JP6370271B2 - 土試料採取装置 - Google Patents

Description

本発明は、乱さない土試料を採取するための土試料採取装置に関する。

従来、乱さない土試料（不撹乱試料／乱れの少ない土試料）を採取することによって、土質判別や、各種室内試験に供して設計定数等を求めることが行われている。

また、一般に、乱さない土試料を採取する際には、ボーリングマシンによって地盤にボーリング孔を穿孔し、ボーリング孔内に挿入設置したサンプリングチューブをボーリング孔の孔底から地盤中に押し込んで土試料を採取するシンウォールサンプラー（ピストン式シンウォールサンプラー）や、先端にビットの付いた外管で地盤を回転切削し、回転しない内管を地盤に押し込んで土試料を採取するロータリー式二重管サンプラー、ロータリー式三重管サンプラーなどが用いられている。

一方、住宅などの小規模建築物を築造する場合の地盤調査にボーリングマシンを用いると、大掛かりで高コストになる。このため、従来、小規模建築物の地盤調査では、ロッド、スクリューポイント、錘などからなる装置を用い、静的貫入抵抗（土の硬軟、締まり具合）を求めるスウェーデン式サウンディング試験が多用されている。

そして、このようなスウェーデン式サウンディング試験装置を用いて試験を行い、さらに土試料を採取する手法が提案、実用化されている。

例えば、特許文献１や特許文献２には、スウェーデン式サウンディング試験装置のロッドの先端に側面や、先端に土試料採取用開口を備えたサンプラーを取り付け、スウェーデン式サウンディング試験によって穿孔された孔内にサンプラーを挿入し、打撃貫入や回転貫入などで地中にサンプラーを圧入して土試料採取用開口から土試料を採取する手法が開示されている。

特開２０１４−１７３３９８号公報 特開２０１４−１５６７０６号公報

しかしながら、上記の特許文献１、特許文献２に開示された土試料採取装置は、スウェーデン式サウンディング試験装置を併用し、打撃貫入や回転貫入などによる地中にサンプラーを押し込むとともに小口径の土試料採取用開口から土試料を採取するように構成されているため、乱さない土試料を採取することができない。

本発明は、上記事情に鑑み、スウェーデン式サウンディング試験装置を利用するなどして乱さない土試料を採取することを可能にする土試料採取装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。

本発明の土試料採取装置は、棒状のロッドの先端に後端を接続し、互いの軸線を同軸上に配して配設されるねじ軸と、前記ねじ軸に螺着して設けられ、前記ねじ軸を前記軸線周りに正逆回転させるとともに前記軸線方向に進退する押し込み台と、前記押し込み台に直接的あるいは間接的に後端側を着脱可能に接続し、前記ねじ軸と互いの軸線を同軸上に配して設けられる筒状のサンプリングチューブと、前記ねじ軸の先端に接続して配設されるとともに、前記サンプリングチューブが前記軸線方向後方側に退避させた状態で前記サンプリングチューブの内面に密着し、前記サンプリングチューブの先端側の開口を閉塞させるように設けられたピストンとを備えて構成されていることを特徴とする。

この発明においては、ねじ軸を軸線周りに正回転させると、押し込み台とともに筒状のサンプリングチューブを軸線方向前方に進出させることができ、ねじ軸を軸線周りに逆回転させると、押し込み台とともにサンプリングチューブを軸線方向後方に退避させることができる。

そして、ねじ軸の後端側を棒状のロッドに接続し、先端側の開口をピストンで閉塞するようにサンプリングチューブを退避させた状態で、地盤に穿孔した孔にロッドとともに土試料採取装置を挿入配置し、ロッドを回転させてねじ軸を正回転させる。

これにより、無回転でサンプリングチューブを前方に進出させ、その先端から地盤に圧入することができ、孔からロッドとともに土試料採取装置を引き上げることによって、地盤に無回転で圧入してサンプリングチューブの内部に入った乱さない土試料を採取することが可能になる。

また、本発明の土試料採取装置においては、前記押し込み台に、外周面から径方向外側に突出する供回り防止部が設けられていることが望ましい。

この発明においては、地盤に穿孔した孔に土試料採取装置を挿入するとともに、押し込み台の外周面から外側に突出する供回り防止部を孔壁に食い込ませることができる。これにより、押し込み台を軸線周りに回転不能に保持することができ、ねじ軸を軸線周りに正回転させた際に押し込み台、ひいては支持部材及びサンプリングチューブの供回りを防止できる。よって、乱さない土試料を確実に採取することが可能になる。

さらに、本発明の土試料採取装置においては、前記ピストンが前記ねじ軸の先端に前記軸線周りに相対回転自在に接続して設けられていることがより望ましい。

この発明においては、地盤に穿孔した孔に土試料採取装置を挿入して孔底に接触するピストンがねじ軸に相対回転自在に接続されていることにより、ねじ軸を軸線周りに正回転させて押し込み台、ひいては支持部材及びサンプリングチューブを地盤に圧入する際にピストンが回転することを防止できる。これにより、ピストンが接触する土試料が乱れることがなく、より確実且つ好適に乱さない土試料を採取することが可能になる。

また、本発明の土試料採取装置においては、前記ピストンが前記ねじ軸の先端に着脱可能に接続して設けられていることがさらに望ましい。

この発明においては、サンプリングチューブを取り外し、さらにねじ軸からピストンを外し、サンプリングチューブの開口を塞ぐようにし、ピストンをキャップとして利用することができる。これにより、サンプリングチューブを利用し、さらにピストンを利用して、乱さない土試料を例えば乾燥が生じないように好適に保管することができる。

さらに、本発明の土試料採取装置においては、支持部材が前記押し込み台に前記軸線周りに相対回転自在に接続して設けられ、該支持部材に前記サンプリングチューブが着脱可能に接続して設けられていることが望ましい。

この発明においては、押し込み台に相対回転自在に支持部材が接続され、この支持部材にサンプリングチューブが着脱可能に接続されているため、ロッドとともにねじ軸を回転させた際に、僅かでも押し込み台が供回りするようなことがあっても、支持部材ひいてはサンプリングチューブが回転することを確実に防止できる。これにより、さらに確実且つ好適に乱さない土試料を採取することが可能になる。

また、押し込み台に相対回転自在に支持部材が接続されている場合には、ねじ軸をロッドに着脱する土試料採取装置の設置、撤去時などにおいて、ねじ軸に対して押し込み台だけを相対回転させて押し込み台と支持部材とサンプリングチューブを軸線方向に進退させることができる。これにより、土試料採取装置の取扱い性をよくすることができる。

また、本発明の土試料採取装置においては、スウェーデン式サウンディング試験装置のロッドを前記ロッドとして用いてもよい。

本発明の土試料採取装置においては、ねじ軸の後端側を棒状のロッドに接続し、地盤に穿孔した孔にロッドとともに土試料採取装置を挿入配置し、ロッドを回転させてねじ軸を正回転させることによって、無回転でサンプリングチューブを前方に進出させ、その先端から地盤に圧入することができる。これにより、孔からロッドとともに土試料採取装置を引き上げることによって、地盤に無回転で圧入してサンプリングチューブの内部に入った乱さない土試料を採取することが可能になる。

そして、このように土試料を採取できるため、例えばスウェーデン式サウンディング試験によって穿設された孔を利用したり、スウェーデン式サウンディング試験装置のロッドを利用するなどし、安価で簡便に乱さない土試料を採取することが可能になる。

本発明の一実施形態に係る土試料採取装置を示す図であり、サンプリングチューブを退避させた状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係る土試料採取装置を示す図であり、サンプリングチューブを進出させた状態を示す図である。

以下、図１及び図２を参照し、本発明の一実施形態に係る土試料採取装置について説明する。

ここで、本実施形態は、スウェーデン式サウンディング試験などによって地盤に穿孔した小口径の孔を利用して乱さない土試料を採取することが可能な土試料採取装置に関するものである。

