JPH0774590B2 - 掘進機における土質性状判別装置 - Google Patents
掘進機における土質性状判別装置Info
- Publication number
- JPH0774590B2 JPH0774590B2 JP3189610A JP18961091A JPH0774590B2 JP H0774590 B2 JPH0774590 B2 JP H0774590B2 JP 3189610 A JP3189610 A JP 3189610A JP 18961091 A JP18961091 A JP 18961091A JP H0774590 B2 JPH0774590 B2 JP H0774590B2
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- JP
- Japan
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- soil
- face
- excavator
- rotary cutter
- sensor
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- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シールド掘進機やトン
ネルボーリングマシン（トンネル掘進機）等の掘進機に
おいて、土質を検知してその性状を判別する装置に関す
る。
ネルボーリングマシン（トンネル掘進機）等の掘進機に
おいて、土質を検知してその性状を判別する装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】トンネル掘削工事では、掘削対象地盤の
土質性状に適合した施工管理や施工対策を講ずる必要が
あり、それが不適当であると切羽崩壊や地表陥没事故に
もつながる。そのため、切羽の土質性状を常時把握する
必要がある。
土質性状に適合した施工管理や施工対策を講ずる必要が
あり、それが不適当であると切羽崩壊や地表陥没事故に
もつながる。そのため、切羽の土質性状を常時把握する
必要がある。
【０００３】従来、密閉式シールド掘進機やトンネルボ
ーリングマシンでは、切羽の土質性状の把握を主に次の
又はの方法で行っていた。 排土観察による方法。 この方法は、スクリューコンベヤや排砂ピットに排出さ
れた土砂（ずり）を直接目視観察する。 推定土質縦断面による方法。 この方法は、事前の地盤調査の結果から土質縦断面を推
定する。
ーリングマシンでは、切羽の土質性状の把握を主に次の
又はの方法で行っていた。 排土観察による方法。 この方法は、スクリューコンベヤや排砂ピットに排出さ
れた土砂（ずり）を直接目視観察する。 推定土質縦断面による方法。 この方法は、事前の地盤調査の結果から土質縦断面を推
定する。
【０００４】また、研究・試行段階の方法として次の
及びがあった。 比抵抗法。 この方法は、比抵抗が土質（特に含水比）によって異な
ることを利用して土質判別をする。 コーンペネトロメータ法。 この方法は、ＡＥ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ・Ｅｍｉｓｓｉｏ
ｎ）センサ、又は加速度センサ或いは荷重センサを装着
したコーン状のペネトロメータ（Ｃｏｎｅ−Ｐｅｎｅｔ
ｒｏｍｅｔｅｒ）を掘進機の前面から土中に貫入させ、
その貫入時の音波、又は振動加速度或いは貫入抵抗の状
況から土質を判別する。
及びがあった。 比抵抗法。 この方法は、比抵抗が土質（特に含水比）によって異な
ることを利用して土質判別をする。 コーンペネトロメータ法。 この方法は、ＡＥ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ・Ｅｍｉｓｓｉｏ
ｎ）センサ、又は加速度センサ或いは荷重センサを装着
したコーン状のペネトロメータ（Ｃｏｎｅ−Ｐｅｎｅｔ
ｒｏｍｅｔｅｒ）を掘進機の前面から土中に貫入させ、
その貫入時の音波、又は振動加速度或いは貫入抵抗の状
況から土質を判別する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来の方法ではそれぞれ次のような問題点があった。 排土観察による方法。 切羽面の土砂が排出されるまでのタイムラグがあり、リ
アルタイムの観測ができないばかりでなく、個人差も大
きい。また、切羽全体の土が混合されたものを観察する
ため、施工上問題となる崩壊性の土がどこに分布してい
るか判別できない。
従来の方法ではそれぞれ次のような問題点があった。 排土観察による方法。 切羽面の土砂が排出されるまでのタイムラグがあり、リ
アルタイムの観測ができないばかりでなく、個人差も大
きい。また、切羽全体の土が混合されたものを観察する
ため、施工上問題となる崩壊性の土がどこに分布してい
るか判別できない。
【０００６】 推定土質縦断面による方法。 地盤調査が通常１００ｍ〜５００ｍ間隔で行われている
ため、局所的な堆積状況の変化を把握することが難し
く、推定誤差が大きい。 比抵抗法。 薄層の場合の測定が非常に困難であり、しかも泥水によ
る影響が大きい。
ため、局所的な堆積状況の変化を把握することが難し
く、推定誤差が大きい。 比抵抗法。 薄層の場合の測定が非常に困難であり、しかも泥水によ
る影響が大きい。
【０００７】 コーンペネトロメータ法。 センサを切羽面に貫入しながら測定するため、切羽全体
の土質分布を観測するには多数の装置が必要となる。ま
た、掘進機の掘進停止時にしか測定を行えない。
の土質分布を観測するには多数の装置が必要となる。ま
た、掘進機の掘進停止時にしか測定を行えない。
【０００８】本発明の目的は、土質状況を、掘進しなが
ら連続してリアルタイムでしかも分布の態様まで精度良
くかつ少ないセンサ数をもって広範囲に観測でき、また
センサ及びその支持機構に無理な力が加わることなくス
ムーズに検出することができる土質性状判別装置を提供
することにある。
ら連続してリアルタイムでしかも分布の態様まで精度良
くかつ少ないセンサ数をもって広範囲に観測でき、また
センサ及びその支持機構に無理な力が加わることなくス
ムーズに検出することができる土質性状判別装置を提供
することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明では、掘進機前面
の回転カッタに、切羽との間の接触音を検出して電気信
号に変換する受振センサを設け、この受振センサに、そ
れからの電気信号を解析して土質の判別をする波形解析
装置を接続してなるものである。
の回転カッタに、切羽との間の接触音を検出して電気信
号に変換する受振センサを設け、この受振センサに、そ
れからの電気信号を解析して土質の判別をする波形解析
装置を接続してなるものである。
【００１０】
【作用】回転カッタを回転させて掘進すると、該回転カ
ッタと一体に受振センサが切羽面と接触しながら旋回
し、切羽面の土質を全周にわたって電気信号として検出
する。この受振センサから出力される土質に応じた電気
信号は、波形解析装置による波形解折によって土質状況
とその分布が判別される。
ッタと一体に受振センサが切羽面と接触しながら旋回
し、切羽面の土質を全周にわたって電気信号として検出
する。この受振センサから出力される土質に応じた電気
信号は、波形解析装置による波形解折によって土質状況
とその分布が判別される。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づき詳細
に説明する。図１はシールド掘進機１に適用した例を示
す。シールド掘進機１の前面の回転カッタ２は軸３を中
心に公知に如く回転される。この回転カッタ２の面板４
の表面に、センサユニット５が、図２に示すように隣接
する刃６の中間に装着され、該センサユニット５は面板
４と一体に回転する。
に説明する。図１はシールド掘進機１に適用した例を示
す。シールド掘進機１の前面の回転カッタ２は軸３を中
心に公知に如く回転される。この回転カッタ２の面板４
の表面に、センサユニット５が、図２に示すように隣接
する刃６の中間に装着され、該センサユニット５は面板
４と一体に回転する。
【００１２】図３にセンサユニット５の一例を示す。こ
のセンサユニット５は、面板４の表面に取り付けられる
台板７に、センサホルダであるレバー８を支点８’にお
いて回動自在に枢着し、該レバー８の遊端部に受振セン
サ９を緩衝材１０を介して保持している。受振センサ９
の前面には接触子１１が設けられている。レバー８は、
接触子１１を切羽面１２に圧接させるためスプリング１
３により面板４の前方へ付勢されている。
のセンサユニット５は、面板４の表面に取り付けられる
台板７に、センサホルダであるレバー８を支点８’にお
いて回動自在に枢着し、該レバー８の遊端部に受振セン
サ９を緩衝材１０を介して保持している。受振センサ９
の前面には接触子１１が設けられている。レバー８は、
接触子１１を切羽面１２に圧接させるためスプリング１
３により面板４の前方へ付勢されている。
【００１３】同図において、面板４が回転して刃６が矢
印方向に移動しながら地盤を掘削すると、その掘削後の
切羽面１２に接触子１１が圧接しながら刃６と同時に移
動し、切羽面１２との摩擦により微小の音を発生する。
その音は、切羽面１２の表面の粗さによって特性が異な
る。例えば、図４に示すように礫地盤Ａであれば、表面
の粗さが大きいので、図５に示すように音の振幅は大き
くかつ周波数分布も大きい。砂地盤Ｂでは表面の粗さが
小さいので、音の振幅は小さいが周波数は若干高くな
る。シルト・粘土地盤Ｃでは表面が滑らかであるため、
音の発生はほとんど無い。
印方向に移動しながら地盤を掘削すると、その掘削後の
切羽面１２に接触子１１が圧接しながら刃６と同時に移
動し、切羽面１２との摩擦により微小の音を発生する。
その音は、切羽面１２の表面の粗さによって特性が異な
る。例えば、図４に示すように礫地盤Ａであれば、表面
の粗さが大きいので、図５に示すように音の振幅は大き
くかつ周波数分布も大きい。砂地盤Ｂでは表面の粗さが
小さいので、音の振幅は小さいが周波数は若干高くな
る。シルト・粘土地盤Ｃでは表面が滑らかであるため、
音の発生はほとんど無い。
【００１４】受振センサ９は、上記のような摩擦音をそ
の発生源の至近位置でアナログ電気信号として検出す
る。このアナログ電気信号は増幅器１４で増幅された
後、回線１５（図１）を介してコンピュータによる波形
解析装置１６へ伝送される。
の発生源の至近位置でアナログ電気信号として検出す
る。このアナログ電気信号は増幅器１４で増幅された
後、回線１５（図１）を介してコンピュータによる波形
解析装置１６へ伝送される。
【００１５】波形解析装置１６は、例えば上記のような
３様の波形を別々に検出するためのフィルタ１７Ａ・１
７Ｂ・１７Ｃ、及びＣＰＵやＡ／Ｄコンバータ等を含む
演算処理装置１８から構成されている。この演算処理装
置１８には、回転カッタ２の回転を検出するカッタ回転
検出器１９からのタイミング信号が入力される。演算処
理装置１８は、フィルタ１７Ａ・１７Ｂ・１７Ｃからの
アナログ電気信号を回転カッタ２の回転タイミングに従
って処理する。つまり、土質の違いによって発生する音
の特性の違いを、振幅及びスペクトル分布等の定量的デ
ータに置き換えて土質性状の判別を行う。
３様の波形を別々に検出するためのフィルタ１７Ａ・１
７Ｂ・１７Ｃ、及びＣＰＵやＡ／Ｄコンバータ等を含む
演算処理装置１８から構成されている。この演算処理装
置１８には、回転カッタ２の回転を検出するカッタ回転
検出器１９からのタイミング信号が入力される。演算処
理装置１８は、フィルタ１７Ａ・１７Ｂ・１７Ｃからの
アナログ電気信号を回転カッタ２の回転タイミングに従
って処理する。つまり、土質の違いによって発生する音
の特性の違いを、振幅及びスペクトル分布等の定量的デ
ータに置き換えて土質性状の判別を行う。
【００１６】判別結果は、表示又は記録装置２０によっ
て表示又は記録される。判別データの表現方法は種々考
えられるが、図１は、土質性状をＣＲＴ等の表示装置２
０上に模式断面図にして表示した状態を示している。
て表示又は記録される。判別データの表現方法は種々考
えられるが、図１は、土質性状をＣＲＴ等の表示装置２
０上に模式断面図にして表示した状態を示している。
【００１７】以上本発明の実施例を説明したが、本発明
はこれに限られるものではない。すなわち、本発明は、
トンネルボーリングマシン等の他の掘進機にも適用でき
る。複数の受振センサを回転カッタの半径方向に離して
取り付ければ、土質分布状況の把握の精度が一層高ま
る。また、受振センサを保持するホルダもレバーに限ら
れるものではない。
はこれに限られるものではない。すなわち、本発明は、
トンネルボーリングマシン等の他の掘進機にも適用でき
る。複数の受振センサを回転カッタの半径方向に離して
取り付ければ、土質分布状況の把握の精度が一層高ま
る。また、受振センサを保持するホルダもレバーに限ら
れるものではない。
【００１８】
【発明の効果】本発明は、切羽との間の接触音を検出し
て電気信号に変換する受振センサを回転カッタと一体に
回転させて土質性状を切羽断面の全周にわたりリアルタ
イムで連続的に検出できるため、次のような効果があ
る。 土質状況を掘進しながら連続してリアルタイムで判
別できる。 受振センサで切羽との間の接触音を検出するので、
切羽との間に大きな力がかからず、切羽側からの抵抗も
少ないので、土質性状とその分布の態様を精度良くかつ
少ないセンサ数をもって広範囲に効率良く観測できる。 切羽との間の接触音を検出するので、受振センサ及
びその支持機構に無理な力が加わることなくスムーズに
検出することができる。 地盤状況に適した泥水・加泥材調整が可能になる。 適切な掘削施工管理及び対策を講ずることができる
ので、切羽の安定性向上及び地表面の沈下抑制が図れ
る。
て電気信号に変換する受振センサを回転カッタと一体に
回転させて土質性状を切羽断面の全周にわたりリアルタ
イムで連続的に検出できるため、次のような効果があ
る。 土質状況を掘進しながら連続してリアルタイムで判
別できる。 受振センサで切羽との間の接触音を検出するので、
切羽との間に大きな力がかからず、切羽側からの抵抗も
少ないので、土質性状とその分布の態様を精度良くかつ
少ないセンサ数をもって広範囲に効率良く観測できる。 切羽との間の接触音を検出するので、受振センサ及
