JP2015190127A - Apparatus and method for soil core sampling - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、地盤コアサンプルを採取する採取具および採取方法に関し、詳しくは簡素な構成でありながら、多大な労力を要することなく人力で地盤コアサンプルを引き抜いて採取できる地盤コアサンプルの採取具および採取方法に関するものである。 The present invention relates to a collecting tool and a collecting method for collecting a ground core sample, and in particular, a ground core sample collecting tool capable of extracting and collecting a ground core sample manually without requiring a great deal of effort while having a simple configuration and It relates to the collection method.
サンプリング容器を地盤に挿入しその後引き抜き、回収した地盤コアサンプルを利用して地盤の強度等の測定が行われている(例えば特許文献1参照)。特許文献1では、地盤が掘削土砂等と固化剤とを混和させてこれを固化させる固化処理土であり、サンプリング容器の外周面と固化処理土との間に分離膜を介在させて、サンプリング容器に固化処理土が固着することを防止してサンプリング容器の引き抜きを容易にする方法が提案されている。
The sampling container is inserted into the ground, then pulled out, and the ground strength or the like is measured using the collected ground core sample (see, for example, Patent Document 1). In
この方法では、固化する前の流動性を有する固化処理土から水平方向を主成分とする外力(以下、土圧という)がサンプリング容器に生じるので、サンプリング容器はこの固化処理土により側方から挟み込まれた状態となる。固化処理土はサンプリング容器に土圧を生じさせた状態で固化するので、サンプリング容器は固化処理土が固化した後も土圧を受けた状態になる。そのため固化処理土とサンプリング容器の間に分離膜を介在させたとしても、この土圧によりサンプリング容器に押し付けられた分離膜とサンプリング容器との間の摩擦抵抗は大きくなるので、固化処理土からサンプリング容器を引き抜くためには相当の力が必要となる。 In this method, an external force whose main component is the horizontal direction (hereinafter referred to as earth pressure) is generated in the sampling vessel from the solidified soil having fluidity before solidification, so the sampling vessel is sandwiched from the side by the solidified soil. It will be in the state. Since the solidified soil is solidified in a state where an earth pressure is generated in the sampling container, the sampling container is subjected to the earth pressure even after the solidified soil is solidified. Therefore, even if a separation membrane is interposed between the solidified soil and the sampling vessel, the friction resistance between the separation membrane and the sampling vessel pressed against the sampling vessel by this earth pressure increases, so sampling from the solidified soil A considerable amount of force is required to pull out the container.
地盤が固化処理土でない場合であっても、サンプリング容器を打ち込む際に押し退けられた地盤は元の位置に戻ろうとするので、分離膜とサンプリング容器は地盤からある程度の外力を受ける。そのため地盤に挟まれた状態となったサンプリング容器を人力で引き抜くことは困難である。 Even when the ground is not solidified soil, the ground pushed away when the sampling container is driven tries to return to the original position, so that the separation membrane and the sampling container receive a certain amount of external force from the ground. Therefore, it is difficult to manually pull out the sampling container that is sandwiched between the ground.
したがって、サンプリング容器の引き抜きには重機等の手配や移動が必要となるので、そのための費用や時間を要し、特にサンプリングを行う地点が多数箇所となる場合にはこれらが過大な負担になる。 Therefore, since it is necessary to arrange and move heavy machinery and the like for drawing out the sampling container, it requires cost and time, and this becomes an excessive burden especially when there are many sampling points.
本発明は上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は多大な労力を要することなく人力で地盤コアサンプルを引き抜いて採取でき、サンプリング作業のコストを抑制することのできる地盤コアサンプルの採取具および採取方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and the purpose of the ground core sample is that it is possible to extract and collect the ground core sample manually without requiring much labor, and to suppress the cost of sampling work. It is to provide a sampling tool and a sampling method.
上記の目的を達成するための本発明の地盤コアサンプルの採取具は、少なくとも下端部を開口した採取筒体と、この採取筒体が内挿されて採取筒体とともに地盤に挿入される上下端部を開口した外筒体とを備え、前記外筒体が水分により軟化する材料によって形成されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the ground core sample collecting tool of the present invention includes a sampling cylinder having at least a lower end opened, and upper and lower ends into which the sampling cylinder is inserted and inserted into the ground together with the sampling cylinder And an outer cylinder body having an opening at the portion, wherein the outer cylinder body is formed of a material that is softened by moisture.
本発明の地盤コアサンプルの採取方法は、上下端部を開口し水分により軟化する材料によって形成された外筒体に、少なくとも下端部を開口した採取筒体を内挿して、この採取筒体とともに前記外筒体を地盤に挿入することにより、前記採取筒体の内部に地盤を入り込ませて充填させ、前記外筒体が水分により少なくとも一部が軟化した後に、前記採取筒を充填させた地盤とともに外筒から抜き出すことを特徴とする。 In the ground core sample collecting method of the present invention, a sampling cylinder having at least a lower end opened therein is inserted into an outer cylinder formed of a material that has upper and lower ends opened and softened by moisture. By inserting the outer cylinder into the ground, the ground is inserted into the sampling cylinder and filled, and after the outer cylinder is at least partially softened by moisture, the ground is filled with the sampling cylinder And extracting from the outer cylinder.
本発明によれば地盤に挿入された外筒体が水分によって徐々に軟化することにより、この外筒体に内挿されている採取筒体の外周面と外筒体の内周面との間に隙間を確保し易くなる。これにより、採取筒体を地盤から引き抜く際には、両者の間の摩擦抵抗が大幅に低減するので、簡素な構成の採取具を用いながらも、人力で採取筒体とともに地盤コアサンプルを地盤から引き抜くことが可能になる。地盤コアサンプルの引き抜きに重機等を用いる必要がなくなるので、作業コスト抑制に大きく寄与し、サンプリング地点が多いほど、その抑制効果は顕著になる。 According to the present invention, the outer cylinder inserted into the ground is gradually softened by moisture, so that there is a gap between the outer peripheral surface of the sampling cylinder inserted in the outer cylinder and the inner peripheral surface of the outer cylinder. It becomes easy to secure a gap. As a result, when the sampling cylinder is pulled out of the ground, the frictional resistance between the two is greatly reduced, so that the ground core sample can be manually removed from the ground together with the sampling cylinder while using a sampling tool with a simple configuration. It can be pulled out. Since it is not necessary to use a heavy machine or the like for extracting the ground core sample, it greatly contributes to the reduction of work costs. The more sampling points, the more remarkable the suppression effect.
採取筒体が内挿された外筒体の内周面とこの採取筒体の外周面との間に潤滑剤を介在させることもできる。この場合、潤滑剤が両者の間の摩擦抵抗を一段と低減させるので、より少ない労力で採取筒体とともに地盤コアサンプルを地盤から引き抜くことができる。 A lubricant may be interposed between the inner peripheral surface of the outer cylinder in which the sampling cylinder is inserted and the outer peripheral surface of the sampling cylinder. In this case, since the lubricant further reduces the frictional resistance between them, the ground core sample can be pulled out from the ground together with the sampling cylinder with less labor.
採取筒体が内挿された外筒体の下端部に、この採取筒体の外周面と外筒体の内周面との環状の隙間を塞ぐ閉塞部材を設けることもできる。この閉塞部材により、採取筒体および外筒体を地盤に挿入する際に、環状の隙間に地盤の土砂が入り込むことを確実に防止できる。それ故、外筒体が水分によって軟化した場合に、外筒体の内周面と採取筒体の外周面との隙間がより確実に確保されて採取筒体とともに地盤コアサンプルを地盤から一段と引き抜き易くなる。 A closing member for closing an annular gap between the outer peripheral surface of the sampling cylinder and the inner peripheral surface of the outer cylinder can be provided at the lower end of the outer cylinder in which the sampling cylinder is inserted. With this closing member, when the sampling cylinder and the outer cylinder are inserted into the ground, it is possible to surely prevent the earth and sand from entering the annular gap. Therefore, when the outer cylinder is softened by moisture, the gap between the inner peripheral surface of the outer cylinder and the outer peripheral surface of the sampling cylinder is more reliably secured, and the ground core sample is pulled out from the ground together with the sampling cylinder. It becomes easy.
