JP2966278B2 - 土質計測装置 - Google Patents
土質計測装置Info
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- JP2966278B2 JP2966278B2 JP7276594A JP7276594A JP2966278B2 JP 2966278 B2 JP2966278 B2 JP 2966278B2 JP 7276594 A JP7276594 A JP 7276594A JP 7276594 A JP7276594 A JP 7276594A JP 2966278 B2 JP2966278 B2 JP 2966278B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はトンネル建設等にあたっ
ての掘進部位の土質特性を計測する装置、とくにシール
ド掘進機において掘進中の土質特性を計測するようにし
た土質計測装置に関する。
ての掘進部位の土質特性を計測する装置、とくにシール
ド掘進機において掘進中の土質特性を計測するようにし
た土質計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】地下鉄や下水道などのシールドトンネル
の建設にあたっては、その安全性がトンネルの安定性解
析、耐震解析等によって評価される。この評価のために
は、トンネルを建設する地盤の土質特性、とくに粘着力
を求める必要がある。従来このためには、土質縦断面図
などに基づいて掘進する当該地盤の土質に対応してあら
かじめ設定された所定の特性パラメータを用いたり、あ
るいは掘進ルートにそって所定のサンプリング間隔で標
準貫入試験を実施してその結果を用いるのが一般であっ
た。
の建設にあたっては、その安全性がトンネルの安定性解
析、耐震解析等によって評価される。この評価のために
は、トンネルを建設する地盤の土質特性、とくに粘着力
を求める必要がある。従来このためには、土質縦断面図
などに基づいて掘進する当該地盤の土質に対応してあら
かじめ設定された所定の特性パラメータを用いたり、あ
るいは掘進ルートにそって所定のサンプリング間隔で標
準貫入試験を実施してその結果を用いるのが一般であっ
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の土質特性の取得法のうち、土質に対応する所定パラメ
ータを用いる方法では、その土質に典型的な値を使用す
るだけのことであり実際の特性を正しく表わしているか
どうかについて確認されていない点で信頼性に難があ
る。また、標準貫入試験によるサンプリング結果の使用
についても、短い間隔で多数のサンプリングを実施する
のは実際上困難である。一方、実際の土の特性は場所的
変動が大きいので、上記従来法のいずれも信頼性の高い
解析結果を得ることができない。したがって本発明は、
上記従来の問題点にかんがみ、シールド掘進機が現に掘
進中の地盤の土質特性を逐次現場において計測できるよ
うにした土質計測装置を提供することを目的とする。
の土質特性の取得法のうち、土質に対応する所定パラメ
ータを用いる方法では、その土質に典型的な値を使用す
るだけのことであり実際の特性を正しく表わしているか
どうかについて確認されていない点で信頼性に難があ
る。また、標準貫入試験によるサンプリング結果の使用
についても、短い間隔で多数のサンプリングを実施する
のは実際上困難である。一方、実際の土の特性は場所的
変動が大きいので、上記従来法のいずれも信頼性の高い
解析結果を得ることができない。したがって本発明は、
上記従来の問題点にかんがみ、シールド掘進機が現に掘
進中の地盤の土質特性を逐次現場において計測できるよ
うにした土質計測装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１に記
載の本発明は、図１に示すように、シールド掘進機のス
キンシェルまたはバルクヘッドに設けられた歪み計３３
と、歪み計３３の検出値からスキンシェルに作用する周
面摩擦力を求める周面摩擦力算出手段５１と、周面摩擦
