JP3083174B2 - 回転掘削型小口径推進用先端土質判定方法及びその装置 - Google Patents
回転掘削型小口径推進用先端土質判定方法及びその装置Info
- Publication number
- JP3083174B2 JP3083174B2 JP15171591A JP15171591A JP3083174B2 JP 3083174 B2 JP3083174 B2 JP 3083174B2 JP 15171591 A JP15171591 A JP 15171591A JP 15171591 A JP15171591 A JP 15171591A JP 3083174 B2 JP3083174 B2 JP 3083174B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- soil
- propulsion
- rotary
- tip
- rotary excavator
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、回転掘削型小口径推進
工法において掘削地山の土質変化をリアルタイムで検知
し、最適な推進工法を逐次選択していくために必要な土
質情報を判定する回転掘削型小口径推進用先端土質判定
方法及びその装置に関する。
工法において掘削地山の土質変化をリアルタイムで検知
し、最適な推進工法を逐次選択していくために必要な土
質情報を判定する回転掘削型小口径推進用先端土質判定
方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、掘削地山の土の判定手法として
は、掘削地山を推進先端装置内に取り込んだ後、装置後
方に排土する工法、すなわち、掘削排土方式の推進工法
の場合において、排土の性状から間接的に掘削地山の土
質の変化を調べるという方法が一般的に用いられてい
る。しかしながら、この方法によると、地山が掘削され
て後排土されるまでに時間を要し、土質が変化した場合
に最適な施工方法を迅速に選択することができない。と
いう欠点がある。
は、掘削地山を推進先端装置内に取り込んだ後、装置後
方に排土する工法、すなわち、掘削排土方式の推進工法
の場合において、排土の性状から間接的に掘削地山の土
質の変化を調べるという方法が一般的に用いられてい
る。しかしながら、この方法によると、地山が掘削され
て後排土されるまでに時間を要し、土質が変化した場合
に最適な施工方法を迅速に選択することができない。と
いう欠点がある。
【０００３】あるいは、掘削先端装置の先端部に圧力計
や加速度計等のセンサを取り付けて推進時の土質判定に
応用することも考えられる。しかしながら、この場合、
土質以外の要因、たとえば、推進方法、推力、推進速度
などによってもセンサより得られる圧力、重力加速度等
が異なり、精度の良い土質判定を行うためにはこうした
土質以外の要因を一定に保つなどの手立てが必要とな
る。そのため、現実的には推進時の土質判定に使用した
場合、高い精度の判定をおこなうことは困難である。あ
るいは、回転部から信号を取り出す際、ノイズなどの影
響により回転掘削部からセンサー信号を取り出しにくい
という難点もある。
や加速度計等のセンサを取り付けて推進時の土質判定に
応用することも考えられる。しかしながら、この場合、
土質以外の要因、たとえば、推進方法、推力、推進速度
などによってもセンサより得られる圧力、重力加速度等
が異なり、精度の良い土質判定を行うためにはこうした
土質以外の要因を一定に保つなどの手立てが必要とな
る。そのため、現実的には推進時の土質判定に使用した
場合、高い精度の判定をおこなうことは困難である。あ
るいは、回転部から信号を取り出す際、ノイズなどの影
響により回転掘削部からセンサー信号を取り出しにくい
という難点もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前記した通り、従来の
方法ではいくつかの課題がある。すなわち、推進中に土
質あるいは土質の変化をリアルタイムに把握する方法、
あるいは、推進工法、あるいは推力、先端回転部の回転
数、速度によらない推進時の土質判定方法、さらに、ノ
イズなどの影響を受けにくい土質判定方法が望まれてい
る。
方法ではいくつかの課題がある。すなわち、推進中に土
質あるいは土質の変化をリアルタイムに把握する方法、
あるいは、推進工法、あるいは推力、先端回転部の回転
数、速度によらない推進時の土質判定方法、さらに、ノ
イズなどの影響を受けにくい土質判定方法が望まれてい
る。
【０００５】本発明は上記の実情に鑑みてなされたもの
で、土質情報をリアルタイムで良好に判別し、効率的な
施工方法の選択を可能にする回転掘削型小口径推進用先
端土質判定方法及びその装置を提供することを目的とす
る。
で、土質情報をリアルタイムで良好に判別し、効率的な