採取筒体の上端部に、採取筒体から突出する把持部を設けることもできる。この把持部を利用することで採取筒体を地盤から引き抜き易くなるので、引き抜きを行う作業員の労力は一段と軽減される。 A gripping part protruding from the sampling cylinder can be provided at the upper end of the sampling cylinder. By using this gripping part, it becomes easy to pull out the sampling cylinder from the ground, so that the labor of the worker who performs the extraction is further reduced.
本発明は、例えば水底地盤に適用する。水底地盤の地盤コアサンプルを採取する場合、潜水士が採取筒体を地盤から引き抜こうとすると反力を得られない。ところが、本発明では採取筒体の外周面と外筒体の内周面との間の摩擦抵抗が大幅に低減するので、反力を得られない水中であっても潜水士は少ない労力で採取筒体を地盤から引き抜くことができる。 The present invention is applied to, for example, water bottom ground. When collecting a ground core sample of the underwater ground, a diver cannot obtain a reaction force if he / she tries to pull out the collection cylinder from the ground. However, in the present invention, the frictional resistance between the outer peripheral surface of the sampling cylinder and the inner peripheral surface of the outer cylinder is greatly reduced. The cylinder can be pulled out from the ground.
本発明は、地盤が固化処理土で形成されている場合にも適用できる。この場合は、固化処理土が固化する前に採取筒体とともに外筒体を地盤に挿入し、この固化処理土が固化した後に、採取筒体を充填させた固化処理土とともに外筒体から抜き出す。 The present invention can also be applied when the ground is formed of solidified soil. In this case, before the solidified soil is solidified, the outer cylindrical body is inserted into the ground together with the sampling cylinder, and after the solidified soil is solidified, it is extracted from the outer cylindrical body together with the solidified soil filled with the sampling cylinder. .
以下、本発明の地盤コアサンプルの採取具と採取方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a ground core sample collection tool and collection method of the present invention will be described based on the embodiments shown in the drawings.
図1〜3に例示するように本発明の地盤コアサンプルの採取具1は、少なくとも下端部を開口した採取筒体2と、この採取筒体2が内挿されて採取筒体2とともに地盤に挿入される上下端部を開口した外筒体3とを備えている。この実施形態では、採取筒体2は円筒形状であり、上端部と下端部の両方を開口している。採取筒体2は角筒形状などの形状を採用することもできる。また採取筒体2の上部には、作業者が採取筒体2を外筒体3から引き抜く際に把持する把持部6が設置されている。この把持部6は、作業者が把持して採取筒体2を外筒体3から引き抜くことができる形状を有していればよく、例えばワイヤーやロープや金属等で環状に形成した枠体または金属等で形成した棒状体で構成することができる。
