JP2020115114A - 土質測定方法及び土質測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より広範囲の盛土地盤の体積含水率をより短時間で測定する。【解決手段】撒出工程により締固層１０１の上に撒出がされて撒出層１０２が形成され、層厚測定工程により撒出層１０２の層厚が測定され、反射時間測定工程により撒出層１０２に電波が入射され、入射した電波が反射されるまでの反射時間が測定され、比誘電率算出工程により層厚測定工程によって測定された撒出層１０２の層厚と反射時間測定工程によって測定された反射時間とから、撒出層１０２の比誘電率が算出され、体積含水率導出工程により比誘電率算出工程によって算出された撒出層１０２の比誘電率と比誘電率と体積含水率との相関関係とによって撒出層１０２の体積含水率が導出される。層厚測定工程以降の工程は全て撒出層１０２の上方から実施することができる。したがって、より広範囲の盛土地盤の体積含水率をより短時間で測定できる。【選択図】図５

Description

本発明は、土質測定方法及び土質測定装置に関する。

締固めされた締固層の上に土を撒き出して撒出層を形成する盛土施工時における盛土地盤の品質管理を実施する際には、盛土地盤の含水比及び乾燥密度を取得する必要がある。従来、含水比は、砂置換後の試料を炉乾燥する方法及びＲＩ法等により測定される。また、例えば、非特許文献１には、土壌に挿入された３線式プローブにより干渉反射波の伝播時間から土壌の比誘電率を直接測定して、比誘電率と体積含水率との相関関係から土壌の体積含水率を求めるＴＤＲ（Time Domain Reflectometry）法が開示されている。このようにして計測された土壌の体積含水率と、別途測定された土壌の乾燥密度と、既知の水の単位体積質量とから、土壌の含水比を求めることができる。また、土壌の誘電率と体積含水率との相関関係から土壌の体積含水率を求める方法としては、一定周波数の電磁波が土中に埋設したセンサの測定ロッド電極を往復する時に発生する電圧の差を振幅領域で測定することにより土壌の誘電率を求めるＡＤＲ(Amplitude-Domain Reflextometry)法と、干渉反射波の周波数領域におけるインピーダンス応答の特性から土壌の誘電率を測定するＦＤＲ(Frequency-Domain Reflectometry)法とが知られている。

堀野治彦、丸山利輔、「３線式プローブによる土壌水分のＴＤＲ計測」、農業土木学会論文集、農業土木学会論文集編集委員会、１９９３年１２月、第１６８号、ｐ．１１９‐１２０

ところで、上記のような技術を盛土施工時における盛土地盤の品質管理に適用しようとすると、３線式プローブを土壌に挿入する必要があることから、狭い一地点のみの測定結果しか得られず、測定の実施に時間を要する欠点がある。

そこで本発明は、より広範囲の盛土地盤の体積含水率をより短時間で測定することができる土質測定方法及び土質測定装置を提供することを目的とする。

本発明は、締固めされた締固層の上に土を撒き出して撒出層を形成する撒出工程と、撒出工程により形成された撒出層の層厚を測定する層厚測定工程と、撒出層に電波を入射し、入射した電波が反射されるまでの反射時間を測定する反射時間測定工程と、層厚測定工程により測定された撒出層の層厚と、反射時間測定工程により測定された反射時間とから、撒出層の比誘電率を算出する比誘電率算出工程と、比誘電率算出工程により算出された撒出層の比誘電率と、比誘電率と体積含水率との相関関係とにより、撒出層の体積含水率を導出する体積含水率導出工程とを備えた土質測定方法である。

この構成によれば、撒出工程により、締固めされた締固層の上に土が撒き出されて撒出層が形成され、層厚測定工程により、撒出工程によって形成された撒出層の層厚が測定され、反射時間測定工程により、撒出層に電波が入射され、入射した電波が反射されるまでの反射時間が測定され、比誘電率算出工程により、層厚測定工程によって測定された撒出層の層厚と、反射時間測定工程によって測定された反射時間とから、撒出層の比誘電率が算出され、体積含水率導出工程により、比誘電率算出工程によって算出された撒出層の比誘電率と、比誘電率と体積含水率との相関関係とによって、撒出層の体積含水率が導出される。層厚測定工程以降の工程は全て撒出層の上方から実施することができる。したがって、より広範囲の盛土地盤の体積含水率をより短時間で測定することができる。

この場合、層厚測定工程では、撒出工程により撒出層が形成される前の締固層の上面の垂直方向の座標と、撒出工程により形成された後の撒出層の上面の垂直方向の座標との距離から撒出層の層厚を測定することが好適である。

この構成によれば、層厚測定工程では、撒出工程により撒出層が形成される前の締固層の上面の垂直方向の座標と、撒出工程により形成された後の撒出層の上面の垂直方向の座標との距離から撒出層の層厚が測定される。このため、より広範囲の撒出層の層厚を短時間で測定することができる。

また、撒出層の比抵抗を測定する比抵抗測定工程と、比抵抗測定工程により測定された撒出層の比抵抗と、比抵抗と乾燥密度との相関関係とにより、撒出層の乾燥密度を導出する乾燥密度導出工程と、乾燥密度導出工程により導出された乾燥密度と、体積含水率導出工程により導出された体積含水率とから、撒出層の含水比を算出する含水比算出工程とをさらに備えることが好適である。

この構成によれば、比抵抗測定工程により、撒出層の比抵抗が測定され、乾燥密度導出工程により、比抵抗測定工程によって測定された撒出層の比抵抗と、比抵抗と乾燥密度との相関関係とによって、撒出層の乾燥密度が導出され、含水比算出工程により、乾燥密度導出工程によって導出された乾燥密度と、体積含水率導出工程によって導出された体積含水率とから、撒出層の含水比が算出される。これらの工程は全て撒出層の上方から実施することができる。したがって、より広範囲の撒出地盤の含水比を短時間で測定することができる。

また、層厚測定工程、反射時間測定工程、比誘電率算出工程及び体積含水率導出工程は、撒出層の上面を移動しつつ行われ、層厚測定工程では、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）測量及びトータルステーション（Total Station）のいずれかにより測位された撒出層の上面における水平方向の座標と、撒出層の層厚とを関連付けて測定し、反射時間測定工程では、ＧＮＳＳ測量及びトータルステーションのいずれかにより測位された撒出層の上面における水平方向の座標と、反射時間とを関連付けて測定し、比誘電率算出工程では、ＧＮＳＳ測量及びトータルステーションのいずれかにより測位された撒出層の上面における水平方向の座標と、比誘電率とを関連付けて算出し、体積含水率導出工程では、ＧＮＳＳ測量及びトータルステーションのいずれかにより測位された撒出層の上面における水平方向の座標と、撒出層の体積含水率とを関連付けて導出することが好適である。

この構成によれば、層厚測定工程、反射時間測定工程、比誘電率算出工程及び体積含水率導出工程は、撒出層の上面を移動しつつ行われ、層厚測定工程ではＧＮＳＳ測量及びトータルステーションのいずれかにより測位された撒出層の上面における水平方向の座標と撒出層の層厚とが関連付けて測定され、反射時間測定工程ではＧＮＳＳ測量及びトータルステーションのいずれかにより測位された撒出層の上面における水平方向の座標と反射時間とが関連付けて測定され、比誘電率算出工程ではＧＮＳＳ測量及びトータルステーションのいずれかにより測位された撒出層の上面における水平方向の座標と比誘電率とが関連付けて算出され、体積含水率導出工程ではＧＮＳＳ測量及びトータルステーションのいずれかにより測位された撒出層の上面における水平方向の座標と撒出層の体積含水率とが関連付けて導出されるため、より広範囲の盛土地盤の体積含水率の分布をより短時間で連続して測定することができる。

一方、本発明は、締固めされた締固層の上に土が撒き出されることにより形成された撒出層の層厚を測定する層厚測定部と、撒出層に電波を入射し、入射した電波が反射されるまでの反射時間を測定する反射時間測定部と、層厚測定部により測定された撒出層の層厚と、反射時間測定部により測定された反射時間とから、撒出層の比誘電率を算出する比誘電率算出部と、比誘電率算出部により算出された撒出層の比誘電率と、比誘電率と体積含水率との相関関係とにより、撒出層の体積含水率を導出する体積含水率導出部とを備えた土質測定装置である。

この場合、層厚測定部では、撒出層が形成される前の締固層の上面の垂直方向の座標と、形成された後の撒出層の上面の垂直方向の座標との距離から撒出層の層厚を測定することが好適である。

また、撒出層の比抵抗を測定する比抵抗測定部と、比抵抗測定部により測定された撒出層の比抵抗と、比抵抗と乾燥密度との相関関係とにより、撒出層の乾燥密度を導出する乾燥密度導出部と、乾燥密度導出部により導出された乾燥密度と、体積含水率導出部により導出された体積含水率とから、撒出層の含水比を算出する含水比算出部とをさらに備えることが好適である。

また、反射時間測定部を撒出層の上面で移動させる移動制御部と、反射時間測定部の撒出層の上面における水平方向の座標をＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）測量及びトータルステーション（Total Station）のいずれかにより測位する測位部とをさらに備え、体積含水率導出部は、測位部により測位された反射時間測定部の撒出層の上面における水平方向の座標と、撒出層の体積含水率とを関連付けて導出することが好適である。

本発明の土質測定方法及び土質測定装置によれば、より広範囲の盛土地盤の体積含水率をより短時間で測定することができる。

実施形態に係る土質測定装置を示すブロック図である。 （Ａ）は実験に用いられた土槽の中の締固層及び撒出層の状態を示す図であり、（Ｂ）は入射されたマイクロ波の反射波により検出された締固層の上面を示す図である。 比誘電率と体積含水率との相関関係を示すグラフである。 体積含水率と比抵抗と乾燥密度との相関関係を示すグラフである。 実施形態に係る土質測定方法を示すフローチャートである。 締固機械による締固層の形成を示す図である。 ブルドーザによる撒出工程及び実施形態に係る土質測定装置による反射時間測定工程を示す図である。 締固機械による締固工程及び実施形態に係る土質測定装置による比抵抗測定工程を示す図である。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る土質測定方法及び土質測定装置について詳細に説明する。図１に示すように、本発明の実施形態の土質測定装置１は、層厚測定部１１、反射時間測定部１２、比誘電率算出部１３、体積含水率導出部１４、比抵抗測定部１５、乾燥密度導出部１６、含水比算出部１７、移動制御部１８、測位部１９及び通信制御部２０を備える。

全体として、土質測定装置１は、自律制御及び無線操縦のいずれかにより、盛土地盤の上を走行する無人小型車両の形状を有している。本実施形態の土質測定装置１は、例えば、締固めされた締固層の上に土を撒き出して撒出層を形成する盛土施工時における盛土地盤の品質管理を実施する際に、広範囲の盛土地盤の体積含水率を連続して測定することにより、盛土地盤の品質管理及び盛土地盤の締固めの効果を確認するために用いられる。

土質測定装置１には、ＣＰＵ[Central Processing Unit]、ＲＯＭ[Read Only Memory]、ＲＡＭ[Random Access Memory]及びＨＤＤ［Hard disk drive］等を有する電子制御ユニットが内蔵されている。電子制御ユニットでは、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＣＰＵで実行することで、後述する反射時間測定部１２等の各種の制御及び演算を実行する。

層厚測定部１１は、締固めされた締固層の上に土が撒き出されることにより形成された撒出層の層厚を測定する。後述するように、層厚測定部１１では、撒出層が形成される前の締固層の上面の垂直方向の座標と、形成された後の撒出層の上面の垂直方向の座標との距離から撒出層の層厚を測定する。

例えば、層厚測定部１１は、撒出層が形成される前に締固層を締固めた締固機械から通信制御部２０を介して撒出層が形成される前の締固層の上面の水平方向及び垂直方向の座標を取得する。また、例えば、層厚測定部は、測位部１９のＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）測量及びトータルステーション（Total Station）のいずれかにより、土質測定装置１が走行している直下の形成された後の撒出層の上面の水平方向及び垂直方向の座標を取得する。このようにして得られた水平方向の各座標における締固層の上面と撒出層の上面との垂直方向の座標の距離から、層厚測定部１１は、撒出層の層厚を測定することができる。

反射時間測定部１２は、撒出層に電波を入射し、入射した電波が反射されるまでの反射時間を測定する。反射時間測定部１２は、例えば、１００ＭＨｚ〜１．９ＧＨｚ又は９００ＭＨｚ〜１．６ＧＨｚ程度のマイクロ波を使用する地中レーダである。地中レーダは、物理探査等で地盤内の埋設物や土層構造を把握するために用いられる。地中レーダは地上から電波を入射し、入射した電波が反射されるまでの反射時間と、物体の比誘電率の違いとを利用して埋設物等の位置を特定する物である。反射時間測定部１２の地中レーダは、撒出層の地盤材料及び適用場所によって、アンテナの形状及び周波数が望ましい数値範囲に設定される。

比誘電率算出部１３は、層厚測定部１１により測定された撒出層の層厚と、反射時間測定部により測定された反射時間とから、撒出層の比誘電率を算出する。このためには、締固層の上面が反射面になる必要がある。図２（Ａ）に示すように、本発明者により、土槽２００に締固層１０１及び深さが変動する撒出層１０２が形成され、土質測定装置１が撒出層１０２の上面で走行させられ、反射時間測定部１２により測定された反射時間から反射面を特定する実験が行われた。図２（Ｂ）に示すように、反射時間に対応して特定された反射面は、現実の締固層１０１の上面に対応している。したがって、締固層１０１の上面が反射面になることが確認されている。

層厚と反射時間と比誘電率との相関は、以下の式（１）により算出することができる。比誘電率算出部１３は、式（１）に従って、層厚測定部１１により測定された撒出層１０２の層厚と、反射時間測定部により測定された反射時間とから、撒出層１０２の比誘電率ε_ｒを算出する。
Ｈ（層厚）＝（１／２）・３×１０^８・ε_ｒ ^{（−１／２）}・Ｔ（反射時間） …（１）

体積含水率導出部１４は、比誘電率算出部１３により算出された撒出層１０２の比誘電率と、比誘電率と体積含水率との相関関係とにより、撒出層１０２の体積含水率を導出する。図３に示すように、比誘電率と体積含水率とには相関関係がある。図３は、各種の土壌について、ＦＤＲ（Frequency-Domain Reflectometry）法、ＡＤＲ（Amplitude-Domain Reflextometry）法及び透過法による測定結果に基づいて比誘電率ε_ｒと体積含水率θとの相関を示したグラフである。体積含水率導出部１４は、例えば、図３に示すような比誘電率ε_ｒと体積含水率θとの相関に基づいて、撒出層１０２の体積含水率θを導出することができる。

また、体積含水率導出部１４は、例えば、以下のＴＯＰＰの式と呼ばれる式（２）に従って、比誘電率ε_ｒから体積含水率θを算出してもよい。また、体積含水率導出部１４は、例えば、実験で取得された検量線に基づいて、比誘電率ε_ｒから体積含水率θを算出してもよい。また、体積含水率導出部１４は、測位部１９により測位された反射時間測定部１２の撒出層１０２の上面における水平方向の座標と、撒出層１０２の体積含水率とを関連付けて導出する。
θ＝−５．３×１０^−２＋２．９２×１０^−２ε_ｒ−５．５×１０^−４ε_ｒ ^２＋４．３×１０^−６ε_ｒ ^３ …（２）

比抵抗測定部１５は、撒出層１０２の比抵抗を測定する。比抵抗測定部１５は、例えば、撒出層１０２の上面に配置されたローラ型の電極を用いたウェンナー法により、撒出層１０２の比抵抗を測定することができる。比抵抗測定部１５は、ウェンナー法の他、４極法や、２極法及び３極法も同様に適用することができる。

乾燥密度導出部１６は、比抵抗測定部により測定された撒出層１０２の比抵抗と、比抵抗と乾燥密度との相関関係とにより、撒出層１０２の乾燥密度を導出する。図４に示すように、比抵抗と乾燥密度と又は比抵抗と乾燥密度と体積含水率θとは相関関係がある。乾燥密度導出部１６は、例えば、図４に示すような比抵抗と乾燥密度との相関又は比抵抗と乾燥密度と体積含水率θとの相関に基づいて、撒出層１０２の乾燥密度を導出することができる。乾燥密度導出部１６は、測位部１９により測位された反射時間測定部１２の撒出層１０２の上面における水平方向の座標と、撒出層１０２の乾燥密度とを関連付けて導出する。

含水比算出部１７は、乾燥密度導出部１６により導出された乾燥密度と、体積含水率導出部により導出された体積含水率とから、撒出層１０２の含水比を算出する。乾燥密度ρ_ｄと体積含水率θと含水比ｗとの相関は、以下の式（３）により求めることができる。式（３）において、ρ_ｗは水の単位体積質量であり、既知の値である。したがって、含水比算出部１７は、式（３）に従って、乾燥密度ρ_ｄと体積含水率θとから、含水比ｗを算出することができる。含水比算出部１７は、測位部１９により測位された反射時間測定部１２の撒出層１０２の上面における水平方向の座標と、撒出層１０２の含水比とを関連付けて導出する。
ｗ＝θ・（ρ_ｗ／ρ_ｄ） …（３）

移動制御部１８は、ホイール２２を駆動することにより、反射時間測定部１２を備えた土質測定装置１を撒出層１０２の上面で移動させる。移動制御部１８は、土質測定装置１を自律制御により移動させても、通信制御部２０を介して受信した指令信号に従って移動させてもよい。また、移動制御部１８は、クローラを駆動することにより、土質測定装置１を撒出層１０２の上面で移動させてもよい。

測位部１９は、反射時間測定部１２の撒出層１０２の上面における水平方向の座標をＧＮＳＳ測量及びトータルステーションのいずれかにより測位する。通信制御部２０は、土質測定装置１と外部の情報端末との通信を制御する。

以下、本実施形態の土質測定方法について説明する。図５及び図６に示すように、ロードローラ、タイヤローラ、タンピングローラ、振動ローラ、マカダムローラ、コンバインドローラ及びハンドガイドローラ等のローラ系の締固機械５０や、プレートコンパクタ及びタンパ等の平板式の締固機械５０により、土を締固めて締固層１０１を形成する締固工程が行われる（Ｓ１）。

締固機械５０は、締固機械５０の水平方向及び垂直方向の座標をＧＮＳＳ測量及びトータルステーションのいずれかにより測位する測位部５１を備える。測位部５１は、撒出層１０２が形成される前の締固層１０１の上面の水平方向及び垂直方向の座標を取得する。なお、土質測定装置１が締固機械５０の後方を走行し、土質測定装置１の測位部１９により撒出層１０２が形成される前の締固層１０１の上面の水平方向及び垂直方向の座標を取得してもよい。

図５及び図７に示すように、ブルドーザ６０により、締固めされた締固層１０１の上に土を撒き出して撒出層１０２を形成する撒出工程が行われる（Ｓ２）。ブルドーザ６０の後方を走行する土質測定装置１の層厚測定部１１により、撒出工程により形成された撒出層１０２の層厚が測定される膜厚測定工程が行われる（Ｓ３）。層厚測定工程では、撒出工程により撒出層１０２が形成される前の締固層１０１の上面の垂直方向の座標と、撒出工程により形成された後の撒出層１０２の上面の垂直方向の座標との距離から撒出層１０２の層厚が測定される。

この場合、層厚測定部１１は、撒出層１０２が形成される前に締固層１０１を締固めた締固機械５０から通信制御部２０を介して撒出層１０２が形成される前の締固層１０１の上面の水平方向及び垂直方向の座標を取得し、測位部１９のＧＮＳＳ測量及びトータルステーションのいずれかにより、土質測定装置１が走行している直下の撒出層１０２の上面の水平方向及び垂直方向の座標を取得する。なお、ブルドーザ６０はブルドーザ６０の水平方向及び垂直方向の座標をＧＮＳＳ測量及びトータルステーションのいずれかにより測位する測位部６１を備え、層厚測定部１１は、ブルドーザ６０から通信制御部２０を介して撒出層１０２の上面の水平方向及び垂直方向の座標を取得してもよい。

ブルドーザ６０の後方を走行する土質測定装置１の反射時間測定部１２により、撒出層１０２に電波を入射し、入射した電波が反射されるまでの反射時間を測定する反射時間測定工程が行われる（Ｓ４）。反射時間測定工程では、土質測定装置１の測位部１９のＧＮＳＳ測量及びトータルステーションのいずれかにより測位された撒出層１０２の上面における水平方向の座標と反射時間とが関連付けて測定される。ブルドーザ６０の後方を走行する土質測定装置１の比誘電率算出部１３により、上記の式（１）に従って、層厚測定工程により測定された撒出層１０２の層厚と、反射時間測定工程により測定された反射時間とから、撒出層１０２の比誘電率が算出される（Ｓ５）。比誘電率算出工程では、土質測定装置１の測位部１９のＧＮＳＳ測量及びトータルステーションのいずれかにより測位された撒出層１０２の上面における水平方向の座標と比誘電率とが関連付けて算出される。

ブルドーザ６０の後方を走行する土質測定装置１の体積含水率導出部１４により、比誘電率算出工程により算出された撒出層１０２の比誘電率と、図３に示したような比誘電率と体積含水率との相関関係とにより、撒出層１０２の体積含水率を導出する体積含水率導出工程が行われる（Ｓ６）。層厚測定工程、反射時間測定工程、比誘電率算出工程及び体積含水率導出工程は、撒出層１０２の上面を移動しつつ行われる。体積含水率導出工程では、測位部１９のＧＮＳＳ測量及びトータルステーションのいずれかにより測位された撒出層１０２の上面における水平方向の座標と、撒出層１０２の体積含水率とが関連付けられて導出される。

図５及び図７に示すように、ブルドーザ６０の後方を走行する土質測定装置１の比抵抗測定部１５により、撒出層１０２の比抵抗を測定する比抵抗測定工程が行われる（Ｓ７）。ブルドーザ６０の後方を走行する土質測定装置１の乾燥密度導出部１６により、比抵抗測定工程により測定された撒出層１０２の比抵抗と、図４に示したような比抵抗と乾燥密度との相関関係とにより、撒出層１０２の乾燥密度を導出する乾燥密度導出工程が行われる（Ｓ８）。ブルドーザ６０の後方を走行する土質測定装置１の含水比算出部１７により、上記の式（３）に従って、乾燥密度導出工程により導出された乾燥密度と、体積含水率導出工程により導出された体積含水率とから、撒出層１０２の含水比を算出する含水比算出工程が行われる（Ｓ９）。

比抵抗測定工程、乾燥密度導出工程及び含水比算出工程は、撒出層１０２の上面を移動しつつ行われる。乾燥密度導出工程では、測位部１９のＧＮＳＳ測量及びトータルステーションのいずれかにより測位された撒出層１０２の上面における水平方向の座標と、撒出層１０２の乾燥密度とが関連付けられて導出される。含水比算出工程では、測位部１９のＧＮＳＳ測量及びトータルステーションのいずれかにより測位された撒出層１０２の上面における水平方向の座標と、撒出層１０２の含水比とが関連付けられて導出される。

図５及び図８に示すように、撒出工程、体積含水率導出工程、乾燥密度導出工程及び含水比算出工程の後に、締固機械５０により、撒出層１０２を締固める締固工程が行われる。既に、含水比算出工程により撒出層１０２の水平方向の座標ごとの含水比は算出されている。含水比は、締固工程の回数に関わらず一定である。従って、締固機械５０の後方を走行する土質測定装置１により、比抵抗測定工程が再び行われ（Ｓ１１）、乾燥密度導出工程が再び行われることにより（Ｓ１２）、反射時間測定工程が行われなくとも、締固工程後の撒出層１０２の土質を評価し、締固工程の効果を確認することができる。また、締固工程の回数が増えるに従って体積含水率は増加するが、上記の式（３）に従って、乾燥密度導出工程により再び導出された乾燥密度に基づいて、体積含水率が再び算出されてもよい。

本実施形態によれば、撒出工程により、締固めされた締固層１０１の上に土が撒き出されて撒出層１０２が形成され、層厚測定工程により、撒出工程によって形成された撒出層１０２の層厚が測定され、反射時間測定工程により、撒出層１０２に電波が入射され、入射した電波が反射されるまでの反射時間が測定され、比誘電率算出工程により、層厚測定工程によって測定された撒出層１０２の層厚と、反射時間測定工程によって測定された反射時間とから、撒出層１０２の比誘電率が算出され、体積含水率導出工程により、比誘電率算出工程によって算出された撒出層１０２の比誘電率と、比誘電率と体積含水率との相関関係とによって、撒出層１０２の体積含水率が導出される。層厚測定工程以降の工程は全て撒出層１０２の上方から実施することができる。したがって、より広範囲の盛土地盤の体積含水率をより短時間で測定することができる。

例えば、マイクロ波を用いれば平均的な体積含水率を把握でき、上記の式（３）に示した乾燥密度と体積含水率との関係から含水比を算出できる。しかし、一般に行われている透過型での計測を盛土施工の現場に適用する場合は、地盤中に受信部が必要になるため、適用が困難である。しかし、本実施形態では、層厚測定工程以降の工程は全て撒出層１０２の上方から実施することができる。したがって、より広範囲の盛土地盤の体積含水率をより短時間で連続的に測定することができる。

また、本実施形態では、層厚測定工程では、撒出工程により撒出層１０２が形成される前の締固層１０１の上面の垂直方向の座標と、撒出工程により形成された後の撒出層１０２の上面の垂直方向の座標との距離から撒出層１０２の層厚が測定される。このため、より広範囲の撒出層１０２の層厚を短時間で測定することができる。

また、本実施形態では、比抵抗測定工程により、撒出層１０２の比抵抗が測定され、乾燥密度導出工程により、比抵抗測定工程によって測定された撒出層１０２の比抵抗と、比抵抗と乾燥密度との相関関係とによって、撒出層１０２の乾燥密度が導出され、含水比算出工程により、乾燥密度導出工程によって導出された乾燥密度と、体積含水率導出工程によって導出された体積含水率とから、撒出層１０２の含水比が算出される。これらの工程は全て撒出層１０２の上方から実施することができる。したがって、より広範囲の盛土地盤の含水比を短時間で測定することができる。

また、本実施形態では、層厚測定工程、反射時間測定工程、比誘電率算出工程及び体積含水率導出工程は、撒出層１０２の上面を移動しつつ行われ、層厚測定工程ではＧＮＳＳ測量及びトータルステーションのいずれかにより測位された撒出層１０２の上面における水平方向の座標と撒出層の層厚とが関連付けて測定され、反射時間測定工程ではＧＮＳＳ測量及びトータルステーションのいずれかにより測位された撒出層１０２の上面における水平方向の座標と反射時間とが関連付けて測定され、比誘電率算出工程ではＧＮＳＳ測量及びトータルステーションのいずれかにより測位された撒出層１０２の上面における水平方向の座標と比誘電率とが関連付けて算出され、体積含水率導出工程ではＧＮＳＳ測量及びトータルステーションのいずれかにより測位された撒出層１０２の上面における水平方向の座標と撒出層１０２の体積含水率とが関連付けて導出されるため、より広範囲の盛土地盤の体積含水率の分布をより短時間で連続して測定することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく様々な形態で実施される。例えば、土質測定装置１の車体内には、少なくとも反射時間測定部１２が搭載されていればよく、層厚測定部１１、比誘電率算出部１３、体積含水率導出部１４、比抵抗測定部１５、乾燥密度導出部１６及び含水比算出部１７は車体の外部の情報端末等に配置され、無線通信により情報伝達によって、上記の処理が行われてもよい。

また、土質測定装置１は、締固機械５０及びブルドーザ６０のいずれかと一体化していてもよい。また、土質測定装置１は、締固機械５０及びブルドーザ６０に牽引されるものでもよい。また、土質測定装置１は、電動立乗二輪車等の車両と一体化しているもの及び電動立乗二輪車等の車両に牽引されるものでもよい。これらの場合は、例えば、１０台程度の土質測定装置１が締固機械５０等の幅方向に平行に連結されてもよい。また、土質測定装置１は移動制御部１８を有さず、作業員により撒出層１０２の上面に設置及び移動されてもよい。

１…土質測定装置、１１…層厚測定部、１２…反射時間測定部、１３…比誘電率算出部、１４…体積含水率導出部、１５…比抵抗測定部、１６…乾燥密度導出部、１７…含水比算出部、１８…移動制御部、１９…測位部、２０…通信制御部、５０…締固機械、５１…測位部、６０…ブルドーザ、６１…測位部、１０１…締固層、１０２…撒出層、２００…土槽。

Claims (8)

1. 締固めされた締固層の上に土を撒き出して撒出層を形成する撒出工程と、
   前記撒出工程により形成された前記撒出層の層厚を測定する層厚測定工程と、
   前記撒出層に電波を入射し、入射した前記電波が反射されるまでの反射時間を測定する反射時間測定工程と、
   前記層厚測定工程により測定された前記撒出層の前記層厚と、前記反射時間測定工程により測定された前記反射時間とから、前記撒出層の比誘電率を算出する比誘電率算出工程と、
   前記比誘電率算出工程により算出された前記撒出層の前記比誘電率と、前記比誘電率と体積含水率との相関関係とにより、前記撒出層の前記体積含水率を導出する体積含水率導出工程と、を備えた土質測定方法。
2. 前記層厚測定工程では、前記撒出工程により前記撒出層が形成される前の前記締固層の上面の垂直方向の座標と、前記撒出工程により形成された後の前記撒出層の上面の垂直方向の座標との距離から前記撒出層の前記層厚を測定する、請求項１に記載の土質測定方法。
3. 前記撒出層の比抵抗を測定する比抵抗測定工程と、
   前記比抵抗測定工程により測定された前記撒出層の前記比抵抗と、前記比抵抗と乾燥密度との相関関係とにより、前記撒出層の前記乾燥密度を導出する乾燥密度導出工程と、
   前記乾燥密度導出工程により導出された前記乾燥密度と、前記体積含水率導出工程により導出された前記体積含水率とから、前記撒出層の含水比を算出する含水比算出工程と、をさらに備えた請求項１又は２に記載の土質測定方法。
4. 前記層厚測定工程、前記反射時間測定工程、前記比誘電率算出工程及び前記体積含水率導出工程は、前記撒出層の上面を移動しつつ行われ、
   前記層厚測定工程では、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）測量及びトータルステーション（Total Station）のいずれかにより測位された前記撒出層の上面における水平方向の座標と、前記撒出層の前記層厚とを関連付けて測定し、
   前記反射時間測定工程では、ＧＮＳＳ測量及びトータルステーションのいずれかにより測位された前記撒出層の上面における水平方向の座標と、前記反射時間とを関連付けて測定し、
   前記比誘電率算出工程では、ＧＮＳＳ測量及びトータルステーションのいずれかにより測位された前記撒出層の上面における水平方向の座標と、前記比誘電率とを関連付けて算出し、
   前記体積含水率導出工程では、ＧＮＳＳ測量及びトータルステーションのいずれかにより測位された前記撒出層の上面における水平方向の座標と、前記撒出層の前記体積含水率とを関連付けて導出する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の土質測定方法。
5. 締固めされた締固層の上に土が撒き出されることにより形成された撒出層の層厚を測定する層厚測定部と、
   前記撒出層に電波を入射し、入射した前記電波が反射されるまでの反射時間を測定する反射時間測定部と、
   前記層厚測定部により測定された前記撒出層の前記層厚と、前記反射時間測定部により測定された前記反射時間とから、前記撒出層の比誘電率を算出する比誘電率算出部と、
   前記比誘電率算出部により算出された前記撒出層の前記比誘電率と、前記比誘電率と体積含水率との相関関係とにより、前記撒出層の前記体積含水率を導出する体積含水率導出部と、を備えた土質測定装置。
6. 前記層厚測定部では、前記撒出層が形成される前の前記締固層の上面の垂直方向の座標と、形成された後の前記撒出層の上面の垂直方向の座標との距離から前記撒出層の前記層厚を測定する、請求項５に記載の土質測定装置。
7. 前記撒出層の比抵抗を測定する比抵抗測定部と、
   前記比抵抗測定部により測定された前記撒出層の前記比抵抗と、前記比抵抗と乾燥密度との相関関係とにより、前記撒出層の前記乾燥密度を導出する乾燥密度導出部と、
   前記乾燥密度導出部により導出された前記乾燥密度と、前記体積含水率導出部により導出された前記体積含水率とから、前記撒出層の含水比を算出する含水比算出部と、をさらに備えた請求項５又は６に記載の土質測定装置。
8. 前記反射時間測定部を前記撒出層の上面で移動させる移動制御部と、
   前記反射時間測定部の前記撒出層の上面における水平方向の座標をＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）測量及びトータルステーション（Total Station）のいずれかにより測位する測位部と、
   をさらに備え、
   前記体積含水率導出部は、前記測位部により測位された前記反射時間測定部の前記撒出層の上面における水平方向の座標と、前記撒出層の前記体積含水率とを関連付けて導出する、請求項５〜７のいずれか１項に記載の土質測定装置。

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