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特許7524505工事指向に基づく周囲岩盤性質判別及びトンネル支保パラメータ選択方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-07-22
(45)【発行日】2024-07-30
(54)【発明の名称】工事指向に基づく周囲岩盤性質判別及びトンネル支保パラメータ選択方法
(51)【国際特許分類】
E21D 11/00 20060101AFI20240723BHJP
【ＦＩ】
E21D11/00 Z
【請求項の数】
1
(21)【出願番号】P 2024000010
(22)【出願日】2024-01-03
【審査請求日】2024-01-03
(31)【優先権主張番号】202310683106.5
(32)【優先日】2023-06-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】518238780
【氏名又は名称】北京城建設計▲発▼展集団股▲ふん▼有限公司
【氏名又は名称原語表記】ＢＥＩＪＩＮＧ ＵＲＢＡＮ ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＤＥＳＩＧＮ ＆ ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ ＧＲＯＵＰ ＣＯ．， ＬＩＭＩＴＥＤ
【住所又は居所原語表記】Ｎｏ． ５， Ｆｕｃｈｅｎｇｍｅｎ Ｂｅｉｄａｊｉｅ， Ｘｉｃｈｅｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ， Ｂｅｉｊｉｎｇ， ＣＨＩＮＡ
(73)【特許権者】
【識別番号】523252881
【氏名又は名称】雷 剛
【氏名又は名称原語表記】ＬＥＩ Ｇａｎｇ
【住所又は居所原語表記】Ｎｏ． ５， Ｆｕｃｈｅｎｇｍｅｎ Ｂｅｉｄａｊｉｅ， Ｘｉｃｈｅｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ， Ｂｅｉｊｉｎｇ， ＣＨＩＮＡ
(73)【特許権者】
【識別番号】523252870
【氏名又は名称】華 福才
【氏名又は名称原語表記】ＨＵＡ Ｆｕｃａｉ
【住所又は居所原語表記】Ｎｏ． ５， Ｆｕｃｈｅｎｇｍｅｎ Ｂｅｉｄａｊｉｅ， Ｘｉｃｈｅｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ， Ｂｅｉｊｉｎｇ， ＣＨＩＮＡ
(74)【代理人】
【識別番号】100216471
【弁理士】
【氏名又は名称】瀬戸 麻希
(72)【発明者】
【氏名】雷剛
(72)【発明者】
【氏名】華福才
(72)【発明者】
【氏名】楊沚▲ふぇい▼
(72)【発明者】
【氏名】祝建業
(72)【発明者】
【氏名】李超
【審査官】柿原 巧弥
(56)【参考文献】
【文献】特開平０６－００３１４５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－２９４０７９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－０５２３７３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１２１４８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－２０１０７４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ２１Ｄ １１／００
Ｅ２１Ｄ ９／１４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
工事指向に基づく周囲岩盤性質判別及びトンネル支保パラメータ選択方法であって、区間トンネルの地質基礎データを取得し、区間トンネルと地層との相対位置関係のモデル
を作成して、区間トンネルの周囲岩盤のチャンバ環境分類を決定するステップ１と、
地質基礎データに基づいて区間トンネルの周囲岩盤の岩石完全性を決定するステップ２と
、
地質基礎データに基づいて区間トンネルの周囲岩盤の地下水発達度を決定するステップ３
と、
地質基礎データに基づいて区間トンネルの周囲岩盤の滑り面有無を決定するステップ４と
、
周囲岩盤性質のチャンバ環境分類、岩石完全性、地下水発達度、滑り面有無に基づいて、
支保対策に対応する支保パラメータを選択するステップ５と、を含み、前記ステップ１は
、
地質基礎データのうちの岩石飽和一軸圧縮強度に基づいて区間トンネルのアーチ部の周囲
岩盤の硬度を決定し、硬度に応じて区間トンネルのアーチを硬岩領域、比較的硬岩領域、
比較的軟岩域及び他の地層領域に区分するステップ１１と、
区分結果に基づいて、区間トンネルのアーチの上方にある被覆岩の第１安全厚さ、第２安
全厚さ及び第３安全厚さを決定するステップ１２と、
地質基礎データに基づいて区間トンネルのアーチから硬岩領域の頂部の境界線までの第１
距離を決定し、第１距離が第１安全厚さ以上であれば、該区間トンネルのチャンバ環境を
カテゴリーＡに分類するステップ１３と、
第１距離が第１安全厚さ未満であれば、区間トンネルのアーチから比較的硬岩領域の頂部
の境界線までの第２距離を決定し、第２距離が第２安全厚さ以上であれば、該区間トンネ
ルのチャンバ環境をカテゴリーＢに分類するステップ１４と、
第２距離が第２安全厚さ未満であれば、区間トンネルのアーチから比較的軟岩域の頂部の
境界線までの第３距離を決定し、第３距離が第３安全厚さ以上であれば、該区間トンネル
のチャンバ環境をカテゴリーＣに分類するステップ１５と、を含み、前記ステップ１２は
、
地質基礎データに基づき、以下の式により区間トンネルが位置する岩層の等価破壊岩石帯
厚さＬを計算し、
強度であり、ｈはトンネルの埋設深さである、ステップ１２１と、
区間トンネルの天井板の各岩層領域の最小被覆岩厚さを決定し、
硬岩領域の最小被覆岩厚さは
比較的硬岩領域の最小被覆岩厚さは
比較的軟岩域の最小被覆岩厚さは
ここで、Ｐは、アーチの上方の全地層の土圧であり、Ｂは区間の幅であり、σは岩石の曲
げ強度であるステップ１２２と、
等価破壊岩石帯厚さＬ及び区間トンネルの天井板の各岩層領域の最小被覆岩厚さに基づい
て、区間トンネルのアーチの上方にある被覆岩の第１安全厚さ、第２安全厚さ及び第３安
全厚さを決定するステップ１２３と、を含み、前記ステップ１２３は、
等価破壊岩石帯厚さＬ及び硬岩領域の最小被覆岩厚さＨ １ に基づいて、区間トンネルのア
ーチの上方にある被覆岩の第１安全厚さＳ１を決定し、ここで、
等価破壊岩石帯厚さＬ及び比較的硬岩領域の最小被覆岩厚さＨ ２ に基づいて、区間トンネ
ルのアーチの上方にある被覆岩の第２安全厚さＳ２を決定し、ここで、
等価破壊岩石帯厚さＬ及び比較的軟岩域の最小被覆岩厚さＨ ３ に基づいて、区間トンネル
のアーチの上方にある被覆岩の第３安全厚さＳ３を決定し、ここで、
前記ステップ２は、
地質基礎データに基づいて区間トンネルのアーチが位置する周囲岩盤環境の岩体疎密波速
度ｕ及び岩塊疎密波速度ｕ ０ を決定するステップ２１と、
岩体の疎密波速度ｕ及び岩塊疎密波速度ｕ ０ に基づき、区間トンネルの完全性係数
完全性係数ｋによって、予め設定された岩石完全度区分表に従って、アーチが位置する周
囲岩盤の岩石完全性を決定するステップ２３と、を含み、前記岩石完全性は、予め設定さ
れた岩石完全度区分表に従って、完全、比較的完全、比較的破壊の３つのタイプに分けら
れ、前記ステップ３は、
地質基礎データに基づいて区間トンネルの中心から地下水位線までの距離ｈ、及び各地層
の地下水位以下から区間トンネルの中心以上までの厚さｈ ｉ を決定するステップ３１と、
地質基礎データに基づいて地下水位以下区間トンネル中心以上の各地層の透水係数ｋ ｉ を
決定するステップ３２と、
式
区間トンネルの等価円半径
地質基礎データに基づいて区間の直線１メートル当たりの湧水量Ｑ ０ を計算して決定する
ステップ３５と、
区間の直線１メートル当たり湧水量Ｑ ０ によって、予め設定された地下水発達度区分表に
基づき、区間トンネルの周囲岩盤の地下水発達度を発達と非発達に区分するステップ３６
と、を含み、前記ステップ４は、地質基礎データに基づいて区間トンネルが大きな地層構
造面を貫通するか否かを判断し、大きな構造面を貫通すれば、滑り面が存在し、大きな構
造面を貫通しなければ、滑り面が存在しないステップを含み、前記ステップ５は、
チャンバ環境分類、岩石完全性、地下水発達度、滑り面有無という区間トンネルの周囲岩
盤の性質の４つの指標を決定するステップ５１と、
予め設定された構造支保パラメータの選択シートを決定するステップ５２と、
区間トンネルの周囲岩盤の性質の４つの指標に基づいて、該予め設定された構造支保パラ
メータの選択シートに従って、すべての支保対策のそれぞれに対応する支保パラメータを
検索するステップ５３と、を含み、
支保パラメータは以下の表のように選択される、ことを特徴とする工事指向に基づく周囲
岩盤性質判別及びトンネル支保パラメータ選択方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、トンネル工事の技術分野に関し、特に、工事指向に基づく周囲岩盤性質判別及
びトンネル支保パラメータ選択方法に関する。
びトンネル支保パラメータ選択方法に関する。
【背景技術】
【0002】
地下鉄路線は駅と区間で構成され、区間は両端の駅を結ぶ大動脈で、路線距離のうち約８
０％を占める。鉱山法単線区間は、施工の工程が複雑で、リスクが大きく、建設費が高い
ため、すべての関係者が注目している。したがって、合理的かつ経済的な支保パラメータ
の設計方法を決定することが必要である。
０％を占める。鉱山法単線区間は、施工の工程が複雑で、リスクが大きく、建設費が高い
ため、すべての関係者が注目している。したがって、合理的かつ経済的な支保パラメータ
の設計方法を決定することが必要である。
【0003】
現在、中国国内でよく使われている鉱山法単線区間の支保パラメータの設計方法は、主に
調査機関から提供された周囲岩盤等級区分に基づいて、工事から類推する経験と組み合わ
せて、異なる周囲岩盤等級での支保系を設計し、図２に示すように、１つの周囲岩盤等級
区分は１つの支保系に対応する。これは、３つの問題をもたらす。第１に、従来の周囲岩
盤等級区分は、地下工事の特徴を考慮しておらず、どのような工事に対しても、ある位置
の周囲岩盤等級区分は固定されており、工事の特徴に応じて地質学的なリスクを反映する
ことができず、その結果、支保対策を設計するときに問題の本質を把握することが困難に
なる。第２に、単一の周囲岩盤等級区分は複数の周囲岩盤状況の組み合わせを含み、周囲
岩盤の力学的状態を曖昧にしてしまう。第３に、単一の周囲岩盤等級区分は多種の支保方
式に対応し、施工の安全性を保証するため、このような一般的な支保設計方式はよく包絡
設計を採用しており、その結果、過剰な支保が発生しやすく、大量の人力と物資が無駄に
なってしまう。
調査機関から提供された周囲岩盤等級区分に基づいて、工事から類推する経験と組み合わ
せて、異なる周囲岩盤等級での支保系を設計し、図２に示すように、１つの周囲岩盤等級
区分は１つの支保系に対応する。これは、３つの問題をもたらす。第１に、従来の周囲岩
盤等級区分は、地下工事の特徴を考慮しておらず、どのような工事に対しても、ある位置
の周囲岩盤等級区分は固定されており、工事の特徴に応じて地質学的なリスクを反映する
ことができず、その結果、支保対策を設計するときに問題の本質を把握することが困難に
なる。第２に、単一の周囲岩盤等級区分は複数の周囲岩盤状況の組み合わせを含み、周囲
岩盤の力学的状態を曖昧にしてしまう。第３に、単一の周囲岩盤等級区分は多種の支保方
式に対応し、施工の安全性を保証するため、このような一般的な支保設計方式はよく包絡
設計を採用しており、その結果、過剰な支保が発生しやすく、大量の人力と物資が無駄に
なってしまう。
【0004】
例えば、現在よく使われている「都市軌道交通岩土工事調査規範」には、周囲岩盤等級区
分について、「ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ級の周囲岩盤に地下水がある場合、具体的な状況と施工
条件に応じて周囲岩盤の等級を適切に引き下げることができる」との記載がある。そのた
め、現地の調査機関から設計院にＶ級の周囲岩盤等級を提供する場合、周囲岩盤自身が地
質構造の影響を受けて局所の落塊がＶ級の可能性があり、その自身がＩＶ級の周囲岩盤で
あるが、地下水があるのでＶ級に下がる可能性もある。このような不確定性のため、Ｖ級
周囲岩盤支保系では、区間のアーチ部にプレグラウチングパイプが使用され、格子鉄骨フ
レームの間隔が０．７５ｍであり、吹付けコンクリート厚さが２５０ｍｍであり、両側壁
にシステムアンカーボルトが１．２ｍ×１．２ｍで配置される。実際には、地下水のため
に支保工にパイプを打設すれば、格子間隔は１ｍ間隔とし、両側のシステムアンカーボル
トの設置を省略することも可能である。このことから、現在の初期支保設計は、ある周囲
岩盤等級区分について、各方面の
分について、「ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ級の周囲岩盤に地下水がある場合、具体的な状況と施工
条件に応じて周囲岩盤の等級を適切に引き下げることができる」との記載がある。そのた
め、現地の調査機関から設計院にＶ級の周囲岩盤等級を提供する場合、周囲岩盤自身が地
質構造の影響を受けて局所の落塊がＶ級の可能性があり、その自身がＩＶ級の周囲岩盤で
あるが、地下水があるのでＶ級に下がる可能性もある。このような不確定性のため、Ｖ級
周囲岩盤支保系では、区間のアーチ部にプレグラウチングパイプが使用され、格子鉄骨フ
レームの間隔が０．７５ｍであり、吹付けコンクリート厚さが２５０ｍｍであり、両側壁
