き高圧スイベルの詳細を示す図である。It is a figure which shows the detail of the high pressure swivel with a rotary joint in embodiment of this invention.本発明の実施の形態におけるトンネル切羽前方地山の弾性波速度を算出する方法のフローを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a flow of a method for calculating the seismic velocity of the ground in front of the tunnel face according to the embodiment of the present invention;本発明の実施の形態におけるパーティクルオービットのイメージを示す図である。It is a figure which shows the image of a particle orbit in embodiment of this invention.本発明の実施の形態における相互相関処理のイメージを示す図である。It is a figure which shows the image of cross-correlation processing in embodiment of this invention.本発明の実施の形態における切羽近傍に設置した受振器にビット振動が到達する到達時間Ｔ２と削孔距離との関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the arrival time T2 at which bit vibration reaches a geophone installed near the face and the drilling distance in the embodiment of the present invention.

本発明のトンネル切羽前方探査システムおよびトンネル切羽前方地山の探査方法は、トンネルの施工段階において、先端打撃方式の削孔装置を用いて削孔検層を実施する際に好適なシステムおよび方法である。以下に、トンネル切羽前方探査システムと、トンネル切羽前方探査システムを用いたトンネル切羽前方探査方法について、その詳細を説明する。 The tunnel face front exploration system and the tunnel face front exploration method of the present invention are suitable systems and methods for drilling and logging using tip impact drilling equipment in the tunnel construction stage. be. The details of the tunnel face forward exploration system and the tunnel face forward exploration method using the tunnel face forward exploration system will be described below.

≪トンネル切羽前方探査システム≫
図１で示すように、トンネル切羽前方探査システムＳは、トンネルＴの切羽近傍に配置される受振器Ａと、トンネルＴの切羽前方を掘削する削孔装置Ｍと、削孔装置Ｍに設置され、パイロットセンサ１０を備える振動センサ機構１と、受振器Ａ及びパイロットセンサ１０で受振したビット振動に係る情報を処理するデータ処理装置４と、を備えている。≪Tunnel face forward exploration system≫
As shown in FIG. 1, the tunnel face front exploration system S includes a geophone A arranged near the face of the tunnel T, a drilling device M for excavating the front face of the tunnel T, and a drilling device M. , avibration sensor mechanism 1 having apilot sensor 10 , and a data processing device 4 for processing information related to bit vibration received by the geophone A and thepilot sensor 10 .

削孔装置Ｍは、いわゆる先端打撃方式の削孔装置であり、削孔機２と、削孔機２の後端部に振動センサ機構１を介して接続される掘削ロッド３と、掘削ロッド３を把持して回転力と推進力を付与するボーリングマシンＢとを備えている。 The drilling device M is a so-called tip impact type drilling device, and includes adrilling machine 2, adrilling rod 3 connected to the rear end of thedrilling machine 2 via avibration sensor mechanism 1, and adrilling rod 3 and a boring machine B that grips and imparts rotational force and propulsive force.

削孔機２は、地山を削孔する掘削ビット２１と、掘削ビット２１の背面側に位置して打撃を発生させる振動発生機構２２とを備える。本実施の形態では、振動発生機構２２に水圧ハンマーを採用しており、図１及び図２で示すように、前端部が掘削ビット２１の背面側に接続され、後端部に高圧水Ｗが流入する開口を有する筒体２２１と、筒体２２１内で、筒体２２１内の中間部を塞ぐように配置される逆止弁と、逆止弁の挙動に連動して筒体２２１の前端側もしくは後端側に移動するピストンと、を備えている（逆止弁及びピストンは図示していない）。 Thedrilling machine 2 includes adrilling bit 21 for drilling a natural ground, and avibration generating mechanism 22 positioned on the back side of thedrilling bit 21 to generate an impact. In this embodiment, a hydraulic hammer is adopted as thevibration generating mechanism 22, and as shown in FIGS. Acylindrical body 221 having an opening for inflow, a check valve arranged in thecylindrical body 221 so as to block an intermediate portion in thecylindrical body 221, and a front end side of thecylindrical body 221 interlocking with the behavior of the check valve. or a piston that moves to the rear end side (the check valve and the piston are not shown).

筒体２２１の開口より高圧水Ｗが流入すると、筒体２２１内における高圧水Ｗの流れ方向が前端部方向となって逆止弁が開状態になるとともに、ピストンは筒体２２１の前端部方向に移動し、その先端が掘削ビット２１の背面を打撃して移動が停止する。すると、ピストンと逆止弁の間における高圧水Ｗの流れ方向が後端側方向となって逆止弁が閉状態になるとともに、ピストンは筒体２２１の後端部方向に移動して、その先端が掘削ビット２１の背面から離間する。 When the high-pressure water W flows in from the opening of thecylindrical body 221, the flow direction of the high-pressure water W in thecylindrical body 221 becomes the front end portion, and the check valve is opened, and the piston moves toward the front end portion of thecylindrical body 221. , and its tip strikes the back surface of thedrilling bit 21 and stops moving. Then, the flow direction of the high-pressure water W between the piston and the check valve becomes the rear end side direction, and the check valve is closed, and the piston moves toward the rear end portion of thecylindrical body 221. The tip is spaced from the back surface of thedrilling bit 21 .

筒体２２１に高圧水Ｗが供給されている間中、上記の動作が繰り返されることにより、振動発生機構２２は掘削ビット２１に連続的な打撃を発生させて地山を削孔する。このようにして、掘削ビット２１によりトンネルＴの切羽前方地山を削孔することにより、掘削ビット２１から発生するビット振動は、図１で示すように、受振器Ａおよび振動センサ機構１に備えたパイロットセンサ１０により連続的に受振される。また、これら２地点で受振されたビット振動情報は、トンネルＴの坑内もしくは工事事務所等に設置されるデータ処理装置４に伝送される。 While the high-pressure water W is being supplied to thecylinder 221, the above operation is repeated, whereby thevibration generating mechanism 22 continuously strikes theexcavation bit 21 to excavate the ground. By drilling the ground in front of the tunnel T with thedrilling bit 21 in this manner, the bit vibration generated from thedrilling bit 21 is provided for the geophone A and thevibration sensor mechanism 1 as shown in FIG. Vibrations are continuously received by thepilot sensor 10 . Further, the bit vibration information received at these two points is transmitted to the data processing device 4 installed inside the tunnel T or in the construction office or the like.

受振器Ａは、弾性波探査で一般に採用される３成分加速度計であって、トンネルＴの坑内から地山に向けて削孔される計測孔Ｈに設置され、地山を伝わるビット振動情報を受振する。振動センサ機構１に備えるパイロットセンサ１０は、掘削ビット２１から削孔機２を伝わるビット振動を受振するセンサであり、受振器Ａと同様に弾性波探査で一般に採用される３成分加速度計を採用できるが、本実施の形態では、パイロットセンサ１０に求められる精度や配置スペース等を考慮し、１成分加速度計を採用している。 The geophone A is a three-component accelerometer commonly used in seismic exploration, and is installed in a measurement hole H that is drilled from the inside of the tunnel T toward the ground. Receive vibrations. Thepilot sensor 10 provided in thevibration sensor mechanism 1 is a sensor that receives bit vibration transmitted from thedrilling bit 21 to thedrilling machine 2, and like the geophone A, a three-component accelerometer generally used in seismic surveying is adopted. However, in the present embodiment, a one-component accelerometer is adopted in consideration of the accuracy required for thepilot sensor 10, the installation space, and the like.

データ処理装置４は、データ収録システム４１と、データ解析装置４２とを備え、データ収録システム４１は、いわゆるデータロガーであり、受振器Ａ及びパイロットセンサ１０が受振したビット振動情報を読み取り、データ解析装置４２に出力する。 The data processing device 4 includes adata recording system 41 and a data analysis device 42. Thedata recording system 41 is a so-called data logger, which reads bit vibration information received by the geophone A and thepilot sensor 10 and analyzes the data. Output to device 42 .

データ解析装置４２は、演算処理装置４２１、入力部４２２、出力部４２３及び記憶部４２４等を備えた、いわゆるノート型パソコンやタブレット端末であり、入力部４２２は、データ収録システム４１で読み取ったビット振動情報を入力する入力機能と、スイッチ、キーボード等の入力装置を備える。 The data analysis device 42 is a so-called notebook computer or tablet terminal equipped with anarithmetic processing unit 421, aninput unit 422, anoutput unit 423, astorage unit 424, etc., and theinput unit 422 can It has an input function for inputting vibration information and input devices such as switches and keyboards.

また、出力部４２３は、画面表示を行うディスプレイやプリンタ等の出力装置を備え、記憶部４２４は、半導体メモリ又はハードディスクドライブ等からなる記憶装置であり、演算処理装置４２１によって実行可能なプログラムが格納されている。 In addition, theoutput unit 423 includes an output device such as a display and a printer for screen display, and thestorage unit 424 is a storage device such as a semiconductor memory or a hard disk drive, and stores a program that can be executed by thearithmetic processing unit 421. It is

演算処理装置４２１は、ＣＰＵ、ＧＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びハードウェアインタフェース等を有するコンピュータであり、受振器Ａ及びパイロットセンサ１０で受振したビット振動情報に基づいて、地山の弾性波速度を算出する弾性波速度算出部４２１１を少なくとも備えている。なお、トンネル切羽前方探査システムＳで地山状況を把握できる範囲は、トンネルＴの切羽位置と掘削ビット２１の配置位置の間の領域内に限定される。 Thearithmetic processing unit 421 is a computer having a CPU, a GPU, a ROM, a RAM, a hardware interface, etc., and calculates the elastic wave velocity of the ground based on the bit vibration information received by the geophone A and thepilot sensor 10. At least an elasticwave velocity calculator 4211 is provided. The range in which the tunnel face forward exploration system S can grasp the ground condition is limited to the area between the face position of the tunnel T and the arrangement position of theexcavation bit 21 .

上述する構成のトンネル切羽前方探査システムＳは、振動センサ機構１を削孔機２に備えた振動発生機構２２の背面側に配置することで、最も掘削ビット２１に近接した位置にパイロットセンサ１０を配置する。これにより、地山削孔時に掘削ビット２１から発生するビット振動を、実振動に近い状態で受振できる。 The tunnel face forward exploration system S configured as described above arranges thevibration sensor mechanism 1 on the back side of thevibration generating mechanism 22 provided in thedrilling machine 2, so that thepilot sensor 10 is positioned closest to theexcavation bit 21. Deploy. As a result, the bit vibration generated from theexcavation bit 21 during ground drilling can be received in a state close to the actual vibration.

また、掘削ビット２１に打撃を発生させる振動発生機構２２を掘削ビット２１の背面側に配置した削孔機２を用いて、先端打撃方式の先進ボーリングを行うことで、従来より実施されている掘削ロッド３の後端部近傍にドリフタ等の打撃装置を配置し、掘削ロッド３を介して掘削ビット２１に打撃を発生させる後端打撃方式と比較して、削孔長を長大化できる。これにより１回の削孔探査で、トンネルＴの切羽前方の地山状況を広範囲にわたって把握できる。 In addition, by using thedrilling machine 2 in which thevibration generating mechanism 22 for generating impact on thedrilling bit 21 is arranged on the back side of thedrilling bit 21, advanced drilling of the tip impact method is performed, thereby performing conventional drilling. The drilling length can be increased compared to the rear-end impact method in which an impact device such as a drifter is arranged near the rear end of therod 3 to strike thedrilling bit 21 via thedrilling rod 3 . As a result, it is possible to ascertain the ground conditions in front of the face of the tunnel T over a wide range with a single drilling survey.

さらに、削孔長が長大化し、掘削ロッド３に多数のジョイント部が設けられることに伴い、ジョイント部で掘削ロッド３を伝達するビット振動が重複反射を生じる場合にも、パイロットセンサ１０が掘削ロッド３の先端部に配置されるため、これら重複反射に起因するノイズの影響を受けることなく、ビット振動を受振できる。 Furthermore, as the drilling length increases and thedrilling rod 3 is provided with a large number of joints, even if the bit vibration transmitted to thedrilling rod 3 at the joints causes multiple reflections, thepilot sensor 10 will not detect the drilling rod. 3, bit vibration can be received without being affected by noise caused by these overlapping reflections.

また、削孔機２は、ドリフタ等の打撃装置と異なり、地山の削孔中に打撃装置に起因する大きな機械振動を発生しないため、パイロットセンサ１０は、掘削ビット２１から発生するビット振動を、最もノイズの少ない環境下で受振できる。 In addition, unlike an impact device such as a drifter, thedrilling machine 2 does not generate large mechanical vibrations caused by the impact device during drilling of the ground. , can be received in the least noisy environment.

≪掘削ロッド及び振動センサ機構≫
ところで、本実施の形態では、削孔機２の振動発生機構２２に水圧ハンマーを採用していることから、掘削ロッド３及び振動センサ機構１に、振動発生機構２２へ作動流体である高圧水Ｗを供給する機能を持たせている。また、パイロットセンサ１０を備える振動センサ機構１が掘削ロッド３の先端部に設置されることから、掘削ロッド３及び振動センサ機構１を、パイロットセンサ１０で受振したビット振動情報をデータ処理装置４に伝送するための二芯の電気ケーブルとして機能させている。≪Drilling rod and vibration sensor mechanism≫
By the way, in the present embodiment, since a hydraulic hammer is adopted as thevibration generating mechanism 22 of thedrilling machine 2, thedrilling rod 3 and thevibration sensor mechanism 1 are connected to thevibration generating mechanism 22. It has the function of supplying Further, since thevibration sensor mechanism 1 having thepilot sensor 10 is installed at the tip of theexcavation rod 3, the bit vibration information received by thepilot sensor 10 of theexcavation rod 3 and thevibration sensor mechanism 1 is transmitted to the data processing device 4. It functions as a two-core electrical cable for transmission.

そこで、本実施の形態における掘削ロッド３と、パイロットセンサ１０を備える振動センサ機構１の構造について、以下に説明する。 Therefore, the structure of thedrilling rod 3 and thevibration sensor mechanism 1 having thepilot sensor 10 according to the present embodiment will be described below.

＜掘削ロッド＞
掘削ロッド３は、図１で示すように、金属製の中空筒体よりなる掘削ロッド本体５と、導電材料で形成された高導電性金属棒であり、掘削ロッド本体５より十分小さい断面径を有する導電棒７と、掘削ロッド本体５と導電棒７との間に介装されるスペーサ９と、を備えている。<Drilling rod>
As shown in FIG. 1, thedrilling rod 3 is composed of adrilling rod body 5 made of a metal hollow cylinder and a highly conductive metal rod made of a conductive material. and aspacer 9 interposed between the excavatingrod body 5 and theconductive rod 7 .

スペーサ９は、図３で示すように、導電棒７を把持する把持部９１と、把持部９１の外縁より突出し、突出端部が掘削ロッド本体５の内周面に当接する導電棒支持部９２と、を有する。また、スペーサ９は、導電棒７を把持した状態で掘削ロッド本体５へ挿入した際に、掘削ロッド本体５の中空部を閉塞することのないよう、切欠きや通し孔等により形成された連通部９３を備えている。 As shown in FIG. 3, thespacer 9 includes a grippingportion 91 that grips theconductive rod 7 and a conductiverod support portion 92 that protrudes from the outer edge of the grippingportion 91 and contacts the inner peripheral surface of theexcavation rod body 5 at the projecting end. and have In addition, thespacer 9 is a communicating member formed by a notch, a through hole, or the like so as not to close the hollow portion of thedrilling rod body 5 when thespacer 9 is inserted into thedrilling rod body 5 while holding theconductive rod 7 . Aportion 93 is provided.

これら、把持部９１、導電棒支持部９２及び連通部９３は、いずれの形状を有するものでもよいが、本実施の形態では、把持部９１が導電棒７を包持するようリング形状に形成され、導電棒支持部９２は把持部９１の外縁より放射方向に３体突出し、隣り合う導電棒支持部９２の間に連通部９３が設けられている。 Thegrip portion 91, the conductiverod support portion 92, and thecommunication portion 93 may have any shape. , three conductiverod support portions 92 protrude radially from the outer edge of thegrip portion 91 , and acommunication portion 93 is provided between adjacent conductiverod support portions 92 .

掘削ロッド３は、このような構成のスペーサ９を長手方向に間隔を設けて複数取り付けた導電棒７を掘削ロッド本体５に挿入することにより、導電棒７と掘削ロッド本体５との間に確保した隙間を、高圧水Ｗが流下する作動流体流路Ｌ１として機能させている。なお、スペーサ９には連通部９３が設けられているため、高圧水Ｗは連通部９３を通過でき、掘削ロッド３内をスムーズに流下することが可能となっている。 Thedrilling rod 3 is secured between theconductive rod 7 and the drilling rodmain body 5 by inserting theconductive rod 7 having a plurality ofspacers 9 having such a structure attached at intervals in the longitudinal direction into the drilling rodmain body 5 . The gap functions as a working fluid flow path L1 through which the high-pressure water W flows down. Since thespacer 9 is provided with thecommunication portion 93 , the high-pressure water W can pass through thecommunication portion 93 and smoothly flow down theexcavation rod 3 .

また、掘削ロッド３は、金属製の掘削ロッド本体５をマイナス配線と見做すとともに、導電棒７をプラス配線と見做して２芯の電気ケーブルとして機能させることができる。 Further, thedrilling rod 3 can function as a two-core electric cable by regarding the metal drilling rodmain body 5 as a negative wiring and theconductive rod 7 as a positive wiring.

ところで、掘削ロッド３は、地山削孔が進行するにつれてその長さを伸長させるものである。このため、図２で示すように、複数の掘削ロッド一般部３ａにより構成されるとともに、掘削ロッド一般部３ａは長手方向に継ぎ足し自在な構成を有している。 By the way, theexcavation rod 3 is extended in length as ground drilling progresses. For this reason, as shown in FIG. 2, it is composed of a plurality of excavation rodgeneral portions 3a, and the excavation rodgeneral portions 3a have a configuration that can be freely extended in the longitudinal direction.

掘削ロッド一般部３ａは、掘削ロッド本体５の分割体の一部である掘削ロッド本体一般部５ａと、導電棒７の分割体の一部である導電棒一般部７ａと、掘削ロッド本体一般部５ａと導電棒一般部７ａとの間に介装されるスペーサ９と、を備えている。 The drilling rodgeneral portion 3a includes a drilling rod main bodygeneral portion 5a which is a part of the divided body of the drilling rodmain body 5, a conductive rodgeneral portion 7a which is a part of the divided body of theconductive rod 7, and a drilling rod main body general portion. Aspacer 9 interposed between 5a and the conductive rodgeneral portion 7a is provided.

掘削ロッド本体一般部５ａは、一方の端部にメス継手６１が設けられるとともに、このメス継手６１に嵌合するオス継手６２が他方の端部に設けられている。また、掘削ロッド本体一般部５ａに収納される導電棒一般部７ａは、一方の端部にオス電極部８１が設けられるとともに、このオス電極部８１に嵌合するメス電極部８２が他方の端部に形成されている。 The drilling rod main bodygeneral portion 5a is provided with a female joint 61 at one end and a male joint 62 fitted to the female joint 61 at the other end. Further, the conductive rodgeneral portion 7a housed in the drilling rod main bodygeneral portion 5a is provided with amale electrode portion 81 at one end, and afemale electrode portion 82 fitted to themale electrode portion 81 is provided at the other end. formed in the part.

掘削ロッド本体一般部５ａにおける導電棒一般部７ａのオス電極部８１とメス電極部８２の配置位置は、隣り合う掘削ロッド一般部３ａどうしを接続する際、一方の掘削ロッド本体一般部５ａのオス継手６２を他方の掘削ロッド本体一般部５ａのメス継手６１に嵌合させることにより、隣り合う導電棒一般部７ａのオス電極部８１とメス電極部８２が、自動的に差し込まれる位置に配置されている。 The arrangement positions of themale electrode portion 81 and thefemale electrode portion 82 of the conductive rodgeneral portion 7a in the drilling rod main bodygeneral portion 5a are the male electrodes of one of the drilling rod main bodygeneral portions 5a when connecting the adjacent drilling rodgeneral portions 3a. By fitting the joint 62 to the female joint 61 of the other drilling rod main bodygeneral portion 5a, themale electrode portion 81 and thefemale electrode portion 82 of the adjacent conductive rodgeneral portion 7a are automatically arranged at the insertion position. ing.

また、スペーサ９は、図３で示した把持部９１、導電棒支持部９２、連通部９３に加えてさらに、導電棒支持部９２の各々に押圧部９４を設置してもよい。図２で示すように、板バネよりなる押圧部９４はその基端部が、導電棒支持部９２の導電棒一般部７ａの軸線と直交する面に固定され、導電棒一般部７ａと離間する方向に向けて延在し、導電棒支持部９２の突出端部より導電棒一般部７ａの軸線直交方向に張り出したところで、先端部が内巻きに加工処理されている。 Further, thespacer 9 may be provided with apressing portion 94 on each of the conductiverod supporting portions 92 in addition to the holdingportion 91, the conductiverod supporting portion 92, and the communicatingportion 93 shown in FIG. As shown in FIG. 2, thepressing portion 94 made of a leaf spring is fixed at its base end to a surface perpendicular to the axis of the conductive rodgeneral portion 7a of the conductiverod support portion 92, and is separated from the conductive rodgeneral portion 7a. direction, and when it protrudes in the direction perpendicular to the axis line of the conductive rodgeneral portion 7a from the projecting end of the conductiverod support portion 92, the tip portion is processed to be inwardly wound.

押圧部９４をスペーサ９に備えると、３体の導電棒支持部９２各々に設けられた３体の押圧部９４が、掘削ロッド本体一般部５ａの内周面を押圧することから、着脱自在でありながら導電棒一般部７ａを掘削ロッド本体一般部５ａに対して強固に固定することができる。 When thespacer 9 is provided with thepressing portions 94, the threepressing portions 94 provided in each of the three conductiverod support portions 92 press the inner peripheral surface of the drilling rod main bodygeneral portion 5a. However, the conductive rodgeneral portion 7a can be firmly fixed to the drilling rod main bodygeneral portion 5a.

＜振動センサ機構＞
このような掘削ロッド３の先端部に設置される振動センサ機構１は、図２及び図４で示すように、パイロットセンサ１０と、パイロットセンサ１０が固定される固定台１１と、固定台１１に固定された状態のパイロットセンサ１０が挿入されるセンサケース１２と、センサケース１２に一端が接続されるセンサ側導電棒１３と、センサ側導電棒１３およびセンサケース１２が挿入されるケースロッド１４とを備える。<Vibration sensor mechanism>
As shown in FIGS. 2 and 4, thevibration sensor mechanism 1 installed at the tip of such adrilling rod 3 includes apilot sensor 10, a fixedbase 11 to which thepilot sensor 10 is fixed, and a fixedbase 11. Asensor case 12 into which the fixedpilot sensor 10 is inserted, a sensor-sideconductive rod 13 whose one end is connected to thesensor case 12, and acase rod 14 into which the sensor-sideconductive rod 13 and thesensor case 12 are inserted. Prepare.

ケースロッド１４は、金属製の中空筒体よりなり、図２で示すように、一方の端部に振動発生機構２２の後端部に位置する筒体２２１が挿入され、ケースロッド１４の一方の端部がメス継手６１、振動発生機構２２の筒体２２１がオス継手６２の態様で接続されている。また、他方の端部は、掘削ロッド３の掘削ロッド本体５に接続されている。 Thecase rod 14 is made of a hollow cylindrical body made of metal, and as shown in FIG. The end portion is connected to the female joint 61 and thecylindrical body 221 of thevibration generating mechanism 22 is connected to the male joint 62 . The other end is connected to thedrilling rod body 5 of thedrilling rod 3 .

なお、掘削ロッド本体５の一方の端部にメス継手６１が、ケースロッド１４の他方の端部にメス継手６１と嵌合するオス継手６２が、それぞれ形成されている。また、これら振動発生機構２２の筒体２２１及び掘削ロッド本体５はともに、ケースロッド１４に対して中空部が連通する状態で着脱自在に接続されている。 A female joint 61 is formed at one end of the excavatingrod body 5 and a male joint 62 to be fitted with the female joint 61 is formed at the other end of thecase rod 14 . Both thecylindrical body 221 of thevibration generating mechanism 22 and the excavating rodmain body 5 are detachably connected to thecase rod 14 in such a manner that their hollow portions communicate with each other.

センサ側導電棒１３は、掘削ロッド３の導電棒７と同様の導電材料で形成された高導電性金属棒よりなり、長手方向をケースロッド１４の軸線と平行にして、ケースロッド１４の中空部に配置されている。また、導電棒７と同様にスペーサ９が設置されており、このスペーサ９によりセンサ側導電棒１３とケースロッド１４との間の隙間は、安定した状態で確保されている。そして、センサ側導電棒１３の一端はセンサケース１２に接続され、他端はメス電極部８２が備えられており、掘削ロッド３の導電棒７に備えたオス電極部８１に接続する。 The sensor-sideconductive rod 13 is made of a highly conductive metal rod made of the same conductive material as theconductive rod 7 of theexcavation rod 3, and extends parallel to the axis of thecase rod 14 in the longitudinal direction. are placed in Aspacer 9 is installed in the same manner as theconductive rod 7, and thespacer 9 ensures the gap between the sensor-sideconductive rod 13 and thecase rod 14 in a stable state. One end of the sensor-sideconductive rod 13 is connected to thesensor case 12 , and the other end is provided with afemale electrode portion 82 and connected to amale electrode portion 81 provided on theconductive rod 7 of thedrilling rod 3 .

センサケース１２は、図２及び図４（ａ）で示すように、ケースロッド１４の内周面に外接する大きさの外形形状を有する中空筒体よりなり、一方の端部にケース蓋１２１が着脱自在に嵌合される開口が形成され、他方の端部はセンサ側導電棒１３の一端と接続する接続端子１２２が配置された状態で閉塞されている。なお、ケース蓋１２１にはＯリング等の止水材が設置されており、センサケース１２の中空部は水密状態に保持されるが、必要に応じてグリースＧを充填してもよい。 As shown in FIGS. 2 and 4A, thesensor case 12 is a hollow cylindrical body having an external shape large enough to circumscribe the inner peripheral surface of thecase rod 14, and acase cover 121 is provided at one end. An opening to be detachably fitted is formed, and the other end is closed with aconnection terminal 122 connected to one end of the sensor-sideconductive rod 13 arranged. A water stop material such as an O-ring is installed on thecase lid 121 to keep the hollow portion of thesensor case 12 watertight, but grease G may be filled as necessary.

また、図４で示すように、センサケース１２の外周面には、ケースロッド１４に挿入された際に、ケースロッド１４の軸線方向に延在する切欠き部１２３が複数形成されており、センサケース１２の外周面とケースロッド１４の間に隙間が形成されている。この隙間は、図２で示すように、スペーサ９の連通部９３により形成されたケースロッド１４とセンサ側導電棒１３の隙間と連通し、振動発生機構２２に供給する高圧水Ｗが流下する作動流体流路Ｌ２として機能する。 Further, as shown in FIG. 4, a plurality ofnotches 123 are formed on the outer peripheral surface of thesensor case 12 so as to extend in the axial direction of thecase rod 14 when thesensor case 12 is inserted into thecase rod 14. A gap is formed between the outer peripheral surface of thecase 12 and thecase rod 14 . As shown in FIG. 2, this gap communicates with the gap between thecase rod 14 and the sensor-sideconductive rod 13 formed by the communicatingportion 93 of thespacer 9, and the high-pressure water W supplied to thevibration generating mechanism 22 flows down. It functions as a fluid flow path L2.

固定台１１は、図２及び図４（ｂ）で示すように、パイロットセンサ１０が設置される長尺の固定板１１１を備え、長手方向がセンサケース１２の軸線方向と平行となるようにして、センサケース１２の開口からその中空部に、パイロットセンサ１０を設置した状態で挿入される。 As shown in FIGS. 2 and 4B, the fixedbase 11 has a long fixedplate 111 on which thepilot sensor 10 is installed, and the longitudinal direction of the fixedplate 111 is parallel to the axial direction of thesensor case 12. , thepilot sensor 10 is inserted from the opening of thesensor case 12 into the hollow portion thereof.

固定台１１はその大きさが、図２で示すように、センサケース１２の開口をケース蓋１２１で塞いだ際に、センサケース１３の中空部でガタツキが生じない大きさに形成されている。 As shown in FIG. 2, the fixedbase 11 is sized so that the hollow portion of thesensor case 13 does not rattle when the opening of thesensor case 12 is closed with thecase lid 121 .

また、固定台１１には、センサ側導電棒１３と対向する側の端部に、パイロットセンサ１０から延びるプラス配線と接続されるとともに、センサケース１２に設けた接続端子１２２に備えたメスコネクタ（図示せず）に接続するオスコネクタ１１２が設置されている。なお、パイロットセンサ１０から延びるマイナス配線は、固定台１１に接続されている。 In addition, the fixedbase 11 is connected to the positive wiring extending from thepilot sensor 10 at the end on the side facing the sensor-sideconductive rod 13, and a female connector ( (not shown) is provided. A minus wire extending from thepilot sensor 10 is connected to the fixedbase 11 .

上記の振動センサ機構１は、固定台１１、センサケース１２及びケースロッド１４がいずれも金属製の部材により製作されており、これらをマイナス配線と見做し、センサ側導電棒１３をプラス配線と見做し、２芯の電気ケーブルとして機能させることができる。 In thevibration sensor mechanism 1 described above, the fixedbase 11, thesensor case 12 and thecase rod 14 are all made of metal members, and these are regarded as negative wiring, and the sensor-sideconductive rod 13 is regarded as a positive wiring. It can be regarded as a two-core electrical cable.

≪ロータリージョイント付き高圧スイベル≫
一方、掘削ロッド３の後端部は、図１及び図２で示すように、ボーリングマシンＢに備えたロータリージョイント付き高圧スイベル１５を介してデータ収録装置４及び高圧水供給パイプＰに連結されている。以下に、掘削ロッド３をデータ処理装置４のデータ収録システム４１および高圧水供給パイプＰと接続するために用いるロータリージョイント付き高圧スイベル１５について、詳細を説明する。≪High pressure swivel with rotary joint≫
On the other hand, as shown in FIGS. 1 and 2, the rear end of thedrilling rod 3 is connected to the data recording device 4 and the high-pressure water supply pipe P via a high-pressure swivel 15 with a rotary joint provided in the boring machine B. there is The high-pressure swivel 15 with rotary joint used to connect thedrilling rod 3 with thedata acquisition system 41 of the data processing device 4 and the high-pressure water supply pipe P will be described in detail below.

図５で示すように、ロータリージョイント付き高圧スイベル１５は、中空筒状に形成されたハウジング１６と、ハウジング１６を挟んで一方側に設置される中空状の回転シャフト１７と、他方側に設置される回転コネクタ収納部１８と、回転コネクタ収納部１８、ハウジング１６及び回転シャフト１７の３者に跨って延在する延長導電棒１９と、を備える。 As shown in FIG. 5, the rotary joint-equipped high-pressure swivel 15 includes a hollowcylindrical housing 16, ahollow rotary shaft 17 installed on one side of thehousing 16, and arotary shaft 17 installed on the other side. and an extensionconductive rod 19 extending over therotary connector housing 18 , thehousing 16 and therotating shaft 17 .

ハウジング１６は、内空部へ高圧水Ｗを注入させるためのポート１６１が側周面に形成されており、このポート１６１に高圧水供給パイプＰが接続される。また、ハウジング１６の一方の端部には高圧水Ｗの供給口１６２が形成されており、回転シャフト１７が中空部を供給口１６２と連通するようにして設置されている。 Thehousing 16 is formed with aport 161 for injecting high-pressure water W into the inner space, and a high-pressure water supply pipe P is connected to theport 161 . Asupply port 162 for high-pressure water W is formed at one end of thehousing 16 , and therotary shaft 17 is installed so that the hollow portion communicates with thesupply port 162 .

回転シャフト１７は、一方の端部に掘削ロッド３の掘削ロッド本体５と接続可能なメス継手６１を有し、他方の端部が、軸線がハウジング１６の軸線と合致するように配置され、軸線周りに回転可能に設置されている。 The rotatingshaft 17 has a female joint 61 connectable with thedrilling rod body 5 of thedrilling rod 3 at one end, and the other end is arranged so that its axis coincides with the axis of thehousing 16 and rotatable around it.

これにより、図２で示すように、振動センサ機構１のケースロッド１４と掘削ロッド３の掘削ロッド本体５とを接続し、回転シャフト１７に掘削ロッド３を接続させたうえで、高圧水供給パイプＰをハウジング１６に接続し高圧水Ｗを注入すると、ハウジング１６の供給口１６２から回転シャフト１７を介して掘削ロッド３及び振動センサ機構１に高圧水Ｗが流入する。 As a result, as shown in FIG. 2, thecase rod 14 of thevibration sensor mechanism 1 and thedrilling rod body 5 of thedrilling rod 3 are connected, thedrilling rod 3 is connected to therotating shaft 17, and the high-pressure water supply pipe is connected. When P is connected to thehousing 16 and the high-pressure water W is injected, the high-pressure water W flows into the excavatingrod 3 and thevibration sensor mechanism 1 from thesupply port 162 of thehousing 16 through therotary shaft 17 .

したがって、高圧水供給パイプＰからハウジング１６及び回転シャフト１７を介して掘削ロッド３に流入した高圧水Ｗは、掘削ロッド３に形成された作動流体流路Ｌ１および振動センサ機構１に形成された作動流体流路Ｌ２を介して振動発生機構２２の筒体２２１に供給され、振動発生機構２２に採用した水圧ハンマーを作動させることが可能となる。 Therefore, the high-pressure water W flowing into thedrilling rod 3 from the high-pressure water supply pipe P through thehousing 16 and therotating shaft 17 flows through the working fluid flow path L1 formed in thedrilling rod 3 and the operating fluid flow path L1 formed in thevibration sensor mechanism 1. It is supplied to thecylindrical body 221 of thevibration generating mechanism 22 via the fluid flow path L2, and the hydraulic hammer employed in thevibration generating mechanism 22 can be operated.

また、延長導電棒１９は、掘削ロッド３の導電棒７と同様の導電材料で形成された高導電性金属棒よりなり、ハウジング１６及び回転シャフト１７の軸線上に延在する。その一端は、回転シャフト１７の中空部に位置し、回転シャフト１７に接続される掘削ロッド３に備えた導電棒７のメス電極部８２と接続可能な、オス電極部８１が設置されている。また、他端は、ハウジング１６を貫通して回転コネクタ収納部１８に挿入されている。 The extensionconductive rod 19 is made of a highly conductive metal rod made of the same conductive material as theconductive rod 7 of thedrilling rod 3 and extends along the axis of thehousing 16 and therotary shaft 17 . One end thereof is located in the hollow portion of therotating shaft 17 and has amale electrode portion 81 that can be connected to thefemale electrode portion 82 of theconductive rod 7 provided on thedrilling rod 3 connected to therotating shaft 17 . Also, the other end penetrates thehousing 16 and is inserted into the rotatingconnector accommodating portion 18 .

回転コネクタ収納部１８は、回転体に外部から電力・電気信号を伝達することができる回転コネクタ１８１を収納した筒体であり、この回転コネクタ１８１に延長導電棒１９の他端が接続されるとともに、データ処理装置４のデータ収録システム４１が接続される。 The rotatingconnector housing portion 18 is a cylindrical body housing arotating connector 181 capable of transmitting electric power and electric signals to the rotating body from the outside. , thedata recording system 41 of the data processor 4 is connected.

なお、本実施の形態では回転コネクタ１８１として、回転体１８１１に配置された金属製リング１８１２とブラシ１８１３を介して電力や信号を伝達するスリップリングを採用し、なかでも、延長導電棒１９を回転体１８１１の回転軸に取り付ける軸端取り付けタイプのスリップリングを採用している。 In this embodiment, as therotating connector 181, a slip ring that transmits electric power and signals via ametal ring 1812 and abrush 1813 arranged on therotating body 1811 is used. A shaft end attachment type slip ring attached to the rotating shaft of thebody 1811 is adopted.

したがって、振動センサ機構１のケースロッド１４と掘削ロッド３の掘削ロッド本体５を接続するとともに、掘削ロッド３の掘削ロッド本体５を回転シャフト１７に接続する。また、振動センサ機構１のセンサ側導電棒１３に備えたメス電極部８２と掘削ロッド３の導電棒７に備えたオス電極部８１とを接続するとともに、導電棒７に備えたメス電極部８２を延長導電棒１９に備えたオス電極部８１に接続し、さらに、データ収録システム４１を回転コネクタ１８１に接続する。 Therefore, thecase rod 14 of thevibration sensor mechanism 1 and thedrilling rod body 5 of thedrilling rod 3 are connected, and thedrilling rod body 5 of thedrilling rod 3 is connected to therotary shaft 17 . In addition, thefemale electrode portion 82 provided on the sensor-sideconductive rod 13 of thevibration sensor mechanism 1 and themale electrode portion 81 provided on theconductive rod 7 of theexcavation rod 3 are connected, and thefemale electrode portion 82 provided on theconductive rod 7 is connected. is connected to themale electrode portion 81 provided on theextension rod 19 , and thedata acquisition system 41 is connected to therotating connector 181 .

すると、図１で示すように、データ収録システム４１から、２芯の電気ケーブルとしての機能を有する掘削ロッド３及び振動センサ機構１を経由して、パイロットセンサ１０に電力が供給されるとともに、パイロットセンサ１０からデータ収録システム４１にビット振動情報が伝送される。 Then, as shown in FIG. 1, power is supplied from thedata recording system 41 to thepilot sensor 10 via theexcavation rod 3 and thevibration sensor mechanism 1 having a function as a two-core electric cable. Bit vibration information is transmitted from thesensor 10 to thedata recording system 41 .

このように、電気ケーブルを追加配置することなく掘削ロッド３及び振動センサ機構１を利用して、パイロットセンサ１０で受振したビット振動に係る情報の伝送や、パイロットセンサ１０への給電を行うことが可能となる。また、排水管を追加配置することなく、掘削ロッド３を利用して高圧水Ｗを供給することができ、削孔装置の構造を簡略化することができる。 In this way, it is possible to transmit information related to the bit vibration received by thepilot sensor 10 and supply power to thepilot sensor 10 by using thedrilling rod 3 and thevibration sensor mechanism 1 without additionally arranging an electric cable. It becomes possible. Moreover, the high-pressure water W can be supplied using thedrilling rod 3 without additionally arranging a drainage pipe, and the structure of the drilling device can be simplified.

なお、上記のとおり、ロータリージョイント付き高圧スイベル１５のハウジング１６内、掘削ロッド３に形成された作動流体流路Ｌ１および振動センサ機構１に形成された作動流体流路Ｌ２には、高圧水Ｗが流下する。このため、ロータリージョイント付き高圧スイベル１５の延長導電棒１９、掘削ロッド３の導電棒７及び振動センサ機構１のセンサ側導電棒１３はそれぞれ、図２及び図５で示すように、高圧水が直接触れることのないよう電気絶縁材料よりなる絶縁部材Ｅにより被覆され、漏電対策が講じられている。 As described above, in thehousing 16 of the high-pressure swivel 15 with a rotary joint, the working fluid flow path L1 formed in thedrilling rod 3 and the working fluid flow path L2 formed in thevibration sensor mechanism 1 are filled with high-pressure water W. flow down Therefore, as shown in FIGS. 2 and 5, the extensionconductive rod 19 of the high-pressure swivel 15 with a rotary joint, theconductive rod 7 of thedrilling rod 3, and the sensor-sideconductive rod 13 of thevibration sensor mechanism 1 are directly exposed to high-pressure water. It is covered with an insulating member E made of an electrical insulating material so that it cannot be touched, and measures against electric leakage are taken.

また、導電棒７を構成する導電棒一般部７ａ及びセンサ側導電棒１３に備えたメス電極部８２は、その外周部が絶縁部材（図示せず）により形成されており、オス電極部８１が差し込まれると絶縁が確保されるキャップ状に形成されている。また、内周面には止水ゴムとして一般に広く用いられているＯリング（図示せず）が設置されており、オス電極部８１が嵌合して形成される接続部は、水密構造となっている。さらに、掘削ロッド３及び振動センサ機構１の両者に用いられているスペーサ９も、電気絶縁材料により形成されている。 In addition, the conductive rodgeneral portion 7a constituting theconductive rod 7 and thefemale electrode portion 82 provided in the sensor-sideconductive rod 13 have their outer peripheral portions formed of an insulating member (not shown), and themale electrode portion 81 is It is formed in the shape of a cap that ensures insulation when inserted. In addition, an O-ring (not shown), which is generally widely used as a waterproof rubber, is installed on the inner peripheral surface, and the connecting portion formed by fitting themale electrode portion 81 has a watertight structure. ing. Furthermore, thespacers 9 used in both thedrilling rod 3 and thevibration sensor mechanism 1 are also made of an electrically insulating material.

≪トンネル切羽前方地山の探査方法≫
上記のトンネル切羽前方探査システムを用いたトンネル切羽前方地山の探査方法を、以下に説明する。なお、トンネル切羽前方地山の探査方法は、トンネルの掘削作業が所定距離だけ進んだところで、一旦掘削作業を停止したうえで実施する。≪Exploration method for the ground in front of the tunnel face≫
A method of searching for the ground in front of the tunnel face using the tunnel face front survey system described above will be described below. In addition, the exploration method for the ground in front of the tunnel face is carried out after the tunnel excavation work is temporarily stopped when the tunnel excavation work has progressed by a predetermined distance.

まず、図１で示すように、トンネルＴの坑内から地山に向けてトンネル軸線と交差する方向に計測孔Ｈを削孔し、受振器Ａを設置する。併せて、削孔機２と掘削ロッド３の間にパイロットセンサ１０を備える振動センサ機構１を接続した削孔装置Ｍを、トンネルＴの切羽近傍における所定位置に据え付けるとともに、受振器Ａ及び掘削装置Ｍをデータ処理装置４に接続する。 First, as shown in FIG. 1, a measurement hole H is drilled from the pit of the tunnel T toward the natural ground in a direction intersecting the tunnel axis, and a geophone A is installed. At the same time, a drilling device M having avibration sensor mechanism 1 having apilot sensor 10 connected between thedrilling machine 2 and thedrilling rod 3 is installed at a predetermined position near the face of the tunnel T, and the geophone A and the drilling device are installed. M is connected to the data processor 4;

次に、削孔装置Ｍを用いてトンネルＴから切羽前方地山の削孔作業を開始する。削孔作業と併せて、地山を掘削する掘削ビット２１から発生するビット振動を、受振器Ａ及びパイロットセンサ１０の各々で連続的に受振する。 Next, the drilling operation of the ground ahead of the face is started from the tunnel T using the drilling device M. Along with the drilling work, the geophone A and thepilot sensor 10 continuously receive the bit vibration generated from thedrilling bit 21 that excavates the ground.

具体的には、トンネルＴの切羽近傍に位置する計測孔Ｈに設置された受振器Ａでは、振動源である掘削ビット２１の位置から地山を伝わって到達したビット振動を受振する。一方、掘削ロッド３の先端部に設置され、削孔機２の後端部近傍に近接して位置するパイロットセンサ１０では、掘削ビット２１から削孔機２を伝わるビット振動を受振する。 Specifically, the geophone A installed in the measurement hole H located near the face of the tunnel T receives the bit vibration that reaches from the position of theexcavation bit 21, which is the vibration source, through the ground. On the other hand, thepilot sensor 10 installed at the tip of thedrilling rod 3 and positioned near the rear end of thedrilling machine 2 receives bit vibration transmitted from thedrilling bit 21 through thedrilling machine 2 .

これら受振器Ａ及びパイロットセンサ１０で受振したビット振動情報は、データ処理装置４のデータ収録システム４１で読み取るとともにデータ解析装置４２に出力する。データ解析装置４２では、演算処理装置４２１の弾性波速度算出部４２１１において、掘削ビット２１の位置からトンネル切羽の範囲におけるトンネル前方地山の弾性波速度を算定する。 The bit vibration information received by the geophone A and thepilot sensor 10 is read by thedata recording system 41 of the data processing device 4 and output to the data analysis device 42 . In the data analysis device 42, the elasticwave velocity calculator 4211 of thearithmetic processing unit 421 calculates the elastic wave velocity of the ground ahead of the tunnel in the range from the position of theexcavation bit 21 to the tunnel face.

上記の作業は、掘削ビット２１が所望の地点に到達するまで、掘削ロッド３の長さを掘削ロッド一般部３ａを継ぎ足しつつ調整しながら実施する。なお、掘削ロッド一般部３ａのロッド長さ３ｍ程度、削孔距離は最長で約１５０ｍ程度である。 The above work is carried out while adjusting the length of thedrilling rod 3 by adding the drilling rodgeneral portion 3a until thedrilling bit 21 reaches a desired point. The rod length of the drilling rodgeneral portion 3a is about 3 m, and the maximum drilling distance is about 150 m.

≪弾性波速度の算出方法≫
次に、トンネル切羽前方地山の探査方法により取得したビット振動情報に基づいて、トンネル切羽前方地山の弾性波速度を算出する方法の概要を、図６のフロー図に沿って説明する。≪How to calculate elastic wave velocity≫
Next, an outline of a method for calculating the seismic velocity of the ground ahead of the tunnel face based on the bit vibration information acquired by the exploration method of the ground ahead of the tunnel face will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、受振器Ａで受振した地山を伝わって到達したビット振動情報から観測波形を抽出するとともに、パイロットセンサ１０で受振したビット振動情報からパイロット波形を抽出する。 First, an observed waveform is extracted from the bit vibration information received by the geophone A and arriving through the ground, and a pilot waveform is extracted from the bit vibration information received by thepilot sensor 10 .

次に、図７で示すように、観測波形について、振動方向の異なる弾性波形記録（鉛直方向Ｕ－Ｄ、互いに直交する水平方向２成分（Ｒ、Ｌ））のパーティクルオービットを作成したうえで、パーティクルオービットに基づく解析方法により、波動到来方向（受振器Ａから見て掘削ビット２１が位置する方向）の振動成分を抽出する。 Next, as shown in FIG. 7, for the observed waveform, after creating a particle orbit of elastic waveform records with different vibration directions (vertical direction UD, two horizontal components (R, L) orthogonal to each other), An analysis method based on particle orbiting is used to extract the vibration component in the wave arrival direction (the direction in which thedrilling bit 21 is positioned as viewed from the geophone A).

この後、観測波形の波動到来方向の振動成分とパイロット波形とを、時間同期したうえで相互相関処理を行い、受振器Ａ及びパイロットセンサ１０間の疑似受振波形を算定する。 After that, the oscillation component of the wave arrival direction of the observed waveform and the pilot waveform are time-synchronized and subjected to cross-correlation processing to calculate the pseudo-received waveform between the geophone A and thepilot sensor 10 .

これら疑似受振波形に基づいて、図８で示すように、受振器Ａ～パイロットセンサ１０間の伝搬時間Ｔｒを算定するとともに、掘削ビット２１から発生したビット振動がパイロットセンサ１０に到達するまでの時間Ｔ１を算定して両者を足し合わせることにより、掘削ビット２１のビット振動が受振器Ａに到達する到達時間Ｔ２を算定する。 Based on these pseudo vibration waveforms, as shown in FIG. By calculating T1 and adding both, the arrival time T2 for the bit vibration of the excavatingbit 21 to reach the geophone A is calculated.

こうして得られた到達時間Ｔ２を利用して、従来より実施されているダウンホール方式の速度検層に倣って、切羽前方地山の弾性波速度を算定する。ダウンホールタイプの速度検層は、地表に発振源を設定するとともにボーリング孔に受振点を設定し、地盤深度ごとでＰ波の初動時間を算定する。そして、地盤深度と初動時間の関係から走時曲線を作成する方法である。 Using the arrival time T2 obtained in this way, the seismic velocity of the ground ahead of the face is calculated in accordance with the conventional downhole velocity logging. In the downhole type velocity logging, the oscillation source is set on the ground surface and the receiving point is set in the borehole, and the initial motion time of the P wave is calculated for each ground depth. Then, it is a method of creating a travel-time curve from the relationship between the ground depth and the initial movement time.

このように、ダウンホールタイプの速度検層では、発振源を地上に配置するとともに受振点をボーリング孔内に設定して初動時間を算定している一方で、トンネル切羽前方探査方法では、発振源である掘削ビット２１が削孔内に位置しているとともに、受振点である受振器ＡがトンネルＴの切羽近傍に配置された状態で到達時間を算定しており、両者では発振源の位置と受振点の位置が逆転した関係にある。 In this way, in the downhole type velocity logging, the oscillation source is placed on the ground and the receiving point is set in the borehole to calculate the initial motion time. The arrival time is calculated with theexcavation bit 21 located in the drilled hole and the geophone A, which is the receiving point, located near the face of the tunnel T. The positions of the receiving points are reversed.

しかし、弾性波の伝搬に関して相反定理が成り立つことが知られている。つまり、発信源と受振点の間に位置する地山の走時曲線を、発振源と受振点の位置関係を入れ替えて算定しても、その算定結果は相似関係にあるというものである。したがって、トンネル切羽前方探査方法では、この相反定理に従って、トンネル切羽前方の地山における弾性波速度を算定するものである。 However, it is known that the reciprocity theorem holds for elastic wave propagation. In other words, even if the traveltime curve of the ground located between the source and the receiving point is calculated by exchanging the positional relationship between the source and the receiving point, the calculation results are similar. Therefore, in the tunnel face forward exploration method, the elastic wave velocity in the ground ahead of the tunnel face is calculated according to this reciprocity theorem.

具体的には、切羽前方地山の削孔作業を進めながら、前述したように受振器Ａ及びパイロットセンサ１０の両者でビット振動情報を連続的に受振して、切羽からの削孔距離ごとに到達時間Ｔ２を算定する。そして、図９で示すように、縦軸に削孔距離を取るとともに横軸に到達時間を取ったグラフに、削孔距離と到達時間Ｔ２の関係をプロットし、走時曲線を作成する。この走時曲線から傾きが変化する地点を速度境界層と判定したうえで、各地点間ごとの走時曲線勾配から弾性波速度を算定する。 Specifically, while the drilling work of the ground in front of the face is progressing, as described above, the bit vibration information is continuously received by both the geophone A and thepilot sensor 10, and for each drilling distance from the face Calculate the arrival time T2. Then, as shown in FIG. 9, the relationship between the drilling distance and the arrival time T2 is plotted on a graph in which the vertical axis represents the drilling distance and the horizontal axis represents the arrival time, thereby creating a travel time curve. After determining the points where the slope changes from this traveltime curve as the velocity boundary layer, the elastic wave velocity is calculated from the traveltime curve slope between each point.

図９のグラフをみると、トンネル切羽から１５０ｍ前方まで掘進する間に傾きが変化する速度境界層が５地点で存在し、これらの地点間毎に弾性波速度（Ｖｐ₁～Ｖｐ₆が算定されている様子が見て取れる。Looking at the graph in Fig. 9, there are five velocity boundary layers whose slopes change while excavating from the tunnel face to 150 m ahead, and elastic wave velocities (Vp₁ to Vp₆ ) are calculated between these points. You can see how it is.

上記のとおり、トンネル切羽前方探査システムＳを用いたトンネル切羽前方の探査方法によれば、パイロットセンサ１０は、実振動に近い状態のビット振動を最もノイズの少ない環境下で受振できる。したがって、受振したビット振動情報を用いて算出する弾性波速度の精度を向上することが可能になるとともに、弾性波速度から推定する地山に関する構成や硬軟、含水の程度等の地山状況に高い信頼性を確保することが可能となる。 As described above, according to the tunnel face front exploration method using the tunnel face front exploration system S, thepilot sensor 10 can receive the bit vibration in a state close to the actual vibration in an environment with the least noise. Therefore, it is possible to improve the accuracy of the elastic wave velocity calculated using the received bit vibration information. Reliability can be ensured.

