JP2014234629A

JP2014234629A - 地盤強度計測解析システム

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Publication number: JP2014234629A
Application number: JP2013116630A
Authority: JP
Inventors: 山内　優; Masaru Yamauchi; 優山内
Original assignee: TOSETSU DOBOKU CONSULTANT KK; Tosetsu Civil Engineering Consultant Inc
Current assignee: TOSETSU DOBOKU CONSULTANT KK; Tosetsu Civil Engineering Consultant Inc
Priority date: 2013-06-03
Filing date: 2013-06-03
Publication date: 2014-12-15

Abstract

【課題】直径２ｍ程度の小坑径トンネルにおいて、上方に向けて、掘削が可能なロータリーボーリングマシンと、地盤の硬軟を計測する地盤強度計測デバイスを備えた地盤強度計測解析システムを提供する。
【解決手段】地盤強度計測解析システムは、略水平の軸まわりに回動可能にロータリーボーリングマシンの本体３に固定され、スピンドル６と、スピンドルを上下方向に動かすフィードシリンダー７と、先端部に掘削用ビット１１が取り付けられたボーリングロッド１０と、ボーリングロッドを掴み、スピンドルの回転をボーリングロッドに伝えるチャック８とを備えたスピンドルヘッド５と、深度を計測する深度センサ２０と、ボーリングロッドの回転数を計測する回転センサ２１と、フィードシリンダーのフィード圧力を計測するフィード油圧センサ２２と、時計２３とを備え、掘削ビット１１が所定の深さの地盤を掘削するごとに、各センサが計測した計測データをメモリに記憶するように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、地盤強度、すなわち、地盤の硬軟を計測しつつ、地盤の掘削が可能な計測ロータリーボーリングマシンを備えた地盤強度計測解析システムに関するものであり、さらに詳細には、少なくとも、直径２ｍ程度の小坑径トンネルにおいて、上方に向けて、掘削が可能なロータリーボーリングマシンと、地盤の硬軟を計測する地盤強度計測デバイスを備えた地盤強度計測解析システムに関するものである。

土木・建築構造物の基礎設計に要する地質や地盤の硬軟を求める手法として、ロータリーボーリングマシンによる調査が広く用いられている。

ロータリーボーリングマシンによって地盤の硬軟を計測する方法としては、標準貫入試験という計測方法が一般的である。標準貫入試験とは、ボーリングロッドの先端に標準貫入試験用サンプラーを取り付け、地上のボーリングロッドにノッキングブロックを取り付け、このノッキングブロックに質量６３．５ｋｇの錘を７６ｃｍの高さから自由落下させ、サンプラーが地盤に３０ｃｍ貫入するのに要する落下回数を求め、地盤の硬軟の指標であるＮ値を求めるとともに、地質試料を採取する試験方法をいう。

特開２００３−７４０４５号公報

しかしながら、ロータリーボーリングマシンを用いて、標準貫入試験によって、地盤の硬軟を計測しつつ、地盤の掘削をする場合には、ボーリングロッドの先端に孔掘り用のコアチューブを取り付けて、孔を掘り、地盤を所定の深度にわたり掘削するたびに、全てのボーリングロッドとコアチューブを回収し、先端部に標準貫入試験用のサンプラーを付けたボーリングロッドに交換し、再び挿入して、Ｎ値を測定することが必要で、孔掘り用のコアチューブによって孔を掘る作業と、Ｎ値の測定作業とを同時にすることができず、時間がかかるという問題があるとともに、錘を自由落下させることが必要であるため、下向きにしか、地盤強度、すなわち、地盤の硬軟の計測ができないという問題があった。さらに、標準貫入試験によって得られたＮ値は深さ３０ｃｍの地盤の硬軟の平均値であるため、地盤陥没の調査において、数ｃｍオーダーの小さな空洞や地盤の局所的緩みの存在を検出することができないという問題もあった。

また、標準貫入試験は１５ｃｍの前打ちと、３０ｃｍの本打ちにより行う試験のため、幅１ｍの区間で２回までしか、地盤の硬軟を計測することができないという問題もあった。

他方、ロータリーパーカッションドリリングマシンに地盤の硬軟を計測する計測装置を取り付けて、掘削しながら、５ｍｍ毎に地盤の硬軟データを生成する計測ロータリーパーカッションドリリングマシンが知られている。この計測ロータリーパーカッションドリリングマシンにおいては、硬い地盤やコンクリートではロッドを回転させながら、主に油圧により、ハンマーを上下させ、その衝撃をロッドに伝えることによって打撃する機能を有しているため、掘削速度が速く、また、上向きに地盤の硬軟を計測することができるという利点を有している。

しかしながら、ロータリーパーカッションドリリングマシンに地盤の硬軟を計測する計測装置を取り付けた計測ロータリーパーカッションドリリングマシンは、サイズが大きいため、坑径が２．８ｍ以上のトンネルにしか適用できないという問題があった。

したがって、本発明は、直径２ｍ程度の小坑径トンネルにおいて、上方に向けて、掘削が可能なロータリーボーリングマシンと、地盤の硬軟を計測する地盤強度計測デバイスを備えた地盤強度計測解析システムを提供することを目的とするものである。

本発明のかかる目的は、ロータリーボーリングマシンを備え、少なくとも地盤の硬軟を計測する機能を有する地盤強度計測解析システムであって、
略水平の軸まわりに回動可能に前記ロータリーボーリングマシンの本体に固定され、スピンドルと、前記スピンドルの両側に配置され、前記スピンドルを上下方向に動かすフィードシリンダーと、先端部に掘削用ビットが取り付けられたボーリングロッドと、前記ボーリングロッドを掴み、前記スピンドルの回転を前記ボーリングロッドに伝えるチャックとを備えたスピンドルヘッドと、
前記スピンドルを回転可能な原動機と、
前記ボーリングロッドに水を供給する送水ポンプと、
前記掘削用ビットの深度を計測する深度センサと、
前記ボーリングロッドの回転数を計測する回転センサと、
前記フィードシリンダーのフィード圧力を計測するフィード油圧センサと、
時間を計測する時計と、
前記深度センサが計測した深度データに基づいて、前記掘削ビットが所定の深さの地盤を掘削するごとに、前記深度センサが計測した深度データ、前記回転センサが計測した前記ボーリングロッドの回転数データ、前記フィード油圧センサが計測した前記フィードシリンダーの油圧データおよび前記時計が計測した経過時間データを第一のメモリに格納する地盤強度計測解析デバイスを備えたことを特徴とする地盤強度計測解析システムによって達成される。

標準貫入試験は、質量６３．５ｋｇの錘を７６ｃｍの高さから自由落下させることによって、地盤強度、地盤の硬軟を示すＮ値を計測するものであるため、鉛直下向き方向の地盤の強度しか計測することができず、鉛直上向き方向の地盤の硬軟や、斜め方向の地盤の硬軟を計測することができないが、本発明によれば、ボーリングロッドの先端部に取り付けられた掘削用ビットを回転させて、地盤を掘削しつつ、深度センサによって深度データを、回転センサによってボーリングロッドの回転数データを、フィード油圧センサによってフィードシリンダーの油圧データを、時計によって経過時間データを、それぞれ計測し、第一のメモリに格納可能に構成されているから、鉛直上向き方向の地盤の硬軟や、斜め上向き方向の地盤の硬軟に関するデータを計測することが可能になる。

また、標準貫入試験においては、質量６３．５ｋｇの錘を７６ｃｍの高さから自由落下させ、外径４０．５ｍｍのボーリングロッドの先端に取り付けたサンプラーが地盤に３０ｃｍ貫入するのに要する落下回数を求めて、Ｎ値を算出し、地盤強度を計測するものであるため、計測されたＮ値は、３０ｃｍの深さの平均値であり、数センチオーダーの空洞があっても検出することができないが、本発明によれば、地盤を所定の深さだけ掘削するごとに、地盤の硬軟を計測することができるから、数センチオーダーの空洞も精度よく、検出することが可能になる。

さらに、本発明においては、地盤強度計測解析システムは、略水平の軸まわりに回動可能にロータリーボーリングマシンの本体に固定され、スピンドルと、前記スピンドルの両側に配置され、前記スピンドルを上下方向に動かすフィードシリンダーと、先端部に掘削用ビットが取り付けられたボーリングロッドと、前記ボーリングロッドを掴み、前記スピンドルの回転を前記ボーリングロッドに伝えるチャックとを備えたスピンドルヘッドを備えているに過ぎず、ロータリーパーカッションドリルに比べて、ロータリーボーリングマシンは小型であるから、坑径２ｍ程度のトンネルにおいても、地盤を掘削しつつ、地盤の硬軟に関するデータを計測することができる。

本発明の好ましい実施態様においては、前記地盤強度計測解析システムの前記地盤強度計測解析デバイスが、さらに、
前記深度センサが計測した深度データに基づいて、前記掘削ビットが所定の深さの地盤を掘削するごとに、前記第一のメモリに格納された前記回転センサが計測した前記ボーリングロッドの回転数データ、前記フィード油圧センサが計測した前記フィードシリンダーの油圧データおよび前記時計が計測した経過時間データに基づいて、掘削に要する掘削エネルギーを算出する制御手段と、
あらかじめ求められた掘削エネルギーと標準貫入試験によって求められたＮ値との相関関係を示す基準データを格納する第二のメモリを備え、
前記地盤強度計測解析デバイスが、前記基準データにしたがって、前記ボーリングロッドの回転数データ、前記フィードシリンダーの油圧データおよび前記経過時間データに基づいて、前記制御手段が算出した掘削エネルギーに対応するＮ値を、地盤の硬軟を示す指標として求めるように構成されている。

本発明の好ましい実施態様によれば、前記地盤強度計測解析システムの前記地盤強度計測解析デバイスが、第一のメモリに格納された回転センサが計測したボーリングロッドの回転数データ、フィード油圧センサが計測したフィードシリンダーの油圧データおよび時計が計測した経過時間データに基づいて、掘削に要する掘削エネルギーを算出する制御手段を備えているから、鉛直上向き方向の地盤の硬軟や、斜め方向の地盤の硬軟に関するデータを計測し、解析することが可能になる。

また、本発明の好ましい実施態様によれば、あらかじめ求められた、ボーリングロッドの回転数データ、フィードシリンダーの油圧データおよび経過時間データに基づいて、制御手段によって算出された掘削エネルギーと、標準貫入試験によって求められたＮ値との相関関係を示す基準データに基づいて、ボーリングロッドの回転数データ、フィードシリンダーの油圧データおよび経過時間データに基づいて算出した掘削エネルギーをＮ値に変換し、地盤の硬軟を示す指標として広く使われているＮ値を求めているから、標準貫入試験によって計測されたＮ値を用いた地盤評価方法にそのまま適用することが可能になる。

本発明のさらに好ましい実施態様においては、標準貫入試験により、標準貫入試験用孔を形成し、所定の深度の標準貫入試験区間のＮ値を求め、Ｎ値を求めた前記標準貫入試験用孔の近傍で、前記ロータリーボーリングマシンによって地盤の掘削をおこない、前記深度センサによって前記掘削ビットの深度を計測して、前記掘削ビットの深度データを生成し、前記回転センサによって前記ボーリングロッドの回転数を計測して、前記ボーリングロッドの回転数データを生成し、前記フィード油圧センサによってフィードシリンダーのフィード圧力を計測して、フィードシリンダーの油圧データを生成し、前記時計によって経過時間を計測して、経過時間データを生成し、前記地盤強度計測解析デバイスが、生成された前記掘削ビットの深度データ、前記ボーリングロッドの回転数データ、前記フィードシリンダーの油圧データおよび経過時間データに基づいて、前記標準貫入試験においてＮ値を求めた前記標準貫入試験区間の深度に対応する深度を有する区間を掘削するために要する掘削エネルギーを算出し、標準貫入試験によって求められた前記標準貫入試験区間のＮ値との相関関係を求めることによって、前記基準データが生成されている。

本発明の別の好ましい実施態様においては、標準貫入試験により、標準貫入試験用孔を形成し、所定の深度の標準貫入試験区間のＮ値を求め、Ｎ値を求めた前記標準貫入試験用孔の近傍で、前記ロータリーボーリングマシンとは異なるロータリーボーリングマシンによって地盤の掘削をおこない、前記深度センサによって前記掘削ビットの深度を計測して、前記掘削ビットの深度データを生成し、前記回転センサによって前記ボーリングロッドの回転数を計測して、前記ボーリングロッドの回転数データを生成し、前記フィード油圧センサによってフィードシリンダーのフィード圧力を計測して、フィードシリンダーの油圧データを生成し、前記時計によって経過時間を計測して、経過時間データを生成し、前記地盤強度計測解析デバイスとは異なる地盤強度計測解析デバイスが、生成された前記掘削ビットの深度データ、前記ボーリングロッドの回転数データ、前記フィードシリンダーの油圧データおよび経過時間データに基づいて、前記標準貫入試験においてＮ値を求めた前記標準貫入試験区間の深度に対応する深度を有する区間を掘削するために要する掘削エネルギーを算出し、標準貫入試験によって求められた前記標準貫入試験区間のＮ値との相関関係を求めることによって、前記基準データが生成されている。

本発明のさらに好ましい実施態様においては、地盤強度計測解析システムが、さらに、
前記第一のメモリに格納された前記深度センサが計測した深度データに基づいて、前記掘削ビットが所定の深さの地盤を掘削するごとに、前記第一のメモリに格納された前記ボーリングロッドの回転数データ、前記フィードシリンダーの油圧データおよび経過時間データに基づいて、掘削に要する掘削エネルギーを算出する地盤強度解析デバイスを備え、
前記地盤強度解析デバイスが、あらかじめ求められた、前記ボーリングロッドの回転数データ、前記フィードシリンダーの油圧データおよび前記経過時間データに基づいて算出された掘削エネルギーと標準貫入試験によって求められたＮ値との相関関係を示す基準データを格納する第三のメモリを備え、
前記地盤強度計測解析デバイスが、計測をしたデータを記録媒体にコピー可能な出力ポートを備え、
前記地盤強度解析デバイスが、前記記録媒体に書き込まれたデータを読み取り可能な入力ポートを備えている。

本発明の好ましい実施態様によれば、地盤強度解析デバイスが地盤強度を解析する機能を有しているから、地盤強度計測解析デバイスは、地盤強度を解析する機能を有していなくてもよく、単に、地盤強度、地盤の硬軟を解析するのに必要なデータを計測する機能を有していればよいから、地盤強度計測デバイスの構成を簡易化することができるとともに、地盤強度解析デバイスとして、地盤強度解析プログラムがインストールされた汎用性があるパーソナルコンピュータなどを用いることができ、簡易な構成で、地盤の硬軟を解析することが可能になる。

本発明のさらに好ましい実施態様においては、標準貫入試験により、標準貫入試験用孔を形成し、所定の深度の標準貫入試験区間のＮ値を求め、Ｎ値を求めた前記標準貫入試験用孔の近傍で、前記ロータリーボーリングマシンによって地盤の掘削をおこない、前記深度センサによって前記掘削ビットの深度を計測して、前記掘削ビットの深度データを生成し、前記回転センサによって前記ボーリングロッドの回転数を計測して、前記ボーリングロッドの回転数データを生成し、前記フィード油圧センサによってフィードシリンダーのフィード圧力を計測して、フィードシリンダーの油圧データを生成し、前記時計によって経過時間を計測して、経過時間データを生成し、前記地盤強度解析デバイスが、生成された前記掘削ビットの深度データ、前記ボーリングロッドの回転数データ、前記フィードシリンダーの油圧データおよび経過時間データに基づいて、前記標準貫入試験においてＮ値を求めた前記標準貫入試験区間の深度に対応する深度を有する区間を掘削するために要する掘削エネルギーを算出し、標準貫入試験によって求められた前記標準貫入試験区間のＮ値との相関関係を求めることによって、前記第三のメモリに格納された前記基準データが生成されている。

本発明の別の好ましい実施態様においては、標準貫入試験により、標準貫入試験用孔を形成し、所定の深度の標準貫入試験区間のＮ値を求め、Ｎ値を求めた前記標準貫入試験用孔の近傍で、前記ロータリーボーリングマシンとは異なるロータリーボーリングマシンによって地盤の掘削をおこない、前記深度センサによって前記掘削ビットの深度を計測して、前記掘削ビットの深度データを生成し、前記回転センサによって前記ボーリングロッドの回転数を計測して、前記ボーリングロッドの回転数データを生成し、前記フィード油圧センサによってフィードシリンダーのフィード圧力を計測して、フィードシリンダーの油圧データを生成し、前記時計によって経過時間を計測して、経過時間データを生成し、前記地盤強度解析デバイスとは異なる地盤強度解析デバイスが、生成された前記掘削ビットの深度データ、前記ボーリングロッドの回転数データ、前記フィードシリンダーの油圧データおよび経過時間データに基づいて、前記標準貫入試験においてＮ値を求めた前記標準貫入試験区間の深度に対応する深度を有する区間を掘削するために要する掘削エネルギーを算出し、標準貫入試験によって求められた前記標準貫入試験区間のＮ値との相関関係を求めることによって、前記第三のメモリに格納された前記基準データが生成されている。

本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記地盤強度計測解析デバイスが、前記深度センサによって計測された深度データ、前記回転センサによって計測された前記ボーリングロッドの回転数データ、前記フィード油圧センサによって計測された前記フィードシリンダーのフィード圧力データおよび前記時計によって計測された経過時間データを、前記記録媒体にコピー可能で、前記地盤強度解析デバイスが、前記深度センサによって計測された深度データ、前記回転センサによって計測された前記ボーリングロッドの回転数データ、前記フィード油圧センサによって計測された前記フィードシリンダーのフィード圧力データおよび前記時計によって計測された経過時間データを前記記録媒体から読み取り可能に構成されている。

本発明によれば、直径２ｍ程度の小坑径トンネルにおいて、上方に向けて、掘削が可能なロータリーボーリングマシンと、地盤の硬軟を計測する地盤強度計測デバイスを備えた地盤強度計測解析システムを提供することが可能になる。

図１は、本発明の好ましい実施態様にかかるスピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンを備えた地盤強度計測解析システムの略側面図である。図２は、図１に示されたスピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンを備えた地盤強度計測解析システムの略正面図である。図３は、本実施態様にかかるスピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンに設けられた地盤強度計測解析装置の制御系、検出系、表示系および入力系を示すブロックダイアグラムである。図４は、標準貫入試験によってＮ値を求め、スピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンを備えた地盤強度計測解析システムによって掘削エネルギーを求める際の概念図である。図５は、Ｎ値と掘削エネルギーとがプロットされた両対数グラフである。図６は、掘削用ビットが下向きになるように、スピンドルヘッドを回動させたスピンドル型油圧フィード式ロータリーボーリングマシンの略正面図である。図７は、本発明の別の好ましい実施態様にかかる地盤強度計測解析システムのスピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンの略側面図である。図８は、図７に示されたスピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンの地盤強度計測装置の制御系、検出系、表示系、入力系および出力系を示すブロックダイアグラムである。図９は、本発明の別の好ましい実施態様にかかる地盤強度計測解析システムを構成するパーソナルコンピュータの制御系、検出系、表示系および入力系のブロックダイアグラムである。

図１は、本発明の好ましい実施態様にかかるスピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンを備えた地盤強度計測解析システムの略側面図であり、図２は、図１に示されたスピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンを備えた地盤強度計測解析システムの略正面図である。

図１および図２に示されるように、本実施態様にかかるスピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンは、自走するためのクローラトラック１を備え、クローラトラック１は台枠２を支持している。台枠２の上面にはロータリーボーリングマシン本体３が固定されている。図１および図２において、参照番号４で示されているのは、アウトリガーである。

本実施態様において、スピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンは水路トンネル内に位置し、鉛直下向き方向だけではなく、鉛直上向き方向にも、地盤を掘削しつつ、地盤強度、すなわち、地盤の硬軟を計測し、解析することができるように構成されている。

図１および図２に示されるように、ロータリーボーリングマシン本体３は、その前側に、スピンドルヘッド５を備えている。スピンドルヘッド５は、スピンドル６と、スピンドル６の両側に配置され、スピンドル６を上下方向に動かすための油圧シリンダーからなるフィードシリンダー７と、ボーリングロッド１０と、ボーリングロッド１０を掴み、スピンドル６の回転をボーリングロッド１０に伝えるチャック８を備えている。ボーリングロッド１０はスピンドル６の中を貫通し、チャック８によって把持されており、ボーリングロッド１０とスピンドル６が、チャック８によって結合されている。ボーリングロッド１０の先端部には、掘削用ビット１１が取り付けられている。

スピンドルヘッド５は、略水平の回動軸１２まわりに回動可能に構成されているが、地盤掘削時は、スピンドルヘッド５が回動しないように、ボルトなどでロータリーボーリングマシン本体３に固定される。

図１および図２において、参照番号１３で示されているのは、水路トンネルであり、本実施態様にかかる計測ロータリーボーリングマシンは水路トンネル１３内に位置している。

図１および図２に示されるように、ロータリーボーリングマシン本体３は、さらに、ボーリング掘削水をボーリングロッド１０に送るための送水ポンプ１５と、モーターまたはエンジンよりなる原動機１６と、モータスイッチ１７を備えている。原動機１６の回転力は、傘歯車（図示せず）によって、スピンドル６に伝達され、さらに、チャック８およびボーリングロッド１０を介して、掘削用ビット１１に伝達されるように構成されている。

ロータリーボーリングマシン本体３は、さらに、検出手段として、ワイヤーエンコーダなどにより掘削ビット１１の深度を計測する深度センサ２０と、ボーリングロッド１０の回転数を計測する回転センサ２１と、フィードシリンダー７のフィード圧力を計測するフィード油圧センサ２２と、時計（図示せず）を備えている。

図１および図２において、参照番号３０で表わされているのは水槽であり、本実施態様においては、水路トンネル１３内に溜まった水が給水ポンプ３１によって、水槽３０に溜められるように構成されている。水槽３０内の水は、給水ホース３２によって、ウォーターシーベル３３に供給され、ウォーターシーベル３３からボーリングロッド１０に供給される。

さらに、図１および図２に示されるように、スピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンを備えた地盤強度計測解析システムは、地盤強度計測解析装置本体３５と、ディスプレイ３６を備え、地盤強度計測解析装置本体３５を操作する地盤強度計測解析装置操作部３７を備えている。

深度センサ２０、回転センサ２１およびフィード油圧センサ２２は配線ケーブル３８によって、地盤強度計測解析装置操作部３７および地盤強度計測解析装置本体３５に接続され、地盤強度計測解析装置本体３５および地盤強度計測解析装置操作部３７が電源ケーブル３９によって電源（図示せず）に接続されている。

図３は、本実施態様にかかるスピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンに設けられた地盤強度計測解析装置の制御系、検出系、表示系および入力系を示すブロックダイアグラムである。

図３に示されるように、地盤強度計測解析装置の制御系は、地盤強度計測解析装置全体の動作を制御するコントロールユニット４０と、地盤強度計測解析装置の制御プログラムを格納するＲＯＭ４１と、各種データを記憶可能なＲＡＭ４２を備えている。

本実施態様において、ＲＡＭ４２は、深度センサ２０によって計測された掘削ビット１１の深度データ、回転センサ２１によって計測されたボーリングロッド１０の回転数データ、フィード油圧センサ２２によって計測されたフィードシリンダー７の油圧データおよび時計２３によって計測された経過時間データを記憶する第一のメモリ領域４２Ａと、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経時時間データに基づいて算出された地盤を掘削するのに必要な時間（ｓ）と推力（MPa）を乗算して得られた掘削エネルギーを記憶する第二のメモリ領域４２Ｂと、あらかじめ生成された掘削エネルギーと標準貫入試験によって求められたＮ値との相関関係を示す基準データを記憶する第三のメモリ領域４２Ｃを備えている。

図３に示されるように、地盤強度計測解析装置の検出系は、深度センサ２０、回転センサ２１、フィード油圧センサ２２および時計２３を備えている。

図３に示されるように、地盤強度計測解析装置の表示系は、ディスプレイ３６を備え、地盤強度計測解析装置の入力系は、地盤強度計測解析装置操作部３７を備えている。

以上のように構成された本実施態様にかかるスピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンを備えた地盤強度計測解析システムにおいては、地盤の掘削および地盤の硬軟の計測に先立って、鉛直下向き方向に地盤を掘削するのに要する掘削エネルギー（深さ１ｃｍごとに、地盤を掘削するのに要する掘削時間（ｓ）と推力（MPa）との乗算値）の平均値Ｅと標準貫入試験によって計測されたＮ値との相関関係が計測され、基準データが生成される。

基準データは、本実施態様にかかるスピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンとは別のスピンドル型油圧フィード式ロータリーボーリングマシンに計測装置を取り付けた地盤強度計測装置によって、地盤を掘削して、鉛直下向き方向に深さ１ｃｍごとに、地盤を掘削するのに要する掘削エネルギーを求め、標準貫入試験によって計測されたＮ値との相関関係を求めることによって生成することもできるが、本実施態様においては、スピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンを備えた地盤強度計測解析システムによって地盤を掘削して、鉛直下向き方向に深さ１ｃｍごとに、地盤を掘削するのに要する掘削エネルギーを求め、標準貫入試験によって計測されたＮ値との相関関係を求めて、基準データを生成するように構成されている。

図４は、標準貫入試験によってＮ値を求め、スピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンを備えた地盤強度計測解析システムによって掘削エネルギーを求める際の概念図である。

図４に示されるように、ボーリングロッドの先端に取り付けられた孔掘り用のコアチューブによって、Ｎ値を測定する地盤に標準貫入試験用孔５０を掘り、地盤を所定の深度にわたり掘削するたびに、ボーリングロッドとコアチューブを回収し、先端部に標準貫入試験用のサンプラーを付けたボーリングロッドを再び孔内に挿入し、地上のボーリングロッドにノッキングブロックを取り付け、このノッキングブロックに質量６３．５ｋｇの錘を７６ｃｍの高さから自由落下させ、サンプラーが地盤に３０ｃｍ貫入するのに要する落下回数を求め、地盤の硬軟の指標であるＮ値が求められる。図４において、参照符号５０ａは３０ｃｍの深さの標準貫入試験区間を示し、標準貫入試験用孔５０の深さ１ｍごとに、３０ｃｍの深さの標準貫入試験区間５０ａでＮ値が測定される。標準貫入試験は所定の深さまで、繰り返され、次々に、Ｎ値が求められる。

こうして、Ｎ値の測定が完了すると、オペレータによって地盤強度計測解析装置操作部３７が操作されて、標準貫入試験によって求められたＮ値が、Ｎ値が測定された標準貫入試験区間５０ａに対応付けられて、ＲＡＭ４２の第二のメモリ領域４２Ｂに格納される。

一方、標準貫入試験がおこなわれる地盤の近傍、たとえば、水平方向に１ｍ離間をした位置に、スピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンを備えた地盤強度計測解析システムが位置決めされ、掘削用ビット１１が鉛直下向き方向を向くように、スピンドルヘッド５が回動軸１２まわりに回動されて、ボルトなどにより、ロータリーボーリングマシン本体３に固定される。

次いで、モータスイッチ１７がオンされ、原動機１６が駆動される。この時点では、図示しないクラッチが繋がれていないため、スピンドル６は停止状態に保持される。

その後、送水ポンプ１５が駆動され、ボーリング掘削水のボーリングロッド１０への循環が開始される。

次いで、クラッチが繋がれて、原動機１６の回転力が傘歯車（図示せず）を介して、スピンドル６に伝達され、チャック８およびボーリングロッド１０を介して、ボーリングロッド１０の先端部に取付けられている掘削用ビット１１に伝達されて、掘削用ビット１１が回転される。

その後、オペレータによって、地盤強度計測解析装置操作部３７が操作されて、計測開始信号がコントロールユニット４０に入力され、計測開始信号を受けると、コントロールユニット４０は深度センサ２０による掘削ビット１１の深度の計測、回転センサ２１によるボーリングロッド１０の回転数の計測、フィード油圧センサ２２によるフィードシリンダー７のフィード圧力の計測および時計２３による経過時間の計測を開始させる。

次いで、オペレータによって油圧ハンドル（図示せず）が操作されて、フィードシリンダー７がオンされ、掘削用ビット１１による地盤の掘削が開始され、ボーリング孔５１が形成される。

このようにして、掘削用ビット１１による鉛直下向き方向の地盤の掘削が開始されると、コントロールユニット４０は、深度センサ２０によって生成される掘削用ビット１１の深度データに基づいて、深さ１ｃｍの地盤を掘削するごとに、回転センサ２１によって計測されて生成されたボーリングロッド１０の回転数データ、フィード油圧センサ２２によって計測されて生成されたフィードシリンダー７の油圧データおよび時計２３によって計測されて生成された経過時間データを、掘削用ビット１１の深度データとともに、ＲＡＭ４２の第一のメモリ領域４２Ａに記憶させる。

コントロールユニット４０は、同様な計測を、ボーリング孔５１の深さが、標準貫入試験用の孔５０の深さと等しくなるまで、繰り返し、深さ１ｃｍの地盤を掘削するごとに、回転センサ２１によって計測されて生成されたボーリングロッド１０の回転数データ、フィード油圧センサ２２によって計測されて生成されたフィードシリンダー７の油圧データおよび時計２３によって計測されて生成された経過時間データを、掘削用ビット１１の深度データとともに、ＲＡＭ４２の第一のメモリ領域４２Ａに記憶させる。

掘削ビット１１の深度データに基づいて、ボーリング孔５１の深さが標準貫入試験用の孔５０の深さに等しくなると、掘削ビット１１の深度データ、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データのＲＡＭ４２の第一のメモリ領域４２Ａへの格納が完了し、オペレータは地盤強度計測解析装置操作部３７に基準データ生成信号を入力する。

基準データ生成信号はコントロールユニット４０に出力され、基準データ生成信号を受けると、コントロールユニット４０はＲＡＭ４２の第一のメモリ領域４２Ａにアクセスして、掘削ビット１１の深度データ、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データを読み出し、深さ３０ｃｍの標準貫入試験区間の深度に対応する深度のボーリング孔５１内の深さ３０ｃｍのボーリング区間５１ａ内において、深さ１ｃｍの地盤を掘削するごとに、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データに基づいて、掘削するのに要した掘削時間（ｓ）と推力（MPa）を求め、掘削時間（ｓ）と推力（MPa）を乗算して、掘削エネルギーを算出する。こうして、深さ３０ｃｍのボーリング区間５１ａ内の深さ１ｃｍの地盤を掘削するごとに算出された掘削エネルギーの平均値Ｅを求め、ＲＡＭ４２の第二のメモリ領域４２Ｂに格納する。ここに、ボーリングロッド１０の回転数データは、掘削時に、ボーリングロッド１０の回転数が変化した場合に、深さ１ｃｍの地盤を掘削するのに要した掘削時間の補正のために用いられる。

同様にして、次々に、深さ３０ｃｍの標準貫入試験区間の深度に対応する深度のボーリング孔５１内の深さ３０ｃｍのボーリング区間５１ａ内の深さ１ｃｍの地盤を掘削するごとに、深さ１ｃｍの地盤を掘削するのに要した時間（ｓ）と推力（ＭＰａ）の積を求め、深さ３０ｃｍ分の掘削エネルギーの平均値ＥをＲＡＭ４２の第二のメモリ領域４２Ｂに格納する。

こうして、すべてのボーリング区間５１ａの掘削エネルギーの平均値Ｅを算出し、ＲＡＭ４２の第二のメモリ領域４２Ｂに格納すると、コントロールユニット４０は、Ｎ値と、そのＮ値が計測された標準貫入試験区間５０ａの深度に対応する深度のボーリング区間５１ａの掘削エネルギーの平均値Ｅとを次々に、両対数座標にプロットする。

図５は、このようにして、Ｎ値と掘削エネルギーの平均値Ｅとがプロットされた両対数グラフを示している。

図５に示されるように、通常、Ｎ値と掘削エネルギーの平均値Ｅとは線形の関係にはないので、コントロールユニット４０は、最小二乗法を用いて、近似直線を求め、求められた近似直線に基づいて、掘削エネルギーの平均値ＥとＮ値との相関関係を示す基準データを作成して、ＲＡＭ４２の第三のメモリ領域４２Ｃに格納する。

こうして、掘削エネルギーの平均値ＥとＮ値との相関関係を示す基準データがＲＡＭ４２の第三のメモリ領域４２Ｃに格納されると、本実施態様にかかるスピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンによって、地盤を掘削しつつ、地盤の硬軟を計測し、地盤を掘削するのに要する掘削エネルギーを深さ１ｃｍごとに、Ｎ値に変換することが可能になる。

水路トンネル１３の上方の地盤を上向きに掘削しつつ、地盤の硬軟を計測し、解析する場合には、オペレータによって、スピンドルヘッド５が回動軸１２まわりに回転され、図１および図２に示されるように、掘削用ビット１１が鉛直上向き方向を向くように、スピンドルヘッド５がセットされて、ボルトなどでロータリーボーリングマシン本体３に固定される。

その後、オペレータによって、モータスイッチ１７がオンされ、原動機１６が駆動される。この時点では、クラッチ（図示せず）が繋がれていないため、スピンドル６は停止状態に保持される。

次いで、送水ポンプ１５が駆動され、ボーリング掘削水のボーリングロッド１０への循環が開始される。このとき、水槽３０内の水が、給水ホース３２を通って、ウォーターシーベル３３に供給され、ウォーターシーベル３３から掘削部に供給される。水槽３０内には、水路トンネル１３内に溜まった水が、給水ポンプ３１によって補充される。

さらに、クラッチが繋がれて、原動機１６の回転力が傘歯車（図示せず）を介して、スピンドル６に伝達され、チャック８およびボーリングロッド１０を介して、ボーリングロッド１０の先端部に取付けられている掘削用ビット１１に伝達されて、掘削用ビット１１が回転される。

次いで、オペレータによって油圧ハンドル（図示せず）が操作されて、フィードシリンダー７がオンされ、掘削用ビット１１が上方に移動されつつ、回転して、地盤が上方に向けて、掘削される。

地盤を上方に向けて、掘削しつつ、深度センサ２０によって計測された掘削用ビット１１の深度データに基づいて、コントロールユニット４０は、掘削用ビット１１によって地盤を深さ１ｃｍ掘削するごとに、深度センサ２０によって計測された掘削用ビット１１の深度データ、回転センサ２１によって計測されたボーリングロッド１０の回転数データ、フィード油圧センサ２２によって計測されたフィードシリンダー７の油圧データおよび時計２３によって計測された経過時間データをＲＡＭ４２の第一のメモリ領域４２Ａに記憶する。

コントロールユニット４０は、掘削用ビット１１によって深さ１ｃｍの地盤を掘削するごとに、掘削用ビット１１の深度データ、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データをＲＡＭ４２の第一のメモリ領域４２Ａに格納し、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データに基づいて、深さ１ｃｍの地盤を掘削するのに要した掘削時間（ｓ）と推力（MPa）を求め、掘削時間（ｓ）と推力（MPa）を乗算して、深さ１ｃｍの当該区間を掘削するのに要した掘削エネルギーを算出する。算出された深さ１ｃｍの当該区間を掘削するのに要した掘削エネルギーの値はＲＡＭ４２の第二のメモリ領域４２Ｂに格納される。

次いで、コントロールユニット４０は、ＲＡＭ４２の第三のメモリ領域４２Ｃに格納された基準データを読み出し、掘削エネルギーとＮ値との相関関係を示す基準データに基づいて、深さ１ｃｍの当該区間を掘削するのに要する掘削エネルギーの値に対応するＮ値を求めて、掘削ビット１１の深度および掘削エネルギーの値とともに、ディスプレイ３６に表示する。このように、本実施態様にかかる地盤強度計測解析システムにおいては、地盤を掘削しつつ、深さ１ｃｍごとに、当該地盤のＮ値を、地盤の深度とともに、リアルタイムにディスプレイ３６に表示することができる。

同様にして、掘削ビット１１によって深さ１ｃｍの地盤を掘削するごとに、掘削用ビット１１の深度データ、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データをＲＡＭ４２の第一のメモリ領域４２Ａに格納するとともに、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データに基づいて、深さ１ｃｍの地盤を掘削するのに要した掘削時間（ｓ）と推力（MPa）を求め、掘削時間（ｓ）と推力（MPa）を乗算して、深さ１ｃｍの当該区間を掘削するのに要した掘削エネルギーを算出し、基準データに基づいて、算出された掘削エネルギーに対応するＮ値を求め、掘削ビット１１の深度および掘削エネルギーの値とともに、ディスプレイ３６に表示する。

こうして、掘削用ビット１１の深度データに基づいて、掘削された地盤の上向きの深さが所定の深さに達したと、オペレータが判定すると、オペレータによって、モータスイッチ１７がオフされ、地盤強度計測解析装置操作部３７に地盤強度計測解析終了信号が入力されて、地盤の掘削、地盤の硬軟の計測および解析が完了する。

一方、下方の地盤を掘削し、地盤強度の計測および解析を行う場合には、ボルトなどを外して、回動軸１２まわりに、スピンドルヘッド５を回動させて、掘削用ビット１１が下方を向いた位置で、ボルトなどで、スピンドルヘッド５をロータリーボーリングマシン本体３に固定する。

図６は、掘削用ビット１１が下向きになるように、スピンドルヘッド５を回動させたスピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンの略正面図である。

掘削用ビット１１が下方を向いた位置で、ボルトなどを用いて、スピンドルヘッド５をロータリーボーリングマシン本体３に固定すると、オペレータによって、モータスイッチ１７がオンされ、原動機１６が駆動される。この時点では、クラッチ（図示せず）が繋がれていないため、スピンドル６は停止状態に保持される。

さらに、オペレータによって、送水ポンプ１５が駆動され、ボーリング掘削水のボーリングロッド１０への循環が開始される。このとき、水槽３０内の水が、給水ホース３２を通って、ウォーターシーベル３３に供給され、ウォーターシーベル３３から掘削部に供給される。水槽３０内には、水路トンネル１３内に溜まった水が、給水ポンプ３１によって補充される。

次いで、オペレータによって油圧ハンドル（図示せず）が操作されて、フィードシリンダー７がオンされ、掘削用ビット１１が上方に移動されつつ、回転して、地盤が下方に向けて、掘削される。

こうして、深度センサ２０によって計測された掘削用ビット１１の深度データに基づいて、コントロールユニット４０は、掘削用ビット１１によって、深さ１ｃｍの地盤が掘削されるごとに、深度センサ２０によって生成された掘削用ビット１１の深度データ、回転センサ２１によって生成されたボーリングロッド１０の回転数データ、フィード油圧センサ２２によって生成されたフィードシリンダー７の油圧データおよび時計２３によって生成された経過時間データをＲＡＭ４２の第一のメモリ領域４２Ａに記憶する。

コントロールユニット４０は、掘削用ビット１１によって地盤を深さ１ｃｍ掘削するごとに、掘削用ビット１１の深度データ、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データをＲＡＭ４２の第一のメモリ領域４２Ａに格納し、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データに基づいて、深さ１ｃｍの地盤を掘削するのに要した掘削時間（ｓ）と推力（MPa）を求め、掘削時間（ｓ）と推力（MPa）を乗算して、深さ１ｃｍの当該区間を掘削するのに要した掘削エネルギーを算出する。算出された深さ１ｃｍの当該区間を掘削するのに要した掘削エネルギーの値はＲＡＭ４２の第二のメモリ領域４２Ｂに格納される。

次いで、コントロールユニット４０は、ＲＡＭ４２の第三のメモリ領域４２Ｃに格納された基準データを読み出し、基準データに基づいて、深さ１ｃｍの当該区間を掘削するのに要する掘削エネルギーの値に対応するＮ値を求めて、掘削ビット１１の深度および掘削エネルギーの値とともに、ディスプレイ３６に表示する。このように、本実施態様にかかる地盤強度計測解析システムにおいては、地盤を掘削しつつ、深さ１ｃｍごとに、当該地盤のＮ値を、地盤の深度とともに、リアルタイムにディスプレイ３６に表示することができる。

こうして、掘削用ビット１１の深度データに基づいて、掘削された地盤の下向きの深さが所定の深さに達したと、オペレータが判定すると、オペレータによって、モータスイッチ１７がオフされ、地盤強度計測解析装置操作部３７に地盤強度計測解析終了信号が入力されて、地盤の掘削、地盤の硬軟の計測および解析が完了する。

一方、上方に構造物があるなどの理由で、上向きに地盤を掘削できないため、鉛直上向き方向から所定の角度、たとえば、３０度だけ傾いた斜め上方の地盤を掘削して、地盤強度を計測し、解析する場合には、ボルトなどを外して、回動軸１２まわりに、スピンドルヘッド５を回動させて、ボーリングロッド１０が鉛直上向き方向から３０度だけ傾いた位置で、ボルトなどで、スピンドルヘッド５をロータリーボーリングマシン本体３に固定する。

次いで、鉛直上向き方向に地盤を掘削する場合および鉛直下向き方向に地盤を掘削する場合と同様にして、鉛直上向き方向から３０度だけ傾いた位置にある斜め上方の地盤を水路トンネル１３の内側から掘削用ビット１１によって掘削し、深度センサ２０によって生成された掘削用ビット１１の深度データ、回転センサ２１によって生成されたボーリングロッド１０の回転数データ、フィード油圧センサ２２によって生成されたフィードシリンダー７の油圧データおよび時計２３によって生成された経過時間データに基づいて、掘削エネルギーを算出し、Ｎ値と掘削エネルギーとの相関関係を示す基準データを用いて、地盤のＮ値を算出し、掘削ビット１１の深度とともに、深さ１ｃｍごとに、リアルタイムのディスプレイ３６に表示することができる。

標準貫入試験は、質量６３．５ｋｇの錘を７６ｃｍの高さから自由落下させることによって、地盤強度を示すＮ値を計測するものであるため、鉛直下向き方向の地盤の強度しか計測することができず、鉛直上向き方向の地盤の強度や、斜め方向の地盤の強度を計測することができないが、本実施態様によれば、ボーリングロッド１０の先端部に取り付けられた掘削用ビット１１を回転させて、地盤を掘削しつつ、深度センサ２０によって掘削用ビット１１の深度データを、回転センサ２１によってボーリングロッド１０の回転数データを、フィード油圧センサ２２によってフィードシリンダー７の油圧データを、時計２３によって経過時間データを、それぞれ計測し、計測された掘削用ビット１１の深度データ、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データに基づいて、掘削エネルギーを算出し、あらかじめ生成してＲＡＭ４２の第三のメモリ領域４２Ｃに格納しているＮ値と掘削エネルギーとの相関関係を示す基準データを用いて、Ｎ値を算出するように構成されているから、鉛直上向き方向の地盤の強度や、斜め方向の地盤の強度を計測することが可能になる。

また、標準貫入試験においては、質量６３．５ｋｇの錘を７６ｃｍの高さから自由落下させ、外径４０．５ｍｍのボーリングロッドの先端に取り付けたサンプラーが地盤に３０ｃｍ貫入するのに要する落下回数を求めて、Ｎ値を算出し、地盤の硬軟を計測するものであるため、計測されたＮ値は、３０ｃｍの深さの平均値であり、数センチオーダーの空洞があっても検出することができないが、本実施態様によれば、深さ１ｃｍの区間ごとに、地盤の硬軟を計測することができるから、数センチオーダーの空洞も精度よく、検出することが可能になる。

また、本実施態様においては、あらかじめ掘削エネルギーとＮ値との相関関係を示す基準データを生成し、計測されたボーリングロッド１０の回転数データおよびフィードシリンダー７の油圧データに基づいて算出した掘削エネルギーを地盤の硬軟の指数として、広く使われているＮ値に変換しているから、標準貫入試験によって計測されたＮ値を用いた地盤評価方法にそのまま適用することが可能になる。

さらに、本実施態様においては、深さ１ｃｍの地盤を掘削するごとに、掘削エネルギーに対応するＮ値が、地盤の深度とともに、リアルタイムにディスプレイ３６に表示されるように構成されているから、オペレータは地盤を掘削しつつ、掘削中の地盤のＮ値を知ることができ、Ｎ値を用いて、調査の終了深度の判定をすることができる。

また、本実施態様においては、スピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンは、スピンドル６と、スピンドル６の両側に配置され、スピンドル６を上下方向に動かすための油圧シリンダーからなるフィードシリンダー７と、ボーリングロッド１０を掴み、スピンドル６の回転をボーリングロッド１０に伝えるチャック８と、ボーリングロッド１０の先端部に取り付けられた掘削用ビット１１を備えたスピンドルヘッド５を備えているに過ぎず、ロータリーパーカッションドリルに比べて、スピンドル型油圧フィード式ロータリーボーリングマシンは小型であるので、坑径２ｍ程度のトンネルにおいても、地盤を掘削しつつ、地盤強度を計測し、解析することができる。

図７は、本発明の別の好ましい実施態様にかかるスピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンを備えた地盤強度計測解析システムの略側面図である。

本実施態様にかかる地盤強度計測解析システムは、スピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンと、地盤の硬軟を計測する地盤強度計測装置と、地盤強度計測装置によって計測された地盤の強度に関するデータを解析するパーソナルコンピュータを備えている。

図７に示されるように、本実施態様にかかるスピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンを備えた地盤強度計測解析システムは、地盤強度計測解析装置本体３５に代えて、地盤の硬軟を計測するが、地盤の硬軟の解析機能を有しない地盤強度計測装置本体５５が用いられ、地盤強度計測解析装置操作部３７に代えて、地盤強度計測装置操作部５７が設けられ、地盤強度計測装置本体５５が計測したデータを解析するパーソナルコンピュータ（図７には図示されていない。）が設けられている点を除き、図１ないし図６に示される実施態様に示されたスピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンを備えた地盤強度計測解析システムと同様の構成を有している。本実施態様においては、地盤強度計測装置本体５５は、地盤の硬軟に関するデータを計測するのみで、計測したデータに基づく地盤の硬軟の解析は、後述するパーソナルコンピュータによって実行されるように構成されている。

図８は、図７に示された地盤強度計測装置の制御系、検出系、表示系、入力系および出力系を示すブロックダイアグラムである。

図８に示されるように、本実施態様にかかる地盤強度計測装置の制御系は、地盤強度計測装置全体の動作を制御するコントロールユニット６０と、地盤強度計測装置の制御プログラムを格納するＲＯＭ６１と、検出データを記憶するＲＡＭ６２を備えている。

図７に示されるように、本実施態様にかかる地盤強度計測装置の検出系は、掘削用ビット１１の深度を計測して、深度データを生成する深度センサ２０と、ボーリングロッド１０の回転数を計測して、回転数データを生成する回転センサ２１と、フィードシリンダー７のフィード圧力を計測して、フィードシリンダー７の油圧データを生成するフィード油圧センサ２２と、深さ１ｃｍの地盤を掘削するのに要する経過時間を計測して、経過時間データを生成する時計２３を備えている。

図７に示されるように、本実施態様にかかる地盤強度計測装置の表示系はディスプレイ５６を備え、入力系は地盤強度計測装置操作部５７を備えている。

図７に示されるように、本実施態様にかかる地盤強度計測装置の出力系はＳＤカードなどの記録媒体を挿入可能なスロット（図示せず）内に形成された出力ポート６８を備えている。

図９は、図７に示された本発明の別の好ましい実施態様にかかる地盤強度計測解析システムを構成するパーソナルコンピュータ８０の制御系、検出系、表示系および入力系のブロックダイアグラムである。

図９に示されるように、パーソナルコンピュータ８０の制御系は、パーソナルコンピュータ８０全体の動作を制御するコントローラ７０と、パーソナルコンピュータ８０の制御プログラムを格納するＲＯＭ７１と、各種データを記憶するＲＡＭ７２を備えている。

本実施態様において、ＲＡＭ７２は、ＳＤカードなどの記録媒体から読み取られた、地盤強度計測装置の深度センサ２０によって生成された掘削ビット１１の深度データ、回転センサ２１によって生成されたボーリングロッド１０の回転数データ、フィード油圧センサ２２によって生成されたフィードシリンダー７の油圧データおよび時計２３によって生成された経過時間データを記憶する第一のメモリ領域７２Ａと、掘削ビット１１の深度データ、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データに基づいて、深さ１ｃｍの地盤を掘削するのに要した時間（ｓ）と推力（ＭＰａ）の積を求め、深さ３０ｃｍ分の掘削エネルギーの平均値Ｅを記憶する第二のメモリ領域７２Ｂと、あらかじめ算出した掘削エネルギーとＮ値との相関関係を示す基準データを記憶する第三のメモリ領域７２Ｃを備えている。

図９に示されるように、パーソナルコンピュータ８０の検出系は、ＳＤカードなどの記録媒体に記憶されたデータを読み取る入力ポート７８を備え、入力ポート７８は、パーソナルコンピュータ８０に形成されたスロット（図示せず）内に形成されている。パーソナルコンピュータ８０の表示系は、ディスプレイ７６を備え、パーソナルコンピュータ８０の入力系は、キーボード７７を備えている。

以上のように構成された本実施態様にかかる地盤強度計測解析システムにおいては、スピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンによる地盤の掘削および地盤の硬軟の計測に先立って、鉛直下向き方向に地盤を掘削するのに要する掘削エネルギー（掘削するのに要する掘削時間（ｓ）と推力（MPa）との乗算値）と標準貫入試験によって計測されたＮ値との相関関係が計測され、基準データが生成される。

すなわち、図１ないし図６に示されたスピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンと同様にして、図４に示されるように、ボーリングロッドの先端に取り付けられた孔掘り用のコアチューブによって、Ｎ値を測定する地盤に標準貫入試験用孔５０を掘り、地盤を所定の深さにわたり掘削するたびに、ボーリングロッドとコアチューブを回収し、先端部に標準貫入試験用のサンプラーを付けたボーリングロッドを再び孔内に挿入し、地上のボーリングロッドにノッキングブロックを取り付けて、このノッキングブロックに質量６３．５ｋｇの錘を７６ｃｍの高さから自由落下させ、サンプラーが地盤に３０ｃｍ貫入するのに要する落下回数を求めて、地盤の硬軟の指標であるＮ値が求められる。Ｎ値は標準貫入試験用孔５０の深さ１ｍごとに、３０ｃｍの深さの標準貫入試験区間５０ａで測定される。標準貫入試験は所定の深さまで、繰り返され、次々に、Ｎ値が求められる。

こうして、Ｎ値の測定が完了すると、オペレータによって、パーソナルコンピュータ８０のキーボード７７が操作され、標準貫入試験によって求められたＮ値が、標準貫入試験区間５０ａに対応付けられて、パーソナルコンピュータ８０のＲＡＭ７２の第二のメモリ領域７２Ｂに格納される。

一方、標準貫入試験がおこなわれる地盤の近傍、たとえば、水平方向に１ｍ離間をした位置に、スピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンが位置決めされ、掘削用ビット１１が鉛直下向き方向を向くように、スピンドルヘッド５が回動軸１２まわりに回動されて、ボルトなどにより、ロータリーボーリングマシン本体３に固定される。

次いで、モータスイッチ１７がオンされ、原動機１６が駆動される。この時点では、クラッチ（図示せず）が繋がれていないため、スピンドル６は停止状態に保持される。

次いで、オペレータによって油圧ハンドル（図示せず）が操作されて、フィードシリンダー７がオンされて、掘削用ビット１１による地盤の下方への掘削が開始され、ボーリング孔５１が形成される。

このようにして、掘削用ビット１１による鉛直下向き方向の地盤の掘削が開始されると、コントロールユニット６０は、深度センサ２０によって生成される掘削用ビット１１の深度データに基づいて、深さ１ｃｍの地盤を掘削するごとに、回転センサ２１によって計測されて生成されたボーリングロッド１０の回転数データ、フィード油圧センサ２２によって計測されて生成されたフィードシリンダー７の油圧データおよび時計２３によって計測されて生成された経過時間データを、掘削用ビット１１の深度データとともに、ＲＡＭ６２に記憶させる。

コントロールユニット６０は、同様な計測を、ボーリング孔５１の深さが、標準貫入試験用の孔５０の深さと等しくなるまで、繰り返し、深さ１ｃｍの地盤を掘削するごとに、回転センサ２１によって計測されて生成されたボーリングロッド１０の回転数データ、フィード油圧センサ２２によって計測されて生成されたフィードシリンダー７の油圧データおよび時計２３によって計測されて生成された経過時間データを、掘削用ビット１１の深度データとともに、ＲＡＭ６２に記憶させる。

掘削ビット１１の深度データに基づいて、コントロールユニット６０が、ボーリング孔５１の深さが標準貫入試験用の孔５０の深さに等しくなったと判定すると、掘削ビット１１の深度データ、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データのＲＡＭ６２への格納が完了する。

こうして、掘削ビット１１の深度データ、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データのＲＡＭ６２への格納が完了すると、地盤強度計測装置本体５５のスロット（図示せず）内に形成された出力ポート６８に、ＳＤカードなどの記録媒体が挿入される。ＳＤカードなどの記録媒体が出力ポート６８に挿入されると、記録媒体検出信号がコントロールユニット６０に出力される。

記録媒体検出信号を受けると、コントロールユニット６０はディスプレイ６６に、ＳＤカードなどの記録媒体が出力ポート６８に挿入された旨のメッセージを表示する。

これに対して、オペレータが地盤強度計測装置操作部５７に、ＲＡＭ６２に記憶されているデータのコピーを指示するコピー信号を入力すると、コピー信号がコントロールユニット６０に出力され、コントロールユニット６０は、ＲＡＭ６２に記憶されている掘削用ビット１１の深度データ、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データを、出力ポート６８が形成されたスロットに挿入されているＳＤカードなどの記録媒体にコピーする。

掘削用ビット１１の深度データ、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データをＳＤカードなどの記録媒体にコピーすると、コントロールユニット６０はコピーが完了した旨のメッセージをディスプレイ５６に表示する。

このようにして、掘削用ビット１１の深度データ、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データがＳＤカードなどの記録媒体にコピーされると、オペレータによって、ＳＤカードなどの記録媒体が地盤強度計測装置本体５５のスロットから抜き取られる。

基準データを生成する場合は、オペレータによって、ＳＤカードなどの記録媒体が、パーソナルコンピュータ８０の入力ポート７８が形成されたスロット（図示せず）内に挿入される。

ＳＤカードなどの記録媒体が、入力ポート７８が形成されたスロット内に挿入されると、記録媒体検出信号がパーソナルコンピュータ８０のコントローラ７０に出力される。

記録媒体検出信号を受けると、コントローラ７０はディスプレイ７６にＳＤカードなどの記録媒体が入力ポート７８に挿入された旨のメッセージを表示する。

これに対して、オペレータがキーボード７７にコピー信号を入力すると、コピー信号がコントローラ７０に出力され、コントローラ７０によって、ＳＤカードなどの記録媒体に記録されている掘削用ビット１１の深度データ、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データが読み取られ、ＲＡＭ７２の第一のメモリ領域７２Ａにコピーされる。

掘削用ビット１１の深度データ、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データがコピーされて、ＲＡＭ７２の第一のメモリ領域７２Ａに格納されると、オペレータによって、パーソナルコンピュータ８０のキーボード７７に基準データ生成信号が入力される。

基準データ生成信号はコントローラ７０に入力され、基準データ生成信号を受けると、コントローラ７０はＲＡＭ７２の第一のメモリ領域７２Ａにアクセスして、掘削ビット１１の深度データ、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データを読み出し、深さ３０ｃｍの標準貫入試験区間の深度に対応する深度のボーリング孔５１内の深さ３０ｃｍのボーリング区間５１ａ内において、深さ１ｃｍの地盤を掘削するごとに、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データに基づいて、掘削するのに要した掘削時間（ｓ）と推力（MPa）を求め、掘削時間（ｓ）と推力（MPa）を乗算して、掘削エネルギーを算出する。こうして、深さ３０ｃｍのボーリング区間５１ａ内の深さ１ｃｍの地盤を掘削するごとに算出された掘削エネルギーの平均値Ｅを求め、ＲＡＭ７２の第二のメモリ領域７２Ｂに格納する。ここに、ボーリングロッド１０の回転数データは、掘削時に、ボーリングロッド１０の回転数が変化した場合に、深さ１ｃｍの地盤を掘削するのに要した掘削時間の補正のために用いられる。

同様にして、コントローラ７０は、深さ３０ｃｍの標準貫入試験区間の深度に対応する深度のボーリング孔５１内の深さ３０ｃｍのボーリング区間５１ａ内の１ｃｍの深さの地盤を掘削するごとに、地盤を掘削するのに要した時間（ｓ）と推力（ＭＰａ）の積を求め、深さ３０ｃｍ分の掘削エネルギーの平均値ＥをＲＡＭ７２の第二のメモリ領域７２Ｂに格納する。

こうして、すべてのボーリング区間５１ａの掘削エネルギーの平均値Ｅを算出し、ＲＡＭ７２の第二のメモリ領域７２Ｂに格納すると、コントローラ７０は、Ｎ値と、そのＮ値が計測された標準貫入試験区間５０ａに対応するボーリング区間５１ａの掘削エネルギーの平均値Ｅとを次々に、両対数座標にプロットして、図５に示されるのと同様のＮ値と掘削エネルギーの平均値Ｅとがプロットされた両対数グラフを生成する。

次いで、最小二乗法を用いて、近似直線を求め、求められた近似直線に基づいて、掘削エネルギーの平均値ＥとＮ値との相関関係を示す基準データを作成して、ＲＡＭ７２の第三のメモリ領域７２Ｃに格納する。

こうして、掘削エネルギーの平均値ＥとＮ値との相関関係を示す基準データがパーソナルコンピュータ８０のＲＡＭ７２の第三のメモリ領域７２Ｃに格納されると、本実施態様にかかるスピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンによって、地盤を掘削しつつ、地盤の硬軟を計測し、地盤を掘削するのに要する掘削エネルギーを深さ１ｃｍごとに、Ｎ値に変換することが可能になる。

水路トンネル１３の上方の地盤を上向きに掘削しつつ、地盤強度を計測し、解析する場合には、図１ないし図６に示されたスピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンと同様に、掘削用ビット１１が鉛直上向き方向を向くように、スピンドルヘッド５が固定され、モータスイッチ１７がオンされ、原動機１６が駆動される。この時点では、クラッチ（図示せず）が繋がれていないため、スピンドル６は停止状態に保持される。

コントロールユニット６０は、深度センサ２０によって計測された深度データに基づいて、掘削用ビット１１によって深さ１ｃｍの地盤が掘削されるごとに、深度センサ２０によって計測された深度データ、回転センサ２１によって計測されたボーリングロッド１０の回転数データ、フィード油圧センサ２２によって計測されたフィードシリンダー７の油圧データおよび時計２３によって計測された経過時間データをＲＡＭ６２に記憶する。

こうして、掘削された地盤の上向きの深さが所定の深さに達すると、オペレータによって、モータスイッチ１７がオフされ、地盤強度計測装置操作部５７に計測終了信号が入力される。

地盤の硬軟を解析するにあたっては、オペレータによって、出力ポート６８が形成された地盤強度計測装置本体５５のスロット（図示せず）に、ＳＤカードなどの記録媒体が挿入される。

出力ポート６８が形成されたスロット内にＳＤカードなどの記録媒体が挿入されると、記録媒体検出信号がコントロールユニット６０に出力される。

これに対して、オペレータが地盤強度計測装置操作部５７に、ＲＡＭ６２に記憶されているデータのコピーを指示するコピー信号を入力すると、コピー信号がコントロールユニット６０に出力される。

コピー信号を受けると、コントロールユニット６０は、ＲＡＭ６２に記憶されている掘削用ビット１１の深度データ、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データを読み取り、出力ポート６８が形成されたスロットに挿入されているＳＤカードなどの記録媒体にコピーする。

地盤の硬軟を解析するときは、さらに、オペレータによって、ＳＤカードなどの記録媒体が、パーソナルコンピュータ８０の入力ポート７８が形成されたスロット（図示せず）内に挿入される。

これに対して、オペレータがキーボード７７にコピー信号を入力すると、コピー信号がコントローラ７０に出力される。コピー信号を受けると、コントローラ７０は、ＳＤカードなどの記録媒体に記録されている掘削用ビット１１の深度データ、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データを読み取り、ＲＡＭ７２の第一のメモリ領域７２Ａにコピーする。

引き続いて、地盤の硬軟を解析するときは、オペレータによって、地盤の硬軟を解析すべき旨の解析開始信号がキーボード７７に入力される。解析開始信号はキーボード７７からコントローラ７０に出力され、解析開始信号を受けると、コントローラ７０は、ＲＡＭ７２の第一のメモリ領域７２Ａに記憶された掘削用ビット１１の深度データ、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データを読み出して、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データに基づいて、深さ１ｃｍの地盤を掘削するのに要した掘削時間（ｓ）と推力（MPa）との積を求めて、掘削エネルギーを算出する。

こうして算出された掘削エネルギーの値は、掘削用ビット１１の深度データとともに、ＲＡＭ７２の第二のメモリ領域７２Ｂに格納される。

次いで、コントローラ７０は、ＲＡＭ７２の第三のメモリ領域７２Ｃにアクセスして、第三のメモリ領域７２Ｃに格納された基準データに基づいて、こうして算出した掘削エネルギーの平均値Ｅに対応するＮ値を読み取り、読み取ったＮ値を掘削用ビット１１の深度および掘削エネルギーの値とともに、ディスプレイ７６に表示する。

コントローラ７０は、深さ１ｃｍの地盤を掘削するごとに、同様の処理を繰り返して、求められたＮ値を掘削用ビット１１の深度および掘削エネルギーの値とともに、次々に、ディスプレイ７６に表示する。

その結果、掘削用ビット１１の深度データが、スピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンによって、水路トンネル１３を上向きに掘削された深度に等しくなると、コントローラ７０は地盤の硬軟の解析が完了した旨のメッセージを、ディスプレイ７６に表示する。

こうして、鉛直上向き方向の地盤の硬軟の計測解析処理が完了する。

本実施態様にかかる地盤強度解析システムのスピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンを用いて、地盤を下方に向かって掘削し、地盤の硬軟を計測する場合には、ボルトなどを外して、回動軸１２まわりに、スピンドルヘッド５を回動させて、掘削用ビット１１が下方を向いた位置で、ボルトなどで、スピンドルヘッド５をロータリーボーリングマシン本体３に固定する。

次いで、オペレータによって、モータスイッチ１７がオンされ、原動機１６が駆動される。この時点では、クラッチ（図示せず）によって、スピンドル６は停止状態に保持される。

次いで、オペレータによって油圧ハンドル（図示せず）が操作されて、フィードシリンダー７がオンされ、掘削用ビット１１が下方に移動されつつ、回転して、地盤が下方に向けて、掘削される。

こうして、深度センサ２０によって計測された深度データに基づいて、コントロールユニット６０は、掘削用ビット１１によって、深さ１ｃｍの地盤が掘削されるごとに、深度センサ２０によって生成された深度データ、回転センサ２１によって生成されたボーリングロッド１０の回転数データ、フィード油圧センサ２２によって生成されたフィードシリンダー７の油圧データおよび時計２３によって生成された経過時間データをＲＡＭ６２に記憶する。

以上のようにして、掘削された地盤の下向きの深さが所定の深さに達すると、オペレータによって、モータスイッチ１７がオフされ、地盤強度計測装置操作部５７に計測終了信号が入力され、地盤の硬軟についてのデータの計測が完了する。

こうして計測されたデータに基づいて、地盤の硬軟を解析する場合には、地盤を上向きに掘削したのと全く同様に、ＳＤカードなどの記録媒体が地盤強度計測装置本体５５の出力ポート６８が形成されたスロット（図示せず）内に挿入され、上向きに地盤を掘削したときと全く同様に、ＲＡＭ６２に記憶された掘削用ビット１１の深度データ、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データがＳＤカードなどの記録媒体にコピーされる。

次いで、オペレータによって、地盤強度計測装置本体５５のスロットからＳＤカードなどの記録媒体が引き抜かれ、パーソナルコンピュータ８０の入力ポート７８が形成されたスロット（図示せず）内に挿入される。

ＳＤカードなどの記録媒体が、入力ポート７８が形成されたパーソナルコンピュータ８０のスロット内に挿入されると、記録媒体検出信号がパーソナルコンピュータ８０のコントローラ７０に出力される。

記録媒体検出信号を受けると、コントローラ７０はディスプレイ７６にＳＤカードなどの記録媒体が入力ポート７８に挿入された旨のメッセージを表示し、これに対して、オペレータがキーボード７７にコピー信号を入力すると、コピー信号がコントローラ７０に出力される。コピー信号を受けると、コントローラ７０は、ＳＤカードなどの記録媒体に記録されている掘削用ビット１１の深度データ、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データをパーソナルコンピュータ８０のＲＡＭ７２の第一のメモリ領域７２Ａに書き込む。

引き続いて、地盤の硬軟を解析するときは、オペレータによって、地盤の硬軟を解析すべき旨の解析開始信号がキーボード７７に入力され、解析開始信号はキーボード７７からコントローラ７０に出力される。解析開始信号を受けると、コントローラ７０は、ＲＡＭ７２の第一のメモリ領域７２Ａに記憶された掘削用ビット１１の深度データ、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データを読み出して、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データに基づいて、深さ１ｃｍの地盤を掘削するごとに、深さ１ｃｍの地盤の掘削に要した掘削時間（ｓ）と推力（MPa）を算出し、掘削時間（ｓ）と推力（MPa）の積を求めて、掘削エネルギーを算出する。コントローラ７０は、このようにして算出をした掘削エネルギーを、掘削ビット１１の深度データと関連付けて、ＲＡＭ７２の第二のメモリ領域７２Ｂに格納する。

次いで、コントローラ７０は、ＲＡＭ７２の第三のメモリ領域７２Ｃにアクセスして、基準データを読み出し、ＲＡＭ７２の第二のメモリ領域７２Ｂに格納されている掘削エネルギーの値に対応するＮ値を求め、求めたＮ値を掘削用ビット１１の深度および掘削エネルギーの値とともに、ディスプレイ７６に表示する。

コントローラ７０は、深さ１ｃｍの区間ごとに、同様の処理を繰り返して、基準データに基づいて、掘削エネルギーの値に対応するＮ値を求め、掘削用ビット１１の深度および掘削エネルギーの値とともに、次々に、ディスプレイ７６に表示する。

その結果、掘削用ビット１１の深度データによって表わされる掘削用ビット１１の深さが、スピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンによって、水路トンネル１３を下向きに掘削された深度に等しくなると、コントローラ７０は地盤の硬軟の解析が完了した旨のメッセージをディスプレイ７６に表示し、地盤の硬軟の解析処理が完了する。

次いで、鉛直上向き方向に地盤を掘削する場合および鉛直下向き方向に地盤を掘削する場合と同様にして、鉛直上向き方向から３０度だけ傾いた位置にある斜め上方の地盤を水路トンネル１３の内側から掘削用ビット１１によって掘削し、掘削用ビット１１によって深さ１ｃｍの地盤が掘削されるごとに、深度センサ２０によって生成された掘削用ビット１１の深度データ、回転センサ２１によって生成されたボーリングロッド１０の回転数データ、フィード油圧センサ２２によって生成されたフィードシリンダー７の油圧データおよび時計２３によって生成された経過時間データが、地盤強度計測装置本体５５のＲＡＭ６２に格納され、掘削された地盤の斜め方向の深さが所定の深さに達すると、地盤の硬軟を示すデータの計測が完了する。

こうして計測をした掘削用ビット１１の深度データ、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データに基づいて、地盤の硬軟を解析するときは、まず、ＳＤカードなどの記録媒体が地盤強度計測装置本体５５の出力ポート６８が形成されたスロット内に挿入され、ＲＡＭ６２に格納されている掘削用ビット１１の深度データ、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データがＳＤカードなどの記録媒体にコピーされる。

次いで、オペレータによって、掘削用ビット１１の深度データ、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データを記憶しているＳＤカードなどの記録媒体がパーソナルコンピュータ８０の入力ポート７８が形成されたスロット（図示せず）内に挿入され、コントローラ７０によって、ＳＤカードなどの記録媒体が記憶している掘削用ビット１１の深度データ、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データが読み取られて、パーソナルコンピュータ８０のＲＡＭ７２の第一のメモリ領域７２Ａに格納される。

次いで、オペレータによって、地盤の硬軟を解析すべき旨の解析開始信号がキーボード７７に入力されると、コントローラ７０は、ＲＡＭ７２の第一のメモリ領域７２Ａに記憶された掘削用ビット１１の深度データ、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データを読み出して、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データに基づいて、深さ１ｃｍの地盤の掘削に要した掘削時間（ｓ）と推力（MPa）を算出し、掘削時間（ｓ）と推力（MPa）の積を求めて、掘削エネルギーを算出する。コントローラ７０は、このようにして算出をした掘削エネルギーの値を、掘削ビット１１の深度データと関連付けて、ＲＡＭ７２の第二のメモリ領域７２Ｂに格納する。

次いで、コントローラ７０は、ＲＡＭ７２の第三のメモリ領域７２Ｃにアクセスして、第三のメモリ領域７２Ｃに格納された基準データを読み出し、読み出した基準データに基づいて、こうして算出した掘削エネルギーの値に対応するＮ値を読み取り、読み取ったＮ値を掘削用ビット１１の深度および掘削エネルギーの値とともに、ディスプレイ７６に表示する。コントローラ７０は、深さ１ｃｍの区間ごとに、同様の処理を繰り返して、求められたＮ値を掘削用ビット１１の深度および掘削エネルギーの値とともに、次々に、ディスプレイ７６に表示する。

その結果、掘削用ビット１１の深度データによって表わされる掘削用ビット１１の深さが、スピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンによって、水路トンネル１３を斜め上向きに掘削された深度に等しくなると、コントローラ７０は地盤の硬軟の解析が完了した旨のメッセージをディスプレイ７６に表示し、地盤の硬軟の解析処理が完了する。

標準貫入試験は、鉛直下向き方向の地盤の強度しか計測することができず、鉛直上向き方向の地盤の強度や、斜め方向の地盤の強度を計測することができないが、本実施態様によれば、ボーリングロッド１０の先端部に取り付けられた掘削用ビット１１を回転させて、地盤を掘削しつつ、深度センサ２０によって掘削用ビット１１の深度データを、回転センサ２１によってボーリングロッド１０の回転数データを、フィード油圧センサ２２によってフィードシリンダー７の油圧データを、時計２３によって経過時間データを、それぞれ計測し、計測された掘削用ビット１１の深度データ、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データに基づいて、掘削エネルギーを算出し、あらかじめ生成して、パーソナルコンピュータ８０のＲＡＭ７２の第三のメモリ領域７２Ｃに格納しているＮ値と掘削エネルギーの平均値Ｅとの相関関係を示す基準データを用いて、Ｎ値を算出するように構成されているから、鉛直上向き方向の地盤の強度や、斜め方向の地盤の強度を計測することが可能になる。

また、標準貫入試験において計測されたＮ値は、３０ｃｍの深さの平均値であり、数センチオーダーの空洞があっても検出することができないが、本実施態様によれば、深さ１ｃｍの区間ごとに、地盤の強度を計測することができるから、数センチオーダーの空洞も精度よく、検出することが可能になる。

また、本実施態様においては、あらかじめ掘削エネルギーとＮ値との相関関係を示す基準データを生成し、計測されたボーリングロッド１０の回転数データおよびフィードシリンダー７の油圧データに基づいて算出した掘削エネルギーを地盤強度、すなわち、地盤の硬軟を示す指数として、広く使われているＮ値に変換しているから、標準貫入試験によって計測されたＮ値を用いた地盤評価方法にそのまま適用することが可能になる。

さらに、本実施態様においては、スピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンは、スピンドル６と、スピンドル６の両側に配置され、スピンドル６を上下方向に動かすための油圧シリンダーからなるフィードシリンダー７と、ボーリングロッド１０を掴み、スピンドル６の回転をボーリングロッド１０に伝えるチャック８と、ボーリングロッド１０の先端部に取り付けられた掘削用ビット１１を備えたスピンドルヘッド５を備えているに過ぎず、ロータリーパーカッションドリルに比べて、小型であるので、坑径２ｍ程度のトンネルにおいても、地盤を掘削しつつ、地盤の硬軟に関するデータを計測することができる。

また、本実施態様によれば、スピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンとともに、クローラトラック１に搭載されているのは、地盤の硬軟についてのデータを計測する地盤強度計測装置本体５５と地盤強度計測装置操作部５７で、地盤強度計測装置本体５５によって計測された掘削用ビット１１の深度データ、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データに基づいて、パーソナルコンピュータ８０によって、地盤の硬軟を解析するように構成されているから、現場で、地盤の硬軟を示すデータを計測する地盤強度計測装置本体５５の構成を簡略化することが可能になるとともに、パーソナルコンピュータ８０に地盤の硬軟データを解析するプログラムをインストールしておけば、簡単に地盤の硬軟データの解析を実行することができ、地盤強度計測解析システムの構成を全体として簡易化することが可能になる。

前述のように、基準データは、図１ないし図６に示された本発明の好ましい実施態様にかかる地盤強度計測解析装置が備えているスピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンとは異なるスピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンに計測装置を取り付けた地盤強度計測装置によって地盤を掘削して、鉛直下向き方向に地盤を掘削するのに要する掘削エネルギーを求め、標準貫入試験によって計測されたＮ値との相関関係を求めることによって生成することもできる。

このように構成された本実施態様においては、図１ないし図６に示された本発明の好ましい実施態様にかかる地盤強度計測装置が備えているスピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンおよび図７ないし図９に示された本発明の好ましい実施態様にかかる地盤強度計測装置が備えているスピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンとは異なるスピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンに計測装置を取り付けた地盤強度計測装置によって、鉛直下向き方向に地盤を掘削して、掘削エネルギーとＮ値との相関関係を示す基準データが生成される。

本実施態様においては、任意の場所の地盤に対して、標準貫入試験をおこなって、Ｎ値を求め、標準貫入試験をおこなった地盤の近傍の地盤、たとえば、水平方向に１ｍ離間をした地盤を、スピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンに計測装置を取り付けた任意の地盤強度計測装置によって掘削して、鉛直下向き方向に地盤を掘削するのに要する掘削エネルギーが計測される。

地盤の硬軟を計測し、解析すべき地盤の近傍の地盤に対してではない点を除き、上述したのと同様にして、標準貫入試験が実行され、Ｎ値が求められる。標準貫入試験によって求められたＮ値は、パーソナルコンピュータのメモリに格納される。

ここに、用いられるパーソナルコンピュータはとくに限定されるものではないので、本実施態様においては、パーソナルコンピュータとして、図９に示されるパーソナルコンピュータ８０を用いた場合につき、説明を加える。

標準貫入試験によって求められたＮ値は、パーソナルコンピュータ８０のＲＡＭ７２の第二のメモリ領域７２Ｂに格納される。

一方、標準貫入試験がおこなわれた地盤の近傍、たとえば、水平方向に１ｍ離間をした地盤が、本実施態様にかかる地盤強度計測装置のスピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンによって掘削される。

この場合に用いることができるスピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンを備えた地盤強度計測装置は、地盤を掘削しつつ、掘削ビットの深度、ボーリングロッドの回転数、フィードシリンダーの油圧データおよび経過時間を計測することができれば、とくに限定されない。したがって、本実施態様においては、スピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンを備えた地盤強度計測装置として、図７および図８に示される地盤強度計測装置を用いた場合につき、説明を加える。

標準貫入試験がおこなわれた地盤の近傍、たとえば、水平方向に１ｍ離間をした位置に、地盤強度計測装置のスピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンがセットされ、掘削用ビット１１が鉛直下向き方向を向くように、スピンドルヘッド５が回動軸１２まわりに回動されて、ボルトなどにより、ロータリーボーリングマシン本体３に固定される。

その後、オペレータによって、地盤強度計測装置操作部５７が操作されて、計測開始信号がコントロールユニット６０に入力され、計測開始信号を受けると、コントロールユニット４０は深度センサ２０による掘削ビット１１の深度の計測、回転センサ２１によるボーリングロッド１０の回転数の計測、フィード油圧センサ２２によるフィードシリンダー７のフィード圧力の計測および時計２３による経過時間の計測を開始させる。

次いで、オペレータによって油圧ハンドル（図示せず）が操作されて、フィードシリンダー７がオンされて、掘削用ビット１１が下方に移動され、掘削用ビット１１による地盤の下方への掘削が開始され、ボーリング孔５１が形成される。

このようにして、ボーリング孔５１が形成されると、コントロールユニット６０は、深度センサ２０によって生成される掘削用ビット１１の深度データに基づいて、深さ１ｃｍの地盤を掘削するごとに、回転センサ２１によって計測されて生成されたボーリングロッド１０の回転数データ、フィード油圧センサ２２によって計測されて生成されたフィードシリンダー７の油圧データおよび時計２３によって計測されて生成された経過時間データを、掘削用ビット１１の深度データとともに、地盤強度計測装置のＲＡＭ６２に記憶させる。

コントロールユニット６０は、同様な計測を、ボーリング孔５１の深さが、標準貫入試験用の孔５０の深さと等しくなるまで、繰り返し、深さ１ｃｍの地盤を掘削するごとに、回転センサ２１によって計測されて生成されたボーリングロッド１０の回転数データ、フィード油圧センサ２２によって計測されて生成されたフィードシリンダー７の油圧データおよび時計２３によって計測されて生成された経過時間データを、掘削用ビット１１の深度データとともに、ＲＡＭ６２に記憶する。

掘削ビット１１の深度データに基づいて、ボーリング孔５１の深さが標準貫入試験用の孔５０の深さに等しくなると、掘削ビット１１の深度データ、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データのＲＡＭ６２への格納が完了する。

これに対して、オペレータが地盤強度計測装置操作部５７に、ＲＡＭ６２に記憶されているデータのコピーを指示するコピー信号を入力すると、コピー信号がコントロールユニット６０に出力され、コントロールユニット６０は、ＲＡＭ６２に記憶されている掘削用ビット１１の深度データ、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データを読み取って、出力ポート６８が形成されたスロット内に挿入されているＳＤカードなどの記録媒体にコピーする。

基準データ生成信号はコントローラ７０に入力され、基準データ生成信号を受けると、コントローラ７０はＲＡＭ７２の第一のメモリ領域７２Ａにアクセスして、掘削ビット１１の深度データ、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データを読み出し、深さ３０ｃｍの標準貫入試験区間５０ａの深度に対応する深度のボーリング孔５１内の深さ３０ｃｍのボーリング区間５１ａ内において、深さ１ｃｍの地盤を掘削するごとに、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データに基づいて、掘削するのに要した掘削時間（ｓ）と推力（MPa）を求め、掘削時間（ｓ）と推力（MPa）を乗算して、掘削エネルギーを算出する。こうして、深さ３０ｃｍのボーリング区間５１ａ内の深さ１ｃｍの地盤を掘削するごとに算出された掘削エネルギーの平均値Ｅを求め、ＲＡＭ７２の第二のメモリ領域７２Ｂに格納する。ここに、ボーリングロッド１０の回転数データは、掘削時に、ボーリングロッド１０の回転数が変化した場合に、深さ１ｃｍの地盤を掘削するのに要した掘削時間の補正のために用いられる。

同様にして、コントローラ７０は、深さ３０ｃｍの標準貫入試験区間５０ａの深度に対応する深度のボーリング孔５１内の深さ３０ｃｍのボーリング区間５１ａ内の深さ１ｃｍの地盤を掘削するごとに、深さ１ｃｍの地盤を掘削するのに要した時間（ｓ）と推力（ＭＰａ）の積を求め、深さ３０ｃｍ分の掘削エネルギーの平均値ＥをＲＡＭ７２の第二のメモリ領域７２Ｂに格納する。

こうして、すべてのボーリング区間５１ａの掘削エネルギーの平均値Ｅを算出し、ＲＡＭ７２の第二のメモリ領域７２Ｂに格納すると、コントローラ７０は、ＲＡＭ７２の第二のメモリ領域７２Ｂに格納されているＮ値と、そのＮ値が計測された標準貫入試験区間５０ａに対応するボーリング区間５１ａの掘削エネルギーの平均値Ｅとを、次々に、両対数座標にプロットして、図５に示されるのと同様のＮ値と掘削エネルギーの平均値Ｅとがプロットされた両対数グラフを生成する。

こうして、ＲＡＭ７２の第三のメモリ領域７２Ｃに格納された掘削エネルギーの平均値ＥとＮ値との相関関係を示す基準データは、スピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンを用いて、地盤を掘削して、地盤の硬軟を計測するときに、計測された掘削エネルギーをＮ値に変換するために用いられる。

さらに別の地盤において、標準貫入試験をおこなって、Ｎ値を求めて、パーソナルコンピュータ８０のＲＡＭ７２の第二のメモリ領域７２Ｂに格納し、地盤強度計測装置によって、掘削ビット１１の深度、ボーリングロッド１０の回転数、フィードシリンダー７のフィード圧力および経過時間を計測し、計測した掘削ビット１１の深度データ、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データを、ＳＤカードなどの記録媒体にコピーし、ＳＤカードなどの記録媒体にコピーされている掘削ビット１１の深度データ、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データを、パーソナルコンピュータ８０のＲＡＭ７２の第一のメモリ領域７２Ａに書き込み、第一のメモリ領域７２Ａに書き込まれた掘削ビット１１の深度データ、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データを読み出して、深さ３０ｃｍの深さの標準貫入試験区間５０ａの深度に対応する深度のボーリング孔５１内の深さ３０ｃｍのボーリング区間５１ａ内において、深さ１ｃｍの地盤を掘削するごとに、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データに基づいて、掘削するのに要した掘削時間（ｓ）と推力（MPa）を求め、掘削時間（ｓ）と推力（MPa）を乗算して、掘削エネルギーを算出し、こうして、深さ３０ｃｍのボーリング区間５１ａ内の深さ１ｃｍの地盤を掘削するごとに算出された掘削エネルギーの平均値Ｅを求め、ＲＡＭ７２の第二のメモリ領域７２Ｂに格納し、ＲＡＭ７２の第二のメモリ領域７２Ｂに格納されているＮ値と掘削エネルギーの平均値Ｅを、以前に求められ、ＲＡＭ７２の第二のメモリ領域７２Ｂに格納されているＮ値と掘削エネルギーの平均値Ｅとともに、両対数座標にプロットして、両対数グラフを生成し、最小二乗法を用いて、近似直線を求め、求められた近似直線に基づいて、掘削エネルギーの平均値ＥとＮ値との相関関係を示す基準データを作成することができ、こうして、標準貫入試験によって求められたＮ値と掘削エネルギーとの相関関係の精度を向上させることができる。かかる測定は繰り返すことができ、かかる測定を繰り返すことによって、Ｎ値と掘削エネルギーとの相関関係の精度をさらに向上させることが可能になる。

本発明は、以上の実施態様に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

たとえば、図１ないし図６に示された実施態様においては、スピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンを備えた地盤強度計測解析システムは、水路トンネル１３内に位置し、水路トンネル１３の地盤の硬軟を計測し、解析可能に構成されており、図７ないし図９に示された実施態様においても、スピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンを備えた地盤強度計測解析システムは、水路トンネル１３内に位置し、水路トンネル１３の地盤の硬軟を計測し、解析可能に構成されているが、本発明にかかるロータリーボーリングマシンを備えた地盤強度計測解析システムは、水路トンネル１３の地盤の硬軟を計測し、解析する場合に限らず、陸路トンネルの地盤の硬軟を計測し、解析する場合にも適用することができる。本発明にかかるロータリーボーリングマシンを備えた地盤強度計測解析システムを陸路トンネルの地盤の強度を計測し、解析するために用いる場合には、水槽３０内に、適宜、水が補充される。

また、図１ないし図６に示された実施態様においては、深度センサ２０によって計測された掘削ビット１１の深度データ、回転センサ２１によって計測されたボーリングロッド１０の回転数データ、フィード油圧センサ２２によって計測されたフィードシリンダー７の油圧データおよび時計２３によって計測された経過時間データが地盤強度計測解析装置本体３５のＲＡＭ４２の第一のメモリ領域４２Ａに、掘削用ビット１１によって深さ１ｃｍの地盤を掘削するごとに、掘削用ビット１１によって深さ１ｃｍの地盤を掘削するのに要する掘削時間（ｓ）と推力（MPa）を求め、掘削時間（ｓ）と推力（MPa）を乗算することによって、算出した掘削エネルギーをＲＡＭ４２の第二のメモリ領域４２Ｂに、掘削エネルギーとＮ値との相関関係を示す基準データがＲＡＭ４２の第三のメモリ領域４２Ｃに、それぞれ、記憶、格納されるように構成されているが、各データを地盤強度計測解析装置本体３５のどのメモリ領域に記憶、格納するかは、任意に決定することができ、各データを上述のように記憶、格納することは必ずしも必要でない。

さらに、図７ないし図９に示された実施態様においては、掘削ビット１１の深度データ、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データがパーソナルコンピュータ８０のＲＡＭ７２の第一のメモリ領域７２Ａに、掘削ビット１１の深度データ、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データに基づいて算出された掘削力と掘削時間とを乗算して得た掘削エネルギーならびにＮ値がパーソナルコンピュータ８０のＲＡＭ７２の第二のメモリ領域７２Ｂに、掘削エネルギーとＮ値との相関関係を示す基準データがパーソナルコンピュータ８０のＲＡＭ７２の第三のメモリ領域７２Ｃに、それぞれ、記憶、格納されるように構成されているが、各データをパーソナルコンピュータ８０のどのメモリ領域に記憶、格納するかは、任意に決定することができ、各データを上述のように記憶、格納することは必ずしも必要でない。

また、図１ないし図６に示された実施態様においては、ＲＡＭ４２が、深度センサ２０によって計測された掘削ビット１１の深度データ、回転センサ２１によって計測されたボーリングロッド１０の回転数データ、フィード油圧センサ２２によって計測されたフィードシリンダー７の油圧データおよび時計２３によって計測された経過時間データを記憶する第一のメモリ領域４２Ａと、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経時時間データに基づいて算出された地盤を掘削するのに必要な掘削力と掘削速度を乗算して得られた掘削エネルギーを記憶する第二のメモリ領域４２Ｂと、あらかじめ生成された掘削エネルギーと標準貫入試験によって求められたＮ値との相関関係を示す基準データを記憶する第三のメモリ領域４２Ｃを備えているが、それぞれのデータを互いに独立したＲＡＭに格納するようにしてもよい。

さらに、図７ないし図９に示された実施態様においては、ＲＡＭ７２は、ＳＤカードなどの記録媒体から読み取られた、スピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンの地盤強度計測装置の深度センサ２０によって生成された掘削ビット１１の深度データ、回転センサ２１によって生成されたボーリングロッド１０の回転数データ、フィード油圧センサ２２によって生成されたフィードシリンダー７の油圧データおよび時計２３によって生成された経過時間データを記憶する第一のメモリ領域７２Ａと、掘削ビット１１の深度データ、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データに基づいて、深さ１ｃｍの地盤を掘削するのに要する掘削力および掘削速度を算出し、掘削力と掘削速度を乗算して算出した深さ１ｃｍの地盤を掘削するのに要する掘削エネルギーを記憶する第二のメモリ領域７２Ｂと、あらかじめ算出した掘削エネルギーとＮ値との相関関係を示す基準データを記憶する第三のメモリ領域７２Ｃを備えているが、それぞれのデータを互いに独立したＲＡＭに格納するようにしてもよい。

また、図７ないし図９に示された実施態様においては、パーソナルコンピュータ８０はクローラトラック１上に搭載されていないが、パーソナルコンピュータ８０をクローラトラック１上に搭載するようにしてもよい。

さらに、図１ないし図６に示された実施態様においては、スピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンの掘削ビット１１によって、掘削をしつつ、リアルタイムで、掘削をしている地盤のＮ値を、掘削ビット１１の深度および掘削エネルギーのとともに、ディスプレイ３６に表示するように構成されているが、地盤の掘削が完了した後に、地盤の深さごとに、Ｎ値を求めて、掘削ビット１１の深度および掘削エネルギーの値とともに、ディスプレイ３６に表示するようにしてもよい。

また、前記実施態様においては、Ｎ値を、掘削ビット１１の深度および掘削エネルギーの値とともに、ディスプレイ３６、５６に表示するように構成されているが、掘削エネルギーの値を表示することは必ずしも必要でなく、その一方で、掘削ビット１１の深度および掘削エネルギーの値以外のデータを、Ｎ値とともに、ディスプレイ３６、５６に表示するようにしてもよい。

さらに、前記実施態様においては、標準貫入試験がおこなわれ、標準貫入試験用孔が形成された地盤の近傍、たとえば、水平方向に１ｍ離間をした地盤をスピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンによって掘削し、Ｎ値と掘削エネルギーの相関関係を求めるように構成されているが、標準貫入試験がおこなわれ、標準貫入試験用孔が形成された地盤とスピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンによって掘削をする地盤との距離は１ｍに限定されるものではなく、現場の状況に応じ、標準貫入試験がおこなわれ、標準貫入試験用孔が形成された地盤とスピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンによって掘削する地盤との位置関係は任意に決定することができ、標準貫入試験がおこなわれ、標準貫入試験用孔が形成された地盤の近傍の地盤をスピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンによって掘削するようにすることは必ずしも必要でない。

また、前記実施態様においては、スピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンによって、深さ１ｃｍの地盤を掘削するごとに、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データに基づいて、掘削するのに要した掘削時間（ｓ）と推力（MPa）を求め、掘削時間（ｓ）と推力（MPa）を乗算して、掘削エネルギーを算出するようにしているが、深さ１ｃｍの地盤を掘削するごとに、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データに基づいて、掘削エネルギーを算出するように構成することは必ずしも必要でなく、深さ２ｃｍの地盤を掘削するごとに、深さ０．５ｃｍの地盤を掘削するごとに、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データに基づいて、掘削エネルギーを算出するようにしてもよく、どのくらいの深さの地盤を掘削するごとに、ボーリングロッド１０の回転数データ、フィードシリンダー７の油圧データおよび経過時間データに基づいて、掘削エネルギーを算出するかは任意に決定することができる。

さらに、図１ないし図６に示された実施態様においては、標準貫入試験によってＮ値を求めた地盤の近傍の地盤を、地盤強度計測解析システムのスピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンを用いて、掘削して、Ｎ値と掘削エネルギーとの相関関係を求め、図７ないし図９に示された実施態様においては、標準貫入試験によってＮ値を求めた地盤の近傍の地盤を、地盤強度計測システムのスピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンを用いて、掘削して、Ｎ値と掘削エネルギーとの相関関係を求めており、また、上述のように、任意の場所の地盤に対して、標準貫入試験をおこなって、Ｎ値を求め、標準貫入試験をおこなった地盤の近傍の地盤、たとえば、水平方向に１ｍ離間をした地盤を、スピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンに計測装置を取り付けた任意の地盤強度計測装置によって掘削して、鉛直下向き方向に地盤を掘削するのに要する掘削エネルギーを計測して、Ｎ値と掘削エネルギーとの相関関係を求めることもできるが、地盤の硬軟を計測する地盤とは無関係の任意の地盤のＮ値を標準貫入試験によって求め、標準貫入試験をおこなって、Ｎ値を求めた地盤の近傍の地盤を、図１ないし図３に示された地盤強度計測解析システムのスピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンまたは図７ないし図９に示された地盤強度計測解析システムのスピンドル型油圧フィード式計測ロータリーボーリングマシンを用いて掘削し、Ｎ値と掘削エネルギーとの相関関係を求めるようにすることもできる。

１クローラトラック
２台枠
３ロータリーボーリングマシン本体
４アウトリガー
５スピンドルヘッド
６スピンドル
７フィードシリンダー
８チャック
１０ボーリングロッド
１１掘削用ビット
１２回動軸
１３水路トンネル
１５送水ポンプ
１６原動機
１７モータスイッチ
２０深度センサ
２１回転センサ
２２フィード油圧センサ
２３時計
３０水槽
３１給水ポンプ
３２給水ホース
３３ウォーターシーベル
３５地盤強度計測解析装置本体
３６ディスプレイ
３７地盤強度計測解析装置操作部
３８配線ケーブル
３９電源ケーブル
４０コントロールユニット
４１ＲＯＭ
４２ＲＡＭ
４２ＡＲＡＭの第一のメモリ領域
４２ＢＲＡＭの第二のメモリ領域
４２ＣＲＡＭの第三のメモリ領域
５０標準貫入試験用孔
５０ａ標準貫入試験区間
５１ボーリング孔
５１ａボーリング区間
５５地盤強度計測装置本体
５６ディスプレイ
５７地盤強度計測装置操作部
６０コントロールユニット
６１ＲＯＭ
６２ＲＡＭ
６８出力ポート
７０パーソナルコンピュータのコントローラ
７１パーソナルコンピュータのＲＯＭ
７２パーソナルコンピュータのＲＡＭ
７２ＡパーソナルコンピュータのＲＡＭの第一のメモリ領域
７２ＢパーソナルコンピュータのＲＡＭの第二のメモリ領域
７２ＣパーソナルコンピュータのＲＡＭの第三のメモリ領域
７６ディスプレイ
７７キーボード
７８入力ポート
８０パーソナルコンピュータ

Claims

ロータリーボーリングマシンを備え、少なくとも地盤の硬軟を計測する機能を有する地盤強度計測解析システムであって、
略水平の軸まわりに回動可能に前記ロータリーボーリングマシンの本体に固定され、スピンドルと、前記スピンドルの両側に配置され、前記スピンドルを上下方向に動かすフィードシリンダーと、先端部に掘削用ビットが取り付けられたボーリングロッドと、前記ボーリングロッドを掴み、前記スピンドルの回転を前記ボーリングロッドに伝えるチャックとを備えたスピンドルヘッドと、
前記スピンドルを回転可能な原動機と、
前記ボーリングロッドに水を供給する送水ポンプと、
前記掘削用ビットの深度を計測する深度センサと、
前記ボーリングロッドの回転数を計測する回転センサと、
前記フィードシリンダーのフィード圧力を計測するフィード油圧センサと、
時間を計測する時計と、
前記深度センサが計測した深度データに基づいて、前記掘削ビットが所定の深さの地盤を掘削するごとに、前記深度センサが計測した深度データ、前記回転センサが計測した前記ボーリングロッドの回転数データ、前記フィード油圧センサが計測した前記フィードシリンダーの油圧データおよび前記時計が計測した経過時間データを第一のメモリに格納する地盤強度計測解析デバイスと
を備えたことを特徴とする地盤強度計測解析システム。
前記地盤強度計測解析システムの前記地盤強度計測解析デバイスが、さらに、
前記深度センサが計測した深度データに基づいて、前記掘削ビットが所定の深さの地盤を掘削するごとに、前記第一のメモリに格納された前記回転センサが計測した前記ボーリングロッドの回転数データ、前記フィード油圧センサが計測した前記フィードシリンダーの油圧データおよび前記時計が計測した経過時間データに基づいて、掘削に要する掘削エネルギーを算出する制御手段と、
あらかじめ求められた掘削エネルギーと標準貫入試験によって求められたＮ値との相関関係を示す基準データを格納する第二のメモリを備え、
前記地盤強度計測解析デバイスが、前記第二のメモリに格納されている前記基準データにしたがって、前記ボーリングロッドの回転数データ、前記フィードシリンダーの油圧データおよび前記経過時間データに基づいて、前記制御手段が算出した掘削エネルギーに対応するＮ値を、地盤の硬軟を示す指標として、算出するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の地盤強度計測解析システム。
標準貫入試験により、標準貫入試験用孔を形成し、所定の深度の標準貫入試験区間のＮ値を求め、Ｎ値を求めた前記標準貫入試験用孔の近傍で、前記ロータリーボーリングマシンによって地盤の掘削をおこない、前記深度センサによって前記掘削ビットの深度を計測して、前記掘削ビットの深度データを生成し、前記回転センサによって前記ボーリングロッドの回転数を計測して、前記ボーリングロッドの回転数データを生成し、前記フィード油圧センサによってフィードシリンダーのフィード圧力を計測して、フィードシリンダーの油圧データを生成し、前記時計によって経過時間を計測して、経過時間データを生成し、前記地盤強度計測解析デバイスが、生成された前記掘削ビットの深度データ、前記ボーリングロッドの回転数データ、前記フィードシリンダーの油圧データおよび経過時間データに基づいて、前記標準貫入試験においてＮ値を求めた前記標準貫入試験区間の深度に対応する深度を有する区間を掘削するために要する掘削エネルギーを算出し、標準貫入試験によって求められた前記標準貫入試験区間のＮ値との相関関係を求めることによって、前記基準データが生成されていることを特徴とする請求項２に記載の地盤強度計測解析システム。
標準貫入試験により、標準貫入試験用孔を形成し、所定の深度の標準貫入試験区間のＮ値を求め、Ｎ値を求めた前記標準貫入試験用孔の近傍で、前記ロータリーボーリングマシンとは異なるロータリーボーリングマシンによって地盤の掘削をおこない、前記深度センサによって前記掘削ビットの深度を計測して、前記掘削ビットの深度データを生成し、前記回転センサによって前記ボーリングロッドの回転数を計測して、前記ボーリングロッドの回転数データを生成し、前記フィード油圧センサによってフィードシリンダーのフィード圧力を計測して、フィードシリンダーの油圧データを生成し、前記時計によって経過時間を計測して、経過時間データを生成し、前記地盤強度計測解析デバイスとは異なる地盤強度計測解析デバイスが、生成された前記掘削ビットの深度データ、前記ボーリングロッドの回転数データ、前記フィードシリンダーの油圧データおよび経過時間データに基づいて、前記標準貫入試験においてＮ値を求めた前記標準貫入試験区間の深度に対応する深度を有する区間を掘削するために要する掘削エネルギーを算出し、標準貫入試験によって求められた前記標準貫入試験区間のＮ値との相関関係を求めることによって、前記基準データが生成されていることを特徴とする請求項２に記載の地盤強度計測解析システム。
さらに、前記第一のメモリに格納された前記深度センサが計測した深度データに基づいて、前記掘削ビットが所定の深さの地盤を掘削するごとに、前記第一のメモリに格納された前記ボーリングロッドの回転数データ、前記フィードシリンダーの油圧データおよび経過時間データに基づいて、掘削に要する掘削エネルギーを算出する地盤強度解析デバイスを備え、
前記地盤強度解析デバイスが、あらかじめ求められた、前記ボーリングロッドの回転数データ、前記フィードシリンダーの油圧データおよび前記経過時間データに基づいて算出された掘削エネルギーと標準貫入試験によって求められたＮ値との相関関係を示す基準データを格納する第三のメモリを備え、
前記地盤強度計測解析デバイスが、計測をしたデータを記録媒体にコピー可能な出力ポートを備え、
前記地盤強度解析デバイスが、前記記録媒体に書き込まれたデータを読み取り可能な入力ポートを備えていることを特徴とする請求項１に記載の地盤強度計測解析システム。
標準貫入試験により、標準貫入試験用孔を形成し、所定の深度の標準貫入試験区間のＮ値を求め、Ｎ値を求めた前記標準貫入試験用孔の近傍で、前記ロータリーボーリングマシンによって地盤の掘削をおこない、前記深度センサによって前記掘削ビットの深度を計測して、前記掘削ビットの深度データを生成し、前記回転センサによって前記ボーリングロッドの回転数を計測して、前記ボーリングロッドの回転数データを生成し、前記フィード油圧センサによってフィードシリンダーのフィード圧力を計測して、フィードシリンダーの油圧データを生成し、前記時計によって経過時間を計測して、経過時間データを生成し、前記地盤強度解析デバイスが、生成された前記掘削ビットの深度データ、前記ボーリングロッドの回転数データ、前記フィードシリンダーの油圧データおよび経過時間データに基づいて、前記標準貫入試験においてＮ値を求めた前記標準貫入試験区間の深度に対応する深度を有する区間を掘削するために要する掘削エネルギーを算出し、標準貫入試験によって求められた前記標準貫入試験区間のＮ値との相関関係を求めることによって、前記地盤強度解析デバイスの前記第三のメモリに格納された前記基準データが生成されていることを特徴とする請求項５に記載の地盤強度計測解析システム。
標準貫入試験により、標準貫入試験用孔を形成し、所定の深度の標準貫入試験区間のＮ値を求め、Ｎ値を求めた前記標準貫入試験用孔の近傍で、前記ロータリーボーリングマシンとは異なるロータリーボーリングマシンによって地盤の掘削をおこない、前記深度センサによって前記掘削ビットの深度を計測して、前記掘削ビットの深度データを生成し、前記回転センサによって前記ボーリングロッドの回転数を計測して、前記ボーリングロッドの回転数データを生成し、前記フィード油圧センサによってフィードシリンダーのフィード圧力を計測して、フィードシリンダーの油圧データを生成し、前記時計によって経過時間を計測して、経過時間データを生成し、前記地盤強度解析デバイスとは異なる地盤強度解析デバイスが、生成された前記掘削ビットの深度データ、前記ボーリングロッドの回転数データ、前記フィードシリンダーの油圧データおよび経過時間データに基づいて、前記標準貫入試験においてＮ値を求めた前記標準貫入試験区間の深度に対応する深度を有する区間を掘削するために要する掘削エネルギーを算出し、標準貫入試験によって求められた前記標準貫入試験区間のＮ値との相関関係を求めることによって、前記第三のメモリに格納された前記基準データが生成されている請求項５に記載の地盤強度計測解析システム。
前記地盤強度計測解析デバイスが、前記深度センサによって計測された深度データ、前記回転センサによって計測された前記ボーリングロッドの回転数データ、前記フィード油圧センサによって計測された前記フィードシリンダーのフィード圧力データおよび前記時計によって計測された経過時間データを、前記記録媒体にコピー可能で、前記地盤強度解析デバイスが、前記深度センサによって計測された深度データ、前記回転センサによって計測された前記ボーリングロッドの回転数データ、前記フィード油圧センサによって計測された前記フィードシリンダーのフィード圧力データおよび前記時計によって計測された経過時間データを前記記録媒体から読み取り可能に構成されていることを特徴とする請求項５ないし７のいずれか１項に記載の地盤強度計測解析システム。