JP4607977B2 - 土質採取装置 - Google Patents

Description

本発明は、土質サンプリング方法、および該方法の実施に用いる土質採取装置に関し、特に土質資料の採取中地層をできる限り攪乱することがなく、採取したサンプル中に夾雑物の混入が少ない方法および装置に係るものである。

例えば、比較的軟弱な地盤上に建物を構築する場合、当該地盤特性を事前に調査し、その性状に見合った地盤改良などの補強工法を採用する必要がある。

地盤調査方法として、スウェーデン式サウンディング試験方法が公知であり、この方法は静荷重による貫入と回転貫入を併用した試験方法である。

また下記特許文献１には、さらにこの方法を発展させた、スウェーデン式サウンディング試験を使用した地盤評価システムが開示されている。
特開２００７−３９９８５号公報

しかしながら、前記試験方式では、スクリューポイントと称する回転器具を先端に設け、回転貫入する場合もあるため、採取したサンプル土層中には、攪乱により、目的とするサンプル土層だけでなく、他の試験を必要としない土層までもが多かれ少なかれ混在し、サンプル採取後の各種物性試験に影響を与える、という課題があった。

そこで、本発明は以上の課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、土質資料の採取中地層をできる限り攪乱することなく、採取したサンプル中に夾雑物の混入が少なく、その後の各種室内土質試験を高精度に行えるようにした土質サンプリング方法、およびこの方法に用いる採取装置を提供するものである。

前記目的を達成するため、本発明の土質サンプリング方法は、所定堆積深度まで手動掘削を行うことにより掘削孔１０を掘削し、下端に筒形の標準貫入試験用サンプラー５を設けた土質採取装置１を掘削孔１０にセットし、前記土質採取装置１上に１〜複数の重錘８を積載することにより、前記サンプラー５が所望の土質試料層厚に到達するまで前記重錘８により静荷重を加えることを特徴としている。

前記掘削孔１０を掘削する前に、スウェーデン式サウンディング試験方式などにより予め掘削地盤の調査を行うことによって、採取すべき所望の地層の土質の堆積深度を確認する。

また本発明の、土質採取装置１は、地表面ＧＬにおける掘削孔の周囲に設置固定される設置プレート２と、設置プレート２の上下中心を貫通して一体化されたガイドスリーブ３に挿通され、かつ先端に土中貫入用の筒形の標準貫入試験用サンプラー５を一体に設けたボーリングロッド４と、ボーリングロッド４のガイドスリーブ３からの上部突出端外周に挿通固定されたリング状のノッキングヘッド７と、中心を前記ボーリングロッド４に挿通されて前記ノッキングヘッド７上に積載される１〜複数の重錘８とを備えたことを特徴としている。

前記ノッキングヘッド７の下部にあってボーリングロッド４の外周には、前記標準貫入試験用サンプラー５の貫入深度を規制するストッパリング６を挿通固定してもよい。

従って本発明にあっては、予め得ようとする室内土質試験用の土質資料の概略の堆積深度を確認した上で、手動による掘削と、地層をできる限り不攪乱とした状態で、静圧により試験用筒形サンプラーの貫入作業を行うため、地層をほとんど攪乱することなく、筒形サンプラー内に、精度よく目的とする地層の室内土質試験用資料を取り出して入手できる。

本発明の土質採取装置では、現地で簡単に組立してサンプル採取ができ、採取作業後の分解及び室内土質試験用資料の入手も簡単に行えるので、取扱い性が簡便である。

図１は本発明方法が適用される土質採取装置を示している。
図において、この採取装置１は、地表面における掘削孔の周囲に設置固定される設置プレート２と、設置プレート２の上下中心を鉛直に貫通して溶接などにより一体化されたガイドスリーブ３と、ガイドスリーブ３に挿通されるボーリングロッド４と、ボーリングロッド４の下端に溶接などにより一体化された土中貫入用の標準貫入試験用サンプラー５と、ストッパリング６の上部にあって、ロッド４の外周に挿通固定されるノッキングヘッド７と、中心を前記ロッド４に挿通されてノッキングヘッド７上に積載される１〜複数の重錘８とを備えている。

ボーリングロッド４のガイドスリーブ３からの上部突出端外周であって、上記ノッキングヘッド７の上部位置には、サンプラー５の貫入深度を規制するにストッパリング６を挿入固定しても良い。

設置プレート２の四隅には取付孔２ａが形成され、各取付孔２ａに後述するアンカーを打込むことにより、設置プレート２を地表面に固定するようになっている。

ロッド４は中空パイプからなり、サンプラー５の上端に連通している。このロッド４の高さ寸法は、図では適宜長さに描かれているが、実際には、サンプラー５の土中貫入深さに応じた長さに設定されている。サンプラー５は、円筒形に形成され、その下面開口の内側は、図の一部に破断して示すように、ナイフエッジ５ａが形成され、重錘８による加圧力が加わった状態では、採取しようとする土中への貫入を容易にしている。

ストッパリング６の内径はロッド５の外径にほぼ等しく、その外周に明けられたねじ孔６ａにイモねじ等よりなる固定具６ｂをねじ込むことによってロッド４の適宜高さ位置外周に固定され、ロッド４の下降によりストッパリング６の下端がガイドスリーブ３の上端に当接することにより、それ以上の下降を規制するものである。

ノッキングヘッド７は、リング状であり、その内径はロッド５の外径にほぼ等しく、ストッパリング６よりやや大きな外径であって、その外周に明けられたねじ孔７ａにイモねじ等よりなる固定具７ｂをねじ込むことによってストッパリング６上であって、ロッド４の適宜高さ位置外周に固定されて前記各重錘８を支持し、ロッド４に重錘８の荷重による静圧を伝達するものである。

各重錘８は、その内径がロッド４の外径よりも僅かに大きなリング状であって、その外側部両側には持運び用のバー状の把手８ａを突設したものであり、個々の重錘８の重量は１０〜２０ｋｇ程度であり、調査しようとする土質に応じてその載置数を増減することによって載荷量を調整できるようになっている。

次に以上の土質採取装置１を用いた土質サンプリングの手順を図２、図３を用いて説明する。まずサンプリング作業の前に、一般的土質調査法であるスウェーデン式サウンディングなどにより地盤調査を行い、地盤深度に応じた概略の土質分布を事前調査し、より正確な土質特性を知る必要のある土質の有無の判定とその深度を推定する。

事前調査により、採取すべき地層１２の地表面からの深度が特定されたなら、ハンドオーガにより、図２に示すように、地表部ＧＬより目的とする地層１２の表層まで到達する深度Ｄの穴１０を地盤Ｅ内に掘削し、次に採取装置１をセットする。セット手順はロッド４をガイドスリーブ３に通した上で、設置プレート２を穴１０上の地表部ＧＬに設置し、ロッド４の鉛直度を確認した上で、前述のアンカー１１を取付孔２ａを通じて地表部に打込んで設置プレート２を固定する。この状態ではサンプラー５の先端は図２（ｂ）に示すように穴底１０ａに接しままである。

この後、ストッパリング６をロッド４上から差込み、ガイドスリーブ３上から適宜間隔離して固定する。この離間量がサンプラー５の貫入量となる。次いでノッキングヘッド７をロッド４上から差込んで固定し、最後に重錘８をロッド４上から差込んでノッキングヘッド７上に載置する。重錘８の個数は、事前調査により概略知られた地層の粘度などを元に推定された個数とするほか、ロッド４の沈下速度などに応じても調整できる。

ロッド４に加えられた静荷重により、順次サンプラー５先端は、図３に示すように、その穴底１０ａの下部の地層１２まで貫入され、そのサンプルをサンプラー５内に取り込む。

ストッパリング６がガイドスリーブ３の上端につき当てられ、サンプラー５の地層１２内への貫入が停止した後は、前記組立時とは逆の手順で装置１を撤去し、最後に、サンプラー５とともにロッド４を引抜けば、地層１２内のサンプルの採取作業を完了する。以後はサンプラー５内のサンプルを抜出して、各種室内土質試験用の土質資料供試体とすればよい。

図４は、一例として圧縮応力に対する破壊歪みの曲線変化を測定した結果を示すグラフである。この中で（ａ）の供試体は、本発明方法によって採取されたサンプル中に夾雑物の少ない、乱れの少ない試料を示し、（ｂ）の供試体はサンプル中に夾雑物がやや混在したやや乱れた試料を示し、（ｃ）の供試体はサンプル中に夾雑物が多く混在し、乱れの多い試料を示している。

このグラフからも明らかなように、（ｂ），（ｃ）の供試体ではピークがはっきりせず、特性が不明瞭となり、精度の良い試験結果を得られないものとなるのに対し、（ａ）に示す本発明の方法及び装置によって採取された土質資料供試体では、圧縮応力に対する破壊歪みのピークが明瞭となる。

本発明方法が適用される土質採取装置の分解斜視図である。 （ａ），（ｂ）は同装置を用いた土質採取手順を示す斜視図である。 同断面図である。 各供試体を用いた圧縮応力に対する破壊歪みの曲線変化のグラフである。

１ 土質採取装置
２ 設置プレート
３ ガイドスリーブ
４ ボーリングロッド
５ 標準貫入試験用サンプラー
６ ストッパリング
７ ノッキングヘッド
８ 重錘
１０ 穴
１１ アンカー
１２ 地層
ＧＬ 地表部
Ｅ 地盤

Claims (2)

1. 地表面における掘削孔の周囲に設置固定される設置プレートと、
   設置プレートの上下中心を貫通して一体化されたガイドスリーブに挿通され、かつ先端に土中貫入用の筒形の標準貫入試験用サンプラーを一体に設けたボーリングロッドと、
   ボーリングロッドのガイドスリーブからの上部突出端外周に挿通固定されたリング状のノッキングヘッドと、
   中心を前記ボーリングロッドに挿通されて前記ノッキングヘッド上に積載される１〜複数の重錘とを備えたことを特徴とする土質採取装置。
2. 前記ボーリングロッドの外周には、前記ノッキングヘッドの下部にあって、前記標準貫入試験用サンプラーの貫入深度を規制するストッパリングが挿入固定されていることを特徴とする請求項１に記載の土質採取装置。

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