JP2000055755A - コーン貫入試験用貫入センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 有効水平応力の直接測定を可能とし、併せて
間隙水圧および摩擦力もを有効水平応力と同一個所につ
いて同時に測定する。 【解決手段】 貫入体軸部７の外周部に２方向ロードセ
ルの荷重支持部を固定する。この貫入体軸部７の外周に
は、充分な剛性を呈し金属製の円筒を縦方向に２分割し
て作製した摩擦力・水平応力受圧部１ａおよび１ｂが、
防水型の２方向ロードセル２ａおよび２ｂを介して固着
されている。摩擦力・水平応力受圧部１ａおよび１ｂの
両端部は、粒子侵入防止用のシール材１６および１７で
シールされている。摩擦力・水平応力受圧部１ａには、
中央部にフイルタ１２が設けられており、該摩擦力・水
平応力受圧部１ａの外側に作用する間隙水圧を貫入体軸
部７に設けられた間隙水圧計３で測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、土木建築構造物の
設計および施工に関連する地盤特性の調査・試験に用い
られ、特に円柱状のロッド部の先端に円錐状に形成した
先端部を設けてなる貫入体を地盤に静的に貫入させて各
種応力を測定するコーン貫入試験に用いられるコーン貫
入試験用貫入センサに係り、特に前記貫入体を構成する
貫入センサの周面に作用する摩擦力と摩擦面に直交する
方向の有効応力の同時測定を可能とするコーン貫入試験
用貫入センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】地盤特性を迅速に且つ連続的に評価する
ための調査技術として、電気式静的コーン貫入試験（以
下、単に「コーン貫入試験」と称する）が従来より行わ
れている。コーン貫入試験は、円錐状に尖った先端を有
する貫入体を地中に一定速度で貫入して、該貫入体に作
用する各種の力を該貫入体に関連して設けられた各種変
換器により測定し、この結果から地盤特性を評価するも
のである。現在、一般的に行われているコーン貫入試験
においては、貫入体の先端に作用する抵抗（先端抵
抗）、貫入体の側面に作用する摩擦力（スリーブ摩擦
力）および間隙水圧の３つの成分を測定する。

【０００３】一方、これらの測定成分の他に貫入体の側
面に作用する地盤の水平応力を測定する装置の開発も試
みられている。このような水平応力を測定することによ
り、一層詳細に地盤特性を評価することができる。コー
ン貫入試験における水平応力の既存の測定方法は次の通
りである。 （ａ）第１の方法Ａ：貫入体軸部の摩擦力測定用スリー
ブから離れた箇所に土圧計を設置し、該土圧計にて水平
応力を含む全応力を測定する。すなわち、スリーブ摩擦
力測定部と水平応力測定部をそれぞれ貫入体軸部の異な
る箇所に個別に設け、さらに先端の円錐状のコーン部の
背後に設けた間隙水圧計により間隙水圧を測定する。 （ｂ）第２の方法Ｂ：円筒状の摩擦力測定用スリーブの
一部分を肉薄にし且つその背面側にひずみゲージを添着
し、該摩擦力測定用スリーブに作用する水平応力を含む
全応力によって、該肉薄の部分に充分なひずみが生ずる
ようにし、このひずみを上記ひずみゲージにより測定し
て水平応力を評価する。この第２の方法Ｂの一例が１９
８９年７月付発行の「土と基礎（３７−７（３７
８））」２３頁〜２８頁、「四成分コーンの原位置摩擦
試験への応用」（上杉守道、岸田英明、日下部治共著）
に記載されている。この場合も、先端の円錐状のコーン
部の背後に設けた間隙水圧計により間隙水圧を測定す
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の水平応
力の測定方法である第１の方法Ａおよび第２の方法Ｂに
は、それぞれ次のような問題がある。第１の方法Ａおよ
び第２の方法Ｂに共通の問題点： （１） 測定される水平応力は全応力、すなわち土粒子
問に作用する有効応力と間隙水圧の和、である。地盤特
性の評価には、全応力のほかに有効応力、すなわち土粒
子間に作用する応力、を求めることが重要であるが、上
述した従来の方法Ａおよび方法Ｂでは、いずれも有効応
力を直接求めることはできない。

【０００５】（２） 上述した従来の第１の方法Ａおよ
び第２の方法Ｂを用いた場合でも、測定した水平方向の
全応力（以下、「全水平応力」と称する）から、間隙水
圧を差し引いて、間接的に水平方向の有効応力（以下、
「有効水平応力」と称する）を評価することができる。
ただし、このためには、全水平応力の測定位置に作用す
る間隙水圧を正しく評価する必要がある。しかしなが
ら、上述した第１の従来の方法Ａおよび第２の方法Ｂに
おいては、全水平応力の測定位置と間隙水圧の測定位置
が異なるため、有効水平応力の評価精度の信頼性には問
題がある。特に、比較的締まった地盤では、貫入中の貫
入体周囲の間隙水圧の分布は複雑な性状を示し間隙水圧
の測定位置が異なると測定値が大きく変化するため、こ
の測定位置の相違による影響が問題となる。

【０００６】（３） 上述した従来の第１の方法Ａおよ
び第２の方法Ｂを用いた場合は、センサの最大容量を全
応力に対応させて定める必要がある。全応力は、間隙水
圧の大きさを有効応力に加えた大きな値となる。このた
め、上述した従来の第１の方法Ａおよび第２の方法Ｂに
よる有効水平応力の評価は、センサ精度の面からも問題
となる。特に、粘性土地盤では有効応力の値に比べて間
隙水圧の値が大きくなり、有効応力からみた場合、分解
能が低くなるため、この精度による影響が問題となる。 （４） 従来技術では、止水性と水平応力に対するリニ
アな変形特性の確保という２つの相反する機能が受圧部
に要求される。しかし、地中への貫入という過酷な使用
条件において、これらの機能を充分に維持し得る仕様の
受圧部の開発は困難なのが実情であった。

【０００７】次に、各方法の個別の問題点を述べる。第
１の方法Ａにおける問題点： （１） 摩擦力の測定位置と水平応力の測定位置とが異
なる。すなわち、摩擦力の測定位置と水平応力の測定位
置とが同一であれば、貫入体と土の間の摩擦係数を直接
評価することができるが、摩擦力の測定位置と水平応力
の測定位置が異なるので、摩擦係数を直接評価すること
はできない。

【０００８】第２の方法Ｂにおける問題点： （１） 摩擦力測定用スリーブの一部分を肉薄にするた
め、摩擦力測定用スリーブ自体の耐久性が低くなる。 （２） 摩擦力測定用スリーブに変換器としてのひずみ
ゲージを直接貼り付けているため、摩擦力測定用スリー
ブの交換が容易ではない。 （３） 土と直接接する摩擦力測定用スリーブのひずみ
量から、水平応力を評価するため、摩擦力測定用スリー
ブの摩耗や傷が直接測定値に影響を及ぼすこととなり、
測定精度の確保が困難である。 （４） 摩擦力測定用スリーブの軸方向の応力の変化
は、水平応力の測定値に影響を及ぼすが、上記（２）項
のように摩擦力測定用スリーブにひずみゲージを直接貼
り付けているという問題があるため、この影響を適切に
評価して測定後に補正することが困難である。

【０００９】本発明は、上述した事情に鑑みてなされた
もので、有効水平応力の直接測定を可能とし、間隙水圧
および摩擦力も該有効水平応力と同一個所について測定
することができ、しかも構成も簡単なコーン貫入試験用
貫入センサを提供することを目的としている。特に、本
発明の請求項１の目的は、簡単な構成で有効水平応力の
直接測定を可能とし、間隙水圧および摩擦力も該有効水
平応力と同一個所について測定することができるコーン
貫入試験用貫入センサを提供することにある。本発明の
請求項２の目的は、特に、有効水平応力と摩擦力の測定
個所の先端側においても間隙水圧を測定し得るコーン貫
入試験用貫入センサを提供することにある。

【００１０】本発明の請求項３の目的は、特に、有効水
平応力と摩擦力の測定個所の基端側においても間隙水圧
を測定し得るコーン貫入試験用貫入センサを提供するこ
とにある。本発明の請求項４の目的は、特に、正しく鉛
直方向へ貫入すべく、重力方向に対する貫入方向の傾斜
を監視し得るコーン貫入試験用貫入センサを提供するこ
とにある。

【００１１】本発明の請求項５の目的は、特に、簡単な
構成で有効水平応力の直接測定を可能とし、間隙水圧お
よび摩擦力も該有効水平応力と同一個所について測定
し、有効水平応力と摩擦力の測定個所の先端側において
も間隙水圧を測定し、有効水平応力と摩擦力の測定個所
の基端側においても間隙水圧を測定して、しかも正しく
鉛直方向へ貫入すべく、重力方向に対する貫入方向の傾
斜を監視し得るコーン貫入試験用貫入センサを提供する
ことにある。

【００１２】本発明の請求項６の目的は、特に、有効水
平応力と摩擦力の測定個所の基端側における間隙水圧の
測定精度を向上し得るコーン貫入試験用貫入センサを提
供することにある。本発明の請求項７の目的は、特に、
簡単な構成で、有効水平応力と摩擦力の測定個所におけ
る間隙水圧の測定精度を向上し得るコーン貫入試験用貫
入センサを提供することにある。本発明の請求項８の目
的は、特に、有効水平応力と摩擦力の測定個所とコーン
部との間の距離を変更して計測することを可能とし、計
測値への該距離による影響をも評価し得るコーン貫入試
験用貫入センサを提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載した本発
明に係るコーン貫入試験用貫入センサは、上述した目的
を達成するために、円柱状のロッド部の先端に円錐状に
形成した先端部を設けてなる貫入体を地盤に静的に貫入
させて各種応力を測定するコーン貫入試験に用いられ、
前記貫入体を形成するコーン貫入試験用貫入センサにお
いて、前記円錐状の先端部を形成するコーン部と、前記
円柱状のロッド部を形成し、両端を膨出部として中間部
の外周壁に凹陥部を形成したロッド部基体と、円筒を縦
断面にて縦に複数分割した形状をなし、前記ロッド部基
体の前記凹陥部内にて相互に且つ該凹陥部に対して少な
くとも１つが若干の移動を許容し得るように間隙を存し
て配設され、各外周面が前記ロッド部基体の両端部近傍
の外周壁面と同一面をなす受圧面を形成するようにそれ
ぞれ円弧面状に形成された剛性大なる複数の受圧体と、
前記複数の受圧体の両端部と前記ロッド部基体の両端膨
出部との間および前記複数の受圧体の少なくとも１つの
ほぼ中央部に設けられ液体のみを濾過して前記ロッド部
基体の前記凹陥部内に導入する中間部液体導入部と、前
記ロッド部基体の前記凹陥部内に設けられ、前記中間部
液体導入部により導入された液体による圧力を電気信号
に変換する中間部間隙水圧計と、前記ロッド部基体の前
記凹陥部底部と前記複数の受圧体のうちの移動可能な少
なくとも１つの背面との間にそれぞれ前記受圧体を固定
して設けられ、該受圧体に負荷される前記ロッド部基体
の半径方向の応力および軸に平行な方向の摩擦力を各別
に検出する２方向ロードセルとを具備することを特徴と
している。

【００１４】請求項２に記載した本発明に係るコーン貫
入試験用貫入センサは、前記コーン部とロッド部基体と
の結合部に設けられ液体のみを濾過して前記ロッド部基
体の先端内部に導入する先端部液体導入部と、前記ロッ
ド部基体の先端近傍に内蔵され、前記先端部液体導入部
により導入された液体による圧力を電気信号に変換する
先端部間隙水圧計とをさらに具備することを特徴として
いる。

【００１５】請求項３に記載した本発明に係るコーン貫
入試験用貫入センサは、前記ロッド部基体の基端部の外
周面に設けられ液体のみを濾過して前記ロッド部基体の
基端部内に導入する基端部液体導入部と、前記ロッド部
基体の基端部近傍に内蔵され、前記基端部液体導入部に
より導入された液体による圧力を電気信号に変換する基
端部間隙水圧計とをさらに具備することを特徴としてい
る。請求項４に記載した本発明に係るコーン貫入試験用
貫入センサは、前記ロッド部基体の基端部近傍に埋設さ
れ、該ロッド部基体の重力方向に対する傾斜を検出して
電気信号に変換する傾斜計測部をさらに具備することを
特徴としている。

【００１６】請求項５に記載した本発明に係るコーン貫
入試験用貫入センサは、上述した目的を達成するため
に、円柱状のロッド部の先端に円錐状に形成した先端部
を設けてなる貫入体を地盤に静的に貫入させて各種応力
を測定するコーン貫入試験に用いられ、前記貫入体を形
成するコーン貫入試験用貫入センサにおいて、前記円錐
状の先端部を形成するコーン部と、前記円柱状のロッド
部を形成し、両端を膨出部として中間部の外周壁に凹陥
部を形成したロッド部基体と、前記コーン部とロッド部
基体との結合部に設けられ液体のみを濾過して前記ロッ
ド部基体の先端内部に導入する先端部液体導入部と、前
記ロッド部基体の先端近傍に内蔵され、前記先端部液体
導入部により導入された液体による圧力を電気信号に変
換する先端部間隙水圧計と、円筒を縦断面にて縦に複数
分割した形状をなし、前記ロッド部基体の前記凹陥部内
にて相互に且つ該凹陥部に対して少なくとも１つが若干
の移動を許容し得るように間隙を存して配設され、各外
周面が前記ロッド部基体の両端部近傍の外周壁面と同一
面をなす受圧面を形成するようにそれぞれ円弧面状に形
成された剛性大なる複数の受圧体と、前記複数の受圧体
の両端部と前記ロッド部基体の両端膨出部との間および
前記複数の受圧体の少なくとも１つのほぼ中央部に設け
られ液体のみを濾過して前記ロッド部基体の前記凹陥部
内に導入する中間部液体導入部と、前記ロッド部基体の
前記凹陥部内に設けられ、前記中間部液体導入部により
導入された液体による圧力を電気信号に変換する中間部
間隙水圧計と、前記ロッド部基体の前記凹陥部底部と前
記複数の受圧体のうちの移動可能な少なくとも１つの背
面との間にそれぞれ前記受圧体を固定して設けられ、該
受圧体に負荷される前記ロッド部基体の半径方向の応力
および軸に平行な摩擦力を各別に検出する２方向ロード
セルと、前記ロッド部基体の基端部の外周面に設けられ
液体のみを濾過して前記ロッド部基体の基端部内に導入
する基端部液体導入部と、前記ロッド部基体の基端部近
傍に内蔵され、前記基端部液体導入部により導入された
液体による圧力を電気信号に変換する基端部間隙水圧計
と、前記ロッド部基体の基端部近傍に埋設され、該ロッ
ド部基体の重力方向に対する傾斜を検出して電気信号に
変換する傾斜計測部とを具備することを特徴としてい
る。

【００１７】請求項６に記載した本発明に係るコーン貫
入試験用貫入センサは、前記先端部液体導入部が、前記
コーン部内に形成した前記コーン部の基端外周から該コ
ーン部内を通過して前記ロッド部基体の先端近傍に至る
液体通路を含むことを特徴としている。請求項７に記載
した本発明に係るコーン貫入試験用貫入センサは、前記
ロッド部基体が、前記各受圧体背面側の前記凹陥部内の
液室空間を前記中間部間隙水圧計近傍において互いに連
結する中間部液体通路を含むことを特徴としている。請
求項８に記載した本発明に係るコーン貫入試験用貫入セ
ンサは、前記ロッド部基体の先端部の前記コーン部の近
傍に介挿されて前記ロッド部の全長を延長する延長アダ
プタ部をさらに具備することを特徴としている。

【００１８】

【作用】すなわち、本発明の請求項１によるコーン貫入
試験用貫入センサは、円柱状のロッド部を形成するロッ
ド部基体を両端を膨出部として中間部の外周壁に凹陥部
を形成し、該ロッド部基体の先端に円錐状に形成したコ
ーン部を設けてなり、円筒を縦断面にて縦に複数分割し
た形状をなし、前記ロッド部基体の前記凹陥部内にて相
互に且つ該凹陥部に対して少なくとも１つが若干の移動
を許容し得るように間隙を存して配設され、各外周面が
前記ロッド部基体の両端部近傍の外周壁面と同一面をな
す受圧面を形成するようにそれぞれ円弧面状に形成され
た剛性大なる複数の受圧体、前記複数の受圧体の両端部
と前記ロッド部基体の両端膨出部との間および前記複数
の受圧体の少なくとも１つのほぼ中央部に設けられ液体
のみを濾過して前記ロッド部基体の前記凹陥部内に導入
する中間部液体導入部と、前記ロッド部基体の前記凹陥
部内に設けられ、前記中間部液体導入部により導入され
た液体による圧力を電気信号に変換する中間部間隙水圧
計、および前記ロッド部基体の前記凹陥部底部と前記複
数の受圧体のうちの移動可能な少なくとも１つの背面と
の間にそれぞれ前記受圧体を固定して設けられ、該受圧
体に負荷される前記ロッド部基体の半径方向の応力およ
び軸に平行な方向の摩擦力を各別に検出する２方向ロー
ドセルを設けて構成する。

【００１９】このような構成により、受圧体が間隙水圧
の影響を受けないことから、有効水平応力の直接測定が
可能となり、しかも該有効水平応力と同一個所において
間隙水圧および摩擦力も測定することができて、構成も
簡単である。また、本発明の請求項２によるコーン貫入
試験用貫入センサは、前記コーン部とロッド部基体との
結合部に設けられ液体のみを濾過して前記ロッド部基体
の先端内部に導入する先端部液体導入部、および前記ロ
ッド部基体の先端近傍に内蔵され、前記先端部液体導入
部により導入された液体による圧力を電気信号に変換す
る先端部間隙水圧計をさらに具備する。このような構成
により、特に、有効水平応力と摩擦力の測定個所の先端
側においても間隙水圧を測定することができる。

【００２０】本発明の請求項３によるコーン貫入試験用
貫入センサは、前記ロッド部基体の基端部の外周面に設
けられ液体のみを濾過して前記ロッド部基体の基端部内
に導入する基端部液体導入部、および前記ロッド部基体
の基端部近傍に内蔵され、前記基端部液体導入部により
導入された液体による圧力を電気信号に変換する基端部
間隙水圧計をさらに具備する。このような構成により、
特に、有効水平応力と摩擦力の測定個所の基端側におい
ても間隙水圧を測定することができる。

【００２１】本発明の請求項４によるコーン貫入試験用
貫入センサは、前記ロッド部基体の基端部近傍に埋設さ
れ、該ロッド部基体の重力方向に対する傾斜を検出して
電気信号に変換する傾斜計測部をさらに具備する。この
ような構成により、特に、正しく鉛直方向へ貫入すべ
く、重力方向に対する貫入方向の傾斜を監視することを
可能とする。

【００２２】本発明の請求項５によるコーン貫入試験用
貫入センサは、円柱状のロッド部を形成するロッド部基
体を両端を膨出部として中間部の外周壁に凹陥部を形成
し、該ロッド部基体の先端に円錐状に形成したコーン部
を設けてなり、前記コーン部とロッド部基体との結合部
に設けられ液体のみを濾過して前記ロッド部基体の先端
内部に導入する先端部液体導入部、前記ロッド部基体の
先端近傍に内蔵され、前記先端部液体導入部により導入
された液体による圧力を電気信号に変換する先端部間隙
水圧計、円筒を縦断面にて縦に複数分割した形状をな
し、前記ロッド部基体の前記凹陥部内にて相互に且つ該
凹陥部に対して少なくとも１つが若干の移動を許容し得
るように間隙を存して配設され、各外周面が前記ロッド
部基体の両端部近傍の外周壁面と同一面をなす受圧面を
形成するようにそれぞれ円弧面状に形成された剛性大な
る複数の受圧体、前記複数の受圧体の両端部と前記ロッ
ド部基体の両端膨出部との間および前記複数の受圧体の
少なくとも１つのほぼ中央部に設けられ液体のみを濾過
して前記ロッド部基体の前記凹陥部内に導入する中間部
液体導入部、前記ロッド部基体の前記凹陥部内に設けら
れ、前記中間部液体導入部により導入された液体による
圧力を電気信号に変換する中間部間隙水圧計、前記ロッ
ド部基体の前記凹陥部底部と前記複数の受圧体のうちの
移動可能な少なくとも１つの背面との間にそれぞれ前記
受圧体を固定して設けられ、該受圧体に負荷される前記
ロッド部基体の半径方向の応力および軸に平行な方向の
応力を各別に検出する２方向ロードセル、前記ロッド部
基体の基端部の外周面に設けられ液体のみを濾過して前
記ロッド部基体の基端部内に導入する基端部液体導入
部、および前記ロッド部基体の基端部近傍に内蔵され、
前記基端部液体導入部により導入された液体による圧力
を電気信号に変換する基端部間隙水圧計、前記ロッド部
基体の基端部近傍に埋設され、該ロッド部基体の重力方
向に対する傾斜を検出して電気信号に変換する傾斜計測
部を具備する。

【００２３】このような構成により、特に、簡単な構成
で有効水平応力の直接測定を可能とし、間隙水圧および
摩擦力も該有効水平応力と同一個所について測定し、有
効水平応力と摩擦力の測定個所の先端側においても間隙
水圧を測定し、有効水平応力と摩擦力の測定個所の基端
側においても間隙水圧を測定して、しかも正しく鉛直方
向へ貫入すべく、重力方向に対する貫入方向の傾斜を監
視することを可能とする。本発明の請求項６によるコー
ン貫入試験用貫入センサは、前記先端部液体導入部が、
前記コーン部内に形成した前記コーン部の基端外周から
該コーン部内を通過して前記ロッド部基体の先端近傍に
至る液体通路を含む。このような構成により、特に、有
効水平応力と摩擦力の測定個所の基端側における間隙水
圧の測定精度を向上することができる。

【００２４】本発明の請求項７によるコーン貫入試験用
貫入センサは、前記ロッド部基体が、前記各受圧体背面
側の前記凹陥部内の液室空間を前記中間部間隙水圧計近
傍において互いに連結する中間部液体通路を含む。この
ような構成により、特に、簡単な構成で、有効水平応力
と摩擦力の測定個所における間隙水圧の測定精度を向上
し得る。

【００２５】そして、本発明の請求項８によるコーン貫
入試験用貫入センサは、前記ロッド部基体の先端部の前
記コーン部の近傍に介挿されて前記ロッド部の全長を延
長する延長アダプタ部をさらに具備する。このような構
成により、特に、有効水平応力と摩擦力の測定個所と先
端部との間の距離を変更して計測することを可能とし、
計測値への該距離による影響をも評価することができ
る。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態に基づき、図面
を参照して本発明のコーン貫入試験用貫入センサを詳細
に説明する。図１〜図９は、本発明の第１の実施の形態
に係るコーン貫入試験用貫入センサの要部の構成を示し
ている。図１は、コーン貫入試験用貫入センサの側断面
図、図２は、図１のコーン貫入試験用貫入センサの正面
図、図３は、図１のコーン貫入試験用貫入センサのＡ−
Ａ線に沿う横断面図、図４は、図１のコーン貫入試験用
貫入センサのＢ−Ｂ線に沿う横断面図、図５は、図１の
コーン貫入試験用貫入センサのＣ−Ｃ線に沿う横断面
図、図６は、図１のコーン貫入試験用貫入センサの有効
水平応力および摩擦力の測定に用いられる２方向ロード
セルの構成を示す正面図、図７は、図６の２方向ロード
セルの構成を示すＸ−Ｘ線に沿う断面斜視図、図８は、
図６の２方向ロードセルの水平応力の計測回路の構成の
一例を示す回路構成図、そして図９は、図６の２方向ロ
ードセルの摩擦力の計測回路の構成の一例を示す回路構
成図である。

【００２７】図１〜図５に示すコーン貫入試験用貫入セ
ンサは、摩擦力・水平応力受圧部１ａ，１ｂ、２方向ロ
ードセル２ａ，２ｂ，２ｃ、間隙水圧計３，４，５、先
端コーン部６、貫入体軸部７、傾斜計８，９、フィルタ
１０，１１，１２、先端部間隙水圧計用コネクタ１３、
計測器多芯コネクタ１４、スライドガイド１５、土粒子
侵入防止用シール材１６，１７および１８を具備してい
る。摩擦力・水平応力受圧部１ａおよび１ｂは、受圧体
を構成しており、金属製円筒を軸方向に平行な断面で複
数分割、例えば２分割した一対の円弧面形状をなし、各
分割端縁に軸方向に向かって突出するスライドガイド１
５が固着されている。該摩擦力・水平応力受圧部１ａお
よび１ｂの少なくとも一方の例えば中央部には、フィル
タ１２が設けられており、該フィルタ１２から水等の液
体が摩擦力・水平応力受圧部１ａおよび１ｂ内に導入さ
れる。

【００２８】２方向ロードセル２ａ，２ｂおよび２ｃ等
は、摩擦力・水平応力受圧部１ａおよび１ｂの軸方向両
端近傍の背面側に配置されて、荷重支持部側が、貫入体
軸部７に固定されている。該２方向ロードセル２ａ，２
ｂおよび２ｃ等の荷重導入部は、後述するように、例え
ばねじ止めにより摩擦力・水平応力受圧部１ａおよび１
ｂに固定されている。間隙水圧計３，４および５は、摩
擦力・水平応力受圧部１ａ，１ｂの中央部のフィルタ１
２の背後に設けられる中間部間隙水圧計、先端コーン部
６の背後に設けられる先端部間隙水圧計および摩擦力・
水平応力受圧部１ａ，１ｂの基端部側に設けられる基端
部間隙水圧計として、それぞれ貫入体軸部７に支持され
て設けられている。

【００２９】先端コーン部６は、所定形状、例えば先端
角６０°で且つ底面積１０cm²の円錐状に形成されてコ
ーン部を構成する。該先端コーン部６は、基端部外周に
形成される段差部にフィルタ１０が設けられている。さ
らに、先端コーン部６には、該段差部内から中心軸部に
連通して、フィルタ１０を通った前記液体を先端部間隙
水圧計４へ導く液体の導入路が形成されている。貫入体
軸部７は、先端コーン部６を先端に支持固定する円柱状
のロッド部を形成するロッド部基体を構成し、両端を膨
出部として中間部の外周壁に凹陥部を形成している。該
貫入体軸部７は、中心に各センサ等への結線を挿通する
ための中空部を有し、２方向ロードセル２ａ，２ｂおよ
び２ｃ，２ｄ等、並びに間隙水圧計３，４および５を支
持固定している。また、該貫入体軸部７には、摩擦力・
水平応力受圧部１ａおよび１ｂの各分割端縁に設けられ
たスライドガイド１５をガイドする軸方向に沿った溝部
を有している。

【００３０】Ｘ方向およびＹ方向の傾斜計８および９
は、傾斜計測部を構成し、重力に沿う方向つまり鉛直方
向に対して、該鉛直方向に直交する直交２方向の傾斜を
検出して、貫入センサ、すなわち貫入体が確実に鉛直に
貫入されるようにチェックする。フィルタ１０，１１お
よび１２は、連通孔等を介して、液体例えば水のみを濾
過し、それ以外の土砂等の固形物を阻止する液体導入部
を形成し、摩擦力・水平応力受圧部１ａ，１ｂの中央部
に設けられる中間部間隙水圧計、先端コーン部６の背後
に設けられる先端部間隙水圧計および摩擦力・水平応力
受圧部１ａ，１ｂの基端部側に設けられる基端部間隙水
圧計を形成する間隙水圧計３，４および５へ導く液体を
濾過する。

【００３１】先端部間隙水圧計用コネクタ１３および計
測器多芯コネクタ１４は、貫入体軸部７内において、そ
れぞれ貫入体軸部７の内部から先端部コーン部６の背後
に設けられた先端部間隙水圧計４への結線および該先端
部間隙水圧計用コネクタ１３、間隙水圧計３，５、２方
向ロードセル２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ、傾斜計８および
９等から貫入体軸部７の基端部と外部との間の結線を結
合する。スライドガイド１５は、図３、図４、図５等に
示されるように、貫入体軸部７に軸方向に沿って形成さ
れた溝部に係合し、摩擦力・水平応力受圧部１ａおよび
１ｂを該軸方向に沿ってスライド移動可能に係止する。
土粒子侵入防止用シール材１６，１７および１８は、摩
擦力・水平応力受圧部１ａおよび１ｂの両端部と貫入体
軸部７の膨出部との間、並びにスライドガイド１５と貫
入体軸部７の溝部との間に介挿され、土粒子の侵入を防
止する。該土粒子侵入防止用シール材１６，１７および
１８は、液体例えば水は通すことが望ましいので、実質
的にフィルタ１０，１１および１２とほぼ同様の機能を
有する。

【００３２】すなわち、上述の構成を、機能に基づいて
整理すると、次のようになる。 （１） 従来のコーン貫入試験用貫入体の摩擦力測定用
スリーブに相当する、例えば全属製の円筒スリーブを軸
に平行な断面にて１／２に分割し、これらを摩応力およ
び水平応力を測定するための摩擦力・水平応力受圧部１
ａおよび１ｂとする。該摩擦力・水平応力受圧部１ａお
よび１ｂの外周面を受圧面として、内周面側に貫入体軸
部７に設置した摩擦力および水平応力測定用の防水型の
２方向ロードセル２ａ，２ｂおよび２ｃを固定する。

【００３３】（２） 摩擦力・水平応力受圧部１ａおよ
び１ｂの上下および左右の端部は、地中ヘの貫入時に土
粒子の侵入は防ぐが水等の液体の侵入は許容する仕様の
フィルタ機能を有するシール材１６，１７および１８で
シールする。 （３） 摩擦力・水平応力受圧部１ａおよび１ｂは、シ
ール材１６，１７および１８として応力の伝達を無視で
きる材質もの、例えばハイカシート（商品名）を使用す
るなどして、２方向ロードセル２ａ，２ｂおよび２ｃ以
外には力が伝達しないように絶縁する。 （４） 貫入中に摩擦力・水平応力受圧部１ａおよび１
ｂの内側と外側の水圧が等しくなるように摩擦力・水平
応力受圧部１ａおよび１ｂに水等の液体を通すフィルタ
１２を設ける。

