トンネル切羽
「風化変質判定システム」
タブレットPC内蔵カメラで撮影し、風化変質程度を数値化
山岳トンネルでは、安全及び品質管理上、掘削中の切羽観察が非常に重要です。切羽観察のうち、「風化変質」程度の判定は従来目視で行われますが、数値化しにくいため、個人により判定の差が出やすい傾向があります。
切羽における岩盤の風化変質が進行すると崩落の危険が高まります。風化変質度合を定量的に測定する方法は切羽に接近して試料を採取して分析する等がありますが、切羽全体の測定が困難であること、また、分析に時間がかかることなどが課題でした。
そこで、鹿島では、タブレットPCに内蔵されたカメラで切羽を撮影し画像を解析することで、現場で即座に風化変質度合を数値化できるシステムを開発しました。
風化変質判定システム概念図
- キーワード
- 風化変質、地山評価、山岳トンネル
特長・メリットココがポイント
切羽全体の風化変質を数値化してコンター表示
タブレットPCに内蔵されたカメラを用いて切羽を撮影し、画素毎の色調を数値に変換、その結果をコンター図に表します。デジタルカメラのRGB値を、色調比較に適したL＊a＊b＊値に変換するプログラムを開発し、タブレットPCに搭載しています。これまでの切羽観察では、観察者の目視によって4段階に風化程度を評価していましたが、本システムでは、未風化（0）～強風化（Ⅳ）まで5段階でコンター表示することができます。色調補正のため、カラーバーを一緒に撮影することにより、同一条件での色調解析が可能です。
切羽の風化部分抽出状況
切羽に近づくことなく客観的に判定、数分で解析可能
本システムは、切羽に近づくことなく、切羽全体の色調を一度に測定できます。また、タブレットPC内蔵のカメラを使用し、解析ソフトもタブレットPCに搭載しているため、デジタルカメラからPCへ画像を転送することなく、画面を数回タップするだけの簡単な作業で、わずか数分で解析結果が現場で得られます。
現場での撮影風景
画面表示例
南久保山トンネルの低土被り部の切羽観察に適用、有用性を確認
南久保山トンネル新設工事では、土被りが最小で1m程度になり、地表部からトンネル天端に広がる風化変質の程度を定量的に評価することが重要でした。そこで、本システムの結果と、専門家の評価並びに、従来の定量的評価との比較を行ったところ、高い相関を持ちつつ迅速かつ安定した結果を出力できることを確認しました。
適用実績
南久保山トンネル
場所：宮崎県延岡市
工期：2013年2月～2014年9月
発注者：国土交通省九州地方整備局
規模：トンネル延長381m 掘削工法NATM
宮古盛岡横断道路
新区界トンネル工事（1期）
場所：岩手県宮古市区界地内
工期：2014年2月～2017年3月
発注者：国土交通省東北地方整備局
規模：トンネル延長4,998m 掘削工法NATM
学会論文発表実績
- 「山岳トンネル切羽の風化変質判定システムの開発 ─切羽観察での適用例─」，土木学会，第69回年次学術講演会，2014年
- 「支保パターン選定に寄与する地山評価技術の開発と適用実績」，トンネル工学報告集，第25巻，2015年11月