力を基にシールド掘進機まわりの土質特性を演算する演
算手段５２とからなるものとした。
載の本発明は、図１に示すように、シールド掘進機のス
キンシェルまたはバルクヘッドに設けられた歪み計３３
と、歪み計３３の検出値からスキンシェルに作用する周
面摩擦力を求める周面摩擦力算出手段５１と、周面摩擦
力を基にシールド掘進機まわりの土質特性を演算する演
算手段５２とからなるものとした。
【０００５】また請求項２に記載の発明は、図２に示す
ように、シールド掘進機のシールドジャッキのジャッキ
推力を計測するジャッキ推力計測手段５３と、バルクヘ
ッドの前面土圧力を計測する土圧計測手段５４と、カッ
タ荷重を計測するカッタ荷重計測手段５５と、ジャッキ
推力、前面土圧力およびカッタ荷重からスキンシェルに
作用する周面摩擦力を求める周面摩擦力算出手段５１’
と、周面摩擦力を基にシールド掘進機まわりの土質特性
を演算する演算手段５２とからなるものとした。
ように、シールド掘進機のシールドジャッキのジャッキ
推力を計測するジャッキ推力計測手段５３と、バルクヘ
ッドの前面土圧力を計測する土圧計測手段５４と、カッ
タ荷重を計測するカッタ荷重計測手段５５と、ジャッキ
推力、前面土圧力およびカッタ荷重からスキンシェルに
作用する周面摩擦力を求める周面摩擦力算出手段５１’
と、周面摩擦力を基にシールド掘進機まわりの土質特性
を演算する演算手段５２とからなるものとした。
【０００６】
【作用】請求項１のものでは、周面摩擦力算出手段５１
によって歪み計３３の検出値からシールド掘進機のスキ
ンシェルに作用する周面摩擦力が求められる。スキンシ
ェル外径をＤ、スキンシェル長さをＬとし、土の粘着力
をｃ、周面摩擦力をＰｆとすれば、次の関係が成立する
ので、上に求められた周面摩擦力から、演算手段５２に
おいて土質特性としての粘着力が得られる。 ｃ＝Ｐｆ／（π・Ｄ・Ｌ） 歪み計３３がシールド掘進機のスキンシェルまたはバル
クヘッドに設けられるので、シールドトンネルの全長に
わたって、掘進中の土の土質特性がシールド掘進機内に
おいて逐次連続的に得られる。
によって歪み計３３の検出値からシールド掘進機のスキ
ンシェルに作用する周面摩擦力が求められる。スキンシ
ェル外径をＤ、スキンシェル長さをＬとし、土の粘着力
をｃ、周面摩擦力をＰｆとすれば、次の関係が成立する
ので、上に求められた周面摩擦力から、演算手段５２に
おいて土質特性としての粘着力が得られる。 ｃ＝Ｐｆ／（π・Ｄ・Ｌ） 歪み計３３がシールド掘進機のスキンシェルまたはバル
クヘッドに設けられるので、シールドトンネルの全長に
わたって、掘進中の土の土質特性がシールド掘進機内に
おいて逐次連続的に得られる。
【０００７】請求項２のものでは、周面摩擦力がジャッ
キ推力、前面土圧力およびカッタ荷重から計算によって
求められる。そして請求項１のものと同様に、この周面
摩擦力から、演算手段において土質特性が演算される。
掘進管理のため通常用いられるジャッキ推力および前面
土圧力を求める計測手段のほかに、カッタ荷重計測手段
５５を追加するだけで済む。カッタ荷重計測手段として
は、例えば変位計をカッタシャフトの後端に当接させて
設けることができる。
キ推力、前面土圧力およびカッタ荷重から計算によって
求められる。そして請求項１のものと同様に、この周面
摩擦力から、演算手段において土質特性が演算される。
掘進管理のため通常用いられるジャッキ推力および前面
土圧力を求める計測手段のほかに、カッタ荷重計測手段
５５を追加するだけで済む。カッタ荷重計測手段として
は、例えば変位計をカッタシャフトの後端に当接させて
設けることができる。
【０００８】
【実施例】図３は本発明の実施例を示すブロック図、図
４はそのシールド掘進機におけるレイアウトを示す。シ
ールド掘進機１の前胴２の前部にはバルクヘッド４が設
けられ、バルクヘッド中央部の軸受け５に支持されたカ
ッタ６が前胴２の先端に突出している。カッタ６はその
カッタシャフト７が軸受け５を貫通して後方へ延び、回
転駆動用のギヤ８を備えている。ギヤ８部はバルクヘッ
ド４から延びるギヤケース９内に収容されている。後胴
３のフレーム１０からはシールド掘進機の軸と平行に複
数本の中折れジャッキ１１’が延び、その前端がバルク
ヘッド４に設けられたジャッキサポート１２に連結され
ている。バルクヘッド４の下部からは掘削した土を搬送
するためのスクリュウコンベア１３が後胴３内の後上方
へ延びている。なお、１４はシールドセグメントであ
る。
４はそのシールド掘進機におけるレイアウトを示す。シ
ールド掘進機１の前胴２の前部にはバルクヘッド４が設
けられ、バルクヘッド中央部の軸受け５に支持されたカ
ッタ６が前胴２の先端に突出している。カッタ６はその
カッタシャフト７が軸受け５を貫通して後方へ延び、回
転駆動用のギヤ８を備えている。ギヤ８部はバルクヘッ
ド４から延びるギヤケース９内に収容されている。後胴
３のフレーム１０からはシールド掘進機の軸と平行に複
数本の中折れジャッキ１１’が延び、その前端がバルク
ヘッド４に設けられたジャッキサポート１２に連結され
ている。バルクヘッド４の下部からは掘削した土を搬送
するためのスクリュウコンベア１３が後胴３内の後上方
へ延びている。なお、１４はシールドセグメントであ
る。
【０００９】バルクヘッド４には、土圧計３１が前方へ
突出して設けられている。またシールドジャッキ１１に
はその油圧を検知する油圧センサ３２が取り付けられて
いる。 そして、前胴２のスキンシェル１６には歪み計
３３が取り付けられている。シールド掘進機１内すなわ
ち前胴２あるいは後胴３内には計測・記録装置２０が設
置され、これに土圧計３１および油圧センサ３２からの
信号が入力される。
突出して設けられている。またシールドジャッキ１１に
はその油圧を検知する油圧センサ３２が取り付けられて
いる。 そして、前胴２のスキンシェル１６には歪み計
３３が取り付けられている。シールド掘進機１内すなわ
ち前胴２あるいは後胴３内には計測・記録装置２０が設
置され、これに土圧計３１および油圧センサ３２からの
信号が入力される。
【００１０】計測・記録装置２０では、バルクヘッド前
面土圧力算出部２１が土圧計３１の検出信号からバルク
ヘッド前面土圧力Ｐｐを求め、ジャッキ推力算出部２２
が油圧センサ３２の信号からジャッキ推力Ｐｊを求め
る。これらの前面土圧力Ｐｐ、ジャッキ推力Ｐｊは掘進
管理データ計測部２３でデータ処理され、掘進管理のた
めのデータが記録部２６に記録される。計測・記録装置
２０にはさらに歪み計３３からの検出信号が入力され
る。計測・記録装置２０は、歪み計３３で検出された歪
み量δとスキンシェル１６に対する周面摩擦力Ｐｆとの
対応関係があらかじめ求められた歪み−周面摩擦力マッ
プを備える周面摩擦力算出部２４を有し、上記歪み計３
３からの検出信号に基づいて周面摩擦力Ｐｆを上記マッ
プから読み出して計測される。
面土圧力算出部２１が土圧計３１の検出信号からバルク
ヘッド前面土圧力Ｐｐを求め、ジャッキ推力算出部２２
が油圧センサ３２の信号からジャッキ推力Ｐｊを求め
る。これらの前面土圧力Ｐｐ、ジャッキ推力Ｐｊは掘進
管理データ計測部２３でデータ処理され、掘進管理のた
めのデータが記録部２６に記録される。計測・記録装置
２０にはさらに歪み計３３からの検出信号が入力され
る。計測・記録装置２０は、歪み計３３で検出された歪
み量δとスキンシェル１６に対する周面摩擦力Ｐｆとの
対応関係があらかじめ求められた歪み−周面摩擦力マッ
プを備える周面摩擦力算出部２４を有し、上記歪み計３
３からの検出信号に基づいて周面摩擦力Ｐｆを上記マッ
プから読み出して計測される。
【００１１】すなわち、シールドセグメント１４の１リ
ング分の掘進を完了し、シールドジャッキ１１を縮める
と、バルクヘッド前面土圧力Ｐｐとスキンシェル１６に
作用する周面摩擦力Ｐｆとは釣合状態となる。新しいシ
ールドセグメント１４の組み立て後、掘進を再開するた
めにシールドジャッキ１１を伸長作用させると、バルク
ヘッド前面土圧力Ｐｐはシールドジャッキのジャッキ推
力Ｐｊにより支えられる。このとき同時に周面摩擦力Ｐ
ｆはその方向が反転してジャッキ推力Ｐｊと対抗するこ
とになる。ここでこの周面摩擦力Ｐｆによってスキンシ
ェル１６に歪みが生じる。したがって歪み計３３をあら
かじめ検定較正しておくことにより、歪みに対応しての
周面摩擦力Ｐｆが求められる。上記周面摩擦力算出部２
４が発明の周面摩擦力算出手段を構成している。
ング分の掘進を完了し、シールドジャッキ１１を縮める
と、バルクヘッド前面土圧力Ｐｐとスキンシェル１６に
作用する周面摩擦力Ｐｆとは釣合状態となる。新しいシ
ールドセグメント１４の組み立て後、掘進を再開するた
めにシールドジャッキ１１を伸長作用させると、バルク
ヘッド前面土圧力Ｐｐはシールドジャッキのジャッキ推
力Ｐｊにより支えられる。このとき同時に周面摩擦力Ｐ
ｆはその方向が反転してジャッキ推力Ｐｊと対抗するこ
とになる。ここでこの周面摩擦力Ｐｆによってスキンシ
ェル１６に歪みが生じる。したがって歪み計３３をあら
かじめ検定較正しておくことにより、歪みに対応しての
周面摩擦力Ｐｆが求められる。上記周面摩擦力算出部２
４が発明の周面摩擦力算出手段を構成している。
【００１２】次に、こうして求められた周面摩擦力の計
測値Ｐｆを基に、粘着力演算部２５において次式により
土の粘着力ｃを演算する。 ｃ＝Ｐｆ／（π・Ｄ・Ｌ） ただし、 Ｄ：スキンシェル外径 Ｌ：スキンシェル長さ である。このあと、この粘着力ｃは記録部２６に記録さ
れるとともに必要に応じて外部へ出力される。粘着力演
算部２５が発明の演算手段を構成している。
測値Ｐｆを基に、粘着力演算部２５において次式により
土の粘着力ｃを演算する。 ｃ＝Ｐｆ／（π・Ｄ・Ｌ） ただし、 Ｄ：スキンシェル外径 Ｌ：スキンシェル長さ である。このあと、この粘着力ｃは記録部２６に記録さ
れるとともに必要に応じて外部へ出力される。粘着力演
算部２５が発明の演算手段を構成している。
【００１３】本実施例は以上のように構成され、シール
ド掘進機１のスキンシェル１６に歪み計３３を設け、そ
の検出信号に基づいて求めた周面摩擦力から土の粘着力
を計測するものとしたので、掘進管理のためのデータ計
測と同様にシールド掘進機内においてシールドトンネル
の全長にわたって逐次連続的に、土質特性としての粘着
力を得ることができ、精度の高い安定性解析や耐震解析
などが行なえるという効果を有する。そして、検出素子
部として歪み計３３を設置するだけで済むから、コスト
が安価であるという効果を有する。
ド掘進機１のスキンシェル１６に歪み計３３を設け、そ
の検出信号に基づいて求めた周面摩擦力から土の粘着力
を計測するものとしたので、掘進管理のためのデータ計
測と同様にシールド掘進機内においてシールドトンネル
の全長にわたって逐次連続的に、土質特性としての粘着
力を得ることができ、精度の高い安定性解析や耐震解析
などが行なえるという効果を有する。そして、検出素子
部として歪み計３３を設置するだけで済むから、コスト
が安価であるという効果を有する。
【００１４】なお、上記実施例では、歪み計３３をスキ
ンシェル１６に設置したが、このほかバルクヘッド４の
ジャッキサポート１２近傍に歪み計３３を設置しても、
周面摩擦力に対応する歪みを高精度に検出することがで
きる。表１は、図５に示す解析モデルにおいて、バルク
ヘッド（４）のジャッキサポート（１２）部を拘束し
て、スキンシェル（１６）に３００ｔｏｎｆの周面摩擦
力を加えたときのシミュレーション結果を示す。
ンシェル１６に設置したが、このほかバルクヘッド４の
ジャッキサポート１２近傍に歪み計３３を設置しても、
周面摩擦力に対応する歪みを高精度に検出することがで
きる。表１は、図５に示す解析モデルにおいて、バルク
ヘッド（４）のジャッキサポート（１２）部を拘束し
て、スキンシェル（１６）に３００ｔｏｎｆの周面摩擦
力を加えたときのシミュレーション結果を示す。
【表１】
【００１５】これによれば、ケースＡに示されるよう
に、図５のカバープレート（１７）部における歪み応力
が−０．５ｋｇ／ｍｍ2 、軸受け（５）部が０．１ｋｇ
／ｍｍ2 に対して、スキンシェル（１６）面ではａ方向
に６．１ｋｇ／ｍｍ2 、またジャッキサポート（１２）
部ではｂ方向に−１０．２ｋｇ／ｍｍ2 の歪み応力が発
生している。これにより、スキンシェルへの周面摩擦力
の構造応答がスキンシェル面およびジャッキサポート部
に現われるので、これらの部位の歪みから周面摩擦力が
精度よく求められる。なお、参考のために、同じくジャ
ッキサポート（１２）部を拘束して、バルクヘッド前面
土圧力を代表してバルクヘッド（４）に一様圧力１００
ｔｏｎｆを加えたとき、および掘削荷重を代表してカッ
タに軸荷重５０ｔｏｎｆを加えたときの状態を、ケース
Ｂ、ケースＣとして表１に併示する。周面摩擦力による
場合のみ大きな歪みが発生していることがわかる。
に、図５のカバープレート（１７）部における歪み応力
が−０．５ｋｇ／ｍｍ2 、軸受け（５）部が０．１ｋｇ
／ｍｍ2 に対して、スキンシェル（１６）面ではａ方向
に６．１ｋｇ／ｍｍ2 、またジャッキサポート（１２）
部ではｂ方向に−１０．２ｋｇ／ｍｍ2 の歪み応力が発
生している。これにより、スキンシェルへの周面摩擦力
の構造応答がスキンシェル面およびジャッキサポート部
に現われるので、これらの部位の歪みから周面摩擦力が
精度よく求められる。なお、参考のために、同じくジャ
ッキサポート（１２）部を拘束して、バルクヘッド前面
土圧力を代表してバルクヘッド（４）に一様圧力１００
ｔｏｎｆを加えたとき、および掘削荷重を代表してカッ
タに軸荷重５０ｔｏｎｆを加えたときの状態を、ケース
Ｂ、ケースＣとして表１に併示する。周面摩擦力による
場合のみ大きな歪みが発生していることがわかる。
【００１６】図６および図７は、第２の実施例を示す。
この実施例では、前実施例における歪み計のかわりに、
ギヤケース９の後端部に変位計３４が取り付けられ、カ
ッタシャフト７の後端がこの変位計３４に当接してい
る。バルクヘッド４に設けられた土圧計３１およびシー
ルドジャッキ１１の油圧センサ３２からの信号が計測・
記録装置４０に入力されるほか、上記変位計３４からの
信号が計測・記録装置４０に入力される。その他の構成
は前実施例と同じである。計測・記録装置４０では、ま
ずバルクヘッド前面土圧力算出部２１が土圧計３１の検
出信号からバルクヘッド前面土圧力Ｐｐを求め、ジャッ
キ推力算出部２２が油圧センサ３２の信号からジャッキ
推力Ｐｊを求める。
この実施例では、前実施例における歪み計のかわりに、
ギヤケース９の後端部に変位計３４が取り付けられ、カ
ッタシャフト７の後端がこの変位計３４に当接してい
る。バルクヘッド４に設けられた土圧計３１およびシー
ルドジャッキ１１の油圧センサ３２からの信号が計測・
記録装置４０に入力されるほか、上記変位計３４からの
信号が計測・記録装置４０に入力される。その他の構成
は前実施例と同じである。計測・記録装置４０では、ま
ずバルクヘッド前面土圧力算出部２１が土圧計３１の検
出信号からバルクヘッド前面土圧力Ｐｐを求め、ジャッ
キ推力算出部２２が油圧センサ３２の信号からジャッキ
推力Ｐｊを求める。
【００１７】そして、カッタ荷重算出部４１が変位計３
４の検出信号を基にカッタ荷重Ｐｃを求める。カッタ荷
重について説明すると、カッタ６には掘削荷重が作用
し、これを支持する軸受け５には軸方向の撓みが発生す
る。この撓みがカッタシャフト７と当接するようギヤケ
ース９に設けられた変位計３４により検出され、カッタ
荷重に比例する信号が得られる。カッタ荷重と変位計出
力の関係はあらかじめ検定較正しておくことにより、カ
ッタ荷重Ｐｃが求められる。
４の検出信号を基にカッタ荷重Ｐｃを求める。カッタ荷
重について説明すると、カッタ６には掘削荷重が作用
し、これを支持する軸受け５には軸方向の撓みが発生す
る。この撓みがカッタシャフト７と当接するようギヤケ
ース９に設けられた変位計３４により検出され、カッタ
荷重に比例する信号が得られる。カッタ荷重と変位計出
力の関係はあらかじめ検定較正しておくことにより、カ
ッタ荷重Ｐｃが求められる。
【００１８】また、ジャッキ推力Ｐｊは作動している各
シールドジャッキ１１の油圧とその総断面積の積から求
められる。上記土圧計３１およびバルクヘッド前面土圧
力算出部２１が発明の土圧計測手段を構成し、油圧セン
サ３２およびジャッキ推力算出部２２がジャッキ推力計
測手段を構成している。そして、変位計３４およびカッ
タ荷重算出部４１がカッタ荷重計測手段を構成してい
る。
シールドジャッキ１１の油圧とその総断面積の積から求
められる。上記土圧計３１およびバルクヘッド前面土圧
力算出部２１が発明の土圧計測手段を構成し、油圧セン
サ３２およびジャッキ推力算出部２２がジャッキ推力計
測手段を構成している。そして、変位計３４およびカッ
タ荷重算出部４１がカッタ荷重計測手段を構成してい
る。
【００１９】次いで、これらの検出値から周面摩擦力計
算部４２においてスキンシェル１６への周面摩擦力Ｐｆ
を計算する。そして、この周面摩擦力Ｐｆから粘着力演
算部２５で前実施例と同様にして、土の粘着力ｃを求め
る。すなわち、各検出値の間には次の関係がある。 Ｐｊ＝Ｐｆ＋Ｐｐ＋Ｐｃ これより、 Ｐｆ＝Ｐｊ−（Ｐｐ＋Ｐｃ） が求められ、 ｃ＝Ｐｆ／（π・Ｄ・Ｌ） により、土の粘着力ｃが得られる。算出されたこの粘着
力ｃが記録部２６に記録されるとともに必要に応じて外
部へ出力される。
算部４２においてスキンシェル１６への周面摩擦力Ｐｆ
を計算する。そして、この周面摩擦力Ｐｆから粘着力演
算部２５で前実施例と同様にして、土の粘着力ｃを求め
る。すなわち、各検出値の間には次の関係がある。 Ｐｊ＝Ｐｆ＋Ｐｐ＋Ｐｃ これより、 Ｐｆ＝Ｐｊ−（Ｐｐ＋Ｐｃ） が求められ、 ｃ＝Ｐｆ／（π・Ｄ・Ｌ） により、土の粘着力ｃが得られる。算出されたこの粘着
力ｃが記録部２６に記録されるとともに必要に応じて外
部へ出力される。
【００２０】この実施例は以上のように、ギヤケース９
の後端部に設けた変位計３４の信号に基づいてカッタ荷
重を求めるとともに、従来から掘進管理に用いられてい
るバルクヘッド前面土圧力Ｐｐおよびジャッキ推力Ｐｊ
を利用して、演算により土の粘着力を計測するものとし
たので、前実施例と同じく、シールド掘進機１内におい
てシールドトンネルの全長にわたって逐次連続的に、土
質特性としての粘着力を得ることができ、精度の高い安
定性解析や耐震解析などが行なえる。検出素子部として
は新たにカッタ荷重計測のための変位計３４を設置する
だけで済むから、前実施例と同様にコストが安価である
という効果を有する。
の後端部に設けた変位計３４の信号に基づいてカッタ荷
重を求めるとともに、従来から掘進管理に用いられてい
るバルクヘッド前面土圧力Ｐｐおよびジャッキ推力Ｐｊ
を利用して、演算により土の粘着力を計測するものとし
たので、前実施例と同じく、シールド掘進機１内におい
てシールドトンネルの全長にわたって逐次連続的に、土
質特性としての粘着力を得ることができ、精度の高い安
定性解析や耐震解析などが行なえる。検出素子部として
は新たにカッタ荷重計測のための変位計３４を設置する
だけで済むから、前実施例と同様にコストが安価である
という効果を有する。
【００２１】なお、図示実施例では油圧センサ３２が個
別のシールドジャッキ１１に設けられているが、作動す
るシールドジャッキは共通の油圧源で駆動されるので、
油圧センサは共通の油圧源に設置してもよい。なおま
た、本発明は上記各実施例のみに限定されることなく、
種々の態様で実施することができる。さらに例えば、上
記第２の実施例の構成に、第１の実施例における歪み計
３３をも加えた構成とすれば、歪み計３３の検出信号に
基づいて得た周面摩擦力と、バルクヘッド前面土圧力Ｐ
ｐ、カッタ荷重Ｐｃおよびジャッキ推力Ｐｊから演算し
て求めた周面摩擦力とを比較することにより、データエ
ラーの検出が容易となり、一層信頼性の高い土質特性が
取得できる。
別のシールドジャッキ１１に設けられているが、作動す
るシールドジャッキは共通の油圧源で駆動されるので、
油圧センサは共通の油圧源に設置してもよい。なおま
た、本発明は上記各実施例のみに限定されることなく、
種々の態様で実施することができる。さらに例えば、上
記第２の実施例の構成に、第１の実施例における歪み計
３３をも加えた構成とすれば、歪み計３３の検出信号に
基づいて得た周面摩擦力と、バルクヘッド前面土圧力Ｐ
ｐ、カッタ荷重Ｐｃおよびジャッキ推力Ｐｊから演算し
て求めた周面摩擦力とを比較することにより、データエ
ラーの検出が容易となり、一層信頼性の高い土質特性が
取得できる。
【００２２】
【発明の効果】以上のとおり、本発明は、シールド掘進
機のスキンシェルまたはバルクヘッドに歪み計を設け、
その検出値からスキンシェルに作用する周面摩擦力を求
めて、この周面摩擦力を基にシールド掘進機まわりの土
質特性を演算により求めるものとしたので、シールドト
ンネルの全長にわたって、シールド掘進機が現に掘進中
の地盤の土質特性がシールド掘進機内において逐次連続
的に得られる。これにより、従来の標準貫入試験による
サンプリング等と比較して、場所的変動が大きい場合で
も高い精度で土質特性が得られ、信頼性の高い安定性解
析や耐震解析などが行なえるという効果を有する。ま
た、検出素子部としては歪み計を設置するだけで済むか
ら、コストが安価であるという効果を有する。
機のスキンシェルまたはバルクヘッドに歪み計を設け、
その検出値からスキンシェルに作用する周面摩擦力を求
めて、この周面摩擦力を基にシールド掘進機まわりの土
質特性を演算により求めるものとしたので、シールドト
ンネルの全長にわたって、シールド掘進機が現に掘進中
の地盤の土質特性がシールド掘進機内において逐次連続
的に得られる。これにより、従来の標準貫入試験による
サンプリング等と比較して、場所的変動が大きい場合で
も高い精度で土質特性が得られ、信頼性の高い安定性解
析や耐震解析などが行なえるという効果を有する。ま
た、検出素子部としては歪み計を設置するだけで済むか
ら、コストが安価であるという効果を有する。
【００２３】またシールド掘進機のジャッキ推力、バル
クヘッドの前面土圧力を計測する手段とともにカッタ荷
重計測手段を設け、これらの計測値から計算によって上
記周面摩擦力を求めるようにしたものでも、同じくシー
ルド掘進機が現に掘進中の地盤の土質特性をシールド掘
進機内において逐次連続的に得ることができ、場所的変
動が大きい場合でも高い精度で土質特性が得られる。ま
た、ジャッキ推力および前面土圧力は掘進管理のため通
常用いられるデータであり、検出素子部としてはカッタ
荷重計測用を追加するだけで済み、コストが安価である
という効果を有する。
クヘッドの前面土圧力を計測する手段とともにカッタ荷
重計測手段を設け、これらの計測値から計算によって上
記周面摩擦力を求めるようにしたものでも、同じくシー
ルド掘進機が現に掘進中の地盤の土質特性をシールド掘
進機内において逐次連続的に得ることができ、場所的変
動が大きい場合でも高い精度で土質特性が得られる。ま
た、ジャッキ推力および前面土圧力は掘進管理のため通
常用いられるデータであり、検出素子部としてはカッタ
荷重計測用を追加するだけで済み、コストが安価である
という効果を有する。
【図１】本発明の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施例を示すブロック図であ
る。
る。
【図４】実施例のレイアウトを示す図である。
【図５】解析モデルを示す図である。
【図６】第２の実施例を示すブロック図である。
【図７】第２の実施例のレイアウトを示す図である。
１ シールド掘進機 ２ 前胴 ３ 後胴 ４ バルクヘッド ５ 軸受け ６ カッタ ７ カッタシャフト ８ ギヤ ９ ギヤケース １０ フレーム １１ シールドジャッキ １１’ 中折れジャッキ １２ ジャッキサポート １３ スクリュウコンベア １４ シールドセグメント ２０ 計測・記録装置 ２１ バルクヘッド前面土圧力算出部 ２２ ジャッキ推力算出部 ２３ 掘進管理データ計測部 ２４ 周面摩擦力算出部 ２５ 粘着力演算部 ２６ 記録部 ３１ 土圧計 ３２ 油圧センサ ３３ 歪み計 ３４ 変位計 ４０ 計測・記録装置 ４１ カッタ荷重算出部 ４２ 周面摩擦力計算部 Ｐｆ 周面摩擦力 Ｐｐ バルクヘッド前面土圧力 Ｐｊ ジャッキ推力 Ｐｃ カッタ荷重
Claims (4)
- 【請求項１】 シールド掘進機のスキンシェルまたはバ
ルクヘッドに設けられた歪み計と、該歪み計の検出値か
ら前記スキンシェルに作用する周面摩擦力を求める周面
摩擦力算出手段と、前記周面摩擦力を基にシールド掘進
機まわりの土質特性を演算する演算手段とからなること
を特徴とする土質計測装置。 - 【請求項２】 前記周面摩擦力算出手段は、あらかじめ
設定された歪み−周面摩擦力マップから読み出すもので
あることを特徴とする請求項１記載の土質計測装置。 - 【請求項３】 シールド掘進機のシールドジャッキのジ
ャッキ推力を計測するジャッキ推力計測手段と、バルク
ヘッドの前面土圧力を計測する土圧計測手段と、カッタ
荷重を計測するカッタ荷重計測手段と、前記ジャッキ推
力、前面土圧力およびカッタ荷重からスキンシェルに作
用する周面摩擦力を求める周面摩擦力算出手段と、前記
周面摩擦力を基にシールド掘進機まわりの土質特性を演
算する演算手段とからなることを特徴とする土質計測装
置。 - 【請求項４】 前記カッタ荷重計測手段は、前記バルク
ヘッドから延びるギヤケースの後端部に、カッタシャフ
トの後端に当接させて設けられた変位計と、該変位計の
検出信号を基にカッタ荷重を求めるカッタ荷重算出部か
ら構成されていることを特徴とする請求項３記載の土質
計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7276594A JP2966278B2 (ja) | 1994-03-17 | 1994-03-17 | 土質計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7276594A JP2966278B2 (ja) | 1994-03-17 | 1994-03-17 | 土質計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07260666A JPH07260666A (ja) | 1995-10-13 |
| JP2966278B2 true JP2966278B2 (ja) | 1999-10-25 |
Family
ID=13498802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7276594A Expired - Lifetime JP2966278B2 (ja) | 1994-03-17 | 1994-03-17 | 土質計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2966278B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102305844B (zh) * | 2011-05-24 | 2013-11-27 | 北京工业大学 | 一种土压平衡盾构施工土体改良试验的土压舱模型装置 |
| CN103117020B (zh) * | 2013-02-20 | 2014-10-08 | 苏州科技学院 | 盾构隧道动态掘进诱发地层损失及地表沉陷试验装置 |
| CN104165980B (zh) * | 2014-06-16 | 2016-04-20 | 同济大学 | 一种带有土体水平位移及压力一体观测组件的实验装置 |
| JP2017214770A (ja) * | 2016-05-31 | 2017-12-07 | 日立造船株式会社 | トンネル掘進機およびトンネル掘進機における歪みセンサの校正方法 |
| CN108489894A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-09-04 | 大连交通大学 | 一种用于模拟岩溶地区盾构隧道开挖的试验装置及方法 |
| JP7174379B2 (ja) * | 2019-04-03 | 2022-11-17 | Ｊｉｍテクノロジー株式会社 | トンネル掘削機 |
| CN113775352B (zh) * | 2021-06-11 | 2024-02-06 | 厦门厦工中铁重型机械有限公司 | 一种大断面矩形顶管机多螺机自动控制系统 |
-
1994
- 1994-03-17 JP JP7276594A patent/JP2966278B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07260666A (ja) | 1995-10-13 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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