にシステムアンカーボルトが１．２ｍ×１．２ｍで配置される。実際には、地下水のため
に支保工にパイプを打設すれば、格子間隔は１ｍ間隔とし、両側のシステムアンカーボル
トの設置を省略することも可能である。このことから、現在の初期支保設計は、ある周囲
岩盤等級区分について、各方面の
【0005】
最も不利な情況に対して包絡設計を行うので、大量の工事の浪費をもたらした。
本発明は、上記の問題に対して、指向工事対象に基づいて、チャンバ環境、岩石完全性、
節理断裂の発達度、地下水発達度、局所滑り面などの指標を含む区間トンネルの周囲岩盤
性質を基にして、支保パラメータの設計方法を提供し、本来の周囲岩盤等級区分ステップ
を省略して、周囲岩盤性質の指標を支保対策の支保パラメータに直接に対応させて、本来
の設計方法の論理性が不十分で、的確性が低いために引き起こした工事の浪費の問題を克
服した。
本発明は、上記の問題に対して、指向工事対象に基づいて、チャンバ環境、岩石完全性、
節理断裂の発達度、地下水発達度、局所滑り面などの指標を含む区間トンネルの周囲岩盤
性質を基にして、支保パラメータの設計方法を提供し、本来の周囲岩盤等級区分ステップ
を省略して、周囲岩盤性質の指標を支保対策の支保パラメータに直接に対応させて、本来
の設計方法の論理性が不十分で、的確性が低いために引き起こした工事の浪費の問題を克
服した。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、従来の周囲岩盤等級区分の設計方法の論理性が不十分で、的確性が低いという
問題を解決し、区間トンネルにおける支保パラメータの設計の過不足という弊害を回避し
、安全性を確保しつつ、鉱山法単線区間の建設費を低減することができる工事指向に基づ
く周囲岩盤性質判別及びトンネル支保パラメータ選択方法を提供する。
問題を解決し、区間トンネルにおける支保パラメータの設計の過不足という弊害を回避し
、安全性を確保しつつ、鉱山法単線区間の建設費を低減することができる工事指向に基づ
く周囲岩盤性質判別及びトンネル支保パラメータ選択方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明に係る工事指向に基づく周囲岩盤性質判別及びトンネル支保パラメータ選択方法で
あって、
トンネル区間の地質基礎データを取得し、トンネル区間と地層との相対位置関係のモデル
を作成して、トンネル区間の周囲岩盤のチャンバ環境分類を決定するステップ１と、
地質基礎データに基づいてトンネル区間の周囲岩盤の岩石完全性を決定するステップ２と
、
地質基礎データに基づいてトンネル区間の周囲岩盤の地下水発育度を決定するステップ３
と、
地質基礎データに基づいてトンネル区間の周囲岩盤の滑り面有無を決定するステップ４と
、
周囲岩盤性質のチャンバ環境分類、岩石完全性、地下水発育度、滑り面有無に基づいて、
支保対策に対応する支保パラメータを選択するステップ５と、を含む。
あって、
トンネル区間の地質基礎データを取得し、トンネル区間と地層との相対位置関係のモデル
を作成して、トンネル区間の周囲岩盤のチャンバ環境分類を決定するステップ１と、
地質基礎データに基づいてトンネル区間の周囲岩盤の岩石完全性を決定するステップ２と
、
地質基礎データに基づいてトンネル区間の周囲岩盤の地下水発育度を決定するステップ３
と、
地質基礎データに基づいてトンネル区間の周囲岩盤の滑り面有無を決定するステップ４と
、
周囲岩盤性質のチャンバ環境分類、岩石完全性、地下水発育度、滑り面有無に基づいて、
支保対策に対応する支保パラメータを選択するステップ５と、を含む。
【0008】
好ましくは、前記ステップ１は、
地質基礎データのうちの岩石飽和一軸圧縮強度に基づいてトンネル区間のアーチ部の周囲
岩盤の硬度を決定し、硬度に応じてトンネル区間のアーチを硬岩領域、比較的硬岩領域、
比較的軟岩域及び他の地層領域に区分するステップ１１と、
区分結果に基づいて、トンネル区間のアーチの上方にある被覆岩の第１安全厚さ、第２安
全厚さ及び第３安全厚さを決定するステップ１２と、
地質基礎データに基づいてトンネル区間のアーチから硬岩領域の頂部の境界線までの第１
距離を決定し、第１距離が第１安全厚さ以上であれば、該トンネル区間のチャンバ環境を
カテゴリーＡに分類するステップ１３と、
第１距離が第１安全厚さ未満であれば、トンネル区間のアーチから比較的硬岩領域の頂部
の境界線までの第２距離を決定し、第２距離が第２安全厚さ以上であれば、該トンネル区
間のチャンバ環境をカテゴリーＢに分類するステップ１４と、
第２距離が第２安全厚さ未満であれば、トンネル区間のアーチから比較的軟岩域の頂部の
境界線までの第３距離を決定し、第３距離が第３安全厚さ以上であれば、該トンネル区間
のチャンバ環境をカテゴリーＣに分類するステップ１５と、を含む。
地質基礎データのうちの岩石飽和一軸圧縮強度に基づいてトンネル区間のアーチ部の周囲
岩盤の硬度を決定し、硬度に応じてトンネル区間のアーチを硬岩領域、比較的硬岩領域、
比較的軟岩域及び他の地層領域に区分するステップ１１と、
区分結果に基づいて、トンネル区間のアーチの上方にある被覆岩の第１安全厚さ、第２安
全厚さ及び第３安全厚さを決定するステップ１２と、
地質基礎データに基づいてトンネル区間のアーチから硬岩領域の頂部の境界線までの第１
距離を決定し、第１距離が第１安全厚さ以上であれば、該トンネル区間のチャンバ環境を
カテゴリーＡに分類するステップ１３と、
第１距離が第１安全厚さ未満であれば、トンネル区間のアーチから比較的硬岩領域の頂部
の境界線までの第２距離を決定し、第２距離が第２安全厚さ以上であれば、該トンネル区
間のチャンバ環境をカテゴリーＢに分類するステップ１４と、
第２距離が第２安全厚さ未満であれば、トンネル区間のアーチから比較的軟岩域の頂部の
境界線までの第３距離を決定し、第３距離が第３安全厚さ以上であれば、該トンネル区間
のチャンバ環境をカテゴリーＣに分類するステップ１５と、を含む。
【0009】
好ましくは、前記ステップ１２は、
地質基礎データに基づき、以下の式によりトンネル区間が位置する岩層の等価破壊岩石帯
厚さＬを計算し、
式中、ｒｔはトンネルの等価円半径であり、ここで、
では、Ａはトンネルの断面積であり、γは周囲岩盤の重量であり、ｆｒは岩石の一軸圧縮
強度であり、ｈはトンネルの埋設深さである、ステップ１２１と、
トンネル区間の天井板の各岩層領域の最小被覆岩厚さを決定し、
硬岩領域の最小被覆岩厚さは
であり、
比較的硬岩領域の最小被覆岩厚さは
であり、
比較的軟岩域の最小被覆岩厚さは
であり、
ここで、Ｐは、アーチの上方の全地層の土圧であり、Ｂは区間の幅であり、σは岩石の曲
げ強度であるステップ１２２と、
等価破壊岩石帯厚さＬ及びトンネル区間の天井板の各岩層領域の最小被覆岩厚さに基づい
て、トンネル区間のアーチの上方にある被覆岩の第１安全厚さ、第２安全厚さ及び第３安
全厚さを決定するステップ１２３と、を含む。
地質基礎データに基づき、以下の式によりトンネル区間が位置する岩層の等価破壊岩石帯
