JP3641859B2

JP3641859B2 - Miniature drill test method

Info

Publication number: JP3641859B2
Application number: JP28470395A
Authority: JP
Inventors: 純夫丹生屋; 健一郎鈴木
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 1995-11-01
Filing date: 1995-11-01
Publication date: 2005-04-27
Anticipated expiration: 2015-11-01
Also published as: JPH09126978A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ミニチュアドリル試験方法に関し、特に、切削カッターやカッタードリルなどの切削部材の地山に対する切削度を評価すべく行うミニチュアドリル試験方法、並びに、ミニチュアドリル試験方法を利用した、地山の性状を予測する方法、及び切削部材を備えた掘削機械による地山の純掘進速度を予測する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地山の切削度は、切削カッターやカッタードリルなどの切削部材による切羽面への切削のし易さを示す値で、特に軟岩から硬岩に至る岩質地盤に対しては、その程度によって、各種の掘削機械による掘削効率に大きな影響を与えるものであるため、掘削作業に先立って、これを適切に評価することが望ましい。
【０００３】
一方、トンネルボーリングマシーン（以下「ＴＢＭ」とする。）で代表されるトンネル掘進機は、在来の掘削工法と異なり、爆薬を使用することなく、回転カッタによりトンネルの全断面を切削あるいは破砕しながら掘進して行く機械であり、特に、軟岩から硬岩に至る切羽の自立する安定した地盤に対して有効なトンネルの掘削機械である。また、このトンネル掘進機による掘削工法は、破砕帯や軟弱層のように自立性に乏しい地層を含む、わが国独特の複雑な地質条件への対応性から、わが国においては海外に比べてその採用例が少なかったが、シールド機構の適用などの改善により、地質対応性が図られてその高速施工性をアピールすることができるようになってきており、導水路トンネルなどに数多くの施工実績を残すに至っている。
【０００４】
そして、かかるＴＢＭ等のトンネル掘進機によれば、例えば、回転するカッターヘッドに装着したローラカッターを地山に押しつけて圧砕してゆくことでトンネルの掘削作業が行われるが、かかる掘削作業中、切羽面の状況を直接観察することができないことから、従来の地山評価手法をそのまま適用することができない。また、トンネル掘進機によるトンネル掘削の施工管理手法として、従来より一般に用いられてきた、岩石強度や弾性波速度を測定して地山の物性を評価する方法では、掘進作業の施工性の予測を十分に行なうことができないというのが現状である。
【０００５】
一方、トンネル掘進機による掘削能率は、地盤の硬さや脆性度等の地山の性状に大きく左右されるものであるため、合理的かつ効率良く掘進作業を進めてゆくには、切羽の前方の地山の性状をカッターヘッドによる切削効率との関係で把握するとともに、掘進速度を的確に予測できるような掘削能率を示す指標を確立することが重要な事項となってきている。
【０００６】
そして、このような掘削能率を示す指標を用いた掘進作業の管理手法として、海外においては、ドリリング指標（ＤＲＩ：Drilling Rate Index ）あるいはビット摩耗指標（ＢＷＩ：Bit Wear Index）を用いたものが提案されており、その適用性が既に検証されている。ここで、ドリリング指標とは、脆性試験により得られた脆性値と、ミニチュアドリル試験により得られたシーバーのＪ値に基づいて、ＤＲＩ算定ダイアグラムから算定されるＤＲＩの値であり、また、ビット摩耗指標は、このＤＲＩと摩耗試験により得られた摩耗値に基づいて、ＢＷＩ算定ダイアグラムから算定されるＢＷＩの値である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ドリリング指標やビット摩耗指標に基づくトンネル掘進機の掘進管理方法は、わが国においては馴染みが少ないことに加えて、これらの値を求めるべくＤＲＩ算定ダイアグラムに適用するためのシーバーのＪ値を得るのに最適な試験方法が、未だ確立されていないのが現状である。
【０００８】
また、地山の切削度を適正に評価できる値を得て、各種の掘削機械による掘削作業の効率化を図ることのできるミニチュアドリル試験の試験方法の開発が望まれている。
【０００９】
そこで、この発明は、かかる従来の課題に着目してなされたもので、地山の切削度を適正に評価できる値を得て、各種の掘削機械による掘削作業の効率化を容易に図ることのできるミニチュアドリル試験方法を提供することを目的とするものである。
【００１０】
また、この発明は、特にトンネル掘進機による掘進作業において、ＤＲＩ算定ダイアグラムに適用すべきシーバーのＪ値を的確に把握して、ＤＲＩ算定ダイアグラムやＢＷＩ算定ダイアグラムを介して、トンネル掘進機の掘進効率と密接な相関性のあるＤＲＩあるいはＢＷＩを容易に算定することのできるミニチュアドリル試験方法を提供することを目的とするものである。
さらに、この発明は、上述のミニチュアドリル試験方法を利用して、地山の性状、又は切削部材を備えた掘削機械による地山における純掘進速度を予測することができる方法を提供することを目的とするものである。
【００１１】
この発明は、上記目的を達成するためになされたもので、その要旨は、切削カッターやカッタードリルなどの切削部材と同様の材料で作成した所定形状のドリルビットを用いて当該切削部材の地山に対する切削度を評価し、評価した切削度から地山の性状を予測すべく行うミニチュアドリル試験方法であって、掘削対象地盤から採取した塊状試料に前記ドリルビットを所定の押圧力で押し当てながら所定回数回転させ、このときの貫入量を測定して前記地山に対する切削度を評価するシーバーのＪ値を求めることを特徴とするミニチュアドリル試験方法にある。
また、この発明は、切削カッターやカッタードリルなどの切削部材と同様の材料で作成した所定形状のドリルビットを用いて当該切削部材の地山に対する切削度を評価し、評価した前記切削度と前記地山に対する脆性値とに基づいてドリリング指標を算定し、算定した前記ドリリング指標から前記切削部材を備えた掘削機械による前記地山の純掘進速度を予測すべく行うミニチュアドリル試験方法であって、掘削対象地盤から採取した塊状試料に前記ドリルビットを所定の押圧力で押し当てながら所定回数回転させ、このときの貫入量を測定して前記地山に対する切削度を示すシーバーのＪ値を求めることを特徴とするミニチュアドリル試験方法にある。
さらに、この発明は、切削カッターやカッタードリルなどの切削部材を備えた堀削機で地山を掘削する位置における地山の性状を予測する方法であって、前記切削部材と同様の材料で作成した所定形状のドリルビットを用いて堀削対象地盤から採取した塊状試料に所定の押圧力で押し当てながら所定回数回転させ、このときの貫入量を測定して前記地山に対する切削度を評価するシーバーのＪ値を求めることを含むことを特徴とする予測方法にある。
また、この発明は、切削カッターやカッタードリルなどの切削部材を備えた掘削機による地山の純掘進速度を予測する方法であって、前記切削部材と同様の材料で作成した所定形状のドリルビットを用いて堀削対象地盤から採取した塊状試料に所定の押圧力で押し当てながら所定回数回転させ、このときの貫入量を測定して前記地山に対する切削度を評価するシーバーのＪ値を求め、求めた前記シーバーのＪ値と前記地山に対する脆性値とに基づいてドリリング指標を算定することを含むことを特徴とする予測方法にある。
【００１２】
ここで、上記記載において、ミニチュアドリル試験の試料とするための塊状試料は、例えば各種のボーリングによって、切羽前方の地山の調査対象となる位置の地盤から、例えば岩塊として容易に採取することができる。
【００１３】
また、上記ミニチュアドリル試験において、ドリルビットの材質、大きさ、形状等や、ドリルを塊状試料に押し当てる際の押圧力、あるいはドリルの回転数等は適宜設計することができるが、上記ミニチュアドリル試験は、切削カッターやカッタードリル等の切削部材の材料と対応させて、前記ドリルビットを、タングステンカーバイドからなるドリル部を備えたドリルビットとして構成するとともに、このドリルビットを、２０ｋｇの押圧力で拳大ほどの塊状試料に押し当てながら２００回転させ、このときの前記ドリル部の貫入量を１／１０ｍｍ精度で計測してシーバーのＪ値を求めるようにすることが好ましい。
【００１４】
なお、このシーバーのＪ値は、塊状試料に対するドリルの切削度を示すものであるが、上記ミニチュアドリル試験において、２００回転する前にビットの全長が塊状試料に貫入してしまう場合には、試験結果より単位秒当たり貫入量を割り出し、試験時間とドリル回転数との関係から２００回転相当の貫入量を算定することによって求めることができる。
【００１５】
そして、この発明のミニチュアドリル試験方法によれば、当該地山の切削作業に先立って、地山の切削度を評価するのに適した値をシーバーのＪ値として得ることにより、各種の掘削機械による掘削作業の効率化を図ることができるとともに、特に、トンネル掘進機による掘進作業においては、ＤＲＩ算定ダイアグラムに適用するのに適したシーバーのＪ値を得て、この値からトンネル掘進機の掘進効率と密接な相関性のあるＤＲＩを算定し、さらにＢＷＩ算定ダイアグラムを介してＢＷＩを算定することにより、トンネル掘進機による効率の良い掘進作業が可能となるように管理してゆくことができるとともに、カッタービットの交換時期や耐久時間を的確に把握することができる。
【００１６】
すなわち、後述する実地試験により、トンネル掘進機による岩石地盤中の任意の掘削位置における地盤の性状と、当該掘削位置から採取した岩石試料に対するこの発明のミニチュアドリル試験方法により得られたシーバーのＪ値との間には、一定の相関関係があることが判明したこと、及びトンネル掘進機による岩石地盤中の任意の掘削位置における純掘進速度と、当該掘削位置から採取した岩石試料に対して得られたシーバーのＪ値によるＤＲＩ及びＢＷＩとの間には、密接な相関関係があることが判明したことから、各種の掘削機械により切削作業を行なう前に、例えば調査ボーリング等により各調査位置から採取した土砂あるいは岩石試料に対して、この発明のミニチュアドリル試験方法によりシーバーのＪ値を求め、また、特に掘削機械がトンネル掘進機である場合にはこのシーバーのＪ値からＤＲＩ及びＢＷＩを算定し、これらの値を採取位置と対応させて例えば図表等にプロットしておけば、当該採取位置を切削位置とする掘削機械の施工性を容易に予測でき、また、トンネル掘進機による純掘進速度や岩盤の性状を容易に予測することができ、したがって、これらによって掘削作業の施工管理を適切に行うことができることが判明する。
【００１７】
なお、ＤＲＩとは、脆性試験により得られた脆性値と、ミニチュアドリル試験により得られたシーバーのＪ値に基づいて、ＤＲＩ算定ダイアグラムから算定されるＤＲＩの値であり、また、ビット摩耗指標は、このＤＲＩと摩耗試験により得られた摩耗値に基づいて、ＢＷＩ算定ダイアグラムから算定されるＢＷＩの値である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、岩石地盤中のトンネル掘進機による任意の掘削位置における地盤の性状と、当該掘削位置から採取した岩石試料に対して、この発明のミニチュアドリル試験方法により得られたシーバーのＪ値との間の相関関係、及び任意の掘削位置におけるトンネル掘進機の純掘進速度と、当該掘削位置から得られた岩石試料に対して、この発明にかかるミニチュアドリル試験方法により得られたシーバーのＪ値から算定したＤＲＩあるいはＢＷＩの逆数との間の相関関係等を解明すべく行った、実地試験の概要及びその試験結果について記載する。
【００１９】
なお、この実地試験は、一例として、トンネル掘進機による掘進作業の管理を行う際に、この発明のミニチュアドリル試験方法を採用することが有効なことを確認すべく行ったものであるが、この発明のミニチュアドリル試験方法は、かかるトンネル掘進機の施工管理に限定されることなく、その他の掘削機械による切削作業を管理するために用いることもできる。
【００２０】
＜試験概要＞
１．試験試料
使用した岩石試料は、秋田自動車道の湯田第２トンネルにおけるＴＢＭ工事において、ＴＢＭ施工箇所のうち、硬岩地域である約４００ｍ区間より、１０〜２０ｍ毎に２２箇所で採取した。なお、脆性試験及び摩耗試験用の試料は、ＴＢＭのクラッシャー通過後、ベルトコンベアで輸送される粒状岩石を用い、ミニチュアドリル試験用の試料は、ＴＢＭのチャンバー内の岩塊を採取して使用した。
【００２１】
２．ミニチュアドリル試験
以下の手法に従ってミニチュアドリル試験を行うとともに、その概要を図１に示す。
ａ）採取してきた拳大ほどの岩塊試料２０を、モールド２１に入れ、砂利、砕石などを使用して固定する。
ｂ）岩塊試料２０の入ったモールド２１を、ロードセル２２が設置されているモールド受け２３の内部に設置する。
ｃ）固定した岩塊試料２０に、ドリルビット２４（ドリル材料：タングステンカーバイド）を、２０ｋｇｆの押圧力で上から押し当てながら回転させつつ貫入させる。
ｄ）５秒毎にドリル２５の貫入量を１／１０ｍｍ単位で変位計２７により計測し、データロガー２６に出力するする。計測は基本的に２００回転分とする。
ｅ）計測した貫入量をシーバーのＪ値とし、岩石試料におけるドリルの貫入度すなわち地山の切削度を評価する。
ｆ）なお、ドリルビット２４が２００回転する前にビット２５の全長が貫入してしまう場合には、試験結果より単位秒当たりの貫入量を割り出し、試験時間とドリルの回転数との関係から２００回転相当の貫入量を算定する。
