JP3159916B2 - 搬送土量測定装置及び測定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、搬送土量測定装置
及び測定方法に関する。

【０００２】

【背景技術及び発明が解決しようとする課題】シールド
工法においては、チャンバー内のカッターにより掘削し
た土砂をスクリューコンベアによって排出することによ
り、チャンバー内の土圧を一定に保っている。例えば、
スクリューコンベアによる排土量が多い場合は、チャン
バー内の土圧が低くなり、地山の崩壊や地盤沈下、地面
の部分的陥没等の原因となる。一方、スクリューコンベ
アによる排土量が少ない場合は、チャンバー内の土圧が
高くなり、切羽前方の地表面の隆起等の原因となる。こ
のため、スクリューコンベアによる排土量を正確に管理
する必要がある。

【０００３】このような排土量の管理を行うためには、
現時点での排土量を正確に測定する必要がある。

【０００４】ポンプ圧送による排土方式では、圧送ポン
プの吐出側に接続され土砂が圧送される圧送管に例えば
電磁流量計等を配置することで、圧送した土砂量を算出
している。すなわち、電磁流量計にて土砂流速ｖを捉
え、圧送管の管断面積Ａを掛けることによって流量Ｑを
Ｑ＝Ａｖにより求めている。

【０００５】しかしながら、実際に管内を流れる土砂は
均一ではなく、様々な土質、形状等の原因により管内断
面に必ずしも土砂が充満した状態で流れておらず、上記
方法では正確な流量が算出できない。すなわち、上記方
法では、流量Ｑは管内を土砂が充満状態で流れることを
前提として算出されているため、搬送する土砂に空気等
が混じり空隙等が発生すると圧送管の中を通過する排土
量を正確に把握することができず、測定精度が悪く、切
羽破壊や取り込み過ぎによる地表面陥没等の危険な兆候
を捉えられないという問題点があった。

【０００６】また、この点を解消するために、管内断面
Ａに充満する土砂の充満度を表す補正係数αを用いて補
正し、Ｑ＝αＡｖから流量Ｑを算出することが考えられ
るが、補正係数αは、配管延長時など管を外したときに
管内部の土砂の状況を目視することにより、経験的に決
められるため、土砂の状態の変化に対応できず、流量Ｑ
の十分な精度を確保できない。

【０００７】さらに、上記従来の排土量測定方式では、
装置が複雑で測定装置が高価である等の問題点があっ
た。

【０００８】本発明は、上記した技術の問題点を解決す
ることを課題としてなされたものであって、その目的と
するところは、土砂を圧送する圧送管内に空隙が発生し
ても、測定の精度が高く、比較的低廉で簡単な構成によ
って排土量の測定を行うことができる搬送土量測定装置
及び測定方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
係る搬送土量測定装置は、掘削された土砂を圧送する際
の搬送土量を測定する搬送土量測定装置であって、前記
土砂が圧送される圧送管内に充満する前記土砂の充満度
に関する情報を検出する検出手段と、少なくとも前記充
満度に基づき、前記土砂の流量を算出する流量算出手段
とを含み、 前記検出手段は、前記圧送管の周方向の異な
る位置にて複数設けられ、前記圧送管の周方向に加わる
歪みを検出する歪み検出部を含むことを特徴とする。

【００１０】請求項１に記載の発明によれば、搬送土砂
に例えば空気等が含まれて圧送管内に空隙等が発生する
場合であっても、充満度を検出する検出手段により充満
度の値を正確に測定した上で流量が算出されるので、従
来よりも正確な流量の値を測定することができ、測定誤
差を少なくすることができる。また、充満度は例えば歪
みゲージ等を用いれば簡単に求められるため、測定装置
自体の構成を比較的低廉で簡略化することができる。
尚、本装置は、主にシールド工法における排送土量の測
定に使用するものであるが、それ以外にも一般の土砂を
搬送する場合の搬送土量測定装置として使用することも
できる。

【００１１】

【００１２】また、圧送管の周方向の異なる位置に複数
歪み検出部が設けられているので、圧送管の各部位にお
ける詳細な歪み量を知ることができ、充満度をより正確
に測定ることで、流量算出の精度がさらに向上する。

【００１３】すなわち、この充満度を測定する方法とし
て、ピストン式圧送ポンプの吐出側に設けられた圧送管
の歪みを利用しており、これらの値が所定の値以上であ
るときに土砂を圧送中であると判断している。これは、
圧送ポンプによって搬送土砂を押し出しているときに
は、圧送管内の土圧が高まり、これに伴い圧送管外壁の
歪みが増大することに着目したためである。

【００１４】このような現象を利用して流量の測定を行
うために、圧送管外壁に設けられた歪み検出部によって
歪みを検出し、この検出結果に基づき充満度の算出を行
っている。尚、充満度から搬送土の流量を計算するに
は、圧送管の断面積、圧送ポンプの吐出速度等を知る必
要があるが、断面積は予め一定であるとして、吐出速度
は電磁流量計等の流速検出手段にて測定し、そのデータ
に充満度を掛け合わせることによって得られた演算結果
に基づいて流量を算出する。

【００１５】請求項２に記載の発明に係る搬送土量測定
装置は、請求項１において、前記周方向に配設された前
記歪み検出部の数をＮ、前記圧送管に土砂を圧送する圧
送ポンプのピストン動作時に、前記歪み検出部により検
出される歪み出力信号の最大値をτ_nH、前記圧送ポンプ
のピストン非動作時に、前記歪み検出部により検出され
る歪み出力信号の値をτ_nL（但し、ｎは１≦ｎ≦Ｎの整
数）、前記圧送管の周方向の最下位置に配置される前記
歪み検出部にて検出される歪み出力信号のピストン動作
時の最大値、ピストン非動作時の値をそれぞれτ_1H、τ
_1Lとすると、前記流量算出手段にて演算される充満度α
は、

【数１】で表されることを特徴とする。

【００１６】請求項２に記載の発明によれば、上式によ
り充満度αを容易に算出することができる。すなわち、
上式において、圧送管に複数配設した各歪み検出部によ
り検出された歪み出力信号のピストン動作時の最大値よ
りピストン非動作時の定常状態での値を減算すること
で、任意の位置に配置された歪み検出部領域を通過する
土砂によって生じる歪みを算出することができる。

【００１７】そして、圧送管の最下位置では土砂は完全
に充満されているので、この箇所での前記歪みの値を基
準として、各箇所の歪みとの比を算出し、各部位の各比
を合計して、管内が充満している状態の最大値（分割領
域が例えば８であれば８）で割ることで、管全体の充満
度αが正確に算出される。

