JP4229763B2 - 地質汚染調査用掘削ビット - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、地質汚染調査用掘削ビットに関し、さらに詳細には、調査対象としている比較的表層の地盤を掘削した後、掘削ツールスを引き上げることなく、その内部空間を利用して地下流体試料を採取するのを可能とする掘削ビットに関する。
【0002】
【従来の技術】
掘削ツールスの内部空間を利用して地下流体を採取することを可能にした掘削ビットは、この発明の発明者によって既に提案されている(特許文献1参照)。この掘削ビットは、ビットの一部を構成する胴体部に試料採取孔を設け、この試料採取孔の外周に軸方向にスライドして試料採取孔を開閉するする弁機構を設けたものである。
【0003】
上記既提案の技術によれば、掘削中には弁機構が試料採取孔を閉鎖することにより、試料採取孔から胴体部内に土砂の侵入を防止することができる。しかし、この従来技術で適用されている弁機構は比較的精密な機構となっているため、弁のスライド部に少しでも土砂が侵入すると、すぐさま作動不良を生じるという難点がある。このため、作動不良が生じるたびごとに、地上でのメンテナンスが必要となり、作業性が良いものではなかった。
【0004】
地下流体を採取する試料採取管としては、ガス検知管が収容されるケーシング管と、このケーシング管の後端にアダプタを介して接続される試料の吸引チューブとで構成されたものが、従来、使用されている。より詳しくは、吸引チューブは樹脂製のものからなり、この吸引チューブとアダプタとの接続・固定は圧入によりなされている。
【0005】
しかし、採取管の使用回数の増加に伴い、アダプタの保持力が低下し、ガス検知管を胴体部内に残留させてロッド引き上げを余儀なくされることも多い。その際、気密が低下するため、地上で吸引しようとしても地下流体は吸引されず、嵌め合い部からロッド内の空気を吸引してしまい、調査精度を著しく低下させる要因となる。
【0006】
【特許文献1】
特開2003−82976号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、簡便な構造で試料採取孔への土砂の侵入を防止し、確実に地下流体を吸引することができる地質汚染調査用掘削ビットの構造を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、切削部と胴体部とを備えた掘削ビットであって、
前記胴体部には流体試料の採取管を挿入するための挿入孔が軸方向に形成されるとともに、胴体部外周に開口して流体試料を採取するための採取孔が前記挿入孔と連通するように形成され、
前記胴体部外周には前記採取孔を覆う筒状のカバーが、軸方向に移動不能にかつ半径方向の遊隙を持って嵌合され、
前記カバーは前記胴体部に対し所定の角度範囲でのみ相対回転が可能となっていることを特徴とする地質汚染調査用掘削ビットにある。
【0010】
上記掘削ビットによれば、カバーと胴体部との間には遊隙が形成されているので、掘削時においては、カバーは土圧により半径方向に移動して胴体部に押し付けられ、採取孔の開口はカバーによって閉鎖される。そして、地下流体を採取すべき所定深度に達した後、胴体部に角度回転を与えてやると、カバーの外周と掘削孔壁との間には土圧による摩擦力が作用していることから、胴体部のみが角度回転し、採取孔の開口が開放する。この開放した開口を通じて地下流体の採取が可能となる。
【0011】
より具体的には、前記カバーの前記胴体部に対する相対的な角度回転を可能とする手段は、前記胴体部の外周に半径方向に設けられた突出部と、前記カバーの内周に設けられ、前記突出部を周方向に遊隙を持って受け入れる切欠部とを備えてなる。前記カバーの外周には、軸方向に沿う溝状又は平坦面状の切欠部が、周方向に間隔を置いて複数形成されている。前記試料採取管の挿入孔には、該採取管と挿入孔の孔壁との間を密閉するパッキンが配置されている。
【0013】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図面を参照しながら以下に説明する。図1は、この発明による掘削ビットを示し、(a)は掘削ビットを分解して示す断面図、(b)は組み立てた後、ドリルロッド20を接続した状態を示す断面図である。掘削ビット1は、ビット本体2と、このビット本体2に接続されるビットサブ3とで構成されている。ビット本体2は、先端に超硬チップからなる刃先4を有する切削部5とシャンク6とからなっている。
【0014】
ビット本体2は、シャンク6の後端外周に形成された雄ねじ部7が、ビットサブ3の先端内周に形成された雌ねじ部8に螺着されることにより、ビットサブ3に接続され、一体化される。すなわち、シャンク6及びビットサブ3は、掘削ビット1の胴体部をなしている(以下、適宜、これら部材を胴体部6あるいは胴体部3と称することもある)。
