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JP2017166295A - Excavation method simulator - Google Patents

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JP2017166295A
JP2017166295A JP2016055426A JP2016055426A JP2017166295A JP 2017166295 A JP2017166295 A JP 2017166295A JP 2016055426 A JP2016055426 A JP 2016055426A JP 2016055426 A JP2016055426 A JP 2016055426A JP 2017166295 A JP2017166295 A JP 2017166295A
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excavation
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cutter
excavation method
method simulation
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貴司 仲山
Takashi Nakayama
貴司 仲山
智哉 中村
Tomoya Nakamura
智哉 中村
和宜 西山
Kazunobu Nishiyama
和宜 西山
究 津野
Kiwamu Tsuno
究 津野
陽太 富樫
Yota Togashi
陽太 富樫
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Railway Technical Research Institute
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an excavation method simulation device capable of simulating various excavation methods.SOLUTION: An excavation method simulation device 1 is used when evaluating influence received to the ground by tunnel excavation, and comprises a hollow and long size-shaped casing part 2, an operation rod part 3 supported on the inside of the casing part so as to enable the movement in the axial direction and rotation around the axis, a cutter part 4 installed on the front end 31 of the operation rod part so as to be capable of depressing-elevating and an operation handle part 5 provided on the rear end 32 of the operation rod part. Here, the movement and rotation of the operation rod part and depression-elevation operation of the cutter part are executed by the operation handle part.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、トンネル掘削による地盤が受ける影響を評価する際に使用される掘削工法模擬装置に関するものである。   The present invention relates to an excavation method simulation apparatus used for evaluating the influence of ground on tunnel excavation.

トンネルを構築するために地盤を掘削すると、応力開放が起きて周辺地盤や地表面が変形することがある。このようなトンネル掘削による地盤が受ける影響は、施工前に適切に評価され、変形を防止するための対策が講じられる必要がある。   When excavating the ground to build a tunnel, stress relief may occur and the surrounding ground or ground surface may be deformed. The impact on the ground due to such tunnel excavation needs to be properly evaluated before construction, and measures to prevent deformation need to be taken.

特許文献1には、シールドトンネルを構築するに際してその影響を評価するために、遠心力載荷装置を利用してシールド掘進模型試験を行うことが開示されている。   Patent Document 1 discloses that a shield excavation model test is performed using a centrifugal loading device in order to evaluate the influence when a shield tunnel is constructed.

また、特許文献2は、遠心力載荷装置を利用してシールド掘削機模型試験を行うことで、掘進速度や排土量などのトンネル掘削作業時の運転データを予め得ておくことが記載されている。   Further, Patent Document 2 describes that operation data during tunnel excavation work such as excavation speed and amount of soil removal is obtained in advance by performing a shield excavator model test using a centrifugal loading device. Yes.

特開平8−29297号公報JP-A-8-29297 特開2002−365170号公報JP 2002-365170 A

しかしながら土被りの浅い箇所にトンネルを掘削する場合は、地表面を変形させる可能性が高くなるため、人力掘削、オーガー掘削、カッタフェイス掘削などによって慎重に行われることになるが、そのような掘削工法の違いによる地盤が受ける影響の差を評価する手段がなかった。   However, when excavating a tunnel in a shallow part of the earth cover, there is a high possibility of deforming the ground surface, so it will be performed carefully by manual drilling, auger drilling, cutter face drilling, etc. There was no means to evaluate the difference in the influence of the ground due to the difference in construction method.

そこで、本発明は、様々な掘削工法を模擬することが可能な掘削工法模擬装置を提供することを目的としている。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an excavation method simulation apparatus that can simulate various excavation methods.

前記目的を達成するために、本発明の掘削工法模擬装置は、トンネル掘削による地盤が受ける影響を評価する際に使用される掘削工法模擬装置であって、中空かつ長尺状のケーシング部と、前記ケーシング部の内部に軸方向の移動及び軸まわりの回転が可能となるように支持された操作ロッド部と、前記操作ロッド部の前端に俯仰可能に取り付けられたカッタ部と、前記操作ロッド部の後端に設けられた操作ハンドル部とを備え、前記操作ハンドル部によって、前記操作ロッド部の移動及び回転並びに前記カッタ部の俯仰の操作が行われることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the excavation method simulation device of the present invention is an excavation method simulation device used for evaluating the influence of the ground due to tunnel excavation, which is a hollow and long casing portion, An operation rod portion supported so as to be capable of axial movement and rotation around the shaft inside the casing portion, a cutter portion attached to a front end of the operation rod portion so as to be able to rise and fall, and the operation rod portion And an operation handle portion provided at a rear end of the operation rod portion. The operation handle portion moves and rotates the operation rod portion and raises and lowers the cutter portion.

ここで、前記カッタ部は、先端のビット部と、前記ビット部を回転させる回転駆動部とを有する構成にすることができる。また、前記カッタ部は、先端のビット部が交換可能に設けられている構成とすることができる。   Here, the cutter unit can be configured to include a bit unit at the tip and a rotation driving unit that rotates the bit unit. In addition, the cutter unit may be configured such that the tip bit unit is replaceable.

このように構成された本発明の掘削工法模擬装置は、中空のケーシング部の内部に軸方向の移動及び軸まわりの回転が可能となるように操作ロッド部が支持され、操作ロッド部の前端には俯仰可能にカッタ部が取り付けられる。また、操作ロッド部の後端には、操作ハンドル部が設けられる。   In the excavation method simulation device of the present invention configured as described above, the operation rod portion is supported inside the hollow casing portion so as to be able to move in the axial direction and rotate around the shaft, and is mounted at the front end of the operation rod portion. The cutter is attached so that it can be lifted. An operation handle part is provided at the rear end of the operation rod part.

このため、ケーシング部の前方に様々な形状の掘削面を形成することができ、様々な掘削工法を模擬してそれによって地盤が受ける影響を適切に評価することが可能になる。   For this reason, excavation surfaces of various shapes can be formed in front of the casing portion, and it becomes possible to simulate various excavation methods and appropriately evaluate the influence of the ground.

また、カッタ部の先端のビット部を回転させる回転駆動部を有する構成であれば、試験時の掘削を効率的に行うことができる。   Moreover, if it is the structure which has a rotation drive part which rotates the bit part of the front-end | tip of a cutter part, excavation at the time of a test can be performed efficiently.

さらに、カッタ部の先端のビット部が交換可能に設けられていれば、工法によるビット部の違いによる影響も評価することができる。また、より幅広く多くの掘削工法が、ビット部を交換するだけで模擬できるようになるので経済的である。   Furthermore, if the bit part at the tip of the cutter part is provided so as to be replaceable, the influence due to the difference in the bit part due to the construction method can be evaluated. In addition, a wider variety of excavation methods can be simulated by simply exchanging the bit part, which is economical.

本実施の形態の掘削工法模擬装置を使って行われるトンネル掘削試験を模式的に説明する斜視図である。It is a perspective view explaining typically a tunnel excavation test performed using the excavation method simulation device of this embodiment. 本実施の形態の掘削工法模擬装置の構成を説明する縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view explaining the structure of the excavation method simulation apparatus of this Embodiment. 図2のA−A矢視方向で見た背面図である。It is the rear view seen in the AA arrow direction of FIG. 図2のB−B矢視方向で見た横断面図である。It is the cross-sectional view seen in the BB arrow direction of FIG. 実施例の掘削工法模擬装置の構成を説明する縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view explaining the structure of the excavation method simulation apparatus of an Example.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、本実施の形態の掘削工法模擬装置1を使って行われるトンネル掘削試験の概略を説明する図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating an outline of a tunnel excavation test performed using the excavation method simulation apparatus 1 according to the present embodiment.

トンネル掘削試験は、トンネルを構築する現地の地盤を模した模擬地盤Mを使って行われる。また、模擬地盤Mに対しては、図示していないが、表面や内部に変位計、ひずみ計、土圧計などのセンサが設置されたり、外側から観測するための公知の計測システムが配置されたりして、掘削によって模擬地盤Mの表面や内部がどのように変化するかが把握できるようになっている。   The tunnel excavation test is performed using a simulated ground M that simulates the local ground where the tunnel is constructed. Although not shown in the figure for the simulated ground M, sensors such as a displacement gauge, strain gauge, earth pressure gauge, etc. are installed on the surface or inside, or a known measurement system for observing from the outside is arranged. Thus, it is possible to grasp how the surface and the inside of the simulated ground M are changed by excavation.

すなわち掘削開始から終了までや掘削後の任意の時間が経過したときのトンネル掘削による地盤が受ける影響を、模擬地盤Mを掘削工法模擬装置1で掘削することによって評価することができる。   That is, the influence of the ground due to tunnel excavation from the start to the end of excavation or when an arbitrary time after excavation has elapsed can be evaluated by excavating the simulated ground M with the excavation method simulator 1.

本実施の形態の掘削工法模擬装置1は、図1,2に示すように、中空かつ長尺状のケーシング部2と、ケーシング部2の内部に軸方向の移動及び軸まわりの回転が可能となるように支持された操作ロッド部3と、操作ロッド部3の前端31に俯仰可能に取り付けられたカッタ部4と、操作ロッド部3の後端32に設けられた操作ハンドル部5とを主に備えている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the excavation method simulation device 1 according to the present embodiment is capable of moving in the axial direction and rotating around the shaft inside the hollow and long casing portion 2 and the casing portion 2. The operation rod portion 3 supported in such a manner, the cutter portion 4 attached to the front end 31 of the operation rod portion 3 so as to be able to be lifted and the operation handle portion 5 provided at the rear end 32 of the operation rod portion 3 are mainly used. In preparation.

ケーシング部2は、例えば断面略長方形となる四角筒状の角形鋼管などによって形成される。このケーシング部2は、例えば上下に2分割できるように構成されており、分割された状態のときに操作ロッド部3やカッタ部4などが配置される。   The casing part 2 is formed by, for example, a rectangular tubular steel pipe having a substantially rectangular cross section. The casing portion 2 is configured to be divided into, for example, an upper portion and a lower portion, and the operation rod portion 3 and the cutter portion 4 are disposed when the casing portion 2 is divided.

このケーシング部2は、掘削されたトンネルの周面を保護する覆工部を模擬させた部材である。このため、模擬させる掘削工法によっては、ケーシング部2を円筒状や断面馬蹄形の筒状や楕円管状などに形成することもできる。   The casing portion 2 is a member that simulates a lining portion that protects the peripheral surface of the excavated tunnel. Therefore, depending on the excavation method to be simulated, the casing portion 2 can be formed in a cylindrical shape, a cross-section horseshoe-shaped tube shape, an elliptical tube shape, or the like.

ケーシング部2は、カッタ部4によって掘削された模擬地盤Mの空洞に向けて押し込まれる。そこで、ケーシング部2の前方掘削面に対面させる端面を前端面21とし、模擬地盤Mから突出される後方の端面を後端面22とする。   The casing part 2 is pushed toward the cavity of the simulated ground M excavated by the cutter part 4. Therefore, the end face facing the front excavation surface of the casing part 2 is a front end face 21, and the rear end face protruding from the simulated ground M is a rear end face 22.

このケーシング部2の内部には、ケーシング部2の長手方向と略一致する方向に軸方向が向けられた棒状の操作ロッド部3が吊り下げられる。この操作ロッド部3は、軸まわりに回転可能かつケーシング部2の長手方向(軸方向)に前後移動可能となるように吊り下げられる。   Inside the casing part 2, a rod-shaped operation rod part 3 having an axial direction directed in a direction substantially coincident with the longitudinal direction of the casing part 2 is suspended. The operation rod portion 3 is suspended so as to be rotatable around an axis and movable back and forth in the longitudinal direction (axial direction) of the casing portion 2.

図4は、図2のB−B矢視方向で見た横断面図である。この図に示すように、円柱状の操作ロッド部3は、ベアリング部331に通されて支持されるため、軸まわりの回転が自在となる。   4 is a cross-sectional view seen in the direction of arrows BB in FIG. As shown in this figure, the columnar operation rod portion 3 is supported by being passed through the bearing portion 331, so that it can freely rotate around the axis.

この操作ロッド部3を支持するベアリング部331は、スライダ33に取り付けられる。このスライダ33は、レール34に沿って直線の往復移動を行うことができる(図2のS1方向参照)。このようなスライダ33とレール34との組み合わせは、公知のリニアガイドなどによって構成することができる。   The bearing portion 331 that supports the operation rod portion 3 is attached to the slider 33. The slider 33 can reciprocate linearly along the rail 34 (see the direction S1 in FIG. 2). Such a combination of the slider 33 and the rail 34 can be configured by a known linear guide or the like.

レール34は、図2に示すように、操作ロッド部3の前端31側と後端32側とにそれぞれ配置される。詳細には、ケーシング部2の天井面に、長手方向(軸方向)に向けて長尺状のリブ部35が取り付けられ、その両端に長手方向を一致させたレール34,34がそれぞれ取り付けられる。   As shown in FIG. 2, the rails 34 are respectively disposed on the front end 31 side and the rear end 32 side of the operation rod portion 3. More specifically, a long rib portion 35 is attached to the ceiling surface of the casing portion 2 in the longitudinal direction (axial direction), and rails 34 and 34 having the longitudinal direction are attached to both ends thereof.

スライダ33は、レール34の長さの範囲で自由にスライド移動させることができる。すなわち、操作ロッド部3に軸方向の力が作用すると、その力によって前後のスライダ33,33が直線的に移動することで、操作ロッド部3の軸方向の移動が可能になる(図1,2のS1方向参照)。   The slider 33 can be freely slid within the range of the length of the rail 34. That is, when an axial force is applied to the operation rod portion 3, the front and rear sliders 33 and 33 are moved linearly by the force, so that the operation rod portion 3 can be moved in the axial direction (FIG. 1, FIG. 1). 2 S1 direction reference).

操作ロッド部3の前端31には、回動部311が設けられ、その回動部311にカッタ部4の後端が取り付けられる。回動部311は、面内で軸まわりに回転させる機構である。   A rotating portion 311 is provided at the front end 31 of the operating rod portion 3, and the rear end of the cutter portion 4 is attached to the rotating portion 311. The rotating unit 311 is a mechanism that rotates around the axis in the plane.