施工方法の選択を可能にする回転掘削型小口径推進用先
端土質判定方法及びその装置を提供することを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、回転型掘削装置を土中に推進中のパラメー
タを下記の関数に適用して得られる変換値を横軸に示
し、パワーを縦軸に示した特性を、実験データから既に
判明している土質毎のパラメータを下記の関数に適用し
て得られる変換値を横軸に示し、パワーを縦軸に示した
特性と対比することにより土質判定を行なうことを特徴
とする回転掘削型小口径推進用先端土質判定方法であ
る。 関数 Ｆ（ｆ、ｒ、ｌ）＝ｆ＊１／（ｒ＊ｍｅａｎ（ｌ））＊１０ ｆ：回転トルクの微小振動の周波数 ｒ：回転型掘削装置の回転数（回転／ｍｉｎ） ｍｅａｎ（ｌ）：回転型掘削装置の回転先端部に取り付
けられたビットの平均 位置（半径：ｃｍ）
するために、回転型掘削装置を土中に推進中のパラメー
タを下記の関数に適用して得られる変換値を横軸に示
し、パワーを縦軸に示した特性を、実験データから既に
判明している土質毎のパラメータを下記の関数に適用し
て得られる変換値を横軸に示し、パワーを縦軸に示した
特性と対比することにより土質判定を行なうことを特徴
とする回転掘削型小口径推進用先端土質判定方法であ
る。 関数 Ｆ（ｆ、ｒ、ｌ）＝ｆ＊１／（ｒ＊ｍｅａｎ（ｌ））＊１０ ｆ：回転トルクの微小振動の周波数 ｒ：回転型掘削装置の回転数（回転／ｍｉｎ） ｍｅａｎ（ｌ）：回転型掘削装置の回転先端部に取り付
けられたビットの平均 位置（半径：ｃｍ）
【０００７】又、本発明は上記課題を解決するために、
土中を推進する推進先端装置と、該推進先端装置の先端
部に具備され土砂を掘削するための回転型掘削装置と、
該回転型掘削装置の回転トルクの微小振動を捉える圧力
変動検出装置と、該回転型掘削装置の回転時に発生する
前記圧力変動検出装置の出力信号に基づいて土の粒径を
判定する演算処理装置とを具備した回転掘削型小口径推
進用先端土質判定装置である。
土中を推進する推進先端装置と、該推進先端装置の先端
部に具備され土砂を掘削するための回転型掘削装置と、
該回転型掘削装置の回転トルクの微小振動を捉える圧力
変動検出装置と、該回転型掘削装置の回転時に発生する
前記圧力変動検出装置の出力信号に基づいて土の粒径を
判定する演算処理装置とを具備した回転掘削型小口径推
進用先端土質判定装置である。
【０００８】
【作用】上記手段により、回転型掘削装置は油圧モータ
で回転トルクを得る。本発明ではこの回転トルクの油圧
を計測し、掘削推進中の油圧の微小振動の周波数につい
てスペクトル解析をおこなう。一方で、土質（粒径）ご
とに回転トルクの微小振動の周波数特性を求めておく。
油圧の微小振動の周波数特性は土の粒径の大小で異なる
が、推力にはほとんどよらないものであることを確認し
ている。推進中に求められる周波数特性に基づく関数値
と実験データから既に判明している土質ごとの周波数特
性から求まる関数値とを対比することにより、土質の判
定を推進時にリアルタイムにおこなう。
で回転トルクを得る。本発明ではこの回転トルクの油圧
を計測し、掘削推進中の油圧の微小振動の周波数につい
てスペクトル解析をおこなう。一方で、土質（粒径）ご
とに回転トルクの微小振動の周波数特性を求めておく。
油圧の微小振動の周波数特性は土の粒径の大小で異なる
が、推力にはほとんどよらないものであることを確認し
ている。推進中に求められる周波数特性に基づく関数値
と実験データから既に判明している土質ごとの周波数特
性から求まる関数値とを対比することにより、土質の判
定を推進時にリアルタイムにおこなう。
【０００９】
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。
説明する。
【００１０】図１は掘削先端部に発生する振動あるいは
回転型掘削装置の回転トルクの微小振動を利用して推進
時にリアルタイムで土質を判定する装置を示す図であ
る。同図において、１は推進先端装置で、円筒状の本体
部２と該本体部２の先端の回転型掘削装置３を備えてい
る。４は圧力変動検出装置で、回転トルクの振動を油圧
振動を利用して捉えるためのものである。９は油圧モー
タ、１０は油圧ホース、１１は油、１２はパワーユニッ
ト、１３は回転方向である。このように構成された推進
先端装置は回転型掘削装置３を回転しながら土中を推進
していく。このときに発生する回転トルクの油圧振動を
圧力変動検出装置４で検出する。増幅器５は検出装置４
で検出した油圧振動の信号を受けてこれを増幅し、Ａ／
Ｄコンバータ６でディジタル信号に変換して後、ディジ
タル計算機７に送出される。該ディジタル計算機７は圧
力変動検出装置４の出力信号の波形特性に基づき土質情
報について演算処理して結果（土質情報）をリアルタイ
ムで表示器８に表示させる。図２は、前記ディジタル計
算機７で実行される土質情報の算出処理を説明するため
