(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる二方向の自由面を有する被破壊物の何れか一方の自由面に、膨張によって被破壊物を破壊する破壊用物質を充填するための破壊用孔を他方の自由面から離間する方向に沿って複数個並べて形成するとともに順次浅く形成して破壊用孔群となし、この破壊用孔群の各破壊用孔に、電極間を接続した金属細線を、破壊用孔の深さ方向に沿ってかつ深さに応じた位置に配置して破壊用物質に浸漬させ、充電されたコンデンサーから前記電極を介して金属細線に電気エネルギーを短時間で供給して金属細線を急激に溶融蒸発させることにより破壊用物質を気化させ、その際の膨張力で金属細線から所定の破壊可能領域分だけ被破壊物を破壊する破壊方法であって、
所定の破壊用孔に金属細線を設置する際に、その金属細線の先端部位置と他方の自由面から離間する方向に隣合う破壊用孔に設置する金属細線の基端部位置との間の距離Ｙｐ’、その金属細線の先端部位置と他方の自由面から離間する方向に隣合う破壊用孔に設置する金属細線の基端部位置との間の他方の自由面に沿った距離Ｚｐ、および金属細線間の一方の自由面に沿った距離Ｙｐの関係が、下記（ａ）式
Ｙｐ’≦√（Ｚｐ2 ＋Ｙｐ2 ）  （ａ）
を満足するよう設定し、かつ前記距離Ｙｐ’および金属細線から一方の自由面側の破壊可能領域限界までの距離Ｒｄの関係が、下記（ｂ）式
Ｙｐ’≦２・Ｒｄ  （ｂ）
を満足するよう設定し、前記（ａ）式および（ｂ）式における金属細線から破壊可能領域限界までの距離Ｒｄは、電気エネルギーＷ（Ｊ）、エネルギー・破壊可能領域変換係数ｋとすると、下記（ｄ）式
Ｒｄ≦（√Ｗ）／ｋ  （ｄ）
を満足するよう設定し、電気エネルギーＷは、電気エネルギーを溜めるコンデンサー容量Ｃ（Ｆ）、充電電圧Ｖ（Ｖ）とすると、下記（ｅ）式
Ｗ＝（Ｃ×Ｖ２）／２  （ｅ）
を満足するよう設定したことを特徴とする破壊方法。
【請求項２】
異なる二方向の自由面を有する被破壊物の何れか一方の自由面に、膨張によって被破壊物を破壊する破壊用物質を充填するための破壊用孔を他方の自由面から離間する方向に沿って複数個並べて形成するとともに順次浅く形成して破壊用孔群となし、この破壊用孔群を複数個設け、各破壊用孔群の各破壊用孔に、電極間を接続した金属細線を、破壊用孔の深さ方向に沿ってかつ深さに応じた位置に配置して破壊用物質に浸漬させ、前記電極を介して金属細線に電気エネルギーを短時間で供給して金属細線を急激に溶融蒸発させることにより破壊用物質を気化させ、その際の膨張力で金属細線から所定の破壊可能領域分だけ被破壊物を破壊する破壊方法であって、
所定の破壊用孔に金属細線を設置する際に、その金属細線の先端部位置と他方の自由面から離間する方向に隣合う破壊用孔に設置する金属細線の基端部位置との間の距離Ｙｐ’、その金属細線の先端部位置と他方の自由面から離間する方向に隣合う破壊用孔に設置する金属細線の基端部位置との間の他方の自由面に沿った距離Ｚｐ、および金属細線間の一方の自由面に沿った距離Ｙｐの関係が、下記（ａ）式
Ｙｐ’≦√（Ｚｐ2 ＋Ｙｐ2 ）  （ａ）
を満足するよう設定し、かつ距離Ｙｐ’および金属細線から一方の自由面側の破壊可能領域限界までの距離Ｒｄの関係が、下記（ｂ）式
Ｙｐ’≦２・Ｒｄ  （ｂ）
を満足するよう設定し、各破壊用孔群同士の他方の自由面に沿って隣合った破壊用孔に設置する金属細線間の距離Ｘおよび距離Ｒｄの関係が、下記（ｃ）式
Ｘ≦２・Ｒｄ  （ｃ）
を満足するよう設定し、前記（ａ）式〜（ｃ）式における金属細線から破壊可能領域限界までの距離Ｒｄは、電気エネルギーＷ（Ｊ）、エネルギー・破壊可能領域変換係数ｋとすると、下記（ｄ）式
Ｒｄ≦（√Ｗ）／ｋ  （ｄ）
を満足するよう設定し、電気エネルギーＷは、電気エネルギーを溜めるコンデンサー容量Ｃ（Ｆ）、充電電圧Ｖ（Ｖ）とすると、下記（ｅ）式
Ｗ＝（Ｃ×Ｖ２）／２  （ｅ）
を満足するよう設定したことを特徴とする破壊方法。
【請求項３】
