JP2023062772A - Sediment characteristics measuring device - Google Patents
Sediment characteristics measuring device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2023062772A JP2023062772A JP2021172866A JP2021172866A JP2023062772A JP 2023062772 A JP2023062772 A JP 2023062772A JP 2021172866 A JP2021172866 A JP 2021172866A JP 2021172866 A JP2021172866 A JP 2021172866A JP 2023062772 A JP2023062772 A JP 2023062772A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gamma ray
- measuring device
- transmitting surface
- chamber
- radiation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000013049 sediment Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 230000005251 gamma ray Effects 0.000 claims abstract description 109
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 91
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 32
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims description 48
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 39
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 210000003128 head Anatomy 0.000 description 16
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 16
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 15
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 13
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 8
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 6
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 3
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 3
- 210000001061 forehead Anatomy 0.000 description 3
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 2
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 1
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 1
- 238000001739 density measurement Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- FVAUCKIRQBBSSJ-UHFFFAOYSA-M sodium iodide Chemical compound [Na+].[I-] FVAUCKIRQBBSSJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 229920003169 water-soluble polymer Polymers 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
本発明は、シールド掘進機のチャンバー内に充満された土砂の特性を計測する土砂特性計測装置に関する。 The present invention relates to a sediment characteristic measuring device for measuring the sediment characteristics filled in the chamber of a shield machine.
土圧式シールド工法は、シールド前面のカッターで掘削した土砂を、チャンバー内(切羽と隔壁間の空間)に充満させ、当該充填土砂の加圧状態を保持することで切羽の安定を図りながら掘進し、隔壁を貫通して設置しているスクリューコンベアで排土する工法である。 In the earth pressure shield construction method, the chamber (the space between the face and the bulkhead) is filled with earth and sand excavated by the cutter on the front of the shield, and by maintaining the pressurized state of the filled earth and sand, excavation is carried out while stabilizing the face. , is a construction method in which soil is discharged by a screw conveyor that is installed through the bulkhead.
土圧式シールド工法では、チャンバー内に充満された土砂に流動性と止水性を付与することを主目的に、地山条件に応じて、添加材(粘土、ベントナイト、気泡、水溶性高分子、など)をカッター前面や隔壁から注入している。注入した添加材によってチャンバー内の土砂に流動性と止水性を付与するためには、確実に掘削土砂に混合されている必要がある。特に、添加材として気泡を使用する場合には、地盤の透水性が高い場合など、注入した気泡が周辺地盤へ漏出することも想定される。気泡が漏出した場合、チャンバー内土砂の流動性が確保できないばかりでなく、漏出した気泡が上方の不透水層下部まで浮上し、地盤内空洞を発生させる虞もある。 In the earth pressure shield construction method, the main purpose is to give fluidity and water stoppage to the earth and sand filled in the chamber. ) is injected from the front of the cutter or the partition wall. In order for the injected additive material to impart fluidity and water stoppage to the soil in the chamber, it must be surely mixed with the excavated soil. In particular, when air bubbles are used as an additive, it is assumed that the injected air bubbles may leak out to the surrounding ground when the ground has high water permeability. When air bubbles leak out, not only is it impossible to ensure the fluidity of the sediment in the chamber, but the leaked air bubbles may float up to the bottom of the impermeable layer, creating cavities in the ground.
気泡添加量の管理(気泡の地山漏出量の把握)において、気泡の土砂への注入量(Input)は管理・把握ができるが、注入した気泡のすべてがチャンバー内土砂に混合されているか(Output)は不明である。実掘削土砂の気泡混合量を把握するための方法としては、スクリューコンベアから排出された土砂の気泡混合量を計測するとの考えもある。この場合には、加圧下にあるチャンバー内で注入された気泡が大気圧下に開放されているため、気泡が膨張することで、体積変化や破泡による大気中への散逸などが発生し、正しい気泡混合量を計測することができない。 In the management of the amount of air bubbles added (understanding the amount of air bubbles leaking from the ground), the amount of air bubbles injected into the earth and sand (Input) can be managed and grasped. Output) is unknown. As a method for grasping the air bubble mixture amount of the actual excavated earth and sand, there is also an idea to measure the air bubble mixture amount of the earth and sand discharged from the screw conveyor. In this case, since the bubbles injected into the pressurized chamber are released to the atmospheric pressure, the expansion of the bubbles causes a change in volume and dissipation into the atmosphere due to breakage of the bubbles. It is not possible to measure the correct amount of air bubbles mixed.
また、土圧式シールド工法においては、掘削/排出土量の管理が重要である。万一、計画以上の土砂を掘削/排出すると、地盤内部に緩みや空洞が生じ、地表面の沈下発生につながる虞が高くなる。 In the earth pressure shield construction method, it is important to manage the amount of excavated/discharged soil. In the unlikely event that more earth and sand than planned is excavated/discharged, loosening and cavities will occur inside the ground, increasing the risk of subsidence of the ground surface.
