(57)【要約】【課題】チャンバー内掘削土に対する加泥材の注入方法の合理化を図ることのできる土圧式シールド工法の施工管理方法、施工管理装置および土圧式シールド掘削機を提供する。【解決手段】掘進の前に予め加泥材の注入条件をパラメータとする粒子法解析によるパラメータスタディを行って、チャンバー内における掘削土の塑性流動状態をパラメータの組み合わせごとに推定する推定ステップＳ１と、掘進時にチャンバー内における掘削土の塑性流動状態を評価する評価ステップＳ２と、推定ステップＳ１により推定した推定結果の中から、評価ステップＳ２により評価した塑性流動状態に適する所定の注入条件を選択し、選択した注入条件で加泥材をチャンバー内の掘削土に注入する注入ステップＳ３とを備えるようにする。【選択図】図１
2018071182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバー内に設けられた攪拌部材により、前記チャンバー内の掘削土とここに注入される加泥材を攪拌してこの掘削土に塑性流動性を付与し、この掘削土の土圧を切羽に作用させることによって切羽を安定化しつつ掘進を行う土圧式シールド工法の施工管理方法であって、
掘進の前に予め加泥材の注入条件をパラメータとする粒子法解析によるパラメータスタディを行って、前記チャンバー内における前記掘削土の塑性流動状態をパラメータの組み合わせごとに推定する推定ステップと、
掘進時に前記チャンバー内における前記掘削土の塑性流動状態を評価する評価ステップと、
推定ステップにより推定した推定結果の中から、評価ステップにより評価した塑性流動状態に適する所定の注入条件を選択し、選択した注入条件で加泥材を前記チャンバー内の前記掘削土に注入する注入ステップとを備えることを特徴とする土圧式シールド工法の施工管理方法。
【請求項２】
推定ステップの粒子法解析は、前記掘削土を粒子の集まりとして表現するとともに、この粒子の動きを計算によって解析する粒子法の解析対象とする一方、前記掘削土を攪拌する前記チャンバー内の形状を多面体で近似して、この多面体をなす面を、前記粒子が通過しないように斥力が生じる仮想的な反発力を分布させた壁による剛体とするとともに、前記攪拌部材を移動可能な移動壁で表現した解析モデルを作成し、作成した前記解析モデルにおける加泥材が注入された前記掘削土の塑性流動状態を流動解析するものであることを特徴とする請求項１に記載の土圧式シールド工法の施工管理方法。
【請求項３】
チャンバー内に設けられた攪拌部材により、前記チャンバー内の掘削土とここに注入される加泥材を攪拌してこの掘削土に塑性流動性を付与し、この掘削土の土圧を切羽に作用させることによって切羽を安定化しつつ掘進を行う土圧式シールド工法の施工管理装置であって、
掘進の前に予め加泥材の注入条件をパラメータとする粒子法解析によるパラメータスタディを行って、前記チャンバー内における前記掘削土の塑性流動状態をパラメータの組み合わせごとに推定する推定手段と、
掘進時に前記チャンバー内における前記掘削土の塑性流動状態を評価する評価手段と、
推定手段により推定した推定結果の中から、評価手段により評価した塑性流動状態に適する所定の注入条件を選択し、選択した注入条件で加泥材を前記チャンバー内の前記掘削土に注入する注入手段とを備えることを特徴とする土圧式シールド工法の施工管理装置。
【請求項４】
推定手段の粒子法解析は、前記掘削土を粒子の集まりとして表現するとともに、この粒子の動きを計算によって解析する粒子法の解析対象とする一方、前記掘削土を攪拌する前記チャンバー内の形状を多面体で近似して、この多面体をなす面を、前記粒子が通過しないように斥力が生じる仮想的な反発力を分布させた壁による剛体とするとともに、前記攪拌部材を移動可能な移動壁で表現した解析モデルを作成し、作成した前記解析モデルにおける加泥材が注入された前記掘削土の塑性流動状態を流動解析するものであることを特徴とする請求項３に記載の土圧式シールド工法の施工管理装置。
【請求項５】
チャンバー内に設けられた攪拌部材により、前記チャンバー内の掘削土とここに注入される加泥材を攪拌してこの掘削土に塑性流動性を付与し、この掘削土の土圧を切羽に作用させることによって切羽を安定化しつつ掘進を行う土圧式シールド掘削機であって、
請求項３または４に記載の土圧式シールド工法の施工管理装置を備えることを特徴とする土圧式シールド掘削機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土圧式シールド工法の施工管理方法、施工管理装置および土圧式シールド掘削機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、シールドトンネル工事に適用される土圧式シールド工法が知られている。この工法は、カッター装置の背後に掘削土を取り込むためのチャンバーを設けた土圧式シールド掘削機を用いて、チャンバー内に取り込んだ掘削土に対して加水ベントナイトや高分子材料等の薬液等の加泥材（添加材）を添加して攪拌翼で攪拌することにより、掘削土に所定の塑性流動性を持たせてその土圧を切羽に作用させて切羽を安定に保持しつつ掘進を行う工法である。
【０００３】
この土圧式シールド工法においては、掘削土による土圧を切羽に対して均一かつ安定に作用させることが重要であるため、チャンバー内における掘削土の塑性流動性を適切に設定しかつ安定に維持する必要がある。そのためには掘削土がチャンバー内全体において均一に塑性流動化しているか否かを掘削中に逐次確認する必要がある。特に昨今においては土圧式シールド工法の大断面化に伴い、チャンバー内の掘削土の塑性流動性を評価するニーズが高まっている。従来の掘削土の塑性流動性を評価し、可視化する技術としては、例えば特許文献１〜４に記載の技術が知られている。
【０００４】
また、この技術に関連し、本発明者らは現時点で未公開の特許文献５（特願２０１５−１４１７４３号）、特許文献６（特願２０１５−０５１０２６号）および特許文献７（特願２０１５−１３６３９９号）を既に提案している。
【０００５】
特許文献１は、チャンバーに設置した回転体のトルクから掘削土の塑性流動性を定性的に判定する方法であり、塑性流動性を定量的に評価することはできない。
【０００６】
特許文献２および特許文献３は、チャンバーに設置した回転体のトルクから塑性流動性や流動方向を定量的に評価し、事前に解析的にチャンバー内の塑性流動状態を推定したものと比較することで管理する方法である。これらは特殊な回転装置を用いた評価方法であるため、故障が発生する可能性が高い。ここでの解析は、従来の数値解析法（例えば、差分法、ＦＥＭ、ＤＥＭ等）を用いることが前提となっているが、高粘度大変形流動によって数値的に不安定な現象がおき、解析に不具合が生じることもある。
【０００７】
特許文献４および特許文献５は、土圧計の変動状態から塑性流動性を間接的に評価する方法であり、直接的な評価を行うものではない。
【０００８】
特許文献６は、チャンバーに設置した回転体のトルクから塑性流動性を定量的に評価する方法であるが、特許文献２および特許文献３同様、特殊な回転装置を用いた評価方法であるため、装置の開発・設置費用や、故障発生のおそれがある。
【０００９】
特許文献７は、粒子法解析（ＭＰＳ解析）によりチャンバー内の撹拌流動状態を推定する方法である。ただし、土の塑性流動性（塑性粘度、降伏値等）をパラメータとして仮定する必要があるため、適用方法に課題がある。
【００１０】
これらの技術は塑性流動性を評価するまでの技術であり、その評価結果に基づいた施工管理方法（例えば加泥材の添加方法）については言及されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−９７１８１号公報
【特許文献２】特開２００５−９０１７４号公報
【特許文献３】特開２００７−１９１８７８号公報
【特許文献４】特開２０１４−９５４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、従来の現場では、排土されてきた掘削土の塑性流動性を目視や触診で確認しながら、チャンバーに対する加泥材の注入位置や注入流量の調整を行っている。なお、加泥材の注入位置については、カッターに取り付けられている複数の注入口から選択している。
