JPS6140835B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は密閉式シールド掘進機のカツター前
面側の切羽地山を常時確実に安定させ得るように
したシールド掘進機の切羽制御装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般に密閉式のシールド掘進機では、第１図に
示すごとく、送泥水タンクt₁内の泥水を送泥水ポ
ンプp₁で送泥水管ａからカツター室ｂ内に送り込
み、かつその室内泥水を排泥水ポンプp₂で排泥水
管ｃに通して排泥水タンクt₂内に排出させなが
ら、その泥水循環状態でカツター室ｂ内の泥水圧
により切羽を安定させるようにしている。

ところが従来は、予めサンプリングした地質デ
ータに基づいて地山の理論乾砂量を算出し、その
算出値に基づいて送泥水ポンプp₁による送泥水流
量を制御することにより、カツター室ｂ内にて掘
削ズリを泥水で薄めてその掘削ズリ含有泥水を排
泥水ポンプp₂で排泥水管ｃから排泥水タンクt₂内
に排出しているにすぎない。このため、カツター
室ｂ内が如何様な状態かを知ることができずに切
羽地山の崩壊を招くことが多かつた。

また、前述のごとく送泥水流量のみを制御して
切羽地山は何ら測定しないので、シールド掘進時
に地質が変化してもそれに対応した理論乾砂量が
正確に算出できない。このため切羽地山の取り過
ぎや取り込み不足が生じる結果となつて掘削土量
管理が不正確になり、地表の沈下あるいは隆起が
生じ、地上構造物に悪影響を及ぼしていた。

また、上記従来の場合、カツター室ｂは単に掘
削ズリを泥水で薄めるだけのものであるにすぎな
いため、切羽地山の土質変化によつてカツター室
ｂ内の泥水比重（濃度）が変化し、カツター前面
の切羽地山へ土粒子により形成された不透水性泥
膜の厚さが変化する傾向となるが、この泥膜は掘
削時の土質に対応する所定の厚さがないと切羽地
山の安定を図ることができない。従つて、カツタ
ー内泥水の比重が低下した場合、形成される泥膜
の厚さがあまりにも小さくなつて切羽の崩壊を招
ずる場合がある。これを防止するために、従来は
送泥水に添加する切羽安定剤を必要以上多量に使
用して泥水比重を大きくしなければならず、排泥
水処理対策費用が大きく嵩む結果となつていた。

〔発明の目的とその概要〕

この発明は上記種々の問題点を一挙に解消すべ
くなされ、その目的はシールド掘進機自体が切羽
地山と流体輸送系泥水のそれぞれの比重または密
度を直接検出するのみならず、それらの検出値に
基づいてカツター室内泥水の比重または密度を、
地山の安定を図るために必要とされる厚さの泥膜
を形成するに要する泥水比重が予めセツトされた
泥水比重設定器から出力される比重設定値と等価
になるよう制御することができ、もつて切羽安定
剤を必要とせずに切羽前面地山を常時的確に安定
させることができて地山崩壊を未然に防止できる
など、掘削土量管理能力の高いシールド掘進機の
切羽安定制御装置を提供するにある。

〔実施例〕

以下に、この発明の好適一実施例を第２図以降
の図面に基づいて説明する。密閉式シールド掘進
機を示す第２図において、１はシールドフレー
ム、２はカツター、３はカツター室、４はカツタ
ー支持架台、５はシールドジヤツキ、６はセグメ
ントである。

前記カツター２の中心部には、その前面より突
出して地山Ｓに貫入する地山比重検出器貫入用の
ジヤツキ７が取付けられ、その先端に地山比重検
出器、所謂、地質検出器８が装着してある。

またカツター室３は、その室内の泥水混合液
（以下、泥水と略称）の比重を検出する泥水比重
検出器９と、室内泥水撹拌用のアジテータ１０と
を備えており、シールドジヤツキ５はシールド掘
進時のスピード検出器１１を備えている。

更にカツター室３には送泥水タンクT₁に通じ
る送泥水管１２と、排泥水タンクT₂に通じる排
泥水管１３のそれぞれが連通させてあり、送泥水
タンクT₁は送泥水用アジテータ１４を備えてい
る。

前記送・排泥水管１２，１３において、送泥水
管１２は送泥水タンクT₁側から送泥水ポンプ
p₁、送泥水比重検出器１５、送泥水流量検出器１
６、送泥水バルブ１７のそれぞれを有し、かつ、
これと同じ順序で排泥水管１３も排泥水タンク
T₂側から排泥水ポンプp₂、排泥水比重検出器２
０、排泥水流量検出器１９、排泥水バルブ１８の
それぞれを有している。また、送・排泥水管１
２，１３は、それぞれの送・排泥水流量検出器１
６，１９とバルブ１７，１８との間がバイパス管
２２で接続され、このバイパス管２２にはバルブ
２３が組込んでいる。

以上説明した構成の密閉シールド掘進機におけ
る各検出器８，９，１１，１５，１６，１９，２
０および送・排泥水ポンプp₁，p₂は第３図に示す
制御装置に接続されており、その関連構成を以下
に説明する。

すなわち、前記各検出器において、まず地山検
出器８は地山用の体積濃度演算器C₁と送泥水流
量演算器V₁の各入力側に接続され、体積濃度演
算器C₁の出力側は地山固形物重量演算器（以
下、固形重量演算器と略称）W₁の入力側に、か
つその出力側が固形物偏差重量演算器Ｗにそれぞ
れ接続されると共に、送泥水流量演算器V₁の出
力側は送泥水用比較演算増幅器CA₂および増幅器
A₁のそれぞれを介して送泥水ポンプp₁駆動用可
変型のモータM₁の入力部に接続されている。ま
た、前記体積濃度演算器C₁と固形重量演算器W₁
の各入力側には、カツター室３内用の地山固形物
真比重設定器（以下、地山比重設定器と略称）δ
_１の出力側が接続してある。

更に、送泥水流量演算器V₁の入力側には泥水
比重用比較演算増幅器CA₁の出力側が接続され、
その入力側にはカツター室３内の泥水比重設定器
γと泥水比重検出器９の各出力側が接続してあ
る。

一方、第２図中の送泥水管１２に取付けた送泥
水比重検出器１５と送泥水流量検出器１６におい
て、まず、流量検出器１６は第３図中の送泥水用
比較演算増幅器CA₂と送泥水固形物重量演算器
（以下、水中固形重量演算器と略称）W₂および偏
差泥水流量演算器Ｑの各入力側に接続されてお
り、比重検出器１５の出力側は体積濃度演算器
C₂と送泥水流量演算器V₁の各入力部に接続され
ている。

体積濃度演算器C₂の出力部は水中固形重量演
算器W₂の入力部に、かつこの演算器W₂の出力部
は固形物偏差重量演算器Ｗの入力部にそれぞれ接
続され、前記演算器C₂とW₂の各入力部には送泥
水中固形物の真比重設定器δ_２が接続してある。

また、第２図中の排泥水管１３側の検出器１
９，２０において、排泥水流量検出器１９の出力
側は第３図中の排泥水固形物重量演算器W₃と偏
差流量演算器Ｑおよび排泥水用比較演算増幅器
CA₃の各入力部に接続され、この比較演算増幅器
CA₃の出力部は増幅器A₂を介して排泥水ポンプp₂
駆動用の可変モータM₂の入力部に、かつ前記重
量演算器W₃の出力部は偏差重量演算器Ｗの入力
部にそれぞれ接続してある。一方、排泥水比重検
出器２０の出力部は体積濃度演算器C₃を介して
重量演算器W₃の入力部に、また、これらの演算
器C₃，W₃の各入力部には排泥水中固形物の真比
重設定器δ_３の出力部がそれぞれ接続されてい
る。

更に、第２図中の速度検出器１１は第３図にお
いて掘削体積演算器V₂の入力部に接続され、こ
の演算器V₂の出力部は偏差流量演算器Ｑと固形
重量演算器W₁および送泥水流量演算器V₁と排泥
水流量演算器V₃の各入力部に接続している。

前記掘削体積演算器V₂の入力部にはシールド
掘進機の断面積設定器Ａ_Sの出力部が、かつ排泥
水流量演算器V₃の出力部は排泥水用比較演算増
幅器CA₃の入力部にそれぞれ接続してある。ま
た、排泥水流量演算器V₃の入力部は送泥水ポン
プp₁制御部の比較演算増幅器CA₂の出力部とも接
続してある。

つぎに、上記実施例の作用を述べる。まず、予
め地質調査データ並びに泥水分析結果により概知
の真比重設定値を第３図中の各比重設定器δ_１，
δ_２，δ_３にそれぞれセツトする。また、カツタ
ー内泥水比重設定器γには予め算出した泥水比重
をセツトしておく。

この泥水比重は、予め地質調査により土質を調
べ、この土質に対応させて地山の安定を図るため
に必要とされる泥膜の厚さを求め、更に、この厚
さの泥膜を形成するに要する泥水比重を求めるこ
とにより算出される。

泥膜の厚さや泥水比重を求める式はすでに公知
であり、通常切羽地山の安定のために必要とされ
る泥膜の厚さは、土質が例えば砂礫よりなり透水
性が比較的良好な場合には比較的厚くなり、その
ためこれに対応させて泥水比重も大きくする必要
がある。

また、逆に土質が例えば粘土などの比較的透水
性が不良なものより成る場合には泥膜の厚さは薄
くて済み、そのためこれに対応させて泥水比重も
小さくて済む。このように、掘進方向に沿つて予
め調査した土質に対応させて算出した上記泥水比
重を前述の如く予め泥水比重設定器γにセツトし
ておくのである。

斯様な状態で第２図中の貫入用ジヤツキ７を伸
び作動させて地山比重検出器８を地山Ｓに貫入さ
せることにより地山比重を測定しながら、送泥水
ポンプp₁のモータM₁を起動させると共に、泥水
バイパス用のバルブ２３を開いて排泥水ポンプp₂
のモータM₂を起動させる。このとき、送・排泥
水バルブ１７，１８は全閉にしておく。

もつて、送泥水タンクT₁内の泥水は、送泥水
ポンプp₁により送泥水管１２を通つて検出器１
５，１６を通過したのち、バイパス管２２からそ
のバルブ２３を介して排泥水管１３にバイパスさ
れ、排泥水用の検出器１９，２０および排泥水ポ
ンプp₂を順次通過して排泥水タンクT₂内に送り
込まれる。

そこで、送・排泥水バルブ１７，１８を開くと
同時に、カツター２を回転駆動させてシールドジ
ヤツキ５を推進させることによりシールド掘進を
開始する。

シールド掘進開始と略同時にバルブ２３を閉じ
ることにより、送泥水タンクT₁内からの泥水が
送泥水バルブ１７を通つてカツター室３内に送り
込まれその室内に充満しながら排泥水管１３から
排泥水バルブ１８、検出器１９，２０、排泥水ポ
ンプp₂のそれぞれを介して排泥水タンクT₂内に
排出されることで密閉式シールド掘進工程に入
る。

掘進工程に入ると同時に第３図中の制御系統を
作動させることにより、カツター室３内の泥水比
重が比重設定器γによる設定比重となるように制
御される。

この比重設定器γには、前述の如く土質に対応
させて、地山の安定を図るために必要とされる厚
さの泥膜を形成するに要する泥水比重が予めセツ
トされており、従つて、この比重設定器γから出
力される比重設定値は掘削する土質に対応して異
なつた値が出力されることになる。

シールド機掘削中の土質は、この掘削に先立つ
て行われた土質調査データに、推進距離を対応さ
せることにより容易に判別でき、この判別した土
質を上記泥水比重設定器γへ入力するようにす
る。

また、これに限ることなく予め土質調査データ
と推進距離とを対応させたデータを泥水比重設定
器γ内にセツトしておき、これに推進距離を入力
することより該当する比重設定値を出力するよう
にしておいてもよい。

上記制御は、地山比重検出器８とカツター室内
泥水比重検出器９からの出力信号に基づいて送・
排泥水ポンプp₁，p₂の吐出圧流量を制御すること
により行なわれる。

すなわち、地山比重検出器８で検出測定された
地山比重検出値が流量演算器V₁に入力する一方
で、速度検出器１１がシールドジヤツキ５の推進
速度を検出してその検出信号を掘削体積演算器
V₂に送る。

この演算器V₂は、設定器Ａ_Sによるシールド掘
進機の断面積設定値と前記速度検出値とを乗算し
て掘削体積を演算し、その結果の算出された掘削
体積値信号を前記流量演算器V₁に伝送する。

