JPH04209294A - Viscosity controller of mud slurry in shielding excavator - Google Patents

Viscosity controller of mud slurry in shielding excavator

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JPH04209294A
JPH04209294A JP33977890A JP33977890A JPH04209294A JP H04209294 A JPH04209294 A JP H04209294A JP 33977890 A JP33977890 A JP 33977890A JP 33977890 A JP33977890 A JP 33977890A JP H04209294 A JPH04209294 A JP H04209294A
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muddy water
pipe
mud
pressure
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Sadao Noguchi
野口 貞夫
Akihiko Saito
昭彦 斉藤
Isao Saito
斉藤 功郎
Yoshio Iwai
義雄 岩井
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Toda Corp
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Abstract

PURPOSE:To control viscosity of a mud slurry in a real time, by measuring the pressure difference of the mud slurry in a pipe to calculate the viscosity of the mud and feeding a viscosity-increase agent according to the calculated figure. CONSTITUTION:A viscosity controller 60 is provided in a slurry pipe 16 to a shield chamber 14. Next, pressure gauges 40a, 40b are provided in a slurry discharge pipe 18 or a pipe 16 to measure the difference pressure of the mud slurry 100. Next, a velocity/density detector 50 is provided on the same pipe to measure the velocity and the density of the mud slurry 100. And in accordance with these measured data, the viscosity of the mud slurry 100 is calculated almost in a real time. Moreover, in accordance with these data, the pump 64 of controller 60 is regulated to feed a specified volume of bentonite or the like within a viscosity-increase agent feeder 62 to the slurry pipe 16. In this way, the viscosity of the slurry 100 is controlled without time lag and the mud slurry is used to serve as a stabilizing liquid.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はシールl−掘進機における泥水の粘性制御装置
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a device for controlling the viscosity of mud in a seal l-excavation machine.

[従来の技術] 周知のように、泥水式シールトでは、カッターにより削
り取られチャンバー内に取込まれた[砂が、送泥管を介
して供給される泥水と撹拌され、排泥管を介し外部へ排
出される。
[Prior art] As is well known, in muddy water seals, sand is scraped off by a cutter and taken into a chamber, mixed with muddy water supplied through a mud feeding pipe, and then pumped outside through a mud draining pipe. is discharged to.

二のような泥水式シールドでは、前記泥水をシールドチ
ャンバー、排泥管内において安定液として機能させるこ
とか必要とされる。このため、送泥管からシールドチャ
ン、バーに向は供給される泥水に、たとえはヘントナイ
ト微粉末を主成分とする添加材か増粘材として混入され
る。これにより、送泥管を介して供給される安定液(泥
水)は、シールドチャンバー内では切羽の安定を保つよ
うに機能すると共に、二の安定液とカッターにより削り
取られた土砂とが撹拌混合され、スラリー化された状態
て排泥管を介し外部に排出される。このとき、前記安定
液は、土砂粒子を包み込み、イオン化を防ぎ、しかもそ
の比重を軽くさせるよう機能する。このため、スラリー
化された土砂は、排泥管内を沈澱することなく良好に流
れ外部へ排出されることになる。
In a muddy water type shield like the second one, it is necessary to make the muddy water function as a stabilizing liquid in the shield chamber and the mud drainage pipe. For this reason, the muddy water supplied from the mud feeding pipe to the shield chamber and bar is mixed with an additive or a thickening agent, for example, containing fine hentonite powder as a main component. As a result, the stabilizing liquid (muddy water) supplied via the mud pipe functions to maintain the stability of the face inside the shield chamber, and the second stabilizing liquid and the earth and sand scraped off by the cutter are stirred and mixed. The slurry is then discharged to the outside through a slurry pipe. At this time, the stabilizing liquid functions to envelop the earth and sand particles, prevent ionization, and reduce their specific gravity. For this reason, the slurry-formed earth and sand flows smoothly in the mud draining pipe without settling and is discharged to the outside.

ところで、シールドチャンバーに供給される泥水か、安
定液として十分に機能するためには、安定液の粘性、比
重等を状況に応し適正な値に制御することか極めて重要
になる。
By the way, in order for the muddy water supplied to the shield chamber to function sufficiently as a stabilizing liquid, it is extremely important to control the viscosity, specific gravity, etc. of the stabilizing liquid to appropriate values depending on the situation.

二のため、従来の装置では、測定具かその都度泥水を汲
み上げ、第12図に示すようなファンネル粘度81を用
いて泥水の粘性測定を行い、その測定結果に基づき泥水
の粘性制御を行っていた。
For this reason, in conventional devices, the viscosity of the muddy water is measured using a funnel viscosity 81 as shown in Fig. 12 by pumping up the muddy water each time using a measuring device, and controlling the viscosity of the muddy water based on the measurement results. Ta.

このときの測定手順は、まず測定具がスタンド1にしよ
うご型容器2を載せ、下の口2aを指で押える。次に、
泥水供給装置から汲み上げた安定液を、0.25m+s
の金網を通過させ、粒径025I以上の固形物を除去し
た後、容器2内に500cc充満させる。
The measurement procedure at this time is to first place the strawberry-shaped container 2 on the measuring tool stand 1 and press the lower opening 2a with a finger. next,
Stabilizing liquid pumped up from muddy water supply device at 0.25m+s
After passing through a wire mesh to remove solids with a particle size of 025I or more, the container 2 is filled with 500 cc.

次に、測定具が押えている下の口2aの指を離す。この
とき、しようこ型容器2から流れ出し500ccの泥水
の全てが、下部に置いである容器4に流れ落ちるまでの
時間をストップウォッチで一測定する。そして、泥水の
粘度と、測定時間との対応関係から、泥水の粘性を求め
る。
Next, release the finger on the lower opening 2a that is being held down by the measuring tool. At this time, a stopwatch is used to measure the time taken for all 500 cc of muddy water to flow out of the container 2 and fall into the container 4 placed at the bottom. Then, the viscosity of the muddy water is determined from the correspondence between the viscosity of the muddy water and the measurement time.

[発明が解決しようとする問題点] しかし、このような従来の粘性制御技術では、以下に詳
述する問題かある。
[Problems to be Solved by the Invention] However, such conventional viscosity control technology has the following problems.

■ ます、この従来技術では、泥水の粘性測定を測定具
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、測定具によって測定精度が大きくばらつ
き、正確な粘性制御かできないという問題かあった。
■ In this conventional technology, the viscosity of muddy water is measured manually using a measuring tool. For this reason, not only is the measurement time-consuming and labor-intensive, but the measurement accuracy varies widely depending on the measuring tool, and there is a problem that only accurate viscosity control is possible.

■ また、このような従来技術では、送泥管を介して供
給される泥水の粘性を連続してリアルタイム測定できな
い。このため、シールド掘進機による掘進途中で、安定
液の性状か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という問題
があった。
■ Furthermore, with such conventional technology, it is not possible to continuously measure the viscosity of mud water supplied through the mud pipe in real time. Therefore, when the properties of the stabilizing liquid deteriorate rapidly during excavation by the shield tunneling machine, there is a problem in that it is not possible to detect this in real time and control the viscosity to an appropriate value.

本発明は、このような従来の課題に鑑み為されたもので
あり、その目的は、シールドチャンバーに供給される泥
水か安定液として十分に機能するようその粘性をリアル
タイムで正確にフィードバック制御することか可能なシ
ールド掘進機における泥水の粘性制御装置を提供するこ
とにある。
The present invention was made in view of such conventional problems, and its purpose is to accurately feedback control the viscosity of muddy water supplied to the shield chamber in real time so that it functions sufficiently as a stable liquid. An object of the present invention is to provide a device for controlling the viscosity of muddy water in a shield tunneling machine.

[問題点を解決するための手段] 前記目的を達成するため、本発明は、 送泥管を介しシールドチャンバーへ泥水を供給すると共
に、排泥管を介しシールドチャンバー内の泥水を排出す
るシールド掘進機において、前記送泥管または排泥管の
少なくともいずれか一方に設けられ、管路内を流れる泥
水の圧力を少なくとも2カ所で測定する圧力測定手段と
、測定された泥水圧力の差圧に基つき、泥水の粘性を求
める粘性演算手段と、 この粘性演算手段により求められた泥水の粘性に基つき
、シールドチャンバに供給する泥水の粘性を制御する粘
性制御手段と、 を含むことを特徴とする [作 用] 本発明は、流体が管路内を流れる際、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
圧力差から流体の粘性を測定する。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention provides a shield excavation system that supplies muddy water to the shield chamber through a mud feeding pipe and discharges muddy water in the shield chamber through a mud draining pipe. In the machine, a pressure measuring means is provided in at least one of the mud feeding pipe or the mud draining pipe and measures the pressure of the muddy water flowing in the pipe at at least two places, and a viscosity calculation means for calculating the viscosity of the muddy water; and viscosity control means for controlling the viscosity of the muddy water supplied to the shield chamber based on the viscosity of the muddy water determined by the viscosity calculation means. [Function] The present invention focuses on the fact that when a fluid flows through a pipe, a pressure difference corresponding to the viscosity of muddy water is generated in the pipe, and the viscosity of the fluid is measured from this pressure difference.

そして、この測定値に基つき、シールドチャンバーへ供
給する泥水が安定液として十分に機能するよう、その粘
性をリアルタイムで正確にフィードバック制御すること
を特徴とするものである。
Then, based on this measured value, the viscosity of the muddy water supplied to the shield chamber is accurately feedback-controlled in real time so that it functions sufficiently as a stabilizing liquid.

このような粘性測定は、所定の水力学的公式を用いて行
っても良く、また予め測定された泥水の差圧と粘性との
相関関係を用いて行ってもよい。
Such viscosity measurement may be performed using a predetermined hydraulic formula, or may be performed using a previously measured correlation between the differential pressure of the muddy water and the viscosity.

(a)  水力学的公式を用いて粘性測定を行ろ場合ま
す、所定の水力学的公式を用いて粘性測定を行う場合を
説明する。
(a) Case in which viscosity is measured using a hydraulic formula.The case in which viscosity is measured using a predetermined hydraulic formula will be explained.

本発明の測定装置では、シールドチャンバーにおける送
泥管または排泥管のいずれか一方の管路に、この管路内
を流れる泥水の圧力を少なくとも2カ所で測定する圧力
測定器を設ける。そして、粘性演算手段は、この測定圧
力の差圧(管路内を流れる泥水の摩擦損失水頭h)から
、管路内を流れる泥水の粘性を次の水理学的公式を用い
てリアルタイム測定している。
In the measuring device of the present invention, a pressure measuring device is provided in either the mud feeding pipe or the mud draining pipe in the shield chamber to measure the pressure of muddy water flowing through the pipe at at least two locations. Then, the viscosity calculating means measures the viscosity of the muddy water flowing in the pipe in real time from the pressure difference between the measured pressures (friction loss head h of the mud flowing in the pipe) using the following hydraulic formula. There is.

すなわち、管路内を流れる泥水の差圧、すなわち摩擦損
失水頭りは、次式(ダルシー・ワイスバッハの式)によ
り求められる。
That is, the differential pressure of muddy water flowing in the pipe, that is, the friction head loss, is determined by the following equation (Darcy-Weisbach equation).

l    v2 h−λ・□・□     ・・(10)d    2g また、式(10)中のλは、管摩擦係数であり、一般に
、レイノルド数Reと管壁の表面粗さによって変化する
。水理学的に滑らかな円管内の乱流に対する−の値は、
実用的なものとして以下のような提案式がある。
l v2 h-λ・□・□ (10) d 2g In addition, λ in equation (10) is the pipe friction coefficient, which generally changes depending on the Reynolds number Re and the surface roughness of the pipe wall. The value of − for turbulent flow in a hydraulically smooth circular pipe is
The following formula is proposed as a practical one.

■ ブラシウスの式(3X103≦Re≦105)λ=
 0.3164Re−02″’    ・(II)(2
’  =クラー七の式(105≦Re≦3X106)λ
−0,0032+0.22] Re ”0”’  −(
12)一方、レイノルド数Reは次式で定義されるから
、 v−d     ■・d Re=−−ρ□  ・・・(13) ν                μ摩擦jM失水頭
りを測定することにより、式(10)を変形した(10
’)より、一定条件下での管摩擦係数λを討算すること
かできる。
■ Blasius formula (3X103≦Re≦105) λ=
0.3164Re-02″' ・(II)(2
' = Clara's formula (105≦Re≦3X106)λ
−0,0032+0.22] Re “0”’ −(
12) On the other hand, since the Reynolds number Re is defined by the following formula, v−d ■・d Re=−−ρ□ (13) ν μ friction jM By measuring the water loss head, the formula ( (10) is modified from (10)
), we can calculate the pipe friction coefficient λ under certain conditions.

d’   2g λ=□・    ・h  ・・・(10’)   v2 こうして求められるλから、式(11)または式(12
)を用いてReを算出すれば、この泥水の動粘性係数し
および粘性係数μを次式により逆算することかできる。
d' 2g λ=□・・h ...(10') v2 From λ thus obtained, formula (11) or formula (12
), then the kinematic viscosity coefficient of this muddy water and the viscosity coefficient μ can be back calculated using the following equation.

−d =           ・(+3’ )Re Vφd μ=ρ □     ・−(13’) Re なお、 r 流路長 d:管径 ■=平均流速 g 重力加速度 ρ 流体密度      である。-d =         ・(+3’)Re Vφd μ=ρ □   ・−(13’) Re In addition, r flow path length d: Pipe diameter ■=Average flow velocity g Gravitational acceleration ρ is the fluid density.

このように、圧力測定器を用いて測定された泥水の差圧
、すなわち摩擦損失水頭りを前記(10)に代入して管
摩擦係数を求め、この管Y擦係数を前記(+3’ ) 
、  (13’ )に代入することにより泥水の動粘性
係数および粘性係数を演算によりほぼリアルタイムで求
めることができる。
In this way, the pipe friction coefficient is determined by substituting the differential pressure of the muddy water measured using a pressure measuring device, that is, the friction loss head, into the above (10), and this pipe Y friction coefficient is calculated as the above (+3').
, (13'), the kinematic viscosity coefficient and viscosity coefficient of muddy water can be calculated almost in real time.

(b)  予め測定された泥水の差圧と粘性との相関関
係を用い粘性測定を行う場合また、泥水の粘性測定は、
前記水力学的公式の用いて行う場合のみならす、予め泥
水圧力の差圧と、泥水の粘性との相関関係を測定記憶し
ておき、この相関関係を用いて行っても良い。
(b) When measuring the viscosity using the correlation between the differential pressure of the muddy water measured in advance and the viscosity.
In addition to the case where the above-mentioned hydraulic formula is used, the correlation between the muddy water pressure differential and the muddy viscosity may be measured and stored in advance, and this correlation may be used.

例えは、一定の設計条件の下で、摩擦損失水頭りとファ
ンネル粘性Fとの関係を実験的に測定しておき、測定さ
れた泥水の差圧、すなわち摩擦損失水頭りに基づき、前
記相関関係を用いファンネル粘性Fを求めても良い。こ
の場合にはファンネル粘性を管理基準値として規定しで
ある場合に極めて効果的である。
For example, the relationship between friction loss head and funnel viscosity F is measured experimentally under certain design conditions, and the correlation is determined based on the measured mud water pressure difference, that is, the friction loss head. The funnel viscosity F may also be determined using In this case, it is extremely effective to define the funnel viscosity as a control reference value.

以上(a)、(b)に説明したように、本発明によれば
、送泥管または排泥管内を流れる泥水の粘性をリアルタ
イムでかつ自動的に測定できる。
As explained in (a) and (b) above, according to the present invention, the viscosity of muddy water flowing through a mud feeding pipe or a mud draining pipe can be automatically measured in real time.

そして、本発明の装置は、前述したように求められた測
定値に基つき、粘性制御手段を用い、シールドチャンバ
ーに供給する泥水の粘性をフィードバック制御している
The apparatus of the present invention uses a viscosity control means to feedback-control the viscosity of the muddy water supplied to the shield chamber based on the measured values obtained as described above.

このときの粘性制御は、泥水処理プラント内において行
うことも可能であるが、掘削したトンネルが長くなると
、チャンバーと泥水処理プラントとの距離も長くなり制
御の応答性が低下する。
The viscosity control at this time can be performed within the muddy water treatment plant, but as the excavated tunnel becomes longer, the distance between the chamber and the muddy water treatment plant also becomes longer and the responsiveness of the control decreases.

このため、前記粘性制御手段は、請求項(2)に記載の
ように、泥水の粘性を高める増粘材を、送泥管またはシ
ールドチャンバーに供給するよう形成することが好まし
く、これにより、測定値に基づきチャンバー内の泥水の
粘性を応答性良くフィードバック制御することか可能と
なる。
For this reason, it is preferable that the viscosity control means is formed to supply a thickening material that increases the viscosity of muddy water to the mud feeding pipe or the shield chamber, as described in claim (2). Based on the value, it becomes possible to feedback control the viscosity of the muddy water in the chamber with good responsiveness.

また、増粘材を送泥管に供給する場合には、請求項(3
)に記載のように、送泥管に直接または送泥管の一部を
バイパスするようにミキサーを設置し、増粘材供給装置
から供給される増粘材を、送泥管内を流れる泥水と撹拌
混合するよう形成することが好ましい。
In addition, when the thickener is supplied to the slurry pipe, claim (3)
), a mixer is installed directly in the mud pipe or by bypassing a part of the pipe, and the thickener supplied from the thickener supply device is mixed with the muddy water flowing inside the pipe. It is preferable to form the mixture by stirring.

これにより、シールドチャンバーに供給される泥水が安
定液として十分に機能するようその粘性を自動的にかつ
ほぼリアルタイムでフィードバック制御することか可能
となる。
This makes it possible to automatically and almost real-time feedback control the viscosity of the muddy water supplied to the shield chamber so that it functions sufficiently as a stabilizing liquid.

[実施例] 次に、本発明の好適な実施例を図面に基つき詳細に説明
する。
[Embodiments] Next, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図および第2図には、本発明か適用された泥水式シ
ールド掘進工法の好適な一例か示されており、第1図は
トンネル先端部の概略図が示され、第2図にはシステム
全体の概略図が示されている。
Figures 1 and 2 show a preferred example of the muddy shield excavation method to which the present invention is applied, with Figure 1 showing a schematic view of the tunnel tip, and Figure 2 A schematic diagram of the entire system is shown.

実施例のシールド掘進機は、シールト10の前部に隔壁
]2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 excavator of the embodiment is provided with a partition wall 2 at the front of the shield 10, and a shield chamber 14 is provided on the face 22 side of the partition wall 12 to provide a sealed space isolated from the tunnel premises 24.
It is formed as

前記シールドチャンバー14は、送泥管]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 connected to a mud water treatment plant 30 provided outside the tunnel via a mud feed pipe 6 and a mud discharge pipe 18. This muddy water treatment plant 30
and other parts are controlled by a central control unit 32.

そして、前記泥水処理プラント30から、送泥ポンプP
1を用いて送り出される泥水]00は、送泥管]6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, a mud pump P
The muddy water]00 sent out using the mud feeding pipe]00 is supplied to the shield chamber 14 via the mud feeding pipe]6.

このとき、泥水100か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か設けられている。
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 stable liquid.

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。
This viscosity control device 60 includes a thickener supply device 62, a pump 64, and a mixer 66.

前記増粘材供給装置62は、例えばヘントナイト微粉末
を主成分とする添加材か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6
4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, for example, as a thickener tank filled with an additive mainly composed of fine hentonite powder, and the thickener filled in this tank is supplied to the pump 6.
4 to the mixer 66. At this time, the supply amount of the thickener is set to a desired amount by controlling the pump 64.

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と撹拌
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90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、各仮に
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C
o、、1.trJ製のスターティックミキサー等を用い
ることかできる。
The mixer 66 is connected in series with the mud feeding pipe 16, and mixes the thickening material supplied by the pump 64 with the muddy water 100 and outputs the mixture. In the embodiment, the mixer 66 has a pipe structure in which plates twisted 180 degrees are arranged inside so that the left and right sides are twisted alternately, and one plate and the next plate are arranged to intersect at 90 degrees. It is formed. The muddy water passing through the pipe is divided into two parts by each pipe, and is given a swirling motion by the twisting of the plate, so that it is completely mixed with the supplied thickening material. Specifically, such a mixer is manufactured by Noritake Co., Ltd.
o,,1. A static mixer made by trJ or the like may be used.

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1
4内に取り込まれ、安定液として機能する泥水コ00と
撹拌され、スラリー化される。スラリー化された泥水は
、IP ’に管]8に流れ込み、さらに排泥ポンプP2
.P、、P。
Then, the shield excavator excavates the face 22 by rotating the rotary cutter 20 by a drive device (not shown). The earth and sand scraped off at this time is
4 and stirred with muddy water that functions as a stabilizing liquid to form a slurry. The slurry water flows into the pipe IP' 8, and then the slurry pump P2
.. P,,P.

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 mud flows through the mud removal pipe 18 toward the mud water treatment plant 30.

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か囲まれ、そのイオン化が防
止され、しかも比重か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]8内をスムースに流れることになる。
At this time, in the slurry-formed muddy water 100, the earth and sand particles are surrounded by a stabilizing liquid, preventing their ionization and keeping their specific gravity low. For this reason,
The earth and sand particles flow smoothly through the mud drain pipe 8 without settling or causing clogging.

ここにおいて重要なことは、送泥管]6を介してシール
ドチャンバー14に供給される泥水]00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 to maintain the viscosity of the muddy water [00] supplied to the shield chamber 14 via the mud feeding pipe [6] at a value that allows it to function sufficiently as a stabilizing liquid.

このため、本実施例の装置は、排泥管]8に圧力測定器
40および速度/密度検出器50を設け、その測定値に
基つき泥水]00の粘性をほぼリアルタイムで測定する
。そして、その測定値に基つき、粘性制御装置60を制
御し、泥水100の粘性を安定液として十分機能するよ
うな値にフィードバック制御している。
For this reason, the apparatus of the present embodiment is equipped with a pressure measuring device 40 and a speed/density detector 50 in the mud drainage pipe]8, and based on the measured values, the viscosity of the muddy water]00 is measured almost in real time. Then, based on the measured value, the viscosity control device 60 is controlled, and the viscosity of the muddy water 100 is feedback-controlled to a value that allows it to function sufficiently as a stable liquid.

本実施例の特徴は、前述したようなセンサ部分として機
能する圧力測定器40.流速/密度検出装置50と、泥
水]00に増粘材を供給するだめの粘性制御装置60と
を比較的シールドチャンバー14に近い位置に設けたこ
とにある。これによりシールドチャンバー14内の泥水
の粘性の変化をほぼリアルタイムで検出し、その値を適
切な値にフィードバック制御することが可能となる。こ
れは、前記圧力測定器40.速度/密度検出器50や、
粘性制御装置60かシールドチャンバー14より遠い位
置に存在すると、シールドチャンバー14内の粘性の変
化を時間遅れなく検出することが難しく、しかも増粘材
を泥水100内に混入しても、これがシールドチャンバ
ー14へ到達するまでに時間遅れが生しるため、適切な
粘性制御を行う上で好ましくないためである。
The feature of this embodiment is that the pressure measuring device 40.functions as a sensor portion as described above. The reason is that the flow rate/density detection device 50 and the viscosity control device 60 for supplying the thickener to the muddy water 00 are located relatively close to the shield chamber 14. This makes it possible to detect changes in the viscosity of the muddy water in the shield chamber 14 almost in real time, and to feedback control the detected value to an appropriate value. This is the pressure measuring device 40. velocity/density detector 50,
If the viscosity control device 60 is located far from the shield chamber 14, it will be difficult to detect changes in viscosity within the shield chamber 14 without time delay, and even if the thickener is mixed into the muddy water 100, it will be difficult to detect the change in viscosity within the shield chamber 14. This is because a time delay occurs until reaching 14, which is not preferable in terms of performing appropriate viscosity control.

本実施例では、前述した圧力測定器40.速度/密度検
出器50.粘性制御装置60を、第1図において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上に載置したことを特徴とする。なお、前
記制御ユニット200内において、送泥管16および拮
泥管]8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 40. Velocity/density detector 50. The viscosity control device 60 is configured as a control unit 200 as shown by a dashed line in FIG. shall be. In the control unit 200, telescopic tubes 34 and 36 whose lengths are adjustable are connected in series to the sludge feeding tube 16 and the sludge draining tube]8.

そして、シールド掘進機か切羽22を掘削しな、から第
1図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]4に対し制御ユニット2
00か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
ィードバンク制御することか可能となる。
As the shield excavator excavates the face 22 and moves to the left in Figure 1, the trolley 26 also moves to the left in the figure, and the control unit 2
00 is always located within a certain distance. This makes it possible to always quickly respond to changes in the viscosity of the muddy water 100 within the shield chamber 14 and to perform feedbank control of the viscosity.

なお、本実施例では、伸縮管34.36か一定距離たけ
伸びる毎に、バルブ38a、38bを閉し、伸縮管34
とバルブ38a、伸縮管36とバルブ38bとの間に新
たなバイブを連結し、これにより台車26かさらに前進
(図中左方向へ移動)できるように構成されている。
In this embodiment, the valves 38a and 38b are closed every time the telescoping pipes 34 and 36 extend a certain distance, and the telescoping pipes 34 and 36 are closed.
A new vibrator is connected between the telescopic pipe 36 and the valve 38a, and between the telescopic tube 36 and the valve 38b, so that the trolley 26 can move further forward (move to the left in the figure).

次に、前記圧力測定器40および速度/密度検出器50
を用いた、泥水コ00の粘性測定原理について説明する
Next, the pressure measuring device 40 and the velocity/density detector 50
The principle of measuring the viscosity of muddy water using the following will be explained.

本発明の特徴は、粘性をもった流体か管路内を流れる際
、管路内に所定の圧力差が発生することに着目し、この
圧力差を測定することにより泥水100の粘性をほぼリ
アルタイムで自動計測可能としたことにある。
A feature of the present invention is that when a viscous fluid flows through the pipe, a predetermined pressure difference is generated in the pipe, and by measuring this pressure difference, the viscosity of the muddy water 100 can be determined in almost real time. The reason is that automatic measurement is possible.

このため、前記排泥管18内には少なくとも2個の圧力
測定器40a、40bか設けられ、管路18の少なくと
も2点て泥水100の圧力Pa。
For this reason, at least two pressure measuring devices 40a and 40b are provided in the mud draining pipe 18, and the pressure Pa of the muddy water 100 is measured at at least two points in the pipe line 18.

pbの測定を行っている。We are measuring pb.

これら圧力測定器40a、40bは、第3図(A)に示
すよう排泥管]8の直管部分に所定間隔lをおいて設け
ることが好ましい。実施例では、!=]Omに設定され
ている。
It is preferable that these pressure measuring devices 40a and 40b be provided at a predetermined interval 1 in the straight pipe portion of the mud removal pipe 8, as shown in FIG. 3(A). In the example,! =] is set to Om.

第3図(B)には、本実施例に用いられる圧力測定器4
()の具体的な構成が示されている。実施例の圧力計1
定器40は、液体封入によりシールされたフランジ42
と、圧力検出部を含む検出部本体44と、この両者の間
で封入液体を導通させるチューブ46とを含む。
FIG. 3(B) shows a pressure measuring device 4 used in this embodiment.
The specific configuration of () is shown. Example pressure gauge 1
The meter 40 has a flange 42 sealed by liquid filling.
, a detection section main body 44 including a pressure detection section, and a tube 46 through which sealed liquid is conducted between the two.

前記フランジ42は、排泥管]8内を流れる泥水]00
に面して取り付けられるダイヤフラム4]を有し、これ
により排泥管]8内を流れる泥水]00の圧力かダイヤ
フラム41を介し封入液体の圧力変化となって現われ、
これがチューブ46を介し検出部本体44の圧力検出部
により検出される。この圧力検出部は、シリコンなとか
らなる歪みケージを用いて形成することか好ましい。
The flange 42 is connected to the mud draining pipe]00
It has a diaphragm 4 attached facing the sludge pipe 8, whereby the pressure of muddy water flowing inside the mud drain pipe 8 appears as a pressure change in the sealed liquid via the diaphragm 41,
This is detected by the pressure detection section of the detection section main body 44 via the tube 46. Preferably, this pressure detection section is formed using a strain cage made of silicon.

なお、実施例では、第3図(A)に示すよう、各圧力検
出器40a、40bのチューブ46a。
In addition, in the embodiment, as shown in FIG. 3(A), the tube 46a of each pressure detector 40a, 40b.

46b内における圧力損失を均一化するために、各検出
部本体44a、44bは、フランジ42a。
In order to equalize the pressure loss within 46b, each detection body 44a, 44b has a flange 42a.

42bの設置位置のほぼ中間に配置されている。It is arranged approximately in the middle of the installation position of 42b.

これにより、チューブ46a、46b内において圧力損
失がある場合でも、これが均一にキャンセルされ、両側
定点の差圧を正確に求めることができる。
As a result, even if there is a pressure loss within the tubes 46a, 46b, this is uniformly canceled and the differential pressure between the fixed points on both sides can be accurately determined.

このように構成された2個の圧力測定器40a。Two pressure measuring devices 40a configured in this way.

40bを用い測定された圧力Pa、Pbと、管路16内
における泥水100の単位長さあたりの損失水頭りとの
間には次式で示す関係がある。
There is a relationship between the pressures Pa and Pb measured using the pipe 40b and the head loss per unit length of the muddy water 100 in the pipe line 16 as shown in the following equation.

hi (Pa−Pb) /l    −(10’ )l
;直管部分に設けられた圧力側 定器40a、40bの間隔。
hi (Pa-Pb) /l - (10')l
; The interval between the pressure side regulators 40a and 40b provided on the straight pipe portion.

従って、前記圧力測定器40a、40bの検出圧力Pa
、Pbを前記(10’)に代入することにより、排泥管
18内における泥水]00の損失水頭h(差圧)を正確
に求めることができる。
Therefore, the detected pressure Pa of the pressure measuring devices 40a, 40b
, Pb into the above (10'), the head loss h (differential pressure) of the muddy water]00 in the mud removal pipe 18 can be accurately determined.

この損失水頭りは、直管の水平部分では一般的に次式で
表される。
This head loss is generally expressed by the following formula in the horizontal section of a straight pipe.

p        v  2 h −λ □ ・ □    (m)    ・−(1
0)6      2g h:直管の損失水頭(m) λ:管摩擦係数 d:管の内径   (cm ) □ :速度水頭   (rn) g g : 9.8       (m/s)従って、泥水
100の速度Vと、排泥管]8の内径dがわかれば、前
記(10)式より排泥管18の管摩擦係数λを求めるこ
とができる。
p v 2 h −λ □ ・ □ (m) ・−(1
0) 6 2g h: Head loss of straight pipe (m) λ: Pipe friction coefficient d: Inner diameter of pipe (cm) □: Velocity head (rn) g g: 9.8 (m/s) Therefore, If the speed V and the inner diameter d of the mud removal pipe 8 are known, the pipe friction coefficient λ of the mud removal pipe 18 can be determined from the above equation (10).

この管摩擦係数λは、前述した泥水100のレイノルズ
数Reと次式で示す関係がある。
This pipe friction coefficient λ has a relationship with the Reynolds number Re of the muddy water 100 described above as shown in the following equation.

■ ブラシウスの式(3X103≦Re≦105)λ−
0,31[i4Re−025−(If)■ ニクラーゼ
の式(105≦Re≦3X1.06)λ−0,0032
+ 0.221. Re−0°”’   −(12)従
って、前記(]O)式からリド元管]8の管摩擦係数λ
を求めれば、泥水100のレイノルド数Reを前記(1
・I)、(+2)式から逆算することかできる。
■ Blasius equation (3X103≦Re≦105) λ-
0,31 [i4Re-025-(If)■ Nicklase formula (105≦Re≦3X1.06)λ-0,0032
+0.221. Re-0°"' - (12) Therefore, from the above formula (]O), the pipe friction coefficient λ of the lido main pipe]8
, we can calculate the Reynolds number Re of 100 muddy water by the above (1
・It is possible to calculate backwards from formula I) and (+2).

また、このようにして求めた泥水100のレイノルズ係
数Reは、−船釣に次式で表される。
Further, the Reynolds coefficient Re of the muddy water 100 thus obtained is expressed by the following equation.

dv−d Rem−−ρ□  ・・ (13) ν               μ Re:レイノルズ数 V:流速    (m/s) d:管の内径 (m) シ:動粘性係数(イ/s) 従って、前記(11)または(12)式から泥水100
のレイノルズ数Reを求め、このレイノルズ数Reと、
泥水100の流速V、排泥管18の内径dを前記(13
・)式に代入することにより、泥水100の動粘性係数
νを求めることかできる。
dv-d Rem--ρ□... (13) ν μ Re: Reynolds number V: Flow velocity (m/s) d: Inner diameter of the pipe (m) C: Kinematic viscosity coefficient (I/s) Therefore, (11) ) or muddy water 100 from equation (12)
Find the Reynolds number Re, and use this Reynolds number Re as
The flow velocity V of the muddy water 100 and the inner diameter d of the mud removal pipe 18 are as follows (13
·) By substituting into the equation, the kinematic viscosity coefficient ν of the muddy water 100 can be determined.

このとき、泥水100の動粘性係数νと、粘性係数μと
の間には、泥水密度ρをパラメータとして、次式で示す
ような関係がある。これを図て表すと、第4図に示すよ
うになる。
At this time, there is a relationship between the kinematic viscosity coefficient ν and the viscosity coefficient μ of the muddy water 100 as shown in the following equation using the muddy water density ρ as a parameter. This is illustrated in FIG. 4.

μ   ]v−d シー□ −・       ・・・(2)ρ   ρ 
  Re シ:動粘性係数(ば/s) μ:粘性係数(kg r*s/rd )ρ:流体の密度
(kgr/rT?) 従って、前記動粘性係数νと、泥水の密度ρを求めるこ
とにより、泥水〕00の粘性係数71を演算により求め
ることができる。
μ] v−d C□ −・・・・(2) ρ ρ
Re: coefficient of kinematic viscosity (ba/s) μ: coefficient of viscosity (kg r*s/rd) ρ: density of fluid (kgr/rT?) Therefore, find the coefficient of kinematic viscosity ν and the density ρ of muddy water. Accordingly, the viscosity coefficient 71 of muddy water]00 can be obtained by calculation.

このように、本発明によれば、圧力測定器40a、40
bにより排泥管18内を流れる泥水100の圧力を少な
くとも2点で測定することにより、泥水100の粘性を
リアルタイムて演算することがてきる。
Thus, according to the present invention, the pressure measuring devices 40a, 40
By measuring the pressure of the muddy water 100 flowing in the mud drainage pipe 18 at at least two points using b, the viscosity of the muddy water 100 can be calculated in real time.

ところで、前記各式の係数のうち、排泥管18の内径d
、′/?S水100の流速V、密度ρ等は予め測定によ
り求めておくことができる。
By the way, among the coefficients in each of the above equations, the inner diameter d of the mud removal pipe 18
,′/? The flow velocity V, density ρ, etc. of the S water 100 can be determined in advance by measurement.

しかし、泥水100の流速V、密度ρは必しも常に一定
とは限らない。本実施例では、より正確な測定を可能と
するため、前述したように枯元管18に流速/密度測定
器50を設け、排泥管]8内を流れる泥水100の流速
Vおよび密度ρをリアルタイムで検出している。従って
、このようにして求めた泥水1〔]0の流速Vおよび密
度ρを、前記各式に代入することにより、泥水1.00
の粘度をより正確に測定することが可能となる。
However, the flow velocity V and density ρ of the muddy water 100 are not always constant. In this embodiment, in order to enable more accurate measurement, the flow velocity/density measuring device 50 is provided in the deadhead pipe 18 as described above, and the flow velocity V and density ρ of the muddy water 100 flowing inside the mud removal pipe 8 are measured. Detected in real time. Therefore, by substituting the flow velocity V and density ρ of the muddy water 1[]0 obtained in this way into each of the above equations, the muddy water 1.00
It becomes possible to measure the viscosity of

第5図には、前記流速/密度測定器50の具体的な構成
か示されている。実施例の測定器50は、排泥管18の
側壁に、その内部を流れる泥水100の流動方法に対し
所定角度θて交叉するよう対向配置された一対の超音波
送受信器52゜54と、流速および密度を演算する演算
部56とを含む。
FIG. 5 shows a specific configuration of the flow velocity/density measuring device 50. As shown in FIG. The measuring device 50 of the embodiment includes a pair of ultrasonic transmitters and receivers 52 and 54 that are disposed on the side wall of the mud drainage pipe 18 to face each other at a predetermined angle θ with respect to the flow direction of the muddy water 100 flowing inside the pipe, and and a calculation unit 56 that calculates density.

そして、前記演算部56は、前記一対の超音波送受信器
52.54を用いて、排泥管18内を流れる泥水]00
の流速Vを次のようにして測定すすなわち、静止した液
体中の超音波の伝搬速度Cは、液体の種類、温度、圧力
か定まれば一定値となるが、液体か流動するとその流れ
の向きと流速に対応して変化する。例えば、流動方向と
超音波伝搬方向か順方向であれば、超音波の伝搬速度は
流速分たけ増加し、逆方向であれば流速分たけ減少する
Then, the calculation unit 56 uses the pair of ultrasonic transceivers 52 and 54 to calculate the muddy water flowing inside the mud removal pipe 18]00
The propagation velocity C of ultrasonic waves in a stationary liquid will be a constant value if the type, temperature, and pressure of the liquid are determined, but if the liquid is flowing, the flow velocity V will be measured as follows. It changes depending on the direction and flow velocity. For example, if the flow direction and the ultrasonic propagation direction are in the forward direction, the propagation velocity of the ultrasonic wave increases by the flow velocity, and if the flow direction is in the opposite direction, it decreases by the flow velocity.

従って、前記演算部56は、前記一対の超音波送受信器
52.54を交互に駆動して超音波パルスを送受波させ
、泥水]00の流れに対して順方向の伝播時間t、と、
逆方向の伝播時間t2とを測定する。このとき得られる
伝播時間tl +  t2は、泥水100の流速Vと、
次式の関係を有することか知られている。
Therefore, the calculation unit 56 alternately drives the pair of ultrasonic transceivers 52 and 54 to transmit and receive ultrasonic pulses, and the propagation time t in the forward direction with respect to the flow of muddy water]00.
The propagation time t2 in the opposite direction is measured. The propagation time tl + t2 obtained at this time is the flow velocity V of the muddy water 100,
It is known that the following relationship exists.

1、=□     ・(6) C+vcosθ 12= □    ・・(7) C−vcosθ (以下余白) (6)、  (7)式より L           ]         ]v 
= −(−m−)−< 8 ) 2  cosθ      1.       1  
またたし、 ■=流速(m/5) L=送受信器間の距離(m) θ−超音波伝搬軸と管の中心軸とがなす角度C−静止泥
水中の超音波の伝搬速度(m/s)そして、演算部56
は、俵1定された伝播時間1、.12を前記(8)に代
入することにより、排泥管18内を流れる泥水]00の
流速Vをリアルタイムで演算出力する。
1, = □ ・(6) C+vcosθ 12= □ ・・(7) C−vcosθ (Left below) From equations (6) and (7), L ] ]v
= −(−m−)−<8) 2 cosθ 1. 1
Also, ■ = flow velocity (m/5) L = distance between transmitter and receiver (m) θ - angle between the ultrasonic propagation axis and the central axis of the pipe C - propagation speed of ultrasonic wave in stationary mud water (m /s) and the calculation unit 56
is a fixed propagation time of 1 bale, 1, . By substituting 12 into the above (8), the flow velocity V of the muddy water]00 flowing inside the mud removal pipe 18 is calculated and output in real time.

これにおいて、前記各(8)式からも判るように、伝播
時間の逆数の差と、流速との関係は一次の比例関係にあ
り、その直線性か非常に良く、また間代では前記(6)
、(7)式に含まれる超音波伝播速度Cの項か消去され
ているので、泥水の種類、温度、圧力とは無関係に流速
Vを求めることかできる。
In this case, as can be seen from each equation (8) above, the relationship between the difference in the reciprocal of the propagation time and the flow velocity is a linear proportional relationship, and its linearity is very good. )
, (7) is eliminated, the flow velocity V can be determined regardless of the type, temperature, and pressure of the muddy water.

また、実施例の演算部56は、前記一対の超音波送受信
器52.54を用い、p1泥管18内を流れる泥水10
 (1の密度ρを次のようにして測定する。
Further, the calculation unit 56 of the embodiment uses the pair of ultrasonic transmitters and receivers 52 and 54 to generate the muddy water 10 flowing inside the p1 mud pipe 18.
(The density ρ of 1 is measured as follows.

すなわち、一対のtfi音波送受信器52.54間で超
音波を送受波すると、送信された超音波は、泥水100
の粒子界面での散乱および粘性1粒子の内部摩擦によっ
て減衰される。
That is, when ultrasonic waves are transmitted and received between a pair of TFI sound wave transmitters and receivers 52 and 54, the transmitted ultrasonic waves are transmitted through muddy water 100.
is attenuated by scattering at particle interfaces and internal friction of the viscous particles.

第6図(A)には、超音波送受信器52から泥水100
へ向は送信される超音波の矩形パルスが示され、同図(
B)には、超音波送受信器54て受信される超音波の受
信波形が示されている。同図に示すよう、泥水]00に
向は送信された超音波は、泥水内において減衰した後受
信されることか理解されよう。
In FIG. 6(A), muddy water 100 is transmitted from the ultrasonic transmitter/receiver 52.
The rectangular pulse of the transmitted ultrasonic wave is shown in the direction shown in the same figure (
B) shows the received waveform of the ultrasound received by the ultrasound transmitter/receiver 54. As shown in the figure, it will be understood that the ultrasonic waves transmitted toward the muddy water are received after being attenuated in the muddy water.

このとき、泥水]00の密度ρと、超音波の減衰量は所
定の対応関係もつため、受信された超音波の減衰量を測
定することて、泥水1.00の密度ρを求めることがで
きる。
At this time, since there is a predetermined correspondence between the density ρ of muddy water]00 and the amount of attenuation of the ultrasonic wave, the density ρ of muddy water 1.00 can be found by measuring the amount of attenuation of the received ultrasonic wave. .

第7図、第8図には、泥水中に含まれる固形物の濃度と
、この泥水中を通過する超音波の減衰率との測定データ
が示されている。第7図は、泥水中にカオリンを混入し
た場合のデータであり、第8図は泥水中に石灰および石
膏を混入した場合のデータである。
7 and 8 show measurement data of the concentration of solids contained in muddy water and the attenuation rate of ultrasonic waves passing through this muddy water. FIG. 7 shows data when kaolin is mixed into muddy water, and FIG. 8 shows data when lime and gypsum are mixed into muddy water.

これら測定データから明らかなように、超音波の減衰量
は泥水中の固形物濃度と比例関係を有する。従って、第
6図に示すよう泥水コロ0内にて超音波を送受波するこ
とにより、受信された超音波の減衰量に基つき泥水10
0の密度ρ(泥水〕00中に含まれる乾砂量の体積濃度
)をリアルタイムで測定することかできる。このとき、
泥水の色、pH,電導度等に影響されることなく、ある
いは固体、乳化粒子なと不均質な懸濁粒子を含む場合で
も、これに影響されることなく泥水濃度を正確に測定す
ることか可能となる。
As is clear from these measurement data, the amount of attenuation of ultrasonic waves has a proportional relationship with the solid matter concentration in muddy water. Therefore, as shown in FIG. 6, by transmitting and receiving ultrasonic waves in the muddy water roller 0, the muddy water 10
The density ρ (volume concentration of the amount of dry sand contained in muddy water) can be measured in real time. At this time,
Is it possible to accurately measure the concentration of muddy water without being affected by the color, pH, conductivity, etc. of muddy water, or even when it contains heterogeneous suspended particles such as solids or emulsified particles? It becomes possible.

次に、本発明の効果を検証するために、管径d=20c
mの円管路に、v = 1.82m /sec (流足
換算で約3.4m ′7m1n)の流速で泥水]00(
安定液)を供給し、このときf’=10cmの間隔に設
定し管内圧力を渭j定する場合を想定して説明する。
Next, in order to verify the effect of the present invention, the pipe diameter d = 20c
Muddy water is poured into a circular pipe of m at a flow rate of v = 1.82 m /sec (approximately 3.4 m '7 m1n in terms of flow foot)] 00 (
The following explanation assumes that a stabilizing liquid) is supplied, the interval is set to f' = 10 cm, and the pressure inside the pipe is constant.

ます、適当なhの値を設定してλおよびReを逆算し、
これを前記(13)式に代入して動粘性係数νを算定す
る場合を説明する。
First, set an appropriate value of h and back-calculate λ and Re.
A case will be described in which the kinematic viscosity coefficient ν is calculated by substituting this into the equation (13).

前記各定数を(10’ ) 、  (13)式に代入す
ると、λ、νは次式で表わされる。
By substituting each of the above constants into equation (10') and (13), λ and ν are expressed by the following equation.

20   2x980 λ−□×□ ・h +000    (182) 2 −1.1834X ] O−’X h ν=I82 x20/Re =     X 10 ’   (cJ/5ec)Re −これにより、設言1条件(d、l、v、  ρ)か定
まれば、損失水頭h、すなわち管路内を流れる泥水の差
圧を測定することにより、λ、Reが決定でき、これに
より動粘性係数および粘性係数を逆算可能であることか
理解される。
20 2x980 λ-□×□ ・h +000 (182) 2 -1.1834X ] O-'X h ν=I82 x20/Re = , l, v, ρ), λ and Re can be determined by measuring the head loss h, that is, the differential pressure of the muddy water flowing in the pipe, and from this it is possible to back-calculate the kinematic viscosity coefficient and viscosity coefficient. It is understood that

試験結果によれば、実用的な設31条件の範囲ては、損
失水頭りと logνは第9図に示すようほぼ直線関係
にあった。
According to the test results, within the range of practical design conditions, the head loss and logv had a nearly linear relationship as shown in Figure 9.

第10図には、本実施例のシールド掘進機の具体的な回
路構成か示されている。
FIG. 10 shows a specific circuit configuration of the shield tunneling machine of this embodiment.

本実施例において、2個の圧力測定器40 a 。In this embodiment, there are two pressure measuring devices 40a.

40bの検出する泥水]00の圧力Pa、Pbと、流速
/密度測定器50の検出する泥水100の速度Vおよび
密度ρは、それぞれ粘性演算回路7〔]へ向は出力され
る。
The pressures Pa and Pb of the muddy water detected by the muddy water 40b and the velocity V and density ρ of the muddy water 100 detected by the flow velocity/density measuring device 50 are respectively outputted to the viscosity calculation circuit 7 [ ].

これにおいて、泥水]00の差圧りと、その粘性との対
応関係は、排泥管18の直線部分において顕著である。
In this case, the correspondence between the differential pressure of muddy water]00 and its viscosity is remarkable in the straight portion of the mud draining pipe 18.

このため、実施例の圧力測定器40a、40bは排泥管
18の直線部分に一定間隔Eをおいて設けられている。
For this reason, the pressure measuring devices 40a and 40b of the embodiment are provided on the straight portion of the mud removal pipe 18 at a constant interval E.

前記粘性演算回路70は、差圧演算部72.メモリ74
および粘性演算部76を含む。
The viscosity calculation circuit 70 includes a differential pressure calculation section 72. memory 74
and a viscosity calculating section 76.

前記メモリ74には、前記(10)〜(14)式に示す
定数、すなわち圧力測定器40a、40bの間隔!、排
泥管]8の内径d等のデータか格納されている。
The memory 74 stores the constants shown in equations (10) to (14), that is, the distance between the pressure measuring devices 40a and 40b! , data such as the inner diameter d of the sludge drain pipe] 8 are stored.

そして、差圧演算部72は、測圧力測定器40a、4r
lbの検出圧力Pa、Pbを、およびメモリ74から読
み出した定数pを前記(4fl’ )式に代入し、排泥
管]8内を流れる泥水の損失水頭りを演算し、その演算
結果を粘性演算部76へ向は出力する。
The differential pressure calculation unit 72 includes pressure measuring devices 40a and 4r.
Substituting the detected pressures Pa and Pb of lb and the constant p read from the memory 74 into the above equation (4fl'), calculate the head loss of the muddy water flowing inside the mud drainage pipe]8, and calculate the head loss of the muddy water flowing inside the mud drainage pipe]8, and calculate the head loss of the muddy water flowing inside the mud drainage pipe 8. The signal is output to the calculation unit 76.

そして、前記粘性演算部76は、メモリ74に格納され
ているデータと、圧力ml定器40a。
The viscosity calculation unit 76 uses the data stored in the memory 74 and the pressure ml determiner 40a.

40b、流速/密度検出装置等を用いてリアルタイム測
定される泥水100の損失水頭h、流速Vおよび密度ρ
とを、前記(+o)〜(14)式に代入する二とにより
、υF泥元管8内に流れる泥水100の粘性係数μ(シ
ールドチャンパー14に近い位置で測定しているため、
チャンバ]4内の泥水の粘性係数を表す値となる)をリ
アルタイムで演算し、その演算値を粘性制御回路80へ
向は出力する。
40b, head loss h, flow velocity V and density ρ of muddy water 100 measured in real time using a flow velocity/density detection device etc.
By substituting and into equations (+o) to (14) above, the viscosity coefficient μ of the muddy water 100 flowing in the υF mud main pipe 8 (as it is measured at a position close to the shield chamber 14,
4) is calculated in real time, and the calculated value is output to the viscosity control circuit 80.

粘性制御回路80は、このようにしてリアルタイム測定
される泥水]00の粘性係数μを所望の基準値と比較し
、泥水100の粘性係数μが適切であるか否かを判断ず
・る。
The viscosity control circuit 80 compares the viscosity coefficient μ of the muddy water 00 measured in real time with a desired reference value to determine whether the viscosity coefficient μ of the muddy water 100 is appropriate.

そして、測定された泥水]OC]の粘性が常に最適値と
なるよう、粘性制御装置60のポンプ64の回転数を制
御し、泥水]00内に添加される増粘材、例えばヘント
ナイト微粉末を主成分とする添加材の分量をフィートノ
1ツク制御する。
Then, the rotation speed of the pump 64 of the viscosity control device 60 is controlled so that the measured viscosity of the muddy water [OC] is always at the optimum value, and a thickening agent, such as fine hentonite powder, is added to the muddy water]00. The amount of additives as the main component is controlled by one foot.

このようにして、シールドチャンバー14へ供給される
泥水]00の粘性をリアルタイムでかつ自動的に沖1定
/制御し、シールドチャンパー14内における泥水10
0の粘性か常に最適となるようこれをフィートノ・ツク
制御することかできる。
In this way, the viscosity of the muddy water supplied to the shield chamber 14 is automatically controlled in real time, and the viscosity of the muddy water 100 supplied to the shield chamber 14 is kept constant/controlled.
This can be controlled so that the viscosity is always optimal.

特に、本実施例では、シールドチャン!・−14の近く
で泥水]00の粘性を測定し、かつ増粘材の混入撹拌を
行っているため、シールトチャンパー14内における泥
水]00の粘性か急激に変化したような場合でも、これ
に正確に追従して時間遅れなくその値を良好な値にフィ
ート!・・ツク制御することかできる。
In particular, in this example, Shield Chan!・Since the viscosity of the muddy water]00 is measured near -14 and the thickening material is mixed and stirred, even if the viscosity of the muddy water]00 in the seal chamber 14 changes suddenly, this will not occur. Accurately track the value to a good value without time delay! ...can be controlled.

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種々の変形実施か可能である。
Note that the present invention is not limited to the above embodiments,
Various modifications are possible within the scope of the invention.

例えば、泥水の粘性測定は、前記水ツノ学的公式の用い
て行う場合のみならす、予め泥水圧力の差圧と、泥水の
粘性との相関関係を測定記憶しておき、この相関関係を
用いて行っても良い。
For example, when measuring the viscosity of muddy water, it is necessary to measure and store the correlation between the differential pressure of muddy water and the viscosity of muddy water in advance, and use this correlation. You can go.

第11図にはこの様にして求めた摩擦損失水頭りとファ
ンネル粘性Fとの相関関係か示され、同図に示すよう両
者の相関関係はほぼ直線関係にあり、その−時回帰直線
は、清水の場合の旧算値を通る。この場合d、l、vか
変化すると、それに応したf−αh+βの直線となるこ
とか予想される。
Figure 11 shows the correlation between the friction loss head determined in this way and the funnel viscosity F. As shown in the figure, the correlation between the two is almost linear, and the regression line is as follows: Passes the old calculated value for Shimizu. In this case, if d, l, and v change, it is expected that a corresponding straight line of f-αh+β will be formed.

従って、管路内てのV擦損失水頭りを測定し、測定され
た摩擦損失水頭りに基づき、前記相関関係を用いファン
ネル粘性Fを求めることができる。
Therefore, the funnel viscosity F can be determined by measuring the V friction loss head in the pipe and using the above correlation based on the measured friction loss head.

また、前記実施例では、増粘材としてベントナイト微粉
末を主成分とするものを用いた場合を例にとり説明した
か、本発明はこれに限らす、これ以外の増粘Hを用いた
安定液1例えばCM C水溶性高分子(ポリマー)を主
+イとするポリマー系安定液等の粘性測定を行う場合に
も適用する二とかできる。
In addition, in the above embodiments, explanations have been made taking as an example the case where a thickener mainly composed of bentonite fine powder is used, but the present invention is not limited to this, but other stabilized liquids using thickener H 1) For example, it can also be applied to the case of measuring the viscosity of polymer-based stabilized liquids mainly composed of CMC water-soluble polymers (polymers).

また、前記実施例では、粘性測定装置を杖元管に設けた
場合を例にとり説明したが、本発明はこれに限らす、必
要に応し、例えば送泥管に設けてもよい。
Further, in the above embodiments, the viscosity measuring device is provided in the cane main pipe, but the present invention is not limited to this, and the device may be provided in the mud feeding pipe, for example, if necessary.

また、本実施例の装置では、粘性制御装置60を、送泥
管]6に設けた場合を例にとり説明したが、本発明はこ
れに限らす、例えばシールドチャンバー14に直接増粘
材を供給するよう形成してもよく、また制御の応答性は
低下するが、泥水処理プラント30において泥水の粘性
制御を行うよう構成してもよい。
Further, in the apparatus of this embodiment, the viscosity control device 60 is provided in the mud feeding pipe 6, but the present invention is not limited to this. For example, the thickening material is directly supplied to the shield chamber 14. Alternatively, the muddy water treatment plant 30 may be configured to control the viscosity of the muddy water, although the responsiveness of the control will be reduced.

また、本実施例では、送泥管16に取り付けられた粘性
制御装置60を用いて泥水100の粘性制御を行う場合
を例にとり説明したか、本発明はこれに限らす、例えは
泥水処理プラント30から送泥管]6を介して供給され
る泥水100に常に一定量の増粘材を混入し、送泥管6
0に設けられた粘性制御装置60を用いて、泥水]00
の粘性の微小変動分に対応して増粘材をフィートノ・・
ツク制御するよう構成してもよい。
In addition, in this embodiment, the viscosity control device 60 attached to the mud feeding pipe 16 is used to control the viscosity of the muddy water 100. However, the present invention is not limited to this, for example, in a muddy water treatment plant. A certain amount of thickening agent is always mixed into the muddy water 100 supplied from the mud feeding pipe 6 through the mud feeding pipe 6.
muddy water using the viscosity control device 60 installed at 0]00
The thickening agent is added in response to minute fluctuations in viscosity.
It may also be configured to perform twitch control.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、シールドチャン
バーに供給される泥水か安定液として十分に機能するよ
う、その粘性を11確に測定し、フィードバック制御す
ることかできるという効果かある。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, the viscosity of the muddy water supplied to the shield chamber can be precisely measured and feedback controlled so that the muddy water can function sufficiently as a stabilizing liquid. It's effective.

特に、本発明によれは、圧力測定手段および粘性制御手
段をシールトチヤント−に比較的近い位置に設置するこ
とにより、シールトチヤンノ\−内の泥水の粘性か%本
に変動した場合でも、これを時間遅れなくi−確に検出
し、粘性を適切な値にフィードバック制御することか可
能となる。
In particular, according to the present invention, by installing the pressure measuring means and the viscosity control means in a position relatively close to the seal channel, even if the viscosity of the muddy water in the seal channel fluctuates by 1%, this can be controlled. It becomes possible to accurately detect the viscosity without time delay and feedback control the viscosity to an appropriate value.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明か適用されたシールト掘進機の好適な
一例を示す説明図、 第2図は、本実施例のシールト工法の全体説明図、 第3図(A)、(B)は、本実施例に用いられる圧力測
定器の具体的な構成を示す外観説明図、第4図は、流体
の動粘性係数と粘性係数との関係を示した特性図、 第5図は、本実施例に用いられる流速/密度計]定器の
一例を示す説明図、 第6図は、泥水へ向は送受信される超音波の波形説明図
であり、同図(A)は泥水へ向は送信される超音波パル
スの説明図、同図(B)は泥水内で減衰される超音波の
波形説明図、 第7図および第8図は、泥水密度と超音波減衰率との相
関関係の一例を示す説明図、 第9図は、水力学的公式を用い演算されたレイノルズ数
と管摩擦係数、損失水頭と粘性係数との関係を示す説明
図、 第10図は、本実施例の具体的な回路構成を示す説明図
、 第11図は、損失水頭りとファンネル粘度Fとの関係を
示す説明図、 第12図は、従来の粘性測定装置の一例を示す説明図で
ある。 40a、40b−圧力測定器、 50・・流速/密度測定器、 60 粘性制御装置、62・・増粘祠供給装置、66・
・・ミキサー、70 粘性演算回路、80・・粘性制御
回路。 代理人 弁理士 布 施 行 夫(他2名)第3図 (A) (B) 42フランジ 40圧力J’J見(ト 第4図 半よ ′1′主 (SeC) 第5図 □−/A衰午(dB/cm) 団八←1暫匡 第12図
Fig. 1 is an explanatory diagram showing a preferred example of a seal excavator to which the present invention is applied, Fig. 2 is an overall explanatory diagram of the seal excavation method of this embodiment, and Figs. 3 (A) and (B) are , Fig. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the kinematic viscosity coefficient and the viscosity coefficient of the fluid, and Fig. 5 is an explanatory diagram showing the specific configuration of the pressure measuring device used in this embodiment. Flow velocity/density meter used in the example] An explanatory diagram showing an example of a meter; Figure 6 is an explanatory diagram of the waveform of ultrasonic waves transmitted and received toward muddy water; (B) is an explanatory diagram of the waveform of ultrasonic waves attenuated in muddy water. Figures 7 and 8 are examples of the correlation between muddy water density and ultrasonic attenuation rate. FIG. 9 is an explanatory diagram showing the relationship between Reynolds number and pipe friction coefficient, head loss and viscosity coefficient calculated using hydraulic formulas. FIG. FIG. 11 is an explanatory diagram showing the relationship between head loss and funnel viscosity F. FIG. 12 is an explanatory diagram showing an example of a conventional viscosity measuring device. 40a, 40b-pressure measuring device, 50... flow rate/density measuring device, 60 viscosity control device, 62... thickening tank supply device, 66...
... mixer, 70 viscosity calculation circuit, 80 ... viscosity control circuit. Agent Patent attorney Yuki Fu (and 2 others) Fig. 3 (A) (B) 42 flange 40 pressure J'J (see Fig. 4 and a half '1' main (SeC) Fig. 5□-/ A decay rate (dB/cm) Danpachi ← 1 Temporary Figure 12

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)送泥管を介しシールドチャンバーへ泥水を供給す
るとともに、排泥管を介しシールドチャンバー内の泥水
を排出するシールド掘進機において、前記送泥管または
排泥管の少なくともいずれか一方に設けられ、管路内を
流れる泥水の圧力を少なくとも2ヵ所で測定する圧力測
定手段と、測定された泥水圧力の差圧に基づき、泥水の
粘性を求める粘性演算手段と、 この粘性演算手段により求められた泥水の粘性に基づき
、シールドチャンバに供給する泥水の粘性を制御する粘
性制御手段と、 を含むことを特徴とするシールド掘進機における泥水の
粘性制御装置。
(1) In a shield excavator that supplies muddy water to the shield chamber through a mud feeding pipe and discharges muddy water from the shield chamber through a mud draining pipe, the mud feeding pipe or the mud draining pipe is provided with a pressure measuring means for measuring the pressure of the muddy water flowing in the pipeline at at least two places; a viscosity calculating means for calculating the viscosity of the muddy water based on the pressure difference between the measured muddy water pressures; A viscosity control device for a shield excavator, comprising: viscosity control means for controlling the viscosity of mud water supplied to a shield chamber based on the viscosity of mud water supplied to a shield chamber.
(2)請求項(1)において 前記粘性制御手段は、 前記泥水の粘性を高める増粘材を、送泥管またはシール
ドチャンバに供給する増粘材供給装置を含むことを特徴
とするシールド掘進機における泥水の粘性制御装置。
(2) In claim (1), the shield excavator is characterized in that the viscosity control means includes a thickener supply device that supplies a thickener that increases the viscosity of the muddy water to the mud pipe or the shield chamber. Mud water viscosity control device.
(3)請求項(2)において 前記粘性制御手段は、 前記送泥管に直接または送泥管の一部をバイパスするよ
う設置されたミキサを含み、前記増粘材供給装置から供
給される増粘材を泥水と撹拌・混合することを特徴とす
るシールド掘進機における泥水の粘性制御装置。
(3) In claim (2), the viscosity control means includes a mixer installed directly on the mud feeding pipe or so as to bypass a part of the mud feeding pipe, and the viscosity control means includes a mixer installed in the mud feeding pipe directly or so as to bypass a part of the mud feeding pipe, and the thickening agent supplied from the thickening material supply device. A device for controlling the viscosity of muddy water in a shield excavator, which is characterized by stirring and mixing sticky material with muddy water.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016223115A (en) * 2015-05-28 2016-12-28 五洋建設株式会社 Sealant pressure specification device, supply system, and supply method
JP2020190090A (en) * 2019-05-20 2020-11-26 大成建設株式会社 Slurry type shield construction method

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