掘削/排出土量の管理を実施するには、掘削断面積と掘削延長から”計画上の掘削土砂体積”を算定し、土質調査結果から把握した土砂密度と計画上の掘削土砂体積との積から、”計画上の掘削土砂重量”を算定する。その後、スクリューコンベアから排出された土砂の重量や体積を計量し、計画値と比較することで、掘削/排出土砂量の妥当性を検証している。ただし、互層地盤を掘削するなどの影響で、実掘削地盤の密度が地盤調査結果による代表値と異なる場合には、正しい重量評価ができない。また、加圧下にある地盤内土砂と、大気圧下に開放された土砂とでは、密度が異なるため、正しい体積評価も困難である。加えて、添加材として気泡を使用している場合には、大気圧下での気泡の膨張作用により、体積評価はさらに困難となる。 In order to manage the amount of excavated/discharged soil, the “planned excavated soil volume” is calculated from the excavation cross-sectional area and excavation length, and the product of the soil density obtained from the soil survey results and the planned excavated soil volume. Calculate the “planned weight of excavated soil” from the above. After that, the weight and volume of the earth and sand discharged from the screw conveyor are measured and compared with the planned values to verify the adequacy of the amount of excavated/discharged earth and sand. However, if the density of the actual excavated ground differs from the representative value obtained from the results of the ground investigation due to the effects of excavating alternate layers, etc., correct weight evaluation cannot be performed. In addition, since the sediment in the ground under pressure and the sediment released to the atmospheric pressure have different densities, it is difficult to accurately evaluate the volume. In addition, when bubbles are used as the additive, volume evaluation becomes more difficult due to the expansion action of the bubbles under atmospheric pressure.
気泡添加量や掘削/排出土量の管理の正確性を向上させるためには、地盤内と同様の加圧条件下にあるチャンバー内の土砂の気泡混合量や密度を、正確に把握する必要がある。そこで、隔壁部にチャンバー内の土砂をサンプリングする筒を設けた上で、加圧条件下にある土砂の密度計測を実施する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In order to improve the accuracy of the amount of air bubble addition and excavated/discharged soil management, it is necessary to accurately grasp the air bubble mixture amount and density of the soil in the chamber under the same pressurized conditions as in the ground. be. Therefore, a technique has been proposed in which a pipe for sampling the soil in the chamber is provided in the partition wall and the density of the soil under pressure is measured (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1の方法では、連続的なデータ収集が困難なため、リアルタイムでの土砂密度の把握ができない。また、流動性の低い礫層などの場合には、筒内への土砂流入が困難になると想定されることに加え、筒の内径を超える玉石等はサンプリングできないため、正確な土砂密度の把握は困難となる。
However, with the method of
また、泥水式シールド工法において、チャンバー内の土砂の密度を散乱型のガンマ線密度計を用いて計測する技術が提案されている(例えば、特許文献2参照)。しかし、散乱型のガンマ線密度計は、透過型に比べ、計測精度が低くなる。さらに、特許文献2では、放射線線源をチャンバー内に突き出す構造としているため、カッターヘッドに設けられた練混ぜ棒と干渉し、チャンバー内に放射線線源を逸失する事故の発生が危惧される。
Further, in the slurry shield construction method, a technique for measuring the density of earth and sand in a chamber using a scattering-type gamma-ray densitometer has been proposed (see, for example, Patent Document 2). However, the scattering type gamma ray density meter has lower measurement accuracy than the transmission type. Furthermore, in
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上述の課題を解消し、チャンバー内に充満された土砂の特性を、リアルタイムで正確かつ安全に計測することができる土砂特性計測装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and solves the above-mentioned problems, and is an earth and sand characteristic measuring device capable of accurately and safely measuring the characteristics of earth and sand filled in a chamber in real time. is to provide
本発明の土砂特性計測装置は、シールド掘進機におけるカッターヘッドと隔壁との間に形成されたチャンバー内に充満された土砂の特性を計測する土砂特性計測装置であって、前記隔壁に形成された開口を閉塞する放射線透過面を備えた開口閉塞蓋と、ガンマ線を用いて前記チャンバー内に充満された土砂の湿潤密度を計測する密度計測装置と、を具備し、前記放射線透過面には、チャンバー内に突出する筒状体の突出部が形成され、前記密度計測装置は、前記放射線透過面の機内側に装着されたガンマ線線源と、前記ガンマ線線源から発信された前記ガンマ線の放射線量を検出する、前記突出部内に配置されたガンマ線検出部とを備えていることを特徴とする。
さらに、本発明の土砂特性計測装置において、前記放射線透過面は、前記隔壁よりも薄肉化されていても良い。
さらに、本発明の土砂特性計測装置において、前記ガンマ線線源と前記ガンマ線検出部とは、前記放射線透過面の平面視で、前記放射線透過面の中心を挟んだ所定間隔で配置されていても良い。
さらに、本発明の土砂特性計測装置において、前記突出部の突出角度は、内部に配置された前記ガンマ線検出部が前記ガンマ線線源と前記放射線透過面の垂直方向で相対する方向に傾けられていても良い。
さらに、本発明の土砂特性計測装置において、中性子線を用いて前記チャンバー内に充満された土砂の含水量を計測する散乱型の水分計測装置が前記放射線透過面の機内側に装着されていても良い。
さらに、本発明の土砂特性計測装置において、前記水分計測装置は、前記放射線透過面の平面視で、前記ガンマ線線源と前記ガンマ線検出部との間に装着されていても良い。
A soil characteristic measuring device according to the present invention is a soil characteristics measuring device for measuring characteristics of soil filled in a chamber formed between a cutter head and a partition in a shield tunneling machine. and a density measuring device for measuring the wet density of soil filled in the chamber using gamma rays. A protruding part of a cylindrical body protruding inward is formed, and the density measuring device measures a gamma ray source mounted on the inner side of the radiation transmitting surface and a radiation dose of the gamma ray emitted from the gamma ray source. and a gamma ray detector arranged in the protrusion for detecting.