厚さＬを計算し、
強度であり、ｈはトンネルの埋設深さである、ステップ１２１と、
トンネル区間の天井板の各岩層領域の最小被覆岩厚さを決定し、
硬岩領域の最小被覆岩厚さは
比較的硬岩領域の最小被覆岩厚さは
比較的軟岩域の最小被覆岩厚さは
ここで、Ｐは、アーチの上方の全地層の土圧であり、Ｂは区間の幅であり、σは岩石の曲
げ強度であるステップ１２２と、
等価破壊岩石帯厚さＬ及びトンネル区間の天井板の各岩層領域の最小被覆岩厚さに基づい
て、トンネル区間のアーチの上方にある被覆岩の第１安全厚さ、第２安全厚さ及び第３安
全厚さを決定するステップ１２３と、を含む。
【0010】
好ましくは、前記ステップ１２３は、
等価破壊岩石帯厚さＬ及び硬岩領域の最小被覆岩厚さＨ１に基づいて、トンネル区間のア
ーチの上方にある被覆岩の第１安全厚さＳ１を決定するステップ１２３１と、
等価破壊岩石帯厚さＬ及び比較的硬岩領域の最小被覆岩厚さＨ２に基づいて、トンネル区
間のアーチの上方にある被覆岩の第２安全厚さＳ２を決定するステップ１２３２と、
等価破壊岩石帯厚さＬ及び比較的軟岩域の最小被覆岩厚さＨ３に基づいて、トンネル区間
のアーチの上方にある被覆岩の第３安全厚さＳ３を決定するステップ１２３３と、を含む
。
等価破壊岩石帯厚さＬ及び硬岩領域の最小被覆岩厚さＨ１に基づいて、トンネル区間のア
ーチの上方にある被覆岩の第１安全厚さＳ１を決定するステップ１２３１と、
等価破壊岩石帯厚さＬ及び比較的硬岩領域の最小被覆岩厚さＨ２に基づいて、トンネル区
間のアーチの上方にある被覆岩の第２安全厚さＳ２を決定するステップ１２３２と、
等価破壊岩石帯厚さＬ及び比較的軟岩域の最小被覆岩厚さＨ３に基づいて、トンネル区間
のアーチの上方にある被覆岩の第３安全厚さＳ３を決定するステップ１２３３と、を含む
。
【0011】
好ましくは、前記ステップ２は、
地質基礎データに基づいてトンネル区間のアーチが位置する周囲岩盤環境の岩体疎密波速
度ｕ及び岩塊疎密波速度ｕ０を決定するステップ２１と、
岩体の疎密波速度ｕ及び岩塊疎密波速度ｕ０に基づき、トンネル区間の完全性係数
を計算するステップ２２と、
完全性係数ｋによって、予め設定された岩石完全度区分表に従って、アーチが位置する周
囲岩盤の岩石完全性を決定するステップ２３と、を含む。
地質基礎データに基づいてトンネル区間のアーチが位置する周囲岩盤環境の岩体疎密波速
度ｕ及び岩塊疎密波速度ｕ０を決定するステップ２１と、
岩体の疎密波速度ｕ及び岩塊疎密波速度ｕ０に基づき、トンネル区間の完全性係数
完全性係数ｋによって、予め設定された岩石完全度区分表に従って、アーチが位置する周
囲岩盤の岩石完全性を決定するステップ２３と、を含む。
【0012】
好ましくは、前記岩石完全性は、予め設定された岩石完全度区分表に従って、完全、比較
的完全、比較的破壊の３つのタイプに分けられる。
的完全、比較的破壊の３つのタイプに分けられる。
【0013】
好ましくは、前記ステップ３は、
地質基礎データに基づいてトンネル区間の中心から地下水位線までの距離ｈ、及び各地層
の地下水位以下からトンネル区間の中心以上までの厚さｈｉを決定するステップ３１と、
地質基礎データに基づいて地下水位以下トンネル区間中心以上の各地層の透水係数ｋｉを
決定するステップ３２と、
式
により総合透水係数Ｋを計算するステップ３３と、
トンネル区間の等価円半径
を計算し、ここでＡはトンネル区間の面積であるステップ３４と、
地質基礎データに基づいて区間の直線１メートル当たりの湧水量Ｑ０を計算して決定する
ステップ３５と、
区間の直線１メートル当たり湧水量Ｑ０によって、予め設定された地下水発育度区分表に
基づき、トンネル区間の周囲岩盤の地下水発育度を発育と非発育に区分するステップ３６
と、を含む。
地質基礎データに基づいてトンネル区間の中心から地下水位線までの距離ｈ、及び各地層
の地下水位以下からトンネル区間の中心以上までの厚さｈｉを決定するステップ３１と、
地質基礎データに基づいて地下水位以下トンネル区間中心以上の各地層の透水係数ｋｉを
決定するステップ３２と、
式
トンネル区間の等価円半径
地質基礎データに基づいて区間の直線１メートル当たりの湧水量Ｑ０を計算して決定する
ステップ３５と、
区間の直線１メートル当たり湧水量Ｑ０によって、予め設定された地下水発育度区分表に
基づき、トンネル区間の周囲岩盤の地下水発育度を発育と非発育に区分するステップ３６
と、を含む。
【0014】
好ましくは、前記ステップ４は、地質基礎データに基づいてトンネル区間が大きな地層構
造面を貫通するか否かを判断し、大きな構造面を貫通すれば、滑り面が存在し、大きな構
造面を貫通しなければ、滑り面が存在しないステップを含む。
造面を貫通するか否かを判断し、大きな構造面を貫通すれば、滑り面が存在し、大きな構
造面を貫通しなければ、滑り面が存在しないステップを含む。
【0015】
好ましくは、前記ステップ５は、
チャンバ環境分類、岩石完全性、地下水発育度、滑り面有無というトンネル区間の周囲岩
盤の性質の４つの指標を決定するステップ５１と、
予め設定された構造支保パラメータの選択シートを決定するステップ５２と、
トンネル区間の周囲岩盤の性質の４つの指標に基づいて、該予め設定された構造支保パラ
メータの選択シートに従って、すべての支保対策のそれぞれに対応する支保パラメータを
検索するステップ５３と、を含む。
チャンバ環境分類、岩石完全性、地下水発育度、滑り面有無というトンネル区間の周囲岩
盤の性質の４つの指標を決定するステップ５１と、
予め設定された構造支保パラメータの選択シートを決定するステップ５２と、
トンネル区間の周囲岩盤の性質の４つの指標に基づいて、該予め設定された構造支保パラ
メータの選択シートに従って、すべての支保対策のそれぞれに対応する支保パラメータを
検索するステップ５３と、を含む。
【0016】
好ましくは、すべての支保対策のそれぞれに対応する支保パラメータの判定結果から、対
応する支保パラメータ断面の設計図を決定するステップ６をさらに含む。
応する支保パラメータ断面の設計図を決定するステップ６をさらに含む。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、従来の周囲岩盤等級区分の設計方法の論理性が不十分で、的確性が低い
という問題を解決することができ、区間トンネルにおける支保パラメータの設計の過不足
という弊害を回避し、安全性を確保しつつ、鉱山法の単線区間の建設費を低減することが
できる。
という問題を解決することができ、区間トンネルにおける支保パラメータの設計の過不足
という弊害を回避し、安全性を確保しつつ、鉱山法の単線区間の建設費を低減することが
できる。
【0018】
本発明の他の特徴及び利点は、後の明細書で説明され、部分的に明細書から明らかになる
か、又は本発明を実施することによって理解される。本発明の目的及び他の利点は、記載
された明細書、特許請求の範囲、及び図面において特に指摘されている構成によって達成
され得る。
か、又は本発明を実施することによって理解される。本発明の目的及び他の利点は、記載
された明細書、特許請求の範囲、及び図面において特に指摘されている構成によって達成
され得る。
【0019】
以下、図面及び実施例によって、本発明の技術案をさらに詳細に説明する。
【0020】
図面は、本発明の更なる理解を提供するために使用され、明細書の一部を構成し、本発明
の実施例と共に本発明を説明するために使用され、本発明を限定するものではない。
の実施例と共に本発明を説明するために使用され、本発明を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明の実施例に係る工事指向に基づく周囲岩盤性質判別及びトンネル支保パラメータ選択方法のステップのフローチャートである。
【図2】通常の鉱山法単線区間の設計思想の欠点を説明するための設計思想の欠点図である。
【図3】支保パラメータと周囲岩盤性質との対応関係図である。
【図4】本発明の実施例に係る区間トンネルカテゴリーＡのチャンバ環境の模式図である。
【図5】本発明の実施例に係る区間トンネルカテゴリーＢのチャンバ環境の模式図である。
【図6】本発明の実施例に係る区間トンネルカテゴリーＣのチャンバ環境の模式図である；
【図7】区間トンネルの直線１メートル当たり湧水量Ｑ０の計算の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施例について説明するが、本明細書に記載され
た好適な実施例は、本発明を説明及び解釈するためにのみ使用されるものであり、本発明
を限定するために使用されるものではないことを理解されたい。
た好適な実施例は、本発明を説明及び解釈するためにのみ使用されるものであり、本発明
を限定するために使用されるものではないことを理解されたい。
【0023】
本発明の中核は、単線区間の周囲岩盤性質を基にして２つの新しい方法を提供することで
あり、一方は、鉱山法単線区間の周囲岩盤環境の判別方法であり、他方は、区間トンネル
の支保パラメータの的確な選択方法である。前者の判別方法は、後者の的確な選択方法の
前提であり、区間設計者は、本発明によって、鉱山法単線区間の支保パラメータを正確か
つ効率的に設計することができる。それによって、支保パラメータの選択と周囲岩盤性質
の指標との対応関係が得られる。周囲岩盤性質の指標には、主に、チャンバ環境分類、岩
石完全性、地下水発達度、滑り面有無が含まれており、支保パラメータには、主に、吹付
けコンクリート厚さ、三角格子鉄骨間隔、スチールメッシュのモデル及び間隔、プレグラ
ウチングパイプのモデル及び間隔、アンカーボルトが含まれている。
あり、一方は、鉱山法単線区間の周囲岩盤環境の判別方法であり、他方は、区間トンネル
の支保パラメータの的確な選択方法である。前者の判別方法は、後者の的確な選択方法の
前提であり、区間設計者は、本発明によって、鉱山法単線区間の支保パラメータを正確か
つ効率的に設計することができる。それによって、支保パラメータの選択と周囲岩盤性質
の指標との対応関係が得られる。周囲岩盤性質の指標には、主に、チャンバ環境分類、岩
石完全性、地下水発達度、滑り面有無が含まれており、支保パラメータには、主に、吹付
けコンクリート厚さ、三角格子鉄骨間隔、スチールメッシュのモデル及び間隔、プレグラ
ウチングパイプのモデル及び間隔、アンカーボルトが含まれている。
【0024】
チャンバ環境は、カテゴリーＡ、カテゴリーＢ、カテゴリーＣに分類され、
岩石完全性は、完全、比較的完全、比較的破壊の３つの等級に分けられ、
地下水発達度は、発達と非発達のカテゴリーに分けられ、
滑り面有無は、存在と非存在の２つに分けられる。
岩石完全性は、完全、比較的完全、比較的破壊の３つの等級に分けられ、
地下水発達度は、発達と非発達のカテゴリーに分けられ、
滑り面有無は、存在と非存在の２つに分けられる。
【0025】
本発明による支保パラメータ設計方法は、各支保対策による支保効果をそれぞれ分離し、
周囲岩盤性質指標と支保パラメータとを対応させる基礎としており、図３に示すように、
分離された支保対策による支保効果について、以下のように分析する。
１．吹付けコンクリート：吹付けコンクリートは、主に２つの役割を果たしており、１つ
は、節理裂け目を接着し、水と空気を遮断する役割を果たすことであり、もう１つは周囲
岩盤の応力状態を改善し、径方向の支保力を供給して、周囲岩盤の強度を高めることであ
る。したがって、前記吹付けコンクリート厚さパラメータは、チャンバ環境分類と岩石完
全性という２つの周囲岩盤性質指標にのみ相関する。
２．三角格子：三角格子の役割に関しては、通常、吹付けコンクリートと共同で使用され
、主に２つの役割があり、１つは、吹付けコンクリートと一緒に周囲岩盤の変形を制限す
ることであり、もう１つは、プレグラウチングパイプ支保の支点として機能することであ
る。そのため、三角格子間隔というパラメータの選択は、チャンバ周囲岩盤環境分類、岩
石完全性と関連するだけでなく、プレグラウチングパイプのパラメータとも関連しており
、４．プレグラウチングパイプの支保効果により、地下水発達度と岩石完全性という周囲
岩盤性質指標に対応することが分かった。
３．スチールメッシュ：スチールメッシュも、一般に、吹付けコンクリートと組み合わせ
て使用され、主に吹付けコンクリートの全体性と靭性を増加させる役割を果たす。そのた
め、スチールメッシュのパラメータの選択も、チャンバ環境分類と岩石完全性という２つ
の周囲岩盤性質指標にのみ関連する。
４．プレグラウチングパイプ：プレグラウチングパイプ支保は、一般に、プレグラウチン
グパイプを介したグラウチングによる補強を指し、グラウトは、軟弱、緩い地層或いは粉
砕した含水周囲岩盤の裂け目に注入した後、それと緊密に接触し、凝固することができる
。そのため、プレグラウチングパイプパラメータの選択は、岩石完全性と地下水発達度に
のみ関連する。
５．アンカーボルト：アンカーボルトの役割は、主に、緩んだ岩塊を安定した岩体に固定
し、周囲岩盤の完全性を局所的に強化することである。そのため、アンカーボルトパラメ
ータの選択は、滑り面有無という周囲岩盤性質態指標にのみ関連する。
周囲岩盤性質指標と支保パラメータとを対応させる基礎としており、図３に示すように、
分離された支保対策による支保効果について、以下のように分析する。
１．吹付けコンクリート：吹付けコンクリートは、主に２つの役割を果たしており、１つ
は、節理裂け目を接着し、水と空気を遮断する役割を果たすことであり、もう１つは周囲
岩盤の応力状態を改善し、径方向の支保力を供給して、周囲岩盤の強度を高めることであ
る。したがって、前記吹付けコンクリート厚さパラメータは、チャンバ環境分類と岩石完
全性という２つの周囲岩盤性質指標にのみ相関する。
２．三角格子：三角格子の役割に関しては、通常、吹付けコンクリートと共同で使用され
、主に２つの役割があり、１つは、吹付けコンクリートと一緒に周囲岩盤の変形を制限す
ることであり、もう１つは、プレグラウチングパイプ支保の支点として機能することであ
る。そのため、三角格子間隔というパラメータの選択は、チャンバ周囲岩盤環境分類、岩
石完全性と関連するだけでなく、プレグラウチングパイプのパラメータとも関連しており
、４．プレグラウチングパイプの支保効果により、地下水発達度と岩石完全性という周囲
岩盤性質指標に対応することが分かった。
３．スチールメッシュ：スチールメッシュも、一般に、吹付けコンクリートと組み合わせ
て使用され、主に吹付けコンクリートの全体性と靭性を増加させる役割を果たす。そのた
め、スチールメッシュのパラメータの選択も、チャンバ環境分類と岩石完全性という２つ
の周囲岩盤性質指標にのみ関連する。
４．プレグラウチングパイプ：プレグラウチングパイプ支保は、一般に、プレグラウチン
グパイプを介したグラウチングによる補強を指し、グラウトは、軟弱、緩い地層或いは粉
砕した含水周囲岩盤の裂け目に注入した後、それと緊密に接触し、凝固することができる
。そのため、プレグラウチングパイプパラメータの選択は、岩石完全性と地下水発達度に
のみ関連する。
５．アンカーボルト：アンカーボルトの役割は、主に、緩んだ岩塊を安定した岩体に固定
し、周囲岩盤の完全性を局所的に強化することである。そのため、アンカーボルトパラメ
ータの選択は、滑り面有無という周囲岩盤性質態指標にのみ関連する。
【0026】
本発明に係る工事指向に基づく周囲岩盤性質判別及びトンネル支保パラメータ選択方法は
、図１に示すように、
区間トンネルの地質基礎データを取得し、区間トンネルと地層との相対位置関係のモデル
を作成して、区間トンネルの周囲岩盤のチャンバ環境分類を決定するステップ１と、
地質基礎データに基づいて区間トンネルの周囲岩盤の岩石完全性を決定するステップ２と
、
地質基礎データに基づいて区間トンネルの周囲岩盤の地下水発達度を決定するステップ３
と、
地質基礎データに基づいて区間トンネルの周囲岩盤の滑り面有無を決定するステップ４と
、
周囲岩盤性質のチャンバ環境分類、岩石完全性、地下水発達度、滑り面有無に基づいて、
支保対策に対応する支保パラメータを選択するステップ５と、を含む。
、図１に示すように、
区間トンネルの地質基礎データを取得し、区間トンネルと地層との相対位置関係のモデル
を作成して、区間トンネルの周囲岩盤のチャンバ環境分類を決定するステップ１と、
地質基礎データに基づいて区間トンネルの周囲岩盤の岩石完全性を決定するステップ２と
、
地質基礎データに基づいて区間トンネルの周囲岩盤の地下水発達度を決定するステップ３
と、
地質基礎データに基づいて区間トンネルの周囲岩盤の滑り面有無を決定するステップ４と
、
周囲岩盤性質のチャンバ環境分類、岩石完全性、地下水発達度、滑り面有無に基づいて、
支保対策に対応する支保パラメータを選択するステップ５と、を含む。
【0027】
１つの好ましい実施例では、地質基礎データは地質調査報告書を含む。
【0028】
上記の技術案の作動原理及び有益な効果は以下の通りである。地質基礎データに基づいて
、区間トンネルの周囲岩盤性質のチャンバ環境分類、岩石完全性、地下水発達度、滑り面
有無を決定し、これらに基づいて、使用される支保対策に対応する支保パラメータを選択
することによって、従来の周囲岩盤等級区分の設計方法の論理性が不十分で、的確性が低
いという問題を解決することができ、区間トンネルにおける支保パラメータの設計の過不
足という弊害を回避し、安全性を確保しつつ、鉱山法の単線区間の工事費を低減すること
ができる。
、区間トンネルの周囲岩盤性質のチャンバ環境分類、岩石完全性、地下水発達度、滑り面
有無を決定し、これらに基づいて、使用される支保対策に対応する支保パラメータを選択
することによって、従来の周囲岩盤等級区分の設計方法の論理性が不十分で、的確性が低
いという問題を解決することができ、区間トンネルにおける支保パラメータの設計の過不
足という弊害を回避し、安全性を確保しつつ、鉱山法の単線区間の工事費を低減すること
ができる。
【0029】
１つの好ましい実施例では、図４～６に示すように、前記ステップ１は、
地質基礎データのうちの岩石飽和一軸圧縮強度に基づいて区間トンネルのアーチ部の周囲
岩盤の硬度を決定し、硬度に応じて区間トンネルのアーチを硬岩領域、比較的硬岩領域、
比較的軟岩域及び他の地層領域に区分するステップ１１と、
区分結果に基づいて、区間トンネルのアーチの上方にある被覆岩の第１安全厚さ、第２安
全厚さ及び第３安全厚さを決定するステップ１２と、
地質基礎データに基づいて区間トンネルのアーチから硬岩領域の頂部の境界線までの第１
距離を決定し、第１距離が第１安全厚さ以上であれば、該区間トンネルのチャンバ環境を
カテゴリーＡに分類するステップ１３と、
第１距離が第１安全厚さ未満であれば、区間トンネルのアーチから比較的硬岩領域の頂部
の境界線までの第２距離を決定し、第２距離が第２安全厚さ以上であれば、該区間トンネ
ルのチャンバ環境をカテゴリーＢに分類するステップ１４と、
第２距離が第２安全厚さ未満であれば、区間トンネルのアーチから比較的軟岩域の頂部の
境界線までの第３距離を決定し、第３距離が第３安全厚さ以上であれば、該区間トンネル
のチャンバ環境をカテゴリーＣに分類するステップ１５と、を含む。
地質基礎データのうちの岩石飽和一軸圧縮強度に基づいて区間トンネルのアーチ部の周囲
岩盤の硬度を決定し、硬度に応じて区間トンネルのアーチを硬岩領域、比較的硬岩領域、
比較的軟岩域及び他の地層領域に区分するステップ１１と、
区分結果に基づいて、区間トンネルのアーチの上方にある被覆岩の第１安全厚さ、第２安
全厚さ及び第３安全厚さを決定するステップ１２と、
地質基礎データに基づいて区間トンネルのアーチから硬岩領域の頂部の境界線までの第１
距離を決定し、第１距離が第１安全厚さ以上であれば、該区間トンネルのチャンバ環境を
カテゴリーＡに分類するステップ１３と、
第１距離が第１安全厚さ未満であれば、区間トンネルのアーチから比較的硬岩領域の頂部
の境界線までの第２距離を決定し、第２距離が第２安全厚さ以上であれば、該区間トンネ
ルのチャンバ環境をカテゴリーＢに分類するステップ１４と、
第２距離が第２安全厚さ未満であれば、区間トンネルのアーチから比較的軟岩域の頂部の
境界線までの第３距離を決定し、第３距離が第３安全厚さ以上であれば、該区間トンネル
のチャンバ環境をカテゴリーＣに分類するステップ１５と、を含む。
【0030】
上記の技術案の作動原理及び有益な効果は以下の通りである。地質基礎データのうちの岩
石飽和一軸圧縮強度に基づいて区間トンネルのアーチ部の周囲岩盤の硬度を決定し、硬度
に応じて区間トンネルのアーチを硬岩領域、比較的硬岩領域、比較的軟岩域及び他の地層
領域に区分する。その区分は以下の表に従って行われる。
石飽和一軸圧縮強度に基づいて区間トンネルのアーチ部の周囲岩盤の硬度を決定し、硬度
に応じて区間トンネルのアーチを硬岩領域、比較的硬岩領域、比較的軟岩域及び他の地層
領域に区分する。その区分は以下の表に従って行われる。
【0031】
表１ 岩硬度の区分表
【0032】
区分結果に基づいて、区間トンネルのアーチの上方にある被覆岩の第１安全厚さ、第２安
全厚さ及び第３安全厚さを決定し、地質基礎データに基づいて区間トンネルのアーチから
硬岩領域の頂部の境界線までの第１距離を決定し（アーチが境界線の下にある場合、正の
距離であり、逆には、負の距離である）、第１距離が第１安全厚さ以上であれば、該区間
トンネルのチャンバ環境をカテゴリーＡに分類し、第１距離が第１安全厚さ未満であれば
、区間トンネルのアーチから比較的硬岩領域の頂部の境界線までの第２距離を決定し、第
２距離が第２安全厚さ以上であれば、該区間トンネルのチャンバ環境をカテゴリーＢに分
類し、第２距離が第２安全厚さ未満であれば、区間トンネルのアーチから比較的軟岩域の
頂部の境界線までの第３距離を決定し、第３距離が第３安全厚さ以上であれば、該区間ト
ンネルのチャンバ環境をカテゴリーＣに分類し、第３距離が第３安全厚さ未満であれば、
支保パラメータの特別設計を行うようスタッフに提案し、これにより区間トンネルのチャ
ンバ環境の科学的な分類を実現した。
全厚さ及び第３安全厚さを決定し、地質基礎データに基づいて区間トンネルのアーチから
硬岩領域の頂部の境界線までの第１距離を決定し（アーチが境界線の下にある場合、正の
距離であり、逆には、負の距離である）、第１距離が第１安全厚さ以上であれば、該区間
トンネルのチャンバ環境をカテゴリーＡに分類し、第１距離が第１安全厚さ未満であれば
、区間トンネルのアーチから比較的硬岩領域の頂部の境界線までの第２距離を決定し、第
２距離が第２安全厚さ以上であれば、該区間トンネルのチャンバ環境をカテゴリーＢに分
類し、第２距離が第２安全厚さ未満であれば、区間トンネルのアーチから比較的軟岩域の
頂部の境界線までの第３距離を決定し、第３距離が第３安全厚さ以上であれば、該区間ト
ンネルのチャンバ環境をカテゴリーＣに分類し、第３距離が第３安全厚さ未満であれば、
支保パラメータの特別設計を行うようスタッフに提案し、これにより区間トンネルのチャ
ンバ環境の科学的な分類を実現した。
【0033】
１つの好ましい実施例では、前記ステップ１２３は、
等価破壊岩石帯厚さＬ及び硬岩領域の最小被覆岩厚さＨ１に基づいて、区間トンネルのア
ーチの上方にある被覆岩の第１安全厚さＳ １ を決定し、ここで、Ｓ １ ＝１．３（Ｌ＋Ｈ１
）である、ステップ１２３１と、
等価破壊岩石帯厚さＬ及び比較的硬岩領域の最小被覆岩厚さＨ２に基づいて、区間トンネ
ルのアーチの上方にある被覆岩の第２安全厚さＳ ２ を決定し、ここで、Ｓ ２ ＝１．３（Ｌ
＋Ｈ２）である、ステップ１２３２と、
等価破壊岩石帯厚さＬ及び比較的軟岩域の最小被覆岩厚さＨ３に基づいて、区間トンネル
のアーチの上方にある被覆岩の第３安全厚さＳ ３ を決定し、ここで、Ｓ ３ ＝１．３（Ｌ＋
Ｈ３）である、ステップ１２３３と、を含む。
等価破壊岩石帯厚さＬ及び硬岩領域の最小被覆岩厚さＨ１に基づいて、区間トンネルのア
ーチの上方にある被覆岩の第１安全厚さＳ １ を決定し、ここで、Ｓ １ ＝１．３（Ｌ＋Ｈ１
）である、ステップ１２３１と、
等価破壊岩石帯厚さＬ及び比較的硬岩領域の最小被覆岩厚さＨ２に基づいて、区間トンネ
ルのアーチの上方にある被覆岩の第２安全厚さＳ ２ を決定し、ここで、Ｓ ２ ＝１．３（Ｌ
＋Ｈ２）である、ステップ１２３２と、
等価破壊岩石帯厚さＬ及び比較的軟岩域の最小被覆岩厚さＨ３に基づいて、区間トンネル
のアーチの上方にある被覆岩の第３安全厚さＳ ３ を決定し、ここで、Ｓ ３ ＝１．３（Ｌ＋
Ｈ３）である、ステップ１２３３と、を含む。
【0034】
上記の技術案の有益な効果は以下の通りである。区間トンネルのアーチの上方にある被覆
岩の第１安全厚さ、第２安全厚さ及び第３安全厚さが計算される。
岩の第１安全厚さ、第２安全厚さ及び第３安全厚さが計算される。
【0035】
１つの好ましい実施例では、前記ステップ１２３は、
等価破壊岩石帯厚さＬ及び硬岩領域の最小被覆岩厚さＨ１に基づいて、区間トンネルのア
ーチの上方にある被覆岩の第１安全厚さＨ１を決定し、ここで、Ｈ１＝１．３（Ｌ＋Ｈ１
）である、ステップ１２３１と、
等価破壊岩石帯厚さＬ及び比較的硬岩領域の最小被覆岩厚さＨ２に基づいて、区間トンネ
ルのアーチの上方にある被覆岩の第２安全厚さＨ２を決定し、ここで、Ｈ２＝１．３（Ｌ
＋Ｈ２）である、ステップ１２３２と、
等価破壊岩石帯厚さＬ及び比較的軟岩域の最小被覆岩厚さＨ３に基づいて、区間トンネル
のアーチの上方にある被覆岩の第３安全厚さＨ３を決定し、ここで、Ｈ３＝１．３（Ｌ＋
Ｈ３）である、ステップ１２３３と、を含む。
等価破壊岩石帯厚さＬ及び硬岩領域の最小被覆岩厚さＨ１に基づいて、区間トンネルのア
ーチの上方にある被覆岩の第１安全厚さＨ１を決定し、ここで、Ｈ１＝１．３（Ｌ＋Ｈ１
）である、ステップ１２３１と、
等価破壊岩石帯厚さＬ及び比較的硬岩領域の最小被覆岩厚さＨ２に基づいて、区間トンネ
ルのアーチの上方にある被覆岩の第２安全厚さＨ２を決定し、ここで、Ｈ２＝１．３（Ｌ
＋Ｈ２）である、ステップ１２３２と、
等価破壊岩石帯厚さＬ及び比較的軟岩域の最小被覆岩厚さＨ３に基づいて、区間トンネル
のアーチの上方にある被覆岩の第３安全厚さＨ３を決定し、ここで、Ｈ３＝１．３（Ｌ＋
Ｈ３）である、ステップ１２３３と、を含む。
【0036】
上記の技術案の作動原理は以下の通りである。区間トンネルのアーチの上方にある被覆岩
の第１安全厚さ、第２安全厚さ及び第３安全厚さが正確に計算される。
の第１安全厚さ、第２安全厚さ及び第３安全厚さが正確に計算される。
【0037】
１つの好ましい実施例では、前記ステップ２は、
地質基礎データに基づいて区間トンネルのアーチが位置する周囲岩盤環境の岩体疎密波速
度ｕ及び岩塊疎密波速度ｕ０を決定するステップ２１と、
岩体の疎密波速度ｕ及び岩塊疎密波速度ｕ０に基づき、区間トンネルの完全性係数
を計算するステップ２２と、
完全性係数ｋによって、予め設定された岩石完全度区分表に従って、アーチが位置する周
囲岩盤の岩石完全性を決定するステップ２３と、を含む。
地質基礎データに基づいて区間トンネルのアーチが位置する周囲岩盤環境の岩体疎密波速
度ｕ及び岩塊疎密波速度ｕ０を決定するステップ２１と、
岩体の疎密波速度ｕ及び岩塊疎密波速度ｕ０に基づき、区間トンネルの完全性係数
完全性係数ｋによって、予め設定された岩石完全度区分表に従って、アーチが位置する周
囲岩盤の岩石完全性を決定するステップ２３と、を含む。
【0038】
１つの好ましい実施例では、前記岩石完全性は、予め設定された岩石完全度区分表に従っ
て、完全、比較的完全、比較的破壊の３つのタイプに分けられる。区分は以下の表に従っ
て行われる。
て、完全、比較的完全、比較的破壊の３つのタイプに分けられる。区分は以下の表に従っ
て行われる。
【0039】
表２ 岩石完全度の区分表
【0040】
上記の技術案の有益な効果は以下の通りである。区間トンネルのアーチが位置する周囲岩
盤の岩石完全性の決定及び分類が実現される。
盤の岩石完全性の決定及び分類が実現される。
【0041】