【0015】
図2はビット本体2の一部破断した側面図であり、図3は図2のA−A線矢視断面図である。この実施形態で示されているビット本体2は、切削部5が平板状になっているフラットビットである。切削部5の基部5aには、外周面を軸方向に切り欠いた平坦面状の切欠部17が90度の角度間隔を置いて形成されている。シャンク6には軸方向に孔9が形成されている。この孔9はテーパ形の段部10を境に、その上部が大径で下部が小径となっている。
【0016】
図1に示すように、ビットサブ3は中空の部材であり、その軸方向の孔11はシャンク6の孔9とともに、後述する流体試料の採取管を挿入するための挿入孔を形成している。ビットサブ3の挿入孔11には段部12が形成され、この段部12にはパッキン13が嵌め込まれる。ビットサブ3の後端にはドリルロッド20を接続するための雄ねじ部25が形成されている。
【0017】
シャンク6には挿入孔9と連通する流体試料の採取孔14が軸直角方向に形成されている。この採取孔14は、この実施形態では、シャンク6の外周に開口する2つの開口14a,14bを持っている。採取孔14には土砂が侵入するのを防止するための棒状のフィルタ15が装填されている。シャンク6には採取孔14の下方において、該採取孔14と直交するようにピン孔18が形成され(図2参照)、このピン孔18にはスプリングピン19が嵌め込まれている。スプリングピン19は、その両端部がピン孔18から突出する長さを有している(図6参照)。
【0018】
シャンク6の外周には採取孔14の開口14a,14bを覆うように筒状のカバー16が嵌合されている。図4はカバー16を拡大して示す一部破断した正面図、図5は軸方向断面図、図6は図5のB−B線矢視図である。カバー16はシャンク6に嵌合された状態で、その先端及び後端が切削部5の基部5a及びビットサブ3に当接し、軸方向の移動は不能である。他方、カバー16はシャンク6に嵌合された状態で、図6に示すように、シャンク6との間に半径方向の遊隙(0.1 〜1mm 程度)を持ち、半径方向への僅かな移動が可能である。
【0019】
カバー16の先端部内周には、互いに対向する位置に2つの溝状の切欠部21が形成されている。これらの切欠部21にはピン孔18から突出するスプリングピン19の両端突出部19aが受け入れられている。突出部19aは切欠部21に周方向に遊隙を持って受け入れられている。したがって、カバー16はピン19の直径と切欠部21の周方向長さとで決まる所定の角度範囲でのみ、胴体部6に対し相対回転が可能となっている。
【0020】
カバー16の外周には、軸方向に沿う平坦面状(あるいは溝状としてもよい)の切欠部22が形成されている。この切欠部22は周方向に等角度間隔を置いて複数形成されている。なお、隣り合う切欠部22,22間にある曲面部、すなわち掘削孔壁と接することとなる曲面部23での外径は、切削部5の基部5aにおける相対する切欠部17,17(図3参照)間の寸法と等しくなっている。
【0021】
図8は地下流体試料の採取管を示し、(a)は採取管を分解して示す断面図、(b)は採取管を組み立てた状態を示す断面図である。採取管30は汎用のガス検知管31が収容されるケーシング管32と、このケーシング管32の後端にアダプタ33を介して接続される試料の吸引チューブ34とを備えている。
【0022】
ケーシング管32の先端には地下流体の吸引孔35が形成され、後端には雌ねじ部36が形成されている。アダプタ33には雄ねじ部37が形成され、この雄ねじ部37の先端側半部にはケーシング管32の雌ねじ部36が螺着される。吸引チューブ34は樹脂製のものであり、その先端には雌ねじ部38が形成されている。雌ねじ部38は、アダプタ33の雄ねじ部37の後端側半部に螺着される。
【0023】
このように、アダプタ33とケーシング管32との接続及びアダプタ33と吸引チューブ34との接続は、いずれもねじによる接続となっている。なお、ガス検知管31は、ゴムなどの柔軟材料からなる継手管39を介して、アダプタ33の先端に接続される。
【0024】
次に上記実施形態のものを使用した地質汚染調査方法について説明する。掘削ビット1は、図示しない掘削機のドリルヘッドに直接(掘削開始時)又はドリルロッド20を介して接続される。そして、掘削ビット1には地盤への押し込み力である給進力が付与され、さらに回転力と打撃力との双方あるいはいずれか一方が付与され、地盤の掘削がなされる。この掘削時にはビット先端で掘削土砂が発生するが、切削部5の基部5a及びカバー16の各外周には切欠部17,22がそれぞれ形成されているので、掘削土砂は後方に排出される。このため、周辺の土圧上昇が防止され、カバー16内への土砂の侵入が妨げられる。
【0025】
掘削時においては、また、カバー16と胴体部6との間には遊隙が形成されているので、カバー16は土圧により半径方向に移動して胴体部6に押し付けられる。この結果、図7に示すように、採取孔14の一方の開口14aは開放し、他方の開口14bはカバー16によって閉鎖される。一方の開口14aには土砂が詰まることになるが、何ら差し支えない。
【0026】
すなわち、地下流体を採取すべき所定深度に達した後、胴体部6に切欠部21の範囲で掘削時とは逆方向に角度回転を与えてやる。すると、カバー16の外周と掘削孔壁との間には土圧による摩擦力が作用していることから、胴体部6のみが角度回転し、他方の開口14b側の周面とカバー16との密着が解除され、開口14bが開放する。この結果、開口14bを通じて地下流体の採取が可能となる。その際、カバー16の外周には切欠部22が形成されているので、掘削孔壁との摩擦力による回転抵抗を容易に得ることができる。
【0027】
採取管30は、図9に示すように、ドリルロッド20の内部を通して、ケーシング管32の先端が段部10に係止するまで、胴体部3,6の挿入孔11,9に挿入される。そして、地上での操作により吸引チューブ34内の空気を吸引することにより、開口14bから採取孔14を通じてケーシング管32内に地下空気を吸引し、ガス検知管31を通過させて地下空気に含まれる汚染ガス濃度を測定する。
【0028】
採取管30は濃度測定後は地上に回収される。上述のように、アダプタ33とケーシング管32との接続及びアダプタ33と吸引チューブ34との接続は、いずれもねじによる接続となっているので、高強度の接続が得られ、確実にガス検知管を回収することができる。また、気密性の低下の要因もないため、調査精度の低下もない。
【0029】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、簡便な構造で試料採取孔への土砂の侵入を防止し、確実に地下流体を吸引することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による掘削ビットを示し、(a)は掘削ビットを分解して示す断面図、(b)は組み立てた後、ドリルロッド20を接続した状態を示す断面図である。
【図2】ビット本体2の一部破断した側面図である。
【図3】図2のA−A線矢視断面図である。
【図4】カバーを拡大して示す一部破断した正面図である。
【図5】同カバーの軸方向断面図である。
【図6】図5のB−B線矢視図である。
【図7】掘削時におけるカバーと胴体部との関係を示す断面図である。
【図8】地下流体試料の採取管を示し、(a)は採取管を分解して示す断面図、(b)は採取管を組み立てた状態を示す断面図である。
【図9】地質汚染調査の実施方法を示す断面図である。
【符号の説明】
1:掘削ビット
2:ビット本体
3:ビットサブ(胴体部)
4:刃先
5a:基部
5:切削部
6:シャンク(胴体部)
9:挿入孔
10:段部
11:挿入孔
12:段部
13:パッキン
14a:開口
14b:開口
14:採取孔
15:フィルタ
16:カバー
17:切欠部
18:ピン孔
19a:突出部
19:ピン
20:ドリルロッド
21:切欠部
22:切欠部
23:曲面部
30:採取管
31:ガス検知管
32:ケーシング管
33:アダプタ
34:吸引チューブ
39:継手管

Claims (4)

  1. 切削部と胴体部とを備えた掘削ビットであって、
    前記胴体部には流体試料の採取管を挿入するための挿入孔が軸方向に形成されるとともに、胴体部外周に開口して流体試料を採取するための採取孔が前記挿入孔と連通するように形成され、
    前記胴体部外周には前記採取孔を覆う筒状のカバーが、軸方向に移動不能にかつ半径方向の遊隙を持って嵌合され、
    前記カバーは前記胴体部に対し所定の角度範囲でのみ相対回転が可能となっていることを特徴とする地質汚染調査用掘削ビット。
  2. 前記カバーの前記胴体部に対する相対的な角度回転を可能とする手段は、前記胴体部の外周に半径方向に設けられた突出部と、
    前記カバーの内周に設けられ、前記突出部を周方向に遊隙を持って受け入れる切欠部とを備えてなることを特徴とする請求項1記載の地質汚染調査用掘削ビット。
  3. 前記カバーの外周には、軸方向に沿う溝状又は平坦面状の切欠部が、周方向に間隔を置いて複数形成されていることを特徴とする請求項1又は2記載の地質汚染調査用掘削ビット。
  4. 前記試料採取管の挿入孔には、該採取管と挿入孔の孔壁との間を密閉するパッキンが配置されていることを特徴とする請求項1,2又は3記載の地質汚染調査用掘削ビット。
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