JP2011064007A

JP2011064007A - 地中の含水量測定用貫入ロッド

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Publication number: JP2011064007A
Application number: JP2009215924A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Hirose; 清廣▲せ▼
Original assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Current assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Priority date: 2009-09-17
Filing date: 2009-09-17
Publication date: 2011-03-31
Anticipated expiration: 2029-09-17
Also published as: JP5513048B2

Abstract

【課題】貫入試験において、貫入抵抗と併せて、地中の含水量を測定するための貫入ロッドを提供する。
【解決手段】地中の含水量測定用貫入ロッドは、地中に貫入してその含水量を測定可能な電極を周面に備えるロッド３と、必要に応じて当該ロッド３に順次継ぎ足される延長用ロッド４とを備え、ロッド３および延長用ロッド４は、各連結部位にコネクタ部９，１２，１３を有し、これらを電気的に接続して電極の検出信号を伝送するように構成されている。そのため、貫入ロッドを回転させても導線２，１４が捻れることがないので、回転貫入を要するスェーデン式サウンディング試験にも用いることが可能となる。そればかりか、延長用ロッド４の継ぎ足し作業が簡便になる。
【選択図】図３

Description

本発明は、貫入試験において、貫入抵抗と併せて、地中の含水量を測定するための貫入ロッドに関する。

従来から、貫入試験としては、標準貫入試験方法（ＪＩＳＡ１２１９）、オランダ式二重管コーン貫入試験方法（ＪＩＳＡ１２２０）、あるいはスェーデン式サウンディング試験方法（ＪＩＳＡ１２２１）が知られている。これら貫入試験は、何れも貫入ロッドを地中に貫入させてその貫入抵抗から地盤の硬度を判定するものである。

また、近年では、貫入試験に対する要望が、地盤硬度の判定に留まらず、地盤性状の判定にまで高まっている。そこで、特許文献１（特開２０００−７４７２４号公報）に示す地下水位計測装置がある。この地下水位計測装置は、先端に錐が取付けられた有孔管を有しており、当該有孔管には導線の先端に電極が取付けられた水位センサが挿入されている。また、有孔管の周囲には複数の円孔が穿設されており、当該有孔管を地中に貫入した際、円孔から水が流水し、有孔管内に貯留される。これを水位センサが検出することにより、地中の水位を測定するように構成されている。さらに、有孔管は順次継ぎ足して延長されるものであり、所望の深度における測定を可能に構成されている。この有孔管は標準貫入試験機に用いられ、貫入抵抗に加えて地中の水位も測定するように構成されている。

日本工業規格Ａ１２１９（標準貫入試験方法）日本工業規格Ａ１２２０（オランダ式二重管コーン貫入試験方法）日本工業規格Ａ１２２１（スェーデン式サウンディング試験方法）

特開２０００−７４７２４号公報

しかしながら、上記装置による試験範囲は、地中の貫入抵抗および水位の測定に留まり、地中の含水量を測定することはできない。また、含水層よりも下の層に、含水量の少ない層が存在する場合、構成上、これを検出することができない。このように、上記装置では、詳細な地中の状況を知ることができず、精密な地盤性状の判定を実現することができない。これでは、地盤沈下が危惧される土地を見逃す危険がある。さらに、上記装置では、スェーデン式サウンディング試験における回転貫入を試みた場合、導線が捻れるので、当該試験に用いることができない。また、有孔管の継ぎ足しの際には、水位センサの導線を計測器から取り外して延長用の有孔管を挿入して継ぎ足すか、あるいは水位センサを有孔管から抜き出して延長用の有孔管を継ぎ足す作業を要するため、作業効率が悪い。さらに、円孔に土砂が詰まる問題も発生するため、有孔管内に水が良好に流入せず、試験を正確に行うことができなかった。

本発明の地中の含水量測定用貫入ロッドは、上記課題に鑑みて創成されたものであり、地中に貫入してその含水量を測定可能な電極が取付けられたロッドと、必要に応じて当該ロッドに順次継ぎ足される延長用ロッドとを備える地中の含水量測定用貫入ロッドであって、前記ロッドおよび延長用ロッドは、各連結部位にコネクタ部を有し、これらを電気的に接続して前記電極の検出信号を伝送するように構成されていることを特徴とする。

なお、前記延長用ロッドは、外管と、この内管に挿入される内管とによる二重構造を成し、外管は前記ロッドあるいは次に継ぎ足される延長用ロッドの外管に螺合接続する一方、内管はロッドあるいは次に継ぎ足される延長用ロッドの内管にコネクタ部を結合させて電気的に接続して前記電極の検出信号を伝送するように構成されていることが望ましい。

なお、最後尾の延長用ロッドのコネクタ部には、ロータリコネクタが接続されていることが望ましい。

また、本発明の地中の含水量測定用貫入ロッドは、地中に貫入して、貫入抵抗および地中の含水量を試験データとして得る貫入試験に用いられ、地中に貫入するロッドと、その周面に取付けられて地中の含水量を測定可能な電極とを備えることを特徴とする。

なお、前記電極は、ロッドの周面と同一もしくは同一面付近となるようにして取付けられていることが望ましい。

請求項１に記載の地中の含水量測定用貫入ロッドにおいては、ロッドおよび延長用ロッドは、各連結部位にコネクタ部を有し、これらを電気的に接続して前記電極の検出信号を伝送可能に構成されている。そのため、電極から計測器まで延びる導線を用いずとも電極の検出信号の伝送が可能となる。従って、貫入ロッドを回転させても導線が捻れることがないので、回転貫入を要するスェーデン式サウンディング試験にも用いることが可能となる。そればかりか、延長用ロッドの継ぎ足し作業が簡便になる。

請求項２に記載の地中の含水量測定用貫入ロッドにおいては、延長用ロッドは、ロッドと螺合接続される外管と、ロッドとコネクタ部により電気的に接続される内管とから構成され、二重構造を成している。ところで、内管と外管とが一体の構成では、螺合接続により、外管と一体に内管が回転するため、コネクタ部同士に摺動摩擦が生じて劣化する。そこで、上記構成によれば、延長用ロッドの接続の際、外管と、内管とをそれぞれ別にしてロッドに接続するが可能となり、コネクタ部の連結時には摺動摩擦による劣化が生じない。

請求項３に記載の地中の含水量測定用貫入ロッドにおいては、ロータリコネクタを介して最後尾の延長用ロッドから計測器に検出信号が伝送される。これにより、ロッドを回転貫入しても、当該ロータリコネクタより計測器側では回転が静止される。そのため、最後尾の延長用ロッドから計測器への検出信号の伝送にケーブルを用いても、当該ケーブルは捻れず、その損傷を防止することができる。

請求項４に記載の地中の含水量測定用貫入ロッドにおいては、電極がロッドの周面に取付けられている。これにより、地中の深度毎の含水量を測定することができる。そのため、貫入抵抗と含水量とから地盤性状を高精度に判定することができる。しかも、地中では電極が土砂と確実に接触することになり、検出を良好に行うことができる。

請求項５に記載の地中の含水量測定用貫入ロッドにおいては、電極はロッドの周面と同一もしくは同一面付近となるようにして取付けられている。ところで、電極がロッドの周面から突出する構成では、貫入抵抗の測定時に抵抗として作用し、正確な貫入抵抗の測定が妨げられる。そこで、上記構成によれば、ロッドの貫入時に電極は回転抵抗として作用せず、従って貫入抵抗を精度良く測定することができる。

本発明に係る地中の含水量測定用貫入ロッドの一部切欠断面図である。本発明に係る地中の含水量測定用貫入ロッドの計測管を示す拡大断面図である。本発明に係る地中の含水量測定用貫入ロッドの延長用ロッドを示す一部切欠拡大断面図である。本発明に係る地中の含水量測定用貫入ロッドのロータリコネクタを示す一部切欠拡大断面図である。本発明に係る地中の含水量測定用貫入ロッドの打撃ブロックを示す一部切欠拡大断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１において、１は地中の含水量測定用貫入ロッド１であり、電気伝導度から地中の含水量を測定可能な電極２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを周面に備えたロッド３と、必要に応じてこのロッド３に順次継ぎ足して連結される延長用ロッド４とから構成されている。また、このロッド３の先端にはスタッドボルト５を介してスクリューポイント６が取り付けらている。これにより、スェーデン式サウンディング試験機に取付けられてロッド３および延長用ロッド４と一体に地中へ回転貫入するように構成されている。なお、本発明の地中の含水量測定用貫入ロッド１を標準貫入試験機に用いる場合には、先端にはスクリューポイント６に代えて動的コーン（図示せず）が取付けられる。

図２に示すように、前記ロッド３の周面は絶縁層７で被覆されている。そして、当該ロッド３には当該絶縁層７の上からリング状の４個の前記電極２’，２ｂ，２ｃ，２ｄ（以下、これら４個の電極２’，２ｂ，２ｃ，２ｄを総称して電極２’という）が通されて取付けられている。また、ロッド３には絶縁カラー８が外装させてあり、電極２’の検出面が絶縁カラー８の周面と同一もしくは同一面付近となるようにして取付けられている。さらに、ロッド３には、その中空穴３ａと直交しかつ当該中空穴３ａに連通する横穴３ｂが穿設されている。これら中空穴３ａおよび横穴３ｂには電極２’からそれぞれ延びる導線２が通され、詳細を後述する雌コネクタ部９へ電極２’の検出信号が伝送されるよう接続されている。

また、前記ロッド３の後端には雄ねじ部３ｃが形成されており、前記延長用ロッド４と螺合接続するように構成されている。さらに、当該ロッド３の後端には雌コネクタ部９が取付けられており、ロッド３の中空穴３ａに当該雌コネクタ部９の係合片９ａを挿入して固定されている。

図３に示すように、前記延長用ロッド４は、外管１０と、この外管１０に挿入される内管１１とによる二重構造を成している。外管１０には、その先端に前記ロッド３の雄ねじ部３ｃに螺合可能な雌ねじ部１０ａが形成されており、一方後端にはロッド３の雄ねじ部３ｃと形状を同じくする雄ねじ部１０ｂが形成されている。また、内管１１は、その先端に前記ロッド３の雌コネクタ部９に接続可能な雄コネクタ部１２を有しており、一方後端にはロッド３に取付けられた雌コネクタ部９と形状を同じくする雌コネクタ部１３を有している。そして、内管１１の雄コネクタ部１２と雌コネクタ部１３とは、内管１１内部に通された導線１４で接続されており、雄コネクタ部１２から雌コネクタ部１３へ検出信号を伝送するように構成されている。

また、雌コネクタ部９，１３は、ロッド３の中空穴３ａの内径および外管１０の貫通穴１０ｃの内径よりも大きな外径を成している。従って、外管１０および内管１１は全長を同じくするものであるが、内管１１の挿入時には、雌コネクタ部１３が外管１０の後端から露出するように位置しており、つまり延長用ロッド４の後端は、前記ロッド３の後端と同様の構成である。ここで、外管１０の中空穴１０ｃにおいては、その下端を段付き状にして収納部１０ｄが形成されており、内管１１を外管１０へ挿入した状態では、内管１１の雄コネクタ部１２は当該収納部１０ｄ内部に位置する。また、雌コネクタ部９，１３の外径は、当該収納部１０ｄの内径より小さく形成されている。従って、外管１０と内管１１とから成る延長用ロッド４の継ぎ足しにおいて、雌コネクタ部９，１３に雄コネクタ部１２を接続させると、これら雌コネクタ部９，１３および雄コネクタ部１２は収納部１０ｄ内部に位置する。

また、前記延長用ロッド４の外管１０の外周には長手方向に延びる長溝１０ｅが形成されており、例えば特許４２８７７０４号公報に示される貫入試験機のロッドチャックに取付けることができる。

図１および図４に示すように、前記延長用ロッド４の内管１１の雌コネクタ部１３にはロータリコネクタ１５が接続されている。さらに、このロータリコネクタ１５にはケーブル１６が接続されている。ロータリコネクタ１５は、回転側（延長用ロッド側）と固定側（ケーブル側）との間における検出信号の伝送を行う電気部品であり、前記導線２，１４および各コネクタ部９，１２，１３を介して伝送される検出信号をケーブル１６に伝送するように構成されている。一方ケーブル１６は計測器（図示せず）に接続されてこれに当該検出信号を伝送するものである。そして、計測器が検出信号を受けて、各深度あるいは各層における地中の含水量および貫入抵抗を解析して地盤性状を判定するように構成されている。

以下、本発明に係る地中の含水量測定用貫入ロッド１の使用方法を説明する。まず、ロッド３に延長用ロッド４を１本接続した状態の貫入ロッド１を、前述の方法で貫入試験機に装着するとともに、当該延長用ロッド４の雌コネクタ部１３にロータリコネクタ１５を接続する。そして、貫入試験機を作動して貫入ロッド１を所定の深度まで回転貫入する。このとき、ロッド３、延長用ロッド４の外管１０および内管１１は、一体に回転する。さらに深い位置まで貫入ロッド１を回転貫入させるには、延長用ロッド４を継ぎ足す。

ここで、延長用ロッド４を継ぎ足す方法を図２に沿って説明する。なお、図２は、ロッド３と延長用ロッド４の接続を示す図であるが、ロッド３の後端は延長用ロッド４の後端と構成を同じくするものである。従って、便宜上、以下の説明においては、ロッド３の後端を延長用ロッド４の後端と仮定して、図２に沿って説明する。まず、ロータリコネクタ１５を取り外してから、１本目の延長用ロッド４の外管１０の雄ねじ部１０ｂに、次の延長用ロッド４の外管１０の雌ねじ部１０ａを螺合接続する。次に、当該外管１０に内管１１を挿入して、その雄コネクタ部１２を１本目の延長用ロッドの内管の雌コネクタ部１３に挿入して接続する。最後に、最後尾の延長用ロッド４の内管１１の雌コネクタ部１３にロータリコネクタ１５を接続して、継ぎ足し作業は終了する。このように延長用ロッド４を順次継ぎ足すことにより、貫入ロッドは所望の深度まで回転貫入する。

本発明の地中の含水量測定用貫入ロッド１においては、回転貫入中、先端が岩に接触すると、延長用ロッド４の外管１０に応力が集中して折れてしまう場合がある。そこで、雌コネクタ部１３の外径が内管１１の貫通穴１０ｃの内径よりも小さく形成されている。これにより、貫入ロッド１を引き上げるとき、外管１０の後端と雌コネクタ部１３が係合するため、破断部位よりも上方に連結されている内管１１の全てを、地中に残すことなく確実に回収することができる。

また、貫入試験においては、先端が岩に接触したとき、作業効率の観点から、貫入ロッド１の後端に打撃を加えて岩を粉砕し、試験を続行する場合がある。そこで、打撃を加える場合、図５に示すように、ロータリコネクタ１５を取り外し、外管１０の雄ねじ部１０ｂには打撃用ブロック１７が取付けられる。この打撃用ブロック１７をハンマ（図示せず）で打撃することにより、岩を粉砕して試験を続行することができる。

１地中の含水量測定用ロッド
２導線
２’ 電極
２ａ電極
２ｂ電極
２ｃ電極
２ｄ電極
３ロッド
３ａ中空穴
３ｂ横穴
３ｃ雄ねじ部
４延長用ロッド
５スタッドボルト
６スクリューポイント
７絶縁層
８絶縁カラー
９雌コネクタ部
１０外管
１０ａ雌ねじ部
１０ｂ雄ねじ部
１０ｃ貫通穴
１０ｄ収納部
１０ｅ長溝
１１内管
１２雄コネクタ部
１３雌コネクタ部
１４導線
１５ロータリコネクタ
１６ケーブル
１７打撃用ブロック

Claims

地中に貫入してその含水量を測定可能な電極が取付けられたロッドと、必要に応じて当該ロッドに順次継ぎ足される延長用ロッドとを備える地中の含水量測定用貫入ロッドであって、
前記ロッドおよび延長用ロッドは、各連結部位にコネクタ部を有し、これらを電気的に接続して前記電極の検出信号を伝送するように構成されていることを特徴とする地中の含水量測定用貫入ロッド。
前記延長用ロッドは、外管と、この内管に挿入される内管とによる二重構造を成し、外管は前記ロッドあるいは次に継ぎ足される延長用ロッドの外管に螺合接続する一方、内管はロッドあるいは次に継ぎ足される延長用ロッドの内管にコネクタ部を結合させて電気的に接続して前記電極の検出信号を伝送するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の地中の含水量測定用貫入ロッド。
最後尾の延長用ロッドのコネクタ部には、ロータリコネクタが接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の地中の含水量測定用貫入ロッド。
地中に貫入して、貫入抵抗および地中の含水量を試験データとして得る貫入試験に用いる地中の含水量測定用貫入ロッドであって、
地中に貫入するロッドと、その周面に取付けられて地中の含水量を測定可能な電極とを備えることを特徴とする地中の含水量測定用貫入ロッド。
前記電極は、ロッドの周面と同一もしくは同一面付近となるようにして取付けられていることを特徴とする請求項４に記載の地中の含水量測定用貫入ロッド。