Furthermore, in the sediment property measuring device of the present invention, the radiation transmitting surface may be thinner than the partition wall.
Furthermore, in the sediment property measuring device of the present invention, the gamma ray source and the gamma ray detection unit may be arranged at a predetermined interval across the center of the radiation transmitting surface in a plan view of the radiation transmitting surface. .
Further, in the sediment property measuring device of the present invention, the projecting angle of the projecting portion is such that the gamma ray detecting portion disposed inside is inclined in a direction facing the gamma ray source in the direction perpendicular to the radiation transmitting surface. Also good.
Furthermore, in the sediment property measuring device of the present invention, even if a scattering type moisture measuring device for measuring the water content of the sediment filled in the chamber using a neutron beam is attached to the inside of the radiation transmitting surface good.
Furthermore, in the soil property measuring device of the present invention, the moisture measuring device may be mounted between the gamma ray source and the gamma ray detector in a plan view of the radiation transmitting surface.
本発明によると、チャンバー内の土砂を間に介在させた状態で機内側に配置されたガンマ線線源と突出部内のガンマ線検出部とが相対することになり、透過型の密度計測装置が構成され、チャンバー内に充満された土砂の特性を、リアルタイムで正確かつ安全に計測することができるという効果を奏する。 According to the present invention, the gamma ray source disposed inside the machine and the gamma ray detector in the protruding portion face each other with the earth and sand in the chamber interposed therebetween, thereby forming a transmission type density measuring device. , the characteristics of the earth and sand filled in the chamber can be accurately and safely measured in real time.
次に、本発明を実施するための形態(以下、単に「実施形態」という)を、図面を参照して具体的に説明する。 Next, modes for carrying out the present invention (hereinafter simply referred to as "embodiments") will be specifically described with reference to the drawings.
本実施形態の土砂特性計測装置20は、図1に示すシールド掘進機1のチャンバー2に充満される掘削土砂の特性を計測する装置である。シールド掘進機1は、土圧式シールド掘進機であり、筒体状のスキンプレート3と、スキンプレート3の進行方向先端に回転自在に取り付けられたカッターヘッド4とを備えている。スキンプレート3の前部には、回転リング5がベアリング等の軸受け部を介して回転自在に支持されている。そして、回転リング5は、連結ビーム6を介してカッターヘッド4が連結されている。スキンプレート3には、回転リング5を回転させる複数のカッター旋回モータ7が装着されている。これにより、カッター旋回モータ7を回転駆動すると、連結ビーム6を介してカッターヘッド4が回転する。
A soil
スキンプレート3には、カッターヘッド4の後方に位置する鋼板製の隔壁8が設けられ、カッターヘッド4と隔壁8との間にチャンバー2が形成される。チャンバー2は、カッターヘッド4によって掘削された土砂が充満される空間であり、隔壁8は、掘削土砂が充満されるチャンバー2と、作業員が立ち入る機内9とを隔離している。
The
また、シールド掘進機1は、隔壁8を貫通し、カッターヘッド4の前面やチャンバー2に添加材(粘土、ベントナイト、気泡、水溶性高分子など)を供給する掘削添加剤注入管10を備えている。添加材は、チャンバー2に充満された土砂に流動性と止水性を付与することを目的に、地山条件に応じたものが用いられる。
The
カッターヘッド4によって掘削された土砂は、泥土としてチャンバー2内に充満され、カッターヘッド4の設けられた練混ぜ棒11によって撹拌された後、スクリューコンベヤ12により後方側に搬出される。
The earth and sand excavated by the
土砂特性計測装置20は、図2及び図3を参照すると、隔壁8に形成された開口13を閉塞する鋼板製の開口閉塞蓋30と、透過型の密度計測装置40と、散乱型の水分計測装置50とを備え、密度計測装置40及び水分計測装置50が開口閉塞蓋30に装着されてユニット化されている。
2 and 3, the sediment
チャンバー2を形成する隔壁8は、一般に40~60mm程度の鋼板厚を有しており、一般的な放射線(ガンマ線や中性子線)線源を用いての計測は困難である。そこで、本実施形態では、隔壁8に補強を施した上で形成した円形(直径500mm程度)の開口13に、土砂特性計測装置20が設置されている。
The
開口閉塞蓋30は、隔壁8に形成された開口13と略同一形状(円盤状)の放射線透過面31と、放射線透過面31の周縁に延設された額部32と、放射線透過面31からチャンバー2内に突出する突出部33とを備える。
The opening blocking
放射線透過面31は、隔壁8に形成された開口13を閉塞する開口閉塞部として機能する。そして、放射線透過面31は、隔壁8に形成された開口13の周縁部に、額部32がボルト等によってパッキンを介して締結されることで、隔壁8に形成された開口13を閉塞して固定される。
The
放射線透過面31の鋼板厚は、隔壁8の鋼板厚よりも薄肉化(例えば、25mm程度)されている。すなわち、放射線透過面31は、隔壁8に形成された小面積の開口13を閉塞する強度を有していれば良いため、放射線透過面31の鋼板厚を隔壁8の鋼板厚よりも薄肉化することができる。
The steel plate thickness of the
突出部33は、放射線透過面31の垂直方向に突出し、チャンバー2内に突出する先端が閉じられ、機内側に開放された筒状体である。そして、突出部33は、放射線透過面31の中心からずれた位置に形成されている。さらに、突出部33は、カッターヘッド4の設けられた練混ぜ棒11に接触しない大きさ及び位置に形成されている。
The protruding
密度計測装置40は、放射線透過面31を介してチャンバー2にガンマ線を発信するガンマ線線源部41と、受信したガンマ線の放射線量から土砂の湿潤密度ρtを求めるガンマ線計測部42とを備えている。
The
ガンマ線線源部41は、ガンマ線を発信するガンマ線線源411と、ガンマ線線源411から発信されたガンマ線の機内9側への放射を遮蔽するカバー412とを備え、ガンマ線線源411からのガンマ線が放射されるガンマ線放射面が放射線透過面31の機内9側に当接するように装着されている。すなわち、ガンマ線線源411は、機内9側に配置され、ガンマ線線源411から発信されるガンマ線は、放射線透過面31を介してチャンバー2内に放射される。なお、放射線透過面31が薄肉化されているため、強度の低いガンマ線線源411を用いることができる。
The gamma
ガンマ線計測部42は、ガンマ線の放射線量を検出するガンマ線検出部421と、ガンマ線検出部421の検出値に基づいて土砂の湿潤密度ρtを算出する密度算出部422とを備え、ガンマ線検出部421を先端に備えた棒状体として構成されている。ガンマ線計測部42は、ヨウ化ナトリウム(NaI)シンチレーション検出器、ゲルマニウム(Ge)半導体検出器等で構成され、ガンマ線検出部421がチャンバー2内に突出する突出部33内に位置するように、機内9側から突出部33の中空部に挿入されて開口閉塞蓋30に装着される。
The gamma
これにより、ガンマ線検出部421は、チャンバー2内の土砂を間に介在させた状態でガンマ線線源411と相対することになり、透過型の密度計測装置40が構成される。従って、密度計測装置40は、透過型として機能するため、散乱型に比べて高い精度で湿潤密度ρtを計測することができる。
As a result, the
ガンマ線線源411とガンマ線検出部421との相対位置は、一般的なガンマ線密度計の計測方法のように正対ではなく、90度の角度を持った配置となるが、密度計測が可能であることを以下に示す実験にて確認した。
The relative positions of the
図4を参照すると、鋼板土槽60内に計測対象試料61を投入し、鋼板土槽60の側壁隅角部を利用してガンマ線線源部41とガンマ線計測部42とを相対角90°の位置に配置して実験を行った。なお、鋼板土槽60の鋼板厚は、ガンマ線線源部41の配置箇所が25mm、ガンマ線計測部42の配置箇所が22mmである。また、ガンマ線線源部41のガンマ線線源411とガンマ線計測部42のガンマ線検出部421とは、側壁隅角部から200mmの箇所にそれぞれ配置した。
Referring to FIG. 4, a
計測対象試料61として、水(実質湿潤密度:1.000g/cm3)、砂質土(実質湿潤密度:1.588g/cm3)、粘性土(実質湿潤密度:1.755g/cm3)を用意し、それぞれについてガンマ線検出部421による放射線計数率の計測を行い、放射線計数率比(放射線計数率/標準計数率)を求めた。
Water (substantial wet density: 1.000 g/cm 3 ), sandy soil (substantial wet density: 1.588 g/cm 3 ), and cohesive soil (substantial wet density: 1.755 g/cm 3 ) were prepared as the
図5(a)は、その測定結果である。なお、放射線計数率は、バックグラウンドを除いた値である。また、標準計数率は、ガンマ線線源411の基準値から測定日(半減期)を考慮した値である。
FIG. 5(a) shows the measurement results. The radiation count rate is a value excluding the background. Also, the standard counting rate is a value considering the measurement date (half-life) from the reference value of the
その結果、図5(b)に示すように、放射線計数率比と実質湿潤密度との間に非常に高い相関(決定計数R2=0.9792)を確認することができ、ガンマ線線源部41のガンマ線線源411とガンマ線計測部42のガンマ線検出部421とを相対角90°の位置に配置した場合であっても、放射線計数率の測定結果から計測対象試料61の湿潤密度を算定できることが分かった。
As a result, as shown in FIG. 5(b), a very high correlation (decision coefficient R 2 =0.9792) can be confirmed between the radiation count rate ratio and the real wet density. Even when the
ガンマ線線源411とガンマ線検出部421とは、図2に示す開口閉塞蓋30の平面視において、放射線透過面31の中心を間に挟んだ所定間隔で配置されている。すなわち、ガンマ線計測部42(ガンマ線線源411)の装着位置と、突出部33(ガンマ線検出部421)の形成位置とは、放射線透過面31の中心を間に挟んだ配置となっている。これにより、放射線透過面31の面積(隔壁8に形成する開口13の面積)を小さくすることができ、放射線透過面31の薄肉化に寄与できる。
The
水分計測装置50は、放射線透過面31を介してチャンバー2に中性子線を発信する中性子線線源51と、放射線透過面31を介して受信した中性子線の放射線量から土砂の含水量ρmを求める中性子線計測部52とを備えている。なお、含水量ρmは、単位体積の土砂に含まれる水の質量を示す。水分計測装置50は、中性子線線源51と中性子線計測部52とが中性子線の機内9側への放射を遮蔽するカバー53に内包された一体構造である。そして、水分計測装置50は、中性子線線源51からの中性子線が放射される中性子放射面と、中性子線計測部52が中性子線を受信する中性子受信面とが放射線透過面31の機内9側に当接するように装着されている。
The water
水分計測装置50は、図2に示す開口閉塞蓋30の平面視において、ガンマ線線源411とガンマ線検出部421との間に装着され、ガンマ線線源411からガンマ線検出部421に至るガンマ線の放射経路となる土砂の含水量ρmを計測する位置に配置されている。すなわち、密度計測装置40と水分計測装置50とは、同一領域の土砂を測定対象としている。
The
密度計測装置40によって計測される湿潤密度ρtと、水分計測装置50によって計測される含水量ρmとを用いることで、土砂体積Vにおける空気量Vaの空気混入率Va/Vを算出できる。すなわち、2.6~2.7g/cm3程度と仮定可能な土粒子密度をρsとすると、空気混入率Va/Vは、次式によって算出できる。
Va/V=1-ρm-(ρt-ρm)/ρs
By using the wet density ρ t measured by the
Va/V=1- ρm- ( ρt - ρm )/ ρs
そして、密度計測装置40と水分計測装置50とは、同一領域の土砂を測定対象としているため、湿潤密度ρtと含水量ρmとを用いて算出される空気混入率Va/Vも正確な値となる。
Since the
本実施形態では、突出部33が放射線透過面31の垂直方向に突出するように構成したが、突出部33内に配置されたガンマ線検出部421が、チャンバー2内の土砂を間に介在させた状態でガンマ線線源411と相対するのであれば、突出部33の突出角度には特に制限はない。例えば、図6に示すようにで、突出部33の突出角度を、内部に配置されたガンマ線検出部421がガンマ線線源411と放射線透過面31の垂直方向で相対する方向に傾けても良い。この場合、ガンマ線検出部421に到達するガンマ線の放射量が増加するため、より強度の低いガンマ線線源411を用いることができる。
In the present embodiment, the projecting
一般的に、密度計測装置40や水分計測装置50のような放射性同位元素(RI)を使用するRI計測器を施工現場に設置する場合、計測場所ごとに、介在する鋼板の厚さや、線源と検出部との相対位置が異なる。従って、検出部の放射線カウント量と土砂の物理量(密度や水分量)との関係を、都度、計測器使用前に実測した上で、検量線の作成が必要となる。
Generally, when installing an RI measuring instrument that uses a radioactive isotope (RI) such as the
これに対して、本実施形態では、密度計測装置40及び水分計測装置50が開口閉塞蓋30に装着されてユニット化されている。従って、介在する鋼板厚(放射線透過面31)や線源(ガンマ線線源411、中性子線線源51)と検出部(ガンマ線検出部421、中性子線計測部52)との相対位置が予め確定される。従って、事前に検量線を作成した上で、シールド掘進機1に土砂特性計測装置20を取り付けることができ、取付け作業を大幅に簡素化される。
In contrast, in this embodiment, the
加えて、土砂特性計測装置20をユニット化することで、シールド掘進機1の大きさや構造が異なる場合であっても、隔壁8に所定の開口13を設置することで、容易に土砂特性計測装置20を取り付けることが可能となり、汎用性が向上する。
In addition, by unitizing the earth and sand
以上説明したように、本実施形態は、シールド掘進機1におけるカッターヘッド4と隔壁8との間に形成されたチャンバー2内に充満された土砂の特性を計測する土砂特性計測装置20であって、隔壁8に形成された開口13を閉塞する放射線透過面31を備えた開口閉塞蓋30と、ガンマ線を用いてチャンバー2内に充満された土砂の湿潤密度ρtを計測する密度計測装置40と、を具備し、放射線透過面31には、チャンバー内に突出する筒状体の突出部33が形成され、密度計測装置40は、放射線透過面31の機内側に装着されたガンマ線線源411と、ガンマ線線源411から発信されたガンマ線の放射線量を検出する、突出部33内に配置されたガンマ線検出部421とを備えている。
この構成により、ガンマ線検出部421は、チャンバー2内の土砂を間に介在させた状態で機内9側に配置されたガンマ線線源411と相対することになり、透過型の密度計測装置40が構成され、チャンバー2内に充満された土砂の特性を、リアルタイムで正確かつ安全に計測することができる。また、開口閉塞蓋30と密度計測装置40とがユニット化されているため、事前に検量線を作成した上で、シールド掘進機1に土砂特性計測装置20を取り付けることができ、取付け作業を大幅に簡素化される。
As described above, the present embodiment is a soil
With this configuration, the gamma
さらに、本実施形態において、放射線透過面31は、隔壁8よりも薄肉化されている。
この構成により、強度の低いガンマ線線源411を用いることができる。
Furthermore, in this embodiment, the
This configuration allows the use of a low intensity
さらに、本実施形態において、ガンマ線線源411とガンマ線検出部421とは、放射線透過面31の平面視で、放射線透過面31の中心を挟んだ所定間隔で配置されている。
この構成により、放射線透過面31の面積(隔壁8に形成する開口13の面積)を小さくすることができ、放射線透過面31の薄肉化に寄与できる。
Furthermore, in the present embodiment, the
With this configuration, the area of the radiation transmitting surface 31 (the area of the
さらに、本実施形態において、突出部33の突出角度は、内部に配置されたガンマ線検出部421がガンマ線線源411と放射線透過面31の垂直方向で相対する方向に傾けられている。
この構成により、ガンマ線検出部421に到達するガンマ線の放射量が増加するため、より強度の低いガンマ線線源411を用いることができる。
Furthermore, in this embodiment, the projection angle of the projecting
With this configuration, the radiation amount of gamma rays reaching the gamma
さらに、本実施形態において、中性子線を用いてチャンバー2内に充満された土砂の含水量ρmを計測する散乱型の水分計測装置50が放射線透過面31の機内側に装着されている。
この構成により、チャンバー2内に充満された土砂の湿潤密度ρtと含水量ρmとを計測できるため、湿潤密度ρtと含水量ρmとを用いて空気混入率Va/Vを算出でき、添加材として気泡を使用する場合にも、気泡混合量をリアルタイムで評価することができる。
Furthermore, in the present embodiment, a scattering-type
With this configuration, the wet density ρ t and the water content ρ m of the earth and sand filled in the
さらに、本実施形態において、水分計測装置50は、放射線透過面31の平面視で、ガンマ線線源411とガンマ線検出部421との間に装着されている。
この構成により、密度計測装置40と水分計測装置50とは、同一領域の土砂を測定対象としているため、湿潤密度ρtと含水量ρmとを用いて正確な空気混入率Va/Vを算出することができる。
Furthermore, in the present embodiment, the
With this configuration, the
以上、実施形態をもとに本発明を説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせ等にいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The present invention has been described above based on the embodiments. It should be understood by those skilled in the art that this embodiment is an example, and that various modifications can be made to the combination of each component, etc., and that such modifications are also within the scope of the present invention.
1 シールド掘進機
2 チャンバー
3 スキンプレート
4 カッターヘッド
5 回転リング
6 連結ビーム
7 カッター旋回モータ
8 隔壁
9 機内
10 掘削添加剤注入管
11 練混ぜ棒
12 スクリューコンベヤ
13 開口
20 土砂特性計測装置
30 開口閉塞蓋
31 放射線透過面
32 額部
33 突出部
40 密度計測装置
41 ガンマ線線源部
42 ガンマ線計測部
50 水分計測装置
51 中性子線線源
52 中性子線計測部
53 カバー
411 ガンマ線線源
412 カバー
421 ガンマ線検出部
422 密度算出部
1
本発明の土砂特性計測装置は、シールド掘進機におけるカッターヘッドと隔壁との間に形成されたチャンバー内に充満された土砂の特性を計測する土砂特性計測装置であって、前記隔壁に形成された開口を閉塞する放射線透過面を備えた開口閉塞蓋と、ガンマ線を用いて前記チャンバー内に充満された土砂の湿潤密度を計測する密度計測装置と、を具備し、前記放射線透過面には、チャンバー内に突出する筒状体の突出部が形成され、前記密度計測装置は、前記放射線透過面の機内側に装着されたガンマ線線源と、前記ガンマ線線源から発信された前記ガンマ線の放射線量を検出する、前記突出部内に配置されたガンマ線検出部とを備え、前記突出部の突出角度は、内部に配置された前記ガンマ線検出部が前記ガンマ線線源と前記放射線透過面の垂直方向で相対する方向に傾けられていることを特徴とする。
また、本発明の土砂特性計測装置は、シールド掘進機におけるカッターヘッドと隔壁との間に形成されたチャンバー内に充満された土砂の特性を計測する土砂特性計測装置であって、前記隔壁に形成された開口を閉塞する放射線透過面を備えた開口閉塞蓋と、ガンマ線を用いて前記チャンバー内に充満された土砂の湿潤密度を計測する密度計測装置と、を具備し、前記放射線透過面には、チャンバー内に突出する筒状体の突出部が形成され、前記密度計測装置は、前記放射線透過面の機内側に装着されたガンマ線線源と、前記ガンマ線線源から発信された前記ガンマ線の放射線量を検出する、前記突出部内に配置されたガンマ線検出部とを備え、中性子線を用いて前記チャンバー内に充満された土砂の含水量を計測する散乱型の水分計測装置が前記放射線透過面の機内側に装着されていることを特徴とする。
さらに、本発明の土砂特性計測装置において、前記水分計測装置は、前記放射線透過面の平面視で、前記ガンマ線線源と前記ガンマ線検出部との間に装着されていても良い。
さらに、本発明の土砂特性計測装置において、前記放射線透過面は、前記隔壁よりも薄肉化されていても良い。
さらに、本発明の土砂特性計測装置において、前記ガンマ線線源と前記ガンマ線検出部とは、前記放射線透過面の平面視で、前記放射線透過面の中心を挟んだ所定間隔で配置されていても良い。
A soil characteristic measuring device according to the present invention is a soil characteristics measuring device for measuring characteristics of soil filled in a chamber formed between a cutter head and a partition in a shield tunneling machine. and a density measuring device for measuring the wet density of soil filled in the chamber using gamma rays. A protruding part of a cylindrical body protruding inward is formed, and the density measuring device measures a gamma ray source mounted on the inner side of the radiation transmitting surface and a radiation dose of the gamma ray emitted from the gamma ray source. a gamma ray detection unit disposed within the protrusion for detecting, wherein the projection angle of the protrusion is such that the gamma ray detection unit disposed inside faces the gamma ray source in a direction perpendicular to the radiation transmitting surface. It is characterized by being tilted in a direction .
Further, the earth and sand characteristic measuring apparatus of the present invention is an earth and sand characteristic measuring apparatus for measuring the characteristics of earth and sand filled in a chamber formed between a cutter head and a partition in a shield machine, wherein and a density measuring device for measuring the wet density of the soil filled in the chamber using gamma rays, wherein the radiation transmitting surface has , a projecting portion of a cylindrical body projecting into the chamber is formed, and the density measuring device includes a gamma ray source mounted on the inner side of the radiation transmitting surface, and the gamma ray radiation emitted from the gamma ray source. a gamma ray detector arranged in the projecting portion for detecting the amount of water, and a scattering type moisture measuring device for measuring the moisture content of the soil filled in the chamber using a neutron beam on the radiation transmitting surface. It is characterized by being installed inside the aircraft.
Furthermore, in the soil property measuring device of the present invention, the moisture measuring device may be mounted between the gamma ray source and the gamma ray detector in a plan view of the radiation transmitting surface.
Furthermore, in the soil property measuring device of the present invention, the radiation transmitting surface may be thinner than the partition wall.
Furthermore, in the sediment property measuring apparatus of the present invention, the gamma ray source and the gamma ray detection unit may be arranged at a predetermined interval across the center of the radiation transmitting surface in a plan view of the radiation transmitting surface. .
Claims (6)
前記隔壁に形成された開口を閉塞する放射線透過面を備えた開口閉塞蓋と、
ガンマ線を用いて前記チャンバー内に充満された土砂の湿潤密度を計測する密度計測装置と、を具備し、
前記放射線透過面には、チャンバー内に突出する筒状体の突出部が形成され、
前記密度計測装置は、前記放射線透過面の機内側に装着されたガンマ線線源と、前記ガンマ線線源から発信された前記ガンマ線の放射線量を検出する、前記突出部内に配置されたガンマ線検出部とを備えていることを特徴とする土砂特性計測装置。 A soil characteristics measuring device for measuring characteristics of soil filled in a chamber formed between a cutter head and a bulkhead in a shield machine,
an opening closing lid having a radiation transmitting surface that closes the opening formed in the partition;
a density measuring device that measures the wet density of the soil filled in the chamber using gamma rays,
The radiation transmitting surface is formed with a projecting portion of a cylindrical body projecting into the chamber,
The density measuring device includes a gamma ray source mounted on the inner side of the radiation transmitting surface, and a gamma ray detector arranged in the protruding portion for detecting the radiation dose of the gamma rays emitted from the gamma ray source. A sediment characteristic measuring device, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021172866A JP7066907B1 (en) | 2021-10-22 | 2021-10-22 | Sediment characteristics measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021172866A JP7066907B1 (en) | 2021-10-22 | 2021-10-22 | Sediment characteristics measuring device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP7066907B1 JP7066907B1 (en) | 2022-05-13 |
JP2023062772A true JP2023062772A (en) | 2023-05-09 |
Family
ID=81600647
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021172866A Active JP7066907B1 (en) | 2021-10-22 | 2021-10-22 | Sediment characteristics measuring device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7066907B1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59177498A (en) * | 1983-03-28 | 1984-10-08 | 石川島播磨重工業株式会社 | Controller for shielded excavator |
US4774470A (en) * | 1985-09-19 | 1988-09-27 | Mitsui Engineering & Shipbuilding Co., Ltd. | Shield tunneling system capable of electromagnetically detecting and displaying conditions of ground therearound |
JPH03233095A (en) * | 1990-02-07 | 1991-10-17 | Toda Constr Co Ltd | Monitoring device in sealed chamber |
JPH05263584A (en) * | 1990-12-17 | 1993-10-12 | Daiho Constr Co Ltd | Shield tunneling machine |
JPH1019853A (en) * | 1996-07-09 | 1998-01-23 | Okumura Corp | Apparatus for judgment of ground |
JP2001098892A (en) * | 1999-10-01 | 2001-04-10 | Nishimatsu Constr Co Ltd | Dumping volume measuring apparatus in screw-type earth dumping equipment |
-
2021
- 2021-10-22 JP JP2021172866A patent/JP7066907B1/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59177498A (en) * | 1983-03-28 | 1984-10-08 | 石川島播磨重工業株式会社 | Controller for shielded excavator |
US4774470A (en) * | 1985-09-19 | 1988-09-27 | Mitsui Engineering & Shipbuilding Co., Ltd. | Shield tunneling system capable of electromagnetically detecting and displaying conditions of ground therearound |
JPH03233095A (en) * | 1990-02-07 | 1991-10-17 | Toda Constr Co Ltd | Monitoring device in sealed chamber |
JPH05263584A (en) * | 1990-12-17 | 1993-10-12 | Daiho Constr Co Ltd | Shield tunneling machine |
JPH1019853A (en) * | 1996-07-09 | 1998-01-23 | Okumura Corp | Apparatus for judgment of ground |
JP2001098892A (en) * | 1999-10-01 | 2001-04-10 | Nishimatsu Constr Co Ltd | Dumping volume measuring apparatus in screw-type earth dumping equipment |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7066907B1 (en) | 2022-05-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7285772B2 (en) | Logging tool with a parasitic radiation shield and method of logging with such a tool | |
US4698501A (en) | System for simultaneous gamma-gamma formation density logging while drilling | |
JPS5853733B2 (en) | Method and apparatus for measuring the density of a stratum penetrated by a borehole | |
JPH03260295A (en) | Calculator of backfilling grouting quantity in shield method and calculation method thereof | |
US4415804A (en) | Annihilation radiation analysis | |
US20140034822A1 (en) | Well-logging apparatus including axially-spaced, noble gas-based detectors | |
CA2506133C (en) | Logging tool with a parasitic radiation shield and method of logging with such a tool | |
JP2023062772A (en) | Sediment characteristics measuring device | |
US20140034821A1 (en) | Well-logging apparatus including azimuthally-spaced, noble gas-based detectors | |
JP2533811B2 (en) | Shield machine | |
JPH0694790B2 (en) | Excavation management method for earth pressure type shield machine | |
JP5788157B2 (en) | Unit water measurement method for fresh concrete in mixer trucks | |
JP6246691B2 (en) | Method and apparatus for measuring excavated sediment density of shield machine | |
JP3200778B2 (en) | Method and apparatus for measuring soil density and water content | |
JP2763580B2 (en) | Excavated soil volume measuring device and excavation method | |
JPH0765461B2 (en) | Monitoring device in shield chamber | |
SE465336B (en) | SET DETERMINATION OF DENSITY FOR UNDERLYING STOCK | |
JP7340420B2 (en) | Tunnel construction method and void exploration system | |
JP2769792B2 (en) | Apparatus and method for detecting filling degree of backfilling material | |
Klenke et al. | Collimated neutron probe for soil water content measurements | |
JP2024060943A (en) | Muddy earth pressure shield tunneling machine and soil density measurement method | |
JPH083317B2 (en) | Shield machine | |
Mazein et al. | Soil improvement in tunnel face using foam reagents in EPB TBM | |
JPS60157065A (en) | Soil monitoring device for shield drilling machine | |
Oliveira et al. | Design and calibration of a gamma ray transmission density probe |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20211220 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20211220 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220201 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220302 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220405 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220427 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7066907 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |