JP3459167B2 - Method and apparatus for exploring front face of face - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、地下にトンネル等
を掘削形成する場合において、掘削面である切羽の前方
の未掘削地層の状態を探査する切羽前方探査方法及び装
置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and a device for exploring a front face of a face for exploring the state of an unexcavated stratum in front of a face which is an excavation face when excavating a tunnel or the like underground.

【０００２】[0002]

【従来の技術】例えば地山を掘削してトンネル等の空間
を形成する場合、円筒状の前胴前部にカッタヘッドを回
転自在に設け、該カッタヘッドに地盤を破壊するディス
クカッタを多数取り付けて成るトンネルボーリングマシ
ン（以下、ＴＢＭと略称する）を用い、前胴の後部に連
結されている後胴をメイングリッパで位置保持した状態
で、カッタヘッドを回転駆動させつつスラストシリンダ
によって前胴を後胴に対して前進させることにより、地
盤の掘削を行なっている。2. Description of the Related Art For example, when excavating a natural ground to form a space such as a tunnel, a cutter head is rotatably provided on the front part of a cylindrical front body, and a large number of disk cutters for destroying the ground are attached to the cutter head. Using a tunnel boring machine (hereinafter abbreviated as TBM), the rear cylinder connected to the rear of the front cylinder is held in position by the main gripper, and the front cylinder is rotated by the thrust cylinder while rotating the cutter head. The ground is excavated by advancing with respect to the rear body.

【０００３】このようにして地山にトンネル等の空間を
形成していく場合、安全且つ確実な施工を行なうために
は、掘削すべき前方の地盤中に、掘削作業に支障を来す
ことになる可能性のある破砕帯や空洞があるか否かを探
査する必要が生じる。When a space such as a tunnel is formed in the ground in this way, in order to carry out safe and reliable construction, the excavation work may be hindered in the ground in front of the ground to be excavated. It will be necessary to search for possible shatter zones and cavities.

【０００４】ところで、従来の切羽前方探査方法として
は、トンネル壁面切羽での地質観察結果を基に予測を行
ない、必要に応じて探りボーリングによる調査を行なう
方法、弾性波を使用する方法、及びレーリー波探査法が
知られている。このレーリー波探査法は、切羽に起振器
と受振器とを取り付け、レーリー波の周波数を変化させ
ながら振動させることにより、進路方向のデータを得る
ものである。さらに別の方法として、電磁波を用いた地
盤探査が、地中レーダとして、遺跡調査や埋設管探査方
面で使われており、この技術は土木工事にも適用されて
いる。例えば、軟岩掘削用シールドマシンでは、そのフ
ェースにアンテナを搭載し、掘削前方の埋設物や障害物
を発見する目的で探査を行なっている。[0004] By the way, as a conventional method for exploring the face of a face, a method of making a prediction based on the results of geological observations at the face of a tunnel wall and conducting a survey by exploration boring if necessary, a method of using elastic waves, and Rayleigh Wave exploration methods are known. In this Rayleigh wave exploration method, a vibration generator and a geophone are attached to a face, and vibration is performed while changing the frequency of the Rayleigh wave to obtain data on the course direction. As another method, ground exploration using electromagnetic waves is used as an underground radar for archaeological surveys and buried pipe exploration, and this technology is also applied to civil engineering works. For example, in a shield machine for soft rock excavation, an antenna is mounted on the face of the shield machine, and exploration is performed for the purpose of finding buried objects and obstacles in front of the excavation.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来方法のう
ち、探りボーリングによる方法及び弾性波を使用する方
法は、いずれも実際に知りたい水や空洞の存在に敏感で
はなく、掘削前方の水や空洞の探査を的確に行なうには
不向きであるし、レーリー波探査法は、受振器が設置さ
れた測線上の探査しかできないため、複数の受振器を必
要とするという別の問題点を有している。一方、硬岩掘
削用ＴＢＭを用いる場合、電磁波を用いて水又は空洞を
探査する方法はまだ実用化されていない。Of the above-mentioned conventional methods, the method using exploratory boring and the method using elastic waves are not sensitive to the presence of water or a cavity that one actually wants to know, and It is not suitable for accurate exploration of cavities, and the Rayleigh wave exploration method has another problem that it requires multiple geophones because it can only perform surveys on survey lines on which geophones are installed. ing. On the other hand, when a TBM for hard rock excavation is used, a method of exploring water or a cavity using electromagnetic waves has not yet been put into practical use.

【０００６】したがって、現在では、ＴＢＭやシールド
マシンは、いわば、眼を持たず前方を掘削している。こ
のように、従来においては、探りボーリングや事前の地
質調査を参考にしてＴＢＭ等により前方掘削を行なって
いるため、切羽前方探査が不十分であり、掘削前に空洞
や水の探知に十分な結果を得られている保障がない。こ
の結果、掘削の途中で、破砕帯などのためにＴＢＭの進
行が不可能になったり、最悪の場合水没したりして、工
程に大きな影響を与えるほか、工費も増加することにな
るという不具合が多々生じている。Therefore, at present, the TBM and the shield machine do not have eyes, so to speak, and excavate forward. In this way, in the past, since the forward excavation was performed by TBM etc. with reference to the exploration boring and the geological survey in advance, the face forward exploration was insufficient, and it was sufficient to detect the cavity and water before excavation. There is no guarantee that results will be obtained. As a result, during the excavation, the TBM cannot proceed due to a crush zone, or in the worst case, it will be submerged, which will greatly affect the process and increase the construction cost. Is happening a lot.

【０００７】本発明の目的は、したがって、従来技術に
おける上述の問題点を解決することができる、切羽前方
における未掘削地層内の水、空洞等の状況を的確に探査
することができるようにした切羽前方探査方法及び装置
を提供することにある。Therefore, the object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in the prior art and to accurately search the situation of water, cavities and the like in the unexcavated stratum in front of the face. It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for exploring the front of a face.

【０００８】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では、胴体部の前部に回転自在に設けられた
カッタフェースを回転駆動して地盤を掘削する際に切羽
前方の未掘削地盤内の探査を電磁レーダを用いて行う方
法であって、前記カッタフェースの回転により前記電磁
レーダによる探査位置が移動するよう前記電磁レーダの
送信・受信アンテナ素子を前記カッタフェースに装着
し、前記カッタフェースを回転させつつ前記電磁レーダ
により取得した１組のデータを円状測線データとして解
析して前記未掘削地盤内の反射面を表すと考えられる１
組のパラメータを決定し、該１組のパラメータを用いて
反射面の図形表示を行うことにより前記切羽前方の破砕
帯、空洞等を探査するようにした方法を提案する。In order to solve the above problems, according to the present invention, when a cutter face rotatably provided on the front part of a body is rotationally driven to excavate the ground, unexcavation in front of a face is performed. A method of conducting an exploration in the ground using an electromagnetic radar, wherein the transmitting / receiving antenna element of the electromagnetic radar is attached to the cutter face so that an exploration position by the electromagnetic radar moves by rotation of the cutter face, It is considered that a set of data acquired by the electromagnetic radar is analyzed as circular survey line data while rotating the cutter face to represent the reflection surface in the unexcavated ground 1
Determining a set of parameters and using the set of parameters
We propose a method for exploring the fracture zones, cavities, etc. in front of the face by displaying the reflection surface graphically .

【０００９】電磁レーダの周波数は、地盤探査のために
使用されている適宜の値とすることができ、例えばその
中心周波数を１５０〜２００ＭＨｚ程度に設定するのが
好ましい。電磁レーダからの送信波は切羽前方の地盤内
にある破砕帯や空洞との境界面で反射して反射波を生じ
ることになる。送信・受信アンテナ素子の位置はカッタ
フェースの回転により周期的に変化して探査位置が移動
しており、受信波において反射波の影響を受けるタイミ
ングが地層境界の状態を反映して得られる。この受信デ
ータを円状測線データとして解析することにより、切羽
前方にある破砕帯又は空洞等の様子を三次元的に把握す
ることができる。これにより、切羽前方１０ｍ程度の探
査が可能である。The frequency of the electromagnetic radar can be set to an appropriate value used for ground exploration, and its center frequency is preferably set to about 150 to 200 MHz, for example. The transmitted wave from the electromagnetic radar will be reflected at the boundary surface with the shatter zone and the cavity in the ground in front of the face to generate a reflected wave. The position of the transmitting / receiving antenna element periodically changes due to the rotation of the cutter face and the survey position moves, and the timing of the received wave affected by the reflected wave reflects the state of the stratum boundary. By analyzing this received data as circular survey line data, it is possible to three-dimensionally grasp the state of the fracture zone or the cavity in front of the face. As a result, it is possible to search about 10 m ahead of the face.

【００１０】本発明では、上記の構成において、前記送
信・受信アンテナ素子を前記カッタフェースの面盤内に
配設しておき、前記カッタフェースにより地盤掘削が行
なわれていない場合に、前記送信・受信アンテナ素子を
前記面盤内から前記切羽に向けて突出させ、前記面盤を
回転させることにより、所要のデータを前記電磁レーダ
により取得する方法を提案する。According to the present invention, in the above structure, the transmitting / receiving antenna element is arranged in the face plate of the cutter face, and when the ground is not excavated by the cutter face, the transmitting / receiving antenna device is provided. A method is proposed in which a reception antenna element is projected from inside the face plate toward the face and the face plate is rotated to acquire required data by the electromagnetic radar.

【００１１】本発明では、前記送信・受信アンテナ素子
が出入する前記面盤の開口を保護板部材により開閉自在
とし、前記電磁レーダによる探査を行なう場合に前記開
口を開けることを提案する。これにより、カッタフェー
スを回転させて地盤の掘削を行なっている場合に送信・
受信アンテナ素子を掘削土や泥水から保護することがで
きる。According to the present invention, it is proposed that the opening of the face plate through which the transmitting / receiving antenna element goes in and out can be freely opened and closed by a protective plate member, and the opening is opened when the electromagnetic radar searches. As a result, when the excavation of the ground is performed by rotating the cutter face, it is transmitted.
The receiving antenna element can be protected from excavated soil and muddy water.

【００１２】また、本発明では、胴体部の前部に回転自
在に設けられたカッタフェースを回転させて電磁レーダ
による切羽前方の未掘削地盤内の探査位置を変化させて
該地盤内の状態を探査するための切羽前方探査装置であ
って、前記電磁レーダの送信・受信アンテナ素子を含ん
で成り前記カッタフェースの面盤内の前面に設けられた
凹部内に収納されたアンテナ装置と、前記凹部の切羽に
対向する開口部を開閉するため前記開口部にスライド自
在に設けられた保護板部材とを具え、前記アンテナ装置
は、前記送信・受信アンテナ素子を前記開口部から切羽
に向けて進退自在に前記凹部に収納されており、前記保
護板部材が前記開口部を開状態にした場合に前記送信・
受信アンテナ素子を前記切羽に接近させた状態で、前記
カッタフェースの回転に従って前記送信・受信アンテナ
素子を移動させ前記電磁レーダによる探査位置を変化さ
せるようにした切羽前方探査装置を提案する。Further, according to the present invention, the cutter face rotatably provided at the front of the body is rotated to change the position of exploration in the unexcavated ground in front of the cutting face by the electromagnetic radar to change the state in the ground. A face forward exploration device for exploration, comprising an antenna device that includes a transmitting / receiving antenna element of the electromagnetic radar and is housed in a recess provided in the front surface of the face plate of the cutter face, and the recess. A protective plate member slidably provided in the opening for opening and closing the opening facing the face, the antenna device is capable of advancing and retracting the transmitting / receiving antenna element from the opening toward the face. When the protective plate member is stored in the recess and the opening is opened by the protective plate member,
A face forward search device is proposed in which the transmitter / receive antenna element is moved according to the rotation of the cutter face to change the probe position by the electromagnetic radar in a state where the receiver antenna element is close to the face.

【００１３】[0013]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態の一例につき詳細に説明する。図１は、本発明
による切羽前方探査装置の実施の形態の一例を示す概略
構成図である。切羽前方探査装置１は、ＴＢＭ１００に
よって地山を掘削してトンネルを形成する場合におい
て、掘削面である切羽前方の未掘削地層にある破砕帯及
び空洞等の様子を電磁レーダを用いて三次元的に把握す
ることができるように構成されている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An example of an embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of an embodiment of a face exploration device according to the present invention. In the case where the TBM 100 excavates the ground to form a tunnel, the face-front exploration device 1 uses a three-dimensional electromagnetic radar to show the appearance of fracture zones and cavities in the unexcavated stratum in front of the face that is the excavation face. Is configured to be able to grasp.

【００１４】ＴＢＭ１００のカッタフェース１０１の面
盤１０２に設けられた凹部１０３内には電磁レーダのア
ンテナ装置２が収納されており、アンテナ装置２は、伝
送ケーブル３を介して電磁レーダ装置本体を含んで構成
されるレーダ探査表示器４と電気的に接続されている。
伝送ケーブル３によって接続されているアンテナ装置２
とレーダ探査表示器４とによって公知の電磁レーダ装置
１０が構成されている。ここで、符号３Ａで示されてい
るのはケーブル接続用のコネクタである。The antenna device 2 of the electromagnetic radar is housed in the recess 103 provided in the face plate 102 of the cutter face 101 of the TBM 100. The antenna device 2 includes the main body of the electromagnetic radar device via the transmission cable 3. Is electrically connected to the radar survey display 4 constituted by.
Antenna device 2 connected by transmission cable 3
A known electromagnetic radar device 10 is configured by the radar search display 4 and the radar search display 4. Here, the reference numeral 3A is a connector for cable connection.

【００１５】アンテナ装置２は、後述するように、送信
・受信アンテナ素子２１を含んでおり、レーダ探査表示
器４から送られてくる電磁波を送信・受信アンテナ素子
２１から切羽前方の探査すべき未掘削の地盤に向けて発
射し、地盤内で反射されて戻ってきた電磁波は送信・受
信アンテナ素子２１で受信され、レーダ探査表示器４に
入力される。ここで、アンテナ装置２が取りつけられて
いるカッタフェース１０１が回転した場合に、電磁レー
ダ１０による地盤内の探査位置が周期的に変化するよ
う、アンテナ装置２は、面盤１０２の回転中心Ｐから離
れた面盤１０２の外周縁１０２Ａ近くに設けられた凹部
１０３内に収納されている。この凹部１０３は、アンテ
ナ装置２を収納するための収納室として働くものであ
る。As will be described later, the antenna device 2 includes a transmission / reception antenna element 21, and the electromagnetic wave sent from the radar exploration display 4 is to be searched from the transmission / reception antenna element 21 in front of the face. The electromagnetic wave emitted toward the ground for excavation, reflected in the ground and returned, is received by the transmitting / receiving antenna element 21, and is input to the radar survey display 4. Here, when the cutter face 101 to which the antenna device 2 is attached rotates, the antenna device 2 is moved from the rotation center P of the face plate 102 so that the search position in the ground by the electromagnetic radar 10 changes periodically. It is housed in a recess 103 provided near the outer peripheral edge 102A of the distant face plate 102. The recess 103 serves as a storage chamber for storing the antenna device 2.

【００１６】上述の如く構成された電磁レーダ１０によ
って得られたデータを円状測線データとして解析し、切
羽前方の破砕帯、空洞等を電磁波の反射面として捉えて
三次元的に探査するため、電磁レーダ１０で取得された
データは一旦ＤＡＴテープレコーダ５に記録された後、
ＧＰＩＢユニット６を介してパーソナルコンピュータ７
に入力される。ＧＰＩＢユニット６からのデータはパー
ソナルコンピュータ７にセットされているＧＰＩＢボー
ド８を介してパーソナルコンピュータ７内に取り込ま
れ、ここで後述する所定のデータ処理が施され、これに
より得られた処理結果に基づく探査結果が表示部９上に
所定の表示形態で表示される。切羽前方探査装置１によ
れば、電磁レーダ１０を用いて切羽１０４前方の未掘削
地盤中の探査位置を変えて、その反射波によるデータを
円状測線データとして解析するようにしたので、未掘削
地盤中の空洞や水による反射面の位置の探査を良好に行
なうことができる。Data obtained by the electromagnetic radar 10 configured as described above is analyzed as circular survey line data, and the fracture zones, cavities and the like in front of the face are grasped as reflection surfaces of electromagnetic waves and three-dimensionally searched. After the data acquired by the electromagnetic radar 10 is once recorded in the DAT tape recorder 5,
Personal computer 7 via GPIB unit 6
Entered in. The data from the GPIB unit 6 is taken into the personal computer 7 via the GPIB board 8 set in the personal computer 7 and subjected to predetermined data processing described later, and based on the processing result obtained thereby. The search result is displayed on the display unit 9 in a predetermined display form. According to the cutting face forward exploration device 1, the electromagnetic radar 10 is used to change the exploration position in the unexcavated ground in front of the cutting face 104, and the data based on the reflected wave is analyzed as circular survey line data. It is possible to satisfactorily search for the position of the reflection surface due to the cavity or water in the ground.

【００１７】次に、図２を参照して、アンテナ装置２の
構成について説明する。アンテナ装置２は、面盤１０２
に形成され、切羽１０４に対向する開口１０３Ａを有す
る凹部１０３内に収納されている。アンテナ装置２は、
剛性を有する適宜の材料から作られた枠体２２を有し、
送信・受信アンテナ素子２１が支持棒２１Ａによって枠
体２２に固定されている。枠体２２の後端部にＴＢＭ１
００の進行方向（Ｙ方向）と平行に延びるようにして取
り付けられたパイプ２３には、押し出し用盤２４が遊嵌
されると共に、コイルばね２５が枠体２２の後端部とパ
イプ２３との間に図示の如く介装されている。ここで、
送信・受信アンテナ素子２１と伝送ケーブル３とを電気
的に接続するため、パイプ２３の中空部には伝送ケーブ
ル３が通されている。Next, the configuration of the antenna device 2 will be described with reference to FIG. The antenna device 2 includes a face plate 102.
And is housed in a recess 103 having an opening 103A facing the face 104. The antenna device 2 is
A frame body 22 made of a suitable material having rigidity,
The transmitting / receiving antenna element 21 is fixed to the frame body 22 by a support rod 21A. TBM1 on the rear end of the frame 22
The pushing board 24 is loosely fitted to the pipe 23 attached so as to extend parallel to the traveling direction of 00 (Y direction), and the coil spring 25 connects the rear end of the frame 22 and the pipe 23. It is interposed as shown in the figure. here,
In order to electrically connect the transmission / reception antenna element 21 and the transmission cable 3, the transmission cable 3 is passed through the hollow portion of the pipe 23.

【００１８】送信・受信アンテナ素子２１から送信され
る電磁波を前方の地盤内に向けて良好に輻射させるた
め、枠体２２の表面には公知の適宜の電磁波吸収部材２
６が設けられている。電磁波吸収部材２６は電磁波吸収
性の塗料であってもよい。したがって、送信・受信アン
テナ素子２１から輻射される電磁波のうち、切羽１０４
と反対の方向へ進んだ電磁波は電磁波吸収部材２６によ
って吸収されてしまうので、送信・受信アンテナ素子２
１から電磁波を切羽１０４に向けて良好に輻射させるこ
とができる。この探査のための電磁波の周波数は、１５
０〜２００ＭＨｚに選ぶのが好ましい。In order to radiate the electromagnetic wave transmitted from the transmitting / receiving antenna element 21 favorably toward the ground in front, a suitable known electromagnetic wave absorbing member 2 is provided on the surface of the frame 22.
6 is provided. The electromagnetic wave absorbing member 26 may be an electromagnetic wave absorbing paint. Therefore, among the electromagnetic waves radiated from the transmitting / receiving antenna element 21, the face 104
Electromagnetic waves traveling in the direction opposite to that of the transmitting / receiving antenna element 2 are absorbed by the electromagnetic wave absorbing member 26.
An electromagnetic wave can be satisfactorily radiated toward the face 104 from No. 1. The frequency of electromagnetic waves for this exploration is 15
It is preferable to select 0 to 200 MHz.

【００１９】送信・受信アンテナ素子２１からこのよう
にして輻射される電磁波を未掘削の地盤内に効率よく到
達させることができるようにするため、枠体２２の前端
部には、ＦＲＰからなる薄板部材２７Ａに飴ゴムから成
るゴム板部材２７Ｂを密着させて成る２層構造の蓋部材
２７が適宜の手段により固定されており、これにより、
枠体２２内が密閉空間となっている。ここで、送信・受
信アンテナ素子２１は薄板部材２７Ａの表面に接近して
配置されている。ゴム板部材２７Ｂの外表面には、塩化
ビニール製の橇２８が設けられている。In order to allow the electromagnetic waves thus radiated from the transmitting / receiving antenna element 21 to efficiently reach the unexcavated ground, a thin plate made of FRP is provided at the front end of the frame 22. A lid member 27 having a two-layer structure in which a rubber plate member 27B made of candy rubber is closely attached to the member 27A is fixed by an appropriate means.
The inside of the frame 22 is a closed space. Here, the transmitting / receiving antenna element 21 is arranged close to the surface of the thin plate member 27A. A sled 28 made of vinyl chloride is provided on the outer surface of the rubber plate member 27B.

【００２０】以上のように構成されたアンテナ装置２
を、面盤１０２が回転して地盤を掘削している場合に生
じる掘削土や泥水から保護するため、凹部１０３の開口
１０３Ａには、保護鉄板１０５が設けられている。保護
鉄板１０５は図示しない案内機構により案内されてスラ
イドし、開口１０３Ａを開閉することができるように構
成されている。保護鉄板１０５に連結された図示しない
開閉用治具によって、探査を行なう場合にのみ開口１０
３Ａを開くよう保護鉄板１０５をスライドさせることが
できるようになっている。The antenna device 2 configured as described above
A protective iron plate 105 is provided in the opening 103A of the recess 103 in order to protect the above from the excavated soil and muddy water that are generated when the face plate 102 rotates to excavate the ground. The protective iron plate 105 is configured to be able to open and close the opening 103A by being guided and slid by a guide mechanism (not shown). An opening / closing jig (not shown) connected to the protective iron plate 105 is used to open the opening 10 only when exploration is performed.
The protective iron plate 105 can be slid to open 3A.

【００２１】アンテナ装置２は、凹部１０３に案内され
てＹ方向に沿って凹部１０３内を移動することができる
よう凹部１０３内に収納、配置されている。したがっ
て、保護鉄板１０５のスライドにより開口１０３Ａが開
いている場合、押し出し用盤２４を図示しない押し出し
用治具で切羽１０４に向けて押し、アンテナ装置２を凹
部１０３の開口１０３Ａから突出させ、コイルばね２５
の力により橇２８を切羽１０４の表面に軽く圧接させる
ことができる。この状態で電磁レーダ１０を作動させて
面盤１０２を少なくとも１回転させることにより、所要
の探査に必要な１組の円状測線データをＤＡＴテープレ
コーダ５に記録することができる。すなわち、面盤１０
２にセットされたアンテナ装置２は、探査の場合にのみ
切羽１０４に接近させ、掘削中は面盤１０２内に収納し
て保護鉄板１０５により凹部１０３を閉じることによ
り、アンテナ装置２を掘削土や泥水から護ることができ
る。このように、面盤１０２内の凹部１０３に収納され
たアンテナ装置２は、必要に応じて凹部１０３の開口１
０３Ａから切羽１０４に接近させて必要なデータの取得
を行なうことができるので、便利であり、使い勝手がよ
い。The antenna device 2 is housed and arranged in the recess 103 so that it can be guided in the recess 103 and moved in the Y direction along the Y direction. Therefore, when the opening 103A is opened by the slide of the protective iron plate 105, the pushing board 24 is pushed toward the face 104 by a pushing jig (not shown), the antenna device 2 is projected from the opening 103A of the recess 103, and the coil spring is pushed. 25
The sled 28 can be lightly pressed against the surface of the face 104 by the force of. By operating the electromagnetic radar 10 in this state to rotate the face plate 102 at least once, one set of circular survey line data required for a required search can be recorded in the DAT tape recorder 5. That is, the face plate 10
The antenna device 2 set to 2 is brought close to the face 104 only in the case of exploration, and is housed in the face plate 102 during excavation, and the recess 103 is closed by the protective iron plate 105, so that the antenna device 2 can be excavated in the soil. Can protect from muddy water. As described above, the antenna device 2 housed in the concave portion 103 in the face plate 102 has the opening 1 of the concave portion 103 as necessary.
Since necessary data can be acquired by approaching the face 104 from 03A, it is convenient and convenient.

【００２２】図３には、面盤１０２を回転させることに
よる未掘削地盤内の破砕帯の様子を三次元的に探査する
場合の測定の原理図が示されている。図３から判るよう
に、前方に破砕帯１２０がある場合、ＴＢＭ１００の面
盤１０２に設けられたアンテナ装置２からその時の探査
位置に向けて発射されたパルス状の送信電磁波ＷＴは地
層と破砕帯１２０との境界である反射面１１０において
反射し、その反射電磁波ＷＲがアンテナ装置２に戻って
くる。FIG. 3 shows a principle diagram of measurement in the case of three-dimensionally exploring the state of the fracture zone in the unexcavated ground by rotating the face plate 102. As can be seen from FIG. 3, when there is a shatter zone 120 in the front, the pulsed transmission electromagnetic wave WT emitted from the antenna device 2 provided on the face plate 102 of the TBM 100 toward the exploration position at that time is the stratum and the shatter zone. The reflected electromagnetic wave WR is reflected by the reflection surface 110 that is the boundary with the 120, and returns to the antenna device 2.

【００２３】この反射電磁波ＷＴの測定を、面盤１０２
にセットされたアンテナ装置２が例えば２ｃｍ移動する
毎、すなわち面盤１０２が所定の角度回転する毎に行な
い、その反射電磁波ＷＲのデータを同期信号と共にＤＡ
Ｔテープレコーダ５に記録する。この記録されたデータ
は、ＤＡＴテープレコーダ５に接続されているＧＰＩＢ
ユニット６を通じてパーソナルコンピュータ７にインサ
ートされているＧＰＩＢボード８に送られ、パーソナル
コンピュータ７において以下に述べるようにして円状測
線データとして解析される。The measurement of this reflected electromagnetic wave WT is performed by the face plate 102.
This is performed every time the antenna device 2 set to 1 is moved by, for example, 2 cm, that is, every time the face plate 102 is rotated by a predetermined angle, and the data of the reflected electromagnetic wave WR is DA and the synchronization signal.
Record on the T-tape recorder 5. This recorded data is the GPIB connected to the DAT tape recorder 5.
It is sent to the GPIB board 8 inserted in the personal computer 7 through the unit 6 and is analyzed by the personal computer 7 as circular survey line data as described below.

【００２４】なお、上述のデータ転送は、パーソナルコ
ンピュータ７側から制御される。パーソナルコンピュー
タ７にはＤＡＴテープレコーダ５の制御プログラムがイ
ンストールしてあり、ＤＡＴテープレコーダ５に接続さ
れているＧＰＩＢユニット６を通じてパーソナルコンピ
ュータ７側からＤＡＴテープレコーダ５にセットされて
いるＤＡＴテープの走行や巻き戻しなどの制御が可能で
ある。The above data transfer is controlled from the personal computer 7 side. A control program of the DAT tape recorder 5 is installed in the personal computer 7, and the DAT tape set in the DAT tape recorder 5 is run from the personal computer 7 side through the GPIB unit 6 connected to the DAT tape recorder 5. Control such as rewinding is possible.

【００２５】ＤＡＴテープレコーダ５にセットされてい
るＤＡＴテープには、以下の３種類のデータが収録され
る。即ち、ビデオ信号（振幅信号）、同期信号、距離信
号データである。同期信号毎に対応する反射電磁波ＷＲ
に従う反射波データが存在するが、２ｃｍ毎の距離信号
を検知し、この距離信号に続く最も近くにある同期信号
を見つけ、面盤１０２の回転角ｄθごとの２πｒ／ｄθ
本の電磁波反射トレースとする。ここで、ｒは電磁レー
ダの回転半径、すなわち、面盤１０２の回転中心Ｐとア
ンテナ装置２との間の距離である。本明細書では、この
トレース群を電磁波反射データと称する。The following three types of data are recorded on the DAT tape set in the DAT tape recorder 5. That is, it is a video signal (amplitude signal), a synchronization signal, and distance signal data. Reflected electromagnetic wave WR corresponding to each synchronization signal
Although there is reflected wave data according to, the distance signal every 2 cm is detected, the closest synchronization signal following this distance signal is found, and 2πr / dθ for each rotation angle dθ of the face plate 102 is detected.
The electromagnetic wave reflection trace of the book. Here, r is the radius of rotation of the electromagnetic radar, that is, the distance between the rotation center P of the face plate 102 and the antenna device 2. In this specification, this trace group is referred to as electromagnetic wave reflection data.

【００２６】図４には、解析のための１組の電磁波反射
データの一例が模式的に示されている。図４で、横軸は
アンテナ装置２の回転角度位置、縦軸は反射地点までの
距離を示している。切羽前方探査装置１は、上述のよう
に、電磁レーダ１０の送信・受信アンテナ素子２１を面
盤１０２にセットし、面盤１０２を回転させることによ
り電磁レーダ１０による探査位置を変更するように構成
されているので、送信・受信アンテナ素子２１をその都
度セットする必要が省け、効率のよい探査が可能とな
る。そして、探査位置は、面盤１０２を回転させるだけ
で変更できるため、誰でも簡単にデータの収集を行なえ
るという利点を有している。FIG. 4 schematically shows an example of a set of electromagnetic wave reflection data for analysis. In FIG. 4, the horizontal axis represents the rotation angle position of the antenna device 2, and the vertical axis represents the distance to the reflection point. As described above, the face-on-face probing device 1 is configured to set the transmitting / receiving antenna element 21 of the electromagnetic radar 10 on the face plate 102 and rotate the face plate 102 to change the position to be searched by the electromagnetic radar 10. Therefore, it is not necessary to set the transmitting / receiving antenna element 21 each time, and efficient search is possible. The exploration position can be changed simply by rotating the face plate 102, which has the advantage that anyone can easily collect data.

【００２７】電磁レーダ１０によって得られた上述の１
組の電磁波反射データが所要のフォーマットに従ってパ
ーソナルコンピュータ７内にファイルされたならば、パ
ーソナルコンピュータ７内で上述の１組の電磁波反射デ
ータを解析するために必要な解析パラメータをパーソナ
ルコンピュータ７の入力キーボード（図示せず）から入
力する。なお、解析の２度目からは、先に入力したパラ
メータがデフォルト値となるので、変更時以外は入力す
る必要がない。The above 1 obtained by the electromagnetic radar 10
When the set of electromagnetic wave reflection data is filed in the personal computer 7 according to the required format, the analysis parameters necessary to analyze the above-mentioned set of electromagnetic wave reflection data in the personal computer 7 are input to the input keyboard of the personal computer 7. Input from (not shown). It should be noted that from the second analysis, the previously input parameters become the default values, so it is not necessary to input them except when changing.

【００２８】パーソナルコンピュータ７における処理
は、一括処理が可能で、ＴＢＭ１００の位置、破砕帯１
２０等による反射面１１０の位置とその属性、すなわ
ち、走向角、傾斜角、トンネル中心軸と反射面との交差
距離が解析結果として表示される。The processing in the personal computer 7 can be carried out collectively, and the position of the TBM 100 and the crush zone 1
The position of the reflecting surface 110 according to 20 and the attribute thereof, that is, the strike angle, the inclination angle, and the crossing distance between the tunnel central axis and the reflecting surface are displayed as the analysis result.

【００２９】図５は、パーソナルコンピュータ７におけ
る反射面推定の原理を説明するため、ＴＢＭ１００と反
射面１１０（すなわち図３に示した破砕帯１２０と地層
との境界面）との位置関係を示したものである。ＴＢＭ
１００はＹ軸方向に掘進する。掘削面をＸ−Ｚ平面とし
点Ｏを中心として時計と反対方向に面盤１０２が回転し
ている。送信・受信アンテナ素子２１はＴＢＭ１００の
回転軸を示す点Ｏ（すなわち面盤１０２の回転中心Ｐ）
からｒだけ離れた位置に設置されている。θを送信・受
信アンテナ素子２１の回転角とし、回転角θはＯ−Ｘか
らＸ−Ｚ平面内で時計と反対回りに０°〜３６０°まで
変化する。反射面ＰＱＲＳはＸ−Ｙ平面とＰＱで交差
し、トンネル軸（Ｙ軸）との交点をＬとする。FIG. 5 shows the positional relationship between the TBM 100 and the reflection surface 110 (that is, the boundary surface between the shatter zone 120 and the stratum shown in FIG. 3) in order to explain the principle of reflection surface estimation in the personal computer 7. It is a thing. TBM
100 advances in the Y-axis direction. The excavation surface is the XZ plane, and the face plate 102 is rotating in the direction opposite to the clockwise direction about the point O. The transmitting / receiving antenna element 21 is a point O indicating the rotation axis of the TBM 100 (that is, the rotation center P of the face plate 102).
It is installed at a distance of r from. Letting θ be the rotation angle of the transmitting / receiving antenna element 21, the rotation angle θ changes from 0 ° to 360 ° in the counterclockwise direction in the XZ plane. The reflection surface PQRS intersects the XY plane at PQ, and the intersection with the tunnel axis (Y axis) is L.

【００３０】反射面１１０の走向角αと傾斜角βとはそ
れぞれ図５に示したように定義する。すなわち、交線Ｐ
Ｑに点Ｏから下ろした垂線の足をＡとし、Ｚ軸と反射面
ＰＱＲＳとの交点をＢとするとき、走向角αはＸ−Ｙ平
面内でＹ軸から交線ＰＱへ測った角（０°〜１８０
°）、傾斜角βは線ＯＡから線ＡＢに測った角で、図５
の場合はβは負の値と定義する。ＯＬの間の距離をＦと
すると送信・受信アンテナ素子２１の位置（ｒcos θ、
０、ｒsin θ）と反射面との距離Ｄは Ｄ＝｜ｒcos θcos αsin β＋ｒsin θcos β＋Ｆsin αsin β｜・・・（１） で示される。The strike angle α and the inclination angle β of the reflecting surface 110 are defined as shown in FIG. That is, the intersection line P
Let A be the foot of a perpendicular line drawn from Q to Q and B be the intersection of the Z axis and the reflection surface PQRS. The strike angle α is the angle measured from the Y axis to the intersection PQ in the XY plane ( 0 ° ~ 180
°), the inclination angle β is the angle measured from the line OA to the line AB, and
In the case of, β is defined as a negative value. If the distance between the OLs is F, the position of the transmitting / receiving antenna element 21 (rcos θ,
0, rsin θ) and the distance D between the reflecting surface and the reflecting surface are represented by D = | rcos θcos αsin β + rsin θcos β + Fsin αsin β | (1)

【００３１】ＴＢＭ１００の前面に破砕帯１２０による
反射面１１０が存在するときは、式（１）で計算される
ような反射波が送信・受信アンテナ素子２１で受信した
波形データに以下のように現われるはずである。When the reflecting surface 110 due to the crush zone 120 exists on the front surface of the TBM 100, the reflected wave calculated by the equation (1) appears in the waveform data received by the transmitting / receiving antenna element 21 as follows. Should be.

【００３２】たとえば、図６において、α＝１３５°、
β＝−４５°、Ｆ＝１０ｍと与えることで反射面１１０
は一意的に決定される。この場合には、反射面１１０
は、前方右上から被ってくるような想定である。For example, in FIG. 6, α = 135 °,
By giving β = −45 ° and F = 10 m, the reflecting surface 110
Is uniquely determined. In this case, the reflective surface 110
Is assumed to come from the upper right corner.

【００３３】上述した具体例の場合、反射波が現われる
位置は図６に示されるようになる。図６において、縦軸
は距離、横軸はθ（アンテナ走査角）である。In the case of the specific example described above, the position where the reflected wave appears is as shown in FIG. In FIG. 6, the vertical axis represents distance and the horizontal axis represents θ (antenna scanning angle).

【００３４】このことを利用して行なう反射面の自動推
定のための、円状測線データである電磁反射波データの
処理方法につき、図７に示すフローチャートを参照しな
がら以下に詳述する。A method of processing electromagnetic wave data, which is circular survey line data, for automatic estimation of a reflecting surface by utilizing this will be described in detail below with reference to the flowchart shown in FIG.

【００３５】図７は取得された円状測線データをパーソ
ナルコンピュータ７において解析し、反射面を推定する
ための処理手順を示すフローチャートである。電磁波反
射データ（円状測線データ）の取得後、先ず、ステップ
Ｓ１においてデータ解析に必要な解析パラメータを設
定、入力する。この場合、先ず、パラメータα、β、Ｆ
の各増分ｄα、ｄβ、ｄＦを設定すると共に、後述する
加算和の幅の設定を予め行なっておく。ここでは、加算
和の幅を２ｍと設定する。よって、各パラメータについ
ての計算のための値の数は ｎα（＝１８０／ｄα） ｎβ（＝１８０／ｄβ） ｎＦ（＝ Ｆ／ｄＦ） となる。FIG. 7 is a flow chart showing a processing procedure for analyzing the obtained circular survey line data in the personal computer 7 and estimating the reflecting surface. After obtaining the electromagnetic wave reflection data (circular survey line data), first, in step S1, analysis parameters necessary for data analysis are set and input. In this case, first, the parameters α, β, F
In addition to setting the respective increments dα, dβ, and dF, the width of the addition sum, which will be described later, is set in advance. Here, the width of the addition sum is set to 2 m. Therefore, the number of values for calculation for each parameter is nα (= 180 / dα) nβ (= 180 / dβ) nF (= F / dF).

【００３６】次のステップＳ２では、パーソナルコンピ
ュータ７に所要のフォーマットでファイルされている１
組の電磁波反射データに対してＳＴＣ除去処理が実行さ
れる。すなわち、図１に示した測定系によって得られる
本来の波形は図８の（Ａ）に例示的に示されるように、
直接波成分Ｗａのレベルは大きく、反射波成分Ｗｂのレ
ベルが小さいものであるが、レーダ探査表示器４におい
てその測定時にＳＴＣ処理される結果、図８の（Ｂ）に
示されるように、反射波成分Ｗｂのレベルが強調される
ことになる。ステップＳ２でＳＴＣ除去処理を行なうこ
とにより、各電磁波反射データが、図８の（Ａ）に示さ
れるような、元のレベル状態に相応したものとされる。At the next step S2, the file 1 is stored in the personal computer 7 in the required format.
STC removal processing is performed on the set of electromagnetic wave reflection data. That is, the original waveform obtained by the measurement system shown in FIG. 1 is, as exemplarily shown in FIG.
Although the level of the direct wave component Wa is large and the level of the reflected wave component Wb is small, as a result of STC processing at the time of the measurement by the radar survey display 4, as shown in FIG. The level of the wave component Wb will be emphasized. By performing the STC removal processing in step S2, each electromagnetic wave reflection data is made to correspond to the original level state as shown in FIG. 8 (A).

【００３７】ステップＳ３では振幅回復処理が実行さ
れ、エネルギー拡散に伴う振幅幾何減衰が補正される。
この補正は測定データの振幅が時間の経過と共に減衰す
るのを補正して特に反射波成分のレベルを強調するた
め、振幅×ｔ^k （ここで、ｔは経過時間、ｋは定数で
１．２〜１．４程度に選ばれる）に基づく演算を行なう
ことにより実行される。In step S3, amplitude recovery processing is executed to correct the geometrical amplitude attenuation due to energy diffusion.
This correction corrects that the amplitude of the measurement data is attenuated over time and particularly emphasizes the level of the reflected wave component. Therefore, amplitude × t ^k (where t is the elapsed time and k is a constant 1.2). Approximately 1.4).

【００３８】ステップＳ４では、フィルタリング処理が
実行され、これにより雑音成分の除去が行なわれる。ス
テップＳ５ではデコンボリューション処理が実行され、
これにより、波形データの振幅特性はそのままで位相特
性を最小位相にウェーブレット変換し、これにホワイト
ニングデコンボリューションフィルタを施すことにより
希望のインパルス波型に変換される。In step S4, a filtering process is executed to remove noise components. In step S5, deconvolution processing is executed,
As a result, the phase characteristic is wavelet-transformed to the minimum phase while the amplitude characteristic of the waveform data is kept unchanged, and the whitening deconvolution filter is applied to the phase characteristic to convert it to a desired impulse waveform.

【００３９】なお、ステップＳ２〜Ｓ５で実行される波
形処理そのものは公知の手法を用いたものであるから、
ここではこれ以上の詳しい説明は省略する。Since the waveform processing itself executed in steps S2 to S5 uses a known method,
Here, detailed description will be omitted.

【００４０】上述の如く波形処理して得られた１組の電
磁波反射データに基づき、ステップＳ６で反射面自動推
定処理が実行される。この処理は未掘削地盤中にある破
砕帯や空洞等による電磁波の反射面の様子をこれらの円
状測線データから自動的に抽出する処理である。なお、
この円状測線データによる反射面推定処理は手動にて行
なうこともできる。On the basis of the set of electromagnetic wave reflection data obtained by the waveform processing as described above, the reflection surface automatic estimation processing is executed in step S6. This process is a process for automatically extracting the state of the reflection surface of electromagnetic waves due to fracture zones and cavities in the unexcavated ground from these circular survey line data. In addition,
The reflection surface estimation process based on the circular survey line data may be manually performed.

【００４１】ステップＳ６において実行される反射面自
動推定処理は、パラメータα、β、Ｆの値をステップＳ
１において設定された各増分ｄα、ｄβ、ｄＦに従って
少しずつ変化させて式（１）を計算し、波形トレース振
幅の加算和が最大となるようなα、β、Ｆの組み合わせ
を見つけ、これらを反射面１１０を定義する１組のパラ
メータとする処理である。In the reflection surface automatic estimation processing executed in step S6, the values of the parameters α, β and F are calculated in step S6.
Equation (1) is calculated by gradually changing according to the respective increments dα, dβ, dF set in 1, and the combination of α, β, F that finds the maximum sum of the waveform trace amplitudes is found, and these are calculated. This is a process of setting the reflecting surface 110 as a set of parameters.

【００４２】このことをより具体的に説明すると、
（１）式に基づく上述の計算の繰り返しループを規定す
るための変数ｉ、ｊ、ｋ、ｓを、ｎα、ｎβ、ｎＦ、ｎ
θを用いて次のように定義する。 ｉ＝０，ｎα ｊ＝０，ｎβ ｋ＝０，ｎＦ ｓ＝０，ｎθ ここで、ｎθは、θを１°ずつ変えて電磁波反射トレー
スを取得する場合、３６０°となる。To explain this more specifically,
Variables i, j, k, and s for defining an iterative loop of the above calculation based on the equation (1) are represented by nα, nβ, nF, and n.
It is defined as follows using θ. i = 0, nα j = 0, nβ k = 0, nF s = 0, nθ where nθ is 360 ° when θ is changed by 1 ° to acquire the electromagnetic wave reflection trace.

【００４３】あるｉ、ｊ、ｋに対して、１つの走査角θ
（波形トレースと１対１に対応）により、式（１）によ
りＤの値を計算し、図９に示したように、対応する波形
トレースの振幅をウィンドウ幅の分だけ加算する。ここ
で、トレースとは走査角θの時、電磁波のパルスを発信
・受信して得られる時系列のことである。したがって、
図１０に示されるように、走査角θが１°毎の探査を行
なうと、１回の探査で３６１トレースある。One scanning angle θ for a given i, j, k
The value of D is calculated by the equation (1) by (corresponding to the waveform trace in a one-to-one manner), and the amplitude of the corresponding waveform trace is added by the window width as shown in FIG. Here, the trace is a time series obtained by transmitting / receiving a pulse of an electromagnetic wave at a scanning angle θ. Therefore,
As shown in FIG. 10, if the search is performed at every scanning angle θ of 1 °, there are 361 traces in one search.

【００４４】同様に式（１）に α＝ｉ×ｄα、ｉ＝０〜ｎα β＝ｊ×ｄβ、ｊ＝０〜ｎβ Ｆ＝ｋ×ｄＦ、ｋ＝０〜ｎＦ のように増分を順に用いて、それごとに全波形トレース
（全走査角θ）についてＤの値を計算し、加算和を計算
する。したがって、その計算回数Ｎは、 Ｎ＝（ｎα＋１）（ｎβ＋１）（ｎＦ＋１） となる。その加算和Σ（ｉ、ｊ、ｋ）は 振幅Ｄ−ｍ＋・・・＋振幅Ｄ＋ｍ で表される。Similarly, in the equation (1), the increments are sequentially used as follows: α = i × dα, i = 0 to nα β = j × dβ, j = 0 to nβ F = k × dF, k = 0 to nF. Then, the value of D is calculated for each waveform trace (all scanning angles θ) and the sum of addition is calculated. Therefore, the number of calculations N is N = (nα + 1) (nβ + 1) (nF + 1). The addition sum Σ (i, j, k) is represented by the amplitude D−m + ... + Amplitude D + m.

【００４５】今回の加算和Σ（ｉ、ｊ、ｋ）を前回の加
算和Σ（ｉ、ｊ、ｋ）と比較し、大きい方を保存し、同
時にその時用いたα、β、Ｆを保存する。ｎα＋１、ｎ
β＋１、ｎＦ＋１回まで計算を行ない、最大値を与える
α、β、Ｆの値を反射面１１０を表すパラメータとす
る。The current addition sum Σ (i, j, k) is compared with the previous addition sum Σ (i, j, k), and the larger one is saved, and at the same time, α, β, F used at that time are saved. . nα + 1, n
The calculation is performed up to β + 1, nF + 1 times, and the values of α, β, and F that give the maximum values are used as parameters representing the reflecting surface 110.

【００４６】図１１には、上で説明した反射面のパラメ
ータを推定するための反射面自動推定処理ステップＳ６
の詳細フローチャートが示されている。この処理の説明
は上述の通りであるから、ここでは同様の説明を繰り返
すのを省略する。In FIG. 11, the reflection surface automatic estimation processing step S6 for estimating the parameters of the reflection surface described above.
A detailed flowchart of is shown. Since the description of this processing is as described above, the repeated description is omitted here.

【００４７】ステップＳ６において、反射面１１０を表
すと考えられる１組のパラメータが決定されたならば、
次のステップＳ７において、ステップＳ６において得ら
れた１組のパラメータを用いて反射面の表示処理が行な
われる。ここでは、コンピュータグラフィックスの手法
を用い、ＴＢＭ１００からトンネル奥を見たイメージで
そこにある反射面を表示部９上に図形表示する。勿論、
これに代えて、例えばトンネル側面から見たイメージで
反射面を図形表示してもよい。いずれの場合にも、図形
表示に加えて、ステップＳ６において得られた反射面を
表す１組のパラメータの値を数値で示すようにしてもよ
い。If, in step S6, a set of parameters believed to represent reflective surface 110 has been determined,
In the next step S7, display processing of the reflecting surface is performed using the set of parameters obtained in step S6. Here, a computer graphics technique is used to graphically display the reflecting surface there on the display unit 9 as an image of the tunnel interior seen from the TBM 100. Of course,
Instead of this, for example, the reflection surface may be graphically displayed with an image viewed from the side surface of the tunnel. In any case, in addition to the graphic display, the values of the set of parameters representing the reflecting surface obtained in step S6 may be indicated by numerical values.

【００４８】[0048]

【発明の効果】本発明によれば、電磁レーダを用いて切
羽前方の未掘削地盤中の探査位置を変えて、その反射波
によるデータを円状測線データとして解析して未掘削地
盤内の反射面を表すと考えられる１組のパラメータを決
定し、この１組のパラメータを用いて反射面の図形表示
を行うようにしたので、未掘削地盤中の空洞や水の探査
を良好に行うことができる。According to the present invention, an electromagnetic radar is used to change the exploration position in the unexcavated ground in front of the face, and the reflected wave data is analyzed as circular survey line data to extract the unexcavated land.
Determine a set of parameters that are considered to represent the reflective surface in the board
Display, using this set of parameters
As a result, the exploration of cavities and water in the unexcavated ground can be favorably performed.

【００４９】また、電磁レーダの送信・受信アンテナ素
子を面盤にセットし、面盤を回転させることにより電磁
レーダによる探査位置を変更するように構成されている
ので、送信・受信アンテナ素子をその都度セットする必
要が省け、効率のよい探査が可能となる。そして、探査
位置は、面盤を回転させるだけで変更できるため、誰で
も簡単に行なえるという利点を有している。Since the transmitting / receiving antenna element of the electromagnetic radar is set on the face plate and the face plate is rotated to change the position to be searched by the electromagnetic radar, the transmitting / receiving antenna device is set to Eliminates the need to set each time, enabling efficient exploration. The exploration position can be changed simply by rotating the face plate, which has the advantage that anyone can easily perform it.

【００５０】面盤にセットされたアンテナ装置は、探査
の場合にのみ切羽に接近させ、掘削中は面盤内に収納し
て保護板部材により凹部を閉じることにより、アンテナ
装置を掘削土や泥水から護ることができる。The antenna device set on the face plate is brought close to the face face only during the exploration, and is housed in the face plate during excavation and the concave portion is closed by the protective plate member. Can be protected from

【００５１】このように、面盤内の凹部に収納されたア
ンテナ装置は、必要に応じて凹部の開口から切羽に接近
させて必要なデータの取得を行なうことができるので、
便利であり、使い勝手がよい。As described above, the antenna device housed in the concave portion of the face plate can obtain necessary data by approaching the face from the opening of the concave portion as necessary.
It is convenient and easy to use.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明による切羽前方探査装置の実施の形態の
一例を示す概略構成図。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of an embodiment of a front face exploration device according to the present invention.

【図２】面盤に形成された凹部に収納されるアンテナ装
置の構成を説明するための断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining the configuration of an antenna device housed in a recess formed in a face plate.

【図３】面盤を回転させることによる未掘削地盤内の破
砕帯の様子を三次元的に探査する場合の測定の原理を説
明するための説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the principle of measurement when a state of a crush zone in the unexcavated ground is searched three-dimensionally by rotating the face plate.

【図４】解析のための１組の電磁波反射データの一例を
模式的に示す図。FIG. 4 is a diagram schematically showing an example of a set of electromagnetic wave reflection data for analysis.

【図５】ＴＢＭと反射面との位置関係を説明するための
説明図。FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining a positional relationship between a TBM and a reflecting surface.

【図６】反射波が現われる位置を縦軸に距離をとり、横
軸にアンテナ走査角をとって示したグラフ。FIG. 6 is a graph in which the vertical axis represents the distance where the reflected wave appears and the horizontal axis represents the antenna scanning angle.

【図７】取得された円状測線データをパーソナルコンピ
ュータにおいて解析し、反射面を推定するための処理手
順を示すフローチャート。FIG. 7 is a flowchart showing a processing procedure for analyzing the obtained circular survey line data in a personal computer and estimating a reflecting surface.

【図８】図７のＳＴＣ除去処理ステップにおける処理を
説明するための波形図。FIG. 8 is a waveform diagram for explaining the processing in the STC removal processing step of FIG.

【図９】図７の反射面自動推定処理ステップにおけるデ
ータ処理を説明するための説明図。9 is an explanatory diagram for explaining data processing in a reflection surface automatic estimation processing step of FIG. 7. FIG.

【図１０】波形トレースデータを示す波形図。FIG. 10 is a waveform diagram showing waveform trace data.

【図１１】図７の反射面自動推定処理ステップの詳細フ
ローチャート。11 is a detailed flowchart of the reflective surface automatic estimation processing step of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 切羽前方探査装置 ２ アンテナ装置 ４ レーダ探査表示器 ７ パーソナルコンピュータ ９ 表示部 １０ 電磁レーダ装置 ２１ 送信・受信アンテナ素子 ２２ 枠体 ２３ パイプ ２４ 押し出し用盤 ２５ コイルばね ２６ 電磁波吸収部材 １００ ＴＢＭ １０１ カッタフェース １０２ 面盤 １０３ 凹部 １０３Ａ 開口 １０４ 切羽 １０５ 保護鉄板 １１０ 反射面 １２０ 破砕帯 ＷＲ 反射電磁波 ＷＴ 送信電磁波 α 走向角 β 傾斜角 θ 回転角 1 Front of face exploration device 2 antenna device 4 Radar exploration display 7 personal computer 9 Display 10 Electromagnetic radar device 21 Transmit / receive antenna element 22 frame 23 pipes 24 Extrusion board 25 coil spring 26 Electromagnetic wave absorber 100 TBM 101 cutter face 102 faces 103 recess 103A opening 104 face 105 Protective iron plate 110 reflective surface 120 shatter zones WR reflected electromagnetic wave WT transmission electromagnetic wave α strike angle β inclination angle θ rotation angle

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 胴体部の前部に回転自在に設けられたカ
ッタフェースを回転駆動して地盤を掘削する際に、切羽
前方の未掘削地盤内の探査を電磁レーダを用い、前記カ
ッタフェースの回転により前記電磁レーダによる探査位
置が移動するよう前記電磁レーダの送信・受信アンテナ
素子を前記カッタフェースに装着し、前記カッタフェー
スを回転させつつ前記電磁レーダにより取得した１組の
データを円状測線データとして解析し、切羽前方の破砕
帯、空洞等を探査するようにした切羽前方探査方法にお
いて、 前記送信・受信アンテナ素子を前記カッタフェースの面
盤内に配設しておき、前記カッタフェースにより地盤掘
削が行なわれていない場合に、前記送信・受信アンテナ
素子を前記面盤内から前記切羽に向けて突出させ、前記
面盤を回転させることにより、所要のデータを前記電磁
レーダにより取得 するようにしたことを特徴とする切羽
前方探査方法。1. When excavating the ground by rotationally driving a cutter face rotatably provided in the front part of the body, an electromagnetic radar is used for exploring the unexcavated ground in front of the face, and the cutter face of the cutter face is used . A transmission / reception antenna element of the electromagnetic radar is attached to the cutter face so that the position searched by the electromagnetic radar moves by rotation, and a set of data acquired by the electromagnetic radar is rotated while rotating the cutter face. Analyzed as data and crushed in front of face
For the front face exploration method, which is designed to search for belts, cavities, etc.
The transmitting / receiving antenna element on the surface of the cutter face.
Placed in the ground and excavated by the cutter face.
The transmitter / receiver antenna, if not cut
The element is projected from the inside of the face plate toward the face,
By rotating the face plate, the required data can be transferred to the electromagnetic
A method for exploring the face ahead of a face, which is characterized by being acquired by radar . 【請求項２】 胴体部の前部に回転自在に設けられたカ
ッタフェースを回転駆動して地盤を掘削する際に、切羽
前方の未掘削地盤内の探査を電磁レーダを用い、前記カ
ッタフェースの回転により前記電磁レーダによる探査位
置が移動するよう前記電磁レーダの送信・受信アンテナ
素子を前記カッタフェースに装着し、前記カッタフェー
スを回転させつつ前記電磁レーダにより取得した１組の
データを円状測線データとして解析して前記未掘削地盤
内の反射面を表すと考えられる１組のパラメータを決定
し、該１組のパラメータを用いて反射面の図形表示を行
うことにより前記切羽前方の破砕帯、空洞等を探査する
ようにした切羽前方探査方法において、 前記送信・受信アンテナ素子を前記カッタフェースの面
盤内に配設しておき、前記カッタフェースにより地盤掘
削が行なわれていない場合に、前記送信・受信アンテナ
素子を前記面盤内から前記切羽に向けて突出させ、前記
面盤を回転させることにより、所要のデータを前記電磁
レーダにより取得するようにしたことを特徴とする切羽
前方探査方法。 2. A cover rotatably provided at the front of the body.
Face when excavating the ground by rotating the tool face.
For the exploration in the unexcavated ground in front, using electromagnetic radar,
Position of the electromagnetic radar by the rotation of the interface
The transmitting / receiving antenna of the electromagnetic radar so that the device moves
Attach the element to the cutter face and insert the cutter face.
The set of one acquired by the electromagnetic radar while rotating the space
The data is analyzed as circular survey line data and the unexcavated ground is analyzed.
A set of parameters that are considered to represent the reflective surface in
Then, a graphic display of the reflecting surface is performed using the set of parameters.
To explore the crush zone, cavities, etc. in front of the face.
In the front face exploration method as described above, the transmission / reception antenna element is arranged in the face plate of the cutter face, and when the ground excavation is not performed by the cutter face, the transmission / reception antenna device protruding toward the working face from the face panel inside the, by rotating the face plate, characterized in that the required data was to be acquired by the electromagnetic radar face
Forward exploration method. 【請求項３】 前記送信・受信アンテナ素子が出入する
前記面盤の開口を保護板部材により開閉自在とし、前記
電磁レーダによる探査を行なう場合に前記開口を開ける
ようにした請求項２記載の切羽前方探査方法。3. The face according to claim 2, wherein an opening of the face plate through which the transmitting / receiving antenna element goes in and out is made openable and closable by a protective plate member, and the opening is opened when the electromagnetic radar searches. Forward exploration method. 【請求項４】 胴体部の前部に回転自在に設けられたカ
ッタフェースを回転させて電磁レーダによる切羽前方の
未掘削地盤内の探査位置を変化させて該地盤内の状態を
探査するための切羽前方探査装置であって、 前記電磁レーダの送信・受信アンテナ素子を含んで成り
前記カッタフェースの面盤内の前面に設けられた凹部内
に収納されたアンテナ装置と、 前記凹部の切羽に対向する開口部を開閉するため前記開
口部にスライド自在に設けられた保護板部材とを具え、 前記アンテナ装置は、前記送信・受信アンテナ素子を前
記開口部から切羽に向けて進退自在に前記凹部に収納さ
れており、 前記保護板部材が前記開口部を開状態にした場合に前記
送信・受信アンテナ素子を前記切羽に接近させた状態
で、前記カッタフェースの回転に従って前記送信・受信
アンテナ素子を移動させ前記電磁レーダによる探査位置
を変化させるようにしたことを特徴とする切羽前方探査
装置。4. A tool for rotating a cutter face rotatably provided in a front portion of a body to change an exploration position in an unexcavated ground in front of a face by an electromagnetic radar for exploring a condition in the ground. A face forward probing device, comprising an antenna device for transmitting / receiving antenna of the electromagnetic radar, housed in a recess provided in the front surface of the face plate of the cutter face, and facing the face of the recess. A protective plate member slidably provided in the opening for opening and closing the opening, and the antenna device includes the transmitting / receiving antenna element in the recess so that the transmitting / receiving antenna element can advance and retreat from the opening toward the face. When the protective plate member is stored, the transmitting / receiving antenna element is brought close to the face when the opening is in the open state, and the front face is rotated according to the rotation of the cutter face. Face front locator, characterized in that moving the transmitting and receiving antenna element so as to change the search position by the electromagnetic radar.