JP5506995B2 - 貫入ロッド - Google Patents

Description

本発明は、貫入試験時に地盤中に貫入される貫入ロッドに関する。

地盤調査のうちの一つとして、貫入試験がある。貫入試験とは、その土地の地盤の状態（固さ）を調べるために行われる調査方法である。貫入試験は、地中に貫入させる貫入ロッドと、貫入ロッドを地中に貫入させる貫入試験機が用いられる。
特許文献１及び特許文献２には、貫入試験機及び貫入試験機に設けられる貫入ロッドについて開示されている。

一般的な貫入ロッド及び貫入試験機について、図５に基づいて説明する。
貫入ロッド１０は、先端部がスクリューポイント１２としてドリル形状に形成されており地中に貫入しやすくなっている。このスクリューポイント１２は、長手方向に伸びる本体軸１１に取り付けられている。本体軸１１の後端部は、チャック装置１４によって保持されている。また、貫入試験機にモータ１８を設けることにより、チャック装置１４の回転に伴って貫入ロッド１０全体が本体軸１１の軸線を中心にして回転することもできる。

貫入試験機２０は、貫入ロッド１０を装着するチャック装置１４を取り付けている基台１５と、基台１５を指示するフレーム１６とを備えている。貫入ロッド１０を地中に貫入させるには、貫入ロッド１０の後端部又は中途部に設けたクランプの上端部に錘を当接させて貫入ロッド１０に地面方向に衝撃を与えることにより地中に貫入させる。

次にチャック装置１４による、貫入ロッド１０の保持機構について、図６に基づいて説明する。
チャック装置１４は、貫入ロッド１０の後端部側を保持するように設けられており、貫入ロッド１０の外周に配置される筒状のガイドスリーブ２２と、ガイドスリーブ２２の外周に配置されるスライドスリーブ２４とを備えている。ガイドスリーブ２２の上端部側には、鋼球２６を配置可能な貫通孔２８が、等間隔で離間して３箇所に形成されている。

また、貫入ロッド１０の後端部側には、鋼球２６を収納できる係止溝２９が、本体軸１１の外周面に等間隔を開けて３箇所に形成されている。各係止溝２９は、その幅が鋼球２６を収納可能な幅であって、その長さは、貫入ロッド１０の軸線方向に沿って長尺に形成されている。鋼球２６の数と係止溝２９の数及び鋼球２６の配置位置と係止溝２９の配置位置は一致するように設けられている。
チャック装置１４は、このような構成を有していることによって、貫入ロッド１０の後端部（上端部）又は貫入ロッド１０の中途部に、下方に向かう衝撃が加えられても鋼球２６が係止溝２９内に沿って移動することができるので、貫入ロッド１０を保持しつつ貫入ロッド１０を地中に貫入させていくことができる。

なお、上述した貫入試験機を用いない試験方法としては、スウェーデン式サウンディング試験が知られている（ＪＩＳ Ａ １２２１）。
この方法では、貫入ロッドを用いる点までは共通であるが、貫入ロッドにはクランプを設け、クランプに錘を載置していき貫入ロッドに荷重をかけるようにしている。また、貫入ロッドの後端部（上端部）にハンドルを設け、貫入ロッドを回転させる場合には、作業者がこのハンドルを手動で回転させている。

特許第３５１６２３０号公報 特開２００１−２１４４２６号公報

上述してきた貫入ロッドを用いて貫入試験を行うと、錘を貫入ロッドの後端部（上端部）又は中途部のクランプ等に当接させて衝撃を与えた際に、貫入ロッドが破損する場合があるという課題がある。
本発明者等が貫入ロッドの破損原因を究明したところ、貫入ロッドの先端部に硬い層が存在していると、貫入ロッドが下方に向かう衝撃を受けてもスクリューポイントが地中に貫入していかないために、後端部又は中途部で受けた衝撃が貫入ロッドの本体軸に波及し、破損するのではないかと考えた。

そこで本発明は上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、軸線方向に沿って先端部側に向かう衝撃を付与しても破損しない貫入ロッドを提供することにある。

そこで、本発明にかかる貫入ロッドによれば、貫入試験に用いるためにチャック装置に保持される貫入ロッドにおいて、地中に貫入するために先端に設けられ、ドリル形状に形成されたスクリューポイントと、スクリューポイントから後端部に向けて棒状に形成された本体軸と、本体軸の後端部側の外周面の複数箇所に形成され、チャック装置に設けられた鋼球を収納し、軸線方向に沿って先端のスクリューポイント側に向かう衝撃を受けた場合に鋼球が本体軸の後端部側に移動可能となるように軸線方向に沿って長尺に形成された係止溝とを有し、前記係止溝は、係止溝の先端が係止溝の後端に対して前記スクリューポイントのドリル形状の順回転方向を向くように、本体軸の軸線に対して傾斜して形成されていることを特徴としている。

上記のような構成を採用することによって、貫入ロッドの後端部又は中途部にスクリューポイント方向への衝撃が加えられると、貫入ロッドは印加された衝撃力によって下降するが、このときチャック装置に設けられた鋼球が係止溝に沿って移動する。係止溝は、上記のように軸線方向からドリル形状の順回転方向に捻ってあるので、鋼球の移動によって貫入ロッドはドリル形状の順回転方向に回転する。したがって、貫入ロッドの後端部又は中途部にスクリューポイント方向への衝撃を加えた場合に、単に真っ直ぐ地中に貫入するには硬い地盤であっても、貫入ロッドはドリル形状の順回転方向に回転するので、貫入ロッドは地中に貫入することができ、衝撃付与時の破損を防止することができる。

また、前記係止溝は、鋼球を２点で保持するように、所定角度をあけて配置された２つの平面で構成されていることを特徴としてもよい。
この構成によれば、断面が円弧状に形成されている係止溝の場合には、鋼球を保持するのは１点でしかなかったが、２つの平面が鋼球を保持できるので２点保持となり、チャック装置による貫入ロッドの保持が確実なものとなる。

本発明の貫入ロッドによれば、破損を防止して良好に地面に貫入させることができる。

貫入ロッドの側面図である。 図１とは反対側から見たときの貫入ロッドの側面図である。 スクリューポイントの全体構成を示す側面図である。 貫入ロッドの断面図である。 一般的な貫入試験機の構成を示す説明図である。 一般的なチャック装置の構成を示す説明図である。

本発明に係る貫入ロッドの好適な実施の形態を以下に説明する。
図１は、本実施形態の貫入ロッドの本体軸の側面を示し、図２は、図１を反対側からみたところの側面を示している。また、図３は本体軸の先端に取り付けられるスクリューポイントである。なお、貫入試験機及びチャック装置についてはここでは説明を省略し、背景技術で説明した内容を参照するものとする。
本実施形態の貫入ロッド３０は、先端部に取り付けられるスクリューポイント３２と、棒状の本体軸３１とを備えている。

スクリューポイント３２は、日本工業規格（ＪＩＳ Ａ １２２１）でその形状や大きさが決められているものであって、回転することで地中に進入できるようなドリル形状（スクリュー形状）となっている。
スクリューポイント３２の後端部は、本体軸３１の先端部に螺合させるための雄ネジ部３２ａが形成されている。

本体軸３１は、先端部に雌ネジ部３１ａが形成されている。また、後端部には雄ネジ部３１ｂが形成されている。本体軸３１の先端部の雌ネジ部３１ａには、上記のスクリューポイント３２の雄ネジ部３２ａを螺合させることができるし、また別の本体軸３１の後端部の雄ネジ部３１ｂも螺合可能である。したがって、本体軸３１を何本も連結させることができ、地中の深い位置における調査も可能となる。

本体軸３１の後端部側の外周面には、チャック装置（図６参照）の有する鋼球２６を収納する係止溝３４が複数本形成されている。本実施形態における係止溝３４は、鋼球２６を収納可能な幅であって、その長さは鋼球２６が本体軸３１の軸線方向に沿ってある程度の距離を移動可能な長さに形成されている。
また、各係止溝３４は、その長手方向が本体軸３１の軸線方向と平行ではなく、傾斜して本体軸３１の軸線方向Ｘに対して傾斜して形成されている。さらに具体的には、各係止溝３４の先端部３４ａが、係止溝３４の後端部３４ｂと軸線方向に沿った位置にあるのではなく、各係止溝３４の先端部３４ａは、各後端部３４ｂに対してスクリューポイント３２の順回転方向と同じ方向に向いており、各係止溝３４が傾斜するように形成される。

このように、係止溝３４を本体軸３１の軸線方向から、スクリューポイント３２の順回転方向に傾斜させたことにより、貫入ロッド３０の後端部に衝撃を与えた場合に、鋼球２６に対して貫入ロッド３０は、係止溝３４に沿って下降するため、係止溝３４の傾斜によって貫入ロッド３０は回転する。
貫入ロッド３０の回転は、スクリューポイント３２のドリル形状の順回転方向と同一方向となるので、スクリューポイント３２が地中に貫入する。したがって、貫入ロッド３０に単に衝撃を与えただけであってもチャック装置で保持してさえいれば、回転力も付与されることとなり、スクリューポイント方向への衝撃を与えた際に貫入ロッド３０が破損してしまうことを防止することができる。

また、図４に貫入ロッド３０の係止溝３４近傍の断面図を示す。
本実施形態における係止溝３４は、２つの平面３７ａ、３７ｂによって形成されたＶ字状の溝として構成されている。ここでの溝の頂点の角度は一例として１５０°である。
このように、断面円弧状ではなく、Ｖ字状の溝としてことで鋼球２６は確実に２点で保持されることとなり、断面円弧状の場合よりも鋼球２６による確実な保持が行える。
なお、２つの平面３７ａ、３７ｂにより形成される係止溝の頂点は、必ずしも直線で構成された角でなくても曲線で構成されていてもよい。

なお、上述した図１及び図２に示した係止溝３４は、本体軸３１の軸線Ｘに対して１°の傾斜角を有しているところを図示したが、傾斜角はこのような角度に限定することはない。
好ましくは、係止溝３４は５°程度の傾斜角を有することで、確実に貫入ロッド３０を回転させるようにすることができる。

以上本発明につき好適な実施形態を挙げて種々説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのはもちろんである。

３０ 貫入ロッド
３１ 本体軸
３１ａ 雌ネジ部
３１ｂ 雄ネジ部
３２ スクリューポイント
３２ａ 雄ネジ部
３４ 係止溝
３７ａ、３７ｂ 平面

Claims (2)

1. 貫入試験に用いるためにチャック装置に保持される貫入ロッドにおいて、
   地中に貫入するために先端に設けられ、ドリル形状に形成されたスクリューポイントと、
   スクリューポイントから後端部に向けて棒状に形成された本体軸と、
   本体軸の後端部側の外周面の複数箇所に形成され、チャック装置に設けられた鋼球を収納し、軸線方向に沿って先端のスクリューポイント側に向かう衝撃を受けた場合に鋼球が本体軸の後端部側に移動可能となるように軸線方向に沿って長尺に形成された係止溝とを有し、
   前記係止溝は、係止溝の先端が係止溝の後端に対して前記スクリューポイントのドリル形状の順回転方向を向くように、本体軸の軸線に対して傾斜して形成されていることを特徴とする貫入ロッド。
2. 前記係止溝は、鋼球を２点で保持するように、所定角度をあけて配置された２つの平面で構成されていることを特徴とする請求項１記載の貫入ロッド。

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