すなわち図2で示した状態では、回動部311の軸は紙面直交方向に向いており、長尺状のカッタ部4が回動部311を支点に上下、換言すると仰角側と俯角側に回転する(図1,2のR1方向参照)。この仰角側と俯角側に回転する角度は、例えば水平からそれぞれ30度程度確保できればよい。   That is, in the state shown in FIG. 2, the axis of the rotating unit 311 is oriented in the direction orthogonal to the paper surface, and the long cutter unit 4 rotates up and down around the rotating unit 311, in other words, the elevation side and the depression side. (Refer to the R1 direction in FIGS. 1 and 2). For example, it is only necessary that the angle of rotation to the elevation angle side and the depression angle side can be secured about 30 degrees from the horizontal.

カッタ部4の円筒状の胴部42の先端には、地盤を切削する刃となるビット部41が取り付けられる。このビット部41は、任意の形状のビット部に交換することができるように着脱可能な構成となっている。   A bit part 41 serving as a blade for cutting the ground is attached to the tip of the cylindrical body part 42 of the cutter part 4. The bit portion 41 is configured to be detachable so that it can be replaced with a bit portion having an arbitrary shape.

また、ビット部41は、カッタ部4の軸まわりに回転させることができる(図1のR2方向参照)。このビット部41は、回転駆動部としての駆動モータ43の駆動力によって回転する。   Moreover, the bit part 41 can be rotated around the axis of the cutter part 4 (see the R2 direction in FIG. 1). The bit portion 41 is rotated by a driving force of a driving motor 43 as a rotation driving portion.

図示していないが、操作ハンドル部5には、駆動モータ43のオンとオフを切り替えるスイッチが設けられており、任意のタイミングでビット部41を回転させることができる。また、正逆両方向に回転可能な構成とすることもできる。   Although not shown, the operation handle portion 5 is provided with a switch for switching the drive motor 43 on and off, and the bit portion 41 can be rotated at an arbitrary timing. Moreover, it can also be set as the structure which can rotate to the forward / reverse both directions.

一方、操作ロッド部3の後端32には、操作ロッド部3の軸方向の移動(図1のS1方向)及び軸まわりの回転(R3方向)、及びカッタ部4の俯仰方向の回転(R1方向)を操作するための操作ハンドル部5が設けられる。   On the other hand, at the rear end 32 of the operating rod part 3, the axial movement of the operating rod part 3 (direction S1 in FIG. 1) and rotation around the axis (R3 direction), and rotation of the cutter part 4 in the elevation direction (R1). An operation handle portion 5 for operating (direction) is provided.

操作ハンドル部5は、図2のA−A矢視方向で見た背面図である図3に示すような逆U字状の把持部51と、カッタ部4を操作するための首振り用ロッド52と、把持部51に操作ロッド部3及び首振り用ロッド52を接続させるための中央垂下部511とによって主に構成される。   The operation handle portion 5 includes an inverted U-shaped gripping portion 51 as shown in FIG. 3, which is a rear view seen in the direction of arrows AA in FIG. 2, and a swinging rod for operating the cutter portion 4. 52 and a central hanging portion 511 for connecting the operation rod portion 3 and the swinging rod 52 to the grip portion 51.

把持部51は、図2に示すように、連絡部55を介して操作ロッド部3の後端32に接続される。操作ロッド部3の後端32には、上述した回動部311と同様の回動部321が設けられており、この回動部321と把持部51の中央垂下部511とが連絡部55によって接続される(図3参照)。   As shown in FIG. 2, the grip portion 51 is connected to the rear end 32 of the operation rod portion 3 via the connecting portion 55. A rotating part 321 similar to the rotating part 311 described above is provided at the rear end 32 of the operating rod part 3, and the rotating part 321 and the central hanging part 511 of the gripping part 51 are connected by a connecting part 55. Connected (see FIG. 3).

このため、把持部51を揺動又は回転(R4方向)させると、把持部51に接続された操作ロッド部3に軸まわりの揺動又は回転(R3方向)が起きることになる。   For this reason, when the gripping portion 51 is swung or rotated (R4 direction), the operation rod portion 3 connected to the gripping portion 51 is swung or rotated around the axis (R3 direction).

一方、把持部51をケーシング部2側に押したり引いたりすると、スライダ33,33に取り付けられた操作ロッド部3が、レール34,34の長さの範囲内で前後移動することになる。   On the other hand, when the grip 51 is pushed or pulled toward the casing 2, the operation rod 3 attached to the sliders 33 and 33 moves back and forth within the length of the rails 34 and 34.

さらに、把持部51の中央垂下部511に端部が接続された首振り用ロッド52は、操作ロッド部3と略平行に前端31に向けて延伸される。この首振り用ロッド52は、複数の吊下げ部53,・・・によって軸方向(図2のS1方向参照)の移動が自由になる状態で操作ロッド部3に吊り下げられる。   Further, the swinging rod 52 whose end is connected to the central hanging portion 511 of the grip 51 is extended toward the front end 31 substantially in parallel with the operation rod 3. The swinging rod 52 is suspended from the operating rod portion 3 in a state where movement in the axial direction (refer to the S1 direction in FIG. 2) is free by the plurality of suspension portions 53.

そして首振り用ロッド52の前端は、側面視略L字形の連結部54を介してカッタ部4の後端に接続される。すなわち、把持部51とカッタ部4とは、首振り用ロッド52を介して連続した状態になる。   The front end of the swinging rod 52 is connected to the rear end of the cutter unit 4 via a connecting portion 54 that is substantially L-shaped in side view. That is, the grip 51 and the cutter 4 are in a continuous state via the swinging rod 52.

首振り用ロッド52は、操作ロッド部3に吊り下げられているので、操作ロッド部3が前後移動すればそれに伴って前後し、操作ロッド部3が回転すればそれに伴って回転する。   Since the swinging rod 52 is suspended from the operation rod portion 3, it moves back and forth when the operation rod portion 3 moves back and forth, and rotates along with it when the operation rod portion 3 rotates.

これに対して操作ロッド部3が静止した状態で、図2に示すように把持部51の下部をケーシング部2側(R5方向)に傾けると、首振り用ロッド52が前端31側に移動し、カッタ部4を持ち上げて仰角方向に回転させることができる。   On the other hand, when the lower portion of the gripping portion 51 is tilted toward the casing portion 2 side (R5 direction) with the operation rod portion 3 stationary, the swinging rod 52 moves toward the front end 31 as shown in FIG. The cutter unit 4 can be lifted and rotated in the elevation direction.

これと反対に、把持部51の下部をケーシング部2から離れる方向に傾けると、首振り用ロッド52が後端32側に引き戻されて、カッタ部4を引き下げて俯角方向に回転させることができる。   On the other hand, when the lower portion of the grip 51 is tilted away from the casing 2, the swinging rod 52 is pulled back toward the rear end 32, and the cutter 4 can be lowered and rotated in the depression direction. .

カッタ部4によって掘削された掘削土M1は、図1に示すようにケーシング部2の前端面21付近の底部に堆積される。この掘削土M1は、図示しないバキューム装置等によって取り除かれる。   The excavated soil M1 excavated by the cutter unit 4 is deposited on the bottom near the front end face 21 of the casing unit 2 as shown in FIG. The excavated soil M1 is removed by a vacuum device or the like (not shown).

例えば、バキューム装置に接続された排土パイプ6を、ケーシング部2の底面に沿って敷設し、先端61を掘削土M1付近に配置する。この状態でバキューム装置を稼働させれば、掘削土M1を外部に排出させることができる。   For example, the soil removal pipe 6 connected to the vacuum device is laid along the bottom surface of the casing portion 2 and the tip 61 is disposed in the vicinity of the excavated soil M1. If the vacuum device is operated in this state, the excavated soil M1 can be discharged to the outside.

次に、本実施の形態の掘削工法模擬装置1を使用したトンネル掘削試験の方法、及び掘削工法模擬装置1の作用について説明する。   Next, a tunnel excavation test method using the excavation method simulation device 1 of the present embodiment and the operation of the excavation method simulation device 1 will be described.

まず試験を行う模擬地盤Mを製作し、変位計、ひずみ計、土圧計などのセンサを計測が必要となる箇所に設置する。また、模擬地盤Mを外側から計測する場合は、それに必要な計測システムを構築する。   First, a simulated ground M to be tested is manufactured, and sensors such as a displacement gauge, a strain gauge, and a soil pressure gauge are installed at a place where measurement is required. Moreover, when measuring the simulated ground M from the outside, the measurement system required for it is constructed.

続いて、トンネルを構築する実際の地盤の土被り厚に相当する深さの模擬地盤Mの側面に、ケーシング部2の前端面21を貫入できる程度の穴を余掘りする。そして、掘削工法模擬装置1のケーシング部2の前端面21をその穴に押し込み、掘削試験が行える状態にする。   Subsequently, a hole that can penetrate the front end surface 21 of the casing portion 2 is dug in the side surface of the simulated ground M having a depth corresponding to the soil covering thickness of the actual ground for constructing the tunnel. And the front-end surface 21 of the casing part 2 of the excavation method simulation apparatus 1 is pushed into the hole so that the excavation test can be performed.

掘削試験は、実際に実施したい掘削工法の掘削形状に合わせて行われる。本実施の形態の掘削工法模擬装置1であれば、あらゆる形状の掘削面を成形することができる。   The excavation test is conducted according to the excavation shape of the excavation method to be actually carried out. If it is the excavation method simulation apparatus 1 of this Embodiment, the excavation surface of all shapes can be shape | molded.

例えば、横断面であれば長方形、円形、馬蹄形、楕円形など、あらゆる形状の掘削断面を形成することができる。また、縦断面であれば、掘削上面(天端)が撓んだ形状、掘削前面(切羽)が傾斜した形状、掘削側面が撓んだ形状など様々な掘削形状を模擬することができる。   For example, excavation cross sections having any shape such as a rectangle, a circle, a horseshoe shape, and an oval shape can be formed as long as they are cross sections. Moreover, if it is a longitudinal cross section, various excavation shapes, such as the shape where the excavation upper surface (top end) bent, the shape where the excavation front (face) inclined, and the shape where the excavation side surface bent, can be simulated.

掘削は、操作ハンドル部5の把持部51を握って行う。まずはカッタ部4のビット部41をケーシング部2の前端面21より前方に突出させるために、把持部51をケーシング部2に向けて押す。   The excavation is performed by grasping the grip 51 of the operation handle 5. First, in order to project the bit part 41 of the cutter part 4 forward from the front end face 21 of the casing part 2, the grip part 51 is pushed toward the casing part 2.

ビット部41が模擬地盤Mに接触した状態で駆動モータ43のスイッチを入れると、ビット部41がR2方向に回転して掘削が行われ、掘削土M1が発生する。ケーシング部2内に崩落してきた掘削土M1は、排土パイプ6の先端61から吸い込ませる。   When the drive motor 43 is switched on while the bit portion 41 is in contact with the simulated ground M, the bit portion 41 rotates in the R2 direction to perform excavation, and excavated soil M1 is generated. The excavated soil M <b> 1 that has collapsed into the casing portion 2 is sucked from the tip 61 of the soil discharge pipe 6.

続いて把持部51をR4方向に揺動又は回転させると、操作ロッド部3が軸まわり(R3方向)に回転して、掘削範囲を広げていくことができる。さらに掘削範囲を広げる場合は、把持部51を傾けることで、カッタ部4を仰角又は俯角方向(R1方向)に振り、操作ロッド部3を軸まわりに回転させることで、掘削空洞を徐々に広げていくことができる。   Subsequently, when the gripping portion 51 is swung or rotated in the R4 direction, the operation rod portion 3 rotates around the axis (R3 direction), and the excavation range can be expanded. In order to further expand the excavation range, the excavation cavity is gradually expanded by tilting the grip 51, swinging the cutter unit 4 in the elevation angle or depression direction (R1 direction), and rotating the operation rod unit 3 around the axis. Can continue.

このように操作ハンドル部5を操作することによって、先端のビット部41を前後だけでなく上下左右とあらゆる方向の任意の位置に配置することができるので、模擬させたい任意の掘削形状を自由に成形することができる。   By operating the operation handle portion 5 in this way, the bit portion 41 at the tip can be arranged not only in the front-rear direction but also in any position in any direction, up and down, left and right, so that any excavation shape to be simulated can be freely set Can be molded.

そして、掘削中又は掘削後に計測された変位や応力などの計測結果を検討することで、設定された形状で掘削が行われたトンネル掘削による地盤が受ける影響が評価される。   Then, by examining measurement results such as displacement and stress measured during excavation or after excavation, the influence of the ground due to tunnel excavation in which excavation is performed with a set shape is evaluated.

このように構成された本実施の形態の掘削工法模擬装置1は、中空のケーシング部2の内部に軸方向の移動及び軸まわりの回転が可能となるように操作ロッド部3が吊り下げられ、操作ロッド部3の前端31には俯仰可能となるように回動部311を介してカッタ部4が取り付けられる。また、操作ロッド部3の後端32には、操作ハンドル部5が設けられる。   In the excavation method simulation apparatus 1 of the present embodiment configured as described above, the operation rod portion 3 is suspended inside the hollow casing portion 2 so as to be able to move in the axial direction and rotate around the axis. The cutter unit 4 is attached to the front end 31 of the operation rod unit 3 via a rotation unit 311 so that the operation rod unit 3 can be raised and lowered. An operation handle portion 5 is provided at the rear end 32 of the operation rod portion 3.

このため、ケーシング部2の前方に様々な形状の掘削面を形成することができ、様々な掘削工法を模擬してそれによって地盤が受ける影響を適切に評価することが可能になる。   For this reason, excavation surfaces of various shapes can be formed in front of the casing portion 2, and it becomes possible to simulate various excavation methods and appropriately evaluate the influence of the ground.

特に鉄道の下にトンネルを構築する際には、地表面の変形は厳密に管理されることになるため、掘削の影響を受けやすい土被りの浅い箇所でのトンネルの構築においては、事前に地盤が受ける影響を高精度で把握しておくことが欠かせなくなる。   In particular, when constructing a tunnel under a railway, the deformation of the ground surface will be strictly controlled. Therefore, when constructing a tunnel in a shallow part of the earth that is susceptible to excavation, It is indispensable to grasp the influence that is affected with high accuracy.

そして、掘削工法模擬装置1によって様々な掘削工法による地盤が受ける影響を、共通の基準で対比して検証することができれば、掘削工法の選択を合理的に行うことができるようになる。   And if the influence which the ground by various excavation methods receives with the excavation method simulation apparatus 1 can be verified in comparison with a common standard, the excavation method can be selected rationally.

また、カッタ部4の先端のビット部41を回転させる駆動モータ43を有する構成であれば、試験時の掘削を効率的に行うことができる。すなわち、駆動モータ43が無くてもビット部41を回転させることができるので掘削は行えるが、駆動モータ43による回転力を利用することで迅速に掘削作業を進めることができる。   Moreover, if it is the structure which has the drive motor 43 which rotates the bit part 41 of the front-end | tip of the cutter part 4, excavation at the time of a test can be performed efficiently. That is, since the bit portion 41 can be rotated without the drive motor 43, excavation can be performed, but the excavation work can be rapidly advanced by using the rotational force of the drive motor 43.

さらに、カッタ部4の先端のビット部41が交換可能に設けられていれば、工法によるビット部41の形状や大きさなどの違いによる影響も評価することができる。また、より幅広く多くの掘削工法が、ビット部41を交換するだけで模擬できるようになるので経済的である。   Furthermore, if the bit part 41 at the tip of the cutter part 4 is provided to be replaceable, it is possible to evaluate the influence due to the difference in the shape and size of the bit part 41 due to the construction method. In addition, since a wider variety of excavation methods can be simulated simply by replacing the bit portion 41, it is economical.

以下、前記した実施の形態とは別の形態の掘削工法模擬装置1Aについて、図5を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については、同一用語又は同一符号を付して説明する。   Hereinafter, an excavation method simulation apparatus 1A of a form different from the above-described embodiment will be described with reference to FIG. The description of the same or equivalent parts as the contents described in the above embodiment will be described with the same terms or the same reference numerals.

本実施例で説明する掘削工法模擬装置1Aは、カッタ部4を仰角又は俯角方向に回転させる構成が、前記実施の形態とは異なっている。すなわち、前記実施の形態で説明した操作ハンドル部5とは異なる構成の操作ハンドル部7が設けられる。   The excavation method simulation apparatus 1A described in the present embodiment is different from the above-described embodiment in that the cutter unit 4 is rotated in the elevation angle or depression direction. That is, the operation handle portion 7 having a configuration different from that of the operation handle portion 5 described in the above embodiment is provided.

この操作ハンドル部7は、操作ハンドル部5と同様の逆U字状の把持部71と、カッタ部4を操作するための一対のワイヤ部72,72と、ワイヤ部72,72を把持部71の位置で操作するためのレバー部721,721とよって主に構成される。   The operation handle portion 7 includes an inverted U-shaped gripping portion 71 similar to the operation handle portion 5, a pair of wire portions 72 and 72 for operating the cutter portion 4, and the wire portions 72 and 72. It is mainly comprised by the lever parts 721 and 721 for operating in this position.

把持部71は、操作ロッド部3の後端32に直接、接続される。すなわち本実施例の把持部71は、傾けることができない構成となっている。それに代わって把持部71の両側のハンドルには、ワイヤ部72,72を操作するレバー部721,721が取り付けられる。   The grip portion 71 is directly connected to the rear end 32 of the operation rod portion 3. That is, the grip portion 71 of the present embodiment is configured so that it cannot be tilted. Instead, lever portions 721 and 721 for operating the wire portions 72 and 72 are attached to the handles on both sides of the grip portion 71.

レバー部721に一端が接続されたワイヤ部72は、他端がカッタ部4の後端の回動部311Aに接続される。すなわち把持部71の両側のレバー部721,721に接続された2本のワイヤ部72,72は、面内で軸まわりに回転する回動部311Aに接続される。   The wire portion 72 having one end connected to the lever portion 721 is connected to the rotating portion 311A at the rear end of the cutter portion 4. That is, the two wire portions 72 and 72 connected to the lever portions 721 and 721 on both sides of the gripping portion 71 are connected to the rotating portion 311A that rotates about the axis in the plane.

回動部311Aには、直径方向の上面と下面からそれぞれ突出される連結部74,74が設けられており、2本のワイヤ部72,72のそれぞれの先端が接続される。   The rotating portion 311A is provided with connecting portions 74 and 74 protruding from the upper surface and the lower surface in the diametrical direction, and the tips of the two wire portions 72 and 72 are connected to each other.

ワイヤ部72は、チューブの内部にワイヤが滑動自在に挿入された構成となっており、ワイヤを覆うチューブは、複数の取付バンド73,・・・を介して操作ロッド部3に取り付けられる。   The wire portion 72 is configured such that the wire is slidably inserted into the tube, and the tube covering the wire is attached to the operation rod portion 3 via a plurality of attachment bands 73.

そして、一方のレバー部721を握ってR6方向に動かすと、ワイヤ部72のチューブ内の滑動自在のワイヤに上下の連結部74,74のいずれかが引っ張られて、カッタ部4は仰角又は俯角方向に回転される。   Then, when one lever portion 721 is gripped and moved in the R6 direction, one of the upper and lower connecting portions 74, 74 is pulled by the slidable wire in the tube of the wire portion 72, and the cutter portion 4 has an elevation angle or depression angle. Rotated in the direction.

このように自転車のブレーキの構成を応用した簡単な仕組みによっても、カッタ部4の俯仰方向の回転の操作を行わせることができる。
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。
Thus, the operation of rotating the cutter unit 4 in the up-and-down direction can be performed also by a simple mechanism applying the configuration of the bicycle brake.
Other configurations and functions and effects are substantially the same as those in the above-described embodiment, and thus description thereof is omitted.

以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態及び実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。   The embodiment of the present invention has been described in detail above with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to the embodiment and the example, and the design change is within a range not departing from the gist of the present invention. Are included in the present invention.

例えば前記実施の形態及び実施例では、操作ロッド部3がケーシング部2の天井面から吊り下げられて支持される場合について説明したが、これに限定されるものではなく、操作ロッド部3をケーシング部2の底面や側面から突出させた支持機構によって支持させることができる。   For example, in the above-described embodiments and examples, the case where the operation rod portion 3 is supported by being suspended from the ceiling surface of the casing portion 2 has been described. It can be supported by a support mechanism protruding from the bottom or side surface of the part 2.

また、前記実施の形態では、模擬地盤Mを使ったトンネル掘削試験に掘削工法模擬装置1を使用する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、トンネルを構築する原位置における試験施工の際にも掘削工法模擬装置1,1Aを使用することができる。   Moreover, although the case where the excavation method simulation apparatus 1 is used for the tunnel excavation test using the simulated ground M has been described in the above embodiment, the present invention is not limited to this, and the test construction at the original position where the tunnel is constructed is performed. In this case, the excavation method simulator 1, 1A can be used.

1 掘削工法模擬装置
2 ケーシング部
21 前端面
22 後端面
3 操作ロッド部
31 前端
311 回動部
32 後端
4 カッタ部
41 ビット部
43 駆動モータ(回転駆動部)
5 操作ハンドル部
1A 掘削工法模擬装置
7 操作ハンドル部
311A 回動部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Excavation method simulation apparatus 2 Casing part 21 Front end surface 22 Rear end surface 3 Operation rod part 31 Front end 311 Rotating part 32 Rear end 4 Cutter part 41 Bit part 43 Drive motor (rotation drive part)
5 Operation handle part 1A Excavation method simulator 7 Operation handle part 311A Rotating part

Claims (3)

トンネル掘削による地盤が受ける影響を評価する際に使用される掘削工法模擬装置であって、
中空かつ長尺状のケーシング部と、
前記ケーシング部の内部に軸方向の移動及び軸まわりの回転が可能となるように支持された操作ロッド部と、
前記操作ロッド部の前端に俯仰可能に取り付けられたカッタ部と、
前記操作ロッド部の後端に設けられた操作ハンドル部とを備え、
前記操作ハンドル部によって、前記操作ロッド部の移動及び回転並びに前記カッタ部の俯仰の操作が行われることを特徴とする掘削工法模擬装置。
An excavation method simulation device used for evaluating the influence of the ground due to tunnel excavation,
A hollow and elongated casing part;
An operating rod portion supported so as to be capable of axial movement and rotation around the shaft inside the casing portion;
A cutter unit attached to the front end of the operation rod unit so as to be able to be raised and lowered;
An operation handle portion provided at a rear end of the operation rod portion,
The excavation method simulation apparatus is characterized in that the operation handle portion moves and rotates the operation rod portion and raises and lowers the cutter portion.
前記カッタ部は、先端のビット部と、前記ビット部を回転させる回転駆動部とを有することを特徴とする請求項1に記載の掘削工法模擬装置。   The excavation method simulation apparatus according to claim 1, wherein the cutter unit includes a bit unit at a distal end and a rotation driving unit that rotates the bit unit. 前記カッタ部は、先端のビット部が交換可能に設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の掘削工法模擬装置。   The excavation method simulation apparatus according to claim 1, wherein the cutter part is provided so that a bit part at a tip thereof is replaceable.
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