のグラフ図である。同図の横軸は回転トルクの微小振動
の周波数と、回転型掘削装置の回転数と、回転先端部に
取り付けられたビットの平均位置（半径）の３つのパラ
メーターを以下の関数に適用して得られる変換値Ａを示
し、縦軸はパワーＰを表している。 ここで、用いる関数は Ｆ（ｆ、ｒ、ｌ）＝ｆ＊１／（ｒ＊ｍｅａｎ（ｌ））＊１０ ｆ：回転トルクの微小振動の周波数 ｒ：回転型掘削装置の回転数（回転／ｍｉｎ） ｍｅａｎ（ｌ）：回転型掘削装置の回転先端部に取り付
けられたビットの平均 位置（半径：ｃｍ） で与えられる。
回転型掘削装置の回転トルクの微小振動を利用して推進
時にリアルタイムで土質を判定する装置を示す図であ
る。同図において、１は推進先端装置で、円筒状の本体
部２と該本体部２の先端の回転型掘削装置３を備えてい
る。４は圧力変動検出装置で、回転トルクの振動を油圧
振動を利用して捉えるためのものである。９は油圧モー
タ、１０は油圧ホース、１１は油、１２はパワーユニッ
ト、１３は回転方向である。このように構成された推進
先端装置は回転型掘削装置３を回転しながら土中を推進
していく。このときに発生する回転トルクの油圧振動を
圧力変動検出装置４で検出する。増幅器５は検出装置４
で検出した油圧振動の信号を受けてこれを増幅し、Ａ／
Ｄコンバータ６でディジタル信号に変換して後、ディジ
タル計算機７に送出される。該ディジタル計算機７は圧
力変動検出装置４の出力信号の波形特性に基づき土質情
報について演算処理して結果（土質情報）をリアルタイ
ムで表示器８に表示させる。図２は、前記ディジタル計
算機７で実行される土質情報の算出処理を説明するため
のグラフ図である。同図の横軸は回転トルクの微小振動
の周波数と、回転型掘削装置の回転数と、回転先端部に
取り付けられたビットの平均位置（半径）の３つのパラ
メーターを以下の関数に適用して得られる変換値Ａを示
し、縦軸はパワーＰを表している。 ここで、用いる関数は Ｆ（ｆ、ｒ、ｌ）＝ｆ＊１／（ｒ＊ｍｅａｎ（ｌ））＊１０ ｆ：回転トルクの微小振動の周波数 ｒ：回転型掘削装置の回転数（回転／ｍｉｎ） ｍｅａｎ（ｌ）：回転型掘削装置の回転先端部に取り付
けられたビットの平均 位置（半径：ｃｍ） で与えられる。
【００１１】図２からわかるように変換値ＡとパワーＰ
の間には土質に応じた特性が存在する。すなわち、図２
（ａ）に示すように、粒径の小さな粘性土では、変換値
Ａは比較的大きな値（Ａ１〜Ａ２）が卓越する一方で、
図２（ｂ）に示すように、粒径の大きな礫を含む土では
小さな値（Ａ３〜Ａ１）が卓越する。また、図２（ｃ）
に示すように、粒径がその中間的な大きさである砂質土
では、中間的な値（Ａ５〜Ａ６）のものが顕著である。
Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６の１例を図４に示
す。
の間には土質に応じた特性が存在する。すなわち、図２
（ａ）に示すように、粒径の小さな粘性土では、変換値
Ａは比較的大きな値（Ａ１〜Ａ２）が卓越する一方で、
図２（ｂ）に示すように、粒径の大きな礫を含む土では
小さな値（Ａ３〜Ａ１）が卓越する。また、図２（ｃ）
に示すように、粒径がその中間的な大きさである砂質土
では、中間的な値（Ａ５〜Ａ６）のものが顕著である。
Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６の１例を図４に示
す。
【００１２】ここで、周波数スペクトル解析と前記関数
で得られるこれらの結果は、推進先端装置にかかる推力
にほとんどよらない土質に特有のものであることを確認
している。
で得られるこれらの結果は、推進先端装置にかかる推力
にほとんどよらない土質に特有のものであることを確認
している。
【００１３】図３（ａ），（ｂ），（ｃ）はこのことを
示す図である。推進先端装置にかかる推力が実線で示す
１０ton(回転型掘削装置先端部の単位断面積当たり１
１．３kgｆ／cm2 ）の場合と、点線で示す１５ton(回転
型掘削装置先端部の単位断面積当たり１７．０kgｆ／cm
2 ）の場合のスペクトル解析結果を示している。この図
によれば、推力が変化しても、カッタトルクの微小振動
の周波数スペクトル解析結果は土質が同じであれば、比
較的一定していることがわかる。
示す図である。推進先端装置にかかる推力が実線で示す
１０ton(回転型掘削装置先端部の単位断面積当たり１
１．３kgｆ／cm2 ）の場合と、点線で示す１５ton(回転
型掘削装置先端部の単位断面積当たり１７．０kgｆ／cm
2 ）の場合のスペクトル解析結果を示している。この図
によれば、推力が変化しても、カッタトルクの微小振動
の周波数スペクトル解析結果は土質が同じであれば、比
較的一定していることがわかる。
【００１４】従って、この特性を土質（例えば土の粒径
や粒度）ごとに求めておけば、推進時にセンサより得ら
れる振動の周波数特性により土質の性状を知ることがで
