(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削された立坑岩盤壁面の地質調査を行う際に、
前記岩盤壁面の撮像を行うデジタルカメラと、前記デジタルカメラと前記岩盤壁面との距離を測定する光波距離計と、前記デジタルカメラの回転移動および方位を、前記デジタルカメラに付設されたバーチカルおよびホリゾンタルエンコーダに基づいて制御するオートジャイロと、前記デジタルカメラ，光波距離計，オートジャイロを搭載する整準台とを有する調査装置を、前記立坑内に吊り下げ設置し、 前記整準台による自動水平調整，前記光波距離計による距離測定および前記オートジャイロによる回転，方位などの姿勢制御により、前記デジタルカメラの撮像画角，ピントを調整して、前記デジタルカメラが現在対面している岩盤壁面を撮像した後に、前記ホリゾンタルエンコーダーで角度を確認しながら前記オートジャイロにより、前記デジタルカメラを回転させて前記岩盤壁面を周回撮像する動作を、前記デジタルカメラを所定の距離だけ下降させて繰り返し、
撮像された画像情報を画像処理することにより、壁面の展開図や３次元柱状図を得て、得られた展開図,３次元柱状図に基づいて、壁面の亀裂幅,方向,傾斜などの定量データを入手することを特徴とする立坑岩盤壁面の調査方法。
【請求項２】
請求項１記載の立坑岩盤壁面の調査方法に使用する調査装置であって、
前記岩盤壁面の撮像を行うデジタルカメラと、
前記デジタルカメラと前記岩盤壁面との距離を測定する光波距離計と、
前記デジタルカメラの回転移動および方位を、前記デジタルカメラに付設されたバーチカルおよびホリゾンタルエンコーダに基づいて制御するオートジャイロと、
前記デジタルカメラ，光波距離計，オートジャイロを搭載する整準台とを備えた調査装置であって、
前記整準台，光波距離計，オートジャイロの組合わせにより、撮像位置や方位などを含めた自動撮像を可能にした状態で、前記デジタルカメラを回転させて前記岩盤壁面を周回撮像する動作を、前記デジタルカメラを所定の距離だけ下降させて繰り返し、
撮像された画像情報を画像処理することにより、壁面の展開図や３次元柱状図を得ることを特徴とする立坑岩盤壁面の調査装置。
【請求項３】
前記デジタルカメラは、遠隔操作により焦点距離および撮影角度の調整が可能に構成されていることを特徴とする請求項２記載の立坑岩盤壁面の調査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、立坑岩盤壁面の調査方法および調査装置に関し、特に、立坑壁面の周方向のデジタル画像情報が連続的に得られる調査方法および調査装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】
地下発電所の導水路や、高速道路トンネルの換気坑、ないしは、高レベル放射性廃棄物処分場のアクセス坑などを構築する際には、岩盤内にこれらの導水路または坑道を岩盤中にほぼ垂直に形成する立坑状とする場合がある。
【０００３】
このような立坑を構築する際には、ほぼ水平に掘削が進められる通常のトンネル工事と同様に、掘削された立坑の岩盤壁面を調査して、岩盤の亀裂の状況や湧水状況などの地質を知ることが、掘削の進行などを決定するために非常に重要になる。
【０００４】
ところが、従来の岩盤掘削壁面の調査方法は、目視観察や、銀塩フィルムを用いる写真撮影により行っていたが、以下に説明する問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、まず、目視観察だけで行う調査方法では、観察に多大な時間が掛かるが、この種の工事では、地質観察が行えるのは、ずりだし直後のライニング施工前だけであって、作業中にこのような目視観察の時間を確保することが、非常に難しい。
【０００６】
また、目視観察と写真撮影とを併用する場合でも、目視観察の調査結果と写真撮影との、整合性がない場合もあり、岩盤壁面の地質を正確に認識することが難しかった。
【０００７】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、作業時間が少なく、しかも、亀裂幅,方向,傾斜などの定量データを得ることにより正確に岩盤壁面の地質を認識することができる立坑岩盤壁面の調査方法および調査装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、掘削された立坑岩盤壁面の地質調査を行う際に、前記岩盤壁面の撮像を行うデジタルカメラと、前記デジタルカメラと前記岩盤壁面との距離を測定する光波距離計と、前記デジタルカメラの回転移動および方位を、前記デジタルカメラに付設されたバーチカルおよびホリゾンタルエンコーダに基づいて制御するオートジャイロと、前記デジタルカメラ，光波距離計，オートジャイロを搭載する整準台とを有する調査装置を、前記立坑内に吊り下げ設置し、 前記整準台による自動水平調整，前記光波距離計による距離測定および前記オートジャイロによる回転，方位などの姿勢制御により、前記デジタルカメラの撮像画角，ピントを調整して、前記デジタルカメラが現在対面している岩盤壁面を撮像した後に、前記ホリゾンタルエンコーダーで角度を確認しながら前記オートジャイロにより、前記デジタルカメラを回転させて前記岩盤壁面を周回撮像する動作を、前記デジタルカメラを所定の距離だけ下降させて繰り返し、撮像された画像情報を画像処理することにより、壁面の展開図や３次元柱状図を得て、得られた展開図,３次元柱状図に基づいて、壁面の亀裂幅,方向,傾斜などの定量データを入手するようにした。
また、本発明は、上記立坑岩盤壁面の調査方法に使用する調査装置であって、
前記岩盤壁面の撮像を行うデジタルカメラと、前記デジタルカメラと前記岩盤壁面との距離を測定する光波距離計と、前記デジタルカメラの回転移動および方位を、前記デジタルカメラに付設されたバーチカルおよびホリゾンタルエンコーダに基づいて制御するオートジャイロと、前記デジタルカメラ，光波距離計，オートジャイロを搭載する整準台とを備えた調査装置であって、前記整準台，光波距離計，オートジャイロの組合わせにより、撮像位置や方位などを含めた自動撮像を可能にした状態で、前記デジタルカメラを回転させて前記岩盤壁面を周回撮像する動作を、前記デジタルカメラを所定の距離だけ下降させて繰り返し、撮像された画像情報を画像処理することにより、壁面の展開図や３次元柱状図を得るようにした。
このように構成した立坑岩盤壁面の調査方法および調査装置によれば、デジタルカメラを回転させて岩盤壁面を周回撮像すると、岩盤壁面の地質を認識するためのデジタル画像情報が短時間に得られるとともに、撮像された画像情報を画像処理することにより、壁面の展開図や３次元柱状図を得て、得られた展開図,３次元柱状図に基づいて、壁面の亀裂幅,方向,傾斜などの定量データを入手して、より正確に岩盤壁面の地質を認識することができる。
前記立坑岩盤壁面の調査装置においては、前記デジタルカメラは、遠隔操作により焦点距離および撮影角度の調整が可能に構成することができる。
この構成によれば、立坑の外部からデジタルカメラを遠隔操作して、岩盤壁面の周回撮像を行うことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１から図３は、本発明にかかる立坑岩盤壁面の調査方法および調査装置の一実施例を示している。
【００１０】
同図に示した調査装置１０は、ほぼ垂直に構築される立坑１２の下端の岩盤壁面１４の地質を認識するために用いられる。立坑１２は、下端側の岩盤を所定の深度だけ掘削し、掘削ズリを排出した後に、掘削完了部分の岩盤壁面１４に順次ライニング層１６が施工され、このような作業を１掘削サイクルとして、要求される深度まで同様な作業が繰り返される。
【００１１】
ライニング層１６の形成には、例えば、吹付けコンクリートや環状のプレキャストセグメントなどが使用される。図１においては、立坑１２の構築がある程度進行した状態が断面で示されていて、立坑１２の内部には、段状の作業足場１８が吊り下げ設置され、作業足場１８の最下段には、岩盤掘削用の掘削機２０が取付けられている。
【００１２】
岩盤壁面１４の調査装置１０は、立坑１２のほぼ中心軸上に吊り下げ設置されている。図２に本実施例の調査装置１０の詳細を示している。岩盤壁面１２の調査では、亀裂などの不連続面分布(方向や傾斜)や、湧水状況、さらには、風化状況などの抽出が重要な要件となる。
【００１３】
この場合、亀裂の抽出に関しては、分解能の観点から、高精細な観察が必要になり、湧水状況や風化状況を抽出するためには、対象物の色情報を判断する必要がある。
【００１４】
そこで、調査装置１０には、このような必要性を満足させるために、カラー撮像が得られる高分解能のデジタルカメラ２２を採用することにした。また、１掘削サイクル毎に人間が撮影するのでは、時間もかかり煩雑なので、デジタルカメラ２２の設置から、撮影まで自動化できるようにした。
【００１５】
すなわち、本実施例の調査装置１０は、光波距離計付のデジタルカメラ２２と、カメラ２２の撮像の大きさを調整するズームレンズ２４と、バーチカルエンコーダ２６と、ホリゾンタルエンコーダ２８およびオートジャイロ３０とを備えている。
【００１６】
オートジャイロ３０は、バーチカルおよびホリゾンタルエンコーダ２６,２８の検出値に基づいて、その上部側に搭載されているデジタルカメラ２２の回転,方位などの姿勢制御を行うものであり、その下部に配置された整準台３２に搭載されている。
【００１７】
整準台３２は、自動的に水平が保たれる構造になっていて、その下方の円盤状の支持台３４に載置されている。支持台３４の側面には、略Ｕ時形の吊り金具３６が固設されるとともに、その下面側には、調査装置１０の全体のバランスを保つための重量ベース３８が取付けられている。
【００１８】
そして、吊り金具３６にワイヤー３９を係止することにより、調査装置１０が吊り下げ支持される。なお、図２に符号４２で示した部分は、調査装置１０を自動によらず手動で作動させる際の操作パネルであり、また、符号４４は、オートジャイロ３０の制御状態を表示するジャイロモニタである。
【００１９】
また、符号４６は、デジタルカメラ２２の計測値モニタである。以上の構成を備えた調査装置１０では、デジタルカメラ２２には、例えば、６００万画素のＣＣＤ素子を備えたものが用いられ、水平調整,エンコーダ回転,写真撮像(ピント,露出,ズーム)などについては、整準台３２,光波距離計,オートジャイロ３０を組合せることにより、撮像位置や方位などを含めた自動撮像が可能となっている。
【００２０】
そして、デジタルカメラ２２を周回させて、例えば、４〜６枚程度で１周をカバーするように撮像する。
【００２１】
図３には、本実施例の調査装置１０を使用して岩盤壁面１４の地質調査を行う方法の手順の一例が示されている。同図に示した手順では、まず、ステップ１で、掘削機２０による掘削が終了し、掘削ズリの搬出が完了したと判断されると、ステップ２で、調査装置１０の降下が行われる。
【００２２】
調査装置１０の降下が所定の位置、すなわち、新たに掘削して岩盤壁面１４が露出した位置の上端側まで行われると、その位置に調査装置１０を据え付けて、整準台３２による自動水平調整が行われる(ステップ３)。
【００２３】
調査装置１０の下降位置、すなわち、下降深度に関しては、たとえば、装置１０を吊り下げ支持するワイヤ３９の繰り出し量をエンコーダなどにより測定することにより、位置の測定が可能なので、予め調査装置１０の据え付け位置を入力しておくと、自動的に設定した位置に据え付けることもできる。
【００２４】
調査装置１０の据え付けが完了すると、坑外からの遠隔制御により制御信号を送出して、デジタルカメラ２２の撮像画角、ピントなどを調整して、デジタルカメラ２２が現在対面している岩盤壁面１４を撮像する(ステップ４)。
【００２５】
そして、１枚分の撮像が終了すると、ホリゾンタルエンコーダ２６により、角度を確認しながらデジタルカメラ２２を回転させて、所定の角度間隔毎に撮像を繰り返して行い、立坑１２の岩盤壁面１４を周回撮像した後に、デジタルカメラ２２を所定の距離だけ下降させ、ステップ４の操作とこの操作とを繰り返す(ステップ５)。
【００２６】
この場合、ステップ４と同５の操作を繰り返す回数は、デジタルカメラ２２の１回の撮像画角で決まり、例えば、１掘削サイクルの深度方向の岩盤壁面１４の撮像が１撮影画角で可能であれば、ステップ４と同５の操作を繰り返す必要はないし、２回で足りなければ、１掘削サイクルの深度方向の岩盤壁面１４の撮像が可能になるまで繰り返される。
【００２７】
以上のようにして得られた撮像情報は、例えば、４〜６枚で岩盤壁面１４の１周分となるため、画像データを事務所に持ち帰り、画像データの繋ぎ合せを行うことになる(ステップ６)。
【００２８】
ここで行う画像処理は、得られた複数の画像データをコンピュータに取り込み、画像データをつなぎ合わせて、壁面展開図としたり、あるいは、３次元柱状図を作成する。
【００２９】
さて、以上のように構成された立坑岩盤壁面の調査方法および調査装置によれば、デジタルカメラ２２を回転させて岩盤壁面１４を周回撮像すると、岩盤壁面１４の地質を認識するための情報が短時間に得られるとともに、撮像された画像情報を画像処理することにより、壁面の展開図なども得られ、得られた展開図に基づいて、壁面１４の亀裂幅,方向,傾斜などの定量データを入手して、より正確に岩盤壁面１４の地質を認識することができる。
【００３０】
また、本実施例の調査装置１０においては、デジタルカメラ２２は、遠隔操作により焦点距離および撮影角度の調整が可能に構成するされているので、立坑１２の外部からデジタルカメラ２２を遠隔操作して、岩盤壁面１４の周回撮像を行うことができる。
【００３１】
さらに、本実施例の調査装置１０においては、自動的に水平に調整される整準台３２を備え、デジタルカメラ２２およびオートジャイロ３０を整準台３２に搭載しているので、吊り下げ設置される調査装置１０を所定の位置にセットすると、デジタルカメラ２２およびオートジャイロ３０を搭載した整準台３２が自動的に水平に調整されるので、デジタルカメラ２２よる撮像をより迅速に行うことができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明にかかる立坑岩盤壁面の調査方法および調査装置によれば、作業時間が少なく、しかも、亀裂幅,方向,傾斜などの定量データを得ることにより正確に岩盤壁面の地質を認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明にかかる立坑岩盤壁面の調査方法および調査装置の一実施例を示す装置設置状態の側面説明図である。
【図２】  図１の調査装置の拡大詳細図である。
【図３】  図２に示した調査装置を用いて調査する際の作業手順の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０          調査装置
１２          立坑
１４          岩盤壁面
２２          デジタルカメラ
３０          オートジャイロ
３２          整準台
【図１】
0003716687.tif 000002
【図２】
0003716687.tif 000003
【図３】
0003716687.tif 000004