JP3287910B2 - 回転貫入式地盤強度調査装置のコーン載荷機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】開示技術は、地盤の強度の調査に
関する試験装置の構造の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】国土が狭隘で、内陸部では山間林野部が
多くが特殊な地勢条件の我が国にあっては、土地の有効
利用は旧くから極めて重要な問題であり、そのため、こ
れに対処するに地盤改良に関するさまざまな技術の研
究，開発，改良がなされてきており、例えば、各種施設
の構築に際し地盤強度の調査は重要であるが故に、特開
昭６３−１４２１１４号公報発明や特開平２−３０８０
０６号公報発明等が例示するに、案出されてきてはい
る。

【０００３】而して、上記特開昭６３−１４２１１４号
公報にも開示されている発明の如く、所謂回転貫入式地
盤強度調査の技術は公知である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】回転貫入サウンディン
グにおける対象地盤は通常軟弱地盤から軟岩までとされ
ているが、強度として最大約２００ｋｇｆ／ｃｍ² の軟
岩を対象とするセンサを備えているため、軟弱な泥質の
地盤を同一のセンサにより計測するにはその誤差の範囲
から精度が落ちることが必然的な結果となる欠点があ
る。

【０００５】而して、コーン貫入は軟弱地盤用に多く用
いられる土質試験法であるが、地盤強度が大きくなる
と、貫入が難しく利用範囲が限られているという難点が
あった。

【０００６】

【発明の目的】この出願の発明の目的は上述従来技術に
基づく地盤強度調査技術に関する問題点を解決すべき技
術的課題とし、ビットで掘削する回転貫入式地盤強度調
査装置の軟弱地盤に対する精度を向上すべく、コーン載
荷機構を付設し、地盤強度の測定精度を充分に上げるこ
とが出来るようにし、経済的にも充分見合うことが可能
で、しかも、取り扱いがし易く、耐久性も充分に向上さ
せ得るようにして建設産業における測定技術利用分野に
益する優れた回転貫入式地盤強度調査装置のコーン載荷
機構を提供せんとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段・作用】上述目的に沿い先
述特許請求の範囲を要旨とするこの出願の発明の構成
は、前述課題を解決するために、対象地盤の強度状態の
調査を行うに際し、そのボーリングロッドの先端に回転
貫入式地盤強度調査装置の計測装置を所定に設け、又、
内部に基端部から先端部に亘り削孔水供給通路を設ける
と共に、貫入抵抗検出用のコーンを掘削ビットから突出
状にして設け、当該ボーリングロッドに所定の掘削静圧
と回転力を付与し、削孔水を供給しながら、当該地盤を
削孔し、削孔水は削孔を助勢すると共に、掘削ビットの
冷却とスライムアップに与かり、而して、コーンは軟弱
地盤に対して当該地盤の強度に応じてその突出量を介装
した弾機により自動的に応動されて変化し、その変位に
ついては該コーンの上部に一体的に設けられたセンサニ
ードルが差動トランスやエンコーダ、或いは、スプリン
グを有するロードセル等の計測器に対し進退動し、その
ストロークの検出量を当該地盤の強度データとし、デー
タメモリーに備蓄されて掘進完了後に適宜に転記される
か、リード線、或いは、無線等の手段を介して送信さ
れ、地上の所定のデータ処理装置により他の測定項目の
データと共に処理され、したがって、コーンは当該地盤
の連続する地層の強度の大小に応じてスライドし、当該
地盤の地上から直接計測することは出来ない地盤内に於
ける前述の強度情報を確実に採取することが出来るよう
にし、岩盤等の地盤強度の大きい場合は、弾機が圧縮さ
れてコーンはそのストロークエンドにて固定状態にさ
れ、掘削ビットにより周辺が掘削されるのでコーンは静
的貫入を行うことが出来るようにした技術的手段を講じ
たものである。

【０００８】

【実施例】次に、この出願の発明の１実施例を図面（図
１のみ）に基づいて説明すれば以下の通りである。

【０００９】１はこの出願の発明の回転貫入式地盤強度
調査装置のコーン載荷機構の要部を示すものであって、
そのボーリングロッドはユニットロッドのネジジョイン
トを介し所定長さに形成され、その先端部の計測装置２
の先端の掘削ビット本体３に所定に固設されたブレード
型４の先端の所定部位に在来態様同様に掘削ビット５，
５…が所定数環設されており、該掘削ビット本体３内部
には有底の腔部６が形成され、その上部には該掘削ビッ
ト本体３にねじ螺合されてセット高さを自在に調節され
得る栓体７が螺設され、該栓体７、及び、掘削ビット本
体３の底部に対しパッキン８，８´ を介しニードル状
の貫入抵抗検出コーン９が昇降自在に挿入され、ブレー
ド型４に対し突出状に配設されており、腔部６内に於
て、該貫入抵抗検出コーン９に一体のフランジ１０と栓
体７との間に所定バネ定数の弾機としてのコイルスプリ
ング１１が介挿され、貫入抵抗検出コーン９を所定に地
盤に対し突出状に付勢し、該地盤からの抗力により該貫
入抵抗検出コーン９が後退（上昇）する状態でコイルス
プリング１１がこれに抗し、又、予め組み込むに際して
栓体７の掘削ビット本体３に対するねじ込み量調節によ
り、該弾機としてのコイルスプリング１１の貫入抵抗検
出コーン９に対する弾圧付勢力を調整することが出来る
ようにされている。

【００１０】而して、掘削ビット本体３の上部にねじ螺
合を介して計測装置本体１２が連結解離自在に接合され
ており、該計測装置本体１２と上記栓体７との間に他の
腔部１３が形成されているようにされており、該計測装
置本体１２の側部にはＯ−リング１４を介し計測装置外
管１５が配設されると共に、又、Ｏ−リング１６を介し
内側に計測装置内管１７が螺合連結されており、該計測
装置内外管１５，１７の間には削孔水供給通路１８´
が形成され、計測装置本体１２内の削孔水供給通路１８
´ と連通接続され、又、該削孔水供給通路１８´ は掘
削ビット本体３、及び、ブレード型４に形成された削孔
水供給通路１８´´と腔部１３を介し連通接続されて掘
削ビット５、ブレード型４、及び、計測装置本体１２を
冷却し、常時所定温度の定温状態にするようにされてい
る。

【００１１】そして、該計測装置本体１２の内部には差
動トランスやエンコーダ、或いは、スプリング付のロー
ドセル等のストローク計測器１９が予め収納されてセッ
トされ、その下側は計測装置本体１２に螺合されたキャ
ップ２１にＯ−リング２０，２０を介して支持されてい
る。

【００１２】そして、該ストローク計測器１９のケーシ
ング内部２２は腔部１３に挿通されて上記貫入抵抗検出
コーン９の上部に先部が圧入されて一体的に設けられた
センサニードル２３が進退自在に挿入されており、又、
ストローク計測器１９からのリード線２４は大気圧状態
の計測装置本体１２の内外の大気室２５，２６を介し所
定の地上の測定装置に電気的に接続されている。

【００１３】したがって、ストローク計測器１９はその
下部に於て、腔部１３の削孔水に露呈されると共に、そ
のケーシング内部２２が該腔部１３に連通されているこ
とから、流過する削孔水により冷却されて設定温度にさ
れて常時定温状態に保持され、差動トランス，エンコー
ダ、或いは、ロードセル等によるセンサニードル２３の
昇降進退量からの当該地盤の強度の計測データについて
の温度変化が生じないようにされている。

【００１４】尚、当該計測装置２の上部の図示しない地
上部分に於ては該計測装置２の掘削ビット５に対する図
示しない測定装置が在来態様同様に設けられている。

【００１５】このようにして、該計測装置２内では在来
態様同様にビット荷重，ビット回転トルク，削孔水水圧
（補正のため）の測定と、地上に於ては回転速度，掘進
速度の測定を行い、更に貫入抵抗検出コーン９のストロ
ーク検出により強度測定の精度向上を図るようにする。

【００１６】上述構成において、当該対象地盤の強度調
査を行うに際し、計測装置２を地上の図示しないボーリ
ングマシンにより所定の回転速度、及び、掘進荷重を付
与されてロッド１にて所定に削孔してゆくが、その際、
削孔水供給通路１８，１８´，１８´´に削孔水を送給
し、掘削ビット５による掘削を助勢し、掘削によって生
ずるスライムは該計測装置２の外周面と削孔壁との間か
ら地上へ上昇して所定に処理される。

【００１７】そして、軟弱地盤に対する削孔に伴う抵抗
は計測装置２の掘削ビット本体３のブレード型４に臨ま
せた貫入抵抗検出コーン９に応力として作用し、したが
って、該貫入抵抗検出コーン９はそのフランジ１０を介
し弾機としてのコイルスプリング１１を栓体７との間で
圧縮し、その進退ストロークはセンサニードル２３のス
トローク計測器１９の内部２２内を昇降し、差動トラン
ス，エンコーダ，ロードセル等のストローク計測器１９
はそのストロークを電気的に検出してリード線２４を介
し地上の所定のデータ備蓄装置、又は、データ送信装置
へ入力する。

【００１８】その後、データは地上の図示しないコンピ
ュータ内蔵の所定の測定装置に転記され、計測装置２に
対する回転速度，掘進速度，ビット荷重，回転トルク等
のパラメータ、及び、貫入抵抗検出コーン９による検出
抵抗値により当該地盤の強度データを採取する。

【００１９】そして、当該プロセスにおいて、削孔水は
掘削ビット本体３の掘削ビット５、ブレード型４の冷却
を行い、当該軟弱地盤に於ける地盤強度を一定の温度で
正確に測定する。

【００２０】したがって、かかる強度計測に際しては貫
入抵抗検出コーン９が弾機のコイルスプリング１１によ
り当該地盤の強度とバランスして該貫入抵抗検出コーン
９、即ち、センサニードル２３のストローク計測器１９
に対する進退ストロークを地層ごとに無段的に変化させ
て当該地層に於ける地盤強度情報を適確に採取すること
が出来る。

【００２１】そして、この場合、当該軟弱地盤中に於て
も、貫入抵抗検出コーン９、即ち、センサニードル２３
もデリケートに昇降進退動するために、当該軟弱地盤に
対する強度情報も適確に詳細に得ることが出来る。

【００２２】又、貫入抵抗検出コーン９の昇降進退スト
ロークを予め設計的に調整しておきたい場合には、ボー
リングに際し予め計測装置２の組み付けに際し、栓体７
の捩込め量を変化させることにより、コイルスプリング
１１の貫入抵抗検出コーン９に対する押圧力の調整を所
望に行うことが出来る。

【００２３】而して、地盤強度の大きな地盤に対する削
孔にあっては、貫入抵抗が大であるため、貫入抵抗検出
コーン９はスプリング１１に抗してストローク一杯に上
昇後退し、掘削ビット５，５…により掘削が行われ、例
えば、特開昭６３−１４２１１４号公報に開示されてい
る技術により強度測定が在来態様同様に行われる。

【００２４】尚、削孔中に於けるスライムの腔部６，１
３に対する侵入はパッキン８，８´で防止することが出
来、又、削孔水供給通路１８に対するスライム等の侵入
はＯ−リング１４で確実に阻止することが出来る。

【００２５】そして、ストローク計測器１９に対する、
又、計測装置本体１２の内部の大気室２５，２６に対す
る削孔水の浸入と圧力の伝播はＯ−リング１６，２０に
より阻止される。

【００２６】尚、この出願の発明の実施態様は上述実施
例に限るものでないことは勿論であり、例えば、弾機に
ついてコイルスプリングに代えてゴム等の弾機やガスダ
ンパ等を用いることが出来る等種々の態様が採用可能で
ある。

【００２７】又、ストローク計測器は差動トランス以外
にエンコーダ，スライド抵抗器等の電気的検出手段等の
適宜の機械的検出手段が採用可能であることも勿論のこ
とである。

【００２８】そして、設計変更的には、例えば、センサ
ニードルに倍速機構を設けて感度を高めるようにする等
も採用可能である。

【００２９】このようにして、弾機により貫入抵抗検出
コーンを削孔中の地盤内に突出させるようにし、地盤の
貫入抵抗反力に押し戻される該貫入抵抗検出コーンのス
トロークを計測することが出来、当該地盤の強度を確実
に測定することが出来る。

【００３０】特に、当該地盤が軟弱地盤である場合は勿
論のこと、当該地盤が軟弱地盤から軟岩に亘る広い強度
分布の地盤であっても、軟弱な地盤に対する強度データ
を充分に高い精度で計測することが出来る。

【００３１】

【発明の効果】以上、この出願の発明によれば、上述の
如く地盤改良や地盤の利用に先立って不可欠とされる当
該地盤の強度調査を行う装置が回転貫入方式の回転貫入
サウンディング試験方式のものを用いるに、その計測ロ
ッドの先端の掘削ビットの回転速度，掘進速度，ビット
荷重や回転トルク等の検出に伴いそのデータのパラメー
タの数値処理と共に貫入抵抗検出コーンの貫入抵抗対応
のストロークの計測により確実な強度情報が得られると
いう優れた効果が奏される。

【００３２】したがって、回転貫入式地盤強度調査装置
による軟弱地盤強度測定精度の著しい向上が図れるとい
う効果も奏される。

【００３３】しかも、用いられる計測ロッドに設けるコ
ーン載荷機構は機械的構造が簡単であるために、初期組
付が容易であり、反復する使用に際しての保守点検整備
等もほとんどなく、耐久性が良好で、その限り、イニシ
ャルコストは勿論のこと、ランニングコスト，メンテナ
ンスコストも安くつき、経済的にも充分に見合うという
効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この出願の発明の１実施例の要部の縦断面図で
ある。

【符号の説明】

２ 計測装置 ９ 貫入抵抗検出コーン １ コーン載荷機構 ３ 掘削ビット本体 １１ 弾機（スプリング） ２３ センサニードル １９ ストローク計測器 １８，１８´ ，１８´´ 削孔水供給通路

フロントページの続き (73)特許権者 000151368 株式会社東京ソイルリサーチ 東京都目黒区東が丘２丁目11番16号 (73)特許権者 390036504 日特建設株式会社 東京都中央区銀座８丁目14番14号 (73)特許権者 590002482 日本鋪道株式会社 東京都中央区京橋１丁目19番11号 (73)特許権者 593040461 東邦地下工機株式会社 福岡県福岡市博多区上月隈用中633番地 (72)発明者 千田 昌平 茨城県竜ヶ崎市松葉３丁目５−10 (72)発明者 田中 誠一 茨城県つくば市西沢２−２ 財団法人土 木研究センター技術研究所内 ロータリ ーサウンデング協会内 (72)発明者 横畑 隆夫 福岡県福岡市博多区上月隈用中633 東 邦地下工機株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−28411（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−161608（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−308006（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−142114（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−315978（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21B 44/00 E21B 49/00 E02D 1/02

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ボーリングロッドの先部に掘削抵抗測定用
   の計測装置を有しその内側に貫入抵抗検出コーンを掘削
   ビットに対し突出状に付設した回転貫入式地盤強度調査
   装置のコーン載荷機構において、掘削ビット本体の先端
   中心部に貫入抵抗コーンが弾機を介し地盤強度に応じて
   進退自在に支承され、該貫入抵抗検出コーンが上記計測
   装置に軸装されたストローク計測器に対設されているこ
   とを特徴とする回転貫入式地盤強度調査試験装置のコー
   ン載荷機構。
2. 【請求項２】上記計測装置内に設けられた削孔水供給通
   路がその中途にて上記ストローク計測器と貫入抵抗検出
   コーンとの間に形成された腔部に連通されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の回転貫入式地盤
   強度調査装置のコーン載荷機構。
3. 【請求項３】上記ストローク計測器が差動トランスやエ
   ンコーダ、或いは、スプリングを有したロードセルであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の回転貫
   入式地盤強度調査装置のコーン載荷機構。