JP2595035B2 - 軟岩サンプリング用ボーリングビット - Google Patents

軟岩サンプリング用ボーリングビット

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JP2595035B2
JP2595035B2 JP63104201A JP10420188A JP2595035B2 JP 2595035 B2 JP2595035 B2 JP 2595035B2 JP 63104201 A JP63104201 A JP 63104201A JP 10420188 A JP10420188 A JP 10420188A JP 2595035 B2 JP2595035 B2 JP 2595035B2
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延夫 星野
三好 岸田
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電源開発 株式会社
株式会社 開発土木コンサルタント
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    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28DWORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D1/00Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor
    • B28D1/02Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by sawing
    • B28D1/04Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by sawing with circular or cylindrical saw-blades or saw-discs
    • B28D1/041Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by sawing with circular or cylindrical saw-blades or saw-discs with cylinder saws, e.g. trepanning; saw cylinders, e.g. having their cutting rim equipped with abrasive particles

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、各種構造物の基礎となる地盤の地質調査の
一環として実施されるボーリング調査のためのボーリン
グビットに関する。詳しくは、固結度の低い軟岩を乱す
ことなく採取する軟岩サンプリング用ボーリングビット
に関する。
[従来の技術] 地盤調査を行う場合、地中の土砂や岩石を採取するた
めに、従来、第6図および第7図に示すようなボーリン
グビットが用いられていた。
第7図における岩石サンプリング用ボーリングビット
1は、本体が耐熱性の強靱な金属で円筒形状につくられ
ており、その先端部には、ダイヤモンド3,3…が表面に
一部露出するように埋められた刃部2を備えている。こ
の刃部2と反対側の端部にはねじが切られ、チューブ6
に締付けられている。また、チューブ6とボーリングビ
ット1との内側には、有底円筒形のコアチューブ5が納
められている。
このようにコアチューブ5とチューブ6が組み立てら
れたボーリングビット1は、その刃部2を下にしてチュ
ーブ6によって回転が伝えられ、土砂や岩石を円筒状に
削り取りながら下方へ進む。この円筒状に削り取られた
部分の内側のものをコアといい、地盤の性質について必
要な情報を得るためのサンプル(試料)となる。なお、
岩石を削ってできたコアのことを岩石コアという。
また、チューブ6の内部には、コアビットの冷却およ
びスライムの搬送のために多量の水が送りこまれるよう
になっている。
当該水は、コアチューブ5とボーリングビット1との
間隙を通って、ボーリングビット1の刃部2に設けられ
たウォータウェイ4,4…を通過後、ボーリングビット1
とチューブ6の外側を地表へと向かって上昇する。そし
てこのとき、水流は、ボーリングビット1によって削ら
れたスライムを地上に搬送する。また、ボーリングビッ
ト1によって削られた部分の内側の岩石コアは、コアチ
ューブ5内に収まってチューブ6と共に引上げられ、サ
ンプルとして採取される。
ところが、地盤の性質について必要な情報を得るため
には、岩石のサンプル、すなわち岩石コアは、できるだ
け地中にあった状態のまま、すなわち形が崩れない状態
(乱れない状態)のまま採取することが望ましい。
ところが、上記した従来の技術にあっては、固結度の
高い岩石を採取対象とする場合は、比較的岩石コアを崩
さない状態で採取できるが、固結度の低い軟岩で硬い礫
や岩片を含む岩盤(新第三紀以降のレキ岩、凝灰角レキ
岩、風化岩等)が採取対象の場合は、岩石コアが崩れ易
いため、固結した状態で岩石コアを採取するのが難かし
い。
軟岩の採取に当たり岩石コアが崩れる原因としては、
次のおよびが考えられる。
刃部の刃面がボーリングビットの軸方向に対して直
角、すなわち平らであるため、切削の際にコアが強く捩
じられてしまうことによる。
コアビットの冷却およびスライムの搬送用に流す水
が、ボーリングビットの内側に多量に流れ込み、その際
の水流との衝突による。
[発明が解決しようとする課題] 本発明は、上記実情に鑑みて発明されたものであて、
その解決しようとする課題は、固結度の低い軟岩を崩す
ことなく採取する軟岩サンプリング用ボーリングビット
を提供することにある。
[課題を解決するための手段] そこで、本発明者は、上記課題を解決するために次の
手段を講じた。
請求項1記載の本発明軟岩サンプリング用ボーリング
ビットは、岩石のサンプル採取のためにコアチューブが
内挿されて使用される円筒形状の岩石サンプリング用ボ
ーリングビットにおいて、該ボーリングビットは、円筒
形状の先端部に岩石切削用の刃部を有し、該刃部を横断
し前記円筒の内面から外面に通じる溝状のウォータウェ
イが複数個設けられており、前記刃部の円筒端面に形成
される刃面は円筒の内側から外側に向けてその高さが低
減され、円筒先端部に前記円筒端面上のウォータウェイ
に開口するウォータホールを円筒の軸方向に設けてお
り、岩石のサンプル採取のためにボーリングビットが回
転されるときには、水が前記コアチューブとボーリング
ビットとの間に送り込まれて、該送り込まれた水の多く
の部分が前記ウォータホール開口から前記ウォータウェ
イに流れ出すようにした。
請求項2記載の本発明軟岩サンプリング用ボーリング
ビットは、前記円筒端面に形成される刃面は外側の方が
低い階段状に形成されている。
請求項3記載の本発明軟岩サンプリング用ボーリング
ビットは、前記円筒端面に形成される刃面は外側の方が
低い傾斜面状に形成されている。
そして、請求項4記載の本発明軟岩サンプリング用ボ
ーリングビットは、ウォータホールの数を8個以上設け
るようにした。
[作用] したがって、請求項1〜4記載の本発明によれば、刃
部のうち前記ウォータウェイの形成されていない部分を
実質上の刃面とし、この刃面をその内側面から外側面に
掛けてその高さを低減することで全体的に傾斜形状にし
たので、例えばナイフエッジのような刃物で軟岩を切削
すると同じような効果がある。すなわち、刃部の刃面が
ボーリングビットの軸方向に対して直角、つまり平ら状
態で軟岩に接触する場合と比較して、刃面の軟岩との実
質的な接触面積が少ないので、ボーリングビットが回転
しても刃面によって軟岩が捩られることはなく、恰もナ
イフエッジのような鋭利な刃物で切断されるようにな
る。したがって、岩石コアを捩じる力はあってもその力
は極めて小さくなり、岩石コアがボーリングビットの回
転によって壊されてしまうことがない。
また、水流の多くの部分がウォーターホールによって
ボーリングビットの外に流されるので、岩石コアへの直
接の水流による衝撃が小さくなり、したがって、水流に
よる岩石コアの破壊もない。
さらに、請求項2記載の本発明におれば、刃面は複数
の段からなる階段状に形成されているとともに、この階
段状刃面のうちボーリングビットの径方向に延びる刃面
をその内側から外側に掛けてその高さを低減するように
傾斜させれば、刃面のうち、前記径方向に延びる径方向
面とボーリングビットの軸方向に延びる鉛直面との交差
部分であって外側に位置する部分が刃欠けしにくくな
る。
そして、請求項3記載の本発明によれば、刃面はその
高さがその内側から外側に掛けて連続的に低くなる傾斜
面形状に形成されているので、刃面全体が截頭円錐状に
なるため、恰も錐で穴を開けるがごとく作用し、掘削効
率を高められる。したがって、岩石コアを捩じる力はさ
らに小さくなり、岩石コアのボーリングビットの回転に
よる破壊防止を一層向上できる。
[実施例] 以下、本発明を図示した実施例に基づいて詳細に説明
する。
なお、本発明が従来技術と異なる点は、刃部2とウォ
ータウェイ4に係る部分だけであるので、他の同一部分
については従来技術で述べたと同一の符号を付すことと
し、必要に応じて説明しない限りそれらについての説明
は省略する。
第1図および第2図は、本発明の第1の実施例に係る
軟岩サンプリング用ボーリングビット1Aを示す図であ
る。このボーリングビット1Aは耐熱性の金属で作られた
円筒形状のものである。そして、このボーリングビット
1Aの円筒先端部いは、ダイヤモンド粒3,3…を一部露出
した状態で散点状に埋められた、岩石切削用の刃部2が
設けられている。このような刃部2は、円筒形状をした
ボーリングビット1Aの先端部に被設されており、したが
って、ボーリングビット1Aと同様円筒形状をしていると
いえる。
また、刃部2の周方向には、断続的に複数のウォータ
ウェイ4,4…をこれが前記の周方向に対して横断するよ
うに、かつ凹溝状に等間隔に8個以上(この実施例では
12個)設けられている。そして、刃部2のうち、ウォー
タウェイ4,4…の形成されていない部分が、実質上の刃
面2aとなっている。この刃面2aは、その内側面から外側
面に掛けてその高さが階段状に低減されており、したが
って、刃面2aは、こを全体的に見ると傾斜形状になって
いるといえる。詳しくは、刃面2aは、図2の断面図から
わかるように、ボーリングビット1Aの軸方向に沿った鉛
直面2a1と、ボーリングビット1の径方向に延びるとと
もに内側から外側に掛けてその高さをゆるやかに低減す
るように傾斜させた径方向面2a2とが交互に数段形成さ
れている。なお、符号2bが示すものは、刃面2aのうち、
径方向面2a2と鉛直面2a1との交差部分のうち外側に位置
する外側交差部である。
ボーリングビットの先端部には、ウォータウェイ4,4
…の各々の円筒端面部に開口するウォータホール7をボ
ーリングビット1Aの円筒の軸方向に沿って設けてある。
ボーリングビット1Aは、刃部2と反対側に設けられたね
じによりチューブ6に締着され一体となりチューブ6に
より回転駆動される。ボーリングビット1Aとチューブ6
を締着するとき有底円筒形のコアチューブ5が収容され
る。スライム搬送およびボーリングビット1A冷却用の水
の多くの部分はチューブ6の内部から注入されウォータ
ホール7,7…およびウォータウェイ4,4…を通っててボー
リングビット1Aの外部に流れる。
次に、第3図および第4図に基づいて、本発明の第2
の実施例に係るボーリングビット1Bを説明する。
この第2実施例のボーリングビット1Bが前記第1の実
施例のボーリングビット1Aと異なる点は、刃部2の刃面
2aが、その高さがその内側から外側に掛けて連続して低
減する斜面状になっている点だけであり、他は第1の実
施例と同様である。
第5図は本発明の実施例のボーリングビット1Aまたは
1Bを用いて岩盤10から岩石コア9を採取している状態を
示す断面図である。なお、ここでは、刃部2以外の部分
の説明に重点をおいてあるので、刃部2については概略
的に図示した。
ボーリングビット1Aまたは1B(以下、特に示さない限
り1Aで統一する。)は、チューブ6によって第5図の回
転矢印方向に回転駆動され、岩盤10を削り、円筒形状の
凹みを造る。そして、この時発生するスライムは、チュ
ーブ6の内部から注入される他の矢印によってその流れ
を示す多量の水によって地上へ搬出される。水流はコア
チューブ5とチューブ6の間を通って、一部はボーリン
グビット1Aの内面を通過し、他の一部はウォータホール
7を通過する。すなわち、ボーリングビット1Aを駆動す
ると、スライム搬送およびボーリングビット冷却用の水
の多くは、コアチューブ5とボーリングビット1Aとの間
隙を通り、ウォータホール7を経由してウォータウェイ
4,4…を通過後、ボーリングビット1Aチューブ6の外表
面を伝って地表へと向かって上昇する。
したがって、ボーリングビット1Aは、内外面とも冷却
され、しかも、ボーリングビット1A内を流れる水流は少
なくなるのでコア9は崩れない。
また、コアチューブ5の内側に設けられたコアキャッ
チャー8,8…は、自己の弾力によって内側に付勢されて
おり、進入した岩石コア9を把持してボーリングビット
1が引上げられるときにコア9をコアチューブ5と共に
地上へ引上げるためのものである。
この様にしてボーリングビット1Aによって削られた内
側の岩盤、すなわち岩石コア9は、コアチューブ5内に
進入するようになる。
しかして、このような構成のボーリングビット1A(1
B)によれば、刃部2のうちウォータウェイ4,4…の形成
されていない部分を実質上の刃面2aとし、この刃面2aを
その内側面から外側面に掛けてその高さを低減すること
で全体的に階段状をした傾斜形状または連続した傾斜形
状にしたので、例えばナイフエッジのような鋭角な刃物
で軟岩を切削すると同様な効果がある。
すなわち、刃部2の刃面2aがボーリングビット1Aの軸
方向に対して直角、つまり平らな状態で軟岩に圧接する
場合と比較して、刃面2aの軟岩との実質的な接触面積が
少ないので、ボーリングビット1Aが回転しても刃面2aに
よって軟岩は捩られることはなく、恰もナイフエッジの
ような鋭利な刃物で切断されるようになる。したがっ
て、岩石コア9を捩じる力はあってもその力は極めて小
さく、岩石コア9がボーリングビット1Aの回転によって
壊されることがない。また、水流の多くの部分がウォー
ターホール7によってボーリングビット1Aの外に流され
るので、岩石コ9への直接の水流による衝撃は小さく、
したがって、岩石コア9が水流によって壊されることも
ない。
さらに、実施例1に係るボーリングビット1Aによれ
ば、刃面2aは、複数の段からなる階段状に形成されてい
るとともに、この階段状刃面2aのうちボーリングビット
1Aの径方向に延びる径方向面2a2をその内側から外側に
掛けてその高さを低減するように傾斜させたので、刃面
2aのうち、前記径方向に延びる径方向面2a2とボーリン
グビット1Aの軸方向に延びる鉛直面2a1との交差部分で
あって外側に位置する外側交差部2bが刃欠けしにくくな
る。
また、実施例2に係るボーリングビット1Aによれば、
刃面2aは、その高さがその内側から外側に掛けて連続的
に低くなる傾斜面形状に形成されているので、刃面全体
が截頭円錐状となる。このため、恰も錐で穴を開けるが
ごとく作用し、掘削効率を高められる。したがって、岩
石コアを捩じる力はさらに小さくなり、岩石コアのボー
リングビットの回転による破壊防止を一層向上できる。
[発明の効果] 本発明によれば、ビット端面の刃面が外側に向かって
次第に低くなっており、またボーリングビットのウォー
タウェイに開口するウォータホールをビットの軸方向に
向けることで、コアの損傷が軽減され、ビット先端部の
スライム除去や冷却効率、掘削効率が向上し、岩盤を地
中に存在するままの状態で採取することができる。この
ため、各種構造物の基礎となる地盤の地質調査において
従来技術に比べ格段に精度よく地質の状況を把握するこ
とができる。したがって、その結果を構造物の設計に反
映させることができる。また、刃面に欠けにくくするこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例を示す平面図、第2図は
第1図におけるA−A線を含む仮想切断断面で切断し、
矢印方向に見た断面図、第3図は本発明の第2の実施例
を示す平面図、第4図は第3図におけるB−B線を含む
仮想切断断面で切断し、矢印方向に見た断面図、第5図
は本発明のボーリングビットを用いて岩石コアを採取し
ている状態を示す断面図、第6図は従来の軟岩サンプリ
ング用ボーリングビットを示す平面図、第7図は第6図
におけるC−C線を含む仮想切断断面で切断し、矢印方
向に見た断面図である。 1A(1B)……軟岩サンプリング用ボーリングビット、2
……刃部、2a……刃面、4……ウォータウェイ、7……
ウォータホール。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岸田 三好 東京都新宿区新宿2丁目13番10号 株式 会社開発土木コンサルタント内 (56)参考文献 特開 昭60−3385(JP,A) 特開 昭50−136090(JP,A) 特開 昭62−233395(JP,A) 特開 昭52−52102(JP,A) 実開 昭62−88938(JP,U) 実開 昭62−16188(JP,U)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】岩石のサンプル採取のためにコアチューブ
    が内挿されて使用される円筒形状の岩石サンプリング用
    ボーリングビットにおいて、 該ボーリングビットは、円筒形状の先端部に岩石切削用
    の刃部を有し、該刃部を横断し前記円筒の内面から外面
    に通じる溝状のウォータウェイが複数個設けられてお
    り、 前記刃部の円筒端面に形成される刃面は円筒の内側から
    外側に向けてその高さが低減され、円筒先端部に前記円
    筒端面上のウォータウェイに開口するウォータホールを
    円筒の軸方向に設けており、 岩石のサンプル採取のためにボーリングビットが回転さ
    れるときには、水が前記コアチューブとボーリングビッ
    トとの間に送り込まれて、該送り込まれた水の多くの部
    分が前記ウォータホール開口から前記ウォータウェイに
    流れ出すようにしたことを特徴とする軟岩サンプリング
    用ボーリングビット。
  2. 【請求項2】前記円筒端面に形成される刃面は外側の方
    が低い階段状に形成されていることを特徴とする請求項
    1記載の軟岩サンプリング用ボーリングビット。
  3. 【請求項3】前記円筒端面に形成される刃面は外側の方
    が低い傾斜面状に形成されていることを特徴とする請求
    項1記載の軟岩サンプリング用ボーリングビット。
  4. 【請求項4】前記ウォータウェイが8個以上設けられて
    いることを特徴とする請求項1記載の軟岩サンプリング
    用ボーリングビット。
JP63104201A 1988-04-28 1988-04-28 軟岩サンプリング用ボーリングビット Expired - Lifetime JP2595035B2 (ja)

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