JP2934641B2 - 土砂の採取装置及び採取方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は断層の有無や地層の
傾き等を目的とした地質調査、或いは堆積物の調査等に
適用可能な、土砂の採取装置及び採取方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】活断層の地震危険度を判定したり、断層
の活動履歴を解明するためには、地層状況を調査するこ
とが必須である。従来この種の調査を行う方法として
は、調査対象地盤を開削し、露出した地層を対象に調査
する開削方法が広く知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の開削方法にあっ
ては、つぎのような問題点がある。 〈イ〉 斜面の崩壊を防ぐため勾配をつけて開削してい
る。そのため、例えば３ｍ四方の観察壁面を得るには、
地上側で約１０ｍ四方以上の大きさで掘削を開始する必
要があり、また観察壁面の深度が増すほど掘削規模が大
規模となる。この掘削作業には、バックホー等の大型重
機を必要とするだけでなく、掘削に長時間を要し、調査
コストが高くつく。 〈ロ〉 地層断面を連続的に調査する場合、観察壁面を
削り採ってつぎの観察壁面を露出させるため、削り取っ
てしまった観察壁面を再度観察したり検証することが不
可能となる。 〈ハ〉 開削孔の壁面を露出させたままとするため、開
削作業中、或いは調査中に斜面が崩落する危険性が常に
残る。 〈ニ〉 すり鉢状に開削するため、観察壁面を得るまで
の掘削過程で地質学的証拠が消滅するおそれがあ。

【０００４】本発明は以上の点に鑑みて成されたもの
で、その目的とするところは、簡易にしかも短時間に良
好な状態で地層を採取できる、地層の採取技術を提供す
ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】すなわち請求項１に係る
発明は、地中に貫入して土砂を採取する採取装置におい
て、底面と一部の側面を開放した採取箱と、前記採取箱
の開放された側部を閉鎖可能な蓋板とよりなり、前記蓋
板が開放された採取箱の側部を閉鎖するように採取箱に
係合係合手段を具備し、前記係合手段が蓋板を採取箱と
の係合を解除して分離可能に構成されていることを特徴
とする、土砂の採取装置である。請求項２に係る発明
は、前記請求項１において、採取箱が断面形状が略コ字
形を呈するシートパイル製であることを特徴とする、土
砂の採取装置である。請求項３に係る発明は、前記請求
項１又は請求項２に記載の土砂の採取装置において、前
記係合手段が蓋板の側面の一方又は両方に、採取箱と係
合部と係合可能に設けた係合子で構成し、前記係合子を
蓋板から取り外し自在に構成したことを特徴とする、土
砂の採取装置である。請求項４に係る発明は、前記請求
項１〜請求項３のいづれかに記載の土砂の採取装置にお
いて、採取箱と蓋板との対向距離を、その基端から先端
へ向けて徐々に狭くなる形成したことを特徴とする、土
砂の採取装置である。請求項５に係る発明は、前記請求
項１〜請求項４のいづれかにおいて、採取箱の内側に採
取した土砂の脱落を阻止する突起体を形成したことを特
徴とする、土砂の採取装置である。請求項６に係る発明
は、前記請求項１〜請求項５のいづれかにおいて、採取
箱又は蓋板の一方又は両方に、地山との間に流体絶縁層
を形成する噴射孔を形成したことを特徴とする、土砂の
採取装置である。請求項７に係る発明は、前記請求項１
〜請求項５のいづれかにおいて、採取箱又は蓋板の下部
に水平方向に向けて高圧流体を噴射して地盤を水平切断
するノズルを具備したことを特徴とする、土砂の採取装
置である。請求項８に係る発明は、前記請求項１〜請求
項５のいづれかにおいて、採取箱又は蓋板の一方球は両
方を、内部の土砂サンプルを透視可能な透明素材で形成
したことを特徴とする、土砂の採取装置である。請求項
９に係る発明は、地中に採取装置を貫入して土砂を採取
する方法において、前記請求項１〜請求項３又は請求項
５〜請求項７のいづれかに記載の採取装置を使用し、採
取装置を構成する採取箱を先行して地中に貫入させ、前
記採取箱に係合させながら採取装置を構成する蓋板を地
中に貫入させて前記採取箱と蓋板とで包囲した土砂を周
囲の土砂から絶縁し、周囲の土砂から絶縁した土砂を採
取装置で包囲しながら抜き取ることを特徴とする、土砂
の採取方法である。請求項１０に係る発明は、地中に採
取装置を貫入して土砂を採取する方法において、前記請
求項４に記載の採取装置を使用し、採取装置を構成する
採取箱を先行して地中に貫入させ、前記採取箱に係合さ
せながら採取装置を構成する蓋板を地中に貫入させて前
記採取箱と蓋板とにより地中から地表へ向けて幅広に変
化するテーパ状に土砂を包囲して周囲土砂から絶縁し、
テーパ状に絶縁した土砂を採取装置で包囲しながら抜き
取ることを特徴とする、土砂の採取方法である。

【０００６】

【発明の実施の形態１】以下図１〜図６を参照しながら
本発明の実施の形態について説明する。

【０００７】〈イ〉採取装置の概要 図１に採取装置の一例を示す。採取装置は下部及び側面
の一部を開放した採取箱１０と、採取箱１０の開放され
た側面を閉鎖する断面が略コ字形の蓋板２０とにより構
成される。

【０００８】〈ロ〉採取箱 採取箱１０は例えばシートパイルで、背板１０ａの両端
に左右一対の側板１０ｂ，１０ｃを形成し、さらに両側
板１０ｂ，１０ｃの縁部に連続した係合部１０ｄ，１０
ｅを形成している。また採取箱１０は蓋板２０と協働し
て地層を薄肉に採取するための抜き型であるから、その
断面形状は図示する断面コ字形に限定されるものではな
い。

【０００９】〈ハ〉蓋板 蓋板２０は以下に詳述するように、採取箱１０の係合部
１０ｄ，１０ｅに係合してスライド可能で、かつ、スラ
イドさせないで採取箱１０から取り外しできる係合手段
を具備している。

【００１０】図示した蓋板２０の係合手段について説明
すると、蓋板２０の一方の側面２０ａを延長し、この延
長部２０ｂを直角に折曲してその内側に鉤状の係合溝２
１が形成されている。係合溝２１は前記採取箱１０の係
合部１０ｅを包み込むだけの幅に設定されている。

【００１１】また、蓋板２０の他方の側面２０ｃには所
定の間隔を隔てて複数の孔２２が開設されている。各孔
２２にはめねじが刻設されていて、ボルト等の係合子２
３が螺着している。係合子２３は前記採取箱１０の係合
部１０ｄと係合可能な位置に取り付けられる。また側面
２０ｃの内側に突出する係合子２３の突出部にローラ等
を取り付けて、係合部１０ｄとの係合抵抗を小さくする
場合もある。

【００１２】また、図示しないが蓋板２０の両側面２０
ａ側の延長部２０ｂを省略する代わりに、前記係合子２
３を取り付けてもよい。

【００１３】尚、符号２４は蓋板２０の上部に形成した
把持片で、バイブロハンマのチャックを把持させる。

【００１４】つぎに採取装置を用いた土砂の採取方法に
ついて説明する。

【００１５】〈イ〉採取箱の先行貫入 図２，３に示すように、既述した採取箱１０を吊り上
げ、バックホーのバケットによる押し込み、或いはバイ
ブロハンマによる振動を付与しながら採取箱１０を地盤
３０に所定の深度まで貫入する。

【００１６】例えば、採取箱１０に代えて閉鎖空間を有
する筒部材を地盤に貫入すると、筒部材の肉厚分だけ閉
鎖空間内の地盤が加圧力を受けるために、貫入前と比べ
て地盤の性状が変化してしまう。

【００１７】これに対して、採取箱１０は前面が開放さ
れているため、地盤に採取箱１０の肉厚分だけ側方へ押
圧力が加わっても、その力は拘束されずに周囲に分散さ
れるため、採取箱１０の貫入前と比べて土砂の性状が変
化することはない。

【００１８】〈ロ〉蓋板の貫入 採取箱１０を所定の深度ま貫入したら、採取箱１０の真
上に蓋板２０を吊り上げ、蓋板２０下部の係合溝２１と
係合子２３を地表に突出する採取箱１０の係合部１０
ｄ，１０ｅに夫々係合させる。

【００１９】つぎにバックホーのバケットによる押し込
み、或いはバイブロハンマによる振動を付与しながら蓋
板２０を地中に貫入させる。蓋板２０は採取箱１０に係
合しながら地中に貫入する。蓋板２０の貫入に伴い、採
取箱１０の開口部を閉鎖すると共に、その内部に箱状の
土砂サンプル３１が採り込まれる。

【００２０】〈ハ〉採取装置の抜き取り 蓋板２０を採取箱１０と同一深度まで貫入させたら、採
取箱１０と蓋板２０の相対的摺動を拘束した状態で、採
取箱１０及び蓋板２０の上部に機械的な抜取力を加えて
両者１０，２０を一緒に抜き取る。周囲の地盤から縁切
りされた土砂サンプル３１は、採取箱１０及び蓋板２０
との摩擦抵抗によって保持されるため、採取箱１０と蓋
板２０の間から落下せずに一緒に抜き取られる。

【００２１】〈ニ〉蓋板の取り外し 図６に示すように採取箱１０を下側にして採取装置を地
上に横置きする。つぎに蓋板２０の係合子２３を取り外
した後、蓋板２０を開くようにして採取箱１０から取り
外す。蓋板２０を取りバスと外すと採取箱１０内の土砂
サンプル３１が露出する。露出した土砂サンプル３１を
対象として、例えば断層の有無や地層の傾き等を調査す
る。

【００２２】

【発明の実施の形態２】図７は採取装置を構成する採取
箱１１０の下部に水平方向に向けてエアや水等高圧流体
を噴射して地盤を水平切断するノズル１１１を設けた他
の実施の形態を示す。本実施の形態にあっては、採取装
置を地中から引き上げる前に、ノズル１１１から高圧流
体を噴射すれば、土砂サンプルの下部を周囲の地盤から
強制的に切断して抜き取ることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態３】図８は採取装置を構成するの内
空を地中側から地表側へ向けて徐々に幅広に変化するテ
ーパ状（逆三角形状）に形成した他の採取装置を示す。
本例の採取装置は、採取箱２１０の横幅を上位から下位
に向けて徐々に狭く形成することで、採取箱２１０と蓋
板２２０との対向距離がその基端から先端へ向けて徐々
に狭くなっている。本実施の形態は、これにより、地表
から地中へ向けて逆三角形の土砂サンプル２３１を採取
することができる。本実施の形態にあっては、土砂サン
プル２３１が逆三角形を呈するため、採取装置の引き抜
き途中で土砂サンプル２３１の脱落を効果的に防止でき
る利点と、引き抜きの際に装置と周囲の地山間が真空状
態となるのを回避して装置の抜き取りを容易にするとい
った利点がある。

【００２４】

【発明の実施の形態４】図９は採取箱３１０の下部内側
に連続した又は間欠的に突起体３１５を突設して、採取
した土砂サンプル３３１の脱落を防止する他の形態を示
す。突起体３１５の断面形状は特に制約を受けず、断面
形状が例えば矩形又は半円形であってもよいが、貫入抵
抗が小さく、土砂サンプル３３１の脱枠防止効果の大き
い楔形が望ましい。また突起体３１５は多段的に形成し
ても良い。また本実施の形態と前記実施の形態３とを組
み合わせれば採取した土砂サンプル３３１の脱落防止効
果が格段に高くなる。

【００２５】

【発明の実施の形態５】図示しないが、採取装置を構成
する採取箱と蓋板の一方又は両方の外周面から圧縮空気
等の流体を噴射する噴射孔を形成しても良い。噴射孔は
ノズル又は有孔管で構成し、コンプレッサと接続した配
管を溶接等で取り付けておき、採取装置の引き抜き困難
時に採取装置と地山間に圧縮空気等を供給してエアカー
テン等の流体絶縁層を形成すれば、採取装置の引き抜き
を容易に行うことが可能である。

【００２６】

【発明の実施の形態６】採取装置を構成する採取箱と蓋
板の一方又は両方を樹脂やガラス等の透明材で構成して
も良い。本実施の形態にあっては、採取装置を解体せず
に採取した土砂サンプルを採取装置越しに目視して観察
することができる。

【００２７】

【発明の実施の形態７】以上は鉛直方向に向けて土砂サ
ンプルを採取する場合について説明したが、横方向や上
向きであっても同様に土砂サンプルを採取できることは
勿論である。

【００２８】

【発明の効果】本発明は次のような効果を得ることがで
きる。 〈イ〉 採取箱と蓋板のみの簡単な構成で以て、必要最
小量の土砂を採取できる。〈ロ〉 採取装置の内部をテ
ーパ状に形成することで、土砂サンプルの脱落を確実に
防止できる。 〈ハ〉 採取装置を構成する蓋板をスライドさせずに除
去できるので、土砂サンプル表面の引摺りや乱れを防止
でき、正確な状態で地層等の土砂サンプルを採取するこ
とができる。 〈ニ〉 地層を連続的に採取できると共に、採取した土
砂サンプルを保存して再検証に供することができる。 〈ホ〉開削した開削孔の壁面を目視観察する従来技術に
対して、本発明は土砂サンプル採取に要する時間や労力
及び費用のいづれの点で格段に優れる。 従来まで調査が困難とされてきた軟弱地盤を対象とした
調査が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 採取装置の斜視図

【図２】 採取装置を構成する採取箱の貫入工程の説明
図

【図３】 図３におけるIII −III の断面図

【図４】 採取装置を構成する蓋板の貫入工程の説明図

【図５】 図４におけるIV−IVの断面図

【図６】 土砂サンプルの採取を終えた採取装置の斜視
図

【図７】 発明の実施の形態２に係る説明図で、地層切
断用のノズルを具備させた採取箱の下部の斜視図

【図８】 発明の実施の形態３に係る説明図で、地中に
貫入した採取装置の縦断面図

【図９】 発明の実施の形態４に係る説明図で、土砂サ
ンプルの脱落を防止する突起体を設けた採取装置の先端
部の縦断面図

【符号の説明】

１０，１１０，２１０，３１０……採取箱 １０ａ……採取箱の背板 １０ｂ，１０ｃ……採取箱の側板 １０ｄ，１０ｅ……採取箱の係合部 １１１……ノズル ２０，２２０，３２０……蓋板 ２０ａ……蓋板の一方の側面 ２０ｂ……蓋板の延長部 ２１……蓋板の係合溝 ２２……孔 ２３……係合子 ２４……把持片 ３０……地盤 ３１，２３１，３３１……土砂サンプル

フロントページの続き (72)発明者 今泉 俊文 山梨県中巨摩郡櫛形町平岡1951−47 (72)発明者 石丸 恒存 岐阜県土岐市肥田町浅野1078−66 (72)発明者 原口 強 広島県広島市東区光町２丁目10番11号 復建調査設計株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E02D 1/04 E21B 25/00 G01N 1/08

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地中に貫入して土砂を採取する採取装
   置において、 底面と一部の側面を開放した採取箱と、 前記採取箱の開放された側部を閉鎖可能な蓋板とよりな
   り、 前記蓋板が開放された採取箱の側部を閉鎖するように採
   取箱に係合係合手段を具備し、 前記係合手段が蓋板を採取箱との係合を解除して分離可
   能に構成されていることを特徴とする、 土砂の採取装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の土砂の採取装置にお
   いて、採取箱が断面形状が略コ字形を呈するシートパイ
   ル製であることを特徴とする、土砂の採取装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の土砂の
   採取装置において、前記係合手段が蓋板の側面の一方又
   は両方に、採取箱と係合部と係合可能に設けた係合子で
   構成し、前記係合子を蓋板から取り外し自在に構成した
   ことを特徴とする、土砂の採取装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜請求項３のいづれかに記載
   の土砂の採取装置において、採取箱と蓋板との対向距離
   を、その基端から先端へ向けて徐々に狭くなる形成した
   ことを特徴とする、土砂の採取装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜請求項４のいづれかに記載
   の土砂の採取装置において、採取箱の内側面に採取した
   土砂の脱落を阻止する突起体を形成したことを特徴とす
   る、土砂の採取装置。
6. 【請求項６】 請求項１乃至請求項５のいづれかに記
   載の土砂の採取装置において、採取箱又は蓋板の一方又
   は両方に、地山との間に流体絶縁層を形成する噴射孔を
   形成したことを特徴とする、土砂の採取装置。
7. 【請求項７】 請求項１乃至請求項５のいづれかに記
   載の土砂の採取装置において、採取箱の下部に水平方向
   に向けて高圧流体を噴射して地盤を水平切断するノズル
   を具備したことを特徴とする、土砂の採取装置。
8. 【請求項８】 請求項１乃至請求項５のいづれかに記
   載の土砂の採取装置において、採取箱又は蓋板の一方球
   は両方を、内部の土砂サンプルを透視可能な透明素材で
   形成したことを特徴とする、土砂の採取装置。
9. 【請求項９】 地中に採取装置を貫入して土砂を採取
   する方法において、 前記請求項１乃至請求項３又は請求項５乃至請求項７の
   いづれかに記載の採取装置を使用し、 採取装置を構成する採取箱を先行して地中に貫入させ、 前記採取箱に係合させながら採取装置を構成する蓋板を
   地中に貫入させて前記採取箱と蓋板とで包囲した土砂を
   周囲の土砂から絶縁し、 周囲の土砂から絶縁した土砂を採取装置で包囲しながら
   抜き取ることを特徴とする、 土砂の採取方法。
10. 【請求項１０】 地中に採取装置を貫入して土砂を採
    取する方法において、 前記請求項４に記載の採取装置
    を使用し、 採取装置を構成する採取箱を先行して地中に貫入させ、 前記採取箱に係合させながら採取装置を構成する蓋板を
    地中に貫入させて前記採取箱と蓋板とにより地中から地
    表へ向けて幅広に変化するテーパ状に土砂を包囲して周
    囲土砂から絶縁し、 テーパ状に絶縁した土砂を採取装置で包囲しながら抜き
    取ることを特徴とする、 土砂の採取方法。