小欧视频

[2014/01/16]

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　小欧视频（社长：中村満义）は、山岳トンネルの切羽観察の中で重要な项目である「风化変质」について、技术者の目视で行われていた评価を、タブレット笔颁内蔵のカメラで撮影し画像を解析することで评価するシステムを开発しました。これまで技术者の経験や技能に頼っていた风化変质の评価を数値化して客観的に行うことができるため、技术者による个人差を无くし、より适切な切羽観察が行えます。今回开発したシステムを南久保山トンネル（宫崎県延冈市）の低土被り部の风化変质评価に适用し、定量的な评価を行うことができました。今后小欧视频では、风化変质が问题となる山岳トンネル现场に本システムを适用していく方针です。

本システム概念図

开発の背景

　山岳トンネルの工事では、安全及び品质管理上、适切な支保パターンを选定することが求められます。支保の选定には、既施工区间の変位计测及び支保の観察の他、适切な切羽の観察が重要です。一般的に切羽観察では、「风化変质程度」、「割れ目の间隔?状态?向き」、「涌水量」などの项目を目视で确认しますが、特に数値化しにくい「风化変质」は判定の差が个人によって影响されやすい倾向にあります。そこで、従来から「地山判定委员会」等を设けて、客観化の努力がされています。
　切羽における岩盘の风化変质が进行すると、崩落の危険が高まります。これまで定量的に风化度合を测定する方法はありましたが、切羽に接近して试料を採取して分析しなければならず危険であること、切羽全体の测定が困难であること、また、分析に时间がかかり现场で判定することができないなどの课题がありました。
　山岳トンネルにおける岩盘の风化は、岩石に含まれている鉱物と、岩盘内の浸透水が反応し、粘土鉱物を生成することによって进行します。粘土鉱物は、茶?黄?白色など、风化前の鉱物と异なる特徴的な色调を示すことがわかっています。そのため、岩盘の色调変化を数値的に测定し、その変化范囲を定量化することにより、岩盘全体の风化変质程度を评価することとしました。现场で短时间に风化変质程度を评価するために、タブレット笔颁内蔵のカメラで切羽を撮影しその画像を解析するシステムを开発しました。

本システムの概要

　本システムは、タブレットPCに内蔵の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し、その結果をコンター図で示すものです。色調の比較には、L*a*b*値（注）が適していると言われていますが、デジタルカメラは光の三原色（RGB値）として結果を表示するため、本システムでは、RGB値を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。デジタルカメラのRGB値は、周辺环境に影響されやすいとされていますが、カラーバーを一緒に撮影しそれをもとに色調補正を行っています。これにより、トンネル内の照明やフラッシュの違い、撮影者の技量の差があってもカラーバーにより補正されるため、同一条件での色調解析が可能となります。解析結果は、変換されたL*a*b*値をもとに色調解析を行い、風化変質程度をコンター図化するとともに、風化部分の面積比を数値化して出力します。
　本システムにより切羽に近づくことなく、切羽全体の色调を一度に测定できるため、切羽の风化変质の程度を数分で评価することが可能となりました。また、判定结果の主観性がなくなり、定量的な切羽评価が行えます。さらに、タブレット笔颁内蔵のカメラを使用することにより、デジタルカメラから笔颁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简単な操作で、现地にて评価が行えることも大きな特长です。
　なお、本システムの开発にあたっては、京都大学防灾研究所の千木良雅弘教授の指导を受けました。

（注）尝*补*产*値???物体の色を表すのに最も多く使用される表色系。明度を尝*値で表し、色度を补*値、产*値で表す。补*値が+方向だと赤、-方向だと緑を表し、产*値が+方向だと黄、-方向だと青を表す。

切羽の风化部分抽出状况

现场での适用

　本システムを南久保山トンネル新设工事（宫崎県延冈市）の低土被り部の切羽観察に适用しました。南久保山トンネルでは、土被りが最小で1尘程度になるため、地表部からトンネル天端に広がる风化変质の程度を定量的に评価することが、切羽评価并びに支保选定に非常に重要と考えられました。
　これまでの切羽観察では、観察者の目视によって4段阶の风化程度に评価していましたが、本システムにより、未风化（0）～强风化（滨痴）までコンター表示することができます。低土被り部では、地质専门家による目视観察でも、本システムと同様に风化部の出现を确认しており、本システムが専门家の目视と同程度の评価が行えることを确认しています。さらに、従来方式の定量的评価との比较も行い、高い相関を保ちつつ迅速かつ安定した结果を出力できることがわかり、本システムの実现场への适用性を确认しました。

南久保山トンネルでの撮影风景と画面表示例

今后の展开

　今回开発したシステムにより、南久保山トンネルの低土被り部の风化変质程度の定量的な评価を、タブレット端末の非常に简単な操作だけで行うことができました。小欧视频では、今后、山岳トンネル工事に本システムを积极的に适用し、更なる工事の安全性及び品质向上を実现していく方针です。
　また、トンネル工事だけでなく、例えば、ダム堤体基础岩盘の検査や、ダム原石山の分类に活用するなど、本システムの他分野への応用も検讨していく方针です。

工事概要

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