JPH0694783B2 - Face earth pressure control method in shield method - Google Patents
Face earth pressure control method in shield methodInfo
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- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
- E21D9/06—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining
- E21D9/093—Control of the driving shield, e.g. of the hydraulic advancing cylinders
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明は、シールド工法における切羽土圧制御方法に
関し、経験則を基にした制御ルールにしたがってスクリ
ューコンベアの回転数またはシールドジャッキの推進速
度を制御することによって、シールド機のチャンバー内
の土圧を制御するシールド工法における切羽土圧制御方
法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial field of application> The present invention relates to a face earth pressure control method in a shield construction method, and controls the rotation speed of a screw conveyor or the propulsion speed of a shield jack according to a control rule based on an empirical rule. The present invention relates to a face earth pressure control method in a shield construction method for controlling earth pressure in a chamber of a shield machine by controlling.
＜従来の技術＞ シールド工法は、第３図に示すように、シールド機23の
先端に設けられたカッター21をモータ28によって回転し
て地盤を掘削しながら、セグメント22あるいは推進管を
反力体としてシールド機後端内周に取り付けた複数のシ
ールドジャッキ24,24,…によって、上記シールド機23を
前進させるものである。そのとき、カッター21によって
切削される地盤（切羽25）が崩壊して、地上に悪影響を
与えないように切羽25を安定させることが必要である。<Prior Art> As shown in FIG. 3, the shield method is such that a cutter 21 provided at the tip of a shield machine 23 is rotated by a motor 28 to excavate the ground while a segment 22 or a propulsion pipe is used as a reaction body. As a result, the shield machine 23 is moved forward by a plurality of shield jacks 24, 24, ... Attached to the inner periphery of the rear end of the shield machine. At that time, it is necessary to stabilize the face 25 so that the ground (face 25) cut by the cutter 21 does not collapse and the ground is not adversely affected.
そのため、従来よりチャンバー内に掘削土砂を貯留して
上記チャンバー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を安定させて
いる。Therefore, conventionally, excavated earth and sand are stored in the chamber to generate earth pressure in the chamber, and the earth pressure is applied to the cutting face 25
The face 25 is stabilized by countering the earth pressure of.
すなわち、チャンバー内の土圧を隔壁27に設置した土圧
計29によって測定し、その測定値（隔壁土圧）に応じ
て、隔壁27に設置したスクリューコンベア26の回転数を
制御して排土量を調節したり、シールドジャッキ24の推
進速度を制御して取り込み土砂量を調節するのである。
こうして、隔壁土圧を制御することによって切羽土圧を
制御するのである。しかし、測定される上記隔壁土圧と
切羽25の安定を図るのに必要な隔壁土圧（土圧の目標
値）との偏差がどの程度のときに、スクリューコンベア
26の回転数あるいはシールドジャッキ24の推進速度をど
の程度にするかを定量的に求めることは困難である。That is, the earth pressure in the chamber is measured by the earth pressure gauge 29 installed on the partition wall 27, and the rotation speed of the screw conveyor 26 installed on the partition wall 27 is controlled according to the measured value (partition wall earth pressure) to remove the amount of soil. Is adjusted or the propulsion speed of the shield jack 24 is controlled to adjust the amount of sediment taken in.
Thus, by controlling the partition wall earth pressure, the face earth pressure is controlled. However, when the deviation between the measured partition wall earth pressure and the partition wall earth pressure (target value of earth pressure) necessary to stabilize the face 25 is large, the screw conveyor
It is difficult to quantitatively determine the rotation speed of 26 or the propulsion speed of the shield jack 24.
＜発明が解決しようとする課題＞ このように、上記従来のシールド工法における切羽土圧
制御方法では、隔壁土圧の測定値と隔壁土圧の目標値と
の偏差と、スクリューコンベア26の回転数あるいはシー
ルドジャッキ24の推進速度との関係が定量的に求められ
ていないので、オペレータの経験と勘によって、スクリ
ューコンベア26の回転数あるいはシールドジャッキ24の
推進速度を決定している。したがって、従来のシールド
工法における切羽土圧の制御には熟練したオペレータが
必要であり、土圧の測定結果に基づいて隔壁土圧の自動
制御を行うことが出来ないという問題がある。<Problems to be Solved by the Invention> As described above, in the face earth pressure control method in the conventional shield construction method, the deviation between the measured value of the partition wall earth pressure and the target value of the partition wall earth pressure, and the rotation speed of the screw conveyor 26. Alternatively, since the relationship with the propulsion speed of the shield jack 24 is not quantitatively obtained, the rotation speed of the screw conveyor 26 or the propulsion speed of the shield jack 24 is determined based on the experience and intuition of the operator. Therefore, a skilled operator is required to control the face earth pressure in the conventional shield construction method, and there is a problem that the partition wall earth pressure cannot be automatically controlled based on the earth pressure measurement result.
そこで、この発明の目的は、隔壁土圧の偏差およびその
変化量と、上記偏差およびその変化量に関する経験則か
ら求めた制御ルールに基づいて、ファジー推論によりス
クリューコンベアの回転数あるいはシールドジャッキの
推進速度の操作量を求めることによって、切羽土圧の制
御を正確に、かつ自動的に行うことができるシールド工
法における切羽土圧制御方法を提供することにある。Therefore, the object of the present invention is to promote the screw conveyor rotation speed or the shield jack by fuzzy reasoning based on the deviation of the bulkhead earth pressure and its change amount and the control rule obtained from the empirical rule of the deviation and its change amount. An object of the present invention is to provide a face earth pressure control method in a shield construction method capable of accurately and automatically controlling the face earth pressure by obtaining an operation amount of speed.