びその支持機構に無理な力が加わることなくスムーズに
検出することができる。 地盤状況に適した泥水・加泥材調整が可能になる。 適切な掘削施工管理及び対策を講ずることができる
ので、切羽の安定性向上及び地表面の沈下抑制が図れ
る。
【図１】本発明による土質性状判別装置をシールド掘進
機に適用した例の概念図である。
機に適用した例の概念図である。
【図２】同シールド掘進機の回転カッタの正面図であ
る。
る。
【図３】受振センサを使用したセンサユニットと回転カ
ッタと切羽の関係を示す拡大平面図である。
ッタと切羽の関係を示す拡大平面図である。
【図４】本発明による土質性状判別装置の一例のブロッ
ク図である。
ク図である。
【図５】同土質性状判別装置の受振センサで検出される
音の波形図である。
音の波形図である。
１ シールド掘進機 ２ 回転カッタ ４ 面板 ８ レバー ９ 受振センサ １６ 波形解析装置
Claims (1)
- 【請求項１】前面に回転カッタを有する掘進機におい
て、前記回転カッタに、切羽との間の接触音を検出して
電気信号に変換する受振センサを設け、この受振センサ
に、それからの電気信号を解析して土質の判別をする波
形解析装置を接続してなることを特徴とする、掘進機に
おける土質性状判別装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3189610A JPH0774590B2 (ja) | 1991-07-04 | 1991-07-04 | 掘進機における土質性状判別装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3189610A JPH0774590B2 (ja) | 1991-07-04 | 1991-07-04 | 掘進機における土質性状判別装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0510090A JPH0510090A (ja) | 1993-01-19 |
| JPH0774590B2 true JPH0774590B2 (ja) | 1995-08-09 |
Family
ID=16244190
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3189610A Expired - Fee Related JPH0774590B2 (ja) | 1991-07-04 | 1991-07-04 | 掘進機における土質性状判別装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0774590B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5997521B2 (ja) * | 2012-07-05 | 2016-09-28 | 鹿島建設株式会社 | シールド機による切羽調査方法 |
| JP5986922B2 (ja) * | 2012-12-27 | 2016-09-06 | 日立造船株式会社 | トンネル掘進機の掘削状況監視システム |
| JP6251128B2 (ja) * | 2014-06-13 | 2017-12-20 | 株式会社奥村組 | シールド掘進機による土質分布の判定方法 |
| JP6342723B2 (ja) * | 2014-06-13 | 2018-06-13 | 株式会社奥村組 | シールド掘進機による切羽土質分布の判別システム |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5539718A (en) * | 1978-09-13 | 1980-03-19 | Tomoe Kogyo Kk | Method of making ground fish meat and plant therefor |
| JPH0431352Y2 (ja) * | 1987-01-27 | 1992-07-28 |
-
1991
- 1991-07-04 JP JP3189610A patent/JPH0774590B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0510090A (ja) | 1993-01-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080809 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090809 Year of fee payment: 14 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |