(57)【要約】【課題】受信センサーを簡便かつ確実にロックボルトＢに連結させることができる受信センサー装着具１０を提供する。【解決手段】本発明に係る受信センサー装着具１０は、トンネルに打設されたロックボルトを締結するナットＮを収容する収容基台部１１０と、前記ナットＮを前記収容基台部１１０の内壁面に押圧する固着ねじ１３０と、前記収容基台部１１０から立設する装着ねじ１５０と、を有するソケット１００と、前記装着ねじ１５０を挿通する貫通穴２１０と、受信センサー２３１、２３２、２３３が固定される固定面２２１、２２２、２２３と、を有するセンサー固定プレート２００と、前記センサー固定プレート２００を、前記収容基台部１１０に固着する締結部材３００と、からなることを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルに打設されたロックボルトを締結するナットを収容する収容基台部と、
前記ナットを前記収容基台部の内壁面に押圧する固着ねじと、
前記収容基台部から立設する装着ねじと、を有するソケットと、
前記装着ねじを挿通する貫通穴と、受信センサーが固定される固定面と、を有するセンサー固定プレートと、
前記センサー固定プレートを、前記収容基台部に固着する締結部材と、からなることを特徴とする受信センサー装着具。
【請求項２】
前記固着ねじを２つ有することを特徴とする請求項１に記載の受信センサー装着具。
【請求項３】
１つ乃至３つの前記受信センサーが前記センサー固定プレートに固定されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の受信センサー装着具。
【請求項４】
前記締結部材が、ナットであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の受信センサー装着具。
【請求項５】
前記受信センサーは、切り羽での作業に起因する振動が、地盤の境界面で反射することで発生する弾性波を受信することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の受信センサー装着具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネルの切り羽前方探査を行う際に、受信センサーをロックボルトに装着するのに好適な受信センサー装着具に関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネルの切り羽前方探査方法等において実施される坑内弾性波測定では、岩盤中を伝搬する弾性波を、トンネル壁面や路盤に設置した加速度センサー等の受信センサーにより受信して、弾性波速度分布や受信波形の分析により岩盤強度等の状況を推定する。
【０００３】
坑内弾性波測定においては、受信センサーの設置の良否が良好なデータを得るための重要なポイントとなる。受信センサーは、従来技術ではトンネル壁面もしくは路盤面に浅い孔を掘り、センサーに直結した金属棒を差し込むことによって設置する方法が一般的である。
【０００４】
この方法は簡便ではあるが、発破を用いて掘削されたトンネルでは、壁面近傍に形成されたゆるみ領域が比較的深くなる傾向があるため、センサーをゆるみ領域外の真の岩盤状況が反映される深度に設置することが困難な場合が多い。
【０００５】
このため、例えばＴＳＰ法などの既往探査方法では、数ｍ程度の深さを有する孔を壁面に削孔し内部に受信センサーを設置している。しかし、この方法では、削孔のためにボーリングマシンが必要となるだけでなく、受信センサー自体も孔内に設置できる特別な仕様のものでなければならない。また、削孔作業を必要とすることから設置に時間がかかり、かつ受信感度を上げるために複数の受信センサーを同時に設置するような方法を適用することも時間・コスト面から困難になると考えられる。
【０００６】
これらの問題点を解決する方法の１つとして、ＮＡＴＭ工法によるトンネルの支保として用いられているロックボルトをセンサー部材の一部として利用することが考えられる。ロックボルトは地山に直接固着する必要があるので、ゆるみ領域より深い深度まで削孔した孔にモルタル等で固着されている。
【０００７】
例えば、特許文献１（特開２００１−３３５３８４号公報）には、地山を安定させるために一定の深さで埋設されているロックボルトにＡＥセンサーを取り付け、このＡＥセンサーで測定されたＡＥに基づいてトンネル崩壊の判断を行う技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−３３５３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示された技術においては、センサーを具体的にどのようにロックボルトに取り付けるかに係る構成については、何ら開示されておらず、問題であった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、上記課題を解決するものであって、請求項１に係る発明は、トンネルに打設されたロックボルトを締結するナットを収容する収容基台部と、前記ナットを前記収容基台部の内壁面に押圧する固着ねじと、前記収容基台部から立設する装着ねじと、を有するソケットと、前記装着ねじを挿通する貫通穴と、受信センサーが固定される固定面と、を有するセンサー固定プレートと、前記センサー固定プレートを、前記収容基台部に固着
する締結部材と、からなることを特徴とする受信センサー装着具である。
【００１０】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の受信センサー装着具において、前記固着ねじを２つ有することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の受信センサー装着具において、１つ乃至３つの前記受信センサーが前記センサー固定プレートに固定されることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の受信センサー装着具において、前記締結部材が、ナットであることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の受信センサー装着具において、前記受信センサーは、切り羽での作業に起因する振動が、地盤の境界面で反射することで発生する弾性波を受信することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る受信センサー装着具１０によれば、ロックボルト締結用ナットＮと受信センサーとを一体的に固定する金属製の固定具を用いることにより、受信センサーを簡便かつ確実にロックボルトＢに連結させることができる。
【００１５】
また、本発明に係る受信センサー装着具１０によれば、ロックボルトＢを受信センサーの部材として利用することにより、トンネル壁面周辺のゆるみ領域の影響がより少なく真の岩盤状況に近い測定データが得られる。
【００１６】
また、本発明に係る受信センサー装着具１０によれば、受信センサー装着具１０の装着は、装着ねじ１５０と締結部材３００とよるので簡単であり、ロックボルトＢの位置やさび・漏れなどボルトの状態にほとんど左右されない。また取り外しも簡単であるので、工事の施工ステップなどに合わせて何度でも脱着できる。
【００１７】
また、ロックボルトＢのロックボルト締結用ナットＮに合わせたソケット１００の窪み（収容部１１５）は比較的容易に製作することができるので、どのような種類のボルトにも対応することができる。製作費も安価であり、多数の受信センサー設置を必要とする場合にも対応できる。
【００１８】
また、本発明に係る受信センサー装着具１０によれば、１軸方向のみの振動を受信する安価な受信センサー３個を使用することにより、高価な３軸センサーと同等の計測が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る受信センサー装着具１０の分解斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る受信センサー装着具１０の収容基台部１１０底面側から見た図である。
【図３】本発明の実施形態に係る受信センサー装着具１０をロックボルト締結用ナットＮに装着した状態を示す図である。
【図４】受信センサー装着具１０の装着時の様子を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る受信センサー装着具１０によるデータ収集例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施形態に係る受信センサー装着具１０の分解斜視図である。
【００２１】
一般にトンネルの掘削工事では、トンネル切り羽に穿孔をして火薬を装薬し、爆破した後、ズリ出し、当たり取り、支保工、一次覆工、ロックボルト（岩盤とコンクリートとを固定する特殊なボルト）の打設を行う。これを１サイクルとして、大体１．５ｍ前後のピッチで掘削の施工サイクルを繰り返し行って掘進する。
【００２２】
一定の間隔に打設されるロックボルトは、岩盤奥深くにまで打ち込むことにより、地山自体の保持力を利用してトンネルを保持することができるようになっている。本発明に係る受信センサー装着具１０においては、トンネルの支保として用いられている、このようなロックボルトをセンサー部材の一部として利用することを想定している。
【００２３】
そのために、本発明に係る受信センサー装着具１０では、埋設されているロックボルトＢと、このロックボルトＢに対応して設けられているロックボルト締結用ナットＮとに、一体的に受信センサー２３１、２３２、２３３を装着する簡略な構成が採用されている。
【００２４】
図１において、ソケット１００は、収容基台部１１０と、この収容基台部１１０から立設されるようにして形成されている装着ねじ１５０と、からなる金属製の部材である。
【００２５】
収容基台部１１０には、ロックボルトＢの露出部とロックボルト締結用ナットＮとを収容する空間である収容部１１５が設けられている。図２は本発明の実施形態に係る受信センサー装着具１０の収容基台部１１０底面側から見た図である。収容部１１５は、ロックボルト締結用ナットＮの外周囲より若干大きい、断面六角形状を有する空間であり、６つの内壁面１１７を有している。
【００２６】
６つの内壁面１１７のうち、相隣る２つの内壁面１１７には、ねじ穴１２０が設けられており、このねじ穴１２０には、固着ねじ１３０が螺着されている。
【００２７】
金属製のセンサー固定プレート２００は、装着ねじ１５０を挿通する貫通穴２１０と、受信センサー２３１、２３２、２３３が固定される固定面２２１、２２２、２２３と、を有している。受信センサー２３１、２３２、２３３としては、例えば、加速度センサーなどを用いることができる。また、受信センサー２３１、２３２、２３３は、有線（不図示）または無線などにより、不図示のデータ収集装置に接続されている。
【００２８】
本実施形態では、それぞれ直交する固定面２２１、２２２、２２３に設けられた３つの受信センサー２３１、２３２、２３３によって、それぞれ１軸方向の加速度などを検出することで、３軸方向の加速度成分を間出することが可能となる。このような構成によれば、１軸方向のみの振動を受信する安価な受信センサー３個を使用することにより、高価な３軸センサーと同等の計測が可能である。
【００２９】
なお、本実施形態では、センサー固定プレート２００の、互いに垂直の関係にある３つの固定面２２１、２２２、２２３のそれぞれに、受信センサー２３１、２３２、２３３を設け、３次元データを取得する構成で説明を行っているが、センサー固定プレート２００に設ける受信センサーの数は任意とすることができる。
【００３０】
締結部材３００は、例えば、ナットなどの部材であり、締結部材３００を装着ねじ１５０に螺着することで、受信センサーを有するセンサー固定プレート２００を、ソケット１００の収容基台部１１０に固着することができるようになっている。
【００３１】
図３は本発明の実施形態に係る受信センサー装着具１０をロックボルト締結用ナットＮに装着した状態を示す図であり、また、図４は受信センサー装着具１０の装着時の様子を示す図である。
【００３２】
本発明に係る受信センサー装着具１０は、トンネル坑内に突き出たロックボルトＢの露出部とロックボルト締結用ナットＮと受信センサーを確実に連結させる金属製固定具である。金属固定具としては、ロックボルトＢの露出部とロックボルト締結用ナットＮに受信センサーを取り付ける台となるソケット１００、センサー固定プレート２００、およびこれらを固定する締結部材３００とからなる。
【００３３】
ソケット１００は、ロックボルトＢを締め付けるために用いられているロックボルト締結用ナットＮと同形状でやや寸法の大きな窪み（収容部１１５）を有しており、この窪み（収容部１１５）をロックボルト締結用ナットＮに合わせて被せ、２本の固着ねじ１３０により、ソケット１００とロックボルト締結用ナットＮとを３点以上で確実に固着する。
【００３４】
なお、トンネルの掘削工事で用いられるロックボルトの規格に合わせて窪み（収容部１１５）の大きさ・形状を変えたソケット１００を複数種用意することによりどのようなロックボルトにも対応させることができる。
【００３５】
ソケット１００の上面には、センサー固定プレート２００を固着するための装着ねじ１５０が設けられている。
【００３６】
センサー固定プレート２００の略中央には、ソケット１００上面の装着ねじ１５０が通る貫通穴２１０が開けられている。またその側面・上面からなる直交する３方向に、例えば、既存の加速度センサー（受信センサー２３１、２３２、２３３）を取り付けられるねじ穴が穿孔されており、センサーを必要に応じて１〜３個取り付けることができる。
【００３７】
センサー固定プレート２００の貫通穴２１０をソケット１００上面の装着ねじ１５０に通し、受信センサーがトンネルの向きに対して直交３方向に向くように、センサー固定プレート２００を回転させた上で、締結部材３００によりセンサー固定プレート２００をソケット１００に固着する。これにより、ロックボルトＢのロックボルト締結用ナットＮがどのような向きに向いていても、受信センサーをトンネルの方向に対して一定の向きに設置することができる。
【００３８】
図５は本発明の実施形態に係る受信センサー装着具１０によるデータ収集例を示す図である。図５は、トンネルの掘削工事を上面から模式的に見た図である。打設されている複数のロックボルトＢには、本発明に係る受信センサー装着具１０が取り付けられ、これら受信センサー装着具１０に設けられた受信センサーで検出されるデータは、パーソナルコンピューターによって収集される。
【００３９】
切り羽においては、油圧ショベルに装着されているブレーカーなどにより、ズリ出しの作業を行うが、このときに発生する振動が、地盤の境界面で反射することで発生する弾性波を、前記の各受信センサーが検出する。パーソナルコンピューターでは、各受信センサーで検出したデータを解析することで、地盤の境界面の位置などを推定する。
【００４０】
以上のような本発明に係る受信センサー装着具１０によれば、ロックボルト締結用ナットＮと受信センサーとを一体的に固定する金属製の固定具を用いることにより、受信センサーを簡便かつ確実にロックボルトＢに連結させることができる。
【００４１】
また、本発明に係る受信センサー装着具１０によれば、ロックボルトＢを受信センサー
の部材として利用することにより、トンネル壁面周辺のゆるみ領域の影響がより少なく真の岩盤状況に近い測定データが得られる。
【００４２】
また、本発明に係る受信センサー装着具１０によれば、受信センサー装着具１０の装着は、装着ねじ１５０と締結部材３００とよるので簡単であり、ロックボルトＢの位置やさび・漏れなどボルトの状態にほとんど左右されない。また取り外しも簡単であるので、工事の施工ステップなどに合わせて何度でも脱着できる。
【００４３】
また、ロックボルトＢのロックボルト締結用ナットＮに合わせたソケット１００の窪み（収容部１１５）は比較的容易に製作することができるので、どのような種類のボルトにも対応することができる。製作費も安価であり、多数の受信センサー設置を必要とする場合にも対応できる。
【符号の説明】
【００４４】
１０・・・受信センサー装着具
１００・・・ソケット
１１０・・・収容基台部
１１５・・・収容部
１１７・・・内壁面
１２０・・・ねじ穴
１３０・・・固着ねじ
１５０・・・装着ねじ
２００・・・センサー固定プレート
２１０・・・貫通穴
２２１、２２２、２２３・・・固定面
２３１、２３２、２３３・・・受信センサー
３００・・・締結部材
Ｂ・・・ロックボルト
Ｎ・・・ロックボルト締結用ナット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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