＜課題を解決するための手段＞ 上記目的を達成するため、この発明は、円筒形のスキン
プレートと、上記スキンプレートの前端に設けられたカ
ッターと、上記スキンプレート内をチャンバーと機械室
に区切る隔壁と、上記チャンバー内の土砂を排出するス
クリューコンベアと、上記機械室の後方の上記スキンプ
レート内周縁に取り付けられたシールドジャッキからな
るシールド機によって、地盤を掘削する際に、上記チャ
ンバー内の土圧を制御する方法であって、上記チャンバ
ー内の土圧を測定し、上記測定した土圧と土圧の目標値
との偏差およびその変化量と、上記偏差およびその変化
量に関する経験則から求めた制御ルールに基づいて、フ
ァジー推論により上記スクリューコンベアの回転数の操
作量を求め、上記操作量に基づいて上記スクリューコン
ベアの回転数を制御することを特徴としている。<Means for Solving the Problems> In order to achieve the above-mentioned object, the present invention has a cylindrical skin plate, a cutter provided at the front end of the skin plate, and the inside of the skin plate divided into a chamber and a machine room. A partitioning machine, a screw conveyor for discharging the earth and sand in the chamber, and a shield machine composed of a shield jack attached to the inner peripheral edge of the skin plate at the rear of the machine room, when excavating the ground, the soil in the chamber A method of controlling the pressure, which measures the earth pressure in the chamber, and obtains it from the deviation between the measured earth pressure and the target value of the earth pressure and its change amount, and the empirical rule concerning the deviation and its change amount. Based on the control rule, the fuzzy inference is used to obtain the operation amount of the screw conveyor rotation speed, and the operation amount is calculated based on the operation amount. It is characterized by controlling the rotation speed of the clew conveyor.
また、この発明は、円筒形のスキンプレートと、上記ス
キンプレートの前端に設けられたカッターと、上記スキ
ンプレート内をチャンバーと機械室に区切る隔壁と、上
記チャンバー内の土砂を排出するスクリューコンベア
と、上記機械室の後方の上記スキンプレート内周縁に取
り付けられたシールドジャッキからなるシールド機によ
って、地盤を掘削する際に、上記チャンバー内の土圧を
制御する方法であって、上記チャンバー内の土圧を測定
し、上記測定した土圧と土圧の目標値との偏差およびそ
の変化量と、上記偏差およびその変化量に関する経験則
から求めた制御ルールに基づいて、ファジー推論により
上記シールドジャッキの推進速度の操作量を求め、上記
操作量に基づいて上記シールドジャッキの推進速度を制
御することを特徴としている。Further, the present invention, a cylindrical skin plate, a cutter provided at the front end of the skin plate, a partition wall that divides the inside of the skin plate into a chamber and a machine room, and a screw conveyor that discharges the earth and sand in the chamber. A method for controlling the earth pressure in the chamber when excavating the ground by a shield machine including a shield jack attached to the inner peripheral edge of the skin plate at the rear of the machine room, wherein the soil in the chamber is The pressure is measured, and the deviation between the measured earth pressure and the target value of the earth pressure and its change amount, and the control rule obtained from the empirical rule regarding the deviation and the change amount, based on the fuzzy inference, the shield jack's The operation amount of the propulsion speed is obtained, and the propulsion speed of the shield jack is controlled based on the operation amount. To have.
また、この発明は、円筒形のスキンプレートと、上記ス
キンプレートの前端に設けられたカッターと、上記スキ
ンプレート内をチャンバーと機械室に区切る隔壁と、上
記チャンバー内の土砂を排出するスクリューコンベア
と、上記機械室の後方の上記スキンプレート内周縁に取
り付けられたシールドジャッキからなるシールド機によ
って、地盤を掘削する際に、上記チャンバー内の土圧を
制御する方法であって、上記チャンバー内の土圧を測定
し、上記測定した土圧と土圧の目標値との偏差およびそ
の変化量と、上記偏差およびその変化量に関する経験則
から求めた制御ルールに基づいて、ファジー推論により
上記スクリューコンベアの回転数の操作量および上記シ
ールドジャッキの推進速度の操作量を求め、上記各操作
量に基づいて上記スクリューコンベアの回転数および上
記シールドジャッキの推進速度を制御することを特徴と
している。Further, the present invention, a cylindrical skin plate, a cutter provided at the front end of the skin plate, a partition wall that divides the inside of the skin plate into a chamber and a machine room, and a screw conveyor that discharges the earth and sand in the chamber. A method for controlling the earth pressure in the chamber when excavating the ground by a shield machine including a shield jack attached to the inner peripheral edge of the skin plate at the rear of the machine room, wherein the soil in the chamber is The pressure is measured, and the deviation between the measured earth pressure and the target value of the earth pressure and its change amount, based on the control rule obtained from the empirical rule regarding the deviation and the change amount thereof, the fuzzy reasoning of the screw conveyor The operation amount of the rotation speed and the operation amount of the propulsion speed of the shield jack are obtained and Rotational speed of Liu conveyor and is characterized by controlling the advancing speed of the shield jacks.
また、上記スクリューコンベアの回転数および上記シー
ルドジャッキの推進速度の制御を行うシールド工法にお
ける切羽土圧制御方法は、上記土圧の偏差値が所定値よ
りも小さいときには上記スクリューコンベアの回転数を
制御し、上記土圧の偏差値が所定値よりも大きいときに
は少なくとも上記シールドジャッキの推進速度を制御す
るようにすることが望ましい。Further, the face earth pressure control method in the shield construction method for controlling the rotation speed of the screw conveyor and the propulsion speed of the shield jack is such that when the deviation value of the earth pressure is smaller than a predetermined value, the rotation speed of the screw conveyor is controlled. However, it is desirable to control at least the propulsion speed of the shield jack when the deviation value of the earth pressure is larger than a predetermined value.
＜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。<Example> Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to illustrated examples.
第１図はこの発明に係るシールド工法における切羽土圧
制御装置の該略図である。この切羽土圧制御装置は、土
圧計1,ファジー制御装置2,第１ポンプ3,第２ポンプ4,ス
クリューコンベア5,シールドジャッキ6,第１電磁バルブ
11および第２電磁バルブ12により概略構成されている。FIG. 1 is a schematic diagram of a face earth pressure control device in a shield construction method according to the present invention. This face earth pressure control device consists of an earth pressure gauge 1, a fuzzy control device 2, a first pump 3, a second pump 4, a screw conveyor 5, a shield jack 6, a first electromagnetic valve.
11 and the second electromagnetic valve 12 are generally configured.
上記土圧計１は、隔壁に設置されてチャンバー内に貯留
された掘削土砂の隔壁側の土圧（以下、隔壁土圧と言
う）を検出する装置である。上記ファジー制御装置２
は、土圧計１からの上記隔壁土圧に関するデータを用い
て、後に詳述する如く最適スクリューコンベア５の回転
数およびシールドジャッキ６の推進速度の操作量を推論
する。そして、得られたスクリューコンベア５の操作量
の信号をD/A変換器９を介して第１電磁バルブ11に出力
する一方、得られたシールドジャッキ６の操作量の信号
をD/A変換器10を介して第２電磁バルブ12に出力する。
上記第１電磁バルブ11は、ファジー制御装置２からの上
記信号に従って開閉して、第１ポンプ３の回転によるス
クリューコンベア５へのオイルの供給を制御する。ま
た、上記第２電磁バルブ12は、ファジー制御装置２から
の上記信号に従って開閉して、第２ポンプ４の回転によ
るシールドジャッキ６へのオイルの供給を制御する。The earth pressure gauge 1 is a device that is installed on a partition and detects earth pressure on the partition side of excavated earth and sand stored in the chamber (hereinafter referred to as partition earth pressure). The fuzzy control device 2
Uses the data on the bulkhead earth pressure from the earth pressure gauge 1 to infer the optimum rotation number of the screw conveyor 5 and the operation amount of the propulsion speed of the shield jack 6 as will be described later. Then, the signal of the operation amount of the obtained screw conveyor 5 is output to the first electromagnetic valve 11 via the D / A converter 9, while the signal of the operation amount of the obtained shield jack 6 is converted into the D / A converter. Output to the second electromagnetic valve 12 via 10.
The first electromagnetic valve 11 opens and closes according to the signal from the fuzzy control device 2 to control the supply of oil to the screw conveyor 5 by the rotation of the first pump 3. The second electromagnetic valve 12 opens and closes in accordance with the signal from the fuzzy control device 2 to control the supply of oil to the shield jack 6 by the rotation of the second pump 4.
次に、上記ファジー制御装置２によってスクリューコン
ベア５の回転数の操作量およびシールドジャッキ６の推
進速度の操作量を推論する際に用いられる制御ルールに
ついて詳細に説明する。Next, the control rules used when the fuzzy controller 2 infers the operation amount of the rotation speed of the screw conveyor 5 and the operation amount of the propulsion speed of the shield jack 6 will be described in detail.
第３図において、カッター21の回転によって地盤が掘削
されて、掘削土砂がチャンバー内に貯留されチャンバー
内土砂に隔壁土圧Ｐが発生する。この隔壁土圧Ｐを土圧
計29によって測定し、この測定土圧値Ｐと隔壁土圧の目
標値Ｒとの偏差ｅ（＝Ｐ−Ｒ）を算出する。そして、こ
の偏差ｅに基づいて隔壁土圧Ｐが目標値Ｒになるように
制御することによって、このチャンバー内土圧に対抗す
る切羽土圧を安定させるのである。ところが、上記偏差
ｅがいくらのときに、スクリューコンベア26の回転数の
操作量およびシールドジャッキ24の推進速度の操作量を
いくらにすれば適当であるかは定かではない。そこで、
従来はオペレータの経験と勘によって、スクリューコン
ベア26の回転数の操作量およびシールドジャッキ24の推
進速度の操作量を決定しているのである。In FIG. 3, the ground is excavated by the rotation of the cutter 21, the excavated earth and sand is stored in the chamber, and the partition wall earth pressure P is generated on the earth and sand in the chamber. The partition wall earth pressure P is measured by an earth pressure gauge 29, and a deviation e (= P−R) between the measured earth pressure value P and the target value R of the partition wall earth pressure is calculated. Then, by controlling the partition wall earth pressure P to the target value R based on the deviation e, the face earth pressure that opposes the chamber earth pressure is stabilized. However, it is not clear how much the deviation e should be when the operation amount of the rotation speed of the screw conveyor 26 and the operation amount of the propulsion speed of the shield jack 24 are appropriate. Therefore,
Conventionally, the operation amount of the rotation speed of the screw conveyor 26 and the operation amount of the propulsion speed of the shield jack 24 are determined based on the experience and intuition of the operator.
そこで、この発明においては、スクリューコンベア26の
回転数の操作量およびシールドジャッキ24の推進速度の
操作量の決定を、上記経験則に基づく制御ルールを基に
して、ファジー推論によって行うのである。Therefore, in the present invention, the operation amount of the rotation speed of the screw conveyor 26 and the operation amount of the propulsion speed of the shield jack 24 are determined by fuzzy inference based on the control rule based on the above empirical rule.
本実施例において採用した制御ルールは次のようなルー
ルである。まず、ａ個の制御ルール（ｉ＝１〜ａ）を設
定し、隔壁土圧の偏差ｅがAiであり、かつ、偏差ｅの変
化量△ｅがBiであれば、スクリューコンベア26の回転数
の操作量ＳはCiであり、かつ、シールドジャッキ24の推
進速度の操作量ＪはDiであるとして、 “if e＝Ai and △ｅ＝Bi then S＝Ci and J＝Di"…（１） ここで、Ai:eの強さを段階的に表す程度 （例えば“大きい",“小さい”） Bi:△ｅの強さを段階的に表す程度 Ci:Sの強さを段階的に表す程度 Di:Jの強さを段階的に表す程度 と表す。この制御ルール（１）はオペレータの経験則か
ら求められる。The control rules adopted in this embodiment are as follows. First, if a control rules (i = 1 to a) are set, the deviation e of the partition wall earth pressure is Ai, and the variation Δe of the deviation e is Bi, the rotation speed of the screw conveyor 26. Assuming that the manipulated variable S is Ci and the manipulated variable J of the propulsion speed of the shield jack 24 is Di, “if e = Ai and Δe = Bi then S = Ci and J = Di” (1) Here, the degree to which the strength of Ai: e is expressed in steps (for example, “large”, “small”) The degree to which the strength of Bi: △ e is expressed in a stepwise manner The degree of the strength of Ci: S is expressed in a stepwise manner The strength of Di: J is expressed as a grade. This control rule (1) is obtained from the experience of the operator.
このようにして表された上記制御ルール（１）は第１図
の上記ファジー制御装置２の制御ルールメモリに記憶さ
れる。The control rule (1) represented in this way is stored in the control rule memory of the fuzzy controller 2 of FIG.
上記構成のシールド工法における切羽土圧制御装置は次
のように動作する。The face earth pressure control device in the shield construction method having the above configuration operates as follows.
第１図において、上記土圧計１からの検出信号がA/D変
換器８によってA/D変換されて上記ファジー制御装置２
に入力される。ファジー制御装置２では予め上記制御ル
ールメモリに記憶されている上記制御ルール（１）に基
づいて、後に詳述するファジー推論によって、スクリュ
ーコンベア５の回転数の操作量およびシールドジャッキ
６の推進速度の操作量が求められる。そして、ファジー
制御装置２より、スクリューコンベア５の回転数の操作
量を表す信号およびシールドジャッキ６の推進速度の操
作量を表す信号が出力される。In FIG. 1, the detection signal from the earth pressure gauge 1 is A / D converted by an A / D converter 8 and the fuzzy controller 2
Entered in. In the fuzzy control device 2, based on the control rule (1) stored in advance in the control rule memory, fuzzy inference, which will be described in detail later, is used to determine the operation amount of the screw conveyor 5 and the propulsion speed of the shield jack 6. The manipulated variable is required. Then, the fuzzy control device 2 outputs a signal indicating the operation amount of the rotation speed of the screw conveyor 5 and a signal indicating the operation amount of the propulsion speed of the shield jack 6.
そうすると、スクリューコンベア５の操作量を表す信号
はD/A変換器９によってD/A変換されて、第１電磁バルブ
11に出力される。そして、第１電磁バルブ11は上記信号
に従って開閉して、スクリューコンベア５へのオイルの
供給量を制御し、それに伴ってスクリューコンベア５の
回転数が制御される。一方、シールドジャッキ６の操作
量を表す信号はD/A変換器10によってD/A変換されて、第
２電磁バルブ12に出力される。そして、第２電磁バルブ
12は上記信号に従って開閉して、シールドジャッキ６へ
のオイルの供給量を制御し、それに伴ってシールドジャ
ッキ６の推進速度が制御される。Then, the signal indicating the operation amount of the screw conveyor 5 is D / A converted by the D / A converter 9, and the first electromagnetic valve
It is output to 11. Then, the first electromagnetic valve 11 opens and closes according to the above signal to control the amount of oil supplied to the screw conveyor 5, and the rotation speed of the screw conveyor 5 is controlled accordingly. On the other hand, the signal representing the operation amount of the shield jack 6 is D / A converted by the D / A converter 10 and output to the second electromagnetic valve 12. And the second electromagnetic valve
Reference numeral 12 opens and closes in accordance with the above signal to control the amount of oil supplied to the shield jack 6, and accordingly the propulsion speed of the shield jack 6 is controlled.
このように、土圧計１からの隔壁土圧を表す信号に基づ
いて、スクリューコンベア５の回転数およびシールドジ
ャッキ６の推進速度が自動的に制御されるのである。In this way, the rotation speed of the screw conveyor 5 and the propulsion speed of the shield jack 6 are automatically controlled based on the signal indicating the partition wall earth pressure from the earth pressure gauge 1.
上記制御ルール（１）は上記偏差e,偏差ｅの変化量△e,
スクリューコンベア操作量Ｓおよびシールドジャッキ操
作量Ｊの強さの程度を、上述のごとく“大きい",“小さ
い",“中程度”等のごとく段階的に定めてある。したが
って、これに基づいて更にきめ細かなスクリューコンベ
ア操作量およびシールドジャッキ操作量を得るには、上
記偏差ｅおよび偏差ｅの変化量△ｅの実測値が上記制御
ルールの前件部（“if"部）をどの程度満たしているか
の度合を算出して、その度合に応じたスクリューコンベ
ア操作量Ｓおよびシールドジャッキ操作量Ｊを推定する
必要がある。The above control rule (1) is based on the deviation e, the change amount Δe of the deviation e,
The strengths of the screw conveyor operation amount S and the shield jack operation amount J are determined in stages such as "large", "small", "medium" as described above. Therefore, in order to obtain a more detailed screw conveyor operation amount and shield jack operation amount based on this, the measured value of the deviation e and the change amount Δe of the deviation e is the antecedent part (“if” part) of the control rule. ) Must be calculated to estimate the screw conveyor operation amount S and the shield jack operation amount J according to the degree.
そのため、本実施例においては上記度合を上記偏差e,偏
差ｅの変化量△e,スクリューコンベア操作量Ｓおよびシ
ールドジャッキ操作量Ｊに対するメンバーシップ関数
（帰属関数）を用いて算出する。すなわち、上記制御ル
ール（１）における各命題ｅ＝Ai,△ｅ＝Bi,S＝Ci,J＝D
iの適合度を表す関数（メンバーシップ関数）を、それ
ぞれ、hAi（ｅ）,hBi（△ｅ）,hCi（Ｓ）,hDi（Ｊ）と
する。上記メンバーシップ関数の一例を第４図および第
５図に示す。第４図は命題の数が３の場合であり、第５
図は命題の数が５の場合である。Therefore, in the present embodiment, the degree is calculated using the membership function (attribution function) for the deviation e, the variation Δe of the deviation e, the screw conveyor operation amount S, and the shield jack operation amount J. That is, each proposition in the control rule (1) e = Ai, Δe = Bi, S = Ci, J = D
The functions (membership functions) representing the goodness of fit of i are hAi (e), hBi (Δe), hCi (S), and hDi (J), respectively. An example of the membership function is shown in FIGS. 4 and 5. Figure 4 shows the case where the number of propositions is 3, and
The figure shows the case where the number of propositions is five.
第１図のファジー制御装置２で実行するファジー推論
は、上記制御ルール（１）と上記メンバーシップ関数と
を用いてファジー論理演算を行ない、スクリューコンベ
ア操作量Ｓおよびシールドジャッキ操作量Ｊの演算を行
なう。第２図に上記ファジー推論のフローチャートを示
す。以下、第２図に従ってスクリューコンベア操作量Ｓ
の値USおよびシールドジャッキ操作量Ｊの値UJの算出方
法について詳述する。In the fuzzy inference executed by the fuzzy controller 2 in FIG. 1, fuzzy logic operation is performed using the control rule (1) and the membership function to calculate the screw conveyor operation amount S and the shield jack operation amount J. To do. FIG. 2 shows a flowchart of the fuzzy inference. Hereinafter, the screw conveyor operation amount S according to FIG.
The method of calculating the value US and the value UJ of the shield jack operation amount J will be described in detail.
ステップS1で、上記土圧計１によって隔壁土圧の値Ｐが
測定されてファジー制御装置２にインプットされる。In step S 1 , the earth pressure gauge 1 measures the partition wall earth pressure value P and inputs it to the fuzzy controller 2.
ステップS2で、上記ファジー制御装置２によって、ステ
ップS1でインプットされた隔壁土圧の値Ｐと、メモリに
記憶している隔壁土圧の目標値Ｒとの偏差ｅ（＝Ｐ−
Ｒ）が算出される。In step S 2, by the fuzzy control unit 2, and the value P of the input has been septum soil pressure in step S 1, the deviation between the target value R of the partition wall soil pressure stored in the memory e (= P-
R) is calculated.
ステップS3で、上記偏差ｅの変化量△ｅがファジー制御
装置２によって算出される。In step S 3 , the change amount Δe of the deviation e is calculated by the fuzzy control device 2.
ステップS4で、上記制御ルール（１）の前件部の各命題
の適合度hAi（ｅ）およびhBi（△ｅ）が算出される。In step S 4 , the fitness hAi (e) and hBi (Δe) of each proposition in the antecedent part of the control rule (1) are calculated.
ステップS5で、上記ステップS4で算出された上記前件部
の各命題毎の適合度hAi（ｅ）およびhBi（△ｅ）に基づ
いて、上記制御ルールの前件部の適合度ωｉが次式によ
って算出される。In step S 5 , the fitness ωi of the antecedent part of the control rule is calculated based on the fitness hAi (e) and hBi (Δe) of each proposition in the antecedent part calculated in step S 4. It is calculated by the following formula.
ωｉ＝min｛hAi（ｅ）,hBi（△ｅ）｝ これは、上記制御ルール（１）において、ｅ＝Aiかつ△
ｅ＝Biなる命題の適合度は、ｅ＝Aiなる命題の適合度と
△ｅ＝Biなる命題の適合度のうち、小さいほうの適合度
になることを表している。ωi = min {hAi (e), hBi (Δe)} This is e = Ai and Δ in the above control rule (1).
The fitness of the proposition e = Bi indicates that the fitness of the proposition e = Ai or the fitness of the proposition Δe = Bi is the smaller fitness.
ステップS6で、上記ステップS5で算出された制御ルール
（１）の前件部の適合度ωｉに基づいて、上記制御ルー
ル（１）の後件部（“then"部）の適合度（すなわち、
上記制御ルール（１）による推論結果）が次式によって
算出される。In step S 6 , based on the suitability ωi of the antecedent part of the control rule (1) calculated in step S 5 , the suitability () of the consequent part (“then” part) of the control rule (1) ( That is,
The inference result according to the control rule (1) is calculated by the following equation.
hCi*（Ｓ）＝ωｉ・hCi（Ｓ） hDi*（Ｊ）＝ωｉ・hDi（ｊ） これは、上述のごとく制御ルール（１）の前件部が適合
度ωｉで成立すれば、その制御ルール（１）の後件部も
ωｉの適合度で成立することを表している。hCi * (S) = ωi · hCi (S) hDi * (J) = ωi · hDi (j) As described above, if the antecedent part of the control rule (1) is satisfied with the goodness of fit ωi, the control is performed. It also indicates that the consequent part of rule (1) is also satisfied with the goodness of fit of ωi.
ステップS7で、上記ステップS6で算出されたｉ＝１〜ａ
のａ個の制御ルールに関する上記総ての後件部の適合度
hCi*（Ｓ）およびhDi*（Ｊ）より、全制御ルールの後件
部のスクリューコンベアの操作量に関する総合メンバー
シップ関数HS（Ｓ）、上記全制御ルールの後件部のシー
ルドジャッキの操作量に関する総合メンバーシップ関数
HJ（Ｊ）が次式によって算出される。In step S 7 , i = 1 to a calculated in step S 6 above.
Consistency of all consequent parts for the a control rules of
From hCi * (S) and hDi * (J), the total membership function HS (S) related to the operation amount of the screw conveyor in the consequent part of all control rules, and the operation amount of the shield jack in the consequent part of all control rules above. General membership function for
HJ (J) is calculated by the following equation.
HS（Ｓ）＝max｛hCi*（Ｓ）｝ HJ（Ｊ）＝max｛hDi*（Ｊ）｝ これは、上記偏差ｅがAi,その偏差の変化量△ｅがBiの
とき、隔壁土圧を目標値に近付けるためのスクリューコ
ンベア操作量Ｓの発生度合いを回転数の関数として、ま
た、シールドジャッキ操作量Ｊの発生度合いを推進速度
の関数として表したものである。HS (S) = max {hCi * (S)} HJ (J) = max {hDi * (J)} This means that when the deviation e is Ai and the variation Δe of the deviation is Bi, the partition wall earth pressure is Is expressed as a function of the rotation speed, and the generation degree of the shield jack operation amount J is a function of the propulsion speed.
ステップS8で、スクリューコンベアの操作量USおよびシ
ールドジャッキの操作量UJが、次式によって算出され
る。In step S 8, the operation amount UJ operation amount US and shield jacks of the screw conveyor is calculated by the following equation.
ステップS9で、上記ステップS8で算出されたスクリュー
コンベアの操作量USおよびシールドジャッキの操作量UJ
が、上述のようにD/A変換器９または10に出力される。
そして、終了の指示がなければステップS1に戻る。 In step S 9 , the operation amount US of the screw conveyor and the operation amount UJ of the shield jack calculated in step S 8 are calculated.
Is output to the D / A converter 9 or 10 as described above.
Then, if there is no end instruction, the process returns to step S 1 .
このようにして求められたスクリューコンベアの操作量
USおよびシールドジャッキの操作量UJに基づいて、上述
のようにしてスクリューコンベア５の回転数の制御およ
びシールドジャッキ５の推進速度の制御が行われるので
ある。Operation amount of screw conveyor obtained in this way
The rotation speed of the screw conveyor 5 and the propulsion speed of the shield jack 5 are controlled as described above based on the operation amount UJ of the US and the shield jack.
このように、この発明においては、隔壁土圧の測定値と
隔壁土圧の目標値との偏差およびその偏差の変化量と、
上記偏差および変化量に関する経験則から求めた制御ル
ールから、スクリューコンベア５の回転数の操作量およ
びシールドジャッキ６の推進速度の操作量をファジー推
論し、この操作量に基づいてスクリューコンベア５の回
転数およびシールドジャッキ６の推進速度を制御するの
で、オペレータの経験と勘とに基づかなくとも、隔壁土
圧の制御を自動的にかつ制度良く行うことができる。し
たがって、この発明によれば、上記隔壁土圧を制御する
ことによって、シールド機７のチャンバー内土圧に対抗
する切羽土圧を制御して、切羽を安定させることができ
る。Thus, in the present invention, the deviation between the measured value of the bulkhead soil pressure and the target value of the bulkhead soil pressure and the amount of change in the deviation,
From the control rule obtained from the empirical rule concerning the deviation and the variation, the operation amount of the rotation speed of the screw conveyor 5 and the operation amount of the propulsion speed of the shield jack 6 are fuzzy inferred, and the rotation of the screw conveyor 5 is performed based on this operation amount. Since the number and the propulsion speed of the shield jack 6 are controlled, it is possible to automatically and accurately control the bulkhead earth pressure without relying on the experience and intuition of the operator. Therefore, according to the present invention, by controlling the partition wall earth pressure, it is possible to control the earth face pressure against the earth pressure in the chamber of the shield machine 7 to stabilize the face.
上記実施例において、スクリューコンベア５の回転数お
よびシールドジャッキ６の推進速度を制御する際に、両
者の制御の程度を上記偏差値によって次のように変化さ
せてもよい。すなわち、偏差値が所定値より小さい場合
はスクリューコンベア５の回転数を制御し、偏差値が所
定の値よりも大きいときには少なくともシールドジャッ
キ６の推進速度を制御するのである。このことは、スク
リューコンベア５の回転数を制御して排土量を調節する
よりも、シールドジャッキ６の推進速度を制御してシー
ルド機７全体を前進させて取り込み土砂量を調節する方
が、チャンバー内土圧の変化量が大きいことに基づくも
のである。こうすることにより、偏差値の大きさに応じ
てスクリューコンベア５のみによる制御、シールドジャ
ッキ６のみによる制御、スクリューコンベア５とシール
ドジャッキ６の両者による制御の３種類の制御を行うこ
とができ、隔壁土圧の制御を偏差値の大きさに応じてよ
りきめ細かく制御することができる。上述のような制御
は、例えば、第２図のフローチャートにおけるテップS9
でスクリューコンベアの操作量USおよびシールドジャッ
キの操作量UJを出力する際に、ステップS8で求めた操作
量USおよび操作量UJに上記偏差値の大きさに応じた係数
を掛けることによって実現できる。In the above embodiment, when controlling the number of revolutions of the screw conveyor 5 and the propulsion speed of the shield jack 6, the degree of control of both may be changed as follows according to the deviation value. That is, when the deviation value is smaller than the predetermined value, the rotation speed of the screw conveyor 5 is controlled, and when the deviation value is larger than the predetermined value, at least the propulsion speed of the shield jack 6 is controlled. This means that it is better to control the propulsion speed of the shield jack 6 and move the shield machine 7 forward to adjust the amount of sediment taken in, rather than controlling the rotation speed of the screw conveyor 5 to adjust the amount of soil discharged. This is based on the large change in earth pressure in the chamber. By doing so, it is possible to perform three types of control, that is, control by the screw conveyor 5 only, control by the shield jack 6 only, and control by both the screw conveyor 5 and the shield jack 6 according to the magnitude of the deviation value. The earth pressure can be controlled more finely according to the magnitude of the deviation value. The above-mentioned control is performed by, for example, step S 9 in the flowchart of FIG.
When outputting the operation amount US and the operation amount UJ of shield jacks of the screw conveyor in, can be realized by multiplying the coefficients according to the magnitude of the deviation of the operation amount US and the operation amount UJ obtained in step S 8 .
上記実施例はファジー制御部２から出力されるスクリュ
ーコンベア５の回転数の操作量を表す信号およびシール
ドジャッキ６の推進速度の操作量を表す信号に従って、
スクリューコンベア５の回転数の制御およびシールドジ
ャッキ６の推進速度の制御を行うようにしている。しか
し、この発明はこれに限定されるものではなく、ファジ
ー制御部２から出力されるスクリューコンベアの回転数
の操作量を表す信号またはシールドジャッキの推進速度
の操作量を表す信号のいずれか一方の信号に従って、ス
クリューコンベアの回転数の制御またはシールドジャッ
キの推進速度の制御のいずれか一方を行うようにしても
よい。In the above embodiment, according to the signal output from the fuzzy controller 2 indicating the operation amount of the rotation speed of the screw conveyor 5 and the signal indicating the operation amount of the propulsion speed of the shield jack 6,
The rotation speed of the screw conveyor 5 and the propulsion speed of the shield jack 6 are controlled. However, the present invention is not limited to this, and either one of the signal output from the fuzzy control unit 2 representing the manipulated variable of the rotation speed of the screw conveyor or the signal representing the manipulated variable of the propulsion speed of the shield jack. Depending on the signal, either the rotation speed of the screw conveyor or the propulsion speed of the shield jack may be controlled.
＜発明の効果＞ 以上より明らかなように、この発明のシールド工法にお
ける切羽土圧制御方法は、チャンバー内の土圧を測定
し、この土圧の測定値と土圧の目標値との偏差およびそ
の変化量と、上記偏差およびその変化量に関する経験則
から求めた制御ルールに基づいて、ファジー推論により
スクリューコンベアの回転数の操作量またはシールドジ
ャッキの推進速度の操作量の少なくともいずれか一方の
操作量を求め、上記操作量に基づいて、スクリューコン
ベアの回転数またはシールドジャッキの推進速度の少な
くともいずれか一方を制御するようにしたので、オペレ
ータの経験と勘とに基づかなくとも、土圧の制御を自動
的にかつ制度良く行うことができる。したがって、この
発明によれば、シールド機のチャンバー内土圧に対抗す
る切羽土圧を制御して、切羽を安定させることができ
る。<Effects of the Invention> As is clear from the above, the method for controlling the face earth pressure in the shield construction method of the present invention measures the earth pressure in the chamber and determines the deviation between the measured earth pressure value and the target earth pressure value. Based on the change amount and the control rule obtained from the above deviation and the empirical rule concerning the change amount, at least one of the operation amount of the screw conveyor rotation speed and the shield jack propulsion speed is operated by fuzzy reasoning. Based on the operation amount, it is possible to control at least one of the rotation speed of the screw conveyor and the propulsion speed of the shield jack, so it is possible to control the earth pressure even if it is not based on the experience and intuition of the operator. Can be done automatically and systematically. Therefore, according to the present invention, it is possible to stabilize the face by controlling the face earth pressure against the earth pressure in the chamber of the shield machine.
また、この発明のスクリューコンベアの回転数およびシ
ールドジャッキの推進速度の両者を制御するシールド工
法における切羽土圧制御法方は、上記土圧の測定値と土
圧の目標値との偏差値が所定値よりも小さいときには上
記スクリューコンベアの回転数を制御し、上記偏差値が
所定値よりも大きいときには少なくとも上記シールドジ
ャッキの推進速度を制御するようにしたので、上記偏差
値の大きさによって、土圧の制御をよりきめ細かく制御
することができる。したがって、この発明によれば、シ
ールド機のチャンバー内土圧に対抗する切羽土圧をより
きめ細かく制御して、切羽をさらに安定させることがで
きる。Further, the face earth pressure control method in the shield construction method for controlling both the rotation speed of the screw conveyor and the propulsion speed of the shield jack of the present invention, the deviation value between the measured value of the earth pressure and the target value of the earth pressure is predetermined. When it is smaller than the value, the rotation speed of the screw conveyor is controlled, and when the deviation value is larger than a predetermined value, at least the propulsion speed of the shield jack is controlled. The control of can be controlled more finely. Therefore, according to the present invention, it is possible to more finely control the earth pressure of the face against the earth pressure in the chamber of the shield machine to further stabilize the face.
第１図はこの発明のシールド工法における切羽土圧制御
方法に係る切羽土圧制御装置の概略図、第２図はファジ
ー推論のフローチャート、第３図はシールド工法の説明
図、第４図および第５図はメンバーシップ関数の一例を
示す図である。 １…土圧計、２…ファジー制御装置、 ３…第１ポンプ、４…第２ポンプ、 ５…スクリューコンベア、 ６…シールドジャッキ、７…シールド機、 ８…A/D変換器， 9,10…D/A変換器、11…第１電磁バルブ、 12…第２電磁バルブ。1 is a schematic diagram of a face earth pressure control device according to a face earth pressure control method in a shield construction method of the present invention, FIG. 2 is a flowchart of fuzzy reasoning, FIG. 3 is an explanatory view of the shield construction method, FIG. 4 and FIG. FIG. 5 is a diagram showing an example of the membership function. 1 ... Earth pressure gauge, 2 ... Fuzzy control device, 3 ... 1st pump, 4 ... 2nd pump, 5 ... Screw conveyor, 6 ... Shield jack, 7 ... Shield machine, 8 ... A / D converter, 9, 10 ... D / A converter, 11 ... 1st solenoid valve, 12 ... 2nd solenoid valve.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 背野 康英 東京都港区赤坂１―３―10 株式会社奥村 組東京支社内 (72)発明者 浅野 剛 東京都港区赤坂１―３―10 株式会社奥村 組東京支社内 (56)参考文献 特開 昭59−15199（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−128633（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−144197（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−180295（ＪＰ，Ｕ) 土木学会誌、72〔11〕（1987）Ｐ．125 土木学会論文集、第391号／ＶＩ−８ （1988）Ｐ．169−178 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yasuhide Ueno 1-3-10 Akasaka, Minato-ku, Tokyo Okumura Corp. Tokyo branch office (72) Inventor Tsuyoshi Asano 1-3-10 Akasaka, Minato-ku, Tokyo Shares Company Okumura Gumi Tokyo Branch Office (56) Reference JP-A-59-15199 (JP, A) JP-A-52-128633 (JP, A) Actually open 56-144197 (JP, U) Actual-open Sho-61-180295 (JP, U) Journal of Japan Society of Civil Engineers, 72 [11] (1987) P. 125 JSCE Proceedings, No. 391 / VI-8 (1988) P. 169-178
Claims (4)
レートの前端に設けられたカッターと、上記スキンプレ
ート内をチャンバーと機械室に区切る隔壁と、上記チャ
ンバー内の土砂を排出するスクリューコンベアと、上記
機械室の後方の上記スキンプレート内周縁に取り付けら
れたシールドジャッキからなるシールド機によって、地
盤を掘削する際に、上記チャンバー内の土圧を制御する
方法であって、 上記チャンバー内の土圧を測定し、 上記測定した土圧と土圧の目標値との偏差およびその変
化量と、上記偏差およびその変化量に関する経験則から
求めた制御ルールに基づいて、ファジー推論により上記
スクリューコンベアの回転数の操作量を求め、 上記操作量に基づいて上記スクリューコンベアの回転数
を制御することを特徴とするシールド工法における切羽
土圧制御方法。1. A cylindrical skin plate, a cutter provided at the front end of the skin plate, a partition wall for partitioning the inside of the skin plate into a chamber and a machine room, and a screw conveyor for discharging the sand in the chamber. A method for controlling earth pressure in the chamber when excavating the ground by a shield machine including a shield jack attached to an inner peripheral edge of the skin plate at the rear of the machine room. Based on the control rule obtained from the deviation between the measured earth pressure and the target value of the earth pressure and the change amount thereof, and the empirical rule of the deviation and the change amount thereof, the rotation of the screw conveyor by fuzzy reasoning. It is characterized in that the operation amount of the number is obtained, and the rotation number of the screw conveyor is controlled based on the operation amount. Face earth pressure control method in Rudo method.
レートの前端に設けられたカッターと、上記スキンプレ
ート内をチャンバーと機械室に区切る隔壁と、上記チャ
ンバー内の土砂を排出するスクリューコンベアと、上記
機械室の後方の上記スキンプレート内周縁に取り付けら
れたシールドジャッキからなるシールド機によって、地
盤を掘削する際に、上記チャンバー内の土圧を制御する
方法であって、 上記チャンバー内の土圧を測定し、 上記測定した土圧と土圧の目標値との偏差およびその変
化量と、上記偏差およびその変化量に関する経験則から
求めた制御ルールに基づいて、ファジー推論により上記
シールドジャッキの推進速度の操作量を求め、 上記操作量に基づいて上記シールドジャッキの推進速度
を制御することを特徴とするシールド工法における切羽
土圧制御方法。2. A cylindrical skin plate, a cutter provided at the front end of the skin plate, a partition wall for partitioning the inside of the skin plate into a chamber and a machine room, and a screw conveyor for discharging the earth and sand in the chamber. A method for controlling earth pressure in the chamber when excavating the ground by a shield machine including a shield jack attached to an inner peripheral edge of the skin plate at the rear of the machine room. Based on the deviation between the measured earth pressure and the target value of the earth pressure and its change amount, and the control rule obtained from the empirical rule of the deviation and the change amount, promotion of the shield jack by fuzzy reasoning. It is characterized in that an operation amount of speed is obtained and the propulsion speed of the shield jack is controlled based on the operation amount. Face earth pressure control method in Rudo method.
レートの前端に設けられたカッターと、上記スキンプレ
ート内をチャンバーと機械室に区切る隔壁と、上記チャ
ンバー内の土砂を排出するスクリューコンベアと、上記
機械室の後方の上記スキンプレート内周縁に取り付けら
れたシールドジャッキからなるシールド機によって、地
盤を掘削する際に、上記チャンバー内の土圧を制御する
方法であって、 上記チャンバー内の土圧を測定し、 上記測定した土圧と土圧の目標値との偏差およびその変
化量と、上記偏差およびその変化量に関する経験則から
求めた制御ルールに基づいて、ファジー推論により上記
スクリューコンベアの回転数の操作量および上記シール
ドジャッキの推進速度の操作量を求め、 上記各操作量に基づいて上記スクリューコンベアの回転
数および上記シールドジャッキの推進速度を制御するこ
とを特徴とするシールド工法における切羽土圧制御方
法。3. A cylindrical skin plate, a cutter provided at the front end of the skin plate, a partition wall for partitioning the inside of the skin plate into a chamber and a machine room, and a screw conveyor for discharging the sediment in the chamber. A method for controlling earth pressure in the chamber when excavating the ground by a shield machine including a shield jack attached to an inner peripheral edge of the skin plate at the rear of the machine room. Based on the control rule obtained from the deviation between the measured earth pressure and the target value of the earth pressure and the change amount thereof, and the empirical rule of the deviation and the change amount thereof, the rotation of the screw conveyor by fuzzy reasoning. Number of manipulated variables and the manipulated variable of the shield jack propulsion speed, and based on each of the manipulated variables Face earth pressure control method in the shield method, wherein a Konbea of speed and controlling the advancing speed of the shield jacks.
工法における切羽土圧制御法方において、上記スクリュ
ーコンベアの回転数および上記シールドジャッキの推進
速度の制御は、 上記土圧の偏差値が所定値よりも小さいときには上記ス
クリューコンベアの回転数を制御し、上記土圧の偏差値
が所定値よりも大きいときには少なくとも上記シールド
ジャッキの推進速度を制御するようにしたことを特徴と
するシールド工法における切羽土圧制御方法。4. A method for controlling the earth pressure of a face in the shield construction method according to claim 3, wherein the rotational speed of the screw conveyor and the propulsion speed of the shield jack are controlled by using the deviation value of the earth pressure. When it is smaller than a predetermined value, the number of revolutions of the screw conveyor is controlled, and when the deviation value of the earth pressure is larger than a predetermined value, at least the propulsion speed of the shield jack is controlled. Face earth pressure control method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63094255A JPH0694783B2 (en) | 1988-04-14 | 1988-04-14 | Face earth pressure control method in shield method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63094255A JPH0694783B2 (en) | 1988-04-14 | 1988-04-14 | Face earth pressure control method in shield method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01263383A JPH01263383A (en) | 1989-10-19 |
| JPH0694783B2 true JPH0694783B2 (en) | 1994-11-24 |
Family
ID=14105183
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63094255A Expired - Lifetime JPH0694783B2 (en) | 1988-04-14 | 1988-04-14 | Face earth pressure control method in shield method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0694783B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6949623B2 (en) * | 2017-08-28 | 2021-10-13 | 清水建設株式会社 | Operation setting presentation device and program |
| JP7061891B2 (en) * | 2018-02-21 | 2022-05-02 | 清水建設株式会社 | Operation estimation device and operation estimation method |
-
1988
- 1988-04-14 JP JP63094255A patent/JPH0694783B2/en not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 土木学会誌、７２〔１１〕（１９８７）Ｐ．１２５ |
| 土木学会論文集、第３９１号／ＶＩ−８（１９８８）Ｐ．１６９−１７８ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01263383A (en) | 1989-10-19 |
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