【００１８】請求項３に記載の発明に係る搬送土量測定
装置は、掘削された土砂を圧送する際の搬送土量を測定
する搬送土量測定装置であって、前記土砂が圧送される
圧送管の周方向に複数設けられ、前記圧送管の周方向に
加わる歪みを検出する歪み検出部と、前記歪み検出部に
より得られた歪みに基づき、前記土砂の流量を算出する
流量算出手段と、を含み、前記流量算出手段は、前記歪
み検出部により得られた歪み出力信号を、前記圧送管に
土砂を圧送する圧送ポンプのピストンストローク駆動時
間に亘って積分する積分手段と、前記積分手段の積分値
に基づき、前記各歪み検出部での各積分値を加算する加
算手段と、前記加算手段の加算結果に基づき、前記流量
に換算される所定の係数を乗算する乗算手段と、を含む
ことを特徴とする。

【００１９】請求項３に記載の発明によれば、圧送管の
周囲に設けられた各歪み出力信号に基づき、流量算出手
段にて各種演算を行うことのみで、すなわち、圧送ポン
プのピストンストローク駆動時間に亘って、各歪み出力
信号を各々積分し、該各積分値の和を算出し、比例定数
（係数）を掛けることで、流量が算出される。

【００２０】請求項４に記載の発明に係る搬送土量測定
装置は、請求項３において、前記歪み検出部によって検
出された歪みの値が所定の値以上になった時の時間を判
定することにより、前記圧送ポンプのピストンストロー
ク駆動時間を測定する圧送時間測定部をさらに設けたこ
とを特徴とする。

【００２１】請求項４に記載の発明によれば、圧送時間
測定部を設けたことで、例えばピストンストローク信号
の立ち上がり時間よりもやや遅延して歪み出力信号が立
ち上がりを示している場合、あるいは、ピストンストロ
ーク信号の動作時間に対して歪み出力信号のピストン動
作状態を示している時間が等しくない場合は、予め歪み
出力信号の歪みの値が所定の値以上、好ましくは前記ピ
ストン動作状態を示していない状態から示す状態への移
行期間に対応する歪みの値以上になるときの時間を判定
できるので、圧送時間測定部を設置していない場合に比
べて、より正確に歪み出力信号のピストン動作状態の期
間を認知することができ、もって正確な流量を知ること
ができる。

【００２２】請求項５に記載の発明に係る搬送土量測定
装置は、請求項３において、前記圧送ポンプの動作時
に、前記圧送ポンプのピストンストロークの値が、前記
ピストンストローク駆動時間の変化に対して増加してい
る時間を検知する検知手段をさらに設け、前記積分手段
は、前記検知手段により検出される時間に基づき、前記
歪み検出部より検出された歪み出力信号を積分すること
を特徴とする。

【００２３】請求項５に記載の発明によれば、請求項４
と同様の作用・効果を奏しながらも、圧送ポンプを動作
させているにも関わらず、土砂のつまり等により、ピス
トンの動作が阻まれる場合にも対応できる。すなわち、
検知手段を設けていない場合は、ピストンの動作が阻ま
れている時間をも積分されてしまうのに対し、検知手段
を設けた場合は、ピストンが静止している時間は積分さ
れず、圧送ポンプのピストンストロークの値が、ピスト
ンストローク駆動時間の変化に対して増加している時間
のみ積分されるので、より正確に流量を算出することが
できる。

【００２４】請求項６に記載の発明に係る測定方法は、
シールド掘進機によって掘削された土砂を圧送する際の
搬送土量を測定する測定方法であって、排土の搬送を行
う圧送ポンプの吐出側に接続され、前記土砂が圧送され
る圧送管の周方向に加わる歪みを計測する歪み計測工程
と、計測された前記歪みに基づき、前記圧送管に充満す
る前記土砂の充満度を算出する充満度算出工程と、少な
くとも前記充満度に基づき、前記圧送管内の土砂の流量
を算出する流量算出工程と、を含むことを特徴とする。

【００２５】請求項７に記載の発明によれば、歪みより
充満度を求め、充満度を求めた上で、流量を算出するこ
とができるので、圧送管内に土砂以外の空隙が発生して
も、実質的に管内に存在する土砂の量を充満度により補
正することができ、正確な流量を求めることができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
の一例について図面を参照して具体的に説明する。

【００２７】［実施の形態１］…充満度αを求めて流量
を算出する方法 先ず、本発明の特徴的な構成である測定装置について図
１〜図３を用いて説明する。図１は、搬送土量測定装置
の全体構成を示すブロック図である。本例の装置は、一
例としてシールド工法における排土量の測定を行うため
に用いられる。

【００２８】本例の搬送土量測定装置は、図１及び図２
に示すように、シールド掘進機によって掘削された土砂
を圧送する圧送管１４（図２）内の搬送土量の測定を行
うものであって、圧送管１４内に充満する土砂１６の充
満度に関する情報を検出する検出手段１０と、圧送管１
４内の土砂１６の流量を算出する流量算出手段２０と、
圧送ポンプ１１４（図６）の１回のピストン動作におけ
る圧送時間を測定する圧送時間測定部３０と、圧送管１
４内の土砂の流速を検出する流速検出手段４０・流速を
算出する流速算出部４２と、圧送ポンプから排出される
土砂の密度を測定するための密度検出手段６０と、これ
らの各測定結果に基づいて排土の体積および重量を演算
する体積演算部５０・重量演算部７０と、各演算結果を
画面上に表示あるいは記録紙に印刷する表示部８０、プ
リンタ８２を含んで構成される。

【００２９】検出手段１０は、図２に示すように、例え
ば歪み検出部例えば歪みゲージ１０−１・１０−２…１
０−８等にて形成され、排土の搬送を行うピストン式圧
送ポンプ１１４（図６）の吐出側に接続された圧送管１
４の外壁における歪みを検出するためのものであり、圧
送管１４の外壁の周方向に複数例えば８個設けられ、圧
送管１４の周方向に加わる内圧を計測する内圧測定用ゲ
ージとしての機能をも有する。これにより、歪みゲージ
１０の抵抗変化によって歪みゲージ１０設置部分の歪み
を検出する。

【００３０】また、図２において、圧送管１４の周方向
に等間隔で配設された膨らみ計測用の歪みゲージ１０に
は、防水処理が施され、温度による膨張をキャンセルす
る理由で、該歪みゲージ１０に隣接して温度補償用ゲー
ジ１２も同様配設される。尚、各歪みゲージ１０は動歪
みアンプ（本例では図示しないが実施の形態３では図１
０に示す符号１３）に接続され、さらに、動歪みアンプ
は解析用パソコンに接続され、管の膨らみにより発生し
た歪みは動歪みアンプで増幅されＡ／Ｄ変換されてパソ
コン等にてリアルタイム処理される。

【００３１】次に、歪みゲージ１０により充満度が算出
できる理由を図５を用いて説明する。一般に、管１４内
に内圧が発生すると管１４は内圧の大きさに比例して膨
張し、管１４内が流体で満たされている場合、内圧Ｐは
均一であるから管１４が外側に向けて膨らむ量は一定で
あるが（図５（Ａ））、管内物質が土砂のような固体
（塑性体）の場合充満状況により内圧Ｐ（土・水圧）は
不均一となり、管１４の膨らみ方も不均一となる（図５
（Ｂ））。ここで、土砂輸送の場合内圧Ｐは土圧および
水圧により決定され、仮に管１４内部に土砂及び水が完
全に充満していれば、管壁には土・水圧が均等に作用し
管の膨みは一定になるが、土砂はいっぱいでも水が少な
く空隙１８等がある場合、土砂がダンゴ状態になり管上
部に空隙１８がある場合等は土圧が不均等に作用し、管
の膨みは内圧Ｐの大小により変化する。すなわち、図５
のように、土圧が高い部分は土砂が存在し、土圧が低い
所は土砂が存在しないことになるため、管内の内圧（膨
み）の分布により土砂の充満状況が分かる。

【００３２】ここで、内圧（膨み）の分布は、図２
（Ａ）のように、圧送管１４外壁に歪みゲージ１０をリ
ング状に取付固定し、各分割エリアＩ、 II、III、・・
VIII毎に各歪みを測定することで調べることができ、か
つ、圧送管１４のどの部分に空壁１８が発生しているか
をも判別することができる。

【００３３】すなわち、土砂輸送時における歪みゲージ
１４の出力は、例えば図３のように、周期的な変動が見
られるが、これは、圧送ポンプ１１４が土砂を吐出して
いるときは圧送管１４内の土圧が高まるためであり、歪
みεは、ε＝（ｄＰ）／（Ｅｔ）（ｄは圧送管１４の外
径、Ｐは内圧、Ｅは縦弾性係数、ｔは圧送管１４の肉
厚）で表され、この土圧の高まりに応じて歪みが大きく
なるためである。尚、水平面内の定常流では、全圧は動
圧と静圧の和で表せるが、動圧は土砂が流動している時
のみ発生し、静圧は圧送ポンプが停止しているときの圧
力で常に発生しているため、静圧はほぼ一定であると見
なせ、掘進を停止している時は明らかに土砂の流れは停
止しているが、土砂の流れが脈動流となっている圧送ポ
ンプ近傍でも、２台のプランジャが切り替わる間は、土
砂の流れが停止している状態とみなすことができる。し
たがって、圧送管１４内を土砂が流れるとき、各歪みゲ
ージ１０の出力は、図４のように、ピストンが動作時の
み定常状態より膨張し、圧送管１４内の土砂充満状況に
応じて各位置で違ったものとなり、圧送管１４内部が充
満状態であれば、どのゲージも同じ大きさの出力となる
が、図２（Ａ）のように上部に空隙１８がある場合は、
図４のように圧送管１４上部にいくに従い出力が小さく
なる。

【００３４】ここで、例えば土砂の充満状況が図２
（Ａ）に示すような場合、各エリアＩ〜ＶIIIの歪みゲ
ージ１０の出力は、図４（Ａ）のようになる。図４
（Ａ）は、歪みゲージ１０によって検出される歪みデー
タの具体例を示す図であり、同図の縦軸は圧送管１４外
壁の歪みに対応しており、横軸は時間経過に対応してい
る。膨みが定常状態より大きくなる時の変化は相対的な
内圧Ｐの変化、すなわち、図２（Ａ）において管断面を
８等分した各部位（Ｉ〜ＶIII）の充満状況を意味する
ものである。今、管１４内底部の部位Ｉは常に充満状況
にあることを考慮して部位Ｉにおける膨らみの変化を１
として、各部位の膨みの変化度合を見れば各部位の充満
状況がわかり、部位Ｉ〜ＶIIIの充満度を合計して最大
値８（管内が充満している状態）で割ると管全体の充満
度αがわかる（具体的な数式は後述する）。

【００３５】流量算出手段２０は、歪みゲージ１０の出
力信号に基づいてみかけの流量を補正する流量補正部と
して機能し、各歪みゲージ１０にて検出された歪みの出
力信号に基づき、土砂の充満度αを算出する充満度算出
部２２と、充満度算出部２２の出力・管断面積・流速検
出手段４０の出力等を乗算することで流量を演算する流
量演算部２４と、を含み構成される。

【００３６】充満度算出部２２の充満度αは、上述した
理由により、周方向に配設された歪みゲージ１０の数を
Ｎ、圧送管に土砂を圧送する圧送ポンプのピストン動作
時に、歪みゲージ１０により検出される歪み出力信号の
最大値をτ_nH、圧送ポンプのピストン非動作時に、歪み
ゲージ１０により検出される歪み出力信号の値をτ
_nL（但し、ｎは１≦ｎ≦Ｎの整数）、圧送管１４の周方
向の最下位置に配置される歪みゲージ１０にて検出され
る歪み出力信号のピストン動作時の最大値、ピストン非
動作時の値をそれぞれτ_1H、τ_1Lとすると、

【数１】にて演算される。

【００３７】流量演算部２４は、検出手段１０によって
得られる充満度α、断面積Ａ、流量検出手段４０によっ
て得られる土砂の平均流速ｖ等に基づき、圧送管１４を
通過する土砂の流量、を算出する機能を有する。尚、圧
送管１４の断面積をＡ、平均流速をｖ、充満度をαとす
ると、Ｑ＝αＡｖで表すことができる。

【００３８】圧送時間測定部３０は、歪みゲージ１０に
よって検出された圧送管１４外壁の歪みに基づいて、圧
送ポンプ１１４における１回のピストンストローク駆動
時間を測定する。具体的には、圧送ポンプ１１４のピス
トン動作時には圧送管１４内の土圧が高まることに着目
し、圧送管１４外壁の歪みが所定の値（閾値）以上とな
ったときに圧送動作中であると判断し、その時間を測定
している。

【００３９】流速検出手段４０は、圧送ポンプの１ピス
トン動作における単位時間当たりに断面積Ａを通過する
土砂１６の平均流速を検出するもので、この流速検出手
段４０の検出結果に基づき、流速算出部４２にて流速が
算出される。尚、管内の平均流速ｖが一定である場合
は、予め流量演算部２４に、断面積Ａのデータと共に比
例定数として組み込んで充満度に乗算される。また、流
速検出手段４０として、ポンプストロークとピストンス
トローク駆動時間とにより、平均流速を求めるものでも
良い。さらに、流速が変化する場合は、流速検出手段４
０として例えば電磁流量計、歪みゲージ等を用いたもの
でも良い。この歪みゲージを用いる場合、軸方向で少な
くとも２箇所に配置し、十分に圧送している状態の有効
圧力がかかっている間の平均時間から、各歪みゲージを
取り付けた区間の流速ｖは、ｖ＝Ｌ／（ｔ₁−ｔ₂）にて
求める。この場合、Ｌは各歪みゲージ間の距離、ｔ₁・
ｔ₂は一方及び他方での有効圧力時の平均時間を示す。

【００４０】体積演算部５０は、圧送時間測定部３０か
ら入力される圧送ポンプ１１４の１ピストン動作に対応
した圧送時間と、流量算出手段２０の流量とに基づい
て、１ピストン動作によって搬送される排土の体積を計
算する。その計算結果は、１ピストン動作で搬送される
排土量体積として、あるいは所定時間内に搬送される排
土の体積として出力され、表示部８０およびプリンタ８
２に送られる。

【００４１】密度検出手段６０は、例えばγ線密度計等
にて構成され、その場合、γ線の照射によって比較的簡
単に圧送管内の搬送土の密度を計測するものである。こ
の計測結果は重量演算部７０に入力される。尚、密度検
出手段６０の構成として、圧送管の歪みゲージが配置さ
れる領域を、２点の支持部で支持し、その中央に撓み用
の歪みゲージを設け、圧送管１４の歪みを測定し、該歪
みを密度演算部６２にて密度に演算して密度を算出する
構成としても良い。この場合、密度ρはρ＝（επＥ
（ｄ₁ ²−ｄ₂ ²））／（４ＡＬ²ｄ₂）（Ｅは縦弾性係数、
ｄ₁・ｄ₂は圧送管の内径・外径、Ａは断面積、Ｌは支点
間距離を示す）にて表される。

【００４２】重量演算部７０は、体積演算部５０によっ
て計算された体積データと、密度検出手段６０から入力
される密度データに基づいて排土重量を計算するもので
ある。密度検出手段６０によって測定される密度をρと
すると、Ｗ＝Ｖ×ρで表すことができる。したがって、
重量演算部７０により体積演算部５０から入力される体
積データＶと密度検出手段６０から入力される密度デー
タρとを乗算することにより重量Ｗが求められ、この計
算結果は、上述したように表示部８０において表示され
ると共に、プリンタ８２から出力される。

【００４３】表示部８０は、体積演算部５０および重量
演算部７０による各演算結果をディスプレイ画面上に表
示する。また、この表示部８０による表示動作と平行し
て、プリンタ８２は、体積演算部５０および重量演算部
７０の各計算結果を記録紙に出力する。

【００４４】＜シールド機について＞図６は、搬送土量
測定装置によって排土量測定を行うシールド機の概略構
造を示す図であり、（Ａ）は、チャンバーを含む一次搬
送系の概略構造を示し、（Ｂ）は、それ以後の二次搬送
系の概略構造を示す。

【００４５】チャンバー１００内のカッターによって掘
削された土砂は、スクリューコンベヤ１０２によって採
取された後、ロータリーポンプ１０４から管１０６へと
搬送される。この管１０６までが一次搬送系であり、チ
ャンバー１００の前面の切羽の進行状況に伴い、管１０
６が伸縮する。また、二次搬送系の切羽側には、シルト
ミキサー１１０が設置され、管１０６からの土砂に水又
は分散剤を添加して攪拌することで、一次搬送系の搬送
により低下した土砂の流動性を増大させ、シルトミキサ
ー１１０から排出された土砂を、ピストン式の圧送ポン
プ１１４を備えた土砂圧送機１１２にて、管１０６に圧
入する。この土砂圧送機１１２による土砂の圧送動作
は、土砂圧送機制御ユニット１１６にて行われる。管１
０６は、土砂圧送機１１２から吐出された土砂を立坑を
経由して地上に搬送するためのものであり、その経路途
中には搬送土量測定装置の、歪みゲージ１０等各種計測
手段が各々設置されている。

【００４６】＜動作について＞次に、上述した構成を有
する搬送土量測定装置の動作について図７を用いて説明
する。図７は、本例の搬送土量測定装置の動作手順を示
す図である。

【００４７】歪みゲージ１０により、圧送管１４の外壁
部分における歪みを検出する（ステップ４００）。加え
て、圧送時間測定部３０は、この検出された歪みに基づ
き圧送ポンプ１１４の１ピストン動作当たりの圧送時間
を測定する（ステップ４０２）。一方、充満度算出部２
２により、この検出された歪みに基づき数１により、土
砂が搬送される断面積Ａの圧送管１４内において、断面
の土砂の充満度αを算出する（ステップ４０１）。

【００４８】尚、圧送時間Ｔ・密度ρ・流速ｖ等の検出
順序は問わないが、図７のフローが好ましい。また、本
例では、充満度算出と圧送時間測定とを同時に行う場合
を例にとり説明したが、その順番は特にこれに限られる
ものでなく、充満度算出の前に時間を測定したり、ある
いは充満度算出の後に時間測定を行うようにしてもよ
い。

【００４９】充満度α・断面積Ａ・予め一定値に定めら
れた圧送ポンプ１１４による土砂の平均流速ｖに基づ
き、断面積Ａを圧送ポンプ１１４のストローク駆動時間
内に通過する土砂の流量を算出する（ステップ４０
３）。流量算出手段２０にて、ステップ４０１によって
検出された充満度α、流速ｖ（一定）とに基づき、圧送
ポンプ１１４による１ピストン動作当たりの吐出流量を
計算する（ステップ４０３）。

【００５０】尚、流速検出手段４０としてポンプ吐出圧
センサを用い、圧送ポンプ１１４の吐出側近傍における
ポンプ吐出圧を検出し、この検出されたポンプ吐出圧に
基づいて流速変換部にて流速を求め、流速ｖを流量演算
部２４にて演算しても良い。

【００５１】体積演算部５０にて、圧送ポンプ１１４の
ピストンストローク駆動時間すなわち圧送時間測定部３
０により測定された圧送時間Ｔと流量Ｑとに基づき体積
を演算する（ステップ４０４）。その後、あるいは上述
した処理と並行して密度検出手段６０は、圧送管１４内
の搬送土の密度を検出する（ステップ４０５）。

【００５２】重量演算部７０は、流量算出手段２０によ
って演算された流量Ｑと、密度検出手段６０で検出され
た搬送土の密度ρと、に基づき演算し（ステップ４０
６）、圧送ポンプ１１４による１ピストン当たりの搬送
土の重量Ｗを画面上に表示し、同様に、プリンタ８２
は、これら体積および重量を記録紙に出力する（ステッ
プ４０７）。尚、圧送時間Ｔ・密度ρ・流速ｖ等の検出
順序は問わない。

【００５３】このようにして、一連の検出、演算、表示
動作が終了するが、これらの処理は一定時間毎にあるい
は圧送ポンプ１１４のピストン動作毎に行う。そして、
表示画面あるいは記録紙に印字された演算結果を見た工
事の作業者は、排土体積あるいは重量が設計値の許容範
囲内にあることを確かめる。もしも許容範囲から外れて
いる場合には、この作業者は、例えばシールド機全体の
掘削動作の制御を行っているシールド機駆動制御装置に
設定変更指示を入力し、スクリューコンベアの回転数の
変更等が行われるようになっている。

【００５４】以上のように本実施の形態１によれば、以
下の効果を有する。

【００５５】（１）搬送土砂に例えば空気等が含まれて
圧送管内に空隙等が発生する場合であっても、充満度を
検出する検出手段により充満度の値を正確に測定した上
で流量が算出されるので、実質的に管内に存在する土砂
の量を充満度により補正することができ、従来よりも正
確な流量の値を測定することができ、測定誤差を少なく
することができる。また、充満度は例えば歪みゲージ等
を用いれば簡単に求められるため、測定装置自体の構成
を比較的低廉で簡略化することができる。

【００５６】（２）圧送管の周方向の異なる位置に複数
歪み検出部が設けられているので、圧送管の各部位にお
ける詳細な歪み量を知ることができ、充満度をより正確
に測定ることで、流量算出の精度がさらに向上する。す
なわち、この充満度を測定する方法として、ピストン式
圧送ポンプの吐出側に設けられた圧送管の歪みを利用し
ており、これらの値が所定の値以上であるときに土砂を
圧送中であると判断している。これは、圧送ポンプによ
って搬送土砂を押し出しているときには、圧送管内の土
圧が高まり、これに伴い圧送管外壁の歪みが増大するこ
とに着目したためである。このような現象を利用して流
量の測定を行うために、圧送管外壁に設けられた歪み検
出部によって歪みを検出し、この検出結果に基づき充満
度の算出を行っている。尚、充満度から搬送土の流量を
計算するには、圧送管の断面積、圧送ポンプの吐出速度
等を知る必要があるが、断面積は予め一定であるとし
て、吐出速度は電磁流量計等の流速検出手段にて測定
し、そのデータに充満度を掛け合わせることによって得
られた演算結果に基づいて流量を算出する。

【００５７】（３）数１により充満度αを容易に算出す
ることができる。すなわち、上式において、圧送管に複
数配設した各歪み検出部により検出された歪み出力信号
のピストン動作時の最大値よりピストン非動作時の定常
状態での値を減算することで、任意の位置に配置された
歪み検出部領域を通過する土砂によって生じる歪みを算
出することができる。そして、圧送管の最下位置では土
砂は完全に充満されているので、この箇所での前記歪み
の値を基準として、各箇所の歪みとの比を算出し、各部
位の各比を合計して、管内が充満している状態の最大値
（分割領域が例えば８であれば８）で割ることで、管全
体の充満度αが正確に算出される。

【００５８】（４）圧送ポンプの吐出側に設けられた圧
送管の外壁の歪みの測定により、圧送ポンプの各ピスト
ン動作毎の圧送時間をも測定している。この圧送時間
は、搬送土内の空気の割合が少ない場合は長くなり、空
気の割合が多い場合は短くなるため、実際に搬送する排
土の体積、重量に応じた圧送時間の測定が可能となる。
そして、体積および重量の演算に使用する流量算出手
段、流速算出手段、圧送時間、密度を求めるための各種
センサ等と、これらに基づいて体積・重量を演算する各
演算部等によって構成することができ、各検出結果に基
づき排土量が、さらにこの排土量に土の密度を乗算する
ことにより排土重量が簡単に求まるので、特に高価で複
雑な構成要素は含まないため、比較的底低廉で簡単な構
成となる。また、排土内の空気量も考慮した正確な排土
体積および重量が求まるため、測定精度を高くすること
ができる。

【００５９】［実施の形態２］…直接流量を算出する方
法 次に、本発明に係る実施の形態２について、図４、８及
び９に基づいて説明する。尚、前記実施の形態１と実質
的に同様の構成要素に関しては説明を省略し、異なる部
分について述べる。本実施の形態２と上記実施の形態１
との相違点は、流量算出手段の構成が異なる点、検知手
段を備えている点である。

【００６０】流量算出手段２１０は、図８に示すよう
に、検出手段１０各歪みゲージ（１０−１〜・１０−
８）の歪み出力信号に基づき、直接流量を算出する機能
を有し、積分手段２０２、加算手段２０４、乗算手段２
０６を含み構成される。

【００６１】積分手段２０２は、各歪みゲージ１０−１
〜１０−８により得られた歪み出力信号を、圧送管１４
に土砂を圧送する圧送ポンプ１１４のピストンストロー
ク駆動時間に亘って積分する機能を有し、歪みゲージ１
０の数８個に応じて複数例えば８個（２０２−１〜２０
２−８）形成される。また、後述する検知手段２１０よ
り検出された時間、即ち圧送ポンプ１１４のピストンス
トロークの値がピストンストローク駆動時間の変化に対
して増加している時間中で歪み出力信号を積分し、流量
が算出される加算手段２０４は、各積分手段２０２−１
〜２０２−８の積分値に基づき、各歪みゲージ１００で
の各積分値を加算する機能を有する。

【００６２】乗算手段２０６は、加算手段２０４の加算
結果に基づき、流量に換算される所定の係数Ｋを乗算す
る機能を有する。この係数は、圧送時間・流速検出手段
等の比例定数である。

【００６３】圧送時間測定部２２０は、歪みゲージ１０
によって検出された歪みの値が所定の値以上になった時
の時間を判定することにより、圧送ポンプ１１４のピス
トンストローク駆動時間を測定する機能を有し、各積分
手段２０２−１〜２０２−８にデータを供給している。

【００６４】検知手段２１０は、図４（Ｂ）に示すよう
に、圧送ポンプ１１４の動作時に、圧送ポンプ１１４の
ピストンストロークの値が、ピストンストローク駆動時
間の変化に対して増加している時間（図４（Ｂ）ではＴ
₁〜Ｔ₂・Ｔ₃〜Ｔ₄間）を検知する機能を有する。すなわ
ち、圧送管１４内を土砂が流れるとき、各歪みゲージ１
０の出力は、図４（Ａ）のようになるが、定常状態より
大きく膨らむピストン作動時においても、図４（Ｂ）の
ように、圧送ポンプ１１４を動作しているにも関わら
ず、土砂のつまり等により、ピストンに有効圧力が加わ
らず、ピストンの動作が阻まれ、ピストンが静止してい
る時間（Ｔ₂〜Ｔ₃）を有することとなる。そこで、検知
手段２１０により、有効圧力の加わる時間、即ちストロ
ークが増加している時間（Ｔ₁〜Ｔ₂・Ｔ₃〜Ｔ₄）を検知
することで、各積分手段２０２−１〜２０２−８に正確
な時間のデータを供給し、もって正確な流量を算出せし
めることとなる。

【００６５】ここで、流量算出手段２００により流量Ｑ
が求まる理由を説明する。いま、図４において、時刻ｔ
１における各歪みゲージ１０の歪み増加分は、

【数２】 と表される。このΔτ_n(t1)は、図２（Ａ）における部
位Ｉ〜ＶIIIにおける動圧を示している。もし、圧送ポ
ンプ１１４が動いている間（Ｔ）のΔτ_n の変化をとら
えれば、動圧Ｐは係数Ｋ_P 、土砂密度ρ、流速ｖを用い
て、

【数３】 となるので、（Δτ_n(t1)）／（Δτ_1(t1)）は、図２
（Ａ）における部位Ｉ〜ＶIII の土砂の詰まり具合を示
し、以下の数４のようになる。

【００６６】

【数４】 また、流速ｖは、既知である圧送ポンプのストロークＬ
_P を稼動時間Ｔで割った値（Ｌ_P ／Ｔ）となるので、換
算係数Ｋを掛けることにより土砂の流量Ｑを算出するこ
とができる。すなわち、

【数５】 となり、Ｑは歪みの時間的変化のみで求まることにな
る。尚、本例においては、各歪み出力信号を積分した後
に各積分値を加算する方法としたが、これに限定され
ず、例えば各歪み出力信号を加算して積分する方法であ
っても良い。

【００６７】次に上記のような構成の本装置の動作につ
いて図９に基づき説明する。図９は、搬送土量測定装置
の動作手順の一例を示すフローチャートである。

【００６８】先ず、各歪みゲージ１０−１〜１０−８に
て歪みを検出する（ステップ５０１）。検出された各歪
み出力信号に基づき、圧送時間測定部２２０にて各部位
Ｉ〜ＶIII の圧送時間を測定する（ステップ５０２）。
検知手段２１０は、各歪みゲージ１０−１〜１０−８に
て検出された出力信号が、圧送ポンプ１１４の動作時
に、圧送ポンプ１１４のピストンストロークの値がピス
トンストローク駆動時間の変化に対して増加している時
間を検知する（ステップ５０３）。

【００６９】各積分手段２０２−１〜２０２−８は、ス
テップ５０２又は５０３の時間に基づき、各部位の各歪
み出力信号を各々積分する（ステップ５０４）。加算手
段２０４は、各部位での各積分値を加算する（ステップ
５０５）。乗算手段２０６は、加算値に基づき、予め記
憶された係数Ｋを乗算する（ステップ５０６）。

【００７０】この後は、上記実施の形態１同様、体積演
算部５０にて、圧送ポンプ１１４のピストンストローク
駆動時間すなわち圧送時間測定部２２０により測定され
た圧送時間Ｔと流量Ｑとに基づき体積を演算し（ステッ
プ５０８）。その後、あるいは上述した処理と並行して
密度検出手段６０により、圧送管１４内の搬送土の密度
を検出し（ステップ５０９）、重量演算部７０により、
流量算出手段２００によって演算された流量Ｑと、密度
検出手段６０で検出された搬送土の密度ρと、に基づき
演算し（ステップ５１０）、圧送ポンプ１１４による１
ピストン当たりの搬送土の重量Ｗを画面上に表示し、プ
リンタ８２は、これら体積および重量を記録紙に出力す
る（ステップ５１１）。

【００７１】以上のように本実施の形態２によれば、以
下の効果を有する。

【００７２】（１）圧送管の周囲に設けられた各歪み出
力信号に基づき、流量算出手段にて各種演算を行うこと
のみで、すなわち、圧送ポンプのピストンストローク駆
動時間に亘って、各歪み出力信号を各々積分し、該各積
分値の和を算出し、比例定数（係数）を掛け、ピストン
ストローク駆動時間で割ることで、流量が算出される。

【００７３】（２）圧送時間測定部を設けたことで、例
えばピストンストローク信号の立ち上がり時間よりもや
や遅延して歪み出力信号が立ち上がりを示している場
合、あるいは、ピストンストローク信号の動作時間に対
して歪み出力信号のピストン動作状態を示している時間
が等しくない場合は、予め歪み出力信号の歪みの値が所
定の値以上、好ましくは前記ピストン動作状態を示して
いない状態から示す状態への移行期間に対応する歪みの
値以上になるときの時間を判定できるので、圧送時間測
定部を設置していない場合に比べて、より正確に歪み出
力信号のピストン動作状態の期間を認知することがで
き、もって正確な流量を知ることができる。

【００７４】（３）圧送ポンプを動作させているにも関
わらず、土砂のつまり等により、ピストンの動作が阻ま
れる場合にも対応できる。すなわち、検知手段を設けて
いない場合は、ピストンの動作が阻まれている時間をも
積分されてしまうのに対し、検知手段を設けた場合は、
ピストンが静止している時間は積分されず、圧送ポンプ
のピストンストロークの値が、ピストンストローク駆動
時間の変化に対して増加している時間のみ積分されるの
で、より正確に流量を算出することができる。

【００７５】［実施の形態３］次に本発明を適用した実
施の形態３の構成を示す。本実施の形態３の搬送土量測
定装置は、実施の形態１に係る各歪みゲージによる検出
結果を一般のパーソナルコンピュータ（以下ＰＣとい
う）を用いて処理するようにしたものである。図１０
は、実施の形態３の搬送土量測定装置の構成を示す図で
ある。上記実施の形態１と１対１に対応する構成につい
ては同じ符号を用い、詳細な説明は省略する。

【００７６】本例の排土量管理システムの構成は、図１
０に示すように、検出手段１０としての歪みゲージ１０
−１〜１０−８・各種計測部（圧送時間測定部３０・流
速検出手段４０・密度検出手段６０）等を含む測定用専
用配管部３４０と、これら各データを収集・各種演算処
理を行うＰＣを含む第１のシステム３００と、第２のシ
ステム３２０と、を含み構成され、第１のシステム３０
０は抗内運転台車に、第２のシステム３２０は地上管理
室に設置され、両者は双方向の通信システムである姿勢
制御システム部３３０を介して結ばれる。

【００７７】各歪みゲージ１０−１〜１０−８にて、管
内を流れる土砂の流量や流速に応じた歪みが計測され、
これらの各データは各歪みアンプ１３で増幅された後各
Ａ／Ｄ変換部３０４−１〜３０４−８にてＡ／Ｄ変換さ
れ、第１のシステム３００のＰＣ３０２にてリアルタイ
ムにサンプリングされる。第１のシステム３００では、
これらのデータ以外にも加泥注入量やジャッキストロー
ク、圧送ポンプ等の各種データをサンプリングし、各種
演算処理を行い排土状況を表示部８０にてリアルタイム
に画像表示し、かつプリンタ８２に出力される。

【００７８】第１のシステム３００でサンプリング処理
されたデータは、通信制御システム部３３０のＲＳ変換
部３３２−１・３３２−２間の通信回線を経て地上管理
室の第２システム３２０に転送される。第２のシステム
３２０では、第１のシステム３００同様、排土状況等の
各種画面表示をリアルタイムに行い、かつ、表示部３２
４での画面表示以外にもプリンタ３２６にてデータ表や
各種グラフのプリント出力を行うことができる。

【００７９】同図において、各アナログ−デジタル（Ａ
／Ｄ）変換部３０４−１〜３０４−８は、各歪みゲージ
１０−１〜１０−８のアナロク信号の検出出力（歪み）
を各歪みアンプ１３−１〜１３−８にて増幅した後に所
定ビット数のデジタルデータに変換する。同様に、Ａ／
Ｄ変換部３０６は、圧送時間測定部３０検出出力（時
間）を所定ビット数のデジタルデータに変換する。Ａ／
Ｄ変換部３０８は、流速検出手段４０の検出出力（流
速）を所定ビット数のデジタルデータに変換する。Ａ／
Ｄ変換部３１０は、密度検出手段６０の検出出力（密
度）を所定ビット数のデジタルデータに変換する。

【００８０】ＰＣ３０２は、各Ａ／Ｄ変換部３０４・３
０６・３０８・３１０の各出力に基づいて、排土の体
積、重量を演算する。演算結果は表示部８０・３２４に
表示画面に表示されると共に、プリンタ８２・３２６に
よって記録紙に印字される。

【００８１】尚、ポンプ部３５０によりポンプ圧力計・
ポンプストローク計等の圧送ポンプのストローク信号等
のデジタル信号・をＡ／Ｄ変換した後にＰＣ３０２内に
入力している。

【００８２】図１１は、本例の搬送土量測定装置の詳細
な動作手順を示す図である。以下、同図に示した各動作
手順に従って説明を行う。

【００８３】まず、歪みゲージ１０・圧送時間測定部３
０・流速検出手段４０・密度検出手段６０等によって歪
み・時間・流速・排土の密度等の検出を行う（ステップ
６００）。各検出結果は、Ａ／Ｄ変換部３０４・３０６
・３０８・３１０によってデジタルデータに変換された
後、ＰＣ３０２に入力される（ステップ６０１）。ＰＣ
３０２は、この入力された各データを内部の記憶部３０
３に格納する（ステップ６０２）。

【００８４】次に、ＰＣ３０２は、記憶部３０３に格納
された各データに基づき、実施の形態１同様、充満度α
等に基づき流量を算出し、その後、体積、重量等を計算
する。尚、記憶部３０３には、計算に必要な各種データ
・検出結果データが予め格納されており、各種演算に応
じて適宜取り出し、ＰＣ３０２は該データに基づき各種
演算を行う（ステップ６０３）。

【００８５】さらに、ＰＣ３０２にて計算された各デー
タは、通信制御システム部３３０のＲＳ変換部３３２−
１・３３２−２を介して変換して転送され（ステップ６
０４）、第２システム３２０の管理室内のＰＣ３２２に
受信される（ステップ６０５）。このＰＣ３２２におい
ても、表示部３２４・プリンタ３２６等にて出力される
（ステップ６０６）。尚、この後にＰＣ３０２により、
排土体積・重量の計算を行うと共に、計画値に対する誤
差計算を行う構成としても良い。その場合、排土体積・
重量および許容誤差の範囲内であるか否かについては、
表示部の表示画面に表示されると共に、プリンタによっ
て記録紙に印字される構成となる。

【００８６】以上のように本実施の形態３によれば、歪
みゲージ等の各センサ出力をデジタルデータに変換した
後、汎用のＰＣによってデータ処理を行っており、比較
的低廉で簡単な構成で排土体積および重量を算出でき
る。また、その測定原理は、上記実施の形態１と同じで
あるため、測定精度が高く正確な測定を行うことができ
る。すなわち、測定管内部の圧縮された空気等により発
生する空隙の存在等に影響されずに、管内の重量を正確
に測定することができる。

【００８７】尚、本発明に係る装置と方法はそのいくつ
かの特定の実施の形態に従って説明してきたが、当業者
は本発明の主旨及び範囲から逸脱することなく本発明の
本文に記述した実施の形態に対して種々の変形が可能で
ある。例えば、上述した各実施の形態においては、シー
ルド工法における排送土量を測定する場合を例にとり説
明したが、本発明はそれ以外の一般の土砂を搬送する場
合の搬送土量測定装置として使用することもできる。す
なわち、ピストン式の圧送ポンプで土砂を搬送する用途
であれば、一般のビル建設等における搬送土量の測定で
あっても良い。

【００８８】また、上述した例では、作業者が直接目視
して排土量が許容範囲内にあるか否かを判定するように
したが、この判定処理を搬送土量測定装置が行うように
しても良い。この場合は、各演算処理終了後、体積演算
部、重量演算部あるいは測定装置全体の制御を行う主制
御部（図示せず）が許容誤差の範囲内にあるか否かを判
定し、範囲内にない場合にはその旨を表示部の表示画面
に表示するすると共にブザー等によるアラーム音鳴らす
ようにする。

【００８９】さらに、本例では、演算した排土体積、重
量を表示し、この表示を見た作業者がシールド機駆動制
御装置等を操作する場合について説明したが、搬送土量
測定装置において誤差計算を行った後、この誤差計算結
果に基づいてシールド機駆動制御装置が自動制御を行っ
てスクリューコンベアの回転数制御を行うようにしても
良い。

【００９０】さらにまた、本例では、二次搬送系に圧送
ポンプを用いて、その吐出側の排土量測定を行ったが、
ピストン式の圧送ポンプを使用するものであれば一次搬
送系における排土量測定を行うようにしても良い。

【００９１】加えて、実施の形態２においては、各検出
出力を一旦デジタルデータにに変換した後に、ＰＣに入
力するようにしたが、最近ではＲＳ２３２ＣやＧＰ−Ｉ
Ｂ等の各種インターフェースを有する機器も多く出回っ
ているため、このデジタル出力を直接ＰＣに入力するよ
うにしても良い。

【００９２】また、測定装置では、圧送管の歪みゲージ
設置領域の両側を固定し、圧送管に歪み圧力が加わらな
い形状にすることが好ましい。これにより、歪みゲージ
に測定誤差を引き起こすことを防止することができる。

【００９３】さらに、ピストン式圧送ポンプの吐出量を
測定するためのポンプ吐出圧センサ、吐出量変換部、変
換テーブルとにより構成し、ポンプ吐出圧センサにて圧
送ポンプによる圧送動作時のポンプ吐出圧を検出し、検
出された吐出圧を吐出量変換部に入力する構成でも良
い。その場合、変換テーブルにて設計時に定まるポンプ
吐出圧と吐出量との関係を予め格納しておき、吐出量変
換部にてポンプ吐出圧センサから入力される吐出圧に基
づいて変換テーブルを検索し、この吐出圧と１対１に対
応するポンプ吐出量を求め、ここで求めたポンプ吐出量
のデータは体積演算部に入力する構成としても良い。

【００９４】加えて、流速検出手段として、圧送管にに
対して、片持ちバリ式の外筒を取付固定し、その内側に
内筒を取付固定し、この内部に歪みゲージを設け、圧送
管内の流速に対応して片持ちバリ式の外筒が歪み、これ
を内筒に設けられた歪みゲージで測定する構成としても
良い。さらにまた、圧送時間測定部を、圧送管外壁の応
力を検出し、この応力値が所定の値以上になったときの
時間から圧送時間の判定を行うようにしても良い。

【００９５】また、本例では歪みゲージを圧送管の周方
向に２列で配置する構成としたが、これに限定されず、
距離をおいて４列、６列等形成するものであっても良
い。さらに、地山換算部を設けて充満度に加えてさらに
流量Ｑを補正する構成としても良い。この場合、流量算
出手段と体積演算部の間に設けられることとなる。この
地山換算部は、密度算出部にて密度ρを算出した上で、
Ｑ´＝（ρ／ρ0 ）Ｑ−（ρ₁／ρ₀）Ｑ₁ にて演算され
る（ここで、Ｑ´は補正後の値、Ｑは流量算出手段にて
演算された流量、Ｑ₁は加泥流量、ρ₀は地山密度、ρ₁
は加泥密度を示す）。

【００９６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施の形態の一例の搬送土量測定
装置の全体構成を示すブロック図である。

【図２】本発明に係る搬送土量測定装置の実施の形態の
一例を示す図であり、特に圧送管に歪み検出部を設置し
た状態を示し、同図（Ａ）は断面図、同図（Ｂ）は一部
切欠側面図を示す。

【図３】図２の搬送土量測定装置の歪み検出部にて検出
される歪み出力信号の出力波形の具体例を示す図であ
る。

【図４】同図（Ａ）は、図２の搬送土量測定装置の複数
の各歪み検出部にて検出される各歪み出力信号の各出力
波形（脈動流により発生する円周歪み）の具体例を示す
図であり、同図（Ｂ）は、同図（Ａ）に関連して、ピス
トンストロークとピストンストローク駆動時間との関係
の一例を示す図である。

【図５】圧送管内に土砂が流入することで生じる圧力分
布の状態を説明する断面図であり、同図（Ａ）は圧送管
内の内圧が均一の場合、同図（Ｂ）は圧送管内の内圧が
不均一の場合、同図（Ｃ）はは圧送管内に土砂及び空隙
が流入している状態をそれぞれ示す。

【図６】本発明に係る実施の形態の一例の搬送土量測定
装置によって排土量測定を行うシールド機の概略構造を
示す図である。

【図７】本発明に係る搬送土量測定装置の動作手順の一
例を示すフローチャートである。

【図８】本発明に係る搬送土量測定装置の他の実施の形
態の一例の全体構成を示すブロック図である。

【図９】図８の搬送土量測定装置の動作手順の一例を示
すフローチャートである。

【図１０】本発明に係る搬送土量測定装置のさらに他の
実施の形態の一例の全体構成を示すブロック図である。

【図１１】図１０の搬送土量測定装置の動作手順の一例
を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１０ 歪みゲージ １４ 圧送管 ２０、２００ 流量算出手段 ２２ 充満度算出部 ２４ 流量演算部 ３０、２２０ 圧送時間測定部 １００ チャンバー １０２ スクリューコンベヤ １１０ シルトミキサー １１２ 土砂圧送機 １１４ 圧送ポンプ ２０２ 積分手段 ２０４ 加算手段 ２０６ 乗算手段 ２１０ 検知手段

フロントページの続き (72)発明者 白井 光夫 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 清水 潤一 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 梅原 勉 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 河本 泰二郎 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 森 直樹 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 杉本 伊佐夫 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 和田 洋一 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 今村 秀俊 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 実開 昭62−114317（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01F 1/00 - 9/02

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 掘削された土砂を圧送する際の搬送土量
   を測定する搬送土量測定装置であって、 前記土砂が圧送される圧送管内に充満する前記土砂の充
   満度に関する情報を検出する検出手段と、 少なくとも前記充満度に基づき、前記土砂の流量を算出
   する流量算出手段とを含み、 前記検出手段は、前記圧送管の周方向の異なる位置にて
   複数設けられ、前記圧送管の周方向に加わる歪みを検出
   する歪み検出部を含むことを特徴とする搬送土量測定装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記周方向に配設された前記歪み検出部の数をＮ、 前記圧送管に土砂を圧送する圧送ポンプのピストン動作
   時に、前記歪み検出部により検出される歪み出力信号の
   最大値をτ_nH、 前記圧送ポンプのピストン非動作時に、前記歪み検出部
   により検出される歪み出力信号の値をτ_nL（但し、ｎは
   １≦ｎ≦Ｎの整数）、 前記圧送管の周方向の最下位置に配置される前記歪み検
   出部にて検出される歪み出力信号のピストン動作時の最
   大値、ピストン非動作時の値をそれぞれτ_1H、τ_1Lとす
   ると、 前記流量算出手段にて演算される充満度αは、 【数１】 で表されることを特徴とする搬送土量測定装置。
3. 【請求項３】 掘削された土砂を圧送する際の搬送土量
   を測定する搬送土量測定装置であって、 前記土砂が圧送される圧送管の周方向に複数設けられ、
   前記圧送管の周方向に加わる歪みを検出する歪み検出部
   と、 前記歪み検出部により得られた歪みに基づき、前記土砂
   の流量を算出する流量算出手段と、 を含み、 前記流量算出手段は、 前記歪み検出部により得られた歪み出力信号を、前記圧
   送管に土砂を圧送する圧送ポンプのピストンストローク
   駆動時間に亘って積分する積分手段と、 前記積分手段の積分値に基づき、前記各歪み検出部での
   各積分値を加算する加算手段と、 前記加算手段の加算結果に基づき、前記流量に換算され
   る所定の係数を乗算する乗算手段と、 を含むことを特徴とする搬送土量測定装置。
4. 【請求項４】 請求項３において、 前記歪み検出部によって検出された歪みの値が所定の値
   以上になった時の時間を判定することにより、前記圧送
   ポンプのピストンストローク駆動時間を測定する圧送時
   間測定部をさらに設けたことを特徴とする搬送土量測定
   装置。
5. 【請求項５】 請求項３において、 前記圧送ポンプの動作時に、前記圧送ポンプのピストン
   ストロークの値が、前記ピストンストローク駆動時間の
   変化に対して増加している時間を検知する検知手段をさ
   らに設け、 前記積分手段は、 前記検知手段により検出される時間に基づき、前記歪み
   検出部より検出された歪み出力信号を積分することを特
   徴とする搬送土量測定装置。
6. 【請求項６】 シールド掘進機によって掘削された土砂
   を圧送する際の搬送土量を測定する測定方法であって、 排土の搬送を行う圧送ポンプの吐出側に接続され、前記
   土砂が圧送される圧送管の周方向に加わる歪みを計測す
   る歪み計測工程と、 計測された前記歪みに基づき、前記圧送管に充満する前
   記土砂の充満度を算出する充満度算出工程と、 少なくとも前記充満度に基づき、前記圧送管内の土砂の
   流量を算出する流量算出工程と、 を含むことを特徴とする測定方法。