各破壊用孔に破壊用物質を充填する代わりに破壊容器に破壊用物質を充填し、破壊容器を破壊用孔に挿入するとともに電極間を接続した金属細線を破壊用物質に浸漬することを特徴とする請求項１または２記載の破壊方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気エネルギーを用いてコンクリート構造物や岩盤などの被破壊物を破壊する破壊方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電気エネルギーを用いてコンクリート構造物や岩盤などの被破壊物を破壊する破壊方法は、金属細線を介して接続した一対の電極をコンデンサに接続し、作業者の経験によって、被破壊物に装着孔を所定間隔ごとに、あるいは自由面から所定距離ごとに穿ち、これら装着孔に水や油などの破壊用物質を注入するとともに装着孔に電極を装着し、コンデンサに充電蓄積した電気エネルギーを短時間で金属細線に放電供給して金属細線を急激に溶融蒸発させることにより破壊用物質を急激に気化させ、その際の膨張力で被破壊物を破壊したり脆弱化させたりするものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、被破壊物に形成する装着孔の間隔は経験によって決められるので、コンデンサに蓄積する電気エネルギー、すなわち充電電圧の大きさによっては、装着孔間に生じる破壊面（亀裂２０）同士が繋がらず、破壊が不十分であったり、逆に充電電圧の大きさに比べて装着孔同士の間隔が狭いと、破壊は十分に行われるものの、不経済であるといった課題がある。
【０００４】
そこで本発明は、上記課題を解決し得る破壊装置の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明における課題を解決するための請求項１記載の手段は、異なる二方向の自由面を有する被破壊物の何れか一方の自由面に、膨張によって被破壊物を破壊する破壊用物質を充填するための破壊用孔を他方の自由面から離間する方向に沿って複数個並べて形成するとともに順次浅く形成して破壊用孔群となし、この破壊用孔群の各破壊用孔に、電極間を接続した金属細線を、破壊用孔の深さ方向に沿ってかつ深さに応じた位置に配置して破壊用物質に浸漬させ、前記電極を介して金属細線に電気エネルギーを短時間で供給して金属細線を急激に溶融蒸発させることにより破壊用物質を気化させ、その際の膨張力で金属細線から所定の破壊可能領域分だけ被破壊物を破壊する破壊方法であって、所定の破壊用孔に金属細線を設置する際に、その金属細線の先端部位置と他方の自由面から離間する方向に隣合う破壊用孔に設置する金属細線の基端部位置との間の距離Ｙｐ’、その金属細線の先端部位置と他方の自由面から離間する方向に隣合う破壊用孔に設置する金属細線の基端部位置との間の他方の自由面に沿った距離Ｚｐ、および金属細線間の一方の自由面に沿った距離Ｙｐの関係が、下記（ａ）式Ｙｐ’≦√（Ｚｐ2 ＋Ｙｐ2 ）  （ａ）を満足するよう設定し、かつ前記距離Ｙｐ’および金属細線から一方の自由面側の破壊可能領域限界までの距離Ｒｄの関係が、下記（ｂ）式Ｙｐ’≦２・Ｒｄ  （ｂ）を満足するよう設定し、前記（ａ）式および（ｂ）式における金属細線から破壊可能領域限界までの距離Ｒｄは、電気エネルギーＷ（Ｊ）、エネルギー・破壊可能領域変換係数ｋとすると、下記（ｄ）式Ｒｄ≦（√Ｗ）／ｋ  （ｄ）を満足するよう設定し、電気エネルギーＷは、電気エネルギーを溜めるコンデンサー容量Ｃ（Ｆ）、充電電圧Ｖ（Ｖ）とすると、下記（ｅ）式Ｗ＝（Ｃ×Ｖ２）／２  （ｅ）を満足するよう設定している。
【０００７】
また請求項２記載の手段は、異なる二方向の自由面を有する被破壊物の何れか一方の自由面に、膨張によって被破壊物を破壊する破壊用物質を充填するための破壊用孔を他方の自由面から離間する方向に沿って複数個並べて形成するとともに順次浅く形成して破壊用孔群となし、この破壊用孔群を複数個設け、各破壊用孔群の各破壊用孔に、電極間を接続した金属細線を、破壊用孔の深さ方向に沿ってかつ深さに応じた位置に配置して破壊用物質に浸漬させ、前記電極を介して金属細線に電気エネルギーを短時間で供給して金属細線を急激に溶融蒸発させることにより破壊用物質を気化させ、その際の膨張力で金属細線から所定の破壊可能領域分だけ被破壊物を破壊する破壊方法であって、所定の破壊用孔に金属細線を設置する際に、その金属細線の先端部位置と他方の自由面から離間する方向に隣合う破壊用孔に設置する金属細線の基端部位置との間の距離Ｙｐ’、その金属細線の先端部位置と他方の自由面から離間する方向に隣合う破壊用孔に設置する金属細線の基端部位置との間の他方の自由面に沿った距離Ｚｐ、および金属細線間の一方の自由面に沿った距離Ｙｐの関係が、下記（ａ）式Ｙｐ’≦√（Ｚｐ2 ＋Ｙｐ2 ）  （ａ）を満足するよう設定し、かつ距離Ｙｐ’および金属細線から一方の自由面側の破壊可能領域限界までの距離Ｒｄの関係が、下記（ｂ）式Ｙｐ’≦２・Ｒｄ  （ｂ）を満足するよう設定し、各破壊用孔群同士の他方の自由面に沿って隣合った破壊用孔に設置する金属細線間の距離Ｘおよび距離Ｒｄの関係が、下記（ｃ）式Ｘ≦２・Ｒｄ  （ｃ）を満足するよう設定し、前記（ａ）式〜（ｃ）式における金属細線から破壊可能領域限界までの距離Ｒｄは、電気エネルギーＷ（Ｊ）、エネルギー・破壊可能領域変換係数ｋとすると、下記（ｄ）式Ｒｄ≦（√Ｗ）／ｋ  （ｄ）を満足するよう設定し、電気エネルギーＷは、電気エネルギーを溜めるコンデンサー容量Ｃ（Ｆ）、充電電圧Ｖ（Ｖ）とすると、下記（ｅ）式Ｗ＝（Ｃ×Ｖ２）／２  （ｅ）を満足するよう設定している。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図８に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
まず、本発明の実施の形態に係る破壊方法を実施するための破壊装置の構成を説明する。
【００１０】
この破壊装置１は、図３に示すように、対で設けた電極２の先端部同士が、被破壊物３に形成した破壊用孔４の深さ方向に沿った金属細線５（例えばＣｕが用いられる）で接続され、前記電極２を介して金属細線５に、これを溶融蒸発させるに十分な電気エネルギーを供給するための電気エネルギー供給回路６が接続され、この電気エネルギー供給回路６は、各電極２の端子２ａに接続された電源装置（直流電源が用いられる）７と、この電源装置７と一方の端子２ａとの間に直列接続されて、電源装置７と両端子２ａとの間に並列接続されたコンデンサー８に対し所定量の電気容量を蓄積するよう制御するための充電制御回路１０と、この充電制御回路１０と一方の端子２ａとの間に接続された放電スイッチ１１とから構成されている。
【００１１】
次に、この破壊装置１を用いた場合の破壊可能領域Ｍｆの説明を、図４のモデル図に基づいて説明する。図において、仮想線で示した範囲が破壊可能領域Ｍｆであり、矢印は衝撃力の伝播方向を示している。なお、この破壊可能領域（容積）Ｍｆは、次式で表される。
【００１２】
Ｍｆ＝π・Ｒｆ2 ・（４／３・Ｒｆ＋Ｌｐ）
ここで、Ｒｆ：衝撃力伝播距離、Ｌｐ：金属細線５長である。
次に、上記構成の破壊装置１を用いてコンクリート構造物などの被破壊物３を破壊する方法を、図６〜図８に基づいて説明する。
【００１３】
例えば、図７に示すように、被破壊物３の水平自由面（一方の自由面）１２には、予め所定の位置に亀裂２０を生じさせておく。そしてこの亀裂２０間に、鉛直自由面（他方の自由面）１５に沿った方向に、例えば４組の破壊用孔群４Ａ〜４Ｄを形成する。
【００１４】
各破壊用孔群４Ａ〜４Ｄは、それぞれ鉛直自由面１５から離間する方向に沿った５列の破壊用孔４ａ〜４ｅからなり、各破壊用孔群４Ａ〜４Ｄにおける破壊用孔４ａ〜４ｅは、鉛直自由面１５から離間する方向にあるものほど一定距離づつ順次浅く形成する。
【００１５】
各破壊用孔群４Ａ〜４Ｄ間の各列の破壊用孔４ａ〜４ｅの水平距離は、等しく設定し、各破壊用孔４ａ〜４ｅに、膨張によって被破壊物３を破壊するための破壊用物質（例えば、ゼリー状の物質が用いられる）１３を充填し、この破壊用孔４ａ〜４ｅに、電極２間を接続した金属細線５を、深さ方向に沿って、また破壊用孔４ａ〜４ｅの深さに応じて配置して、金属細線５を破壊用物質１３に浸漬させる。
【００１６】
そして電極２に、電気エネルギー供給回路６を接続してコンデンサー８に所定の電気容量を蓄積した後、各放電スイッチ１１を同時にオンする。
そうすると、金属細線５に所定量の電気エネルギーが短時間で供給されてこれが急激に溶融蒸発するとともに、破壊用物質１３が急激に気化して膨張し、その膨張力で被破壊物３が破壊される。
【００１７】
そして、各破壊用孔４ａ〜４ｅに金属細線５を装着する際、各破壊用孔群４Ａ〜４Ｄにおいて、その金属細線５の先端部（下端部）５ａ位置と鉛直自由面１５から離間する方向に隣合う破壊用孔４ａ〜４ｅに設置する金属細線５の基端部（上端部）５ｂ位置との間の斜距離Ｙｐ’、その金属細線５の先端部５ａ位置と鉛直自由面１５から離間する方向に隣合う破壊用孔４ａ〜４ｅに設置する金属細線５の基端部５ｂ位置との間の鉛直自由面１５に沿った距離Ｚｐ、および金属細線５間の水平自由面１２に沿った距離Ｙｐの関係が、（ａ）式に対応する下記（１）式
Ｙｐ’≦√（Ｚｐ2 ＋Ｙｐ2 ）          ・・・（１）
を満足するよう設定し、かつ距離Ｙｐ’および距離Ｒｄの関係が、（ｂ）式に対応する下記（２）式
Ｙｐ’≦２・Ｒｄ          ・・・（２）
を満足するよう設定し、各破壊用孔群４Ａ〜４Ｄ同士の鉛直自由面に沿って隣合った破壊用孔４ａ〜４ｅに設置する金属細線５間の距離Ｘおよび前記距離Ｒｄの関係が、（ｃ）式に対応する下記（３）式
Ｘ≦２・Ｒｄ          ・・・（３）
を満足するよう設定する。
【００１８】
ところで上記（２），（３）式におけるＲｄの値は、コンデンサー８への蓄積エネルギーＷ(J) ，コンデンサー容量Ｃ(F) ，充電電圧(V) によって決まるもので、これら各要素の関係は、（ｅ）式に対応する下記の（４）式、（ｄ）式に対応する下記の（５）式となる。
【００１９】
Ｗ＝（Ｃ×Ｖ２）／２ ・・・（４）
Ｒｄ≦（√Ｗ）／ｋ・・・（５）
但し（５）式において、ｋはエネルギー・破壊可能領域変換係数で、ｋ＝1.5とする。
【００２０】
ここで、コンデンサー容量Ｃ＝100(μF) ,充電電圧＝15000(V)を、上記（４）式に代入すると、
Ｗ＝（Ｃ×Ｖ２）／２ ＝11,250(J)
となる。これを、上記（５）式に代入すると、
Ｒｄ≦（√Ｗ）／ｋ≦70.7(cm)
となるので、Ｒｄ＝70(cm)とする。
【００２１】
また、Ｙｐ＝120(cm) とし、Ｚｐ＝50(cm)として（１）式に代入すると、
Ｙｐ’≦√（Ｚｐ2 ＋Ｙｐ2 ）＝√（502 ＋1202）＝130(cm)
となる。
【００２２】
また、（２）式より、
Ｙｐ’≦２・Ｒｄ＝140(cm)
となるので、Ｙｐ’≦130(cm) を採用してＹｐ’＝120(cm) とした。
【００２３】
さらに、（３）式より
Ｘ≦２・Ｒｄ＝２・70＝140(cm)
となるので、Ｘ＝130(cm) とした。
【００２４】
なお、蓄積エネルギーＷ(J) と金属細線５から破壊可能領域限界までの距離Ｒｄ(cm)との関係は、図５のグラフ図に示すようになる。
また、各亀裂２０側の破壊用孔群４Ａ，４Ｄの破壊用孔４ａ〜４ｅに設置する金属細線５とそれぞれの亀裂２０までの距離Ｘｑは、Ｘｑ≦Ｒｄとすればよいし、鉛直自由面１５からこれに近い破壊用孔４ａに設置する金属細線５までの距離Ｙｑは、Ｙｑ≦Ｒｄとすればよい。
【００２５】
上記各条件に基づいて、一軸圧縮強度1,500kg/cm2 の花崗岩壁において破壊作業を行った結果、この花崗岩壁（被破壊物３）は、予測どおり、図７および図８に示す目的部分Ａが破壊（崩落）した。
【００２６】
このように、本発明の実施の形態によれば、電気エネルギー供給回路６におけるコンデンサー８への蓄積エネルギー，コンデンサー容量，充電電圧に基づいて、金属細線５から破壊可能領域限界までの距離Ｒｄを決定し、破壊用孔４、金属細線５の配置位置を設定するので、被破壊物３の目的部分Ａを経済的かつ十分に破壊することができる。
【００２７】
また、金属細線５の設置深さを鉛直自由面１５から離間する方向にあるものほど一定距離づつ順次浅くすることにより、破壊面を傾斜させることができ、破壊の際の対応性を向上させ、現場に応じた破壊を行い得る。
【００２８】
なお、上記実施の形態では、各金属細線５に同時に電気エネルギーを供給するようにしたがこれに限定されるものではなく、各列の破壊用孔４ａ〜４ｅに設置した金属細線５毎に、経時的に電気エネルギーを供給するようにして、現場の状況に則して被破壊物３を破壊するようにするようにしてもよい。
【００２９】
また、上記実施の形態では、各破壊用孔４に直接破壊用物質１３を充填したが、これに限定されるものではなく、各破壊用孔４に直接破壊用物質１３を充填する代わりに破壊容器（図示せず）に破壊用物質１３を充填し、この破壊容器を破壊用孔４に挿入するとともに電極２間を接続した金属細線５を破壊用物質１３に浸漬するようにして、被破壊物３を破壊することもできる。
【００３０】
このように破壊用物質１３を破壊容器に充填することにより、破壊用孔４の方向が横向きや下向きであっても破壊用物質１３が破壊用孔４から零れ出してしまうことがなく、破壊作業の際の対応性を向上させることができる。
【００３１】
さらに、上記実施の形態では、水平自由面１２に破壊用孔４を形成したがこれに限定されるものではなく、鉛直自由面１５に上記実施の形態において形成した破壊用孔４を形成して破壊作業をおこなうこともできるのは勿論である。
【００３２】
また、上記実施の形態では、亀裂２０間に複数個の破壊用孔群４Ａ〜４Ｄを形成したが、亀裂２０間の間隔に応じて破壊用孔群の個数も設定し、場合によっては、破壊用孔群は一個の場合も考えられるし、亀裂２０がない場合や亀裂２０を形成しない場合であっても、上記実施の形態によれば被破壊物３を破壊することもできる。この場合は、図８において、（３・Ｘ）と（４・Ｙｐ＋Ｙｑ）で囲まれる仮想線で示した部分が破壊する。
【００３３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り、本発明は、金属細線が溶融蒸発するとともに破壊用物質が膨張する際の破壊可能領域を設定して、被破壊物の破壊しようとする部分が破壊可能領域内に入るように自由面から破壊用孔の距離および金属細線の挿入深さを設定して破壊するので、経済的かつ確実に被破壊物を破壊することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す破壊方法において破壊用孔に金属細線を挿入した状態の縦断面図である。
【図２】同じく平面図である。
【図３】同じく破壊装置の全体構成図である。
【図４】同じく破壊可能領域を示すモデル図である。
【図５】同じく蓄積エネルギーと破壊可能領域限界の関係を示すグラフ図である。
【図６】同じく破壊用孔に金属細線を挿入した状態の拡大縦断面図である。
【図７】同じく破壊用孔群部分の縦断面図である。
【図８】同じく亀裂間に複数の破壊用孔群を形成した状態の平面図である。
【符号の説明】
１      破壊装置
２      電極
３      被破壊物
４ａ    破壊用孔
４Ａ    破壊用孔群
５      金属細線
６      電気エネルギー供給回路
７      電源装置
８      コンデンサー
１０    充電制御回路
１１    放電スイッチ
１２    水平自由面
１３    破壊用物質
１５    鉛直自由面
Ｍｆ    破壊可能領域
Ｒｄ    衝撃力伝播距離
Ｌｐ    金属細線長
【図１】
0003888733.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003888733.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003888733.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図８】
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