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技術 トンネル地山探査装置及び保護部材

出願人 五洋建設株式会社株式会社ケー・エフ・シー
発明者 前田智之成瀬哲哉藤原正稔田村兼一山田明
出願日 2017年7月10日 (4年0ヶ月経過) 出願番号 2017-134601
公開日 2019年1月31日 (2年5ヶ月経過) 公開番号 2019-015135
状態 特許登録済
技術分野 立坑・トンネルの掘削技術
主要キーワード 押し縮めた 中継管 孔機械 ドリフタ くり粉 連結リング 非可撓性 戻り水
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2019年1月31日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (15)

課題

ドリルジャンボを用いた切羽前方地山探査において、ビット後方地山土粒子等が戻り水混入することを防ぐこと。

解決手段

切羽前方のトンネル地山探査に用いられ、ドリルジャンボのロッド4の先端に連結されるビット6と、ビット6の後方に配置され、ビット6に対し周方向摺動可能に連結された非可撓性中継管30と、中継管30の後方に配置され、中継管30に連結され、当該連結の位置から切羽に至る領域においてロッド4を囲うように筒状に変形される可撓性の保護シート40とを備えるトンネル地山探査装置10。

概要

背景

トンネル切羽前方地山探査する技術として、ドリルジャンボにより切羽前方の地山を削孔し、削孔機械から出力される各種データ、削孔水戻り水に含まれるくり粉性状湧水の状況、孔壁の画像などの情報を収集し、これらの情報に基づき切羽前方の地山の性状を把握する手法が知られている(例えば、特許文献1)。

概要

ドリルジャンボを用いた切羽前方の地山探査において、ビット後方の地山の土粒子等が戻り水に混入することを防ぐこと。切羽前方のトンネル地山探査に用いられ、ドリルジャンボのロッド4の先端に連結されるビット6と、ビット6の後方に配置され、ビット6に対し周方向摺動可能に連結された非可撓性中継管30と、中継管30の後方に配置され、中継管30に連結され、当該連結の位置から切羽に至る領域においてロッド4を囲うように筒状に変形される可撓性の保護シート40とを備えるトンネル地山探査装置10。

目的

本発明は、ドリルジャンボを用いた切羽前方の地山探査において、ビット後方の地山の土粒子等が戻り水に混入することを防ぐ技術を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

切羽前方トンネル地山探査に用いられ、ドリルジャンボロッドの先端に連結されるビットと、前記ビットの後方に配置され、前記ビットに対し周方向摺動可能に連結された非可撓性中継管と、前記中継管の後方に配置され、前記中継管に連結され、当該連結の位置から切羽に至る領域において前記ロッドを囲うように筒状に変形される可撓性の保護シートとを備えるトンネル地山探査装置

請求項2

前記ビットの後方に配置され、前記ビットに対し周方向に摺動可能に連結され、当該連結の位置から後方に向かい前記ロッドの全延長に対する一部を囲う非可撓性の保護管を備え、前記中継管は前記保護管の後方に配置され、前記保護管を介して前記ビットに対し周方向に摺動可能に連結されている請求項1に記載のトンネル地山探査装置。

請求項3

前記中継管に取り付けられ、前記ビットとの連結が解かれた前記ロッドが前記ビットにより削孔された孔から引き抜かれるときに、前記ロッドの拡径部によって前記中継管の直径方向に押されて前記保護シートに切れ目を入れる切断部材を備える請求項1又は2に記載のトンネル地山探査装置。

請求項4

前記中継管の内側に配置され、前記中継管との間に前記保護シートを挟み込むことによって前記中継管に対し前記保護シートを連結する連結リングを備え、前記連結リングは、前記ビットとの連結が解かれた前記ロッドが前記ビットにより削孔された孔から引き抜かれるときに、前記ロッドの拡径部によって後方へと押されて移動し、前記連結リングの後方への移動に伴い前記中継管と前記保護シートとの連結が解除される請求項1又は2に記載のトンネル地山探査装置。

請求項5

請求項1乃至4のいずれか1項に記載のトンネル地山探査装置を用いて削孔される孔に挿入される円筒状部と、前記円筒状部の後端部から切羽に向かい拡径する円錐状部とを備え、前記トンネル地山との接触による前記保護シートの損傷を防止する保護部材

技術分野

0001

本発明は、トンネル切羽前方地山探査する技術に関する。

背景技術

0002

トンネルの切羽前方の地山を探査する技術として、ドリルジャンボにより切羽前方の地山を削孔し、削孔機械から出力される各種データ、削孔水戻り水に含まれるくり粉性状湧水の状況、孔壁の画像などの情報を収集し、これらの情報に基づき切羽前方の地山の性状を把握する手法が知られている(例えば、特許文献1)。

先行技術

0003

特開平9−317372号公報

発明が解決しようとする課題

0004

ドリルジャンボを用いた切羽前方の地山探査においては、ビット前方で発生したくり粉を含む戻り水が切羽に向かって流れるが、戻り水がビット後方の孔壁に接触するため、ビット後方の孔壁から地山の土粒子等が戻り水に混入するおそれがある。その場合、回収した戻り水にはビット前方のくり粉とビット後方の地山の土粒子等が混在することになるため、トンネル掘進方向の位置に応じた地山の性状を正確に把握することができなくなる。

0005

上記の事情に鑑み、本発明は、ドリルジャンボを用いた切羽前方の地山探査において、ビット後方の地山の土粒子等が戻り水に混入することを防ぐ技術を提供する。

課題を解決するための手段

0006

本発明は、切羽前方のトンネル地山探査に用いられ、ドリルジャンボのロッドの先端に連結されるビットと、前記ビットの後方に配置され、前記ビットに対し周方向摺動可能に連結された非可撓性中継管と、前記中継管の後方に配置され、前記中継管に連結され、当該連結の位置から切羽に至る領域において前記ロッドを囲うように筒状に変形される可撓性の保護シートとを備えるトンネル地山探査装置を第1の態様として提案する。
第1の態様のトンネル地山探査装置において、前記ビットの後方に配置され、前記ビットに対し周方向に摺動可能に連結され、当該連結の位置から後方に向かい前記ロッドの全延長に対する一部を囲う非可撓性の保護管を備え、前記中継管は前記保護管の後方に配置され、前記保護管を介して前記ビットに対し周方向に摺動可能に連結されている、という構成が第2の態様として採用されもよい。
第1又は第2の態様のトンネル地山探査装置において、前記中継管に取り付けられ、前記ビットとの連結が解かれた前記ロッドが前記ビットにより削孔された孔から引き抜かれるときに、前記ロッドの拡径部によって前記中継管の直径方向に押されて前記保護シートに切れ目を入れる切断部材を備える、という構成が第3の態様として採用されてもよい。
第1又は第2の態様のトンネル地山探査装置において、前記中継管の内側に配置され、前記中継管との間に前記保護シートを挟み込むことによって前記中継管に対し前記保護シートを連結する連結リングを備え、前記連結リングは、前記ビットとの連結が解かれた前記ロッドが前記ビットにより削孔された孔から引き抜かれるときに、前記ロッドの拡径部によって後方へと押されて移動し、前記連結リングの後方への移動に伴い前記中継管と前記保護シートとの連結が解除される、という構成が第4の態様として採用されてもよい。
また、本発明は、第1乃至第4のいずれか1の態様のトンネル地山探査装置を用いて削孔される孔に挿入される円筒状部と、前記円筒状部の後端部から切羽に向かい拡径する円錐状部とを備え、前記トンネル地山との接触による前記保護シートの損傷を防止する
保護部材を第5の態様として提案する。

発明の効果

0007

本発明によれば、ドリルジャンボを用いた切羽前方の地山探査において、ビット後方の地山の土粒子等が戻り水に混入することを防ぐことができる。

図面の簡単な説明

0008

トンネル地山探査装置10を示す図。
切羽Kを示す図。
図2に示すA−A断面の断面図。
トンネル地山探査装置10の平面図。
ビット6、保護管20及びロッド4を示す縦断面図。
保護管20、中継管30及び保護シート40を示す縦断面図。
後方側から見た中継管30を示す図。
保護部材50を示す図。
切断部材60を備えた構成の縦断面図。
切断部材60を備えた構成を後方から見た側面図。
切断部材60を備えた構成の縦断面図。
連結リング70を備えた構成の縦断面図。
連結リング70を備えた構成を後方から見た側面図。
保護管を備えない構成を示す縦断面図。

実施例

0009

本発明を実施するための形態の一例について説明する。
図1は、トンネル地山探査装置10を示す図である。図2は、切羽Kを示す図である。図3は、図2に示すA−A断面の断面図である。ドリルジャンボ1は、ガイドセル2、ドリフタ3、ロッド4、セントライザ5、ビット6を備える。ロッド4は、ガイドセル2に設けられたセントライザ5により芯出しされる。ビット6は、ロッド4の先端に連結され、ロッド4を介してドリフタ3から与えられる回転力打撃力推進力により、切羽前方に向かい地山を削孔する。

0010

図4は、トンネル地山探査装置10の平面図である。トンネル地山探査装置10は、ビット6、保護管20、中継管30、ロッド4、保護シート40を備える。

0011

図5は、ビット6、保護管20及びロッド4を示す縦断面図である。保護管20は、ビット6の後方に配置され、ビット6に対し周方向に摺動可能に連結され、当該連結の位置から後方に向かいロッド4の全延長に対する一部を囲う非可撓性の管である。保護管の外径は、ビットの外径より小さい。具体的には、保護管20は、鋼管樹脂管など、非可撓性の管であればいかなるものでもよい。ビット6の後方側の端部の外周には周方向に溝6aが形成され、保護管20の前方側の端部の内周には周方向に延びる凸部21が形成されている。保護管20の凸部21がビット6の溝6aにはめ込まれることにより、保護管20がビット6に対し周方向に摺動可能に連結される。

0012

ビット6の後方側の端部には、雌ネジ部6bが形成されている。ロッド4の前方側の端部には、外径が拡大された拡径部4aが設けられている。拡径部4aの外周には、ビット6の雌ネジ部6bに対応する雄ネジ部4bが形成されており、拡径部4aがビット6の後方側の端部に連結される。削孔水は、ロッド4の中空部を通じてビット6に供給され、ビット6内部の流路6cを経由してビット6の先端から噴射される。

0013

図6は、保護管20、中継管30及び保護シート40を示す縦断面図である。図7は、後方側から見た中継管30を示す図である。中継管30は、保護管20の後方に配置され、保護管20を介してビット6に対し周方向に摺動可能に連結された非可撓性の管である。具体的には、中継管30は、鋼管、樹脂管など、非可撓性の管であればいかなるものでもよい。中継管30は、前方側に配置される第1管部31と、後方側に配置される第2管部32とを有する。第1管部31と第2管部32とはベアリング33を介して連結されており、第2管部32は第1管部31に対し周方向に摺動可能である。

0014

保護管20の後方側の端部には、雌ネジ部22が形成されている。第1管部31の前方側の端部には、保護管20の雌ネジ部22に対応する雄ネジ部34が形成されており、第1管部31の前方側の端部が保護管20の後方側の端部に連結される。

0015

保護シート40は、中継管30の後方に配置され、中継管30に連結され、当該連結の位置から切羽Kに至る領域においてロッド4を囲うように筒状に変形される可撓性のシートである。具体的には、保護シート40は、ビニールなど、可撓性を有する材料で作製され、外力が加わらないときには平板であり、外力が加えられるとその外力に応じた形状に変形し、外力が取り除かれると平板に戻るという性質を有する。

0016

第2管部32の外周には、周方向の溝35が形成されている。保護シート40は、第2管部32の外周に巻き付けられる。このとき、保護シート40の前方側の端部が溝35に重なるように保護シート40が配置され、保護シート40の外周に環状の固定部材41が配置される。固定部材41は、カシメ一種であり、外側から第2管部32に押圧されて塑性変形することで保護シート40が第2管部32に連結される。

0017

保護シート40の幅は、中継管30の外周の周長よりも広く、図4に示すように、天端において保護シート40の端部同士に重なりが生じるように配置される。保護シート40は、孔内では孔壁に沿って筒状に変形される。

0018

なお、保護シート40は、無色透明であることが望ましい。無色透明な保護シート40に覆われた孔壁をファイバースコープなどの撮影手段を用いて撮影することで、孔壁の観察が可能となる。

0019

図8は、保護部材50を示す図である。(a)は、正面図である。(b)は、側面図である。保護部材50は、削孔される孔に挿入される円筒状部51と、円筒状部51の後端部から切羽Kに向かい拡径する円錐状部52とを備え、トンネル地山との接触による保護シートの損傷を防止する。

0020

本実施形態によれば、孔内で筒状をなす可撓性の保護シートにより戻り水の経路が形成されるため、ビット後方の地山の土粒子等が戻り水に混入することを防ぐことができる。また、保護シートが連結される中継管は保護管を介してビットに対して周方向に摺動可能に連結されているため、保護シート及び中継管はビットの駆動を妨げない。

0021

上記の実施形態が以下のように変形されてもよい。また、複数の変形例が組合わされてもよい。

0022

[変形例1]
図9図11は、切断部材60を備えた構成の縦断面図である。図10は、切断部材60を備えた構成を後方から見た側面図である。切断部材60は、中継管30に取り付けられ、ビット6との連結が解かれたロッド4がビット6により削孔された孔から引き抜かれるときに、ロッド4の拡径部4aによって中継管30の直径方向に押されて保護シート40に切れ目を入れる。具体的には、切断部材60は、中継管30の第2管部32の後方側の端部に取り付けられており、外力が作用していないときに図9に示す姿勢を維持するようにバネ力が作用している。このとき、切断部材60の先端は保護シート40に接触しない位置にある。

0023

ロッド4が引き抜かれるとき、ロッド4の拡径部4aが切断部材60を後方へ押すことで切断部材60が回転し(図11参照)、切断部材60の先端が保護シート40に押し当てられ、保護シート40に切れ目が入る。図10に示すように周方向に複数の切断部材60材が配置されているため、保護シート40には周方向に複数の切れ目が入る。複数の切れ目が入った保護シート40を重機などを用いて後方へ引っ張ることにより、切れ目の位置で保護シート40が引きちぎられる。

0024

[変形例2]
図12は、連結リング70を備えた構成の縦断面図である。図13は、連結リング70を備えた構成を後方から見た側面図である。連結リング70は、中継管30の内側に配置され、中継管30との間に保護シート40を挟み込むことによって中継管30に対し保護シート40を連結する。具体的には、保護シート40は、中継管30の第2管部32の内側に挿入され、筒状となる。連結リング70は、例えば環の一部が欠損した環状の部材である。外力が作用していないとき、連結リング70の外径は第2管部32の内径より大きい。径が縮まるように押し縮めた連結リング70を保護シート40で覆われた第2管部32の内側に挿入し、連結リング70から外力を取り去ると、連結リング70の外周面が保護シート40を介して第2管部32の内面に押し当てられる。こうして、中継管30に保護シート40が連結される。

0025

中継管30に保護シート40が連結されたとき、連結リング70の内径は、ロッド4の拡径部4aの外径よりも小さい。連結リング70は、ビット6との連結が解かれたロッド4がビット6により削孔された孔から引き抜かれるときに、ロッド4を引抜く力が連結リング70と保護シート40との摩擦抵抗を上回ると、ロッド4の拡径部4aによって連結リング70が後方へと押されて移動し、ロッド4とともに連結リング70が中継管30から引き抜かれる。こうして、連結リング70の後方への移動に伴い中継管30と保護シート40との連結が解除される。

0026

[変形例3]
図14は、保護管20を備えない構成を示す縦断面図である。中継管30の第1管部31の前方側の端部の内周には周方向に延びる凸部36が形成されている。凸部36がビット6の溝6aにはめ込まれることにより、中継管30がビット6に対し周方向に摺動可能に連結される。

0027

1…ドリルジャンボ、2…ガイドセル、3…ドリフタ、4…ロッド、5…セントライザ、6…ビット、10…トンネル地山探査装置、20…保護管、30…中継管、40…保護シート、50…保護部材、60…切断部材、70…連結リング

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