JPS62156496A - シ−ルド掘進機の崩落検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明はレーリー波を用いて切羽の崩落を検出するよ
うにしたシールド掘進機の崩落検出装置に関する。

従来の技術 従来この種の装置として超音波や電磁波を用い友ものが
公知である。これらの装置では第ｒ１図ピ）に示すよう
にシールド本体ａに超音波や電磁波の発信器すと、切羽
Ｃより反射された超音波や電波を受信する受信器ｄを設
けて、受信器ｄが受信した第１１図（ロ）に示すような
波形から切羽Ｃの状態を判定している。すなわち切羽Ｃ
が崩落して空洞ｅが生じている場合、空洞ｅによる反射
波ｆが受信波形に現われ、この波形レベルにより空洞ｅ
の大きさなどが判定できるようになる。

発明が解決しようとする問題点 しかし上記のような崩落検出装置では切羽ｅの崩落によ
υ第１２図（イ）に示すように送受信器す、ｄが埋没し
た場合、検出される波形に第１２図（ロ）に示すように
崩落した土砂からの反射波ｇ°が含まれて崩落による空
洞の状況が判別しにくいなどの不具合があつ九。

″１次切羽ｅが第１３図（イ）に示すように礫層などの
場合、岩石からの反射波りが第１３図（ロ）に示すよう
に検出される次め、崩落か、岩石による反射波かの判断
が錐かしいなどの不具合もあった。

一方送受信器す、ｄ上に崩落しｔ土砂を取除くため、送
受信器す、ｄの近傍にノズルを設けて、このノズルよシ
高王水などを噴出するようにしたものも提案されている
が、このような装置では、設備が大損りになるとと共に
、噴出した高圧水が切羽ｅの崩落全助長するなどの不具
合もあった。

この発明は上記不具合を改善する目的でなされたもので
ある。

問題点ｅＭ決するための手段及び作用 地中全掘進するシールド本体に、切羽を起振するレーリ
ー波起振器と、切羽を伝播するレーリー波を受信するレ
ーリー波受波器を設けると共に、Ｖ−リー波受波器で受
信され九レーリー波と予め記憶され九し−リー波パター
ンを比較して、切羽の状態を判定するようにしたことに
より、崩落した土砂層などに影響されることなく切羽の
状況が検出できるようにしたシールド掘進機の崩落検出
装置。

実ｌ＠列 この発明の一実施例を図面を参照して詳述すると、図に
おいて１はシールド掘進機の本体（以下シールド本体と
いう］で、前部に図示しない回転駆動源によシ回転され
ながら、シールド本体１前方の切羽２を掘削するカッタ
ヘッド３が設けられている。３はシールド本体１の上部
に設置されたレーリー波起振器で、このレーリー波起振
器３よりシールド本体１上方の切羽２に向けてレーリー
波が起振されるようになっており、このレーリー波は、
上記レーリー波起振器３より一定の距離離れた位置に設
置され友複数のレーリー波受波器４，５で受信されるよ
うになっている。

また６は上記レーリー波起振器３とレーリー波受波器４
．５の間に位置するように設けられた超音波パルス発信
器で、シールド本体１上方の切羽２に向けて超音波パル
スを発信するようになっておシ、切羽２で反射された超
音波パルスは、超音波ノＲルス発信器６に隣接して設け
られた超音波パルス受信器７で受信されて、レーリー波
受波器４．５で受信されたレーリー波とと本にケーブル
８を介して制御装置９へ取込まれるようになっている。

制御装置９は第２図に示すように、高周波から低周波及
びスイープ信号をレーリー波起振器３へ送シ出してこれ
を起振させるレーリー波起振増幅器１０と、レーリー波
受波器４．５で受信され九レーリー波を増幅して演算処
理部１１へ送り込むレーリー波受波増幅器１２を有して
いる。上記演算処理部１１は入力され九レーリー波の波
形から伝搬速度を演算して、メモリ１３にストアし、全
スイープが完了し九時点で予めメモリ１４に記憶されて
いるレーリー波パターンと比較される。

、比較対象となるレーリー波パターンは、予め次のよう
にして記憶されている。すなわちシールド本体１上部の
切羽２が第３図（イ）に示すように崩落している場合、
レーリー波起振器３よシ発射されたレーリー波のパター
ンは第３図（ロ）に示すようになり、崩落によシ生じた
空洞２１に第４　’：　（４）に示すように出水がある
場合のレーリー波パターンは、第４図（ロ）に示すよう
になる。

また崩落した土砂がレーリー波受波器４，５に堆積した
場合のレーリー波パターンは第５図（ロ）に、そして同
じ状態で出水などかあつ几場合（第６図イ）のレーリー
波パターンは第６図（ロ）に示すようになる。

さらに切羽２が礫層の場合（第７図イ）のレーリー波パ
ターンは第７図（ロ）に示すようになる。

このように切羽２の種々の状況を想定して測定し友し−
リー波パターンを予め上記メモリ１４へ記憶させておく
ものである。

そして演算処理部１１では、入力され次レーリー波と予
め記憶されたレーリー波パターンを比較して切羽２の状
況を判定し、判定信号１５をオン、オフ信号として表示
装置１６に設けられ次表示ランプ１７へ送シ、これを点
灯するようになっている。

一方レーリー波による切羽２の崩落検出に併行シて、パ
ルスエコー法による切羽２の崩落検出も行なわれる。

次にこれを説明すると、超音波パルス増幅器１８を経て
超音波パルス送信器６より切羽２に向けて発信された超
音波パルスは、切羽２に反射されて超音波パルス受信器
７に達し、超音波パルス受信器７で受信される。超音波
ノぞルス受信器７で受信され次層音波パルスは、超音波
パルス増幅器１９で増幅された後演算処理部２０へ取込
まれる。演算処理部２０では入力されｔパルスエコー伝
搬時間より反射対象までの距離を次のように算出する。

いま第８必　に示すように崩落した土砂層が超音波パル
ス送受信器６．７上に長さｔ１堆積し、その上方に水の
充満された長さ１．の９洞２ａが生じ次場合、超音波ノ
セルス受イぎ器７で受信される信号は第９図（イ）に示
すようになる。

土砂層での第２反射の時間は 空洞からの第１反射の時間は これにより ２．８３８４４ ｒ となるｔ、、ｔｌは（すなわち空洞での第１反射が最も
おそい場合は） １ｍ＜２４１！ ＜５１１ である。

４＃５ｃｒＩＭとしても４＜１．２ｍであり、たいてい
の場ｔｇは く２５α 合、受信波形の内訳は第９図（０・）に示すようになる
。

空洞が空気で充満しているケースも考えられるが、上図
とならないケースは １ｍ　＜　２５　ｃｍ の条件であり、２５ｃｒｎ以上になると、殆ど減衰して
しまい、実際には空洞の反射はない。

上記のようにして得られ九反射対象物までの距離は表示
装置へと出力されて第１０図に示すような波形として表
示される。

そして上記レーリー波による崩落検出で、土砂層が検出
されて表示装置１６の表示ランプ１７が点灯された場合
は、超音波パルス送受信器６．７上に崩落した土砂が堆
積されているので、表示装置ａ１６に表示された波形Ａ
が土砂層から−の反射波、波形Ｂが空洞からの第１反射
波、波形０が土砂層からの第２の反射波となり、これら
波形のレベルから崩落状態が容易に把握できるようにな
る。

発明の効果 この発明は以上詳述したように、切羽を伝播するレーリ
ー波を受信して、これを予めメモリに記憶されたレーリ
ー波パターンと比較することにより、切羽の崩落状態が
検出できるようにしたことから、シールド本体上に崩落
した土砂が堆積しても崩落状態が検出できると共に、堆
積し友土砂金高圧水などで飛散させる必要がないため、
高圧水などで崩落を助長する虞れもない。

またノぞルスエコー法による崩落検出を併用するように
すれば、音波による計測となるため、水の充満された空
洞などの検出が可能であると共に、計測装置の増幅ゲイ
ンを必要以上に大きくしたりする必要がないため、回路
や装置自体のｔ副索化が図れるようになる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示し、第１図はシールド本
体の断面図、第２図はこの装置のブロック図、第３図（
イ）、（ロ）ないし第７図（イ）、（ロ）は切羽の状態
とレーり波パターンの関係を示す説明図、第８図、第９
図（イ）および（ロ）及び第１０図は作用説明図、第１
１図（イ）１２口）ないし第１４図（イ）、（ロ）は従
来の説明図である。 １はシールド本体、２は切羽、３はレーＩＪ−波起振器
、４，５はレーリー波受波器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 地中を掘進するシールド本体１に、切羽２を起振するレ
   ーリー波起振器３と、切羽２を伝播するレーリー波を受
   信するレーリー波受波器４、５を設けると共に、レーリ
   ー波受波器４、５で受信されたレーリー波と予め記憶さ
   れたレーリー波パターンを比較して、切羽２の状態を判
   定することを特徴とするシールド掘進機の崩落検出装置
   。