JP3876318B2 - 貫入プローブ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、地中に貫入し地中の地盤の液状化特性を調査する貫入プローブに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、液状化地盤の評価には、N値や貫入抵抗に代表される地盤の固さ情報が使用され、そのために標準貫入試験やコーン貫入試験が行われている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の標準貫入試験やコーン貫入試験で得られる地盤の固さ情報は、地盤の物性を代表とする静的な状態での値であり、その測定値では、液状化現象に影響を与える透水性やシルト成分の含有率の違いに伴う液状化現象に与える影響を十分に表現できるものではなかった。
【0004】
一方、大型実験土槽を用いて振動台加振を行い、加振に伴う液状化の評価を行ったり、爆薬で原位置の地盤に衝撃を与え、その前後のN値の変化や貫入抵抗の変化を計測して地盤液状化のポテンシャル評価を行うこともなされているが、その場合は地中にボールリング孔を作孔し、爆薬を発破孔に設置する必要があるため、非常に大きな振動や衝撃が生じ、騒音・振動のため適用地域が限定される。また、大がかりな作業機械や人員が必要であり、測定コストが高くなり、実験準備や測定が煩雑になるという問題点も有していた。
【0005】
この発明は上記に鑑み提案されたもので、得られる情報で地盤の液状化を精度良く的確に表現することができ、また低コストで簡単に測定可能となる貫入プローブを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、地中に貫入し地中の地盤の液状化特性を調査する貫入プローブにおいて、筒状で先端が円錐形状のプローブ本体に、地盤の比抵抗を測定する比抵抗測定用電極と、プローブ本体を振動させる振動付与手段と、プローブ本体の振動の加速度を検出する加速度センサと、を内蔵させ、上記加速度センサの検出結果に基づいて振動付与手段の制御を行い、プローブ本体の振動を一定加速度に制御し、上記比抵抗測定用電極で地盤の液状化特性としての比抵抗を評価する、ことを特徴としている。
【0007】
また、請求項2に記載の発明は、地中に貫入し地中の地盤の液状化特性を調査する貫入プローブにおいて、筒状で先端が円錐形状のプローブ本体に、地盤の間隙水圧を測定する間隙水圧計と、プローブ本体を振動させる振動付与手段と、プローブ本体の振動の加速度を検出する加速度センサと、を内蔵させ、上記加速度センサの検出結果に基づいて振動付与手段の制御を行い、プローブ本体の振動を一定加速度に制御し、上記間隙水圧計で地盤の液状化特性としての間隙水圧を評価する、ことを特徴としている
【0008】
また、請求項3に記載の発明は、上記した請求項1または2に記載の発明の構成に加えて、上記振動付与手段は、モータとそのモータの偏心軸に取り付けられた偏心ロッドとからなり、上記振動付与手段の制御はモータの回転制御である、ことを特徴としている。
【0009】
また、請求項4に記載の発明は、上記した請求項1に記載の発明の構成に加えて、上記比抵抗測定用電極はプローブ本体の外周部に間隔を置いて設けられる、ことを特徴としている。
【0011】
また、請求項5に記載の発明は、上記した請求項2に記載の発明の構成に加えて、上記間隙水圧計はプローブ本体に設けられる、ことを特徴としている。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【0013】
図1はこの発明の貫入プローブの構成例を示す図である。この発明の貫入プローブは、地中に貫入し地中の地盤の液状化特性を調査するプローブであり、図に示すように、貫入プローブのプローブ本体10は、筒状部2と、円錐形状の先端部3とからなっている。
【0014】
筒状部2の外周部21には、円環状の比抵抗測定用電極22が、間隔を置いて複数設けられている。また、筒状部2の内側空部には細長い偏心ロッド23が配置され、その偏心ロッド23の軸23aの上端と下端はそれぞれ回転自在に支持されている。また、偏心ロッド23の上方にはモータ24が配置され、そのモータ24に偏心ロッド23の軸23aが直結し、モータ24の回転とともに偏心ロッド23が偏心しつつ回転するようになっている。また、モータ24の近傍には加速度センサ25が設けられている。さらに、筒状部2の上下には、間隙水圧計26が配置されている。そして、筒状部2の上端開口は、防水されたコネクタ27で封止されている。なお、偏心ロッド23については、必要に応じてベアリングによる支持が行われる。
【0015】
図2は貫入プローブによる測定状況を示す図である。プローブ本体10には、その上端に貫入ロッド4が接続され、その貫入ロッド4の上端を貫入試験機5で押し込むことで、プローブ本体10は地中の所定の深度まで挿入される。
【0016】
プローブ本体10に内蔵されたモータ24、加速度センサ25、比抵抗測定用電極22、および間隙水圧計26にはケーブルが接続され、このケーブルは、コネクタ27および貫入ロッド4を介して地上に延出し、ケーブル中のモータ24につながる電気コード、および加速度センサ25の信号線は加速度制御装置6に、また比抵抗測定用電極22および間隙水圧計26の信号線は記録装置7に、それぞれ接続される。このように、この発明の貫入プローブは、プローブ本体10の他に、加速度制御装置6および記録装置7を備えている。
【0017】
そして、上記構成の貫入プローブにおいて、測定の際には、先ず加速度制御装置6での電源オンによりモータ24を回転駆動させる。それによって偏心ロッド23が偏心しつつ回転し、プローブ本体10が振動を開始する。加速度制御装置6はそのプローブ本体10の加振加速度を加速度センサ25で検知し、加振加速度が一定となるように、モータ24の回転制御を行う。プローブ本体10の加振加速度が一定に制御されている状態で、比抵抗測定用電極22および間隙水圧計26の検出信号が記録装置7に送出され、記録されていく。
【0018】
図3はこの発明の貫入プローブを用いて測定した実験容器内の砂の間隙水圧、比抵抗の変化およびプローブの加振加速度を示した図である。図中、Aは間隙水圧を、Bは比抵抗を、Cは加速度を示している。振動は、計測開始後5秒後に開始し、5秒間継続している。加振開始後、間隙水圧が上載圧に達し、液状化状態に達していることを示している。プローブ本体10の周囲の砂層の表面では、ボイリング現象が発生し、プローブ周囲の表層の沈下が確認された。比抵抗は、液状化が発生している間に増加していることを示している。また、計測時間中に2Vの一定の電圧をモータに印加しているにもかかわらず、加速度は実験の間中で大きく変化しているのが分かる。この加速度の変化の理由は、液状化にともない砂層の剛性が変化していることを示している。この結果は、加速度のコントロールが必要であることを示している。
【0019】
以上述べたように、この発明では、貫入プローブを用いて、液状化地盤の評価を行った。プローブ本体10の内部に設置したバイブレータ(モータ24と偏心ロッド23)によって、プローブ本体10の周囲の砂層を液状化させ、その間隙水圧および比抵抗の変化を計測し、プローブ本体10に与えた振動加速度に対する地盤液状化の程度を評価するようにした。プローブ本体10には、加速度センサ25が備え付けてあり、加速度センサ25によるフィードバックコントロールを行い、プローブ本体10の加速度を計測すると同時に、プローブ本体10の加速度を一定にする。このフィードバックコントロールは、液状化に伴う地盤剛性の喪失に伴う加速度変化を抑えるために、必要不可欠なコントロールである。
【0020】
このように、この発明では、プローブ本体10の周囲を部分的に振動させ、その振動による地盤の液状化特性変化を検出するようにしたので、従来静的に行われていた地盤の剛性のみから液状化度を判定する場合に較べ、液状化を的確に把握することができ、したがって、精度の良い地盤評価をおこなうことができる。
【0021】
また、大がかりな装置で地中を振動させたりする必要もないので、測定を低コストで簡単に行うことができる。
【0022】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明では、プローブ本体の周囲を部分的に振動させ、その振動による地盤の液状化特性変化を検出するようにしたので、従来静的に行われていた場合に較べ、液状化を的確に把握することができ、したがって、精度の良い地盤液状化評価をおこなうことができる。
【0023】
また、大がかりな装置で地中を振動させたりする必要もないので、測定を低コストで簡単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の貫入プローブの構成例を示す図である。
【図2】貫入プローブによる測定状況を示す図である。
【図3】この発明の貫入プローブを用いて測定した実験容器内の砂の間隙水圧、比抵抗の変化およびプローブの加振加速度を示した図である。
【符号の説明】
2 筒状部
3 先端部
4 貫入ロッド
5 貫入試験機
6 加速度制御装置
7 記録装置
10 プローブ本体
21 外周部
22 比抵抗測定用電極
23 偏心ロッド
23a 軸
24 モータ
25 加速度センサ
26 間隙水圧計
27 コネクタ
Claims (5)
- 地中に貫入し地中の地盤の液状化特性を調査する貫入プローブにおいて、
筒状で先端が円錐形状のプローブ本体に、地盤の比抵抗を測定する比抵抗測定用電極と、プローブ本体を振動させる振動付与手段と、プローブ本体の振動の加速度を検出する加速度センサと、を内蔵させ、
上記加速度センサの検出結果に基づいて振動付与手段の制御を行い、プローブ本体の振動を一定加速度に制御し、上記比抵抗測定用電極で地盤の液状化特性としての比抵抗を評価する、
ことを特徴とする貫入プローブ。 - 地中に貫入し地中の地盤の液状化特性を調査する貫入プローブにおいて、
筒状で先端が円錐形状のプローブ本体に、地盤の間隙水圧を測定する間隙水圧計と、プローブ本体を振動させる振動付与手段と、プローブ本体の振動の加速度を検出する加速度センサと、を内蔵させ、
上記加速度センサの検出結果に基づいて振動付与手段の制御を行い、プローブ本体の振動を一定加速度に制御し、上記間隙水圧計で地盤の液状化特性としての間隙水圧を評価する、
ことを特徴とする貫入プローブ。 - 上記振動付与手段は、モータとそのモータの偏心軸に取り付けられた偏心ロッドとからなり、上記振動付与手段の制御はモータの回転制御である、請求項1または2に記載の貫入プローブ。
- 上記比抵抗測定用電極はプローブ本体の外周部に間隔を置いて設けられる、請求項1に記載の貫入プローブ。
- 上記間隙水圧計はプローブ本体に設けられる、請求項2に記載の貫入プローブ。
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