JPH10142343A - Muddy water propagation wave measuring sensor - Google Patents

Muddy water propagation wave measuring sensor

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JPH10142343A
JPH10142343A JP8296391A JP29639196A JPH10142343A JP H10142343 A JPH10142343 A JP H10142343A JP 8296391 A JP8296391 A JP 8296391A JP 29639196 A JP29639196 A JP 29639196A JP H10142343 A JPH10142343 A JP H10142343A
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JP
Japan
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diaphragm
cutter head
muddy water
holding member
wave
Prior art date
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Pending
Application number
JP8296391A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshihisa Ihara
由久 伊原
Naoya Noguchi
直也 野口
Shigeki Murayama
茂樹 村山
Hitoshi Kitayama
仁志 北山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH10142343A publication Critical patent/JPH10142343A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high sensitivity muddy water propagation wave measuring sensor excellent in abrasion resistance and durability. SOLUTION: The muddy water propagation wave measuring sensor 13 comprises a diaphragm 2 being set in a recess of a cutter head 1 and receiving the reflected wave of a transmitter an acceleration sensor 3 bonded to the back face of the diaphragm 2, a box member 5 having open front for holding the diaphragm 2 oscillatory through a butter member 4 while covering the front face, a member 7 for supporting the diaphragm holding member 5 while defining an airtight space (airtight chamber 6) between the back face of the diaphragm holding member 5 and the recess in the cutter head 1, and a diaphragm guard 8 covering the front face of the recess in the cutter head 1 in order to block intrusion of rubbish. A pressure release hole 10 through which a space (water chamber 9) defined in the back face of the diaphragm 2 communicates the outside is made in the circumferential wall of the diaphragm holding member 5 so that a reflected wave can be measured while balancing the pressure on the surface and rear of the diaphragm 2.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、シールド工法にお
いて地中前方探査を行う泥水伝播波計測センサに関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sensor for measuring a muddy water propagation wave for performing an underground forward exploration in a shield method.

【0002】[0002]

【従来の技術】シールド工法とは、前面に切羽を有する
シールド掘進機を地中に推進させ、周囲の地盤の崩壊を
防ぎながら、その内部で安全に掘削、覆工作業を行いつ
つトンネルを構築する工法である。近年、地下空間の利
用が活発に行われており、とくに都市の地下部ではかな
りの過密状態となっている。したがって、これらの地下
構造物などを傷つけないようにトンネルを構築していか
なければならない。そこで、最近のシールド掘進機に
は、切羽前方の障害物を探査する発信機および受信機か
らなる地中前方探査装置が搭載されている。この地中前
方探査装置として、一般に電磁波式と音波式とが採用さ
れている。しかし、上述した過密状態の部分を避けるた
めトンネルの深度が地下水位以下にまで深くなってお
り、大量の水または海水を含んだ泥水の中を掘削するこ
とが多く、誘電率により地中前方探査を行う電磁波式で
は不適当である。一方、音波式では水がないと音波が伝
播しないため、大量の水分を含んだ泥水中を掘削する場
合に適している。この音波式地中前方探査装置として
は、いわゆるソナーや魚群探知機などと同様に、圧電素
子をウレタンゴムでモールドしたハイドロフォンが使用
されており、音波が発信されてから障害物などによって
反射され戻ってくるまでの時間を複数のセンサで計測
し、その位置や大きさを知るものである。
2. Description of the Related Art The shield construction method is to construct a tunnel while safely excavating and lining work inside a shield excavator having a face on the front surface while propelling it underground to prevent collapse of the surrounding ground. It is a construction method. In recent years, underground space has been actively used, especially in underground urban areas. Therefore, tunnels must be constructed so as not to damage these underground structures. Therefore, recent shield excavators are equipped with an underground forward exploration device including a transmitter and a receiver for exploring obstacles ahead of the face. As the underground forward exploration device, an electromagnetic wave type and a sound wave type are generally adopted. However, in order to avoid the overcrowded part mentioned above, the depth of the tunnel is deeper than the groundwater level, and drilling is often performed in muddy water containing a large amount of water or seawater. It is not suitable for the electromagnetic wave type that performs On the other hand, the sonic wave type is suitable for excavating muddy water containing a large amount of water because sound waves do not propagate without water. As this sound wave type underground forward exploration device, a hydrophone in which a piezoelectric element is molded with urethane rubber is used, like a so-called sonar or fish finder, and a sound wave is transmitted and reflected by obstacles etc. The time to return is measured by a plurality of sensors, and its position and size are known.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、ハイ
ドロフォンは圧電素子をウレタンゴムでモールドしただ
けであるため耐摩耗性および耐久性に乏しく、しかも、
シールド掘進機前面のカッタヘッドに設けられるため、
直に泥水と接触し、礫が衝突することもあり、圧電素子
の摩耗や破損が問題となっていた。さらに、ハイドロフ
ォンは音波を圧電素子の歪みに変換して検出するもので
あること、地中では音波の減衰が大きく微小信号を検出
することができる高感度性が要求されること、などから
ハイドロフォン自体を高強度化することができなかっ
た。
As described above, the hydrophone has poor abrasion resistance and durability because the piezoelectric element is simply molded of urethane rubber, and furthermore,
Because it is provided on the cutter head in front of the shield machine,
The muddy water comes into direct contact with the gravel, which may cause abrasion or breakage of the piezoelectric element. Furthermore, hydrophones convert sound waves into distortions of piezoelectric elements for detection, and require high sensitivity to detect small signals under the ground because sound waves are greatly attenuated. The phone itself could not be strengthened.

【0004】本発明は、かかる問題点を解決するために
創案されたものである。すなわち、耐摩耗性および耐久
性に優れ、しかも高感度である泥水伝播波計測センサを
提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve such a problem. That is, an object of the present invention is to provide a muddy water propagation wave measurement sensor that is excellent in wear resistance and durability and is high in sensitivity.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、前面に
複数のカッタビットを有するカッタヘッドを切羽に対峙
させて回転しながら地中を掘削するシールド掘進機に搭
載され、発信された音波の反射波を受信する泥水伝播波
計測センサにおいて、上記カッタヘッドの凹部に設けら
れ、上記反射波を受信する振動板と、その振動板の背面
に固着された加速度センサと、前面が開放された箱部材
であって、その前面を覆うように上記振動板を緩衝材を
介して振動可能に保持する振動板保持部材と、その振動
板保持部材の背面と上記カッタヘッドの凹部との間に気
密な空間をなすように上記振動板保持部材を支持する支
持部材と、上記カッタヘッドの凹部前面を覆い、礫の侵
入を防止する振動板ガードと、を備え、上記振動板保持
部材の周壁には、上記振動板の背面に構成された空間と
外部とを連通する圧抜孔が設けられ、上記振動板表裏の
圧力バランスを取りつつ上記反射波を計測する、ことを
特徴とする泥水伝播波計測センサが提供される。
According to the present invention, a transmitted sound wave is mounted on a shield machine which excavates underground while rotating a cutter head having a plurality of cutter bits on a front surface facing a face. In the muddy water propagation wave measuring sensor for receiving the reflected wave, the diaphragm provided in the concave portion of the cutter head and receiving the reflected wave, the acceleration sensor fixed to the rear surface of the diaphragm, and the front surface opened. A box member, wherein a diaphragm holding member for vibrating the diaphragm via a cushioning material so as to cover the front surface thereof, and a hermetic seal between a back surface of the diaphragm holding member and a concave portion of the cutter head. A supporting member that supports the diaphragm holding member so as to form a suitable space, and a diaphragm guard that covers the front surface of the concave portion of the cutter head and prevents intrusion of gravel, and a peripheral wall of the diaphragm holding member includes , A pressure release hole communicating the space formed on the back surface of the diaphragm with the outside is provided, and the reflected wave is measured while maintaining the pressure balance between the front and back of the diaphragm. Provided.

【0006】上述した本発明は、圧電素子の代わりに高
感度な加速度センサを使用して反射波である泥水伝播波
を計測しようとするものである。そのために、泥水伝播
波を耐摩耗性および耐久性に優れた振動板で受けるよう
にし、その振動板の振動を加速度センサで電気信号に変
換できるようにしている。この加速度センサは、振動板
の背面に設けられているため、直に泥水や礫などに接す
ることがなく、安定した環境で使用することができ、故
障の恐れが少ない。したがって、耐摩耗性および耐久性
に優れ、しかも高感度である泥水伝播波計測センサを提
供することができる。
The present invention described above is intended to measure a muddy water propagation wave as a reflected wave using a high-sensitivity acceleration sensor instead of a piezoelectric element. For this purpose, muddy water propagation waves are received by a diaphragm having excellent wear resistance and durability, and the vibration of the diaphragm can be converted into an electric signal by an acceleration sensor. Since this acceleration sensor is provided on the back surface of the diaphragm, it does not come into direct contact with muddy water, gravel, or the like, can be used in a stable environment, and has little risk of failure. Therefore, it is possible to provide a muddy water propagation wave measuring sensor that is excellent in wear resistance and durability and is highly sensitive.

【0007】また、本発明の実施の形態によれば、上記
圧抜孔には、砂の侵入を防止するフィルタが設けられて
いることが好ましく、さらに、上記振動板保持部材の外
周面には、フランジ部が設けられており、そのフランジ
部を上記カッタヘッドの凹部側面の全周に渡って挿着さ
れた上記支持部材により支持することが好ましい。
Further, according to the embodiment of the present invention, it is preferable that a filter for preventing sand from entering is provided in the pressure release hole. It is preferable that a flange portion is provided, and that the flange portion be supported by the support member inserted over the entire periphery of the concave side surface of the cutter head.

【0008】上述した本発明の実施の形態の構成によれ
ば、圧抜孔にフィルタを設けたことにより、振動板の背
面に構成された空間に泥や礫などが侵入することがな
く、加速度センサを保護することができ、圧抜孔や振動
板の背面に構成された空間が詰まるのを防止することが
できる。また、振動板保持部材にフランジ部を設けたこ
とにより、支持しやすく、かつ、シールしやすくするこ
とができる。
According to the configuration of the embodiment of the present invention described above, the filter is provided in the pressure release hole, so that mud and gravel do not enter the space formed on the back surface of the diaphragm, and the acceleration sensor Can be protected, and the space formed on the back surface of the pressure release hole and the diaphragm can be prevented from being clogged. In addition, the provision of the flange portion on the diaphragm holding member facilitates the support and the sealing.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を図1および図2を参照して説明する。図1は本発明
の泥水伝播波計測センサを示す側面断面図であり、図2
は本発明の泥水伝播波計測センサを搭載したシールド掘
進機の正面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a side sectional view showing a muddy water propagation wave measuring sensor of the present invention, and FIG.
1 is a front view of a shield machine equipped with a muddy water propagation wave measurement sensor of the present invention.

【0010】図1に示す本発明の泥水伝播波計測センサ
13は、カッタヘッド1の凹部に設けられ、発信機12
(図2参照)から発信された音波の反射波(泥水伝播
波)を受信する振動板2と、その振動板2の背面に固着
された加速度センサ3と、前面が開放された箱部材であ
って、その前面を覆うように振動板2をダイヤフラム4
を介して振動可能に保持する振動板保持部材5と、その
振動板保持部材5の背面とカッタヘッド1の凹部との間
に気密な空間(気密室6)をなすように振動板保持部材
5を支持する支持部材7と、カッタヘッド1の凹部前面
を覆い、礫の侵入を防止する振動板ガード8と、を備
え、振動板保持部材5の周壁には、振動板2の背面に構
成された空間(水室9)と外部とを連通する圧抜孔10
が設けられ、振動板2表裏の圧力バランスを取りつつ反
射波を計測するように構成されたものである。
The muddy water propagation wave measuring sensor 13 of the present invention shown in FIG.
The vibration plate 2 receives a reflected wave (muddy water propagation wave) of a sound wave transmitted from the vibration plate 2 (see FIG. 2), an acceleration sensor 3 fixed to the rear surface of the vibration plate 2, and a box member having an open front surface. The diaphragm 2 so as to cover the front surface thereof.
And a diaphragm holding member 5 that holds the diaphragm so as to be able to vibrate therethrough, and forms an airtight space (airtight chamber 6) between the back surface of the diaphragm holding member 5 and the concave portion of the cutter head 1. And a diaphragm guard 8 that covers the front surface of the concave portion of the cutter head 1 and prevents the intrusion of gravel. The peripheral wall of the diaphragm holding member 5 is formed on the rear surface of the diaphragm 2. Pressure release hole 10 that connects the open space (water chamber 9) with the outside.
Are provided to measure the reflected wave while maintaining the pressure balance between the front and back surfaces of the diaphragm 2.

【0011】上記振動板2は、直に切羽に面しているた
め丈夫な部材であることが好ましく、レスポンス(感
度)を良くするために軽量であることが好ましい。そこ
で、振動板2には、軽くて丈夫なチタンやアルミなどの
部材を使用する。そして、シールド掘進機の掘削作業に
十分に耐えうるだけの強度,耐久性および耐摩耗性を具
備するように、かつ、反射波の微小信号を受けることが
できる感度を具備するように、形状,大きさ,厚さなど
の諸条件が定められる。
The diaphragm 2 is preferably a tough member because it directly faces the face, and is preferably lightweight to improve the response (sensitivity). Therefore, a light and strong member such as titanium or aluminum is used for the diaphragm 2. Then, the shape, the shape, and the like must be set so as to have strength, durability and wear resistance enough to withstand the excavation work of the shield machine, and to have a sensitivity capable of receiving a small signal of a reflected wave. Various conditions such as size and thickness are determined.

【0012】上記加速度センサ3は、振動板2の背面
に、図示しないアンプ基板とともに樹脂でモールドされ
て固着される。このようにモールドすることにより、加
速度センサ3などを確実に防水することができ、故障と
なる最大の要因を排除することができる。なお、加速度
センサ3の信号線は、振動板保持部材5から気密室6ま
たは支持部材7を通過してシールド掘進機内の計測装置
(図示せず)に接続されている。
The acceleration sensor 3 is fixed to the rear surface of the diaphragm 2 by molding with a resin together with an amplifier board (not shown). By molding in this manner, the acceleration sensor 3 and the like can be reliably waterproofed, and the largest cause of failure can be eliminated. Note that the signal line of the acceleration sensor 3 is connected to a measuring device (not shown) in the shield machine through the airtight chamber 6 or the support member 7 from the diaphragm holding member 5.

【0013】上記振動板保持部材5は、振動板2を振動
可能に保持するとともに、振動板2の背面に水の充填さ
れた水室9を構成することにより、振動板2表裏の圧力
バランスを取るものである。上述したように振動板2は
周囲方向をダイヤフラム(金属フラム)4で支持されて
おり、掘削中に振動板2に与えられる衝撃を緩和すると
ともに、振動板2の横揺れを防止することができ、レス
ポンスの向上を図ることができる。
The diaphragm holding member 5 holds the diaphragm 2 so that it can vibrate, and forms a water chamber 9 filled with water on the back surface of the diaphragm 2 so as to balance the pressure between the front and back of the diaphragm 2. Is what you take. As described above, the diaphragm 2 is supported by the diaphragm (metal frame) 4 in the peripheral direction, so that the impact given to the diaphragm 2 during excavation can be reduced, and the roll of the diaphragm 2 can be prevented. Thus, the response can be improved.

【0014】また、一般に、シールド掘進機による掘削
作業中は、切羽の崩落を防ぐために5kg/cm2 程度
の圧力を加えているため、振動板2表裏の圧力バランス
を保たないと振動板2の振動を拘束してしまい、微小信
号である反射波を受信することが困難になり、正確な計
測をすることができなくなってしまう。そこで、上述し
たように水室9を設けて振動板2表裏の圧力バランスを
保つようにしている。この水室9は、振動板保持部材
5,振動板2およびダイヤフラム4に囲まれた空間であ
って、振動板保持部材5の周壁から切羽側の前面に向か
って複数の圧抜孔10が穿孔されており、切羽側の外部
と連通している。したがって、水室9に充填された水と
カッタヘッド1前面の泥水中の水分とが流通でき、振動
板2表裏の圧力を均等に維持することができる。このと
き、砂や泥が水室9や圧抜孔10に流入すると詰まって
しまう恐れがあるため、各圧抜孔10にはフィルタ11
が設けられている。このフィルタ11を設けることによ
り、動圧の影響を緩和することもできる。なお、フィル
タ11の代わりにラビリンスを設けるようにしてもよ
い。
In general, during excavation by a shield machine, a pressure of about 5 kg / cm 2 is applied to prevent the face from collapsing. Therefore, the pressure balance between the front and back of the diaphragm 2 must be maintained. This makes it difficult to receive the reflected wave, which is a minute signal, so that accurate measurement cannot be performed. Therefore, as described above, the water chamber 9 is provided to maintain the pressure balance between the front and back of the diaphragm 2. The water chamber 9 is a space surrounded by the diaphragm holding member 5, the diaphragm 2, and the diaphragm 4, and a plurality of pressure relief holes 10 are formed from the peripheral wall of the diaphragm holding member 5 toward the front face on the face side. And communicates with the outside on the face side. Therefore, the water filled in the water chamber 9 and the water in the muddy water in front of the cutter head 1 can flow, and the pressure on the front and back of the diaphragm 2 can be maintained uniformly. At this time, if sand or mud flows into the water chamber 9 or the pressure release hole 10, there is a risk of clogging.
Is provided. By providing the filter 11, the influence of the dynamic pressure can be reduced. Note that a labyrinth may be provided instead of the filter 11.

【0015】さらに、この振動板保持部材5の外周面に
は、フランジ部5fが設けられており、このフランジ部
5fが支持部材7に挿着されている。したがって、振動
板保持部材5の背面とカッタヘッド1の凹部との間に気
密な空間である気密室6を構成することができる。この
気密室6は、シールド掘進機と空気の音響インピーダン
スの違いを利用してシールド掘進機の固体波を振動板2
に伝達させないように遮断するものである。また、気密
室6の遮蔽性を向上させるために発砲ウレタン系樹脂を
充填するようにしてもよい。
Further, a flange portion 5f is provided on the outer peripheral surface of the diaphragm holding member 5, and the flange portion 5f is inserted into the support member 7. Therefore, an airtight chamber 6 that is an airtight space can be formed between the back surface of the diaphragm holding member 5 and the recess of the cutter head 1. The airtight chamber 6 uses the difference in acoustic impedance between the shield machine and the air to transmit the solid waves of the shield machine to the diaphragm 2.
To prevent transmission to the user. Further, in order to improve the shielding property of the airtight chamber 6, a foamed urethane resin may be filled.

【0016】上記支持部材7は、振動板保持部材5を支
持するためのダンパー兼シール部材であり、振動板保持
部材5のフランジ部5fを支持するために、カッタヘッ
ド1の凹部側面の全周に渡って挿着されている。この支
持部材7により、気密室6の気密性を維持するととも
に、シールド掘進機の振動を吸収して振動板2に伝達さ
せないようにしている。この支持部材7には、いわゆる
防振ゴムなどが使用される。
The support member 7 is a damper and seal member for supporting the diaphragm holding member 5, and supports the flange portion 5f of the diaphragm holding member 5 so as to support the entire periphery of the concave side surface of the cutter head 1. It is inserted across. The support member 7 maintains the airtightness of the airtight chamber 6, and absorbs the vibration of the shield machine and prevents the vibration from being transmitted to the diaphragm 2. The support member 7 is made of a so-called anti-vibration rubber.

【0017】上記振動板ガード8は、金網,樹脂,FR
Pなどにより形成され、礫が振動板2やダイヤフラム4
に衝突したり、ダイヤフラム4の隙間や圧抜孔10に詰
まったりするのを防止するために、カッタヘッド1の凹
部前面に張られるものである。上述したように、振動板
2自身が十分な強度を具備しているとはいえ、やはり、
レスポンス(感度)を重視して設計する必要があり、振
動板2に礫が頻繁に衝突するのは、耐久性上において
も、微小信号を計測する上においても都合が悪い。そこ
で、振動板ガード8には、砂程度に粒径の小さいものは
通過させ、それ以上のものは排除するような多孔性を備
えたものを使用している。また、図示していないが、2
重,3重に振動板ガード8を設けてもよい。この振動板
ガード8を設けることにより、振動板2のレスポンスを
優先して設計することができる。
The vibrating plate guard 8 is made of wire mesh, resin, FR
P, etc., and the gravels form the diaphragm 2 and the diaphragm 4
The cutter head 1 is stretched on the front surface of the concave portion of the cutter head 1 in order to prevent collision of the cutter head 4 and clogging of the gap of the diaphragm 4 and the pressure release hole 10. As described above, although the diaphragm 2 itself has sufficient strength,
It is necessary to design with emphasis on the response (sensitivity). Frequent collision of gravel with the diaphragm 2 is inconvenient in terms of durability and measurement of minute signals. For this reason, the diaphragm guard 8 is provided with a porosity that allows the passage of particles having a particle size as small as that of sand and the removal of particles having a particle size larger than that of sand. Although not shown, 2
The diaphragm guard 8 may be provided three times or more. By providing the diaphragm guard 8, the response of the diaphragm 2 can be designed with priority.

【0018】上述した本発明の泥水伝播波計測センサ
は、例えば、図2に示すように、配置される。ここで
は、発信機12を2つ設け、本発明の泥水伝播波計測セ
ンサ13をアレイ状に6つ設けている。微小信号である
反射波を確実に受信し、障害物などの方位を確定するた
めに必要な分解能を得るために複数の泥水伝播波計測セ
ンサ13を設け、計測時にカッタヘッド1を回転させな
がら計測することから半径方向に一列に配置している。
本発明の泥水伝播波計測センサ13を使用して地中前方
探査を行う場合には、例えば、図2に示すようにカッタ
ヘッド1が停止した状態で、発信機12から音波を発信
し、その反射波を泥水伝播波計測センサ13で受信す
る。次に、ある角度だけカッタヘッド1を回転させて静
止させ、発信機12から音波を発信し、その反射波を泥
水伝播波計測センサ13で受信する。これを1周(36
0°)するように繰り返すことにより1回の地中前方探
査が終了する。また、一般に、シールド掘進機によるト
ンネル掘削では、1回の掘削作業で約2m進み、1時間
かけてセグメントを1リング分組み立てている。したが
って、少なくとも2m先の障害物を発見することがで
き、1時間で1周(360°)分を計測することができ
ることが条件となる。本発明の泥水伝播波計測センサ1
3は、1回の地中前方探査により、およそ5m先に存在
する30cm程度の大きさの障害物を発見することがで
き、上述した条件を十分に具備している。
The above-described muddy water propagation wave measuring sensor of the present invention is arranged, for example, as shown in FIG. Here, two transmitters 12 are provided, and six muddy water propagation wave measuring sensors 13 of the present invention are provided in an array. A plurality of muddy water propagation wave measurement sensors 13 are provided to reliably receive the reflected wave, which is a small signal, and to obtain the resolution required to determine the direction of an obstacle or the like, and measure while rotating the cutter head 1 during measurement. Therefore, they are arranged in a line in the radial direction.
When the underground forward exploration is performed using the muddy water propagation wave measurement sensor 13 of the present invention, for example, a sound wave is transmitted from the transmitter 12 while the cutter head 1 is stopped as shown in FIG. The reflected wave is received by the muddy water propagation wave measurement sensor 13. Next, the cutter head 1 is rotated and stopped by a certain angle, a sound wave is transmitted from the transmitter 12, and the reflected wave is received by the muddy water propagation wave measurement sensor 13. One round (36
0 °) to complete one underground exploration. In general, in tunnel excavation using a shield excavator, a single excavation operation advances about 2 m and assembles segments for one ring in one hour. Therefore, it is a condition that an obstacle at least 2 m away can be found and one round (360 °) can be measured in one hour. Mud water propagation wave measuring sensor 1 of the present invention
No. 3 can detect an obstacle having a size of about 30 cm, which is about 5 m away, by a single underground exploration, and sufficiently satisfies the conditions described above.

【0019】さらに、上述した本発明の泥水伝播波計測
センサでは、100Hzから5000Hzまでの周波数
域で計測することが可能である。障害物による反射波の
周波数域は500Hzから1000Hzであり、本発明
の泥水伝播波計測センサは、地中前方探査に必要な性能
を十分に備えている。
Further, the above-described muddy water propagation wave measuring sensor of the present invention can measure in a frequency range from 100 Hz to 5000 Hz. The frequency range of the reflected wave from the obstacle is from 500 Hz to 1000 Hz, and the muddy water propagation wave measuring sensor of the present invention has sufficient performance required for underground forward exploration.

【0020】なお、本発明は上述した実施の形態に限定
されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更でき
ることは勿論である。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that various changes can be made without departing from the spirit of the present invention.

【0021】[0021]

【発明の効果】上述したように、本発明の泥水伝播波計
測センサによれば、以下のような優れた効果を奏する。 (1)反射波を振動板で受信するようにしたため、材料
選択の幅が広がり、耐久性および耐摩耗性の向上を図る
ことができる。 (2)振動板の振動を加速度センサで処理しているた
め、反射波を高感度に計測することができる。 (3)加速度センサやアンプ基板などの電子部品を振動
板の背面に樹脂でモールドしているため、完全に防水す
ることができ、加速度センサなどの故障となる最大の要
因を排除することができる。 (4)振動板の背面に水室を設けて振動板表裏の圧力バ
ランスを保つようにしたいるため、加圧雰囲気であって
も振動板の振動を拘束することがなく、微小信号を受信
することができる。 (5)振動板保持部材を弾力性に富んだ支持部材で支持
するとともに気密室を設けたことにより、シールド掘進
機の振動の影響を抑制することができ、微小信号を受信
することができ、計測の精度を向上させることができ
る。
As described above, according to the muddy water propagation wave measuring sensor of the present invention, the following excellent effects can be obtained. (1) Since the reflected wave is received by the diaphragm, the range of material selection is expanded, and the durability and wear resistance can be improved. (2) Since the vibration of the diaphragm is processed by the acceleration sensor, the reflected wave can be measured with high sensitivity. (3) Since the electronic components such as the acceleration sensor and the amplifier board are molded with resin on the back surface of the diaphragm, it can be completely waterproofed, and the largest cause of failure such as the acceleration sensor can be eliminated. . (4) Since a water chamber is provided on the back surface of the diaphragm to maintain the pressure balance between the front and back surfaces of the diaphragm, the vibration of the diaphragm is not restricted even in a pressurized atmosphere, and a small signal is received. be able to. (5) By supporting the diaphragm holding member with a highly elastic supporting member and providing an airtight chamber, the influence of the vibration of the shield machine can be suppressed, and a small signal can be received. Measurement accuracy can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の泥水伝播波計測センサを示す側面断面
図である。
FIG. 1 is a side sectional view showing a muddy water propagation wave measuring sensor of the present invention.

【図2】本発明の泥水伝播波計測センサを搭載したシー
ルド掘進機の正面図である。
FIG. 2 is a front view of a shield machine equipped with the muddy water propagation wave measurement sensor of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 カッタヘッド 2 振動板 3 加速度センサ 4 緩衝材(ダイヤフラム) 5 振動板保持部材 5f フランジ部 6 気密室 7 支持部材 8 振動板ガード 9 水室 10 圧抜孔 11 フィルタ 12 発信機 13 泥水伝播波計測センサ REFERENCE SIGNS LIST 1 cutter head 2 diaphragm 3 acceleration sensor 4 cushioning material (diaphragm) 5 diaphragm holding member 5 f flange 6 airtight chamber 7 support member 8 diaphragm guard 9 water chamber 10 depressurization hole 11 filter 12 transmitter 13 muddy water propagation wave measurement sensor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村山 茂樹 東京都江東区豊洲三丁目1番15号 石川島 播磨重工業株式会社東二テクニカルセンタ ー内 (72)発明者 北山 仁志 愛知県知多市北浜町11番1号 石川島播磨 重工業株式会社愛知工場内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Shigeki Murayama 3-1-1-15 Toyosu, Koto-ku, Tokyo Ishikawajima Harima Heavy Industries, Ltd.Higashiji Technical Center (72) Inventor Hitoshi Kitayama 11 Kitahama-cho, Chita City, Aichi Prefecture No. 1 Ishikawajima Harima Heavy Industries Co., Ltd. Aichi Factory

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 前面に複数のカッタビットを有するカッ
タヘッドを切羽に対峙させて回転しながら地中を掘削す
るシールド掘進機に搭載され、発信された音波の反射波
を受信する泥水伝播波計測センサにおいて、 上記カッタヘッドの凹部に設けられ、上記反射波を受信
する振動板と、 その振動板の背面に固着された加速度センサと、 前面が開放された箱部材であって、その前面を覆うよう
に上記振動板を緩衝材を介して振動可能に保持する振動
板保持部材と、 その振動板保持部材の背面と上記カッタヘッドの凹部と
の間に気密な空間をなすように上記振動板保持部材を支
持する支持部材と、 上記カッタヘッドの凹部前面を覆い、礫の侵入を防止す
る振動板ガードと、を備え、上記振動板保持部材の周壁
には、上記振動板の背面に構成された空間と外部とを連
通する圧抜孔が設けられ、上記振動板表裏の圧力バラン
スを取りつつ上記反射波を計測する、ことを特徴とする
泥水伝播波計測センサ。
1. A muddy water propagation wave measurement mounted on a shield machine for excavating underground while rotating a cutter head having a plurality of cutter bits on a front surface facing a face and receiving a reflected wave of a transmitted sound wave. In the sensor, a diaphragm provided in the recess of the cutter head and receiving the reflected wave, an acceleration sensor fixed to a back surface of the diaphragm, and a box member having an open front surface, covering the front surface And a diaphragm holding member for holding the diaphragm so as to be able to vibrate via a cushioning material, and an airtight space between a back surface of the diaphragm holding member and a recess of the cutter head. A supporting member for supporting the member; and a diaphragm guard for covering the front surface of the concave portion of the cutter head and preventing intrusion of gravel. The peripheral wall of the diaphragm holding member is provided on the rear surface of the diaphragm. During the pressure release hole communicating it is provided an external, while keeping the pressure balance on the front and back the diaphragm to measure the reflected wave, mud propagating wave measuring sensor, characterized in that.
【請求項2】 上記圧抜孔には、砂の侵入を防止するフ
ィルタが設けられている、請求項1記載の泥水伝播波計
測センサ。
2. The muddy water propagation wave measuring sensor according to claim 1, wherein a filter for preventing intrusion of sand is provided in the pressure release hole.
【請求項3】 上記振動板保持部材の外周面には、フラ
ンジ部が設けられており、そのフランジ部を上記カッタ
ヘッドの凹部側面の全周に渡って挿着された上記支持部
材により支持する、請求項1または請求項2に記載の泥
水伝播波計測センサ。
3. A flange portion is provided on an outer peripheral surface of the diaphragm holding member, and the flange portion is supported by the support member inserted around the entire periphery of a concave side surface of the cutter head. The muddy water propagation wave measurement sensor according to claim 1 or claim 2.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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