JPH1144184A - Method for determining water resistance performance of screw conveyor - Google Patents

Method for determining water resistance performance of screw conveyor

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JPH1144184A
JPH1144184A JP21918997A JP21918997A JPH1144184A JP H1144184 A JPH1144184 A JP H1144184A JP 21918997 A JP21918997 A JP 21918997A JP 21918997 A JP21918997 A JP 21918997A JP H1144184 A JPH1144184 A JP H1144184A
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JP
Japan
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screw
screw conveyor
water
earth
sand
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Application number
JP21918997A
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Japanese (ja)
Inventor
Koji Yoshino
広司 吉野
Akimasa Waku
昭正 和久
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Fujita Corp
Original Assignee
Fujita Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To quantitatively, determine the performance of a screw conveyor regarding water resistance. SOLUTION: A screw conveyor 22, attached to an earth pressure type shield and transferring muck in a cutter chamber at the front end of the shield toward the back of the shield while consolidating the same, has its water resistance performance determined by use of a determining formula. The apparent unit volume weight γt of the muck, the coefficient of friction μ between the muck and iron, the inclination angle θ of the rotation axis of a screw, the hydraulic pressure drop ΔPwp in a plug zone 54, and the length Lp of the plug zone 54 are substituted into the determining formula: γt (μcosθ+sinθ)-ΔPwp/Lp. The values in the determining formula are thereby determined, and if the values determined are positive, the water resistance performance of the screw conveyor 22 is determined to be sufficient, whereas if the values are negative, it is determined to be insufficient. Therefore, the water resistance performance of the screw conveyor 22 can be determined quantitatively.

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、土圧式または泥土
圧式シールドに装備され、シールド前端のカッターチャ
ンバ内の掘削土砂を圧密状態としてシールド後方に移送
するスクリューコンベアの止水性能を判定する方法に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for judging the water stopping performance of a screw conveyer mounted on an earth pressure type or mud pressure type shield and transferring the excavated earth and sand in a cutter chamber at the front end of the shield in a compact state to the rear of the shield. Things.

【0002】[0002]

【従来の技術】シールド工法は、シールド前端で掘削を
行うと共に、シールドの後部で覆工を行い、掘削した土
砂をシールドの後方に移送しながらシールドを前進さ
せ、トンネルを構築して行く工法である。そして、この
ようなシールド工法の中でも、大気圧下での作業が可能
で、労務管理や作業能率の上で有利な土圧式または泥土
圧式シールド工法が注目を集めつつある。土圧式または
泥土圧式シールド工法は、カッターにより掘削した土砂
をカッターチャンバ内に充満する状態で滞留させ、切羽
をカッターディスクと、カッターチャンバ内に充満する
土砂の土圧とによって抑え、また、スクリューコンベア
内で掘削土砂を圧密状態とし、螺旋状に連続する圧密状
態の土砂に止水性を持たせ、これらにより切羽の安定を
図りつつ地中掘削を行う工法である。
2. Description of the Related Art The shield method is a method of excavating at the front end of a shield, lining at the rear of the shield, moving the excavated earth and sand behind the shield, moving the shield forward, and constructing a tunnel. is there. Among such shield methods, an earth pressure type or mud pressure type shield method, which can be operated under atmospheric pressure and is advantageous in labor management and work efficiency, is attracting attention. In the earth pressure type or mud pressure type shield method, the earth and sand excavated by the cutter is retained in a state of being filled in the cutter chamber, and the face is suppressed by the cutter disk and the earth pressure of the earth and sand filled in the cutter chamber. In this method, the excavated earth and sand is consolidated, and the spirally consolidated earth and sand is made water-tight, thereby performing underground excavation while stabilizing the face.

【0003】このような土圧式または泥土圧式シールド
工法で用いられるシールド機では、シールドの前端にカ
ッターが配設され、カッターの背面とシールドの前壁と
の間にカッターチャンバが設けられ、シールドの前壁に
は、カッターチャンバに連通させてスクリューコンベア
が連結されている。スクリューコンベアは、筒体と、筒
体の内部に回転可能に配設されたスクリュー羽根と、ス
クリュー羽根の回転駆動手段から成り、前記スクリュー
羽根は駆動軸と、駆動軸の外周に螺旋状に設けられた羽
根体とにより構成されている。このようなスクリューコ
ンベア内に掘削土砂が圧密状態で螺旋状に連続して収容
され、掘削土砂に止水性が持たされる。
In a shield machine used in such an earth pressure type or mud pressure type shield construction method, a cutter is disposed at a front end of the shield, a cutter chamber is provided between a back surface of the cutter and a front wall of the shield, and a shield chamber is provided. A screw conveyor is connected to the front wall in communication with the cutter chamber. The screw conveyor includes a cylindrical body, a screw blade rotatably disposed inside the cylindrical body, and a screw blade rotation drive unit, and the screw blade is provided in a spiral shape around the drive shaft and the outer periphery of the drive shaft. And a wing body. Excavated earth and sand is continuously accommodated in such a screw conveyor in a spiral state in a compacted state, so that the excavated earth and sand has water stopping properties.

【0004】また、カッターチャンバ内の高土水圧に対
抗するため、スクリュー羽根が配設された筒体の後部
に、スクリュー羽根を有さず単に筒体から成りその後端
に排土口が設けられたスクリュー鞘部を連設し、このス
クリュー鞘部により、掘削土砂のさらなる充填圧密を図
るプラグゾーンを構成したプラグゾーン機能付きのスク
リューコンベアも用いられている。
[0004] Further, in order to oppose high soil water pressure in the cutter chamber, at the rear of the cylinder in which the screw blades are provided, a simple cylinder without screw blades is provided, and a discharge port is provided at the rear end. A screw conveyer with a plug zone function is also used in which a plug sheath is formed by connecting a plurality of screw sheath portions, and the screw sheath portion forms a plug zone for further filling and consolidating excavated earth and sand.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、カッターチ
ャンバ内の土水圧は掘削現場ごとに異なるため、充分な
止水性を確保して安定に排土するためには、掘削現場ご
とに適切なスクリューコンベアを選定する必要がある。
しかし、従来は、スクリューコンベアの止水性に関する
性能を理論にもとづき定量的に判定する方法はなく、主
に経験や実験に頼ってスクリューコンベアの適合性を判
定していた。そのため、時に必要とする止水性を確保で
きなかったり、あるいは安全率を見込すぎて必要以上に
スクリューコンベアが大型化し、コスト高になるといっ
た無駄が生じていた。本発明はこのような問題を解決す
るためになされたもので、その目的は、スクリューコン
ベアの止水性に関する性能を定量的に判定することによ
り、必要最小限のコストで充分な止水性を確保して安定
排土を可能とするスクリューコンベアの止水性能判定方
法を提供することにある。
However, since the soil water pressure in the cutter chamber varies from one excavation site to another, in order to ensure sufficient water stoppage and to stably discharge the soil, an appropriate screw conveyor for each excavation site is required. Must be selected.
However, conventionally, there is no method for quantitatively determining the water stopping performance of the screw conveyor based on theory, and the suitability of the screw conveyor has been determined mainly based on experience and experiments. For this reason, sometimes the required water stoppage cannot be ensured, or the screw conveyor becomes unnecessarily large due to an excessively high safety factor, resulting in increased costs. The present invention has been made to solve such a problem, and its object is to quantitatively determine the performance relating to the water stoppage of a screw conveyor, thereby ensuring sufficient water stoppage at a minimum necessary cost. It is an object of the present invention to provide a method for determining the water stopping performance of a screw conveyor, which enables stable soil removal.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、土圧式または泥土圧式シールドに装備され、
シールド前端のカッターチャンバ内の掘削土砂を圧密状
態としてシールド後方に移送するスクリューコンベアの
止水性能を判定する方法であって、前記スクリューコン
ベアにおける水圧降下量をΔPwi、水の単位体積重量
をγw、前記スクリューコンベアのスクリュー部におけ
る土砂の通過部分長をLs’、前記スクリュー部におけ
る透水係数をks、前記スクリュー部における前記土砂
の通過部分断面積をAs、前記スクリューコンベアの後
端部に形成されたプラグゾーンの長さをLp、前記プラ
グゾーンにおける透水係数をkp、前記プラグゾーンの
断面積をAp、前記スクリューコンベアの後端部に設け
られた排土口における湧水量をQとして、第1式:Q=
ΔPwi/[γw{Ls’/(ks・As)+Lp/
(kp・Ap)}]により湧水量Qを算出し、前記プラ
グゾーンにおける水圧降下量をΔPwpとして、第2
式:ΔPwp=γw・Lp・Q/(kp・Ap)により
水圧降下量ΔPwpを算出し、掘削土砂の見かけ単位体
積重量をγt、土砂と鉄の摩擦係数をμ、前記スクリュ
ーコンベアを構成する前記スクリューの回転軸線の傾斜
角をθとして、判定式:γt(μcosθ+sinθ)
−ΔPwp/Lpの値を算出し、算出した判定式の値が
正か否かにより、前記スクリューコンベアの止水性能を
判定することを特徴とする。本発明はまた、前記スクリ
ューコンベアを構成する前記スクリューが回転軸の回り
にスクリュー羽根を螺旋状に巻回して形成されているこ
とを特徴とする。本発明はまた、前記スクリューコンベ
アを構成する前記スクリューがリボンスクリューである
ことを特徴とする。
According to the present invention, an earth pressure type or mud pressure type shield is provided to achieve the above object.
A method for determining the water stopping performance of a screw conveyor that transfers excavated earth and sand in a cutter chamber at the front end of a shield to a rear side of the shield in a consolidation state, wherein a water pressure drop amount in the screw conveyor is ΔPwi, a unit weight of water is γw, The length of the passing portion of the earth and sand in the screw portion of the screw conveyor is Ls ′, the permeability of the screw portion is ks, the cross-sectional area of the passing portion of the earth and sand in the screw portion is As, and the screw conveyor is formed at the rear end. The first equation is defined assuming that the length of the plug zone is Lp, the hydraulic conductivity in the plug zone is kp, the cross-sectional area of the plug zone is Ap, and the amount of spring water at a discharge port provided at the rear end of the screw conveyor is Q. : Q =
ΔPwi / [γw {Ls ′ / (ks · As) + Lp /
(Kp · Ap)}], and the amount of water pressure drop in the plug zone is ΔPwp,
The amount of water pressure drop ΔPwp is calculated by the formula: ΔPwp = γw · Lp · Q / (kp · Ap), the apparent unit volume of excavated earth and sand is γt, the friction coefficient between earth and sand is μ, and the screw conveyor is formed. Assuming that the inclination angle of the rotation axis of the screw is θ, a determination formula: γt (μcos θ + sin θ)
It is characterized in that the value of -ΔPwp / Lp is calculated, and the water stopping performance of the screw conveyor is determined based on whether the value of the calculated determination formula is positive or not. The present invention is also characterized in that the screw constituting the screw conveyor is formed by spirally winding a screw blade around a rotation axis. The present invention is also characterized in that the screws constituting the screw conveyor are ribbon screws.

【0007】本発明のスクリューコンベアの止水性能判
定方法では、スクリューコンベアにおける水圧降下量Δ
Pwi、水の単位体積重量γw、スクリューコンベアの
スクリュー部における土砂の通過部分長Ls’、スクリ
ュー部における透水係数ks、スクリュー部における土
砂の通過部分断面積As、プラグゾーンの長さLp、プ
ラグゾーンにおける透水係数kp、プラグゾーンの断面
積Apを上記第1式の右辺に代入して湧水量Qを算出す
る。また、水の単位体積重量γw、プラグゾーンの長さ
Lp、湧水量Q、プラグゾーンにおける透水係数kp、
プラグゾーンの断面積Apを上記第2式の右辺に代入し
てプラグゾーンにおける水圧降下量ΔPwpを算出す
る。そして、掘削土砂の見かけ単位体積重量γt、土砂
と鉄の摩擦係数μ、スクリューコンベアを構成するスク
リューの回転軸線の傾斜角θ、上記水圧降下量ΔPw
p、プラグゾーンの長さLpを上記判定式に代入して、
その値を求め、求めた値が正であればスクリューコンベ
アの止水性能は充分であると判定し、一方、負の場合は
不充分であると判定する。したがって、スクリューコン
ベアの止水性能を定量的に判定できる。
In the method for determining the water stopping performance of a screw conveyor according to the present invention, the water pressure drop Δ
Pwi, unit volume weight γw of water, length Ls ′ of soil passing through the screw portion of the screw conveyor, permeability coefficient ks in the screw portion, cross sectional area As passing soil in the screw portion As, length Lp of plug zone, plug zone Is substituted into the right side of the first equation to calculate the amount of spring water Q. Further, the unit volume weight γw of water, the length Lp of the plug zone, the amount of spring water Q, the permeability coefficient kp in the plug zone,
The hydraulic pressure drop ΔPwp in the plug zone is calculated by substituting the cross-sectional area Ap of the plug zone into the right side of the second equation. Then, the apparent unit volume weight of the excavated earth and sand γt, the friction coefficient μ between the earth and sand, the inclination angle θ of the rotation axis of the screw constituting the screw conveyor, and the above-mentioned water pressure drop ΔPw
Substituting p and the length Lp of the plug zone into the above determination formula,
The value is determined. If the determined value is positive, it is determined that the water stopping performance of the screw conveyor is sufficient, while if the value is negative, it is determined that the water stopping performance is insufficient. Therefore, the water stopping performance of the screw conveyor can be quantitatively determined.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を実施例
にもとづき図面を参照して説明する。図1は本発明のス
クリューコンベアの止水性能判定方法の実施例を説明す
るためのスクリューコンベアの部分断面側面図、図2は
スクリューコンベアを備えた土圧式のシールド機の一例
を示す断面側面図、図3は、図2に示したスクリューコ
ンベアを構成する開口溝とスライド板部分の断面図であ
る。まず、土圧式シールド工法を行うための図2のシー
ルド機2についてスクリューコンベア周辺を中心に説明
する。このシールド機2は、フィッシュテール4、カッ
ターウイング6、混練翼8、カッターチャンバ10、カ
ッター駆動用モータ12、シールドジャッキ14、中折
れジャッキ16、エレクター18、セグメント20、ス
クリューコンベア22などにより構成されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, embodiments of the present invention will be described based on embodiments with reference to the drawings. FIG. 1 is a partial cross-sectional side view of a screw conveyor for explaining an embodiment of a method for judging the water stopping performance of a screw conveyor according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional side view showing an example of an earth pressure type shield machine equipped with the screw conveyor. FIG. 3 is a sectional view of an opening groove and a slide plate portion constituting the screw conveyor shown in FIG. First, the shield machine 2 of FIG. 2 for performing the earth pressure type shield construction method will be described focusing on the periphery of the screw conveyor. The shield machine 2 includes a fish tail 4, a cutter wing 6, a kneading wing 8, a cutter chamber 10, a cutter driving motor 12, a shield jack 14, a middle folding jack 16, an erector 18, a segment 20, a screw conveyor 22, and the like. ing.

【0009】スクリューコンベア22はその先端をカッ
ターチャンバ10の内部に貫通させて配設され、カッタ
ーチャンバ10内の掘削土砂はスクリューコンベア22
により後方に移送され、さらに、掘削土砂は不図示のベ
ルトコンベアにより後方に移送さていく。スクリューコ
ンベア22はケーシング24と、回転軸26と、スクリ
ュー羽根28とで構成されている。ケーシング24は筒
状で所定の長さを有し、その長手方向の一端に土砂の入
口30が形成され、他端側に排土口32が設けられてい
る。前記入口30はカッターチャンバ10内に位置し、
排土口32側のケーシング24の端部に駆動機34が取
り付けられている。回転軸26はケーシング24の内部
でケーシング24と同軸的に配設され、駆動機34によ
り回転駆動される。スクリュー羽根28は回転軸26の
回りに螺旋状に巻回され、その外径は、ケーシング24
の内周面に臨む大きさで形成されている。排土口32寄
りの回転軸部分36は、スクリュー羽根28が所定の軸
方向長さにわたり取り除かれ、この回転軸部分36によ
りケーシング24内に羽根無し空間部38が形成されて
いる。
[0009] The screw conveyor 22 is disposed with its tip penetrating into the inside of the cutter chamber 10.
, And the excavated earth and sand is further transported backward by a belt conveyor (not shown). The screw conveyor 22 includes a casing 24, a rotating shaft 26, and a screw blade 28. The casing 24 is cylindrical and has a predetermined length. An inlet 30 for earth and sand is formed at one end in the longitudinal direction, and a discharge port 32 is provided at the other end. The inlet 30 is located in the cutter chamber 10,
A drive unit 34 is attached to an end of the casing 24 on the side of the discharge port 32. The rotating shaft 26 is disposed coaxially with the casing 24 inside the casing 24, and is driven to rotate by a driving device 34. The screw blade 28 is spirally wound around the rotation axis 26 and has an outer diameter of the casing 24.
Is formed to have a size facing the inner peripheral surface of the main body. The screw shaft 28 is removed from the rotating shaft portion 36 near the discharge port 32 over a predetermined axial length, and the rotating shaft portion 36 forms a bladeless space portion 38 in the casing 24.

【0010】羽根無し空間部38を形成するケーシング
24の下部部分には、図3に示すように、ケーシング2
4の長手方向に沿って延在する開口溝40が形成され、
また、開口溝40の両側部分には互いに対向し開口溝4
0の長手方向に沿って延在するガイド溝42が形成され
ている。ガイド溝42には、開口溝40の長さの約2倍
の長さのスライド板44が摺動可能に結合されている。
また、スライド板44の長手方向中央には孔46が設け
られ、この孔46に連通させて開閉弁48が設けられて
いる。開閉弁48はケース50と弁体(図示せず)とで
構成され、弁体は油圧シリンダ52によりその開度が調
節され、実施例では、孔46と開閉弁48とにより排土
口32が構成されている。
The lower portion of the casing 24 forming the bladeless space 38 is provided with a casing 2 as shown in FIG.
4, an open groove 40 extending along the longitudinal direction is formed,
Opposite sides of the opening groove 40 are opposed to each other.
A guide groove 42 extending along the longitudinal direction of 0 is formed. A slide plate 44 having a length approximately twice the length of the opening groove 40 is slidably coupled to the guide groove 42.
A hole 46 is provided at the center in the longitudinal direction of the slide plate 44, and an on-off valve 48 is provided so as to communicate with the hole 46. The opening / closing valve 48 is composed of a case 50 and a valve body (not shown), and the opening of the valve body is adjusted by a hydraulic cylinder 52. It is configured.

【0011】次に、作用について説明すると、トンネル
掘削時、駆動機34により回転軸26およびスクリュー
羽根28が回転すると、カッターチャンバ10内の土砂
は掻き揚げられていく。そして、油圧シリンダ52によ
り排土口32の開口面積を調節することで羽根無し空間
部38に土砂が堆積され、充満されていき、掻き込み量
より排土量が少なくなるときに、排土口32の上流の羽
根無し空間部38にプラグゾーン54が形成され、これ
によりスクリューコンベア22内の土砂が抑えられなが
ら安定して移送され、また、カッターチャンバ10内の
土水圧に対する抵抗力が与えられる。
Next, the operation will be described. When the rotary shaft 26 and the screw blade 28 are rotated by the driving device 34 during tunnel excavation, the earth and sand in the cutter chamber 10 is scraped up. When the opening area of the discharging port 32 is adjusted by the hydraulic cylinder 52, the earth and sand is accumulated and filled in the bladeless space 38, and when the discharging amount becomes smaller than the scraping amount, the discharging port is increased. A plug zone 54 is formed in the bladeless space 38 upstream of the blade 32, so that the earth and sand in the screw conveyor 22 can be stably transported while being suppressed, and the resistance to the earth pressure in the cutter chamber 10 is given. .

【0012】このカッターチャンバ10内の土水圧に対
する抵抗力の大きさは、スクリューコンベア22の長さ
や、スクリューコンベア22の径、プラグゾーン54の
長さなど種々のパラメータによって決る。そしてプラグ
ゾーン54内の土圧が正の値であれば、プラグ効果によ
る上記抵抗力の方が土水圧による流体力より大きく、安
定した排土が行えることになる。一方、プラグゾーン5
4内の土圧が負の値のときは、プラグ効果による上記抵
抗力の方が土水圧による流体力より小さく、基本的には
土砂だけで切羽水圧を抑えることは不可能となる。
The magnitude of the resistance to the soil pressure in the cutter chamber 10 is determined by various parameters such as the length of the screw conveyor 22, the diameter of the screw conveyor 22, and the length of the plug zone 54. If the earth pressure in the plug zone 54 is a positive value, the above resistance due to the plug effect is larger than the fluid force due to the soil water pressure, and stable earth removal can be performed. On the other hand, plug zone 5
When the earth pressure in 4 is a negative value, the above-mentioned resistance force by the plug effect is smaller than the fluid force by the earth water pressure, and it is basically impossible to suppress the face water pressure only by earth and sand.

【0013】そこで、以下ではまずプラグゾーン54内
の土圧を、図1を参照しつつ理論的に導出する。まず、
物性値や寸法を表す記号を以下のように決める。 Ff: 掘削土砂の摩擦力 Fg: 掘削土砂の重量 Fp: 土砂に作用する流体力 kp: プラグゾーン部における透水係数 ks: スクリュー部における透水係数 μ: 砂と鉄との摩擦係数 Ka: プラグゾーン54内の土砂から発生する主働土
圧係数(ランキン)=tan2 (π/4−φ/2) P: プラグゾーン54内の土圧 Pwi:切羽水圧 Pwo:排土口32における水圧(大気圧の場合は0K
gf/cm2 ) Pwp:プラグゾーン始端(スクリュー終端)位置にお
ける水圧 ΔPwi=Pwi−Pwo ΔPwp=Pwp−Pwo(プラグゾーン54での水圧
降下量) Q: 切羽水圧Pwiが作用した場合の排土口32に
おける湧水量 γt: 土砂の見かけ単位体積重量 γw: 水の単位体積重量 θ: スクリューの傾斜角 Lp: プラグゾーン長 Ls: スクリュー長 d1 : スクリュー軸径 d2 : スクリューケーシング径 p: スクリュー羽根ピッチ Ls’:スクリュー部における土砂の通過部分長 As: スクリュー部における土砂の通過部分断面積 Ap: プラグゾーン面積 まず、土砂の摩擦力Ffは、
Therefore, the earth pressure in the plug zone 54 will be theoretically derived below with reference to FIG. First,
Symbols representing physical properties and dimensions are determined as follows. Ff: Friction force of excavated sediment Fg: Weight of excavated sediment Fp: Fluid force acting on sediment kp: Permeability coefficient in plug zone ks: Permeability coefficient in screw part μ: Friction coefficient between sand and iron Ka: Plug zone 54 Active earth pressure coefficient (Rankine) = tan 2 (π / 4−φ / 2) generated from earth and sand in the ground P: Earth pressure in plug zone 54 Pwi: Face water pressure Pwo: Water pressure at earth discharging port 32 (atmospheric pressure 0K in case
gf / cm 2 ) Pwp: Water pressure at plug zone start end (screw end) position ΔPwi = Pwi−Pwo ΔPwp = Pwp−Pwo (water pressure drop amount in plug zone 54) Q: Discharge port when face water pressure Pwi acts Spring water in 32 [gamma] t: apparent specific weight of sediment Ganmadaburyu: specific weight of water theta: the inclination angle of the screw Lp: plug zone length Ls: screw length d 1: screw shaft diameter d 2: screw casing diameter p: screw blade Pitch Ls': Length of passing portion of soil and sand in screw portion As: Cross-sectional area of passing portion of soil and sand in screw portion Ap: Plug zone area First, the frictional force Ff of the soil is

【0014】[0014]

【数1】 (Equation 1)

【0015】土砂の重量Fgは、The weight Fg of the earth and sand is

【0016】[0016]

【数2】 (Equation 2)

【0017】と表され、プラグゾーン54の土砂に作用
する流体力は
The fluid force acting on the earth and sand in the plug zone 54 is

【0018】[0018]

【数3】 (Equation 3)

【0019】と表される。そして、図1において圧力の
釣合状態は次式で表される。ただし、検討位置はプラグ
ゾーン54内の微小部分(Δx)とする。
## EQU1 ## In FIG. 1, the pressure balance state is expressed by the following equation. However, the examination position is a minute portion (Δx) in the plug zone 54.

【0020】[0020]

【数4】 (Equation 4)

【0021】ゆえに、Therefore,

【0022】[0022]

【数5】 (Equation 5)

【0023】ここで、Here,

【0024】[0024]

【数6】 (Equation 6)

【0025】[0025]

【数7】 (Equation 7)

【0026】とおくと、In other words,

【0027】[0027]

【数8】 (Equation 8)

【0028】となり、これよりAnd from this

【0029】[0029]

【数9】 (Equation 9)

【0030】が得られる。境界条件x=0のとき、排土
口32での圧力P=0Kgf/cm2 であるから、C=
−B/Aとなり、したがって
Is obtained. When the boundary condition x = 0, since the pressure P at the discharge port 32 is 0 kgf / cm 2 , C =
-B / A, thus

【0031】[0031]

【数10】 (Equation 10)

【0032】よって、Therefore,

【0033】[0033]

【数11】 [Equation 11]

【0034】が得られる。(11)式は、ΔPwp/L
pが水圧の項を考慮した理論式となっている。またダル
シー(Darcy)の法則より
Is obtained. Equation (11) is given by ΔPwp / L
p is a theoretical expression taking into account the term of water pressure. Also from Darcy's law

【0035】[0035]

【数12】 (Equation 12)

【0036】排土口32における湧水量Qは、The amount of spring water Q at the discharge port 32 is

【0037】[0037]

【数13】 (Equation 13)

【0038】このとき(11)式に含まれるプラグゾー
ン54内の水圧降下量ΔPwpは、次式より求まる。
At this time, the water pressure drop amount ΔPwp in the plug zone 54 included in the equation (11) is obtained from the following equation.

【0039】[0039]

【数14】 [Equation 14]

【0040】(11)式で表されるプラグゾーン54内
の土圧Pが、上述のように正の値であれば安定した排土
が行え、一方、負の値のときは基本的には土砂だけで切
羽水圧を抑えることは不可能となる。ところで、(1
1)式において分母および[]内は常に正であるため、
本発明に係わる判定式である分子の
If the earth pressure P in the plug zone 54 represented by the equation (11) is a positive value as described above, stable earth removal can be performed. On the other hand, if the earth pressure P is a negative value, it is basically It will not be possible to reduce face water pressure with earth and sand alone. By the way, (1
In equation (1), the denominator and [] are always positive.
The determination formula of the molecule according to the present invention

【0041】[0041]

【数15】 (Equation 15)

【0042】が正であるか負であるかにより、安定に排
土を行えるか否かが決り、したがってスクリューコンベ
アの止水性能を判定できる。すなわち、判定式(15)
式の値を算出し、算出した値が正であれば、スクリュー
コンベア22は必要な止水性能を備えていると判定で
き、一方、判定式の値が負のときはスクリューコンベア
22の止水性能は不充分であると判定できる。
Whether the soil removal can be performed stably depends on whether the value is positive or negative, and therefore, the water stopping performance of the screw conveyor can be determined. That is, the judgment formula (15)
The value of the formula is calculated, and if the calculated value is positive, it can be determined that the screw conveyor 22 has the necessary water stopping performance, while if the value of the determination formula is negative, the water stopping of the screw conveyor 22 is determined. The performance can be determined to be insufficient.

【0043】したがって、スクリューコンベア22の止
水性能を判定するためには、まずスクリューコンベア2
2における水圧降下量ΔPwi、水の単位体積重量γ
w、スクリューコンベア22のスクリュー部における土
砂の通過部分長Ls’、スクリュー部における透水係数
ks、スクリュー部における土砂の通過部分断面積A
s、プラグゾーン54の長さLp、プラグゾーン54に
おける透水係数kp、プラグゾーン54の断面積Apを
(13)式(本発明に係わる第1式)の右辺に代入して
湧水量Qを算出する。
Therefore, in order to determine the water stopping performance of the screw conveyor 22, first, the screw conveyor 2
2, the water pressure drop amount ΔPwi and the unit volume weight γ of water
w, the length Ls ′ of the passing portion of the earth and sand in the screw portion of the screw conveyor 22, the permeability coefficient ks in the screw portion, and the sectional area A of the passing portion of the earth and sand in the screw portion A
s, the length Lp of the plug zone 54, the permeability coefficient kp in the plug zone 54, and the sectional area Ap of the plug zone 54 are substituted into the right side of the equation (13) (the first equation according to the present invention) to calculate the amount of spring water Q. I do.

【0044】そして、水の単位体積重量γw、プラグゾ
ーン54の長さLp、湧水量Q、プラグゾーン54にお
ける透水係数kp、プラグゾーン54の断面積Apを
(14)式(本発明に係わる第2式)の右辺に代入して
プラグゾーン54における水圧降下量ΔPwpを算出す
る。
Then, the unit volume weight γw of water, the length Lp of the plug zone 54, the amount of spring water Q, the permeability kp in the plug zone 54, and the cross-sectional area Ap of the plug zone 54 are expressed by the following equation (14). The water pressure drop amount ΔPwp in the plug zone 54 is calculated by substituting into the right side of (Equation 2).

【0045】その上で、掘削土砂の見かけ単位体積重量
γt、土砂と鉄の摩擦係数μ、スクリューの回転軸線の
傾斜角θ、上記水圧降下量ΔPwp、プラグゾーン54
の長さLpを上記判定式に代入して、その値を求める。
そして求めた値が正であればスクリューコンベア22の
止水性能は充分であると判定し、一方、負の場合は不充
分であると判定する。したがって、本実施例の止水性能
判定方法によりスクリューコンベア22の止水性能を定
量的に判定することができる。その結果、要求される止
水性能を備えたスクリューコンベアを確実に選定でき、
必要以上に大型のスクリューコンベアを用いるといった
無駄も解消することができる。
The apparent unit weight γt of the excavated earth and sand, the friction coefficient μ between earth and sand, the inclination angle θ of the screw rotation axis, the water pressure drop ΔPwp, the plug zone 54
Is substituted for the length Lp in the above-described determination formula, and its value is obtained.
If the obtained value is positive, it is determined that the water stopping performance of the screw conveyor 22 is sufficient, while if it is negative, it is determined that it is insufficient. Therefore, the water stopping performance of the screw conveyor 22 can be quantitatively determined by the water stopping performance determining method of the present embodiment. As a result, a screw conveyor with the required water-stop performance can be reliably selected,
Waste such as using a screw conveyor larger than necessary can be eliminated.

【0046】なお、本実施例では、スクリューコンベア
22のスクリューは回転軸26の回りにスクリュー羽根
28を螺旋状に巻回して形成されているとしたが、回転
軸26のないリボンスクリューを用いた場合にも本発明
は有効であり、基本的に同じ手順でスクリューコンベア
22の止水性能を判定することができる。また、本実施
例では土圧式シールド機に装備するスクリューコンベア
22を例に説明したが、泥土圧式シールド機に装備する
スクリューコンベアに対しても本発明を適用して同様の
効果を得ることができる。
In the present embodiment, the screw of the screw conveyor 22 is formed by spirally winding the screw blade 28 around the rotary shaft 26, but a ribbon screw without the rotary shaft 26 is used. In this case, the present invention is also effective, and the water stopping performance of the screw conveyor 22 can be determined by basically the same procedure. In the present embodiment, the screw conveyor 22 provided in the earth pressure type shield machine has been described as an example. However, the same effect can be obtained by applying the present invention to the screw conveyor provided in the mud pressure type shield machine. .

【0047】[0047]

【発明の効果】以上説明したように本発明のスクリュー
コンベアの止水性能判定方法では、スクリューコンベア
における水圧降下量ΔPwi、水の単位体積重量γw、
スクリューコンベアのスクリュー部における土砂の通過
部分長Ls’、スクリュー部における透水係数ks、ス
クリュー部における土砂の通過部分断面積As、プラグ
ゾーンの長さLp、プラグゾーンにおける透水係数k
p、プラグゾーンの断面積Apを次の第1式の右辺に代
入して湧水量Qを算出する。 第1式: Q=ΔPwi/[γw{Ls’/(ks・A
s)+Lp/(kp・Ap)}] また、水の単位体積重量γw、プラグゾーンの長さL
p、湧水量Q、プラグゾーンにおける透水係数kp、プ
ラグゾーンの断面積Apを次の第2式の右辺に代入して
プラグゾーンにおける水圧降下量ΔPwpを算出する。 第2式: ΔPwp=γw・Lp・Q/(kp・Ap) そして、掘削土砂の見かけ単位体積重量γt、土砂と鉄
の摩擦係数μ、スクリューコンベアを構成するスクリュ
ーの回転軸線の傾斜角θ、上記水圧降下量ΔPwp、プ
ラグゾーンの長さLpを次の判定式に代入して、その値
を求め、求めた値が正であればスクリューコンベアの止
水性能は充分であると判定し、一方、負の場合は不充分
であると判定する。 判定式: γt(μcosθ+sinθ)−ΔPwp/
Lp したがって、本発明のスクリューコンベアの止水性能判
定方法では、スクリューコンベアの止水性能を定量的に
判定できる。その結果、要求される止水性能を備えたス
クリューコンベアを確実に選定でき、必要以上に大型の
スクリューコンベアを用いるといった無駄も解消するこ
とができる。
As described above, in the method for determining the water stopping performance of a screw conveyor according to the present invention, the amount of water pressure drop ΔPwi, the unit volume weight of water γw,
Part length Ls' of soil passing through the screw portion of the screw conveyor, hydraulic permeability ks at the screw portion, cross sectional area As passing soil at the screw portion As, length Lp of the plug zone, hydraulic conductivity k at the plug zone
The spring water amount Q is calculated by substituting p and the cross-sectional area Ap of the plug zone into the right side of the following first equation. The first equation: Q = ΔPwi / [γw {Ls ′ / (ks · A)
s) + Lp / (kp · Ap)}] Also, the unit volume weight of water γw and the length L of the plug zone
The hydraulic pressure drop ΔPwp in the plug zone is calculated by substituting p, the spring water amount Q, the permeability coefficient kp in the plug zone, and the cross-sectional area Ap of the plug zone into the right side of the following equation (2). The second formula: ΔPwp = γw · Lp · Q / (kp · Ap) Then, the apparent unit volume weight γt of the excavated earth and sand, the friction coefficient μ between the earth and sand, the inclination angle θ of the rotation axis of the screw constituting the screw conveyor, The above-mentioned water pressure drop amount ΔPwp and the length Lp of the plug zone are substituted into the following determination formula to determine the values. If the obtained value is positive, it is determined that the water stopping performance of the screw conveyor is sufficient. , A negative result is determined to be insufficient. Judgment formula: γt (μcos θ + sin θ) −ΔPwp /
Lp Therefore, the water stopping performance of the screw conveyor according to the present invention can quantitatively determine the water stopping performance of the screw conveyor. As a result, a screw conveyor having the required water stopping performance can be reliably selected, and waste such as using an unnecessarily large screw conveyor can be eliminated.

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

【図1】本発明のスクリューコンベアの止水性能判定方
法の実施例を説明するためのスクリューコンベアの部分
断面側面図である。
FIG. 1 is a partial cross-sectional side view of a screw conveyor for describing an embodiment of a method for determining water stopping performance of a screw conveyor according to the present invention.

【図2】スクリューコンベアを備えた土圧式のシールド
機の一例を示す断面側面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional side view showing an example of an earth pressure type shield machine provided with a screw conveyor.

【図3】図2に示したスクリューコンベアを構成する開
口溝とスライド板部分の断面図である。
FIG. 3 is a sectional view of an opening groove and a slide plate portion constituting the screw conveyor shown in FIG. 2;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 シールド機 10 カッターチャンバ 14 シールドジャッキ 16 中折れジャッキ 22 スクリューコンベア 24 ケーシング 26 回転軸 28 スクリュー羽根 34 駆動機 38 羽根無し空間部 40 開口溝 42 ガイド溝 44 スライド板 48 開閉弁 54 プラグゾーン 2 Shielding Machine 10 Cutter Chamber 14 Shield Jack 16 Center Folding Jack 22 Screw Conveyor 24 Casing 26 Rotating Shaft 28 Screw Blade 34 Drive 38 Bladeless Space 40 Opening Groove 42 Guide Groove 44 Slide Plate 48 Opening / closing Valve 54 Plug Zone

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 土圧式または泥土圧式シールドに装備さ
れ、シールド前端のカッターチャンバ内の掘削土砂を圧
密状態としてシールド後方に移送するスクリューコンベ
アの止水性能を判定する方法であって、 前記スクリューコンベアにおける水圧降下量をΔPw
i、水の単位体積重量をγw、前記スクリューコンベア
のスクリュー部における土砂の通過部分長をLs’、前
記スクリュー部における透水係数をks、前記スクリュ
ー部における前記土砂の通過部分断面積をAs、前記ス
クリューコンベアの後端部に形成されたプラグゾーンの
長さをLp、前記プラグゾーンにおける透水係数をk
p、前記プラグゾーンの断面積をAp、前記スクリュー
コンベアの後端部に設けられた排土口における湧水量を
Qとして、 第1式: Q=ΔPwi/[γw{Ls’/(ks・A
s)+Lp/(kp・Ap)}] により湧水量Qを算出し、 前記プラグゾーンにおける水圧降下量をΔPwpとし
て、 第2式: ΔPwp=γw・Lp・Q/(kp・Ap) により水圧降下量ΔPwpを算出し、 掘削土砂の見かけ単位体積重量をγt、土砂と鉄の摩擦
係数をμ、前記スクリューコンベアを構成する前記スク
リューの回転軸線の傾斜角をθとして、 判定式: γt(μcosθ+sinθ)−ΔPwp/
Lp の値を算出し、算出した判定式の値が正か否かにより、
前記スクリューコンベアの止水性能を判定する、 ことを特徴とするスクリューコンベアの止水性能判定方
法。
1. A method for judging the water stopping performance of a screw conveyer equipped on an earth pressure type or mud pressure type shield for transferring excavated earth and sand in a cutter chamber at a front end of the shield to a rear side of the shield, the method comprising: ΔPw
i, the unit volume weight of water is γw, the length of the passing portion of soil and sand in the screw portion of the screw conveyor is Ls ′, the permeability coefficient of the screw portion is ks, and the cross-sectional area of the passing portion of the soil in the screw portion is As, The length of the plug zone formed at the rear end of the screw conveyor is Lp, and the permeability in the plug zone is k.
p, the sectional area of the plug zone is Ap, and the amount of spring water at a discharge port provided at the rear end of the screw conveyor is Q, and the first equation: Q = ΔPwi / [γw {Ls ′ / (ks · A)
s) + Lp / (kp · Ap)}] to calculate the amount of spring water, and let the amount of water pressure drop in the plug zone be ΔPwp, and the second equation: ΔPwp = γw · Lp · Q / (kp · Ap) The amount ΔPwp is calculated, and the apparent unit weight of excavated earth and sand is γt, the friction coefficient between earth and sand is μ, the inclination angle of the rotation axis of the screw constituting the screw conveyor is θ, and the judgment formula is: γt (μcosθ + sinθ) −ΔPwp /
The value of Lp is calculated, and whether the calculated value of the judgment formula is positive or not is determined by:
Determining a water stopping performance of the screw conveyor.
【請求項2】 前記スクリューコンベアを構成する前記
スクリューは回転軸の回りにスクリュー羽根を螺旋状に
巻回して形成されている請求項1記載のスクリューコン
ベアの止水性能判定方法。
2. The method for determining the water stopping performance of a screw conveyor according to claim 1, wherein the screw constituting the screw conveyor is formed by spirally winding a screw blade around a rotation axis.
【請求項3】 前記スクリューコンベアを構成する前記
スクリューはリボンスクリューである請求項1記載のス
クリューコンベアの止水性能判定方法。
3. The method according to claim 1, wherein the screw constituting the screw conveyor is a ribbon screw.
JP21918997A 1997-07-29 1997-07-29 Method for determining water resistance performance of screw conveyor Pending JPH1144184A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9022849B2 (en) 2010-07-01 2015-05-05 Aristocrat Technologies Australia Pty Limited Method of gaming, a gaming system, and a game controller
CN109781052A (en) * 2019-01-28 2019-05-21 五邑大学 A kind of shield screw conveyor dregs stream angled conveyor measuring device

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US9022849B2 (en) 2010-07-01 2015-05-05 Aristocrat Technologies Australia Pty Limited Method of gaming, a gaming system, and a game controller
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