JP6661160B1 - 標準貫入試験方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】標準貫入試験の作業の負担を軽減する。【解決手段】標準貫入試験装置１は、保持しているロッドＲを回転させながら下降させて掘削具Ｄで地盤に穴を掘削する掘削機構３と、穴に配置されているサンプラーＳにロッドＲを介して接続されてサンプラーＳを地盤に打ち込む打撃機構６と、ハンマーチャック６４の初期位置からの移動距離を打撃距離として検出する回転センサー８０と、ハンマー６１の自由落下の回数を打撃回数としてカウントするカウンター８４と、ハンマーチャック６４の移動距離が所定値に達したことを契機に、ハンマー６１の自由落下の回数をＮ値として算出する算出部８５と、を備え、打撃機構６は、ガイドロッド６０に沿って自由落下するハンマー６１と、ハンマー６１に打撃されるアンビル６２と、保持したハンマー６１を上方に移動させてからハンマー６１を自由落下させるハンマーチャック６４と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、標準貫入試験方法及び装置に関する。

特許文献１〜３及び非特許文献１に示されるように、地盤の強度を求める標準貫入試験では、地盤の穴に、ガイドロッドの下端に連結させたサンプラー（鋼製管）を立ててから、ガイドロッドに固定したアンビル（ノッキングブロック）に、６３．５±０．５ｋｇのハンマー（ドライブハンマー）を７６０±１０ｍｍの高さから落下させて、サンプラーを打ち込む。この標準貫入試験では、サンプラーを３００ｍｍ打ち込むのに必要な打撃回数を、地盤の強度を示すＮ値として求める。

特開平０８−２０１２５８号公報 特開２００４−１９７３４９号公報 特開２００５−０２３５６０号公報

日本産業標準調査会、［online］、ホーム＞データベース検索＞ＪＩＳ規格詳細画面＞ＪＩＳ Ａ １２１９：２０１３、［令和元年１２月１日検索］、インターネット（ＵＲＬ：https://www.jisc.go.jp/pdfb2/PDFView/ShowPDF/rQIAAOs1WzEG-M_8zgCh）

このような標準貫入試験では、足場にもなる三又やぐらを組んで高所で手作業を行う必要があり、作業の負担が大きい。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、標準貫入試験の作業の負担を軽減する標準貫入試験方法及び装置を提供することを目的とする。

（１）本発明は、深度に応じた本数のロッドを互いに連結させた状態で使用する標準貫入試験装置であって、Ｎ値を求める測定位置から退避可能に設けられており、掘削具が下部に接続されている前記ロッドが貫通するように該ロッドを保持し、前記測定位置において、保持している前記ロッドを回転させながら下降させて前記掘削具で地盤に穴を掘削すると共に、前記測定位置から退避する際、前記ロッドの保持を解除する掘削機構と、前記測定位置から退避可能に設けられており、前記測定位置において、前記穴に配置されているサンプラーに前記ロッドを介して接続されて前記サンプラーを地盤に打ち込んでＮ値を求める打撃機構と、前記サンプラーを地盤に打ち込んだ距離を打撃距離として検出するセンサーと、前記サンプラーを地盤に打ち込んだ回数を打撃回数としてカウントするカウンターと、前記センサーで検出された前記打撃距離が所定値に達したことを契機に、前記カウンターでカウントされた前記打撃回数をＮ値として算出する算出部と、を備え、前記打撃機構は、前記サンプラーが下部に接続されている前記ロッドに接続されるガイドロッドと、前記ガイドロッドに沿って自由落下するハンマーと、前記サンプラーが下部に接続されている前記ロッドと、前記ガイドロッドと、の間に介在して、自由落下した前記ハンマーに打撃されるアンビルと、前記ガイドロッドの脇に立設されるガイドロッド用リーダと、前記ガイドロッド用リーダに沿って移動可能に設けられており、前記ハンマーを保持し、保持した前記ハンマーを上方に移動させてから該ハンマーの保持を解除して該ハンマーを自由落下させるハンマーチャックと、を有し、前記センサーは、前記ハンマーチャックの初期位置からの移動距離を前記打撃距離として検出し、前記カウンターは、前記ハンマーの自由落下の回数を前記打撃回数としてカウントすることを特徴とする標準貫入試験装置である。

本発明によれば、地盤に穴を掘削した後、掘削機構を退避させると共に打撃機構を測定位置に配置することで、Ｎ値を求めることができる。そして、本発明によれば、Ｎ値を求めた後、打撃機構を退避させると共に掘削機構を測定位置に配置することで、地盤に穴を掘削することができる。これにより、手作業が減るので、標準貫入試験の作業の負担を軽減することができる。

また、本発明によれば、ハンマーを上方に移動させてから当該ハンマーを自由落下させるハンマーチャックと、ハンマーチャックの初期位置からの移動距離を打撃距離として検出するセンサーと、ハンマーの自由落下の回数を打撃回数としてカウントするカウンターと、センサーで検出された打撃距離が所定値に達したことを契機に、カウンターでカウントされた打撃回数をＮ値として算出する算出部と、等を有しているので、手作業を省いてＮ値を求めることができる。これにより、標準貫入試験の作業の負担を軽減することができる。

（２）本発明はまた、前記掘削機構が保持する前記ロッドの脇に立設されているロッド用リーダと、前記ロッド用リーダに沿って移動可能に設けられており、前記掘削機構が保持する前記ロッドが貫通するように該ロッドを保持し、前記掘削機構による前記ロッドの保持を解除した状態で自身が保持した前記ロッドを上方に移動させて前記掘削具を地上に引き上げると共に、前記掘削具で地盤に穴を掘削している際、前記ロッドの保持を解除するロッドチャックと、を備えていることを特徴とする上記（１）に記載の標準貫入試験装置である。

本発明によれば、ロッドが貫通するように当該ロッドをロッドチャックで保持し、ロッドチャックで保持したロッドを上方に移動させて掘削具を地上に引き上げるので、連結させたロッドの本数が多くなった場合であっても対応することができる。

（３）本発明はまた、地上に引き上げられた前記掘削具を保持する掘削具チャックを備えていることを特徴とする上記（２）に記載の標準貫入試験装置である。

本発明によれば、掘削具チャックで掘削具を保持してから掘削機構でロッドを回転させることで、掘削具をロッドから外すことができる。これにより、手作業が減るので、標準貫入試験の作業の負担を軽減することができる。

（４）本発明はまた、上記（１）〜（３）のいずれかに記載の標準貫入試験装置を用いてＮ値を求める標準貫入試験方法であって、前記打撃機構を前記測定位置から退避させておき、前記測定位置に配置させた前記掘削機構で穴を掘削する掘削工程と、前記掘削機構を前記測定位置から退避させておき、前記測定位置に配置させた前記打撃機構でＮ値を求める測定工程と、を備えている、前記掘削工程及び前記測定工程を交互に繰り返すことを特徴とする標準貫入試験方法である。

本発明によれば、掘削工程及び測定工程を交互に繰り返すことで、作業の負担を軽減しつつ、複数の深度のＮ値を順々に測定することができる。

本発明の上記（１）〜（３）のいずれかに記載の標準貫入試験装置、並びに上記（４）に記載の標準貫入試験方法によれば、標準貫入試験の作業の負担を軽減することができる。

本発明の実施形態に係る標準貫入試験装置の正面図であり、（Ａ）は打撃機構を倒した状態を示し、（Ｂ）は打撃機構を立てた状態を示す。 図１に示す標準貫入試験装置の側面図であり、（Ａ）は打撃機構を倒した状態を示し、（Ｂ）は打撃機構を立てた状態を示す。 図１に示す標準貫入試験装置の正面図であり、（Ａ）は打撃機構を測定位置に配置させた状態を示し、（Ｂ）は打撃機構を測定位置から退避させた状態を示す。 図１に示す標準貫入試験装置の側面図であり、（Ａ）は掘削機構及びロッド支持機構を測定位置に配置させた状態を示し、（Ｂ）は掘削機構及びロッド支持機構を測定位置から退避させた状態を示す。 図１の標準貫入試験装置が備えている制御盤の構成を示すブロック図である。 図１の標準貫入試験装置による標準貫入試験方法の流れを説明するフローチャートである。 図１の標準貫入試験装置による掘削手順を説明する概略図であり、（Ａ）は掘削具を設置した状態を示し、（Ｂ）は掘削具にロッドを接続した状態を示し、（Ｃ）は掘削開始時の状態を示し、（Ｄ）は掘削終了時の状態を示し、（Ｅ）は掘削具を地上に引き上げた状態を示し、（Ｆ）はロッドを退避させた状態を示し、（Ｇ）は掘削機構及びロッド支持機構を退避させた状態を示し、（Ｈ）は掘削具を撤去した状態を示す。 図７に示す掘削手順に続く手順であり、且つ、図１の標準貫入試験装置による打撃手順を説明する概略図であり、（Ａ）はロッドが接続されているサンプラーを穴に設置した状態を示し、（Ｂ）はサンプラーに接続されているロッドに打撃機構を接続した状態を示し、（Ｃ）はハンマーを所定の高さまで上昇させた状態を示し、（Ｄ）はハンマーを自由落下させて当該ハンマーがアンビルを打撃した直後の状態を示し、（Ｅ）はＮ値測定後の状態を示し、（Ｆ）は打撃機構を退避させた状態を示し、（Ｇ）はサンプラー及びロッドを撤去した状態を示す。 図８に示す打撃手順に続く手順であり、且つ、図１に示す標準貫入試験装置による掘削手順を説明する概略図であり、（Ａ）はロッドが接続されている掘削具を設置した状態を示し、（Ｂ）は掘削具に接続されているロッドに、退避させていたロッドを接続した状態を示し、（Ｃ）は掘削開始時の状態を示し、（Ｄ）は掘削終了時の状態を示し、（Ｅ）は掘削具を地上に引き上げた状態を示し、（Ｆ）はロッドを退避させた状態を示し、（Ｇ）は掘削機構及びロッド支持機構を退避させた状態を示し、（Ｈ）は掘削具を撤去した状態を示す。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る標準貫入試験装置１について詳細に説明する。図中の矢印ＦＲは標準貫入試験装置１の前方を示し、矢印ＵＲは上方を示す。また、以下の説明において、前後方向は標準貫入試験装置１の前後方向を意味し、左右方向は標準貫入試験装置１の前方を向いた状態での左右方向を意味する。

まず、図１〜図５を用いて、実施形態に係る標準貫入試験装置１の構成について説明する。図１は、標準貫入試験装置１の正面図である。図１（Ａ）は、打撃機構６を倒した状態を示す。図１（Ｂ）は、打撃機構６を立てた状態を示す。図２は、図１に示す標準貫入試験装置１の側面図である。図２（Ａ）は、打撃機構６を倒した状態を示す。図２（Ｂ）は、打撃機構６を立てた状態を示す。図３は、図１に示す標準貫入試験装置１の正面図である。図３（Ａ）は、打撃機構６を測定位置に配置させた状態を示す。図３（Ｂ）は、打撃機構６を測定位置から退避させた状態を示す。図４は、図１に示す標準貫入試験装置１の側面図であり、図４（Ａ）は、掘削機構３及びロッド支持機構４を測定位置に配置させた状態を示す。図４（Ｂ）は、掘削機構３及びロッド支持機構４を測定位置から退避させた状態を示す。図５は、図１の標準貫入試験装置１が備えている制御盤８の構成を示すブロック図である。

図１〜図４に示す標準貫入試験装置１は、地盤の強度を求める標準貫入試験に用いられ、深度に応じた本数のロッドＲを互いに連結させた状態で使用する。標準貫入試験とは、日本産業規格（ＪＩＳ Ａ １２１９：２０１３）にされる標準貫入試験試験方法による試験のことである。標準貫入試験では、地盤の穴に、ガイドロッド６０の下端に連結させたサンプラーＳを立ててから、ガイドロッド６０に固定したアンビル６２に、６３．５±０．５ｋｇのハンマーを７６０±１０ｍｍの高さから落下させて、サンプラーＳを打ち込む。この標準貫入試験では、サンプラーＳを３００ｍｍ打ち込むのに必要な打撃回数を、地盤の強度を示すＮ値として求める。なお、ロッドＲ、掘削具Ｄ、サンプラーＳ、ガイドロッド６０及びアンビル６２は、互いの連結部分がねじになっており、互いに回転させることで連結し又は取り外される。

具体的に、標準貫入試験装置１は、ベースマシン２と、掘削機構３と、ロッド支持機構４と、掘削具支持機構５と、打撃機構６と、吊上げ機構７と、回転センサー（センサー）８０と、近接センサー８１と、制御盤８（図５参照）と、操作部９と、等を備えている。

ベースマシン２は、標準貫入試験装置１を自走可能にする。具体的に、ベースマシン２は、ベース本体２０と、スライドフレーム２１と、左右一対のキャタピラ２２と、前後左右のアウトリガ２３と、等を備えている。

ベース本体２０には、当該ベース本体２０の上部にスライドフレーム２１が取り付けられている。このベース本体２０には、当該ベース本体２０の左右に一対のキャタピラ２２が取り付けられていると共に、当該ベース本体２０の前後左右にアウトリガ２３が取り付けられている。

スライドフレーム２１は、ベース本体２０に対して前後にスライド可能に取り付けられている。このスライドフレーム２１は、油圧シリンダー（図示省略）等によってベース本体２０に対して前後にスライドする。スライドフレーム２１には、中央に掘削機構３が取り付けられ、左側にロッド支持機構４が取り付けられ、また、右側に打撃機構６及び吊上げ機構７が取り付けられている。このようなスライドフレーム２１は、ベース本体２０に対して前後にスライドすることで、掘削機構３、ロッド支持機構４、打撃機構６及び吊上げ機構７を、Ｎ値を求める測定位置から退避可能にする。

掘削機構３は、測定位置から退避可能に設けられており、互いに連結されたロッドＲが上下方向に挿入可能で、ホースＨを接続するスイベルジョイントＪが上部に接続されると共に掘削具Ｄが下部に接続されているロッドＲを保持し又は解除すると共に、測定位置において、保持しているロッドＲを回転させながら下降させて掘削具Ｄで地盤に穴を掘削する。この掘削機構３は、前後にスライドするスライドフレーム２１の中央に取り付けられており、スライドフレーム２１が前方に移動することでロッド支持機構４と共に測定位置に配置される一方で、スライドフレーム２１が後方に移動することでロッド支持機構４と共に測定位置から退避する。

具体的に、掘削機構３は、チャック機構（図示省略）と、回転機構（図示省略）と、等を内蔵している。チャック機構（図示省略）は、ロッドＲにおける中間の任意の一部分を保持し又は解除する。回転機構（図示省略）は、モータ（図示省略）等から構成されており、チャック機構が保持したロッドＲを回転させる。

ロッド支持機構４は、測定位置から退避可能に設けられており、掘削機構３が保持し又は解除するロッドＲを保持し又は解除すると共に、保持したロッドＲを上方に移動させて掘削具Ｄを地上に引き上げる。このロッド支持機構４は、前後にスライドするスライドフレーム２１の左側に取り付けられており、スライドフレーム２１が前方に移動することで掘削機構３と共に測定位置に配置される一方で、スライドフレーム２１が後方に移動することで掘削機構３と共に測定位置から退避する。具体的に、ロッド支持機構４は、ロッド用リーダ４０と、ロッドチャック４１と、ロッドチャック昇降機構（図示省略）と、等を備えている。

ロッド用リーダ４０は、掘削機構３が保持し又は解除するロッドＲの脇に位置するように、前後にスライドするスライドフレーム２１の左側に伸縮可能に立設されている。ロッド用リーダ４０には、当該ロッド用リーダ４０に沿って移動可能にロッドチャック４１が取り付けられている。このロッド用リーダ４０は、ロッドチャック昇降機構（図示省略）を内蔵している。

ロッドチャック４１は、ロッド用リーダ４０に沿って移動可能に設けられており、掘削機構３が保持し又は解除するロッドＲが貫通するように当該ロッドＲを回転可能に保持し又は解除すると共に、保持したロッドＲを上方に移動させて掘削具Ｄを地上に引き上げる。すなわち、ロッドチャック４１は、ロッドＲにおける中間の任意の一部分を回転可能に保持し又は解除する。

具体的に、ロッドチャック４１は、チャック機構（図示省略）と、回転機構（図示省略）と、等を内蔵している。チャック機構（図示省略）は、ロッドＲにおける中間の任意の一部分を保持し又は解除する。回転機構（図示省略）は、モータ（図示省略）等から構成されており、チャック機構（図示省略）が保持したロッドＲを回転させる。

ロッドチャック昇降機構（図示省略）は、ロッドチャック４１が固定されているエンドレスチェーン（図示省略）等から構成されており、エンドレスチェーン（図示省略）の走行に伴って、ロッドチャック４１をロッド用リーダ４０に沿って昇降させる。

掘削具支持機構５は、地上に引き上げられた掘削具Ｄを保持し又は解除する掘削具チャックとして機能する。

打撃機構６は、測定位置から退避可能に設けられており、測定位置において、穴に配置されているサンプラーＳにロッドＲを介して接続されてサンプラーＳを地盤に打ち込んでＮ値を求める。この打撃機構６は、前後にスライドするスライドフレーム２１の右側に取り付けられており、スライドフレーム２１が後方に移動することで測定位置に配置可能になる一方で、スライドフレーム２１が前方に移動することで測定位置から退避する。具体的に、打撃機構６は、ガイドロッド６０と、ハンマー６１と、アンビル６２と、ガイドロッド用リーダ６３と、ハンマーチャック６４と、ハンマーチャック昇降機構（図示省略）と、旋回支柱６５と、起伏機構６６と、等を備えている。

ガイドロッド６０は、サンプラーＳが下部に接続されているロッドＲに、アンビル６２を介して接続されて、ハンマー６４の自由落下を案内する。このガイドロッド６０は、ガイドロッド用リーダ６３の前方に当該ガイドロッド用リーダ６３と平行となるように、当該ガイドロッド用リーダ６３に対して上下動可能に支持されている。また、ガイドロッド６０は、当該ガイドロッド６０の途中（例えば、下端から７６０±１０ｍｍの高さの位置）にこぶ６０ａを有している。こぶ６０ａは、当該こぶ６０ａにハンマーチャック６４が到達した時に、ハンマーチャック６４によるハンマー６１の保持を解除して、ハンマー６１を自由落下させる。

ハンマー６１は、ガイドロッド６０に沿って移動可能に設けられている。このハンマー６１は、ガイドロッド６０に沿って自由落下してアンビル６２に衝突することで、アンビル６２を打撃して、サンプラーＳを間接的に打撃する。

アンビル６２は、サンプラーＳが下部に接続されているロッドＲの上端と、ガイドロッド６０の下端と、の間に介在して、自由落下したハンマー６１に打撃される。

ガイドロッド用リーダ６３は、ガイドロッド６０の後方の脇に当該ガイドロッド６０と平行となるように、前後にスライドするスライドフレーム２１の右側に、旋回支柱６５及び起伏機構６６を介して立設される。ガイドロッド用リーダ６３には、当該ガイドロッド用リーダ６３に沿って移動可能にハンマーチャック６４が取り付けられている。このガイドロッド用リーダ６３は、ハンマーチャック昇降機構（図示省略）を内蔵している。

ハンマーチャック６４は、ガイドロッド６０及びガイドロッド用リーダ６３に沿って移動可能に設けられており、ハンマー６１を保持し又は解除すると共に、保持したハンマー６１を上方に移動させてから当該ハンマー６１を自由落下させる。このハンマーチャック６４は、ハンマー６１の保持及び解除を検出する近接センサー８１（図５参照）を内蔵している。

ハンマーチャック昇降機構（図示省略）は、ハンマーチャック６４が固定されているエンドレスチェーン（図示省略）と、エンドレスチェーン（図示省略）を走行させるスプロケット（図示省略）と、等から構成されており、エンドレスチェーン（図示省略）の走行に伴って、ハンマーチャック６４をガイドロッド用リーダ６３に沿って昇降させる。

旋回支柱６５は、前後にスライドするスライドフレーム２１の右側に軸回転可能に立設されている。この旋回支柱６５は、当該旋回支柱６５の上端に起伏機構６６を介して、ガイドロッド用リーダ６３を旋回可能に支持している。このような旋回支柱６５は、軸回転してガイドロッド用リーダ６３を旋回させることで、打撃機構６を測定位置から退避可能にすると共に、吊上げ機構７を測定位置に配置させる。

起伏機構６６は、ガイドロッド用リーダ６３及び旋回支柱６５の間に介在して、ガイドロッド用リーダ６３を起伏可能に支持している。

吊上げ機構７は、ガイドロッド用リーダ６３の後方に設けられている。この吊上げ機構７は、サンプラーＳを穴から吊り上げる際に用いられる。具体的に、吊上げ機構７は、ウインチ７０と、ワイヤー７１と、滑車７２と、フック７３と、等を備えている。

ウインチ７０は、ガイドロッド用リーダ６３の背面に設けられている。このウインチ７０は、ワイヤー７１の巻取り及び繰出しを行うことで、ワイヤー７１の先端に取り付けられたフック７３の上げ下げを行う。

ワイヤー７１は、ウインチ７０からガイドロッド用リーダ６３に沿って上方の滑車７２に向かって延びていると共に、滑車７２で折り返して下方に延びている。このワイヤー７１は、ウインチ７０に巻き取られ又は繰り出されることで、当該ワイヤー７１の先端に設けられたフック７３を上げ下げする。

滑車７２は、ガイドロッド用リーダ６３の上方に設けられている。この滑車７２は、ウインチ７０からガイドロッド用リーダ６３に沿って延びているワイヤー７１を引っ掛けていて、当該ワイヤー７１を下方に向けて折り返させている。

フック７３は、ワイヤー７１の先端に取り付けられている。このフック７３は、ワイヤー７１に吊り下げられていて、ワイヤー７１の巻取り及び繰出しが行われることで、上げ下げが行われる。

回転センサー８０（図５参照）は、サンプラーＳを地盤に打ち込んだ距離を打撃距離として検出する。この回転センサー８０（図５参照）は、打撃機構６におけるハンマーチャック昇降機構（図示省略）が有するスプロケット（図示省略）の回転量を測定することで、ハンマーチャック６４の初期位置からの移動距離を打撃距離として検出する。そして、回転センサー８０（図５参照）は、検出した打撃距離を信号にして制御盤８（図５参照）に送信する。

近接センサー８１（図５参照）は、ハンマーチャック６４に内蔵されている。この近接センサー８１（図５参照）は、ハンマーチャック６４がハンマー６１を保持した時に、ハンマーチャック６４がハンマー６１に近接したことを検出し、また、ハンマーチャック６４がハンマー６１の保持を解除した時に、ハンマーチャック６４がハンマー６１に近接しなくなったことを検出する。そして、近接センサー８１（図５参照）は、検出した結果を信号にして制御盤８（図５参照）に送信する。

図５に示す制御盤８は、回転センサー８０、近接センサー８１及び操作部９から送信される信号に基づいて、標準貫入試験装置１を統括的に制御する。具体的に、制御盤８は、データロガー８２と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）８３と、を有している。

データロガー８２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの記録媒体によって構成されている。このデータロガー８２には、ＣＰＵ８３が各種処理を実行するための処理プログラムと各種処理を実行する際に用いられる各種データ及び各種フラグが記憶されている。

ＣＰＵ８３は、データロガー８２に記憶された処理プログラムを実行することによって、カウンター８４及び算出部８５等として機能する。

カウンター８４は、サンプラーＳを地盤に打ち込んだ回数を打撃回数としてカウントする。このカウンター８４は、近接センサー８１から送信される信号に基づいて、ハンマー６１（図２等参照）の自由落下の回数を打撃回数としてカウントする。そして、カウンター８４は、カウントした打撃回数を信号にして算出部８５に送信する。

算出部８５は、回転センサー８０から信号として送信された打撃距離が所定値（例えば、３００ｍｍ）に達したことを契機に、カウンター８４から信号として送信された打撃回数をＮ値として算出する。すなわち、算出部８５は、回転センサー８０で検出された打撃距離が所定値に達したことを契機に、カウンター８４でカウントされた打撃回数をＮ値として算出する。

操作部９は、標準貫入試験装置１を動作させるために各種操作が行われる。この操作部９は、各種操作が行われることで、各種信号を制御盤８に送信する。

次に、図６〜図９を用いて、標準貫入試験装置１による標準貫入試験方法の流れを説明する。図６は、図１の標準貫入試験装置１による標準貫入試験方法の流れを説明するフローチャートである。

図７は、図１の標準貫入試験装置１による掘削手順を説明する概略図である。図７（Ａ）は、掘削具Ｄを設置した状態を示す。図７（Ｂ）は、掘削具ＤにロッドＲを接続した状態を示す。図７（Ｃ）は、掘削開始時の状態を示す。図７（Ｄ）は、掘削終了時の状態を示す。図７（Ｅ）は、掘削具Ｄを地上に引き上げた状態を示す。図７（Ｆ）は、ロッドＲを退避させた状態を示す。図７（Ｇ）は、掘削機構３及びロッド支持機構４を退避させた状態を示す。図７（Ｈ）は、掘削具Ｄを撤去した状態を示す。

図８は、図７に示す掘削手順に続く手順であり、且つ、図１の標準貫入試験装置１による打撃手順を説明する概略図である。図８（Ａ）は、ロッドＲが接続されているサンプラーＳを穴に設置した状態を示す。図８（Ｂ）は、サンプラーＳに接続されているロッドＲに打撃機構６を接続した状態を示す。図８（Ｃ）は、ハンマー６１を所定の高さまで上昇させた状態を示す。図８（Ｄ）は、ハンマー６１を自由落下させて当該ハンマー６１がアンビル６２を打撃した直後の状態を示す。図８（Ｅ）は、Ｎ値測定後の状態を示す。図８（Ｆ）は、打撃機構６を退避させた状態を示す。図８（Ｇ）は、サンプラーＳ及びロッドＲを撤去した状態を示す。

図９は、図８に示す打撃手順に続く手順であり、且つ、図１に示す標準貫入試験装置１による掘削手順を説明する概略図である。図９（Ａ）は、ロッドＲが接続されている掘削具Ｄを設置した状態を示す。図９（Ｂ）は、掘削具Ｄに接続されているロッドＲに、退避させていたロッドＲを接続した状態を示す。図９（Ｃ）は、掘削開始時の状態を示す。図９（Ｄ）は、掘削終了時の状態を示す。図９（Ｅ）は、掘削具Ｄを地上に引き上げた状態を示す。図９（Ｆ）は、ロッドＲを退避させた状態を示す。図９（Ｇ）は、掘削機構３及びロッド支持機構４を退避させた状態を示す。図９（Ｈ）は、掘削具Ｄを撤去した状態を示す。

