JP6901611B2 - Bit vibration tester - Google Patents
Bit vibration tester Download PDFInfo
- Publication number
- JP6901611B2 JP6901611B2 JP2020119032A JP2020119032A JP6901611B2 JP 6901611 B2 JP6901611 B2 JP 6901611B2 JP 2020119032 A JP2020119032 A JP 2020119032A JP 2020119032 A JP2020119032 A JP 2020119032A JP 6901611 B2 JP6901611 B2 JP 6901611B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bit
- soil
- soil layer
- vibration data
- cutter
- 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.)
- Active
Links
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims description 182
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 101
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 claims description 40
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 40
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 22
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims description 19
- 230000004044 response Effects 0.000 description 35
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 19
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 11
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 11
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 8
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 7
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 6
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 5
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 2
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 238000009430 construction management Methods 0.000 description 1
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Description
本発明は、ビット振動試験装置に関し、特にカッターヘッドに加速度センサーが取り付けられたシールド掘進機における切羽地盤の判定方法に用いるビット振動試験装置に関する。 The present invention relates to a bit vibration test device, and more particularly to a bit vibration test device used for a method of determining a face ground in a shield excavator in which an acceleration sensor is attached to a cutter head.
近年、例えば都市部においては、立坑用地の問題や地下埋設物との輻輳を理由として、シールドトンネルを長距離化して構築することが望まれている。シールドトンネルを長距離化して構築する場合、シールド掘進機による掘進に伴って、切羽面の地盤の土質が変化することが多く、また積層した異なる土質の地盤の境界部分を掘進してゆく際には、切削される同じ切羽面に、異なる土質の地盤が同時に現れる場合がある。また、泥土圧式や泥水式に代表される密閉型のシールド掘進機においては、切羽面の地盤を直接確認できないため、掘削残土の性状、カッターヘッドのカッタートルク、シールド掘進機の掘進速度等から、地盤を推定して掘進を行っている。このため、切羽面に地層境界が出現しやすい大断面のシールドトンネルや、地盤の変化が複雑なシールドトンネルのシールド工事では、地盤の状況にマッチするように、シールド掘進機の掘進を管理することが難しくなっている。 In recent years, for example, in urban areas, it has been desired to construct shield tunnels over a long distance because of problems with shaft sites and congestion with underground buried objects. When constructing a shield tunnel over a long distance, the soil quality of the ground on the face surface often changes with the excavation by the shield excavator, and when excavating the boundary part of the ground of different laminated soil. May have different soils appearing at the same time on the same face to be cut. In addition, in the closed type shield excavator represented by muddy soil pressure type and muddy water type, the ground on the face surface cannot be confirmed directly, so the properties of the excavated soil, the cutter torque of the cutter head, the excavation speed of the shield excavator, etc. The ground is estimated and excavation is carried out. For this reason, in shield tunnels with large cross sections where stratum boundaries are likely to appear on the face surface and shield tunnels with complicated ground changes, it is necessary to manage the excavation of shield excavators so that they match the ground conditions. Is getting harder.
これに対して、本件出願の発明者等は、カッターヘッドに設けられたカッタービットの近傍に加速度センサーを取り付け、切羽面の地盤を切削する際に発生する応答加速度(振動データ)を、カッターヘッドを回転させながら加速度センサーによって計測して、切羽面の地盤の状況を判定できるようにした切羽土質分布の判別システムや、判定方法を提案している(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。
On the other hand, the inventors of the present application attach an acceleration sensor in the vicinity of the cutter bit provided on the cutter head, and obtain the response acceleration (vibration data) generated when cutting the ground on the face surface of the cutter head. We are proposing a face soil distribution discrimination system and a judgment method that can judge the ground condition of the face surface by measuring with an acceleration sensor while rotating (see, for example,
特許文献1や特許文献2に記載の判別システムや判定方法によれば、切羽面における掘削対象の地盤の土質を判定しながらシールド掘進機を掘進することが可能になると共に、判定された地盤の土質の履歴から、切羽面よりも前方の地盤の土質を予測することも可能になるが、その一方で、地盤の土質は、例えばシールド掘進機による掘進前に、施工現場において予め実施されたボーリングなどによる地盤調査の結果と、切羽面を切削する際に加速度センサーによって計測された応答加速度の変化とを照らし合わせることにより判断しているのが実情であり、シールド掘進機の掘進時における、カッターヘッドの回転速度、シールド掘進機の掘進速度、カッタービットの違い等のパラメータを反映させて判定したものではないため、これらのパラメータを反映させて、より精度良く、切羽面の地盤の土質を判定できるようにする技術の開発が望まれている。
According to the discrimination system and the determination method described in
本発明は、シールド掘進機の掘進時における、カッターヘッドの回転速度、シールド掘進機の掘進速度、カッタービットの違い等をパラメータとして反映させて、より精度良く、切羽面の地盤の土質を判定することのできるシールド掘進機における切羽地盤の判定方法に用いるビット振動試験装置を提供することを目的とする。 In the present invention, the rotation speed of the cutter head, the excavation speed of the shield excavator, the difference in the cutter bit, etc. at the time of excavation of the shield excavator are reflected as parameters, and the soil quality of the ground on the face surface is determined more accurately. It is an object of the present invention to provide a bit vibration test apparatus used for a method for determining a face ground in a shield excavator capable of performing the same.
本発明は、カッターヘッドに取り付けられた加速度センサーと、該加速度センサーと接続されたコンピュータとを含む、切羽土質分布の判別システムを備えるシールド掘進機における切羽地盤の判定方法であって、施工現場に立坑を構築する際に採取した掘削残土、又は施工現場の周辺の掘削現場から採取した掘削残土を用いて、複数の模擬土層を形成し、形成した各々の模擬土層にカッタービットを埋入して移動させた際の振動データを、加速度センサーによって採取し、採取した振動データを、各々の模擬土層に対応する切削振動データとしてコンピュータに予め記憶しておき、施工現場でシールド掘進機のカッターヘッドにより地盤を切削する際に、加速度センサーによって得られた振動データを、予め記憶された各々の模擬土層の切削振動データと照らし合わせることで、切削している切羽地盤の土質を判定するシールド掘進機における切羽地盤の判定方法において、各々の模擬土層に対応する切削振動データを採取する際に用いるビット振動試験装置であって、前記模擬土層を締め固めた状態で収容する、上面が開口面となっている土層収容槽と、前記カッタービットを着脱交換可能に支持固定すると共に、加速度センサーが取り付けられているビット固定冶具と、該ビット固定冶具を前記土層収容槽の内側で開口面に沿った横方向に移動させる横方向移動装置と、該ビット固定冶具を前記土層収容槽の内側で深さ方向に移動させる深さ方向移動装置とを含んで構成されており、前記土層収容槽に収容された前記模擬土層に前記カッタービットを埋入して、開口面に沿った横方向及び深さ方向に移動させながら、前記加速度センサーによって振動データを採取するビット振動試験装置を提供することにより、上記目的を達成したものである。 The present invention is a method for determining the face ground in a shield excavator including an acceleration sensor attached to a cutter head and a computer connected to the acceleration sensor, which is provided with a face soil distribution discrimination system. Using the excavation surplus soil collected when constructing the shaft or the excavation surplus soil collected from the excavation site around the construction site, multiple simulated soil layers are formed, and a cutter bit is embedded in each simulated soil layer formed. The vibration data when moving is collected by an accelerometer, and the collected vibration data is stored in advance in the computer as cutting vibration data corresponding to each simulated soil layer, and the shield excavator is installed at the construction site. When cutting the ground with the cutter head, the soil quality of the faceted ground being cut is determined by comparing the vibration data obtained by the accelerometer with the cutting vibration data of each simulated soil layer stored in advance. A bit vibration test device used when collecting cutting vibration data corresponding to each simulated soil layer in a method for determining face ground in a shield excavator, and is an upper surface that houses the simulated soil layer in a compacted state. The soil layer accommodating tank having an opening surface and the cutter bit are detachably supported and fixed, and the bit fixing jig and the bit fixing jig to which the acceleration sensor is attached are attached to the inside of the soil layer accommodating tank. It is configured to include a lateral moving device for moving the bit fixing jig in the lateral direction along the opening surface and a depth moving device for moving the bit fixing jig in the depth direction inside the soil layer accommodating tank. Bit vibration that collects vibration data by the accelerometer while embedding the cutter bit in the simulated soil layer housed in the soil layer storage tank and moving it in the lateral direction and the depth direction along the opening surface. By providing a test device, the above object has been achieved.
また、本発明のビット振動試験装置は、前記横方向移動装置が、前記ビット固定冶具を前記土層収容槽の内側で開口面に沿った横方向に往復移動させることができるようになっていることが好ましい。 Further, in the bit vibration test device of the present invention, the lateral moving device can reciprocate the bit fixing jig in the lateral direction along the opening surface inside the soil layer accommodating tank. Is preferable.
さらに、本発明のビット振動試験装置は、前記横方向移動装置が、前記ビット固定冶具を前記土層収容槽の内側で開口面に沿った横方向に直線状に移動させることができるようになっていることが好ましい。 Further, in the bit vibration test device of the present invention, the lateral moving device can move the bit fixing jig in a linear direction along the opening surface inside the soil layer accommodating tank. Is preferable.
さらにまた、本発明のビット振動試験装置は、前記カッタービットが、前記横方向及び深さ方向に、可変速可能に移動できるようになっていることが好ましい。 Furthermore, in the bit vibration test apparatus of the present invention, it is preferable that the cutter bit can move in the lateral direction and the depth direction in a variable speed.
また、本発明のビット振動試験装置は、前記ビット固定冶具が、前記カッタービットを着脱交換可能に支持固定するようになっていることが好ましい。 Further, in the bit vibration test apparatus of the present invention, it is preferable that the bit fixing jig supports and fixes the cutter bit so as to be removable and replaceable.
さらに、本発明のビット振動試験装置は、前記ビット固定冶具に着脱交換可能に支持固定される前記カッタービットが、礫質土による地盤に有利な強化型先行ビットと、シルト質土、粘土、又は砂質土による地盤に使用される先行ビットとを含んでいることが好ましい。 Further, in the bit vibration test apparatus of the present invention, the cutter bit that is detachably supported and fixed to the bit fixing jig is a reinforced leading bit that is advantageous for the ground made of gravel soil, and silty soil, clay, or. It preferably contains a leading bit used for ground with sandy silt.
本発明のシールド掘進機における切羽地盤の判定方法に用いるビット振動試験装置によれば、シールド掘進機の掘進時における、カッターヘッドの回転速度、シールド掘進機の掘進速度、カッタービットの違い等をパラメータとして反映させて、より精度良く、切羽面の地盤の土質を判定することができる。 According to the bit vibration test device used for the method of determining the face ground in the shield excavator of the present invention, the rotation speed of the cutter head, the excavation speed of the shield excavator, the difference in the cutter bit, etc. at the time of excavation of the shield excavator are parameters. It is possible to judge the soil quality of the ground on the face surface more accurately.
本発明の好ましい一実施形態に係るビット振動試験装置は、後述するシールド掘進機における切羽地盤の判定方法において、各々の模擬土層に対応する切削振動データを、採取する装置として用いられる。シールド掘進機における切羽地盤の判定方法は、図1に示す切羽土質分布の判別システム10を用いて、掘進中のシールド掘進機11の切羽面の地盤の土質を、精度良く判定するための方法として採用されたものである。
The bit vibration test apparatus according to a preferred embodiment of the present invention is used as an apparatus for collecting cutting vibration data corresponding to each simulated soil layer in a method for determining a face ground in a shield excavator described later. The method for determining the face ground in the shield excavator is as a method for accurately determining the soil quality of the face surface of the shield excavator 11 during excavation by using the face soil
ここで、図1に示す切羽土質分布の判別システム10は、密閉型のシールド掘進機として、例えば泥土圧式のシールド掘進機11によってシールドトンネルを構築する工事において、切削中の切羽面の地盤12a、12b、12cの状況を、リアルタイムで把握できるようにするシステムである。すなわち、例えば都市部においては、立坑用地の問題や地下埋設物との輻輳等を理由として、大口径のシールド掘進機のみならず、中小口径のシールド掘進機による工事でも、シールドトンネルを長距離化して構築することが望まれており、シールドトンネルを長距離化して構築する場合、シールド掘進機11による掘進に伴って、切羽面12の地盤12a、12b、12cの土質が変化することが多く、また積層した異なる土質の地盤12a、12b、12cの境界部分を掘進してゆく際には、切削される同じ切羽面12に、異なる土質の地盤12a、12b、12cが同時に現れる場合がある。図1に示す切羽土質分布の判別システム10は、カッターヘッド13に設けられたカッタービット16の近傍に加速度センサー14を取り付けておき、切羽面12の地盤12a、12b、12cをカッタービット16により切削する際に発生する応答加速度を、振動データとして、カッターヘッド13を回転させながら加速度センサー14によって計測して、切羽面12の地盤12a、12b、12cの状況を判定できるようになっている。
Here, the face soil
本実施形態では、切羽地盤の判定方法は、上述の判別システム10により切羽面12の地盤12a、12b、12cの土質を判定する際に、シールド掘進機11の掘進時における、カッターヘッド13の回転速度、シールド掘進機11の掘進速度、カッタービット16の違い等のパラメータを反映させることによって、より精度良く、切羽面12の地盤12a、12b、12cの土質を判定できるようなっている。
In the present embodiment, the method for determining the face ground is the rotation of the
そして、本実施形態のビット振動試験装置50は、カッターヘッド13に取り付けられた加速度センサー14と、加速度センサー14と接続されたコンピュータ20とを含む、切羽土質分布の判別システム10を備えるシールド掘進機11における切羽地盤の判定方法であって、施工現場に立坑30を構築する際に採取した掘削残土、又は施工現場の周辺の掘削現場から採取した掘削残土を用いて、複数の模擬土層40を形成し(図2参照)、形成した各々の模擬土層40にカッタービット16を埋入して移動させた際の、応答加速度である振動データを、加速度センサー14によって採取し、採取した振動データを、各々の模擬土層40に対応する切削振動データとしてコンピュータ20に予め記憶しておき、施工現場でシールド掘進機11のカッターヘッド12により地盤12a、12b、12cを切削する際に、加速度センサー14によって得られた振動データを、予め記憶された各々の模擬土層40の切削振動データと照らし合わせることで、切削している切羽面の地盤12a、12b、12cの土質を判定するシールド掘進機における切羽地盤の判定方法において、各々の模擬土層40に対応する切削振動データを採取する際に用いる試験装置であって、模擬土層40を締め固めた状態で順次入れ替えて収容することが可能な、上面が開口面51aとなっている土層収容槽51と、カッタービット16を着脱交換可能に支持固定すると共に、加速度センサー14が取り付けられているビット固定冶具52と、ビット固定冶具52を土層収容槽51の内側で開口面に沿った横方向Xに好ましくは往復移動させる横方向移動装置53と、ビット固定冶具52を土層収容槽51の内側で深さ方向Zに移動させる深さ方向移動装置54とを含んで構成されている。土層収容槽51に収容された模擬土層40にカッタービット16を埋入して、開口面51aに沿った横方向X及び深さ方向Zに移動させながら、加速度センサー14によって、カッタービット16の振動データ(応答加速度)を採取するようになっている。
The bit
本実施形態では、シールド掘進機11は、図1に示すように、密閉型のシールド掘進機として公知の、例えば泥土圧式のシールド掘進機となっている。泥土圧式のシールド掘進機11には、シールド本体15における先端部分のカッターヘッド13の後方に、泥土圧によって満たされる隔室19を形成するための隔壁17が設けられており、この隔壁17に支持させて、カッターヘッド13のセンターシャフト13aが設けられている。またシールド本体15の内部には、排泥機構(図示せず)、回転駆動モーター(図示せず)、シールドジャッキ(図示せず)、エレクター(図示せず)等が設けられている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the shield excavator 11 is, for example, a mud pressure type shield excavator known as a closed type shield excavator. The mud pressure type shield excavator 11 is provided with a
本実施形態では、切羽土質分布の判別システム10を構成するコンピュータ20は、データベースサーバとして機能する公知のものであり、例えばパーソナルコンピュータ等を使用することができる。コンピュータ20としてのデータベースサーバは、CPU、ROM、RAM、I/F、記憶手段、入力手段、表示手段、出力手段等を備えている。データベースサーバのCPUは、ROMに組み込まれた制御プログラムに従って、RAMをワークエリアとして使用しながら、データベースサーバの全体の動作を制御する。また、CPUは、各種のコンピュータプログラムがROMに組み込まれていることにより、記憶手段、入力手段、表示手段、出力手段等として機能させると共に、振動データ記憶部21よって、加速度センサー14から送られるシールド掘進機11の施工時の応答加速度である振動データを、カッターヘッド13の回転角度と共に記憶させたり、振動データ表示部22によって、振動データ記憶部21に記憶された施工時の振動データを、円周方向に分布する切削振動分布23としてディスプレイ24に表示させたり、前方土質分布判定部32によって、切羽面12よりも掘進方向前方の地盤12a、12b、12cの土質分布を、判定させたりできるようになっている。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、コンピュータ20には、シールド工法における各種の計測器から収集される計測値や、入力手段を介してデータ入力される測量値を一元管理することが可能な、公知のシールド掘進管理システムが組み込まれている。シールド掘進管理システムは、例えばシールド工法における各種の計測器から収集された計測値を一元管理し、その情報を整理して技術者や作業者へ提供することによって、現場施工管理の支援を行う機能や、経時変化や統計処理の結果に基づいて、地山の状況や掘削土砂の状況、シールド掘進機の付加状況などを推測する機能や、或いは計測結果を入力することによりシール掘進機やセグメントの位置を計算して、基線からの偏差を求める機能等を備えている。このようなシールド掘進管理システムとしては、好ましくは株式会社演算工房製の「シールド掘進管理システム」を用いることができる。
Further, in the present embodiment, the
さらに、本実施形態では、コンピュータ20は、地上に設けられた運転管理室31に設置されており、運転管理室31に設置された当該コンピュータ20は、例えば加速度センサー用アンプ25a,25bを介すると共に、PCLからなる制御盤26、シーケンサ盤27、遠隔操作盤28等を備える公知の伝送システム29を介することによって、各種の計測器や、後述する加速度センサー14や補助加速度センサー18と接続されている。
Further, in the present embodiment, the
コンピュータ20と共に図1に示す切羽土質分布の判別システム10を構成する加速度センサー14や補助加速度センサー18は、速度の時間変化率(時間微分)である加速度を検出するセンサーとして公知の、種々の加速度センサーを用いることができる。加速度センサーは、物体に働く加速度が、加えられた外力に比例するといった物理法則を用いて、加速度そのものの値の測定や、外力が加わったことを検出するのに用いられる。加速度センサー14や補助加速度センサー18は、高精度な測定が要求される科学実験や、重力計測、地震計測等の他、傾き、振動、動き、衝撃、落下などを検出することが可能な種々の加速度センサーを用いることができる。このような加速度センサーとして、より具体的には、振動の大きさや周波数等を精度良く検出することが可能な、例えば昭和測器(株)製の3軸型の各種の圧電型加速度検出器を用いることができる。
The
本実施形態では、加速度センサー14は、好ましくはカッターヘッド13の外周部分として、カッターヘッド13の最も外周部分に配置されたカッタービット16aに近接して、このカッタービット16aと離間した状態でカッターヘッド13に取り付けられている。すなわち、加速度センサー14は、例えば3軸型の圧電型加速度検出器となっており、好ましくは第1の検出方向を、シールド掘進機11による掘進方向に沿わせ、第2の検出方向を、カッターヘッド13の回転周方向に沿わせた状態で、カッターヘッド13の最も外周部分に配置されたカッタービット16aの背面部分に取り付けられている。加速度センサー14が、カッターヘッド13の最も外周部分に配置されたカッタービット16aに近接して、カッタービット16aと離間した状態で取り付けられていることにより、切羽面の地盤をカッターヘッド13によって切削する際の応答加速度(振動データ)を、適切に計測することが可能になる。また加速度センサー14のメンテナンスが容易になると共に、カッタービット16aの交換作業に影響を及ぼすのを回避することができる。加速度センサー14は、ロータリージョイントを通じて、接続ケーブル14aを介して加速度センサー用アンプ25aと接続している。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、補助加速度センサー18が、シールド本体15の内側壁面として、隔室19を仕切る隔壁17の背面部分に取り付けられている。補助加速度センサー18は、加速度センサー14と同様に、例えば3軸型の圧電型加速度検出器となっており、好ましくは第1の検出方向を、シールド掘進機11による掘進方向に沿わせ、第2の検出方向を、カッターヘッド13の回転周方向に沿わせた状態で、隔壁17の背面部分に取り付けられている。これによって、シールド掘進機11の稼働時に、シールド本体15が振動することによる固有の振動データを、効率良く且つ精度良く計測して得ることが可能になる。また補助加速度センサー18は、接続ケーブル18aを介して加速度センサー用アンプ25bと接続している。補助加速度センサー18からの本体部振動データが、加速度センサー用アンプ25b及び伝送システム29を介してコンピュータ20に送られることで、上述のように、振動データ表示部22は、ノイズや機械震動を取り除いた状態で、加速度センサー14から送られる回転角度毎の振動データを、円周方向の切削振動分布23として表示させることができるようになっている。
Further, in the present embodiment, the
さらに、本実施形態では、カッターヘッド13のセンターシャフト13aに、例えばロータリーエンコーダからなる回転計(図示せず)が取り付けられている。この回転計によって計測された回転角度が、伝送システム29を介してコンピュータ20に送られることで、加速度センサー14によって計測された、施工時に切羽面12を切削する際の振動データを、所定の回転角度毎に、振動データ記憶部21によって記憶させることができるようになっている。
Further, in the present embodiment, a tachometer (not shown) including, for example, a rotary encoder is attached to the
ここで、本実施形態によれば、加速度センサー14による円周方向の計測の頻度Δθは、データ収集の時間間隔Δtと、カッターヘッド15の回転速度r(ppm)とから、Δθ=r/60×Δt×360°の計算式によって決まるようになっている。例えばシールド掘進機11が、掘削外径が2360mm程度の小口径の掘進機であって、回転速度がr=2.3(ppm)と早くなっている場合に、計測時間間隔Δtを0.1秒と設定した際の計測の頻度Δθは、Δθ=2.3/60×0.1×360°から、1.38°となり、したがって1.38°毎に、加速度センサー14による計測がなされることになる。
Here, according to the present embodiment, the frequency Δθ of the measurement in the circumferential direction by the
また、本実施形態では、カッターヘッド13における加速度センサー14の円周方向の位置θ°を把握するために、カッターヘッド13のセンターシャフト13aに、接点スイッチ(図示せず)が設置されており、例えばシールド掘進機11の天端をゼロ点として、このゼロ点を通過する毎回の通過時に、リセット処理を行うことができるようになっている。
Further, in the present embodiment, a contact switch (not shown) is installed on the
本実施形態では、加速度センサー14によって所定の回転角度毎に計測された施工時の応答加速度である振動データは、好ましくは加速度センサー14による計測時と同じタイミングで補助加速度センサー18によって計測された本体部振動データと共に、専用の加速度センサー用アンプ25a、25bを介して出力され、出力された信号は、制御盤26やシーケンサ盤27を通過することで、その他の掘進管理データと同じ伝送システム29を通じて、運転管理室31に送られるようになっている。
In the present embodiment, the vibration data, which is the response acceleration at the time of construction measured at each predetermined rotation angle by the
そして、本実施形態では、上述のように、施工現場における施工時に、シールド掘進機11のカッターヘッド13によって地盤12a、12b、12cを切削する際に、加速度センサー14によって得られた振動データを、予めコンピュータ20に記憶されている、例えば施工現場とは離れた実験施設において得られた、各々の模擬土層40の切削振動データと照らし合わせることで、切削している切羽面12の地盤12a、12b、12cの土質を判定するようになっている。
Then, in the present embodiment, as described above, the vibration data obtained by the
すなわち、本実施形態では、例えば実験施設に設けられた、例えば図2〜図5に示すようなビット振動試験装置50において、施工現場で立坑30を構築する際に採取した掘削残土や、施工現場の周辺の掘削現場から採取した掘削残土を用いて、複数の模擬土層40を、土層収容槽51に入れ替えるようにして順次形成する(図2参照)。順次入れ替えられて形成された各々の模擬土層40に、カッタービット16を、埋入した状態で移動させると共に、移動させる際に生じる振動データ(応答加速度)を、加速度センサー14によって採取し、採取した振動データを、各々の模擬土層40に対応する切削振動データとして取得する。また取得した切削振動データは、有線又は無線の通信手段を介して、或いはCD−ROM等の外部記憶手段を介して、運転管理室31に設置されたコンピュータ20に取り込まれ、振動データ記憶部21よって予め記憶される。カッターヘッド13により切羽面12の地盤12a、12b、12cを実際に切削する際に、加速度センサー14によって得られた施工時の振動データ(応答加速度)を、予め記憶された模擬土層40の切削振動データと照らし合わせることで、切削している切羽面12の地盤12a、12b、12cの土質を、前方土質分布判定部32により判定する。
That is, in the present embodiment, for example, in the bit
ここで、各々の模擬土層40に対応する切削振動データは、図2〜図5に示す本実施形態のビット振動試験装置50を用いることによって、容易に採取して取得することができる。本実施形態のビット振動試験装置50は、模擬土層40を締め固めた状態で順次入れ替えてで収容することが可能な、上面が開口面51aとなっている土層収容槽51と、カッタービット16を着脱交換可能に支持固定すると共に、加速度センサー14が取り付けられているビット固定冶具52と、ビット固定冶具52を土層収容槽51の内側で開口面51aに沿った横方向Xに、好ましくは往復移動させる横方向移動装置53と、ビット固定冶具52を土層収容槽51の内側で深さ方向Zに移動させる深さ方向移動装置54とを含んで構成されている。土層収容槽51に収容された模擬土層40にカッタービット16を埋入して、開口面51aに沿った横方向X及び深さ方向Zに移動させながら、加速度センサー14によって、カッタービット16の振動データ(応答加速度)を採取する。
Here, the cutting vibration data corresponding to each
ビット振動試験装置50を構成する土層収容槽51は、好ましくは鋼製プレート、山形鋼、溝形鋼等の鋼材を組み付けることによって形成された、例えば長さが1700mm程度、幅が300mm程度、高さが300mm程度の内寸の土層収容部51bを内側に備える、上面が開口面51aとなった六面体形状の函体となっており、当該土層収容槽51による拘束の影響が、収容される模擬土層40に及ばないように配慮されている。土層収容槽51は、例えばH形鋼等の鋼材を組み付けることによって形成された、例えば長さが2800mm程度、幅が850mm程度の大きさの外形寸法を有する、矩形枠形状の取付け架台55における、一方の長辺側に片寄せた状態で設置されている。土層収容槽51には、施工現場で立坑30を構築する際に採取した掘削残土や、施工現場の周辺の掘削現場から採取した掘削残土が投入されて、締め固められることによって、切削振動データを得るための模擬土層40が、取り換え替え可能に収容される。取付け架台55における、土層収容槽51が設置された側とは反対の他方の長辺側には、移動装置支持架台56が、土層収容槽51の側部に沿って、取付け架台55から立設した状態で設けられている。移動装置支持架台56により支持されて、ビット固定冶具52を、土層収容槽51の開口面に沿った横方向Xに、好ましくは往復移動させる横方向移動装置53が取り付けられている。
The soil
本実施形態では、ビット振動試験装置50を構成する横方向移動装置53は、例えばボールねじ53a、水平駆動用サーボモータ53b、ケーブルキャリア53c、接点スイッチ(図示せず)等の、公知の部材や装置を組み付けて形成されている。横方向移動装置53は、振動データを得るための試験対象となるカッタービット16を着脱交換可能に支持固定する、ビット固定冶具52を備える横方向移動基台57を、一対のガイドレール53dに案内させながら、土層収容槽51の開口面に沿った横方向Xとして、好ましくは水平面に沿った土層収容槽51の長さ方向Xに、ビット固定冶具52と共に往復移動させることができるようになっている。すなわち、横方向移動装置53は、土層収容槽51の長さ方向Xと平行に配置されたボールねじ53aを、水平駆動用サーボモータ53bの駆動により正方向や逆方向に回転させることによって、横方向移動基台57を、後述する所定の移動速度で、土層収容槽51の長さ方向Xに、ビット固定冶具52と共に、好ましくは往復移動させることができるようになっている。一対のガイドレール53dは、土層収容槽51の長さ方向Xと平行に配置されたボールねじ53aを挟んで、これの両側に設置されており、また横方向移動装置53は、公知の接点スイッチによって、水平駆動用サーボモータ53bによるボールねじ53aの回転を、正方向や逆方向に切り替えることで、横方向移動基台57を、ビット固定冶具52と共に、土層収容槽51の長さ方向Xに、好ましくは往復移動させることができるようになっている。
In the present embodiment, the
ビット固定冶具52を備える横方向移動基台57は、例えば鋼製プレート、山形鋼、溝形鋼等の鋼材を組み付けることによって形成されており、例えば縦幅が200mm程度、横幅が500mm程度大きさの、横長矩形の平面形状を有している。横方向移動基台57は、横幅方向を土層収容槽51の長さ方向Xと垂直な方向に配置して、一対のガイドレール53dに跨るようにして配設されると共に、ケーブルキャリア53cとは反対側の部分を、土層収容槽51の開口面51aの上方まで張り出させた状態で取り付けられている。横方向移動基台57のケーブルキャリア53c側の端部は、連結アングル材57aを介して、当該ケーブルキャリア53cに連結されている。横方向移動基台57における、土層収容槽51の開口面51aの上方に張り出した部分には、ビット固定冶具52を土層収容槽51の内側で深さ方向Zに移動させる、深さ方向移動装置54が設けられている。この深さ方向移動装置54を介在させて、カッタービット14を着脱交換可能に支持固定するビット固定冶具52が、横方向移動基台57に、土層収容槽51の開口面51aに沿った横方向Xに、好ましくは往復移動が可能な状態で、例えば直線状に移動できるように取り付けられている。
The laterally moving
深さ方向移動装置54は、本実施形態では、例えばスクリュージャッキ54a、垂直駆動用サーボモータ54b、ガイドピストン54c、接点スイッチ(図示せず)等の、公知の部材や装置を組み付けることによって形成されている。深さ方向移動装置54は、横方向移動基台57から垂直に立設して配置された、ガイドスリーブ54d及びガイドロッド54eからなる一対のガイドピストン54cによって案内させながら、垂直駆動用サーボモータ54bの駆動によりスクリュージャッキ54aを伸縮させることで、ガイドピストン54c及びスクリュージャッキ54aの下端部に連結して取り付けられたビット固定冶具52を、当該ビット固定冶具52に着脱交換可能に支持固定されたカッタービット16と共に、土層収容槽51の内側で、土層収容槽51の深さ方向Zに、後述する所定の移動速度で、上下に移動させることができるようになっている。
In the present embodiment, the depth
ビット固定冶具52は、振動データを得るための試験対象となるカッタービット16を、下方に垂下させた状態で安定して支持固定することが可能な、所定の形状となるように加工形成された厚肉の鋼製プレートからなり、上下に貫通するボルト締着孔52a(図5参照)を、複数箇所に備えている。ビット固定冶具52には、ボルト締着孔52aに締着されるボルト部材52b(図5参照)を介して、カッタービット16が、下方に垂下した状態で着脱交換可能に固定される。またビット固定冶具52は、ボルト締着孔52aに締着されるボルト部材52bを介して、深さ方向移動装置54の一対のガイドピストン54cのガイドロッド54eの下端部、及びスクリュージャッキ54aの下端部を一体として連結する連結盤54fに、締着固定されている(図5参照)。これによってビット固定冶具52は、当該ビット固定冶具52に取り行けられたカッタービット16と共に、深さ方向移動装置54の駆動によって、土層収容槽51の内側で、土層収容槽51の深さ方向Zに、後述する所定の移動速度で上下に移動させることができるようになっている。
The
また、本実施形態では、ビット固定冶具52の上面側には、下面側に取り付けられたカッタービット16と近接して、加速度センサー14が、カッタービット16と離間した状態で取り付けられている。加速度センサー14は、好ましくは、上述の切羽土質分布の判別システム10において、カッタービット14と近接してシールド掘進機11のカッターヘッド13に取り付けられる加速度センサー14と同様の、3軸型の圧電型加速度検出器を用いることができる。加速度センサー14は、好ましくは第1の検出方向を、シールド掘進機11による掘進方向に相当する、土層収容槽51の深さ方向Zに沿わせると共に、第2の検出方向を、カッターヘッド13の回転周方向に相当する、土層収容槽51の長さ方向Xの沿わせた状態で、ビット固定冶具52に取り付けられる。
Further, in the present embodiment, the
加速度センサー14は、上述のビット振動試験装置50において、ビット固定冶具52に支持固定されているカッタービット16を、模擬土層40に埋入した状態で好ましくは往復移動させながら、当該加速度センサー14によって、1秒間に10〜2000点の振動データを採取できるものであることが好ましく、1秒間に50〜1000点の振動データを採取できるものであることがさらに好ましい。これによって、採取された振動データ(応答加速度)の大きさと頻度を、フーリエ変換することにより、フーリエスペクトルを得ることが可能になって、土質毎の模擬土層40の応答加速度の違いを調べる中で、地盤の特徴をより正確に分析することが可能になる。
The
本実施形態では、加速度センサー14は、例えば1000分の1秒に1点として、1分間に6万点の振動データ(応答加速度)を採取できるようになっている。これによって、模擬土層40を構成する、砂や土や石の粒子の大きさや形状を反映させた、極めの細かい振動データを採取することが可能になる。このため、加速度センサー14は、好ましくは取付け架台55に設置された操作制御盤60に組み込まれた計測装置を構成する、例えば計測頻度が1.0μs、最大計測点数が60000点の、高性能の公知のデータロガーと接続している。
In the present embodiment, the
上述の構成を備えるビット振動試験装置50を用いて、施工現場やこれの周辺の掘削現場から採取した掘削残土による、複数の模擬土層40の切削振動データを得るには、採取した掘削残土を用いて、例えば粘土層、砂層、砂礫層等による模擬土層40を、土層収容槽51の内側の土層収容部51bに各々形成する。これらの模擬土層40を形成する際に、粘土層、砂層、砂礫層等の湿潤密度や締固め度を調整することによって、これらの模擬土層40が所定の硬さとなるように、適宜設定することができる。
In order to obtain cutting vibration data of a plurality of simulated soil layers 40 from excavation residual soil collected from a construction site or an excavation site around the construction site using the bit
しかる後に、深さ方向移動装置54によりビット固定冶具52を下方に移動させて、振動データを得るための試験対象となるカッタービット16を、形成された模擬土層40の内部に埋入させると共に、埋入された状態のまま、横方向移動装置53及び深さ方向移動装置54を駆動させて、カッタービット16を、好ましくは横方向X及び深さ方向Zに同時に移動させながら、加速度センサー14によって応答加速度である振動データを採取する。
After that, the
ここで、横方向移動装置53は、ビット固定冶具52に支持固定されたカッタービット16を、カッターヘッド13の外周部分の回転速度に相当する、例えば150〜300mm/secの速度の範囲で、土層収容槽51の長さ方向Xに、可変速可能に往復移動させることができるようになっている。また深さ方向移動装置54は、連結盤54fを介して一対のガイドピストン54cのガイドロッド54eの下端部、及びスクリュージャッキ54aの下端部に、一体として取り付けられたビット固定冶具52に支持固定されたカッタービット16を、シールドジャッキの伸長速度(シールド掘進機の掘進速度)に相当する、例えば20〜50mm/minの速度の範囲で、下方に向けて深さ方向Zに可変速可能に移動させることができるようになっている。カッタービット16を土層収容槽51の長さ方向X及び深さ方向Zに可変速可能に移動させることにより、実際のシールド工事に用いる個々のシールド掘進機11のカッターヘッド13の性能や規模に対応させた、より精度良いカッタービット16の切削振動データを得ることが可能になると共に、カッターヘッドの回転速度やシールド掘進機の掘進速度をパラメータとして反映させた、より精度良いカッタービット16の切削振動データを得ることが可能になる。
Here, the
また、本実施形態では、ビット固定冶具52に、振動データを得るための試験対象となるカッタービット16を、着脱交換可能に支持固定できるようになっているので、カッタービット16として、例えば礫質土による地盤に有利な強化型先行ビットと、シルト質土、粘土、砂質土等による地盤に使用される先行ビットについて、各々の振動データを採取することによって、カッタービットの違いをパラメータとして反映させた、より精度良いカッタービット16の切削振動データを得ることが可能になる。
Further, in the present embodiment, the
採取されたこれらの切削振動データは、上述のように、各々の模擬土層40に対応する切削振動データとして、有線又は無線の通信手段を介して、或いはCD−ROM等の外部記憶手段を介して、運転管理室31に設置されたコンピュータ20に取り込まれ、振動データ記憶部21よって予め記憶されることになる。
As described above, these collected cutting vibration data are used as cutting vibration data corresponding to each
そして、本実施形態では、シールド工事の施工現場でシールド掘進機11のカッターヘッド13により地中の地盤を切削する際に、上述の判別システム10を構成する、好ましくはカッターヘッド13の最も外周部分に配置されたカッタービット16aに近接して取り付けられた加速度センサー14によって、切削時の振動データ(応答加速度)を採取すると共に、採取された振動データを、振動データ記憶部21よって予めコンピュータ20に記憶されている、例えば上述の実験施設において、好ましくは上述のビット振動試験装置50を用いて得られた、各々の模擬土層40の中で、カッタービット16を移動させながら当該カッタービット16によって切削した際の、複数の模擬土層40の各々に対応する切削振動データと照らし合わせることで、切削している切羽面12の地盤12a、12b、12cの土質を判定するようになっている。
Then, in the present embodiment, when cutting the ground in the ground with the
本実施形態では、振動データ記憶部21よって予めコンピュータ20に記憶されている、複数の模擬土層40の各々に対応する切削振動データは、各々の模擬土層40が、施工現場に立坑30を構築する際に実際に採取した掘削残土や、施工現場の周辺の掘削現場から実際に採取した掘削残土を用いて形成されたものとなっており、且つカッターヘッド13の回転速度、シールド掘進機11の掘進速度、カッタービット16の違い等をパラメータとして反映させた、細分化されたものとなっている。これによって、本実施形態によれば、従来の判別システムや判定方法のように、カッターヘッド13の最も外周部分に配置されたカッタービット16aに近接して取り付けられた加速度センサー14によって採取された振動データの変化を、例えばシールド掘進機による掘進前に、施工現場において予め実施されたボーリングなどによる地盤調査の結果と照らし合わせることによって、切羽面の地盤の土質を判別していたものと比較して、より精度良く、切羽面の地盤の土質を判定することが可能になる。
In the present embodiment, the cutting vibration data corresponding to each of the plurality of simulated soil layers 40, which is stored in the
すなわち、本実施形態のシールド掘進機における切羽地盤の判定方法やビット振動試験装置50によれば、シールド掘進機の掘進時における、カッターヘッドの回転速度、シールド掘進機の掘進速度、カッタービットの違い等をパラメータとして反映させて、より精度良く、切羽面の地盤の土質を判定することが可能になる。
That is, according to the method for determining the face ground in the shield excavator of the present embodiment and the bit
なお、本発明は上記各実施形態に限定されることなく種々の変更が可能である。例えば、カッタービット14を着脱交換可能に支持固定するビット固定冶具は、横方向移動基台に、土層収容槽51の開口面に沿った横方向に往復移動が可能な状態で取り付けられている必要は必ずしも無く、一方向のみに移動可能な状態で取り付けられていても良い、またビット固定冶具は、土層収容槽の開口面に沿った横方向に、直線状に移動できるように取り付けられている必要は必ずしも無く、カッターヘッドの回転周方向に相当する、円弧形状に移動できるように取り付けられていても良い。
The present invention is not limited to each of the above embodiments, and various modifications can be made. For example, the bit fixing jig that supports and fixes the
以下、実施例により、シールド掘進機における切羽地盤の判定方法及びビット振動試験装置をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, the method for determining the face ground and the bit vibration test device in the shield excavator will be described in more detail by way of examples, but the present invention is not limited thereto.
図2〜図5に示す構成を備える、上記実施形態に用いた試験装置と同様のビット振動試験装置を使用し、粘土、砂、及び礫地盤を模擬したRC40の砕石を用いて、土層収容槽51に、各々の試験毎に模擬土層を形成した。また、振動データを得るための試験対象となるカッタービットとして、礫質土による地盤に有利な図6(a)に示す強化型先行ビット(ビット1)と、シルト質土、粘土、砂質土等による地盤に使用される図6(b)に示す先行ビット(ビット2)とを、ビット固定冶具52に交換して取り付けて、各々のビットによる振動データを採取した。使用したビット振動試験装置の概要を表1に示す。また、実験ケースを表2に示す。
Soil layer accommodation using RC40 crushed stone simulating clay, sand, and gravel ground using a bit vibration test device similar to the test device used in the above embodiment having the configuration shown in FIGS. 2 to 5. A simulated soil layer was formed in the
〔土質の違いに関する検証〕
図7は、粘土、砂、RC40の土質の違いによる応答加速度を整理したものである。縦軸に応答加速度(X方向平均)、横軸に土質を表示している。ビットの違いによらず、粘土、砂に比べてRC40の応答加速度は、大きくなる傾向がある。また、粘土と砂は、応答加速度の平均値の評価では大きな差異は表れなかった。これによって、土質による応答加速度の違いは、RC40では顕著に大きくなるが、砂と粘土は大きく変わらないことが判明する。
[Verification of differences in soil quality]
FIG. 7 shows the response acceleration due to the difference in soil quality of clay, sand, and RC40. The vertical axis shows the response acceleration (average in the X direction), and the horizontal axis shows the soil quality. Regardless of the difference in bits, the response acceleration of RC40 tends to be larger than that of clay and sand. In addition, clay and sand did not show a large difference in the evaluation of the average value of the response acceleration. From this, it is found that the difference in response acceleration depending on the soil quality is remarkably large in RC40, but not significantly different in sand and clay.
〔水平移動速度(X方向速度)の違いに関する検証〕
図8〜図10は、水平移動速度の違い(150〜300mm/s)による応答加速度の変化を、縦軸に応答加速度(平均)、横軸に水平移動速度を表示して整理したものである。すべての条件で、水平移動速度が速くなるにつれて応答加速度が大きくなることが確認された。図8は、粘土における結果であり、X方向応答加速度はZ方向応答加速度に対して約2倍の応答加速度を示している。この傾向は図9の砂でも同様の結果であった。一方、図10のRC40の結果では、ビット形状による応答加速度の違いは顕著に表れているが、粘土や砂と異なり、X方向応答加速度、Z方向応答加速度に大きな違いが出ていない。これによって、水平移動速度は、カッター摺動速度(直径×回転速度)でシールドマシンごとに決まることや、移動速度〜加速度曲線が各土質で直線的となり加速度の大きさに違いが出ることから、図8〜図10に示す応答加速度(平均)と水平移動速度との関係のデータは、土質判別には有効なデータとなることが判明する。
[Verification of differences in horizontal movement speed (speed in the X direction)]
8 to 10 show changes in response acceleration due to differences in horizontal movement speed (150 to 300 mm / s), with the response acceleration (average) on the vertical axis and the horizontal movement speed on the horizontal axis. .. It was confirmed that under all conditions, the response acceleration increased as the horizontal movement speed increased. FIG. 8 shows the result in clay, and the response acceleration in the X direction shows about twice the response acceleration in the Z direction. This tendency was the same with the sand shown in FIG. On the other hand, in the result of RC40 in FIG. 10, the difference in response acceleration depending on the bit shape is remarkably shown, but unlike clay and sand, there is no significant difference in the response acceleration in the X direction and the response acceleration in the Z direction. As a result, the horizontal movement speed is determined for each shield machine by the cutter sliding speed (diameter x rotation speed), and the movement speed-acceleration curve becomes linear for each soil type, resulting in a difference in the magnitude of acceleration. It is found that the data on the relationship between the response acceleration (average) and the horizontal movement speed shown in FIGS. 8 to 10 are effective data for soil quality discrimination.
〔フーリエスペクトルによる「粘土と砂の違い」に関する再検証〕
粘土と砂について計測した、Z方向応答加速度のフーリエスペクトルを図11、図12に示す。砂のフーリエスペクトルにおいて卓越周波数が顕著にみられることから、フーリエスペクトルによる検証は、粘土と砂の差異を見出す手段として有効であると考えられる。またこれによって、粘土と砂の差異は、応答加速度におけるフーリエスペクトルの卓越周波数から判断できることが判明する。
[Re-verification of "difference between clay and sand" by Fourier spectrum]
The Fourier spectra of the Z-direction response acceleration measured for clay and sand are shown in FIGS. 11 and 12. Since the predominant frequency is prominent in the Fourier spectrum of sand, the verification by the Fourier spectrum is considered to be an effective means for finding the difference between clay and sand. It also reveals that the difference between clay and sand can be determined from the predominant frequency of the Fourier spectrum in response acceleration.
10 切羽土質分布の判別システム
11 シールド掘進機
12 切羽面
12a,12b,12c 切羽面の地盤
13 カッターヘッド
14 加速度センサー
15 シールド本体
16 カッタービット
16a 最も外周部分に配置されたカッタービット
20 コンピュータ
21 振動データ記憶部
30 立坑
31 運転管理室
32 前方土質分布判定部
40 模擬土層
50 ビット振動試験装置
51 土層収容槽
51a 開口面
52 ビット固定冶具
53 横方向移動装置
53a ボールねじ
53b 水平駆動用サーボモータ
53c ケーブルキャリア
53d ガイドレール
54 深さ方向移動装置
54a スクリュージャッキ
54b 垂直駆動用サーボモータ
54c ガイドピストン
54d ガイドスリーブ
54e ガイドロッド
54f 連結盤
55 取付け架台
56 移動装置支持架台
57 横方向移動基台
X 土層収容槽の開口面に沿った横方向(土層収容槽の長さ方向)
Z 土層収容槽の深さ方向
10 Face soil distribution discrimination system 11
Z Depth direction of soil layer storage tank
Claims (6)
前記模擬土層を締め固めた状態で収容する、上面が開口面となっている土層収容槽と、前記カッタービットを着脱交換可能に支持固定すると共に、加速度センサーが取り付けられているビット固定冶具と、該ビット固定冶具を前記土層収容槽の内側で開口面に沿った横方向に移動させる横方向移動装置と、該ビット固定冶具を前記土層収容槽の内側で深さ方向に移動させる深さ方向移動装置とを含んで構成されており、
前記土層収容槽に収容された前記模擬土層に前記カッタービットを埋入して、開口面に沿った横方向及び深さ方向に移動させながら、前記加速度センサーによって振動データを採取するビット振動試験装置。 A method for determining the face ground in a shield excavator equipped with a face soil distribution discrimination system including an acceleration sensor attached to a cutter head and a computer connected to the acceleration sensor, in which a shaft is constructed at a construction site. Using the excavated soil collected at the time or the excavated soil collected from the excavation site around the construction site, multiple simulated soil layers are formed, and a cutter bit is embedded and moved in each of the formed simulated soil layers. The vibration data at that time is collected by the acceleration sensor, and the collected vibration data is stored in advance in the computer as cutting vibration data corresponding to each simulated soil layer, and the ground is used by the cutter head of the shield excavator at the construction site. In a shield excavator that determines the soil quality of the face ground being cut by comparing the vibration data obtained by the acceleration sensor with the cutting vibration data of each simulated soil layer stored in advance. It is a bit vibration test device used when collecting cutting vibration data corresponding to each simulated soil layer in the judgment method of face ground.
A bit fixing jig that supports and fixes the soil layer storage tank with an open top surface that accommodates the simulated soil layer in a compacted state and the cutter bit so that it can be attached and detached, and an acceleration sensor is attached. And a lateral movement device that moves the bit fixing jig in the lateral direction along the opening surface inside the soil layer storage tank, and a bit fixing jig is moved in the depth direction inside the soil layer storage tank. It is configured to include a depth direction moving device.
Bit vibration that collects vibration data by the acceleration sensor while embedding the cutter bit in the simulated soil layer housed in the soil layer storage tank and moving it in the lateral direction and the depth direction along the opening surface. Test equipment.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020119032A JP6901611B2 (en) | 2017-07-28 | 2020-07-10 | Bit vibration tester |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017147215A JP6892347B2 (en) | 2017-07-28 | 2017-07-28 | Judgment method of face ground in shield excavator |
JP2020119032A JP6901611B2 (en) | 2017-07-28 | 2020-07-10 | Bit vibration tester |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017147215A Division JP6892347B2 (en) | 2017-07-28 | 2017-07-28 | Judgment method of face ground in shield excavator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020169559A JP2020169559A (en) | 2020-10-15 |
JP6901611B2 true JP6901611B2 (en) | 2021-07-14 |
Family
ID=72745768
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020119032A Active JP6901611B2 (en) | 2017-07-28 | 2020-07-10 | Bit vibration tester |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6901611B2 (en) |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09209688A (en) * | 1996-02-06 | 1997-08-12 | Fujita Corp | Shielding monitor of shielding excavating machine |
JP3675576B2 (en) * | 1996-07-09 | 2005-07-27 | 株式会社奥村組 | Ground judgment device |
JP2001342619A (en) * | 2000-06-01 | 2001-12-14 | Shimizu Corp | Determination method for geological and stratum change in excavating and boring |
JP2002365170A (en) * | 2001-06-11 | 2002-12-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Tunnel excavator model test method and device |
JP3905348B2 (en) * | 2001-10-17 | 2007-04-18 | 清水建設株式会社 | Face stabilization method in shield method, and mud for holding face |
JP2003148089A (en) * | 2001-11-12 | 2003-05-21 | Univ Nihon | Cutter head for shield machine |
JP2006037416A (en) * | 2004-07-23 | 2006-02-09 | Orient Kaihatsu Kk | Excavation bit and excavation casing |
JP4725396B2 (en) * | 2006-04-03 | 2011-07-13 | 株式会社大林組 | Method for evaluating properties of excavated soil and selecting additive in earth pressure shield method |
JP6251128B2 (en) * | 2014-06-13 | 2017-12-20 | 株式会社奥村組 | Judgment method of soil distribution by shield machine |
JP6678438B2 (en) * | 2015-11-27 | 2020-04-08 | 株式会社安藤・間 | Method for evaluating the properties of excavated earth and sand in a chamber used for various excavation methods, and method for evaluating the soil quality of a face in front of a cutter head |
CN110397443A (en) * | 2019-07-18 | 2019-11-01 | 重庆大学 | A kind of pilot system and method for slurry shield model test |
-
2020
- 2020-07-10 JP JP2020119032A patent/JP6901611B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020169559A (en) | 2020-10-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6892347B2 (en) | Judgment method of face ground in shield excavator | |
JP6251128B2 (en) | Judgment method of soil distribution by shield machine | |
EP2981649B1 (en) | A soil compaction apparatus and method | |
US7887142B2 (en) | Sensors on a degradation machine | |
CN105339579B (en) | Arrangement for controlling percussive drilling process | |
JP3448065B2 (en) | How to determine the position of a rock drill tool | |
KR20180113554A (en) | Measuring equipment to determine the outcome of stationary work | |
JP2018112010A (en) | Support layer arrival determination method and determination assist system | |
CN110118516A (en) | Subsidence Area surface cracks measurement method | |
JP2002013381A (en) | Bedrock probing method | |
JP2018112011A (en) | Support layer arrival determination method and determination assist system | |
JP6901611B2 (en) | Bit vibration tester | |
KR101629716B1 (en) | Coordinate Measuring System for Excavating Work and Method Thereof | |
JP6342723B2 (en) | Discrimination system of face soil distribution by shield machine | |
JP6832211B2 (en) | Ground survey equipment and ground survey method | |
KR101636529B1 (en) | Stratum-deciding apparatus | |
JP6815757B2 (en) | Ground liquefaction evaluation method | |
JP2873397B2 (en) | Land Survey System | |
CN114329953A (en) | Method for judging whether screw pile enters bearing stratum or not | |
Nagy et al. | Work-integrated indication of compaction state from deep vibro compaction based on the vibrator movement | |
Kurtulus | Field measurements of the linear and nonlinear shear moduli of soils using drilled shafts as dynamic cylindrical sources | |
JP2014234629A (en) | Foundation strength measurement analysis system | |
Nagy et al. | MOTION BEHAVIOR OF DEEP VIBRATORS INVESTIGATED IN LARGE-SCALE TESTS | |
Nagy et al. | Integrated compaction control based on the motion behavior of a deep vibrator | |
Naeimipour | Study of borehole probing methods to improve the ground characterization |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200713 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210601 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210617 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6901611 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |