JP2004333396A - 地盤測定装置、地盤測定方法、地盤建設方法およびプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】地盤に設置した載荷板に重錘を落下させた場合に得られる荷重および変位の計測結果から、より正確に地盤に関する物理量を測定する。
【解決手段】地盤に設置された重錘を落下させた際に生じる時系列の荷重値および変位が荷重取得部２１０および変位取得部２２０によって取得されて補正部２３０に供給される。補正部２３０では、荷重値が出現時から最大値に達するまでの最大荷重到達時間と、変位が出現時から最大値に達するための最大変位到達時間とが一致し、かつ両方の出現時が一致するように供給された時系列の荷重値および変位を補正する。
【選択図】 図８
【解決手段】地盤に設置された重錘を落下させた際に生じる時系列の荷重値および変位が荷重取得部２１０および変位取得部２２０によって取得されて補正部２３０に供給される。補正部２３０では、荷重値が出現時から最大値に達するまでの最大荷重到達時間と、変位が出現時から最大値に達するための最大変位到達時間とが一致し、かつ両方の出現時が一致するように供給された時系列の荷重値および変位を補正する。
【選択図】 図８
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、地盤に関する物理量を測定する地盤測定装置、地盤測定方法、これらを利用した地盤建設方法およびプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地盤の剛性等の物理量を取得して評価する際には、ＦＷＤ（Ｆａｌｌｉｎｇ Ｗｅｉｇｈｔ Ｄｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）が用いられる。ＦＷＤは、試験対象である地盤上に設置される載荷板に重錘を落下させ、当該重錘落下によって前記載荷板に加わる荷重値と、重錘の落下に伴う地盤の変位とを計測する装置である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
そして、上記のようなＦＷＤ装置によって計測された地盤に加わる時系列の荷重値と、地盤の時系列の変位とに基づいて地盤に関する物理量を求め、物理量が所定の条件を満たすか否か等の評価を行っている。
【０００４】
以上のように地盤を評価する際に用いられる評価値として地盤反力係数（ｋ値）がある。従来、計測装置から図１に示すような時系列の荷重値および変位が得られた場合、以下のようにしてｋ値が求められていた。
【０００５】
図１に示すように、ＦＷＤ計測装置により得られる荷重値と変位との関係は、荷重値の最大値Ｐｐが出現した後に変位の最大値δｐが出現するといったこととなるが、従来はこのような最大荷重値Ｐｐと、最大値δｐと、重錘を落下させる載荷板の面積Ａとから、以下の式によってｋ値を求めている。
ｋ＝（Ｐｐ／Ａ）／δｐ
【０００６】
【特許文献１】
特許２５０６２８２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記式を用いた従来のｋ値導出方法では、図２に示すように、重錘が載荷板に落下したときの荷重値の変化量ΔＰと、それに伴う変位の変化量Δδの関係がどのような荷重を加えた場合であっても一定であること、つまり線形の関係にあることを前提としている。すなわち、上記式によるｋ値導出方法は、図３に示すように、時間的にずれがあるＦＷＤ装置による荷重値の計測結果と変位の計測結果について、その時間的なずれをなくすように単純にスケールを一致させてシフトさせれば両測定結果が重なるということを前提としたものとなっている。
【０００８】
しかしながら、図４に示すように、実際にＦＷＤ装置によって得られた荷重値の計測結果と変位の計測結果を時間的にシフトさせて重ねようとしても、両者は完全に重なるものではない。すなわち、図５において実線で示すように、実際にＦＷＤ装置によって得られる計測結果に基づく荷重値の変化量ΔＰと、それに伴う変位の変化量Δδの関係は一定ではなく、両者は線形の関係にあるとはいえない。
【０００９】
ＦＷＤ装置による計測結果がこのようになるのは載荷板と地盤面との微小の凹凸などに起因するものと考えられるが、このようなＦＷＤ装置から得られた結果に基づいて地盤の剛性等に関する物理量を求める場合に、従来のｋ値導出方法では線形でない結果を線形であると仮定しているので、かかる方法により導出された物理量の正確性に問題がある可能性が高いと考えられる。
【００１０】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、地盤に設置した載荷板に重錘を落下させた場合に得られる荷重および変位の計測結果から、より正確に地盤に関する物理量を測定することができる地盤測定装置、地盤測定方法、地盤建設方法およびプログラムを得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１にかかる発明は、測定対象である地盤に設置した載荷面に重錘を落下させた際に発生する荷重および前記地盤の変位に基づいて、当該地盤に関する物理量を測定する地盤測定装置であって、前記重錘を落下させた際に発生する時系列の荷重値を取得する荷重取得手段と、前記重錘を落下させた際の前記地盤の時系列の変位を取得する変位取得手段と、前記荷重取得手段によって取得された時系列の荷重値および前記変位取得手段によって取得された時系列の変位を補正する手段であって、前記荷重取得手段によって取得された荷重の出現時から最大値となる時までの最大荷重到達時間と、前記変位取得手段によって取得された変位の出現時から最大値となる時までの最大変位到達時間とを一致させるとともに、荷重および変位の出現時を一致させる補正手段とを具備することを特徴とする地盤測定装置である。
【００１２】
請求項１にかかる発明によれば、地盤に設置した載荷面に重錘を落下させた際に生じる時系列の荷重値および変位を取得し、取得した時系列の荷重値および変位が、荷重値が出現時から最大値に達するまでの最大荷重到達時間と、変位が出現時から最大値に到達するまでの最大変位到達時間とが一致するように補正されるとともに、荷重値と変位の出現時とが一致するように補正される。したがって、地盤に加える種々の荷重値とそれによって生じる変位との対応関係を求めることができ、つまり実際には非線形の関係となる荷重値と変位との対応関係を求めることができる。このような対応関係そのものを物理量として、またはこの対応関係に基づいて地盤に関する物理量を測定することができ、より正確な物理量の測定が可能となる。
【００１３】
また、請求項２にかかる発明は、請求項１にかかる発明の構成において、前記補正手段によって補正された時系列の荷重値および時系列の変位に基づいて、前記地盤の地盤反力係数を導出する導出手段をさらに具備することを特徴とする。
【００１４】
請求項２にかかる発明によれば、補正によって求められた地盤に加える種々の荷重値とそれによって生じる変位との関係に基づいて、地盤の地盤反力係数を求めることができる。
【００１５】
また、請求項３にかかる発明は、請求項２にかかる発明の構成において、前記導出手段は、前記補正手段による補正後の前記時系列の荷重値および変位から、一部の荷重値および変位を抽出し、抽出した荷重値および変位に基づいて前記地盤の地盤反力係数を導出することを特徴とする。
【００１６】
請求項３にかかる発明によれば、補正手段によって補正された時系列の荷重値および変位から、一部の荷重値および変位を抽出して地盤反力係数を導出することができるので、より確からしい値を求めるために必要な部分のみを抽出して地盤反力係数を求めることができる。
【００１７】
また、請求項４にかかる発明は、請求項３にかかる発明の構成において、前記導出手段は、前記出現時から前記最大荷重到達時間および前記最大変位到達時間までの区間における前記地盤に加える荷重値とそれによって生じる変位との関係に基づいて抽出する一部の荷重値および変位を決定することを特徴とする。
【００１８】
請求項４にかかる発明によれば、取得された時系列の荷重値および変位を補正することによって得られた時系列の荷重値および変位から求まる荷重値と変位との関係から、つまり地盤に設置した載荷面に重錘を落下させることで取得された実測結果を基にして、地盤反力係数導出のために抽出する部分を決定することができる。
【００１９】
また、請求項５にかかる発明は、請求項４にかかる発明の構成において、前記導出手段は、前記出現時から前記最大荷重到達時間および前記最大変位到達時間までの全区間における前記地盤に加える荷重値とそれによって生じる変位との関係が、加える荷重が大きくなるにつれて変位／荷重が小さくなる傾向を示す場合には前記全区間の後半区間に属する荷重値および変位に基づいて地盤反力係数を導出することを特徴とする。
【００２０】
請求項５にかかる発明によれば、補正手段による補正後の時系列の荷重値および変位から求まる荷重値と変位との関係が、加える荷重が大きくなるにつれて変位／荷重が小さくなる傾向を示す場合には、後半区間に属する荷重値および変位に基づいて地盤反力係数を導出する。つまり、加える荷重値が大きくなるにつれて変位／荷重値が小さくなる傾向を示す場合には、荷重発生初期段階において載荷面と地盤の接触状態が不安定等に起因して重錘落下による荷重が地盤に十分に伝わっていないと考えられるので、後半区間を用いることで十分に荷重が伝わっていない段階における計測結果を用いることがないので、より正確な地盤反力係数の導出に資することになる。
【００２１】
また、請求項６にかかる発明は、請求項２にかかる発明の構成において、前記導出手段は、測定対象である地盤の質に基づいて、前記補正手段による補正後の前記時系列の荷重値および変位から一部の荷重値および変位を抽出し、抽出した荷重値および変位に基づいて前記地盤の地盤反力係数を導出することを特徴とする。
【００２２】
請求項６にかかる発明によれば、測定対象である地盤の質に基づいて、補正後の時系列の荷重値および変位の一部が抽出され、抽出されたものに基づいて地盤反力係数が導出される。したがって、地盤の質に応じて最適であろうと考えられる部分の荷重値および変位を抽出して地盤反力係数を求めることができ、より正確な値の導出に資することができる。
【００２３】
また、請求項７にかかる発明は、請求項２にかかる発明の構成において、前記導出手段は、ユーザからの指示に基づいて、前記補正手段による補正後の前記時系列の荷重値および変位から一部の荷重値および変位を抽出し、抽出した荷重値および変位に基づいて前記地盤の地盤反力係数を導出することを特徴とする。
【００２４】
請求項７にかかる発明によれば、ユーザからの指示に基づいた部分の荷重値および変位が抽出され、抽出した部分の荷重値および変位に基づいて地盤反力係数が導出される。したがって、ユーザがその経験から得た知識や種々の条件を考慮した上で、より正確な地盤反力係数が得られるであろう部分や、施工状況等に応じて必要となる地盤反力係数が得られる部分を指示することで、かかる部分が抽出されて地盤反力係数の導出に用いられ、より適切な地盤反力係数の導出に資することができる。
【００２５】
また、請求項８にかかる発明は、請求項２にかかる発明の構成において、前記導出手段は、前記補正手段による補正後の前記時系列の荷重値および変位から一部の荷重値および変位を複数抽出し、複数抽出した一部の荷重値および変位の各々に基づいて地盤反力係数の候補を求めることを特徴とする。
【００２６】
請求項８にかかる発明によれば、補正された時系列の荷重値および変位の複数の部分が抽出され、これらの部分の各々に基づいて地盤反力係数の候補が導出される。したがって、ユーザは経験から得た知識や種々の条件等を考慮し、このように導出された地盤反力係数の候補を選択することができ、より正確な地盤反力係数の導出に資することができる。
【００２７】
また、請求項９にかかる発明は、請求項２にかかる発明の構成において、前記導出手段は、前記補正手段による補正後の前記時系列の荷重値および変位から、前記荷重値および変位の最大値と、これらが最大になった時点の直前の荷重値および変位を抽出し、抽出した荷重値および変位に基づいて前記地盤の地盤反力係数を導出することを特徴とする。
【００２８】
請求項９にかかる発明によれば、荷重値および変位が最大値付近であり、かつその直前のデータを用いることから荷重値および変位が増加傾向にあるときの状態を反映した地盤反力係数を求めることができる。
【００２９】
また、請求項１０にかかる発明は、請求項２にかかる発明の構成において、前記導出手段は、前記補正手段による補正後の前記時系列の荷重値および変位から、前記荷重値および変位が最大値となった時点の荷重値および変位を抽出し、抽出した荷重値および変位に基づいて前記地盤の地盤反力係数を導出することを特徴とする。
【００３０】
請求項１０にかかる発明によれば、荷重値および変位の最大値を用いて地盤反力係数が求められるので、荷重および変位が０から最大値となるまでの平均的な地盤の挙動を反映した地盤反力係数を得ることができる。
【００３１】
また、請求項１１にかかる発明は、請求項１ないし１０のいずれかにかかる発明の構成において、前記荷重取得手段は、前記重錘を落下させた後の除荷時における時系列の荷重値を取得し、前記変位取得手段は、前記除荷時における時系列の変位を取得することを特徴とする。
【００３２】
請求項１１にかかる発明によれば、衝撃荷重が加わった後除荷時の荷重値および変位の関係を得ることができ、例えば施工時に最大荷重が作用した後、道路等として供用される地盤の剛性評価等のための資料として用いることができる。
【００３３】
また、請求項１２にかかる発明は、請求項１にかかる発明の構成において、前記補正手段によって補正された時系列の荷重値および時系列の変位に基づいて、前記地盤の地盤反力係数を導出する導出手段をさらに具備し、前記荷重取得手段は、前記重錘を落下させた後の除荷時における時系列の荷重値を取得し、前記変位取得手段は、前記除荷時における時系列の変位を取得し、前記導出手段は、ユーザからの指示に基づいて、前記補正手段による補正後の前記除荷時における時系列の荷重値および変位から一部の荷重値および変位を抽出し、抽出した荷重値および変位に基づいて前記地盤の地盤反力係数を導出することを特徴とする。
【００３４】
請求項１２にかかる発明によれば、衝撃荷重が加わった後除荷時の荷重値および変位の関係を得ることができ、除荷時の荷重値および変位の中から、ユーザからの指示に基づいた部分の荷重値および変位が抽出され、抽出した部分の荷重値および変位に基づいて地盤反力係数が導出される。したがって、ユーザが施工状況や地盤の供用態様等に応じた部分を指示することで、かかる部分が抽出されて地盤反力係数の導出に用いられ、より適切な地盤反力係数の導出に資することができる。
【００３５】
また、請求項１３にかかる発明は、請求項１２にかかる発明の構成において、前記導出手段は、前記補正手段による補正後の時系列の荷重値および変位から、前記荷重値および変位の最大値と、これらが最大となった時点の直後の荷重値および変位を抽出し、抽出した荷重値および変位に基づいて前記地盤の地盤反力係数を導出することを特徴とする。
【００３６】
請求項１３にかかる発明によれば、荷重値および変位が最大値付近であり、かつその直後のデータを用いることから荷重値および変位が減少傾向にあるときの状態を反映した地盤反力係数を求めることができる。
【００３７】
また、請求項１４にかかる発明は、請求項１ないし１３のいずれかにかかる発明の構成において、前記荷重取得手段は、前記重錘を落下させた後の除荷時における時系列の荷重値と、除荷後の所定タイミングで再度前記重錘を落下させた際に発生する時系列の荷重値を取得し、前記変位取得手段は、前記重錘を落下させた後の除荷時における時系列の変位と、再度前記重錘を落下させた際に発生する時系列の変位を取得することを特徴とする。
【００３８】
請求項１４にかかる発明によれば、重錘を落下させることにより荷重を加えた後、再度重錘を落下させて荷重を加えたときに生じる時系列の荷重値および変位を得ることができ、複数回の衝撃荷重が加わった場合の地盤の挙動を推測等、地盤剛性評価のための資料として利用することができる。
【００３９】
また、請求項１５にかかる発明は、測定対象である地盤に設置した載荷面に重錘を落下させた際に発生する荷重および前記地盤の変位に基づいて、当該地盤に関する物理量を測定する地盤測定方法であって、前記重錘を落下させた際に発生する時系列の荷重値を取得する荷重取得ステップと、前記重錘を落下させた際の前記地盤の時系列の変位を取得する変位取得ステップと、前記荷重取得ステップによって取得された時系列の荷重値および前記変位取得ステップによって取得された時系列の変位を補正するステップであって、前記荷重取得ステップによって取得された荷重の出現時から最大値となる時までの最大荷重到達時間と、前記変位取得ステップによって取得された変位の出現時から最大値となる時までの最大変位到達時間とを一致させるとともに、荷重および変位の出現時を一致させる補正ステップとを具備することを特徴とする地盤測定方法である。
【００４０】
請求項１５にかかる発明によれば、地盤に設置した載荷面に重錘を落下させた際に生じる時系列の荷重値および変位を取得し、取得した時系列の荷重値および変位が、荷重値が出現時から最大値に達するまでの最大荷重到達時間と、変位が出現時から最大値に到達するまでの最大変位到達時間とが一致するように補正されるとともに、荷重値と変位の出現時とが一致するように補正される。したがって、地盤に加える種々の荷重値とそれによって生じる変位との対応関係を求めることができ、このような対応関係そのものを物理量として、またはこの対応関係に基づいて地盤に関する物理量を測定することができ、より正確な物理量の測定が可能となる。
【００４１】
また、請求項１６にかかる発明は、請求項１５にかかる発明の構成において、前記荷重取得ステップでは、前記重錘を落下させた後の除荷時における時系列の荷重値を取得し、前記変位取得ステップでは、前記除荷時における時系列の変位を取得することを特徴とする。
【００４２】
請求項１６にかかる発明によれば、衝撃荷重が加わった後除荷時の荷重値および変位の関係を得ることができ、例えば施工時に最大荷重が作用した後、道路等として供用される地盤の剛性評価等のための資料として用いることができる。
【００４３】
また、請求項１７にかかる発明は、請求項１５にかかる発明の構成において、前記荷重取得ステップでは、前記重錘を落下させた後の除荷時における時系列の荷重値と、除荷後の所定のタイミングで再度前記重錘を落下させた際に発生する時系列の荷重値を取得し、前記変位取得ステップでは、前記重錘を落下させた後の除荷時における時系列の変位と、再度前記重錘を落下させた際に発生する時系列の変位を取得することを特徴とする。
【００４４】
請求項１７にかかる発明によれば、重錘を落下させることにより荷重を加えた後、再度重錘を落下させて荷重を加えたときに生じる時系列の荷重値および変位を得ることができ、複数回の衝撃荷重が加わった場合の地盤の挙動を推測等、地盤剛性評価のための資料として利用することができる。
【００４５】
また、請求項１８にかかる発明は、地盤を建設する建設ステップと、前記建設ステップで建設された地盤に設置した載荷面に重錘を落下させるとともに、当該重錘の落下の際に発生する時系列の荷重値と当該地盤の時系列の変位を計測する計測ステップと、前記計測ステップで計測された時系列の荷重値および時系列の変位を補正するステップであって、計測された荷重の出現時から最大値となる時までの最大荷重到達時間と、計測された変位の出現時から最大値となる時までの最大変位到達時間とを一致させるとともに、荷重および変位の出現時を一致させる補正ステップとを具備することを特徴とする地盤建設方法である。
【００４６】
請求項１８にかかる発明によれば、補正ステップで補正された時系列の荷重値および変位から、地盤に加える種々の荷重値とそれによって生じる変位との対応関係を求めることができ、このような対応関係そのものを物理量として、またはこの対応関係に基づいて地盤に関する物理量を測定することができ、かかる測定結果に基づいて建設地盤が設計条件に合致しているか否かを判別することができる。
【００４７】
また、請求項１９にかかる発明は、地盤層を建設する第１建設ステップと、前記建設ステップで建設された地盤層に設置した載荷面に重錘を落下させるとともに、当該重錘の落下の際に発生する時系列の荷重値と当該地盤の時系列の変位を計測する計測ステップと、前記計測ステップで計測された時系列の荷重値および時系列の変位を補正するステップであって、計測された荷重の出現時から最大値となる時までの最大荷重到達時間と、計測された変位の出現時から最大値となる時までの最大変位到達時間とを一致させるとともに、荷重および変位の出現時を一致させる補正ステップと、前記補正ステップによって補正された時系列の荷重値および時系列の変位に基づいて、前記第１建設ステップで建設された地盤層に関する物理量を導出する物理量導出ステップと前記物理量導出ステップによって導出された前記地盤層に関する物理量が予め決められた設計条件を満たすか否かを判別し、予め決められた設計条件を満たした場合には、当該地盤層の上にさらに地盤層を建設する第２建設ステップとを具備することを特徴とする地盤建設方法である。
【００４８】
請求項１９にかかる発明によれば、地盤層が建設された後、かかる地盤層に対して、重錘落下によって生じる時系列の荷重値および変位が計測され、かかる計測結果が補正される。補正された時系列の荷重値および変位から、地盤に加える種々の荷重値とそれによって生じる変位との対応関係を求めることができ、この対応関係に基づいて地盤に関する物理量を測定することができる。かかる測定結果に基づいて建設地盤が設計条件に合致しているか否かを判別することができ、かかる判別結果がよい場合には上記地盤層の上にさらに地盤層を建設することができる。
【００４９】
また、請求項２０にかかる発明は、コンピュータを、地盤に設置した載荷面に重錘を落下させた際に発生する時系列の荷重値を取得する荷重取得手段、前記重錘を落下させた際の前記地盤の時系列の変位を取得する変位取得手段、前記荷重取得手段によって取得された時系列の荷重値および前記変位取得手段によって取得された時系列の変位を補正する手段であって、前記荷重取得手段によって取得された荷重の出現時から最大値となる時までの最大荷重到達時間と、前記変位取得手段によって取得された変位の出現時から最大値となる時までの最大変位到達時間とを一致させるとともに、荷重および変位の出現時を一致させる補正手段として機能させることを特徴とするプログラムである。
【００５０】
請求項２０にかかるプログラムをコンピュータに実行させることで、地盤に設置した載荷面に重錘を落下させた際に生じる時系列の荷重値および変位を取得し、取得した時系列の荷重値および変位が、荷重値が出現時から最大値に達するまでの最大荷重到達時間と、変位が出現時から最大値に到達するまでの最大変位到達時間とが一致するように補正されるとともに、荷重値と変位の出現時とが一致するように補正される。したがって、地盤に加える種々の荷重値とそれによって生じる変位との対応関係を求めることができ、つまり実際には非線形の関係となる荷重値と変位との対応関係を求めることができる。このような対応関係そのものを物理量として、またはこの対応関係に基づいて地盤に関する物理量を測定することができ、より正確な物理量の測定が可能となる。
【００５１】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる地盤測定装置、地盤測定方法、地盤建設方法およびプログラムの好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００５２】
Ａ．実施形態
図６は、本発明の一実施形態にかかる地盤測定システムの構成を示す。同図に示すように、地盤計測装置１００と、ＰＣ２００とを備えており、かかる地盤測定システムでは、地盤計測装置１００が地盤に加えた荷重値と地盤の変位とを計測してＰＣ２００に供給し、かかる計測結果に基づいてＰＣ２００が地盤に関する物理量を測定するようになっている。
【００５３】
地盤計測装置１００は、載荷部１と、支持体２と、荷重計測手段３と、主軸４と、重錘５と、不動部６と、変位計測手段７とを備えている。
【００５４】
載荷部１は、金属などの剛体で構成され、測定対象となる地盤Ｇの上面に接触するよう設置される。支持体２は、載荷部１の上側に設けてあり、金属などの剛体からなる。支持体２は、上支持板２ａと下支持板２ｂとの間を複数の支柱２ｃで連結した構造体であり、その上支持板２ａの上面には、落下した重錘５を受けるダンパー２ｄが設けてある。
【００５５】
荷重計測手段３は、荷重を電圧の変化として検出するロードセルなどからなる。荷重計測手段３は、支持体２の下支持板２ｂと載荷部１との間に介在してある。この荷重計測手段３は、支持体２に重錘５を落下したときに、載荷部１に生じた地盤Ｇに加わる衝撃荷重を計測する。
【００５６】
主軸４は、載荷部１に対して鉛直となる軸線に沿う態様で支持体２を介して載荷部１に連結してある。
【００５７】
重錘５は、複数の錘板を組み合わせてなるものであり、その総質量を可変できる。係合部５ｃは、主軸４の軸線に沿って移動可能になされており、その移動可能な位置で固定できるようになっている。重錘５は、固定された当該係合部５ｃに係合されることでその位置が保持されており、計測時にはかかる係合状態を解除することで重錘５が保持位置から落下し、支持体２の上側に設けられたダンパー２ｄに衝突する。なお、係合部５ｃの固定位置を変動させることで、重錘５の落下高さを調整することができる。
【００５８】
不動部６は、金属などの剛体からなり、重錘５の落下とは独立しており、重錘５の落下時においてその位置が変動しないようになっている。変位計測手段７は、不動部６側に設けてあり、主軸４の位置変位を計測する。変位計測手段７は、例えば主軸４に基準位置を設け、この基準位置の移動を計測する。この変位計測手段７は、重錘５を落下させたときの主軸４の位置変位から地盤Ｇのたわみ（変位）量を計測する。
【００５９】
以上が地盤計測装置１００の構成であり、荷重および変位の計測を行う場合には、係合部５ｃと重錘５の係合状態を解除する。これにより図７に示すように重錘５が落下してダンパー２ｄに衝突する。かかる重錘５の落下に伴って支持体２および載荷部１を介して地盤Ｇに衝撃荷重が加わり、その荷重が荷重計測手段３によって計測される。また、この荷重によって地盤Ｇがδだけ沈下すると、その沈下に伴って載荷部１とこれに連結される支持体２および主軸４が下方側に移動する。つまり、主軸４が地盤Ｇの沈下量δと同じだけ下方側に移動し、この移動量を変位計測手段７が計測することで地盤Ｇの変位δを計測することができるのである。
【００６０】
図６に示すＰＣ２００には、以上のような構成の地盤計測装置１００によって計測された時系列の荷重と、時系列の変位とが供給され、ＰＣ２００においてこれらの計測結果に基づいて地盤Ｇに関する物理量を導出するための処理が行われる。なお、地盤計測装置１００とＰＣ２００を信号ケーブル等によって接続し、計測時に計測結果をリアルタイムで地盤計測装置１００からＰＣ２００に送信することで計測結果を供給するようにしてもよいし、一旦地盤計測装置１００において可搬型記録媒体に計測結果を記録させ、かかる可搬型記録媒体からＰＣ２００にセットしてこれに記録された計測結果を読み出すことによりＰＣ２００が計測結果を取り込むようにしてもよいし、地盤計測装置１００の計測結果のＰＣ２００への供給方法は任意である。
【００６１】
ＰＣ２００は、地盤計測装置１００から供給される計測結果に基づいて、測定対象である地盤Ｇの剛性などに関する物理量を導出する処理を行うためのプログラムを内蔵するハードディスクドライブ等の外部記憶装置に記憶している。かかる外部記憶装置に記憶されているプログラムを実行することでＰＣ２００は図８に示すような機能を備えた地盤測定装置として機能する。
【００６２】
図８に示すように、ＰＣ２００は、荷重取得部２１０と、変位取得部２２０と、補正部２３０と、ｋ値導出部２４０と、出力部２５０とを備える。
【００６３】
荷重取得部２１０は、上述したように地盤計測装置１００によって計測された時系列の荷重値を取得する。また、変位取得部２２０は、地盤計測装置１００によって計測された時系列の変位を取得する。ここで、荷重取得部２１０および変位取得部２２０によるこれらのデータの取得方法は、可搬型記録媒体にこれらのデータが記録されている場合にはかかる可搬型記録媒体から当該データを読み出すことにより取得し、地盤計測装置１００によって計測される値がリアルタイムでＰＣ２００に供給される場合には当該供給される値を取得する。
【００６４】
また、荷重取得部２１０および変位取得部２２０によって取得される時系列の荷重値および変位は、それぞれ地盤計測装置１００の荷重計測手段３および変位計測手段７によって微小時間（例えば、０．２ｍｓｅｃ）ごとに計測された値、つまり図９に示すように計測開始（ｔ＝０）から微小時間単位でステップする時刻ごとに計測された荷重値および変位の値であり、荷重取得部２１０および変位取得部２２０は図９に示すようなテーブルを作成する。
【００６５】
補正部２３０は、荷重取得部２１０によって取得された時系列の荷重値と、変位取得部２２０によって取得された時系列の変位といったデータを補正し、補正した時系列の荷重値および変位をｋ値導出部２４０に出力する。
【００６６】
補正部２３０による補正処理の内容について、荷重取得部２１０および変位取得部２２０によって図１０に示すような時系列の荷重値および変位が得られた場合を例に挙げて説明する。
【００６７】
図１１に示すように、まず補正部２３０は、荷重値の出現時ｔｐ０、変位の出現時ｔｄ０を特定する。ここで、出現時とは、荷重取得部２１０によって取得される荷重値が０から変化した時点、および変位取得部２２０によって取得される変位が０から変化した時点である。
【００６８】
このように荷重値の出現時ｔｐ０、変位の出現時ｔｄ０を特定すると、これらの出現時が一致するように荷重値および変位データの時刻を修正する（ステップＳａ１）。すなわち、荷重値の出現時ｔｐ０＝０、変位の出現時ｔｄ０＝０とし、出現時以降の荷重値に対応する時刻ｔｎはｔｎ−ｔｐ０、変位に対応する時刻ｔｎはｔｎ−ｔｄ０にするといった補正を行う。
【００６９】
このように出現時が一致（０となる）するように、荷重値および変位が対応する時刻を補正すると、補正部２３０は、荷重値の出現時ｔｐ０と荷重値が最大値Ｐｐとなる時ｔｐｐまでの時間である最大荷重到達時間Ｔｐと、変位の出現時ｔｄ０と、変位が最大値δｐとなる時ｔｄｐまでの時間である最大変位到達時間Ｔｄとを求める（ステップＳａ２）。
【００７０】
以上のように最大荷重到達時間Ｔｐと最大変位到達時間Ｔｄを求めると、補正部２３０は、求めたＴｐとＴｄが一致するか否かを判別し（ステップＳａ３）、一致しないと判別した場合には時系列の変位データを修正する処理を行う（ステップＳａ４）。なお、実際に得られた計測のほとんどは、最大変位到達時間Ｔｄが最大荷重到達時間Ｔｐと一致しないため、ほとんどのケースでステップＳａ３の修正処理が行われることになる。
【００７１】
時系列の変位データの修正処理では、最大変位到達時間Ｔｄが最大荷重到達時間Ｔｐと一致するようにする。具体的には、図１２に示すように、微小時間ごと時刻に対応する変位からなるデータのうち、各時刻に対してＴｐ／Ｔｄを乗算する。例えば、Ｔｐ／Ｔｄが９／１０であれば各時刻に対して９／１０が乗算されることになり、時刻１０ｍｓｅｃが９ｍｓｅｃに修正されることになる。
【００７２】
このように時刻の修正が終了すると、補正部２３０は、修正された時刻ごとの変位のデータから、修正前の時刻に対応する変位を求める。すなわち、修正前の時刻は、０から微小時間（０．２ｍｓｅｃ）ごとステップする時刻であるが、上記のようにＴｐ／Ｔｄを時刻に乗算することで、修正前の時刻と対応しない時刻（時刻９．１８、８．１、８．２８）が現れる一方で修正前の時刻（時刻９．２、１０．２）に対応するものが消えてしまうことになるので、修正前の時刻ごとの荷重値からなる時系列の荷重値データとの時刻の整合性がとれない。
【００７３】
したがって、補正部２３０は、時刻修正後の時刻と変位との関係から、修正前の時刻（０から０．２ｍｓｅｃごとにステップする時刻）に対応する変位を補間演算を行うことにより求め、修正前の時刻とこれに対応する変位からなるデータに修正する。例えば、時刻９．２に対応する変位Ｘは、修正時刻９．１８に対応する変位δ１０．２（ａとする）と、修正時刻９．３６に対応する変位δ１０．４（ｂとする）から、以下の式により求めることができる。
Ｘ＝ａ×８／９＋ｂ×１／９
【００７４】
以上のように補正部２３０による補正処理では、Ｔｐ＝Ｔｄの場合には（ステップＳａ２の判別「Ｙｅｓ」）、図１０に示すように出現時ｔｐ０とｔｄ０、最大時ｔｐｐとｔｄｐと一致していないデータにおける変位データの時刻をｔｐ０−ｔｄ０、つまり出現時のずれている時間分だけシフトさせて、図１３に示すように両者の出現時を一致させるといった処理が行われる。
【００７５】
一方、ＴｐがＴｄと一致しない場合には（ステップＳａ２の判別「Ｎｏ」）、図１４に示すように、修正後の変位データの時刻をｔｐ０−ｔｄ０だけシフトした後（図１４左側）、最大変位到達時間Ｔｄが最大荷重到達時間Ｔｐと一致するように変位データを修正するといった処理が行われる（図１４右側）。
【００７６】
このような補正処理が行われた後の時系列の荷重値データおよび時系列の変位データがｋ値導出部２４０に出力される（ステップＳａ５）。
【００７７】
図８に示すｋ値導出部２４０は、上記のように補正部２３０によって補正された時系列の荷重値データおよび時系列の変位データに基づいて、以下のようにして測定対象である地盤Ｇに関する物理量である地盤反力係数（ｋ値）を求める。
【００７８】
まず、上述した補正部２３０による補正後のデータによって定まる当該地盤Ｇに関する荷重値と変位の対応関係、つまり加える荷重とそれによって生じる変位の関係に基づいて、ｋ値を導出するためにどの部分（時間的な部分）の荷重値および変位データを利用するかを決定する。
【００７９】
より具体的には、ｋ値導出部２４０は、荷重値および変位の出現時から最大値までの全区間（Ｔｐ＝Ｔｄ）において、地盤に加える荷重値とそれによって生じる変位との関係が、加える荷重が大きくなるにつれて変位／荷重が小さくなる傾向を示す場合には上記全区間のうち、後半部分の区間の一部または全部の荷重値および変位データをｋ値導出のために用いる部分として抽出する。
【００８０】
すなわち、補正部２３０による補正後の時系列の荷重値および変位データに基づいて、同時刻に対応する荷重値と変位を、縦軸を荷重値、横軸を変位とするグラフ上にプロットした際に、図１５中実線で示すようにそのプロット結果の近似曲線が下側に凸となる場合には、後半区間の一部または全部の荷重値および変位データを用いる。
【００８１】
本実施形態におけるｋ値導出部２４０は、下側に凸の場合には後半区間であって、かつ荷重値および変位の最大値が得られた時点ｔｐｐ（ｔｄｐ）における荷重値と変位と、それよりも予め決められた一定時間（例えば、１ｍｓｅｃ）前の時点における荷重値および変位とを用いてｋ値を求める。なお、このような一定時間は固定値であってもよいが、地盤の土質等に応じて複数用意しておき、測定対象である地盤に対応したものを自動的に選択して用いるようにしてもよいし、測定者が任意に選択するようにしてもよい。
【００８２】
以上のようにしてｋ値導出のために用いるデータを決定すると、ｋ値導出部２４０は、決定した２つの時点における荷重値と変位、つまり最大値が得られた時点の荷重値Ｐｐおよび変位δｐと、それよりも一定時間前の時点の荷重値Ｐｐ−αおよび変位δｐ−αと、載荷部１の面積Ａとから以下の式によりｋ値を導出する。なお、荷重値および変位の計測ステップ時間が０．２ｍｓｅｃであり、一定時間が１ｍｓｅｃである場合にはα＝５となり、最大値時点の荷重値および変位よりも５つ前の時点のデータが用いられる。
ｋ＝（（Ｐｐ）−（Ｐｐ−α））／Ａ／（（δｐ）−（δｐ−α））
【００８３】
一方、地盤に加える荷重値とそれによって生じる変位との関係が、加える荷重が大きくなるにつれて変位／荷重が大きくなる傾向を示す場合には上記全区間のデータのうち、変位δが予め定められた値（本実施形態では、１．２５ｍｍとする）に最も近い値となる時刻の変位および荷重値を用いてｋ値を導出する。かかる時刻の荷重値をＰｎ、変位をδｎ（≒１．２５ｍｍ）とすると、以下の式によりｋ値を求める。
ｋ＝（Ｐｎ）／Ａ／（δｎ）
【００８４】
そして、ｋ値導出部２４０は、このようにして求めたｋ値を図８に示す出力部２５０に出力する。
【００８５】
出力部２５０は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）などの画像表示手段、プリンタなどの画像形成手段、または外部装置にデータを出力する通信手段等を備えており、補正部２３０によって得られた補正後の時系列の荷重値および変位や、ｋ値導出部２４０によって導出されたｋ値を表示部に表示したり、紙等に印刷したり、他の装置に通信回線等を介して送信したりするといった出力処理を行う。
【００８６】
また、出力部２５０は、補正部２３０から供給される補正後の時系列の荷重値および変位から定まる荷重値と変位との対応関係をグラフ（図１５や図１６参照）等で表示部に表示等して出力するようにしてもよいし、図１３や図１４に示す荷重値、変位と時間的な変動を示すグラフなど表示等して出力するようにしてもよい。さらに、出力部２５０が、補正前の時系列の荷重値および変位に基づくグラフなどを表示するようにしてもよく、かかる装置において得られる種々の計測結果、処理結果等を表示等して出力するようにしてもよい。
【００８７】
以上が本実施形態にかかる地盤測定システムであり、かかるシステムによれば、以下のような理由によって測定対象である地盤の地盤反力係数（ｋ値）といった地盤に関する物理量をより正確に求めることができる。
【００８８】
すなわち、従来のｋ値導出方法では、計測された荷重値および変位の最大値のみに着目するとともに、荷重値と変位との関係が線形であることを前提としてｋ値を求めていため、図１５および図１６において破線で示すような傾きで表されるｋ値が得られることになっていた。
【００８９】
しかしながら、実際に計測装置による計測結果に基づく荷重値と変位の関係は線形ではない場合がほとんどであり（図１５および図１６の実線参照）、上記のような線形であることを前提として求めたｋ値の正確性については問題があると考えられる。
【００９０】
これに対し、本実施形態では、上述したように計測されたデータを、最大荷重到達時間Ｔｐと最大変位到達時間Ｔｄとを一致させるとともに、本来はずれて計測される荷重値および変位の出現時を一致させるよう補正している。このような補正を行うことで、荷重値の最大値と変位の最大値との関係のみならず、測定対象である地盤に加える種々の荷重値（０〜最大値までの多数の値）と、それによって生じる変位との関係を求めることができる。そして、このような補正後のデータから求まる非線形な関係に基づいて地盤に関する物理量であるｋ値を導出している。つまり、誤った前提ではなくこれらの関係が非線形であることを前提としてｋ値を導出することができ、また荷重および変位の最大値以外の部分を考慮したｋ値の導出も可能となるので、より正確なｋ値が得られるようになる。
【００９１】
さらに、本実施形態では、上記のように補正することにより得られた荷重値と変位との関係の中から、その関係の傾向からより確からしい値が得られるであろう一部のデータを抽出し、その抽出した荷重と変位の関係からｋ値を求めるようにしている。
【００９２】
すなわち、加える荷重が大きくなるについて変位／荷重が小さくなるといった傾向が見られる場合（図１５に示す下側に凸の場合）、後半区間のデータを用いてｋ値を導出している。これは、荷重値と変位との関係が図１５に示すような下側に凸となる関係である場合、荷重発生初期段階において載荷部１の端面において礫質土の凹凸によって載荷部１と地盤の接触状態が不安定なものとなり、重錘落下による荷重が地盤に十分に伝わっていないと考えられる。
【００９３】
このような状況では、荷重発生初期段階、つまり前半区間の計測結果から求められる荷重値と変位の関係が確かなものである可能性は低いと考えられる。一方、このようなケースでは荷重発生からある程度の時間が経過すると、荷重が地盤に十分に伝わることになり、荷重が十分に伝えられた後の計測結果から求められる荷重値と変位の関係はより正確なものであると考えられる。よって、このようなケースでは、上記のように正確である可能性の高い後半区間のデータを用いてｋ値を導出することで、より正確なｋ値が導出することができる。
【００９４】
一方、加える荷重が大きくなるにつれて変位／荷重が小さくなるといった傾向が見られる場合（図１６に示す上側に凸の場合）、前半区間のデータを用いてｋ値を導出している。これは、荷重値と変位との関係が図１６に示すような上側に凸となる関係である場合、測定対象である地盤が礫分の少ない砂質系の地盤や粘土系の地盤であると考えられ、荷重発生初期段階において載荷部１が地盤に安定した状態で接触しており、初期段階から荷重が十分に地盤に伝わっているものと考えられる。したがって、初期段階の時点で計測されたデータも確かなものである可能性が高い。よって、後半区間からデータを抽出する必然性はなく、地盤反力係数ｋ値として一般的に用いられる変位が１．２５ｍｍ近傍のデータを用いてｋ値を求めることとしている。
【００９５】
次に、上記のような地盤計測装置１００とＰＣ２００からなる地盤測定システムを用いた地盤建設方法について説明する。まず、図１７に示すように、施工者が設計条件にしたがった地盤を建設する（ステップＳｂ１）。そして、上記地盤測定システムにより、建設した地盤に対してｋ値導出のための測定を行う（ステップＳｂ２）。ここで行われる地盤測定システムを利用したｋ値導出方法は上記の通りであり、設計者等はかかる方法により求めたｋ値が設計条件を満たすか否かを判別する（ステップＳｂ３）。
【００９６】
ここで、ｋ値が設計条件を満たす場合には建設工事を以降の工程に進め、ｋ値が設計条件を満たさない場合には補修等を行った後（ステップＳｂ４）、再度上記構成の地盤測定システムを用いてｋ値を測定する（ステップＳｂ２）。
【００９７】
このように建設した地盤から上記構成の地盤測定システムを利用して測定されるｋ値が設計条件を満たすまで補修等を行っては再度ｋ値を測定するといった工程を繰り返す。
【００９８】
上述した地盤測定システムを利用してｋ値を導出することで、より正確なｋ値が得られるので、地盤建設後にかかる手法によりｋ値を求め、求めたｋ値が設計条件を満たさない場合には満たすよう補修等を行うことで、設計条件により正確にしたがった地盤建設が可能となる。
【００９９】
Ｂ．変形例
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するような種々の変形が可能である。
【０１００】
（変形例１）
上述した実施形態では、主として地盤計測装置１００によって得られた測定結果における荷重値および変位が最大値に達するまでの区間（ｔｐ０〜ｔｐｐ、ｔｄ０〜ｔｄｐ）のデータを対象とし、これらのデータ全部または一部を抽出して地盤反力係数を導出するようにしていたが、重錘５の落下により荷重値および変位の最大値が得られた後の除荷区間（ｔｐｐおよびｔｄｐ以降の区間）、つまり衝撃荷重が加わらない状況下における時系列の荷重値および変位を計測するとともに、これらの計測データを荷重取得部２１０および変位取得部２２０が取得するようにしてもよい。
【０１０１】
そして、除荷時における時系列のデータについても上記最大値までの区間の補正にあわせて補正し、上記実施形態において説明した荷重値や変位が最大値となるまでの区間に加えて除荷時における区間の時系列の荷重値および変位データを利用して地盤反力係数等の物理量の導出を行うようにしてもよい。
【０１０２】
ここで、図１８および図１９は、重錘５を落下させた際に発生する荷重および変位の発生開始から最大値に達した後除荷区間を含む区間のデータ（補正後のデータ）の一例を示す。図１８に示すように、ＦＷＤ試験では、重錘５を落下させた後に荷重値および変位が最大値に達し（ｔｐｐ、ｔｄｐ）、その後衝撃荷重は急激に減少する除荷区間となる。変位も荷重の減少に伴って減少することになるが、しばらくの時間が経過してもある値以下にはほとんど減少しないようになる。つまり、重錘５落下による衝撃荷重によって塑性変形と弾性変形の両者が生じるが、弾性変形による変位分は減少するが、塑性変形による変位分は減少しない。したがって、図１８の除荷区間においてほぼ一定値となる変位は塑性変形による変位、いわゆる残留変位を表している。
【０１０３】
このように除荷後においても時系列の荷重値および変位を取得することで、残留変位についてのデータを得ることができ、設計条件に合致する地盤が施工されたか否かを確認する際の資料として用いることができる。例えば、ある構造体を建設する際に、恒久的に許容できる地盤の沈下量がある場合には、その許容沈下量を超えてしまうか否かを当該残留変位を参照することで判断するといったことも可能となる。
【０１０４】
また、図１９は、図１８に示すような時系列の荷重値および変位が得られた場合における荷重値と変位との対応関係を示すグラフである。なお、同図において、実測から得られた荷重値と変位の関係を破線で示しており、両者の関係が線形であると仮定した場合を実線で示している。
【０１０５】
同図に示すように、衝撃荷重が発生した直後は上記実施形態と同様、荷重値と変位が非線形な関係でありながらも両者は増加傾向を示し、荷重値および変位が最大値に達した後は衝撃荷重の減少（除荷）に伴って変位も減少し、荷重値＝０に対応する変位が残留変位であることを示している。この図に示すような除荷時における荷重値と変位の関係を求め、これを表示部などの表示等して出力するようにしてもよい。
【０１０６】
（変形例２）
また、上述した実施形態では、重錘５を１回落下させたときに発生する荷重値および変位を取得するようにしていたが、複数回所定のタイミングにおいて重錘を落下させ、これらの一連の重錘落下を行っている間の時系列の荷重値および変位を計測し、これらの計測データを荷重取得部２１０および変位取得部２２０が取得するようにしてもよい。
【０１０７】
なお、重錘５の落下すべき所定タイミングは、前回の重錘５落下による弾性変形が終了した後、つまり衝撃によって弾性変形した部分が元に戻った後（ほぼ残留変位のみが残っている状態となった後）のタイミングであればよい。
【０１０８】
そして、これらの一連の複数回の重錘落下が行われている間に取得された時系列のデータについても上記実施形態における最大値までの区間の補正にあわせて時間軸補正を行い、これらの一連の重錘落下が行われている間の時系列の荷重値および変位データを利用して地盤反力係数等の物理量の導出を行うようにしてもよい。
【０１０９】
ここで、図２０に重錘を２回落下させた場合に得られた時系列の荷重値および変位の補正データから求めた荷重値および変位の関係を示す。同図に示すように、１回目の重錘５落下による残留変位が残った状態で行われた２回目の重錘５落下によって荷重値および変位が非線形な関係ながらともに増加し、荷重値および変位が最大値（Ｐｐ２、δｐ２）となった後、衝撃荷重の減少（除荷）に伴って変位も減少し、２回目の重錘５落下による荷重値＝０に対応する変位が残留変位であることを示している。
【０１１０】
このように２回、または３回以上重錘５を落下させ、その間の時系列の荷重値および変位を取得することで、上記のように複数回重錘５を落下させた時の荷重値と変位の関係を知ることができ、地盤の設計や施工管理に利用することができる。また、複数回の重錘５落下後の残留変位（塑性変形量）を知ることができるので、道路や空港の滑走路などの建設後に供用されときに大きな荷重（自動車や航空機の走行等による荷重）が加わる地盤などにおいて、供用時に地盤がどのように沈下（塑性変形による沈下）するかを判断する資料として用いることができ、建設施工時のみならず供用時の沈下量が所定の設計条件を満たすよう施工管理を行うこともできる。
【０１１１】
また、１回目の重錘落下時には地盤面の凹凸などに起因する載荷部１との設置状態の不安定さなどにより正確なデータを得られないケースもあるが、このようなケースであっても、１回目の重錘落下により上記凹凸が減少するので２回目以降には正確なデータが得られやすくなる。
【０１１２】
（変形例３）
上述した実施形態においては、補正部２３０による補正後のデータから決まる荷重値と変位の関係に基づいて、ｋ値導出部２４０がｋ値導出のために用いるデータの一部を決定するようにしていたが、区間決定のための条件は上記実施形態のような条件に限らず、他の条件にしたがって抽出する部分を決定するようにしてもよい。
【０１１３】
例えば、測定対象である地盤の質ごとに予めどの区間を利用するかを決めておき、ユーザが測定対象地盤の質を入力することで、ｋ値導出部２４０が入力された地盤の質に対応した部分のデータを抽出して利用するようにしてもよい。この場合、予め実験などによって地盤の質に応じてどの部分のデータを利用するのがより正確な値を取得することができるかを分析しておき、かかる分析結果に基づいて、地盤の質ごとに選択すべき部分を決めておけばよい。
【０１１４】
また、図１５や図１６に示すような補正後のデータから得られる荷重値と変位との関係を表示部に表示させて、測定者にどの部分のデータを利用すべきかの指示の入力を促すようにしてもよい。そして、測定者が指示した部分のデータを用いてｋ値導出部２４０がｋ値を導出するようにしてもよい。
【０１１５】
例えば、何らかの原因によって荷重値と変位の関係がイレギュラーな結果であった場合、一律に利用する部分を決定していては正確なｋ値が導出できない場合もありうる。そこで、上記のように測定者が利用すべき部分を選択できる機能を持たせておくことで、イレギュラーの結果が得られた場合など、測定者の経験等を活かし、種々の条件を考慮してより正確なｋ値を導出できるであろうデータを選択することができる。
【０１１６】
また、上記実施形態のように荷重値と変位との関係が図１６に示すような下側に凸であった場合に予め決められた固定値と最も近似する値となっている変位およびこれに対応する荷重値を用いてｋ値を導出するようにしてもよいが、当該ケースにおいては、上側に凸の場合には出現時から最大到達時間（ｔｐｐ＝Ｔｄｐ）の区間のうちの前半区間に属する一部の荷重値および変位データを用いてｋ値を導出するようにしてもよい。
【０１１７】
このように加える荷重が大きくなるにつれて変位／荷重が小さくなるといった傾向が見られる場合には、上述したように前半区間のデータの信憑性が高いと考えられる一方で、このような傾向を見せる場合には後半区間では降伏状態に近いものとなっており、その計測値が弾性挙動になっていないおそれがある。したがって、当該ケースにおいては、前半区間のデータを用いてｋ値を導出することで、より正確なｋ値が得られるものと考えられる。
【０１１８】
さらに、上述した実施形態のように荷重値と変位の関係から、後半区間の一部を用いてｋ値を導出するか、変位δ＝１．２５ｍｍ（１２５０μｍ）近傍のデータを用いてｋ値を導出するかのいずれか一方のみを行ってｋ値を求めるようにしてもよいが、このような２つの方法でｋ値をそれぞれ求め、それぞれ求めた値をｋ値候補として表示部に表示させる等して、測定者にいずれかのｋ値を選択させるようにしてもよい。
【０１１９】
（変形例４）
また、上記実施形態や変形例で説明したように取得した補正後の時系列の荷重値および変位データの中から、図２１に示す各部分のデータを抽出して地盤反力係数を求めるようにしてもよい。この場合、当該抽出部分はユーザの指示にしたがって抽出されるものであってもよいし、予め決められた機能として自動的に抽出するようにしてもよい。
【０１２０】
▲１▼原点（荷重値および変位＝０）と、最大荷重値Ｐｐと最大変位δｐの関係とから以下の式により地盤反力係数ｋ０−ｐを求める。
ｋ０−ｐ＝（Ｐｐ−０）／（δｐ−０）／Ａ
【０１２１】
つまり、図２１に示すグラフ上の（Ｐｐ、δｐ）と（０，０）とを結ぶ直線の傾きを地盤反力係数とするのである。
【０１２２】
このようなデータを用いて求められる値は、地盤施工や設計の際に想定している最大規定荷重Ｐｐに対する荷重を加えた時からの平均的な地盤挙動が表されたものとなる。したがって、上記のように求まるｋ０−ｐを参照することで、荷重を加えた始めた時から最大荷重に達するまでの区間における平均的な地盤の剛性を評価することができる。このようなｋ０−ｐは、地盤上に構造物を施工する時の地盤の沈下量などを推定できる等、地盤上の構造体施工時における剛性を評価するのに好適である。
【０１２３】
また、上記変形例のように複数回重錘５を落下させる場合には、各回の直前である原点と、その回の落下による荷重値および変位の最大値との関係とからｎ回目の重錘落下に対応する地盤反力係数ｋｎ０−ｐを以下の式により求めることができる。
ｋｎ０−ｐ＝（Ｐｎｐ−０）／（δｎｐ−δ（ｎ−１）ｚ）／Ａ
なお、Ｐｎｐは、ｎ回目の重錘落下による荷重値の最大値であり、δｎｐはｎ回目の重錘落下による変位の最大値である。また、δ（ｎ−１）ｚは、（ｎ−１）回目の重錘落下後の残留変位を示す。つまり、ｎ回目の重錘落下時の地盤反力係数ｋｎ０−ｐを求めるための原点は、荷重値＝０、変位＝前回の落下による残留変位の値であり、図２１に示すように２回目の重錘落下の際の原点は１回目の重錘落下後の残留変位と荷重値０の点である。
【０１２４】
このようにして各回の重錘落下に対応する地盤反力係数は、各回の重錘落下による荷重が加え始められた時から最大荷重値までの区間の平均的な地盤挙動を表すものと考えられる。地盤上に構造体を施工する時には構造体施工のために地盤に荷重が加わり、施工が終了することでその荷重はなくなる。その後、その地盤および構造体が供用されると供用による荷重が加わることとなる。例えば、道路や空港路面などでは、車や航空機が走行するといった供用時に大きな荷重が加わることになる。
【０１２５】
したがって、複数回重錘を落下させて、１回目に対応する地盤反力係数と、２回目以降に対応する地盤反力係数を求め、初回の重錘落下に対応するｋ０−ｐを地盤上の構造体施工時の地盤剛性を評価するために用いることができる一方で、複数回目の重錘落下に対応する地盤反力係数を、供用時における荷重に対する地盤の剛性評価のために用いるといったことが可能である。これにより施工時および供用時の各々の荷重状況を考慮した沈下量等の剛性を評価することができ、用途に応じた適切な剛性を有する地盤の設計や施工を行うことができる。
【０１２６】
▲２▼原点と、原点から最大値までの区間の中の任意の１の荷重値および変位の関係とから地盤反力係数を求める。
【０１２７】
すなわち、任意の荷重値がＰとなるときの荷重値および変位と、原点データ（荷重値および変位が０）を用い、以下の式により地盤反力係数ｋｐを求める。
ｋｐ＝（Ｐ−０）／（δ−０）／Ａ
【０１２８】
ここで、δは荷重Ｐのときの変位を示す。つまり、図２１に示すグラフ上の任意の点（Ｐ、δ）と（０，０）とを結ぶ直線の傾きを地盤反力係数とするのである。
【０１２９】
このようなデータを用いて求められるｋ０−ｐは、指定した規定荷重Ｐに対して荷重載荷時の平均的な地盤挙動が表された値であり、これにより規定荷重Ｐに対する平均的な挙動を示す地盤反力係数を得ることができる。例えば、地盤に加わる可能性のある荷重値が最大荷重値Ｐｐより小さい荷重値である場合には、上記▲１▼のように最大荷重値に対応する地盤反力係数を求めて剛性を評価することでは、要求される荷重値に対応する正確な剛性評価をできない場合がある。これは、上述したように荷重値と変位の関係は線形ではなく非線形な関係にあるから、最大荷重値に対応する地盤反力係数がすべての荷重値に対して適切な剛性評価ができるものとは限らないからである。
【０１３０】
そこで、このように建設した地盤において問題となる荷重値に対応する地盤反力係数を求めることで、よりその地盤施工に好適な地盤剛性評価のための資料を得ることができる。
【０１３１】
また、このよう任意に指定した荷重値に対応する地盤反力係数を取得できるようになるので、地盤に対してＦＷＤ試験を行う時点で対象となる荷重値が定まっていない場合などであっても、上記実施形態のように０から最大荷重値（変位）までのデータをすべて取得しておけば、その後対象荷重値が定まった場合にその中から必要となる荷重値等に対応するデータを利用して地盤反力係数を求めることができる。
【０１３２】
また、このような任意の荷重値Ｐに対応する地盤反力係数ｋｐを求める場合であっても、上記▲１▼の場合と同様、複数回の重錘落下の各々に対応する地盤反力係数を求めるようにしてもよい。かかる場合には、上記▲１▼で説明したように初回に対応する地盤反力係数を施工時の地盤剛性評価に用い、２回目以降に対応する地盤反力係数を供用時の地盤剛性評価に用いるようにすればよい。
【０１３３】
▲３▼最大荷重値および変位の時点およびその直前の荷重値および変位の関係から地盤反力係数を求める。
【０１３４】
すなわち、荷重値が最大値となるときの荷重値および変位と、その直前（例えば１ｍｓｅｃ前）の荷重値Ｐｐｃ（図示略）および変位δｐｃ（図示略）を用い、以下の式により地盤反力係数ｋｐｐを求める。
ｋＰＴ＝（Ｐｐ−Ｐｐｃ）／（δｐ−δｐｃ）／Ａ
【０１３５】
つまり、（Ｐｐ、δｐ）とその直前の（Ｐｐｃ，δｐｃ）とを結ぶ直線の傾きを地盤反力係数とするのである。
【０１３６】
このようなデータを用いて求められるｋＰＴは、最大規定荷重Ｐｐ付近における地盤の挙動であり、かつ最大荷重および変位が得られる直前のデータを利用していることから荷重および変位が増加している傾向にある場合の地盤の挙動が表現されていると考えられる。したがって、このような地盤反力係数ｋＰＴは、最大荷重Ｐｐ以上の荷重が加わった場合に地盤がどのような挙動を示すかを推測等する上で利用することができ、例えば地盤に最大荷重Ｐｐが作用した後、その地盤にさらにそれよりも大きい荷重が作用するおそれがあるケースなどにおいて、地盤の剛性評価を行うための指標として利用することができる。
【０１３７】
▲４▼最大荷重値および変位の時点およびその直後の荷重値および変位の関係から地盤反力係数を求める。
【０１３８】
すなわち、荷重値が最大値となるときの荷重値および変位と、その直後（例えば１ｍｓｅｃ後）の荷重値Ｐｐａ（図示略）および変位δｐａ（図示略）を用い、以下の式により地盤反力係数ｋＲＴを求める。
ｋＲＴ＝（Ｐｐ−Ｐｐａ）／（δｐ−δｐａ）／Ａ
【０１３９】
つまり、グラフ上の（Ｐｐ、δｐ）とその直後の（Ｐｐａ，δｐａ）とを結ぶ直線の傾きを地盤反力係数とするのである。
【０１４０】
このようなデータを用いて求められるｋＲＴは、最大規定荷重Ｐｐ付近における地盤の挙動であり、かつ最大荷重および変位が得られる直後のデータを利用していることから荷重および変位が減少している傾向にある、つまり除荷時の地盤の挙動が表現されていると考えられる。したがって、このような地盤反力係数ｋＲＴは、最大荷重Ｐｐが作用した後、その地盤にそれよりも小さい荷重が作用するおそれがあるケースなどにおいて、地盤の剛性評価を行うための指標として利用することができる。
【０１４１】
また、１回目の重錘落下による除荷区間（最大荷重値および最大変位到達後、残留変位に達するまでの区間）には、衝撃荷重による沈下の中で弾性変形していた変位分が回復することによって変位が減少するものと考えられる。一方、２回目の重錘落下による衝撃荷重によって生じる変位は、１回目の除荷時の弾性変形による回復部分に対応するものと考えられ、１回目の除荷時の荷重と変位の関係と、２回目の荷重が加わる時の荷重と変位の関係はある程度の強い相関関係があると考えられる。
【０１４２】
したがって、上記のように除荷時における最大荷重値Ｐｐ近傍に対応する地盤反力係数を、次回の重錘落下に対応する地盤反力係数等を予測するために用いることができ、このような予測を行うことで次回の重錘落下試験を行うことなく、その試験を行うことにより得られたであろう地盤反力係数の推定値を得ることができる。
【０１４３】
▲５▼荷重、変位の出現時から最大荷重値および変位に到達するまでの区間（荷重増加区間という）の任意の時点およびその直後または直後の荷重値および変位の関係から地盤反力係数を求める。
【０１４４】
すなわち、荷重増加区間における任意の荷重値Ｐおよびそれに対応する変位δと、その直前（例えば１ｍｓｅｃ前）の荷重値Ｐｃおよび変位δｃを用い、以下の式により地盤反力係数ｋＰＴ１を求める。
ｋＰＴ１＝（Ｐ−Ｐｃ）／（δ−δｃ）／Ａ
【０１４５】
つまり、グラフ上の（Ｐ、δ）とその直前の（Ｐｃ，δｃ）とを結ぶ直線の傾きを地盤反力係数とするのである。
【０１４６】
なお、任意の荷重値およびそれに対応する変位と、その直後の荷重値Ｐａおよび変位δａを用いるようにしてもよく、この場合以下の式を用いる。
ｋＰＴ１＝（Ｐａ−Ｐ）／（δａ−δ）／Ａ
【０１４７】
このようなデータを用いて求められるｋＰＴ１は、荷重増加区間における指定した規定荷重Ｐ付近における地盤の挙動が表現されていると考えられる。したがって、このような地盤反力係数ｋＰＴ１は、指定した規定荷重近傍の範囲で荷重が加わるといったケースが想定される地盤、つまり規定荷重を中心として小さい幅で加わる荷重が変動するといった用途で用いられる地盤の剛性をより正確に評価するための資料として用いることができる。
【０１４８】
▲６▼最大荷重値および変位から荷重値および変位が減少する区間（除荷区間という）の任意の時点およびその直後または直後の荷重値および変位の関係から地盤反力係数を求める。
【０１４９】
すなわち、除荷区間における任意の荷重値Ｐｊおよびそれに対応する変位δｊと、その直前（例えば１ｍｓｅｃ前）の荷重値Ｐｃｊおよび変位δｃｊを用い、以下の式により地盤反力係数ｋＲＴ１を求める。
ｋＲＴ１＝（Ｐｊ−Ｐｃｊ）／（δｊ−δｃｊ）／Ａ
【０１５０】
つまり、グラフ上の（Ｐｊ、δｊ）と（Ｐｃｊ、δｃｊ）とを結ぶ直線の傾きを地盤反力係数とするのである。
【０１５１】
なお、任意の荷重値およびそれに対応する変位と、その直後の荷重値Ｐａｊおよび変位δａｊを用いるようにしてもよく、この場合以下の式を用いる。
ｋＲＴ１＝（Ｐａｊ−Ｐｊ）／（δａｊ−δｊ）／Ａ
【０１５２】
このようなデータを用いて求められるｋＲＴ１は、除荷区間における指定した規定荷重Ｐ付近における地盤の挙動が表現されていると考えられる。したがって、このような地盤反力係数ｋＲＴ１は、最大荷重が作用した後に、ある規定荷重近傍の範囲で荷重が加わるといったケースが想定される地盤、つまり最大荷重作用後に当該規定荷重を中心として小さい幅で加わる荷重が変動するといった用途で用いられる地盤の剛性をより正確に評価するための資料として用いることができる。
【０１５３】
このような地盤反力係数ｋＲＴ１を用いて地盤剛性評価を行うことが好適である事例としては、橋台などを構築する地盤を建設する際にプレロード工法を用いる場合がある。すなわち、プレロード工法では橋台などを構築する前に地盤に橋台よりも大きな荷重を加え、その後その地盤上に橋台を建設するといった工法である。すなわち、当該地盤には、最大荷重が作用した後、それよりも小さい規定荷重（橋台による荷重）が加わり、当該橋上の交通荷重、つまり橋台による荷重と比して小さい荷重が加わる。これに対し上記ｋＲＴ１を導出するために用いた荷重値および変位は、最大荷重が作用した後、それよりも小さい規定荷重が加えられた状況で取得されたものであり、上記プレロード工法による荷重の加わり方と類似している。したがって、地盤反力係数ｋＲＴ１は、プレロード工法によって地盤を建設する際の当該地盤の供用時の挙動などを評価するための指標として好適である。
【０１５４】
▲７▼原点と、荷重、変位の出現時から最大荷重値および変位に到達するまでの区間（荷重増加区間という）の変位が所定値となる時点の当該変位とそれに対応する荷重値の関係とから地盤反力係数を求める。
【０１５５】
ここで、所定値とは規格などによって求めることが要求される値などであり、例えば平板載荷試験などにおいては変位が１．２５ｍｍとなるときの当該変位と荷重値とに基づいて地盤係数を導出することが定められている。当該所定値を１．２５ｍｍとすれば、その時の荷重値Ｐ１．２５を用い、以下の式により地盤反力係数ｋ１．２５を求める。
ｋ１．２５＝（Ｐ１．２５−０）／（１．２５−０）／Ａ
【０１５６】
つまり、グラフ上の（Ｐ１．２５、１．２５）と（０、０）とを結ぶ直線の傾きを地盤反力係数とするのである。
【０１５７】
このようなデータを用いて求められるｋ１．２５は、ＪＩＳＡ１２１５に規定される平板載荷試験により求められる地盤係数ｋ３０（変位１．２５ｍｍの値を利用して求める地盤係数）と相関性があると考えられる。したがって、同測定地点におけるＦＷＤ試験の結果から求まるｋ１．２５と、平板載荷試験の結果から求まるｋ３０とを比較し、両者の相関関係を求めれば、その後その相関関係を利用することで平板載荷試験を行うことなく、ｋ１．２５に基づいて地盤係数ｋ３０の推定値を得ることができる。
【０１５８】
なお、上記の実施形態においても変位が１．２５ｍｍのときのデータを用いて地盤反力係数を求めるようにしていた。そして、上記実施形態では、ＦＷＤ試験の結果得られた荷重値と変位の関係が一定の関係を有する場合に求めるようにしていたが、このような場合に限らず常時変位が所定値となるデータを用いて地盤反力係数等を求めるようにしてもよい。
【０１５９】
以上のように１回または複数回の重錘落下後の時系列の荷重値および変位を取得補正することで、補正データの中の一部のデータを適宜選択して利用すれば、上記のような種々の事案ごとに好適な地盤反力係数を得ることができる。したがって、ユーザが抽出部分を任意に指定できるようにしておけば、建設現場においてその建設対象である地盤の評価に好適な地盤反力係数を求めることができる。
【０１６０】
（変形例５）
また、上述した実施形態では、補正部２３０が補正した時系列の荷重値および変位データに基づいて、ｋ値導出部２４０が地盤反力係数（ｋ値）を求めるようにしていたが、補正部２３０による補正後のデータに基づいて、ｋ値以外の他の地盤に関する物理量を導出するようにしてもよく、例えば補正部２３０によって補正された時系列の荷重値および変位を当該地盤に関する物理量（例えば、弾性係数）として導出する装置であってもよい。また、上記のように導出した地盤反力係数に基づいて他の地盤剛性を評価するための指標を求めるようにしてもよく、例えば上記のよう求めた地盤反力係数から、弾性理論を用いることで地盤の弾性係数を導出するようにしてもよい。
【０１６１】
（変形例６）
また、上述した実施形態では、地盤計測装置１００が計測した時系列の荷重値および変位に基づいてＰＣ２００がｋ値を導出するようになっていたが、計測装置にＰＣ２００が実行していた物理量測定機能を持たせるといったように一体の装置として構成してもよい。
【０１６２】
また、ＰＣ２００がｋ値導出に用いる時系列の荷重値および変位は、上記構成の地盤計測装置１００によって計測されたものに限らず、他の構成のＦＷＤ装置によって計測されたものであってもよい。
【０１６３】
（変形例７）
また、上述した実施形態では、ＰＣ２００に内蔵されるＣＰＵ等が外部記憶装置等に記憶されたプログラムを読み出して動作することにより、上述したｋ値導出のための処理（図１１参照等）を行うようになっていたが、このようなソフトウェアにより実現される機能と同様の機能をハードウェア回路によって実現するようにしてもよいし、コンピュータにこのような処理を実行させるためのプログラムをインターネット等の通信回線を介してユーザに提供するようにしてもよいし、当該プログラムをＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ−Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録してユーザに提供するようにしてもよい。
【０１６４】
（変形例８）
また、上述した実施形態では、地盤を新たに建設した後に、荷重値および変位の計測を行ってｋ値導出し、これが設計条件を満たすか否かを判別するといった建設方法に本発明を適用した場合について説明したが、すでに建設されて使用されている地盤のメンテナンス等をする際に、当該地盤について、上記実施形態のように荷重値および変位を計測してｋ値を導出し、その結果を参照してメンテナンスの要否、必要な場合にはメンテナンスの内容等を決定するようにしてもよい。
【０１６５】
（変形例９）
また、盛土地盤を建設する場合、必要となる高さの地盤を一時に建設するのではなく、ある地盤層を建設した後、その上層にさらに地盤層を建設するといったように複数の層を順次積層していくことで地盤が建設される。かかる盛土地盤を建設する場合にあっては、ある地盤層を建設した後に、当該地盤層について上記実施形態と同様の手法で測定を行ってｋ値を導出する。そして、求められたｋ値が設計条件に合致しない場合には合致するよう当該地盤層の補修等を行い、合致する場合には当該地盤層の上にさらに地盤層の建設を行う。このような地盤層の建設工程が行われるごとにその地盤層に対する測定を行うといった工程を繰り返すことで、上記実施形態における建設方法と同様、設計条件により正確にしたがった地盤建設が可能となる。
【０１６６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１にかかる発明によれば、地盤に加える種々の荷重値とそれによって生じる変位との対応関係を求めることができ、つまり実際には非線形の関係となる荷重値と変位との対応関係を求めることができる。このような対応関係そのものを物理量として、またはこの対応関係に基づいて地盤に関する物理量を測定することができ、より正確な物理量の測定が可能となるという効果を奏する。
【０１６７】
また、請求項２にかかる発明によれば、補正によって求められた地盤に加える種々の荷重値とそれによって生じる変位との関係に基づいて、地盤の地盤反力係数を求めることができるという効果を奏する。
【０１６８】
また、請求項３にかかる発明によれば、補正手段によって補正された時系列の荷重値および変位から、一部の荷重値および変位を抽出して地盤反力係数を導出することができるので、より確からしい値を求めるために必要な部分のみを抽出して地盤反力係数を求めることができるという効果を奏する。
【０１６９】
また、請求項４にかかる発明によれば、地盤に設置した載荷面に重錘を落下させることで取得された実測結果を基にして、地盤反力係数導出のために抽出する部分を決定することができるという効果を奏する。
【０１７０】
また、請求項５にかかる発明によれば、加える荷重値が大きくなるにつれて変位／荷重値が小さくなる傾向を示すといったように荷重発生初期段階において荷重が十分に地盤に伝わっていないと考えられる場合にはその段階ではなく後半区間を用いることができ、より正確な地盤反力係数の導出が可能となるという効果を奏する。
【０１７１】
また、請求項６にかかる発明によれば、地盤の質に応じて最適であろうと考えられる部分の荷重値および変位を抽出して地盤反力係数を求めることができ、より正確な値の導出に資することができるという効果を奏する。
【０１７２】
また、請求項７にかかる発明によれば、ユーザがその経験から得た知識や種々の条件を考慮した上で、より正確な地盤反力係数が得られるであろう部分を指示することで、かかる部分が抽出されて地盤反力係数の導出に用いられ、より正確な地盤反力係数の導出に資することができるという効果を奏する。
【０１７３】
また、請求項８にかかる発明によれば、ユーザは経験から得た知識や種々の条件等を考慮し、このように導出された地盤反力係数の候補を選択することができ、より正確な地盤反力係数の導出に資することができるという効果を奏する。
【０１７４】
また、請求項９にかかる発明によれば、荷重値および変位が最大値付近であり、かつその直前のデータを用いることから荷重値および変位が増加傾向にあるときの状態を反映した地盤反力係数を求めることができるという効果を奏する。
【０１７５】
また、請求項１０にかかる発明によれば、荷重値および変位の最大値を用いて地盤反力係数が求められるので、荷重および変位が０から最大値となるまでの平均的な地盤の挙動を反映した地盤反力係数を得ることができるという効果を奏する。
【０１７６】
また、請求項１１にかかる発明によれば、衝撃荷重が加わった後除荷時の荷重値および変位の関係を得ることができ、例えば施工時に最大荷重が作用した後、道路等として供用される地盤の剛性評価等のための資料として用いることができるという効果を奏する。
【０１７７】
また、請求項１２にかかる発明によれば、ユーザが施工状況や地盤の供用態様等に応じた部分を指示することで、かかる部分が抽出されて地盤反力係数の導出に用いられ、より適切な地盤反力係数の導出に資することができるという効果を奏する。
【０１７８】
また、請求項１３にかかる発明によれば、荷重値および変位が最大値付近であり、かつその直後のデータを用いることから荷重値および変位が減少傾向にあるときの状態を反映した地盤反力係数を求めることができるという効果を奏する。
【０１７９】
また、請求項１４にかかる発明によれば、重錘を落下させることにより荷重を加えた後、再度重錘を落下させて荷重を加えたときに生じる時系列の荷重値および変位を得ることができ、複数回の衝撃荷重が加わった場合の地盤の挙動を推測等、地盤剛性評価のための資料として利用することができるという効果を奏する。
【０１８０】
また、請求項１５にかかる発明によれば、地盤に加える種々の荷重値とそれによって生じる変位との対応関係を求めることができ、このような対応関係そのものを物理量として、またはこの対応関係に基づいて地盤に関する物理量を測定することができ、より正確な物理量の測定が可能となるという効果を奏する。
【０１８１】
また、請求項１６にかかる発明によれば、衝撃荷重が加わった後除荷時の荷重値および変位の関係を得ることができ、例えば施工時に最大荷重が作用した後、道路等として供用される地盤の剛性評価等のための資料として用いることができるという効果を奏する。
【０１８２】
また、請求項１７にかかる発明によれば、重錘を落下させることにより荷重を加えた後、再度重錘を落下させて荷重を加えたときに生じる時系列の荷重値および変位を得ることができ、複数回の衝撃荷重が加わった場合の地盤の挙動を推測等、地盤剛性評価のための資料として利用することができるという効果を奏する。
【０１８３】
また、請求項１８にかかる発明によれば、より正確な地盤に関する物理量を導出することができるので、設計条件に合致した地盤の建設が可能となるという効果を奏する。
【０１８４】
また、請求項１９にかかる発明によれば、地盤層に関する物理量の測定をより正確に行うことができ、かかる測定結果が設計条件を満たす場合に当該地盤層の上に地盤層をさらに建設するので、設計条件をより確実に満たした複数の地盤層からなる地盤を建設することができる。
【０１８５】
また、請求項２０にかかるプログラムをコンピュータに実行させることで、地盤に加える種々の荷重値とそれによって生じる変位との対応関係を求めることができ、つまり実際には非線形の関係となる荷重値と変位との対応関係を求めることができる。このような対応関係そのものを物理量として、またはこの対応関係に基づいて地盤に関する物理量を測定することができ、より正確な物理量の測定が可能となるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の地盤反力係数を導出する方法を説明するための図であり、地盤に衝撃荷重を加えた際の荷重値と変位との関係を示すグラフである。
【図２】従来の地盤反力係数を導出する方法を説明するための図である。
【図３】従来の地盤反力係数を導出するための方法を説明するための図である。
【図４】従来の地盤反力係数を導出するための方法の問題点を説明するための図である。
【図５】従来の地盤反力係数を導出するための方法の問題点を説明するための図である。
【図６】本発明の一実施形態にかかる地盤測定システムの構成を示す図である。
【図７】前記地盤測定システムの地盤計測装置による荷重値および変位計測時の様子を説明するための図である。
【図８】前記地盤測定システムの構成要素であるＰＣの機能構成を示すブロック図である。
【図９】前記ＰＣによって取得される時系列の荷重値および変位を示す図である。
【図１０】前記ＰＣによる時系列の荷重値および変位の補正内容を説明するための図である。
【図１１】前記ＰＣによって行われる時系列の荷重値および変位の補正処理の手順を示すフローチャートである。
【図１２】前記ＰＣによって行われる補正処理によって補正される時系列の変位を示す図である。
【図１３】前記ＰＣによって行われる補正処理によって補正された時系列の荷重値と変位とを示すグラフである。
【図１４】前記ＰＣによって行われる補正処理によって補正された時系列の荷重値と変位とを示すグラフである。
【図１５】前記ＰＣによって行われる地盤反力係数の導出方法を説明するための図である。
【図１６】前記ＰＣによって行われる地盤反力係数の導出方法を説明するための図である。
【図１７】前記地盤測定システムを用いた地盤建設方法の工程を示すフローチャートである。
【図１８】前記地盤測定システムによって測定された除荷後を含む区間の荷重値および変位の時間的変動を示すグラフである。
【図１９】除荷区間を含む区間の時系列の荷重値と変位の対応関係を示すグラフである。
【図２０】１回目の重錘落下後に再度重錘を落下させた場合に得られる荷重値と変位の対応関係を示すグラフである。
【図２１】除荷区間を含む区間の荷重値および変位の中から、一部分のデータを抽出して地盤反力係数を導出する際のその抽出部分を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 載荷部
２ 支持体
３ 荷重計測手段
４ 主軸
５ 重錘
６ 不動部
７ 変位計測手段
１００ 地盤計測装置
２００ ＰＣ
２１０ 荷重取得部
２２０ 変位取得部
２３０ 補正部
２４０ ｋ値導出部
２５０ 出力部
【発明の属する技術分野】
この発明は、地盤に関する物理量を測定する地盤測定装置、地盤測定方法、これらを利用した地盤建設方法およびプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地盤の剛性等の物理量を取得して評価する際には、ＦＷＤ（Ｆａｌｌｉｎｇ Ｗｅｉｇｈｔ Ｄｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）が用いられる。ＦＷＤは、試験対象である地盤上に設置される載荷板に重錘を落下させ、当該重錘落下によって前記載荷板に加わる荷重値と、重錘の落下に伴う地盤の変位とを計測する装置である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
そして、上記のようなＦＷＤ装置によって計測された地盤に加わる時系列の荷重値と、地盤の時系列の変位とに基づいて地盤に関する物理量を求め、物理量が所定の条件を満たすか否か等の評価を行っている。
【０００４】
以上のように地盤を評価する際に用いられる評価値として地盤反力係数（ｋ値）がある。従来、計測装置から図１に示すような時系列の荷重値および変位が得られた場合、以下のようにしてｋ値が求められていた。
【０００５】
図１に示すように、ＦＷＤ計測装置により得られる荷重値と変位との関係は、荷重値の最大値Ｐｐが出現した後に変位の最大値δｐが出現するといったこととなるが、従来はこのような最大荷重値Ｐｐと、最大値δｐと、重錘を落下させる載荷板の面積Ａとから、以下の式によってｋ値を求めている。
ｋ＝（Ｐｐ／Ａ）／δｐ
【０００６】
【特許文献１】
特許２５０６２８２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記式を用いた従来のｋ値導出方法では、図２に示すように、重錘が載荷板に落下したときの荷重値の変化量ΔＰと、それに伴う変位の変化量Δδの関係がどのような荷重を加えた場合であっても一定であること、つまり線形の関係にあることを前提としている。すなわち、上記式によるｋ値導出方法は、図３に示すように、時間的にずれがあるＦＷＤ装置による荷重値の計測結果と変位の計測結果について、その時間的なずれをなくすように単純にスケールを一致させてシフトさせれば両測定結果が重なるということを前提としたものとなっている。
【０００８】
しかしながら、図４に示すように、実際にＦＷＤ装置によって得られた荷重値の計測結果と変位の計測結果を時間的にシフトさせて重ねようとしても、両者は完全に重なるものではない。すなわち、図５において実線で示すように、実際にＦＷＤ装置によって得られる計測結果に基づく荷重値の変化量ΔＰと、それに伴う変位の変化量Δδの関係は一定ではなく、両者は線形の関係にあるとはいえない。
【０００９】
ＦＷＤ装置による計測結果がこのようになるのは載荷板と地盤面との微小の凹凸などに起因するものと考えられるが、このようなＦＷＤ装置から得られた結果に基づいて地盤の剛性等に関する物理量を求める場合に、従来のｋ値導出方法では線形でない結果を線形であると仮定しているので、かかる方法により導出された物理量の正確性に問題がある可能性が高いと考えられる。
【００１０】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、地盤に設置した載荷板に重錘を落下させた場合に得られる荷重および変位の計測結果から、より正確に地盤に関する物理量を測定することができる地盤測定装置、地盤測定方法、地盤建設方法およびプログラムを得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１にかかる発明は、測定対象である地盤に設置した載荷面に重錘を落下させた際に発生する荷重および前記地盤の変位に基づいて、当該地盤に関する物理量を測定する地盤測定装置であって、前記重錘を落下させた際に発生する時系列の荷重値を取得する荷重取得手段と、前記重錘を落下させた際の前記地盤の時系列の変位を取得する変位取得手段と、前記荷重取得手段によって取得された時系列の荷重値および前記変位取得手段によって取得された時系列の変位を補正する手段であって、前記荷重取得手段によって取得された荷重の出現時から最大値となる時までの最大荷重到達時間と、前記変位取得手段によって取得された変位の出現時から最大値となる時までの最大変位到達時間とを一致させるとともに、荷重および変位の出現時を一致させる補正手段とを具備することを特徴とする地盤測定装置である。
【００１２】
請求項１にかかる発明によれば、地盤に設置した載荷面に重錘を落下させた際に生じる時系列の荷重値および変位を取得し、取得した時系列の荷重値および変位が、荷重値が出現時から最大値に達するまでの最大荷重到達時間と、変位が出現時から最大値に到達するまでの最大変位到達時間とが一致するように補正されるとともに、荷重値と変位の出現時とが一致するように補正される。したがって、地盤に加える種々の荷重値とそれによって生じる変位との対応関係を求めることができ、つまり実際には非線形の関係となる荷重値と変位との対応関係を求めることができる。このような対応関係そのものを物理量として、またはこの対応関係に基づいて地盤に関する物理量を測定することができ、より正確な物理量の測定が可能となる。
【００１３】
また、請求項２にかかる発明は、請求項１にかかる発明の構成において、前記補正手段によって補正された時系列の荷重値および時系列の変位に基づいて、前記地盤の地盤反力係数を導出する導出手段をさらに具備することを特徴とする。
【００１４】
請求項２にかかる発明によれば、補正によって求められた地盤に加える種々の荷重値とそれによって生じる変位との関係に基づいて、地盤の地盤反力係数を求めることができる。
【００１５】
また、請求項３にかかる発明は、請求項２にかかる発明の構成において、前記導出手段は、前記補正手段による補正後の前記時系列の荷重値および変位から、一部の荷重値および変位を抽出し、抽出した荷重値および変位に基づいて前記地盤の地盤反力係数を導出することを特徴とする。
【００１６】
請求項３にかかる発明によれば、補正手段によって補正された時系列の荷重値および変位から、一部の荷重値および変位を抽出して地盤反力係数を導出することができるので、より確からしい値を求めるために必要な部分のみを抽出して地盤反力係数を求めることができる。
【００１７】
また、請求項４にかかる発明は、請求項３にかかる発明の構成において、前記導出手段は、前記出現時から前記最大荷重到達時間および前記最大変位到達時間までの区間における前記地盤に加える荷重値とそれによって生じる変位との関係に基づいて抽出する一部の荷重値および変位を決定することを特徴とする。
【００１８】
請求項４にかかる発明によれば、取得された時系列の荷重値および変位を補正することによって得られた時系列の荷重値および変位から求まる荷重値と変位との関係から、つまり地盤に設置した載荷面に重錘を落下させることで取得された実測結果を基にして、地盤反力係数導出のために抽出する部分を決定することができる。
【００１９】
また、請求項５にかかる発明は、請求項４にかかる発明の構成において、前記導出手段は、前記出現時から前記最大荷重到達時間および前記最大変位到達時間までの全区間における前記地盤に加える荷重値とそれによって生じる変位との関係が、加える荷重が大きくなるにつれて変位／荷重が小さくなる傾向を示す場合には前記全区間の後半区間に属する荷重値および変位に基づいて地盤反力係数を導出することを特徴とする。
【００２０】
請求項５にかかる発明によれば、補正手段による補正後の時系列の荷重値および変位から求まる荷重値と変位との関係が、加える荷重が大きくなるにつれて変位／荷重が小さくなる傾向を示す場合には、後半区間に属する荷重値および変位に基づいて地盤反力係数を導出する。つまり、加える荷重値が大きくなるにつれて変位／荷重値が小さくなる傾向を示す場合には、荷重発生初期段階において載荷面と地盤の接触状態が不安定等に起因して重錘落下による荷重が地盤に十分に伝わっていないと考えられるので、後半区間を用いることで十分に荷重が伝わっていない段階における計測結果を用いることがないので、より正確な地盤反力係数の導出に資することになる。
【００２１】
また、請求項６にかかる発明は、請求項２にかかる発明の構成において、前記導出手段は、測定対象である地盤の質に基づいて、前記補正手段による補正後の前記時系列の荷重値および変位から一部の荷重値および変位を抽出し、抽出した荷重値および変位に基づいて前記地盤の地盤反力係数を導出することを特徴とする。
【００２２】
請求項６にかかる発明によれば、測定対象である地盤の質に基づいて、補正後の時系列の荷重値および変位の一部が抽出され、抽出されたものに基づいて地盤反力係数が導出される。したがって、地盤の質に応じて最適であろうと考えられる部分の荷重値および変位を抽出して地盤反力係数を求めることができ、より正確な値の導出に資することができる。
【００２３】
また、請求項７にかかる発明は、請求項２にかかる発明の構成において、前記導出手段は、ユーザからの指示に基づいて、前記補正手段による補正後の前記時系列の荷重値および変位から一部の荷重値および変位を抽出し、抽出した荷重値および変位に基づいて前記地盤の地盤反力係数を導出することを特徴とする。
【００２４】
請求項７にかかる発明によれば、ユーザからの指示に基づいた部分の荷重値および変位が抽出され、抽出した部分の荷重値および変位に基づいて地盤反力係数が導出される。したがって、ユーザがその経験から得た知識や種々の条件を考慮した上で、より正確な地盤反力係数が得られるであろう部分や、施工状況等に応じて必要となる地盤反力係数が得られる部分を指示することで、かかる部分が抽出されて地盤反力係数の導出に用いられ、より適切な地盤反力係数の導出に資することができる。
【００２５】
また、請求項８にかかる発明は、請求項２にかかる発明の構成において、前記導出手段は、前記補正手段による補正後の前記時系列の荷重値および変位から一部の荷重値および変位を複数抽出し、複数抽出した一部の荷重値および変位の各々に基づいて地盤反力係数の候補を求めることを特徴とする。
【００２６】
請求項８にかかる発明によれば、補正された時系列の荷重値および変位の複数の部分が抽出され、これらの部分の各々に基づいて地盤反力係数の候補が導出される。したがって、ユーザは経験から得た知識や種々の条件等を考慮し、このように導出された地盤反力係数の候補を選択することができ、より正確な地盤反力係数の導出に資することができる。
【００２７】
また、請求項９にかかる発明は、請求項２にかかる発明の構成において、前記導出手段は、前記補正手段による補正後の前記時系列の荷重値および変位から、前記荷重値および変位の最大値と、これらが最大になった時点の直前の荷重値および変位を抽出し、抽出した荷重値および変位に基づいて前記地盤の地盤反力係数を導出することを特徴とする。
【００２８】
請求項９にかかる発明によれば、荷重値および変位が最大値付近であり、かつその直前のデータを用いることから荷重値および変位が増加傾向にあるときの状態を反映した地盤反力係数を求めることができる。
【００２９】
また、請求項１０にかかる発明は、請求項２にかかる発明の構成において、前記導出手段は、前記補正手段による補正後の前記時系列の荷重値および変位から、前記荷重値および変位が最大値となった時点の荷重値および変位を抽出し、抽出した荷重値および変位に基づいて前記地盤の地盤反力係数を導出することを特徴とする。
【００３０】
請求項１０にかかる発明によれば、荷重値および変位の最大値を用いて地盤反力係数が求められるので、荷重および変位が０から最大値となるまでの平均的な地盤の挙動を反映した地盤反力係数を得ることができる。
【００３１】
また、請求項１１にかかる発明は、請求項１ないし１０のいずれかにかかる発明の構成において、前記荷重取得手段は、前記重錘を落下させた後の除荷時における時系列の荷重値を取得し、前記変位取得手段は、前記除荷時における時系列の変位を取得することを特徴とする。
【００３２】
請求項１１にかかる発明によれば、衝撃荷重が加わった後除荷時の荷重値および変位の関係を得ることができ、例えば施工時に最大荷重が作用した後、道路等として供用される地盤の剛性評価等のための資料として用いることができる。
【００３３】
また、請求項１２にかかる発明は、請求項１にかかる発明の構成において、前記補正手段によって補正された時系列の荷重値および時系列の変位に基づいて、前記地盤の地盤反力係数を導出する導出手段をさらに具備し、前記荷重取得手段は、前記重錘を落下させた後の除荷時における時系列の荷重値を取得し、前記変位取得手段は、前記除荷時における時系列の変位を取得し、前記導出手段は、ユーザからの指示に基づいて、前記補正手段による補正後の前記除荷時における時系列の荷重値および変位から一部の荷重値および変位を抽出し、抽出した荷重値および変位に基づいて前記地盤の地盤反力係数を導出することを特徴とする。
【００３４】
請求項１２にかかる発明によれば、衝撃荷重が加わった後除荷時の荷重値および変位の関係を得ることができ、除荷時の荷重値および変位の中から、ユーザからの指示に基づいた部分の荷重値および変位が抽出され、抽出した部分の荷重値および変位に基づいて地盤反力係数が導出される。したがって、ユーザが施工状況や地盤の供用態様等に応じた部分を指示することで、かかる部分が抽出されて地盤反力係数の導出に用いられ、より適切な地盤反力係数の導出に資することができる。
【００３５】
また、請求項１３にかかる発明は、請求項１２にかかる発明の構成において、前記導出手段は、前記補正手段による補正後の時系列の荷重値および変位から、前記荷重値および変位の最大値と、これらが最大となった時点の直後の荷重値および変位を抽出し、抽出した荷重値および変位に基づいて前記地盤の地盤反力係数を導出することを特徴とする。
【００３６】
請求項１３にかかる発明によれば、荷重値および変位が最大値付近であり、かつその直後のデータを用いることから荷重値および変位が減少傾向にあるときの状態を反映した地盤反力係数を求めることができる。
【００３７】
また、請求項１４にかかる発明は、請求項１ないし１３のいずれかにかかる発明の構成において、前記荷重取得手段は、前記重錘を落下させた後の除荷時における時系列の荷重値と、除荷後の所定タイミングで再度前記重錘を落下させた際に発生する時系列の荷重値を取得し、前記変位取得手段は、前記重錘を落下させた後の除荷時における時系列の変位と、再度前記重錘を落下させた際に発生する時系列の変位を取得することを特徴とする。
【００３８】
請求項１４にかかる発明によれば、重錘を落下させることにより荷重を加えた後、再度重錘を落下させて荷重を加えたときに生じる時系列の荷重値および変位を得ることができ、複数回の衝撃荷重が加わった場合の地盤の挙動を推測等、地盤剛性評価のための資料として利用することができる。
【００３９】
また、請求項１５にかかる発明は、測定対象である地盤に設置した載荷面に重錘を落下させた際に発生する荷重および前記地盤の変位に基づいて、当該地盤に関する物理量を測定する地盤測定方法であって、前記重錘を落下させた際に発生する時系列の荷重値を取得する荷重取得ステップと、前記重錘を落下させた際の前記地盤の時系列の変位を取得する変位取得ステップと、前記荷重取得ステップによって取得された時系列の荷重値および前記変位取得ステップによって取得された時系列の変位を補正するステップであって、前記荷重取得ステップによって取得された荷重の出現時から最大値となる時までの最大荷重到達時間と、前記変位取得ステップによって取得された変位の出現時から最大値となる時までの最大変位到達時間とを一致させるとともに、荷重および変位の出現時を一致させる補正ステップとを具備することを特徴とする地盤測定方法である。
【００４０】
請求項１５にかかる発明によれば、地盤に設置した載荷面に重錘を落下させた際に生じる時系列の荷重値および変位を取得し、取得した時系列の荷重値および変位が、荷重値が出現時から最大値に達するまでの最大荷重到達時間と、変位が出現時から最大値に到達するまでの最大変位到達時間とが一致するように補正されるとともに、荷重値と変位の出現時とが一致するように補正される。したがって、地盤に加える種々の荷重値とそれによって生じる変位との対応関係を求めることができ、このような対応関係そのものを物理量として、またはこの対応関係に基づいて地盤に関する物理量を測定することができ、より正確な物理量の測定が可能となる。
【００４１】
また、請求項１６にかかる発明は、請求項１５にかかる発明の構成において、前記荷重取得ステップでは、前記重錘を落下させた後の除荷時における時系列の荷重値を取得し、前記変位取得ステップでは、前記除荷時における時系列の変位を取得することを特徴とする。
【００４２】
請求項１６にかかる発明によれば、衝撃荷重が加わった後除荷時の荷重値および変位の関係を得ることができ、例えば施工時に最大荷重が作用した後、道路等として供用される地盤の剛性評価等のための資料として用いることができる。
【００４３】
また、請求項１７にかかる発明は、請求項１５にかかる発明の構成において、前記荷重取得ステップでは、前記重錘を落下させた後の除荷時における時系列の荷重値と、除荷後の所定のタイミングで再度前記重錘を落下させた際に発生する時系列の荷重値を取得し、前記変位取得ステップでは、前記重錘を落下させた後の除荷時における時系列の変位と、再度前記重錘を落下させた際に発生する時系列の変位を取得することを特徴とする。
【００４４】
請求項１７にかかる発明によれば、重錘を落下させることにより荷重を加えた後、再度重錘を落下させて荷重を加えたときに生じる時系列の荷重値および変位を得ることができ、複数回の衝撃荷重が加わった場合の地盤の挙動を推測等、地盤剛性評価のための資料として利用することができる。
【００４５】
また、請求項１８にかかる発明は、地盤を建設する建設ステップと、前記建設ステップで建設された地盤に設置した載荷面に重錘を落下させるとともに、当該重錘の落下の際に発生する時系列の荷重値と当該地盤の時系列の変位を計測する計測ステップと、前記計測ステップで計測された時系列の荷重値および時系列の変位を補正するステップであって、計測された荷重の出現時から最大値となる時までの最大荷重到達時間と、計測された変位の出現時から最大値となる時までの最大変位到達時間とを一致させるとともに、荷重および変位の出現時を一致させる補正ステップとを具備することを特徴とする地盤建設方法である。
【００４６】
請求項１８にかかる発明によれば、補正ステップで補正された時系列の荷重値および変位から、地盤に加える種々の荷重値とそれによって生じる変位との対応関係を求めることができ、このような対応関係そのものを物理量として、またはこの対応関係に基づいて地盤に関する物理量を測定することができ、かかる測定結果に基づいて建設地盤が設計条件に合致しているか否かを判別することができる。
【００４７】
また、請求項１９にかかる発明は、地盤層を建設する第１建設ステップと、前記建設ステップで建設された地盤層に設置した載荷面に重錘を落下させるとともに、当該重錘の落下の際に発生する時系列の荷重値と当該地盤の時系列の変位を計測する計測ステップと、前記計測ステップで計測された時系列の荷重値および時系列の変位を補正するステップであって、計測された荷重の出現時から最大値となる時までの最大荷重到達時間と、計測された変位の出現時から最大値となる時までの最大変位到達時間とを一致させるとともに、荷重および変位の出現時を一致させる補正ステップと、前記補正ステップによって補正された時系列の荷重値および時系列の変位に基づいて、前記第１建設ステップで建設された地盤層に関する物理量を導出する物理量導出ステップと前記物理量導出ステップによって導出された前記地盤層に関する物理量が予め決められた設計条件を満たすか否かを判別し、予め決められた設計条件を満たした場合には、当該地盤層の上にさらに地盤層を建設する第２建設ステップとを具備することを特徴とする地盤建設方法である。
【００４８】
請求項１９にかかる発明によれば、地盤層が建設された後、かかる地盤層に対して、重錘落下によって生じる時系列の荷重値および変位が計測され、かかる計測結果が補正される。補正された時系列の荷重値および変位から、地盤に加える種々の荷重値とそれによって生じる変位との対応関係を求めることができ、この対応関係に基づいて地盤に関する物理量を測定することができる。かかる測定結果に基づいて建設地盤が設計条件に合致しているか否かを判別することができ、かかる判別結果がよい場合には上記地盤層の上にさらに地盤層を建設することができる。
【００４９】
また、請求項２０にかかる発明は、コンピュータを、地盤に設置した載荷面に重錘を落下させた際に発生する時系列の荷重値を取得する荷重取得手段、前記重錘を落下させた際の前記地盤の時系列の変位を取得する変位取得手段、前記荷重取得手段によって取得された時系列の荷重値および前記変位取得手段によって取得された時系列の変位を補正する手段であって、前記荷重取得手段によって取得された荷重の出現時から最大値となる時までの最大荷重到達時間と、前記変位取得手段によって取得された変位の出現時から最大値となる時までの最大変位到達時間とを一致させるとともに、荷重および変位の出現時を一致させる補正手段として機能させることを特徴とするプログラムである。
【００５０】
請求項２０にかかるプログラムをコンピュータに実行させることで、地盤に設置した載荷面に重錘を落下させた際に生じる時系列の荷重値および変位を取得し、取得した時系列の荷重値および変位が、荷重値が出現時から最大値に達するまでの最大荷重到達時間と、変位が出現時から最大値に到達するまでの最大変位到達時間とが一致するように補正されるとともに、荷重値と変位の出現時とが一致するように補正される。したがって、地盤に加える種々の荷重値とそれによって生じる変位との対応関係を求めることができ、つまり実際には非線形の関係となる荷重値と変位との対応関係を求めることができる。このような対応関係そのものを物理量として、またはこの対応関係に基づいて地盤に関する物理量を測定することができ、より正確な物理量の測定が可能となる。
【００５１】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる地盤測定装置、地盤測定方法、地盤建設方法およびプログラムの好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００５２】
Ａ．実施形態
図６は、本発明の一実施形態にかかる地盤測定システムの構成を示す。同図に示すように、地盤計測装置１００と、ＰＣ２００とを備えており、かかる地盤測定システムでは、地盤計測装置１００が地盤に加えた荷重値と地盤の変位とを計測してＰＣ２００に供給し、かかる計測結果に基づいてＰＣ２００が地盤に関する物理量を測定するようになっている。
【００５３】
地盤計測装置１００は、載荷部１と、支持体２と、荷重計測手段３と、主軸４と、重錘５と、不動部６と、変位計測手段７とを備えている。
【００５４】
載荷部１は、金属などの剛体で構成され、測定対象となる地盤Ｇの上面に接触するよう設置される。支持体２は、載荷部１の上側に設けてあり、金属などの剛体からなる。支持体２は、上支持板２ａと下支持板２ｂとの間を複数の支柱２ｃで連結した構造体であり、その上支持板２ａの上面には、落下した重錘５を受けるダンパー２ｄが設けてある。
【００５５】
荷重計測手段３は、荷重を電圧の変化として検出するロードセルなどからなる。荷重計測手段３は、支持体２の下支持板２ｂと載荷部１との間に介在してある。この荷重計測手段３は、支持体２に重錘５を落下したときに、載荷部１に生じた地盤Ｇに加わる衝撃荷重を計測する。
【００５６】
主軸４は、載荷部１に対して鉛直となる軸線に沿う態様で支持体２を介して載荷部１に連結してある。
【００５７】
重錘５は、複数の錘板を組み合わせてなるものであり、その総質量を可変できる。係合部５ｃは、主軸４の軸線に沿って移動可能になされており、その移動可能な位置で固定できるようになっている。重錘５は、固定された当該係合部５ｃに係合されることでその位置が保持されており、計測時にはかかる係合状態を解除することで重錘５が保持位置から落下し、支持体２の上側に設けられたダンパー２ｄに衝突する。なお、係合部５ｃの固定位置を変動させることで、重錘５の落下高さを調整することができる。
【００５８】
不動部６は、金属などの剛体からなり、重錘５の落下とは独立しており、重錘５の落下時においてその位置が変動しないようになっている。変位計測手段７は、不動部６側に設けてあり、主軸４の位置変位を計測する。変位計測手段７は、例えば主軸４に基準位置を設け、この基準位置の移動を計測する。この変位計測手段７は、重錘５を落下させたときの主軸４の位置変位から地盤Ｇのたわみ（変位）量を計測する。
【００５９】
以上が地盤計測装置１００の構成であり、荷重および変位の計測を行う場合には、係合部５ｃと重錘５の係合状態を解除する。これにより図７に示すように重錘５が落下してダンパー２ｄに衝突する。かかる重錘５の落下に伴って支持体２および載荷部１を介して地盤Ｇに衝撃荷重が加わり、その荷重が荷重計測手段３によって計測される。また、この荷重によって地盤Ｇがδだけ沈下すると、その沈下に伴って載荷部１とこれに連結される支持体２および主軸４が下方側に移動する。つまり、主軸４が地盤Ｇの沈下量δと同じだけ下方側に移動し、この移動量を変位計測手段７が計測することで地盤Ｇの変位δを計測することができるのである。
【００６０】
図６に示すＰＣ２００には、以上のような構成の地盤計測装置１００によって計測された時系列の荷重と、時系列の変位とが供給され、ＰＣ２００においてこれらの計測結果に基づいて地盤Ｇに関する物理量を導出するための処理が行われる。なお、地盤計測装置１００とＰＣ２００を信号ケーブル等によって接続し、計測時に計測結果をリアルタイムで地盤計測装置１００からＰＣ２００に送信することで計測結果を供給するようにしてもよいし、一旦地盤計測装置１００において可搬型記録媒体に計測結果を記録させ、かかる可搬型記録媒体からＰＣ２００にセットしてこれに記録された計測結果を読み出すことによりＰＣ２００が計測結果を取り込むようにしてもよいし、地盤計測装置１００の計測結果のＰＣ２００への供給方法は任意である。
【００６１】
ＰＣ２００は、地盤計測装置１００から供給される計測結果に基づいて、測定対象である地盤Ｇの剛性などに関する物理量を導出する処理を行うためのプログラムを内蔵するハードディスクドライブ等の外部記憶装置に記憶している。かかる外部記憶装置に記憶されているプログラムを実行することでＰＣ２００は図８に示すような機能を備えた地盤測定装置として機能する。
【００６２】
図８に示すように、ＰＣ２００は、荷重取得部２１０と、変位取得部２２０と、補正部２３０と、ｋ値導出部２４０と、出力部２５０とを備える。
【００６３】
荷重取得部２１０は、上述したように地盤計測装置１００によって計測された時系列の荷重値を取得する。また、変位取得部２２０は、地盤計測装置１００によって計測された時系列の変位を取得する。ここで、荷重取得部２１０および変位取得部２２０によるこれらのデータの取得方法は、可搬型記録媒体にこれらのデータが記録されている場合にはかかる可搬型記録媒体から当該データを読み出すことにより取得し、地盤計測装置１００によって計測される値がリアルタイムでＰＣ２００に供給される場合には当該供給される値を取得する。
【００６４】
また、荷重取得部２１０および変位取得部２２０によって取得される時系列の荷重値および変位は、それぞれ地盤計測装置１００の荷重計測手段３および変位計測手段７によって微小時間（例えば、０．２ｍｓｅｃ）ごとに計測された値、つまり図９に示すように計測開始（ｔ＝０）から微小時間単位でステップする時刻ごとに計測された荷重値および変位の値であり、荷重取得部２１０および変位取得部２２０は図９に示すようなテーブルを作成する。
【００６５】
補正部２３０は、荷重取得部２１０によって取得された時系列の荷重値と、変位取得部２２０によって取得された時系列の変位といったデータを補正し、補正した時系列の荷重値および変位をｋ値導出部２４０に出力する。
【００６６】
補正部２３０による補正処理の内容について、荷重取得部２１０および変位取得部２２０によって図１０に示すような時系列の荷重値および変位が得られた場合を例に挙げて説明する。
【００６７】
図１１に示すように、まず補正部２３０は、荷重値の出現時ｔｐ０、変位の出現時ｔｄ０を特定する。ここで、出現時とは、荷重取得部２１０によって取得される荷重値が０から変化した時点、および変位取得部２２０によって取得される変位が０から変化した時点である。
【００６８】
このように荷重値の出現時ｔｐ０、変位の出現時ｔｄ０を特定すると、これらの出現時が一致するように荷重値および変位データの時刻を修正する（ステップＳａ１）。すなわち、荷重値の出現時ｔｐ０＝０、変位の出現時ｔｄ０＝０とし、出現時以降の荷重値に対応する時刻ｔｎはｔｎ−ｔｐ０、変位に対応する時刻ｔｎはｔｎ−ｔｄ０にするといった補正を行う。
【００６９】
このように出現時が一致（０となる）するように、荷重値および変位が対応する時刻を補正すると、補正部２３０は、荷重値の出現時ｔｐ０と荷重値が最大値Ｐｐとなる時ｔｐｐまでの時間である最大荷重到達時間Ｔｐと、変位の出現時ｔｄ０と、変位が最大値δｐとなる時ｔｄｐまでの時間である最大変位到達時間Ｔｄとを求める（ステップＳａ２）。
【００７０】
以上のように最大荷重到達時間Ｔｐと最大変位到達時間Ｔｄを求めると、補正部２３０は、求めたＴｐとＴｄが一致するか否かを判別し（ステップＳａ３）、一致しないと判別した場合には時系列の変位データを修正する処理を行う（ステップＳａ４）。なお、実際に得られた計測のほとんどは、最大変位到達時間Ｔｄが最大荷重到達時間Ｔｐと一致しないため、ほとんどのケースでステップＳａ３の修正処理が行われることになる。
【００７１】
時系列の変位データの修正処理では、最大変位到達時間Ｔｄが最大荷重到達時間Ｔｐと一致するようにする。具体的には、図１２に示すように、微小時間ごと時刻に対応する変位からなるデータのうち、各時刻に対してＴｐ／Ｔｄを乗算する。例えば、Ｔｐ／Ｔｄが９／１０であれば各時刻に対して９／１０が乗算されることになり、時刻１０ｍｓｅｃが９ｍｓｅｃに修正されることになる。
【００７２】
このように時刻の修正が終了すると、補正部２３０は、修正された時刻ごとの変位のデータから、修正前の時刻に対応する変位を求める。すなわち、修正前の時刻は、０から微小時間（０．２ｍｓｅｃ）ごとステップする時刻であるが、上記のようにＴｐ／Ｔｄを時刻に乗算することで、修正前の時刻と対応しない時刻（時刻９．１８、８．１、８．２８）が現れる一方で修正前の時刻（時刻９．２、１０．２）に対応するものが消えてしまうことになるので、修正前の時刻ごとの荷重値からなる時系列の荷重値データとの時刻の整合性がとれない。
【００７３】
したがって、補正部２３０は、時刻修正後の時刻と変位との関係から、修正前の時刻（０から０．２ｍｓｅｃごとにステップする時刻）に対応する変位を補間演算を行うことにより求め、修正前の時刻とこれに対応する変位からなるデータに修正する。例えば、時刻９．２に対応する変位Ｘは、修正時刻９．１８に対応する変位δ１０．２（ａとする）と、修正時刻９．３６に対応する変位δ１０．４（ｂとする）から、以下の式により求めることができる。
Ｘ＝ａ×８／９＋ｂ×１／９
【００７４】
以上のように補正部２３０による補正処理では、Ｔｐ＝Ｔｄの場合には（ステップＳａ２の判別「Ｙｅｓ」）、図１０に示すように出現時ｔｐ０とｔｄ０、最大時ｔｐｐとｔｄｐと一致していないデータにおける変位データの時刻をｔｐ０−ｔｄ０、つまり出現時のずれている時間分だけシフトさせて、図１３に示すように両者の出現時を一致させるといった処理が行われる。
【００７５】
一方、ＴｐがＴｄと一致しない場合には（ステップＳａ２の判別「Ｎｏ」）、図１４に示すように、修正後の変位データの時刻をｔｐ０−ｔｄ０だけシフトした後（図１４左側）、最大変位到達時間Ｔｄが最大荷重到達時間Ｔｐと一致するように変位データを修正するといった処理が行われる（図１４右側）。
【００７６】
このような補正処理が行われた後の時系列の荷重値データおよび時系列の変位データがｋ値導出部２４０に出力される（ステップＳａ５）。
【００７７】
図８に示すｋ値導出部２４０は、上記のように補正部２３０によって補正された時系列の荷重値データおよび時系列の変位データに基づいて、以下のようにして測定対象である地盤Ｇに関する物理量である地盤反力係数（ｋ値）を求める。
【００７８】
まず、上述した補正部２３０による補正後のデータによって定まる当該地盤Ｇに関する荷重値と変位の対応関係、つまり加える荷重とそれによって生じる変位の関係に基づいて、ｋ値を導出するためにどの部分（時間的な部分）の荷重値および変位データを利用するかを決定する。
【００７９】
より具体的には、ｋ値導出部２４０は、荷重値および変位の出現時から最大値までの全区間（Ｔｐ＝Ｔｄ）において、地盤に加える荷重値とそれによって生じる変位との関係が、加える荷重が大きくなるにつれて変位／荷重が小さくなる傾向を示す場合には上記全区間のうち、後半部分の区間の一部または全部の荷重値および変位データをｋ値導出のために用いる部分として抽出する。
【００８０】
すなわち、補正部２３０による補正後の時系列の荷重値および変位データに基づいて、同時刻に対応する荷重値と変位を、縦軸を荷重値、横軸を変位とするグラフ上にプロットした際に、図１５中実線で示すようにそのプロット結果の近似曲線が下側に凸となる場合には、後半区間の一部または全部の荷重値および変位データを用いる。
【００８１】
本実施形態におけるｋ値導出部２４０は、下側に凸の場合には後半区間であって、かつ荷重値および変位の最大値が得られた時点ｔｐｐ（ｔｄｐ）における荷重値と変位と、それよりも予め決められた一定時間（例えば、１ｍｓｅｃ）前の時点における荷重値および変位とを用いてｋ値を求める。なお、このような一定時間は固定値であってもよいが、地盤の土質等に応じて複数用意しておき、測定対象である地盤に対応したものを自動的に選択して用いるようにしてもよいし、測定者が任意に選択するようにしてもよい。
【００８２】
以上のようにしてｋ値導出のために用いるデータを決定すると、ｋ値導出部２４０は、決定した２つの時点における荷重値と変位、つまり最大値が得られた時点の荷重値Ｐｐおよび変位δｐと、それよりも一定時間前の時点の荷重値Ｐｐ−αおよび変位δｐ−αと、載荷部１の面積Ａとから以下の式によりｋ値を導出する。なお、荷重値および変位の計測ステップ時間が０．２ｍｓｅｃであり、一定時間が１ｍｓｅｃである場合にはα＝５となり、最大値時点の荷重値および変位よりも５つ前の時点のデータが用いられる。
ｋ＝（（Ｐｐ）−（Ｐｐ−α））／Ａ／（（δｐ）−（δｐ−α））
【００８３】
一方、地盤に加える荷重値とそれによって生じる変位との関係が、加える荷重が大きくなるにつれて変位／荷重が大きくなる傾向を示す場合には上記全区間のデータのうち、変位δが予め定められた値（本実施形態では、１．２５ｍｍとする）に最も近い値となる時刻の変位および荷重値を用いてｋ値を導出する。かかる時刻の荷重値をＰｎ、変位をδｎ（≒１．２５ｍｍ）とすると、以下の式によりｋ値を求める。
ｋ＝（Ｐｎ）／Ａ／（δｎ）
【００８４】
そして、ｋ値導出部２４０は、このようにして求めたｋ値を図８に示す出力部２５０に出力する。
【００８５】
出力部２５０は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）などの画像表示手段、プリンタなどの画像形成手段、または外部装置にデータを出力する通信手段等を備えており、補正部２３０によって得られた補正後の時系列の荷重値および変位や、ｋ値導出部２４０によって導出されたｋ値を表示部に表示したり、紙等に印刷したり、他の装置に通信回線等を介して送信したりするといった出力処理を行う。
【００８６】
また、出力部２５０は、補正部２３０から供給される補正後の時系列の荷重値および変位から定まる荷重値と変位との対応関係をグラフ（図１５や図１６参照）等で表示部に表示等して出力するようにしてもよいし、図１３や図１４に示す荷重値、変位と時間的な変動を示すグラフなど表示等して出力するようにしてもよい。さらに、出力部２５０が、補正前の時系列の荷重値および変位に基づくグラフなどを表示するようにしてもよく、かかる装置において得られる種々の計測結果、処理結果等を表示等して出力するようにしてもよい。
【００８７】
以上が本実施形態にかかる地盤測定システムであり、かかるシステムによれば、以下のような理由によって測定対象である地盤の地盤反力係数（ｋ値）といった地盤に関する物理量をより正確に求めることができる。
【００８８】
すなわち、従来のｋ値導出方法では、計測された荷重値および変位の最大値のみに着目するとともに、荷重値と変位との関係が線形であることを前提としてｋ値を求めていため、図１５および図１６において破線で示すような傾きで表されるｋ値が得られることになっていた。
【００８９】
しかしながら、実際に計測装置による計測結果に基づく荷重値と変位の関係は線形ではない場合がほとんどであり（図１５および図１６の実線参照）、上記のような線形であることを前提として求めたｋ値の正確性については問題があると考えられる。
【００９０】
これに対し、本実施形態では、上述したように計測されたデータを、最大荷重到達時間Ｔｐと最大変位到達時間Ｔｄとを一致させるとともに、本来はずれて計測される荷重値および変位の出現時を一致させるよう補正している。このような補正を行うことで、荷重値の最大値と変位の最大値との関係のみならず、測定対象である地盤に加える種々の荷重値（０〜最大値までの多数の値）と、それによって生じる変位との関係を求めることができる。そして、このような補正後のデータから求まる非線形な関係に基づいて地盤に関する物理量であるｋ値を導出している。つまり、誤った前提ではなくこれらの関係が非線形であることを前提としてｋ値を導出することができ、また荷重および変位の最大値以外の部分を考慮したｋ値の導出も可能となるので、より正確なｋ値が得られるようになる。
【００９１】
さらに、本実施形態では、上記のように補正することにより得られた荷重値と変位との関係の中から、その関係の傾向からより確からしい値が得られるであろう一部のデータを抽出し、その抽出した荷重と変位の関係からｋ値を求めるようにしている。
【００９２】
すなわち、加える荷重が大きくなるについて変位／荷重が小さくなるといった傾向が見られる場合（図１５に示す下側に凸の場合）、後半区間のデータを用いてｋ値を導出している。これは、荷重値と変位との関係が図１５に示すような下側に凸となる関係である場合、荷重発生初期段階において載荷部１の端面において礫質土の凹凸によって載荷部１と地盤の接触状態が不安定なものとなり、重錘落下による荷重が地盤に十分に伝わっていないと考えられる。
【００９３】
このような状況では、荷重発生初期段階、つまり前半区間の計測結果から求められる荷重値と変位の関係が確かなものである可能性は低いと考えられる。一方、このようなケースでは荷重発生からある程度の時間が経過すると、荷重が地盤に十分に伝わることになり、荷重が十分に伝えられた後の計測結果から求められる荷重値と変位の関係はより正確なものであると考えられる。よって、このようなケースでは、上記のように正確である可能性の高い後半区間のデータを用いてｋ値を導出することで、より正確なｋ値が導出することができる。
【００９４】
一方、加える荷重が大きくなるにつれて変位／荷重が小さくなるといった傾向が見られる場合（図１６に示す上側に凸の場合）、前半区間のデータを用いてｋ値を導出している。これは、荷重値と変位との関係が図１６に示すような上側に凸となる関係である場合、測定対象である地盤が礫分の少ない砂質系の地盤や粘土系の地盤であると考えられ、荷重発生初期段階において載荷部１が地盤に安定した状態で接触しており、初期段階から荷重が十分に地盤に伝わっているものと考えられる。したがって、初期段階の時点で計測されたデータも確かなものである可能性が高い。よって、後半区間からデータを抽出する必然性はなく、地盤反力係数ｋ値として一般的に用いられる変位が１．２５ｍｍ近傍のデータを用いてｋ値を求めることとしている。
【００９５】
次に、上記のような地盤計測装置１００とＰＣ２００からなる地盤測定システムを用いた地盤建設方法について説明する。まず、図１７に示すように、施工者が設計条件にしたがった地盤を建設する（ステップＳｂ１）。そして、上記地盤測定システムにより、建設した地盤に対してｋ値導出のための測定を行う（ステップＳｂ２）。ここで行われる地盤測定システムを利用したｋ値導出方法は上記の通りであり、設計者等はかかる方法により求めたｋ値が設計条件を満たすか否かを判別する（ステップＳｂ３）。
【００９６】
ここで、ｋ値が設計条件を満たす場合には建設工事を以降の工程に進め、ｋ値が設計条件を満たさない場合には補修等を行った後（ステップＳｂ４）、再度上記構成の地盤測定システムを用いてｋ値を測定する（ステップＳｂ２）。
【００９７】
このように建設した地盤から上記構成の地盤測定システムを利用して測定されるｋ値が設計条件を満たすまで補修等を行っては再度ｋ値を測定するといった工程を繰り返す。
【００９８】
上述した地盤測定システムを利用してｋ値を導出することで、より正確なｋ値が得られるので、地盤建設後にかかる手法によりｋ値を求め、求めたｋ値が設計条件を満たさない場合には満たすよう補修等を行うことで、設計条件により正確にしたがった地盤建設が可能となる。
【００９９】
Ｂ．変形例
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するような種々の変形が可能である。
【０１００】
（変形例１）
上述した実施形態では、主として地盤計測装置１００によって得られた測定結果における荷重値および変位が最大値に達するまでの区間（ｔｐ０〜ｔｐｐ、ｔｄ０〜ｔｄｐ）のデータを対象とし、これらのデータ全部または一部を抽出して地盤反力係数を導出するようにしていたが、重錘５の落下により荷重値および変位の最大値が得られた後の除荷区間（ｔｐｐおよびｔｄｐ以降の区間）、つまり衝撃荷重が加わらない状況下における時系列の荷重値および変位を計測するとともに、これらの計測データを荷重取得部２１０および変位取得部２２０が取得するようにしてもよい。
【０１０１】
そして、除荷時における時系列のデータについても上記最大値までの区間の補正にあわせて補正し、上記実施形態において説明した荷重値や変位が最大値となるまでの区間に加えて除荷時における区間の時系列の荷重値および変位データを利用して地盤反力係数等の物理量の導出を行うようにしてもよい。
【０１０２】
ここで、図１８および図１９は、重錘５を落下させた際に発生する荷重および変位の発生開始から最大値に達した後除荷区間を含む区間のデータ（補正後のデータ）の一例を示す。図１８に示すように、ＦＷＤ試験では、重錘５を落下させた後に荷重値および変位が最大値に達し（ｔｐｐ、ｔｄｐ）、その後衝撃荷重は急激に減少する除荷区間となる。変位も荷重の減少に伴って減少することになるが、しばらくの時間が経過してもある値以下にはほとんど減少しないようになる。つまり、重錘５落下による衝撃荷重によって塑性変形と弾性変形の両者が生じるが、弾性変形による変位分は減少するが、塑性変形による変位分は減少しない。したがって、図１８の除荷区間においてほぼ一定値となる変位は塑性変形による変位、いわゆる残留変位を表している。
【０１０３】
このように除荷後においても時系列の荷重値および変位を取得することで、残留変位についてのデータを得ることができ、設計条件に合致する地盤が施工されたか否かを確認する際の資料として用いることができる。例えば、ある構造体を建設する際に、恒久的に許容できる地盤の沈下量がある場合には、その許容沈下量を超えてしまうか否かを当該残留変位を参照することで判断するといったことも可能となる。
【０１０４】
また、図１９は、図１８に示すような時系列の荷重値および変位が得られた場合における荷重値と変位との対応関係を示すグラフである。なお、同図において、実測から得られた荷重値と変位の関係を破線で示しており、両者の関係が線形であると仮定した場合を実線で示している。
【０１０５】
同図に示すように、衝撃荷重が発生した直後は上記実施形態と同様、荷重値と変位が非線形な関係でありながらも両者は増加傾向を示し、荷重値および変位が最大値に達した後は衝撃荷重の減少（除荷）に伴って変位も減少し、荷重値＝０に対応する変位が残留変位であることを示している。この図に示すような除荷時における荷重値と変位の関係を求め、これを表示部などの表示等して出力するようにしてもよい。
【０１０６】
（変形例２）
また、上述した実施形態では、重錘５を１回落下させたときに発生する荷重値および変位を取得するようにしていたが、複数回所定のタイミングにおいて重錘を落下させ、これらの一連の重錘落下を行っている間の時系列の荷重値および変位を計測し、これらの計測データを荷重取得部２１０および変位取得部２２０が取得するようにしてもよい。
【０１０７】
なお、重錘５の落下すべき所定タイミングは、前回の重錘５落下による弾性変形が終了した後、つまり衝撃によって弾性変形した部分が元に戻った後（ほぼ残留変位のみが残っている状態となった後）のタイミングであればよい。
【０１０８】
そして、これらの一連の複数回の重錘落下が行われている間に取得された時系列のデータについても上記実施形態における最大値までの区間の補正にあわせて時間軸補正を行い、これらの一連の重錘落下が行われている間の時系列の荷重値および変位データを利用して地盤反力係数等の物理量の導出を行うようにしてもよい。
【０１０９】
ここで、図２０に重錘を２回落下させた場合に得られた時系列の荷重値および変位の補正データから求めた荷重値および変位の関係を示す。同図に示すように、１回目の重錘５落下による残留変位が残った状態で行われた２回目の重錘５落下によって荷重値および変位が非線形な関係ながらともに増加し、荷重値および変位が最大値（Ｐｐ２、δｐ２）となった後、衝撃荷重の減少（除荷）に伴って変位も減少し、２回目の重錘５落下による荷重値＝０に対応する変位が残留変位であることを示している。
【０１１０】
このように２回、または３回以上重錘５を落下させ、その間の時系列の荷重値および変位を取得することで、上記のように複数回重錘５を落下させた時の荷重値と変位の関係を知ることができ、地盤の設計や施工管理に利用することができる。また、複数回の重錘５落下後の残留変位（塑性変形量）を知ることができるので、道路や空港の滑走路などの建設後に供用されときに大きな荷重（自動車や航空機の走行等による荷重）が加わる地盤などにおいて、供用時に地盤がどのように沈下（塑性変形による沈下）するかを判断する資料として用いることができ、建設施工時のみならず供用時の沈下量が所定の設計条件を満たすよう施工管理を行うこともできる。
【０１１１】
また、１回目の重錘落下時には地盤面の凹凸などに起因する載荷部１との設置状態の不安定さなどにより正確なデータを得られないケースもあるが、このようなケースであっても、１回目の重錘落下により上記凹凸が減少するので２回目以降には正確なデータが得られやすくなる。
【０１１２】
（変形例３）
上述した実施形態においては、補正部２３０による補正後のデータから決まる荷重値と変位の関係に基づいて、ｋ値導出部２４０がｋ値導出のために用いるデータの一部を決定するようにしていたが、区間決定のための条件は上記実施形態のような条件に限らず、他の条件にしたがって抽出する部分を決定するようにしてもよい。
【０１１３】
例えば、測定対象である地盤の質ごとに予めどの区間を利用するかを決めておき、ユーザが測定対象地盤の質を入力することで、ｋ値導出部２４０が入力された地盤の質に対応した部分のデータを抽出して利用するようにしてもよい。この場合、予め実験などによって地盤の質に応じてどの部分のデータを利用するのがより正確な値を取得することができるかを分析しておき、かかる分析結果に基づいて、地盤の質ごとに選択すべき部分を決めておけばよい。
【０１１４】
また、図１５や図１６に示すような補正後のデータから得られる荷重値と変位との関係を表示部に表示させて、測定者にどの部分のデータを利用すべきかの指示の入力を促すようにしてもよい。そして、測定者が指示した部分のデータを用いてｋ値導出部２４０がｋ値を導出するようにしてもよい。
【０１１５】
例えば、何らかの原因によって荷重値と変位の関係がイレギュラーな結果であった場合、一律に利用する部分を決定していては正確なｋ値が導出できない場合もありうる。そこで、上記のように測定者が利用すべき部分を選択できる機能を持たせておくことで、イレギュラーの結果が得られた場合など、測定者の経験等を活かし、種々の条件を考慮してより正確なｋ値を導出できるであろうデータを選択することができる。
【０１１６】
また、上記実施形態のように荷重値と変位との関係が図１６に示すような下側に凸であった場合に予め決められた固定値と最も近似する値となっている変位およびこれに対応する荷重値を用いてｋ値を導出するようにしてもよいが、当該ケースにおいては、上側に凸の場合には出現時から最大到達時間（ｔｐｐ＝Ｔｄｐ）の区間のうちの前半区間に属する一部の荷重値および変位データを用いてｋ値を導出するようにしてもよい。
【０１１７】
このように加える荷重が大きくなるにつれて変位／荷重が小さくなるといった傾向が見られる場合には、上述したように前半区間のデータの信憑性が高いと考えられる一方で、このような傾向を見せる場合には後半区間では降伏状態に近いものとなっており、その計測値が弾性挙動になっていないおそれがある。したがって、当該ケースにおいては、前半区間のデータを用いてｋ値を導出することで、より正確なｋ値が得られるものと考えられる。
【０１１８】
さらに、上述した実施形態のように荷重値と変位の関係から、後半区間の一部を用いてｋ値を導出するか、変位δ＝１．２５ｍｍ（１２５０μｍ）近傍のデータを用いてｋ値を導出するかのいずれか一方のみを行ってｋ値を求めるようにしてもよいが、このような２つの方法でｋ値をそれぞれ求め、それぞれ求めた値をｋ値候補として表示部に表示させる等して、測定者にいずれかのｋ値を選択させるようにしてもよい。
【０１１９】
（変形例４）
また、上記実施形態や変形例で説明したように取得した補正後の時系列の荷重値および変位データの中から、図２１に示す各部分のデータを抽出して地盤反力係数を求めるようにしてもよい。この場合、当該抽出部分はユーザの指示にしたがって抽出されるものであってもよいし、予め決められた機能として自動的に抽出するようにしてもよい。
【０１２０】
▲１▼原点（荷重値および変位＝０）と、最大荷重値Ｐｐと最大変位δｐの関係とから以下の式により地盤反力係数ｋ０−ｐを求める。
ｋ０−ｐ＝（Ｐｐ−０）／（δｐ−０）／Ａ
【０１２１】
つまり、図２１に示すグラフ上の（Ｐｐ、δｐ）と（０，０）とを結ぶ直線の傾きを地盤反力係数とするのである。
【０１２２】
このようなデータを用いて求められる値は、地盤施工や設計の際に想定している最大規定荷重Ｐｐに対する荷重を加えた時からの平均的な地盤挙動が表されたものとなる。したがって、上記のように求まるｋ０−ｐを参照することで、荷重を加えた始めた時から最大荷重に達するまでの区間における平均的な地盤の剛性を評価することができる。このようなｋ０−ｐは、地盤上に構造物を施工する時の地盤の沈下量などを推定できる等、地盤上の構造体施工時における剛性を評価するのに好適である。
【０１２３】
また、上記変形例のように複数回重錘５を落下させる場合には、各回の直前である原点と、その回の落下による荷重値および変位の最大値との関係とからｎ回目の重錘落下に対応する地盤反力係数ｋｎ０−ｐを以下の式により求めることができる。
ｋｎ０−ｐ＝（Ｐｎｐ−０）／（δｎｐ−δ（ｎ−１）ｚ）／Ａ
なお、Ｐｎｐは、ｎ回目の重錘落下による荷重値の最大値であり、δｎｐはｎ回目の重錘落下による変位の最大値である。また、δ（ｎ−１）ｚは、（ｎ−１）回目の重錘落下後の残留変位を示す。つまり、ｎ回目の重錘落下時の地盤反力係数ｋｎ０−ｐを求めるための原点は、荷重値＝０、変位＝前回の落下による残留変位の値であり、図２１に示すように２回目の重錘落下の際の原点は１回目の重錘落下後の残留変位と荷重値０の点である。
【０１２４】
このようにして各回の重錘落下に対応する地盤反力係数は、各回の重錘落下による荷重が加え始められた時から最大荷重値までの区間の平均的な地盤挙動を表すものと考えられる。地盤上に構造体を施工する時には構造体施工のために地盤に荷重が加わり、施工が終了することでその荷重はなくなる。その後、その地盤および構造体が供用されると供用による荷重が加わることとなる。例えば、道路や空港路面などでは、車や航空機が走行するといった供用時に大きな荷重が加わることになる。
【０１２５】
したがって、複数回重錘を落下させて、１回目に対応する地盤反力係数と、２回目以降に対応する地盤反力係数を求め、初回の重錘落下に対応するｋ０−ｐを地盤上の構造体施工時の地盤剛性を評価するために用いることができる一方で、複数回目の重錘落下に対応する地盤反力係数を、供用時における荷重に対する地盤の剛性評価のために用いるといったことが可能である。これにより施工時および供用時の各々の荷重状況を考慮した沈下量等の剛性を評価することができ、用途に応じた適切な剛性を有する地盤の設計や施工を行うことができる。
【０１２６】
▲２▼原点と、原点から最大値までの区間の中の任意の１の荷重値および変位の関係とから地盤反力係数を求める。
【０１２７】
すなわち、任意の荷重値がＰとなるときの荷重値および変位と、原点データ（荷重値および変位が０）を用い、以下の式により地盤反力係数ｋｐを求める。
ｋｐ＝（Ｐ−０）／（δ−０）／Ａ
【０１２８】
ここで、δは荷重Ｐのときの変位を示す。つまり、図２１に示すグラフ上の任意の点（Ｐ、δ）と（０，０）とを結ぶ直線の傾きを地盤反力係数とするのである。
【０１２９】
このようなデータを用いて求められるｋ０−ｐは、指定した規定荷重Ｐに対して荷重載荷時の平均的な地盤挙動が表された値であり、これにより規定荷重Ｐに対する平均的な挙動を示す地盤反力係数を得ることができる。例えば、地盤に加わる可能性のある荷重値が最大荷重値Ｐｐより小さい荷重値である場合には、上記▲１▼のように最大荷重値に対応する地盤反力係数を求めて剛性を評価することでは、要求される荷重値に対応する正確な剛性評価をできない場合がある。これは、上述したように荷重値と変位の関係は線形ではなく非線形な関係にあるから、最大荷重値に対応する地盤反力係数がすべての荷重値に対して適切な剛性評価ができるものとは限らないからである。
【０１３０】
そこで、このように建設した地盤において問題となる荷重値に対応する地盤反力係数を求めることで、よりその地盤施工に好適な地盤剛性評価のための資料を得ることができる。
【０１３１】
また、このよう任意に指定した荷重値に対応する地盤反力係数を取得できるようになるので、地盤に対してＦＷＤ試験を行う時点で対象となる荷重値が定まっていない場合などであっても、上記実施形態のように０から最大荷重値（変位）までのデータをすべて取得しておけば、その後対象荷重値が定まった場合にその中から必要となる荷重値等に対応するデータを利用して地盤反力係数を求めることができる。
【０１３２】
また、このような任意の荷重値Ｐに対応する地盤反力係数ｋｐを求める場合であっても、上記▲１▼の場合と同様、複数回の重錘落下の各々に対応する地盤反力係数を求めるようにしてもよい。かかる場合には、上記▲１▼で説明したように初回に対応する地盤反力係数を施工時の地盤剛性評価に用い、２回目以降に対応する地盤反力係数を供用時の地盤剛性評価に用いるようにすればよい。
【０１３３】
▲３▼最大荷重値および変位の時点およびその直前の荷重値および変位の関係から地盤反力係数を求める。
【０１３４】
すなわち、荷重値が最大値となるときの荷重値および変位と、その直前（例えば１ｍｓｅｃ前）の荷重値Ｐｐｃ（図示略）および変位δｐｃ（図示略）を用い、以下の式により地盤反力係数ｋｐｐを求める。
ｋＰＴ＝（Ｐｐ−Ｐｐｃ）／（δｐ−δｐｃ）／Ａ
【０１３５】
つまり、（Ｐｐ、δｐ）とその直前の（Ｐｐｃ，δｐｃ）とを結ぶ直線の傾きを地盤反力係数とするのである。
【０１３６】
このようなデータを用いて求められるｋＰＴは、最大規定荷重Ｐｐ付近における地盤の挙動であり、かつ最大荷重および変位が得られる直前のデータを利用していることから荷重および変位が増加している傾向にある場合の地盤の挙動が表現されていると考えられる。したがって、このような地盤反力係数ｋＰＴは、最大荷重Ｐｐ以上の荷重が加わった場合に地盤がどのような挙動を示すかを推測等する上で利用することができ、例えば地盤に最大荷重Ｐｐが作用した後、その地盤にさらにそれよりも大きい荷重が作用するおそれがあるケースなどにおいて、地盤の剛性評価を行うための指標として利用することができる。
【０１３７】
▲４▼最大荷重値および変位の時点およびその直後の荷重値および変位の関係から地盤反力係数を求める。
【０１３８】
すなわち、荷重値が最大値となるときの荷重値および変位と、その直後（例えば１ｍｓｅｃ後）の荷重値Ｐｐａ（図示略）および変位δｐａ（図示略）を用い、以下の式により地盤反力係数ｋＲＴを求める。
ｋＲＴ＝（Ｐｐ−Ｐｐａ）／（δｐ−δｐａ）／Ａ
【０１３９】
つまり、グラフ上の（Ｐｐ、δｐ）とその直後の（Ｐｐａ，δｐａ）とを結ぶ直線の傾きを地盤反力係数とするのである。
【０１４０】
このようなデータを用いて求められるｋＲＴは、最大規定荷重Ｐｐ付近における地盤の挙動であり、かつ最大荷重および変位が得られる直後のデータを利用していることから荷重および変位が減少している傾向にある、つまり除荷時の地盤の挙動が表現されていると考えられる。したがって、このような地盤反力係数ｋＲＴは、最大荷重Ｐｐが作用した後、その地盤にそれよりも小さい荷重が作用するおそれがあるケースなどにおいて、地盤の剛性評価を行うための指標として利用することができる。
【０１４１】
また、１回目の重錘落下による除荷区間（最大荷重値および最大変位到達後、残留変位に達するまでの区間）には、衝撃荷重による沈下の中で弾性変形していた変位分が回復することによって変位が減少するものと考えられる。一方、２回目の重錘落下による衝撃荷重によって生じる変位は、１回目の除荷時の弾性変形による回復部分に対応するものと考えられ、１回目の除荷時の荷重と変位の関係と、２回目の荷重が加わる時の荷重と変位の関係はある程度の強い相関関係があると考えられる。
【０１４２】
したがって、上記のように除荷時における最大荷重値Ｐｐ近傍に対応する地盤反力係数を、次回の重錘落下に対応する地盤反力係数等を予測するために用いることができ、このような予測を行うことで次回の重錘落下試験を行うことなく、その試験を行うことにより得られたであろう地盤反力係数の推定値を得ることができる。
【０１４３】
▲５▼荷重、変位の出現時から最大荷重値および変位に到達するまでの区間（荷重増加区間という）の任意の時点およびその直後または直後の荷重値および変位の関係から地盤反力係数を求める。
【０１４４】
すなわち、荷重増加区間における任意の荷重値Ｐおよびそれに対応する変位δと、その直前（例えば１ｍｓｅｃ前）の荷重値Ｐｃおよび変位δｃを用い、以下の式により地盤反力係数ｋＰＴ１を求める。
ｋＰＴ１＝（Ｐ−Ｐｃ）／（δ−δｃ）／Ａ
【０１４５】
つまり、グラフ上の（Ｐ、δ）とその直前の（Ｐｃ，δｃ）とを結ぶ直線の傾きを地盤反力係数とするのである。
【０１４６】
なお、任意の荷重値およびそれに対応する変位と、その直後の荷重値Ｐａおよび変位δａを用いるようにしてもよく、この場合以下の式を用いる。
ｋＰＴ１＝（Ｐａ−Ｐ）／（δａ−δ）／Ａ
【０１４７】
このようなデータを用いて求められるｋＰＴ１は、荷重増加区間における指定した規定荷重Ｐ付近における地盤の挙動が表現されていると考えられる。したがって、このような地盤反力係数ｋＰＴ１は、指定した規定荷重近傍の範囲で荷重が加わるといったケースが想定される地盤、つまり規定荷重を中心として小さい幅で加わる荷重が変動するといった用途で用いられる地盤の剛性をより正確に評価するための資料として用いることができる。
【０１４８】
▲６▼最大荷重値および変位から荷重値および変位が減少する区間（除荷区間という）の任意の時点およびその直後または直後の荷重値および変位の関係から地盤反力係数を求める。
【０１４９】
すなわち、除荷区間における任意の荷重値Ｐｊおよびそれに対応する変位δｊと、その直前（例えば１ｍｓｅｃ前）の荷重値Ｐｃｊおよび変位δｃｊを用い、以下の式により地盤反力係数ｋＲＴ１を求める。
ｋＲＴ１＝（Ｐｊ−Ｐｃｊ）／（δｊ−δｃｊ）／Ａ
【０１５０】
つまり、グラフ上の（Ｐｊ、δｊ）と（Ｐｃｊ、δｃｊ）とを結ぶ直線の傾きを地盤反力係数とするのである。
【０１５１】
なお、任意の荷重値およびそれに対応する変位と、その直後の荷重値Ｐａｊおよび変位δａｊを用いるようにしてもよく、この場合以下の式を用いる。
ｋＲＴ１＝（Ｐａｊ−Ｐｊ）／（δａｊ−δｊ）／Ａ
【０１５２】
このようなデータを用いて求められるｋＲＴ１は、除荷区間における指定した規定荷重Ｐ付近における地盤の挙動が表現されていると考えられる。したがって、このような地盤反力係数ｋＲＴ１は、最大荷重が作用した後に、ある規定荷重近傍の範囲で荷重が加わるといったケースが想定される地盤、つまり最大荷重作用後に当該規定荷重を中心として小さい幅で加わる荷重が変動するといった用途で用いられる地盤の剛性をより正確に評価するための資料として用いることができる。
【０１５３】
このような地盤反力係数ｋＲＴ１を用いて地盤剛性評価を行うことが好適である事例としては、橋台などを構築する地盤を建設する際にプレロード工法を用いる場合がある。すなわち、プレロード工法では橋台などを構築する前に地盤に橋台よりも大きな荷重を加え、その後その地盤上に橋台を建設するといった工法である。すなわち、当該地盤には、最大荷重が作用した後、それよりも小さい規定荷重（橋台による荷重）が加わり、当該橋上の交通荷重、つまり橋台による荷重と比して小さい荷重が加わる。これに対し上記ｋＲＴ１を導出するために用いた荷重値および変位は、最大荷重が作用した後、それよりも小さい規定荷重が加えられた状況で取得されたものであり、上記プレロード工法による荷重の加わり方と類似している。したがって、地盤反力係数ｋＲＴ１は、プレロード工法によって地盤を建設する際の当該地盤の供用時の挙動などを評価するための指標として好適である。
【０１５４】
▲７▼原点と、荷重、変位の出現時から最大荷重値および変位に到達するまでの区間（荷重増加区間という）の変位が所定値となる時点の当該変位とそれに対応する荷重値の関係とから地盤反力係数を求める。
【０１５５】
ここで、所定値とは規格などによって求めることが要求される値などであり、例えば平板載荷試験などにおいては変位が１．２５ｍｍとなるときの当該変位と荷重値とに基づいて地盤係数を導出することが定められている。当該所定値を１．２５ｍｍとすれば、その時の荷重値Ｐ１．２５を用い、以下の式により地盤反力係数ｋ１．２５を求める。
ｋ１．２５＝（Ｐ１．２５−０）／（１．２５−０）／Ａ
【０１５６】
つまり、グラフ上の（Ｐ１．２５、１．２５）と（０、０）とを結ぶ直線の傾きを地盤反力係数とするのである。
【０１５７】
このようなデータを用いて求められるｋ１．２５は、ＪＩＳＡ１２１５に規定される平板載荷試験により求められる地盤係数ｋ３０（変位１．２５ｍｍの値を利用して求める地盤係数）と相関性があると考えられる。したがって、同測定地点におけるＦＷＤ試験の結果から求まるｋ１．２５と、平板載荷試験の結果から求まるｋ３０とを比較し、両者の相関関係を求めれば、その後その相関関係を利用することで平板載荷試験を行うことなく、ｋ１．２５に基づいて地盤係数ｋ３０の推定値を得ることができる。
【０１５８】
なお、上記の実施形態においても変位が１．２５ｍｍのときのデータを用いて地盤反力係数を求めるようにしていた。そして、上記実施形態では、ＦＷＤ試験の結果得られた荷重値と変位の関係が一定の関係を有する場合に求めるようにしていたが、このような場合に限らず常時変位が所定値となるデータを用いて地盤反力係数等を求めるようにしてもよい。
【０１５９】
以上のように１回または複数回の重錘落下後の時系列の荷重値および変位を取得補正することで、補正データの中の一部のデータを適宜選択して利用すれば、上記のような種々の事案ごとに好適な地盤反力係数を得ることができる。したがって、ユーザが抽出部分を任意に指定できるようにしておけば、建設現場においてその建設対象である地盤の評価に好適な地盤反力係数を求めることができる。
【０１６０】
（変形例５）
また、上述した実施形態では、補正部２３０が補正した時系列の荷重値および変位データに基づいて、ｋ値導出部２４０が地盤反力係数（ｋ値）を求めるようにしていたが、補正部２３０による補正後のデータに基づいて、ｋ値以外の他の地盤に関する物理量を導出するようにしてもよく、例えば補正部２３０によって補正された時系列の荷重値および変位を当該地盤に関する物理量（例えば、弾性係数）として導出する装置であってもよい。また、上記のように導出した地盤反力係数に基づいて他の地盤剛性を評価するための指標を求めるようにしてもよく、例えば上記のよう求めた地盤反力係数から、弾性理論を用いることで地盤の弾性係数を導出するようにしてもよい。
【０１６１】
（変形例６）
また、上述した実施形態では、地盤計測装置１００が計測した時系列の荷重値および変位に基づいてＰＣ２００がｋ値を導出するようになっていたが、計測装置にＰＣ２００が実行していた物理量測定機能を持たせるといったように一体の装置として構成してもよい。
【０１６２】
また、ＰＣ２００がｋ値導出に用いる時系列の荷重値および変位は、上記構成の地盤計測装置１００によって計測されたものに限らず、他の構成のＦＷＤ装置によって計測されたものであってもよい。
【０１６３】
（変形例７）
また、上述した実施形態では、ＰＣ２００に内蔵されるＣＰＵ等が外部記憶装置等に記憶されたプログラムを読み出して動作することにより、上述したｋ値導出のための処理（図１１参照等）を行うようになっていたが、このようなソフトウェアにより実現される機能と同様の機能をハードウェア回路によって実現するようにしてもよいし、コンピュータにこのような処理を実行させるためのプログラムをインターネット等の通信回線を介してユーザに提供するようにしてもよいし、当該プログラムをＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ−Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録してユーザに提供するようにしてもよい。
【０１６４】
（変形例８）
また、上述した実施形態では、地盤を新たに建設した後に、荷重値および変位の計測を行ってｋ値導出し、これが設計条件を満たすか否かを判別するといった建設方法に本発明を適用した場合について説明したが、すでに建設されて使用されている地盤のメンテナンス等をする際に、当該地盤について、上記実施形態のように荷重値および変位を計測してｋ値を導出し、その結果を参照してメンテナンスの要否、必要な場合にはメンテナンスの内容等を決定するようにしてもよい。
【０１６５】
（変形例９）
また、盛土地盤を建設する場合、必要となる高さの地盤を一時に建設するのではなく、ある地盤層を建設した後、その上層にさらに地盤層を建設するといったように複数の層を順次積層していくことで地盤が建設される。かかる盛土地盤を建設する場合にあっては、ある地盤層を建設した後に、当該地盤層について上記実施形態と同様の手法で測定を行ってｋ値を導出する。そして、求められたｋ値が設計条件に合致しない場合には合致するよう当該地盤層の補修等を行い、合致する場合には当該地盤層の上にさらに地盤層の建設を行う。このような地盤層の建設工程が行われるごとにその地盤層に対する測定を行うといった工程を繰り返すことで、上記実施形態における建設方法と同様、設計条件により正確にしたがった地盤建設が可能となる。
【０１６６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１にかかる発明によれば、地盤に加える種々の荷重値とそれによって生じる変位との対応関係を求めることができ、つまり実際には非線形の関係となる荷重値と変位との対応関係を求めることができる。このような対応関係そのものを物理量として、またはこの対応関係に基づいて地盤に関する物理量を測定することができ、より正確な物理量の測定が可能となるという効果を奏する。
【０１６７】
また、請求項２にかかる発明によれば、補正によって求められた地盤に加える種々の荷重値とそれによって生じる変位との関係に基づいて、地盤の地盤反力係数を求めることができるという効果を奏する。
【０１６８】
また、請求項３にかかる発明によれば、補正手段によって補正された時系列の荷重値および変位から、一部の荷重値および変位を抽出して地盤反力係数を導出することができるので、より確からしい値を求めるために必要な部分のみを抽出して地盤反力係数を求めることができるという効果を奏する。
【０１６９】
また、請求項４にかかる発明によれば、地盤に設置した載荷面に重錘を落下させることで取得された実測結果を基にして、地盤反力係数導出のために抽出する部分を決定することができるという効果を奏する。
【０１７０】
また、請求項５にかかる発明によれば、加える荷重値が大きくなるにつれて変位／荷重値が小さくなる傾向を示すといったように荷重発生初期段階において荷重が十分に地盤に伝わっていないと考えられる場合にはその段階ではなく後半区間を用いることができ、より正確な地盤反力係数の導出が可能となるという効果を奏する。
【０１７１】
また、請求項６にかかる発明によれば、地盤の質に応じて最適であろうと考えられる部分の荷重値および変位を抽出して地盤反力係数を求めることができ、より正確な値の導出に資することができるという効果を奏する。
【０１７２】
また、請求項７にかかる発明によれば、ユーザがその経験から得た知識や種々の条件を考慮した上で、より正確な地盤反力係数が得られるであろう部分を指示することで、かかる部分が抽出されて地盤反力係数の導出に用いられ、より正確な地盤反力係数の導出に資することができるという効果を奏する。
【０１７３】
また、請求項８にかかる発明によれば、ユーザは経験から得た知識や種々の条件等を考慮し、このように導出された地盤反力係数の候補を選択することができ、より正確な地盤反力係数の導出に資することができるという効果を奏する。
【０１７４】
また、請求項９にかかる発明によれば、荷重値および変位が最大値付近であり、かつその直前のデータを用いることから荷重値および変位が増加傾向にあるときの状態を反映した地盤反力係数を求めることができるという効果を奏する。
【０１７５】
また、請求項１０にかかる発明によれば、荷重値および変位の最大値を用いて地盤反力係数が求められるので、荷重および変位が０から最大値となるまでの平均的な地盤の挙動を反映した地盤反力係数を得ることができるという効果を奏する。
【０１７６】
また、請求項１１にかかる発明によれば、衝撃荷重が加わった後除荷時の荷重値および変位の関係を得ることができ、例えば施工時に最大荷重が作用した後、道路等として供用される地盤の剛性評価等のための資料として用いることができるという効果を奏する。
【０１７７】
また、請求項１２にかかる発明によれば、ユーザが施工状況や地盤の供用態様等に応じた部分を指示することで、かかる部分が抽出されて地盤反力係数の導出に用いられ、より適切な地盤反力係数の導出に資することができるという効果を奏する。
【０１７８】
また、請求項１３にかかる発明によれば、荷重値および変位が最大値付近であり、かつその直後のデータを用いることから荷重値および変位が減少傾向にあるときの状態を反映した地盤反力係数を求めることができるという効果を奏する。
【０１７９】
また、請求項１４にかかる発明によれば、重錘を落下させることにより荷重を加えた後、再度重錘を落下させて荷重を加えたときに生じる時系列の荷重値および変位を得ることができ、複数回の衝撃荷重が加わった場合の地盤の挙動を推測等、地盤剛性評価のための資料として利用することができるという効果を奏する。
【０１８０】
また、請求項１５にかかる発明によれば、地盤に加える種々の荷重値とそれによって生じる変位との対応関係を求めることができ、このような対応関係そのものを物理量として、またはこの対応関係に基づいて地盤に関する物理量を測定することができ、より正確な物理量の測定が可能となるという効果を奏する。
【０１８１】
また、請求項１６にかかる発明によれば、衝撃荷重が加わった後除荷時の荷重値および変位の関係を得ることができ、例えば施工時に最大荷重が作用した後、道路等として供用される地盤の剛性評価等のための資料として用いることができるという効果を奏する。
【０１８２】
また、請求項１７にかかる発明によれば、重錘を落下させることにより荷重を加えた後、再度重錘を落下させて荷重を加えたときに生じる時系列の荷重値および変位を得ることができ、複数回の衝撃荷重が加わった場合の地盤の挙動を推測等、地盤剛性評価のための資料として利用することができるという効果を奏する。
【０１８３】
また、請求項１８にかかる発明によれば、より正確な地盤に関する物理量を導出することができるので、設計条件に合致した地盤の建設が可能となるという効果を奏する。
【０１８４】
また、請求項１９にかかる発明によれば、地盤層に関する物理量の測定をより正確に行うことができ、かかる測定結果が設計条件を満たす場合に当該地盤層の上に地盤層をさらに建設するので、設計条件をより確実に満たした複数の地盤層からなる地盤を建設することができる。
【０１８５】
また、請求項２０にかかるプログラムをコンピュータに実行させることで、地盤に加える種々の荷重値とそれによって生じる変位との対応関係を求めることができ、つまり実際には非線形の関係となる荷重値と変位との対応関係を求めることができる。このような対応関係そのものを物理量として、またはこの対応関係に基づいて地盤に関する物理量を測定することができ、より正確な物理量の測定が可能となるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の地盤反力係数を導出する方法を説明するための図であり、地盤に衝撃荷重を加えた際の荷重値と変位との関係を示すグラフである。
【図２】従来の地盤反力係数を導出する方法を説明するための図である。
【図３】従来の地盤反力係数を導出するための方法を説明するための図である。
【図４】従来の地盤反力係数を導出するための方法の問題点を説明するための図である。
【図５】従来の地盤反力係数を導出するための方法の問題点を説明するための図である。
【図６】本発明の一実施形態にかかる地盤測定システムの構成を示す図である。
【図７】前記地盤測定システムの地盤計測装置による荷重値および変位計測時の様子を説明するための図である。
【図８】前記地盤測定システムの構成要素であるＰＣの機能構成を示すブロック図である。
【図９】前記ＰＣによって取得される時系列の荷重値および変位を示す図である。
【図１０】前記ＰＣによる時系列の荷重値および変位の補正内容を説明するための図である。
【図１１】前記ＰＣによって行われる時系列の荷重値および変位の補正処理の手順を示すフローチャートである。
【図１２】前記ＰＣによって行われる補正処理によって補正される時系列の変位を示す図である。
【図１３】前記ＰＣによって行われる補正処理によって補正された時系列の荷重値と変位とを示すグラフである。
【図１４】前記ＰＣによって行われる補正処理によって補正された時系列の荷重値と変位とを示すグラフである。
【図１５】前記ＰＣによって行われる地盤反力係数の導出方法を説明するための図である。
【図１６】前記ＰＣによって行われる地盤反力係数の導出方法を説明するための図である。
【図１７】前記地盤測定システムを用いた地盤建設方法の工程を示すフローチャートである。
【図１８】前記地盤測定システムによって測定された除荷後を含む区間の荷重値および変位の時間的変動を示すグラフである。
【図１９】除荷区間を含む区間の時系列の荷重値と変位の対応関係を示すグラフである。
【図２０】１回目の重錘落下後に再度重錘を落下させた場合に得られる荷重値と変位の対応関係を示すグラフである。
【図２１】除荷区間を含む区間の荷重値および変位の中から、一部分のデータを抽出して地盤反力係数を導出する際のその抽出部分を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 載荷部
２ 支持体
３ 荷重計測手段
４ 主軸
５ 重錘
６ 不動部
７ 変位計測手段
１００ 地盤計測装置
２００ ＰＣ
２１０ 荷重取得部
２２０ 変位取得部
２３０ 補正部
２４０ ｋ値導出部
２５０ 出力部
Claims (20)
- 測定対象である地盤に設置した載荷面に重錘を落下させた際に発生する荷重および前記地盤の変位に基づいて、当該地盤に関する物理量を測定する地盤測定装置であって、
前記重錘を落下させた際に発生する時系列の荷重値を取得する荷重取得手段と、
前記重錘を落下させた際の前記地盤の時系列の変位を取得する変位取得手段と、
前記荷重取得手段によって取得された時系列の荷重値および前記変位取得手段によって取得された時系列の変位を補正する手段であって、前記荷重取得手段によって取得された荷重の出現時から最大値となる時までの最大荷重到達時間と、前記変位取得手段によって取得された変位の出現時から最大値となる時までの最大変位到達時間とを一致させるとともに、荷重および変位の出現時を一致させる補正手段と
を具備することを特徴とする地盤測定装置。 - 前記補正手段によって補正された時系列の荷重値および時系列の変位に基づいて、前記地盤の地盤反力係数を導出する導出手段を
さらに具備することを特徴とする請求項１に記載の地盤測定装置。 - 前記導出手段は、前記補正手段による補正後の前記時系列の荷重値および変位から、一部の荷重値および変位を抽出し、抽出した荷重値および変位に基づいて前記地盤の地盤反力係数を導出する
ことを特徴とする請求項２に記載の地盤測定装置。 - 前記導出手段は、前記出現時から前記最大荷重到達時間および前記最大変位到達時間までの区間における前記地盤に加える荷重値とそれによって生じる変位との関係に基づいて抽出する一部の荷重値および変位を決定する
ことを特徴とする請求項３に記載の地盤測定装置。 - 前記導出手段は、前記出現時から前記最大荷重到達時間および前記最大変位到達時間までの全区間における前記地盤に加える荷重値とそれによって生じる変位との関係が、加える荷重が大きくなるにつれて変位／荷重が小さくなる傾向を示す場合には前記全区間の後半区間に属する荷重値および変位に基づいて地盤反力係数を導出する
ことを特徴とする請求項４に記載の地盤測定装置。 - 前記導出手段は、測定対象である地盤の質に基づいて、前記補正手段による補正後の前記時系列の荷重値および変位から一部の荷重値および変位を抽出し、抽出した荷重値および変位に基づいて前記地盤の地盤反力係数を導出する
ことを特徴とする請求項２に記載の地盤測定装置。 - 前記導出手段は、ユーザからの指示に基づいて、前記補正手段による補正後の前記時系列の荷重値および変位から一部の荷重値および変位を抽出し、抽出した荷重値および変位に基づいて前記地盤の地盤反力係数を導出する
ことを特徴とする請求項２に記載の地盤測定装置。 - 前記導出手段は、前記補正手段による補正後の前記時系列の荷重値および変位から一部の荷重値および変位を複数抽出し、複数抽出した一部の荷重値および変位の各々に基づいて地盤反力係数の候補を求める
ことを特徴とする請求項２に記載の地盤測定装置。 - 前記導出手段は、前記補正手段による補正後の前記時系列の荷重値および変位から、前記荷重値および変位の最大値と、これらが最大になった時点の直前の荷重値および変位を抽出し、抽出した荷重値および変位に基づいて前記地盤の地盤反力係数を導出する
ことを特徴とする請求項２に記載の地盤測定装置。 - 前記導出手段は、前記補正手段による補正後の前記時系列の荷重値および変位から、前記荷重値および変位の最大値を抽出し、抽出した荷重値および変位に基づいて前記地盤の地盤反力係数を導出する
ことを特徴とする請求項２に記載の地盤測定装置。 - 前記荷重取得手段は、前記重錘を落下させた後の除荷時における時系列の荷重値を取得し、
前記変位取得手段は、前記除荷時における時系列の変位を取得する
ことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の地盤測定装置。 - 前記補正手段によって補正された時系列の荷重値および時系列の変位に基づいて、前記地盤の地盤反力係数を導出する導出手段をさらに具備し、
前記荷重取得手段は、前記重錘を落下させた後の除荷時における時系列の荷重値を取得し、
前記変位取得手段は、前記除荷時における時系列の変位を取得し、
前記導出手段は、ユーザからの指示に基づいて、前記補正手段による補正後の前記除荷時における時系列の荷重値および変位から一部の荷重値および変位を抽出し、抽出した荷重値および変位に基づいて前記地盤の地盤反力係数を導出する
ことを特徴とする請求項１に記載の地盤測定装置。 - 前記導出手段は、前記補正手段による補正後の時系列の荷重値および変位から、前記荷重値および変位の最大値と、これらが最大となった時点の直後の荷重値および変位を抽出し、抽出した荷重値および変位に基づいて前記地盤の地盤反力係数を導出する
ことを特徴とする請求項１２に記載の地盤測定装置。 - 前記荷重取得手段は、前記重錘を落下させた後の除荷時における時系列の荷重値と、除荷後の所定タイミングで再度前記重錘を落下させた際に発生する時系列の荷重値を取得し、
前記変位取得手段は、前記重錘を落下させた後の除荷時における時系列の変位と、再度前記重錘を落下させた際に発生する時系列の変位を取得する
ことを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載の地盤測定装置。 - 測定対象である地盤に設置した載荷面に重錘を落下させた際に発生する荷重および前記地盤の変位に基づいて、当該地盤に関する物理量を測定する地盤測定方法であって、
前記重錘を落下させた際に発生する時系列の荷重値を取得する荷重取得ステップと、
前記重錘を落下させた際の前記地盤の時系列の変位を取得する変位取得ステップと、
前記荷重取得ステップによって取得された時系列の荷重値および前記変位取得ステップによって取得された時系列の変位を補正するステップであって、前記荷重取得ステップによって取得された荷重の出現時から最大値となる時までの最大荷重到達時間と、前記変位取得ステップによって取得された変位の出現時から最大値となる時までの最大変位到達時間とを一致させるとともに、荷重および変位の出現時を一致させる補正ステップと
を具備することを特徴とする地盤測定方法。 - 前記荷重取得ステップでは、前記重錘を落下させた後の除荷時における時系列の荷重値を取得し、
前記変位取得ステップでは、前記除荷時における時系列の変位を取得する
ことを特徴とする請求項１５に記載の地盤測定方法。 - 前記荷重取得ステップでは、前記重錘を落下させた後の除荷時における時系列の荷重値と、除荷後の所定のタイミングで再度前記重錘を落下させた際に発生する時系列の荷重値を取得し、
前記変位取得ステップでは、前記重錘を落下させた後の除荷時における時系列の変位と、再度前記重錘を落下させた際に発生する時系列の変位を取得する
ことを特徴とする請求項１５に記載の地盤測定方法。 - 地盤を建設する建設ステップと、
前記建設ステップで建設された地盤に設置した載荷面に重錘を落下させるとともに、当該重錘の落下の際に発生する時系列の荷重値と当該地盤の時系列の変位を計測する計測ステップと、
前記計測ステップで計測された時系列の荷重値および時系列の変位を補正するステップであって、計測された荷重の出現時から最大値となる時までの最大荷重到達時間と、計測された変位の出現時から最大値となる時までの最大変位到達時間とを一致させるとともに、荷重および変位の出現時を一致させる補正ステップと
を具備することを特徴とする地盤建設方法。 - 地盤層を建設する第１建設ステップと、
前記建設ステップで建設された地盤層に設置した載荷面に重錘を落下させるとともに、当該重錘の落下の際に発生する時系列の荷重値と当該地盤の時系列の変位を計測する計測ステップと、
前記計測ステップで計測された時系列の荷重値および時系列の変位を補正するステップであって、計測された荷重の出現時から最大値となる時までの最大荷重到達時間と、計測された変位の出現時から最大値となる時までの最大変位到達時間とを一致させるとともに、荷重および変位の出現時を一致させる補正ステップと、
前記補正ステップによって補正された時系列の荷重値および時系列の変位に基づいて、前記第１建設ステップで建設された地盤層に関する物理量を導出する物理量導出ステップと、
前記物理量導出ステップによって導出された前記地盤層に関する物理量が予め決められた設計条件を満たすか否かを判別し、予め決められた設計条件を満たした場合には、当該地盤層の上にさらに地盤層を建設する第２建設ステップと
を具備することを特徴とする地盤建設方法。 - コンピュータを、
地盤に設置した載荷面に重錘を落下させた際に発生する時系列の荷重値を取得する荷重取得手段、
前記重錘を落下させた際の前記地盤の時系列の変位を取得する変位取得手段、前記荷重取得手段によって取得された時系列の荷重値および前記変位取得手段によって取得された時系列の変位を補正する手段であって、前記荷重取得手段によって取得された荷重の出現時から最大値となる時までの最大荷重到達時間と、前記変位取得手段によって取得された変位の出現時から最大値となる時までの最大変位到達時間とを一致させるとともに、荷重および変位の出現時を一致させる補正手段、
として機能させることを特徴とするプログラム。
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