シールドアイ - 切羽前方探知システム

概要

本手法は、まずシールドアイで事前に取得した電磁波の波形データをデータベースに取り込み、AI学習に適した形式への変換・分類といった前処理を施します。前処理したデータからAIモデル(新たなデータに対して予測や判断を行うプログラム)の構築を行い、新たに取得した波形データから自動で土質変化を捉える、あるいは早期に支障物を見つけ出すことができます。前処理としては、計測波形のピーク値(振幅)とその発生順序(ピーク値の出現回数)に着目し、波形の特徴を効率的に抽出できる形式へ変換します。

メリット

  • シールド機カッターフェースに電磁波を発信、受信するアンテナを搭載します。
  • シールド前方に存在する既設構造物(管渠、マンホール、杭等)や障害物(残置杭、シートパイル、H型鋼等)を探知できます。
  • 電磁波の特性を利用して、土質(腐植土、粘性土、シルト砂、砂質土)を判定できます。
  • シールド切羽の土質を判別し、施工管理に役立てることができます。
  • カッター側面にアンテナを搭載すると、近接する構造物との離隔が把握できます。
  • カッター1回転で探査して結果を表示するため、リアルタイムの計測が可能です。

特徴

  • 350~700MHzの周波数を使用し、前方に向けて電磁波を発信し、電気特性(誘電率)の異なる異物の反射波を受信して残置杭等を探知します。
  • 土中を通過する電磁波の減衰度や伝播時間が土質によって異なることを発見し、発信アンテナから受信アンテナまでの地盤を通過する表面伝播波の減衰度、伝播時間を測定して掘進土質を判別します。
  • 探知距離は砂質土で2.0m、粘性土で1.5m程度です(350MHz(メガヘルツ)のアンテナを使用した場合)。

レーダー探査のメカニズム

レーダー探査は、送信アンテナから地山に向けて電波を発信し、返ってくる応答波(反射波、表面伝播波)を分析して、障害物の探知や土質の区分を行います。

  • 障害杭探査モニター例
  • 実際の杭の位置

主な実績

関連リリース

論文

  • 2023年度 土木学会年次講演会シールド工法の電磁波を用いた切羽前方探査システム(シールドアイ)の現場適用
  • 2025年度 土木学会年次講演会土質判別システム”シールドアイ”AI化-AIによる土質判別検証-

特許

  • 特願2025-265402 地中レーダ装置
  • 特願2021-180153 地中レーダ装置
  • 特願2021-168805 地中レーダ装置
  • 特願2021-168804 地中レーダ装置
  • 特願2021-083419 地中レーダ装置

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