JPH0829297A - シールド掘進模型試験方法及びその装置 - Google Patents
シールド掘進模型試験方法及びその装置Info
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- JPH0829297A JPH0829297A JP18294294A JP18294294A JPH0829297A JP H0829297 A JPH0829297 A JP H0829297A JP 18294294 A JP18294294 A JP 18294294A JP 18294294 A JP18294294 A JP 18294294A JP H0829297 A JPH0829297 A JP H0829297A
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Abstract
た模型n倍の遠心加速度場におくことで、実物との力学
相似性を実現し、正確な覆工荷重を確認できるシールド
掘進模型試験方法及びその装置を提供する。 【構成】 遠心力載荷装置に模型地盤を収納した試験土
槽を搭載して重力加速度のn倍の遠心加速度場においた
状態で、試験土槽の側面に設けた開口より、1/nの径
で外周面に覆工荷重検出センサーを取り付け、その外周
には実際の施工で発生するテールボイドの厚みの1/n
の厚みの外筒を抜き差し可能に嵌着したトンネル覆工模
型を、先端に取り付けたカッターディスクと排泥用のス
クリューとを回転しつつ挿入して、模型地盤内に所定量
進入したら挿入を停止して、外筒を抜き出して上記覆工
荷重検出センサーで覆工荷重を検出する。
Description
法及びその装置に関するもので、さらに詳しくは、シー
ルドトンネルの覆工荷重等を実験室で模型を使用して測
量・確認するためのシールド掘進模型試験方法及びその
装置に関するものである。
ルド掘進機のスキンプレートのテール内にセグメントを
組み立てて一次覆工して地山を支持し、その後必要に応
じて、該セグメントの内側に仕上げとしての二次覆工を
施工している。そして、このシールドトンネルの覆工の
設計は、我が国においては主に慣用計算法が用いられて
いる。しかし、この慣用計算法では、正確には実際の覆
工荷重に対してどの程度一致性を有するのかは必ずしも
把握できているものではない。
努力が種々なされており、その主なものは以下に示すご
ときものである。 類似データ収集法 実際のシールドトンネル掘削現場で多くの覆工荷重の計
測を積み重ね、そのデータを蓄積・整理して平均値を求
めたり、理論的解析を行う。 遠心模型実験法 n分の1の縮小シールド掘進機模型を作って、予め縮小
した模型地盤内に埋入しておき、これを、遠心力載荷装
置で重力加速度のn倍の遠心加速度場において(n倍の
遠心力を与え)覆工荷重を測定しその値を理論解析す
る。また、重力加速度のn倍の遠心加速度場においてテ
ールボイド発生させる外筒を縮小トンネル模型より引き
抜くようになしたものも提案されている。
タ収集法は、実際のシールド工法によるトンネル工事で
多くの覆工荷重を計測できるので信頼性は高いとされて
いるが、覆工に作用する土圧等は地盤と覆工との相互作
用に依るもので、さらに地質条件、シールドマシンの機
種、施工工程、テールボイド量、施工技術にも大きく影
響を受け、これら諸条件によってあまりにも複雑な測定
値変化を呈するもので、実際にはあまり利用価値の高い
有益なデータが収集されないでいるという課題を有して
いる。
模型を模型地盤内に収納しておくものであるから、この
模型地盤を遠心加速度場においても、埋入したシールド
掘進機模型の影響で適正な地盤圧密状態(地盤自重応力
状態)が再現できず、また、実際の掘進、掘削による地
盤応力の開放も再現できないという制約を有し、このよ
うな模型地盤内では実物への覆工荷重を正確に求めるこ
とが困難であるという課題を有している。
って、模型地盤を遠心加速度場において該模型地盤を先
ず圧密させ、次いで、一時遠心力載荷装置の運転を止め
シールド掘進機模型を挿入する孔を削孔し、この削孔内
にシールド掘進機模型を挿入する方法が想定できるが、
この方法も、上記削孔のために一度遠心力載荷装置の運
転を中断する必要性を有し、遠心力を与えた状態でシー
ルド掘進機模型を挿入することができないので、測定値
になお信頼性を得られないという課題を有している。
て、幾何学的に1/n倍の縮尺した模型を用いる場合、
n倍の遠心加速度場におくことで、実物との力学相似性
を実現し、正確な覆工荷重を確認できるシールド掘進模
型試験方法及びその装置を提供することを目的としたも
のである。
は、n倍の遠心加速度場に1/n倍の縮小模型を設置し
ても、実際のシールドトンネル掘削時に発生する諸条件
が一致しないと信頼性の高い測定が不可能なことから、
実際の乃至は実際と均等の施工工程が忠実に再現でき、
覆工荷重を始め周辺地盤乃至地表面への影響をも測定で
きるシールド掘進模型試験装置を提供することを目的と
したものである。
特許請求の範囲を要旨とする本発明の構成は前述課題を
解決するために、遠心力載荷装置10に模型地盤Aを収
納した試験土槽101を搭載し、上記遠心力載荷装置1
0を運転して上記試験土槽101を重力加速度のn倍の
遠心加速度場においた状態で、該試験土槽101の側面
に設けた開口101aより、1/nの径で外周面に覆工
荷重検出センサー221,221,221・・・を取り
付け、その外周には実際の施工で発生するテールボイド
の厚みの1/nの厚みの外筒210を抜き差し可能に嵌
着したトンネル覆工模型220を、該トンネル覆工模型
220の先端に取り付けたカッターディスク234とト
ンネル覆工模型220内に収納した排泥用のスクリュー
232とを回転しつつ挿入して、上記トンネル覆工模型
220が模型地盤A内に所定量進入したらその挿入を停
止して、外筒210を抜き出して上記覆工荷重検出セン
サー221,221,221・・・で覆工荷重を検出す
るようになした技術的手段を講じたものである。
置10に模型地盤Aを収納した試験土槽101を搭載
し、上記遠心力載荷装置10を運転して上記試験土槽1
01を重力加速度のn倍の遠心加速度場においた状態
で、該試験土槽101の側面に設けた開口101aよ
り、1/nの径で外周面に覆工荷重検出センサー22
1,221,221・・・を取り付け、その外周には実
際の施工で発生するテールボイドの厚みの1/nの厚み
の外筒210を抜き差し可能に嵌着したトンネル覆工模
型220を、該覆工模型220の先端に取り付けたカッ
ターディスク234とトンネル覆工模型220内に収納
した排泥用のスクリュー232とを回転しつつ挿入し
て、模型地盤A内に埋入した土圧計400で模型地盤A
内の土圧変動を、試験土槽101の上部に取り付けた測
距装置300で模型地盤Aの地表面の変位を測定し、上
記トンネル覆工模型220が模型地盤A内に所定量進入
したらその挿入を停止して、外筒210を抜き出して上
記覆工荷重検出センサー221,221,221・・・
で覆工荷重を検出するようになした技術的手段を講じた
ものである。
装置10に搭載する模型地盤Aを収納した試験土槽10
1の一側面側に枠体103を連設し、この枠体103に
は駆動源111によって試験土槽101の一側面に接離
する方向に移動する移動体120を設け、上記試験土槽
101の一側面側には開口101aを設け、移動体12
0の試験土槽101側面には該開口101a内に出入す
る外筒210の基端を連結し、この外筒210は実際の
施工で発生するテールボイドの厚みの1/nの肉厚とな
し、上記外筒210内には1/nの径で外周面に覆工荷
重検出センサー221,221,221・・・を取り付
けた筒状のトンネル覆工模型220をその先端開口部よ
り挿入して取り付け、さらに、上記トンネル覆工模型2
20内には、筒231内にスクリュー232を有したス
クリュー駆動軸233を収納し、このスクリュー駆動軸
233の先端にはカッターディスク234を取り付けた
カッター兼排泥管230を、該トンネル覆工模型220
の先端開口側より挿入し、該スクリュー駆動軸233の
後端側は該カッター兼排泥管230と上記移動体120
を貫通して後方に突出させて、その後方貫出部をスプラ
イン軸部233aとなし、上記スクリュー駆動軸233
のスプライン軸部233aには、このスプライン軸部2
33aが挿入する摺動プーリー239を設け、上記移動
体120にこの摺動プーリー239を介してスクリュー
駆動軸233を回転する駆動源235を取り付けてなる
技術的手段を講じたものである。
装置10に搭載する模型地盤Aを収納した試験土槽10
1の一側面側に枠体103を連設し、この枠体103に
は駆動源111によって正逆転する螺子棒112と、こ
の螺子棒112に螺合して該螺子棒112の回転で試験
土槽101の一側面に接離する方向に移動する移動体1
20とを設け、上記試験土槽101の一側面側には開口
101aを設け、移動体120の試験土槽101側面に
は該開口101a内に出入する外筒210の基端を連結
し、この外筒210は実際の施工で発生するテールボイ
ドの厚みの1/nの肉厚となし、上記外筒210内には
1/nの径で外周面に覆工荷重検出センサー221,2
21,221・・・を取り付けた筒状のトンネル覆工模
型220をその先端開口部より挿入して取り付け、さら
に、上記トンネル覆工模型220内には、筒231内に
スクリュー232を有したスクリュー駆動軸233を収
納し、このスクリュー駆動軸233の先端にはカッター
ディスク234を取り付けたカッター兼排泥管230
を、該トンネル覆工模型220の先端開口側より挿入
し、該スクリュー駆動軸233の後端側は該カッター兼
排泥管230と上記移動体120を貫通して後方に突出
させて、その後方貫出部をスプライン軸部233aとな
し、上記スクリュー駆動軸233のスプライン軸部23
3aには、このスプライン軸部233aが挿入する摺動
プーリー239を設け、上記移動体120にこの摺動プ
ーリー239を介してスクリュー駆動軸233を回転す
る駆動源235を取り付けて、前記試験土槽101の上
部には模型地盤Aの地表面までの距離をトンネル覆工模
型220の中心軸と直交方向に走査測定する測距装置3
00を設けてなる技術的手段を講じたものである。
装置10に搭載する模型地盤Aを収納した試験土槽10
1の一側面側に枠体103を連設し、この枠体103に
は駆動源111によって正逆転する螺子棒112と、こ
の螺子棒112に螺合して該螺子棒112の回転で試験
土槽101の一側面に接離する方向に移動する移動体1
20とを設け、上記試験土槽101の一側面側には開口
101aを設け、移動体120の試験土槽101側面に
は該開口101a内に出入する外筒210の基端を連結
し、この外筒210は実際の施工で発生するテールボイ
ドの厚みの1/nの肉厚となし、上記外筒210内には
1/nの径で外周面に覆工荷重検出センサー221,2
21,221・・・を取り付けた筒状のトンネル覆工模
型220をその先端開口部より挿入し、このトンネル覆
工模型220は、先端側からカッターディスク収納筒部
220a、センサー装着筒部220b、基端筒部220
cの筒切り三分割形状となし、さらに、上記トンネル覆
工模型220内には、筒231内にスクリュー232を
有したスクリュー駆動軸233を収納し、このスクリュ
ー駆動軸233の先端にはカッターディスク234を取
り付けたカッター兼排泥管230を、該トンネル覆工模
型220の先端開口側より挿入し、上記カッター兼排泥
管230と前記カッターディスク収納筒部220a及び
基端筒部220cとを相互に連結固定し、このカッター
ディスク収納筒部220aと基端筒部220cとの間に
位置するセンサー装着筒部220bはその中をカッター
兼排泥管230が遊挿する内径となし、かつ、このセン
サー装着筒部220bには回転を防止して昇降方向への
移動を可能とする回転抑止装置255を設け、上記スク
リュー駆動軸233の後端側は該カッター兼排泥管23
0と上記移動体120を貫通して後方に突出させて、そ
の後方貫出部をスプライン軸部233aとなし、上記ス
クリュー駆動軸233のスプライン軸部233aには、
このスプライン軸部233aが挿入する摺動プーリー2
39を設け、上記移動体120にこの摺動プーリー23
9を介してスクリュー駆動軸233を回転する駆動源2
35を取り付けてなる技術的手段を講じたものである。
明に使用される遠心力載荷装置10は、その運転により
搭載した試験土槽101に遠心力を載荷する作用を呈す
るのは無論である。
地盤Aを収納した試験土槽101を搭載して、この遠心
力載荷装置10を運転することにより、該遠心力載荷装
置10の回転数調整で重力加速度のn倍の遠心加速場が
得られ、この遠心加速場におかれた試験土槽101内の
模型地盤Aを、所望(n倍)の地盤自重応力状態となす
作用を呈する。
盤自重応力状態となしたら、該試験土槽101の側面に
設けた開口101aより、1/nの径で外周面に覆工荷
重検出センサー221,221,221・・・を取り付
け、その外周には実際の施工で発生するテールボイドの
厚みの1/nの厚みの外筒210を抜き差し可能に嵌着
したトンネル覆工模型220を、該トンネル覆工模型2
20の先端に取り付けたカッターディスク234とトン
ネル覆工模型220内に収納した排泥用のスクリュー2
32とを回転しつつ挿入すると、該模型地盤Aは所定の
地盤自重応力状態のもとに順次掘削される作用を呈す
る。なお、カッターディスク234の回転数、トンネル
覆工模型220の挿入速度は、種々調整することで、掘
進速度、排泥量、掘進速度と排泥量等の相互関係を、実
際のトンネル施工過程と相似させることができる作用を
呈するものである。
型地盤A内の所定の位置まで進入したらその挿入を停止
して、外筒210を試験土槽101の側面に設けた開口
101aより引き抜くことで、この外筒210の肉厚に
よってトンネル覆工模型220の回りに空部が発生する
ことになるが、この空部は実際のトンネル施工の覆工の
外周部位に形成されるテールボイドに相応するもので、
テールボイド量が覆工荷重に与える影響をも実際の場合
と同様に加味した測定を行える作用を呈するものであ
る。
出センサー221,221,221・・・がテールボイ
ドを有した模型地盤A内に露出するので、この覆工荷重
検出センサー221,221,221・・・で覆工荷重
を測定できる作用を呈する。なお、1/nのトンネル覆
工模型220及び模型地盤Aを使用するも、n倍の重力
加速度場においては、模型地盤Aが実際と同じ自重応力
状態を再現できる作用を呈するものであり、実物と同じ
値の覆工荷重を測定できる(後記「表1」参照)作用を
呈することになる。
ように模型地盤Aを所定の地盤自重応力状態のもとに順
次掘削するので、地盤自重応力解放乃至それに伴う地表
への影響をも模擬実現でき、これらを土圧計400や、
測距装置300で測定できる作用を呈するものである。
求項3」の発明は、「図2」図示状態、すなわち、試験
土槽101には所定の深さの模型地盤Aを収納し、該試
験土槽101の側面に設けた開口101aを塞ぐように
外筒210の先端部のみを該開口101a内に挿入した
状態で、該試験土槽101を遠心力載荷装置10に搭載
し、該遠心力載荷装置10を運転する。
し、所定の遠心加速度場が得られたら、駆動源111を
正転し、駆動源235を作動させる。すると、駆動源2
35により該トンネル覆工模型220の先端に取り付け
たカッターディスク234とトンネル覆工模型220内
に収納した排泥用のスクリュー232とを回転し、駆動
源111によって、移動体120と外筒210とトンネ
ル覆工模型220とカッター兼排泥管230とは推進力
を得て前進し、模型地盤Aはカッターディスク234で
掘削されスクリュー232で排出され、実際のシールド
トンネルの掘削と同様に掘削が行われる作用を呈する。
了したら、駆動源235の作動を止め、駆動源111を
逆転する。すると、移動体120は後進し、連結した外
筒210も後進する。しかし、この際に移動体120は
後進するもトンネル覆工模型220とカッター兼排泥管
230は、外筒210の先端開口側より(「図3」左側
より)挿入され、スクリュー駆動軸233のスプライン
軸部233a部にこのスプライン軸部231aが挿入す
る摺動プーリー239を設けてあるので該摺動プーリー
239はスクリュー駆動軸233を後方に引っ張ること
がないので、このトンネル覆工模型220とカッター兼
排泥管230は模型地盤A内に残る(トンネル覆工模型
220の先端は外筒210で覆われず、土圧が加わり後
進を防いでいる。なお、この土圧のみではトンネル覆工
模型220の後進が防げない場合は後記するストッパー
109を使用する。)ことになる。
ンサー221が模型地盤A内に露出するので、この覆工
荷重検出センサー221で覆工荷重を測定できる作用を
呈するのは前記と同じである。
記テールボイドに相応する空部を形成できる作用を呈す
る。実際のシールドトンネル掘削ではこの外筒210は
シールド掘進機のスキンプレートに相応するもので、こ
のスキンプレートは前進することでセグメントリングよ
りなる覆工の外周にテールボイドを形成するが、本発明
では進行方向が逆となるのみでテールボイドが形成され
る工程は同じで、実際にテールボイド生じた場合の覆工
荷重への影響を再現できる作用を呈するものである。
1の上部に模型地盤Aの地表面までの距離をトンネル覆
工模型220の中心軸と直交方向に走査測定する測距装
置300を設けているので、上記作用に加えて、トンネ
ル掘削に伴う地表面への影響を測定でき、さらには的確
な掘進が行われたかを確認できる作用を呈する。
影響を測定するには、遠心力載荷装置10の運転が安定
し、所定の遠心加速度場が得られたら、掘削を開始する
前に、測距装置300によりトンネル覆工模型220の
中心軸と直交方向に地表面までの距離をある一定距離間
隔(自由設定可能)で走査測定しておき、これを基準値
とする。そして、この測距装置300は以後トンネル覆
工模型220の中心軸上方に停止させ、その位置で模型
地盤Aの地表面までの距離の測定をある一定時間間隔
(自由設定可能)で行う。するとトンネル掘削に伴う地
表面の***あるいは沈下現象が把握でき、トンネル掘削
が切羽を安定した状態で適正に行われたのかを確認でき
る作用を呈するものである。
を後進させテールボイドを形成した後にも、測距装置3
00により模型地盤Aの地表面までの距離の走査測定を
行うとテールボイドが地表面に及ぼす影響を再現できる
作用を呈するものである。
模型220を先端側からカッターディスク収納筒部22
0a、センサー装着筒部220b、基端筒部220cの
筒切り三分割状となし、このセンサー装着筒部220b
は所定範囲で昇降自在となしてあるので、固定部位とな
る基端筒部220c乃至筒231が覆工荷重の反力受け
として機能したり、トンネル覆工模型220の自重成分
が覆工荷重に加算されるのを防ぎ、覆工荷重をより的確
に検出するように作用する。
発明シールド掘進模型試験方法は、遠心力載荷装置10
に模型地盤Aを収納した試験土槽101を搭載する。
の方式のものが利用可能であるが、図示実施例ではビー
ム(水平アーム)型と称される遠心力載荷装置を使用し
たもので、中央に図では省略した駆動源(本実施例で
は、油圧モーターが使用されている。)で回転する垂直
回転軸11を設け、この垂直回転軸11に水平アーム1
2を取り付け、この水平アーム12の一端側には模型地
盤Aを収納した試験土槽101(図示実施例では、この
試験土槽101を含むシールド掘進機模型装置100)
を搭載する模型台13を軸14を介して枢着し、他端側
には該模型台13側との重量バランスを保つカウンター
ウエート16aを搭載するカウンターウエート搭載台1
6を同じく軸15を介して取り付けてある。
模型台13に模型地盤Aを収納した試験土槽101(シ
ールド掘進機模型装置100)を載せて水平アーム12
を回転することで該シールド掘進機模型装置100を
(試験土槽101内に収納された模型地盤Aを)所望の
遠心加速度場におくことができるもので、具体的には本
実施例では水平アーム12の回転半径が3300mm,
垂直回転軸11の最大回転数225rpmとして、最大
遠心加速度150Gの遠心加速度場を得ることができる
ものを使用している。
載台16とを軸14,15で枢支したのは、垂直回転軸
11が停止している時に、模型台13とカウンターウエ
ート搭載台16とが「図1」に実線で示すように自重で
吊り下げられ、シールド掘進機模型装置100及びカウ
ンターウエイト16aの取り付け及び取り外しが便利な
ようになしたためであり、実線図示状態から垂直回転軸
11乃至水平アーム12を回転させると模型台13とカ
ウンターウエート搭載台16とは遠心力を得て同図破線
で示すように水平アーム12と同一水平線上に位置する
ようになしてある。
示すもので、シールド掘進機模型装置100の駆動電源
や、シールド掘進機模型装置100より検出した各種電
気的検出値はこのスリップリング17を介して入出力さ
れるようになしてあり、検出した各種電気的検出値はコ
ンピュータ18等で処理されるようになしてある。該コ
ンピュータ18は遠心力載荷装置10の制御信号入力用
にも使用されるのは無論であり、また、19はこのコン
ピュータ18とは別途または該コンピュータ18と相互
に連結して設けた監視・制御盤を示すものである。
は、上記遠心力載荷装置10を運転して上記試験土槽1
01を重力加速度のn倍の遠心加速度場においた状態
で、試験土槽101の側面に設けた開口101aより、
1/nの径で外面側に覆工荷重検出センサー221,2
21,221・・・を取り付け、その外周には実際の施
工で発生するテールボイドの厚みの1/nの厚みの外筒
210を抜き差し可能に嵌着したトンネル覆工模型22
0を、該トンネル覆工模型220の先端に取り付けたカ
ッターディスク234とトンネル覆工模型220内に収
納した排泥用のスクリュー232とを回転しつつ挿入す
る。
して上記試験土槽101を重力加速度のn倍の遠心加速
度場においた状態とするには、しばらくの間、該遠心力
載荷装置10を運転して試験土槽101内の模型地盤A
を遠心力で圧密させこの模型地盤Aがn倍の自重応力を
得るようになす。
実際のトンネル深度の1/nの深さに相当する部位に設
けておき、トンネル覆工模型220は模型地盤A内の、
実際のトンネル深度に対して1/nに相対する深さに挿
入されるようになしてある。
実際のシールド掘削に使用する覆工の1/nの径を有
し、かつ実際のシールド掘削に使用する覆工と同じ材質
で正確な1/n模型を使用するのが望ましいのは無論で
あるが、本実施例ではトンネル覆工模型220を製造す
る便宜上金属体を使用し、外径のみを1/nとなしてあ
る。なお、このトンネル覆工模型220の質量は実際の
覆工の1/nとなすのが望ましいが、実際にはそのよう
な材質を見つけ出すことが不可能であるので、本実施例
ではトンネル覆工模型220の自重成分を演算によって
補正する(実施例では、トンネル覆工模型220の質量
を模型地盤Aの単位体積重量と略一致させておき、トン
ネル覆工模型220の自重は重力加速度のn倍の遠心加
速度場ではn倍となるので、この自重成分が作用する覆
工荷重検出センサー221のみを補正する。)ようにな
している。
としてはロードセルが使用でき、その受圧面をトンネル
覆工模型220の外周面に露出するようにしてこのトン
ネル覆工模型220内に埋入してある。
進機のスキンプレートに相当するもので、実際のトンネ
ル掘削では、スキンプレートの後部内で覆工(セグメン
トリング)を組み立て、この組み立てられた覆工を反力
受けとしてスキンプレートを含むシールド掘進機が推進
ジャッキで推進するようになしてあるので、覆工とその
外側の地山との間には、スキンプレートの厚み、スキン
プレートと覆工との間のテールシールに必要なスペース
分の間隙が発生することになり、この間隙をテールボイ
ドと称している。そこで、このテールボイドを上記外筒
210によって再現しようとしたもので、この外筒21
0が実際のスキンプレートと相違することは、その厚み
がスキンプレートの1/nではなくテールボイドの1/
nの厚みとなしてある。なお、作動としては実際にはス
キンプレートは前進してテールボイドが発生するが、外
筒210のみを前進させることはその構造が複雑となる
ばかりか、試験土槽101内のスペースを有効に利用で
きないので後進(試験土槽101の外側に引き抜く)す
ることでテールボイドを生ずるようになしている。
ールド掘進機模型200)を模型地盤A内に挿入する
が、この挿入は、無論遠心力載荷装置10が運転中であ
るので遠隔操作によって行うのは無論であるが、むやみ
に模型地盤A内に挿入するのではなく、該トンネル覆工
模型220の先端に取り付けたカッターディスク234
とトンネル覆工模型220内に収納した排泥用のスクリ
ュー232とを回転して、カッターディスク234で該
模型地盤Aを掘削し、掘削した土砂をスクリュー232
で試験土槽101外に排出しながら挿入し、その掘削・
排泥量と挿入速度とを適宜な関係に調整して挿入する。
すなわち、掘削・排泥量に比較して挿入量が少ないと切
羽に空部が発生し切羽が崩壊し地表面の沈下が生じ、掘
削・排泥量に比較してシールド掘進機模型200の挿入
量が多いと周辺地山を圧密して地表面***等が生ずるの
は実際のトンネル掘削と同じで、このトンネル覆工模型
220の挿入は通常切羽の安定を考慮して行われ、逆に
切羽の安定を阻害するような事態は後記する各種センサ
ーで検出して確認するものとする。
内に所定量進入したらその挿入を停止して、外筒210
を抜き出して上記覆工荷重検出センサー221,22
1,221・・・で覆工荷重を検出する。
ネル覆工模型220を使用して、遠心加速度場で積載荷
重を測定しようとするもので、実物と遠心加速度場にお
ける模型とでは「表1」の相似則が成立する。
型220においても応力は実物と同じとして取り扱え、
このトンネル覆工模型220を模型地盤Aの1/nの深
さに埋入すれば土かぶり分の質量密度も実際の設定深度
と同様に取り扱うことができることになるので、覆工荷
重検出センサー221の測定値で実際(実物)のトンネ
ル施工例おける覆工荷重を測定することができるもので
ある。
いなくても一応の覆工荷重を測定することができるが、
実際の場合はトンネルをシールド掘削すると前記したよ
うに所定のテールボイドが生ずるもので、このテールボ
イドには実際の施工では裏込材を注入充填するが、この
裏込材の注入前に地盤が覆工に圧接することもある。そ
こで予めトンネル覆工模型220の外周に実際の施工で
発生するテールボイドの厚みの1/nの肉厚を有した外
筒210を嵌着しておき、この外筒210を引き抜くこ
とで、テールボイド相当空隙を形成でき、実際の覆工荷
重を測定・確認することができるものである。
に設けた開口101aより引き抜くとしたが外筒210
を試験土槽101の外に完全に引き抜いてしまうと開口
101aが一部開いて土圧がこの開口101aより逃げ
てしまうので、開口101aを開かない程度に引き抜く
(正確には、引き出す)ものとし、トンネル覆工模型2
20の一端は外筒210内より抜け出ない状態で外筒2
10の先端は開口101aよりは抜け出ない範囲で該外
筒210を開口101aより引き抜くものとする。
求項1」の発明に加え、トンネル覆工模型220の挿入
に際して、模型地盤A内に埋入した土圧計400で土圧
変動を、試験土槽101の上部に取り付けた測距装置3
00で模型地盤Aの地表面の変位を測定する。
レンゲージ等が使用でき、模型地盤A内の適所(シール
ド掘進機模型200の進入に支障とならない場所)に予
め埋入しておくもので、「図2」では一か所に設けてあ
るが、無論数カ所に埋入しておくことが望ましい。ま
た、測距装置300の構成に関しては後記することにす
る。
定で切羽が安定した状態でトンネル覆工模型220の挿
入、すなわちシールド掘進機模型200による掘削が正
常に行われているかを検出でき、土圧計400の測定値
が大きいと掘進速度が掘削・排泥量に対した速すぎ、基
準値より小さいと切羽が崩壊して掘進速度が遅いことが
確認でき、また、測距装置300の測定で模型地盤Aの
地表面が***すると掘進速度が掘削・排泥量に対した速
すぎ、陥没すると切羽が崩壊して掘進速度が遅いことが
確認できる。なお、土圧計400の測定は周辺地盤に対
する影響を確認するためにも使用されるのは無論であ
る。
測距装置300によって模型地盤Aの地表面の***また
は陥没を測定することで、テールボイドが地表面に及ぼ
す影響をも測定できるものである。
の構造は、以下にその詳細を説明するので、以下の装置
説明を参照して下さい。
施例を説明する。なお、本発明に使用する遠心力載荷装
置10は前記したので、ここではその説明を省略する。
する本発明シールド掘進機模型装置で、このシールド掘
進機模型装置100は、模型地盤Aを収納した試験土槽
101の一側面側に枠体103を連設し、この枠体10
3には駆動源111によって試験土槽101の一側面に
接離する方向に移動する移動体120とを設けてある。
も容易には変形しない強固な鋼板(遠心力載荷装置10
には搭載重量の制約があるので、軽量化手段としてジュ
ラルミン(アルミ)を使用)で構成し、実際のシールド
トンネルの深度の縮小率1/n以上の高さを有する上部
開口箱型に形成されている。
して模型地盤Aを形成するもので、収納する土は実際の
土(ボーリング試削等で収集した土砂等)を使用するの
が、より実際の条件に適合させることができて望ましい
のは無論であるが、本実施例では標準砂を使用した。
ーム11の回転数によって試験土槽101内のシールド
掘進機模型200及び模型地盤Aに縮尺率の逆数倍(す
なわち、1/n倍の縮尺模型の場合n倍)の遠心加速度
を発生させるもので、この遠心加速度は、回転数と回転
半径とによって求められるのは無論である。
設けた枠体103は、後記するシールド掘進機模型20
0を実際の施工例に模して駆動する駆動機構を取り付け
るためのもので、本実施例では有底方形枠状となしてあ
るが、その大きさ形状はこれら各駆動機構に対応して種
々変更可能である。
の一つが、実際のシールド掘進機の推進用ジャッキに相
当するもので、駆動源111によって正逆転する螺子棒
112である。この螺子棒112は駆動源111によっ
て正転され螺合する移動体120を螺進させシールド掘
進機模型200の推進力を得るようになしてある。な
お、この螺子棒112を逆転すると、移動体120が螺
退するが、これは実際の場合のシールドジャッキを伸張
してテールボイドを生ずる工程と見做している。
タ(制御により確実性を有するACサーボモータ)を使
用しているが、無論その他の駆動源に変更しても差し支
えなく、この駆動源111に油圧ジャッキ等の往復直線
駆動源を使用する場合は上記螺子棒112は不要である
ことは言うまでもない。なお、後記する駆動源235も
同様なものを使用すればよい。
して枠体103の適所に固定され、その駆動軸にはカッ
プリング113を介して上記螺子棒112が連結されれ
ている。なお、この螺子棒112は先端を試験土槽10
1側に向け、その両端部を軸受114,115で回転可
能に保持されているのは無論である。なお、このカップ
リング113は数本のピンを介して動力を伝達する様に
なし、設定以上の負荷が加わると、このピンが折れて螺
子棒112の回転を停止して不慮の事故を防止するよう
になしてある。
に直接螺合させ、この螺子棒112の正逆転で該移動体
120が螺進退するようになしてもよいが、本実施例で
は螺子棒112にナット121(本実施例ではボールナ
ットを使用している。)を螺合させ、移動体120はこ
のナット121に一体的に連結してある。
かではないが、移動体120の後方「図2」右側)に底
面部122と両側面部123と後方面部124とを連結
して箱状に構成したものを使用している。なお、図では
省略してあるが、この移動体120は摩擦低減のために
一対の案内レール等に案内されて平行移動(「図2」左
右方向移動)のみするようになしてある。
は開口101aを設け、移動体120の試験土槽101
側面には該開口101a内に出入するシールド掘進機模
型200を設けてある。
10、トンネル覆工模型220、カッターディスク23
4、排泥用のスクリュー232とで構成されている。
120に連結し、この外筒210は実際のトンネル施工
で発生するテールボイドの厚みの1/nの厚み(肉厚)
となしてある。
に模型地盤Aにおいて実際のトンネル深度の1/nの深
さに相当する部位に設けておき、シールド掘進機模型2
00(後記するトンネル覆工模型220)がこの模型地
盤Aの実際のトンネル深度に対する1/nの深さに挿入
されるようになしてある。
ッキン102,104(一方のパッキン102は土砂シ
ール用、他方のパッキン104は摩擦低減用に使用して
いる。)を設けて、外筒210は気密を保ってこの開口
101a内に挿入されるようになしてある。
開口先端側を試験土槽101の一側面側に設けた開口1
01aに向けて位置を適合して配設されている。
掘進機の後方室内にセグメントを組み立てて覆工を行う
ので、シールド機のスキンプレートの肉厚分と、テール
シールに必要な厚み分とが、掘削地山と覆工の外周面と
の間にテールボイドと称される間隙が生ずることは避け
得ない。そこで、本発明ではこのテールボイドをシール
ド掘進模型にも発生させようとするもので、外筒210
の肉厚をこのテールボイドの厚みの1/nとなすことで
実現している。
101側面に連結するには、螺子止め等の適宜手段で行
えば良いが、本実施例では外筒210の基端部にフラン
ジ部211を設け、この外筒210の基端部を移動体1
20の試験土槽101側面に設けた窪み部125内に嵌
入して止めリング212で該フランジ部211を押さ
え、この止めリング212は固定螺子213で移動体1
20に固定してある。
で外周面に覆工荷重検出センサー221,221,22
1・・・を取り付けた筒状のトンネル覆工模型220を
その先端開口部より挿入して取り付けてある。
は有底筒状に構成されその底部220dには後記するス
クリュー駆動軸233の挿通孔222を設け、この底部
220dは移動体120の試験土槽101側とは反対面
側に取り付けたカバー体240内にまで臨入させ、この
臨入部周面には排土口223と配線取り出し口224と
を開穿してある。なお、このトンネル覆工模型220は
図示例では、後に詳細に説明するように、先端側からカ
ッターディスク収納筒部220a、センサー装着筒部2
20b、基端筒部220cの筒切り三分割形状となしし
たものを使用しているが、一体構成したものを使用して
も差し支えない。
ュー232で送られてくる土砂を外部に排出するための
ものであり、配線取り出し口224は後記する覆工荷重
検出センサー221,221,221・・・よりの信号
取り出し線を外部に取り出すためのものである。また、
上記カバー体240は移動体120の試験土槽101側
とは反対面側に固定され、上記排泥口223に連通する
排泥口241と同じく上記配線取り出し口224に連通
する配線取り出し口242とを設けてある。なお、上記
排泥口223は左右、「図3」奥手前側に一対設けら
れ、掘削した土砂が左右に振り分けられ、枠体103内
に収納した容器(図示せず)に収納され排土バランスを
保つようになしてある。
ドセルを使用し、受圧面をトンネル覆工模型220の外
周面に露出させて周方向に所定間隔で複数個を埋設して
いるが、この覆工荷重検出センサー221はストレンゲ
ージ等の他の感圧センサーを使用しても良いのは無論で
ある。
は、筒231内にスクリュー232を有したスクリュー
駆動軸233を収納し、このスクリュー駆動軸233の
先端にはカッターディスク234を取り付けたカッター
兼排泥管230を、該トンネル覆工模型220の先端開
口側より挿入し、該スクリュー駆動軸233の後端側は
該カッター兼排泥管230と上記移動体120を貫通し
て後方に突出させて、その後方貫出部をスプライン軸部
233aとなしてある。
233とスプライン軸233aとは別体に構成され、
「図3」に示すようにスプライン軸233aの先端にス
クリュー駆動軸233の後端を着脱可能に差し込むよう
になしてあり、両者の差し込み部には係止欠部233x
と係止突起部233yとを設け、両者が一体的に回転す
るようになしてある。
ュー駆動軸233とは従来公知なスクリュー式コンベヤ
が使用でき、この筒231は先端部と後端部とをトンネ
ル覆工模型220に連結固定してある。なお。この筒2
31の後端には前記排泥口223,241に連通する排
土口236が設けられているのは無論である。
螺子234aでスクリュー駆動軸233の先端面部に連
結してある。なお、このカッターディスク234、図示
例では固定用筒部234eに複数枚のヒネリ翼234
d,234d,234d・・・を放射状に取り付け、こ
の各ヒネリ翼234dの先端面にカッター駒234fを
取り付け(本実施例では、このカッター駒234fはヒ
ネリ翼234dと一体形成してある。)てある。
な回転を確保するため片持ち形式でなくその先端側
(「図3」左側)にも軸受を設けることが望ましい。し
かし、この部位に軸受を設けるとその分、カッター兼排
泥管230の入口の内径が狭窄され土砂が詰まる傾向が
あったので、図示実施例ではこの部位に放射翼体リング
234bを軸受として配設してある。
アリング234cを介してトンネル覆工模型220内周
面に保持させ、内筒部234jはスクリュー駆動軸23
3を圧入し、このスクリュー駆動軸233の回転によっ
て回転するようになし、望ましくは、放射翼体にヒネリ
を設け、この放射翼体リング234bの回転で土砂を後
方(「図3」右側)に送るようになしておくとよい。
工法を前提としており、上記カッターディスク234は
実際のものとはその構成が相違している。この構成の相
違は縮小模型装置であるがためで、実際のカッターディ
スクを忠実に縮小したものを使用すると掘削土の取り込
みが非常に困難となる。そこで、この掘削土の取り込み
を円滑に行うため、通常実際のカッターディスクでは使
用されていないヒネリ翼234d,234d,234d
・・・を用いたもので、模型地盤Aの性状に応じて、こ
のヒネリ翼234dのヒネリ角度を異にしたものを数種
用意しておくと良い。
0は、外筒210と、トンネル覆工模型220と、カッ
ター兼排泥管230の筒231とで三重筒状に構成され
ることになる。このシールド掘進機模型200を三重構
造とした理由は、まず、外筒210を設けた理由は先に
も述べた通り、テールボイド相当間隙部の形成のためで
ある。また、カッター兼排泥管230の筒231は省略
して、トンネル覆工模型220の内周面を利用したとし
ても排泥の目的は達成できるが、この場合、スクリュー
232部に土砂が残っていると、その質量がトンネル覆
工模型220の内周面に加わり的確な覆工荷重検出セン
サー221の機能が保証できなくなるので、この残存土
砂の質量がトンネル覆工模型220に影響しないように
該筒231を設けてある。したがって、この筒231の
外周面とトンネル覆工模型220の内周面との間には適
宜な間隙を設けておくものとしている。
覆工模型220の内周面との間に適宜な間隔を設けてお
くと、万が一、カッター兼排泥管230が変形を生じた
場合にも対処できるものであるが、この間隙を設けた主
たる目的は、後記するセンサー装着筒部220bを浮子
状となすためである。
プライン軸部233aには、このスプライン軸部233
aが挿入する摺動プーリー239を設け、上記移動体1
20には、この摺動プーリー239を介してスクリュー
駆動軸233を回転する駆動源235を取り付けてな
る。
5が固定され、スクリュー駆動軸233にはスプライン
軸部233a(図では明らかでないが、このスプライン
軸部233aは断面三角形等の非円形断面材を使用して
いる。)において軸方向に移動可能であるが該スクリュ
ー駆動軸233と一体的に回転する摺動プーリ239
(ボールスプライン用のボールを収納してある。)を配
し、この摺動プーリー239と駆動源235の駆動プー
リー237とにベルト238を掛けてある。したがっ
て、上記駆動源235が実際のシールドトンネル掘進機
の排泥装置とカッターディスクとの駆動源に相応するも
ので、この駆動源235でカッターディスク234を回
転させ模型地盤Aを掘削し、掘削した土砂はスクリュー
232で排出されるようになしてある。
グベルトと称されている係止突起付ベルトを使用して回
転力が確実に伝動するようになしてあるが、予定以上の
負荷が加わると切れるようにその強度設定しておいても
良い。
を介して前記カバー体240に一体的に連結してあり、
この摺動プーリ239は常に移動体120と一体となっ
て移動(「図3」左右方向に移動)するようになしてあ
る。
スプライン軸部233aよりさらに後方に延設する延設
軸部233bを連設し、この延設軸部233bは「図
3」に示すように後方面部124と枠体103とをも貫
通し、後方面部124は軸受126を配し、延設軸部2
33bはこの軸受126を抜き差し自在に挿通するよう
になしてある。
動軸233の延設軸部233bの長さはスクリュー駆動
軸233が最も前進した場合にその後端が枠体103の
内側に位置する長さに設定し、枠体103の内側にはシ
リンダー等で作動してスクリュー駆動軸233の後進を
抑制するストッパー109を設けてある。このストッパ
ー109は遠心力載荷装置10の水平アーム12上に搭
載したエアータンク500に装備した電磁弁501を開
いて、該エアータンク500から空気を供給することに
より、枠体103の内側に装備した平板シリンダーの駆
動部に取り付けたストッパー109を作動させ、トンネ
ル覆工模型220とカッター兼排泥管230は確実に模
型地盤A内に残るようになしてある。なお、このストッ
パー109はトンネル覆工模型220に前記したように
地圧が作用して、外筒210を引き抜いてもトンネル覆
工模型220が共に模型地盤A内より引き抜かれないよ
うになっている場合は無論省略してもよいものである。
24に設けた延設軸部233bの挿通孔109aを開閉
可能に塞ぐ板で構成するか、延設軸部233bの後端部
に段状くびれ部を設け、シリンダーにはこの段状くびれ
部を嵌入するU字状係止腕を設けておいてもよい。
加え、前記試験土槽101の上部には模型地盤Aの地表
面までの距離をトンネル覆工模型220の中心軸と直交
方向に、ある一定距離間隔(自由設定可能)で走査測定
する測距装置300を設けてなる。
式測距装置を使用すればよく、案内レール301に案内
されて走行(「図2」奥手前側に適宜駆動源によって往
復移動する。)しつつ測量を行いトンネル覆工模型22
0の中心軸と直交方向に走査測定するようになしてあ
り、または所定位置に停止して模型地盤Aの地表面まで
の距離を測量する。なお、図示例ではこの測距装置30
0は一対設けてあるが、多くのデータを得るにはさらに
数多く設けてもよいもので、その数は特に限定されるも
のではない。
項で記したように、模型地盤Aの地表面の変位量を測定
することで、トンネル掘削が適正に行われたか否かを確
認するためと、テールボイドの発生が地表面に及ぼす影
響を確認するために使用されるものである。
ネル覆工模型220は、先端側からカッターディスク収
納筒部220a、センサー装着筒部220b、基端筒部
220cの筒切り三分割形状となしてある。
切り三分割形状となしたのは、このトンネル覆工模型2
20を片持ち式にしておくと、遠心加速度場において全
体的に撓みが発生するおそれがあり、この撓みが発生す
るとトンネル覆工模型220乃至それに一体的に連結す
る部位の自重成分と覆工荷重との判別ができないことに
なるので、センサー装着筒部220bをある範囲で昇降
自在となし、片持ち式の撓みを回避している。
兼排泥管230と前記カッターディスク収納筒部220
a及び基端筒部220cとを相互に連結固定し、このカ
ッターディスク収納筒部220aと基端筒部220cと
の間に位置するセンサー装着筒部220bはその中をカ
ッター兼排泥管230が遊挿する内径となし、かつ、こ
のセンサー装着筒部220bには回転を防止して昇降方
向への移動を可能となす回転抑止装置255を設けてあ
る。なお、この回転抑止装置255は図示例では係止突
起255aとこの係止突起255aが係合する縦長孔方
向255b(図ではこの係止突起255aと縦長孔方向
255bとは一対表示してあるが、実際には上下に二対
設けてある。)とで構成されている。
bは浮子状態となり、その内周面とカッター兼排泥管2
30の外周面との間に所定の間隙を有することになり、
この間隙によってカッター兼排泥管230が覆工荷重に
対する反力受けとなるのを防止して、覆工荷重のみを覆
工荷重検出センサー221で検出できるようになしてあ
る。
54はトンネル覆工模型220に埋め込み装着した摩擦
低減用リングで、テフロンリング等を使用して、外筒2
10を引き抜く際に、トンネル覆工模型220との摩擦
を低減するようになしてある。
もので、この近接スイッチ261でカッターディスク2
34が模型地盤Aを掘削中にその反力作用でスクリュー
駆動軸233より離脱し、カッターディスク234が模
型地盤A内に飛び出してしまった場合等を検知するため
のものである。また、264,264はリミットスイッ
チで、トンネル覆工模型220の移動の確認と外筒21
0の引き抜きが完了したことを検知するようになしてあ
る。また、262,263は回転検出センサー(回転部
に目印を付け、この目印の通過を光電変換素子で検出す
る等の従来公知なもの)で、制御信号に対して指令通り
的確に回転部が回転しているか否かを検出するようにな
してある。
速度場にある物体は、当然大きな位置エネルギーを有し
ていることになる。そして、このような物体が機器の故
障等で不用意に破壊されたり脱落すると、想像できない
危険性を伴うことにもなりかねない。そこで、このよう
な危険性は極力回避することが必要で、上記リミットス
イッチ261、及び回転検出センサー262,263、
さらには前記したカップリング113のピンによる伝
動、ベルト238の強度設定はこの危険性を回避するた
めの安全装置として使用されるものである。
が予想される場所は無人となし、一連の制御はシーケン
ス制御で全自動で行うほか、半自動、手動入力操作のい
ずれの操作も可能とするも、操作工程は予め記憶して、
一方本発明装置の挙動情報は常に計測監視され、その結
果が記憶した操作工程(操作工程を実施するための制御
信号)と合致するか否かを確認して常に安全性を確保す
るようになしてある。
/nの模型を使用しても遠心力荷載機10にによって重
力加速度のn倍の遠心加速度場で覆工積載荷重を測定す
るので、実際のシールド掘進の覆工積載荷重を信頼性高
く測定・確認できるシールド掘進模型試験方法を提供で
きるものである。
1の側面に設けた開口101aより引き抜き、覆工荷重
検出センサー221で覆工荷重を検出するようになした
ので、実際のシールドトンネル掘進で生ずるテールボイ
ドを模型で実現でき、より実際のシールドトンネル掘進
に適合した覆工積載荷重を測定・確認できるシールド掘
進模型試験方法を提供できるものである。
て、遠心力を載荷した状態で模型地盤Aを覆工模型22
0(シールド掘進機模型200)で掘削するので、実際
のトンネル施工と相似の各種施工工程、及びそれに伴う
地盤の応力開放が忠実に再現でき、実際のシールドトン
ネル掘進で生ずるテールボイドを模型で実現でき、より
実際のシールドトンネル掘進に適合した覆工積載荷重を
測定・確認できるシールド掘進模型試験方法を提供でき
るものである。
え、模型地盤Aの地表面の変位を測定できるので、この
測定値より、掘削が適正になされているか否かを確認で
き、より通常施工される実際のトンネル施工に適合した
試験を行えるものである。
試験槽101の一側面側に駆動源111とこの駆動源に
よって移動する移動体120とを設け、さらに、この移
動体120にはカッター兼排泥管230を有したシール
ド掘進機模型200を取り付けてあるので、この移動体
120とカッター兼排泥管230との駆動で実際のシー
ルドトンネル掘削と同等に模型地盤Aの掘削が行え、忠
実に掘削工程を模型的に実現でき、測定の信頼性を確保
できるシールド掘進模型試験装置を提供できるものであ
る。
00に外筒210を設け、この外筒210を引く抜くよ
うになしたため、前記のごとくテールボイド発生も実際
の場合と同様に再現でき、測定の信頼性を確保できるシ
ールド掘進模型試験装置を提供できるものである。
0を三重構造となしたため、スクリュー232部に土砂
が残っていてもその質量がトンネル覆工模型220の内
周面加わることがなく、覆工荷重検出センサー221の
機能が保証され測定の信頼性を確保できるシールド掘進
模型試験装置を提供できるものである。
る。
図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 遠心力載荷装置(10)に模型地盤
(A)を収納した試験土槽(101)を搭載し、 上記遠心力載荷装置(10)を運転して上記試験土槽
(101)を重力加速度のn倍の遠心加速度場においた
状態で、該試験土槽(101)の側面に設けた開口(1
01a)より、1/nの径で外周面に覆工荷重検出セン
サー(221,221,221・・・)を取り付け、そ
の外周には実際の施工で発生するテールボイドの厚みの
1/nの厚みの外筒(210)を抜き差し可能に嵌着し
たトンネル覆工模型(220)を、該トンネル覆工模型
(220)の先端に取り付けたカッターディスク(23
4)とトンネル覆工模型(220)内に収納した排泥用
のスクリュー(232)とを回転しつつ挿入して、 上記トンネル覆工模型(220)が模型地盤(A)内に
所定量進入したらその挿入を停止して、外筒(210)
を抜き出して上記覆工荷重検出センサー(221,22
1,221・・・)で覆工荷重を検出するようになした
シールド掘進模型試験方法。 - 【請求項2】 遠心力載荷装置(10)に模型地盤
(A)を収納した試験土槽(101)を搭載し、 上記遠心力載荷装置(10)を運転して上記試験土槽
(101)を重力加速度のn倍の遠心加速度場においた
状態で、該試験土槽(101)の側面に設けた開口(1
01a)より、1/nの径で外周面に覆工荷重検出セン
サー(221,221,221・・・)を取り付け、そ
の外周には実際の施工で発生するテールボイドの厚みの
1/nの厚みの外筒(210)を抜き差し可能に嵌着し
たトンネル覆工模型(220)を、該トンネル覆工模型
(220)の先端に取り付けたカッターディスク(23
4)とトンネル覆工模型(220)内に収納した排泥用
のスクリュー(232)とを回転しつつ挿入して、模型
地盤(A)内に埋入した土圧計(400)で模型地盤A
内の土圧変動を、試験土槽(10)の上部に取り付けた
測距装置(300)で模型地盤(A)の地表面の変位を
測定し、 上記トンネル覆工模型(220)が模型地盤(A)内に
所定量進入したらその挿入を停止して、外筒(210)
を抜き出して上記覆工荷重検出センサー(221,22
1,221・・・)で覆工荷重を検出するようになした
シールド掘進模型試験方法。 - 【請求項3】 遠心力載荷装置(10)に搭載する模型
地盤(A)を収納した試験土槽(101)の一側面側に
枠体(103)を連設し、この枠体(103)には駆動
源(111)によって試験土槽(101)の一側面に接
離する方向に移動する移動体(120)を設け、 上記試験土槽(101)の一側面側には開口(101
a)を設け、移動体(120)の試験土槽(101)側
面には該開口(101a)内に出入する外筒(210)
の基端を連結し、この外筒(210)は実際の施工で発
生するテールボイドの厚みの1/nの肉厚となし、 上記外筒(210)内には1/nの径で外周面に覆工荷
重検出センサー(221,221,221・・・)を取
り付けた筒状のトンネル覆工模型(220)をその先端
開口部より挿入して取り付け、 さらに、上記トンネル覆工模型(220)内には、筒
(231)内にスクリュー(232)を有したスクリュ
ー駆動軸(233)を収納し、このスクリュー駆動軸
(233)の先端にはカッターディスク(234)を取
り付けたカッター兼排泥管(230)を、該トンネル覆
工模型(220)の先端開口側より挿入し、該スクリュ
ー駆動軸(233)の後端側は該カッター兼排泥管(2
30)と上記移動体(120)を貫通して後方に突出さ
せて、その後方貫出部をスプライン軸部(233a)と
なし、 上記スクリュー駆動軸(233)のスプライン軸部(2
33a)には、このスプライン軸部(233a)が挿入
する摺動プーリー(239)を設け、上記移動体(12
0)にこの摺動プーリー(239)を介してスクリュー
駆動軸(233)を回転する駆動源(235)を取り付
けてなるシールド掘進模型試験装置。 - 【請求項4】 遠心力載荷装置(10)に搭載する模型
地盤(A)を収納した試験土槽(101)の一側面側に
枠体(103)を連設し、この枠体(103)には駆動
源(111)によって正逆転する螺子棒(112)と、
この螺子棒(112)に螺合して該螺子棒(112)の
回転で試験土槽(101)の一側面に接離する方向に移
動する移動体(120)とを設け、 上記試験土槽(101)の一側面側には開口(101
a)を設け、移動体(120)の試験土槽(101)側
面には該開口(101a)内に出入する外筒(210)
の基端を連結し、この外筒(210)は実際の施工で発
生するテールボイドの厚みの1/nの肉厚となし、 上記外筒(210)内には1/nの径で外周面に覆工荷
重検出センサー(221,221,221・・・)を取
り付けた筒状のトンネル覆工模型(220)をその先端
開口部より挿入して取り付け、 さらに、上記トンネル覆工模型(220)内には、筒
(231)内にスクリュー(232)を有したスクリュ
ー駆動軸(233)を収納し、このスクリュー駆動軸
(233)の先端にはカッターディスク(234)を取
り付けたカッター兼排泥管(230)を、該トンネル覆
工模型(220)の先端開口側より挿入し、該スクリュ
ー駆動軸(233)の後端側は該カッター兼排泥管(2
30)と上記移動体(120)を貫通して後方に突出さ
せて、その後方貫出部をスプライン軸部(233a)と
なし、 上記スクリュー駆動軸(233)のスプライン軸部(2
33a)には、このスプライン軸部(233a)が挿入
する摺動プーリー(239)を設け、上記移動体(12
0)にこの摺動プーリー(239)を介してスクリュー
駆動軸(233)を回転する駆動源(235)を取り付
けて、 前記試験土槽(101)の上部には模型地盤(A)の地
表面までの距離をトンネル覆工模型(220)の中心軸
と直交方向に走査測定する測距装置(300)を設けて
なるシールド掘進模型試験装置。 - 【請求項5】 遠心力載荷装置(10)に搭載する模型
地盤(A)を収納した試験土槽(101)の一側面側に
枠体(103)を連設し、この枠体(103)には駆動
源(111)によって正逆転する螺子棒(112)と、
この螺子棒(112)に螺合して該螺子棒(112)の
回転で試験土槽(101)の一側面に接離する方向に移
動する移動体(120)とを設け、 上記試験土槽(101)の一側面側には開口(101
a)を設け、移動体(120)の試験土槽(101)側
面には該開口(101a)内に出入する外筒(210)
の基端を連結し、この外筒(210)は実際の施工で発
生するテールボイドの厚みの1/nの肉厚となし、 上記外筒(210)内には1/nの径で外周面に覆工荷
重検出センサー(221,221,221・・・)を取
り付けた筒状のトンネル覆工模型(220)をその先端
開口部より挿入し、このトンネル覆工模型(220)
は、先端側からカッターディスク収納筒部(220
a)、センサー装着筒部(220b)、基端筒部(22
0c)の筒切り三分割形状となし、 さらに、上記トンネル覆工模型(220)内には、筒
(231)内にスクリュー(232)を有したスクリュ
ー駆動軸(233)を収納し、このスクリュー駆動軸
(233)の先端にはカッターディスク(234)を取
り付けたカッター兼排泥管(230)を、該トンネル覆
工模型(220)の先端開口側より挿入し、 上記カッター兼排泥管(230)と前記カッターディス
ク収納筒部(220a)及び基端筒部(220c)とを
相互に連結固定し、このカッターディスク収納筒部(2
20a)と基端筒部(220c)との間に位置するセン
サー装着筒部(220b)はその中をカッター兼排泥管
(230)が遊挿する内径となし、かつ、このセンサー
装着筒部(220b)には回転を防止して昇降方向への
移動を可能とする回転抑止装置(255)を設け、 上記スクリュー駆動軸(233)の後端側は該カッター
兼排泥管(230)と上記移動体(120)を貫通して
後方に突出させて、その後方貫出部をスプライン軸部
(233a)となし、 上記スクリュー駆動軸(233)のスプライン軸部(2
33a)には、このスプライン軸部(233a)が挿入
する摺動プーリー(239)を設け、上記移動体(12
0)にこの摺動プーリー(239)を介してスクリュー
駆動軸(233)を回転する駆動源(235)を取り付
けてなるシールド掘進模型試験装置。
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