図６に示すように、標準貫入試験装置１（図１〜図４参照）による標準貫入試験方法は、掘削工程Ｓ１００と、測定工程Ｓ２００と、を備え、必要に応じた回数だけ掘削工程Ｓ１００及び測定工程Ｓ２００を交互に繰り返す。

掘削工程Ｓ１００では、打撃機構６を測定位置から退避させておき、測定位置に配置させた掘削機構３で穴を掘削する。測定工程Ｓ２００では、掘削機構３を測定位置から退避させておき、測定位置Ｓ２００に配置させた打撃機構６でＮ値を求める。

まず、最初に行う掘削工程Ｓ１００では、図７（Ａ）〜図７（Ｇ）に示す掘削手順で作業を行う。

図７（Ａ）に示すように、打撃機構６を測定位置から退避させると共に掘削機構３を測定位置に配置させた上で、掘削具Ｄを地上に立設させてから当該掘削具Ｄを掘削具支持機構５で保持させる。

図７（Ｂ）に示すように、互いに連結させた３本のロッドＲを掘削機構３に上方から挿入させてから当該ロッドＲの下部に掘削具Ｄを接続させると共に、当該ロッドＲの上端に、ホースＨが接続されるスイベルジョイントＪを接続させる。

図７（Ｃ）に示すように、掘削機構３でロッドＲを保持すると共に掘削具支持機構５による掘削具Ｄの保持を解除することで、掘削を開始することが可能になる。

図７（Ｄ）に示すように、掘削機構３でロッドＲを回転させながら下降させて掘削具Ｄで地盤に穴を掘削する。掘削に際しては、必要に応じて、ホースＨ及びロッドＲを経由させて掘削具Ｄから泥水を供給する。

図７（Ｅ）に示すように、ロッドチャック４１でロッドＲを保持すると共に掘削機構３によるロッドＲの保持を解除した上で、ロッド支持機構４でロッドＲを上方に移動させて掘削具Ｄを地上に引き上げてから、掘削具支持機構５で掘削具Ｄを保持する。

図７（Ｆ）に示すように、ロッドチャック４１でロッドＲを回転させることで当該ロッドＲを掘削具Ｄから外した上で、ロッド支持機構４でロッドＲを上方に退避させる。

図７（Ｇ）に示すように、掘削機構３及びロッド支持機構４を測定位置から退避させる。

図７（Ｈ）に示すように、掘削具支持機構５による掘削具Ｄの保持を解除して当該掘削具Ｄを撤去する。

また、測定位置Ｓ２００では、図８（Ａ）〜図８（Ｇ）に示す打撃手順で作業を行う。

図８（Ａ）に示すように、掘削機構３を測定位置から退避させてから、１本分のロッドＲが地上に配置されるように、ロッドＲが接続されているサンプラーＳを穴に立設させる。

図８（Ｂ）に示すように、打撃機構６を測定位置に配置させてから、サンプラーＳに接続されているロッドＲに打撃機構６を接続させる。

図８（Ｃ）に示すように、ハンマーチャック６４がこぶ６０ａに到達する所定の高さまでハンマー６１を上昇させることで、ハンマーチャック６４によるハンマー６１の保持が解除されて、ハンマー６１が自由落下を開始する。

図８（Ｄ）に示すように、自由落下したハンマー６１がアンビル６２を打撃することで、その打撃による衝撃がロッドＲを経由してサンプラーＳに伝達され、サンプラーＳが地盤に打ち込まれる。

図８（Ｅ）に示すように、サンプラーＳが所定の深度に達するまでハンマー６１による打撃を繰り返すことで、制御盤８でＮ値が求められる。

図８（Ｆ）に示すように、サンプラーＳに接続されているロッドＲと、打撃機構６との接続を解除してから、当該打撃機構６を測定位置から退避させる。

図８（Ｇ）に示すように、吊上げ機構７を用いてサンプラーＳ及びロッドＲを撤去する。

また、繰り返し行う掘削工程Ｓ１００では、図９（Ａ）〜図９（Ｇ）に示す掘削手順で
作業を行う。

図９（Ａ）に示すように、ロッドＲが接続されている掘削具Ｄを穴に立設させてから当該ロッドＲを掘削具支持機構５で保持させると共に、掘削機構３を測定位置に配置させる。

図９（Ｂ）に示すように、上方に退避させていたロッドＲをロッド支持機構４で下方に移動させた上で、掘削機構３で当該ロッドＲを保持すると共にロッドチャック４１によるロッドＲの保持を解除してから掘削機構３でロッドＲを回転させることで、掘削具Ｄに接続されているロッドＲに、上方に退避させていたロッドＲを接続させる。

