日本戶田建設開發山嶺隧道地質測量新技術DRi Log
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2021年3月5日，日本戶田建設開發了一種用于山嶺隧道的地質測量技術(DRi Log)，可以輕松測量開挖面前方地質的物理特征，這些物理特征對于安全合理地開挖隧道非常重要。該技術將內置傳感器的測量管插入開挖面用于鉆探檢層等所設置的水平孔中，以獲得彈性波速度和電阻率分布等地質物理特征，因此可以一次性獲取隧道施工所需的重要數據。

彈性波速度是用于地層分類的最重要指標，因裂縫和破碎帶的存在而衰減；電阻率也可用于地層分類，但很容易受到地層中水分含量狀況和黏土化的影響。戶田建設認為通過同時測量彈性波速度和電阻率，可以提高地質狀況評估的準確性。

開發背景

了解開挖面前方地質情況可以有效避免山嶺隧道開挖面坍塌等，對于安全施工十分重要。雖然之前戶田建設已經開發了一種可以直接觀察開挖面前方地質的內窺鏡開挖面前方調查技術(DRi Scope)，但無法掌握地層的物理特征。根據地質情況，DRi Log技術與DRi Scope技術結合使用，有助于建立高層次的開挖面前方探測系統，提高隧道開挖的安全性和合理性。

技術要點

采用DRi Log技術時，使用液壓鑿巖臺車等先在開挖面前方鑿30～50 m的水平孔，在水平孔內插入可同時測量彈性波和電阻率的測量管，測量管由聚氯乙烯制成，既容易插入水平孔內，又起到保護傳感器的作用。通過直接測量開挖面前方的地質特征，評估開挖面前方的情況。

設置在測量管頂部的電阻率測量電極(測量傳感器)呈刷狀環形，便于和地層保持良好的接觸。電阻率測量電極有6個，通過切換3種模式的電極配置進行測量是可行的。另外，在測量管內部以2 m的間隔內置有彈性波接收器。彈性波接收器是可以切斷的部件，連接到測量管的前端。即使在測量中孔壁坍塌導致不能拔出測量管，彈性波接收器等主要的傳感器仍然可以回收。

測量的方法是敲擊開挖面，用測量管內的接收器測量彈性波速度，然后一邊拔出測量管一邊移動電極，用四電極法測量電阻率。這樣可以獲得開挖面前方30～50 m區間的彈性波速度和電阻率分布。

工程應用

戶田建設在日本設樂大壩設樂根羽線1號隧道施工中使用了該技術。在一次測量管插入作業中測量了開挖面前方30 m內的電阻率分布和彈性波速度。電阻率在孔隙粗糙的地方，除了因接觸不良而出現大的數值以外(約100 Ω·m)，與開挖時的觀察結果對照，技術人員發現所獲得的數值反映了地層情況。施工中得到的彈性波速度約為2.5 km/s(開挖面區域除外)。

今后計劃

DRi Log技術可應用于開挖面前方50 m內的地質測量，通過結合已開發的內窺鏡開挖面前方調查技術DRi Scope，可以獲得更精確的開挖面前方地質信息。戶田建設希望將該技術應用于破碎帶等地質條件惡劣的山嶺隧道工程中，以提高隧道施工的安全性和合理性，助力隧道施工。