JP2016030968A - スウェーデン式サウンディング貫入試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザにおいて荷重手段を選択可能とする。【解決手段】任意数（０〜Ｎ個）の錘Ｗが載荷可能であり、支柱３に沿って昇降可能な載荷台４と、載荷台４に可変の上昇力を付与できる油圧シリンダ機構５と、載荷台４に回転可能に設けられ、貫入ロッドＲを保持可能なチャック機構８と、を備えたスウェーデン式サウンディング貫入試験装置であって、載荷台４の重量と当該載置台に載荷した任意数の錘Ｗからなる第１の荷重を用いる第１の荷重手段と、前記第１の荷重と前記シリンダ機構による上昇力とを組み合わせてなる第２の荷重を用いる第２の荷重手段と、を備え、前記第１の荷重手段を用いた第１の貫入試験と前記第２の荷重手段を用いた第２の貫入試験は選択的に実施可能である。【選択図】図１

Description

本発明は、スウェーデン式サウンディング貫入試験装置に関するものである。

住宅等を建築する際には、地盤の事前調査を行う必要がある。このような地盤調査の手法の１つとして、日本工業規格に「スウェーデン式サウンディング試験方法（ＪＩＳ Ａ１２２１）」が規定されている。この規格は、スウェーデン式サウンディング試験装置を用いて、原位置における土の硬軟又は締まり具合及び土層の構成を判定するための静的貫入抵抗を求める試験方法を規定するものである。ＪＩＳ Ａ１２２１には、スウェーデン式サウンディング試験装置について以下のように記載されている。

スウェーデン式サウンディング試験装置は、スクリューポイント、ロッド（スクリューポイント連結ロッド、継足しロッド）、載荷・回転・引抜き装置から成り、スクリューポイントにロッドを介して荷重を載荷した時の荷重と貫入量の関係、及び１０００Ｎの荷重で貫入停止後ロッドを回転させた時の、回転数と貫入量との関係が求められることが要求される。

載荷装置は、ロッドに、１５０Ｎ、２５０Ｎ、５００Ｎ、７５０Ｎ及び１０００Ｎの荷重を載荷できるもので、一般に、ロッドの所望位置に固定可能な載荷用クランプにおもりを載荷する。回転装置は、１０００Ｎの荷重による貫入が停止した後、荷重を保持したまま右回りで回転させるものであり、回転速度は１分間に６０半回転数程度で制御できるものである。載荷装置及び回転装置は、全ての作業を手動で行う手動式、回転のみをモータを用いて機械で行う半自動式、回転・載荷・試験記録全てを機械で行う全自動式がある。回転数は、カウンタによって記録される。引抜き装置は、試験終了後、スクリューポイント付きのロッドを引抜く能力を有する。記録を自動で行う場合には、自動記録装置は、各荷重段階での荷重及び貫入量の記録、半回転数及びそれに伴う貫入量の記録、を行う機能を備えている。

スウェーデン式サウンディング試験を手動で実行する場合には、作業者に大きな負担がかかると共に、複数人での作業が必要となることから、スウェーデン式サウンディング試験を半自動ないし全自動で実行するための貫入試験装置が数多く提案されている。特に、錘の積み下ろしには多大な労力を要することから、錘の積み下ろし作業が不要な荷重手段も多く提案されている。その中には、予め所定の荷重（例えば、１０００Ｎ）を昇降台に搭載しておき、昇降台に上向きの力を与えることで、昇降台の総重量から前記上向きの力を減じた荷重を貫入ロッドに負荷させるものがある（特許文献１、特許文献２）。特許文献１では、昇降モータを用いて上向きの力を設定しており、特許文献２では、エアーシリンダを用いて上向きの力を設定している。

これらの手法は、作業者の労力を軽減でき作業性が良好である点において有用であるが、昇降モータやエアーシリンダの上向きの力を利用して得られた荷重が貫入試験で規定された荷重と同じであることが保証される必要がある。すなわち、貫入ロッドに作用する荷重の校正ないし検定が必要となる。そのため、特許文献１では、ロードセルを用いて貫入ロッドにかかる荷重を検出し、ロードセルの検出値と貫入ロッドにかかるべき荷重の目標値とを比較し、貫入ロッドにかかる荷重が目標値となるよう昇降モータを制御している。特許文献２では、校正時に、貫入ロッドの先端に荷重計を置き、エアーシリンダの推力をデジタル信号で入力し、設定値との違いを見極めてデジタル入力の数値を変更するようにしている。

また、自動化された載荷装置は便利であるものの、ユーザによっては、ＪＩＳ Ａ１２２１に規定された載荷装置に忠実に、錘による実荷重を貫入ロッドに作用させてスウェーデン式サウンディング貫入試験を行いたいという要望もある。
特開２０１１−１７４３４０号 特開２０１１−１６３０１０号

本発明は、上記従来の載荷装置が自動化されたスウェーデン式サウンディング貫入試験機における載荷装置の校正ないし検定手法やこのような載荷装置が自動化されたスウェーデン式サウンディング貫入試験機に対する要望に鑑み、創案されたものである。

本発明が採用した技術手段は、
任意数（０〜Ｎ個）の錘が載荷可能であり、支柱に沿って昇降可能な載荷台と、
前記載荷台に可変の上昇力を付与できる駆動機構と、
載荷台に回転可能に設けられ、貫入ロッドを保持可能なチャック機構と、
を備えたスウェーデン式サウンディング貫入試験装置であって、
前記載荷台の重量と当該載置台に載荷した前記任意数の錘からなる第１の荷重を用いる第１の荷重手段と、
前記載荷台の重量と当該載置台に載荷した錘からなる第１の荷重と前記駆動機構による上昇力とを組み合わせてなる第２の荷重を用いる第２の荷重手段と、
を備え、
前記第１の荷重手段を用いた第１の貫入試験と前記第２の荷重手段を用いた第２の貫入試験は選択的に実施可能である、
スウェーデン式サウンディング貫入試験装置、である。

１つの態様では、前記第１の荷重手段において、前記錘の数（０〜Ｎ個）を選択することで所定の複数段階の第１の荷重が得られ、
前記第２の荷重手段において、所定の複数段階の第２の荷重を得るための駆動機構の上昇力に対応する指令値が設定されている。

１つの態様では、前記指令値は、前記第１の荷重手段の前記所定の複数段階の第１の荷重と駆動機構の上昇力とを均衡させた時の値から取得される。

１つの態様では、前記駆動機構は、流体圧シリンダ機構であり、前記指令値は流体圧シリンダ機構の圧力値である。
後述する実施形態では、流体圧シリンダとして、油圧シリンダ機構を開示するが、エアーシリンダ機構でもよい。
また、駆動機構は電動モータでもよく、この場合、指令値は例えば電流値である。

１つの態様では、前記第１の荷重手段の第１の荷重の重心が前記チャック機構に保持された貫入ロッドに位置するようになっている。
１つの態様では、前記第１の荷重手段において、前記所定の複数段階の第１の荷重は、少なくとも、５００Ｎ、７５０Ｎ、１０００Ｎを含む。
なお、例えば、載荷台の重量を２５０Ｎとすることができれば、前記所定の複数段階の第１の荷重に、２５０Ｎの第１の荷重を含めることができる。

１つの態様では、前記載荷台の重量がＡ・Ｎであり、Ａ・Ｎ未満の荷重については、前記第２の荷重手段の第２の荷重を用いる。
１つの態様では、前記載荷台の重量が５００Ｎであり、５００Ｎ未満の荷重（例えば、２５０Ｎ）については、前記第２の荷重手段の第２の荷重を用いる。
１つの態様では、Ａ・Ｎ（例えば、５００Ｎ）未満の荷重（例えば、２５０Ｎ）に対応する指令値は、５００Ｎ、７５０Ｎ、１０００Ｎの第１の荷重に対応する指令値を用いて外挿によって求められる。あるいは、５００Ｎ、７５０Ｎ、１０００Ｎの第１の荷重に対応する指令値の少なくともいずれか１つの指令値に対する比率を用いてもよい。
なお、荷重センサを用いてＡ・Ｎ（例えば、５００Ｎ）未満の荷重（例えば、２５０Ｎ）に対応する指令値を求めることを排除するものではない。

後述する実施形態では、前記載荷台の重量には、当該載荷台に設けた第２の錘（符号Ｗ´）の重量を含む。
すなわち、「載荷台の重量」は、載荷台に搭載された要素（錘Ｗを除く）の重量を含む重量であり、「第１の荷重」は、「載荷台の重量」＋「錘Ｗ（０〜Ｎ個）の重量」である。
１つの態様では、前記載荷台は、上側の第１載荷部と、下側の第２載荷部とを備え、上側の第１載荷部に載せた第２の錘の重量と載荷台の重量（チャック機構、チャック機構を回転させるモータ、伝達要素の重量を含む）の合計が５００Ｎであり、第２載荷部には、任意数の錘が上下に重ねて載荷可能となっており、錘の数の選択によって、第２載荷部で２５０Ｎ、５００Ｎの重量を得るようになっている。好ましくは、第１載荷部の重心、第２載荷部の重心は、チャック機構に保持された貫入ロッドに位置している。

１つの態様では、前記駆動機構は、流体の流れの切換手段を備えた流体圧シリンダ機構であり、
前記流体圧シリンダ機構のピストンロッドを伸長させて第１の荷重が負荷された前記載荷台を上方に持ち上げた状態で、前記切換手段により第１の荷重によって前記シリンダロッドを縮長させて前記載荷台を自重落下させ、貫入ロッドの下端で地盤を打撃可能に構成されている。
上記態様によれば、載荷装置の荷重を有効に利用して打撃を実行できるようなスウェーデン式サウンディング貫入試験機を提供することができる。
１つの態様では、第１荷重手段を用いた第１の貫入試験を精度良く行うべく第１荷重の重心が貫入ロッドに作用するようにしているが、第１荷重の重心が貫入ロッドにあることは、打撃を行う際にも有効である。
好ましいチャック機構の１つの態様は、前記チャック機構は、垂直方向に延びる第１部を備えた第１部材と、垂直方向に延びる第２部を備えた第２部材と、第１部と第２部を接近させる押圧手段と、接近した第１部と第２部を離間させる付勢手段と、を備え、
第１部及び第２部は、貫入ロッドの周面に当接する当接部を備えており、
前記押圧手段によって前記付勢手段に抗して第１部と第２部を接近させることで、第１部の当接部、第２部の当接部が貫入ロッドの周面に圧接して当該貫入ロッドが固定されるようになっている。
１つの態様では、第１部と第２部の少なくともいずれか一方の当接部は２つの傾斜面から平面視略Ｖ字状に形成されているＶ状凹部であり、他方の当接部は平面、平面視円弧面あるいは２つの傾斜面から平面視略Ｖ字状に形成されている。
このようなチャック機構は、挟持要素の動きが水平方向であり、貫入ロッドを挟持した状態で打撃を加えた際の衝撃による影響を受けにくい。

本発明では、第１の荷重手段を用いた第１の貫入試験と前記第２の荷重手段を用いた第２の貫入試験は選択的に実施可能であるので、第１の貫入試験と第２の貫入試験を選択して採用することができ、より省力で試験を行いたいという要望、また、錘による実荷重を貫入ロッドに作用させてスウェーデン式サウンディング貫入試験を行いたいという要望に応えることができる。

本発明では、第１の荷重手段を用いた第１の貫入試験と、第２の荷重手段を用いた第２の貫入試験の両方に対応することができるので、第１の荷重を用いて、載荷台に可変の上昇力を付与できる駆動機構の上向きの力を利用して得られた荷重が実荷重と同じとなるように設定することで、ロードセル等の荷重検出手段を用いずに第２の荷重の検定や校正ができる。
例えば、第１の荷重によって規定された実荷重と釣り合うように均衡させた時の駆動機構の指令値（圧力値や電流値）を取得することで、当該実荷重に対応する上昇力を指令値によって規定することができる。

本実施形態に係るスウェーデン式サウンディング貫入試験装置（第１の姿勢）の斜視図である。 本実施形態に係るスウェーデン式サウンディング貫入試験装置（第２の姿勢）の斜視図である。 載荷台の昇降ガイド機構を説明する図である。油圧シリンダ機構との伝達機構やチャック機構（図６参照）は省略されている。 本実施形態に係るチャック機構を示す平面図である。 チャック機構を構成する第１部材、第２部材を示す図である。 載荷台の昇降機構を説明する図である。 本実施形態に係るスウェーデン式サウンディング貫入試験装置で採用される第１の貫入試験、第２の貫入試験、及び、測定方式１、測定方式２を説明する図である。 載荷台（下降姿勢）の昇降機構の他の実施形態を示す斜視図である。載荷台の下側の錘載せ部は省略されている。 載荷台（上昇姿勢）の昇降機構の他の実施形態を示す斜視図である。載荷台の下側の錘載せ部は省略されている。

［Ａ］スウェーデン式サウンディング貫入試験装置の全体構成
図１は本実施形態に係るスウェーデン式サウンディング貫入試験装置の側面図であり、スウェーデン式サウンディング貫入試験装置は、クローラ式の移動機構１によって支持された機体フレーム２を備え、機体フレーム２上には、支柱３、載荷台４、油圧シリンダ機構５、発電機６、ハンドル７等が搭載されている。機体フレーム２のベース２０の先端は支持脚２１によって支持されている。

本実施形態では、支柱３は機体フレーム２のベース２０に対して垂直状に立設された一対の支柱３、３であり、上端が横材３０によって連結されている。左右の支柱３、３には、載荷台４のガイドローラ（ベアリング）４３を上下方向に案内するガイド溝３１が形成されており、載荷台４は、支柱３に沿って昇降可能となっている。支柱３は高さ方向の途中で分離可能に構成されており、支柱３の上半部を分離して支柱３の高さを低背とすることで運搬時の便宜を図っている。１つの態様では、図３に示すように、支柱３は下方側の基部３Ａと、基部３Ａの中空部内に上方から挿入可能な本体部３Ｂと、からなり、本体部３Ｂからガイド溝３１を形成することで、高さ方向に連続したガイド面を形成するようになっている。

図３、図６に示すように、載荷台４は、貫入ロッドを保持可能なチャック機構８、貫入ロッドの回転駆動手段としてのモータ９、チャック機構８とモータ９の伝動機構１０が載る上面部４０と、上面部４０の下方に間隔を存して位置しており、任意数の錘Ｗが載置可能な下面部４１と、上面部４０と下面部４１の後側部位を高さ方向に連結する後面部４２と、から側面視コ字形状を有している。載荷台４の後面部４２には左右に位置してガイドローラ４３が設けてあり、載荷台４は、支柱３のガイド溝３１にガイドローラ４３が案内されることで、高さ方向に昇降可能となっている。載荷台４の上面部４０及び下面部４１は貫入ロッド（スクリューポイントを備えた貫入ロッド、継足し用の貫入ロッド）を挿通可能なように開口が形成されている。チャック機構８は、貫入ロッドを挟持した状態で、モータ９の回転によって、貫入ロッドと一体で回転するようになっている。

図４、図５に示すように、チャック機構８は、第１部材８０と、第２部材８１と、を備え、第１部材８０に対して第２部材８１がガイド８２軸上をスライド移動することで接近・離間可能となっている。チャック機構８は、第１部材８０と第２部材８１を接近させる押圧手段としての油圧アクチュエータ８３と、接近した第１部材８０と第２部材８１を離間させる付勢手段としてのコイルスプリング８４（ガイド軸８２上に外装されている）と、を備えている。第１部材８０及び第２部材８１は、それぞれ、貫入ロッドＲの周面に当接する当接部を備えており、油圧アクチュエータ８３によってコイルスプリング８４の力に抗して第１部材８０と第２部材８１を接近させることで、第１部８０の当接部、第２部８１の当接部が貫入ロッドＲの周面に圧接して貫入ロッドＲが固定されるようになっている。

図示の態様では、第１部材８０の当接部は、平面視において、第１傾斜面８００と第２傾斜面８０１とから平面視略Ｖ字状に形成されている。Ｖ状凹部の底側は高さ方向に亘って平面視湾曲凹面状の窪み部８０２が形成されている。当接部の２つの傾斜面にロッドＲの周面が当接した状態において、ロッドＲの周面と当接部の底部との間に高さ方向に延びる空隙Ｓが形成される。かかる空隙Ｓを通して、ロッドＲの周面に付着した土や泥を逃がすることができ、チャック機構８とロッドＲとの当接面に土や泥が噛むことを可及的に防止している。図５右上に示すように、２つの傾斜面には、複数の水平溝８０３が高さ方向に間隔を存して形成されており、挟持状態にあるロッドＲの垂直方向（長さ方向）の滑りを防止している。

図５左図に示す態様では、第２部材８１の当接部は、平面視において、ロッドＲの周面に対応する円弧面（半円、すなわち１８０度よりも小さい）８１０から形成されている。図５右図に示す態様では、第２部材８１は、垂直状の平面部８１１を備えており、チャック機構６でロッドＲを挟持した時には、平面部８１１が当接部としてロッドＲの周面に接触するようになっている。

載荷台４上のチャック機構８によって貫入ロッドＲを挟持することで、載荷台４の重量＋錘Ｗ（０〜Ｎ個）の実荷重が貫入ロッドＲに負荷される。錘Ｗの数を選択することで、所定の負荷を貫入ロッドＲに与えることができる。また、油圧シリンダ機構５は、載荷台４に可変の上昇力を付与できる駆動機構であり、油圧シリンダ機構５による上昇力を可変とすることで、載荷台４の総重量から上昇力を差し引いた所定の複数段階の負荷を貫入ロッドＲに与えることができる。本実施形態に係るスウェーデン式サウンディング貫入試験装置は、貫入試験において、これら２種類の負荷を選択的に用いることができ、これについては後に詳述する。

支柱３の高さ方向中間部位の背面には入力部１１が装着されており、入力部１１には、油圧シリンダ機構５の油圧ユニット５２のモータポンプを駆動する上昇油圧ポンプモータ起動スイッチ１１０、チャック機構８を回転させるモータ９を駆動するロッド回転スイッチ１１１、ロッドの回転数（反回転数）を取得するためのカウンタ１１２が設けてある。本実施形態では、ロッド回転スイッチは、ロッドを上から見て時計方向にのみ回転させる。

スウェーデン式サウンディング試験方法自体は、ＪＩＳ規格で規定されており、当業者において周知であるので、本実施形態に係る装置を用いた試験についての詳細な説明は省略する。ロッドの貫入深さやロッドの回転数を取得する手段は、当業者において良く知られているので、詳細な説明は省略する。また、調査終了後に、チャック機構８がロッドＲを挟持した状態で、油圧シリンダ機構５によって、載荷台４を上昇させることで、地中に貫入したロッドを引抜くことができる。
［Ｂ］第１の荷重手段

本実施形態では、載荷台４の重量には、載荷台本体（上面部４０、下面部４１、後面部４２）の重量に加えて、回転駆動用のモータ９、伝動機構１０、チャック機構８の重量が含まれ、載荷台の重量は３７５Ｎである。１つの態様では、載荷台４の上面部において、モータ９が中心より左側に配置されており、バランスを取るように１２５Ｎの薄肉直方体状の調整用の錘Ｗ´を右側に配置し、載荷台４の総重量を５００Ｎとした。調整用の錘を含む載荷台４の重量５００Ｎの重心は、チャック機構８に保持されたロッドＲに位置するようになっている。

載荷台４の下面部４１は錘Ｗの載せ台を備えており、１個当たり１２５Ｎの錘Ｗを０〜４個の任意数で載置可能となっている。錘Ｗは、掴持部、貫入ロッドを挿通させる溝部を備えた円板形状であり、高さ方向に互いに重ね合わせることができる。載荷台４に載置した錘Ｗの重心はチャック機構８に保持されたロッドＲに位置するようになっている。錘Ｗは重心位置を一致させて上下に重ねて載置することができるものであれば、形状は限定されず、例えば平面視方形であってもよい。本実施形態では、最大で、載荷台４の総重量５００Ｎ＋１２５Ｎ×４＝１０００Ｎの荷重を負荷可能となっている。

本明細書において、載荷台４の総重量（載荷台４の重量＋任意数の錘Ｗの重量）による荷重を第１の荷重と称する。第１の荷重の重心は、チャック機構８に保持された貫入ロッドＲに作用するようになっている。本実施形態に係るスウェーデン式サウンディング貫入試験装置では、所定の第１の荷重（例えば、５００Ｎ、７５０Ｎ、１０００Ｎ）を貫入ロッドに負荷させて貫入試験を実施することができ、第１の荷重による貫入試験を第１の貫入試験と称する。
［Ｃ］第２の荷重手段

本実施形態では、油圧シリンダ機構５として単動形の油圧シリンダ（複動形を単動形として用いる場合を含む）を用いている。なお、他のタイプの油圧シリンダ、例えば単動等速形のテレスコピックシリンダを用いてもよい（図８、図９参照）。油圧シリンダ機構５は、シリンダ部５０と、シリンダ部５０に対して伸縮可能なピストンロッド５１と、を備え、圧油の導入によって機体ベース上に垂直状に立設されたシリンダ部５０の上端からピストンロッド５１が垂直方向に上方に伸びるようになっている。

油圧シリンダ機構５は、さらに、油圧ユニット５２（油タンク、油圧ポンプを備える）と、油圧制御部５３と、油タンクと油圧制御部間を流体連通するように接続する油路５４（上昇）、油路５５（下降）と、油圧制御部５３とシリンダ部５０を流体連通するように接続する油路５６（上昇・下降共通）と、を備えている。油圧制御部５３には、圧力制御弁（ウェイト圧力調整弁）５３０、方向制御弁（上下切換弁）５３１、流量制御弁（スピードコントローラ）５３２、圧力計５３３、が含まれる。圧力制御弁５３０による設定圧は調整可能となっており、圧力計５３３のメータを参照しつつ所定の設定圧を得るようになっている。方向切換弁５３１によって圧油の流れる方向を切換え、ピストンロッド５１の伸長、縮長を切換える。油路５６及び油路５５の内径は、切換時に、ピストンロッド５１の縮長を瞬時に実行することができるような大きさの径を有している。

ピストンロッド５１の上端には、スプロケット５７が設けてあり、スプロケット５７に巻回されたチェーンは、第１垂下部５８、第２垂下部５９を備え、第１垂下部５８の下端は機体側（例えば、シリンダ部５０や機体ベース２０等）に固定されており、第２垂下部５９の下端は載荷台４に固定されている。圧油によって、縮長姿勢にあるピストンロッド５１が上方に延びると、スプロケット５７、チェーンを介して載荷台４が上昇し、伸長姿勢にあるピストンロッド５１が下方に縮むことで載荷台４が下降可能となっている。

油圧シリンダ機構５は、下降した載荷台４を上昇させる上昇駆動機構として働くと共に、載荷台４に可変の上昇力を付与できる駆動機構として働く。載荷台４は油圧シリンダ機構５のピストンロッド５１の伸縮作動と連動して昇降駆動する。載荷台４は、圧油による上昇力（＞第１の荷重）によってピストンロッド５１が伸長することで上昇し、第１の荷重（＞圧油による上昇力）によってピストンロッド５１が縮長することで下降するように構成されている。油圧シリンダ機構５のピストンロッド５１に上向きの所定の大きさの力を生じるように圧力を設定することで、「第１の荷重−上昇力」の荷重を載荷台４のチャック機構８に挟持した貫入ロッドＲに作用させることができる。所定の上向きの力を生じさせるための所定の圧力値は、圧力制御弁５３０によって設定することができる。

本明細書において、「第１の荷重−上昇力」による荷重を第２の荷重と称する。本実施形態に係るスウェーデン式サウンディング貫入試験装置では、第２の荷重を貫入ロッドに負荷させて貫入試験を実施することができ、第２の荷重による貫入試験を第２の貫入試験と称する。

このように、油圧シリンダ機構５を用いることで、第２の荷重を得るべく載荷台４に所定の上昇力を負荷させたい場合、また、地盤に貫入したロッドを引き上げたい場合には、油圧シリンダ機構５のシリンダ部５０の油室に圧油を送り込んでピストンロッド５１を伸長させる。載荷台４の下降時には、第１の荷重によってピストンロッド５１が縮長して載荷台４が下降する。

［Ｄ］測定方式
図７に、本実施形態に係るスウェーデン式サウンディング貫入試験装置で採用される第１の貫入試験、第２の貫入試験、及び、測定方式１、測定方式２の流れを示す。本実施形態に係るスウェーデン式サウンディング貫入試験装置による実際の測定では、次の二通りのうちのどちらか一つを選択可能となっている。
＜測定方式１＞
（ア）第１の荷重手段を用いた第１の貫入試験（載荷荷重１０００Ｎ、７５０Ｎ、５００Ｎ）
（イ）第２の荷重手段を用いた第２の貫入試験（載荷荷重５００Ｎ未満で通常２５０Ｎ）
＜測定方式２＞
第２の荷重手段を用いた第２の貫入試験（載荷荷重１０００Ｎ、７５０Ｎ、５００Ｎ、２５０Ｎ）

測定方式１において、通常の測定では、第１の荷重手段を用いた第１の貫入試験（載荷荷１０００Ｎ、７５０Ｎ、５００Ｎ）を実施し測定を終了する。具体的には、載荷台４の総重量５００Ｎ＋１２５Ｎ×４＝１０００Ｎの第１の荷重を貫入ロッドに負荷することからスタートし、１０００Ｎで自沈する場合、２５０Ｎ分の錘Ｗを外すことで７５０Ｎの第１の荷重を貫入ロッドに負荷させ、７５０Ｎでも自沈する場合、さらに２５０Ｎ分の錘Ｗを外すことで５００Ｎの第１の荷重を貫入ロッドに負荷させる。上述のように、第１の荷重の重心は、チャック機構に保持された貫入ロッドに作用するようになっている。ここで、例えば、油圧シリンダ機構５によって第１の荷重が負荷された載荷台４を支持した状態（第１の荷重と上昇力が釣り合った均衡状態）から、切換手段（方向制御弁５３１）によって作動油の流れの方向を切り換えることで油圧シリンダ機構５の圧力を０とし、油圧シリンダ機構５のピストンロッド５１の上昇力を０とすることで、第１の荷重のみを貫入ロッドに負荷させることが可能である。ウェイトの実荷重で貫入試験を行う際には、油圧シリンダで載荷台を支持した状態から、上下バルブを切り換えると共に、圧力制御弁（ウェイト圧力調整弁）５３０の値を０とする。

５００Ｎ未満の載荷荷重での載荷（低荷重自沈を測定）の要望がある場合には、以下のように対応する。この５００Ｎ未満の載荷荷重(典型的には２５０Ｎ)については、載荷台の重量が実機では５００Ｎであり実荷重では載荷できないため、第２の荷重手段を用いて載荷する。具体的には、５００Ｎ(載荷台の重量)載荷時に、駆動機構による上昇力２５０Ｎを加えて載荷荷重２５０Ｎを確保する。この駆動機構による上昇力２５０Ｎの値は、例えば、事前に実荷重５００Ｎ時の駆動機構による上昇力の圧力値を読み取っておき、この１／２の値から設定（あるいは、事前に実荷重１０００Ｎ、７５０Ｎ、５００Ｎ時の駆動機構による上昇力の圧力値をそれぞれ読み取っておき、これらを外挿した値から設定）することができる。あるいは、例えば実荷重７５０Ｎに対応する圧力値を取得しておき、第１の荷重を１０００Ｎとして、実荷重７５０Ｎに対応する圧力値を入力して、載荷荷重２５０Ｎを得るようにしてもよい。

このように、測定方式１は、実荷重１０００Ｎ、７５０Ｎ、５００Ｎの載荷荷重に加えて、さらに載荷台の総重量である５００Ｎ未満の載荷荷重で載荷を行いたい（低荷重自沈を測定）という要望に対処することができ、本実施形態に係るスウェーデン式サウンディング貫入試験装置は、このような５００Ｎ未満の載荷荷重での載荷を実現することができる。

測定方式２においては、全て第２の荷重手段を用いて載荷する。例えば、第１の荷重として１０００Ｎを一貫して用いる場合に、上昇力をそれぞれ０Ｎ、２５０Ｎ、５００Ｎ、７５０Ｎに対応するように設定することで、第２の荷重として１０００Ｎ、７５０Ｎ、５００Ｎ、２５０Ｎを実現することができる。具体的には、事前に実荷重１０００Ｎ、７５０Ｎ、５００Ｎ時の駆動機構による上昇力の圧力値をそれぞれ読み取っておき、また、２５０Ｎの載荷荷重については、これらを外挿した値から設定する。所定の第２の荷重（例えば、７５０Ｎ、５００Ｎ、２５０Ｎ）に対応して、２５０Ｎ、５００Ｎ、７５０Ｎに対応する圧力値を入力する。なお、本実施形態において、「実荷重−油圧シリンダの上昇力」で所定の荷重を負荷させる場合において、所定の油圧シリンダの上昇力に対応する圧力値を、荷重検出手段を用いて取得することを排除するものではない。

圧力値と所望の第２の荷重（及び上昇力が差し引かれる第１の荷重）との対応表を予め取得しておけば、圧力値を選択して入力・設定することで、所望の第２の荷重を得ることができる。また、定期的に実荷重と圧力値との対応をチェックすることで、必要に応じて対応表の圧力値を補正することができる。

本実施形態において、この測定方式２では、第２の荷重手段による載荷荷重が実荷重との対比で常に同じになるよう設定できる特徴を有している。特許文献１、特許文献２では、貫入ロッドに作用する自動載荷装置の荷重の校正ないし検定のために、ロードセル等の荷重検知手段や荷重計が必要であるのに対して、本発明では、そのような荷重検知手段を用いることなく（本発明に係るスウェーデン式サウンディング貫入試験装置がこのような荷重検知手段を備えることを排除するものではない）、第１の貫入試験の第１の荷重を用いて、第２の貫入試験の第２の荷重を校正ないし検定することができる。

［Ｅ］打撃手段
スウェーデン式サウンディング試験を実施するにあたり、表層部や中間部に転石等（あるいは一部に固い地盤がある）があり回転貫入ではそれ以深に進めないような場合がある。この時、軽打することで転石等をズラすことができれば、試験地点の変更を行うことなく、試験を続行することができる。打撃そのものはスウェーデン式サウンディング試験に必要なものではないが、この打撃を載荷装置の荷重を有効に利用して実行できれば便利である。本実施形態に係るスウェーデン式サウンディング貫入試験機では、載荷台の第１の荷重を有効に利用して打撃を実行できる。

貫入ロッドの貫入時（沈降時・回転貫入時）に、ある地点で進めなくなった場合には、必要に応じて、流体圧シリンダ機構５のピストンロッド５１を伸長させて第１の荷重が負荷された載荷台４を上方に持ち上げた状態で、切換手段により第１の荷重によってシリンダロッド５１を瞬時に縮長させて第１の荷重を備えた載荷台４を自重落下させ、貫入ロッドの下端のスクリューポイントで地盤に打撃を加えることができる。打撃によってロッドのさらなる貫入が可能となれば、従前であれば必要であったであろう調査地点の変更を回避することができる。油路５６及び油路５５の内径は、切換時に、ピストンロッド５１の縮長を瞬時に実行することができるような大きさの径を有しており、第１の荷重による打撃を可能としている。第１荷重手段を用いた第１の貫入試験を精度良く行うべく第１荷重の重心が貫入ロッドに作用するようになっており、打撃時に装置のバランスが崩れることがなく、より有効な第１の荷重を用いた打撃を可能としている。

［Ｆ］変姿可能なスウェーデン式サウンディング貫入試験装置
図１に示すスウェーデン式サウンディング貫入試験装置は、第１の姿勢に係る装置であり、本実施形態に係る装置は、図２に示す第２の姿勢を取ることができる。第２の姿勢では、第１の姿勢に比べて小型化されており、第１の姿勢に係る装置が入れない場所への進入が可能となる。本実施形態に係るスウェーデン式サウンディング貫入試験装置は、組立て分解可能となっており、第１の姿勢と第２の姿勢では共通の構成要素を備えている。

共通の構成要素には、支柱３、載荷台４（チャック機構８、モータ９、伝動機構１０、ウェイトＷ、ウェイトＷ´を含む）、油圧シリンダ機構５、支柱３に装着された入力部１１が含まれ、これらの要素は、機体フレーム２に対して着脱可能となっている。左右の支柱３の基部３Ａの下端は横材３２によって連結されており、シリンダ部５０の下端は横材３２から立設されている（図２参照）。左右の支柱３の基部３Ａの外側に位置して、側面視Ｌ形状の支柱ベースが固定されており、支柱ベースは機体ベース２０に対して着脱可能となっている。支柱ベースは縦部３３と、縦部３３の下端から水平状に延びる水平部３４（図示の態様では、角パイプ状）と、を備え、第１の姿勢では、横材３２、水平部３４が機体ベース２０上に載置され固定されている。水平部３４の基端側部位同士が横材３４０によって連結されており、横材３４０には貫入ロッドのガイド部３４１が形成されている（図２参照）。基部３Ａの下方部位（支柱ベースの縦部３３に設けてもよい）には、方形状の挿入孔を備えた短尺の角パイプ３５が形成されている。

第２の姿勢では、支柱ベースが機体フレームを構成している。支柱ベースの水平部３４の先端には、第２の姿勢の前方側の支持脚３６が着脱可能となっている。基部３Ａの下方部位の角パイプ３５の挿入孔には、第２の姿勢の後方側の支持脚３７の水平状のロッドを挿通孔３５に挿通させて、第２の姿勢の後方側の支持脚３７を後方に持ち出し状に着脱可能となっている。支柱ベースの縦部３３の下方部位には両端に車輪１´を備えた車軸が着脱可能に取り付けられている。油圧シリンダ機構５において、第１の姿勢及び第２の姿勢に共通して、油圧制御部５３は、支柱３の基部３Ａの背面に取り付けられている。油圧ユニット５２は、第１の姿勢では機体フレーム２上に設けられているが、第２の姿勢では支柱の基部３Ａの背面に装着されるようになっている。第２の姿勢では外部の発電機６´から電源が供給される。

［Ｇ］他の実施形態に係る載荷台の昇降機構
図８、図９に示す態様では、油圧シリンダ機構５として、いわゆるテレスコピック型を用いている。シリンダ部５０に対して、２本のシリンダロッド５１´、５１´がテレスコピック状に伸縮可能になっている。本発明に係る油圧シリンダ機構５は、このようなテレスコピック型を含む。載荷台４の上面部４０には、幅方向中央部位かつ後側に寄って位置して、シリンダ部５０を挿通させる開口４００が形成されており、開口４００の左右両側には垂直状の立ち上がり部４０１が立設され、立ち上がり部４０１の上端には水平状の支承部４０２が形成されている。上側のシリンダロッド５１´の上端が支承部４０２に下方から当接しており、シリンダロッド５１´、５１´が上方に延びることで、載荷台４が上昇するようになっている。機体ベース２０には、機体ベース２０の幅方向中央部位に立設された１本の支柱３´が立設されており、載荷台４は、支柱３´の前面に設けたガイド３１´（２段階の伸縮ガイドであってもよい）に上下方向に案内されて昇降するようになっている。図示の態様では、支柱３´、ガイド３１´、シリンダ部５０の下端はベース２００に立設されており、載荷台４、支柱３´、ガイド３１´、シリンダ部５０、ベース２００がユニットとして、機体２００に対して着脱可能となっている。図８、図９では載荷部４の下面部は省略されているが、下面部にもシリンダ部５０の挿通孔が形成されることが当業者に理解される。

３ 支柱
４ 載荷台
５ 油圧シリンダ機構
８ チャック機構
９ モータ
Ｗ 錘
Ｒ 貫入ロッド

Claims (9)

1. 任意数（０〜Ｎ個）の錘が載荷可能であり、支柱に沿って昇降可能な載荷台と、
   前記載荷台に可変の上昇力を付与できる駆動機構と、
   載荷台に回転可能に設けられ、貫入ロッドを保持可能なチャック機構と、
   を備えたスウェーデン式サウンディング貫入試験装置であって、
   前記載荷台の重量と当該載置台に載荷した前記任意数の錘からなる第１の荷重を用いる第１の荷重手段と、
   前記載荷台の重量と当該載置台に載荷した錘からなる第１の荷重と前記駆動機構による上昇力とを組み合わせてなる第２の荷重を用いる第２の荷重手段と、
   を備え、
   前記第１の荷重手段を用いた第１の貫入試験と前記第２の荷重手段を用いた第２の貫入試験は選択的に実施可能である、
   スウェーデン式サウンディング貫入試験装置。
2. 前記第１の荷重手段において、前記錘の数（０〜Ｎ個）を選択することで所定の複数段階の第１の荷重が得られ、
   前記第２の荷重手段において、所定の複数段階の第２の荷重を得るための駆動機構の上昇力に対応する指令値が設定されている、
   請求項１に記載のスウェーデン式サウンディング貫入試験装置。
3. 前記指令値は、前記第１の荷重手段の前記所定の複数段階の第１の荷重と駆動機構の上昇力とを均衡させた時の値から取得される、
   請求項２に記載のスウェーデン式サウンディング貫入試験装置。
4. 前記駆動機構は、流体圧シリンダ機構であり、前記指令値は流体圧シリンダ機構の圧力値である、
   請求項２、３いずれか１項に記載のスウェーデン式サウンディング貫入試験装置。
5. 前記第１の荷重手段の第１の荷重の重心が前記チャック機構に保持された貫入ロッドに位置するようになっている、
   請求項１〜４いずれか１項に記載のスウェーデン式サウンディング貫入試験装置。
6. 前記第１の荷重手段において、前記所定の複数段階の第１の荷重は、少なくとも、５００Ｎ、７５０Ｎ、１０００Ｎを含む、
   請求項１〜５いずれか１項に記載のスウェーデン式サウンディング貫入試験装置。
7. 前記載荷台の重量がＡ・Ｎであり、Ａ・Ｎ未満の荷重については、前記第２の荷重手段の第２の荷重を用いる、請求項１〜６いずれか１項に記載のスウェーデン式サウンディング貫入試験装置。
8. 前記載荷台の重量が５０Ｎであり、５０Ｎ未満の荷重については、前記第２の荷重手段の第２の荷重を用いる、請求項７に記載のスウェーデン式サウンディング貫入試験装置。
9. 前記駆動機構は、流体の流れの切換手段を備えた流体圧シリンダ機構であり、
   前記流体圧シリンダ機構のピストンロッドを伸長させて第１の荷重が負荷された前記載荷台を上方に持ち上げた状態で、前記切換手段により第１の荷重によって前記シリンダロッドを縮長させて前記載荷台を自重落下させ、貫入ロッドの下端で地盤を打撃可能に構成されている、請求項１〜８いずれか１項に記載のスウェーデン式サウンディング貫入試験装置。