JPH0525994B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 電磁波を利用して切羽の土質、異物の有無、崩
壊状況などを自動的に測定し機械上あるいは施工
上のトラブルを防ぎ、合理的かつ能率的な施工を
可能にした発明である。

〔従来の技術〕

シールド掘進の施工管理は、常に掘削地山の状
態を考え、地山に合つた管理を行わなければなら
ない。しかし、従来からおこなわれている機械的
密閉型シールド工法は、手掘式シールド工法と異
なり、シールド機械に隔壁部があるため直接地山
を目視することができない構造となつている。こ
の為に地盤調査結果及び排出された土砂、シール
ド機械の負荷等から掘削地山を想定して施工せざ
る得ない状況である。しかし、この方法では地層
の変化、障害物（流木、巨大礫、理設物他etc）
の有無などの土質状況あるいは切羽の緩み、余
掘、崩壊などの施工状況を正確に把握しがたく、
対応に遅れを生ずるのが現状である。この為円滑
な掘進を妨げられるだけでなく、最悪の場合は、
シールド機械の故障あるいは切羽の崩壊にまで至
る恐れがある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

地層の変化、障害物の有無などの土質状況ある
いは切羽の緩み、余掘、崩壊などの施工状況を正
確に把握できないため対応に遅れを生じ円滑な掘
進を妨げられるだけでなく、最悪の場合は、シー
ルド機械の故障あるいは切羽の崩壊にまで至る恐
れがある。これらの点を打開するために電磁波装
置と粒度測定装置を利用した切羽探知装置を使用
して掘進中に地山の状況をより正確に知ることに
よつて問題点を解決しようとする発明である。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、密閉シールド機械のカツターフエイ
スに設けられ切羽へ向け探査用電磁波を送受信す
る一個ないし複数個の送受信アンテナ装置と、 該送受信アンテナ装置の受信信号から、切羽前
方における電磁波反射部の存在を検出するととも
に、検出された電磁波反射部迄の距離を演算する
電磁波反射部検出手段と、 チヤンバーより採集した土砂から土砂の粒度を
測定する粒度測定装置と、 を含み、 前記電磁波反射部検出手段は、 前記粒度測定装置用によつて測定された土砂の
粒度に基づき土質を判定し、前記電磁波反射部迄
の距離を判定された土質に応じて補正演算するこ
とを特徴とする。

〔作 用〕

密閉型シールド機械のカツターフエイスに取り
付けられた送受信アンテナから、切羽に向けて電
磁波の送受信を繰り返し行い、切羽前方における
電磁波反射部の存在を検出する。例えば、切羽地
山の土質の相違、流木、巨礫等の発生、崩壊等に
よる空洞の発生等の電磁波反射部が存在すると、
送信された電磁波はこの電磁波反射部で反射さ
れ、送受信アンテナ装置により受信される。この
受信信号から、前述した電磁波反射部の存在を検
出するとともに、電磁波が送信された時点から、
電磁波反射部からの反射波が受信される迄の時間
に基づき、電磁波反射部迄の距離を演算し、これ
を、例えば画像表示することができる。

ところで、地中における電磁波の伝播速度は、
土質によつて異なる。このような土質を、あらか
じめシールドの掘削経路に沿つてボーリング等を
行うことにより測定しておき、測定された土質に
基づき、電磁波伝播速度を求め、電磁波反射部ま
での距離を補正演算することもできる。しかし、
前記ボーリング調査は、数百メートル間隔で極め
てラフに行われることが多いため、前記補正演算
は正確性に欠けるという問題がある。

本発明では、土質の判別を、チヤンバーより採
集した土砂を粒度測定装置を通すことによつてほ
ぼリアルタイムで行つている。

そして、求めた土質に基づき、電磁波反射部ま
での距離を補正演算している。

このように、本発明によれば、切羽前方に向け
て電磁波を送受信することにより、切羽地山の土
質の相違、流木、巨礫等の発生、崩壊等による空
洞の発生等の電磁波反射部の存在を正確に検出す
ることができる。さらに、本発明によれば、切羽
の土質が変化する場合でも、変化する土質に影響
されることなく、検出された電磁波反射部までの
距離を正確に測定することができる。

〔実施例〕

第１図には、本発明の好適な実施例が示され、
第２図には切羽部の正面図が示されている。

密閉型シールド機械Ａのカツターフエイス１に
一個ないし複数個の送受信アンテナ装置２を設
け、この送受信アンテナを密閉型シールド機械Ａ
内あるいは地上に設けたデイスプレイ型制御装置
３に連結し、さらにこのデイスプレイ型制御装置
３をコンピユーター８及びプリンター１２に連結
している。

第３図には、送受信アンテナ装置２から切羽前
方に向け送受信される電磁波の波形図が示されて
いる。

切羽前方に電磁波反射部が存在する場合には、
電磁波反射部からの反射波１００を受信し、電磁
波反射部の存在を検出することができる。従つ
て、切羽部の切羽地山の土質の相違、流木、巨礫
の発生、崩壊等による空洞が存在する場合には、
反射波１００からこれを確実に検出することがで
きる。さらに、電磁波が送信されてから反射波１
００が発信されるまでの伝播時間ｔと、電磁波伝
速度（ｃ／√〓）とを用い、電磁波反射部までの
距離ｌは、次式で求めることができる。

ｌ＝ｃ／√ε×ｔ ×１／２ ｃ：光速 ε：土の比誘電率 前述したように、電磁波の伝播速度Ｃ／√
は、電磁波が伝播する土の比誘電率によつて異な
る。例えば、送受信アンテナ装置２と電磁波反射
部との距離が一定でも、図３Ａ〜Ｄに示すが如
く、土質の種類が異なれば反射波１００が受信さ
れるまでの伝播時間ｔも異なつた値となる。第４
図には、第３図に示す反射波データから得られた
各土質毎の伝播時間が示され、同図において横軸
には土質、縦軸には同一距離の電磁波反射部から
の反射波伝播時間ｔ（発信から受信までの時間）
が示されている。

このような電磁波の伝播速度の相違を補正する
ため、チヤンバー９または排泥管１３より採取し
た土砂を受け入れ測定する粒度測定装置１０が、
密閉型シールド機械Ａ内または地上に設けられて
いる。この粒度測定装置１０は制御装置１１に連
結され、この制御装置１１はコンピユーター８、
出力装置１２へ連結されている。

これにより、コンピユーター８は、制御装置１
１からの入力信号に基づき、切羽の土質を評価
し、その比誘電率εを設定する。そして、設定さ
れた比誘電率εと、前述した反射波１００の伝播
時間ｔとを前記(1)式に代入し、電磁波反射部まで
の距離ｌを補正演算し、その演算結果をデイスプ
レイ上に表示するとともに、プリンター１２から
出力する。

このように、実施例によれば、切羽の土質が変
化する場合でも、その土質に影響されることな
く、電磁波反射部までの距離を正確に補正演算し
て求めることができる。

特に、実施例では、送受信アンテナ装置２から
の信号と、粒度測定装置１０からの信号とを画像
処理し、コンピユーター８のデイスプレイ上に、
切羽前方の探査画像および電磁波反射部までの距
離を表示するため、即座に切羽の情況を判断する
ことができる。又送受信アンテナ装置２のカツタ
ーフエース１への取り付け方法については電波漏
洩防止性能を持つシールド材で側面、背面を覆う
ことによりカツターフエース１の鉄板による電磁
波７の乱反射を防止する、また切羽地山４と接す
る面はF.R.P高分子ポリエチレン等の高強度でか
つ電磁波７を通過させる物質を用いて完全に被覆
し、送受信アンテナ装置２の防護を図るものであ
る。

〔効 果〕 電磁波の利用により、従来不可能とされてい
た切羽の土質、異物の有無、崩壊状況などを自
動的に測定することができる。

切羽の状況を掘削前に知ることができるた
め、機械上あるいは施工上のトラブルを防ぐこ
とができる。

泥水や加泥材の設定に役立つだけでなく、合
理的かつ能率的な施工が可能となる。

画像処理を行うことによつて、即座に切羽状
況が判断できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の全体の模式図、第２
図は切羽部の正面図を示す図、第３図は電磁波の
送受信波形の説明図、第４図は土質によつて異な
る電磁波の伝播時間の測定図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 密閉シールド機械のカツターフエイスに設け
   られ切羽へ向け探査用電磁波を送受信する一個な
   いし複数個の送受信アンテナ装置と、 該送受信アンテナ装置の受信信号から、切羽前
   方における電磁波反射部の存在を検出するととも
   に、検出された電磁波反射部迄の距離を演算する
   電磁波反射部検出手段と、 チヤンバーより採集した土砂から土砂の粒度を測
   定する粒度測定装置と、 を含み、 前記電磁波反射部検出手段は、 前記粒度測定装置用によつて測定された土砂の
   粒度に基づき土質を判定し、前記電磁波反射部迄
   の距離を判定された土質に応じて補正演算するこ
   とを特徴とする機械式密閉型シールド工法におけ
   る切羽探知装置。