きる。例えば、粒径１mm毎などに振動周波数特性を予め
得ておき、これをデータベースとして蓄積しておくこと
により、推進することができ、掘削作業を効率的に進め
ることが可能となる。図３は図２で示すグラフ図が推進
先端装置にかかる推力の影響をほとんど受けない土質に
特有のものであることを示している。
や粒度）ごとに求めておけば、推進時にセンサより得ら
れる振動の周波数特性により土質の性状を知ることがで
きる。例えば、粒径１mm毎などに振動周波数特性を予め
得ておき、これをデータベースとして蓄積しておくこと
により、推進することができ、掘削作業を効率的に進め
ることが可能となる。図３は図２で示すグラフ図が推進
先端装置にかかる推力の影響をほとんど受けない土質に
特有のものであることを示している。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、土
の粒径などの土質情報を粘土から礫までの幅広い粒径範
囲にわたって、リアルタイムで粒径判別を可能にし、こ
のことによって回転掘削型小口径推進機の推進時の施工
管理において効率的な施工方法の選択を可能にする装置
を提供する。
の粒径などの土質情報を粘土から礫までの幅広い粒径範
囲にわたって、リアルタイムで粒径判別を可能にし、こ
のことによって回転掘削型小口径推進機の推進時の施工
管理において効率的な施工方法の選択を可能にする装置
を提供する。
【図１】本発明の一実施例に係り、掘削先端部に発生す
る振動あるいは回転型掘削装置の回転トルクの微小振動
を利用して推進時にリアルタイムで土質を判定する装置
を示す構成説明図である。
る振動あるいは回転型掘削装置の回転トルクの微小振動
を利用して推進時にリアルタイムで土質を判定する装置
を示す構成説明図である。
【図２】本発明の一実施例に係り、土質ごとにｆ（回転
トルクの微小振動の周波数）とｒ（回転型掘削装置の回
転数）とｌ（回転型掘削装置の回転先端部に取り付けら
れたビットの平均位置）から求まる関数値の分布が異な
ることを示すグラフ図である。
トルクの微小振動の周波数）とｒ（回転型掘削装置の回
転数）とｌ（回転型掘削装置の回転先端部に取り付けら
れたビットの平均位置）から求まる関数値の分布が異な
ることを示すグラフ図である。
【図３】図２で示すグラフ図が推進先端装置にかかる推
力の影響をほとんど受けない土質に特有のものであるこ
とを示すグラフ図である。
力の影響をほとんど受けない土質に特有のものであるこ
とを示すグラフ図である。
【図４】本発明に係る変換値の一例を示す説明図であ
る。
る。
１…推進先端装置、２…本体部、３…回転型掘削装置、
４…圧力変動検出装置、５…増幅器、６…Ａ／Ｄコンバ
ータ、７…ディジタル計算機、８…表示器。
４…圧力変動検出装置、５…増幅器、６…Ａ／Ｄコンバ
ータ、７…ディジタル計算機、８…表示器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) E21D 9/06 311 E21D 9/06 301
Claims (2)
- 【請求項１】 回転型掘削装置を土中に推進中のパラメ
ータを下記の関数に適用して得られる変換値を横軸に示
し、パワーを縦軸に示した特性を、実験データから既に
判明している土質毎のパラメータを下記の関数に適用し
て得られる変換値を横軸に示し、パワーを縦軸に示した
特性と対比することにより土質判定を行なうことを特徴
とする回転掘削型小口径推進用先端土質判定方法。 関数 Ｆ（ｆ、ｒ、ｌ）＝ｆ＊１／（ｒ＊ｍｅａｎ（ｌ））＊１０ ｆ：回転トルクの微小振動の周波数 ｒ：回転型掘削装置の回転数（回転／ｍｉｎ） ｍｅａｎ（ｌ）：回転型掘削装置の回転先端部に取り付
けられたビットの平均 位置（半径：ｃｍ） - 【請求項２】 土中を推進する推進先端装置と、該推進
先端装置の先端部に具備され土砂を掘削するための回転
型掘削装置と、該回転型掘削装置の回転トルクの微小振
動を捉える圧力変動検出装置と、該回転型掘削装置の回
転時に発生する前記圧力変動検出装置の出力信号に基づ
いて土の粒径を判定する演算処理装置とを具備した回転
掘削型小口径推進用先端土質判定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15171591A JP3083174B2 (ja) | 1991-06-24 | 1991-06-24 | 回転掘削型小口径推進用先端土質判定方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15171591A JP3083174B2 (ja) | 1991-06-24 | 1991-06-24 | 回転掘削型小口径推進用先端土質判定方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH051497A JPH051497A (ja) | 1993-01-08 |
| JP3083174B2 true JP3083174B2 (ja) | 2000-09-04 |
Family
ID=15524701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15171591A Expired - Lifetime JP3083174B2 (ja) | 1991-06-24 | 1991-06-24 | 回転掘削型小口径推進用先端土質判定方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3083174B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106593431A (zh) * | 2017-01-03 | 2017-04-26 | 北京捷威思特科技有限公司 | 小井眼钻进式井壁取芯器 |
-
1991
- 1991-06-24 JP JP15171591A patent/JP3083174B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH051497A (ja) | 1993-01-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7058155B2 (ja) | 地盤性状の調査工法 | |
| JP3238840B2 (ja) | トンネル地山探査システム | |
| JP3675576B2 (ja) | 地盤判定装置 | |
| JP2878255B1 (ja) | 地質の調査方法 | |
| JP3083174B2 (ja) | 回転掘削型小口径推進用先端土質判定方法及びその装置 | |
| JP3352812B2 (ja) | 地盤硬さの計測方法及び装置 | |
| JPS5854199A (ja) | シ−ルド掘進機 | |
| JP3806182B2 (ja) | トンネル掘削機械のカッタフェイスの損耗診断方法 | |
| JP2002038883A (ja) | シールド掘進機およびシールド掘進機の掘削可能距離推定方法 | |
| JP2896859B2 (ja) | 地盤の削孔データを用いた地層の評価方法 | |
| JP2735734B2 (ja) | 杭支持層検出方法 | |
| JP3363435B2 (ja) | トンネル掘進方法及びトンネル掘進装置 | |
| JP2873397B2 (ja) | 地山状況調査システム | |
| JP2528434Y2 (ja) | 削孔装置における回転ケーシングの掘削トルク検出装置 | |
| JP3830395B2 (ja) | 固い地盤に打ち込まれる杭を形成するための方法およびマシン | |
| JP2631303B2 (ja) | 基礎杭の施工装置 | |
| JPS6367319A (ja) | 硬さ指数計測装置 | |
| JP7090320B2 (ja) | 演算装置、掘削装置、算出方法、及び、コンピュータプログラム | |
| JP3016425B2 (ja) | Ｔｂｍの掘進制御方法及び装置 | |
| JPH0788746B2 (ja) | 地盤穿孔による支持層の検出方法 | |
| JP2003213687A (ja) | 回転圧入用鋼管杭の掘削トルク低減圧入工法 | |
| JP3681813B2 (ja) | 地質の判別方法 | |
| JP3247032B2 (ja) | 地山の圧縮強度算出方法，地山の圧縮強度算出装置，支保工選択方法および掘進機制御方法 | |
| JP2895677B2 (ja) | 地盤硬度の判断装置 | |
| JP3068256B2 (ja) | 小口径管推進機の土質判別装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090630 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 9 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090630 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 10 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100630 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100630 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 11 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110630 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |