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前田建設/切り羽前方探査技術開発/ボーリング孔間の弾性波トモグラフィー技術活用

 前田建設は、ボーリング孔間の弾性波トモグラフィー技術を用いたトンネル切羽前方の探査手法を開発した。ボーリング孔に特殊なゲル状材を充てんすることで、ボーリング孔を保護し、水平ボーリングでも孔間を伝わる弾性波の測定を可能とした。このほど実際のトンネル工事現場で実験し、適用性を確認した。
 切羽前方の探査では、ボーリングと反射波を用いた弾性波探査が主要な方法として使われるが、反射波はトンネル縦断方向の不連続面を捉えられないなどの課題があり、実際の地質状況と異なる場合がある。
 こうした課題を解決するため、直接波を用いる孔間弾性トモグラフィー技術を活用した探査技術を開発した。
 孔間弾性波トモグラフィーは、2本のボーリング孔に挟まれた領域で弾性波の伝播を観測し、その領域内の弾性波速度の分布を可視化する技術。主に鉛直方向のボーリングに対して使われる技術で、孔内に水をため、振動を伝えやすくする。だが、水平方向への利用に対しては、鉛直方向より孔壁が崩れやすいことや、水をためにくいことが課題となっていた。
 今回開発した技術では、水の代わりに、固体と液体の中間的な流動性質を持つゲル状の充てん材を使用。ボーリング孔に充てんすることで弾性波の広がりを可能にするとともに、ボーリング孔の保護の効果も期待できる。
 現場実験では、ドリルジャンボで起振用と受振用の2本のボーリング孔(65ミリ×30メートル)を掘り、双方に特殊ゲル状材を充てん。水圧を感知できるハイドロフォンを受振センサーとしてゲル状材中に設置し、地山を伝わる弾性波を感知した。波形記録から弾性波速度分布を解析した結果、同区間で実施したTSP(弾性波反射法)や削孔検層、掘削時の切羽状況とも整合性が取れたことから、適用性が認められた。
 今後は、より高精度で汎用的な探査手法とするため、注入方法の改善や削孔振動の活用、反射法との融合などを進める考えだ。

(日刊建設工業新聞様より引用)