JP3681813B2 - 地質の判別方法 - Google Patents
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- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築、土木の分野で基礎工事としての杭孔掘削を行う場合などで、掘削の進行状況を判断するための地質の判別方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
オーガ削孔工事においては、不透水層地質または根入れ地盤まで掘削する必要がある場合に、オーガの錐先（掘削ヘッド）が確実に不透水層に到達しているかどうか確認することが重要である。
【０００３】
従来は事前にボーリング調査を行い、確認していたか、オーガ削孔時、切削抵抗（トルク）の変化で管理していた。この切削抵抗の変化はロッドの回転駆動を行う油圧モータでの駆動電力（電圧もしくは電流）の変化等で把握することができる。
【０００４】
さらに他の方法として削孔時排出される土砂を目視で確認していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の方法のうち、事前のボーリング調査は工事着工前に行う必要があり、その分余分な時間と手間を要するとともに工事着工前に不透水層地質または根入れ地盤までの深さを検知したとしても掘削時にロッドの曲がりなどを生じた場合には正確な検知が不可能である。
【０００６】
切削抵抗（トルク）の変化による管理では、周面抵抗、オーガの曲がりの抵抗掘削荷重、掘削速度の影響を受けて先端切削抵抗の変化を明確に把握できず、根入れ基盤地質の確認ができない。
【０００７】
目視による確認では、確実性に欠ける。
【０００８】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、切削の際に確実に地質を判別することができ、不透水層地質または根入れ地盤への到達を正確に知ることができる地質の判別方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するため、第１に、ロッドの先端にはビットを植設した掘削ヘ ッドを先端に設け、ロッドは中空の管であり、その内部は掘削ヘッドの先端からセメントミルクを吐出するための流通路として利用されるオーガにおいて、ケース内にマスと圧電素子を配設し、ケースに加速度が作用するとマスがケースに対して変位し、圧電素子に対して力を加えるので、このマスの変化に比例した電荷が発生することを利用する圧電素子型加速度計を保護管の内部に収めてロッド内に設け、この圧電素子型加速度計からの加速度データで地質の変化を判別することを要旨とするものである。
【００１０】
請求項１記載の本発明によれば、掘削ヘッドを有するロッドは地層の硬軟で回転トルクや速度および振動等が変化するが、このような変化は圧電素子型加速度計により検知し、この加速度データをもって判別することができる。また、圧電素子型加速度計はロッドの内部に設置するものであるから、切削の邪魔になることもない。
【００１１】
請求項２記載の本発明によれば、前記作用に加えて、圧電素子型加速度計は掘削ヘッド部分もしくはその近傍に設置することにより、周面抵抗やロッドの曲がり抵抗などの影響を小さくして掘削ヘッド部分の振動特性による差異に検知を正確に行うことができる。
【００１２】
請求項３記載の本発明によれば、ソイルセメントの柱列杭による地中壁の施工などに使用する多軸掘削機に設ける場合であり、そのうちの１本のロッドに圧電素子型加速度計を設けることで、掘削機全体の深度や不透水層地質または根入れ地盤への到達を正確に知ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面について本発明の実施例を詳細に説明する。図１は本発明の地質の判別方法の第１実施形態を示す側面図、図２は同上要部の横断平面図、図３は同上要部の側面図で、掘削機として単軸のオーガ１の場合である。
【００１４】
オーガ１は周知なようにロッド２の先端にはビット３を植設した掘削ヘッド４を先端に設けている。また、図示は省略するがロッド２は適宜継ぎ足し可能であり、その上端は油圧モータ、減速機を組み込んだ駆動装置に接続する。
【００１５】
さらに、これら駆動装置およびロッド２はクローラ等の重機に立設するリーダマストのトップシーブから昇降自在に吊り下げ、駆動装置はリーダマストのリーダをガイドとしてリーダマストに沿って上下動する。
【００１６】
ロッド２は中空の管であり、その内部は掘削ヘッド４の先端からセメントミルクを吐出するための流通路として利用される。
【００１７】
本発明はロッド２内に圧電素子型加速度計５を設けた。この圧電素子型加速度計５は直径８cm、長さ１ｍ程度の保護管６の内部に収めてロッド２の前記流通路に例えば、磁石等で固定するなどして配置する。また、本実施形態では掘削ヘッド４の近傍に設けるものとした。
【００１８】
圧電素子型加速度計５はケース内にマス（ｍａｓｓ）と圧電素子（クリスタル）を配設したもので、ケースに加速度が作用するとマスがケースに対して変位し、圧電素子に対して力を加えるので、このマスの変化に比例した電荷が発生することを利用する。そして、衝撃や振動は「変位・速度・加速度」の単位時間当たりの変化量によって表現できる。
【００１９】
圧電素子型加速度計５での計測データはロッド２内を通る有線、または無線で地上に導き、コンピュータ等の計測制御装置（モニター）に導入し、モニターやプリンター等の出力機器にグラフ等に表現してアウトプットする。
【００２０】
例えばロッド２に曲がりを生じた場合、この曲がりにより生じるロッド２に加えられる振動は深度が深くなるとともに大きくなる。このような漸次振動が増加することを圧電素子型加速度計５で検知すれば曲がりの存在を把握できる。
【００２１】
また、地質は図４にも示すように例えば、盛土等の表土、ローム混り砂礫層、転石層、玄武岩等の支持地盤などや、シルト層、転石層、泥質片岩等の構造によるが、各層における地質の状態で掘削ヘッド４に加えられる振動、回転トルク、回転速度への抵抗も異なるので、これらの変化を見れば、地質の判別ができ、不透水層地質または根入れ地盤へ到達したことを知ることができる。
【００２２】
なお、厳密には地盤や岩盤に破壊の前兆として微小な亀裂が生じる時に、数百ヘルツから数十キロヘルツの音が発せられることがあり、圧電素子型加速度計５は機械の中を通る振動を拾うことで前記地質の変化が判る。
【００２３】
それは、礫では全域にわたって音が出るし、砂では高周波帯の音がでるし、粘土では音はほとんどでない等の差である。
【００２４】
図４は本発明の第２実施形態を示す正面図で、掘削機は掘削ヘッド４を有するロッド２が複数併設する多軸掘削機の場合である。このような多軸掘削機では複数のロッドのうちの１本、例えば中央のロッド内に圧電素子型加速度計５を設ける。なお、ロッド２はスクリューによる移動翼７と垂直羽根による混練翼８とを上下の相対位置をもって設けてあり、多軸掘削機としては原位置土混合工法（ＳＭＷ工法）用の専用機である。
【００２５】
このように多数のロッドのうちの１本のみに圧電素子型加速度計５を設けても、掘削機全体の深度や不透水層地質または根入れ地盤への到達を正確に知ることができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の地質の判別方法は、事前の工程を経ることなく、切削の際に確実に地質を判別することができ、その結果、不透水層地質または根入れ地盤への到達を正確に知ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の地質の判別方法の第１実施形態を示す側面図である。
【図２】 本発明の地質の判別方法の第１実施形態を示す要部の横断平面図である。
【図３】 本発明の地質の判別方法の第１実施形態を示す要部の側面図である。
【図４】 本発明の地質の判別方法の第２実施形態を示す正面図である。
【符号の説明】
１…オーガ ２…ロッド
３…ビット ４…掘削ヘッド
５…圧電素子型加速度計 ６…保護管
７…移動翼 ８…混練翼
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築、土木の分野で基礎工事としての杭孔掘削を行う場合などで、掘削の進行状況を判断するための地質の判別方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
オーガ削孔工事においては、不透水層地質または根入れ地盤まで掘削する必要がある場合に、オーガの錐先（掘削ヘッド）が確実に不透水層に到達しているかどうか確認することが重要である。
【０００３】
従来は事前にボーリング調査を行い、確認していたか、オーガ削孔時、切削抵抗（トルク）の変化で管理していた。この切削抵抗の変化はロッドの回転駆動を行う油圧モータでの駆動電力（電圧もしくは電流）の変化等で把握することができる。
【０００４】
さらに他の方法として削孔時排出される土砂を目視で確認していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の方法のうち、事前のボーリング調査は工事着工前に行う必要があり、その分余分な時間と手間を要するとともに工事着工前に不透水層地質または根入れ地盤までの深さを検知したとしても掘削時にロッドの曲がりなどを生じた場合には正確な検知が不可能である。
【０００６】
切削抵抗（トルク）の変化による管理では、周面抵抗、オーガの曲がりの抵抗掘削荷重、掘削速度の影響を受けて先端切削抵抗の変化を明確に把握できず、根入れ基盤地質の確認ができない。
【０００７】
目視による確認では、確実性に欠ける。
【０００８】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、切削の際に確実に地質を判別することができ、不透水層地質または根入れ地盤への到達を正確に知ることができる地質の判別方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するため、第１に、ロッドの先端にはビットを植設した掘削ヘ ッドを先端に設け、ロッドは中空の管であり、その内部は掘削ヘッドの先端からセメントミルクを吐出するための流通路として利用されるオーガにおいて、ケース内にマスと圧電素子を配設し、ケースに加速度が作用するとマスがケースに対して変位し、圧電素子に対して力を加えるので、このマスの変化に比例した電荷が発生することを利用する圧電素子型加速度計を保護管の内部に収めてロッド内に設け、この圧電素子型加速度計からの加速度データで地質の変化を判別することを要旨とするものである。
【００１０】
請求項１記載の本発明によれば、掘削ヘッドを有するロッドは地層の硬軟で回転トルクや速度および振動等が変化するが、このような変化は圧電素子型加速度計により検知し、この加速度データをもって判別することができる。また、圧電素子型加速度計はロッドの内部に設置するものであるから、切削の邪魔になることもない。
【００１１】
請求項２記載の本発明によれば、前記作用に加えて、圧電素子型加速度計は掘削ヘッド部分もしくはその近傍に設置することにより、周面抵抗やロッドの曲がり抵抗などの影響を小さくして掘削ヘッド部分の振動特性による差異に検知を正確に行うことができる。
【００１２】
請求項３記載の本発明によれば、ソイルセメントの柱列杭による地中壁の施工などに使用する多軸掘削機に設ける場合であり、そのうちの１本のロッドに圧電素子型加速度計を設けることで、掘削機全体の深度や不透水層地質または根入れ地盤への到達を正確に知ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面について本発明の実施例を詳細に説明する。図１は本発明の地質の判別方法の第１実施形態を示す側面図、図２は同上要部の横断平面図、図３は同上要部の側面図で、掘削機として単軸のオーガ１の場合である。
【００１４】
オーガ１は周知なようにロッド２の先端にはビット３を植設した掘削ヘッド４を先端に設けている。また、図示は省略するがロッド２は適宜継ぎ足し可能であり、その上端は油圧モータ、減速機を組み込んだ駆動装置に接続する。
【００１５】
さらに、これら駆動装置およびロッド２はクローラ等の重機に立設するリーダマストのトップシーブから昇降自在に吊り下げ、駆動装置はリーダマストのリーダをガイドとしてリーダマストに沿って上下動する。
【００１６】
ロッド２は中空の管であり、その内部は掘削ヘッド４の先端からセメントミルクを吐出するための流通路として利用される。
【００１７】
本発明はロッド２内に圧電素子型加速度計５を設けた。この圧電素子型加速度計５は直径８cm、長さ１ｍ程度の保護管６の内部に収めてロッド２の前記流通路に例えば、磁石等で固定するなどして配置する。また、本実施形態では掘削ヘッド４の近傍に設けるものとした。
【００１８】
圧電素子型加速度計５はケース内にマス（ｍａｓｓ）と圧電素子（クリスタル）を配設したもので、ケースに加速度が作用するとマスがケースに対して変位し、圧電素子に対して力を加えるので、このマスの変化に比例した電荷が発生することを利用する。そして、衝撃や振動は「変位・速度・加速度」の単位時間当たりの変化量によって表現できる。
【００１９】
圧電素子型加速度計５での計測データはロッド２内を通る有線、または無線で地上に導き、コンピュータ等の計測制御装置（モニター）に導入し、モニターやプリンター等の出力機器にグラフ等に表現してアウトプットする。
【００２０】
例えばロッド２に曲がりを生じた場合、この曲がりにより生じるロッド２に加えられる振動は深度が深くなるとともに大きくなる。このような漸次振動が増加することを圧電素子型加速度計５で検知すれば曲がりの存在を把握できる。
【００２１】
また、地質は図４にも示すように例えば、盛土等の表土、ローム混り砂礫層、転石層、玄武岩等の支持地盤などや、シルト層、転石層、泥質片岩等の構造によるが、各層における地質の状態で掘削ヘッド４に加えられる振動、回転トルク、回転速度への抵抗も異なるので、これらの変化を見れば、地質の判別ができ、不透水層地質または根入れ地盤へ到達したことを知ることができる。
【００２２】
なお、厳密には地盤や岩盤に破壊の前兆として微小な亀裂が生じる時に、数百ヘルツから数十キロヘルツの音が発せられることがあり、圧電素子型加速度計５は機械の中を通る振動を拾うことで前記地質の変化が判る。
【００２３】
それは、礫では全域にわたって音が出るし、砂では高周波帯の音がでるし、粘土では音はほとんどでない等の差である。
【００２４】
図４は本発明の第２実施形態を示す正面図で、掘削機は掘削ヘッド４を有するロッド２が複数併設する多軸掘削機の場合である。このような多軸掘削機では複数のロッドのうちの１本、例えば中央のロッド内に圧電素子型加速度計５を設ける。なお、ロッド２はスクリューによる移動翼７と垂直羽根による混練翼８とを上下の相対位置をもって設けてあり、多軸掘削機としては原位置土混合工法（ＳＭＷ工法）用の専用機である。
【００２５】
このように多数のロッドのうちの１本のみに圧電素子型加速度計５を設けても、掘削機全体の深度や不透水層地質または根入れ地盤への到達を正確に知ることができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の地質の判別方法は、事前の工程を経ることなく、切削の際に確実に地質を判別することができ、その結果、不透水層地質または根入れ地盤への到達を正確に知ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の地質の判別方法の第１実施形態を示す側面図である。
【図２】 本発明の地質の判別方法の第１実施形態を示す要部の横断平面図である。
【図３】 本発明の地質の判別方法の第１実施形態を示す要部の側面図である。
【図４】 本発明の地質の判別方法の第２実施形態を示す正面図である。
【符号の説明】
１…オーガ ２…ロッド
３…ビット ４…掘削ヘッド
５…圧電素子型加速度計 ６…保護管
７…移動翼 ８…混練翼
Claims (3)
- ロッドの先端にはビットを植設した掘削ヘッドを先端に設け、ロッドは中空の管であり、その内部は掘削ヘッドの先端からセメントミルクを吐出するための流通路として利用されるオーガにおいて、ケース内にマスと圧電素子を配設し、ケースに加速度が作用するとマスがケースに対して変位し、圧電素子に対して力を加えるので、このマスの変化に比例した電荷が発生することを利用する圧電素子型加速度計を保護管の内部に収めてロッド内に設け、この圧電素子型加速度計からの加速度データで地質の変化を判別することを特徴とする地質の判別方法。
- 圧電素子型加速度計は掘削ヘッド部分もしくはその近傍に設置する請求項１記載の地質の判別方法。
- 掘削ヘッドを有するロッドは複数が併設する多軸掘削機のロッドであり、そのうちの１本のロッドに圧電素子型加速度計を設ける請求項１または請求項２記載の地質の判別方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8934996A JP3681813B2 (ja) | 1996-04-11 | 1996-04-11 | 地質の判別方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8934996A JP3681813B2 (ja) | 1996-04-11 | 1996-04-11 | 地質の判別方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09279559A JPH09279559A (ja) | 1997-10-28 |
| JP3681813B2 true JP3681813B2 (ja) | 2005-08-10 |
Family
ID=13968242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8934996A Expired - Fee Related JP3681813B2 (ja) | 1996-04-11 | 1996-04-11 | 地質の判別方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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Families Citing this family (3)
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|---|---|---|---|---|
| DE102008043886B4 (de) * | 2008-11-19 | 2014-01-30 | Geoprofil SA | Vorrichtung zum Bearbeiten und Verfahren zum Bestimmen eines Lockergesteins |
| JP7222602B2 (ja) * | 2017-12-04 | 2023-02-15 | 日鉄建材株式会社 | 地表面排水装置およびその設置方法 |
| CN112144594B (zh) * | 2020-08-10 | 2022-03-18 | 中交第二航务工程局有限公司 | 一种基于tpot的铣槽机施工地层识别方法 |
-
1996
- 1996-04-11 JP JP8934996A patent/JP3681813B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| JPH09279559A (ja) | 1997-10-28 |
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