また、この流量演算器V₁には、送泥水比重検
出器１５による検出値信号が入力すると同時に、
カツター室３内の泥水比重検出器９によるフイー
ドバツク信号としての検出比重検出値と比重設定
器γで予めセツトされたカツター室３内の泥水比
重設定値とを泥水比重用比較演算増幅器CA₁で比
較演算した結果の設定比重補正値信号が入力す
る。この比較演算増幅器CA₁においては、設定比
重値に、この値とフイードバツク信号たるカツタ
ー室内泥水比重値との偏差を加える演算がなさ
れ、この算出値を設定比重補正値として出力する
ようになつている。

もつて、前記流量演算器V₁は、地山比重検出
値、掘削体積算出値、送泥水管１２内を通る送泥
水比重検出値及び設定比重値に、この値とフイー
ドバツク信号たるカツター室内泥水比重値との偏
差を加えて成る設定比重補正値とより成る４入力
信号を用いて送泥水流量を算出する。

ここで、送泥水流量V₁の算出方法を説明す
る。

カツター室内の泥水比重値をγ_C、地山比重検
出値をγ_S、送泥水比重検出値をγ_１、掘削体積
算出値をV₂とする。

尚、V₂＝シールド掘進速度×掘進機の断面積
となる。

今、排泥水流量をV₃とした場合、V₃，V₁，V₂
の関係式は次の如くなる。

V₃＝V₁＋V₂ … また、重量に関しては、排泥水比重はカツター室
内の泥水比重値γ_Cに等しいから V₃・γ_C＝V₁・γ_１＋V₂・γ_S
…が成立する。

上記式を式へ代入すれば （V₁＋V₂）・γ_C＝V₁・γ_１＋V₂・γ_S これをV₁について解くと、 V₁＝（γ_Ｓ−γ_Ｃ／γ_Ｃ−γ_１）・V₂ … となる。

従つて、泥水比重設定値γにて比重を設定すれ
ば送泥水流量演算器V₁でもつて送泥水流量を算
出できるのであるが、切羽安定化のためにはカツ
ター室内の実際の泥水比重値（カツター室内検出
比重値）を泥水比重設定器γにて設定した設定値
に一致させる必要がある。

そこで、前述の如く泥水比重用比較演算増幅器
CA₁にて、カツター室内泥水比重値をフイードバ
ツク信号としてこれと設定比重値との偏差を求め
ると共にこの偏差を上記設定比重値に加えて設定
比重補正値を求めるのであり、この補正値を送泥
水流量演算器V₁へ入力する。

ここに 設定比重補正値＝γにおける設定比重値＋
（γにおける設定比重値−カツター室内泥水
比重値） となる。

そして、送泥水流量演算器V₁においては、こ
れに入力される設定比重値を上記式の（γ_C）
に代入することにより送泥水流量V₁が求めら
れ、この流量は“泥水比重設定器γの設定値＝カ
ツター室内の比重検出器９からの実測泥水比重
値”となるように制御されるのである。

この送泥水算出値信号が送泥水用比較演算器
CA₂に入力されると、この値に、これとフイード
バツク信号としての送泥水流量との偏差が加えら
れて送泥水補正値が出力され、この補正値を増幅
器A₁に入力することにより送泥水ポンプp₁駆動
用の可変モータM₁の回転数に変換され、その出
力信号が可変モータM₁に入力することにより送
泥水ポンプp₁の吐出圧流量が制御される。

もつて、送泥水管１２を通る送泥水流量が制御
され、かつ、この送泥水流量は常に検出器１６で
検出されて送泥水用比較演算増幅器CA₂にフイー
ドバツク信号として入力していることにより流量
演算器V₁による送泥水流量算出値信号と等価で
あるか否か常に比較演算され、その結果の送泥水
補正値信号で増幅器A₁を介して可変モータM₁の
回転数が制御されることによりカツター室３内へ
の送泥水流量が決まる。

同時に、掘削体積演算器V₂と送泥水用比較演
算増幅器CA₂の各出力信号が排泥水流量演算器V₃
に入力することにより、掘削体積算出値と送泥水
補正値とが加算されてカツター室３内からの排泥
水流量が算出される。

これを具体的に説明する。

前記送泥水流量演算器V₁で算出した送泥水流
量をV₁とし、排泥水流量をV₃とすれば V₃＝V₁＋V₂ V₂：掘削体積 が成立する。

ここで、送泥水用比較演算増幅器CA₂は、送泥
水流量演算器V₁で算出した流量通りに実際の流
量が流れているか否かを検知するために、送泥水
流量検出器１６からの実測値をフイードバツクし
て比較演算している。従つて、送泥水用比較演算
増幅器CA₂からは、送泥水算出値とフイードバツ
ク信号としての実測送泥水流量値との偏差を、送
泥水算出値に加えた信号（送泥水補正値）が出力
されることになり、この信号値を排泥水流量演算
器V₃への入力信号としているのである。

従つて、排泥水流量演算器V₃においては、次
の式により排泥水流量V₃が求められる。

V₃＝（V₁±△Ｖ）＋V₂ ここに、（V₁±△Ｖ）はCA₂の出力値であり、
△Ｖは送泥水流量算出値とフイードバツクされた
実測泥水流量値との偏差分である。

そして、排泥水用比較演算増幅器CA₃において
は、上記排泥水流量算出値に、これとフイードバ
ツク信号としての排泥水流量との偏差を加えて排
泥水流量補正値が求められて、この補正値が増幅
器A₂に入力することで排泥水ポンプp₂駆動用可
変モータM₂の回転数制御信号に変換される。

そして、この信号がモータM₂に入力すること
により排泥水ポンプp₂の吐出圧流量が制御され、
それに見合つた流量の排泥水が排泥水管１３内を
流れる。

この排泥水流量も前記送泥水流量の場合と同様
に、前述の如く検出器１９で検出されてその検出
値信号がフイードバツク信号として排泥水用比較
演算増幅器CA₃に入力することで、排泥水流量演
算器V₃の出力信号と比較演算されて排泥水流量
補正値が求められ、その結果の信号が増幅器A₂
を介してモータM₂にその回転数制御信号として
入力する。

もつて、前記演算器V₃と流量検出器１９の各
出力信号が等価となるように排泥水ポンプp₂の吐
出圧流量が制御されることで、カツター室３内の
泥水比重に見合つた排泥水流量が決定される。

以上により、送泥水ポンプp₁で流量制御された
送泥水が送泥水管１２からカツター室３内に送り
込まれその室内に取込んだ掘削ズリと混合し、か
つアジテータ１０で撹拌される。

同時に、カツター室３内の掘削ズリを含んだ泥
水は、排泥水管１３により排泥水バルブ１８、検
出器１９，２０および排泥水ポンプp₂のそれぞれ
を介して排泥水タンクT₂内に排出される。

斯様な泥水循環中において、カツター室３内の
泥水比重が検出器９で検出され、その検出比重値
信号が泥水比重用比較演算増幅器CA₁に入力する
ことにより、この信号と比重設定器γにセツトさ
れた比重設定値と比較演算されて偏差が求められ
ると共にこの偏差に比重設定値を加えてなる設定
比重補正値が出力される。

そして、送泥水流量演算器V₁においては、前
記検出比重値と比重設定値とが等しくなるように
前述した如く送泥水流量が制御されるのである。
この場合、検出器８による地山比重検出値および
演算器V₂による掘削体積演算値が変化しても、
前記演算器V₁による前述の演算でもつてカツタ
ー室３内の泥水比重（検出比重値）が比重設定器
γによる比重設定値となるよう制御されることは
勿論である。

以上の制御方法によつて、カツター室３内の泥
水をシールド掘進工程時の切羽地山の安定を図る
ために必要とされる厚さの泥膜を形成するに要す
る泥水比重に可及的に近づけることができ、この
ため、カツター２前面の切羽地山を一層安定させ
ることができる。

また、各体積濃度演算器C₁，C₂，C₃が、地山
固形物と送泥水中の固形物および排泥水中の固形
物の各体積濃度を演算し、その演算結果に基づい
て各重量演算器W₁〜W₃がそれぞれの固形物重量
を算出すると共に、偏差重量演算器Ｗが地山と送
泥水中の各固形物重量を加算して排泥水中の固形
物の重量から減算することにより等価か否かを算
出する。

これと同時に、偏差流量演算器Ｑは、地山掘削
体積と送泥水流量を加算し、その加算値を排泥水
流量から減算することにより偏差泥水流量を演算
する。

この演算結果は、比重設定器γの設定値が更に
適正化するように活かされる。

これを具体的に説明する。

まず、各体積濃度演算器C₁，C₂，C₃では次の
如く各体積濃度が求められる。

いま、土粒子の真比重：Ｇ_S， 泥水中の水の体積 ：Ｖ_n 水の比重 ：Ｇ_n， 泥水中の固形物の体積：Ｖ_S 泥水の比重 ：γ_sn， 泥水の体積 ：Ｖ とすれば γ_sn＝（Ｇ_n・Ｖ_n＋Ｇ_s・Ｖ_s）／Ｖ … となる。

また、Ｖ_n＝Ｖ−Ｖ_S … であるから、式を式へ代入すれば Ｖ_S＝（γ_ｓｎ−Ｇ_ｎ／Ｇ_Ｓ−Ｇ_ｎ）・Ｖ … となり、固形物の体積濃度は Ｖ_Ｓ／Ｖ×100＝（γ_Ｓｎ−Ｇ_ｎ／Ｇ_Ｓ−Ｇ_ｎ）×100
〔Vol％〕… となる。

従つて、各体積濃度演算器C₁，C₂，C₃におけ
る体積濃度は次式により求まる。

尚、以降式中の符号は、該当部品からの出力値
を示す。

C₁＝（地山比重検出値−１／δ_１−１）×100〔Vol％
〕 C₂＝（送泥水比重検出値−１／δ_２−１）×100〔Vol
％〕 C₃＝（排泥水比重検出値−１／δ_３−１）×100〔Vol
％〕 よつて各重量演算器W₁，W₂，W₃における固形
物重量は次式により求まる。

W₁＝C₁・V₂・δ１／100〔重量〕 W₂＝C₂・Vi・δ２／100〔重量〕 ここで、Viは送泥水流量とする。

W₃＝C₃・V₀・δ３／100〔重量〕 ここで、V₀は排泥水流量とする。

従つて、理論的には、 W₃＝W₁＋W₂ が成立する。

そして、偏差重量演算器Ｗにおいては W₁＝W₃−W₂ が算出される。この結果、 W₁＝W₃−W₂の時は、地山掘削重量と見合うだ
けの固形物を排出しているので切羽は安定してい
ることになる。

W₁＞W₃−W₂の時は、地山掘削重量と排出重量
がバランスしておらず排土不足なので切羽は不安
定である。

W₁＜W₃−W₂の時は、地山掘削重量と排土重量
がバランスしておらず排土過多のための切羽は不
安定となる。

従つて、偏差重量演算器Ｗで固形物の偏差重量
を算出することによつて、W₁＝W₃−W₂となるよ
うに泥水比重設定器γの設定器を任意に手動で再
設定するのであるが、その際、切羽を安定させる
ための泥膜の形成が充分に行われる比重を決定す
るための目安とするのである。

また、偏差流量演算器Ｑにおいては、 掘削体積＝排泥水流量−送泥水流量 すなわち η＝β−α を算出するのである。

その結果 η＝β−αの時は切羽は安定しており、 η＞β−αの時及びη＜β−αの時は切羽は不
安定となる。

従つて、η＝β−αとなるように、前述のよう
に泥水比重設定器γを手動で再調整する際、切羽
を安定させるための泥膜の形成が充分に行われる
設定値を決定する目安とするのである。

以上の実施例において、各比重検出器８，９，
１５，２０はそれぞれ密度検出器に代替してもよ
く、この場合であつても前述と同様に制御効果が
得られる。

また、各体積濃度演算器C₁〜C₃は、地質調査
データや泥水分析結果による間隙率を入力させる
ことによつて演算精度を更に向上させることがで
きる。この場合、第４図Ａに示すごとく、地山体
積濃度演算器C₁の入力部に地山間隙率設定器S₁
の出力部を、かつ送泥水用演算器C₂の入力部に
送泥水間隙率設定器S₂の出力部を、また排泥水用
演算器C₃の入力部に排泥水間隙率設定器S₃の出
力部をそれぞれ接続しておけばよい。

〔発明の効果〕

以上、この発明では、シールド掘進機自体が実
際地山とカツター室内泥水のそれぞれの比重を直
接検出することができ、しかもそれらの検出値に
基づいたカツター室内泥水の比重が、地山の安定
を図るために必要とされる厚さの泥膜を形成する
に要する泥水比重が予めセツトされた泥水比重設
定器から出力される比重設定値に近づくように制
御されるので、カツター室内の泥水比重によつて
切羽前面地山を確実に安定させることができ、た
とえシールド掘進途上で地山の土質や含水率が変
化しても、それに対応した切羽前面地山の安定状
態を的確に保持できる。

また、以上のことによりシールド掘進停止時に
おいても、カツター室内泥水の比重または密度を
泥水比重設定器から出力される比重設定値と等価
にし得るので、切羽地山の崩壊を未然に、かつ確
実に防止することができる。

従つて、この発明によれば、従来の密閉式シー
ルド掘進機では必要不可欠であつたカツターの掘
削ズリ取込用スリツトの閉鎖装置を不要化でき、
このため、掘進機全体の構造が簡単化できてコス
トダウンを図り得ると共に、切羽安定剤をも必要
としないので、通常の泥水を使用することができ
て頗る便利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す密閉式シールド掘進機の
概略的断面構成図、第２図はこの発明の好適一実
施例を示す密閉式シールド掘進機の概略的断面構
成図、第３図は同掘進機の切羽安定制御系統図、
第４図Ａ，Ｂ，Ｃはその切羽安定制御系における
体積濃度演算器の変形例を示す構成説明図であ
る。 図中２はカツター、３はカツター室、８は地山
比重または密度の検出器、９はカツター室内泥水
の比重または密度の検出器、１１はスピード検出
器、１５は送泥水比重検出器、１６は送泥水流量
検出器、１９は排泥水流量検出器、γは泥水比重
設定器、V₁は送泥水流量演算器、V₂は掘削体積
演算器、V₃は排泥水流量演算器、CA₁は泥水比重
用比較演算増幅器、CA₂は送泥水用比重比較演算
増幅器、CA₃は排泥水用比較演算増幅器、P₁は送
泥水ポンプ、P₂は排泥水ポンプである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ カツター室内に泥水を送り込んで切羽前面地
   山を安定させるシールド掘進機の切羽制御装置に
   おいて、カツターに取付けその前面より突出させ
   て地山に貫入する地山比重の検出器と、カツター
   室に設けられその室内泥水の比重を検出する検出
   器と、地山の安定を図るために必要とされる厚さ
   の泥膜を形成するに要する泥水比重が予めセツト
   された泥水比重設定器と、該設定器から出力され
   る設定比重値に、この値とフイードバツク信号た
   るカツター室内泥水比重値との偏差を加える演算
   をして設定比重補正値を出力する泥水比重用比較
   演算増幅器と、送泥水の比重を検出する送泥水比
   重検出器と、シールド掘進時のスピードを検出す
   るスピード検出器と、掘進機の断面積を設定する
   断面積設定器と、シールド掘進時のスピードと掘
   進機の断面積とに基づいて掘削体積を算出する掘
   削体積演算器と、地山比重検出値、掘削体積算出
   値、送泥水比重検出値及び上記設定比重補正値と
   に基づいて上記設定比重値とカツター室内泥水比
   重値とが等しくなるように送泥水流量を算出する
   送泥水流量演算器と、実際の送泥水流量を検出す
   る送泥水流量検出器と、送泥水算出値に、これと
   フイードバツク信号としての送泥水流量との偏差
   を加えて送泥水補正値を出力する送泥水用比較演
   算増幅器と、上記送泥水補正値に基づいて駆動さ
   れる送泥水ポンプと、前記掘削体積算出値と上記
   送泥水補正値とを加えて排泥水流量を算出する排
   泥水流量演算器と、実際の排泥水流量を検出する
   排泥水流量検出器と、上記排泥水流量算出値に、
   これとフイードバツク信号としての排泥水流量と
   の偏差を加えて排泥水流量補正値を出力する排泥
   水用比較演算器増幅器と、上記排泥水流量補正値
   に基づいて駆動される排泥水ポンプとを備えてな
   ることを特徴とするシールド掘進機の切羽制御装
   置。