JP2001226949A - 貫入試験機 - Google Patents

貫入試験機

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JP2001226949A
JP2001226949A JP2000099020A JP2000099020A JP2001226949A JP 2001226949 A JP2001226949 A JP 2001226949A JP 2000099020 A JP2000099020 A JP 2000099020A JP 2000099020 A JP2000099020 A JP 2000099020A JP 2001226949 A JP2001226949 A JP 2001226949A
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JP
Japan
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penetration
load
rod
test data
control unit
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JP2000099020A
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English (en)
Inventor
Osamu Yomo
修 四方
Isao Makino
勲 牧野
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Nitto Seiko Co Ltd
Original Assignee
Nitto Seiko Co Ltd
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Publication date
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  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】土の抵抗による損失等を求めることにより正確
な試験データを得ることができる貫入試験機の提供。 【解決手段】本発明は、貫入ロッド7に荷重を負荷して
地中に貫入する過程で試験データを得る貫入試験機であ
って、貫入ロッド7に作用する回転トルクTを取得し、
この回転トルクTを荷重の損失値とみなして正味荷重を
求め、この正味荷重に応じて試験データを補正する制御
ユニット10を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、土地の地耐力を調
査する貫入試験を行うための貫入試験機に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、建造物の建築予定地等の地耐力を
調査するためには、貫入試験機が使用されている。この
貫入試験機は、特開平8−292141号公報、特開平
9−111745号公報等によって公知のものであるの
で、その細部にわたる説明は省略するが、大略、次のよ
うな構成で成る。
【0003】図4及び図5に示すように、従来の貫入試
験機1′は、所定重量の錘2を載荷可能かつ支柱3に沿
って昇降可能な載荷台4を有し、この載荷台4には、チ
ャック5が配置されている。このチャック5は、モータ
6の駆動を受けて回転するようになっており、このチャ
ック5には、貫入ロッド7が一体に回転するように保持
されている。貫入ロッド7は、継ぎ足し可能に構成され
た棒状のロッド部7aと、このロッド部7a先端に取り
付けられたドリル状のスクリューポイント7bとで成
る。
【0004】前記載荷台4の後部には、スプロケット8
が回転可能に設けられている。このスプロケット8は、
支柱3に配置されたチェーン部材3aに常時噛合してお
り、このスプロケット8がチェーン部材3aに沿って回
転することで載荷台4が昇降するように構成されてい
る。また、スプロケット8は、パウダブレーキ9の作動
により制動されるようになっており、これにより載荷台
4の下降にブレーキがかけられるように構成されてい
る。
【0005】上記貫入試験機1は、日本工業規格A12
21のスウェーデン式サウンディング試験方法に準じた
貫入試験を自動で行う。試験では、貫入ロッド7に載荷
台4の装備重量による荷重(250N毎に増減、最大1
KN)が負荷され、この荷重によって貫入ロッド7が地
中に貫入されるとともに、1KNの荷重のみで貫入ロッ
ドが貫入しない場合は、貫入ロッド7に回転が付与さ
れ、回転貫入が行われる。なお、前述の荷重は、スプロ
ケットがパウダブレーキによって制動されることで、載
荷台4の下降にブレーキがかけられることにより調整さ
れる。
【0006】貫入ロッド7が地中に貫入していく過程
で、貫入ロッド7の貫入速度は土質に応じて変化するた
め、この貫入速度ができるだけ一定になるよう、回転の
付与/停止、荷重の変更等、貫入条件の変更が行われ
る。この貫入条件が変更された時と、貫入ロッド7が2
50mm貫入する毎とに、制御ユニットにより試験デー
タが取得される。
【0007】試験データは、前回試験データを取得した
位置からの貫入ロッド7の貫入量、その間の貫入ロッド
7の半回転数(貫入ロッド7の一回転を2としてカウン
トした回転数)及びその間の荷重値で成る。地盤が固け
れば、半回転数が多くなるため、この半回転数により貫
入深さ毎の地盤強度を知り、その土地の地耐力を調べる
ことができる。
【0008】なお、荷重変更の原理、試験方法の詳細
等、貫入試験機1′の詳細については、前掲の特開平8
−292141号公報、特開平9−111745号公
報、日本工業規格A1221等を参照されたい。ちなみ
に、特開平8−292141号公報、特開平9−111
745号公報の貫入試験機では、貫入ロッドに負荷され
る荷重が最大100kgfとなっているが、その後の日
本工業規格A1221の改訂により、貫入ロッドに負荷
する荷重は最大1KNになっている。よって、上記従来
例は、この最新の荷重値を採用した形式で説明してあ
る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】スウェーデン式サウン
ディング試験及びこれに準じた貫入試験のように、貫入
ロッド7に荷重をかけて回転貫入する貫入試験において
は、貫入ロッド7を地中に貫入すると、図6に示すよう
に、貫入ロッド7には土の抗力nによる周面摩擦が働く
ため、この周面摩擦によって貫入ロッド7先端のスクリ
ューポイント7b等に作用する荷重が減じられてしま
い、スクリューポイント7b等に適正な荷重を負荷でき
なくなる。しかも、この周面摩擦は、貫入ロッド7の貫
入量が増すほど大きくなるため、深い所ほどスクリュー
ポイント7b等に負荷される荷重が実際よりも少なくな
ってしまう。従って、貫入量が増すほど、実際よりも半
回転数が多くなってしまい、地盤強度が高いと判定され
てしまう等の問題が発生している。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題に鑑
みて創成されたものであり、貫入ロッドに荷重を負荷し
て地中に貫入する過程で試験データを得る貫入試験機で
あって、貫入ロッドに作用する回転トルクを取得し、こ
の回転トルクに基づいて試験データを補正する制御ユニ
ットを備えていることを特徴とする。なお、前記制御ユ
ニットは、貫入ロッドの貫入を一旦停止した後、回転ト
ルクを取得することが望ましい。また、制御ユニット
は、取得した回転トルクを荷重の損失値と見なし、この
荷重の損失値から正味荷重を求め、この正味荷重に応じ
て試験データ中の半回転数を補正することが望ましい。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
の形態を説明する。図1において、1は貫入試験機であ
り、上記従来の技術で紹介した試験機1′の構成に加
え、貫入ロッド7に作用する周面摩擦による損失を補正
する構成を有している。ここでは、上記試験機1′と同
じ構成については説明を省略し、周面摩擦による損失を
補正する構成を中心に説明を行う。
【0012】本貫入試験機1の制御ユニット10は、試
験機全体の制御を行う制御部11と、モータ6の負荷電
流値を検出する電流検出部13と、この電流検出部13
によって検出された負荷電流値に対する貫入ロッド7の
回転トルクを格納したトルクテーブル及び正規の半回転
数を格納した半回転数テーブル等が予め登録された記憶
部14と、各種情報を表示する表示部15と、貫入試験
実施に必要な各種パラメータ及び命令信号等の各種制御
情報を手動入力可能な操作部16とを備えている。
【0013】前記記憶部14に登録された半回転数テー
ブルは、図2に示すように、載荷台4の装備重量により
貫入ロッド7に負荷される荷重が1KNである時に試験
データとして取得される半回転数に対する1KN未満の
各荷重での相関的な半回転数データb11〜bijを保
持している。
【0014】これらの半回転数データは、土の抵抗等に
より実際にスクリューポイント7bに負荷されている荷
重が1KN以外になっている場合に、正しく1KNの荷
重が負荷されていればどれだけの半回転数になるかを表
している。よって、b11〜bijは、対応する荷重1
KNでの半回転数よりも少ない値となる。
【0015】上記貫入試験機1は、従来同様に貫入試験
を行い、貫入条件が変更された時と、貫入ロッドが25
0mm貫入する毎とに、その間の貫入量、半回転数、荷
重値で成る試験データを取得する。ただし、回転貫入中
は、試験データの取得後、パウダブレーキ9の作動によ
り載荷台4の下降を一時停止して(載荷台4の装備重量
による荷重を0にして)貫入ロッド7の貫入を一旦停止
し、それから所定時間経過後、モータ6の負荷電流値が
電流検出部13によって検出される。この負荷電流値は
制御部11に送られ、制御部11は、トルクテーブルか
ら負荷電流値に対応する回転トルクTを取得する。
【0016】載荷台4が停止した瞬間には、スクリュー
ポイント7bと土との食い付きが増すことがあり、これ
によってモータ6の負荷電流値が一時的に増加すること
がある。しかしながら、前述のように載荷台4を一時停
止して所定時間経過後にモータ6の負荷電流値を検出す
るようにすると、そのような過大な負荷電流値を検出す
ることなく、平準化された回転トルクに対応する負荷電
流値を検出することができる。つまり、スクリューポイ
ント7bにかかる回転抵抗をできるだけ減らし、ロッド
部7aに作用している周面摩擦による回転トルクTを得
ることができるのである。
【0017】前述の貫入ロッド7の回転トルクTは、図
3に示すように、等価摩擦抵抗力F (土の等価抗力N
と摩擦係数μとの積)にロッド部7aの等価半径rを乗
じた値にほぼ等しい。制御部11は、この回転トルクT
をスクリューポイント7bに負荷される荷重を減じる要
素、すなわち荷重の損失値とみなし、これを載荷台の重
量による荷重(1KN)から減じた正味荷重を求める。
【0018】前記等価摩擦抵抗力及び等価抗力は、貫入
ロッド7の周面各部に作用している摩擦抵抗力又は土の
抗力が一点に集中したとみなした力を指し、また、等価
半径は、貫入ロッド7の撓み箇所、変形箇所等を考慮し
て、これらを一定とみなした半径を指す。なお、ロッド
部7aが横断面六角形状等の非円形断面のものである場
合にも、これを円形とみなした等価半径を用いれば、荷
重の損失値を求めることができる。
【0019】制御部11は、正味荷重と試験データ中の
半回転数(荷重1KNでの半回転数)とを照合して半回
転数テーブルから正規の半回転数を取得し、これを試験
データ中の半回転数と置き換える。そして、制御部11
は、この正規の半回転数を含む試験データ及び、この試
験データに対応する回転トルクTを記憶部14に設けら
れた試験データ記憶領域に書き込む。
【0020】本貫入試験機1は、回転貫入時に取得され
る半回転数を前述のようにして補正しつつ、所望の深度
まで貫入ロッド7を貫入し、試験データ、回転トルクT
を取得する。試験終了後、この試験データ等から貫入深
さ毎の地盤強度を知ることができ、その土地の地耐力を
知ることができる。
【0021】なお、以上の説明では、正確な回転トルク
Tを求めるため、試験データ取得毎に載荷台4を一時停
止させる(荷重を0(ゼロ)にする)動作を行っている
が、荷重はそのままにモータ6の負荷電流値を取得し、
それから回転トルクTを求めてもよい。また、回転トル
クTは、既知のトルクセンサを用いて検出してもよい。
【0022】
【発明の効果】本発明の貫入試験機によれば、貫入ロッ
ドに作用する回転トルクに応じて試験データを補正し、
正確な地盤強度を知ることができる等の利点がある。こ
の結果、深い位置においても正確な試験データを得るこ
とが可能になり、大規模なシステムによる地盤調査を実
施せずとも、今まで以上に深い位置まで正確に調査を行
うことが可能になる等の利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る貫入試験機の概略説明図である。
【図2】半回転数テーブルの概略を示す説明図である。
【図3】貫入ロッドに作用する等価摩擦抵抗力等を表す
説明図である。
【図4】従来の貫入試験機の説明図である。
【図5】図3のA−A線に係る要部拡大一部切欠断面図
である。
【図6】貫入ロッドを地中に貫入した時の状態を示す説
明図である。
【符号の説明】
1 貫入試験機 4 載荷台 5 チャック 6 モータ 7 貫入ロッド 7a ロッド部 7b スクリューポイント 8 スプロケット 9 パウダブレーキ 10 制御ユニット 11 制御部 13 電流検出部 14 記憶部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】貫入ロッドに荷重を負荷して地中に貫入す
    る過程で試験データを得る貫入試験機であって、 貫入ロッドに作用する回転トルクを取得し、この回転ト
    ルクに基づいて試験データを補正する制御ユニットを備
    えていることを特徴とする貫入試験機。
  2. 【請求項2】制御ユニットは、貫入ロッドの貫入を一旦
    停止した後、回転トルクを取得することを特徴とする請
    求項1に記載の貫入試験機。
  3. 【請求項3】制御ユニットは、取得した回転トルクを荷
    重の損失値と見なし、この荷重の損失値から正味荷重を
    求め、この正味荷重に応じて試験データ中の半回転数を
    補正することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載
    の貫入試験機。
JP2000099020A 2000-03-31 2000-03-31 貫入試験機 Pending JP2001226949A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009133164A (ja) * 2007-11-30 2009-06-18 Nitto Seiko Co Ltd 貫入試験方法
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CN102628783A (zh) * 2012-03-26 2012-08-08 北京农业智能装备技术研究中心 一种土壤硬度测定机器人
CN105738010A (zh) * 2016-03-07 2016-07-06 湖北省电力勘测设计院 深层软土中贯入式土压力盒埋设方法及装置
KR102080767B1 (ko) * 2019-07-18 2020-05-29 (주)쏘일테크엔지니어링 휴대형 관입저항 측정장치

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