JPH04198587A - シールド工法における加泥材注入制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

この発明は、シールト［′、２，１−ｉにおける加泥材
注入制御方法の改良に関する。

【従来の技術］ シールト工法とは、以下に述へるようにして地盤を掘削
する方法である。第７１’Ｘ＋に示すように、／−ルド
［２３の先端に設けられると共にカッター２１か取り付
けられたカッター板２０を、モータ２８によって回転し
て地盤を掘削する。そして、この掘削された土砂はスク
リューコンヘア２６によってトンネル内にＩＪｌ出され
、１・口台車３３等によってトンネル外に運搬される。 こうして地盤を掘削しなから、セグメント２２．２２．
　・を反力体とするシールド機２３の後端部内周に設け
られた複数の推進／ヤノキ２／１，２４．　　・によっ
て、上記シールト機２３を前進さぜるのである。その際
に、カッター２１によって切削される地盤（切羽）２５
か崩壊して、地−１−に悪影響を与えないように切羽２
５を安定さぜることか必要である。 そのため、従来よりチャンバー３０内に掘削土砂を貯留
して上記チャンバー３０内に土圧を発生させ、その土圧
を切羽２５の土圧に対抗させることによって、切羽２５
を安定さぜるのである。そこで、切羽２５を安定さ已゛
るためにチャンバー３０内の土圧を適正に制御すること
か重要である。 ｌ−にチャンバー３０内の土圧制御は次のようにして行
っている。すなわぢ、上記シールド機２３のスキンプレ
ート３１内をチャンバー３０と機械室３２とに区切る隔
壁２７に土圧ａ１２９を取り付ける。そして、この土圧
訓２９によってチャンバー３０内の土圧を測定し、その
測定値に応じて隔−ζ− 壁２７に設置したスクリューコンヘア２６の回転数を制
御して排土量を調整したり、シールド／ヤ。 キ２４，２４．・の推進速度を制御しＣ取り込の土砂量
を調節したり、モータ２８の回転数を制御してカッター
板２０の回転を調節する。こうして、チャンバー３０内
の土圧を制御することによって切羽２５を安定させるの
である。 その場合、掘削地盤が砂礫てあったり固結粘度である場
合には、掘削された土砂か固まりとしてチャンバー３０
内に貯留されるのてチャン１Ｘ−３０内に土砂か充満し
にくく、チャンノ＼−３０内に空間が生ずる。その結果
、力、ター板２０に挟かる土圧が不均一なためカッター
板２０の回転トルクか大きくなったり、切羽面に均一な
土圧を発生させることかことか困難になったりする。ま
た、スクリューコンヘア２６による１Ｊ１土かスムーズ
にいかない場合もある。 このような欠点を解決するために、チャンノ＼−３０内
に、粘土、ベン１−ナイトおよびカルホキシルメチルセ
ルロース（Ｃ：　Ｍ　Ｃ）等を混入あるいは溶６一 解した液体状の加泥材を、加泥材ｒ１ミ人ポンプ３４１
こよって注入ホース：３５を介してチャンバー３０内に
注入することか行われる。こうしＣ１加泥＋Ａかｒ（ミ
人された掘削土砂をカッター板２ｏにおけるチャンバー
３０側の面に取りＨｌｊられた撹拌羽根３Ｇによって撹
拌して混合することによって、チャンバー３０内の掘削
土砂を流動化して土圧を安定させて切羽２５を安定させ
るのである。このようなシールト工法を加泥シールトエ
法と言う。ところが、掘削土砂に加泥材を多量に注入し
過きると掘削土砂か流体状になってしまって、スクリュ
ーコンヘア２６およびトロ台車３３等による土砂のＩＪ
Ｉ出に支承を来したり土砂の処分か困難になったりする
。そこて、チャンバー３０内の一１４砂の固さを未だ固
まらない状、態のコンクリ−１・状の塑性流動状態に保
つために、上記加泥材注入ポンプ３４の吐出量を制御し
て加泥祠の注入量を適正に保つ必四かある。 その際における加泥材の注入量は、事前にお（プる地質
調査で得られた土砂の種類によって又は事前の実験によ
って単位土砂量当たりの加泥材注入量を決定し、この決
定値に従って加泥材を定量注入するようにしている。 【発明か解決しようとする課題］ 」−述のように、上記加泥／−ル）・工法においては、
事前における地質調査で得られた土砂の種類によって又
は事前の実験によって単位土砂量当たりの加泥材注入量
を決定し、この決定値に従って掘削土砂内に加泥材を定
量注入するようにしている。 したかって、従来の加泥シールト下法においては、予め
地質調査や実験によって／ｌ−人士砂量を決めねばらな
す面倒であるという問題かある。また、予め調査した地
質結果と実際の地質とは異なる場合が多々ある。そのた
め、オペレータはシールト機２３を運転中に絶えず土圧
計２９の値とＩＪ１゛出される土砂の状態とを観察し、
この土圧計２９の値とＩＪ）出される土砂の状態とに応
して加泥材注入ポンプ３４の吐出量を経験と勘によって
制御して、加泥材の注入量を最適に再決定しなければな
らな〜８− ０゜したかって、加泥シールド工法における加泥材注入
ポンプには熟練したオペレータか必要であり、加泥材／
１：、大制御の自動化か容易にてきないという問題かあ
る。 そこで、この発明の目的は、熟練者の経験則から求めた
制御ルールに基づいて、加泥材注入制御を正確にかつ自
動的に行なうことかできるシールト工法における加泥材
ｌ」。大制御方法を提供することにある。 【課題を解決するための手段】 上記目的を達成するため、第１の発明は、隔壁によって
チャンバーと機械室とに区切られると共に前端にカッタ
ーか設けられた円筒形のスキンプレートを有するシール
ト機によって地盤を掘削する際に、上記スキンプレート
のチャンバー内の土砂に注入する加泥材の注入量を制御
するシールド工法における加泥材注入制御方法であって
、上記チャンバー内の土圧を所定時間間隔毎に所定回数
測定して、その所定時間間隔内における土圧の標章偏差
を算出し、経験則に従って、上記算出された土圧の標準
偏差の値が目標値より大きい場合には上記チャンバー内
に注入する加泥材の注入量を所定の割合で増加する一方
、上記標準偏差の値が上記目標値より小さい場合には上
記チトンバー内に注入する加泥材の注入量を所定の割合
で減少することを特徴としている。 また、第２の発明は、上記第１の発明のシールト工法に
おける加泥材注入制御方法において、上記算出された土
圧の標準偏差に基づいて加泥材の注入量の増減を決定す
るに際し、経験則から求めた制御ルールと上記標準偏差
のメンバーシップ関数および加泥材注入量の変化量のメ
ンバーシップ関数とに基づいて、上記加泥材注入量の変
化量をファジィ推論することを特徴としている。 また、第３の発明は、隔壁によってチャンバーと機械室
とに区切られると共に前端に力、ターか設けられた円筒
形のスキンプレートと、モータによって駆動されて上記
ヂ、・ンハー内の土砂を撹拌する撹拌部材を何するシー
ルト機によって地盤を掘削する際に、上記スキンプレー
トのチャンバーＩＯ−ＩＯ− 内の十砂に乙二人する加泥材のベニ大川を制御するシー
ルド王法における加泥材注入制御方法であって、上記チ
ャンバー内の土圧を所定時間間隔毎に所定回数測定して
、その所定時間間隔内における土圧の標準偏差を算出し
、上記撹拌部材を駆動するモータの撹拌トルクを測定し
、経験則に従って、上記算出された土圧の標準偏差の値
がその目標値より大きくかつ上記測定された撹拌ｌ・ル
クの値がその１」標値より大きい場合には、上記チャン
バー内にｔ十人する加泥材の注入量を第１の所定の割合
で増加し、Ｉ−記標準偏差の値または上記撹拌トルクの
値のいずれか−・方のみが−１−記目標値より大きい場
合には、上記チャンバー内に注入する加泥材の注入量を
」−起筆１の所定の割合より小さな第２の所定の割合で
増加する−・方、上記撹拌トルクの値が−１−記目標値
より小さい場合には上記チャンバー内に注入する加泥材
の注入量を所定の割合で減少することを特徴としている
。 また、第４の発明は、」−起筆３の発明のシールト「法
における加泥材注入制御方法において、−」二記算出さ
れた土圧の標準偏差および測定された撹拌トルクに基づ
いて加泥材の注入量の増減を決定するに際し、経験則か
ら求めた制御ルールと上記標弗偏差のメンバーシップ関
数、上記撹拌トルクのメンバー７ソプ関数および加泥材
注入！１１の変化量のメンバー７ソプ関数と（こ基づい
て、１．：　Ｗ己力目ｉ己材注大量の変化量をファジィ
推論することを特徴としている。 【実施例］ 以下、この発明を図示の実施例により詳細に説明する。 第１図はこの発明に係る加泥材注入制御装置のブロック
図である。この加泥材注入制御装置は、隔壁１に取り付
けられた−１−圧計２、カッター板３を回転さぜるモー
タ４に取りイ」けられたトルク３１５、上記上圧計２お
よびトルク計５からの信号等に基づいて加泥材の注入量
をファジィ推論によって決定するファジィ制御部８およ
びチャンバー１０内へ加泥材をベソ＼する加泥材注入ポ
ツプ９によって概略構成されている。 −１−記土圧計２はチャンバー１０内に貯留された掘削
」−砂の隔壁］側の土圧（以下、隔壁上圧と言う）を検
出する。また、１−Ｉルク計５はモータ４の１−ルクを
計測することによってカッター板３の回転ｌ・ルク（以
下、単にカッタートルクと言う）を検出する。そうする
ど、−次回帰式算出部１１は、△／１つ変換器１５によ
ってティンタル値に変換された力、ター）・ルクを表す
信号と、Ａ／Ｄ変換器１３によってティンタル値に変換
されたシールト゛１１１７を前進さ已゛る打ｆ進ンヤッ
キ６へ供給するオイル量を制御して推進ジ忙）キスピー
ドを制御ｎ　−ｄ−る電磁弁７の開度を表ず信号とに基
づいて、ファジィ制御部８からの指示によって後に詳述
するような−・次回帰式を算出する。こうして算出され
た一次回帰式は、−次回帰式格納部１４に格納される。 ここで、」１紀電磁弁７の開度を表す信号は、電磁弁７
の開度を直接検出して得ても、よいし、推進ンヤ、キス
ピート制御部（図示せず）から出力される電磁弁７の開
度制御信号から得てもよい。 上、紀ファ／イ制御部８は、Ａ／Ｄ変換器１２，１５に
よってティンタル値に変換された土圧計２およびトルク
計５からの検出値や一次回帰式格納部１４に格納された
一次回帰式に基づいて、後に詳述するごとく加泥材乙−
人世の変化量を推論する。 そして、加泥材注入ポンプ９を最適吐出量に制御するた
めのティンタル制御信号を出力する。こうして、ファジ
ィ制御部８から出力されたティンタル制御信号をＤ／Ａ
変換器１６によって変換して得られたアナログ制御信号
に基づいて、加泥材注入ポンプ９の吐出量か最適に制御
される。 次に、上記ファジィ制御部８によって加泥＋４６ｈ人量
の変化量を推縮１する際に用いられる制御ルールド、そ
の制御ルールに基つくファジィ推論の方法について詳細
に述へる。本実施例においては、２つの制御ルールの例
を上げて説明する。 箸上例 第１図において、加泥材を一定単位量てＬｌ：、太しな
がらシールト機１７を掘進すると、力、ター板３の回転
によ−って地盤が掘削されて掘削」−砂がチャンバー１
０内に貯留され、隅壁土圧が発生する。 この隔壁上圧を土圧計２によって例えは１秒毎に３０秒
間測定し、その３０秒間における標準偏差σ、−１，を
求める。ここで、土圧５」２の検出値の標！′Ｉ／ｉ偏
差σＣＰか太きいということは」−正値のばらつきか大
きいことを意味する。したかって、チャンバー１０内に
おける土砂間に空隙か生して、土砂かチャンバー１０内
に充満していないために切羽への押力にばらつきか生ず
る。一方、標準偏差σＣＩ’か小さいということば土圧
値のばらつきか小さいことを意味する。つまり、掘削土
砂に加泥材が適正に混入されて掘削土砂が流動状態にあ
る。したかって、土砂かチャンバー１０内に充満してお
り切羽への押力か均一になるのである。 そこで、熟練者の経験則から求めた以下のような制御ル
ールによって、隔壁土圧の標準偏差σ、２゜か目標値に
なるように加泥材注入量の変化量△Ｑを推論するのであ
る。 ＩＦびわ８、ｉｓ　ＢＧ　ＴＩＩＴシＮ／＼Ｑ　ｉｓ　
ＰＩ３　　（Ｉ）ＩＦ　　ａ、、　　ｉｓ　　２０　　
ＴＩＩＩＥＮ　　、へＱ　　ｉｓ　　ＮＢ　　−（２）
１：、記ｉ１ｉ’ｌ　御ルール（］）、（２）における
標準偏差σ。□、か状態ＢＧあるいは状態ＺＯとなる度
合いを表すメンバー／ノブ関数（帰属関数）を第２図に
示す。また、変化量ΔＱか状ｓＩ）　Ｂあるいは状！ル
ＮＢとなる度合いを表ずメンバー／ツブ関数はメングル
トンタイプとして次にように定義する。 ＰＢ：加泥材注入量を大きくする（　１５（！／ｍ１ｎ
）ＮＢ：加泥材注入量を小さくする（−］、５ｆ２／ｍ
目１）ここで、標準偏差σ。、か状態Ｚ○の場合に加泥
材注入量を小さくするのは、標準偏差σＣｐの値は第２
図における目標値σ。、“を保ては十分てあり、目標値
σ。、゛以下の場合には加泥材か不必要に使用されるた
めである。 本実施例における推論の形式としては所謂直接法を用い
た。すなわぢ、算出された隔壁土圧Ｐの標準偏差σ。２
の値に基づいて、上記制御ルール（１，）、（２）を用
いて、標準偏差σ、２０、のメンバーシップ関数から求
めた上記制御ルールの前件部の命題の適合度に応して後
件部の命題（変化量ΔＱか状態１）Ｂあるいは状態ＮＢ
となる）の適合度を推論する。つまり、上記制御ルール
（］）、（２）と上記各メンバー／ツブ関数とを用いて
ファジィ論理演算を行い、加泥材注入量の変化量ΔＱの
演算を行なうのである。 第４図に上記ファジィ制御部８によって実施される第１
例におけるファジィ推論のフローチャートを示す。以下
、第４図に従って、加泥材注入量の変化量△Ｑの値ＵＱ
の算出方法について詳述する。 ここで、制御ルーツ喧］）、（２）の前件部におけるあ
る標準偏差σｃｐの値の取り得る状態（ＢＧあるいはＺ
Ｏ）をＡ１とし、その場合に後件部の変化量△Ｑの取り
得る状態（ＰＢあるいはＮＢ）をＢ１とする。但し１は
前件部の命題か成立する制御ルールの番号である。 ステップＳ１で、上記土圧計２によって、例えは１秒毎
に３０秒間の隔壁」１圧Ｐの値が計測されてファジィ制
御部８に入力される。 ステップＳ２で、胴側された１０秒間の隔壁土圧丁〕の
値の標準偏差σ。１、の値が算出される。 ステップＳ３で、上記制御ルール（］）、（２）の前件
部の命題の適合度ω１か次式によって算出されω１＝ｈ
Ａｉ（σｃｐ） 但し、ｂＡｉ（σ。２） ；算出された標準偏差σ６ｐの値に対する状態Ａｉにお
けるメンバーシップ関数の値ステ、プＳ４で、」二記ス
テップＳ３において算出された前件部の適合度ωｌに基
づいて、上記制御ルール（１）、（２）の後件部の適合
度（すなわち、制御ルール（１，）、（２）による推論
結果）＊ｈＢｉ（△Ｑ）か次式によって算出される。 ＊ｈＢｉ（ΔＱ）−ω１−ｈＩ３ｉ（△Ｑ）但し、ｈＢ
　ｉ（△Ｑ）変化量△Ｑの状態Ｂｉにおけるメンバーン
ノブ関数の値 ステップＳ５で、上記ステップＳ４において算出された
後件部の８個（第１例においては１個〜２個）の適合度
＊ｈＢｉ（△Ｑ）に基づいて、加泥材注入量の変化量△
Ｑの値Ｕ。か次式によって算出される。 ＵＱ−（Σ＊ｈＢｉ（△Ｑ］／ａ ｉ＝１ ステップＳ６で、」二記ステップＳ５において算出され
た加泥材注入量の変化量△Ｑの値ＵＱを表ずティンタル
制御信号が、子連のようにＤ／Δ変換変換器−６力され
る。 ステップＳ７で、ファジィ推論を終了するか否かか判別
される。そして、終了の指示がなければステップＳ１に
戻り、終了の指示があればファジィ推論を終了する。 こうして、隔壁］に取り付けられた土圧計２からの隔壁
土圧Ｐを表す信号に基っく加泥材注入量の変化量△Ｑの
値ＵＱによって、加泥材注入ポンプ９の吐出量か自動的
に制御されるのである。 このように、第１例においては、加泥材注入ポンプ９の
吐出量制御に関する熟練者の経験則から求めた制御ルー
ルと上記ｔ＝　ｓｉ偏差σ。１、および加泥材注入量の
変化量△Ｑのメンバーンノブ関数とに基づいて、加泥材
注入量の変化量へ〇をファジィ推論する。そして、推論
された加泥材注入量の変化量△Ｑの値Ｕ０に基づいて加
泥材注入ポンプ９の吐出量を制御するようにしている。 したかって、第１例によれば、熟練オペレータの経験と
勘によらなくどもチャンバー１０内の掘削土砂の状態を
最適な塑性流動状態に自動的に（宋つことかでき、土圧
の安定化と土砂の１１１出の容易化を実施できる。 第−則烈 」二連の第１例においては、１秒毎における３０秒間の
隔壁−に圧Ｐの値の標準偏差σ１．１、の値を、第２図
における目標値σｃ１．゛になるように加泥材の注入量
をファ７推諭）に基づいて制御することによって、チャ
ンバー１０内の掘削土砂の状態か最適な塑性流動状！ル
になるようにしている。 ところか、隔壁土圧Ｐの標準偏差σｃ１の値が目標値σ
、２”であってチャンバー１０内の掘削」−砂の状態か
均一であったとしても、掘削土砂全体か硬過ぎたり軟ら
か過ぎたりしてスクリューコンベア２６（第７図参照）
でｉｌｌ出するのに適さない場合かある。したかって、
掘削土砂の状態を最適な塑性流動状態に保つには、隔壁
土圧Ｐの標準偏差σ。１６に基つく加泥材注入量の制御
のみては完全であるどは言えず、掘削土砂の硬さを表す
情報を加味する必要かある。 そこで、第２例においては、」二連の隔壁上圧■）の標
準偏差σ、ｐの情報に加えてチャンバー１０内における
掘削土砂の撹拌トルクの情報を導入して加泥材注入量を
制御し、掘削土砂の状態を最適な塑性流動状態にするの
である。 第１図において、第１例の場合と同様にして、隔壁１に
取り付けられた土圧計２によって、隔壁］ユ圧■〕を例
えは１秒毎に３０秒間測定し、その３０秒間における隔
壁土圧Ｐの標準偏差σ。３、を求める。そして、この標
準偏差σｃｐによってチャンバー１０内における土砂の
固まり状態を検知する。 さらに、第２例においては、カッター板３を回転さ已る
モータ４に設けられた！・ルク計５によって力、タート
ルクＴを検出する。 上記カッター板３にはカッター１８および撹拌羽根１９
か取り付けられている。したかって、検出される力、タ
ートルク１゛は、カッター１８によって地盤を掘削する
際の切削抵抗と撹拌羽根１９かチャンバー１０内の掘削
」−砂を撹拌する際の撹拌抵抗とによって生ずる。その
うぢ、切削抵抗は４１（進ンヤッキ６，６．　　のスピ
ードと地盤の固さによって決まる。したかって、現在の
切削抵抗に基つくトルクは、地盤を掘削している最中に
検出された掘削土砂の状態か最適な塑性流動状態におけ
る最新の所定数のカッター）・ルク］゛の検出値と推進
シャ、キスピートＳの検出値とから−・次回帰式算出部
］１によって算出された一次回帰式に、現在の７１１進
シヤツキスピーＦＳの値を代入することによって求める
ことかできる。すなわら、現在のカッタートルクＴの値
がら現在の推進ソヤソキスピ−１・Ｓの値を用いて上記
−次回帰式にノｉ（ついて求められるカッタートルクＴ
の値Ｔａを差し引いた値が、現在の撹拌抵抗に基づくト
ルクの標準トルク（掘削土砂の状態か最適な塑性流動状
態の場合における撹拌抵抗に基づ＜トルク）からのずれ
の度合いを表す値であると言える。 このことから、上記推進ンヤッキスピードＳの値を用い
て上記−次回帰式から求めたカッタートルク′Ｆの値Ｔ
ａからのカッタートルク′Ｉ゛の値の偏差Ｒｃｓの値が
大きいということは撹拌羽根１９の撹拌抵抗に基つく１
−ルクの値が大きいことを意味する。したかって、チャ
ンバー１０内の掘削−に妙の硬さは硬いのである。一方
、上記偏差Ｉく。５か小さいということは撹拌羽根１９
の撹拌抵抗に基づ＜トルクの値が小さいことを意味する
。したかって、チャンバー１０内の掘削」１砂の硬さは
軟らかいのである。つまり、上記偏差Ｒ６８によって掘
削土砂の硬さを表すことかできるのである。 このことから、第２例においては、隔壁上圧）〕の〕標
専１偏差σ、−１と力、タートルク′ｒの−１−紀一次
回帰式からの偏差Ｒ，。５にＪＪついて、ファジィ推論
によって切羽土圧の安定化とチャンバー１０内に１３け
る掘削土砂の塑性〆Ｊ（Ｅ動化を図るのである。 そこで、熟練者の経験則から求めた以下のような制御ル
ールによって、加泥材の注入量の変化ｈｔ△Ｑを推論す
る。 ＩＦ　ｃｙｃｐ　ｉｓ　ＢＧ　ＴＩＩＥＮ△Ｑ　　ｉｓ
　ＰＢ　＝（３）ＩＦσ、、　ｉ　ｓ　Ｚ　Ｏ１’１ｌ
ＥＮ△Ｑ　ｉｓ　２０　　　（４）ＩＰ　［、、ｉｓ　
Ｐ　Ｂ　ＴＩＩＥＮ△Ｑ　ｉｓ　ＰＢ　−（５）ＩＦ　
Ｒ，、ｉｓ　ＺＯ１’１ｌＥＮ△Ｑ　ｉｓ　２０−（６
）ＩＦ　Ｒ，、ｉｓ　Ｎ　Ｂ　］’１ｌＥＮ　ｌ＼Ｑ　
ｉｓ　Ｎ　Ｂ　−（７）上記制御ルール（３）、（４）
、（５）、（６）および（７）における標準偏差σ、。 いか状態１３　Ｇあるいは状態ＺＯとなる度合いを表ず
メンバーンノブ関数を第２図に示す。また、上記制御ル
ール（５）、（６）および（７）における偏差Ｒｃｓか
状ｊＱ　ｐ　Ｊ３あるいは状態Ｚ○あるいは状態Ｎ　Ｂ
となる度合いを表ずメンバー７ツプ関数を第３図に示す
。さらに、変化量△Ｑか状ｒｓ　Ｐ　Ｂあるいは状態Ｚ
○あるいは状態ＮＢとなる度合いを表すメンバー／ツブ
関数は、第１例と同様にシングルトンタイプとして次に
ように定義する。 ＰＢ、加泥材注入量を大きくする　（１５（！／ｍ１ｎ
）ＺＯ加泥材占０人徂を変化さぜない（０り／ｍ１ｎ）
ＮＩ３　　加泥材注入量を小さくする　（−１５り／ｍ
１ｎ）第５図に上記ファジィ制御部８および一次回帰式
算出部１１によって実施される第２例におけるファジィ
推論のフローチャー１へを示す。以下、第５図に従って
、加泥材ｄ−人里の変化量△Ｑの値Ｕ。 の算出方法につい−Ｃ詳述する。ここて、制御ルール（
３）、（４）、（５）、（６）および（７）の前件部に
おζプるある標準偏差σＣｐの値またはある偏差Ｒｃ８
の値の取り得る状態（Ｂ３　Ｇ、　Ｚ　Ｏ，Ｉ）　Ｂあ
るいはＮＢ）をＡ１とし、その場合に後件部の変化量Δ
Ｑの取り得る状態（ＰＢ、ＺＯあるいはＮ１５）をＢ１
とする。 （−ｒ−ｔ　Ｌ、　ｉは前件部の命題か成立する制御ル
ールの番号である。 ステップＳｌｌで、」二記−に圧７Ｎ２によって、例え
は１秒毎に３０秒間の隔壁土圧Ｐの値が計測されてファ
ジィ制御部８に入力される。また、上記トルク計５によ
ってカッタートルク′「が計測され、」−紀電磁弁７の
開度を表す信号に基づいて推進ンヤソキスピ−１”Ｓか
計１ｆｔｌｌされる。 ステップＳ］２で、計測されたカッタートルク′１゛の
値と推進／ヤノキスピ−１・Ｓの値とが、−次回部域算
出部１１の内部メモリに格納される。 ステ、プＳ］３で、計測された１０秒間の隔壁土圧Ｐの
値の標準偏差σ１．１．の値が算出される。 ステップＳ］４で、−次回婦人格納部１４に格納された
ノＪ、タートルク′Ｆと推進ジヤツキスピード゛Ｓとの
最新の一次回帰式を表すテークか読み出される。 ステップＳ］５で、上記−次回帰式を表すテークに基つ
くノＪツタートルク′Ｆと推進ジヤツキスピードＳとの
最新の−・次回帰式から、上記ステップＳ１１において
計測された推進シャツキスピー１’（以下、現在の推進
ンヤノキスピートと言う）Ｓのときのカックートルク′
Ｉ゛の値Ｔａか求められる。そして、上記ステップＳ１
１において訓ｆ則されたカッタートルク（以下、現在の
カッタートルクと言う）′ｒ゛の上記カッタートルクＴ
ａからの偏差Ｒ５−５の値が算出される。 ステップＳ１．ｉｉで、手記制御ルール（３）、　Ｃ４
）。 （５）、（６）および（７）の前件部の命題の適合度ω
ｌか次式によって算出される。 ω１＝ｈＡ　ｉ（σ、、、、　Ｒｃ、、）但し、ｂＡｉ
（σ、、、、、　Ｉ−２ｃｓ）算出された標準偏差σ、
１．の値あるいは偏差ＲＣ９の値に対する状態／＼１に
おけるメンバーンノブ関数の値 ステップＳ］、７で、斗〕ａ己ステップＳ］、６におい
て算出された前件部の適合度ω１に基づいて、１−記制
御ルール（３）、（４）、（５）、（６）および（７）
の後件部の適合度＊ｔ＋Ｂｉ（△Ｑ）が次式によって算
出される。 １＋Ｂｉ（△Ｑ）−ω１・ｈ　Ｉ３　ｉ　（△Ｑ）（い
し、ｈＢｉ（八〇）変化型ムＱの状ｊｆｆ３　Ｂｉにお
けるメンバーシップ関数の値 ステップＳ］８で、−」二ｄ己ステップ５１７（こおい
て算出された後件部のａ個（第２例においては、標準偏
差σ、１．に係る１個〜２個と偏差Ｒｏ５に係る１個〜
２個との合計から成る２個〜４個）の適合度＊１〕Ｂｉ
（△Ｑ）に基づいて、加泥材注入量の変化量△Ｑの値Ｕ
Ｑか次式によって算出される。 ＵＱ”’（Σ＊ｈＢｉ（△Ｑ　］　／ａステップＳ］９
で、−４−３己ステップ５１８（こおいて算出された加
泥材注入量の変化量、（＼Ｑの値ＵＱを表すティンタル
制御信号が、上述のようにＤ／Ａ変換器１６に出力され
る。 ステップＳ２０で、」−８己ステップＳ］８において算
出された加泥材注入量の変化量△Ｑの値■ＪＱか所定値
Ｕ。より小さいか否がか判別される。ここで、」上記所
定値Ｕ。は、上記加泥Ｈ２ＪＥ人ポンプ９の吐出量を大
きく変化させてチャンバー１０内の掘削土砂の硬さを変
化させない程度の値、ずなわし、掘削土砂の硬さを最適
状態に保てる限界値に設定する。 その結果ＵＱ＜Ｕｏてあれば、上記ステップＳｌｌにお
いて計測された現在のカッタートルクＴの値および現在
の推進ンヤノキスピートＳの値は掘削土砂の硬さか最適
な塑性流動状ｆルにおけるデータであると見なすことか
できるので、新たに上記−次回倍大を算出するためにス
テップＳ２１に進む。 一方、Ｕ、≧Ｕｏてあれば、−次回婦人算出部１１の内
部メモリに格納された現在のカッタートルクＴの値と現
在の推進シャツキスピーｌ−８の値を取り〆肖してステ
ップ５２３（こ進む。 ステップＳ２１で、上記−次回婦人算出部１１の内部メ
モリに格納された現在の）Ｊツタ−トルクＴの値および
現在の推進／ヤソキスピートＳの値を含む最新の−１−
配所定数のカッタートルクＴの値と推進ンヤノキスピー
トＳの値とに基づいて、力。 タートルクＴと１１ｆ進ノヤツキスピ−１”Ｓとの一次
回帰式か新たに算出される。 ステップＳ２２で、」上記ステップＳ２１において算出
された一次回帰式を表すデータによって、上記−次回婦
人格納部］／］の内容か更新されてステップ３２３に進
む。 ステップＳ２３で、ファ／イ推論を終了するか否がかか
判別される。そして、終了の指示かなければステップＳ
１．Ｉに戻り、終了の指示があればファノイ推論を終了
する。 こうして、隔壁］に取り（＝１けられた土圧５１２から
の隔壁土圧Ｙ）を表ず信号とモータ４に取り（−＝１け
られたトルク計５からのカッタートルク′Ｆを表す信号
とに基つく加泥材注入量の変化量△Ｑの値しＱによって
、加泥材注入ポンプ９の吐出量か自動的に制御されるの
である。 このように、第２例においては、加泥材注入ポンプ９の
吐出量制御に関する熟練者の経験則から−９０，− 求めｊコ制御ルールと」上記標準偏差σ。５３．偏差Ｒ
ｃ、および加泥材注入量の変化量△Ｑのメンノ＼−ソ。 プ関数とに基づいて、加泥材の注入量の変化量△Ｑをフ
ァジィ推論する。そして、推論された加泥材注入量の変
化量へＱの値ＵＱに基づいて加泥材注入ポンプ９の吐出
量を制御するようにしている。したかって、第２例によ
れば、熟練オペレータの経験と勘によらなくともチャン
ノ＼−１１内の掘削」−砂の状態を最適な硬さの塑性流
動状態に自動的に保つことができ、さらなる切羽土圧の
安定化と土砂の排出の容易化を実施できる。 上記第２例においては、チャンバー１０内の掘削土砂を
撹拌するだめの撹拌羽根１９をカッター板３に取り付け
ている。そして、力、ツタ−板３を回転するモータ４に
取り付けられたトルク計５によって検出されるカッター
トルク′ｒの」上記−次回帰式からの偏差Ｒｏ８を算出
することによって撹拌羽根］９の撹拌抵抗に基つ＜トル
クに相当する値を得、チャンバー１０内の掘削土砂の硬
さを把握するようにしている。しかしながら、この発明
においては必ずしもその必要はない。 例えは、第６図（第１図と同し構成および動作をする部
材には第１図と同し番号を付記）に示すように、チャン
バー１０内の掘削土砂を撹拌する撹拌羽根５１をカッタ
ー板３にてはなく隔壁１に設ける。そして、この撹拌羽
根５１を専用の撹拌モータ５２によって駆動するように
する。この場合において、−）ノツター板３か面板タイ
プである場合には撹拌羽根５１にはｔＩＬ進ノヤソキス
ピ−１・に起因する切削抵抗や摩擦抵抗が発生しないの
で、ファフイ制御部８は、隔壁１に取り付けられた」二
圧５」２からの隔壁」二圧Ｐの標準偏差σ。ｐと」上記
トルク旧５３からの撹拌羽根５１の撹拌抵抗に基つく撹
拌トルク′Ｉ′１とに基づいて、加泥材注入量の変化量
△Ｑを推論する。 その際における制（ａｌ＋ルールは、」上記制御ルール
（３）、（４）、（５）、（６）および（７）における
偏差Ｒｏ８を上記撹拌トルクＴ　、　、に置き換えた制
御ルールを用いればよい。また、撹拌！・ルク’Ｆ、、
のメンハーノノフ関数は第３図の偏差Ｉ〈。８のメンパ
ージ。 プ関数を用いれはよい。また、ファジィ制御部８によっ
て実施されるファノイ推１倫のフローチャートは、第５
図のフローチャートからカッター１−ルクＴと推進ノヤ
ソキスピ−１”　Ｓの計測、−次回倍大の読み出しと偏
差Ｒ１９の算出、−次回倍大の算出と更新を除くと共に
、撹拌トルクＴ　ｎ　＋の計測を加えたフローチャー１
・となる。なお、その際に求められる制御ルールの前件
部の命題の適合度ωｌは、 ω１＝ｂＡｉ（σ、Ｉｌ、Ｔ１１．） となる。 要は、第２例においては、土圧訓によって検出されたチ
ャンバー１０内の土圧の標準偏差とトルク計によって検
出されたチャンバー１．Ｏ内の掘削土砂の撹拌トルクと
に基づいて、チャンバー１０への加泥材注入量の変化量
へ〇を推論できればよいのである。 この発明における加泥材引入量の変化量に係るファジィ
Ｉ’（（：　Ｍａのアルコリズムは、ノニ：ｉ己’Ａ　
Ｉ　例オ、に−び第２例におけるアルコリズムに限定さ
れるものてはない。 この発明に係るシールト４幾の構造は第１図、第６図お
よび第７図に示す構造に限定されるものではない。 上記実施例においては、加泥材注入量の変化量△Ｑをフ
ァジィ制御部ε３によるファノイ推論によって求めてい
るが、この発明はこれに限定されるものではない。例え
ば、第１例の場合には、単に制御部の制御によって、−
１−記隔壁土圧Ｉ〕の標準偏差σ１Ｎｐの値が目標値よ
り大きい場合には加泥材注入量を所定の割合で増加する
。一方、」で、記目標値より小さい場合には加泥材注入
量を所定の割合で減少するようにしても差し支えない。 また、第２例の場合には、単に制御部の制御によって、
上記隔壁上圧Ｐの標準偏差σ。７、の値がその目標値よ
り大きくかつ上記撹拌！・ルクＴ　ｓ　＋の値がその目
標値より大きい場合には加泥材注入量を第１の所定の割
合で増加する。また、標準偏差σ、１の値または撹拌［
−ルク′Ｆ５．の値のいずれか一方のみが−１−記目標
値より大きい場合には加泥材注入量を」−起筆１の所定
の割合より小さな第２の所定の割合で増加する。一方、
撹拌トルク′Ｆｓ＋の値が上記目標値より小さい場合に
は加泥材引入量を所定の割合で減少するようにしても差
し支えないのである。 【発明の効果］ 以上より明らかなように、第１の発明のシールト工法に
おける加泥材注入制御方法は、チャンノ＼−内の土圧の
標準偏差を求め、経験則に従って、この標準偏差の値が
目標値より大きい場合には−１−記チャンバー内に注入
する加泥材のｔ］ミ入爪を所定の割合で増加する一方、
」上記目標値より小さい場合には加泥材の注入量を所定
の割合て減少するようにしたので、熟練者の経験則から
求めた制御ルールに基づいて、加泥＋Ａ注八へ制御を正
確にかつ自動的に行なうことかできる。 また、第２の発明においては、１−起筆１の発明におい
て加泥材の注入量の変化量を求めるに際し、経験則から
求めた制御ルールと上記標準偏差および加泥材注入量の
変化量のノツタ・−ノツプ関数とに基づいて、加泥材引
入量０ イ推論するようにしたので、熟練者の経験則から求めた
制御ルールに基づいて、加泥材注入制御を正確にしかも
きめ細かくかつ自動的に行なうことができる。 また、第３の発明のシールト工法における加泥材注入制
御方法は、チャンバー内の土圧の標準偏差および上記チ
ャンバー内の掘削土砂を撹拌する際の撹拌トルクを求め
、経験則に従って、−上記標準偏差の値がその目標値よ
り大きくかっ」上記撹拌トルクの値がその目標値より大
きい場合には加泥材の／１：、大量を第１の所定の割合
で増加し、上記標準偏差の値または上記撹拌トルクの値
のいずれか一方のみが上記［」標値より大きい場合には
加泥材の注入量を上記第１の所定の割合より小さな第２
の所定の割合で増加する一方、］−記撹拌トルクの値が
上記１」標値より小さい場合には加泥材の注入用を所定
の割合で減少するようにしたので、熟練者の経験則から
求めた制御ルールに力（ついて、加泥材注入制御をより
正確にかつ自動的に行なうことかできる。 また、第７１の発明においては、上記第３の発明におい
て加泥材の注入量の変化用を求めるに際し、経験則から
求めた制御ルールとＬ記標準偏Ｘ−１撹拌トルクおよび
加泥材、・１゛入量の変化量のメンバー／ツブ関数とに
基づいて、υ［１泥材占：大量の変化量をファジィ推論
するようにしたので、熟練者の経験則から求めた制御ル
ールに基づいて、加泥材注入制御をより正確にしかもき
め♀］［１かくかつ自動的に行なうことかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るＩＪｌ、ｌ　１ｆｔＬ材注入制
御装置における一実施例のブロック図、第２図は４Ｓｌ
ｊ：　ｉす、偏差σ。１、のメンバー／ツブ関数の一例
を示す図、第３図は偏差Ｒ１，５のメンバーンノブ関数
の一例を示す図、第４図はファジィ推論のフローチャー
１・、第５図は他の例におけるファジィ（１（論のフロ
ーチャー１・、第６図は第１図とは異なる加泥材注入制
御装置のブロック図、第７図はシールド下法の説明図で
ある。 １・隔壁、　　　　　　　　２　土圧訓、３　カッター
板、　　　　　　４・モータ、５．５３・トルク計、　
　　　６　推論ンヤノギ、８　ファジィ制御部、 ９　加泥材注入ポンプ、　　１０・チャンバー、１１−
次回倍大算出部、 ！／Ｉ　　−次回倍大格納部、 １７　・シールト機、　　　１９．５１・撹拌羽根、５
２　撹拌モータ。 ｑＪ？　ｉ’＋出願人株式会社奥村組

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）隔壁によってチャンバーと機械室とに区切られる
   と共に前端にカッターが設けられた円筒形のスキンプレ
   ートを有するシールド機によって地盤を掘削する際に、
   上記スキンプレートのチャンバー内の土砂に注入する加
   泥材の注入量を制御するシールド工法における加泥材注
   入制御方法であって、 上記チャンバー内の土圧を所定時間間隔毎に所定回数測
   定して、その所定時間間隔内における土圧の標準偏差を
   算出し、 経験則に従って、上記算出された土圧の標準偏差の値が
   目標値より大きい場合には上記チャンバー内に注入する
   加泥材の注入量を所定の割合で増加する一方、 上記標準偏差の値が上記目標値より小さい場合には上記
   チャンバー内に注入する加泥材の注入量を所定の割合で
   減少することを特徴とするシールド工法における加泥材
   注入制御方法。
2. （２）請求項１に記載のシールド工法における加泥材注
   入制御方法において、上記算出された土圧の標準偏差に
   基づいて加泥材の注入量の増減を決定するに際し、 経験則から求めた制御ルールと上記標準偏差のメンバー
   シップ関数および加泥材注入量の変化量のメンバーシッ
   プ関数とに基づいて、上記加泥材注入量の変化量をファ
   ジィ推論することを特徴とするシールド工法における加
   泥材注入制御方法。
3. （３）隔壁によってチャンバーと機械室とに区切られる
   と共に前端にカッターが設けられた円筒形のスキンプレ
   ートと、モータによって駆動されて上記チャンバー内の
   土砂を撹拌する撹拌部材を有するシールド機によって地
   盤を掘削する際に、上記スキンプレートのチャンバー内
   の土砂に注入する加泥材の注入量を制御するシールド工
   法における加泥材注入制御方法であって、 上記チャンバー内の土圧を所定時間間隔毎に所定回数測
   定して、その所定時間間隔内における土圧の標準偏差を
   算出し、 上記撹拌部材を駆動するモータの撹拌トルクを測定し、 経験則に従って、上記算出された土圧の標準偏差の値が
   その目標値より大きくかつ上記測定された撹拌トルクの
   値がその目標値より大きい場合には、上記チャンバー内
   に注入する加泥材の注入量を第１の所定の割合で増加し
   、 上記標準偏差の値または上記撹拌トルクの値のいずれか
   一方のみが上記目標値より大きい場合には、上記チャン
   バー内に注入する加泥材の注入量を上記第１の所定の割
   合より小さな第２の所定の割合で増加する一方、 上記撹拌トルクの値が上記目標値より小さい場合には上
   記チャンバー内に注入する加泥材の注入量を所定の割合
   で減少することを特徴とするシールド工法における加泥
   材注入制御方法。
4. （４）請求項３に記載のシールド工法における加泥材注
   入制御方法において、上記算出された土圧の標準偏差お
   よび測定された撹拌トルクに基づいて加泥材の注入量の
   増減を決定するに際し、経験則から求めた制御ルールと
   上記標準偏差のメンバーシップ関数、上記撹拌トルクの
   メンバーシップ関数および加泥材注入量の変化量のメン
   バーシップ関数とに基づいて、上記加泥材注入量の変化
   量をファジィ推論することを特徴とするシールド工法に
   おける加泥材注入制御方法。