JP3126626B2 - Apparatus and method for measuring characteristics of muddy water - Google Patents

Apparatus and method for measuring characteristics of muddy water

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JP3126626B2
JP3126626B2 JP9619395A JP9619395A JP3126626B2 JP 3126626 B2 JP3126626 B2 JP 3126626B2 JP 9619395 A JP9619395 A JP 9619395A JP 9619395 A JP9619395 A JP 9619395A JP 3126626 B2 JP3126626 B2 JP 3126626B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は泥水の特性測定装置及び
方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and method for measuring the characteristics of muddy water.

【0002】[0002]

【従来の技術】泥水加圧式シールド工法あるいは安定液
工法に使用される泥水には、安定液としての切羽面にお
ける泥膜形成による山留効果と、掘削土砂の流体輸送の
効率化とが期待されており、これらを実現するための管
理指標として比重と粘性が用いられている。安定液とし
ての泥水の粘性は高いほうが泥膜形成が良いが、逆に流
体輸送、泥水処理では粘性は低いほうが有利である。こ
のように泥水の状況によっては相反した性質が要求され
るため、泥水の安定液としての総合的性状を把握するた
めに、適切な粘性測定方法を採用することはきわめて重
要である。
2. Description of the Related Art Muddy water used in a pressurized shield method or a stabilizing liquid method is expected to have a stabilizing effect due to the formation of a mud film on a face as a stabilizing liquid and to improve the efficiency of fluid transport of excavated earth and sand. Therefore, specific gravity and viscosity are used as management indices for realizing these. The higher the viscosity of the mud as a stabilizing liquid, the better the mud film is formed, but the lower the viscosity, the more advantageous it is in fluid transport and mud treatment. As described above, depending on the conditions of muddy water, contradictory properties are required. Therefore, it is extremely important to adopt an appropriate viscosity measurement method in order to grasp the overall properties of the muddy water as a stable liquid.

【0003】粘性の測定装置としては、一部ではVGメ
ータなどの回転粘度計を用いる例もみられるが手間がか
かるため、API規格のファンネル型粘度計を用いて人
力で必要に応じて計測しているのが一般的である。最近
では省力化の試みとして、泥水処理設備の調整槽で泥水
の粘度を自動計測する細管式連続粘度計も開発されるよ
うになって来ている。
[0003] As a viscosity measuring device, a rotary viscometer such as a VG meter may be used in some cases. However, it is troublesome, and it is necessary to manually measure the viscosity using an API standard funnel viscometer. Is common. Recently, as an attempt to save labor, a capillary-type continuous viscometer for automatically measuring the viscosity of muddy water in an adjusting tank of a muddy water treatment facility has been developed.

【0004】図11には、従来用いられているファンネ
ル粘度計の一例が示されている。
FIG. 11 shows an example of a conventionally used funnel viscometer.

【0005】このときの測定手順は、まず測定員がスタ
ンド1にじょうご型容器2を載せ、下の口2aを指で押
さえる。次に、安定液を、0.25mmの金鋼を通過さ
せ、粘径0.25mm以上の固形物を除去した後、容器
2内に500cc充満させる。
At this time, the measuring procedure is as follows. First, a measuring person places the funnel-shaped container 2 on the stand 1 and presses the lower opening 2a with a finger. Next, the stable liquid is passed through a 0.25 mm gold steel to remove solids having a viscosity of 0.25 mm or more, and then the container 2 is filled with 500 cc.

【0006】次に、測定員が押さえている下の口2aの
指を離す。このとき、500ccの安定液の全てが、じ
ょうご型容器2から流れ出し、下部に置いてある容器4
に流れ落ちるまでの時間をストップウォッチで測定す
る。そして、安定液の粘度と、測定時間との対応関係か
ら、安定液の粘性を求める。
Next, the finger of the lower mouth 2a held by the measuring member is released. At this time, all of the 500 cc of the stabilizing liquid flows out of the funnel-shaped container 2 and the container 4 placed at the lower part
Measure the time to run off with a stopwatch. Then, the viscosity of the stabilizer is determined from the correspondence between the viscosity of the stabilizer and the measurement time.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、ファンネル粘
度計や回転粘度計などによる、このような従来の粘性測
定技術には、以下に述べる問題がある。
However, such a conventional viscosity measurement technique using a funnel viscometer or a rotational viscometer has the following problems.

【0008】<1> この従来技術では、安定液の粘度
測定を測定員が手作業で行う。このため、測定に時間と
手間がかかるばかりでなく、測定員によってその測定精
度が大きくばらついてしまう。
<1> In this conventional technique, the measurement staff manually measures the viscosity of the stabilizer. For this reason, not only the measurement takes time and effort, but also the measurement accuracy varies greatly depending on the measurement staff.

【0009】<2> このような従来技術では、送泥管
を介して供給される安定液の粘性を連続してリアルタイ
ム測定できない。このため、掘削機等による掘削途中
で、安定液の性状が急激に劣化した場合に、これをリア
ルタイムで検出してその粘性を適性値に制御できない。
<2> In such a conventional technique, the viscosity of a stable liquid supplied through a mud pipe cannot be continuously measured in real time. For this reason, when the property of the stable liquid rapidly deteriorates during excavation by an excavator or the like, it cannot be detected in real time to control the viscosity to an appropriate value.

【0010】<3> 粘性の測定に人手が必須の要素と
なるため、自動化した粘性管理システムを構成するため
のセンサ部としては採用できない。
<3> Since the measurement of viscosity requires human labor, it cannot be used as a sensor for constructing an automated viscosity management system.

【0011】また、細管式連続粘度計には、以下に述べ
る問題点がある。
The capillary continuous viscometer has the following problems.

【0012】<1> 測定原理として層流の性質を利用
しているが、安定液の輸送ラインは乱流であるため、輸
送ラインにおける測定ができない。
<1> Although the property of laminar flow is used as the measurement principle, the transport line for the stable liquid is turbulent, and therefore cannot be measured in the transport line.

【0013】<2> 装置全体として大きな形状とな
り、設備が高額となる。
<2> The entire apparatus has a large shape, and the equipment is expensive.

【0014】本発明は、上述のような課題に鑑みなされ
たものであり、その目的は、管路を通して供給される泥
水の特性測定を高精度に連続してリアルタイムに、しか
も人手を介することなく行え、自動化システムのセンサ
部としても使用可能な泥水の特性測定装置および方法を
提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and has as its object to continuously and accurately measure the characteristics of muddy water supplied through a pipeline in real time, and without human intervention. It is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for measuring muddy water properties that can be performed and can be used as a sensor unit of an automation system.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段及び作用】前記目的を達成
するため、請求項1の発明は、管路内を輸送される泥水
の粘性を測定する装置において、前記泥水の差圧を、前
記管路内の少なくとも2カ所での圧力差として測定する
差圧測定手段と、前記管路内での泥水の流速を測定する
速度測定手段と、予め測定により求められた前記管路内
を流れる泥水の差圧、流速及び粘性の関係を記憶する記
憶手段と、測定された流速及び差圧と、前記記憶手段の
記憶データとを照合し、泥水の粘性を求める演算手段
と、を含むことを特徴とする。
In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, there is provided a device for measuring the viscosity of muddy water conveyed in a pipeline, wherein the differential pressure of the muddy water is measured by the pipe. Differential pressure measuring means for measuring a pressure difference between at least two points in the channel, speed measuring means for measuring the flow velocity of the mud in the pipe, and mud flowing in the pipe determined in advance by measurement. Storage means for storing the relationship between the differential pressure, the flow velocity and the viscosity, and a calculation means for comparing the measured flow velocity and the differential pressure with the storage data of the storage means to determine the viscosity of the muddy water, I do.

【0016】請求項1の発明によれば、泥水が管路内を
流れる際に、この管路内に泥水の粘性に対応した圧力差
が発生することに着目し、この圧力差から泥水の粘性を
測定する。
According to the first aspect of the present invention, attention is paid to the fact that when muddy water flows through the pipeline, a pressure difference corresponding to the viscosity of the muddy water is generated in the pipeline, and the viscosity difference of the muddy water is determined from the pressure difference. Is measured.

【0017】特に、本発明では、この圧力差は、泥水の
流速に起因して変化することに着目し、予め泥水の差
圧、粘性及び流速の関係を測定により求め、これらの関
係データを記憶手段に記憶しておく。
In particular, in the present invention, focusing on the fact that this pressure difference changes due to the flow velocity of the mud, the relation between the differential pressure, viscosity and flow velocity of the mud is obtained in advance by measurement, and these relation data are stored. It is stored in the means.

【0018】そして、管路内を流れる泥水の差圧及び流
速を測定し、この測定データと記憶手段に記憶された泥
水の差圧、粘性及び流速の関係データとを照合して、泥
水の粘性を求める。
Then, the differential pressure and flow velocity of the mud flowing in the pipeline are measured, and the measured data is compared with the data relating to the differential pressure, viscosity and flow velocity of the mud stored in the storage means to determine the viscosity of the mud. Ask for.

【0019】このようにすることにより、管路内を流れ
る泥水の粘性を、泥水の流速の変動に影響されることな
く、高精度に連続してリアルタイムに、しかも人手を介
することなく測定することができる。従って、本発明の
測定装置は、泥水の粘性管理などの自動化システムのセ
ンサ部として広く用いることが可能となる。
By doing so, the viscosity of the mud flowing in the pipeline can be continuously measured with high accuracy without being affected by the fluctuation of the flow rate of the mud, in real time, and without manual intervention. Can be. Therefore, the measurement device of the present invention can be widely used as a sensor unit of an automation system for muddy water viscosity management and the like.

【0020】請求項2の発明は、請求項1において、前
記記憶手段は、予め測定により求められた前記管路内を
流れる泥水の差圧ΔP、流速Vの比ΔP/Vと粘性との
関係データを記憶するよう形成され、前記演算手段は、
測定された差圧及び流速の比ΔP/Vと、前記記憶手段
に記憶された関係データとに基づき泥水の粘性を求める
よう形成されたことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the storage means stores the relationship between the viscosity and the differential pressure ΔP of the muddy water flowing in the pipeline, the ratio ΔP / V of the flow velocity V, which is obtained in advance by measurement. Data processing means, wherein the calculating means comprises:
It is characterized in that the viscosity of the muddy water is determined based on the measured ratio of the differential pressure and the flow velocity ΔP / V and the related data stored in the storage means.

【0021】請求項2の発明によれば、予め測定により
管路内を流れる泥水の差圧ΔPと流速の比ΔP/Vと
を、粘性との関係を測定して、この関係を表すデータを
予め記憶手段に記憶しておく。
According to the second aspect of the present invention, the relationship between the differential pressure ΔP of the muddy water flowing through the pipeline and the ratio ΔP / V of the flow velocity is measured by measurement in advance, and data representing this relationship is obtained. It is stored in the storage means in advance.

【0022】このようにすることにより、演算手段は測
定手段により測定される現在の泥水の差圧及び流速の比
と、前記データとを対比することにより、泥水の粘性を
簡単に求めることが可能となる。
In this way, the arithmetic means can easily obtain the viscosity of the mud by comparing the ratio of the current differential pressure and flow rate measured by the measuring means with the data. Becomes

【0023】請求項3の発明は、請求項1,2のいずれ
かにおいて、前記記憶手段は、予め泥水の粘性と降伏値
との関係データを記憶するよう形成され、前記演算手段
は、求められた泥水の粘性に基づき、記憶手段のデータ
から泥水の降伏値を求めるよう形成されたことを特徴と
する。
According to a third aspect of the present invention, in any one of the first and second aspects, the storage means is formed in advance so as to store data relating to the viscosity of the muddy water and the yield value. The yield value of the muddy water is obtained from the data of the storage means based on the viscosity of the muddy water.

【0024】請求項3の発明によれば、泥水の管理の指
標として、泥水の降伏値を求めることができる。すなわ
ち、泥水をビンガム流体として考える場合、予め泥水の
粘性と降伏値との関係をデータとして記憶手段に記憶し
ておくことにより、演算手段が求めた泥水の粘性に基づ
き、前記データから泥水の降伏値を求めることができ
る。
According to the third aspect of the present invention, the yield value of the muddy water can be obtained as an index of the muddy water management. That is, when the muddy water is considered as a Bingham fluid, the relationship between the viscosity of the muddy water and the yield value is stored in advance in the storage means as data, and the yield of the muddy water is calculated from the data based on the viscosity of the muddy water obtained by the calculating means. The value can be determined.

【0025】請求項4の発明は、請求項1〜3のいずれ
かにおいて、前記粘性はファンネル粘度であることを特
徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the viscosity is a funnel viscosity.

【0026】請求項4の発明によれば、粘性としてファ
ンネル粘度を用いることにより、従来のファンネル粘度
を用いた粘性管理システムに対し、本発明をそのまま適
用することができる。
According to the fourth aspect of the invention, by using the funnel viscosity as the viscosity, the present invention can be directly applied to a conventional viscosity management system using the funnel viscosity.

【0027】請求項5の発明は、請求項1〜請求項4の
いずれかにおいて、前記記憶手段は、前記泥水の差圧、
流速及び粘性の関係を、臨界レイノルズ数に対応する流
速から限界流速の間の乱流域でのデータとして求め、こ
のデータを記憶するよう形成されたことを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the storage means stores the differential pressure of the muddy water,
The relationship between the flow velocity and the viscosity is obtained as data in a turbulent flow region between the critical flow velocity and the flow velocity corresponding to the critical Reynolds number, and the data is stored.

【0028】請求項5の発明によれば、泥水の粘性をよ
り正確に求めることができる。即ち、泥水の流速と差圧
との関係は、臨界レイノルズ数に対応する流速から限界
流速の間の流速の乱流域でほぼ直線の近似式として求め
ることができる。従って、この範囲で、泥水の差圧、流
速、粘性の関係を予め測定することにより、これら各相
互の関係をより正確に把握して、実際の泥水の粘性をよ
り正確に求めることが可能となる。
According to the fifth aspect of the present invention, the viscosity of the muddy water can be obtained more accurately. That is, the relationship between the flow velocity of the muddy water and the differential pressure can be obtained as an approximate expression of a substantially straight line in a turbulent flow region between the flow velocity corresponding to the critical Reynolds number and the critical flow velocity. Therefore, by preliminarily measuring the relationship between the differential pressure of the mud, the flow velocity, and the viscosity in this range, it is possible to more accurately grasp these mutual relationships and to more accurately determine the actual viscosity of the mud. Become.

【0029】請求項6の発明は、請求項1〜請求項5の
いずれかにおいて、前記管路に設けられ、泥水が限界流
速以下の流速で流れる泥水バイパス手段を含み、前記差
圧測定手段及び速度測定手段は、前記泥水バイパス手段
に設置されることを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, there is provided a muddy water bypass means provided in the pipe line, the muddy water flowing at a flow rate equal to or less than a limit flow velocity, and the differential pressure measuring means and The speed measuring means is installed on the muddy water bypass means.

【0030】請求項6の発明によれば、管路内を流れる
泥水の流速が臨界流速を上回るような場合に、バイパス
手段を設け泥水の流速を限界流速以下に低下させ、泥水
の粘性を正確に求めることができる。
According to the sixth aspect of the present invention, when the flow velocity of the mud flowing in the pipeline exceeds the critical flow velocity, bypass means is provided to reduce the flow velocity of the muddy water to the critical flow velocity or less, and to accurately measure the viscosity of the muddy water. Can be sought.

【0031】特に、本発明は、泥水式シールド掘進機の
排泥管を流れる泥水の粘性を測定する場合に効果的なも
のとなる。
In particular, the present invention is effective when measuring the viscosity of mud flowing through a mud pipe of a mud shield excavator.

【0032】請求項7の発明は、安定液を輸送する管路
に設置された請求項1〜請求項6のいずれかの特性測定
装置と、前記特性測定装置により求められた泥水の粘性
または降伏値に基づき、前記安定液の性状を制御する制
御手段と、を含むことを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the characteristic measuring apparatus according to any one of the first to sixth aspects, wherein the characteristic measuring apparatus is provided in a conduit for transporting the stable liquid, and the viscosity or yield of the muddy water determined by the characteristic measuring apparatus. Control means for controlling the properties of the stabilizing solution based on the value.

【0033】請求項7の発明によれば、管路内を輸送さ
れる安定液の粘性又は降伏値等の特性値を正確に求め、
その値に基づき、安定液の粘性等の性状を正確にフィー
ドバック制御することが可能となる。従って、本発明に
よれば、定液を用いた各種の工法に幅広く用いることが
できる。
According to the seventh aspect of the present invention, the characteristic value such as the viscosity or the yield value of the stable liquid transported in the pipeline is determined accurately.
Based on the value, it is possible to accurately perform feedback control of properties such as viscosity of the stable liquid. Therefore, according to the present invention, it can be widely used for various methods using a constant solution.

【0034】請求項8の発明は、泥水を輸送する送泥管
または排泥管の少なくとも一方に設置された請求項1〜
請求項6のいずれかの特性測定装置と、前記特性測定装
置により求められた泥水の粘性または降伏値に基づき、
前記送泥管を介しシールドチャンバに供給する前記泥水
の性状を制御する制御手段と、 を含むことを特徴とす
る。
The invention according to claim 8 is provided in at least one of a mud feeding pipe and a mud discharging pipe for transporting muddy water.
The characteristic measuring device according to claim 6, and the viscosity or yield value of the muddy water determined by the characteristic measuring device,
Control means for controlling the properties of the muddy water supplied to the shield chamber via the mud feed pipe.

【0035】本発明によれば、泥水式シールド掘進機の
送泥管又は排泥管を流れる泥水の特性等の性状を正確に
求め、その測定値に基づきシールドチャンバーに供給さ
れる泥水の粘性を正確にフィードバック制御することが
できる。
According to the present invention, the properties of the mud flowing through the mud pipe or the mud pipe of the mud shield shield machine are accurately determined, and the viscosity of the mud supplied to the shield chamber is determined based on the measured value. Feedback control can be performed accurately.

【0036】請求項9の発明は、管路内を輸送される泥
水の粘性を測定する方法において、前記管路内を流れる
泥水の差圧、流速及び粘性の関係を表す関係データを予
め測定し記憶するデータ収集工程と、前記管路内を流れ
る泥水の粘性を、前記関係データを用い求め出力する測
定工程と、を含み、前記データ測定工程は、前記泥水の
差圧を、前記管路内の少なくとも2カ所での圧力差とし
て測定するとともに、前記泥水の流速を測定する工程
と、測定された流速及び差圧と、関係データとを照合
し、泥水の粘性を求める工程と、を含むことを特徴とす
る。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a method for measuring the viscosity of muddy water transported in a pipeline, wherein relational data representing a relationship among a differential pressure, a flow velocity and a viscosity of the muddy fluid flowing in the pipeline is measured in advance. A data collecting step of storing, and a measuring step of obtaining and outputting the viscosity of the mud flowing in the pipe using the relational data, and the data measuring step includes calculating a differential pressure of the mud in the pipe. And measuring the flow velocity of the muddy water, and comparing the measured flow velocity and differential pressure with the related data to determine the viscosity of the muddy water. It is characterized by.

【0037】本発明によれば、請求項1の発明と同様
に、管路内を流れる泥水の粘性を正確に測定することが
可能となる。
According to the present invention, it is possible to accurately measure the viscosity of the muddy water flowing in the pipeline, similarly to the first aspect of the present invention.

【0038】請求項10の発明は、請求項9において、
前記データ収集工程は、前記管路内を流れる泥水の差
圧、流速及び粘性の関係を測定し、前記管路内を流れる
泥水の差圧ΔP、流速Vの比ΔP/Vと粘性との関係デ
ータを記憶し、前記データ測定工程は、測定された差圧
及び流速の比ΔP/Vと、前記記憶手段に記憶された関
係データとに基づき泥水の粘性を求めることを特徴とす
る。
According to a tenth aspect of the present invention, in the ninth aspect,
In the data collection step, the relationship between the differential pressure, the flow velocity and the viscosity of the mud flowing in the pipeline is measured, and the relationship between the differential pressure ΔP of the mud flowing in the pipeline and the ratio ΔP / V of the flow velocity V and the viscosity is measured. The data is stored, and in the data measurement step, the viscosity of the muddy water is obtained based on the ratio ΔP / V of the measured differential pressure and flow velocity and the related data stored in the storage means.

【0039】請求項10の発明によれば、請求項2の発
明と同様に、管路内を流れる泥水の粘性を正確に求める
ことができる。
According to the tenth aspect, similarly to the second aspect, the viscosity of the muddy water flowing in the pipeline can be accurately obtained.

【0040】請求項11の発明は、請求項9〜10のい
ずれかにおいて、前記データ収集工程は、予め泥水の粘
性と降伏値との関係を測定し、関係データの一部として
記憶し、前記データ測定工程は、求められた泥水の粘性
に基づき、前記関係データから泥水の降伏値を求める工
程を含むことを特徴とする。
According to an eleventh aspect of the present invention, in the data collection step according to any one of the ninth to tenth aspects, the relationship between the viscosity of the muddy water and the yield value is measured in advance and stored as a part of the relationship data. The data measuring step includes a step of calculating a yield value of the muddy water from the relational data based on the obtained viscosity of the muddy water.

【0041】請求項11の発明によれば、管路内を流れ
る泥水の降伏値を正確に求めることができる。
According to the eleventh aspect of the present invention, the yield value of the muddy water flowing in the pipeline can be accurately obtained.

【0042】請求項12の発明は、請求項9〜11のい
ずれかにおいて、前記データ収集工程は、前記泥水の差
圧、流速及び粘性の関係を、臨界レイノルズ数に対応す
る流速から限界流速の間の乱流域でのデータとして求
め、このデータを関係データとして記憶することを特徴
とする。
According to a twelfth aspect of the present invention, in any one of the ninth to eleventh aspects, in the data collection step, the relationship between the differential pressure, the flow velocity and the viscosity of the muddy water is determined from a flow velocity corresponding to a critical Reynolds number to a critical flow velocity. It is characterized in that it is obtained as data in a turbulent region between the two, and this data is stored as relational data.

【0043】請求項12の発明によれば、泥水の粘性の
物理量を、泥水の流速が臨界レイノルズ数と限界流速の
間の乱流域で、より正確に求めることが可能となる。
According to the twelfth aspect, it is possible to more accurately determine the viscosity physical quantity of the mud in a turbulent flow region where the flow velocity of the mud is between the critical Reynolds number and the critical flow velocity.

【0044】[0044]

【実施例】次に、本発明の好適な実施例を図面に基づき
詳細に説明する。
Next, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0045】図1には、泥水100の供給管路16の具
体例が示されている。前述したように、例えば泥水加圧
式シールド工法あるいは安定液工法では、安定液として
用いられる泥水100を管路16を介して供給する。こ
のような工法では、安定液として供給する泥水100の
粘性を正確にリアルタイムで測定することが、望まれて
いる。
FIG. 1 shows a specific example of the supply conduit 16 for the muddy water 100. As described above, for example, in the muddy water pressurization shield method or the stabilizing liquid method, the muddy water 100 used as the stabilizing liquid is supplied through the conduit 16. In such a construction method, it is desired to accurately measure the viscosity of the muddy water 100 supplied as a stable liquid in real time.

【0046】このような粘性のリアルタイム測定を行う
ため、本出願人により、泥水の差圧を利用した粘性測定
システムの提案がなされている(特願平2−74576
号)。この提案は、流体が管路内を流れる際、この管路
内に泥水100の粘性に対応した圧力差が発生すること
に着目し、この圧力差から流体の粘性を測定するもので
あり、管路16内を流れる泥水100の粘性を極めて正
確にリアルタイム測定できることが実験により実証され
ている。
In order to perform such real-time measurement of viscosity, the present applicant has proposed a viscosity measurement system using a differential pressure of muddy water (Japanese Patent Application No. 2-74576).
issue). This proposal focuses on the fact that when a fluid flows through a pipeline, a pressure difference corresponding to the viscosity of the muddy water 100 is generated in the pipeline, and measures the viscosity of the fluid from this pressure difference. Experiments have demonstrated that the viscosity of the mud 100 flowing in the path 16 can be measured very accurately in real time.

【0047】本発明者からは、前記発明の出願後、さら
に泥水100の粘性測定について研究開発を進めたとこ
ろ、泥水100の圧力差からその粘性を求める手法で
は、泥水100の流速Vを考慮することにより、より正
確な粘性測定が可能であることを見い出した。
The present inventor further researched and developed the viscosity measurement of the muddy water 100 after filing the application of the present invention. In the method of obtaining the viscosity from the pressure difference of the muddy water 100, the flow velocity V of the muddy water 100 is considered. As a result, it has been found that more accurate viscosity measurement is possible.

【0048】すなわち、管路16内を流れる泥水100
の流速がさほど変化しない場合には、泥水100の差圧
だけでその粘性を正確に測定することができる。ところ
が、近年工事の作業能率を上げるために、急速施工が行
なわれており、このような工法を採用した場合には、管
路16内を流れる泥水100の流速が著しく変動するこ
とが多い。例えば、泥水加圧式のシールド現場で、急速
施工を採用した場合には、掘削する地山の種類によって
その掘削速度が大きく変動し、これに応じて管路16内
を流れる泥水100の流速も大きく変動する。このよう
な場合、泥水100の流速Vの変化をも考慮しなけれ
ば、泥水100の粘性を正確に測定することができな
い。
That is, the muddy water 100 flowing through the pipe 16
When the flow velocity of the muddy water does not change so much, its viscosity can be accurately measured only by the differential pressure of the muddy water 100. However, in recent years, rapid construction has been performed in order to increase the work efficiency of the construction, and when such a construction method is adopted, the flow velocity of the muddy water 100 flowing in the pipeline 16 often fluctuates remarkably. For example, when rapid construction is adopted at a muddy pressurized shield site, the excavation speed varies greatly depending on the type of ground to be excavated, and the flow velocity of the muddy water 100 flowing in the pipeline 16 increases accordingly. fluctuate. In such a case, the viscosity of the muddy water 100 cannot be accurately measured unless the change in the flow velocity V of the muddy water 100 is also taken into consideration.

【0049】このため、本実施例では、予め管路16内
を流れる泥水の差圧△hおよび流速Vの関係を、粘性を
パラメータとして測定しておき、管路16内を流れる泥
水100の差圧△H,流速Vおよび粘性の相関関係を表
すデータを作製しておく。
For this reason, in this embodiment, the relationship between the differential pressure Δh and the flow velocity V of the mud flowing through the pipe 16 is measured in advance using the viscosity as a parameter, and the difference between the mud 100 flowing through the pipe 16 is measured. Data showing the correlation between the pressure ΔH, the flow velocity V, and the viscosity is prepared.

【0050】その後、管路16内を流れる泥水100の
差圧△hおよび流速Vを実際に測定し、この測定データ
と予め求められた相関データとを照合することにより、
泥水100の流速の変動にかかわりなく、その粘性を正
確に自動測定することが可能となる。
Thereafter, the differential pressure Δh and the flow velocity V of the muddy water 100 flowing in the pipeline 16 are actually measured, and the measured data is compared with the correlation data obtained in advance, thereby obtaining
Irrespective of the fluctuation of the flow rate of the muddy water 100, the viscosity can be automatically and accurately measured.

【0051】このため、実施例の泥水特性測定システム
は、図2に示すよう、差圧測定部40と、流速測定部5
0と、メモリ74と、粘性演算部76とを含んで構成さ
れる。
For this reason, as shown in FIG. 2, the muddy water characteristic measuring system of the embodiment comprises a differential pressure measuring section 40 and a flow velocity measuring section 5.
0, a memory 74, and a viscosity calculation unit 76.

【0052】前記差圧測定部40は、少なくとも2個の
圧力測定器42a,42bと、差圧検出部44とを含ん
で構成される。前記各圧力測定部42a,42bは、図
1に示すよう、管路16の直管部分に所定間隔l(実施
例ではl=10m)をおいて設置され、各設置位置で
の、泥水100の圧力Pa,Pbを測定し差圧検出部4
4に向け出力する。
The differential pressure measuring section 40 includes at least two pressure measuring devices 42a and 42b and a differential pressure detecting section 44. As shown in FIG. 1, the pressure measuring units 42a and 42b are installed at a predetermined interval 1 (1 = 10 m in the embodiment) at a straight pipe portion of the pipe line 16, and the muddy water 100 is installed at each installation position. Measure the pressures Pa and Pb and detect the differential pressure
Output to 4

【0053】差圧検出部44は、このようにして入力さ
れる各測定圧力Pa,Pbの差圧△hを、次式より求
め、粘性演算部76へ向け出力する。 △h=Pa−Pb 前記流速測定部50は、前記圧力測定器42a,42b
の設置付近に位置して管路16へ取付けられ、管路16
内を流れる泥水100の流速Vを測定し粘性演算部76
へ向け出力する。流速測定部50は、必要に応じて各種
構成のものを採用できるが、本実施例では、特願平2−
74576号に係る出願と同様な構成の、超音波を用い
て流速測定を行うものを用いている。
The differential pressure detecting section 44 obtains the differential pressure Δh of each of the measured pressures Pa and Pb input as described above from the following equation, and outputs it to the viscosity calculating section 76. Δh = Pa−Pb The flow rate measuring unit 50 is provided with the pressure measuring devices 42a and 42b.
Is attached to the conduit 16 near the installation of the
The flow velocity V of the muddy water 100 flowing through the inside is measured, and the viscosity
Output to The flow velocity measuring unit 50 may have various configurations as required.
A configuration similar to that of the application according to No. 74576, which measures the flow velocity using ultrasonic waves, is used.

【0054】前記メモリ74内には、相関データが記憶
されている。すなわち、前記差圧測定部40および流速
測定部50を用いて管路16内を流れる泥水100の差
圧△h,流速Vおよび粘性の相関を表すデータを予め実
測し、実測により求めた相関データが記憶されている。
The correlation data is stored in the memory 74. That is, using the differential pressure measurement unit 40 and the flow velocity measurement unit 50, data representing the correlation between the differential pressure Δh, the flow velocity V, and the viscosity of the muddy water 100 flowing in the pipeline 16 is measured in advance, and the correlation data obtained by the actual measurement is obtained. Is stored.

【0055】以下に、メモリ74内に予め記憶される、
泥水100の差圧△h,流速Vおよび粘性の相関データ
についての詳細を説明する。
The following is stored in the memory 74 in advance.
The details of the correlation data of the differential pressure Δh, the flow velocity V, and the viscosity of the muddy water 100 will be described.

【0056】図3には、加圧式泥水シールド現場で、送
泥管に実施例のシステムを装着し、管路16内を流れる
泥水100の流速V,差圧△hをファンネル粘度FVを
パラメータとして実測した値が示されている。ここで
は、ファンネル粘度が、FV=19.71sec〜FV
=31.88secの間の5種類の泥水に対し、流速V
を変化させ、そのときの差圧△hを実測している。図中
Tは温度である。
FIG. 3 shows that the system of the embodiment is mounted on a mud feed pipe at the pressurized mud shield site, and the flow velocity V of the muddy water 100 flowing in the pipeline 16 and the differential pressure Δh are set using the funnel viscosity FV as parameters. The measured values are shown. Here, the funnel viscosity is FV = 19.71 sec to FV
= 31.88 sec, the flow velocity V
And the pressure difference Δh at that time is actually measured. In the figure, T is a temperature.

【0057】同図に示すよう、FV=19.71sec
の泥水の特性は2次の多項式で近似され、FV=21,
98sec〜FV=31.88secの泥水の特性は、
1次式で近似される。FV=19.71の泥水の実体は
水であり、FV=21.98以上の泥しょう(液体に固
体粒子が懸濁されたもの)とはその特性が全く異なる。
FV=21.98〜31.88secの泥水100の流
れは、明らかにハーゲン・ポアーズイユの流れである。
このようなハーゲン・ポアーズイユの流れでは、圧力損
失△hは泥水の粘性により発生している。また、FV=
19.71secの流れの圧力損失△hは、ほとんど慣
性力によるものと思われる。
As shown in the figure, FV = 19.71 sec.
Of the mud is approximated by a second order polynomial, FV = 21,
The characteristics of the mud from 98 sec to FV = 31.88 sec are as follows:
It is approximated by a linear expression. The substance of mud with FV = 19.71 is water, and its characteristics are completely different from those of mud with FV = 21.98 or more (solid particles suspended in liquid).
The flow of the muddy water 100 at FV = 21.98 to 31.88 sec is clearly the flow of Hagen Poiseuille.
In such a Hagen Poiseuille flow, the pressure loss Δh is generated due to the viscosity of the muddy water. Also, FV =
The pressure loss Δh of the flow of 19.71 sec seems to be almost due to inertial force.

【0058】泥水輸送管内の流れは周知のように乱流で
ある。層流から乱流に移り変わる臨界レイノルズ数Re
は、泥しょうにおいてはRe=1100〜1200程度
である。従って、周知のダルシー・ワイズバッハの式
と、ニクラゼの式を用いて、泥しょうが層流から乱流に
変遷するときの流速を各ファンネル粘度の泥しょう毎に
求めると、図3に示すように、臨界Reとして示す直線
で結ばれることになる。管内での流れはこの直線の左
側、すなわち流速の小さい側では層流、そして流速の大
きい右側で乱流となると考えられる。
As is well known, the flow in the mud transport pipe is turbulent. Critical Reynolds number Re changing from laminar to turbulent
In a slurry, Re = 1100-1200. Therefore, using the well-known Darcy-Wisebach equation and the Niklaze equation, the flow velocity when the slurry changes from laminar to turbulent is obtained for each funnel viscosity slurry as shown in FIG. , And critical Re. The flow in the pipe is considered to be laminar on the left side of this straight line, that is, on the side with the lower flow velocity, and turbulent on the right side with the higher flow velocity.

【0059】さらに、FV21.98sec以上の泥し
ょうでは、乱流域であってもある流速(限界流速)にな
るまでは、流速Vを増やしても1次(直線)の近似式で
表される良好な関係が維持されている。そして、粘度が
高いほどこの限界流速が大きくなっている。したがっ
て、各ファンネル粘度FVの泥しょうについて、臨界レ
イノルズ数に対応する流速以上であって、近似式が1次
式から2次式へ移り変わる境界の流速(限界流速)以下
の流速範囲で、泥水の流速Vと差圧△hを測定する。
Further, in the case of a fluid having an FV of 21.98 sec or more, even in a turbulent flow area, until the flow velocity reaches a certain flow velocity (limit flow velocity), even if the flow velocity V is increased, a favorable (linear) approximate expression is obtained. Relationship is maintained. The higher the viscosity is, the larger the critical flow velocity is. Therefore, for the slurry having each funnel viscosity FV, the muddy water has a flow velocity range not less than the flow velocity corresponding to the critical Reynolds number and not more than the flow velocity (critical flow velocity) at the boundary where the approximate expression changes from the primary expression to the secondary expression. The flow velocity V and the differential pressure Δh are measured.

【0060】図4には、臨界レイノルズ数に対応する流
速と限界流速との間の流速範囲内で、泥水100の流速
Vと送泥差圧△hとの関係を各ファンネル粘度の泥水毎
に測定し、この測定データを用い、△h/Vの値を横
軸、ファンネル粘度FVを縦軸にとって表した特性図で
ある。同図に示すよう、泥水100の差圧△hと流速V
との比△h/Vと、ファンネル粘度FVとの間には直線
的な相関関係が成立する。図中、破線は信頼度が95%
の範囲を示す。本実施例では、このようにして実測によ
り求められた図4の近似式データが、メモリ74内に予
め記憶されている。
FIG. 4 shows the relationship between the flow velocity V of the muddy water 100 and the mud pumping differential pressure Δh within the flow velocity range between the flow velocity corresponding to the critical Reynolds number and the critical flow velocity for each muddy water of each funnel viscosity. FIG. 4 is a characteristic diagram in which ΔH / V values are plotted on the horizontal axis and funnel viscosity FV is plotted on the vertical axis using measured data and the measured data. As shown in the figure, the differential pressure Δh of the muddy water 100 and the flow velocity V
A linear correlation is established between the ratio Δh / V and the funnel viscosity FV. In the figure, the broken line has a reliability of 95%.
Indicates the range. In the present embodiment, the approximate expression data of FIG. 4 obtained by actual measurement in this way is stored in the memory 74 in advance.

【0061】そして、前記粘性演算部76は、差圧測定
部40および流速測定部50からリアルタイム入力され
る泥水100の差圧△hと、流速Vとに基づき、△h/
Vの値を演算し、この値に対応するファンネル粘度FV
をメモリ74に記憶された図4に示すデータから読み取
る。このようして求めたファンネル粘度FVを、泥水1
00の粘性データとして出力する。
The viscosity calculating section 76 calculates Δh // h based on the differential pressure Δh of the muddy water 100 input in real time from the differential pressure measuring section 40 and the flow velocity measuring section 50 and the flow velocity V.
The value of V is calculated and the funnel viscosity FV corresponding to this value is calculated.
Is read from the data shown in FIG. The funnel viscosity FV determined in this way is calculated using muddy water 1
Output as 00 viscosity data.

【0062】このようにすることにより、実施例のシス
テムでは、泥水100の流速の変動に影響されることな
く、その粘性をファンネル粘度として正確に測定するこ
とができる。
In this way, in the system of the embodiment, the viscosity of the muddy water 100 can be accurately measured as the funnel viscosity without being affected by the fluctuation of the flow velocity of the muddy water 100.

【0063】図5には、実施例のシステムによって測定
された泥水100のファンネル粘度と、泥水100の実
際のファンネル粘度との相関関係が示されている。同図
に示すよう、本実施例のシステムを用い測定された泥水
100のファンネル粘度FVは、実際のファンネル粘度
との誤差が1sec前後に留まっており、実用上十分な
精度が得られていることが確認された。
FIG. 5 shows a correlation between the funnel viscosity of the muddy water 100 measured by the system of the embodiment and the actual funnel viscosity of the muddy water 100. As shown in the figure, the funnel viscosity FV of the muddy water 100 measured using the system of the present embodiment has an error of about 1 sec from the actual funnel viscosity, and sufficient accuracy for practical use is obtained. Was confirmed.

【0064】従って、図2に示すよう、実施例のシステ
ムに求められた泥水100のファンネル粘度FVを、泥
水の粘性制御回路80へフィードバック入力することに
より、泥水100の粘性を所望の値に正確にフィードバ
ック制御することが可能となる。
Therefore, as shown in FIG. 2, the funnel viscosity FV of the muddy water 100 obtained by the system of the embodiment is fed back to the muddy water viscosity control circuit 80 so that the viscosity of the muddy water 100 can be accurately adjusted to a desired value. Feedback control.

【0065】また、管路16内を流れる泥水100の流
速が、前述した限界流速を上回ることが多い測定環境で
は、図1(B)に示すよう、管路16に対しバイパス管
17を設け、このバイパス管17を、泥水100の流速
が限界流速を上回らないような設計とすればよい。そし
て、このバイパス管17に対し、図2に示す実施例のシ
ステムを装着することにより、管路16内の泥水流速が
限界流速を上回るような場合でも、その粘性を正確に測
定することが可能となる。
In a measurement environment in which the flow velocity of the muddy water 100 flowing in the pipeline 16 often exceeds the above-mentioned limit flow velocity, a bypass pipe 17 is provided for the pipeline 16 as shown in FIG. The bypass pipe 17 may be designed so that the flow velocity of the muddy water 100 does not exceed the critical flow velocity. By mounting the system of the embodiment shown in FIG. 2 on the bypass pipe 17, even when the muddy water flow rate in the pipe line 16 exceeds the limit flow rate, the viscosity can be accurately measured. Becomes

【0066】また、管路16内を流れる泥水100の管
理指標としては、前述したファンネル粘度FV以外に、
泥水100の降伏値を採用することもできる。本実施例
のシステムでは、測定した泥水100の粘性から、その
降伏値をリアルタイムで求めることもできる。
In addition to the above-mentioned funnel viscosity FV, the management index of the muddy water 100 flowing through the pipe 16 is as follows.
The yield value of the muddy water 100 can also be employed. In the system of the present embodiment, the yield value can be obtained in real time from the measured viscosity of the muddy water 100.

【0067】以下に、その詳細を説明する。The details will be described below.

【0068】泥水の流動特性を検討すると、液体に固体
粒子を懸濁した泥水のようないわゆる泥しょうは、近似
的にビンガム流体と見なすことができる。
Considering the flow characteristics of the mud, so-called mud such as mud in which solid particles are suspended in a liquid can be approximately regarded as a Bingham fluid.

【0069】図6には、ビンガム流体の流動特性が示さ
れている。ビンガム流体のレオロジ方程式は、次式で表
される。 τ=τy+μB×D ここにおいて、τyは、流動を開始する限界の剪断力で
降伏値という。μBは、流動開始後の粘性率で、塑性粘
度という。Dは速度の勾配を表す値で、ずり速度とい
う。
FIG. 6 shows the flow characteristics of a Bingham fluid. The rheological equation of a Bingham fluid is given by: [tau] = [tau] y + [mu] B * D Here, [tau] y is the yield force at the limit shear force at which flow starts. μ B is the viscosity after the start of flow and is called plastic viscosity. D is a value representing the speed gradient, and is referred to as a shear speed.

【0070】図7には、ずり速度Dと、流動特性との関
係を、異なるファンネル粘度FVの泥水毎に測定したデ
ータが示されている。
FIG. 7 shows data obtained by measuring the relationship between the shear rate D and the flow characteristics for each muddy water having a different funnel viscosity FV.

【0071】図8には、このようにして求めた泥水10
0のファンネル粘度FVと降伏値との関係が示されてい
る。同図に示すよう、ファンネル粘度と、降伏値との間
には良好な相関関係が成立する。
FIG. 8 shows the muddy water 10 thus obtained.
The relationship between the funnel viscosity FV of 0 and the yield value is shown. As shown in the figure, a good correlation is established between the funnel viscosity and the yield value.

【0072】このため、実施例のシステムは、図2に示
すメモリ74内に、図8に示すようなファンネル粘度と
降伏値との関係を表すデータを予め記憶しておき、粘性
演算部76は、求めたファンネル粘度に基づき、対応す
る泥水100の降伏値を求め、これを出力するように形
成されている。このようにすることにより、本実施例の
システムによれば、泥水100の粘性のみならず、降伏
値をもリアルタイムで測定し、泥水の各種管理指標とし
て用いることが可能となる。
For this reason, in the system of the embodiment, data indicating the relationship between the funnel viscosity and the yield value as shown in FIG. 8 is stored in advance in the memory 74 shown in FIG. Based on the obtained funnel viscosity, a corresponding yield value of the muddy water 100 is determined and output. Thus, according to the system of the present embodiment, not only the viscosity of the muddy water 100 but also the yield value can be measured in real time and used as various management indexes of the muddy water.

【0073】図9,図10には、前述した泥水特性の測
定システムが適用された、泥水式シールド掘進工法の好
適な一例が示され、図9はトンネル先端部、図10はシ
ステム全体の概略図を示している。
FIGS. 9 and 10 show a preferred example of the muddy shield excavation method to which the above-mentioned muddy water characteristic measuring system is applied. FIG. 9 shows the tip of a tunnel, and FIG. FIG.

【0074】実施例のシールド掘進機は、シールド10
の前部に隔壁12を設け、この隔壁12の切羽22側
に、トンネル構内24と隔絶された密閉空間をシールド
チャンバー14として形成している。
The shield machine of the embodiment has a shield 10
Is provided at the front face of the partition wall 12, and a closed space isolated from the tunnel premises 24 is formed as a shield chamber 14 on the face 22 side of the partition wall 12.

【0075】前記シールドチャンバー14は、送泥管1
6および排泥管18を介してトンネル構外に設けられた
泥水処理プラント30と接続されている。この泥水処理
プラント30およびその他各部は、中央制御部32によ
り制御されている。
The shield chamber 14 is provided with the mud pipe 1
6 and a muddy water treatment plant 30 provided outside the tunnel via the mud pipe 18. The muddy water treatment plant 30 and other components are controlled by a central control unit 32.

【0076】そして、前記泥水処理プラント30から、
送泥ポンプP1 を用いて送り出される泥水100は、送
泥管16を介してシールドチャンバー14に供給され
る。
Then, from the muddy water treatment plant 30,
The muddy water 100 sent out using the mud pump P 1 is supplied to the shield chamber 14 via a mud pipe 16.

【0077】このとき、泥水100が安定液として十分
に機能するよう、送泥管16に粘性制御装置60が設け
られている。この粘性制御装置60は、増粘材供給装置
62と、ポンプ64と、ミキサー66とを含む。
At this time, a viscosity control device 60 is provided in the mud feeding pipe 16 so that the muddy water 100 functions sufficiently as a stabilizing liquid. The viscosity control device 60 includes a thickener supply device 62, a pump 64, and a mixer 66.

【0078】前記増粘材供給装置62は、例えばベント
ナイト微粉末を主成分とする添加材が充填された増粘材
タンクとして形成され、このタンク内に充填された増粘
材はポンプ64によりミキサー66へ供給される。この
とき、増粘材の供給量は、ポンプ64を制御することに
より所望の量に設定される。
The thickener supply device 62 is formed as a thickener tank filled with an additive mainly composed of, for example, bentonite fine powder, and the thickener filled in this tank is mixed by a pump 64 with a mixer. 66. At this time, the supply amount of the thickener is set to a desired amount by controlling the pump 64.

【0079】前記ミキサー66は、送泥管16と直列に
接続され、ポンプ64を用いて供給される増粘材を泥水
100と攪拌混合して出力するものである。実施例にお
いて、このミキサー66は、内部に180度捻った板を
左右交互の捻りになるように配列し、板と次の板とは9
0度に交差するように配置されたパイプ構造のものとし
て形成されている。そして、このパイプ内を通過する泥
水は、各板により2分割された上、板の捻りにより旋回
運動が与えられ、供給される増粘材と完全な混合状態と
なる。このようなミキサーとしては、具体的には株式会
社ノリタケCo,.Ltd.製のスターティックミキサー等を用
いることができる。
The mixer 66 is connected in series with the mud feed pipe 16, and stirs and mixes the thickener supplied by using the pump 64 with the muddy water 100 to output. In this embodiment, the mixer 66 has a plate twisted 180 degrees inside and arranged so as to be alternately twisted left and right.
It is formed as a pipe structure arranged to cross at 0 degrees. The muddy water passing through the pipe is divided into two by each plate, and the plate is twisted by the torsion of the plate to be completely mixed with the supplied thickener. As such a mixer, specifically, a static mixer manufactured by Noritake Co., Ltd. or the like can be used.

【0080】そして、シールド掘進機は、図示しない駆
動装置により回転式カッタ20を回転駆動し、切羽22
の掘削を行う。このとき削り取られた土砂は、シールド
チャンバー14内に取り込まれ、安定液として機能する
泥水100と攪拌され、スラリー化される。スラリー化
された泥水は、排泥管18に流れ込み、さらに排泥ポン
プP2 ,P3 ,P4 の働きにより排泥管18内を泥水処
理プラント30に向って流れる。
The shield excavator drives the rotary cutter 20 to rotate by a driving device (not shown),
Do excavation. At this time, the shaved earth and sand is taken into the shield chamber 14, is stirred with the muddy water 100 functioning as a stabilizing liquid, and is slurried. The slurry mud flows into the drainage pipe 18 and further flows through the drainage pipe 18 toward the muddy water treatment plant 30 by the action of the drainage pumps P 2 , P 3 , and P 4 .

【0081】このとき、スラリー化された泥水100内
において、土砂粒子は安定液により周囲が囲まれ、その
イオン化が防止され、しかも比重が軽い状態に保たれ
る。このため、土砂粒子は沈澱したり、詰り等を引き起
すことなく排泥管18内をスムーズに流れることにな
る。
At this time, in the slurry muddy water 100, the sediment particles are surrounded by the stabilizing liquid, the ionization thereof is prevented, and the specific gravity is kept low. For this reason, the earth and sand particles flow smoothly in the sludge pipe 18 without causing precipitation, clogging, and the like.

【0082】ここにおいて重要なことは、送泥管16を
介してシールドチャンバー14に供給される泥水100
の粘性を、安定液として十分機能するような値に保つこ
とである。
What is important here is that the mud 100 supplied to the shield chamber 14 through the mud pipe 16 is
Is maintained at such a value as to sufficiently function as a stabilizer.

【0083】このため、本実施例においては、送泥管1
6のシールドチャンバー14に近い位置に、図2に示す
実施例の泥水特性測定システムを装着し、シールドチャ
ンバー14に供給される泥水100のファンネル粘度お
よび降伏値の測定を行っている。
For this reason, in the present embodiment, the mud pipe 1
6, the muddy water characteristic measuring system of the embodiment shown in FIG. 2 is attached to measure the funnel viscosity and the yield value of the muddy water 100 supplied to the shield chamber 14.

【0084】本実施例において、図2に示すメモリ7
4,粘性演算部76および粘性制御回路80は、図2に
示す中央制御部32内に設けられており、前記粘性制御
回路80の制御信号に基づき、粘性制御装置60がフィ
ードバック制御され、泥水100の粘性を安定液として
十分に機能するよう制御している。
In this embodiment, the memory 7 shown in FIG.
4. The viscosity calculation unit 76 and the viscosity control circuit 80 are provided in the central control unit 32 shown in FIG. 2, and the viscosity control device 60 is feedback-controlled based on the control signal of the viscosity control circuit 80, and the muddy water 100 Is controlled to function sufficiently as a stabilizer.

【0085】また本実施例では、前述した圧力測定器4
2,流速測定部50,粘性制御装置60を、図9におい
て1点鎖線で示すよう制御ユニット200として構成
し、これをトンネル構内24内に敷設されたレール28
上を移動可能な台車26上に載置している。なお、前記
制御ユニット200内において、送泥管16および排泥
管18には、その長さ調整可能な伸縮管34,36が直
列に接続されている。
In this embodiment, the pressure measuring device 4 described above is used.
2. The flow velocity measuring unit 50 and the viscosity control device 60 are configured as a control unit 200 as shown by a dashed line in FIG.
It is mounted on a trolley 26 that can move above. In the control unit 200, telescopic pipes 34 and 36 whose lengths can be adjusted are connected in series to the mud feeding pipe 16 and the mud discharging pipe 18.

【0086】そして、シールド掘進機が切羽22を掘削
しながら図9左方向へ移動するにつれ、台車26も図中
左方向へ移動し、シールドチャンバー14に対し制御ユ
ニット200が常に一定の距離内に位置するよう構成さ
れている。これにより、シールドチャンバー14内にお
ける泥水100の粘性の変化に常に迅速に対応し、その
粘性をフィードバック制御することが可能となる。
Then, as the shield machine moves leftward in FIG. 9 while excavating the face 22, the bogie 26 also moves leftward in the figure, and the control unit 200 always keeps within a certain distance with respect to the shield chamber 14. It is configured to be located. Thus, it is possible to always respond quickly to the change in the viscosity of the muddy water 100 in the shield chamber 14 and to perform feedback control of the viscosity.

【0087】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく本発明の要旨の範囲内で各種の変形実施が可
能である。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the present invention.

【0088】例えば、図2に示すシステムに、管路内を
流れる泥水の温度を測定する温度測定手段を設け、粘性
演算部76は、求めたファンネル粘度、降伏値を温度補
正するようにしてもよい。
For example, the system shown in FIG. 2 may be provided with a temperature measuring means for measuring the temperature of muddy water flowing in the pipeline, and the viscosity calculating unit 76 may correct the obtained funnel viscosity and yield value by temperature. Good.

【0089】[0089]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
管路内を流れる泥水の粘性または降伏値を、泥水の流速
に影響されることなく正確に自動測定することができる
泥水の特性測定装置および方法を得ることができるとい
う効果がある。
As described above, according to the present invention,
There is an effect that it is possible to obtain a muddy fluid characteristic measuring apparatus and method capable of accurately and automatically measuring the viscosity or yield value of the muddy fluid flowing in the pipeline without being affected by the flow velocity of the muddy fluid.

【0090】[0090]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】同図(A)は、本発明が適用された安定液供給
管路の概略説明図であり、同図(B)は、安定液供給管
路にバイパス流路を設け、このバイパス流路に本発明の
システムを適用した場合の説明図である。
FIG. 1A is a schematic explanatory view of a stabilizing liquid supply pipe to which the present invention is applied, and FIG. 1B is provided with a bypass flow path in the stabilizing liquid supply pipe, and FIG. It is explanatory drawing in the case of applying the system of this invention to a flow path.

【図2】実施例の泥水の特性測定装置の機能ブロック図
である。
FIG. 2 is a functional block diagram of the muddy water characteristic measuring device of the embodiment.

【図3】泥水の流速および差圧を、ファンネル粘度をパ
ラメータとして測定した場合の特性図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram when the flow rate and differential pressure of muddy water are measured using funnel viscosity as a parameter.

【図4】泥水の差圧および流速の比を横軸に、ファンネ
ル粘度を縦軸にとって、表した泥水の特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram of muddy water with the ratio of the differential pressure and the flow velocity of the muddy water taken along the horizontal axis and the funnel viscosity taken along the vertical axis.

【図5】実施例のシステムを用いて測定されたファンネ
ル粘度と、実際のファンネル粘度との対応関係を示す説
明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a correspondence relationship between a funnel viscosity measured using the system of the example and an actual funnel viscosity.

【図6】ビンガム流体の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a Bingham fluid.

【図7】泥水の流動特性を、ファンネル粘度を変えて測
定した場合の特性図である。
FIG. 7 is a characteristic diagram when the flow characteristics of the muddy water are measured while changing the funnel viscosity.

【図8】ファンネル粘度と降伏値との関係を表す特性図
である。
FIG. 8 is a characteristic diagram showing a relationship between a funnel viscosity and a yield value.

【図9】本発明が適用された泥水式シールド掘進システ
ムの説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram of a muddy water shield excavation system to which the present invention is applied.

【図10】図9に示すシステムの全体説明図である。FIG. 10 is an overall explanatory diagram of the system shown in FIG. 9;

【図11】従来の泥水の特性測定装置の一例を示す説明
図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing an example of a conventional muddy water characteristic measuring device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

16 管路 40 差圧測定部 42a,42b 圧力測定器 44 差圧検出部 50 流速測定部 60 粘性制御装置 70 粘性演算部 72 メモリ 80 粘性制御回路 100 泥水 16 Pipe line 40 Differential pressure measuring unit 42a, 42b Pressure measuring device 44 Differential pressure detecting unit 50 Flow rate measuring unit 60 Viscosity control device 70 Viscosity calculation unit 72 Memory 80 Viscosity control circuit 100 Muddy water

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 後藤 次靖 東京都中央区京橋1丁目7番1号 戸田 建設株式会社内 (72)発明者 広瀬 雅一 東京都中央区京橋1丁目7番1号 戸田 建設株式会社内 (72)発明者 高森 清士 東京都中央区京橋1丁目7番1号 戸田 建設株式会社内 (72)発明者 松田 陽一 東京都中央区京橋1丁目7番1号 戸田 建設株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−146396(JP,A) 特開 平4−147034(JP,A) 特開 平4−209294(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E21D 9/06 301 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Tsutsuyasu Goto 1-7-1 Kyobashi, Chuo-ku, Tokyo Toda Construction Co., Ltd. (72) Masakazu Hirose 1-7-1 Kyobashi, Chuo-ku, Tokyo Toda Construction Co., Ltd. (72) Inventor Seishi Takamori 1-7-1 Kyobashi, Chuo-ku, Tokyo Toda Construction Co., Ltd. (72) Inventor Yoichi Matsuda 1-7-1 Kyobashi, Chuo-ku, Tokyo Toda Construction Co., Ltd. In-company (56) References JP-A-4-146396 (JP, A) JP-A-4-147034 (JP, A) JP-A-4-209294 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. . 7, DB name) E21D 9/06 301

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 管路内を輸送される泥水の粘性を測定す
る装置において、 前記泥水の差圧を、前記管路内の少なくとも2カ所での
圧力差として測定する差圧測定手段と、 前記管路内での泥水の流速を測定する流速測定手段と、 予め測定により求められた前記管路内を流れる泥水の差
圧、流速および粘性の関係を記憶する記憶手段と、 測定された流速および差圧と、前記記憶手段の記憶デー
タとを照合し、泥水の粘性を求める演算手段と、 を含み、前記記憶手段は、 予め測定により求められた前記管路内を流れる泥水の差
圧Δh、流速Vの比Δh/Vと粘性との関係データを記
憶するよう形成され、 前記演算手段は、 測定された差圧及び流速の比Δh/Vと、前記記憶手段
に記憶された関係データとに基づき泥水の粘性を求める
よう形成された ことを特徴とする泥水の特性測定装置。
1. An apparatus for measuring the viscosity of mud transported in a pipeline, wherein the differential pressure measuring means measures the differential pressure of the mud as a pressure difference at at least two points in the pipeline. Flow velocity measuring means for measuring the flow velocity of the mud in the pipeline; storage means for storing a relationship between the differential pressure of the mud flowing in the pipeline, the flow velocity and the viscosity determined in advance by measurement; collates the pressure difference, the stored data of said storage means includes a calculating means for obtaining the mud viscosity, and the storage unit, the difference between the mud flowing through the duct obtained in advance by measurement
Record the relationship data between the pressure Δh, the ratio Δh / V of the flow velocity V and the viscosity.
The calculating means is configured to store the ratio of the measured differential pressure and the flow velocity Δh / V and the storage means.
Of muddy water viscosity based on relational data stored in memory
A characteristic measuring device for muddy water, characterized in that it is formed as follows .
【請求項2】 請求項1において、 前記記憶手段は、 予め泥水の粘性と降伏値との関係データを記憶するよう
形成され、 前記演算手段は、 求められた泥水の粘性に基づき、前記記憶手段のデータ
から泥水の降伏値を求めるよう形成されたことを特徴と
する泥水の特性測定装置。
2. The storage unit according to claim 1, wherein the storage unit is formed in advance so as to store relation data between the viscosity of the mud and the yield value, and the calculating unit is configured to store the data based on the determined viscosity of the mud. A fluid characteristic measuring device formed to determine a yield value of the fluid from the data of the fluid.
【請求項3】 請求項1、2のいずれかにおいて、 前記粘性はファンネル粘度であることを特徴とする泥水
の特性測定装置。
3. The muddy water characteristic measuring device according to claim 1, wherein the viscosity is a funnel viscosity.
【請求項4】 請求項1〜請求項3のいずれかにおい
て、 前記記憶手段は、 前記泥水の差圧、流速および粘性の関係を、臨界レイノ
ルズ数に対応する流速から限界流速の間の乱流域でのデ
ータとして求め、このデータを記憶するよう形成された
ことを特徴とする泥水の特性測定装置。
4. The storage device according to claim 1, wherein the storage means stores a relationship between the differential pressure, the flow velocity and the viscosity of the muddy water in a turbulent flow area between a flow velocity corresponding to a critical Reynolds number and a critical flow velocity. A characteristic measuring device for muddy water, characterized in that the characteristic data is obtained as data obtained in the above and stored.
【請求項5】 請求項1〜請求項4のいずれかにおい
て、 前記管路に設けられ、泥水が限界流速以下の流速で流れ
る泥水バイパス手段を含み、 前記差圧測定手段及び速度測定手段は、 前記泥水バイパス手段に設置されることを特徴とする泥
水の特性測定装置。
5. The method according to claim 1, further comprising: a muddy water bypass unit provided in the pipe line, wherein the muddy water flows at a flow rate equal to or lower than a critical flow velocity. A muddy water characteristic measuring device installed in the muddy water bypass means.
【請求項6】 安定液を輸送する管路に設置された請求
項1〜請求項5のいずれかの特性測定装置と、 前記特性測定装置により求められた泥水の粘性または降
伏値に基づき、前記安定液の性状を制御する制御手段
と、 を含むことを特徴とする安定液の制御装置。
6. The characteristic measuring device according to claim 1, which is installed in a pipeline for transporting a stable liquid, and the viscosity or the yield value of the muddy water determined by the characteristic measuring device. A control device for a stabilizing liquid, comprising: control means for controlling properties of the stabilizing liquid.
【請求項7】 泥水を輸送する送泥管または排泥管の少
なくとも一方に設置された請求項1〜請求項5のいずれ
かの特性測定装置と、 前記特性測定装置により求められた泥水の粘性または降
伏値に基づき、前記送泥管を介しシールドチャンバに供
給する前記泥水の性状を制御する制御手段と、 を含むことを特徴とする泥水式シールド掘進システムの
制御装置。
7. The characteristic measuring device according to claim 1, which is installed in at least one of a mud pipe and a mud pipe for transporting the mud, and the viscosity of the mud determined by the characteristic measuring device. Or a control means for controlling a property of the mud supplied to the shield chamber via the mud pipe based on a yield value.
【請求項8】 管路内を輸送される泥水の粘性を測定す
る方法において、 前記管路を流れる泥水の差圧、流速及び粘性の関係を表
す関係データを予め測定し記憶するデータ収集工程と、 前記管路内を流れる泥水の粘性を、前記関係データを用
い求め出力するデータ測定工程と、 を含み、前記データ収集工程は、 前記管路内を流れる泥水の差圧、流速および粘性の関係
を測定し、前記管路内を流れる泥水の差圧Δh、流速V
の比Δh/Vと粘性との関係データを記憶し、 前記デー
タ測定工程は、 前記泥水の差圧を、前記管路内の少なくとも2カ所での
圧力差として測定するとともに、前記泥水の流速を測定
する工程と、 測定された流速および差圧と、関係データとを照合し、
泥水の粘性を求める工程と、 を含み、前記泥水の粘性を求める工程は、 測定された差圧及び流速の比Δh/Vと、前記記憶手段
に記憶された関係データとに基づき泥水の粘性を求める
こと を特徴とする泥水の特性測定方法。
8. A method for measuring the viscosity of mud transported in a pipeline, comprising: a data collection step of measuring and storing relational data representing a relationship among a differential pressure, a flow velocity and a viscosity of the mud flowing through the pipeline in advance. A data measurement step of obtaining and outputting the viscosity of the mud flowing in the pipe using the relational data, and wherein the data collecting step includes a relation between a differential pressure of the mud flowing in the pipe, a flow rate, and a viscosity.
And the differential pressure Δh of the muddy water flowing in the pipeline and the flow velocity V
The data measurement step measures the differential pressure of the mud as a pressure difference at at least two points in the pipeline and determines the flow rate of the mud. The measuring step, the measured flow velocity and differential pressure are compared with the related data,
Determining the viscosity of the muddy water , wherein the step of determining the viscosity of the muddy water includes a ratio Δh / V of the measured differential pressure and flow velocity, and the storage means
Of muddy water viscosity based on relational data stored in memory
A method for measuring characteristics of muddy water, characterized in that:
【請求項9】 請求項8において、 前記データ収集工程は、 予め泥水の粘性と降伏値との関係を測定し、関係データ
の一部として記憶し、 前記データ測定工程は、 求められた泥水の粘性に基づき、前記関係データから泥
水の降伏値を求める工程を含むことを特徴とする泥水の
特性測定方法。
9. The method according to claim 8, wherein, in the data collecting step, a relationship between the viscosity of the muddy water and the yield value is measured in advance and stored as a part of the relational data. A method for measuring characteristics of muddy water, comprising a step of obtaining a yield value of muddy water from the relational data based on viscosity.
【請求項10】 請求項8、9のいずれかにおいて、 前記データ収集工程は、 前記泥水の差圧、流速および粘性の関係を、臨界レイノ
ルズ数に対応する流速から限界流速の間の乱流域でのデ
ータとして求め、このデータを関係データとして記憶す
ることを特徴とする泥水の特性測定方法。
10. The data collection step according to claim 8, wherein the relation between the differential pressure, flow velocity and viscosity of the mud is determined in a turbulent flow region between a flow velocity corresponding to a critical Reynolds number and a critical flow velocity. A method for measuring characteristics of muddy water, wherein the characteristic data is obtained as related data, and this data is stored as related data.
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