JP3733528B2 - Bender element installation jig - 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】
本発明はベンダーエレメント設置治具に係り、地盤等の測定対象へのベンダーエレメントの取付を容易にするために用いられるベンダーエレメント設置治具に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
地盤やコンクリート等の固体材料のせん断波速度Ｖsあるいは粗密波速度Ｖpを測定する方法として、図６各図に示したような、圧電振動素子をアクリル台座で支持した構造のベンダーエレメントを用いる測定手法が知られている。図６（ａ）は、基本タイプである直方体状のアクリル製ベースブロック５１の上面に圧電セラミックス製の振動素子５２が固着されたものを示している。この振動素子５２は一端５２ａがベースブロック５１に固定支持された梁長さ（Ｘ）のバイモルフタイプの片持ち梁構造からなる。図６（ｂ）は、中間点に測定設置されるベンダーエレメント５０を示している。同図に示したように、ベースブロック５１の上面５１ａに発振部としての振動素子５２Ｓが、下面５１ｂには受振部としての振動子５２Ｒが固着されている。
【０００３】
図７は、図６に示したベンダーエレメントを利用した地盤のせん断波速度の測定方法を示している。図７に示したように、ベンダーエレメント５０Ｓ，５０Ｒを所定距離Ｌだけ離れた地盤内に埋設し、一方のベンダーエレメント５０Ｓからせん断波を発信させ、もう他方のベンダーエレメント５０Ｒでせん断波を受信し、そのベンダーエレメント間の距離Ｌをせん断波の伝搬時間（遅延時間）で除すことにより、対象地盤のせん断波速度を算定するものである。このとき、せん断波速度Ｖsあるいは粗密波速度Ｖpを正確に測定するためには、振動素子の振動を測定対象の地盤等の測定材料において確実に伝達させ、ベンダーエレメント間距離を正確に設定することが重要である。さらに測定材料に確実に振動を伝達させるためには、振動素子を測定材料としての地盤表面に密着させるとともに、振動素子を固定するアクリル台座が振動素子と共振しないようにすることが重要である。
【０００４】
従来、ベンダーエレメントを用いた測定の場合、ベンダーエレメントを測定材料６０の表面に、図８，９に示したような手順で取り付けて固定していた。まず、測定材料に振動素子５２をのみ込ませるための溝６１を作成する。次いでこの溝６１に、ベンダーエレメント５０の振動素子５２を挿入する。さらに振動素子５２の振動を確実に測定材料６０に伝達させるとともにアクリル台座自体の振動を防止するため、アクリル台座を固定する必要がある。たとえばアクリル台座を固定する方法としては、図９（ａ），（ｂ）に示したようにベンダーエレメント５０上に重り６２を載置したり、アンカー６３からワイヤ６４等を張って固定している。
【０００５】
ところが、このような固定方法は、手間がかかるばかりでなく、ベンダーエレメント固定用の溝を形成したりするため、測定材料の表面を傷めてしまう。また測定箇所を変更するたびにベンダーエレメント間の距離を正確に設定しなければならない。以上のような背景から、測定材料を傷めることなく、材料表面に載置するだけでベンダーエレメントを確実に設置できるような手段が望まれていた。また、複数の測定においてベンダーエレメント間距離を所定の値に一定に保つことも要請されていた。
【０００６】
そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、ベンダーエレメントを測定材料の表面に容易に配置して固定できるようにしたベンダーエレメント設置治具を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は測定材料との離隔を調整可能な複数の脚部と、この脚部を前記測定材料に向けて突出するように有し、前記脚部の側面の所定位置にベンダーエレメントを固定可能なベースプレートからなることを特徴とする。
【０００８】
このとき前記脚部は、前記ベースプレートの隅部に、突出長さ調整可能に前記測定材料側に突出して螺着されたボルトとすることが好ましい。
【０００９】
また、所定の離隔にある複数のベンダーエレメント設置治具同士が連結具で連結され、該ベンダーエレメント設置治具のベンダーエレメント間でせん断波速度を測定することが好ましい。
【００１０】
このとき前記連結具は、曲げ剛性１００kN・m2以下の部材、たとえばワイヤケーブル等とすることが好ましい。
【発明の実施の形態】
以下、本発明のベンダーエレメント設置治具の一実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図１（ａ），（ｂ）は、本実施の形態によるベンダーエレメント設置治具１０の表裏面を示した斜視図である。同図に示したように、このベンダーエレメント設置治具１０は、ほぼ正方形状の金属板からなるベースプレート１１と、ベースプレート１１の四隅に形成された貫通ネジ孔１２に螺合された脚部ボルト１３と、ベースプレート１１の裏面側（通常設置時の下面側）の所定位置に固定されたベンダーエレメント２０とから構成されている。
【００１１】
これらのうちベースプレート１１は、本実施の形態では使用時にたわみ等が生じない程度の剛性と質量を有する厚さ１５mm、一辺１６０mmのステンレス製板が使用されている。さらに脚部ボルト１３にも長さ６０mmのステンレスボルトが使用されている。この脚部ボルト１３の頭部には、位置決め固定ができるように調整ナット１４が螺着されている。ベンダーエレメント２０はこのベースプレート１１の裏面の所定位置に図示しない取付ビスによってビス止めされている。一方、表面（通常設置時の上面側）の中央位置には略Ｕ字形状の取手１５が固着されている。なお、この取手１５はベンダーエレメント設置治具の運搬に用いることはもちろんのこと、設置時に測定材料に圧着させるための押圧力を加える際の使い勝手や、後述する連結具としてのワイヤケーブル２５のアンカー部分としての役目も果たす。
【００１２】
このベースプレート１１は、ベンダーエレメント２０を保持するとともに、図２に示したようにベンダーエレメント設置治具を測定材料の表面に設置する際に、その総重量によりベンダーエレメント２０の振動素子２２を測定材料１の表面２に圧着させるとともに、台座２１の振動を抑止する役割を果たすように十分な質量と有するように設定する。たとえば本実施の形態ではベースプレの質量として取り付けるベンダーエレメント２０を１つ取り付けるタイプでは質量３kgとしている。したがってベンダーエレメント２０を２つ取り付ける場合、ベースプレート１１の質量は６kgにする。このときの１枚のベースプレート１１の質量としては０．１〜２０kg程度に設定することができる。したがって、取り付けるベンダーエレメント２０の数量に応じてベースプレート１１の積層枚数を増減させたり、一枚当たりの板厚を増加させたりして対応させることが好ましい。
【００１３】
脚部ボルト１３は、そのネジ部１３ａの長さを適当に調節することによって、測定材料の表面への振動素子２２の接触角度を任意に設定することができる。さらに治具の質量を超えない範囲内で測定材料表面への振動素子２２の押圧力も調整することが可能である。
【００１４】
図３各図は、ベースプレート１１の裏面に取り付ける振動素子２２の位置を変更させた例を示した斜視図である。たとえば図３（ａ）に示したように、ベースプレート１１のほぼ中央位置にベンダーエレメント２０を取り付けることにより、振動素子２２を測定材料に圧着する強さ（押圧力）を精度良く調整することができる。ベンダーエレメント２０の取り付け向きを任意に決定することにより、振動素子２２が発生する振動の向きを任意に決定できる（図３（ｂ）参照）。また、複数個のベンダーエレメント２０を取り付ける場合、平行に同感度のベンダーエレメント２０を取り付けてデータの校正を行うようにしても良い。各ベンダーエレメント２０の取付はベースプレート１１にあらかじめ所定ピッチで形成された取付孔を利用すれば簡単に行える。
【００１５】
図４はベースプレート１１の平面形状を略三角形とし、２本の脚部ボルト１３とベンダーエレメント２０とでベースプレート１１を支持するようにしたベースプレート１１の変形例を示している。このような構成では設置治具は、測定材料表面上において脚部ボルト１３の２点とベンダーエレメント２０の１点の３点で支持される。したがって、脚部ボルト１３の脚長を調節することなく、振動素子２２を確実に測定材料表面に圧着することができる。これにより、振動素子２２を測定材料表面に一定の押圧力で密着させることができる。このため測定個所を変えても同一押圧条件でせん断波速度Ｖsあるいは粗密波速度Ｖpを測定できる。
【００１６】
図５は２基のベンダーエレメント設置治具１０間を連結具としてのワイヤケーブル２５で連結した使用例を示している。同図に示したワイヤケーブルはワイヤ径１mmの樹脂被覆鋼製ケーブルで、十分な柔軟性を有し、曲げ剛性も１００kN・m2以下となっている。このように２基のベンダーエレメント設置治具を連結することで、ベンダーエレメント２０間距離を常に一定に保つことができる。このため、測定位置を移動させた場合にも、ワイヤケーブルが十分張設された状態では、ベンダーエレメント設置治具間の距離を精度良く保持でき、同一距離のもと、せん断波速度Ｖsあるいは粗密波速度Ｖpを測定できる。なお、本実施の形態では取手１５をワイヤケーブルの固定端としているが、ベースプレート１１に専用のアンカー部を形成することもできる。また、３基以上のｎ個を連結し、各ケーブル長を適宜設定したり、すべてを等しくして各ベンダーエレメント２０位置が正ｎ角形の頂点をなすような位置関係を設定することも可能である。
【００１７】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば測定材料を傷めることなく、測定材料表面に載置するだけでベンダーエレメントの設置が完了でき、また、計測場所を変更しても、振動素子の材料表面への押圧力やベンダーエレメント間距離などの測定条件が常に再現でき、さらに測定材料表面への振動素子の接触角度、その押圧力を自在に調整できるため、どのような測定材料に対しても精度の良いせん断波速度Ｖsあるいは粗密波速度Ｖpを測定できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるベンダーエレメント設置治具の一実施の形態を示した斜視図。
【図２】図１のベンダーエレメント設置治具の設置状態を示した正面図。
【図３】ベンダーエレメントのベースプレートへの取付位置例を示した斜視図。
【図４】ベースプレートの変形例を示した斜視図。
【図５】ベンダーエレメント設置治具の連結状態を示した側面図。
【図６】ベンダーエレメントの構成例を示した斜視図。
【図７】ベンダーエレメントによるせん断波速度測定例を示した模式断面図。
【図８】従来のベンダーエレメントの測定材料への取付例を示した拡大図。
【図９】従来のベンダーエレメントの測定材料への固定例を示した拡大図。
【符号の説明】
１ 測定材料
１０ ベンダーエレメント設置治具
１１ ベースプレート
１３ 脚部ボルト
２０ ベンダーエレメント
２１ 台座
２２ 振動素子
２５ ワイヤケーブル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a bender element installation jig, and more particularly to a bender element installation jig used for facilitating the mounting of a bender element to a measurement object such as the ground.
[0002]
[Prior art and problems to be solved by the invention]
As a method for measuring the shear wave velocity V s or the density wave velocity V p of a solid material such as ground or concrete, a bender element having a structure in which a piezoelectric vibration element is supported by an acrylic pedestal as shown in FIGS. Measurement methods are known. FIG. 6A shows a basic type of a rectangular parallelepiped acrylic base block 51 to which a piezoelectric ceramic vibration element 52 is fixed. The vibration element 52 has a bimorph type cantilever structure having a beam length (X) in which one end 52 a is fixedly supported by the base block 51. FIG. 6B shows the bender element 50 measured and installed at the intermediate point. As shown in the figure, a vibrating element 52S as an oscillating portion is fixed to the upper surface 51a of the base block 51, and a vibrator 52R as a receiving portion is fixed to the lower surface 51b.
[0003]
FIG. 7 shows a method of measuring the shear wave velocity of the ground using the bender element shown in FIG. As shown in FIG. 7, the bender elements 50S and 50R are embedded in the ground separated by a predetermined distance L, a shear wave is transmitted from one bender element 50S, and a shear wave is received by the other bender element 50R. By dividing the distance L between the bender elements by the propagation time (delay time) of the shear wave, the shear wave velocity of the target ground is calculated. At this time, in order to accurately measure the shear wave velocity V s or the dense wave velocity V p , the vibration of the vibration element is reliably transmitted to the measurement material such as the ground to be measured, and the distance between the bender elements is accurately set. It is important to. Furthermore, in order to reliably transmit vibration to the measurement material, it is important that the vibration element is in close contact with the ground surface as the measurement material and that the acrylic pedestal for fixing the vibration element does not resonate with the vibration element.
[0004]
Conventionally, in the case of measurement using a bender element, the bender element is attached and fixed to the surface of the measurement material 60 in the procedure as shown in FIGS. First, a groove 61 for making the vibration element 52 only into the measurement material is created. Next, the vibration element 52 of the bender element 50 is inserted into the groove 61. Furthermore, it is necessary to fix the acrylic pedestal in order to reliably transmit the vibration of the vibration element 52 to the measurement material 60 and to prevent the acrylic pedestal itself from vibrating. For example, as a method of fixing the acrylic pedestal, a weight 62 is placed on the bender element 50 as shown in FIGS. 9A and 9B, or a wire 64 or the like is stretched from the anchor 63 and fixed. .
[0005]
However, such a fixing method is not only troublesome, but also forms a groove for fixing the bender element, and thus damages the surface of the measurement material. Each time the measurement location is changed, the distance between the bender elements must be set accurately. In view of the above background, there has been a demand for a means that can securely install the bender element simply by placing it on the material surface without damaging the measurement material. Also, it has been required to keep the distance between the bender elements constant at a predetermined value in a plurality of measurements.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a bender element installation jig that solves the above-mentioned problems of the prior art and can easily arrange and fix a bender element on the surface of a measurement material.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention has a plurality of legs that can be adjusted to be separated from the measurement material, and projecting the legs toward the measurement material. It is characterized by comprising a base plate capable of fixing a bender element at a position.
[0008]
At this time, it is preferable that the leg portion is a bolt that is screwed at the corner portion of the base plate so as to protrude to the measurement material side so that the protrusion length can be adjusted.
[0009]
Further, it is preferable that a plurality of bender element installation jigs at a predetermined distance are connected by a connector, and the shear wave velocity is measured between the bender elements of the bender element installation jig.
[0010]
At this time, the connector is preferably a member having a bending rigidity of 100 kN · m 2 or less, such as a wire cable.
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a vendor element installation jig according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIGS. 1A and 1B are perspective views showing the front and back surfaces of a bender element installation jig 10 according to the present embodiment. As shown in the figure, the bender element installation jig 10 includes a base plate 11 made of a substantially square metal plate and leg bolts 13 screwed into through screw holes 12 formed at four corners of the base plate 11. And a bender element 20 fixed at a predetermined position on the back surface side of the base plate 11 (the lower surface side during normal installation).
[0011]
Among these, the base plate 11 is made of a stainless steel plate having a thickness of 15 mm and a side of 160 mm having a rigidity and a mass that do not cause deflection or the like in use in the present embodiment. Further, a stainless steel bolt having a length of 60 mm is also used for the leg bolt 13. An adjustment nut 14 is screwed to the head of the leg bolt 13 so as to be positioned and fixed. The bender element 20 is screwed to a predetermined position on the back surface of the base plate 11 with a mounting screw (not shown). On the other hand, a substantially U-shaped handle 15 is fixed to a central position on the surface (upper surface side during normal installation). The handle 15 is used not only for transporting the bender element installation jig, but also for ease of use when applying a pressing force for crimping the measurement material upon installation, and an anchor for the wire cable 25 as a connecting tool described later. Also serves as a part.
[0012]
The base plate 11 holds the bender element 20 and, when the bender element installation jig is installed on the surface of the measurement material as shown in FIG. 2, the vibration element 22 of the bender element 20 is measured by the total weight of the measurement material. It is set so that it has sufficient mass so that it may be crimped | bonded to the surface 2 of 1 and the role which suppresses the vibration of the base 21 will be played. For example, in the present embodiment, the mass of 3 kg is attached to the type in which one bender element 20 to be attached as the mass of the base pre is attached. Therefore, when two bender elements 20 are attached, the mass of the base plate 11 is 6 kg. The mass of one base plate 11 at this time can be set to about 0.1 to 20 kg. Therefore, it is preferable that the number of stacked base plates 11 is increased or decreased according to the number of vendor elements 20 to be attached, or the plate thickness per sheet is increased.
[0013]
The leg bolt 13 can arbitrarily set the contact angle of the vibration element 22 to the surface of the measurement material by appropriately adjusting the length of the screw portion 13a. Further, the pressing force of the vibration element 22 on the surface of the measurement material can be adjusted within a range not exceeding the mass of the jig.
[0014]
3 is a perspective view showing an example in which the position of the vibration element 22 attached to the back surface of the base plate 11 is changed. For example, as shown in FIG. 3A, the strength (pressing force) for pressing the vibration element 22 against the measurement material can be adjusted with high accuracy by attaching the bender element 20 to the substantially central position of the base plate 11. . By arbitrarily determining the mounting direction of the bender element 20, the direction of vibration generated by the vibration element 22 can be arbitrarily determined (see FIG. 3B). When a plurality of bender elements 20 are attached, the data may be calibrated by attaching the bender elements 20 having the same sensitivity in parallel. Each bender element 20 can be easily attached by using attachment holes formed in the base plate 11 at a predetermined pitch in advance.
[0015]
4 shows a modification of the base plate 11 in which the planar shape of the base plate 11 is substantially triangular, and the base plate 11 is supported by two leg bolts 13 and a bender element 20. In such a configuration, the installation jig is supported at three points, that is, two points of the leg bolt 13 and one point of the bender element 20 on the surface of the measurement material. Therefore, the vibration element 22 can be reliably bonded to the surface of the measurement material without adjusting the leg length of the leg bolt 13. Thereby, the vibration element 22 can be adhered to the surface of the measurement material with a constant pressing force. Therefore, the shear wave velocity V s or the dense wave velocity V p can be measured under the same pressing condition even if the measurement location is changed.
[0016]
FIG. 5 shows an example of use in which two bender element installation jigs 10 are connected by a wire cable 25 as a connecting tool. The wire cable shown in the figure is a resin-coated steel cable having a wire diameter of 1 mm, has sufficient flexibility, and has a bending rigidity of 100 kN · m 2 or less. Thus, the distance between the bender elements 20 can always be kept constant by connecting the two bender element installation jigs. Therefore, even when the measurement position is moved, when the wire cable is sufficiently stretched, the distance between the bender element installation jigs can be accurately maintained, and the shear wave velocity V s or the same distance can be maintained. the compressional wave velocity V p can be measured. In the present embodiment, the handle 15 is a fixed end of the wire cable, but a dedicated anchor portion can be formed on the base plate 11. It is also possible to connect 3 or more n units and set each cable length as appropriate, or to set all of them equal to each other so that the position of each bender element 20 forms the apex of a regular n-gon. is there.
[0017]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the installation of the bender element can be completed simply by placing it on the surface of the measurement material without damaging the measurement material, and the material of the vibration element can be changed even if the measurement location is changed. Measurement conditions such as the pressing force on the surface and the distance between bender elements can always be reproduced, and the contact angle and pressing force of the vibration element to the surface of the measurement material can be freely adjusted. It is possible to measure the shear wave velocity V s or the dense wave velocity V p with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a bender element installation jig according to the present invention.
FIG. 2 is a front view showing an installation state of the bender element installation jig of FIG. 1;
FIG. 3 is a perspective view showing an example of an attachment position of a bender element to a base plate.
FIG. 4 is a perspective view showing a modification of the base plate.
FIG. 5 is a side view showing a connected state of a bender element installation jig.
FIG. 6 is a perspective view showing a configuration example of a bender element.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing an example of shear wave velocity measurement by a bender element.
FIG. 8 is an enlarged view showing an example of attaching a conventional bender element to a measurement material.
FIG. 9 is an enlarged view showing an example of fixing a conventional bender element to a measurement material.
[Explanation of symbols]
1 Measurement Material 10 Bender Element Installation Jig 11 Base Plate 13 Leg Bolt 20 Bender Element 21 Base 22 Vibration Element 25 Wire Cable

Claims (4)

測定材料との離隔を調整可能な複数の脚部と、この脚部を前記測定材料に向けて突出するように有し、前記脚部側の面の所定位置にベンダーエレメントを固定可能なベースプレートからなることを特徴とするベンダーエレメント設置治具。From a base plate having a plurality of legs that can be separated from the measurement material, and projecting the legs toward the measurement material, and fixing the bender element at a predetermined position on the surface on the leg side Bender element installation jig characterized by 前記脚部は、前記ベースプレートの隅部に、突出長さ調整可能に前記測定材料側に突出して螺着されたボルトからなることを特徴とする請求項１記載のベンダーエレメント設置治具。The bender element installation jig according to claim 1, wherein the leg portion is formed of a bolt that protrudes toward the measurement material side and is screwed to a corner portion of the base plate so that a protrusion length can be adjusted. 所定の離隔にある複数のベンダーエレメント設置治具同士が連結具で連結され、該ベンダーエレメント設置治具のベンダーエレメント間でせん断波速度が測定されることを特徴とする請求項１記載のベンダーエレメント設置治具。2. A bender element according to claim 1, wherein a plurality of bender element installation jigs at a predetermined distance are connected to each other by a connector, and a shear wave velocity is measured between the bender elements of the bender element installation jig. Installation jig. 前記連結具は、曲げ剛性１００kN・m2以下の部材であることを特徴とする請求項３記載のベンダーエレメント設置治具。4. The bender element installation jig according to claim 3, wherein the connector is a member having a bending rigidity of 100 kN · m 2 or less.
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