JP2012092572A - 貫入試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スウェーデン式サウンディング試験に適用する貫入試験装置として、貫入試験用ロッドを機械的にクランプした状態で地盤中に貫入でき、荷重の負荷及び切り離し、回転掘進を機械的手段で自動的に行って測定データの高い信頼性を確保する。
【解決手段】台車１上に、貫入試験用ロッドＲのチャック部２１及び回転駆動部２２を備えた荷重Ｗ１の載荷台２と、載荷台２を接続部材３Ａを介して切離し可能に支承する主流体圧シリンダ４Ａと、追加荷重Ｗ２，Ｗ３とする複数個の重錘５と、各重錘５を接続部材３Ｂ，３Ｃを介して各々切離し可能に支承する副流体圧シリンダ４Ｂ，４Ｃと、載荷台２の昇降ガイド枠６と、制御装置７とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、地盤中に貫入試験用ロッドを貫入し、その貫入状況の計測結果に基づいて地盤の硬軟と締まり具合（地盤支持強度）や土質を判定する、一般にスウェーデン式サウンディング試験と呼ばれる貫入試験を行うための装置に関する。

従来より、戸建住宅等の地盤調査には、ＪＩＳ規格に制定されたスウェーデン式サウンディング試験が行われている。このサウンディング試験は、図１０に示すように、掘進位置の地表に底板Ｐを置き、下端に掘進スクリュー部材（通称：スクリューポイント）Ｓが装着された鉄製またはステンレス鋼製の貫入試験用ロッドＲを該底板Ｐの孔Ｈから地盤Ｇに垂直に突き立て、このロッドＲの先端より50cmの位置にクランプＣ及びハンドルＨを取り付け、まずクランプＣ上に複数枚の円盤状の重錘Ｗ（10kgが２枚と25kgが３枚で計95kg、重錘Ｗ以外の重さ５kgとの合計で100kg)を順次載せてロッドＲの沈み込み状況（貫入量、貫入速度等）を観察して記録する。そして、全部の重錘Ｗを載せた段階でロッドＲの沈み込みがない場合、ハンドルＨによる回転で掘進させ、ロッドＲ表面の25cm刻みの目盛りｍにより、当該ロッドＲが25cm沈み込むのに要した回転回数を記録してゆく。なお、計測は、負荷50kg(約500Ｎ)、75kg(約750Ｎ)、100kg(約1000Ｎ）の３段階で行うのが普通である。

このような一般的なスウェーデン式サウンディング試験では、貫入試験用ロッドＲが最長１ｍであるため、継ぎ足しながら所定深度（通常は地下10ｍ）まで掘進させるが、その過程で貫入50cm毎に重錘Ｗの上げ下ろしを行う必要があるため、作業者は過酷な肉体労働を強いられる上、人手で該ロッドＲを保持・操作して且つ貫入速度や回転数等を目視観察で記録することから、作業者によって測定データのばらつきを生じ易いという難点があった。

そこで、本発明者らは先に、スウェーデン式サウンディング試験に適用する貫入試験装置として、チャック部及び回転駆動部を備えた昇降台を用い、そのチャック部にて貫入試験用ロッドをクランプし、流体圧シリンダの収縮駆動力による昇降台の下降に伴って該ロッドを地盤中に貫入させると共に、回転駆動部によって該ロッドを回転可能にしたもの（特許文献１）、チャック部及び回転駆動部を備えた所定重量の載荷台を持ち上げ用流体圧シリンダによって切り離し可能に支承し、そのチャック部で貫入試験用ロッドをクランプし、持ち上げ用流体圧シリンダから切り離した載荷台の自重による負荷で該ロッドを地盤中に貫入させると共に、該載荷台に重量負荷用流体圧シリンダによって追加荷重をかけ，また回転駆動部によって該ロッドを回転できるようにしたもの（特許文献２）、同様に持ち上げ用流体圧シリンダによって切り離し可能に支承した載荷台に対し、複数の重錘をマイナス荷重として各々連動連結手段を介して切り離し可能に連結し、載荷台の自重と重錘のマイナス荷重とでクランプした貫入試験用ロッドに対する載荷荷重をバランス変動させるようにしたもの（特許文献３）を提案している。

すなわち、前記提案に係る貫入試験装置によるスウェーデン式サウンディング試験では、貫入試験用ロッドをチャック部によって垂直にクランプした状態で地盤中に貫入できると共に、該ロッドに対する荷重の負荷及び増減、ならびに回転掘進を機械的手段によって自動的に行えるから、作業者に過酷な肉体労働を強いることなく、個人差のない測定データが得られ易いという利点がある。なお、これら貫入試験装置は、いずれも自走式車両に搭載する形態になっている。

特願平１０−８４４７号公報 特許第３１３８２２４号公報 特許第３０５６４４２号公報

しかしながら、貫入試験用ロッドの貫入速度は地盤組織の局所的変化によって不規則に且つ細かく変動するのが普通であり、特許文献１，２の貫入試験装置のように該ロッドへの載荷荷重（特許文献２では追加荷重）を流体圧シリンダの収縮駆動力で代替設定する方式では、該ロッドの貫入と共に不規則な速度で下降してゆく昇降台や載荷台に対して常時一定した荷重を加え続けることが困難であるため、人手で操作する旧来のスウェーデン式サウンディング試験とは異なった載荷状況になって得られる測定データに差を生じる懸念があった。

一方、特許文献３の貫入試験装置では、貫入試験用ロッドの載荷荷重を載荷台及び複数の重錘の重量で設定するため、旧来のスウェーデン式サウンディング試験と近い載荷状況になり、得られる測定データの信頼性が高くなるが、載荷台に対する重錘の連動連結手段が非常に複雑であることから、製作コストが嵩むと共に装置のコンパクト化が難しく、また故障を生じ易いという問題があった。すなわち，該連動連結手段は、装置本体の上部側に軸架した回転軸に載荷台用上部スプロケットを固定すると共に、複数の重錘用上部スプロケットをそれぞれ電磁クラッチを介して係脱可能に同軸に並設し、載荷台用上部スプロケットとその下方に設けた遊転用スプロケットとの間に載荷台用チェーンを掛装すると共に、各重錘用上部スプロケットとその下方に設けた遊転用スプロケットとの間に重錘用チェーンを掛装して、各重錘用チェーンには載荷台の荷重によって回転軸にかかるトルクに対抗するように重錘を連結する、という極めて複雑な構造になる。

本発明は、上述の事情に鑑みて、スウェーデン式サウンディング試験に適用する貫入試験装置として、貫入試験用ロッドを機械的にクランプした状態で地盤中に貫入できると共に、該ロッドに対する荷重の負荷及び切り離し、ならびに回転掘進を機械的手段で自動的に行って個人差のない測定データが得られる上、該測定データにスウェーデン式サウンディング試験としての高い信頼性を確保でき、しかも前記荷重の負荷及び切り離し機構が極めて簡素で作動信頼性及び耐久性に優れ、装置全体を低コストでコンパクトに構成できるものを提供することを目的としている。

上記目的を達成するための手段を図面の参照符号を付して示せば、請求項１の発明に係る貫入試験装置は、台車１上に、地盤に貫入させる貫入試験用ロッドＲをクランプするチャック部２１及びクランプされた貫入試験用ロッドＲを回転駆動させる回転駆動部２２を備えた所定重量（荷重Ｗ１）の載荷台２と、該載荷台２を接続部材３Ａを介して切離し可能に支承する１基の主流体圧シリンダ４Ａと、該載荷台２に追加荷重Ｗ２，Ｗ３として載せる複数個の重錘５，５と、これら重錘５，５を接続部材３Ｂ，３Ｃを介して各々切離し可能に支承する複数基の副流体圧シリンダ４Ｂ，４Ｃと、載荷台２を垂直ガイド手段（ガイドシャフト１６，１６）を介して昇降自在に保持する昇降ガイド枠６と、各流体圧シリンダ４Ａ〜４Ｃ及び回転駆動部２２の作動を司る制御装置７とが設けられ、主流体圧シリンダ４Ａ及び副流体圧シリンダ４Ｂ，４Ｃがピストンロッド４０の突出側を上にして垂直に配置し、これら流体圧シリンダ４Ａ〜４Ｃの各々のピストンロッド４０先端部と接続部材３Ａ〜３Ｃが、それぞれ上下相対位置によって支承状態と切離し状態とに転換すると共に、各接続部材３Ａ〜３Ｃとピストンロッド４０先端部（センサ検出部４３）との上下相対変位を検出して制御装置７に各流体圧シリンダ４Ａ〜４Ｃの作動制御信号を出力する位置検出センサ８Ａ〜８Ｃを具備してなるものとしている。

請求項２の発明は、上記請求項１の貫入試験装置において、各流体圧シリンダ４Ａ〜４Ｃのピストンロッド４０先端側に挿通軸部４１とその根元のフランジ部４２とを有し、該挿通軸部４１が対応する接続部材３Ａ〜３Ｃに設けた孔部３０に遊嵌状態に挿通配置すると共に、該孔部３０よりも径大のフランジ部４２で当該接続部材３Ａ〜３Ｃを受支するように構成されてなる。

請求項３の発明は、上記請求項１又は２の貫入試験装置において、位置検出センサ８Ａ〜８Ｃは、各接続部材３Ａ〜３Ｃに取り付けられてピストンロッド４０先端部の変位を非接触で検出する近接センサからなる構成としている。

請求項４の発明は、上記請求項１〜３の何れかの貫入試験装置において、載荷台２に、チャック部２１の回転を１／２回転毎に検知して制御装置７に検知信号を出力する回転検知センサ９が設けられてなる構成としている。

請求項５の発明は、上記請求項１〜４の何れかの貫入試験装置において、主流体圧シリンダ４Ａ及び副流体圧シリンダ４Ｂ，４Ｃが油圧シリンダであり、自走式の台車１上に油圧パワーユニット１１及び発電機１２が搭載されてなる構成としている。

次に、本発明の効果について、図面の参照符号を付して説明する。まず、請求項１の発明に係る貫入試験装置では、スウェーデン式サウンディング試験に際し、主流体圧シリンダ４Ａの伸長作動によって載荷台２を高位に配置すると共に、副流体圧シリンダ４Ｂ，４Ｃの伸長作動によって重錘５，５を該載荷台２から浮き離れた高位に保持し、この状態で貫入試験用ロッドＲを載荷台２のチャック部２１によって垂直姿勢にクランプする。そして、主流体圧シリンダ４Ａの収縮作動によって載荷台２を下降させてゆくと、貫入試験用ロッドＲの先端が地表に達して載荷台２の下降に抵抗を生じ、その下降が該シリンダ４Ａの収縮速度よりも遅れることで接続部材６Ａとピストンロッド４０先端部とが切り離され、もって載荷台２の重量が載荷荷重Ｗ１として貫入試験用ロッドＲに加わり、その荷重Ｗ１によって貫入試験用ロッドＲが地盤Ｇに貫入してゆく一方、位置検出センサ８Ａからの検出信号に基づき、以降は主流体圧シリンダ４Ａが該切り離し状態を維持するように収縮してゆく。

この載荷台２による荷重で貫入試験用ロッドＲの貫入が進まなくなれば、副流体圧シリンダ４Ｂを収縮作動して重錘５を下降させると、該重錘５が載荷台２上に載って停止することで、接続部材６Ｂと該シリンダ４Ｂの下降するピストンロッド４０先端部とが切り離され、もって載荷台２に重錘５の重量が加わり、その増加した荷重（Ｗ１＋Ｗ２）を受けて貫入試験用ロッドＲが地盤Ｇに貫入してゆくと共に、位置検出センサ８Ｂからの検出信号に基づき、以降は副流体圧シリンダ４Ｂも該切り離し状態を維持するように収縮してゆく。更に、この載荷荷重（Ｗ１＋Ｗ２）で貫入試験用ロッドＲの貫入が進まなくなれば、残る副流体圧シリンダ４Ｃを収縮作動して、同様に重錘５を載荷台２上に載せて追加荷重Ｗ３を加えることで貫入試験用ロッドＲが地盤Ｇに貫入してゆくと共に、重錘５Ｃの切り離しを検出した位置検出センサ８Ｃからの作動制御信号に基づき、副流体圧シリンダ４Ｃも該切り離し状態を維持するように収縮してゆく。また、更なる追加荷重用の重錘を備える場合は、貫入試験用ロッドＲの貫入停止時に同様にして追加荷重を加えて貫入を続行することになる。しかして、全ての重錘による追加荷重下でも貫入試験用ロッドＲの貫入が進まなくなれば、その荷重状態で回転駆動部２２を駆動し、貫入試験用ロッドＲを回転掘進で地盤Ｇに貫入させることになる。

この貫入試験装置によるスウェーデン式サウンディング試験によれば、貫入試験用ロッドＲを機械的にクランプした状態で地盤中に貫入できると共に、該ロッドＲに対する荷重Ｗ１〜Ｗ３の負荷及び切り離し、ならびに回転掘進を機械的手段で自動的に行って個人差のない測定データが得られる上、貫入試験用ロッドに対して載荷台２及び重錘５，５の重量を載荷荷重Ｗ１〜Ｗ３として実際に加えることから、人手で操作する旧来のスウェーデン式サウンディング試験に近い載荷状況になり、もって得られる測定データは該旧来方式による測定データとの差がなく高い信頼性を具備するものとなる。また、この貫入試験装置では、貫入試験用ロッドＲに対する初期荷重Ｗ１とする載荷台２の重量負荷及び切り離し、ならびに追加荷重Ｗ２，Ｗ３とする複数の重錘５，５の負荷及び切り離しを、垂直配置した流体圧シリンダ４Ａ〜４Ｃと各々に対応する接続部材６Ａ〜６Ｃ及び位置検出センサ８Ａ〜８Ｃとからなる同様の作動機構で行う上に、これら作動機構の構造が極めて簡素であることから、作動信頼性及び耐久性に優れると共に、装置全体を低コストでコンパクトに構成できるという利点がある。

請求項２の発明によれば、各流体圧シリンダ４Ａ〜４Ｃのピストンロッド４０先端側に設けた挿通軸部４１が対応する接続部材３Ａ〜３Ｃの孔部３０に遊嵌状態に挿通配置すると共に、該挿通軸部４１の根元にあるフランジ部４２で当該接続部材３Ａ〜３Ｃを受支する構成であるから、流体圧シリンダ４Ａ〜４Ｃの伸縮作動のみで載荷荷重の支承と切り離しの転換を確実に行え、該転換のために各別な駆動機構を付設する必要がなく、装置構成がより簡素になる。

請求項３の発明によれば、位置検出センサ８Ａ〜８Ｃは、各接続部材３Ａ〜３Ｃに取り付けられた近接センサからなり、ピストンロッド４０先端部の変位を非接触で検出できるから、その作動の確実性及び耐久性に優れるという利点がある。

請求項４の発明によれば、載荷台２に設けた回転検知センサ９により、チャック部２１の回転を１／２回転毎に検知して制御装置７に検知信号を出力するようにしているから、貫入試験用ロッドＲの回転掘進の際の回転数のカウントを自動的に正確に行える。

請求項５の発明によれば、主流体圧シリンダ４Ａ及び副流体圧シリンダ４Ｂ，４Ｃが油圧シリンダであり、自走式の台車１上に油圧パワーユニット１１及び発電機１２が搭載されているから、流体圧シリンダ４Ａ〜４Ｃの圧力源ならびに回転駆動部及び制御機構の電源を外部に求める必要がなく、装置全体を完全に独立した自走式車両として自在に移動でき、測定部位への装置移動が容易であると共に、各シリンダ４Ａ〜４Ｃの伸縮制御を油圧作動によって厳密な精度で行える。

本発明の一実施形態に係る貫入試験装置の正面図である。 同貫入試験装置の平面図である。 同貫入試験装置における載荷台及び重錘を持ち上げた状態を示す要部の正面図である。 同貫入試験装置における載荷台に対する重錘の載置状態を示し、（ａ）は要部の側面図、（ｂ）は同要部の縦断側面図である。 同貫入試験装置の主流体圧シリンダのピストンロッドと接続部材との接続部を示す平面図である。 同接続部の一部切欠側面図であって、（ａ）は支承状態、（ｂ）は切り離し状態を示す。 同貫入試験装置における一段目の載荷による貫入試験用ロッドの貫入動作を説明する模式図であって、（ａ）は載荷前の状態、（ｂ）は載荷後の状態を示す。 同二段目の載荷による貫入試験用ロッドの貫入動作を説明する模式図であって、（ａ）は載荷前の状態、（ｂ）は載荷後の状態を示す。 同三段目の載荷による貫入試験用ロッドの貫入動作を説明する模式図であって、（ａ）は載荷前の状態、（ｂ）は載荷後の状態を示す。 人手で操作する旧来のスウェーデン式サウンディング試験を示す正面図である。

本発明に係る貫入試験装置の一実施形態について図面を参照して具体的に説明する。図１〜図３において、１はクローラ１ａの駆動によって自走可能な台車であり、その前部に試験装置本体１０、中間部に油圧パワーユニット１１及び発電機１２、後部に走行用エンジン１３及び走行操作盤１４がそれぞれ搭載されると共に、発電機１２の上に制御装置７、走行用エンジン１３の片側にロッド立て１５が付設されている。なお、以下では、貫入試験を説明する便宜上、制御装置７の操作パネル７ａ側つまり図１に表われる側（台車１基準では右側）を正面として、前後左右の方向を規定する。

装置本体１０は、台車１のクローラ１ａ，１ａ間に配置した基枠１０ａ上に、左右支柱６ａ，６ｂ及び上下横桟６ｃ，６ｄよりなる縦長矩形の昇降ガイド枠６が立設され、該昇降ガイド枠６の正面側に、垂直ガイド手段としての左右一対の垂直ガイドシャフト１６，１６が上下端を挟持金具６０で固定して平行配置し、両垂直ガイドシャフト１６，１６に載荷台２がスライドブッシュ２０，２０を介して昇降自在に保持されている。また、昇降ガイド枠６の左支柱６ａから左側方へ張出する上下のブラケット６１，６２を介して主油圧シリンダ４Ａが、同じく左右支柱６ａ，６ｂから各々後方へ張出する上下のブラケット６３，６４を介して左右一対の副油圧シリンダ４Ｂ，４Ｃが、それぞれピストンロッド４０の突出側を上にして垂直に配置している。そして、主油圧シリンダ４Ａは載荷台２に設けた接続部材３Ａを介して当該載荷台２を、両副油圧シリンダ４Ｂ，４Ｃは接続部材３Ｂ，３Ｃを介して各々丸棒状の重錘５を、それぞれピストンロッド４０先端部で切り離し可能に支承している。

載荷台２は、図４（ａ）（ｂ）でも示すように、スライドブッシュ２０，２０を固着して昇降ガイド枠６の後方へ張出する水平下段部２ａに、左右側板部２ｃを介して前方へ張出する水平上段部２ｂが一体形成され、該水平上段部２ｂの左右位置に縦円筒状のハウジング２３とギヤードモータ２２ａとが固着され、該ハウジング２３には垂直方向に貫通する中空状の回転シャフト２４が軸受（図示省略）を介して回転自在に保持されている。そして、回転シャフト２４の上端部には該シャフト２４に挿通した貫入試験用ロッドＲをクランプするチャック部２１が設けられると共に、同下端部にはカムクラッチ２５を介してスプロケット２２ｂが取付けられており、該スプロケット２２ｂとギヤードモータ２２ａのスプロケット２２ｃとの間に無端チェーン２２ｄが巻装されて回転駆動部２２を構成している。

また、図４（ｂ）で示すように、チャック部２１の下面の径方向両側位置にセンサ検知突片２７，２７が突設されると共に、載荷台２の水平上段部２ｂに立設した逆Ｌ字形のブラケット２８を介して回転検知センサ９がセンサ検知突片２７の周回軌道上に対峙して取り付けられており、該回転検知センサ９がチャック部２１の１／２回転毎にセンサ検知突片２７の通過を検知して制御装置７へ検知信号を出力することにより、制御装置７にてチャック部２１の回転が自動的にカウントされるようになっている。

なお、昇降ガイド枠６の右支柱６ｂに沿って取り付けられたカバー板６５の前縁には貫入深度目盛り１７が表示されており、載荷台２の特定部位（通常は付設した指針・・図示省略）を基準にして該目盛りから貫入試験用ロッドＲの貫入深度を読み取るようになっている。また、基枠１０ａの右端（台車基準で前端）には貫入試験用ロッドＲの引き抜き時に台車１が傾くのを防ぐアウトリガー（図示省略）の取付部１８が設けてある。

接続部材３Ａは、図５及び図６で示すように、水平板部３１及び垂直板部３２よりなるＬ字枠形をなし、その水平板部３１に円形の孔部３０を有すると共に、垂直板部３２に近接センサからなる位置検出センサ８Ａが取り付けられており、載荷台２の水平上段部２ｂに立設された角筒状の支持柱２６の頂端に水平板部３１の一端側で固着されている。一方、油圧シリンダ４Ａのピストンロッド４０先端側は、接続部材３Ａの孔部３０よりも径小の挿通軸部４１と、その根元側に位置して該孔部３０よりも径大のフランジ部４２と、挿通軸部４１の頂端に固着された円盤状のセンサ検知部４３とを備えており、その挿通軸部４１を接続部材３Ａの孔部３０に遊嵌状態に挿通している。そして、主油圧シリンダ４Ａは、図６（ａ）の如く接続部材３Ａの水平板部３１をフランジ部４２で受支することにより、該接続部材３Ａ及び支持柱２６を含む載荷台２全体の重量を支承すると共に、図６（ｂ）の如くフランジ部４２が該接続部材３から相対的に下方へ離れることにより、載荷台２から切り離されるようになっている。

しかして、主油圧シリンダ４Ａの支承状態では、図６（ａ）の如くピストンロッド４０の頂端のセンサ検知部４３が接続部材３Ａの位置検出センサ８Ａと対向する位置になり、該センサ検知部４３を検出した位置検出センサ８Ａから制御装置７へ作動制御信号が出力される。一方、主油圧シリンダ４Ａの切り離し状態では、図６（ｂ）の如くセンサ検知部４３が下方へ変位して位置検出センサ８Ａによる検出領域から外れることになる。

接続部材３Ｂ，３Ｃは、接続部材３Ａと同様構造であり、その水平板部３１に孔部（図示省略）を有すると共に、垂直板部３２に近接センサからなる位置検出センサ８Ｂ，８Ｃがそれぞれ取り付けられているが、水平板部３１の一端側で各重錘５の頂端に固着されている。しかして、副油圧シリンダ４Ｂ，４Ｃは、それぞれ接続部材３Ｂ，３Ｃに対してピストンロッド４０の先端側で既述の主油圧シリンダ４Ａと同様構成で連結しており、接続部材３Ｂ，３Ｃに対する該ピストンロッド４０先端部の上下相対変位により、重錘５の支承状態と切り離し状態とに転換すると共に、頂端のセンサ検出部４３が検出領域に入った際に位置検出センサ８Ｂ，８Ｃから制御装置７へ作動制御信号を出力するようになっている。そして、各重錘５は、副油圧シリンダ４Ｂ，４Ｃの切り離し状態において、図６（ａ）（ｂ）で示すように、クッション部材５ａを嵌着した下端部で載荷台２の水平下段部２ａに載るようになっている。

ここで、主油圧シリンダ４Ａ及び副油圧シリンダ４Ｂ，４Ｃは、貫入試験（スウェーデン式サウンディング試験）において、載荷台２及び各重錘５の重量を載荷荷重として貫入試験用ロッドＲに負荷させる際、位置検出センサ８Ａ〜８Ｃによるセンサ検知部４３の検出時に収縮作動し、非検出下では伸縮停止するように作動制御され、もって常に収縮作動力が載荷荷重に加わらない状態に維持される。また、貫入試験用ロッドＲの載荷荷重のみによる貫入つまり自沈貫入では、カムクラッチ２５によって回転シャフト２４をスプロケット２２ｂから切り離すことにより、該貫入試験用ロッドＲが自由回転可能となる。

なお、図４（ａ）（ｂ）で示すように、昇降ガイド枠６の上側横桟６ｃには後方へ張出する棚部６６が設けてあり、この棚部６６に縦筒状のスライドブッシ１９，１９が嵌着されており、各重錘５が該スライドブッシ１９に上下移動自在に挿嵌している。また、図示を省略しているが、各重錘５の下端部のクッション部材と接続部材３Ｂ，３Ｃとの間には位置検出センサ８Ｂ，８Ｃに対する電気ケーブル用のガイド枠を取り付けるのが普通であり、そのガイド枠及び電気ケーブルの重量も重錘５の重量に加算される。更に、図示を省略しているが、昇降ガイド枠６には通常、昇降する載荷台２の上下限位置を設定するための位置検出センサが付設される。

上記構成の貫入試験装置では、一般的に、載荷台２の荷重Ｗ１を５００Ｎ（約５０ｋｇ）、各重錘５の荷重Ｗ２，Ｗ３を２５０Ｎ（約２５ｋｇ）にそれぞれ設定し、その荷重の組合せによって載荷荷重５００Ｎ（Ｗ１）、７５０Ｎ（Ｗ１＋Ｗ２）、１０００Ｎ（Ｗ１＋Ｗ２＋Ｗ３）での自沈貫入と、載荷荷重１０００Ｎでの回転掘進によるスウェーデン式サウンディング試験を行う。その前準備として、台車１を走行移動させて地盤測定位置で停止し、主油圧シリンダ４Ａ及び副油圧シリンダ４Ｂ，４Ｃを伸長作動させることにより、図３に示すように載荷台２及び重錘５，５を各々上限位置まで持ち上げ、この状態で載荷台２の中空状の回転シャフト２４に貫入試験用ロッドＲを挿通し、該ロッドＲをチャック部２１でクランプする。この準備段階では、載荷台２及び重錘５，５の各重量は接続部材３Ａ〜３Ｃを介して油圧シリンダ４Ａ〜４Ｃで支承されており、装着した貫入試験用ロッドＲは先端の掘進スクリュー部材Ｓが地表より高位で待機している。なお、貫入試験は、制御装置７の操作パネル７ａにある所要の指令ボタン（５００Ｎ、７５０Ｎ、１０００Ｎ、回転掘進の各ボタン）を順次押すことで、自動的に行われる。

試験開始で１段目の載荷荷重５００Ｎの指令ボタンを押すと、図７（ａ）で示すように、主油圧シリンダ４Ａが所定速度で収縮作動し、これに伴って載荷台２が該主油圧シリンダ４Ａに支承された状態で下降してゆく。そして、貫入試験用ロッドＲの先端が地表ＧＲに達し、地盤Ｇの抵抗によって載荷台２の下降がピストンロッド４０の下降よりも遅れると、図７（ｂ）で示すように、接続部材３Ａの受支が外れて切り離し状態になり、もって載荷台２の重量が貫入試験用ロッドＲに負荷し、載荷荷重５００Ｎ（Ｗ１）で該貫入試験用ロッドＲが地盤Ｇに貫入してゆく。この貫入段階では、ピストンロッド４０は位置検出センサ８Ａによるセンサ検知部４３の検出時に収縮作動し、非検出下では伸縮停止するから、その収縮作動力は載荷台２に負荷せず、且つ接続部材３Ａを受支する形にもならず、常に切り離し状態が維持される。

次に、この載荷荷重５００Ｎで貫入試験用ロッドＲの貫入が進まなくなったとき、２段目の載荷荷重７５０Ｎの指令ボタンを押すと、図８（ａ）で示すように、副油圧シリンダ４Ｂが所定速度で収縮作動し、これに伴って一方の重錘５が該副油圧シリンダ４Ｂに支承された状態で下降してゆき、該重錘５が載荷台２に載ることにより、図８（ｂ）で示すように、接続部材３Ｂの受支が外れて切り離し状態になり、もって載荷台２に重錘５の重量が加わって試験用ロッドＲに負荷し、載荷荷重７５０Ｎ（Ｗ１＋Ｗ２）で該貫入試験用ロッドＲが地盤Ｇに貫入してゆく。この貫入段階での副油圧シリンダ４Ｂは、やはり位置検出センサ８Ｂによるセンサ検知部４３の検出時に収縮作動し、非検出下では伸縮停止するから、重錘５に対する切り離し状態を維持する。

また、載荷荷重７５０Ｎで貫入試験用ロッドＲの貫入が進まなくなったとき、３段目の載荷荷重１０００Ｎの指令ボタンを押すと、図９（ａ）で示すように、副油圧シリンダ４Ｃが所定速度で収縮作動し、これに伴って他方の重錘５が該副油圧シリンダ４Ｃに支承された状態で下降してゆき、該重錘５が載荷台２に載ることにより、図９（ｂ）で示すように、接続部材３Ｃの受支が外れて切り離し状態になり、もって載荷台２に２個の重錘５，５の重量が加わって試験用ロッドＲに負荷し、載荷荷重１０００Ｎ（Ｗ１＋Ｗ２＋Ｗ３）で該貫入試験用ロッドＲが地盤Ｇに貫入してゆく。この貫入段階での副油圧シリンダ４Ｃも、副油圧シリンダ４Ｂと同様に位置検出センサ８Ｃで作動制御されるから、重錘５に対する切り離し状態を維持する。

更に、上記の載荷荷重１０００Ｎでも貫入試験用ロッドＲの貫入が進まなくなれば、回転掘進の指令ボタンを押すことでギヤードモータ２２ａが駆動し、カムクラッチ２５の接続を介して貫入試験用ロッドＲが所要速度で回転し、もって載荷荷重１０００Ｎでの回転掘進を行える。

なお、この貫入試験においては、測定データとして、一般的なスウェーデン式サウンディング試験と同じく各載荷荷重での貫入試験用ロッドＲの沈み込み状況（貫入量、貫入速度等）と回転掘進における２５ｃｍ沈み込み毎に要する回転回数を記録してゆくことになるが、これら記録を台車１に設置した適当なコンピュータ装置によって自動的に行うことが可能である。しかして、試験終了後に地盤に貫入している貫入試験用ロッドＲを引き抜く際は、まず両副油圧シリンダ４Ｂ，４Ｃを伸長作動させて重錘５，５を上限位置まで持ち上げてその荷重を除いた上で、主油圧シリンダ４Ａを伸長作動させて載荷台２を上昇させればよい。このとき、回転駆動部２２によって貫入試験用ロッドＲを貫入時とは逆方向に回転させれば、引き抜きがより容易になる。

このような貫入試験装置によるスウェーデン式サウンディング試験では、貫入試験用ロッドＲを機械的にクランプした状態で地盤中に貫入できると共に、該ロッドＲに対する荷重Ｗ１〜Ｗ３の負荷及び切り離し、ならびに回転掘進を機械的手段で自動的に行って個人差のない測定データが得られる。しかも、貫入試験用ロッドＲに対して載荷台２及び重錘５，５の重量を載荷荷重Ｗ１〜Ｗ３として実際に加える形での貫入試験であるから、人手で操作する旧来のスウェーデン式サウンディング試験に近い載荷状況となり、得られる測定データは該旧来方式による測定データとの差がなく高い信頼性を具備するものとなる。また、この貫入試験装置では、貫入試験用ロッドＲに対する初期荷重Ｗ１とする載荷台２の重量負荷及び切り離し、ならびに追加荷重Ｗ２，Ｗ３とする複数の重錘５，５の負荷及び切り離しを、垂直配置した油圧シリンダ４Ａ〜４Ｃと各々に対応する接続部材６Ａ〜６Ｃ及び位置検出センサ８Ａ〜８Ｃとからなる同様の作動機構で行う上に、これら作動機構の構造が極めて簡素であることから、作動信頼性及び耐久性に優れると共に、装置全体を低コストでコンパクトに構成できるという利点がある。

特に、実施形態のように、各流体圧シリンダ４Ａ〜４Ｃのピストンロッド４０先端側に設けた挿通軸部４１が対応する接続部材３Ａ〜３Ｃの孔部３０に遊嵌状態に挿通配置し、該挿通軸部４１の根元にあるフランジ部４２で当該接続部材３Ａ〜３Ｃを受支する構成とれば、流体圧シリンダ４Ａ〜４Ｃの伸縮作動のみで載荷荷重の支承と切り離しの転換を確実に行え、該転換のために各別な駆動機構を付設する必要がないから、装置構成がより簡素になる。加えて、位置検出センサ８Ａ〜８Ｃとして近接センサを用いることで、ピストンロッド４０先端部の変位を非接触で検出できるから、その作動の確実性及び耐久性が向上する。更に、実施形態のように、載荷台２に設けた回転検知センサ９により、チャック部２１の回転を１／２回転毎に検知して制御装置７に検知信号を出力する構成とすれば、貫入試験用ロッドＲの回転掘進の際の回転数のカウントを自動的に正確に行える。

載荷台２及び重錘５を切り離し可能に支承する流体圧シリンダとしては、エアシリンダも採用できるが、例示した油圧シリンダではピストンロッドの伸縮制御を油圧作動によって厳密な精度で行えるという利点がある。また、このように油圧シリンダを採用する場合に、実施形態のように台車１を自走式として油圧パワーユニット１１及び発電機１２を搭載する構成にすれば、油圧シリンダの圧力源ならびに回転駆動部及び制御機構の電源を外部に求める必要がなく、装置全体を完全に独立した自走式車両として自在に移動できると共に、測定部位への装置移動が容易になる。

なお、追加荷重の重錘５としては、実施形態では丸棒状で同重量の２個を用いているが、種々の形状を採用できると共に、個数は３個以上でもよいし、それらの重量が相互に異なっていてもよい。また、昇降ガイド枠６の垂直ガイド手段としては、実施形態で例示したガイドシャフト１６，１６に代えてガイドレールも採用可能である。その他、本発明に置いては、載荷台２及び昇降ガイド枠６の形状、接続部材３Ａ〜３Ｂの形状及び取付構造、台車１の形態等、細部構成については実施形態以外に種々設計変更可能である。

１ 台車
２ 載荷台
２１ チャック部
２２ 回転駆動部
３Ａ〜３Ｃ 接続部材
３０ 孔部
４Ａ 主油圧シリンダ
４Ｂ，４Ｃ 副油圧シリンダ
４０ ピストンロッド
４１ 挿通軸部
４２ フランジ部
４３ センサ検出部（ピストンロッド先端部）
５ 重錘
６ 昇降ガイド枠
７ 制御装置
８Ａ〜８Ｃ 位置検出センサ
９ 回転検出センサ
１０ 装置本体
１１ 油圧パワーユニット
１２ 発電機
１６ ガイドシャフト（垂直ガイド手段）
Ｇ 地盤
Ｒ 貫入試験用ロッド
Ｗ１〜Ｗ３ 荷重

Claims (5)

1. 台車上に、地盤に貫入させる貫入試験用ロッドをクランプするチャック部及びクランプされた貫入試験用ロッドを回転駆動させる回転駆動部を備えた所定重量の載荷台と、該載荷台を接続部材を介して切離し可能に支承する１基の主流体圧シリンダと、該載荷台に追加荷重として載せる複数個の重錘と、これら重錘を各々接続部材を介して切離し可能に支承する複数基の副流体圧シリンダと、前記載荷台を垂直ガイド手段を介して昇降自在に保持する昇降ガイド枠と、各流体圧シリンダ及び前記回転駆動部の作動を司る制御装置とが設けられ、
   前記主流体圧シリンダ及び副流体圧シリンダがピストンロッドの突出側を上にして垂直に配置し、これら流体圧シリンダの各々のピストンロッド先端部と前記接続部材が上下相対位置の変化によって支承状態と切離し状態とに転換すると共に、各接続部材とピストンロッド先端部との上下相対変位を検出して前記制御装置に各流体圧シリンダの作動制御信号を出力する位置検出センサを具備してなる貫入試験装置。
2. 前記の各流体圧シリンダのピストンロッド先端側に挿通軸部とその根元のフランジ部とを有し、該挿通軸部が対応する前記接続部材に設けた孔部に遊嵌状態に挿通配置すると共に、該孔部よりも径大の前記フランジ部で当該接続部材を受支するように構成されてなる請求項１に記載の貫入試験装置。
3. 前記位置検出センサは、各接続部材に取り付けられてピストンロッド先端部の変位を非接触で検出する近接センサからなる請求項１又は２に記載の貫入試験装置。
4. 前記載荷台に、前記チャック部の回転を１／２回転毎に検知して前記制御装置に検知信号を出力する回転検知センサが設けられてなる請求項１〜３の何れかに記載の貫入試験装置。
5. 前記主流体圧シリンダ及び副流体圧シリンダが油圧シリンダであり、自走式の前記台車上に油圧パワユニット及び発電機が搭載されてなる請求項１〜４の何れかに記載の貫入試験装置。

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