【００３４】（５） 摩擦力・水平応力受圧部１ａおよ
び１ｂの内側の水圧を測定するための間隙水圧計３を、
貫入体軸部７に設置する。図１〜図９に示すコーン貫入
試験用貫入センサについて、さらに詳細に説明する。既
に述べたように、充分な剛性を呈する、例えば金属製の
円筒を縦断面によって１／２に分割した形状の摩擦力・
水平応力受圧部１ａおよび１ｂの内側は、摩擦力および
水平応力測定用として防水型の２方向ロードセル２ａお
よび２ｂに、例えばねじ２ｅを用いて螺着、その他の手
段により固定されている（図３参照）。これら２方向ロ
ードセル２ａおよび２ｂは、貫入体軸部７に固定されて
いる。なお、例えば貫入体軸部７の背面側にも２方向ロ
ードセル２ａおよび２ｂと同様に２方向ロードセル２ｃ
等が設けられる（図３参照）。

【００３５】摩擦力・水平応力受圧部１ａおよび１ｂの
両端部は、土粒子侵入防止用のシール材１６および１７
でシールされている。該土粒子侵入防止用のシール材１
６および１７は、剛性が低く力の伝達を無視できるよう
な材質のものとしている。例えば一方の摩擦力・水平応
力受圧部１ａには、中央部にフイルタ１２が設けられて
おり、該摩擦力・水平応力受圧部１ａの外側に作用する
間隙水圧を貫入体軸部７に設けられた間隙水圧計３で測
定することができるようにしている。図示のようにコー
ン貫入試験用貫入センサ、すなわち貫入体は、先端に円
錐状の先端コーン部６が設けられ、摩擦力・水平応力受
圧部１ａおよび１ｂの上下に間隙水圧を測定するための
間隙水圧計４および５、フィルタ１０および１１が配設
されている。また、貫入中の貫入体の鉛直方向に直行し
且つ互いに直交する２方向の傾斜を測定して、貫入姿勢
を鉛直に維持させるべく制御するための傾斜計８および
９が設けられている。

【００３６】図３は、図１のＡ−Ａ線に沿う横断面図で
ある。摩擦力・水平応力受圧部１ａおよび１ｂは、内面
において貫入体軸部７に表裏に背中合わせにて対峙して
配設された２方向ロードセル２ａおよび２ｃに図示のよ
うにねじ２ｅにより固定されている。摩擦力・水平応力
受圧部１ａおよび１ｂの対向する縁部には、それぞれス
ライドガイド１５が固定されている。スライドガイド１
５は土粒子侵入防止用のシール材１８を介して貫入体軸
部７の溝部に係合している。土粒子侵入防止用のシール
材１８は摩擦力の検出に影響を及ぼさないように、剛性
が低く力の伝達を無視できるような材質により構成して
いる。

【００３７】図４は、図１のＢ−Ｂ線に沿う横断面図で
ある。貫入体軸部７には、摩擦力・水平応力受圧部１ａ
および１ｂに作用する間隙水圧を測定するための間隙水
圧計３が設けられている。地中の間隙水圧は、フィルタ
１２、並びに摩擦力・水平応力受圧部１ａおよび１ｂの
周囲の隙間、すなわち、土粒子侵入防止用シール材１
６，１７および１８を介して流通する水等の液体により
伝播される。単一の間隙水圧計３によって、摩擦力・水
平応力受圧部１ａおよび１ｂに作用する平均的な間隙水
圧を測定するため、貫入体軸部７には、摩擦力・水平応
力受圧部１ａの背面側の液室と摩擦力・水平応力受圧部
１ｂの背面側の液室とを連通する通水孔７Ａが設けられ
ている。

【００３８】図５は、図１のＣ−Ｃ線に沿う横断面図で
ある。摩擦力・水平応力受圧部１ａおよび１ｂの上部、
つまり基端側には、この部分の間隙水圧を測定するため
に間隙水圧計５およびフィルタ１１が配設されている。
次に、２方向ロードセル２ａ，２ｂおよび２ｃの具体的
な構成について図６および図７を参照して説明する。図
６および図７に示すように、２方向ロードセルの起歪体
２Ａは、円筒状の固定支持部２Ａａおよびその内面を直
径方向に沿って横断連結する一文字状のビーム部２Ａｂ
を有している。

【００３９】該起歪体２Ａはビーム部２Ａｂを水平にし
て配置され、該ビーム部２Ａｂの中央部の荷重導入部２
Ａｃにおいて摩擦力・水平応力受圧部１ａおよび１ｂに
ねじ止めされている。該ビーム部２Ａｂには、貫入時の
摩擦力により、図６の上方（矢印方向）への摩擦力Ｆｖ
が作用し、且つ周囲から図７の下方（矢印方向）への水
平応力Ｆｈが作用する。これら摩擦力Ｆｖおよび水平応
力Ｆｈは図示のように直交しており、これらを検出する
ために、ひずみゲージＳ１〜Ｓ６およびＳ１′〜Ｓ６′
がビーム部２Ａｂの図６の上下方向の両側面に接着、融
着、蒸着等の手段により添着されている。さらに、２方
向ロードセルには、図示のように起歪体２Ａのビーム部
２Ａｂ近傍の空隙を覆う防湿用のベローズ２Ｂを設け
る。

【００４０】すなわち、水平応力Ｆｈは、ビーム部２Ａ
ｂのせん断ひずみ検出するため、図７に示すように、ビ
ーム部２Ａｂの中央部にビーム部２Ａｂ方向に対して４
５°の角度をなして直交するように配置されて２枚ずつ
のひずみゲージＳ１およびＳ２とひずみゲージＳ３およ
びＳ４とが添着され、さらにその背面側にこれらと対称
に直交配置されて２枚ずつのひずみゲージＳ１′および
Ｓ２′とひずみゲージＳ３′およびＳ４′とが添着され
ている。これら、ひずみゲージＳ１〜Ｓ４およびＳ１′
〜Ｓ４′は、図８に示すように、ブリッジの一方の対向
する各辺をひずみゲージＳ１およびＳ１′の直列回路と
ひずみゲージＳ３およびＳ３′の直列回路とで構成し、
ブリッジの他方の対向する各辺をひずみゲージＳ２およ
びＳ２′の直列回路とひずみゲージＳ４およびＳ４′の
直列回路とで構成してブリッジ接続されている。

【００４１】該ブリッジ回路は、ひずみゲージＳ１およ
びＳ１′の直列回路とひずみゲージＳ４およびＳ４′の
直列回路との接続点と、ひずみゲージＳ２およびＳ２′
の直列回路とひずみゲージＳ３およびＳ３′の直列回路
との接続点との間に計測用電源（いわゆる、ブリッジ電
源）を接続し、ひずみゲージＳ１およびＳ１′の直列回
路とひずみゲージＳ２およびＳ２′の直列回路との接続
点と、ひずみゲージＳ３およびＳ３′の直列回路とひず
みゲージＳ４およびＳ４′の直列回路との接続点との間
から計測出力を取り出す。この計測出力として、ビーム
部２Ａｂの変形による水平応力Ｆｈが検出される。

【００４２】また、摩擦力Ｆｖは、ビーム部２Ａｂの曲
げひずみを検出するため、図７に示すように、ビーム部
２Ａｂの荷重導入部２Ａｃの近傍の両側にビーム部２Ａ
ｂ方向に沿って１枚ずつのひずみゲージＳ５およびＳ６
が添着され、さらにその背面側にこれらと対称に１枚ず
つのひずみゲージＳ５′およびＳ６′が添着されてい
る。これら、ひずみゲージＳ５，Ｓ６，Ｓ５′およびＳ
６′は、図９に示すように、ブリッジの一方の対向する
各辺をひずみゲージＳ５とひずみゲージＳ６とで構成
し、ブリッジの他方の対向する各辺をひずみゲージＳ
５′とひずみゲージＳ６′とで構成してブリッジ接続さ
れている。該ブリッジ回路は、ひずみゲージＳ５とひず
みゲージＳ６′との接続点と、ひずみゲージＳ５′とひ
ずみゲージＳ６との接続点との間に計測用電源を接続
し、ひずみゲージＳ５とひずみゲージＳ５′の接続点
と、ひずみゲージＳ６とひずみゲージＳ６′の接続点と
の間から計測出力を取り出す。この計測出力として、ビ
ーム部２Ａｂの変形による水平応力Ｆｖが検出される。

【００４３】なお、上述したコーン貫入試験用貫入セン
サは、次のようにして使用される。まず、コーン貫入試
験用貫入センサを水を満たした脱気用真空容器内の水中
に浸して、該脱気用真空容器を真空ポンプで真空引きす
ることにより、コーン貫入試験用貫入センサの内部を水
で飽和しておき、計測すべき地盤に所定速度でゆっくり
と貫入しながら、各部の計測値を求める。このようにす
ることにより、次のような作用が得られる。 （１） 摩擦力・水平応力受圧部１ａおよび１ｂの内側
に予め水を満たして飽和しておくことにより、貫入中の
摩擦力・水平応力受圧部１ａおよび１ｂの内側と外側の
水圧が等しくなり、該摩擦力・水平応力受圧部１ａおよ
び１ｂに作用する水圧が相殺するため、２方向ロードセ
ル２ａ，２ｂおよび２ｃ等で有効水平応力を直接測定す
ることができる。また、この有効水平応力に摩擦力・水
平応力受圧部１ａおよび１ｂの内側の間隙水圧計３で測
定した水圧を加算することにより、全水平応力を求める
ことができる。

【００４４】（２） ２方向ロードセル２ａ，２ｂ，２
ｃおよび２ｄの水平方向成分の最大容量は、全水平応力
でなく、有効水平応力に応じて定めればよいので、有効
水平応力の測定精度、すなわち分解能を上げることがで
きる。 （３） 摩擦力・水平応力受圧部１ａおよび１ｂの上下
端部および円周方向縁部のシール材１６，１７および１
８は、地中ヘの貫入時に水の侵入を許容するので、構造
が単純なもので済み、取扱いが容易になる。 （４） ２方向ロードセル２ａ，２ｂおよび２ｃ等で摩
擦力・水平応力受圧部１ａおよび１ｂに作用する摩擦力
と有効水平応力を同時に測定できるので、貫入体である
コーン貫入試験用貫入センサの摩擦力・水平応力受圧部
１ａおよび１ｂと土との間の摩擦係数を直接評価するこ
とができる。

【００４５】（５） 摩擦力・水平応力受圧部１ａおよ
び１ｂには、特別に肉薄な部分を形成する必要が無いた
め摩擦力・水平応力受圧部１ａおよび１ｂの耐久性が向
上する。 （６） 摩擦力・水平応力受圧部１ａおよび１ｂとセン
サである２方向ロードセル２ａ，２ｂ，２ｃおよび２
ｄ、並びに間隙水圧計３，４および５等は、独立したバ
ーツで構成されるので、各部のパーツの交換が容易であ
る。 （７） 摩擦力・水平応力受圧部１ａ，１ｂ、２方向ロ
ードセル２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ、間隙水圧計３，４お
よび５等は、互いに独立しているので、例えば、摩擦力
・水平応力受圧部１ａおよび１ｂの磨耗や傷が直接測定
値に影響を及ぼすことはない。

【００４６】（８） ２方向ロードセル２ａ，２ｂおよ
び２ｃ等は、摩擦力・水平応力受圧部１ａおよび１ｂの
内側に設置されており、直接地盤と接することがないた
め、安定した測定精度を確保することができる。上述し
たように、上述したコーン貫入試験用貫入センサによれ
ば、貫入体の側面に作用する摩擦力と摩擦面に直交する
方向の有効応力の同時測定が可能であり、貫入体と土の
間の摩擦力係数を直接測定することが可能となる。従来
のコーン貫入試験で得られる３成分の測定結果に、上述
したコーン貫入試験用貫入センサにより得られる有効水
平応力と全水平応力を加えることにより、地盤特性の評
価精度を著しく向上させることができる。さらに、摩擦
力・水平応力受圧部の表面粗さを大きくすると、貫入時
に貫入体と土の境界ではなく、貫入体近傍の土中で滑り
面が発生するため土のせん断特性を直接評価することも
可能となる。

【００４７】このようなコーン貫入試験用貫入センサを
模型杭として用いることにより、従来、充分な研究が行
われていない杭周面に作用する水平応力を把握すること
が可能となり、杭の支持性能や支持機構の把握の上でも
極めて有効である。図１０は、本発明の第２の実施の形
態に係るコーン貫入試験用貫入センサの構成を一部を断
面として示している。図１０に示すコーン貫入試験用貫
入センサは、図１〜図９に示した構成における貫入体軸
部７を先端コーン部６に結合され、間隙水圧計４を保持
する貫入体先端軸部７ａと２方向ロードセル２ａ，２
ｂ，２ｃおよび２ｄ等を介して摩擦力・水平応力受圧部
１ａおよび１ｂを保持する貫入体主軸部７ｂとに分割す
る。そして、これら、貫入体先端軸部７ａと貫入体主軸
部７ｂとの間に、必要に応じて１個以上の中空筒状をな
す延長アダプタ２１および２２等を連結している。

【００４８】このようにして、先端コーン部６と摩擦力
・水平応力受圧部１ａおよび１ｂとの間の距離を延長し
ている。このような、先端コーン部６の廷長時の間隙水
圧計４の結線は、先端部間隙水圧計用コネクタ１３を介
して容易に行うことができる。摩擦力および水平応力の
値は、先端コーン部６と摩擦力・水平応力受圧部１ａお
よび１ｂとの間の距離に依存する傾向がある。したがっ
て、図１０の構成において延長アダプタ２１および２２
の長さまたは数を変更することにより、先端コーン部６
と摩擦力・水平応力受圧部１ａおよび１ｂとの間の距離
を変化させ、該距離による影響を容易に評価することが
できる。

【００４９】なお、本発明は、上述し且つ図面に示した
実施の形態に限定されることなく、その要旨を変更しな
い限り、種々に変形して実施することができる。例え
ば、上述においては摩擦力・水平応力受圧部を円筒状を
２分割した形状としたが、円筒状を３分割または４分割
して形成してもよい。また、実際に２方向ロードセルに
結合して摩擦力・水平応力を計測するのは、上述のよう
に円筒状を複数分割したうちの１つ以上とし、その他は
貫入体軸部等のロッド部基体に固定してもよい。また、
２方向ロードセルは、上述した以外の構成としてもよ
く、単一方向の応力を測定する通常のロードセルを２つ
組合わせて２方向の応力を測定するようにするなどして
もよい。

【００５０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、円
柱状のロッド部を形成するロッド部基体を両端を膨出部
として中間部の外周壁に凹陥部を形成し、該ロッド部基
体の先端に円錐状に形成したコーン部を設けてなり、円
筒を縦断面にて縦に複数分割した形状をなし、前記ロッ
ド部基体の前記凹陥部内にて相互に且つ該凹陥部に対し
て少なくとも１つが若干の移動を許容し得るように間隙
を存して配設され、各外周面が前記ロッド部基体の両端
部近傍の外周壁面と同一面をなす受圧面を形成するよう
にそれぞれ円弧面状に形成された剛性大なる複数の受圧
体、前記複数の受圧体の両端部と前記ロッド部基体の両
端膨出部との間および前記複数の受圧体の少なくとも１
つのほぼ中央部に設けられ液体のみを濾過して前記ロッ
ド部基体の前記凹陥部内に導入する中間部液体導入部、
前記ロッド部基体の前記凹陥部内に設けられ、前記中間
部液体導入部により導入された液体による圧力を電気信
号に変換する中間部間隙水圧計、および前記ロッド部基
体の前記凹陥部底部と前記複数の受圧体のうちの移動可
能な少なくとも１つの背面との間にそれぞれ前記受圧体
を固定して設けられ、該受圧体に負荷される前記ロッド
部基体の半径方向の応力および軸に平行な方向の摩擦力
を各別に検出する２方向ロードセルを設けて構成するこ
とにより、受圧体が間隙水圧の影響を受けないことから
有効水平応力の直接測定が可能となり、しかも該有効水
平応力と同一個所において間隙水圧および摩擦力も測定
することができ、簡単な構成で有効水平応力を直接測定
することができるコーン貫入試験用貫入センサを提供す
ることができる。

【００５１】また、本発明の請求項２のコーン貫入試験
用貫入センサによれば、前記コーン部とロッド部基体と
の結合部に設けられ液体のみを濾過して前記ロッド部基
体の先端内部に導入する先端部液体導入部、および前記
ロッド部基体の先端近傍に内蔵され、前記先端部液体導
入部により導入された液体による圧力を電気信号に変換
する先端部間隙水圧計をさらに具備することにより、特
に、有効水平応力と摩擦力の測定個所の先端側において
も間隙水圧を測定することができる。

【００５２】本発明の請求項３のコーン貫入試験用貫入
センサによれば、前記ロッド部基体の基端部の外周面に
設けられ液体のみを濾過して前記ロッド部基体の基端部
内に導入する基端部液体導入部、および前記ロッド部基
体の基端部近傍に内蔵され、前記基端部液体導入部によ
り導入された液体による圧力を電気信号に変換する基端
部間隙水圧計をさらに具備することにより、特に、有効
水平応力と摩擦力の測定個所の基端側においても間隙水
圧を測定することができる。

【００５３】本発明の請求項４のコーン貫入試験用貫入
センサによれば、前記ロッド部基体の基端部近傍に埋設
され、該ロッド部基体の重力方向に対する傾斜を検出し
て電気信号に変換する傾斜計測部をさらに具備すること
により、特に、正しく鉛直方向へ貫入すべく、重力方向
に対する貫入方向の傾斜を監視することが可能となる。

【００５４】本発明の請求項５のコーン貫入試験用貫入
センサによれば、円柱状のロッド部を形成するロッド部
基体を両端を膨出部として中間部の外周壁に凹陥部を形
成し、該ロッド部基体の先端に円錐状に形成したコーン
部を設けてなり、前記コーン部とロッド部基体との結合
部に設けられ液体のみを濾過して前記ロッド部基体の先
端内部に導入する先端部液体導入部、前記ロッド部基体
の先端近傍に内蔵され、前記先端部液体導入部により導
入された液体による圧力を電気信号に変換する先端部間
隙水圧計、円筒を縦断面にて縦に複数分割した形状をな
し、前記ロッド部基体の前記凹陥部内にて相互に且つ該
凹陥部に対して少なくとも１つが若干の移動を許容し得
るように間隙を存して配設され、各外周面が前記ロッド
部基体の両端部近傍の外周壁面と同一面をなす受圧面を
形成するようにそれぞれ円弧面状に形成された剛性大な
る複数の受圧体、前記複数の受圧体の両端部と前記ロッ
ド部基体の両端膨出部との間および前記複数の受圧体の
少なくとも１つのほぼ中央部に設けられ液体のみを濾過
して前記ロッド部基体の前記凹陥部内に導入する中間部
液体導入部、前記ロッド部基体の前記凹陥部内に設けら
れ、前記中間部液体導入部により導入された液体による
圧力を電気信号に変換する中間部間隙水圧計、前記ロッ
ド部基体の前記凹陥部底部と前記複数の受圧体のうちの
移動可能な少なくとも１つの背面との間にそれぞれ前記
受圧体を固定して設けられ、該受圧体に負荷される前記
ロッド部基体の半径方向の応力および軸に平行な方向の
摩擦力を各別に検出する２方向ロードセル、前記ロッド
部基体の基端部の外周面に設けられ液体のみを濾過して
前記ロッド部基体の基端部内に導入する基端部液体導入
部、および前記ロッド部基体の基端部近傍に内蔵され、
前記基端部液体導入部により導入された液体による圧力
を電気信号に変換する基端部間隙水圧計、前記ロッド部
基体の基端部近傍に埋設され、該ロッド部基体の重力方
向に対する傾斜を検出して電気信号に変換する傾斜計測
部を具備することにより、特に、簡単な構成で有効水平
応力の直接測定を可能とし、間隙水圧および摩擦力も該
有効水平応力と同一個所について測定し、有効水平応力
と摩擦力の測定個所の先端側においても間隙水圧を測定
し、有効水平応力と摩擦力の測定個所の基端側において
も間隙水圧を測定して、しかも正しく鉛直方向へ貫入す
べく、重力方向に対する貫入方向の傾斜を監視すること
が可能となる。

【００５５】本発明の請求項６のコーン貫入試験用貫入
センサによれば、前記先端部液体導入部が、前記コーン
部内に形成した前記コーン部の基端外周から該コーン部
内を通過して前記ロッド部基体の先端近傍に至る液体通
路を含むことにより、特に、有効水平応力と摩擦力の測
定個所の基端側における間隙水圧の測定精度を向上する
ことができる。本発明の請求項７のコーン貫入試験用貫
入センサによれば、前記ロッド部基体が、前記各受圧体
背面側の前記凹陥部内の液室空間を前記中間部間隙水圧
計近傍において互いに連結する中間部液体通路を含むこ
とにより、特に、簡単な構成で、有効水平応力と摩擦力
の測定個所における間隙水圧の測定精度を向上し得る。

【００５６】本発明の請求項８のコーン貫入試験用貫入
センサによれば、前記ロッド部基体の先端部の前記コー
ン部の近傍に介挿されて前記ロッド部の全長を延長する
延長アダプタ部をさらに具備することにより、特に、有
効水平応力と摩擦力の測定個所と先端部との間の距離を
変更して計測することを可能とし、計測値への該距離に
よる影響をも評価することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るコーン貫入試
験用貫入センサの構成を示す側断面図である。

【図２】図１のコーン貫入試験用貫入センサの正面図で
ある。

【図３】図１のコーン貫入試験用貫入センサのＡ−Ａ線
に沿う横断面図である。

【図４】図１のコーン貫入試験用貫入センサのＢ−Ｂ線
に沿う横断面図である。

【図５】図１のコーン貫入試験用貫入センサのＣ−Ｃ線
に沿う横断面図である。

【図６】図１のコーン貫入試験用貫入センサの有効水平
応力および摩擦力の測定に用いられる２方向ロードセル
の構成を示す正面図である。

【図７】図６の２方向ロードセルの構成を示すＸ−Ｘ線
に沿う断面斜視図である。

【図８】図６の２方向ロードセルの水平応力の計測回路
の構成の一例を示す回路構成図である。

【図９】図６の２方向ロードセルの摩擦力の計測回路の
構成の一例を示す回路構成図である。

【図１０】本発明の第２の実施の形態に係るコーン貫入
試験用貫入センサの構成を示す側面図である。

【符号の説明】

１ａ 摩擦力・水平応力受圧部 １ｂ 摩擦力・水平応力受圧部 ２ａ〜２ｄ ２方向ロードセル ２Ａ 起歪体 ２Ａａ 固定支持部 ２Ａｂ ビーム部 ２Ａｃ 荷重導入部 ２Ｂ ベローズ ３ 間隙水圧計（摩擦力・水平応力受圧部内側：中間
部） ４ 間隙水圧計（先端部） ５ 間隙水圧計（受圧部上部：基端部） ６ 先端コーン部 ７ 貫入体軸部 ７ａ 貫入体先端軸部 ７ｂ 貫入体主軸部 ７Ａ 通水孔 ８ 傾斜計（Ｘ方向） ９ 傾斜計（Ｙ方向） １０ フィルタ（先端部） １１ フィルタ（受圧部上部：基端部） １２ フィルタ（受圧部中央） １３ 先端部間隙水圧計用コネクタ １４ 計測器多芯コネクタ １５ スライドガイド １６，１７，１８ 土粒子侵入防止用シール材（フィル
タ） ２１，２２ 延長アダプタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊佐野 建 東京都調布市飛田給２丁目19番１号 鹿島 建設株式会社技術研究所内 (72)発明者 鈴木 芳博 東京都調布市調布ケ丘３丁目５番地１ 株 式会社共和電業内 (72)発明者 小川 真澄 東京都調布市調布ケ丘３丁目５番地１ 株 式会社共和電業内 Ｆターム(参考） 2D043 AA01 AA07 AB01 BA01 BB05 2F055 AA03 BB19 CC04 CC11 EE15 FF11 FF49 GG11 GG25 GG31 HH05 HH09 HH11 HH19 2F063 AA25 AA28 AA37 BA16 BB10 CA09 CA11 DA02 DA04 DD03 DD04 EA20 EB07 EC01 EC17 EC22 EC25 KA01 LA27 PA10

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円柱状のロッド部の先端に円錐状に形成
   した先端部を設けてなる貫入体を地盤に静的に貫入させ
   て各種応力を測定するコーン貫入試験に用いられ、前記
   貫入体を形成するコーン貫入試験用貫入センサにおい
   て、 前記円錐状の先端部を形成するコーン部と、 前記円柱状のロッド部を形成し、両端を膨出部として中
   間部の外周壁に凹陥部を形成したロッド部基体と、 円筒を縦断面にて縦に複数分割した形状をなし、前記ロ
   ッド部基体の前記凹陥部内にて相互に且つ該凹陥部に対
   して少なくとも１つが若干の移動を許容し得るように間
   隙を存して配設され、各外周面が前記ロッド部基体の両
   端部近傍の外周壁面と同一面をなす受圧面を形成するよ
   うにそれぞれ円弧面状に形成された剛性大なる複数の受
   圧体と、 前記複数の受圧体の両端部と前記ロッド部基体の両端膨
   出部との間および前記複数の受圧体の少なくとも１つの
   ほぼ中央部に設けられ液体のみを濾過して前記ロッド部
   基体の前記凹陥部内に導入する中間部液体導入部と、 前記ロッド部基体の前記凹陥部内に設けられ、前記中間
   部液体導入部により導入された液体による圧力を電気信
   号に変換する中間部間隙水圧計と、 前記ロッド部基体の前記凹陥部底部と前記複数の受圧体
   のうちの移動可能な少なくとも１つの背面との間にそれ
   ぞれ前記受圧体を固定して設けられ、該受圧体に負荷さ
   れる前記ロッド部基体の半径方向の応力および軸に平行
   な方向の摩擦力を各別に検出する２方向ロードセルとを
   具備することを特徴とするコーン貫入試験用貫入セン
   サ。
2. 【請求項２】 前記コーン部とロッド部基体との結合部
   に設けられ液体のみを濾過して前記ロッド部基体の先端
   内部に導入する先端部液体導入部と、 前記ロッド部基体の先端近傍に内蔵され、前記先端部液
   体導入部により導入された液体による圧力を電気信号に
   変換する先端部間隙水圧計とをさらに具備することを特
   徴とする請求項１に記載のコーン貫入試験用貫入セン
   サ。
3. 【請求項３】 前記ロッド部基体の基端部の外周面に設
   けられ液体のみを濾過して前記ロッド部基体の基端部内
   に導入する基端部液体導入部と、 前記ロッド部基体の基端部近傍に内蔵され、前記基端部
   液体導入部により導入された液体による圧力を電気信号
   に変換する基端部間隙水圧計とをさらに具備することを
   特徴とする請求項１または２に記載のコーン貫入試験用
   貫入センサ。
4. 【請求項４】 前記ロッド部基体の基端部近傍に埋設さ
   れ、該ロッド部基体の重力方向に対する傾斜を検出して
   電気信号に変換する傾斜計測部をさらに具備することを
   特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の
   コーン貫入試験用貫入センサ。
5. 【請求項５】 円柱状のロッド部の先端に円錐状に形成
   した先端部を設けてなる貫入体を地盤に静的に貫入させ
   て各種応力を測定するコーン貫入試験に用いられ、前記
   貫入体を形成するコーン貫入試験用貫入センサにおい
   て、 前記円錐状の先端部を形成するコーン部と、 前記円柱状のロッド部を形成し、両端を膨出部として中
   間部の外周壁に凹陥部を形成したロッド部基体と、 前記コーン部とロッド部基体との結合部に設けられ液体
   のみを濾過して前記ロッド部基体の先端内部に導入する
   先端部液体導入部と、 前記ロッド部基体の先端近傍に内蔵され、前記先端部液
   体導入部により導入された液体による圧力を電気信号に
   変換する先端部間隙水圧計と、 円筒を縦断面にて縦に複数分割した形状をなし、前記ロ
   ッド部基体の前記凹陥部内にて相互に且つ該凹陥部に対
   して少なくとも１つが若干の移動を許容し得るように間
   隙を存して配設され、各外周面が前記ロッド部基体の両
   端部近傍の外周壁面と同一面をなす受圧面を形成するよ
   うにそれぞれ円弧面状に形成された剛性大なる複数の受
   圧体と、 前記複数の受圧体の両端部と前記ロッド部基体の両端膨
   出部との間および前記複数の受圧体の少なくとも１つの
   ほぼ中央部に設けられ液体のみを濾過して前記ロッド部
   基体の前記凹陥部内に導入する中間部液体導入部と、 前記ロッド部基体の前記凹陥部内に設けられ、前記中間
   部液体導入部により導入された液体による圧力を電気信
   号に変換する中間部間隙水圧計と、 前記ロッド部基体の前記凹陥部底部と前記複数の受圧体
   のうちの移動可能な少なくとも１つの背面との間にそれ
   ぞれ前記受圧体を固定して設けられ、該受圧体に負荷さ
   れる前記ロッド部基体の半径方向の応力および軸に平行
   な摩擦力を各別に検出する２方向ロードセルと、 前記ロッド部基体の基端部の外周面に設けられ液体のみ
   を濾過して前記ロッド部基体の基端部内に導入する基端
   部液体導入部と、 前記ロッド部基体の基端部近傍に内蔵され、前記基端部
   液体導入部により導入された液体による圧力を電気信号
   に変換する基端部間隙水圧計と、 前記ロッド部基体の基端部近傍に埋設され、該ロッド部
   基体の重力方向に対する傾斜を検出して電気信号に変換
   する傾斜計測部とを具備することを特徴とするコーン貫
   入試験用貫入センサ。
6. 【請求項６】 前記先端部液体導入部は、前記コーン部
   内に形成した前記コーン部の基端外周から該コーン部内
   を通過して前記ロッド部基体の先端近傍に至る液体通路
   を含むことを特徴とする請求項２〜５のうちのいずれか
   １項に記載のコーン貫入試験用貫入センサ。
7. 【請求項７】 前記ロッド部基体は、前記各受圧体背面
   側の前記凹陥部内の液室空間を前記中間部間隙水圧計近
   傍において互いに連結する中間部液体通路を含むことを
   特徴とする請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載の
   コーン貫入試験用貫入センサ。
8. 【請求項８】 前記ロッド部基体の先端部の前記コーン
   部の近傍に介挿されて前記ロッド部の全長を延長する延
   長アダプタ部をさらに具備することを特徴とする請求項
   １〜７のうちのいずれか１項に記載のコーン貫入試験用
   貫入センサ。