JPH0432919B2 - - Google Patents
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- JPH0432919B2 JPH0432919B2 JP59028491A JP2849184A JPH0432919B2 JP H0432919 B2 JPH0432919 B2 JP H0432919B2 JP 59028491 A JP59028491 A JP 59028491A JP 2849184 A JP2849184 A JP 2849184A JP H0432919 B2 JPH0432919 B2 JP H0432919B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- antenna
- reflected
- shield
- dielectric
- soil
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、トンネル工事などに用いるシールド
工法において、地盤崩落などの危険のある土壌を
探知する機能を付加した方法に関する。
工法において、地盤崩落などの危険のある土壌を
探知する機能を付加した方法に関する。
従来技術
地下鉄・トンネルなどのシールド工事におい
て、予知し得ている軟弱な地盤では薬品注入・冷
凍工法により地盤を固めて、シールド掘進機を掘
進して工事をすゝめている。しかし施工する地盤
には、大略の地層はわかつているにしても、局所
的に複雑に地層が入り組み、掘削前に工事地点の
細部を予知し得てない地盤があり、そのためシー
ルド推進に際して、地盤が崩落する事故が発生す
る。従来、このような事故防止対策として、ばね
押しされた板液体により脆弱あるいは穴（ボイ
ド）を検知する機械的方法が提案されている。こ
れは、例えば、シールド掘進機の外殻上部に前記
板状体を設けておき、掘進中に前記脆弱地盤に到
達すると、いままで板状体を押さえていた土圧が
減少するので、板状体の一端が上方に立上がるこ
とを利用して検出するようにしたものである。し
かし、この方法は極めて信頼性にとぼしく、また
掘進中に板状体が機械的に破損しやすい欠点があ
り、あまり実用的でない。
て、予知し得ている軟弱な地盤では薬品注入・冷
凍工法により地盤を固めて、シールド掘進機を掘
進して工事をすゝめている。しかし施工する地盤
には、大略の地層はわかつているにしても、局所
的に複雑に地層が入り組み、掘削前に工事地点の
細部を予知し得てない地盤があり、そのためシー
ルド推進に際して、地盤が崩落する事故が発生す
る。従来、このような事故防止対策として、ばね
押しされた板液体により脆弱あるいは穴（ボイ
ド）を検知する機械的方法が提案されている。こ
れは、例えば、シールド掘進機の外殻上部に前記
板状体を設けておき、掘進中に前記脆弱地盤に到
達すると、いままで板状体を押さえていた土圧が
減少するので、板状体の一端が上方に立上がるこ
とを利用して検出するようにしたものである。し
かし、この方法は極めて信頼性にとぼしく、また
掘進中に板状体が機械的に破損しやすい欠点があ
り、あまり実用的でない。
一方、特開昭58−181999号公報には、シールド
掘進機のシールド外殻の先端部分に設けたアンテ
ナからパルス電波を送信し、得られる反射受信信
号によつて掘進地点を地質を探知する構成が開示
されている。
掘進機のシールド外殻の先端部分に設けたアンテ
ナからパルス電波を送信し、得られる反射受信信
号によつて掘進地点を地質を探知する構成が開示
されている。
一般に、反射受信信号は、反射物体との間に存
在する土壌の地質（誘電率など）、反射物体の反
射率及び反射物体までの距離の三要素に依存した
ものとなる。ここで、反射物体が地中の埋設物、
地表面、あるいは、異質な土壌の境界などである
点を考慮すれば、上記三要素の組合せは多岐にわ
たる。
在する土壌の地質（誘電率など）、反射物体の反
射率及び反射物体までの距離の三要素に依存した
ものとなる。ここで、反射物体が地中の埋設物、
地表面、あるいは、異質な土壌の境界などである
点を考慮すれば、上記三要素の組合せは多岐にわ
たる。
このため、上記特許公報に開示されたように、
単一のアンテナを用いて地質の探知を行つたので
は、他の地点との差異のみを判断できるだけあ
り、絶対的な判断基準による地質の変化について
正しい判断ができなくなるいう不都合がある。
単一のアンテナを用いて地質の探知を行つたので
は、他の地点との差異のみを判断できるだけあ
り、絶対的な判断基準による地質の変化について
正しい判断ができなくなるいう不都合がある。
発明の目的
従つて、本発明の目的は、上記従来技術の不都
合を解決した新規な地質探査シールド工法を提供
することにある。
合を解決した新規な地質探査シールド工法を提供
することにある。
発明の構成
本発明は、シールド掘進機のシールド外殻の先
端部に設けたアンテナからパルス電波を送信して
得られる反射受信信号により、掘進地点の土壌の
地質を探知するシールド工法であつて、 アンテナを複数個設けるとともに、各アンテナ
のパルス電波を送信する側に各アンテナごとに異
なる誘電体部材を設けて送信を行い、各アンテナ
より得られた各反射受信信号を比照することによ
り、地質を探知し得るようにしたものである。
端部に設けたアンテナからパルス電波を送信して
得られる反射受信信号により、掘進地点の土壌の
地質を探知するシールド工法であつて、 アンテナを複数個設けるとともに、各アンテナ
のパルス電波を送信する側に各アンテナごとに異
なる誘電体部材を設けて送信を行い、各アンテナ
より得られた各反射受信信号を比照することによ
り、地質を探知し得るようにしたものである。
すなわち、誘電体部材と土壌の誘電率が接近す
るほど両者の境界面を誘過する電波のレベルが増
大し、これに伴い埋設物や地表などで反射され逆
の経路をたどつてアンテナに受信される反射受信
信号のレベルが増大する。従つて、現在の掘進地
点の土壌の誘電率（地質）、大きな強度の反射受
信信号を得たアンテナに設けた誘電体部材の誘電
率に近い値と判定し、小さな強度の反射受信信号
を得たアンテナに設けた誘電体部材の誘電率から
離れた値と判定することにより、地質をより絶対
的に判定できるようにしている。
るほど両者の境界面を誘過する電波のレベルが増
大し、これに伴い埋設物や地表などで反射され逆
の経路をたどつてアンテナに受信される反射受信
信号のレベルが増大する。従つて、現在の掘進地
点の土壌の誘電率（地質）、大きな強度の反射受
信信号を得たアンテナに設けた誘電体部材の誘電
率に近い値と判定し、小さな強度の反射受信信号
を得たアンテナに設けた誘電体部材の誘電率から
離れた値と判定することにより、地質をより絶対
的に判定できるようにしている。
本発明の原理を第１図のモデルで説明する。ア
ンテナ１は誘電率K0の誘電体部材２を介してシ
ールド外側の誘電率K1の土壌３と接している。
アンテナからの送信パルス波４ａは土壌３内に侵
入し、地表面５などで反射し、反射パルス４ｂと
なり、アンテナ１に受信される。この受信信号の
振幅と時間との関係を第２図に示してあるが、t2
（往復時間）後に地表面５よりの強い反射パルス
４ｂとして受信される。この図で、t0のパルスａ
は送信パルスであり、t1にある小さい反射パルス
ｃは土壌３内の瓦礫などによつて反射されたもの
である。そして土壌３内に侵入する電波の強さは
K0とK1との比によつて異なる。このため、反射
電波の強さは誘電体部材２の誘電率K0を変えた
場合は、同じ誘電率K1の土壌３に対して、反射
強度の異なる受信信号つまり反射受信パルスが得
られる。また誘電体部材２の誘電率K0が同じで
も、土壌３の誘電率K1が変われば、やはり反射
強度の異なる反射受信パルスが得られる。このこ
とを利用して、複数個のアンテナを設けて送受信
すれば、その各受信信号にはK0／K1の比によつ
て異なる反射受信パルスが得られ、この異なり方
を比照することによつてK1つまり土壌３の質の
異なりを推定できる。
ンテナ１は誘電率K0の誘電体部材２を介してシ
ールド外側の誘電率K1の土壌３と接している。
アンテナからの送信パルス波４ａは土壌３内に侵
入し、地表面５などで反射し、反射パルス４ｂと
なり、アンテナ１に受信される。この受信信号の
振幅と時間との関係を第２図に示してあるが、t2
（往復時間）後に地表面５よりの強い反射パルス
４ｂとして受信される。この図で、t0のパルスａ
は送信パルスであり、t1にある小さい反射パルス
ｃは土壌３内の瓦礫などによつて反射されたもの
である。そして土壌３内に侵入する電波の強さは
K0とK1との比によつて異なる。このため、反射
電波の強さは誘電体部材２の誘電率K0を変えた
場合は、同じ誘電率K1の土壌３に対して、反射
強度の異なる受信信号つまり反射受信パルスが得
られる。また誘電体部材２の誘電率K0が同じで
も、土壌３の誘電率K1が変われば、やはり反射
強度の異なる反射受信パルスが得られる。このこ
とを利用して、複数個のアンテナを設けて送受信
すれば、その各受信信号にはK0／K1の比によつ
て異なる反射受信パルスが得られ、この異なり方
を比照することによつてK1つまり土壌３の質の
異なりを推定できる。
具体的構成
第３図は、本発明の一実施例を示す図で、シー
ルド外殻６の切羽面７側の先端上部附近に異なる
誘電体部材２をもつ複数のアンテナを有するレー
ダアンテナヘツド８を配置している。シールド掘
進時には、なるべく前方に近い土壌の崩壊の危険
度を予知することが望まれる。
ルド外殻６の切羽面７側の先端上部附近に異なる
誘電体部材２をもつ複数のアンテナを有するレー
ダアンテナヘツド８を配置している。シールド掘
進時には、なるべく前方に近い土壌の崩壊の危険
度を予知することが望まれる。
いま、第３図のように地表面５の下部に３つの
地質，，が入り組んでおり、これをシール
ド掘進機１８が矢印１９の方向に進行するものと
する。の地質は水分の多い地質で誘電率はKA，
は粘土質で誘電率はKB，は乾燥土質で誘電
率はKKCとする。レーダアンテナヘツド８の誘
電体部材２の異なる３つのアンテナの各アンテナ
Ａ，Ｂ，Ｃには送受信器２０から単一パルスの送
信パルスａが与えられ、その反射受信パルスｂ，
ｃが送受信器２０から表示器２１に与えられ、各
アンテナＡ，Ｂ，Ｃによるモノ・パルス・レーダ
探知信号が観測できるようになつている。そし
て、この探知信号の各地点P1，P2，P3における
送信パルスと受信パルスとの状況を第４図に示
す。アンテナＡ，アンテナＢ，アンテナＣの各誘
電体部材２の各誘電率K0は、例えばK0 1，K0 2，
K0 3のように異ならしてあるので、前記の理由に
よりシールド掘進機１８が堀進してレーダアンテ
ナヘツド８が誘電率の異なる土壌の地点P1，P2，
P3に達した場合の探知信号A1，B1，C1は第４図
（ａ），（ｂ），（ｃ）のようにそれぞれ異なつた信
号波形で探知されることになる。
地質，，が入り組んでおり、これをシール
ド掘進機１８が矢印１９の方向に進行するものと
する。の地質は水分の多い地質で誘電率はKA，
は粘土質で誘電率はKB，は乾燥土質で誘電
率はKKCとする。レーダアンテナヘツド８の誘
電体部材２の異なる３つのアンテナの各アンテナ
Ａ，Ｂ，Ｃには送受信器２０から単一パルスの送
信パルスａが与えられ、その反射受信パルスｂ，
ｃが送受信器２０から表示器２１に与えられ、各
アンテナＡ，Ｂ，Ｃによるモノ・パルス・レーダ
探知信号が観測できるようになつている。そし
て、この探知信号の各地点P1，P2，P3における
送信パルスと受信パルスとの状況を第４図に示
す。アンテナＡ，アンテナＢ，アンテナＣの各誘
電体部材２の各誘電率K0は、例えばK0 1，K0 2，
K0 3のように異ならしてあるので、前記の理由に
よりシールド掘進機１８が堀進してレーダアンテ
ナヘツド８が誘電率の異なる土壌の地点P1，P2，
P3に達した場合の探知信号A1，B1，C1は第４図
（ａ），（ｂ），（ｃ）のようにそれぞれ異なつた信
号波形で探知されることになる。
つまりP1地点では、例えばC1では送信パルス
の電波は地表面５まで到達して反射し、その反射
パルスｂの強度も大きい。A1では送信パルスの
電波は殆ど土壌３に侵入せず、従つて反射受信パ
ルスがみとめられない。B1では、前記A1，C1の
場合の中間で弱い反射受信パルスｂがみとめられ
る。これらの反射受信パルスｂをP2地点、P3地
点におけるものと比べると、それぞれ変化の状況
が異なり、この異なりの傾向から地質の誘電率の
推定、すなわち地質の判定が可能になる。
の電波は地表面５まで到達して反射し、その反射
パルスｂの強度も大きい。A1では送信パルスの
電波は殆ど土壌３に侵入せず、従つて反射受信パ
ルスがみとめられない。B1では、前記A1，C1の
場合の中間で弱い反射受信パルスｂがみとめられ
る。これらの反射受信パルスｂをP2地点、P3地
点におけるものと比べると、それぞれ変化の状況
が異なり、この異なりの傾向から地質の誘電率の
推定、すなわち地質の判定が可能になる。
つまり、P1地点では、アンテナＣの誘電体部
材の誘電率K03に近い誘電率の地質であることが
判定する。同様にして、P2地点では、アンテナ
Ａの誘電体部材の誘電率K01に近い誘電率の地質
であることが判明する。また、P3地点では、ア
ンテナＢの誘電体部材の誘電率K02とアンテナＣ
の誘電体部材の誘電率K03とのいずれにも近いの
で、例えば、これらの中間の誘電率の地質である
ことが判明する。
材の誘電率K03に近い誘電率の地質であることが
判定する。同様にして、P2地点では、アンテナ
Ａの誘電体部材の誘電率K01に近い誘電率の地質
であることが判明する。また、P3地点では、ア
ンテナＢの誘電体部材の誘電率K02とアンテナＣ
の誘電体部材の誘電率K03とのいずれにも近いの
で、例えば、これらの中間の誘電率の地質である
ことが判明する。
次にレーダアンテナヘツド８の各アンテナＡ，
Ｂ，Ｃの実施例を第５図に示す。アンテナ素子９
は、プリント基板１３上に形成したもので、同図
（ｂ）に示すように、２つの三角形を対向配置し
たもので、中央の対向点に、絶縁保持１１の端子
１２よりパルス波の電気信号を与えるとともに、
その反射波信号をとりだす。この三角アンテナは
広角度の指向性を有する輻射特性をもつもので、
レーダによる探索範囲が広くなるように選んだも
のである。アンテナ素子９の上部には、誘電体部
材２に相当する誘電材１４を充填してあり、そし
て、これらの部材はシールド外殻６の先端部に設
けた凹構造の箱状体１５内に収納されており、箱
状体１５の底部に、例えばフエライトコアなどの
電波吸収材１６を置き、この上部に前記プリント
基板１３、誘電材１４を固定し、この上を例えば
エポキシ樹脂材などの絶縁蓋１７で被覆し、土壌
３との防水接触面を形成している。
Ｂ，Ｃの実施例を第５図に示す。アンテナ素子９
は、プリント基板１３上に形成したもので、同図
（ｂ）に示すように、２つの三角形を対向配置し
たもので、中央の対向点に、絶縁保持１１の端子
１２よりパルス波の電気信号を与えるとともに、
その反射波信号をとりだす。この三角アンテナは
広角度の指向性を有する輻射特性をもつもので、
レーダによる探索範囲が広くなるように選んだも
のである。アンテナ素子９の上部には、誘電体部
材２に相当する誘電材１４を充填してあり、そし
て、これらの部材はシールド外殻６の先端部に設
けた凹構造の箱状体１５内に収納されており、箱
状体１５の底部に、例えばフエライトコアなどの
電波吸収材１６を置き、この上部に前記プリント
基板１３、誘電材１４を固定し、この上を例えば
エポキシ樹脂材などの絶縁蓋１７で被覆し、土壌
３との防水接触面を形成している。
絶縁蓋１７の厚みは図示のように誘電部材１４
の厚みに比べて十分小さな値に設定されているた
め、全体として誘電体部材１４とほぼ同程度の誘
電率と総和の厚みを有する誘電体部材に置き換え
られる。換言すれば、絶縁蓋１７の存在を無視す
ることができる。
の厚みに比べて十分小さな値に設定されているた
め、全体として誘電体部材１４とほぼ同程度の誘
電率と総和の厚みを有する誘電体部材に置き換え
られる。換言すれば、絶縁蓋１７の存在を無視す
ることができる。
誘電材１４は各アンテナＡ，Ｂ，Ｃごとに異な
るもの、例えば純水、油などの液状誘電材と、ガ
ラス粉、プラスチツク樹脂剤粉などの粉状誘電体
と、プラスチツク樹脂板、パラフイン板などの固
体状誘電材というようにそれぞれ別個の誘電率の
ものを用いている。
るもの、例えば純水、油などの液状誘電材と、ガ
ラス粉、プラスチツク樹脂剤粉などの粉状誘電体
と、プラスチツク樹脂板、パラフイン板などの固
体状誘電材というようにそれぞれ別個の誘電率の
ものを用いている。
また各アンテナＡ，Ｂ，Ｃの指向方向を前方に
傾けるように変形することによつて、掘進地点よ
りなるべく前方の地質を探知できるようにした
り、アンテナ素子９の形状を変形して、パルス電
波の指向幅を広くしたり、表示器２１に表示する
各反射受信パルス信号A1，B1，C1の振幅値を濃
淡または色彩信号に変換して、反射信号波形の異
なりを比照しやすくしたりするなど、探知目的に
適する方法に変形実施することができる。
傾けるように変形することによつて、掘進地点よ
りなるべく前方の地質を探知できるようにした
り、アンテナ素子９の形状を変形して、パルス電
波の指向幅を広くしたり、表示器２１に表示する
各反射受信パルス信号A1，B1，C1の振幅値を濃
淡または色彩信号に変換して、反射信号波形の異
なりを比照しやすくしたりするなど、探知目的に
適する方法に変形実施することができる。
発明の効果
以上詳細に説明したように、本発明の地質探知
シールド工法によれば、異なる誘電体部材を設け
たアンテナを複数個設置し、各アンテナの反射受
信信号を比照する構成であるから、掘大強度の反
射受信信号を得たアンテナに設けた誘電体部材の
誘電率に最も近い値として堀進地点の地質（誘電
率）をより絶対的に知ることができ、地盤の崩落
などの危険をより的確に予防できるという効果が
奏される。
シールド工法によれば、異なる誘電体部材を設け
たアンテナを複数個設置し、各アンテナの反射受
信信号を比照する構成であるから、掘大強度の反
射受信信号を得たアンテナに設けた誘電体部材の
誘電率に最も近い値として堀進地点の地質（誘電
率）をより絶対的に知ることができ、地盤の崩落
などの危険をより的確に予防できるという効果が
奏される。
図面は実施例を示し、第１図は本発明の原理説
明のための断面構成図、第２図、第４図は探知信
号の波形図、第３図は全体構成の縦断面図、第５
図はレーダアンテナヘツド部分の構成断面図であ
る。 １……アンテナ、２……誘電体部材、３……土
壌、４ａ……送信パルス波、４ｂ……反射パルス
