JP2020101029A

JP2020101029A - 土砂採取装置

Info

Publication number: JP2020101029A
Application number: JP2018240581A
Authority: JP
Inventors: 悠介菅沼; Yusuke Suganuma; 興太香月; Kota Kazuki; 優貴子田邊; Yukiko Tanabe
Original assignee: Shimane University; Research Organization of Information and Systems
Current assignee: Shimane University; Research Organization of Information and Systems
Priority date: 2018-12-25
Filing date: 2018-12-25
Publication date: 2020-07-02
Anticipated expiration: 2038-12-25
Also published as: JP6824503B2

Abstract

【課題】運搬を容易にし得る土砂採取装置を提供し、また、湖底や海底の砂礫の柱状堆積物の採取を可能とする土砂採取装置を提供すること。【解決手段】土砂採取装置（１０）は、外力を受けて土砂中に貫入される筒状の貫入部（１２）と、貫入部に分離可能に接続され貫入部に連通する、好ましくは透明な管状の土砂収容部（１４）と、土砂収容部に分離可能に接続された、好ましくはカーボン樹脂製の外力導入部（１６）とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は土砂採取装置に関する。

従来、土砂採取装置の一つとして、ボーリング装置と称される採泥器具が提案されている。また、人力での運用が可能な携帯型の採泥器も複数存在するが，総じて湖底や海底の軟泥のみ採取可能で，湖底や海底の砂礫の柱状堆積物を採取できる携帯型の採泥器はこれまで存在していなかった。

実用新案登録第３１０１３９８号公報特開２００４−９２２０５号公報

本発明は、前記従来の事情に鑑み、運搬を容易にし得る土砂採取装置を提供する。また、本発明は、湖底や海底の砂礫の柱状堆積物の採取を可能とする土砂採取装置を提供する。

本発明に係る土砂採取装置は、外力を受けて土砂中に貫入される筒状の貫入部と、該貫入部に分離可能に接続され前記貫入部に連通する管状の土砂収容部と、該土砂収容部に分離可能に接続された、前記外力が導入される外力導入部とを含む。

本発明によれば、土砂採取装置を構成する貫入部と土砂収容部とが互いに分離可能に接続され、また、土砂収容部と外力導入部とが互いに分離可能に接続されている。このことから、前記土砂収容部を前記貫入部及び前記外力導入部の双方から分離し、独立した状態におくことができる。これによれば、採取された土砂が収容された前記土砂収容部のみの保管及び運搬が可能であり、これにより採取土砂の保管及び運搬を容易にすることができる。また、前記貫入部及び土砂収容部と、前記土砂収容部及び外力導入部とをそれぞれ互いに他の一方から分離可能とすることにより、土砂採取地への前記土砂採取装置の搬入時における持ち運びを容易にすることができる。さらに、前記土砂収容部の交換により、前記土砂採取装置による、先の土砂の採取に引き続く例えば隣接する他の箇所での土砂の採取を比較的迅速に再開することができる。

前記土砂収容部は、１の管部材又は互いに分離可能に接続された複数の管部材からなるものとすることができる。これによれば、土砂の採取深度に合わせて、前記土砂収容部の長さを調整することができる。また、前記土砂収容部を構成する管部材は、好ましくは透明である。これによれば、採取した土砂の長さ、性状、層相等について、外部からの目視による確認を行うことができる。透明な前記管部材は、例えばポリカーボネート樹脂からなるものとすることができる。前記ポリカーボネート樹脂製の管部材は比較的軽量であり、その持ち運びに便利である。

前記外力導入部は１の管部材又は互いに分離可能に接続された複数の管部材からなるものとすることができる。これによれば、水深、土砂の採取深度等に合わせて、前記外力導入部の長さを調整することができる。前記貫入部に対する外力は、前記外力導入部を構成する前記管部材に鉛直方向への打撃力や推力を及ぼすことにより付与することができる。前記外力の付与により、比較的硬い地盤の土砂に対する前記貫入部の貫入を可能とすることができ、これにより湖底や海底の砂礫の柱状堆積物の採取を可能とすることができる。前記外力導入部を構成する管部材は、好ましくは、比較的軽量でありまた比較的高い機械的強度を有するカーボン樹脂からなる。前記ポリカーボネート樹脂製の管部材も、また、その軽量性のため、その持ち運びに便利である。

本発明に係る前記土砂採取装置は、さらに、前記貫入部内に配置され前記土砂収容部内をその長手方向へ相対的に移動可能であるピストンを含むものとすることができる。また、さらに、前記貫入部と前記土砂収容部との間に配置された土砂逆流制限部材を含むものとすることができる。

本発明に係る土砂採取装置の概略的な斜視図である。図１に示す土砂採取装置の概略的な分解斜視図である。

図１及び図２を参照すると、本発明の一の実施形態に係る土砂採取装置が全体に符号１０で示されている。土砂採取装置１０は、海、湖沼、河川等の水底地盤、特に湖氷や海氷下の水底地盤を構成する土砂（堆積物や粗粒堆積物を含む。）の採取に適する。但し、土砂採取装置１０は、地上における地盤の構成土砂の採取に適用することが可能である。

土砂採取装置１０は、外力を受けて土砂中に貫入される筒状の貫入部１２と、該貫入部に分離可能に接続され貫入部１２に連通する管状の土砂収容部１４と、該土砂収容部に分離可能に接続された、前記外力が導入される外力導入部１６とを含む。貫入部１２、土砂収容部１４及び外力導入部１６は、一の直線を共通の軸線Ｌ（図1）として、軸線Ｌに沿って伸びている。

土砂採取装置１０は、例えば湖氷や海氷下の水底の土砂の採取においては、予め前記湖氷や海氷に穴があけられ、前記湖氷や海氷上（地上）に設置された櫓１８（図２）に吊り下げられる。このとき、土砂採取装置１０は、櫓１８に取り付けられた滑車２０に掛けられたロープ（図示せず）を介して、その貫入部１２を前記穴に向けて配置される。前記ロープはその一端部において例えば外力導入部１６に結び付けられる。土砂採取装置１０は、前記ロープの他端部を引いて前記ロープを緊張状態におくことにより上昇され、あるいは、前記ロープを引くことなく弛緩状態におくことにより下降可能の状態におかれる。土砂採取装置１０の外力導入部１６の長さは、予め、水底までの水深及び土砂の採取深さを考慮して、常に前記湖氷や海氷の穴から地上に突出する大きさに設定される。また、土砂収容部１４の長さは土砂の採取深さを考慮して設定される。

土砂採取装置１０による土砂の採取に際しては、土砂採取装置１０をその貫入部１２が着底するまで水中を下降させた後、まず地上で外力導入部１６に人力による外力、より詳細には推力を鉛直方向に及ぼす。これにより、前記推力が外力導入部１６から土砂収容部１４及び貫入部１２に順次に伝達される。その結果、貫入部１２は前記推力を受けて水底の土砂中に貫入され、あるいは，さらに土砂収容部１４の一部が水底の土砂中に貫入される。

その後、例えばハンドブレーカ２２を用いて、土砂採取装置１０の外力導入部１６にその上方から打撃力からなる外力を鉛直方向に及ぼし、貫入部１２をさらに深い深度位置まで下降させる。これにより、前記土砂が貫入部１２を経て土砂収容部１４へと流動し、土砂収容部１４内に収容され、土砂（砂礫の柱状堆積物）が採取される。貫入部１２への前記外力の付与は、図示の例に代えて、例えばジャッキ（図示せず）を使用して、鉛直方向への推力を加えることにより行うことができる。

前記土砂の採取後、土砂採取装置１０を地上に引き上げる。引き上げ後、土砂収容部１４を貫入部１２と外力導入部１６とから分離する。分離された土砂収容部１４はこれのみを保管し、あるいは運搬することができる。また、貫入部１２及び外力導入部１６に予め準備した新たな他の土砂収容部１４を接続することにより、比較的短時間のうちにまた比較的容易に、例えば先に行った箇所に隣接する他の箇所での土砂の採取作業を再開することができる。さらに、土砂採取装置１０を貫入部１２と、土砂収容部１４と、外力導入部１６とに分離、分解することにより、土砂採取地までのあるいは該土砂採取地からの土砂採取装置１０の持ち運びを比較的容易に行うことができる。

図示の例において、筒状の貫入部１２は全体に先細の形状を呈し、図２で見て下方に向けて漸減する直径を有する接頭円錐形の部分１２ａと、該接頭円錐形の部分の上端に連なる円筒形の部分１２ｂとからなる。貫入部１２は、ステンレス鋼のような金属材料、好ましくは焼き入れされた酸化モリブデン鋼で形成されている。前記酸化モリブデン鋼製の貫入部１２は、比較的硬質の土砂、例えば砂礫質の堆積物を貫通し、また、比較的大きい外力に耐え得る機械的強度を有する。貫入部１２を前記酸化モリブデン鋼のような比較的高い機械的強度を有するものとし、また、貫入部１２が前記外力を受けて水底に貫入されるものとすることにより、貫入部１２が水底下の岩盤に到達し得るようにすることができる。

図示の土砂収容部１４は１つの管部材２４からなる。管部材２４は、好ましくはアルミニウムや鉄のような金属材料、より好ましくは透明な材料（例えば、ポリカーボネート樹脂）で形成されている。前記ポリカーボネート樹脂製の管部材２４は比較的軽量であることからその運搬や取扱いが容易であり、また、前記外力の伝達に耐え得る比較的高い機械的強度を有する。土砂収容部１４は、土砂の採取深度に合わせて設定された長さを有するものとし、あるいは、互いに分離可能に接続された複数の管部材２４からなるものとすることができる。管部材２４の相互接続は、例えば、後記外力導入部１６を構成する管部材２６の相互接続に使用されると同様の筒状の継手（図示せず）と複数のボルト（図示せず）とを介して行うことができる。

土砂収容部１４を構成する管部材２４は、金属製（好ましくはステンレス鋼製）の筒状の継手２８及び複数のボルト３０（図１）を介して、貫入部１２に接続されている。継手２８は、その両端部にそれぞれ、その周方向へ互いに等間隔をおいて設けられた複数のねじ穴２８ａ、２８ｂ（図２）を有する。継手２８はその両端部においてそれぞれ貫入部１２の円筒形の部分１２ｂ及び土砂収容部１４の管部材２４の一端部（図上、下端部）の周囲を取り巻きかつこれらに接している。継手２８はそのねじ穴２８ａ及びねじ穴２８ｂにそれぞれ螺合され貫入部１２の円筒形の部分１２ｂ及び管部材２４の前記一端部を押圧する複数のボルト３０により、貫入部１２及び土砂収容部１４の管部材２４に解除可能に固定されている。

前記外力が導入される外力導入部１６は、互いに分離可能に接続された複数（図示の例にあっては上下２つ）の管部材２６からなる。但し、水底までの水深及び土砂の採取深度の程度に合わせて、単一の管部材２６のみからなるものとすることができる。管部材２６は、好ましくはカーボン樹脂で形成され、土砂収容部１４を構成する管部材２４と比べて小さい外径を有する。カーボン樹脂製の管部材２６は、比較的軽量であり、その取り扱い及び運搬が容易である。また、カーボン樹脂製の管部材２６は比較的高い機械的強度及び曲げ剛性を有する。このことから、導入された前記外力の土砂収容部１４への伝達機能に優れ、また、前記外力を導入したときに生じる撓み（しなり）の程度が比較的小さい。外力導入部１６への前記打撃力の導入は、土砂の採取に際して、作業者がハンドブレーカ２２を両手に持ち、そのチゼル（ノミ）２２ａを上方の管部材２６の上端部に差し込んで該管部材上に載せた後、ハンドブレーカ２２を作動させることにより行う。

図示の外力導入部１６を構成する管部材２６同士の相互接続は、筒状の継手３２及び複数のボルト３４（図１）を介して行われている。継手３２は、その両端部にそれぞれ、その周方向へ互いに等間隔をおいて設けられた複数のねじ穴３２ａ、３２ｂ（図２）を有する。継手３２は、その両端部において、両管部材２６の互いに相対する２つの端部（下端部及び上端部）の周囲を取り巻きかつこれらに接している。継手３２は、そのねじ穴３２ａ及びねじ穴３２ｂにそれぞれ螺合され両管部材２６を押圧する複数のボルト３４により、両管部材２６に解除可能に固定されている。図示の例にあっては、ボルト３４の先端部が、各管部材２６の各端部に設けられその表面に開放する２つの環状の凹溝２６ａ、２６ｂ（図２）の底面に接している。これにより、前記外力を受ける管部材２６相互の軸線方向への力の伝達をより確実にすることができる。

また、土砂収容部１４を構成する管部材２４と、外力導入部１６を構成する一方（図1及び図２で見て下方）の管部材２６との相互接続は、全体に凸形を呈する筒状の継手３６及びボルト３８、４０を介して行われている。継手３６は、互いに連なる大径部３６ａ及び小径部３６ｂからなる。継手３６の大径部３６ａは土砂収容部１４の管部材２４の他端部（同上端部）の周囲を取り巻きかつ該他端部に接している。加えて、管部材２４の前記他端部の先端は継手３６の大径部３６ａと小径部３６ｂとの境界面に接している。また、継手３６の小径部３６ｂは外力導入部１６の下方の管部材２６の端部（同下端部）の周囲を取り巻きかつ該端部に接している。継手３６の大径部３６ａ及び小径部３６ｂは、それぞれ、これらの周方向に互いに等間隔をおいて配置された複数のねじ穴３６ｃ、３６ｄ（図２）を有する。

継手３６は、そのねじ穴３６ｃ及びねじ穴３６ｄにそれぞれ螺合され両管部材２４、２６を押圧する複数のボルト３８、４０（図１）により、両管部材２４、２６に解除可能に固定されている。図示の例にあっては、両ボルト３８、４０のうちの一方のボルト４０の先端部が、外力導入部１６の下方の管部材２６の２つの環状の凹溝２６ａの底面に接している。

図示の土砂採取装置１０にあっては、さらに、土砂収容部１４を構成する管部材２４内に配置され管部材２４内をその長手方向へ相対的に移動可能であるピストン４２（図２）を含む。ピストン４２にはワイヤ４４が連結されている。ワイヤ４４は、管部材２４内及び外力導入部１６の上下両管部材２６の継手３２内を伸び、継手３２の両端部間に設けられた孔４６を経て継手３２の外部に伸びている。ピストン４２は好ましくはプラスチック材料で形成された本体４２ａと、該本体の周面上に配置され管部材２４の内面に液密的に当接可能であるゴム製の複数のピストンリング４２ｂとを有する。

ピストン４２は、例えば水底土砂の採取時、地上において作業者がワイヤ４４を引くことにより、水底の上方近傍に位置するように存置され、土砂中における土砂収容部１４の管部材２４の下降に伴って管部材２４内に流入する土砂により管部材２４内を押し上げられる。このとき、ピストン４２の上昇に合わせてワイヤ４４が引き上げられる。また、このとき、管部材２４内に生じる負圧が前記土砂を管部材２４内に保持し、管部材２４内からの前記土砂の流出を制限する働きをなす。

さらに、土砂採取装置１０が、貫入部１２と土砂収容部１４を構成する管部材２４との間に配置された土砂逆流制限部材４８（図２）を含むものとすることができる。土砂逆流制限部材４８は、例えば銅のような金属材料からなり、円筒部４８ａと、該円筒部の周方向に互いに等間隔をおいて配置され円筒部４８ａから図２で見て上方へまた軸線Ｌに向けて円弧状に伸びる複数の爪部４８ｂとを有する。土砂逆流制限部材４８は、その円筒部４８ａを貫入部１２に向けてまたその爪部４８ｂを土砂収容部１４の管部材２４に向けて配置され、貫入部１２の円筒形の部分１２ｂに固定されている。土砂逆流制限部材４８は、その爪部４８ｂにおいて、土砂収容部１４の管部材２４内への土砂の流入を許し、かつ、管部材２４外へ流出を制限する働きをなす。

１０土砂採取装置
１２貫入部
１４土砂収容部
１６外力導入部
２４管部材
２６管部材

Claims

外力を受けて土砂中に貫入される筒状の貫入部と、該貫入部に分離可能に接続され前記貫入部に連通する管状の土砂収容部と、該土砂収容部に分離可能に接続された、前記外力が導入される外力導入部とを含む、土砂採取装置。
前記土砂収容部は、１の管部材又は互いに分離可能に接続された複数の管部材からなる、請求項１に記載の土砂採取装置。
前記土砂収容部を構成する管部材は透明である、請求項２に記載の土砂採取装置。
前記管部材はポリカーボネート樹脂からなる、請求項３に記載の土砂採取装置。
前記外力導入部は１の管部材又は互いに分離可能に接続された複数の管部材からなる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の土砂採取装置。
前記外力導入部を構成する管部材はカーボン樹脂からなる、請求項５に記載の土砂採取装置。
前記外力は打撃力又は推力である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の土砂採取装置。
さらに、前記土砂収容部内に配置され該土砂収容部内をその長手方向へ相対的に移動可能であるピストンを含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の土砂採取装置。
さらに、前記貫入部と前記土砂収容部との間に配置された土砂逆流制限部材を含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載の土砂採取装置。