As illustrated in FIGS. 1 to 3, the ground core
この採取筒体2は、地盤に押込んで挿入できる程度の強度があればよく、例えば塩ビ管やその他の樹脂管、金属管を採用することができる。この採取筒体2は、上端部を閉止した筒形状としてもよい。この場合は採取筒体内部の圧力を逃がすための脱気孔を、採取筒体2の閉止された上端部または側面上方に形成することが望ましい。この採取筒体2の上端部を閉止するために取り外し自在に構成された蓋体等を設置する構成としてもよい。
The
採取筒体2の軸方向の長さは例えば500mm〜1500mm、内径は50mm〜125mm、周壁の厚さは4mm〜7mmである。
The length of the
外筒体3は、地盤に押込んで挿入できる程度の強度を有しているが、水分により軟化する材料によって形成される。この実施形態では含水により軟化する紙を材料として外筒体3が形成されている。この外筒体3として、市販品のボイド管と呼ばれるボール紙製のパイプを利用すれば採取具1を安価に作成できる。また水溶性の紛体を材料として、この紛体を押し固めて外筒体3を形成することもできる。外筒体3は円筒形状であるが、角筒形状などの形状を採用することもできる。
The
外筒体3の軸方向の長さは例えば500mm〜1500mmであり、採取筒体2と概ね同じにする。外筒体3の内径は例えば75mm〜150mm、周壁の厚さは例えば2.5mm〜3.5mmである。
The length of the
この実施形態では、採取筒体2の外周面と外筒体3の内周面の間に隙間4を形成するように、採取筒体2と外筒体3の直径を決定している。この隙間4に潤滑剤Lを介在させる場合は、半径方向における隙間4の大きさを0.5mm〜8.0mmに設定し、潤滑剤Lを隙間4に充填または塗布する。この潤滑剤Lは隙間4から流れ出さない程度の粘性を有するものが選択される。隙間4が例えば3.0mmより広い場合は潤滑剤Lとしてゲル状のグリス等を利用し、3.0mm以下の場合は液体状の潤滑油等を利用する。
In this embodiment, the diameters of the
この隙間4に潤滑剤Lを介在させないこともできる。また隙間4を設けずに採取筒体2の外周面と外筒体3の内周面とを密接させて、採取筒体2を外筒体3に嵌め込んだ状態にすることもできる。
It is also possible not to interpose the lubricant L in the
図3に例示するように平面視で環状となるこの隙間4の下端部は、少なくとも一部が閉塞部材5で覆われる。図3では説明のため一部の閉塞部材5を破線で示している。この実施形態では外筒体3の下端部において、外筒体3から採取筒体2にかけて隙間4の下端部
を覆うように貼りつけた複数の粘着テープにより閉塞部材5が構成されている。この閉塞部材5は粘着テープの代わりにプラスチック板等の板状部材で構成することもでき、隙間4の環状の下端部を覆う環状の鉄板やプラスチック板や板紙で構成することもできる。閉塞部材5は、隙間4の環状の下端部の少なくとも一部を覆う構成であればよいが、望ましくは隙間4を完全に覆う構成とする。また閉塞部材5は、外筒体3と分離可能な別体だけでなく外筒体3と一体化したものでもよい。
As illustrated in FIG. 3, at least a part of the lower end portion of the
採取具1を地盤に挿入する前に外筒体3から採取筒体2が抜け落ちないように、採取筒体2を閉塞部材5で外筒体3に固定することもできる。この実施形態では粘着テープで構成した閉塞部材5によって、外筒体3の下端部と採取筒体2の下端部を固定するので採取筒体2は外筒体3から抜け落ちないように固定される。
The
閉塞部材5を設置せずに、図4に例示するように別途採取筒体2を外筒体3の内部に固定するための固定部材7を設置してもよい。この固定部材7は、採取筒体2の外周面の上部から外筒体3に向かって延設され、外筒体3の上端部と接触して採取筒体2が下方に落下しないように支持する構成を有する。固定部材7は、例えば採取筒体2の外周面に向かって略水平にねじ込んだボルト等で構成することができ、採取筒体2にねじ込んだ側と反対側となるボルト等の外側端部は、地盤等への接触を避けるために外筒体3の外周面の内側に位置するように構成することが望ましい。
Instead of installing the blocking
このボルト等にワイヤー等で構成した把持部6を連結することで把持部6を採取筒体2に固定してもよい。隙間4が小さいまたはほとんどなく、採取筒体2と外筒体3の間に生じる摩擦により採取筒体2を外筒体3の内部に固定することができる場合は、固定部材7を設置しなくてもよい
The
次に、本発明の地盤コアサンプルの採取方法を、固化処理土を用いて地盤改良された水底地盤から地盤コアサンプルを回収する場合を例にして説明する。図5に例示する水底地盤9は、地盤改良のために掘削土砂等と固化剤が混和された固化処理土により形成されている。この固化処理土で形成された水底地盤9が固化する前に、地盤コアサンプルの採取具1を水底地盤9に挿入する。固化する前の固化処理土の流動性が高く柔らかい場合は、潜水士が人力で採取具1を水底地盤9に挿入する。
Next, the ground core sample collecting method of the present invention will be described by taking as an example the case of recovering the ground core sample from the submerged ground that has been ground improved using the solidified soil. The water
これにより、採取筒体2の下端開口から固化する前の固化処理土が入り込んで、地盤コアサンプル8として採取筒体2内に充填され保持される。外筒体3は、固化処理土を側方に押し退けながら水底地盤9に挿入される。
As a result, the solidified soil before solidifying from the lower end opening of the
このとき閉塞部材5は、固化する前の固化処理土の一部が隙間4に入り込むことを防止する。これにより、隙間4に入り込んだ固化処理土に起因して、採取筒体2が外筒体3に固着して外筒体3から抜けなくなる事態を確実に防止できる。
At this time, the closing
挿入された外筒体3により押し退けられた固化処理土は、外筒体3に対して多大な土圧を生じさせるが、この土圧は外筒体3により支持されるので採取筒体2には土圧がほとんど作用しない。
The solidified soil pushed away by the inserted
固化処理土の養生期間中に外筒体3は、周囲の水を吸収して徐々に軟化する。このとき外筒体3に作用していた土圧は、軟化した外筒体3をその中心軸に向かって押す力として作用する。しかし固化した固化処理土は流動性をほとんど有さないので、土圧が採取筒体2に生じることはない。
During the curing period of the solidified soil, the
外筒体3が軟化した後、図6に例示するように把持部6を掴んだ潜水士が採取筒体2を
、その下端部を中心に上端部が外筒体3に接近離間するように水平方向に揺動する。外筒体3が軟化しているので、採取筒体2の外周面を外筒体3の外周面近傍(或いは軟化する前の外周面近傍)まで振ることができる。この揺動により、採取筒体2内に保持された地盤コアサンプル8の下端部に応力が集中して破壊が生じ、地盤コアサンプル8が水底地盤9から切り離される。外筒体3の全体が軟化していなくても、採取筒体2を揺動できるのであれば一部軟化している状態でこの作業を行うことができる。
After the outer
例えば採取筒体2の外周面から外筒体3の外周面までの距離が約20mmであり採取筒体2の軸方向の長さが約1000mmの場合、この採取筒体2はその中心軸Cが垂線Hに対して左右に±1°程度振られることになる。この振りの角度は、採取筒体2の外周面から外筒体3の外周面までの長さと採取筒体2の長さにより規定される。
For example, when the distance from the outer peripheral surface of the
採取筒体2と外筒体3の大きさは、この振りの角度が0.5°〜2.5°の範囲となるように決定することが望ましい。好ましくは0.8°〜1.5°の範囲となるように決定する。この振りの角度が大きくなるほど地盤コアサンプル8の下端部を水底地盤9から切り離し易くなり、小さくなるほど採取する地盤コアサンプル8に対して水底地盤9に挿入すべき採取具1が小さくなり採取具1の挿入に必要な力が小さくなる。なお、採取筒体2を揺動する方向や揺動長さ(振り幅)は、水底地盤9の状態に応じて適宜決定する。
The sizes of the
図7に例示するように、下端部を切り離された地盤コアサンプル8は、採取筒体2とともに外筒体3から人力により抜き出される。このとき水底地盤9と採取筒体2の外周面との間には、軟化した外筒体3の厚さに応じた間隔が十分に確保されているので、採取筒体2は水底地盤9により生じる土圧の影響をほとんど受けない。これにより採取筒体2の外周面と外筒体3の内周面との間の摩擦抵抗が大幅に低減するので、潜水士は反力の取れない水中であっても、採取筒体2とともに地盤コアサンプル8を少ない労力で水底地盤9から抜き出すことができる。採取筒体2と外筒体3との間に隙間4が形成されている場合は、水底地盤9と採取筒体2の外周面との間の間隔がより大きくなり、採取筒体2に生じる土圧はさらに小さいものとなるので、採取筒体2と外筒体3との間の摩擦抵抗をさらに低減することができる。
As illustrated in FIG. 7, the
そのため採取筒体2を引き抜くための重機等は不要となり、サンプリング作業に必要となる費用や時間を大幅に低減させることができる。閉塞部材5は、採取筒体2を外筒体3から引き抜く際に、採取筒体2から切り離され外筒体3側に残るように構成すると、閉塞部材5が採取筒体2とともに移動しながら外筒体3や水底地盤9と接触して、採取筒体2を引き抜く際の抵抗を増大させる不具合が生じることを防止できる。
Therefore, a heavy machine or the like for pulling out the
たとえば20m×40mの範囲で5カ所から3本ずつ地盤コアサンプル8を採取する場合、従来は洋上クレーン等の重機を移動させ、洋上クレーンから吊り下げられた冶具と水底地盤9に打ち込まれたサンプリング容器を潜水士が連結し、潜水士の合図を待って洋上クレーンによりサンプリング容器を引き抜く必要があったので、サンプリング作業に必要となる時間も費用も多大なものになっていた。しかし本発明の採取具1を利用すれば、重機を使用することなく潜水士が採取筒体2を外筒体3から順次引き抜いて回収していけばよいため、サンプリング作業は短時間でかつ従来よりも少ない費用で行うことができる。
For example, when three
図8に例示するように、採取筒体2は上端部を覆う上蓋10と下端部を覆う下蓋11を有する構成としてもよい。採取具1が海底地盤9に挿入された後に、潜水士は採取筒体2の上面に上蓋10を被せる。地盤コアサンプル8とともに採取筒体2を外筒体3から引き抜いた後に、潜水士は採取筒体2の下端部に下蓋11を設置する。採取筒体2内に保持された地盤コアサンプル8は、上蓋10と下蓋11により保護された状態で潜水士により水上まで運搬される。そのため運搬中に地盤コアサンプル8が採取筒体2から不用意に抜け
落ちるトラブルを回避できる。また採取筒体2に保持された地盤コアサンプル8を、水上から強度試験等を行う試験場まで運搬する際に、上蓋10と下蓋11を有する採取筒体2を運搬容器としてそのまま利用することもできる。
As illustrated in FIG. 8, the
水底地盤9が固化処理土ではない場合は、例えば洋上クレーン等の重機を用いて採取具1を水底地盤9に挿入する。水底地盤9を構成する土砂等を側方に押し退けながら挿入された外筒体3は、周囲の水を吸収して徐々に軟化する。このとき外筒体3の作用していた土圧は、軟化した外筒体3をその中心軸に向かって押し戻す力として作用するが、水底地盤9の流動性は高くないので採取筒体2に大きな外力を生じさせることはない。その後採取筒体2は、前述と同様に外筒体3から潜水士により引き抜かれて回収される。
When the water
本発明は、水底地盤9に限らず陸上の地盤に対しても、固化処理土であるかないかによらず前述と同様に適用することができる。このとき外筒体2は地盤中の水分を吸収して軟化するが、地盤中の水分量が十分でないときには外筒体3に直接水を供給して軟化させてもよい。
The present invention can be applied not only to the water
1 採取具
2 採取筒体
3 外筒体
4 隙間
5 閉塞部材
6 把持部
7 固定部材
8 地盤コアサンプル
9 水底地盤(地盤)
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CN117268841A (en) * | 2023-11-22 | 2023-12-22 | 中铁一局集团电务工程有限公司 | Be used for town road to detect concrete strength check out test set |
CN117268841B (en) * | 2023-11-22 | 2024-03-01 | 中铁一局集团电务工程有限公司 | Be used for town road to detect concrete strength check out test set |
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JP6328459B2 (en) | 2018-05-23 |
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