波、５……地表面、６……シールド外殻、７……
切断面、８……レーダアンテナヘツド、９……ア
ンテナ素子、１０……絶縁胴部、１１……絶縁保
持、１２……端子、１３……プリント基板、１４
……誘電材、１５……箱状体、１６……電波吸収
材、１７……絶縁蓋、１８……シールド掘進機、
１９……掘進方向、２０……送受信器、２１……
表示器。
明のための断面構成図、第２図、第４図は探知信
号の波形図、第３図は全体構成の縦断面図、第５
図はレーダアンテナヘツド部分の構成断面図であ
る。 １……アンテナ、２……誘電体部材、３……土
壌、４ａ……送信パルス波、４ｂ……反射パルス
波、５……地表面、６……シールド外殻、７……
切断面、８……レーダアンテナヘツド、９……ア
ンテナ素子、１０……絶縁胴部、１１……絶縁保
持、１２……端子、１３……プリント基板、１４
……誘電材、１５……箱状体、１６……電波吸収
材、１７……絶縁蓋、１８……シールド掘進機、
１９……掘進方向、２０……送受信器、２１……
表示器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ シールド掘進機のシールド外殻の先端部に設
けたアンテナからパルス電波を送信して得られる
反射受信信号により、掘進地点の土壌の地質を探
知するシールド工法であつて、 アンテナを複数個設けるとともに、各アンテナ
のパルス電波を送信する側に、各アンテナごとに
異なる誘電率の誘電体部材を設けて送信を行い、 各アンテナより得られた各反射受信信号を比照
することにより、 前記地質を探知し得るようにしたことを特徴と
する地質探知シールド工法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59028491A JPS60173294A (ja) | 1984-02-20 | 1984-02-20 | 地質探知シ−ルド工法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59028491A JPS60173294A (ja) | 1984-02-20 | 1984-02-20 | 地質探知シ−ルド工法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60173294A JPS60173294A (ja) | 1985-09-06 |
| JPH0432919B2 true JPH0432919B2 (ja) | 1992-06-01 |
Family
ID=12250133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59028491A Granted JPS60173294A (ja) | 1984-02-20 | 1984-02-20 | 地質探知シ−ルド工法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60173294A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6277294U (ja) * | 1985-10-31 | 1987-05-18 | ||
| JPS63233194A (ja) * | 1987-03-19 | 1988-09-28 | 株式会社小松製作所 | シ−ルド機械の崩壊検知装置 |
| JPH0616116B2 (ja) * | 1988-07-18 | 1994-03-02 | 戸田建設株式会社 | シールド掘進機における前方及び側方監視方法 |
| JPH03260286A (ja) * | 1990-03-09 | 1991-11-20 | Komatsu Ltd | シールド工法の地山崩壊探査方法および装置 |
| JPH0749426Y2 (ja) * | 1991-05-24 | 1995-11-13 | 戸田建設株式会社 | シールド掘進機における切羽探知レーダ装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58181999A (ja) * | 1982-04-19 | 1983-10-24 | 三井建設株式会社 | トンネル等のシ−ルド工事における崩壊部検知方法 |
-
1984
- 1984-02-20 JP JP59028491A patent/JPS60173294A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60173294A (ja) | 1985-09-06 |
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