(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
岩石または岩盤の一軸圧縮強度を非破壊試験器で測定する第１の工程と、
前記岩石または岩盤の一軸圧縮強度を測定した部分を岩盤用の穿孔装置で穿孔し、単位体積あたりの前記岩石または岩盤の穿孔に要した穿孔エネルギを測定する第２の工程と、
前記第１の工程と前記第２の工程とを複数回実行して得た一軸圧縮強度と穿孔エネルギとに基づき一軸圧縮強度と穿孔エネルギとの関係を表す近似式を導出する第３の工程と、
探査対象の岩盤を前記穿孔装置で穿孔し、深さ位置毎に、単位体積あたりの前記探査対象の岩盤の穿孔に要した穿孔エネルギを測定する第４の工程と、
前記第３の工程で導出された近似式を用いて、前記第４の工程で測定された穿孔エネルギから前記探査対象の岩盤の各深さ位置における一軸圧縮強度を推定する第５の工程と、を実行することを特徴とする岩盤探査方法。
【請求項２】
前記探査対象の岩盤は、トンネル工事における切羽の岩盤であり、
前記第４の工程では、切羽の岩盤に前記穿孔装置で装薬孔が穿孔されると、深さ位置毎に、単位体積あたりの切羽の岩盤の穿孔に要した穿孔エネルギの測定を行い、
前記第５の工程では、前記第３の工程で導出された近似式を用いて、前記第４の工程で測定された穿孔エネルギから前記第４の工程で穿孔された切羽の岩盤の各深さ位置における一軸圧縮強度を推定することを特徴とする請求項１に記載の岩盤探査方法。
【請求項３】
前記非破壊試験器は、岩石または岩盤の表面に打撃を与え、返ってきた衝撃で岩石または岩盤の表層部の一軸圧縮強度を推定する打撃式試験器であることを特徴とする請求項１または２に記載の岩盤探査方法。
【請求項４】
前記第１及び前記第２の工程の岩盤は、トンネル工事における切羽の岩盤であり、
前記第１の工程では、切羽の岩盤の表層部の一軸圧縮強度を打撃式試験器で測定し、
前記第２の工程では、前記表層部に前記穿孔装置で装薬孔を穿孔し、単位体積あたりの切羽の岩盤の穿孔に要した穿孔エネルギを測定することを特徴とする請求項３に記載の岩盤探査方法。
【請求項５】
穿孔ロッドの後端部に打撃圧を付与し探査対象の岩盤を穿孔するドリフタを備えた穿孔装置を用いて、前記探査対象の岩盤の一軸圧縮強度を推定する岩盤探査装置であって、
前記ドリフタによる打撃圧を検出する打撃圧検出部と、
前記打撃圧検出部で検出した打撃圧に基づき、深さ位置毎に、単位体積あたりの前記探査対象の岩盤の穿孔に要した穿孔エネルギを測定するエネルギ測定部と、
非破壊試験器で測定した岩石または岩盤の一軸圧縮強度と、単位体積あたりの前記岩石または岩盤の穿孔に要した穿孔エネルギとの関係を表す近似式を用いて、前記エネルギ測定部で測定された穿孔エネルギから前記探査対象の岩盤の各深さ位置における一軸圧縮強度を推定する一軸圧縮強度推定部と、を備えたことを特徴とする岩盤探査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、岩盤の一軸圧縮強度を推定する岩盤探査方法、及び岩盤探査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、岩盤の一軸圧縮強度を求める技術としては、例えば、非特許文献１に記載の技術がある。この非特許文献１に記載の技術では、岩盤から試験片を採取し、採取した試験片の長軸方向に圧縮荷重を加えて試験片を破壊する。これにより、試験片が耐えることができる最大荷重を測定し、測定結果を試験片の断面積で割った値を一軸圧縮強度とする。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】ＪＩＳＭ０３０２  岩石の圧縮強さ試験方法
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記非特許文献１に記載の技術では、試験片の搾取や圧縮荷重の印加等、多くの手間がかかるため、岩盤の一軸圧縮強度を求めることは困難であった。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、岩盤の一軸圧縮強度を容易に推定可能な岩盤探査方法、及び岩盤探査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、岩石または岩盤の一軸圧縮強度を非破壊試験器で測定する第１の工程と、岩石または岩盤の一軸圧縮強度を測定した部分を岩盤用の穿孔装置で穿孔し、単位体積あたりの岩石または岩盤の穿孔に要した穿孔エネルギを測定する第２の工程と、第１の工程と第２の工程とを複数回実行して得た一軸圧縮強度と穿孔エネルギとに基づき一軸圧縮強度と穿孔エネルギとの関係を表す近似式を導出する第３の工程と、探査対象の岩盤を穿孔装置で穿孔し、深さ位置毎に、単位体積あたりの探査対象の岩盤の穿孔に要した穿孔エネルギを測定する第４の工程と、第３の工程で導出された近似式を用いて、第４の工程で測定された穿孔エネルギから探査対象の岩盤の各深さ位置における一軸圧縮強度を推定する第５の工程と、を実行することを特徴とする。
【０００６】
また、探査対象の岩盤は、トンネル工事における切羽の岩盤であり、第４の工程では、切羽の岩盤に穿孔装置で装薬孔が穿孔されると、深さ位置毎に、単位体積あたりの切羽の岩盤の穿孔に要した穿孔エネルギの測定を行い、第５の工程では、第３の工程で導出された近似式を用いて、第４の工程で測定された穿孔エネルギから第４の工程で穿孔された切羽の岩盤の各深さ位置における一軸圧縮強度を推定してもよい。
【０００７】
さらに、非破壊試験器は、岩石または岩盤の表面に打撃を与え、返ってきた衝撃で岩石または岩盤の表層部の一軸圧縮強度を推定する打撃式試験器としてもよい。
また、第１及び第２の工程の岩盤は、トンネル工事における切羽の岩盤であり、第１の工程では、切羽の岩盤の表層部の一軸圧縮強度を打撃式試験器で測定し、第２の工程では、表層部に穿孔装置で装薬孔を穿孔し、単位体積あたりの切羽の岩盤の穿孔に要した穿孔エネルギを測定してもよい。
【０００８】
さらに、穿孔ロッドの後端部に打撃圧を付与し探査対象の岩盤を穿孔するドリフタを備えた穿孔装置を用いて、探査対象の岩盤の一軸圧縮強度を推定する岩盤探査装置であって、ドリフタによる打撃圧を検出する打撃圧検出部と、打撃圧検出部で検出した打撃圧に基づき、深さ位置毎に、単位体積あたりの探査対象の岩盤の穿孔に要した穿孔エネルギを測定するエネルギ測定部と、非破壊試験器で測定した岩石または岩盤の一軸圧縮強度と、単位体積あたりの岩石または岩盤の穿孔に要した穿孔エネルギとの関係を表す近似式を用いて、エネルギ測定部で測定された穿孔エネルギから探査対象の岩盤の各深さ位置における一軸圧縮強度を推定する一軸圧縮強度推定部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様によれば、近似式を用いることで穿孔エネルギから岩盤の一軸圧縮強度を推定できる。これにより、岩盤の一軸圧縮強度を容易に推定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】穿孔装置４の概略構成を表す概念図である。
【図２】岩盤探査処理を表すフローチャートである。
【図３】第１〜第５の工程を説明するための図である。
【図４】岩盤情報の解析方法の一例を示す図である。
【図５】実施例で導出した近似式を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に係る岩盤探査方法の実施形態について図面を参照して説明する。
（構成）
まず本実施形態に係る岩盤探査方法に用いる岩盤探査装置１について説明する。
図１に示すように、岩盤探査装置１は、トンネル工事における切羽２に対し、装薬用の装薬孔３を穿孔するための作業用車両（以下、「穿孔装置４」とも呼ぶ）に搭載される。穿孔装置４としては、例えば、ドリルジャンボを採用することができる。
【００１２】
穿孔装置４は、車輪で走行可能な移動台車５と、移動台車５上に取り付けられたブーム６と、ブーム６に取り付けられて穿孔機７を支持するガイドシェル８とを備える。
ブーム６には、ブーム６を水平方向に揺動させるブームスイング９と、ブーム６を前後に進退動させるブームスライド１０と、ガイドシェル８を水平方向に揺動させるガイドスイング１１と、ガイドシェル８を垂直方向に揺動させるガイドチルト１２と、ガイドシェル８を前後に進退動させるガイドスライド１３とが取り付けられる。これにより、ブーム６は、ユーザの操作に応じて、穿孔機７の位置及び姿勢を変更可能となっている。
【００１３】
穿孔機７は、先端部に穿孔用ビット１４が取り付けられた穿孔ロッド１５と、穿孔ロッド１５の後端部に周期的に打撃圧を付与するドリフタ１６とを備える。ドリフタ１６としては、例えば、図示しない油圧供給ラインから供給され、周期的に変動する油圧を駆動源とする油圧ドリフタを採用できる。また、穿孔機７には、穿孔機７を前後、つまり、穿孔ロッド１５の軸方向に進退動させるフィーダ１７が取り付けられる。これにより、穿孔機７は、ユーザの操作に応じて、穿孔ロッド１５の後端部にドリフタ１６で周期的に打撃圧を付与し、前方向に移動することで、切羽２に装薬孔３を穿孔可能となっている。
【００１４】
これにより、ユーザは、穿孔装置４を操作し、穿孔ロッド１５の先端を切羽２に押し当てる動作と、穿孔ロッド１５の後端部に打撃を付与すると共に穿孔機７を前方向に移動させる動作とを繰り返すことで、切羽２に複数の装薬孔３を穿孔可能となっている。
岩盤探査装置１は、２つの水平角検出部１８、１９と、垂直角検出部２０と、２つの進退量検出部２１、２２と、打撃圧検出部２３と、ドリフタ状態検出部２４とを備える。
【００１５】
水平角検出部１８は、ブームスイング９に配置され、ブーム６の水平方向への揺動角を検出する。そして、水平角検出部１８は、検出結果を演算装置２６に出力する。また、水平角検出部１９は、ガイドスイング１１に配置され、ガイドシェル８の水平方向への揺動角を検出する。そして、水平角検出部１９は、検出結果を演算装置２６に出力する。
垂直角検出部２０は、ガイドチルト１２に配置されガイドシェル８の垂直方向への揺動角を検出する。そして、垂直角検出部２０は、検出結果を演算装置２６に出力する。
【００１６】
進退量検出部２１は、ブームスライド１０に配置され、ブーム６の前後方向への進退量を検出する。そして、進退量検出部２１は、検出結果を演算装置２６に出力する。また、進退量検出部２２は、フィーダ１７に配置され、ガイドシェル８の前後方向への進退量を検出する。そして、進退量検出部２２は、検出結果を演算装置２６に出力する。
打撃圧検出部２３は、ドリフタ１６による打撃圧を検出する。具体的には、打撃圧検出部２３は、油圧供給ラインから供給され、ドリフタ１６の駆動原である油圧を検出する。そして、打撃圧検出部２３は、検出結果（打撃圧）を演算装置２６に出力する。
【００１７】
ドリフタ状態検出部２４は、ドリフタ１６に配置され、ドリフタ１６が作動状態にあるか停止状態にあるか（以下、「ドリフタ状態」とも呼ぶ）を検出する。ここで、作動状態としては、例えば、ドリフタ１６が穿孔ロッド１５の後端部への周期的な打撃圧の付与を行っている状態がある。また、停止状態としては、例えば、油圧の周期的な変動が行われずドリフタ１６が穿孔ロッド１５の後端部への周期的な打撃圧の付与を行っていない状態がある。そして、ドリフタ状態検出部２４は、検出結果を演算装置２６に出力する。
【００１８】
また、岩盤探査装置１は、情報記憶部２５と、演算装置２６とを更に備える。
情報記憶部２５は、演算装置２６で生成された後述する岩盤情報を記憶する。
演算装置２６は、エネルギ測定部２６ａと、一軸圧縮強度推定部２６ｂとを備える。エネルギ測定部２６ａと、一軸圧縮強度推定部２６ｂとは、水平角検出部１８、１９、垂直角検出部２０、進退量検出部２１、２２、打撃圧検出部２３及びドリフタ状態検出部２４それぞれが出力した検出結果に基づき、後述する岩盤探査処理を実行する。
【００１９】
（岩盤探査処理）
次に、エネルギ測定部２６ａと一軸圧縮強度推定部２６ｂとが実行する岩盤探査処理について説明する。岩盤探査処理は、サンプリング時間が経過するたびに実行される。
図２に示すように、まずステップＳ１０１では、エネルギ測定部２６ａは、ドリフタ１６が作動状態になるまで待機する。具体的には、ドリフタ状態検出部２４で作動状態が検出されるまで待機し、作動状態が検出されると、ステップＳ１０２に移行する。
【００２０】
続いてステップＳ１０２に移行して、エネルギ測定部２６ａは、水平角検出部１８、１９、垂直角検出部２０、及び進退量検出部２１、２２が出力した検出結果を取得する。続いて、取得した検出結果に基づき、穿孔用ビット１４の深さ位置、つまり、現在穿孔を行っている箇所の深さ位置（以下、「現在穿孔位置」とも呼ぶ）を算出する。ここで、深さ位置としては、装薬孔３の穿孔開始位置、つまり、開口部からの距離を用いる。
【００２１】
なお、本実施形態では、深さ位置として、装薬孔３の穿孔開始位置からの距離を用いる例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、切羽２の表面に基準点を設定し、その基準点からの三次元位置を、深さ位置として用いる構成としてもよい。
続いてステップＳ１０３に移行して、エネルギ測定部２６ａは、打撃圧検出部２３が出力した検出結果（打撃圧）に基づき、現在穿孔位置における、単位体積あたりの切羽２の岩盤の穿孔に要した穿孔エネルギを算出する。
【００２２】
続いてステップＳ１０４に移行して、一軸圧縮強度推定部２６ｂは、予め導出しておいた一軸圧縮強度と穿孔エネルギとの関係を表す近似式を用いて、ステップＳ１０２で算出した穿孔エネルギから、現在穿孔位置における岩盤の一軸圧縮強度を推定する。
続いてステップＳ１０５に移行して、一軸圧縮強度推定部２６ｂは、ステップＳ１０２で算出した現在穿孔位置と、ステップＳ１０３で算出した穿孔エネルギーと、ステップＳ１０４で算出した一軸圧縮強度とを含む岩盤情報を情報記憶部２５に記憶させる。
続いてステップＳ１０６に移行して、一軸圧縮強度推定部２６ｂは、ドリフタ１６が作動状態であるか否かを判定する。そして、ドリフタ１６が作動状態であると判定した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ１０２に戻る。一方、一軸圧縮強度推定部２６ｂは、ドリフタ１６が作動状態にないと判定した場合には（Ｎｏ）、この演算処理を終了する。
【００２３】
（岩盤探査方法）
次に、岩盤探査装置１を用いて実行される岩盤探査方法について説明する。
岩盤探査方法は、第１、第２、第３、第４、及び第５の工程を実行する。
第１の工程では、図３（ａ）に示すように、ユーザは、岩石または岩盤の一軸圧縮強度を非破壊試験器２７で測定する。具体的には、ユーザは、用意した岩石または岩盤の表層部の一軸圧縮強度を非破壊試験器２７で測定する。非破壊試験器２７としては、例えば、岩石または岩盤の表面に打撃を与え、返ってきた衝撃で岩石または岩盤の表層部の一軸圧縮強度を推定する打撃式試験器（例えば、シュミットロックハンマー）を採用できる。非破壊試験器２７による測定は、測定精度向上のために、複数回実行することが望ましい。
【００２４】
なお、本実施形態では、非破壊試験器２７として、岩石または岩盤の表層部の一軸圧縮強度を推定する打撃式試験器を用いる例を示したが、他の試験器を採用してもよい。
第２の工程では、図３（ｂ）に示すように、ユーザは、岩石または岩盤の一軸圧縮強度を測定した部分を穿孔装置４で穿孔し、単位体積あたりの岩石または岩盤の穿孔に要した穿孔エネルギを測定する。具体的には、ユーザは、穿孔装置４を操作し、岩石または岩盤の一軸圧縮強度を測定した部分を穿孔装置４で穿孔する。そして、その穿孔が終了した後、穿孔装置４の打撃圧検出部２３が出力した検出結果、つまり、ドリフタ１６による打撃圧に基づき、単位体積あたりの岩石または岩盤の穿孔に要した穿孔エネルギを算出する。
【００２５】
そして、ユーザは、上記第１の工程と第２の工程とを複数種類の岩石または岩盤に対して実行する。これにより、ユーザは、複数の一軸圧縮強度と穿孔エネルギとを取得する。
第３の工程では、図３（ｃ）に示すように、ユーザは、上記第１の工程と第２の工程とを複数回実行して得た一軸圧縮強度と穿孔エネルギとに基づき、一軸圧縮強度と穿孔エネルギとの関係を表す近似式を導出する。例えば、取得した一軸圧縮強度と穿孔エネルギとに基づき、近似式の候補（例えば、１次式、２次式、３次式）のなかから、最も相関の高い近似式を選択し、選択した近似式のパラメータを同定することで、近似式の導出を行う。図３（ｃ）の例では、穿孔エネルギを変数とし、一軸圧縮強度を１次関数で表す近似式が導出される。これにより、ユーザは、トンネル工事の開始前に近似式を導出しておく。
【００２６】
ここで、一軸圧縮強度と穿孔エネルギとの関係を表す近似式は、上記第１の工程と第２の工程とを繰り返して、データ数を増やすことで、より精度の高い近似式を導出できる。
第４の工程では、岩盤探査装置１が、探査対象の岩盤を穿孔装置４で穿孔し、深さ位置毎に、単位体積あたりの探査対象の岩盤の穿孔に要した穿孔エネルギを測定する。本実施形態では、図３（ｄ）に示すように、トンネル工事における切羽２の岩盤を、探査対象の岩盤として用いる。そして、切羽２の岩盤に穿孔装置４で装薬孔３が穿孔されると、深さ位置毎に、単位体積あたりの切羽２の岩盤の穿孔に要した穿孔エネルギの測定を行う。
【００２７】
具体的には、トンネル工事が開始され、ユーザが、岩盤探査装置１の動作状態にした後、ドリフタ１６を作動状態とし、穿孔装置４で装薬孔３の穿孔を開始したとする。すると、岩盤探査装置１が、ドリフタ１６が作動状態になったと判定して待機を解除する（図２のステップＳ１０１）。続いて、岩盤探査装置１が、穿孔用ビット１４の深さ位置、つまり、現在穿孔を行っている箇所の深さ位置（現在穿孔位置）を算出する（図２のステップＳ１０２）。続いて、岩盤探査装置１が、算出した現在穿孔位置における、単位体積あたりの切羽２の岩盤の穿孔に要した穿孔エネルギを算出する（図２のステップＳ１０３）。
【００２８】
第５の工程では、岩盤探査装置１が、図３（ｅ）に示すように、第３の工程で導出された近似式を用いて、第４の工程で測定された穿孔エネルギから第４の工程で穿孔された探査対象の岩盤の各深さ位置における一軸圧縮強度を推定する。本実施形態では、第４の工程で穿孔された切羽２の岩盤の各深さ位置における一軸圧縮強度の推定を行う。このように、本実施形態では、第３の工程で導出された近似式を用いることで穿孔エネルギから岩盤の一軸圧縮強度を推定できる。これにより、岩盤の一軸圧縮強度を容易に推定できる。
【００２９】
具体的には、演算装置２６が、第３の工程で導出された近似式を用いて、現在穿孔位置の岩盤の一軸圧縮強度を算出する（図２のステップＳ１０４）。続いて、演算装置２６が、第４の工程で算出された現在穿孔位置、穿孔エネルギと、第５の工程で算出された一軸圧縮強度とを含む岩盤情報を情報記憶部２５に記憶させる（図２のステップＳ１０５）。
そして、岩盤探査装置１は、ドリフタ１６が作動状態にある間、上記第４の工程と第５の工程とを複数回実行する（図２のステップＳ１０６「Ｙｅｓ」）。これにより、現在穿孔中の装薬孔３の位置の岩盤に対し、複数の深さ位置における一軸圧縮強度が推定される。また、新たな装薬孔３の穿孔が開始されるたびに、岩盤探査装置１は、上記第４の工程と第５の工程とを複数回実行し（図２のステップＳ１０１〜Ｓ１０６）、新たに穿孔された装薬孔３の位置の岩盤に対しても、複数の深さ位置における一軸圧縮強度が推定される。
【００３０】
これにより、情報記憶部２５には、複数の装薬孔３の位置と深さ位置とに対応した岩盤情報が記憶される。それゆえ、情報記憶部２５が記憶している岩盤情報（現在穿孔位置、一軸圧縮強度）を解析することで、切羽２の岩盤の性状を容易に判断することができる。例えば、図４の例では、岩盤情報の解析方法として、第１〜第３の装薬孔３それぞれの位置の岩盤に対し、各深さ位置毎に、一軸圧縮強度がグラフで表す方法が示されている。
【００３１】