【００１３】
チャンバーに注入した加泥材は、これまでチャンバー内で一様に拡散していると考えられてきた。しかし、本発明者がチャンバー内に加泥材を注入した状況を模擬した可視化実験を行ったところ、図５に示すように、加泥材は注入した位置の同心円上のみ拡散し、特に中間部は模擬泥土と供回りしているだけであまり拡散が進まないことがわかった。
【００１４】
以上の状況を鑑み、本発明者は、実工事で注入位置と注入量を変えた場合の加泥材の拡散状況がある程度予測できれば、加泥材の注入方法の合理化が図れると考え、上記の特許文献７にも記載されている粒子法解析を利用した施工管理方法（加泥材の注入方法）を検討した。しかし、現在のところ粒子法解析は計算に膨大な時間が必要であり、刻々と状況が変化する現場で解析している時間的な余裕はない。そこで、粒子法解析による予測結果を現場管理に利用する以下の本発明を考案した。
【００１５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、チャンバー内掘削土に対する加泥材の注入方法の合理化を図ることができる土圧式シールド工法の施工管理方法、施工管理装置および土圧式シールド掘削機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る土圧式シールド工法の施工管理方法は、チャンバー内に設けられた攪拌部材により、前記チャンバー内の掘削土とここに注入される加泥材を攪拌してこの掘削土に塑性流動性を付与し、この掘削土の土圧を切羽に作用させることによって切羽を安定化しつつ掘進を行う土圧式シールド工法の施工管理方法であって、掘進の前に予め加泥材の注入条件をパラメータとする粒子法解析によるパラメータスタディを行って、前記チャンバー内における前記掘削土の塑性流動状態をパラメータの組み合わせごとに推定する推定ステップと、掘進時に前記チャンバー内における前記掘削土の塑性流動状態を評価する評価ステップと、推定ステップにより推定した推定結果の中から、評価ステップにより評価した塑性流動状態に適する所定の注入条件を選択し、選択した注入条件で加泥材を前記チャンバー内の前記掘削土に注入する注入ステップとを備えることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る他の土圧式シールド工法の施工管理方法は、上述した発明において、推定ステップの粒子法解析は、前記掘削土を粒子の集まりとして表現するとともに、この粒子の動きを計算によって解析する粒子法の解析対象とする一方、前記掘削土を攪拌する前記チャンバー内の形状を多面体で近似して、この多面体をなす面を、前記粒子が通過しないように斥力が生じる仮想的な反発力を分布させた壁による剛体とするとともに、前記攪拌部材を移動可能な移動壁で表現した解析モデルを作成し、作成した前記解析モデルにおける加泥材が注入された前記掘削土の塑性流動状態を流動解析するものであることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係る土圧式シールド工法の施工管理装置は、チャンバー内に設けられた攪拌部材により、前記チャンバー内の掘削土とここに注入される加泥材を攪拌してこの掘削土に塑性流動性を付与し、この掘削土の土圧を切羽に作用させることによって切羽を安定化しつつ掘進を行う土圧式シールド工法の施工管理装置であって、掘進の前に予め加泥材の注入条件をパラメータとする粒子法解析によるパラメータスタディを行って、前記チャンバー内における前記掘削土の塑性流動状態をパラメータの組み合わせごとに推定する推定手段と、掘進時に前記チャンバー内における前記掘削土の塑性流動状態を評価する評価手段と、推定手段により推定した推定結果の中から、評価手段により評価した塑性流動状態に適する所定の注入条件を選択し、選択した注入条件で加泥材を前記チャンバー内の前記掘削土に注入する注入手段とを備えることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係る他の土圧式シールド工法の施工管理装置は、上述した発明において、推定手段の粒子法解析は、前記掘削土を粒子の集まりとして表現するとともに、この粒子の動きを計算によって解析する粒子法の解析対象とする一方、前記掘削土を攪拌する前記チャンバー内の形状を多面体で近似して、この多面体をなす面を、前記粒子が通過しないように斥力が生じる仮想的な反発力を分布させた壁による剛体とするとともに、前記攪拌部材を移動可能な移動壁で表現した解析モデルを作成し、作成した前記解析モデルにおける加泥材が注入された前記掘削土の塑性流動状態を流動解析するものであることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明に係る土圧式シールド掘削機は、チャンバー内に設けられた攪拌部材により、前記チャンバー内の掘削土とここに注入される加泥材を攪拌してこの掘削土に塑性流動性を付与し、この掘削土の土圧を切羽に作用させることによって切羽を安定化しつつ掘進を行う土圧式シールド掘削機であって、上述した土圧式シールド工法の施工管理装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る土圧式シールド工法の施工管理方法によれば、チャンバー内に設けられた攪拌部材により、前記チャンバー内の掘削土とここに注入される加泥材を攪拌してこの掘削土に塑性流動性を付与し、この掘削土の土圧を切羽に作用させることによって切羽を安定化しつつ掘進を行う土圧式シールド工法の施工管理方法であって、掘進の前に予め加泥材の注入条件をパラメータとする粒子法解析によるパラメータスタディを行って、前記チャンバー内における前記掘削土の塑性流動状態をパラメータの組み合わせごとに推定する推定ステップと、掘進時に前記チャンバー内における前記掘削土の塑性流動状態を評価する評価ステップと、推定ステップにより推定した推定結果の中から、評価ステップにより評価した塑性流動状態に適する所定の注入条件を選択し、選択した注入条件で加泥材を前記チャンバー内の前記掘削土に注入する注入ステップとを備えるので、チャンバー内の掘削土に対する加泥材の注入条件（注入位置、注入流量など）の適正化、合理化を図ることができるという効果を奏する。
【００２２】
また、本発明に係る他の土圧式シールド工法の施工管理方法によれば、推定ステップの粒子法解析は、前記掘削土を粒子の集まりとして表現するとともに、この粒子の動きを計算によって解析する粒子法の解析対象とする一方、前記掘削土を攪拌する前記チャンバー内の形状を多面体で近似して、この多面体をなす面を、前記粒子が通過しないように斥力が生じる仮想的な反発力を分布させた壁による剛体とするとともに、前記攪拌部材を移動可能な移動壁で表現した解析モデルを作成し、作成した前記解析モデルにおける加泥材が注入された前記掘削土の塑性流動状態を流動解析するものであるので、解析対象が掘削土のような高粘度で大変形する流動体でも安定的に解析することができ、チャンバー内全体における掘削土の塑性流動状態を安定的に評価することができるという効果を奏する。
【００２３】
また、本発明に係る土圧式シールド工法の施工管理装置によれば、チャンバー内に設けられた攪拌部材により、前記チャンバー内の掘削土とここに注入される加泥材を攪拌してこの掘削土に塑性流動性を付与し、この掘削土の土圧を切羽に作用させることによって切羽を安定化しつつ掘進を行う土圧式シールド工法の施工管理装置であって、掘進の前に予め加泥材の注入条件をパラメータとする粒子法解析によるパラメータスタディを行って、前記チャンバー内における前記掘削土の塑性流動状態をパラメータの組み合わせごとに推定する推定手段と、掘進時に前記チャンバー内における前記掘削土の塑性流動状態を評価する評価手段と、推定手段により推定した推定結果の中から、評価手段により評価した塑性流動状態に適する所定の注入条件を選択し、選択した注入条件で加泥材を前記チャンバー内の前記掘削土に注入する注入手段とを備えるので、チャンバー内の掘削土に対する加泥材の注入条件（注入位置、注入流量など）の適正化、合理化を図ることができるという効果を奏する。
【００２４】
また、本発明に係る他の土圧式シールド工法の施工管理装置によれば、推定手段の粒子法解析は、前記掘削土を粒子の集まりとして表現するとともに、この粒子の動きを計算によって解析する粒子法の解析対象とする一方、前記掘削土を攪拌する前記チャンバー内の形状を多面体で近似して、この多面体をなす面を、前記粒子が通過しないように斥力が生じる仮想的な反発力を分布させた壁による剛体とするとともに、前記攪拌部材を移動可能な移動壁で表現した解析モデルを作成し、作成した前記解析モデルにおける加泥材が注入された前記掘削土の塑性流動状態を流動解析するものであるので、解析対象が掘削土のような高粘度で大変形する流動体でも安定的に解析することができ、チャンバー内全体における掘削土の塑性流動状態を安定的に評価することができるという効果を奏する。
【００２５】
また、本発明に係る土圧式シールド掘削機によれば、チャンバー内に設けられた攪拌部材により、前記チャンバー内の掘削土とここに注入される加泥材を攪拌してこの掘削土に塑性流動性を付与し、この掘削土の土圧を切羽に作用させることによって切羽を安定化しつつ掘進を行う土圧式シールド掘削機であって、上述した土圧式シールド工法の施工管理装置を備えるので、チャンバー内の掘削土に対する加泥材の注入条件（注入位置、注入流量など）の適正化、合理化を図る土圧式シールド掘削機を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明に係る土圧式シールド工法の施工管理方法の実施の形態を示す概略フローチャート図である。
【図２】図２は、パラメータスタディの例であり、（１）は加泥材のパラメータ設定例、（２）は（１）で設定したパラメータに対する解析結果例である。
【図３】図３は、塑性流動性の可視化表示例である。
【図４】図４は、本発明に係る土圧式シールド工法の施工管理装置の実施の形態を示す概略構成図である。
【図５】図５は、従来の加泥材注入模擬実験における加泥材の拡散状況を示すチャンバー内断面図であり、上図はカッタースポークの最外周から注入した場合、下図は中間部から注入した場合である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に、本発明に係る土圧式シールド工法の施工管理方法、施工管理装置および土圧式シールド掘削機の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２８】
［土圧式シールド工法の施工管理方法］
まず、本発明に係る土圧式シールド工法の施工管理方法について説明する。
【００２９】
本発明に係る土圧式シールド工法の施工管理方法は、チャンバー内に設けられた攪拌部材により、チャンバー内の掘削土とここに注入される加泥材を攪拌してこの掘削土に塑性流動性を付与し、この掘削土の土圧を切羽に作用させることによって切羽を安定化しつつ掘進を行う土圧式シールド工法の施工管理方法であり、推定ステップＳ１と評価ステップＳ２と注入ステップＳ３とを備える。
【００３０】
ここで、チャンバー内に設けられた攪拌部材は、チャンバー内の掘削土とここに注入される加泥材を攪拌する機能を有する部材であればいかなる部材であってもよく、例えばカッタースポーク側に設置された攪拌翼、カッタースポークとは独立して回転駆動するアジテータ、カッタースポークそのもの、チャンバー隔壁に固定されている固定翼などを例示することができる。したがって、本発明はこのような攪拌部材を備えた土圧式シールド掘削機に適用され得る。
【００３１】
図１に示すように、推定ステップＳ１は、掘進の前に予め加泥材の注入条件をパラメータとする粒子法解析によるパラメータスタディを行って、チャンバー内における掘削土の塑性流動状態をパラメータの組み合わせごとに推定するものである。
【００３２】
要するに、粒子法解析は計算に膨大な時間を要するため、掘進の前に粒子法解析により、各現場のシールド掘削機の形状、泥土の粘性条件、加泥材の注入位置、注入流量などの注入条件をいくつか想定したパラメータスタディを実施しておき、その結果を把握しておく。
【００３３】
ここで、推定ステップＳ１の粒子法解析は、例えば上記の特許文献７に記載の方法を用いることができる。この場合、掘削土を粒子の集まりとして表現するとともに、この粒子の動きを計算によって解析する粒子法の解析対象としてモデル化する。このとき掘削土を、適切な方法で粘性パラメータが付与された流動体でモデル化してもよい。この場合、例えば流動体の物性が降伏値と塑性粘度で記述されるビンガム流体でモデル化してもよい。なお、このモデル化においては、流動解析の高速化を図るため、流動時には粘塑性流体となり、不動時には高粘性流体となる等価線形近似でビンガム流体を扱うようにしてもよい。また、ビンガム流体に限らず、例えば、せん断速度と粘度の関係式を与えてモデル化した流動体や、せん断速度とせん断応力の関係を与えてモデル化した流動体などを解析対象の掘削土としてもよい。
【００３４】
一方、掘削土を攪拌するチャンバー内の形状をポリゴン（多面体）で近似して、ポリゴンをなす面を、粒子が通過しないように斥力が生じる仮想的な反発力を分布させた壁による剛体とする解析モデルを作成する。ここで、チャンバーを形成する外壁の部分は固定ポリゴン壁で、攪拌部材は移動ポリゴン壁（移動壁）で表現する。この移動ポリゴン壁は、回転軸の周りに回転移動可能である。そして、作成した解析モデルにおける加泥材が注入された掘削土の塑性流動状態をコンピュータを用いて流動解析する。
【００３５】
図２（１）は、上記の推定ステップＳ１のパラメータスタディにおける加泥材のパラメータ設定例、（２）は設定例のパラメータに対する解析結果例である。円盤状のチャンバー外周部、中間部、中央部からそれぞれ３００Ｌ／ｍｉｎで加泥材を注入した場合の注入開始１２０秒後すなわちカッター１回転後の状況を示している。また、この図においては、泥土要素は消去し、加泥材要素のみを表示している。
【００３６】
評価ステップＳ２は、掘進時にチャンバー内における掘削土の塑性流動状態を評価するものである。評価する掘削土の塑性流動性は、必要に応じてコンピュータのディスプレイ等に可視化表示することが望ましい。このようにすれば、利用者はカッター回転時にディスプレイの表示内容を監視することでチャンバー内の掘削土の塑性流動性をリアルタイムに精度良く連続的に把握することができる。
【００３７】
注入ステップＳ３は、上記の推定ステップＳ２により推定した推定結果の中から、評価ステップＳ２により評価した塑性流動状態に適する所定の注入条件を選択し、選択した注入条件で加泥材をチャンバー内の掘削土に注入するものである。
【００３８】
本実施の形態では、評価ステップＳ２により例えば図３に示すような塑性流動状態の悪い部分（硬すぎ、軟らかすぎ）が現れた場合、上記のパラメータスタディの結果の中からその状況に適した注入条件（注入位置、注入流量）を選択して実行する。塑性流動状態の硬軟度合の評価については、例えば上記の特許文献４、５に記載の評価方法を適用することができる。
【００３９】
加泥材の注入後、図３に示すような可視化表示された画面で塑性流動状態を評価しながら、加泥材の注入条件を再度選択して実行する（フィードバック処理）。土圧式シールド掘削機の掘進中、この処理を繰り返すことによって、チャンバー内の掘削土の塑性流動状態を良好に保持できるようになる。
【００４０】
従来は、経験的に加泥材の注入位置、注入量を設定し、排土された土の塑性流動状態を観察し、微調整を繰り返して施工管理が行われてきた。そのため、塑性流動性の急激な変化に対して対応が遅れるケースも散見されたが、上記の特許文献４、５等に記載の塑性流動性を可視化表示する技術を適用することで素早い対応が取れるようになった。
【００４１】
本実施の形態によれば、掘削前に推定ステップＳ２により予め推定した推定結果の中から、掘削時に評価ステップＳ２により評価した塑性流動状態に適する所定の注入条件を選択し、選択した注入条件で加泥材をチャンバー内の掘削土に注入するという簡便な手順により、従来よりも確実で素早い対応が可能となり、チャンバー内掘削土に対する加泥材の注入条件（注入位置、注入流量）の適正化、合理化を図ることができる。なお、不必要な部分に加泥材を多く投入すると、残土を産業廃棄物として排出しなければならなくなるが、本実施の形態によれば、不必要な部分に加泥材を投入しないようにできるので、加泥材使用量の削減につながり、コストダウンが図れる。
【００４２】
［土圧式シールド工法の施工管理装置］
次に、本発明に係る土圧式シールド工法の施工管理装置について説明する。
【００４３】
図４に示すように、本発明に係る土圧式シールド工法の施工管理装置１０は、上記の本発明に係る土圧式シールド工法の施工管理方法を装置として具現化したものであり、推定手段１２と、評価手段１４と、注入手段１６とを備える。
【００４４】
推定手段１２は、掘進の前に予め加泥材の注入条件をパラメータとする粒子法解析によるパラメータスタディを行って、チャンバー内における掘削土の塑性流動状態をパラメータの組み合わせごとに推定するものであり、ＣＰＵを有するコンピュータ、推定結果を可視化表示可能なディスプレイなどにより構成することができる。推定手段１２は、上記の推定ステップＳ１と同様の処理を行えるようになっている。
【００４５】
評価手段１４は、掘進時にチャンバー内における掘削土の塑性流動状態を評価するものであり、ＣＰＵを有するコンピュータ、評価結果を可視化表示可能なディスプレイなどにより構成することができる。評価手段１４は、上記の評価ステップＳ２と同様の処理を行えるようになっている。
【００４６】
注入手段１６は、推定手段１２により推定した推定結果の中から、評価手段１４により評価した塑性流動状態に適する所定の注入条件を選択し、選択した注入条件で加泥材をチャンバー内の掘削土に注入するものであり、ＣＰＵを有するコンピュータ、所定の位置から加泥材を所定の流量で注入可能な装置により構成することができる。注入手段１６は、上記の注入ステップＳ３と同様の処理を行えるようになっている。
【００４７】
本実施の形態によれば、注入手段１６が掘削前に推定手段１２により予め推定した推定結果の中から、掘削時に評価手段１４により評価した塑性流動状態に適する所定の注入条件を選択し、選択した注入条件で加泥材をチャンバー内の掘削土に注入することにより、従来よりも確実で素早い対応が可能となり、チャンバー内掘削土に対する加泥材の注入条件（注入位置、注入流量）の適正化、合理化を図ることができる。
【００４８】
［土圧式シールド掘削機］
次に、本発明に係る土圧式シールド掘削機について説明する。
【００４９】
本発明に係る土圧式シールド掘削機は、チャンバー内に設けられた攪拌部材により、チャンバー内の掘削土とここに注入される加泥材を攪拌してこの掘削土に塑性流動性を付与し、この掘削土の土圧を切羽に作用させることによって切羽を安定化しつつ掘進を行う土圧式シールド掘削機であって、上記の本発明に係る土圧式シールド工法の施工管理装置１０を備えたものである。したがって、本実施の形態によれば、上記の施工管理装置１０で説明したものと同様の作用効果を奏することができる。
【００５０】
以上説明したように、本発明に係る土圧式シールド工法の施工管理方法によれば、チャンバー内に設けられた攪拌部材により、前記チャンバー内の掘削土とここに注入される加泥材を攪拌してこの掘削土に塑性流動性を付与し、この掘削土の土圧を切羽に作用させることによって切羽を安定化しつつ掘進を行う土圧式シールド工法の施工管理方法であって、掘進の前に予め加泥材の注入条件をパラメータとする粒子法解析によるパラメータスタディを行って、前記チャンバー内における前記掘削土の塑性流動状態をパラメータの組み合わせごとに推定する推定ステップと、掘進時に前記チャンバー内における前記掘削土の塑性流動状態を評価する評価ステップと、推定ステップにより推定した推定結果の中から、評価ステップにより評価した塑性流動状態に適する所定の注入条件を選択し、選択した注入条件で加泥材を前記チャンバー内の前記掘削土に注入する注入ステップとを備えるので、チャンバー内の掘削土に対する加泥材の注入条件（注入位置、注入流量など）の適正化、合理化を図ることができる。
【００５１】
また、本発明に係る他の土圧式シールド工法の施工管理方法によれば、推定ステップの粒子法解析は、前記掘削土を粒子の集まりとして表現するとともに、この粒子の動きを計算によって解析する粒子法の解析対象とする一方、前記掘削土を攪拌する前記チャンバー内の形状を多面体で近似して、この多面体をなす面を、前記粒子が通過しないように斥力が生じる仮想的な反発力を分布させた壁による剛体とするとともに、前記攪拌部材を移動可能な移動壁で表現した解析モデルを作成し、作成した前記解析モデルにおける加泥材が注入された前記掘削土の塑性流動状態を流動解析するものであるので、解析対象が掘削土のような高粘度で大変形する流動体でも安定的に解析することができ、チャンバー内全体における掘削土の塑性流動状態を安定的に評価することができる。
【００５２】
また、本発明に係る土圧式シールド工法の施工管理装置によれば、チャンバー内に設けられた攪拌部材により、前記チャンバー内の掘削土とここに注入される加泥材を攪拌してこの掘削土に塑性流動性を付与し、この掘削土の土圧を切羽に作用させることによって切羽を安定化しつつ掘進を行う土圧式シールド工法の施工管理装置であって、掘進の前に予め加泥材の注入条件をパラメータとする粒子法解析によるパラメータスタディを行って、前記チャンバー内における前記掘削土の塑性流動状態をパラメータの組み合わせごとに推定する推定手段と、掘進時に前記チャンバー内における前記掘削土の塑性流動状態を評価する評価手段と、推定手段により推定した推定結果の中から、評価手段により評価した塑性流動状態に適する所定の注入条件を選択し、選択した注入条件で加泥材を前記チャンバー内の前記掘削土に注入する注入手段とを備えるので、チャンバー内の掘削土に対する加泥材の注入条件（注入位置、注入流量など）の適正化、合理化を図ることができる。
【００５３】
また、本発明に係る他の土圧式シールド工法の施工管理装置によれば、推定手段の粒子法解析は、前記掘削土を粒子の集まりとして表現するとともに、この粒子の動きを計算によって解析する粒子法の解析対象とする一方、前記掘削土を攪拌する前記チャンバー内の形状を多面体で近似して、この多面体をなす面を、前記粒子が通過しないように斥力が生じる仮想的な反発力を分布させた壁による剛体とするとともに、前記攪拌部材を移動可能な移動壁で表現した解析モデルを作成し、作成した前記解析モデルにおける加泥材が注入された前記掘削土の塑性流動状態を流動解析するものであるので、解析対象が掘削土のような高粘度で大変形する流動体でも安定的に解析することができ、チャンバー内全体における掘削土の塑性流動状態を安定的に評価することができる。
【００５４】
また、本発明に係る土圧式シールド掘削機によれば、チャンバー内に設けられた攪拌部材により、前記チャンバー内の掘削土とここに注入される加泥材を攪拌してこの掘削土に塑性流動性を付与し、この掘削土の土圧を切羽に作用させることによって切羽を安定化しつつ掘進を行う土圧式シールド掘削機であって、上述した土圧式シールド工法の施工管理装置を備えるので、チャンバー内の掘削土に対する加泥材の注入条件（注入位置、注入流量など）の適正化、合理化を図る土圧式シールド掘削機を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
以上のように、本発明に係る土圧式シールド工法の施工管理方法、施工管理装置および土圧式シールド掘削機は、攪拌部材により、チャンバー内の掘削土を攪拌してこの掘削土に塑性流動性を付与し、この掘削土の土圧を切羽に作用させることによって切羽を安定化しつつ掘進を行う土圧式シールド工法に有用であり、特に、チャンバー内掘削土に対する加泥材の注入方法の合理化を図るのに適している。
【符号の説明】
【００５６】
１０  土圧式シールド工法の施工管理装置
１２  推定手段
１４  評価手段
１６  注入手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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