ｇ）また、この試験に使用したドリルビット２４は、図２に示すように、径１３ｍｍ、長さ５０ｍｍ程度のドリルビット２４の本体２８に、取付治具２９を介して、同図に示すような形状のドリル２５を、取付治具２９から２０ｍｍ突出した状態で取り付けたものである。
ｈ）なお、この試験では、モールド２１として、図３に示すような構造のものを使用し、モールド受け２３として、図４に示すような構造のものを使用した。
【００２２】
３．脆性試験
以下の手法に従って脆性試験を行うとともに、その概要を図５に示す。
ａ）採取してきた粒状の岩石試料１０から、ＪＩＳ規格９．５ｍｍ及び１９．０ｍｍのふるいを用いて、粒径約１０〜２０ｍｍの粗粒状のズリをふるい分けする。
ｂ）ふるい分けした粗粒状の岩石試料０．５ｋｇを内径１０ｃｍの円筒状のモールド１１に詰める。
ｃ）モールド１１に詰めた岩石試料１０の上に当て台１２を設置する。
ｄ）当て台１２に向かって、１４ｋｇの錘１３を支棒１４を通じて高さ２５ｃｍの位置から２０回垂直落下させ試料１０を破砕させる。
ｅ）破砕させた岩石試料１０を、再び網目寸法９．５ｍｍのふるいにかけ、ふるいを通過した重量を計測する。
ｆ）通過した岩石試料１０の通過重量百分率を計算し、得られた値を脆性値として岩石試料の脆性度を評価する。
ｇ）なお、この試験では、モールド１１は、図６に示すような構造のものを使用した。
【００２３】
４．摩耗試験
以下の手法に従って摩耗試験を行うとともに、その概要を図７に示す。
ａ）採取してきた粒状の岩石試料を、さらに粒径１ｍｍ程度の微粒状にすりつぶす。
ｂ）微粒状となった岩石試料０．５ｋｇのうち、約半分を研摩剤３０として試験装置３１の円盤３２上に敷き、残りの試料３０をフィーダー（補給装置）３３の中に詰める。なお、研摩剤としての微粒状岩石試料３０は、円盤３２上に、幅約３ｃｍ程度、中心の半径１５ｃｍ程度の円形の帯状に敷設する。
ｃ）試験前のビット３４（材質：鋼材Ｃスケール６０）の重量を計測する。
ｄ）ビット３４を、円盤３２上に帯状に敷設した試料３０の上に接触するように設置し、上から１０ｋｇの錘３５で押さえつける。
ｅ）円盤３２を基本的に１００回転させる。この回転中、円盤３２上には、フィーダー３３から微粒状岩石試料３０を研摩剤として、常に円盤面とビットの間に試料３０が入り込んでいるように補給し続ける。
ｆ）所定回数円盤３２を回転させた後、ビット３４を取り外してその重量を再び計測する。
ｇ）回転前と比較した回転後のビットの損失重量（ｍｇ）を摩耗値として、岩石試料の摩耗度を評価する。
ｈ）なお、この試験では、ビット３４は、図８に示すように、高さ及び幅が３０ｍｍ、厚さ１０ｍｍ程度の平板状の部材の下端部を半円状に湾曲させて形成したものを使用する。
【００２４】
５．ＤＲＩの算定
ＤＲＩは、図９に示すＤＲＩ算定ダイアグラムから算定する。このダイアグラムは、脆性試験で得られた脆性値を横軸の値に取り、ミニチュアドリル試験により得られたシーバーのＪ値をパラメータとして、縦軸に設定したＤＲＩを読み取るものである。なお、ＤＲＩは、その算定方法から大きい値ほど軟質の地盤であることを示し、小さい値ほど硬質の地盤であることを示している。
【００２５】
６．ＢＷＩの算定
ＢＷＩは、図１０に示すＢＷＩ算定ダイアグラムから算定する。このダイアグラムは、摩耗試験で得られた摩耗値を横軸の値とし、上記ＤＲＩをパラメータとして、縦軸に設定したＢＷＩを読み取るものである。なお、ＢＷＩは、その算定法方から大きい値ほど硬質の地盤であることを示し、小さい値ほど軟質の地盤であることを示している。
【００２６】
＜試験結果＞
１．脆性値、シーバーのＪ値、及び摩耗値の関係
ＴＢＭ掘削位置に対して、脆性値とシーバーのＪ値をプロットした結果を図１１に示す。この図より、両者の値は、ＴＢＭ掘削位置に対してほぼ同じ変化を示し、累積距離１００ｍから２００ｍ付近までの区間は、脆性値とシーバーのＪ値は大きい値を示していることが判明する。これらの二つの指標の性質から、この区間では、前後の区間と比べて軟質な岩石が存在していると判断することができる。２５０ｍ付近においては逆のことが言える。
一方、摩耗値をプロットした結果を図１２に示す。これによると、摩耗値は、ＴＢＭ掘削位置に対して上記２試験の結果とは逆に推移していることが判明する。摩耗値が他の値とは逆の性質を持っていることを考慮に入れると、図１１と同様の傾向が得られていることになる。
【００２７】
２．ＤＲＩと純掘進速度との関係
各試料採取地点における脆性値とシーバーのＪ値を算定ダイアグラムに適用して算出したＤＲＩを、ＴＢＭ掘削位置に対してプロットした結果を図１３に示す。横軸にＴＢＭ掘進延長距離を、左縦軸にＤＲＩを示している。また、同図に、単位スラスト当たりのＴＢＭ掘進速度をプロットする。なお、かかるＴＢＭ掘進速度は、一定スラスト推力１tf当たりのＴＢＭ純掘進速度であり、このようにスラスト推力を一定にしたのは、マシンによる影響を排除し、自然要因のみによる掘進速度と対比するためである。そして、これらの値を重ね合わせた結果から、ＤＲＩとＴＢＭ純掘進速度との間には密接な相関性があることが判明する。
【００２８】
３．ＢＷＩと純掘進速度との関係
各試料採取地点における摩耗値とＤＲＩを算定ダイアグラムに適用してＢＷＩを算出し、かかるＢＷＩを掘削位置に対してプロットした結果を図１４に示す。横軸にＴＢＭ掘進延長距離を、左縦軸にＢＷＩを示している。また、同図に、図１０と同様に、単位スラスト当たりのＴＢＭ掘進速度を右縦軸に設定してプロットする。これらの値を重ね合わせた結果から、ＢＷＩが掘進速度と相反する推移を示していることが確認される。そして、ＢＷＩの性質を考慮すると、岩種や岩石の硬軟の具合による純掘進速度の変化に、ＢＷＩが十分に対応していることが判明する。
【００２９】
４．ＢＷＩとカッタービットの摩耗量との関係
転動距離（カッターフェイスの回転により、カッタービットが岩盤を切削する円周距離）１ｋｍ当たりの各カッタービットの摩耗量を平均した値と、ＢＷＩとを対比させたものを図１５に示す。このグラフより、平均カッター摩耗量の多い区間でＢＷＩは上昇傾向にあり、少ない区間では下降傾向にあることが確認できる。つまり、ＢＷＩとカッタービットの摩耗性との間には、十分な相関性があることが判明する。なお、火山礫凝灰岩の分布している範囲で、平均摩耗量が最も多く出ているのは、その岩石における鉱物組成による影響と考えられる。例えば、石英のような硬質の鉱物は、玄武岩中に少なく、火山礫凝灰岩中に多く存在している。
【００３０】
５．結論
以上より、この発明のミニチュアドリル試験方法により得られたシーバーのＪ値によって、トンネル掘進機による切羽面の切削効率、すなわち各種の掘削機械による切削作業の効率と関連する地山の性状をある程度予測できることが判明し、またかかるシーバーのＪ値を適用して算定したＤＲＩあるいはＢＷＩを用いることにより、岩質地盤の性状の変化に応じたＴＢＭ純掘進速度の変化を的確に把握できること、及びカッタービットの交換時期等を容易に予測できることが判明する。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、この発明のミニチュアドリル試験方法によれば、地山の切削度を適正に評価することのできるシーバーのＪ値を得て、各種の掘削機械による切削作業の効率化を容易に図ることができる。
【００３２】
また、特に、トンネル掘進機による掘進作業においては、ＤＲＩ算定ダイアグラムに適用すべきシーバーのＪ値を的確に把握して、ＤＲＩ算定ダイアグラムやＢＷＩ算定ダイアグラムを介して、トンネル掘進機の掘進効率と密接な相関性のあるＤＲＩあるいはＢＷＩを容易に算定し、これによって、地盤の性状の変化に応じたＴＢＭ純掘進速度の変化やカッタービットの交換時期等を的確に管理把握しつつ、掘進作業の効率化を容易に図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ミニチュアドリル試験の好ましい一例の概要を示す説明図である。
【図２】図１のミニチュアドリル試験に用いたドリルビットの形状を示す説明図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。
【図３】図１のミニチュアドリル試験に用いたモールドの形状を示す説明図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図である。
【図４】図１のミニチュアドリル試験に用いたモールド受けの形状を示す説明図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図である。
【図５】脆性試験の好ましい一例の概要を示す説明図である。
【図６】図５の脆性試験に用いたモールドの形状を示す説明図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図である。
【図７】摩耗試験の好ましい一例の概要を示す説明図である。
【図８】図７の脆性試験に用いたビットの形状を示す説明図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。
【図９】ＤＲＩ算定ダイアグラムの一例を示すチャートである。
【図１０】ＢＷＩ算定ダイアグラムの一例を示すチャートである。
【図１１】各掘削位置における脆性値とシーバーのＪ値をプロットしたチャートである。
【図１２】各掘削位置における摩耗値をプロットしたチャートである。
【図１３】各掘削位置におけるＤＲＩとＴＢＭ純掘進速度との相関性を示すチャートである。
【図１４】各掘削位置におけるＢＷＩとＴＢＭ純掘進速度との相関性を示すチャートである。
【図１５】各掘削位置におけるＢＷＩと平均カッター摩耗量との相関性を示すチャートである。
【符号の説明】
１０粗粒状岩石試料
１１モールド
１２当て台
１３錘
１４支棒
２０岩塊試料
２１モールド
２２ロードセル
２３モールド受け
２４ドリルビット
２５ビット
２６データロガー
２７変位計
２８本体
２９取付治具
３０微粒状岩石試料（研摩剤）
３１試験装置
３２円盤
３３フィーダー
３４ビット
３５錘[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a miniature drill test method, and in particular, a miniature drill test method for evaluating the degree of cutting of a cutting member such as a cutting cutter or a cutter drill with respect to a natural ground , and a natural drill using the miniature drill test method. The present invention relates to a method for predicting properties and a method for predicting a net excavation speed of a natural ground by an excavating machine including a cutting member .
[0002]
[Prior art]
The cutting degree of natural ground is a value that indicates the ease of cutting to the face face by a cutting member such as a cutting cutter or cutter drill, especially for rocky ground from soft rock to hard rock, Since it greatly affects the excavation efficiency of various excavating machines, it is desirable to appropriately evaluate this prior to excavation work.
[0003]
On the other hand, tunnel boring machines represented by tunnel boring machines (hereinafter referred to as “TBM”), unlike conventional excavation methods, cut or crush the entire cross section of the tunnel with a rotary cutter without using explosives. It is a machine that excavates while it is a tunnel excavation machine, especially effective for the stable ground where the face from soft rock to hard rock is self-supporting. In addition, this tunnel excavation method is used in Japan compared to overseas because of its adaptability to complicated geological conditions unique to Japan, such as fractured zones and soft layers, which are not self-supporting. However, due to improvements such as the application of a shield mechanism, it has become possible to appeal to its high-speed workability due to its geological compatibility. Has reached.
[0004]
And, according to the tunnel excavator such as TBM, for example, the tunnel excavation work is performed by pressing and crushing the roller cutter attached to the rotating cutter head against the ground, but during such excavation work, Since the situation of the face cannot be observed directly, the conventional ground evaluation method cannot be applied as it is. In addition, as a construction management method for tunnel excavation with a tunnel excavator, the method of evaluating the physical properties of natural ground by measuring rock strength and elastic wave velocity, which has been conventionally used, predicts the excavation work performance. The current situation is that it cannot be performed sufficiently.
[0005]
On the other hand, the excavation efficiency of the tunnel excavator greatly depends on the nature of the ground such as the hardness and brittleness of the ground, so in order to proceed with excavation work rationally and efficiently, It has become an important matter to understand the nature of natural ground in relation to the cutting efficiency by the cutter head and to establish an index indicating the excavation efficiency so that the excavation speed can be accurately predicted.
[0006]
As a method for managing excavation work using such an index indicating excavation efficiency, a technique using a drilling index (DRI) or a bit wear index (BWI) is proposed overseas. And its applicability has already been verified. Here, the drilling index is a DRI value calculated from the DRI calculation diagram based on the brittleness value obtained by the brittleness test and the J-value of the siever obtained by the miniature drill test, and bit wear. The index is a value of BWI calculated from the BWI calculation diagram based on the wear value obtained by the DRI and the wear test.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the tunneling machine excavation management method based on the above drilling index and bit wear index is not very familiar in Japan, and the J-value of the siever for applying to the DRI calculation diagram to obtain these values is used. At present, the optimum test method to obtain has not been established yet.
[0008]
In addition, it is desired to develop a test method for a miniature drill test that can obtain a value that can properly evaluate the cutting degree of natural ground and can improve the efficiency of excavation work by various excavating machines.
[0009]
Therefore, the present invention has been made paying attention to such a conventional problem, and it is possible to obtain a value capable of appropriately evaluating the cutting degree of natural ground, and to easily improve the efficiency of excavation work by various excavating machines. It aims to provide a miniature drill test method that can be used.
[0010]
In addition, the present invention accurately grasps the J value of the sieve to be applied to the DRI calculation diagram, particularly in the tunneling work by the tunnel excavator, and the excavation efficiency of the tunnel excavator through the DRI calculation diagram and the BWI calculation diagram. It is an object of the present invention to provide a miniature drill test method capable of easily calculating DRI or BWI having a close correlation with the above.
Another object of the present invention is to provide a method capable of predicting the nature of a natural ground or the net excavation speed in a natural ground by an excavating machine equipped with a cutting member using the above-described miniature drill test method. It is what.
[0011]
The present invention has been made to achieve the above object, and the gist of the present invention is the ground of the cutting member using a drill bit having a predetermined shape made of the same material as the cutting member such as a cutting cutter or a cutter drill. This is a miniature drill test method for evaluating the degree of cutting with respect to the ground and predicting the properties of the natural ground from the evaluated degree of cutting, while pressing the drill bit against the block sample collected from the ground to be excavated with a predetermined pressing force The miniature drill test method is characterized in that a J-value of a sieve is obtained by rotating a predetermined number of times and measuring a penetration amount at this time to evaluate a cutting degree with respect to the natural ground .
Moreover, this invention evaluates the cutting degree with respect to the natural ground of the said cutting member using the drill bit of the predetermined shape created with the material similar to cutting members, such as a cutting cutter and a cutter drill, The said cutting degree and the said evaluation It is a miniature drill test method for calculating a drilling index based on a brittle value with respect to a natural ground, and predicting a net excavation speed of the natural ground by a drilling machine equipped with the cutting member from the calculated drilling index, Rotating a drill bit a predetermined number of times while pressing the drill bit with a predetermined pressing force on a lump sample collected from the ground to be excavated, and measuring the penetration amount at this time to obtain the J value of the seaber indicating the degree of cutting with respect to the ground It is in the miniature drill test method characterized by this.
Furthermore, the present invention is a method for predicting the properties of a natural ground at a position where a natural ground is excavated by a drilling machine equipped with a cutting member such as a cutting cutter or a cutter drill, and is made of the same material as the cutting member Using a drill bit of a predetermined shape, rotate it a predetermined number of times while pressing it with a predetermined pressing force against a block sample collected from the ground to be excavated, and measure the penetration amount at this time to evaluate the degree of cutting on the ground It is in the prediction method characterized by calculating | requiring the J value of Seeber.
Further, the present invention is a method for predicting a net excavation speed of a natural ground by an excavator equipped with a cutting member such as a cutting cutter or a cutter drill, and is a drill bit having a predetermined shape made of the same material as the cutting member Rotate a block sample collected from the ground to be excavated with a predetermined pressing force for a predetermined number of times, and measure the penetration amount at this time to obtain the J value of the seaber that evaluates the cutting degree to the ground And calculating a drilling index based on the obtained J value of the seaber and the brittleness value with respect to the natural ground.
[0012]
Here, in the above description, the lump sample to be used as the sample for the miniature drill test can be easily collected, for example, as a rock lump from the ground at the position to be investigated of the natural ground in front of the face by various boring, for example. Can do.
[0013]
In the miniature drill test, the material, size, shape, etc. of the drill bit, pressing force when the drill is pressed against the block sample, or the number of rotations of the drill can be appropriately designed. In the test, the drill bit is configured as a drill bit having a drill portion made of tungsten carbide in correspondence with the material of a cutting member such as a cutting cutter or a cutter drill, and the drill bit is pressed with a pressing force of 20 kg. It is preferable to rotate 200 times while pressing against a massive sample of a fist size, and to measure the penetration amount of the drill part at this time with an accuracy of 1/10 mm to obtain the J value of the sieve.
[0014]
Note that the J value of this sieve shows the degree of cutting of the drill with respect to the block sample. In the miniature drill test, if the full length of the bit penetrates into the block sample before 200 revolutions, The amount of penetration per unit second can be determined from the result, and the amount of penetration equivalent to 200 rotations can be calculated from the relationship between the test time and the drill rotation speed.
[0015]
According to the miniature drill test method of the present invention, various excavating machines can be obtained by obtaining a value suitable for evaluating the degree of cutting of the natural ground as the J value of the ground prior to the cutting operation of the natural ground. The excavation work by the tunnel excavator can be improved, and in particular, in the excavation work by the tunnel excavator, the J value of the seaber suitable for application to the DRI calculation diagram is obtained, and the excavation of the tunnel excavator is obtained from this value. By calculating the DRI that has a close correlation with the efficiency and calculating the BWI via the BWI calculation diagram, it is possible to manage the tunnel excavator so that efficient excavation work is possible. The cutter bit replacement time and endurance time can be accurately grasped.
[0016]
That is, the ground property at an arbitrary excavation position in the rock ground by the tunnel excavator and the J value of the sea bar obtained by the miniature drill test method of the present invention for the rock sample collected from the excavation position by the field test described later. It has been found that there is a certain correlation between the two and the net excavation speed at any excavation position in the rock ground by the tunnel excavator and the rock sample collected from the excavation position. Since it was found that there is a close correlation between DRI and BWI based on the J value of the siever, samples were taken from each survey location, for example, by survey boring, etc. before cutting with various excavating machines. The J-value of the seaver is obtained by using the miniature drill test method of the present invention for the earth and sand or rock samples, and especially excavation If the machine is a tunnel machine, DRI and BWI are calculated from the J value of this sieve, and these values are mapped to the sampling position and plotted on a chart, for example. It is possible to easily predict the workability of the excavating machine to be used, and it is possible to easily predict the net excavation speed and the properties of the rock mass by the tunnel excavator, and accordingly, the construction management of the excavation work can be appropriately performed. Becomes clear.
[0017]
The DRI is the DRI value calculated from the DRI calculation diagram based on the brittleness value obtained by the brittleness test and the Jieber's J value obtained by the miniature drill test, and the bit wear index is The BWI value calculated from the BWI calculation diagram based on the wear value obtained by the DRI and the wear test.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, between the property of the ground at an arbitrary excavation position by the tunnel machine in the rock ground, and the J value of the seaver obtained by the miniature drill test method of the present invention for the rock sample collected from the excavation position Calculated from the J-value of the sea bar obtained by the miniature drill test method of the present invention for the rock specimen obtained from the excavation position and the rock drilling speed obtained from the tunnel excavation position. The outline of the field test conducted to clarify the correlation between the reciprocal of DRI or BWI and the results of the test are described.
[0019]
As an example, this field test was conducted to confirm that it is effective to adopt the miniature drill test method of the present invention when managing the excavation work by a tunnel excavator. The miniature drill testing method of the invention is not limited to the construction management of such a tunnel excavator, but can also be used to manage cutting work by other excavating machines.
[0020]
<Summary>
1. The rock samples used for the test samples were collected at 22 locations every 10 to 20 m from the approximately 400 m section of the hard rock region among the TBM construction locations in the TBM construction at Yuda No. 2 Tunnel on the Akita Expressway. The sample for the brittleness test and the wear test was a granular rock transported by a belt conveyor after passing through the crusher of the TBM, and the sample for the miniature drill test was used by collecting a rock block in the TBM chamber. .
[0021]
2. Miniature Drill Test A miniature drill test is performed according to the following method, and an outline thereof is shown in FIG.
a) The rock sample 20 of the size of the collected fist is put in a mold 21 and fixed using gravel, crushed stone, or the like.
b) The mold 21 containing the rock sample 20 is installed inside the mold receiver 23 in which the load cell 22 is installed.
c) The drill bit 24 (drill material: tungsten carbide) is inserted into the fixed rock sample 20 while rotating while pressing from above with a pressing force of 20 kgf.
d) The amount of penetration of the drill 25 is measured by the displacement meter 27 in units of 1/10 mm every 5 seconds and output to the data logger 26. Measurement is basically performed for 200 revolutions.
e) Assume that the measured penetration amount is the J value of the seaver, and evaluate the penetration of the drill in the rock sample, that is, the cutting degree of the natural ground.
f) If the entire length of the bit 25 penetrates before the drill bit 24 rotates 200 times, the amount of penetration per unit second is determined from the test result, and 200 is calculated from the relationship between the test time and the number of revolutions of the drill. Calculate the amount of penetration equivalent to rotation.
g) Further, as shown in FIG. 2, the drill bit 24 used in this test is shown in FIG. 2 with a jig 28 having a diameter of about 13 mm and a length of about 50 mm via a mounting jig 29. A drill 25 having a simple shape is mounted in a state protruding 20 mm from the mounting jig 29.
h) In this test, the mold 21 having the structure shown in FIG. 3 was used, and the mold receiver 23 having the structure shown in FIG. 4 was used.
[0022]
3. Brittleness test A brittleness test is performed according to the following method, and the outline is shown in FIG.
a) Using a JIS standard 9.5 mm and 19.0 mm sieve, a coarse granular shear having a particle diameter of about 10 to 20 mm is screened from the collected granular rock sample 10.
b) 0.5 kg of the coarse-grained rock sample screened is packed in a cylindrical mold 11 having an inner diameter of 10 cm.
c) A pad 12 is placed on the rock sample 10 packed in the mold 11.
d) A 14 kg weight 13 is vertically dropped from the position of a height of 25 cm through the support bar 14 20 times toward the abutment table 12 to crush the sample 10.
e) The crushed rock sample 10 is again passed through a sieve having a mesh size of 9.5 mm, and the weight passing through the sieve is measured.
f) The passing weight percentage of the passing rock sample 10 is calculated, and the brittleness of the rock sample is evaluated with the obtained value as the brittleness value.
g) In this test, a mold 11 having a structure as shown in FIG. 6 was used.
[0023]
4). Wear Test A wear test is performed according to the following method, and an outline thereof is shown in FIG.
a) The collected rock sample is further ground to a fine particle size of about 1 mm.
b) About 0.5 kg of the finely divided rock sample is laid on the disk 32 of the test apparatus 31 as an abrasive 30, and the remaining sample 30 is packed in a feeder (replenisher) 33. The fine-grained rock sample 30 as an abrasive is laid on a disk 32 in a circular belt shape having a width of about 3 cm and a center radius of about 15 cm.
c) The weight of the bit 34 (material: steel C scale 60) before the test is measured.
d) The bit 34 is placed in contact with the sample 30 laid in a strip shape on the disk 32 and pressed by a weight 35 of 10 kg from above.
e) The disk 32 is basically rotated 100 times. During this rotation, the fine rock sample 30 is continuously supplied from the feeder 33 onto the disk 32 as an abrasive so that the sample 30 always enters between the disk surface and the bit.
f) After rotating the disk 32 a predetermined number of times, the bit 34 is removed and its weight is measured again.
g) Evaluate the degree of wear of the rock sample using the loss weight (mg) of the bit after rotation compared to before rotation as the wear value.
h) In this test, as shown in FIG. 8, the bit 34 is formed by bending the lower end portion of a flat member having a height and width of 30 mm and a thickness of about 10 mm in a semicircular shape. use.
[0024]
5. Calculation of DRI DRI is calculated from the DRI calculation diagram shown in FIG. In this diagram, the brittleness value obtained in the brittleness test is taken as the value on the horizontal axis, and the DRI set on the vertical axis is read using the J value of the seaber obtained in the miniature drill test as a parameter. In addition, DRI shows that it is a soft ground, so that it is a big value from the calculation method, and it shows that it is a hard ground, so that a small value.
[0025]
6). BWI Calculation BWI is calculated from the BWI calculation diagram shown in FIG. This diagram reads the BWI set on the vertical axis with the wear value obtained in the wear test as the value on the horizontal axis and the DRI as a parameter. In addition, BWI shows that it is a hard ground, so that it is large from the calculation method, and it shows that it is soft ground, so that it is small.
[0026]
<Test results>
1. Relationship Between Brittleness Value, Seeber J Value, and Wear Value FIG. 11 shows the results of plotting the brittleness value and seaver J value against the TBM excavation position. From this figure, both values show almost the same change with respect to the TBM excavation position, and it is found that the brittleness value and seaber J value show large values in the section from the cumulative distance of 100 m to around 200 m. . From the nature of these two indicators, it can be determined that softer rocks are present in this section than in the preceding and following sections. The reverse is true at around 250m.
On the other hand, the results of plotting the wear values are shown in FIG. According to this, it is found that the wear value changes in the opposite direction to the result of the above two tests with respect to the TBM excavation position. Taking into account that the wear value has the opposite property to the other values, the same tendency as in FIG. 11 is obtained.
[0027]
2. Relationship between DRI and pure excavation speed FIG. 13 shows the result of plotting DRI calculated by applying the brittleness value and seaber J value at each sampling point to the calculation diagram against the TBM excavation position. The horizontal axis indicates the TBM excavation extension distance, and the left vertical axis indicates the DRI. Moreover, the TBM excavation speed per unit thrust is plotted in the same figure. The TBM excavation speed is the TBM pure excavation speed per 1 tf of the constant thrust thrust. The reason for making the thrust thrust constant in this way is to eliminate the influence of the machine and to compare with the excavation speed due to only natural factors. It is. From the result of superimposing these values, it is found that there is a close correlation between the DRI and the TBM pure excavation speed.
[0028]
3. Relationship between BWI and net excavation speed The wear value and DRI at each sampling point are applied to the calculation diagram to calculate BWI, and the result of plotting the BWI against the excavation position is shown in FIG. The horizontal axis indicates the TBM excavation extension distance, and the left vertical axis indicates BWI. Further, in the same figure, similarly to FIG. 10, the TBM excavation speed per unit thrust is set on the right vertical axis and plotted. From the result of superimposing these values, it is confirmed that BWI shows a transition opposite to the excavation speed. Then, considering the properties of BWI, it is found that BWI sufficiently responds to changes in the net excavation speed due to the type of rock and the hardness of the rock.
[0029]
4). Relationship between BWI and cutter bit wear amount Rolling distance (circumferential distance at which the cutter bit cuts the rock by the rotation of the cutter face) The average value of the wear amount of each cutter bit per km is compared with BWI The result is shown in FIG. From this graph, it can be confirmed that BWI tends to increase in the section where the average cutter wear amount is large, and tends to decrease in the section where the average cutter wear amount is small. That is, it turns out that there is a sufficient correlation between the BWI and the wearability of the cutter bit. In addition, it is thought that it is the influence by the mineral composition in the rock that the average amount of wear appears most in the range where the volcanic conglomerate tuff is distributed. For example, hard minerals such as quartz are scarce in basalt and abundant in volcanic conglomerate tuff.
[0030]
5. From the above, the J-value of the seaver obtained by the miniature drill test method of the present invention, to some extent, the cutting efficiency of the face face by the tunnel excavator, that is, the nature of the natural ground related to the efficiency of the cutting work by various excavating machines. It has been found that it can be predicted, and by using the DRI or BWI calculated by applying the J value of such seaber, it is possible to accurately grasp the change in the TBM pure excavation speed according to the change in the properties of the rocky ground, and the cutter It turns out that the bit replacement time can be easily predicted.
[0031]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the miniature drill test method of the present invention, the J value of a seaber that can properly evaluate the cutting degree of natural ground is obtained, and the efficiency of cutting work by various excavating machines is improved. Can be easily achieved.
[0032]
In particular, in excavation work by tunnel excavators, the J value of the sieve that should be applied to the DRI calculation diagram is accurately grasped, and the excavation efficiency of the tunnel excavator is closely related via the DRI calculation diagram and the BWI calculation diagram. Efficient excavation work by accurately calculating DRI or BWI with high correlation, and accurately managing and grasping changes in TBM net excavation speed and cutter bit replacement time according to changes in ground properties Can be easily achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of a preferable example of a miniature drill test.
2 is an explanatory view showing the shape of a drill bit used in the miniature drill test of FIG. 1, wherein (a) is a top view, (b) is a front view, and (c) is a side view. FIG.
3 is an explanatory view showing the shape of a mold used in the miniature drill test of FIG. 1, wherein (a) is a top view and (b) is a front view. FIG.
4A and 4B are explanatory views showing the shape of the mold receiver used in the miniature drill test of FIG. 1, wherein FIG. 4A is a top view and FIG. 4B is a front view.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an outline of a preferable example of a brittleness test.
6 is an explanatory view showing the shape of a mold used in the brittleness test of FIG. 5, wherein (a) is a top view and (b) is a front view.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an outline of a preferred example of a wear test.
8A and 8B are explanatory views showing the shape of the bit used in the brittleness test of FIG. 7, wherein FIG. 8A is a top view, FIG. 8B is a front view, and FIG. 8C is a side view.
FIG. 9 is a chart showing an example of a DRI calculation diagram.
FIG. 10 is a chart showing an example of a BWI calculation diagram.
FIG. 11 is a chart plotting brittleness values and Jieber's J values at each excavation position.
FIG. 12 is a chart in which wear values at each excavation position are plotted.
FIG. 13 is a chart showing the correlation between DRI and TBM pure excavation speed at each excavation position.
FIG. 14 is a chart showing the correlation between BWI and TBM pure excavation speed at each excavation position.
FIG. 15 is a chart showing the correlation between BWI and average cutter wear at each excavation position.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Coarse-grained rock sample 11 Mold 12 Baffle 13 Weight 14 Support rod 20 Rock sample 21 Mold 22 Load cell 23 Mold receiver 24 Drill bit 25 Bit 26 Data logger 27 Displacement meter 28 Main body 29 Mounting jig 30 Fine-grained rock sample (abrasive) Agent)
31 Test equipment 32 Disc 33 Feeder 34 Bit 35 Weight

Claims

切削カッターやカッタードリルなどの切削部材と同様の材料で作成した所定形状のドリルビットを用いて当該切削部材の地山に対する切削度を評価し、評価した前記切削度から前記地山の性状を予測すべく行うミニチュアドリル試験方法であって、掘削対象地盤から採取した塊状試料に前記ドリルビットを所定の押圧力で押し当てながら所定回数回転させ、このときの貫入量を測定して前記地山に対する切削度を評価するシーバーのＪ値を求めることからなることを特徴とするミニチュアドリル試験方法。Using a drill bit of a predetermined shape made of the same material as the cutting member such as a cutting cutter or cutter drill, the cutting degree of the cutting member with respect to the natural ground is evaluated, and the property of the natural ground is predicted from the evaluated cutting degree. a miniature drill testing method performed in order to, for drilling the drill bit to the bulk sample collected from a subject ground is rotated predetermined number of times while pressing a predetermined pressing force, the ground mountain by measuring the penetration amount of time A miniature drill test method comprising obtaining a J value of a seaber for evaluating a cutting degree .

切削カッターやカッタードリルなどの切削部材と同様の材料で作成した所定形状のドリルビットを用いて当該切削部材の地山に対する切削度を評価し、評価した前記切削度と前記地山に対する脆性値とに基づいてドリリング指標を算定し、算定した前記ドリリング指標から前記切削部材を備えた掘削機械による前記地山の純掘進速度を予測すべく行うミニチュアドリル試験方法であって、掘削対象地盤から採取した塊状試料に前記ドリルビットを所定の押圧力で押し当てながら所定回数回転させ、このときの貫入量を測定して前記地山に対する切削度を示すシーバーのＪ値を求めることを特徴とするミニチュアドリル試験方法。Using a drill bit of a predetermined shape created with the same material as the cutting member such as a cutting cutter or a cutter drill, the cutting degree of the cutting member with respect to the natural ground is evaluated, and the evaluated cutting degree and the brittleness value with respect to the natural ground A drilling index is calculated based on the drilling index, and a miniature drill test method is performed to predict the net excavation speed of the natural ground by the excavating machine equipped with the cutting member from the calculated drilling index. A miniature drill characterized by rotating a predetermined number of times while pressing the drill bit against a block sample with a predetermined pressing force, and measuring a penetration amount at this time to obtain a J value of a seaber indicating a cutting degree with respect to the natural ground Test method.

前記ドリルビットを、タングステンカーバイトからなるドリル部を備えたドリルビットとして構成するとともに、このドリルビットを２０ｋｇｆの押圧力で岩塊試料に押し当てながら２００回転させ、このときの前記ドリル部の貫入量を１／１０ｍｍ精度で計測して前記地山に対する切削度を評価するシーバーのＪ値を求めることを特徴とする請求項１又は２に記載のミニチュアドリル試験方法。The drill bit is configured as a drill bit having a drill portion made of tungsten carbide, and is rotated 200 times while pressing the drill bit against a rock sample with a pressing force of 20 kgf, and the penetration of the drill portion at this time The miniature drill test method according to claim 1 or 2 , wherein a J value of a seaber for measuring the amount with a precision of 1/10 mm and evaluating a cutting degree with respect to the natural ground is obtained .

切削カッターやカッタードリルなどの切削部材を備えた堀削機で地山を掘削する位置における地山の性状を予測する方法であって、前記切削部材と同様の材料で作成した所定形状のドリルビットを用いて堀削対象地盤から採取した塊状試料に所定の押圧力で押し当てながら所定回数回転させ、このときの貫入量を測定して前記地山に対する切削度を評価するシーバーのＪ値を求めることを含むことを特徴とする予測方法。A method for predicting the properties of a natural ground at a position where a natural ground is excavated by a drilling machine equipped with a cutting member such as a cutting cutter or a cutter drill, the drill bit having a predetermined shape made of the same material as the cutting member Rotate a block sample collected from the ground to be excavated with a predetermined pressing force for a predetermined number of times, and measure the penetration amount at this time to obtain the J value of the seaber for evaluating the cutting degree with respect to the ground The prediction method characterized by including this.

切削カッターやカッタードリルなどの切削部材を備えた掘削機による地山の純掘進速度を予測する方法であって、前記切削部材と同様の材料で作成した所定形状のドリルビットを用いて堀削対象地盤から採取した塊状試料に所定の押圧力で押し当てながら所定回数回転させ、このときの貫入量を測定して前記地山に対する切削度を評価するシーバーのＪ値を求め、求めた前記シーバーのＪ値と前記地山に対する脆性値とに基づいてドリリング指標を算定することを含むことを特徴とする予測方法。A method for predicting the net excavation speed of a natural ground by an excavator equipped with a cutting member such as a cutting cutter or a cutter drill, and an object to be excavated using a drill bit having a predetermined shape made of the same material as the cutting member. Rotate a predetermined number of times while pressing against a block sample collected from the ground with a predetermined pressing force, measure the penetration amount at this time, determine the J value of the seaber to evaluate the degree of cutting on the natural ground, A prediction method comprising calculating a drilling index based on a J value and a brittleness value for the ground.