JP2006208338A - Method and device for determining ground property - Google Patents

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マウリシオ 淳 新井
Mamoru Fujii
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and device for determining ground properties that minimize time and labor when determining the effect to the ground of a structure, can determine an accurate ground state by the structure, and can visually determine a cause related to the problem investigation in execution of the structure or search for an execution method of a new structure. <P>SOLUTION: In the method for determining peripheral ground properties of a penetration structure, the temperature of the peripheral ground of the structure penetrated into the ground is measured, and the properties of the ground are determined based on the measured temperature distribution. The determining method comprises a ground forming step S1, a structure penetrating step S2, a ground cross section forming step S3, a temperature distribution measuring step S4, and a determining step S5. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、地盤を押圧または地盤に貫入させる柱状、板状、あるいは塊状の構造物の地盤に対する影響を調査しまた判定するための地盤性状判定方法および地盤性状判定装置に関する。   The present invention relates to a ground property determination method and a ground property determination device for investigating and determining the influence of a columnar, plate-shaped, or massive structure that presses or penetrates the ground on the ground.

一般に、基礎工事において地盤に、ハンマリング、振動、回転等により杭等の柱状または矢板等の板状の構造物を貫入するための技術が様々提案されている。そのなかの一つとして、杭を回転させながら地盤に貫入させる回転貫入杭工法が知られている。この回転貫入杭工法は、無振動、無騒音により施工できること、また、排出残土がほとんど発生しないため、建設残土処理が不要であること、さらに、セメントミルク等を使用しないため、土壌汚染や地下水汚染の無い環境に優しい工法であること等の利点により、社会的なニーズに合致することから近年盛んに用いられている。   In general, various technologies for penetrating a plate-like structure such as a pile or a sheet pile such as a pile by hammering, vibration, rotation, etc. have been proposed in foundation work. As one of them, a rotary penetrating pile construction method is known in which a pile is penetrated into the ground while rotating. This rotary intrusion pile method can be constructed without vibration and noise, and since there is almost no discharged residual soil, no construction residual soil treatment is required. Furthermore, since no cement milk is used, soil contamination and groundwater contamination In recent years, it has been widely used because it meets the social needs due to the advantages such as the environment-friendly construction method.

回転貫入杭工法を含む杭工法等をはじめとする基礎工事は、地中に構造物を貫入することで行われるため、地中において施工精度の確認が困難であるばかりでなく、周辺に及ぼす影響の調査も難しい。例えば、回転貫入杭工法で使用される回転貫入杭は、その先端に螺旋翼を備えているものも存在する。その螺旋翼を備える杭の回転貫入杭工法では、地盤に貫入する杭の貫入速度の大小により、螺旋翼が通過した地盤が締め固められていた場合、その螺旋翼により締め固めた地盤の性状が乱されることもあると考えられる。   Since foundation works such as the pile method including the rotary penetrating pile method are performed by penetrating the structure into the ground, it is not only difficult to check the construction accuracy in the ground, but also the influence on the surroundings. It is difficult to investigate. For example, some rotary penetrating piles used in the rotary penetrating pile method have a spiral wing at the tip. In the rotary penetration pile method for piles with spiral wings, if the ground through which the spiral wings are compacted due to the penetration speed of the pile penetrating the ground, the properties of the ground compacted by the spiral wings are It may be disturbed.

そのため、従来、施工する地盤に杭等の構造物を貫入したときの施工精度を確認するための地盤の測定装置が提案されている。例えば、地盤の硬さを測定する装置であるペネトロメータ(非特許文献1)が用いられることや、あるいは、地中にある構造物の周辺地盤の状況を実験的に観測できる模型実験装置(非特許文献2)が知られている。   Therefore, conventionally, a ground measuring device for confirming the construction accuracy when a structure such as a pile penetrates the ground to be constructed has been proposed. For example, a penetrometer (Non-Patent Document 1), which is a device for measuring the hardness of the ground, is used, or a model experimental device (Non-patented) that can experimentally observe the situation of the surrounding ground of a structure in the ground Document 2) is known.

ペネトロメータは、地盤に測針を差し込んで、地盤の硬さを測定するものである。このペネトロメータは、測定したい対象エリアにおいて、一定の間隔をあけた状態で、順次、測針を地盤に差し込むことで各測定ポイントにおける硬さを測定している。   A penetrometer measures the hardness of the ground by inserting a needle into the ground. This penetrometer measures the hardness at each measurement point by sequentially inserting the needle into the ground at a certain interval in the target area to be measured.

模型実験装置は、透明な側面を備えるケース内に多数の棒状アルミニウムの粒子(直径1〜3mm)を地盤として収納し、ケースの上部に配置した垂直移動装置を介して、その垂直移動装置に取り付けられたミニュチュア化した杭等の基礎構造物を、地盤に見立てた棒状アルミニウムの粒子群中に貫入させ、あるいは、棒状アルミニウムの粒子群中にある基礎構造物を引き抜く動作を行うものである。そして、模型実験装置は、垂直移動装置を用いて基礎構造物を移動させたときの地盤の状態を透明な側面から観察し、棒状アルミニウムの粒子の位置が予め透明な側面に記したラインからどのように変化するかを判断し、あるいは、基礎構造物の地盤に対する支持力、引き上げ抵抗力等を測定する等の実験を行うことができるものである。
株式会社丸東製作所ホームページ(2005年1月26日検索)<URL http://www.maruto-group.co.jp/soil/S44.htm> 株式会社丸東製作所ホームページ(2005年1月26日検索)<URL http://www.maruto-group.co.jp/education_maruto/AMS-822.htm>
The model experiment device contains a large number of rod-shaped aluminum particles (1 to 3 mm in diameter) as a ground in a case with a transparent side surface, and is attached to the vertical movement device via a vertical movement device placed at the top of the case. The minutified foundation such as a pile is penetrated into a rod-like aluminum particle group that looks like the ground, or the foundation structure in the rod-like aluminum particle group is pulled out. And the model experiment device observes the ground condition when moving the foundation structure using the vertical movement device from the transparent side, and the position of the rod-like aluminum particles from the line marked on the transparent side in advance It is possible to conduct experiments such as determining whether or not to change, or measuring the supporting force of the foundation structure with respect to the ground, the pulling resistance force, and the like.
Maruto Manufacturing Co., Ltd. website (searched on January 26, 2005) <URL http://www.maruto-group.co.jp/soil/S44.htm> Maruto Manufacturing Co., Ltd. website (searched on January 26, 2005) <URL http://www.maruto-group.co.jp/education_maruto/AMS-822.htm>

しかし、従来の基礎構造物の外周地盤の状態を測定する方法あるいは観察する装置においては、つぎに記す技術面での解決が望まれていた。
ペネトロメータで地盤の硬さを測定する場合は、地盤に測針を差し込む操作を行うため、測針を差し込んだ地盤の周辺が軟化して連続的なエリアの測定が不可能であった。また、地盤の測定エリアにおいて、多数のポイントで測定する必要があるため、時間と労力が著しくかかることになった。
However, in the conventional method for measuring the state of the outer peripheral ground of the foundation structure or the observation apparatus, a technical solution described below has been desired.
When measuring the hardness of the ground with a penetrometer, since the operation of inserting the needle into the ground is performed, the area around the ground where the needle is inserted is softened, making it impossible to measure a continuous area. In addition, since it is necessary to measure at a large number of points in the ground measurement area, time and labor are significantly required.

一方、模型実験装置は、棒状アルミニウム粒子群を地盤としているため、ラフな地盤内の状態しか再現することができず、また、装置の規模も小さいことから、理論に対する定性的検証を確認できるにすぎなかった。そして、この模型実験装置は、棒状アルミニウムの粒子で地盤を形成しているため、その基礎構造物の外周面における硬度の状態を判定するためには、やはり小型のペネトロメータ等の測定装置が必要になってしまった。   On the other hand, since the model experimental device uses the rod-shaped aluminum particle group as the ground, it can reproduce only the rough ground state, and since the scale of the device is small, qualitative verification against the theory can be confirmed. It wasn't too much. And since this model experimental device forms the ground with rod-like aluminum particles, a measuring device such as a small penetrometer is also necessary to determine the hardness state on the outer peripheral surface of the foundation structure. It is had.

また、現場にて基礎構造物における施工上の問題が発生した場合、その施工状況に対する問題点の究明を行うための原因を視覚的に探る手段や、あるいは、新たな基礎構造物による施工方法を探求するときのヒントを探るための地盤の乱れが視覚的に判定できる手段が望まれていた。   In addition, when a construction problem occurs in the foundation structure at the site, a means for visually searching for the cause for investigating the problem with the construction situation or a construction method using a new foundation structure There has been a demand for a means by which the ground disturbance for searching for a hint can be visually determined.

本発明は、前記の問題に鑑み創案されたものであり、構造物の地盤に対する影響についての判定を行うときに時間と労力を最小限とし、また、構造物による正確な地盤の状態を判定でき、かつ、構造物の施工上の問題究明に係る原因あるいは新たな構造物による施工方法の探求を視覚的に判定できる地盤性状判定方法および地盤性状判定装置を提供するものである。   The present invention was devised in view of the above-mentioned problems, minimizes time and labor when determining the influence of the structure on the ground, and can accurately determine the state of the ground due to the structure. And the ground property determination method and ground property determination apparatus which can determine visually the cause which concerns on the construction problem investigation of a structure, or the search of the construction method by a new structure are provided.

本発明は、地盤断面の温度分布の状態と、地盤断面の地盤硬度の状態とは、相関関係があり、地盤硬度の分布に対応するように温度分布が形成されることを見出したことに伴いなされたものである。つまり、地盤に例えば杭を貫入(地盤に押圧し)させ、その貫入させた地盤(押圧した地盤)の断面においてペネトロメータ等の測定装置により多数の測定ポイントにおける地盤の硬度を測定して硬度分布の状態を調べる。そして、つぎに同じ条件で杭を貫入させた地盤(押圧した地盤)の断面における温度分布を測定して、予め調べた硬度分布と対比するとほぼ地盤の硬度の状態に応じて温度分布の状態が対応していることを見出したことにより本発明に至ったものである。したがって、前記した課題を解決するため、以下のような構成の地盤性状判定方法および地盤性状判定装置とした。なお、地盤断面の温度分布を測定する性質上、温度分布が明確に現れ、かつ、地盤の性状が分かりやすく反映される土粒であることが望まれる。   According to the present invention, it has been found that the temperature distribution state of the ground section and the ground hardness state of the ground section are correlated, and the temperature distribution is formed so as to correspond to the ground hardness distribution. It was made. In other words, for example, piles are penetrated into the ground (pressed against the ground), and the hardness of the ground distribution is measured by measuring the hardness of the ground at a number of measurement points with a measuring device such as a penetrometer in the cross section of the ground that has been penetrated (pressed ground). Check the condition. Then, the temperature distribution in the cross-section of the ground (pressed ground) through which the pile has penetrated under the same conditions is measured, and when compared with the hardness distribution examined in advance, the temperature distribution state is almost in accordance with the ground hardness state. The present invention has been achieved by finding that it is compatible. Therefore, in order to solve the above-described problems, a ground property determination method and a ground property determination device having the following configurations are provided. In addition, it is desired that the soil particles have a temperature distribution clearly appearing and reflect the properties of the ground in an easy-to-understand manner because of the property of measuring the temperature distribution of the ground cross section.

地盤性状判定方法は、構造物が押圧する地盤における地盤断面の温度を測定し、測定した温度分布から前記地盤の性状を判定する地盤性状判定方法であって、有底型枠内に人工的に地盤を形成して収納する地盤形成ステップと、前記有底型枠の開口側から前記地盤に押圧させる構造物を、予め設定された施工条件により前記地盤に押圧する構造物押圧ステップと、前記構造物により押圧した地盤の前記有底型枠における側面の少なくとも一部を開放させ、前記構造物により押圧した地盤の地盤断面を形成する地盤断面形成ステップと、前記地盤の地盤断面に対して赤外線熱画像装置により、当該地盤断面の温度分布を、前記地盤に構造物を押圧してから予め設定された時間以内に測定する温度分布測定ステップと、測定した前記地盤断面の温度分布を示す画像から、前記地盤の性状を色別の分布状態と割合で判定する判定ステップと、を含むこととした。   The ground property determination method is a ground property determination method for measuring the temperature of the ground cross section in the ground pressed by the structure, and determining the property of the ground from the measured temperature distribution, and artificially in the bottomed formwork A ground formation step for forming and storing the ground, a structure pressing step for pressing the structure to be pressed against the ground from the opening side of the bottomed formwork against the ground according to preset construction conditions, and the structure A ground section forming step for opening at least a part of a side surface of the bottomed formwork of the ground pressed by an object to form a ground section of the ground pressed by the structure; and infrared heat for the ground section of the ground A temperature distribution measuring step of measuring the temperature distribution of the ground cross section within a preset time after pressing the structure against the ground by the image device; and the measured temperature of the ground cross section. Distribution from image showing, and the nature of the ground and include a determining step in Color of distribution and rate, a.

このようにした地盤性状判定方法は、はじめに、地盤形成ステップにより、人工的に地盤を有底型枠の中に一定の締め固め硬さとなるように形成し、構造物押圧ステップにより予め設定された施工条件、例えば、所定の押圧力で所定時間等、地盤を構造物により押圧する。このときの構造物としては、例えば、T字形状の脚体、柱状の支柱等である。つぎに、地盤断面形成ステップにより構造物で押圧された地盤を、有底型枠の側面を開放して地盤の一部を除去(切断)して地盤断面を形成する。なお、地盤断面は、構造物の中心あるいはそれ以外での垂直断面等、判定する目的により適宜断面位置を変えても構わない。そして、地盤断面が形成されると温度分布測定ステップにより、赤外線熱画像装置(サーモグラフィ)で地盤断面の温度分布が測定される。さらに、判定ステップでは、例えば、地盤断面の硬度分布と温度分布とがほぼ対応していることが分かっているため、測定された温度分布の画像における色別の分布状態と割合から地盤の構造物に対する硬度状態の変化による支持力等の影響が判定される。   In the ground property determination method as described above, first, the ground is artificially formed in the bottomed form to have a certain compaction hardness by the ground formation step, and preset by the structure pressing step. The ground is pressed by the structure under construction conditions, for example, a predetermined time with a predetermined pressing force. The structure at this time is, for example, a T-shaped leg, a columnar support, or the like. Next, the ground pressed by the structure in the ground section forming step is used to open a side surface of the bottomed formwork and remove (cut) a part of the ground to form a ground section. In addition, the cross-sectional position of the ground cross section may be appropriately changed depending on the purpose of determination, such as a vertical cross section at the center of the structure or other than that. When the ground section is formed, the temperature distribution of the ground section is measured by an infrared thermal imager (thermography) in the temperature distribution measuring step. Further, in the determination step, for example, since it is known that the hardness distribution and the temperature distribution of the ground section substantially correspond to each other, the structure of the ground is determined from the distribution state and ratio for each color in the measured temperature distribution image. The influence of the supporting force or the like due to the change in the hardness state is determined.

また、地盤性状判定方法は、地盤内に貫入される構造物の外周地盤の温度を測定し、測定した温度分布から前記地盤の性状を判定する貫入構造物外周地盤性状判定方法であって、有底型枠内に人工的に地盤を形成して収納する地盤形成ステップと、前記有底型枠の開口側から前記地盤に貫入する構造物を予め設定された施工条件により貫入させる構造物貫入ステップと、前記構造物が貫入した地盤の有底型枠における側面の少なくとも一部を開放させ、前記地盤内の構造物の少なくとも一部または貫入部周辺が現れるように前記地盤の一部を除去して地盤断面を形成する地盤断面形成ステップと、前記地盤の地盤断面に対して赤外線熱画像装置により、当該地盤断面の温度分布を、前記地盤に構造物を貫入させてから予め設定された時間以内に測定する温度分布測定ステップと、測定した前記地盤断面の温度分布を示す画像から、前記地盤の性状を色別の分布状態と割合で判定する判定ステップと、を含むこととした。   The ground property determination method is a method for determining the peripheral ground property of the penetrating structure by measuring the temperature of the outer peripheral ground of the structure penetrating into the ground and determining the property of the ground from the measured temperature distribution. A ground formation step for artificially forming and storing the ground in the bottom mold, and a structure penetration step for penetrating the structure penetrating into the ground from the opening side of the bottomed mold according to preset construction conditions And opening at least a part of the side surface of the bottomed formwork of the ground into which the structure has penetrated, and removing a part of the ground so that at least a part of the structure in the ground or the periphery of the penetration part appears. A ground cross-section forming step for forming a ground cross-section, and an infrared thermal imager for the ground cross-section of the ground, within a preset time after the structure has penetrated the ground And measuring temperature distribution measurement step, the image showing the temperature distribution of the ground section was measured, and the properties of the ground and include a determining step in Color of distribution and rate, a.

このようにした地盤性状判定方法によれば、はじめに、地盤形成ステップにおいて、人工的に地盤を有底型枠内に形成する。このときの地盤は、一定の状態となるように、木槌、重り等により締め固められていることが望ましい。地盤が形成されると構造物間入ステップにおいて、例えば、杭、矢板、アンカー、ケーソン等に対応する構造物を予め定めた施工条件により人工的に形成された地盤に貫入させる。このときの施工条件としては、打撃、圧入、振動を含む貫入速度、回転速度等である。   According to the ground property determination method described above, first, in the ground formation step, the ground is artificially formed in the bottomed formwork. The ground at this time is preferably compacted with a mallet, a weight or the like so as to be in a certain state. When the ground is formed, a structure corresponding to, for example, a pile, a sheet pile, an anchor, a caisson, or the like is inserted into the artificially formed ground under predetermined construction conditions. The construction conditions at this time are impact, press-fit, penetration speed including vibration, rotational speed, and the like.

また、ここでいう貫入は、打撃、圧入、振動を含むいずれかまたは複数の手段を組み合わせることにより強制的に地盤表面から地盤内に構造物を差し込むことである。なお、ここでいう地盤表面とは、鉛直方向に直行する面方向だけでなく、縦穴の側面、あるいは地盤の斜面等構造物が現場において貫入される面方向を含むものである。さらに、地盤断面形成ステップにおいて、地盤の一部を切断等することで除去し地盤断面を形成する。このときの地盤断面は、地盤内にある構造物の一部が露出する位置での垂直断面、水平断面、傾斜断面、あるいは、構造物に隣接する垂直断面等、いずれの断面であっても構わない。つぎに、温度分布測定ステップにおいて、地盤断面の温度分布を赤外線熱画像装置により測定している。そして、その測定した画像における地盤断面の温度分布と例えば地盤の硬度分布とが対応していることが分かっている。そのため、判定ステップにおいて、構造物の外周辺地盤(地盤断面)の温度分布の画像における色別の分布状態と割合が、例えば、周辺地盤と構造物外周地盤との硬度や密度等の差異として現れ、構造物の地盤に与える性状の乱れ、支持力等の影響を判定することができる。   Moreover, penetration here is forcing a structure into the ground from the ground surface by combining any one or a plurality of means including striking, press-fitting, and vibration. In addition, the ground surface here includes not only the surface direction perpendicular to the vertical direction but also the surface direction in which a structure such as a side surface of a vertical hole or a slope of the ground penetrates in the field. Further, in the ground section forming step, a part of the ground is removed by cutting or the like to form a ground section. The ground cross section at this time may be any cross section such as a vertical cross section, a horizontal cross section, an inclined cross section, or a vertical cross section adjacent to the structure at a position where a part of the structure in the ground is exposed. Absent. Next, in the temperature distribution measurement step, the temperature distribution of the ground cross section is measured by an infrared thermal imager. And it is known that the temperature distribution of the ground section in the measured image corresponds to, for example, the hardness distribution of the ground. For this reason, in the determination step, the distribution state and ratio by color in the image of the temperature distribution of the outer peripheral ground (ground cross section) of the structure appear as differences in hardness, density, etc. between the peripheral ground and the structure outer peripheral ground, for example. It is possible to determine the influence of property disturbance, support force, etc. on the ground of the structure.

さらに、地盤性状判定方法は、前記地盤形成ステップにおいて前記地盤は、珪砂と粘土とを9対1から1対9の範囲においていずれかの割合で混合した混合土とし、前記混合土に含水率が3〜30%の範囲においていずれかの割合となるように添加して形成した。
このように珪砂と粘土を所定の範囲で混合して混合土とし、かつ所定の割合で水を添加して地盤とすることで、赤外線熱画像装置により温度分布を表示しやすい状態とすることが可能となる。なお、珪砂と粘土の割合は、好ましくは、8対2から2対8、より好ましくは、3対7から7対3の範囲にあることが望ましい。そして、そのときの水の含水率は、5〜20%のいずれかであることがより好ましい。
Further, in the ground property determination method, in the ground formation step, the ground is a mixed soil in which silica sand and clay are mixed at a ratio of 9: 1 to 1: 9, and the mixed soil has a moisture content. It was formed by adding so as to have any ratio in the range of 3 to 30%.
In this way, silica sand and clay are mixed in a predetermined range to make a mixed soil, and water is added at a predetermined ratio to make the ground, so that the temperature distribution can be easily displayed by the infrared thermal imager. It becomes possible. The ratio of silica sand to clay is preferably in the range of 8 to 2 to 2 to 8, more preferably 3 to 7 to 7 to 3. And it is more preferable that the moisture content of the water at that time is either 5 to 20%.

なお、地盤性状判定方法は、地盤断面形成ステップにおいて露出させる前記地盤断面は、前記構造物を中心として当該構造物の軸線周りにおける半周面が露出する断面である構成としてもよい。
このように、地盤断面が構造物の半周面を露出する断面、つまり、構造物の中心から対称となる両側を示す広い視野における外周地盤の状態を、赤外線熱画像装置の測定により温度分布の画像を得ることで判定することができる。
The ground property determination method may be configured such that the ground cross section exposed in the ground cross section forming step is a cross section in which a half circumferential surface around the axis of the structure is exposed around the structure.
In this way, the cross section of the ground that exposes the half circumference surface of the structure, that is, the state of the outer peripheral ground in a wide field of view showing both sides that are symmetric from the center of the structure, is measured by an infrared thermal imaging device. Can be determined by obtaining

また、地盤性状判定方法は、前記構造物貫入ステップにおいて前記構造物が杭であり、かつ、前記施工条件が、前記杭を予め設定された貫入速度により前記地盤に貫入させることとした。
このように地盤性状判定方法で使用される構造物を、杭であることとし当該杭が所定速度で貫入したときの地盤断面において温度分布から地盤の性状を判定できる。
Further, in the ground property determination method, the structure is a pile in the structure penetration step, and the construction condition allows the pile to penetrate the ground at a preset penetration speed.
Thus, the structure used by the ground property determination method is a pile, and the property of the ground can be determined from the temperature distribution in the ground cross section when the pile penetrates at a predetermined speed.

さらに、地盤性状判定方法は、構造物貫入ステップと地盤断面形成ステップの間に、貫入した構造物を予め設定した力で地盤から引き抜く方向に動作させる引抜動作ステップを行うこととした。
このように地盤性状判定方法において、一旦、地盤に貫入した構造物をその地盤から引き抜く方向に、引抜動作ステップにより力をかけることで、地盤にかかる引抜力に対する地盤の性状についても温度分布で示すことができる。
Further, in the ground property determination method, the extraction operation step is performed between the structure penetration step and the ground cross-section formation step, in which the penetration structure is operated in a direction of being extracted from the ground with a preset force.
Thus, in the ground property determination method, once the structure that has penetrated the ground is pulled in the direction of pulling out from the ground by applying a force in the pulling operation step, the ground property with respect to the pulling force applied to the ground is also indicated by temperature distribution. be able to.

また、地盤性状判定装置は、地盤に貫入した構造物の外周地盤の性状、または、地盤に構造物により押圧した地盤の性状を、温度分布により判定する地盤性状判定装置であって、人工的に形成した地盤を収納する有底型枠と、この有底型枠内の地盤に構造物を予め設定された施工条件により、押圧させるか、または、貫入させる貫入機構と、この貫入機構により前記構造物により押圧した地盤、または、前記構造物を貫入した地盤について、前記有底型枠の側面の一部を解放した状態で、前記地盤の一部を除去して地盤断面を形成するか、または、前記地盤に貫入している構造物の少なくとも一部が露出するように前記地盤を除去して地盤断面を形成する除去機構と、この除去機構で除去して形成した前記地盤断面の温度分布を測定して前記地盤断面における色別の分布状態と割合で画面に表示する赤外線熱画像装置と、を備える構成とした。   The ground property judging device is a ground property judging device for judging the property of the outer peripheral ground of the structure penetrating into the ground or the property of the ground pressed against the ground by the structure based on the temperature distribution. A bottomed mold for storing the formed ground, a penetration mechanism for pressing or penetrating the structure into the ground in the bottomed mold according to preset construction conditions, and the structure by the penetration mechanism For a ground pressed by an object or a ground that has penetrated the structure, a part of the ground is removed to form a ground cross section in a state where a part of the side surface of the bottomed formwork is released, or A removal mechanism for removing the ground so as to expose at least a part of the structure penetrating the ground to form a ground cross section; and a temperature distribution of the ground cross section formed by removing with the removal mechanism. Measured and said An infrared thermal image device to be displayed on the screen in different colors distribution and percentage of board section and configured to include a.

このように構成した地盤性状判定装置は、有底型枠内に人工的に地盤を形成し地盤を一定の締め固めた状態とし、貫入機構により、杭、柱、矢板、ケーソン等に対応する礎構造物を、予め設定された施工条件となる貫入速度あるいは回転速度等により形成した地盤に貫入あるいは押圧させる。さらに、地盤性状判定装置は、有底型枠の側面の一部を開放させ構造物が貫入あるいは押圧した地盤を除去機構により所定部分を除去し、地盤断面を形成するか、または、地盤に貫入している構造物の一部が露出するように地盤断面を形成する。そして、地盤性状判定装置は、地盤断面が形成されると、赤外線熱画像装置(サーモグラフィー)によりその地盤断面の温度分布を測定し、その温度分布を測定した画像から地盤の性状を判定している。なお、測定した画像における地盤断面の温度分布と例えば地盤の硬度分布とが対応していることが分かっているため、赤外線熱画像装置では、測定した画像により、地盤断面の温度分布の画像における色別の分布状態と割合から地盤の構造物に対する、例えば、地盤の性状の乱れ、支持力等の影響を判定することができる。   The ground property judging device constructed in this way is a foundation that artificially forms the ground in the bottomed formwork and puts the ground into a fixed state, and supports the pile, pillar, sheet pile, caisson, etc. by the penetration mechanism. The structure is penetrated or pressed into the ground formed at a penetration speed or a rotational speed that is a preset construction condition. Furthermore, the ground property determination device opens a part of the side surface of the bottomed formwork and removes a predetermined portion of the ground where the structure has penetrated or pressed by a removal mechanism to form a ground cross section or penetrate into the ground. A ground section is formed so that a part of the structure is exposed. Then, when the ground cross section is formed, the ground property determination device measures the temperature distribution of the ground cross section with an infrared thermal imager (thermography), and determines the property of the ground from the image obtained by measuring the temperature distribution. . In addition, since it is known that the temperature distribution of the ground cross section in the measured image corresponds to, for example, the hardness distribution of the ground, the infrared thermal imaging device uses the measured image to determine the color in the image of the temperature distribution of the ground cross section. From other distribution states and ratios, for example, the influence of ground property disturbance, support force and the like on the ground structure can be determined.

本発明に係る地盤性状判定方法および地盤性状判定装置は、つぎに示すような優れた効果を奏するものである。
地盤性状判定方法は、杭、矢板、アンカー、ケーソン等である構造物を貫入あるいは押圧した地盤を切断して形成した地盤断面の温度分布を測定すれば、その温度分布で示す色別の分布状態および割合と、地盤硬度分布とに相関関係があることを見出しているので、多くの時間および労力をかけることなく、かつ正確に、構造物の押圧による地盤の状態、または、構造物の外周地盤の状態を連続的に判定することが可能となる。そのため、地盤性状判定方法では、構造物の地盤に対する支持力等、構造物が与える地盤に対する影響を判定することができる。また、地盤性状判定方法は、視覚的に地盤の性状を判定することができるため、例えば、現場にて構造物における施工上の問題が発生した場合、その施工状況に対する問題点の究明を行うための原因を視覚的に探ることや、あるいは、新たな構造物による施工方法を探求するときのヒントを探るための地盤の性状や、構造物が地盤に与える影響を視覚的に判定することが可能となる。
The ground property determination method and the ground property determination device according to the present invention have the following excellent effects.
The ground property judgment method is to measure the temperature distribution of the ground section formed by cutting the ground that has penetrated or pressed a structure such as a pile, sheet pile, anchor, caisson, etc. And the ratio and the ground hardness distribution have been found to correlate, so without much time and effort, the ground condition due to the pressing of the structure, or the outer peripheral ground of the structure. It is possible to continuously determine the state. Therefore, in the ground property determination method, the influence of the structure on the ground such as the supporting force of the structure on the ground can be determined. In addition, since the ground property determination method can visually determine the property of the ground, for example, when a construction problem in a structure occurs on site, to investigate the problem with the construction status It is possible to visually determine the cause of the ground, or to visually determine the properties of the ground to search for hints when exploring the construction method with a new structure, and the effect of the structure on the ground It becomes.

地盤性状判定方法は、珪砂と粘土を所定の割合とする混合土に所定の割合の水を添加して地盤を形成することにより、温度分布の状態をより鮮明に測定することができるため、構造物が地盤に与える影響、構造物の外周地盤の性状をより正確に判定することが可能となる。   The ground property judgment method can measure the state of temperature distribution more clearly by forming the ground by adding a predetermined ratio of water to mixed soil with a predetermined ratio of silica sand and clay, so that the structure It is possible to more accurately determine the influence of the object on the ground and the properties of the outer peripheral ground of the structure.

地盤性状判定方法は、構造物の軸線周りにおける半周面を露出するように地盤断面を形成して温度分布を測定することにより、温度分布の測定が容易で見やすく、かつ、構造物の中心から連続する地盤の性状を判定することが可能となる。   The ground property is determined by measuring the temperature distribution by forming the ground cross section so that the semi-circumferential surface around the axis of the structure is exposed, and measuring the temperature distribution is easy and easy to see and is continuous from the center of the structure. It is possible to determine the properties of the ground to be used.

地盤性状判定方法は、構造物が杭でありその施工条件となる貫入速度等を予め設定した場合に、地盤断面の温度分布を測定することで、杭の外周地盤の乱れ等の性状を判定することができる。   The ground property determination method determines the properties such as the disturbance of the outer peripheral ground of the pile by measuring the temperature distribution of the ground cross section when the structure is a pile and the penetration speed etc. which is the construction condition is preset. be able to.

地盤性状判定方法は、地盤に貫入した構造物を引抜動作ステップにより所定の力で地盤から引き抜く方向に力をかけた後に、その地盤断面の温度分布を測定することで、構造物の引き抜きにおける接地圧分布と摩擦抵抗等の地盤における性状を判定することができる。   The ground property judgment method applies a force in the direction of pulling out the structure that has penetrated the ground from the ground with a predetermined force by the pulling operation step, and then measures the temperature distribution of the cross section of the ground, thereby grounding the structure when pulling out the structure. Properties in the ground such as pressure distribution and frictional resistance can be determined.

地盤性状判定装置は、杭、矢板、アンカー、ケーソン等である構造物の外周地盤の性状、または、支柱等の構造物が地盤を押圧したときの地盤の性状、影響等を、地盤断面の温度分布を測定することで判定することができる。また、この地盤性状判定装置は、より実際の環境に近い状態であるため、実験装置として、擁壁の土圧や基礎支持理論等を学ぶときの教材としても適しており、また、土中構造物の設計支援手段としても適している。   The ground property judgment device determines the properties of the outer periphery of the structure, such as piles, sheet piles, anchors, caissons, etc., or the properties and effects of the ground when a structure such as a column presses the ground. It can be determined by measuring the distribution. In addition, since this ground property judgment device is in a state closer to the actual environment, it is suitable as a teaching material when learning earth pressure of a retaining wall, basic support theory, etc. as an experimental device. It is also suitable as an object design support means.

以下、本発明に係る地盤性状判定方法および地盤性状判定装置の代表的な構成を、図面を参照して説明する。なお、ここでは、構造物として杭を一例として用いて説明するがこれに限定されるものではない。
図1は地盤性状判定方法に用いる地盤性状判定装置の一例を示す模式図、図2(a)〜(e)は地盤性状判定方法における各ステップを模式的に示す模式図である。
Hereinafter, typical configurations of a ground property determination method and a ground property determination device according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, although demonstrated here using a pile as an example as a structure, it is not limited to this.
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a ground property determination device used in the ground property determination method, and FIGS. 2A to 2E are schematic diagrams schematically illustrating each step in the ground property determination method.

図1および図2に示すように、地盤性状判定装置10は、地盤Bを収納した有底型枠30の設置位置の上方に杭(構造物)12を保持して所定速度で回転させる回転機構13と、この回転機構13を上昇降下させる昇降機構14と、有底型枠30の地盤Bの一部を除去して地盤断面BSを形成するための除去機構15と、この除去機構15および昇降機構14ならびに回転機構13等を所定位置で支持するフレーム11と、有底型枠30の正面に配置された赤外線熱画像装置(サーモグラフィ)20と、を主に備えている。   As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the ground property determination device 10 is a rotating mechanism that holds a pile (structure) 12 above the installation position of the bottomed formwork 30 containing the ground B and rotates it at a predetermined speed. 13, an elevating mechanism 14 for raising and lowering the rotating mechanism 13, a removing mechanism 15 for removing a part of the ground B of the bottomed mold 30 to form a ground section BS, and the removing mechanism 15 and the elevating mechanism It mainly includes a frame 11 that supports the mechanism 14, the rotation mechanism 13, and the like at predetermined positions, and an infrared thermal imaging device (thermography) 20 disposed in front of the bottomed mold 30.

回転機構13は、保持する杭12を所定速度で回転させるためのロードセルユニット13aと、このロードセルユニット13aにより回転する杭12のトルクを計測するトルク計13bと、このトルク計で計測したトルクの値等を記録するデータロガー13c等を備えている。   The rotation mechanism 13 includes a load cell unit 13a for rotating the pile 12 to be held at a predetermined speed, a torque meter 13b for measuring the torque of the pile 12 rotated by the load cell unit 13a, and a torque value measured by the torque meter. The data logger 13c etc. which record etc. are provided.

昇降機構14は、ロードセルユニット13aおよびトルク計13bを支持してスライド柱14b、14bを介して昇降する昇降支持部14aと、この昇降支持部14aを所定速度で昇降移動させる昇降用モータ14cと、を備えている。なお、昇降機構14は、スライド柱14b,14bの少なくとも一方を回転させることで昇降支持部14aを昇降させることや、また、スライド柱14b,14bに昇降支持部14aをスラド移動させることで昇降させるようにしても構わない。   The elevating mechanism 14 supports the load cell unit 13a and the torque meter 13b, and elevates and lowers a support part 14a that elevates and lowers via the slide columns 14b and 14b, an elevating motor 14c that elevates and moves the elevating support part 14a at a predetermined speed, It has. In addition, the raising / lowering mechanism 14 raises / lowers the raising / lowering support part 14a by rotating at least one of the slide pillars 14b and 14b, and raises / lowers the sliding pillars 14b and 14b by moving the raising / lowering support part 14a by the slid. It doesn't matter if you do.

除去機構15は、地盤Bに当接して一部を除去(切断)する地盤除去板15aと、この地盤除去板15aを着脱自在に保持する保持移動部15b、15bと、この保持移動部15b、15bを係合して上下に移動させるための左右のガイド15c、15cと、このガイド15c、15cの少なくとも一方を回転させて当該ガイド15c、15cに係合する保持移動部15b、15bを上下に移動させる駆動モータ15dを備えている。なお、駆動モータ15dは、左右に備える場合には、互いに同期させてガイド15c、15cを回転させるようにしている。
また、保持移動部15b,15bは、地盤除去板15aの保持位置が平面方向において適宜に変更できるように、保持位置が複数形成されていると都合がよい。また、地盤除去板15aは、その中央が杭12の曲率に沿って湾曲して形成されている。この地盤除去板15aは、板の状態として形成されているが、ワイヤーなどの紐状の地盤除去部としても構わない。
The removal mechanism 15 includes a ground removal plate 15a that abuts the ground B and removes (cuts) a part thereof, holding movement units 15b and 15b that detachably hold the ground removal plate 15a, and the holding movement unit 15b. Rotate at least one of the left and right guides 15c and 15c for engaging and moving the guide 15b and the guides 15c and 15c to move the holding and moving portions 15b and 15b to engage with the guides 15c and 15c up and down. A drive motor 15d to be moved is provided. When the drive motor 15d is provided on the left and right, the guides 15c and 15c are rotated in synchronization with each other.
Further, it is convenient that a plurality of holding positions are formed in the holding moving parts 15b and 15b so that the holding position of the ground removal plate 15a can be appropriately changed in the plane direction. Further, the ground removal plate 15 a is formed such that its center is curved along the curvature of the pile 12. The ground removal plate 15a is formed as a plate, but may be a string-like ground removal portion such as a wire.

赤外線熱画像装置20は、対象物から出ている赤外線放射エネルギーを検出し、見かけの温度に変換して、温度分布を画像表示する装置であり、赤外線熱測定部21と、この赤外線熱測定部21で測定した状態を画像表示する測定表示部22とを備えている。
この赤外線熱画像装置20は、地盤断面に対して面の温度分布として捉え、可視化情報として表示でき、また、対象物から離れたところから、非接触で温度測定ができ、さらに、リアルタイムで温度計測ができる。
The infrared thermal imaging device 20 is a device that detects infrared radiation energy emitted from an object, converts it into an apparent temperature, and displays an image of the temperature distribution. The infrared thermal measurement unit 21 and the infrared thermal measurement unit And a measurement display unit 22 for displaying an image of the state measured at 21.
This infrared thermal imager 20 can be viewed as surface temperature distribution with respect to the ground cross section, and can be displayed as visualization information. In addition, the temperature can be measured in a non-contact manner away from the object, and the temperature can be measured in real time. Can do.

なお、地盤性状判定装置10は、杭12が、保持機構17の位置で着脱自在に係合されるように構成しても構わない。また、有底型枠30の設置位置は、その有底型枠30を直線上に移動させることができるスライド機構L2のスライド面であってもよい。さらに、赤外線熱画像装置20の赤外線熱測定部21をスライドレールL1上に移動可能に配置してもよい。すなわち、有底型枠30の地盤Bに杭12が貫入され地盤断面BSが形成された後に、杭12を保持機構17の位置から係合を外し、スライド機構L2により有底型枠30を移動させ、その移動させた位置において、スライドレールL1を移動させて対面する赤外線熱画像装置20の赤外線熱測定部21により地盤断面BSを測定する構成とする。このように測定位置を杭12の貫入位置と変えることで、つぎの有底型枠30を測定する操作を迅速に行うことが可能となる。   The ground property determination device 10 may be configured such that the pile 12 is detachably engaged at the position of the holding mechanism 17. Further, the installation position of the bottomed mold 30 may be a slide surface of the slide mechanism L2 that can move the bottomed mold 30 in a straight line. Furthermore, you may arrange | position the infrared thermal measurement part 21 of the infrared thermal imaging device 20 so that a movement on the slide rail L1 is possible. That is, after the pile 12 is inserted into the ground B of the bottomed formwork 30 and the ground section BS is formed, the pile 12 is disengaged from the position of the holding mechanism 17 and the bottomed formwork 30 is moved by the slide mechanism L2. Then, at the moved position, the ground rail BS is measured by the infrared thermal measurement unit 21 of the infrared thermal imaging device 20 that faces by moving the slide rail L1. In this way, by changing the measurement position to the penetration position of the pile 12, the next operation for measuring the bottomed mold 30 can be quickly performed.

つぎに、本発明に係る地盤性状判定装置を適宜用いて地盤性状判定方法の説明を行う。なお、地盤性状判定方法では、図1に示す地盤性状判定装置を必ずしも使用する必要性がないのはもちろんである。
図2に示すように、地盤性状判定方法SAは、地盤形成ステップS1と、構造物貫入ステップS2と、地盤断面形成ステップS3と、温度分布測定ステップS4と、判定ステップS5と、からなる。
Next, the ground property determination method will be described by appropriately using the ground property determination device according to the present invention. Of course, in the ground property determination method, it is not always necessary to use the ground property determination device shown in FIG.
As shown in FIG. 2, the ground property determination method SA includes a ground formation step S1, a structure penetration step S2, a ground cross-section formation step S3, a temperature distribution measurement step S4, and a determination step S5.

図2(a)示すように、地盤形成ステップS1は、人工的に有底型枠30内に地盤Bを形成する。有底型枠30は、図2(a)、(c)示すように、ここでは、上部が開口した型底31を有する円筒の筒状体であり、側面壁が2つ割れするように対面する側面壁の位置にフランジ部32、32を備えている。そのため、有底型枠30は、側面型端となるフランジ部32,32を固定しているボルト等を取り外すことで、フランジ部32,32を互いに離間する方向に移動させると、側面壁の半分が取り外しされ内部に収納している地盤Bを露出させることができるものである。   As shown in FIG. 2A, the ground formation step S <b> 1 artificially forms the ground B in the bottomed mold 30. 2 (a) and 2 (c), here, the bottomed mold 30 is a cylindrical cylindrical body having a mold bottom 31 with an open top, and faces the side wall so that the side wall is split into two. The flange portions 32 and 32 are provided at the position of the side wall. Therefore, when the bottomed mold 30 moves the flanges 32 and 32 in a direction away from each other by removing the bolts and the like that fix the flanges 32 and 32 that are the side mold ends, the bottomed mold 30 is half of the side wall. Can be removed and the ground B housed inside can be exposed.

有底型枠30内に形成される地盤Bは、ここでは、珪砂と粘土を1対9から9対1の範囲における所定の割合で混合した混合土とし、その混合土に3〜30%の水の含水率となるように添加して形成されている。なお、混合土は、珪砂と粘土の割合が2対8から8対2の範囲であることが好ましく、さらに、3対7から7対3の範囲であることがより好ましく、特に、3対7から4対6の範囲であることが最も好ましい。   Here, the ground B formed in the bottomed mold 30 is a mixed soil in which silica sand and clay are mixed at a predetermined ratio in a range of 1 to 9 to 9 to 1, and 3 to 30% of the mixed soil is formed. It is formed by adding so as to have a water content of water. The mixed soil preferably has a ratio of silica sand to clay of 2 to 8 to 8 to 2, more preferably 3 to 7 to 7 to 3, particularly 3 to 7 Most preferably in the range of 4 to 6.

そして、混合土に添加された水の含水率の割合は、5〜20%であることが好ましく、6〜15%であることがより好ましく、7〜10%であることが最も好ましい。
したがって、地盤Bは、珪砂と粘土を3対7から4対6の範囲で、添加される水が7〜10%の含水率であることがより好ましい状態である。なお、珪砂と粘土を3対7とし、かつ、添加された水の含水率を7%としたときに、後記する温度分布の測定を行った場合、最も温度分布の状態が鮮明に表示される。
And the ratio of the moisture content of the water added to the mixed soil is preferably 5 to 20%, more preferably 6 to 15%, and most preferably 7 to 10%.
Therefore, it is more preferable that the ground B has a water content of 7 to 10% in the range of 3 to 7 to 4 to 6 of silica sand and clay. In addition, when the temperature distribution to be described later is measured when the ratio of silica sand and clay is 3 to 7 and the water content of the added water is 7%, the state of the temperature distribution is displayed most clearly. .

地盤形成ステップS1では、有底型枠30に収納された地盤Bは、形成されるときに、重りあるいは木槌等により所定の硬さに締め固めされる。そして、有底型枠30内に地盤Bが人工的に形成されると、構造物貫入ステップS2として杭(構造物)12を所定の施工条件により当該地盤Bに貫入させる。   In the ground formation step S1, the ground B accommodated in the bottomed formwork 30 is compacted to a predetermined hardness by a weight or a mallet when it is formed. And if the ground B is artificially formed in the bottomed formwork 30, the pile (structure) 12 will be penetrated into the said ground B by predetermined construction conditions as structure penetration step S2.

この構造物貫入ステップS2では、図2(b)に示すように、杭12を所定の施工条件により地盤Bに貫入させるために、貫入速度、回転速度、あるいは、打撃が必要なものであれば、ハンマリング機構、振動による圧入を行うものであれば、バイブレーション機構を介して杭12を地盤Bに貫入している。   In this structure penetration step S2, as shown in FIG. 2 (b), in order to penetrate the pile 12 into the ground B under predetermined construction conditions, if the penetration speed, the rotational speed, or the hitting is necessary If the hammering mechanism or the press-fitting by vibration is performed, the pile 12 is penetrated into the ground B through the vibration mechanism.

例えば、図1に示すように、一例として、ロードセルユニット13aおよびトルク計13bを備える回転機構13と、圧入機構としての昇降機構14とを用いて、所定回転速度において所定貫入速度になるように調整して、有底型枠30に人工的に形成された地盤Bに杭12を貫入している。
なお、ここで使用される杭12(図10(a)参照)は、その先端が胴体部分より先端に向かうに従って細くなるように形成された堀削刃を有し、かつ、その堀削刃の直上の胴体部分に螺旋翼を有するものを例示して説明する。
For example, as shown in FIG. 1, as an example, the rotation mechanism 13 including the load cell unit 13a and the torque meter 13b and the elevating mechanism 14 as the press-fitting mechanism are adjusted so as to have a predetermined penetration speed at a predetermined rotation speed. And the pile 12 has penetrated the ground B artificially formed in the bottomed formwork 30.
Note that the pile 12 used here (see FIG. 10 (a)) has a drilling blade formed such that its tip becomes thinner from the body portion toward the tip, and the An example in which the body portion directly above has a spiral wing will be described.

杭12が地盤Bに貫入されると、図2(c)に示すように、地盤断面形成ステップS3において、杭12の一部または杭12を貫入した貫入部周辺の地盤が露出するように一部の地盤を除去する。この地盤断面形成ステップS3は、ここでは、地盤性状判定装置10における除去機構15を用いて除去することや、あるいは、作業者の手作業により地盤切断工具等を使用して行っても構わない。なお、地盤Bの一部を除去する際には、有底型枠30の側面壁を取り外して地盤Bの一部を除去している。   When the pile 12 penetrates into the ground B, as shown in FIG. 2 (c), in the ground cross section forming step S3, a part of the pile 12 or the ground around the penetration part penetrating the pile 12 is exposed. Remove the ground of the part. This ground section forming step S3 may be performed here by using the removal mechanism 15 in the ground property determination device 10 or by using a ground cutting tool or the like manually by the operator. In addition, when removing a part of ground B, the side wall of the bottomed formwork 30 is removed and a part of the ground B is removed.

地盤断面形成ステップS3において形成される地盤断面BSは、測定する目的に応じてその断面位置が決定される。例えば、地盤断面形成ステップS3では、杭12の半周面が露出するように一部の地盤を除去して地盤断面BSを形成すると、杭12の左右の地盤の性状が最大面積となるように設定できる。   The position of the cross section of the ground cross section BS formed in the ground cross section forming step S3 is determined according to the purpose of measurement. For example, in the ground section forming step S3, when the ground section BS is formed by removing a part of the ground so that the half circumferential surface of the pile 12 is exposed, the properties of the left and right ground of the pile 12 are set to be the maximum area. it can.

なお、形成される地盤断面BSは、例えば、図3(a)に示すように、杭12の一部が軸線方向において露出するように、小さな角度の扇型を同じ幅となる扇型柱状に除去(切り取った)して地盤断面BS1として形成することや、あるいいは、図3(b)に示すように、貫入した杭12の貫入部周辺の地盤断面BS2が露出するように形成しても構わない。また、図3(c)に示すように、地盤断面BS3として、杭12を垂直としたときにその垂直から所定角度の斜面が露出するように形成してもよい。さらに、図3(d)に示すように、地盤断面BS4として、斜面と垂直面とが同時に形成されるようにすることや、あるいは、図3(e)に示すように、杭12の側面が露出する部分としない部分の両垂直断面が露出するように地盤断面BS5として形成しても構わない。 In addition, as shown in FIG. 3A, for example, the ground cross-section BS to be formed has a fan-shaped column with a small width and a fan-shaped column having the same width so that a part of the pile 12 is exposed in the axial direction. Remove (cut out) to form the ground section BS 1 or, as shown in FIG. 3 (b), the ground section BS 2 around the penetrating portion of the penetrated pile 12 is exposed. It doesn't matter. Further, as shown in FIG. 3 (c), as the ground section BS 3, the slope of a predetermined angle from the vertical may be formed so as to be exposed when the pile 12 and the vertical. Furthermore, as shown in FIG. 3 (d), as ground section BS 4, it and so that the inclined surface and a vertical surface is formed at the same time, or, as shown in FIG. 3 (e), the side surface of the pile 12 The ground section BS 5 may be formed so that both vertical sections of the exposed portion and the unexposed portion are exposed.

地盤断面BSが形成されると、図2(d)に示すように、温度分布測定ステップS4において、形成した地盤断面BSについて赤外線熱画像装置(サーモグラフィ)20により温度分布を、その杭12が貫入されてから予め設定された時間内に測定する。この温度分布測定ステップ4では、杭12が貫入されてから予め設定された時間内として15分以内に測定している。杭12を貫入して地盤断面BSを形成しなるべく迅速に測定することで、杭12が貫入したときに土粒と接触して発生する熱の状態を明確に認識できるため、好ましくは杭12を貫入してから10分以内、より好ましくは、5分以内であることが望ましい。   When the ground section BS is formed, as shown in FIG. 2 (d), in the temperature distribution measurement step S4, the formed ground section BS is subjected to temperature distribution by the infrared thermal imager (thermography) 20, and the pile 12 penetrates. After that, the measurement is performed within a preset time. In this temperature distribution measurement step 4, measurement is performed within 15 minutes as a preset time after the pile 12 is penetrated. Since the pile 12 is penetrated and the ground section BS is formed and measured as quickly as possible, it is possible to clearly recognize the state of heat generated in contact with the soil grains when the pile 12 penetrates. It is desirable that it is within 10 minutes, more preferably within 5 minutes after penetration.

そして、図2(e)に示すように、判定ステップS5において、地盤断面BSの温度分布が測定されて測定表示部22の画面に表示されると、その温度分布を示す地盤断面BSの状態が、杭12を貫入する前では、ほぼ一様な温度分布であることと比較して温度変化した温度分布となることで、地盤の性状を示しているので、杭12の地中内における当該杭外周地盤の性状として判定することができるものである。なお、判定ステップS5において、温度分布の状態と、地盤の性状である硬度分布の状態とが相関関係を示すことは、すでに述べたようにして本発明者において新たに確認されたものである。   Then, as shown in FIG. 2 (e), when the temperature distribution of the ground section BS is measured and displayed on the screen of the measurement display unit 22 in the determination step S5, the state of the ground section BS indicating the temperature distribution is displayed. Before the pile 12 is penetrated, it shows the properties of the ground due to the temperature distribution that changes in temperature compared to the almost uniform temperature distribution, so the pile in the underground of the pile 12 It can be determined as the properties of the outer peripheral ground. In the determination step S5, the present inventors have newly confirmed that the temperature distribution state and the hardness distribution state, which is the property of the ground, show a correlation.

地盤の硬度分布と温度分布との相関関係について図4、図5を参照して説明する。図4に示すように、温度分布を測定した地盤断面BSに、所定幅となる網目mを有する枠体Mをスケールガイドとして配置し、その網目mの交差点において、ハンディタイプのポケットペネトロメータ(地盤硬度測定器)Pにより地盤断面BSの硬度を測定する。そして、図5(a)、(b)に示すように、地盤断面BSにおける温度分布の画像G1の状態と地盤硬度分布の画像Gsの状態を比較してみると、ある硬度の範囲と、温度分布のある色の範囲とが同じ分布状態で表れていることが分かる。すなわち、地盤断面BSを地盤硬度測定器Pで多数の測定ポイントにおいて測定した画像Gsと、赤外線熱画像装置20において測定した温度分布を示す画像G1とでは、ほぼ一致する分布状態となる。   The correlation between the ground hardness distribution and the temperature distribution will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 4, a frame M having a mesh m having a predetermined width is arranged as a scale guide on the ground section BS where the temperature distribution is measured, and a handy type pocket penetrometer (at the intersection of the mesh m ( The hardness of the ground section BS is measured by a ground hardness measuring device P. Then, as shown in FIGS. 5A and 5B, when comparing the state of the image G1 of the temperature distribution and the state of the image Gs of the ground hardness distribution in the ground section BS, a certain hardness range and temperature It can be seen that the color range with the distribution appears in the same distribution state. That is, the image Gs obtained by measuring the ground section BS at a number of measurement points with the ground hardness measuring instrument P and the image G1 indicating the temperature distribution measured by the infrared thermal image device 20 are substantially in a distributed state.

例えば、図5(a)に示すように、所定範囲の値以上の硬度(硬度大)と、所定範囲の値の硬度(硬度小)と、硬度小とする値以下となる硬度それぞれのエリア範囲は、図5(b)に示すように、所定範囲の値以上となる温度(赤色)と、所定範囲の値の温度(ピンク色)と、それ以下の温度の値(うすい青色)となる温度それぞれのエリア位置および範囲と、ほぼ対応するように示されている。そのために、地盤断面BSの温度分布を測定すれば、地盤断面BSの性状である例えば地盤硬度の状態が判定でき、その結果、構造物に対する地盤の支持力等が判定できることになる。なお、図5(a)では、「応力の伝達力なし」は、硬度が0.15(N/mm2)以下、「硬度小」は、0.15〜0.30(N/mm2)の範囲、「硬度大」は、0.30〜0.40(N/mm2)の範囲として示す。そして、図5(b)では、「うすい青色」は、杭を貫入する前の地盤温度に対して温度差が0,0〜0.5℃の範囲、「ピンク色」は、0.5〜0.8℃の範囲、「赤色」は、0.8〜1.0℃の範囲として示す。ここで示す色表示は、赤外線熱画面装置20において任意に設定できるものであることはいうまでもない。 For example, as shown in FIG. 5 (a), the area ranges of a hardness (high hardness) that is greater than or equal to a value in a predetermined range, a hardness (small hardness) in a predetermined range, and a hardness that is less than or equal to a value that is low in hardness. As shown in FIG. 5 (b), the temperature is a temperature that is a predetermined range of values (red), a predetermined range of values (pink), and a lower temperature (light blue). Each area position and range is shown to correspond approximately. Therefore, if the temperature distribution of the ground section BS is measured, for example, the ground hardness state which is the property of the ground section BS can be determined, and as a result, the supporting force of the ground with respect to the structure can be determined. In FIG. 5A, “no stress transmission” indicates a hardness of 0.15 (N / mm 2 ) or less, and “low hardness” indicates 0.15 to 0.30 (N / mm 2 ). The “high hardness” range is shown as a range of 0.30 to 0.40 (N / mm 2). And in FIG.5 (b), "light blue" is a range whose temperature difference is 0-0.5 degreeC with respect to the ground temperature before penetrating a pile, and "pink" is 0.5- The range of 0.8 ° C., “red” is shown as the range of 0.8 to 1.0 ° C. It goes without saying that the color display shown here can be arbitrarily set in the infrared thermal screen device 20.

図5に示すように、高い温度を示すエリア範囲を赤色で表示したとき、その赤色に近い色のエリア範囲が大きいほど、地盤が杭12の貫入の影響を受けたことを示している。また、地盤の温度が高いときに、地盤の硬度が大きいということは、その赤色に近いエリア範囲が杭12の周りに多く分布していれば、地盤に対する支持力が大きくなっていることを示しているといえるはずである。また、図示しないが、逆に、温度が低いエリア範囲が杭12の周りに広く分布しているとしたら、地盤に対する乱れの影響を伴って、杭12の地盤に対する支持力は、小さくなくなっているといえる。   As shown in FIG. 5, when the area range showing a high temperature is displayed in red, the larger the area range of the color close to red, the more the ground is affected by the penetration of the piles 12. In addition, when the temperature of the ground is high, the hardness of the ground is large, which means that if the area range close to red is distributed around the pile 12, the supporting force for the ground is increased. It can be said that. Although not shown, conversely, if the area range where the temperature is low is widely distributed around the pile 12, the supporting force of the pile 12 on the ground is not small with the influence of the disturbance on the ground. It can be said.

なお、回転させて貫入した杭12では、その先端支持力や摩擦抵抗等についても温度分布から判定することができる。つまり、杭12を回転貫入させることにより杭12の先端部に極限鉛直荷重を作用させると、杭12の周辺と先端部の地盤とが破壊されて土粒子の粗密に変化が現れ、その結果、土粒子の密度変化の状態を温度分布によって捉えることができる。   In addition, in the pile 12 which penetrated by rotating, the tip support force, frictional resistance, etc. can be determined from the temperature distribution. In other words, when an extreme vertical load is applied to the tip of the pile 12 by rotating the pile 12 in, the surroundings of the pile 12 and the ground at the tip are destroyed, and the change in the density of soil particles appears. The state of density change of soil particles can be grasped by the temperature distribution.

なお、図6に示すように、構造物貫入ステップS2と地盤断面形成ステップS3の間に、引抜動作ステップS2aを行うことで、構造物12の引き抜きにおける接地圧力分布と摩擦抵抗との関係を、地盤断面の温度分布を示す画像から判定することができる。この引抜動作ステップS2aを行う場合においては、図7に示すように、有底型枠30は、既に説明した構成の他に、形成した地盤Bが有底型枠30からすっぽり抜けないためのストッパとして周縁部34と、有底型枠30自体が持ち上がらないための固定用フランジ部33とを備えていると都合がよい。   In addition, as shown in FIG. 6, by performing extraction operation step S2a between the structure penetration step S2 and the ground cross-section formation step S3, the relationship between the ground pressure distribution and the frictional resistance in the extraction of the structure 12, It can be determined from an image showing the temperature distribution of the ground cross section. When performing this extraction operation step S2a, as shown in FIG. 7, in addition to the configuration already described, the bottomed mold 30 has a stopper for preventing the formed ground B from completely slipping out of the bottomed mold 30. It is convenient to include a peripheral edge 34 and a fixing flange 33 for preventing the bottomed mold 30 itself from being lifted.

そのため、引抜動作ステップS2aを含む地盤性状判定方法SBでは、構造物貫入ステップS2により貫入させた杭12を、軸線方向に例えば図1の昇降機構14を介して予め設定された力で一定時間上昇させる動作を行い、その後、すでに説明した地盤断面形成ステップS3、その他のステップを行って杭12の一部を地表方向へと移動させ、地盤断面BSの温度分布を測定した画像から地盤断面BSの性状を判定することができる。なお、引抜動作ステップS2aを行った場合の地盤断面における温度分布の状態を図8(d)に示す。図8(a)〜(e)は地盤性状判定方法で使用される各構造物の地盤断面での性状を視覚的に認識できる状態として模式的に示す断面図である。図8(d)に示すように、引抜動作ステップS2aを行った場合、図8(a)の温度分布の状態と異なることが分かる。すなわち、杭12の引抜動作により地盤断面BSに杭12の引抜動作により発生した温度分布の状態が扇型に示されており、引抜動作による地盤断面BSの性状が判定できる。   Therefore, in the ground property determination method SB including the pulling-out operation step S2a, the pile 12 penetrated by the structure penetration step S2 is raised in the axial direction with a force set in advance, for example, via the lifting mechanism 14 of FIG. After that, the ground section forming step S3 described above and other steps are performed to move a part of the pile 12 in the ground direction, and the temperature distribution of the ground section BS is measured from the image of the ground section BS. The property can be determined. In addition, the state of the temperature distribution in the ground cross section when the drawing operation step S2a is performed is shown in FIG. FIGS. 8A to 8E are cross-sectional views schematically showing a state in which the properties of each structure used in the ground property determination method can be visually recognized. As shown in FIG. 8D, it can be seen that when the drawing operation step S2a is performed, the temperature distribution is different from the state of FIG. 8A. That is, the state of the temperature distribution generated by the pulling operation of the pile 12 by the pulling operation of the pile 12 is shown in a fan shape, and the property of the ground cross section BS by the pulling operation can be determined.

なお、図8(b)に示すように、先端から後端まで一様な棒状の杭12Aを所定の施工条件により地盤Bに貫入させたときは、図8(a)の状態と比較して、杭12Aの場合と、杭12の場合とでは、地盤断面BSに示される温度分布の状態が異なることが分かる。それと同様に図8(c)に示すように、段差を備える杭12Bの場合も、図8(a)の地盤断面BSの温度分布の状態が異なることが判定できる。   In addition, as shown in FIG.8 (b), when the uniform rod-shaped pile 12A is penetrated into the ground B by predetermined construction conditions from the front-end | tip to a rear end, compared with the state of Fig.8 (a). In the case of the pile 12A and the case of the pile 12, it can be seen that the temperature distribution state shown in the ground section BS is different. Similarly, as shown in FIG. 8C, it can be determined that the state of the temperature distribution of the ground section BS of FIG.

したがって、地盤性状判定方法SA、SBは、図8(a)〜(d)に示すように、形状の異なる杭12,12A,12B等あるいは、地盤に対する異なる力を付加することによる地盤断面BSにおける性状の状態が認識できる。そのため、現場にて構造物における施工上の問題(例えば、支持力)が発生した場合、その施工状況に対する問題点の究明を行うための原因を視覚的に探ることや、あるいは、新たな構造物による施工方法を探求するときのヒントを探るためや、さらには、地盤の性状を学習教材として、地盤断面の温度分布を観察することで視覚的に判定できるので都合がよい。   Therefore, as shown in FIGS. 8A to 8D, the ground property determination methods SA and SB are applied to piles 12, 12A, 12B having different shapes, or a ground section BS obtained by applying different forces to the ground. The state of properties can be recognized. Therefore, when a construction problem (for example, bearing capacity) occurs in a structure at the site, the cause for investigating the problem with the construction status is visually searched, or a new structure It is convenient because it can be visually determined by searching for a hint when searching for a construction method by observing the temperature distribution of the cross section of the ground using the characteristics of the ground as a learning material.

また、図8(e)に示すように、地盤Bに貫入しないT字型の構造物としての脚体12Cによる地盤Bの性状を判定することも可能となる。この脚体12Cの地盤Bに対する性状を判定するための地盤性状判定方法SC(図6参照)として図9を参照して説明する。なお、すでに説明した構成については同じ符号を付して説明を省略する。また、地盤性状判定方法SCは、図6において、地盤性状判定方法SAの構造物貫入ステップS2の代わりに、構造物押圧ステップSbを行うものである。   Moreover, as shown in FIG.8 (e), it becomes possible to determine the property of the ground B by the leg 12C as a T-shaped structure which does not penetrate the ground B. A ground property determination method SC (see FIG. 6) for determining the property of the leg 12C with respect to the ground B will be described with reference to FIG. In addition, about the structure already demonstrated, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted. In addition, the ground property determination method SC performs a structure pressing step Sb instead of the structure penetration step S2 of the ground property determination method SA in FIG.

図9(a)に示すように、地盤形成ステップS1を行い、つづいて、図9(b)に示すように、形成した地盤Bに対して、構造物であるT字型の脚体12Cを所定の押圧力により押圧する構造物押圧ステップSbを行う。この構造物押圧ステップSbでは、図1に示す杭12の代わりに脚体12Cを用いて所定の押圧力、押圧速度(回転を付加しても可)で、所定時間において地盤Bを押圧する。   As shown in FIG. 9A, the ground formation step S1 is performed, and then, as shown in FIG. 9B, the T-shaped leg body 12C, which is a structure, is formed on the formed ground B. A structure pressing step Sb for pressing with a predetermined pressing force is performed. In this structure pressing step Sb, the ground B is pressed at a predetermined time using a leg 12C instead of the pile 12 shown in FIG.

さらに、脚体12Cを上昇させ、地盤断面形成ステップS3、温度分布測定ステップS4、判定ステップS5を行う。温度分布測定ステップS4は、脚体12Cを上昇させてから迅速に行うことにより、より鮮明に地盤断面BSの温度分布を測定することが可能となる。
なお、脚体12Cを押圧したままで、地盤断面形成ステップS3以降の各ステップを行っても構わない。
以上説明したように、地盤性状判定方法SCでは、脚体12Cを地盤Bに押圧したときの地盤の性状は温度分布を測定することで判定が可能になる。
Further, the leg body 12C is raised, and the ground cross section forming step S3, the temperature distribution measuring step S4, and the determining step S5 are performed. The temperature distribution measurement step S4 can be performed more quickly after raising the leg 12C, thereby making it possible to measure the temperature distribution of the ground section BS more clearly.
In addition, you may perform each step after ground cross-section formation step S3, pressing leg 12C.
As described above, in the ground property determination method SC, the property of the ground when the leg 12C is pressed against the ground B can be determined by measuring the temperature distribution.

[実施例]
つぎに本発明の実施例を、図10ないし図12を参照して説明する。なお、この実施例で使用された地盤性状判定装置は、図1に示すものとする。ここでは、杭の螺旋翼を一種類にし、回転速度を40回/minと一定にして、4種類の貫入速度の杭について、貫入速度の違いが杭外周地盤の乱れに及ぼす影響を、図11に示すように、ポケットペネトロメータの測定による硬度を示す画像(右側列)、着色層の変化を示す画像(中央列)、およびサーモグラフィによる温度分布を示す画像(左側列)から判定した。
[Example]
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The ground property judging device used in this example is shown in FIG. Here, the effect of the difference in the penetration speed on the disturbance of the outer periphery of the pile is shown in FIG. 11 for a pile with four types of penetration speeds with a single pile spiral wing and a constant rotation speed of 40 times / min. As shown in FIG. 4, the determination was made from an image showing hardness measured by a pocket penetrometer (right column), an image showing changes in the colored layer (center column), and an image showing temperature distribution by thermography (left column).

図10(a)に示すように、使用する構造物となる回転貫入する杭は、軸径が48.7mm、螺旋翼径が72.8mm、螺旋翼が形成されているピッチ13.7mm、先端の掘削刃の高さが18.2mmに形成されたものを使用した。また、有底型枠としての模型土槽は、鋼製であり、直径が260mm、高さが500mmのものを使用した。この模型土槽(以下、土槽という)は、二つに割れになっており、杭貫入後に地盤を垂直方向に切断できるように構成されている。   As shown in FIG. 10 (a), the pile that rotates and becomes the structure to be used has a shaft diameter of 48.7 mm, a spiral blade diameter of 72.8 mm, a pitch at which the spiral blade is formed, 13.7 mm, and a tip. A drilling blade having a height of 18.2 mm was used. Moreover, the model soil tank as a bottomed formwork was made of steel, and had a diameter of 260 mm and a height of 500 mm. This model soil tank (hereinafter referred to as a soil tank) is divided into two parts, and is configured so that the ground can be cut in the vertical direction after the pile has penetrated.

使用した地盤は、笠岡粘土と7号系珪砂とを笠岡粘土7対7号系珪砂3の割で混合土を形成し、水を混合土1kgに対して7%添加して形成した。混合土を7対3にした理由は、この比率がサーモグラフィの画像を最もよくここでは反映することを見出したからである。そして、この地盤の土粒は、図10(b)に示すものを使用した。そして、この土粒を5回に分けて土槽に投入し、それぞれの投入ごとに木槌にて10回打撃して締め固めた。そして、地盤は、締め固め後の乾燥密度が、1.02t/m3である。なお、投入ごとに層が分かるように着色した色砂(笠岡粘土または7号系珪砂のいずれかに着色)を配置した。 The ground used was Kasaoka clay and No. 7 silica sand, which was formed by adding 7% of Kasaoka clay to No. 7 silica sand 3 and adding 7% of water to 1 kg of the mixed soil. The reason why the mixed soil was set to 7 to 3 was that it was found that this ratio best reflects the image of the thermography here. And the thing shown in FIG.10 (b) was used for the soil grain of this ground. And this earth grain was divided into 5 times and thrown into the earth tub, and it was squeezed 10 times with the mallet each time, and was compacted. The ground has a dry density after compaction of 1.02 t / m 3 . In addition, colored sand (colored in either Kasaoka clay or No. 7 type silica sand) was arranged so that the layer could be understood at each input.

このように人工的に形成した地盤に対して、回転速度を40回/minと一定にし、4種類の貫入速度(45,90,270,450mm/min)にて杭を貫入した。それぞれの貫入速度を1回当たりの貫入量で表すと、45mm/minの場合、1.125mmとなり、90mm/minの場合、2.250mmとなり、270mm/minの場合、6.750となり、450mm/minの場合、11.250mmとなった。   Thus, with respect to the artificially formed ground, the rotation speed was fixed at 40 times / min, and the piles were penetrated at four types of penetration speeds (45, 90, 270, 450 mm / min). When each penetration speed is expressed by the amount of penetration per one time, it is 1.125 mm at 45 mm / min, 2.250 mm at 90 mm / min, 6.750 at 270 mm / min, and 450 mm / min. In the case of min, it was 11.250 mm.

杭を地盤に貫入後、側壁面の半分を開放して地盤の半分を除去し地盤断面を形成し、22mmの網目の枠体を配置して、その網目の交点における地盤の硬度をポケットペネトロメータにより測定し、また、サーモグラフィにより地盤断面の温度分布を測定し、地盤断面を画像として撮影した。その状態を図11に示す。図11では、各貫入速度において、中央列が色砂を視認できる画像とし、その左側例の画像が地盤硬度の分布を示し、中央列の右側列の画像が地盤の温度分布を示すものである。なお、地盤断面の地盤硬度の分布は、杭を貫入する前にも行っており、ポケットペネトロメータによる測定では、貫入力量が5〜10Nであった。また、同様に杭の貫入前の地盤断面の温度分布の測定を行っており、測定温度が1℃であった。   After penetrating the pile into the ground, open half of the side wall and remove half of the ground to form a cross section of the ground, place a 22mm mesh frame, and set the hardness of the ground at the intersection of the mesh to the pocket penetro The temperature was measured with a meter, the temperature distribution of the ground section was measured with thermography, and the ground section was photographed as an image. The state is shown in FIG. In FIG. 11, at each penetration speed, the center row is an image in which colored sand can be visually recognized, the image of the left example shows the distribution of ground hardness, and the image in the right column of the center row shows the temperature distribution of the ground. . In addition, the distribution of the ground hardness of the ground cross section was also performed before penetrating the pile, and the penetration input amount was 5 to 10 N in the measurement with the pocket penetrometer. Similarly, the temperature distribution of the ground cross section before the penetration of the pile was measured, and the measurement temperature was 1 ° C.

また、図12は、地盤の深度、杭(構造物)の回転速度およびトルクとの関係を示すグラフ図であり、貫入速度45mm/minおよび90mm/minの場合のトルクは、深度方向に対して増大し続けていることが分かる。また、貫入速度270mm/minの場合は、深度200mmからトルクが一定となり、また、貫入速度450mm/minの場合は、深度150mm当たりからトルクが一定となっていることが分かる。このことは、杭の貫入性状が大幅に異なっていることを予想させる。   FIG. 12 is a graph showing the relationship between the depth of the ground, the rotational speed of the pile (structure), and the torque, and the torque when the penetration speed is 45 mm / min and 90 mm / min is in the depth direction. It can be seen that it continues to increase. It can also be seen that when the penetration speed is 270 mm / min, the torque is constant from a depth of 200 mm, and when the penetration speed is 450 mm / min, the torque is constant from a depth of 150 mm. This suggests that the penetration properties of the piles are significantly different.

図11に示すように、貫入速度45mm/minおよび90mm/minの場合の地盤断面では、ポケットペネトロメータによる測定によると、貫入力量が杭外周辺地盤では、55〜60Nまで増大した(5〜10Nと比較して大きく増大した)。一方、貫入速度270mm/minおよび450mm/minの場合の地盤断面では、5N以下に低下しており、明らかに杭外周地盤が乱されていることが分かる。この杭外周地盤の状態の乱れを地盤硬度の分布と対応している温度分布により示す画像からも明らかとなっていることが分かる。   As shown in FIG. 11, in the ground cross section when the penetration speed is 45 mm / min and 90 mm / min, the penetration input amount increased to 55 to 60 N in the ground outside the pile according to the measurement with the pocket penetrometer (5 to 60 N). Greatly increased compared to 10N). On the other hand, in the cross section of the ground at the penetration speeds of 270 mm / min and 450 mm / min, it is reduced to 5 N or less, and it is apparent that the pile outer peripheral ground is disturbed. It can be seen that the disturbance in the state of the outer periphery of the pile is apparent from the image showing the temperature distribution corresponding to the distribution of the ground hardness.

つまり、貫入速度270mm/minおよび270mm/minの条件で杭を貫入させた場合、図11(c)、(d)に示すように、中央列において、杭の周囲に空洞が形成されてしまい、杭を貫入させた後の地盤への影響が大きいことを示している。この杭の回りに空洞が形成される状態は、左側列および右側列で示す硬度分布および温度分布の測定結果にも対応している。
一方、貫入速度45mm/minおよび90mm/minの条件で杭を貫入させた場合、図11(a)、(b)に示すように、中央列において、杭の周りに空洞が形成されることはなかった。さらに、貫入速度45mm/minの場合では、90mm/minの場合と比較すると、杭の周りの地盤において影響を強く受けている範囲が広いことが分かる。そして、貫入速度90mm/minの場合、45mm/minと比較すると、図11(b)に示すように、左側列において、小さな影響の範囲は広いが、地盤へ強い影響を与えている範囲が狭いことが分かる。したがって、貫入速度90mm/minの場合、他の条件と比べて、螺旋翼の形状と貫入速度とが最適の関係にあって、良好な施工状態にあることを示している。
That is, when the pile is penetrated under conditions of penetration speeds of 270 mm / min and 270 mm / min, as shown in FIGS. 11 (c) and 11 (d), a cavity is formed around the pile in the center row, This shows that the influence on the ground after the piles are penetrated is great. The state in which a cavity is formed around this pile also corresponds to the measurement results of the hardness distribution and temperature distribution shown in the left and right columns.
On the other hand, when the pile is penetrated under conditions of penetration speeds of 45 mm / min and 90 mm / min, as shown in FIGS. 11 (a) and (b), in the center row, a cavity is formed around the pile. There wasn't. Furthermore, in the case of the penetration speed of 45 mm / min, it can be seen that the range in which the influence around the ground around the pile is strongly influenced is wide compared to the case of 90 mm / min. When the penetration speed is 90 mm / min, compared to 45 mm / min, as shown in FIG. 11B, the range of small influence is wide in the left column, but the range that strongly affects the ground is narrow. I understand that. Therefore, when the penetration speed is 90 mm / min, the shape of the spiral blade and the penetration speed are in an optimum relationship as compared with other conditions, indicating that the construction state is in a good state.

地盤断面を示す画像では、1℃から2℃前後に温度が上昇していることが測定され、また、温度上昇の温度分布は、杭の貫入速度により異なることが分かる。地盤(地盤断面)における温度上昇は、杭の貫入に伴って土粒子が移動し、その移動に伴って発生する土粒子相互の摩擦熱や螺旋翼と土の摩擦によるものと考えられる。ここでいう高温領域を示す範囲が比較的に狭いことから、温度上昇範囲が狭い図11(a)(b)では、螺旋翼の推進力が作用している状態を表していると考えられる。一方、図11(d)では、杭の周囲に高温領域を示す範囲が比較的に広がっていることから、温度上昇範囲が広く、昇降機構14(図1参照)からの押し込み力により、強制的に貫入された状態を表していると考えられる。   In the image showing the ground cross section, it is measured that the temperature rises from 1 ° C. to around 2 ° C., and the temperature distribution of the temperature rise varies depending on the penetration speed of the pile. The temperature rise in the ground (ground cross-section) is thought to be due to the movement of soil particles as the pile penetrates, and the frictional heat between the soil particles generated by the movement and the friction between the spiral blade and the soil. Since the range showing the high temperature region here is relatively narrow, it is considered that FIGS. 11A and 11B show a state in which the propulsive force of the spiral blade is acting in FIGS. On the other hand, in FIG.11 (d), since the range which shows a high temperature area | region around the pile is comparatively wide, a temperature rise range is wide and forced by the pushing force from the raising / lowering mechanism 14 (refer FIG. 1). It is thought that it represents the state of penetration.

以上説明したように、地盤断面の温度分布を測定して画面に表示することで、地盤の性状を、その表示した画像にける色別の分布状態と割合から判定することができ、その判定の結果は、ほぼ硬度測定器等の測定機器で行った結果と一致していることが分かる。   As described above, by measuring the temperature distribution of the ground cross section and displaying it on the screen, the ground properties can be determined from the distribution state and ratio by color in the displayed image. It can be seen that the results are almost the same as the results obtained with a measuring instrument such as a hardness measuring instrument.

本発明に係る地盤性状判定装置の全体を模式的に示す模式図である。It is a mimetic diagram showing typically the whole ground property judging device concerning the present invention. (a)〜(e)は、本発明に係る地盤性状判定方法の各ステップを模式的に示す斜視図である。(A)-(e) is a perspective view which shows typically each step of the ground property determination method which concerns on this invention. (a)〜(e)は、本発明に係る地盤性状判定方法における地盤断面ステップで形成される地盤断面のそれぞれの状態を示す斜視図である。(A)-(e) is a perspective view which shows each state of the ground cross section formed by the ground cross section step in the ground property determination method based on this invention. (a)、(b)は、本発明で用いる地盤断面の温度分布と地盤断面の硬度分布を比較するときに地盤断面の硬度分布を測定する一例を示す斜視図である。(A), (b) is a perspective view which shows an example which measures the hardness distribution of a ground section, when comparing the temperature distribution of the ground section used by this invention, and the hardness distribution of a ground section. (a)、(b)は、本発明で使用する地盤断面の温度分布と地盤断面の硬度分布を比較した状態を示す画像の正面図である。(A), (b) is the front view of the image which shows the state which compared the temperature distribution of the ground cross section used by this invention, and the hardness distribution of a ground cross section. 本発明に係る地盤性状判定方法の流れを示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the flow of the ground property determination method which concerns on this invention. (a)、(b)は、本発明に係る地盤性状判定方法において引抜動作ステップの状態を模式的に示す斜視図である。(A), (b) is a perspective view which shows typically the state of the extraction operation | movement step in the ground property determination method which concerns on this invention. (a)〜(e)は、本発明に係る地盤性状判定方法で使用される各構造物の地盤断面での性状を視覚的に認識できる状態として模式的に示す断面図である。(A)-(e) is sectional drawing typically shown as a state which can recognize visually the property in the ground section of each structure used with the ground property judging method concerning the present invention. (a)〜(e)は、本発明に係る他の地盤性状判定方法における各ステップを模式的に示す斜視図である。(A)-(e) is a perspective view which shows typically each step in the other ground property determination method which concerns on this invention. (a)は、本発明に係る地盤性状判定方法の実施例において地盤に使用した土粒の粒径と通過質量百分率との関係を示すグラフ図、(b)は杭の先端部分の構成を示す模式図である。(A) is a graph which shows the relationship between the particle size of the soil grain used for the ground in the Example of the ground property determination method which concerns on this invention, and passage mass percentage, (b) shows the structure of the front-end | tip part of a pile. It is a schematic diagram. (a)〜(d)は、本発明に係る地盤性状判定方法の実施例において地盤硬度分布画像(左側列)と、地盤視覚画像(中央列)と、地盤温度分布画像(右側列)とを比較した状態を模式的に示す模式図である。(A)-(d) are the ground hardness distribution image (left column), the ground visual image (center column), and the ground temperature distribution image (right column) in the embodiment of the ground property determination method according to the present invention. It is a schematic diagram which shows the compared state typically. 本発明に係る地盤性状判定方法の実施例において地盤の深度、構造物の回転速度およびトルクとの関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the depth of a ground, the rotational speed of a structure, and a torque in the Example of the ground property determination method which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

SA 地盤性状判定方法
SB 地盤性状判定方法
SC 地盤性状判定方法
B 地盤
BS 地盤断面
S1 地盤形成ステップ
S2 構造物貫入ステップ
S2a 引抜動作ステップ
S3 地盤切断ステップ
S4 地盤断面測定ステップ
S5 地盤断面判定ステップ
10 地盤性状判定装置
11 フレーム
12 杭(構造物)
13 回転機構(貫入機構)
14 昇降機構(貫入機構)
15 除去機構
17 係合部
20 赤外線熱画像装置
21 赤外線熱測定部
22 測定表示部
L1 スライド機構
L2 スライド機構
30 有底型枠
31 型底
32 フランジ部
BS1〜BS5 地盤断面
M 枠体
m 網目
SA Ground property judgment method SB Ground property judgment method SC Ground property judgment method B Ground BS BS Cross section S1 Ground formation step S2 Structure penetration step S2a Drawing operation step S3 Ground cutting step S4 Ground cross section measurement step S5 Ground cross section judgment step 10 Judgment device 11 Frame 12 Pile (structure)
13 Rotating mechanism (penetration mechanism)
14 Lifting mechanism (penetration mechanism)
15 removing mechanism 17 engaging portion 20 infrared thermal image device 21 infrared thermal measuring section 22 measuring the display unit L1 slide mechanism L2 slide mechanism 30 having a bottom mold 31 type bottom 32 flange BS 1 to BS 5 Ground sectional M frame m mesh

Claims (7)

構造物が押圧する地盤における地盤断面の温度を測定し、測定した温度分布から前記地盤の性状を判定する地盤性状判定方法であって、
有底型枠内に人工的に地盤を形成して収納する地盤形成ステップと、
前記有底型枠の開口側から前記地盤に押圧させる構造物を、予め設定された施工条件により前記地盤に押圧する構造物押圧ステップと、
前記構造物により押圧した地盤の前記有底型枠における側面の少なくとも一部を開放させ、前記構造物により押圧した地盤の地盤断面を形成する地盤断面形成ステップと、
前記地盤の地盤断面に対して赤外線熱画像装置により、当該地盤断面の温度分布を、前記地盤に構造物を押圧してから予め設定された時間以内に測定する温度分布測定ステップと、
測定した前記地盤断面の温度分布を示す画像から、前記地盤の性状を色別の分布状態と割合で判定する判定ステップと、
を含むことを特徴とする地盤性状判定方法。
It is a ground property determination method for measuring the temperature of the ground section in the ground pressed by the structure, and determining the property of the ground from the measured temperature distribution,
A ground formation step for artificially forming and storing the ground in the bottomed formwork;
A structure pressing step for pressing the structure pressed against the ground from the opening side of the bottomed formwork, against the ground according to preset construction conditions;
A ground cross-section forming step for opening at least a part of a side surface of the bottomed formwork of the ground pressed by the structure and forming a ground cross-section of the ground pressed by the structure;
A temperature distribution measuring step for measuring the temperature distribution of the ground section with respect to the ground section of the ground within a preset time after pressing the structure against the ground,
From the image showing the temperature distribution of the measured cross section of the ground, a determination step of determining the properties of the ground by the distribution state and ratio by color,
A ground property judging method comprising:
地盤内に貫入される構造物の外周地盤の温度を測定し、測定した温度分布から前記地盤の性状を判定する地盤性状判定方法であって、
有底型枠内に人工的に地盤を形成して収納する地盤形成ステップと、
前記有底型枠の開口側から前記地盤に貫入する構造物を予め設定された施工条件により貫入させる構造物貫入ステップと、
前記構造物が貫入した地盤の有底型枠における側面の少なくとも一部を開放させ、前記地盤内の構造物の少なくとも一部または貫入部周辺が現れるように前記地盤の一部を除去して地盤断面を形成する地盤断面形成ステップと、
前記地盤の地盤断面に対して赤外線熱画像装置により、当該地盤断面の温度分布を、前記地盤に構造物を貫入させてから予め設定された時間以内に測定する温度分布測定ステップと、
測定した前記地盤断面の温度分布を示す画像から、前記地盤の性状を色別の分布状態と割合で判定する判定ステップと、
を含むことを特徴とする地盤性状判定方法。
A ground property determination method for measuring the temperature of the outer peripheral ground of a structure penetrating into the ground and determining the property of the ground from the measured temperature distribution,
A ground formation step for artificially forming and storing the ground in the bottomed formwork;
A structure penetration step for penetrating a structure penetrating into the ground from the opening side of the bottomed formwork according to preset construction conditions;
Opening at least a part of the side surface of the bottomed formwork of the ground into which the structure has penetrated, removing at least a part of the ground in the ground or a part of the ground so that the periphery of the penetration part appears. A ground section forming step for forming a section;
A temperature distribution measuring step for measuring the temperature distribution of the ground cross section with respect to the ground cross section of the ground within a preset time after the structure has penetrated the ground; and
From the image showing the temperature distribution of the measured cross section of the ground, a determination step of determining the properties of the ground by the distribution state and ratio by color,
A ground property judging method comprising:
前記地盤形成ステップにおいて前記地盤は、珪砂と粘土とを9対1から1対9の範囲においていずれかの割合で混合した混合土とし、前記混合土に含水率が3〜30%の範囲においていずれかの割合となるように添加して形成したことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の地盤性状判定方法。   In the ground formation step, the ground is mixed soil in which silica sand and clay are mixed at a ratio of 9: 1 to 1: 9, and the mixed soil has a moisture content of 3 to 30%. The ground property determination method according to claim 1 or 2, wherein the ground property is added so as to have a ratio of the above. 前記地盤断面形成ステップにおいて露出させる前記地盤断面は、前記構造物を中心として当該構造物の軸線周りにおける半周面が露出する断面であることを特徴とする請求項2に記載の地盤性状判定方法。   The ground property determination method according to claim 2, wherein the ground cross section exposed in the ground cross section forming step is a cross section in which a half circumferential surface around an axis of the structure is exposed with the structure as a center. 前記構造物貫入ステップにおいて前記構造物が杭であり、かつ、前記施工条件が、前記杭を予め設定された貫入速度により前記地盤に貫入させることを特徴とする請求項2または請求項4に記載の地盤性状判定方法。   5. The structure according to claim 2, wherein the structure is a pile in the structure penetration step, and the construction condition causes the pile to penetrate into the ground at a preset penetration speed. Method for determining the ground properties. 前記構造物貫入ステップと前記地盤断面形成ステップの間に、前記貫入した構造物を予め設定した力で地盤から引き抜く方向に動作させる引抜動作ステップを行うことを特徴とする請求項2に記載の地盤性状判定方法。   3. The ground according to claim 2, wherein a pulling operation step is performed between the structure penetrating step and the ground cross-section forming step to move the penetrating structure in a direction of pulling out from the ground with a preset force. A property determination method. 地盤に貫入した構造物の外周地盤の性状、または、構造物により押圧した地盤の性状を、温度分布により判定する地盤性状判定装置であって、
人工的に形成した地盤を収納する有底型枠と、この有底型枠内の地盤に構造物を予め設定された施工条件により、押圧させるか、または、貫入させる貫入機構と、この貫入機構により前記構造物により押圧した地盤、または、前記構造物を貫入した地盤について、前記有底型枠の側面の一部を解放した状態で、前記地盤の一部を除去して地盤断面を形成するか、または、前記地盤に貫入している構造物の少なくとも一部が露出するように前記地盤を除去して地盤断面を形成する除去機構と、この除去機構で除去して形成した前記地盤断面の温度分布を測定して前記地盤断面における色別の分布状態と割合で画面に表示する赤外線熱画像装置と、を備えることを特徴とする地盤性状判定装置。
A ground property judging device for judging the properties of the outer peripheral ground of the structure penetrating into the ground or the properties of the ground pressed by the structure from the temperature distribution,
A bottomed mold for storing the artificially formed ground, a penetration mechanism for pressing or penetrating the structure into the ground in the bottomed mold according to preset construction conditions, and the penetration mechanism With respect to the ground pressed by the structure or the ground penetrated through the structure, a part of the ground is removed to form a ground cross section in a state where a part of the side surface of the bottomed formwork is released. Or a removal mechanism that removes the ground to form a ground section so that at least a part of the structure penetrating the ground is exposed, and the ground section that is formed by removing with the removal mechanism. An infrared thermal imager that measures a temperature distribution and displays it on a screen with a distribution state and a ratio of each color in the ground section, and a ground property determination device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101504845B1 (en) 2013-12-30 2015-03-20 재단법인 에프아이티아이시험연구원 The water supply part structure of water discharge capacity test equipment for prefabricated vertical drain
JP2015172500A (en) * 2014-03-11 2015-10-01 大和ハウス工業株式会社 Contact tool, hardness estimation device, ruler for contact movement, hardness estimation method, and hardness estimation program
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