具体的に、本実施形態の土試料採取装置Ａは、図１及び図２に示すように、例えばスウェーデン式サウンディング試験装置のロッド１の先端に、互いの軸線Ｏ１を同軸上に配して着脱可能に接続して設けられるねじ軸２と、ねじ軸２に螺着して設けられ、ねじ軸２を軸線Ｏ１周りに正逆回転させるとともに軸線Ｏ１方向に進退する押し込み台３と、後端側を押し込み台３に接続された支持部材４と、支持部材４に後端側を接続し、ねじ軸２と互いの軸線Ｏ１を同軸上に配して設けられた円筒状のサンプリングチューブ５と、ねじ軸２の先端に一体に設けられたピストン６とを備えて構成されている。

また、本実施形態の土試料採取装置Ａにおいては、押し込み台３と支持部材４がベアリングなどの回転機構７を介して相対的に回転自在に接続されている。

また、押し込み台３には、外周面から径方向外側に所定寸法で突出し、軸線Ｏ１方向に延びる複数のライナーブレードが供回り防止部８として設けられている。

さらに、ピストン６は、例えばゴム製であり、ねじ軸２の先端にユニバーサルジョイント９を用いて相対的に回動自在に接続されている。また、このピストン６は、押し込み台３とともにサンプリングチューブ５を軸線Ｏ１方向後方側に退避させた状態でサンプリングチューブ５の内面に密着しつつ先端側の開口を閉塞させるように設けられている。

さらに、本実施形態では、支持部材４とサンプリングチューブ５が例えばねじ止めするなどして着脱可能に接続されている。
なお、本実施形態では、支持部材４を介してサンプリングチューブ５を間接的に押し込み台３に接続するようにしているが、必ずしも支持部材４を設けなくてもよい。すなわち、サンプリングチューブ５を直接的に押し込み台３に接続して土試料採取装置Ａを構成してもよい。

また、サンプリングチューブ５は極力その肉厚が小さいほうが好ましいが、土質などに対応した厚みのサンプリングチューブ５を選択的に用いればよい。

上記構成からなる本実施形態の土試料採取装置Ａを用いて土試料を採取する際には、例えば、スウェーデン式サウンディング試験装置のロッド１の先端からスクリューポイントを取り外し、このロッド１の先端にねじ軸２の後端側を接続して土試料採取装置Ａを取り付ける。

このとき、土試料採取装置Ａは、押し込み台３を手などで保持しつつねじ軸２を逆回転させることにより、押し込み台３、支持部材４とともにサンプリングチューブ５をねじ軸２の後方側に退避させ、サンプリングチューブ５の先端側の開口をピストン６で閉塞するとともに先端にピストン６が露出した状態にしておく。

そして、スウェーデン式サウンディング試験を行って地盤に穿設された孔に土試料採取装置Ａをロッド１とともに挿入し、先端のピストン６が孔底に接触するように土試料採取装置Ａを所定位置に設置する。

また、本実施形態の土試料採取装置Ａでは、押し込み台３の外周面に径方向外側に突出してライナーブレード（供回り防止部）８が設けられているため、孔に土試料採取装置Ａを挿入するとともに、孔壁にライナーブレード８が食い込み、押し込み台３を回転しないように保持した状態で土試料採取装置Ａが孔内の所定位置に配設される。

このように土試料採取装置Ａを孔内の所定位置に配設した段階で、スウェーデン式サウンディング試験と同様にして、ロッド１を軸線Ｏ１周りに正回転させると、ライナーブレード８によって回転しないように保持された押し込み台３が無回転でねじ軸２の先端側に移動してゆく。

これとともに支持部材４及びサンプリングチューブ５が進出してゆき、サンプリングチューブ５が先端から地盤に無回転で圧入（貫入）される。これにより、順次ねじ軸２を正回転させることでサンプリングチューブ５が無回転状態でさらに圧入され、サンプリングチューブ５の内部に土試料が乱さない状態で入ってゆく。

また、このとき、ねじ軸２の先端にユニバーサルジョイント９を介して回転自在に設けられたピストン６が、無回転でサンプリングチューブ５の内面に密着しつつ相対的にサンプリングチューブ５の後方側にスライド移動してゆく。このピストンの移動によってサンプリングチューブ５のピストン６よりも先端側の内部が負圧状態になり、土試料が円滑にサンプリングチューブ５の内部に入り込み、また、サンプリングチューブ５の内部に入って採取された土試料が崩落したり、抜け出ることが防止される。

このようにしてサンプリングチューブ５を所定量地盤に圧入し、土試料を採取した段階で孔内からロッド１及び土試料採取装置Ａを地上に引き上げる。そして、ロッド１の先端からねじ軸２を外し、ピストン６をねじ軸２から外し、サンプリングチューブ５を支持部材４から取り外す。

これにより、サンプリングチューブ５の後端側がピストン６で閉塞され、先端を別途キャップを取り付けるなどして閉塞することによって、サンプリングチューブ５内に採取した土試料を密閉し、乾燥・崩壊などを防ぎつつ、保管することができる。

したがって、本実施形態の土試料採取装置Ａにおいては、ねじ軸２を軸線Ｏ１周りに正回転させると、押し込み台３とともに支持部材４及びサンプリングチューブ５を軸線Ｏ１方向前方に進出させることができ、ねじ軸２を軸線Ｏ１周りに逆回転させると、押し込み台３とともに支持部材４及びサンプリングチューブ５を軸線Ｏ１方向後方に退避させることができる。

そして、ねじ軸２の後端側を棒状のロッド１に接続し、先端側の開口をピストン６で閉塞するようにサンプリングチューブ５を退避させた状態で、地盤に穿孔した孔にロッド１とともに土試料採取装置Ａを挿入配置し、ロッド１を回転させてねじ軸２を正回転させることにより、無回転でサンプリングチューブ５を前方に進出させ、その先端から地盤に圧入することができる。

これにより、孔からロッド１とともに土試料採取装置Ａを引き上げることによって、地盤に無回転で圧入してサンプリングチューブ５の内部に入った乱さない土試料を採取することが可能になる。

よって、本実施形態の土試料採取装置Ａによれば、上記のように土試料を採取できるため、例えばスウェーデン式サウンディング試験によって穿設された孔を利用したり、スウェーデン式サウンディング試験装置のロッド１を利用するなどし、安価で簡便に乱さない土試料を採取することが可能になる。

また、本実施形態の土試料採取装置Ａにおいては、ねじ軸２の先端にピストン６が設けられているため、土試料とピストン６が密着し、サンプリングチューブ５の圧入時に土試料の乱れを防止できる。

さらに、サンプリングチューブ５を前方に進出させて地盤に圧入するとともにピストン６が相対的に後方に配され、このピストン６の相対移動によってサンプリングチューブ５の内部に負圧を生じさせることができ、乱さない土試料を好適に内部に採り込むことができる。また、ピストン６によって（ピストン６で生じる負圧によって）、サンプリングチューブ５の内部から土試料が落下しないように保持することが可能になる。

さらに、本実施形態の土試料採取装置Ａにおいては、サンプリングチューブ５が支持部材４に着脱可能に接続されているため、サンプリングチューブ５を取り外し、サンプリングチューブ５をそのまま保護管として利用し、乱さない土試料を保管できる。さらに、サンプリングチューブ５を容易に交換でき、土質などに対応した厚みのサンプリングチューブ５を適宜選択的に用いることができる。

また、本実施形態の土試料採取装置Ａにおいては、押し込み台３に、外周面から径方向外側に突出する供回り防止部（ライナーブレード）８が設けられているため、地盤に穿孔した孔に土試料採取装置Ａを挿入するとともに、供回り防止部８を孔壁に食い込ませることができる。これにより、押し込み台３を軸線Ｏ１周りに回転不能に保持することができ、ねじ軸２を軸線Ｏ１周りに正回転させた際に押し込み台３、ひいては支持部材４及びサンプリングチューブ５の供回りを防止できる。よって、乱さない土試料を確実に採取することが可能になる。

さらに、地盤に穿孔した孔に土試料採取装置Ａを挿入して孔底に接触するピストン６がねじ軸２に相対回転自在に接続されていることにより、ねじ軸２を軸線Ｏ１周りに正回転させて押し込み台３、ひいては支持部材４及びサンプリングチューブ５を地盤に圧入する際にピストン６が回転することを防止できる。これにより、ピストン６が接触する土試料が乱れることがなく、より確実且つ好適に乱さない土試料を採取することが可能になる。

また、ピストン６がねじ軸２の先端に着脱可能に接続して設けられているため、サンプリングチューブ５を取り外し、さらにねじ軸２からピストン６を外し、サンプリングチューブ５の開口を塞ぐようにし、ピストン６をキャップとして利用することができる。これにより、サンプリングチューブ５を利用し、さらにピストン６を利用して、乱さない土試料を例えば乾燥が生じないように好適に保管することができる。

さらに、支持部材４が押し込み台３に軸線Ｏ１周りに相対回転自在に接続して設けられているため、ロッド１とともにねじ軸２を回転させた際に、僅かでも押し込み台３が供回りするようなことがあっても、支持部材４ひいてはサンプリングチューブ５が回転することを防止できる。これにより、さらに確実且つ好適に乱さない土試料を採取することが可能になる。

また、押し込み台３に相対回転自在に支持部材４が接続されている場合には、ねじ軸２をロッド１に着脱する土試料採取装置Ａの設置、撤去時などにおいて、ねじ軸２に対して押し込み台３だけを相対回転させて押し込み台３と支持部材４とサンプリングチューブ５を軸線Ｏ１方向に進退させることができる。これにより、土試料採取装置Ａの取扱い性をよくすることができる。

以上、本発明に係る土試料採取装置の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１ ロッド
２ ねじ軸
３ 押し込み台
４ 支持部材
５ サンプリングチューブ
６ ピストン
７ 回転機構
８ 供回り防止部（ライナーブレード）
９ ユニバーサルジョイント
Ａ 土試料採取装置
Ｏ１ 軸線

Claims (6)

1. 棒状のロッドの先端に後端を接続し、互いの軸線を同軸上に配して配設されるねじ軸と、
   前記ねじ軸に螺着して設けられ、前記ねじ軸を前記軸線周りに正逆回転させるとともに前記軸線方向に進退する押し込み台と、
   前記押し込み台に直接的あるいは間接的に後端側を着脱可能に接続し、前記ねじ軸と互いの軸線を同軸上に配して設けられる筒状のサンプリングチューブと、
   前記ねじ軸の先端に接続して配設されるとともに、前記サンプリングチューブが前記軸線方向後方側に退避させた状態で前記サンプリングチューブの内面に密着し、前記サンプリングチューブの先端側の開口を閉塞させるように設けられたピストンとを備えて構成されていることを特徴とする土試料採取装置。
2. 請求項１記載の土試料採取装置において、
   前記押し込み台に、外周面から径方向外側に突出する供回り防止部が設けられている土試料採取装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の土試料採取装置において、
   前記ピストンが前記ねじ軸の先端に前記軸線周りに相対回転自在に接続して設けられている土試料採取装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の土試料採取装置において、
   前記ピストンが前記ねじ軸の先端に着脱可能に接続して設けられている土試料採取装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の土試料採取装置において、
   支持部材が前記押し込み台に前記軸線周りに相対回転自在に接続して設けられ、該支持部材に前記サンプリングチューブが着脱可能に接続して設けられている土試料採取装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の土試料採取装置において、
   スウェーデン式サウンディング試験装置のロッドを前記ロッドとして用いる土試料採取装置。

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