１つの好ましい実施例では、図７に示すように、前記ステップ３は、
地質基礎データに基づいて区間トンネルの中心から地下水位線までの距離ｈ、及び各地層
の地下水位以下から区間トンネルの中心以上までの厚さｈｉを決定するステップ３１と、
地質基礎データに基づいて地下水位以下区間トンネル中心以上の各地層の透水係数ｋｉを
決定するステップ３２と、
式
により総合透水係数Ｋを計算するステップ３３と、
トンネル区間の等価円半径
を計算し、ここでＡはトンネル区間の面積であるステップ３４と、
地質基礎データに基づいて区間の直線１メートル当たりの湧水量
を計算して決定するステップ３５と、
区間の直線１メートル当たり湧水量Ｑ０によって、予め設定された地下水発達度区分表に
基づき、区間トンネルの周囲岩盤の地下水発達度を発達と非発達に区分するステップ３６
と、を含む。区分は下記の表に従って行われる。
地質基礎データに基づいて区間トンネルの中心から地下水位線までの距離ｈ、及び各地層
の地下水位以下から区間トンネルの中心以上までの厚さｈｉを決定するステップ３１と、
地質基礎データに基づいて地下水位以下区間トンネル中心以上の各地層の透水係数ｋｉを
決定するステップ３２と、
式
トンネル区間の等価円半径
地質基礎データに基づいて区間の直線１メートル当たりの湧水量
区間の直線１メートル当たり湧水量Ｑ０によって、予め設定された地下水発達度区分表に
基づき、区間トンネルの周囲岩盤の地下水発達度を発達と非発達に区分するステップ３６
と、を含む。区分は下記の表に従って行われる。
【0042】
表３ 地下水発達度の区分表
【0043】
上記の技術案の有益な効果は以下の通りである。区間トンネルの周囲岩盤の地下水発達度
が区分される。
が区分される。
【0044】
１つの好ましい実施例では、前記ステップ４は、地質基礎データに基づいて区間トンネル
が大きな地層構造面を貫通するか否かを判断し、大きな構造面を貫通すれば、滑り面が存
在し、大きな構造面を貫通しなければ、滑り面が存在しないステップを含む。
が大きな地層構造面を貫通するか否かを判断し、大きな構造面を貫通すれば、滑り面が存
在し、大きな構造面を貫通しなければ、滑り面が存在しないステップを含む。
【0045】
上記の技術案の有益な効果は以下の通りである。区間トンネルが大きな地層構造面を貫通
するか否かを判断し、大きな構造面を貫通すれば、滑り面が存在し、大きな構造面を貫通
しなければ、滑り面が存在しないことによって、区間トンネルが位置する周囲岩盤の滑り
面有無を判定する。
するか否かを判断し、大きな構造面を貫通すれば、滑り面が存在し、大きな構造面を貫通
しなければ、滑り面が存在しないことによって、区間トンネルが位置する周囲岩盤の滑り
面有無を判定する。
【0046】
１つの好ましい実施例では、前記ステップ５は、
チャンバ環境分類、岩石完全性、地下水発達度、滑り面有無という区間トンネルの周囲岩
盤の性質の４つの指標を決定するステップ５１と、
予め設定された構造支保パラメータの選択シートを決定するステップ５２と、
区間トンネルの周囲岩盤の性質の４つの指標に基づいて、該予め設定された構造支保パラ
メータの選択シートに従って、すべての支保対策のそれぞれに対応する支保パラメータを
検索するステップ５３と、を含む。構造支保パラメータは以下のシートに記載のように選
択される。
チャンバ環境分類、岩石完全性、地下水発達度、滑り面有無という区間トンネルの周囲岩
盤の性質の４つの指標を決定するステップ５１と、
予め設定された構造支保パラメータの選択シートを決定するステップ５２と、
区間トンネルの周囲岩盤の性質の４つの指標に基づいて、該予め設定された構造支保パラ
メータの選択シートに従って、すべての支保対策のそれぞれに対応する支保パラメータを
検索するステップ５３と、を含む。構造支保パラメータは以下のシートに記載のように選
択される。
【0047】
表４ 岩石区域の鉱山法の単線区間のトンネル構造の支保パラメータの選択に関する表
【0048】
上記の技術案の有益な効果は以下の通りである。チャンバ環境分類、岩石完全性、地下水
発達度、滑り面有無という周囲岩盤性質の４つの指標に基づいて、分離された支保対策に
よる支保パラメータの選択が実現される。
発達度、滑り面有無という周囲岩盤性質の４つの指標に基づいて、分離された支保対策に
よる支保パラメータの選択が実現される。
【0049】
１つの好ましい実施例では、すべての支保対策のそれぞれに対応する支保パラメータの判
定結果から、対応する支保パラメータ断面の設計図を決定するステップ６をさらに含む。
定結果から、対応する支保パラメータ断面の設計図を決定するステップ６をさらに含む。
【0050】
上記の技術案の作動原理及び有益な効果は以下の通りである。分離された支保対策毎に支
保パラメータを決定し、断面設計図上の各部品又は設備に支保パラメータをラベル付けす
ることにより、支保パラメータ断面設計図を得ることができ、精度の高い施工作業に容易
に利用することができる。
保パラメータを決定し、断面設計図上の各部品又は設備に支保パラメータをラベル付けす
ることにより、支保パラメータ断面設計図を得ることができ、精度の高い施工作業に容易
に利用することができる。
【0051】
明らかに、当業者は、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、本発明に様々な変更及
び変形を加えることができる。このように、本発明のこれらの修正及び変形が、本発明の
特許請求の範囲及びその同等物内にある場合、本発明は、これらの修正及び変形も含むこ
とを意図する。
び変形を加えることができる。このように、本発明のこれらの修正及び変形が、本発明の
特許請求の範囲及びその同等物内にある場合、本発明は、これらの修正及び変形も含むこ
とを意図する。
【要約】 （修正有）
【解決手段】周囲岩盤性質判別及びトンネル支保パラメータ選択方法において、区間トンネルの地質基礎データを取得し、区間トンネルと地層との相対位置関係のモデルを作成して、区間トンネルの周囲岩盤のチャンバ環境分類を決定するステップと、地質基礎データに基づいて区間トンネルの周囲岩盤の岩石完全性を決定するステップと、地質基礎データに基づいて区間トンネルの周囲岩盤の地下水発達度を決定するステップと、地質基礎データに基づいて区間トンネルの周囲岩盤の滑り面有無を決定するステップと、周囲岩盤性質のチャンバ環境分類、岩石完全性、地下水発達度、滑り面有無に基づいて、支保対策に対応する支保パラメータを選択するステップと、を含む。
【効果】従来の周囲岩盤等級区分の設計方法の論理性が不十分で、的確性が低いという問題を解決でき、、安全性を確保しつつ、鉱山法単線区間の建設費を低減できる。
【選択図】図１
【効果】従来の周囲岩盤等級区分の設計方法の論理性が不十分で、的確性が低いという問題を解決でき、、安全性を確保しつつ、鉱山法単線区間の建設費を低減できる。
【選択図】図１
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