また、パイロットセンサ１０で受振してビット振動情報に対するノイズの除去作業を省略できるため、解析システムの簡略化を図ることができるとともに、算定の迅速化及びデータ容量のスリム化を図ることが可能となる。 In addition, since thepilot sensor 10 receives vibrations and removes noise from the bit vibration information, it is possible to simplify the analysis system, speed up the calculation, and reduce the data volume. Become.

本発明のトンネル切羽前方探査システム及びトンネル切羽前方の探査方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 The tunnel face front exploration system and the tunnel face front exploration method of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible without departing from the scope of the present invention.

例えば、本実施の形態では、掘削ビットに打撃を発生させる振動発生機構として水圧ハンマーを採用したが、他の流体を用いた打撃ハンマを採用する等、掘削ビットに打撃力を付与可能な機構であれば、いずれのものを採用してもよい。 For example, in the present embodiment, a hydraulic hammer is used as the vibration generating mechanism for generating impact on the drilling bit, but a mechanism capable of imparting impact force to the drilling bit, such as a impact hammer using another fluid, may be used. Either one may be used, if any.

１ 振動センサ機構
２ 削孔機
２１ 掘削ビット
２２ 振動発生機構
２２１ 筒体
３ 掘削ロッド
４ データ処理装置
４１ データ収録システム
４２ データ解析装置
４２１ 演算処理装置
４２１１ 弾性波速度算出部
４２２ 入力部
４２３ 出力部
４２４ 記憶部
５ 掘削ロッド本体
５ａ 掘削ロッド本体一般部
６１ メス継手
６２ オス継手
６３ 受け口
７ 導電棒
７ａ 導電棒一般部
８１ オス電極部
８２ メス電極部
９ スペーサ
９１ 把持部
９２ 導電棒支持部
９３ 連通部
９４ 押圧部
１０ パイロットセンサ
１１ 固定台
１２ センサケース
１２１ ケース蓋
１２２ 接続端子
１２３ 切欠き部
１３ センサ側導電棒
１４ ケースロッド
１５ ロータリージョイント付き高圧スイベル
１６ ハウジング
１７ 回転シャフト
１８ 回転コネクタ収納部
１８１ 回転コネクタ
１８１１ 回転体
１８１２ 金属製リング
１８１３ ブラシ
１９ 延長導電棒

Ａ 受振器
Ｂ ボーリングマシン
Ｌ１ 作動流体流路
Ｌ２ 作動流体流路
Ｍ 削孔装置
Ｓ トンネル切羽前方探査システム
Ｗ 高圧水（作動流体）
Ｐ 高圧水供給パイプ
Ｇ グリース
Ｅ 絶縁部材1vibration sensor mechanism 2drilling machine 21drilling bit 22vibration generating mechanism 221cylindrical body 3 drilling rod 4data processing device 41 data recording system 42data analysis device 421arithmetic processing device 4211 elastic wavevelocity calculation unit 422input unit 423output unit 424Memory portion 5 Drilling rodmain body 5a Drilling rod main bodygeneral portion 61 Female joint 62 Male joint 63Receptacle 7Conductive rod 7a Conductive rodgeneral portion 81Male electrode portion 82Female electrode portion 9Spacer 91Grip portion 92 Conductiverod support portion 93 Communicatingportion 94 Pressingportion 10Pilot sensor 11Fixing base 12Sensor case 121Case lid 122Connection terminal 123Notch 13 Sensor-sideconductive rod 14Case rod 15 High-pressure swivel with rotary joint 16Housing 17 Rotatingshaft 18 Rotatingconnector storage portion 181Rotating connector 1811Rotation body 1812metal ring 1813brush 19 extension conductive rod

A Geophone B Boring machine L1 Working fluid flow path L2 Working fluid flow path M Drilling device S Tunnel face forward exploration system W High-pressure water (working fluid)
P High-pressure water supply pipe G Grease E Insulating member

Claims (3)

Translated fromJapanese

トンネルの切羽前方を掘削ビットにより削孔しながら、掘削ビットから発生するビット振動を、切羽近傍に設置する受振器および前記掘削ビット近傍に配置するパイロットセンサの２地点で連続的に受振し、受振した２地点の情報に基づいて切羽前方の弾性波速度を算出するトンネル切羽前方探査システムであって、
前記掘削ビットに打撃を発生させる振動発生機構が、前記掘削ビットの背面側に配置されるとともに、
該振動発生機構の背面側に、前記パイロットセンサおよび該パイロットセンサを収納するセンサケースを備えた振動センサ機構が配置され、
該振動センサ機構が、掘削ロッドの先端部に設置されることを特徴とするトンネル切羽前方探査システムWhile drilling the front face of a tunnel with a drill bit, the bit vibration generated from the drill bit is continuously received at two points, a geophone installed near the face and a pilot sensor placed near the drill bit. A tunnel face forward exploration system that calculates the elastic wave velocity in front of the face based on the information of the two points obtained,
A vibration generating mechanism for generating an impact on the drilling bit is arranged on the back side of the drilling bit, and
A vibration sensor mechanism including the pilot sensor and a sensor case for housing the pilot sensor is arranged on the back side of the vibration generating mechanism,
A tunnel face forward exploration system characterized in that the vibration sensor mechanism is installed at the tip of an excavation rod. 請求項１に記載のトンネル切羽前方探査システムにおいて、
前記掘削ロッドが、金属製の中空筒体よりなる掘削ロッド本体と、該掘削ロッド本体の中空部に挿入される導電棒とを備えるとともに、
前記振動センサ機構が、前記センサケースに設置した接続端子に一方の端部が接続されるセンサ側導電棒と、該センサ側導電棒及び前記センサケースが挿入される金属製のケースロッドと、を備え、
該ケースロッドが、前記掘削ロッド本体及び前記振動発生機構の両者に、中空部を連通させた状態で接続され、
前記センサケースが金属製であり、その外周面の少なくとも一部が前記ケースロッドの内周面に接触され、
前記センサ側導電棒の他方の端部が、前記掘削ロッドの前記導電棒と接続されることを特徴とするトンネル切羽前方探査システム。In the tunnel face forward exploration system according to claim 1,
The drilling rod includes a drilling rod body made of a metal hollow cylinder, and a conductive rod inserted into the hollow part of the drilling rod body,
The vibration sensor mechanism includes a sensor-side conductive rod having one end connected to a connection terminal installed in the sensor case, and a metal case rod into which the sensor-side conductive rod and the sensor case are inserted. prepared,
The case rod is connected to both the drilling rod body and the vibration generating mechanism in a state in which the hollow portion is in communication,
The sensor case is made of metal, and at least part of its outer peripheral surface is in contact with the inner peripheral surface of the case rod,
A tunnel face forward exploration system, wherein the other end of the sensor-side conductive rod is connected to the conductive rod of the excavation rod. 請求項１または２に記載のトンネル切羽探査システムを用いたトンネル切羽前方の探査方法であって、
トンネルの坑内から切羽前方の地山を前記掘削ビットにより削孔しつつ、前記掘削ビットから発生するビット振動を、切羽近傍に設置した前記受振器及び前記振動センサ機構に備えた前記パイロットセンサの２地点で連続的に受振し、
受振した２地点のビット振動情報に基づいて、切羽前方の弾性波速度を算出することを特徴とするトンネル切羽前方地山の探査方法。A tunnel face exploration method using the tunnel face exploration system according to claim 1 or 2,
2 of the geophone installed in the vicinity of the face and the pilot sensor provided in the vibration sensor mechanism for detecting bit vibration generated from the excavation bit while drilling the ground ahead of the face from the inside of the tunnel with the said excavation bit. received continuously at a point,
A method of searching for ground in front of a tunnel face, comprising calculating elastic wave velocities in front of the face based on bit vibration information received at two points.

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