JP2003082647A

JP2003082647A - 貫入試験機

Info

Publication number: JP2003082647A
Application number: JP2001279844A
Authority: JP
Inventors: Mitsunori Shiomi; 光典塩見; Masaaki Yasueda; 政昭安枝
Original assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Current assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Priority date: 2001-09-14
Filing date: 2001-09-14
Publication date: 2003-03-19

Abstract

(57)【要約】【課題】貫入ロッドを伝播する音を記録し、音による土
質の推定の精度を高めることができる貫入試験機の提
供。【解決手段】地中に貫入ロッド７を貫入するのにともな
って当該貫入ロッド７を伝播されてくる音を検出可能な
音検出手段１１を貫入ロッド７に配置する。この音検出
手段１１によって検出された音は送信手段１２を通じて
無線で受信手段１７に送られる。そして、この受信手段
１７から音処理部２２に送られ、記録部２３に記録され
る。この時、記録部２３には音情報とともに、その音が
発生した時点での貫入ロッド７の貫入深さの情報（深さ
情報）も、音情報と関連づけて記録される。よって、試
験終了後、記録部１３に記録された音を深さ情報と照合
して確認することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地盤強度を調査す
る際に用いられる貫入試験機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、建造物の建築予定地等の地耐力を
知るためには、例えば標準貫入試験、オランダ式二重管
コーン貫入試験、スウェーデン式サウンディング試験、
ボーリング試験等の各種貫入試験が行われている。これ
らの貫入試験は、それぞれ専用の地盤調査機を用いて行
われており、そのような地盤調査機の中でも特に一般的
なのが、特開平８−２９２１４１号公報等によって公知
の貫入試験機である。この貫入試験機は、大略、次のよ
うな構成で成る。

【０００３】図４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、モータなどの回
転駆動源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、継ぎ足し可能な
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とで成るも
ので、特許請求の範囲に記載の貫入部材の一例たるもの
である。

【０００４】また、前記支柱３には直線状に延びてチェ
ーン部材８が設けられており、このチェーン部材８に
は、前記載荷台４に回転可能に取り付けられたスプロケ
ット９が噛合している。このスプロケット９の回転をセ
ンサ（図示せず）で検出することにより、その信号から
載荷台４の下降量、すなわち貫入ロッド７の貫入量（貫
入深さ）を割り出せるようになっている。この貫入ロッ
ド７の貫入量の割り出し方法については、特開平９−１
１１７４５号公報によっても公知となっているものであ
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
サウンディング試験を自動で行う。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１ＫＮ）が負荷されるとともに、必要に応じて
貫入ロッド７に回転が付与され、これにより貫入ロッド
７が地中に貫入される。

【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、荷重の変更等の貫入条件の変更が行われ
る。この貫入条件の変更の度に、その間の貫入ロッド７
の貫入量、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）及び荷重値が、試
験データとして制御ユニット（図示せず）によって取得
される。制御ユニットは、この試験データから１ｍ当た
りの半回転数（以下、Ｎ_ｓｗ値という）を求める。この
Ｎ_ｓｗ値により貫入深さ毎の地盤強度（その土地の硬
軟、締まり具合等）を判定し、その土地の地耐力を知る
ことができる。なお、貫入試験機１′の詳細な構造、動
作、作用効果等については、前述の特開平８−２９２１
４１号公報と同様であるので、同公報を参照されたい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のような試験にお
いては、荷重、半回転数だけでなく貫入ロッドを伝播す
る音も試験データとして重視される。これは、貫入ロッ
ドを伝播する音が土質に応じて変化する特性を持ち、こ
れから推定できる土質をＮ_ｓｗ値による地盤強度の判定
結果と照合することにより、判定結果の信頼性を著しく
向上することができるためである。しかし、地盤調査が
行われる建築現場、工事現場などでは、貫入試験機への
電源供給用発電機の作動音、その他の騒音が多く、貫入
ロッドを伝播する音を聴き取ることが極めて困難である
等の問題が発生していた。

【０００８】

【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、地中に貫入される貫入部材
と、この貫入部材が地中に貫入されるのにともなって当
該貫入部材を伝播する音を検出可能な音検出手段と、こ
の音検出手段によって検出された音の信号を無線送信す
る送信手段と、この送信手段から送信された音の信号を
受信する受信手段とを備えていることを特徴とするもの
である。なお、前記送信手段は、音検出手段から送られ
る音の信号を送信する手段と、これに電力を供給する電
源部とを備えていることが好ましい。また、前記音検出
手段および送信手段は、貫入部材に取り付けられるのが
好ましい。

【０００９】

【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、その基本的な構成は、上記従来の技術で紹介した特
開平８−２９２１４１号公報によって公知の貫入試験機
と同様である。よって、ここでは、特開平８−２９２１
４１号公報によって公知の貫入試験機と相違する構成に
ついて説明することとし、従来の技術の欄で既に紹介し
た構成部品には同様の符号を付し、その詳しい説明は省
略することとする。

【００１０】本貫入試験機１の貫入ロッド７には、その
ロッド部７ａに音信号送信ユニット１０が取り付けられ
ている。この音信号送信ユニット１０は、音検出手段１
１と、送信手段１２とから構成されており、音検出手段
１１によりロッド部７ａを伝播される音を検出し、これ
を送信手段１２から無線送信できるように構成されてい
る。また、この音信号送信ユニット１０は、磁石（図示
せず）によってロッド部７ａに吸着固定されるものであ
り、これにより着脱が容易になり、試験中、ロッド部７
ａを継ぎ足す場合等、容易に取付位置を変更することが
できる。

【００１１】前記音検出手段１１は、ロッド部７ａの表
面に密着できるように構成された圧電セラミックセンサ
で成る。この圧電セラミックセンサは、振動等の外力が
作用することにより、その外力の大きさに応じて出力電
気信号が変化する圧電素子から構成されているもので、
よって、この圧電セラミックセンサで成る音検出手段１
１は、貫入ロッド７を伝播する音によるロッド部７ａの
振動に応じた電気信号（以下、音信号という）を出力す
るようになっている。

【００１２】前記送信手段１２は、図１中に２点鎖線円
で囲って拡大表示しているように、前記音検出手段１１
に接続された増幅器１３と、この増幅器１３に接続され
た発振器１４と、この発振器１４に接続されたアンテナ
１５と、電力供給用の電源部（蓄電池；図示せず）とを
備え、音検出手段１１から出力される音信号（交流波
形）を増幅器１３で増幅し、これを発振器１４で変調し
てアンテナ１５から送信するように構成されている。な
お、前記電源部は、充電可能なものである。

【００１３】一方、貫入試験機を制御する制御ユニット
１６には、受信手段１７が設けられている。この受信手
段１７は、前記送信手段１２から送信される音信号に関
する電波を受信するアンテナ１８と、このアンテナ１８
に接続された同調器１９と、この同調器１９に接続され
た検波器２０と、この検波器２０に接続された出力器２
１とを備えて成る。アンテナ１８で受けられた様々な電
波は、同調器１９によって送信手段１２から送信された
電波のみに絞られ、さらに検波器２０によって検波され
て出力器２１によって出力される。また、出力器２１は
音処理部２２に接続されており、この音処理部２２に出
力器２１から出力された音信号が送られるようになって
いる。

【００１４】前記音処理部２２は、出力器２１から出力
された音信号（音）に、ノイズ除去処理・特定周波数帯
域強調処理等の所謂フィルタ処理と所定比率での増幅処
理とを施すように構成されており、これらの処理を施し
た後、音を順次記録部２３に記録（録音）処理するとと
もに、出力部２４に出力処理するようになっている。こ
の出力部２４にはヘッドホン２５が接続されており、こ
れを装着した作業者Ｐが出力部２４から出力された音を
現場で直接聴取できるようになっている。なお、制御ユ
ニット１６には、貫入試験機１を制御するために必要な
上述の構成以外の構成が含まれるが、これらについては
本例では図示・説明を省略する。

【００１５】上記貫入試験機１は、上述の特開平８−２
９２１４１号公報に示された貫入試験機と同様の動作に
より、日本工業規格Ａ１２２１のスウェーデン式サウン
ディング試験方法に準じた方法でサウンディング試験を
行うものである。このサウンディング試験においては、
先端のスクリューポイント７ｂが各土層に貫入される
際、その土層の土質に応じた音（スクリューポイント７
ｂと土、砂又は礫等との接触による音）がロッド部７ａ
を伝播され、この音（振動）が音検出手段１１で検出さ
れる。そして、この音検出手段１１によって検出された
音は、送信手段１２から無線送信され、受信手段１７に
よって受信される。

【００１６】音検出手段１１から音処理部２２までを有
線接続するものの場合、接続ケーブルが回転駆動される
貫入ロッド７ａに巻き付くため、音検出手段１１の貫入
ロッド７への取り付けは不可能であるが、本願では、音
信号を無線送信する構造となっているため、回転が付与
される貫入ロッド７に直接音検出手段１１を配置するこ
とが可能となる。このため、貫入ロッド７を伝播される
音を直接検出することができ、よって、得られる音信号
は貫入試験機１の作動音、周囲の騒音等の影響を受け
ず、かつ空中伝播等により減衰していない周波数特性が
極めて良好なもの、つまり、スクリューポイント７ｂと
土の接触によって起こる正確な音信号となる。

【００１７】前述のようにして受信手段１７に受信され
た音信号は、受信手段１７の出力器２１から音処理部２
２に送られ、ここでフィルタ処理及び増幅処理を受けた
後、記録部２３に記録処理されるとともに、増幅されて
出力部２４に出力処理される。このため、ヘッドホン２
５を装着した作業者Ｐは、周囲の騒音に妨害されること
なく貫入ロッド７を直接伝播する正確な音を聴取し、記
録することができる。従って、この音から推定できる土
質とＮ_ｓｗ値から得られた貫入深さ毎の地盤強度の判定
結果とを照合し、地盤強度の判定結果をより高精度で信
頼性の高いものとすることができる。

【００１８】前述の貫入ロッド７を伝播する音の記録に
おいては、この音情報と関連づけられて、その時点での
貫入ロッド７の貫入量、つまり、音が発生した深さ情報
も記録部２３に書き込まれる。この記録部２３に記録さ
れた音及び音に対応した深さ情報は、図２に示すよう
に、音処理部２２から当該音処理部２２に通信ポート
（図示せず）等の通信手段を介して接続される演算処理
ユニット２６に転送出力することが可能である。図２に
示した演算処理ユニット２６は、パソコンシステムであ
り、符号２６ａが演算処理回路・記憶装置等を備えた本
体部、２６ｂがキーボード、２６ｃがポインティングデ
バイス（マウス）、２６ｄがモニタ、２６ｅがスピーカ
である。この演算処理ユニット２６に送られた音及び深
さ情報は、演算処理ユニット２６に備えられた再生ソフ
トウェアにより処理され、深さ情報がモニタ２６ｄに表
示されながら音がスピーカ２６ｅ，２６ｅに再生出力さ
れる。

【００１９】図３は、前述の再生ソフトウェアの処理に
よる音再生時にモニタ２６ｄに表示されるウィンドウ３
０を示したものであり、このウィンドウ３０には、音処
理部２２から入力された音の全容が音波表示欄３１に波
形表示されるとともに、音の再生処理にともなって、対
応する深さ情報が深度表示欄３２のインジケータ表示部
３２ａ及び数値表示部３２ｂに表示される。なお、ウィ
ンドウ３０下部に設定されているのは、音の再生、停
止、一時停止、早送り、巻戻しの指示するための再生ボ
タン３３，停止ボタン３４，一時停止ボタン３５，早送
りボタン３６，巻戻しボタン３７及び別の音及び深さ情
報の取込み指示を行うための新規情報取込ボタン３８で
ある。

【００２０】前述のように記録部２３に記録された音及
び深さ情報を演算処理ユニット２６で処理することによ
り、試験終了後に記録部２３に記録された音を地中の深
さと照合しながら他の作業者が聞くことができ、音によ
る土質推定に客観的な判断を交え、より精度の高い土質
の推定を行うことができる。そして、前述のＮ_ｓｗ値か
ら得られた貫入深さ毎の地盤強度の判定結果をより高精
度で信頼性の高いものとすることができる。

【００２１】なお、以上の説明おいては出力部２４にヘ
ッドホン２５を接続したが、出力部２４にはスピーカ等
を接続してもよい。また、自動でサウンディング試験を
行う貫入試験機１を紹介したが、本発明の要旨は、手動
で貫入ロッド７を地中に貫入して貫入試験を行う機器に
も何ら変わりなく適用できるものであり、その結果得ら
れる作用効果についても同様である。さらに、記録部２
３に記録された音および深さ情報をパソコンシステム等
の演算処理ユニット２６に送り、ここで深さの表示およ
び記録音の再生を行うようにしたが、音処理部２２にモ
ニタ等の表示手段、キーボード・マウス等の入力手段お
よび再生ソフトウェアの機能を備えておき、この音処理
部２２において深さの表示と記録音の再生とを同期的に
行うようにしてもよい。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、貫入ロッド等の地中に
貫入される貫入部材に直接音検出手段を取り付けること
が可能になり、これにより、貫入部材を伝播される音を
直接検出することが可能になる。このため、土層の土の
種類に応じてスクリューポイントと土との接触で起こる
音を周波数特性の極めて良い状態で検出することがで
き、これを地盤調査現場周囲の騒音に妨げられることな
く、聴取・記録することが可能になる。従って、音によ
る貫入深さ毎の土質の推定結果とＮ_ｓｗ値による貫入深
さ毎の地盤強度判定結果とを照合し、高精度で信頼性の
高い地盤強度判定を行うことができる等の利点がある。
また、試験終了後に記録部に録音された音を再生して他
の作業者が聞くことができるので、客観的な判断を交え
て土質を推定することができる。よって、より精度の高
い土質の推定を行うことができる等の利点もある。

【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】本発明に係る貫入試験機における制御ユニット
と演算処理ユニットとを示す概略説明図である。

【図３】演算処理ユニットのモニタに表示されるウィン
ドウの説明図である。

【図４】従来例の説明図である。

【符号の説明】

１貫入試験機２錘３支柱４載荷台５チャック７貫入ロッド７ａロッド部７ｂスクリューポイント８チェーン部材９スプロケット１０音信号送信ユニット１１音検出手段１２送信手段１３増幅器１４発振器１５アンテナ１６制御ユニット１７受信手段１８アンテナ１９同調器２０検波器２１出力器２２音処理部２３記録部２４出力部２５ヘッドホン２６演算処理ユニット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】地中に貫入される貫入部材と、この貫入部
材が地中に貫入されるのにともなって当該貫入部材を伝
播する音を検出可能な音検出手段と、この音検出手段に
よって検出された音の信号を無線送信する送信手段と、
この送信手段から送信された音の信号を受信する受信手
段とを備えていることを特徴とする貫入試験機。
【請求項２】送信手段は、音検出手段から送られる音の
信号を送信する手段と、これに電力を供給する電源部と
を備えていることを特徴とする請求項１に記載の貫入試
験機。
【請求項３】音検出手段および送信手段は、貫入部材に
取り付けられることを特徴とする請求項１または請求項
２に記載の貫入試験機。