さらに、上記手順を繰り返し、切羽２の岩盤への装薬孔３の穿孔が完了すると、装薬孔３に爆薬が装填され、発破掘削によってトンネルの内部空間が形成される。その後、形成された内空間の坑壁に支保工が施工され、坑壁の崩落が防止される。ここで、支保工は、強度を高くするほど施工コストが増大する。それゆえ、トンネル工事の施工業者は、施工コストの増大が抑制されるように、坑壁の強度を適切に把握し、支保工の強度を適切に決定する必要がある。しかしながら、例えば、装薬孔３の穿孔に要した穿孔エネルギを提示する方法では、穿孔エネルギは相対値であるので、坑壁の強度を適切に把握できない。
【００３２】
これに対し、本実施形態に係る岩盤探査方法では、複数の装薬孔３の位置と深さ位置とに対応した岩盤情報を取得できる。それゆえ、取得した岩盤情報を解析することで、坑壁の強度を推定でき、支保工の強度を適切に決定することができる。その際、支保工の強度を高くする場合には、施工コストが増大するので施主の了承を得る必要があるが、一軸圧縮強度、つまり、絶対値を提示できるため、支保工の強度向上の必要性を説明しやすい。
また、単に打撃式試験器（例えば、シュミットロックハンマ）を用いる方法では、切羽２の岩盤の表層部の一軸圧縮強度（性状）しか評価できなかった。これに対し、本実施形態に係る岩盤探査方法では、切羽２の岩盤の深層部の性状を比較的容易に評価できる。
【００３３】
（本実施形態の効果）
本実施形態に係る発明は、次のような効果を奏する。
（１）本実施形態に係る岩盤探査方法は、岩石または岩盤の一軸圧縮強度を非破壊試験器２７で測定する第１の工程と、岩石または岩盤の一軸圧縮強度を測定した部分を岩盤用の穿孔装置４で穿孔し、単位体積あたりの岩石または岩盤の穿孔に要した穿孔エネルギを測定する第２の工程と、第１の工程と第２の工程とを複数回実行して得た一軸圧縮強度と穿孔エネルギとに基づき一軸圧縮強度と穿孔エネルギとの関係を表す近似式を導出する第３の工程と、探査対象の岩盤を穿孔装置４穿孔し、深さ位置毎に、単位体積あたりの探査対象の岩盤の穿孔に要した穿孔エネルギを測定する第４の工程と、第３の工程で導出された近似式を用いて、第４の工程で測定された穿孔エネルギから、探査対象の岩盤の各深さ位置における一軸圧縮強度を推定する第５の工程と、を実行する。
このような構成によれば、近似式を用いることで穿孔エネルギから岩盤の一軸圧縮強度を推定できる。これにより、岩盤の一軸圧縮強度を容易に推定できる。
【００３４】
（２）本実施形態に係る岩盤探査方法は、探査対象の岩盤は、トンネル工事における切羽２の岩盤である。そして、第４の工程では、切羽２の岩盤に穿孔装置４で装薬孔３を穿孔し、深さ位置毎に、単位体積あたりの切羽２の岩盤の穿孔に要した穿孔エネルギの測定を行い、第５の工程では、第３の工程で導出された近似式を用いて、第４の工程で測定された穿孔エネルギから切羽２の岩盤の各深さ位置における一軸圧縮強度を推定する。
このような構成によれば、装薬孔３の各深さ位置における一軸圧縮強度を推定できる。
【００３５】
（３）本実施形態に係る岩盤探査方法は、非破壊試験器２７は、岩石または岩盤の表面に打撃を与え、返ってきた衝撃で岩石または岩盤の表層部の一軸圧縮強度を推定する打撃式試験器である。
このような構成によれば、打撃式圧縮試験機で打撃を与えることで、一軸圧縮強度を測定できる。これにより、岩盤の一軸圧縮強度を容易に測定できる。それゆえ、一軸圧縮強度と穿孔エネルギとの近似式の導出をより容易なものとすることができる。
【００３６】
（４）本実施形態に係る岩盤探査装置１は、ドリフタ１６による打撃圧を検出する打撃圧検出部２３と、打撃圧検出部２３で検出した打撃圧に基づき、深さ位置毎に、単位体積あたりの探査対象の岩盤の穿孔に要した穿孔エネルギを測定するエネルギ測定部２６ａと、非破壊試験器２７で測定した岩石または岩盤の一軸圧縮強度と、単位体積あたりの岩石または岩盤の穿孔に要した穿孔エネルギとの関係を表す近似式を用いて、エネルギ測定部２６ａで測定された穿孔エネルギから、探査対象の岩盤の各深さ位置における一軸圧縮強度を推定する一軸圧縮強度推定部２６ｂと、を備えた。
このような構成によれば、近似式を用いることで穿孔エネルギから岩盤の一軸圧縮強度を推定できる。これにより、岩盤の一軸圧縮強度を容易に推定できる。
【００３７】
（変形例）
（１）なお、本実施形態では、トンネル工事の開始前に岩石や岩盤の一軸圧縮強度と穿孔エネルギとを複数回測定し、これらの測定結果を用いて、一軸圧縮強度と穿孔エネルギとの関係を表す近似式を導出する例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、トンネル工事の初期段階、つまり、工事開始後の予め定められた期間に得られた切羽２の岩盤の一軸圧縮強度と穿孔エネルギとを用いて、近似式を導出する構成としてもよい。
【００３８】
具体的には、トンネル工事における切羽２の岩盤を、第１及び第２の工程の岩盤として用いる。そして、第１の工程では、切羽２の岩盤の表層部の一軸圧縮強度を非破壊試験器２７（打撃式試験器）で測定する。また、第２の工程では、その表層部に装薬孔３を穿孔し、単位体積あたりの表層部の穿孔に要した穿孔エネルギを測定する。これにより、トンネル工事の開始前に、岩石や岩盤の一軸圧縮強度や穿孔エネルギの測定を行わずに済み、一軸圧縮強度と穿孔エネルギとの関係を表す近似式の導出に要する手間を軽減できる。
【００３９】
（２）また、例えば、トンネル工事の開始前に測定した一軸圧縮強度及び穿孔エネルギや、トンネル工事初期段階に測定した一軸圧縮強度及び穿孔エネルギに加え、トンネル工事中に得られた切羽２の岩盤の一軸圧縮強度及び穿孔エネルギを更に用いて、近似式を更新してもよい。これにより、データ数が増え、より精度の高い近似式を導出できる。
【００４０】
（実施例）
次に、本実施形態に係る岩盤探査方法の第１〜第３の工程の実施例について説明する。
まず、第１の工程を実行し、用意した複数種類の岩石から一の岩石を選択し、選択した岩石の表層部の一軸圧縮強度を非破壊試験器２７で測定した。非破壊試験器２７としては、山陽試験器工業株式会社のシュミットロックハンマーＫＳ型を用いた。
【００４１】
続いて、第２の工程を実行し、岩石の一軸圧縮強度を測定した部分を穿孔装置４で穿孔し、単位体積あたりの岩石の穿孔に要した穿孔エネルギを測定した。穿孔装置４としては、古河ロックドリル株式会社のドリルジャンボＪＴＨ３２００Ｒを用いた。穿孔深さは、岩石の表面から深さ１．３５ｍ±０．１５ｍまでの範囲とした。
そして、第１及び第２の工程を繰り返し実行し、複数の一軸圧縮強度と穿孔エネルギとを取得した。その後、第３の工程を実行し、取得した一軸圧縮強度と穿孔エネルギとに基づき、近似式の候補のなかから、最も相関の高い近似式として１次式を選択した。そして、図５に示すように、選択した１次式（近似式）のパラメータを同定することで、穿孔エネルギを変数として、一軸圧縮強度を１次関数で表す近似式を導出した。
【００４２】
本実施例により、図５から、非破壊試験器２７で測定した岩石の一軸圧縮強度と、一次圧縮強度を測定した部分を穿孔装置４で穿孔して得た、単位体積あたりの岩石の穿孔に要した穿孔エネルギとの間には、相関関係があることが確認できた。そして、これらの相関関係が、近似式で適切に表せることが確認できた。それゆえ、近似式を用いれば、第５の工程で、穿孔エネルギから一軸圧縮強度を適切に算出可能と判断できる。
【符号の説明】
【００４３】
１        岩盤探査装置
２        切羽
３        装薬孔
４        穿孔装置
１６      ドリフタ
２６      演算装置
２６ａ    エネルギ測定部
２６ｂ    一軸圧縮強度推定部
２７      非破壊試験器
【図１】
0006434375.tif 000002
【図２】
0006434375.tif 000003
【図３】
0006434375.tif 000004
【図４】
0006434375.tif 000005
【図５】
0006434375.tif 000006