図９（Ｃ）に示すように、掘削具支持機構５によるロッドＲの保持を解除することで、掘削を開始することが可能になる。

図９（Ｄ）に示すように、掘削機構３でロッドＲを回転させながら下降させて掘削具Ｄで地盤に穴を掘削する。掘削に際しては、必要に応じて、ホースＨ及びロッドＲを経由させて掘削具Ｄから泥水を供給する。

図９（Ｅ）に示すように、ロッドチャック４１でロッドＲを保持すると共に掘削機構３によるロッドＲの保持を解除した上で、ロッド支持機構４でロッドＲを上方に移動させて掘削具Ｄを地上に引き上げてから、掘削具支持機構５で掘削具Ｄを保持する。

図９（Ｆ）に示すように、ロッドチャック４１でロッドＲを回転させることで当該ロッドＲを掘削具Ｄから外した上で、ロッド支持機構４でロッドＲを上方に退避させる。

図９（Ｇ）に示すように、掘削機構３及びロッド支持機構４を測定位置から退避させる。

図９（Ｈ）に示すように、掘削具支持機構５による掘削具Ｄの保持を解除して当該掘削具Ｄを撤去する。

このように、標準貫入試験装置１は、深度に応じた本数のロッドＲを互いに連結された状態で使用する装置である。この標準貫入試験装置１は、Ｎ値を求める測定位置から退避可能に設けられており、掘削具Ｄが下部に接続されているロッドＲを保持し又は解除すると共に、測定位置において、保持しているロッドＲを回転させながら下降させて掘削具Ｄで地盤に穴を掘削する掘削機構３と、測定位置から退避可能に設けられており、測定位置において、穴に配置されているサンプラーＳにロッドＲを介して接続されてサンプラーＳを地盤に打ち込んでＮ値を求める打撃機構６と、サンプラーＳを地盤に打ち込んだ距離を打撃距離として検出する回転センサー８０と、サンプラーＳを地盤に打ち込んだ回数を打撃回数としてカウントするカウンター８４と、回転センサー８０で検出された打撃距離が所定値に達したことを契機に、カウンター８４でカウントされた打撃回数をＮ値として算出する算出部８５と、を備え、打撃機構６は、サンプラーＳが下部に接続されているロッドＲに接続されるガイドロッド６０と、ガイドロッド６０に沿って自由落下するハンマー６１と、サンプラーＳが下部に接続されているロッドＲと、ガイドロッド６０と、の間に介在して、自由落下したハンマー６１に打撃されるアンビル６２と、ガイドロッド６０の脇に立設されるガイドロッド用リーダ６３と、ガイドロッド用リーダ６３に沿って移動可能に設けられており、ハンマー６１を保持し又は解除すると共に、保持したハンマー６１を上方に移動させてから当該ハンマー６１を自由落下させるハンマーチャック６４と、を有し、回転センサー８０は、ハンマーチャック６４の初期位置からの移動距離を打撃距離として検出し、カウンター８４は、ハンマー６１の自由落下の回数を打撃回数としてカウントする。

したがって、標準貫入試験装置１によれば、地盤に穴を掘削した後、掘削機構３を退避させると共に打撃機構６を測定位置に配置することで、Ｎ値を求めることができる。そして、標準貫入試験装置１によれば、Ｎ値を求めた後、打撃機構６を退避させると共に掘削機構３を測定位置に配置することで、地盤に穴を掘削することができる。これにより、手作業が減るので、標準貫入試験の作業の負担を軽減することができる。

また、標準貫入試験装置１によれば、ハンマー６１を上方に移動させてから当該ハンマー６１を自由落下させるハンマーチャック６４と、ハンマーチャック６４の初期位置からの移動距離を打撃距離として検出する回転センサー８０と、ハンマー６１の自由落下の回数を打撃回数としてカウントするカウンター８４と、回転センサー８０で検出された打撃距離が所定値に達したことを契機に、カウンター８４でカウントされた打撃回数をＮ値として算出する算出部８５と、等を有しているので、手作業を省いてＮ値を求めることができる。これにより、標準貫入試験の作業の負担を軽減することができる。

また、標準貫入試験装置１によれば、ロッドＲが貫通するように当該ロッドＲをロッドチャック４１で保持し、ロッドチャック４１で保持したロッドＲを上方に移動させて掘削具Ｄを地上に引き上げるので、連結されたロッドＲの本数が多くなった場合であっても対応することができる。

また、標準貫入試験装置１は、地上に引き上げられた掘削具を保持し又は解除する掘削支持機構５を備えている。

したがって、標準貫入試験装置１によれば、掘削具支持機構５で掘削具Ｄを保持してから掘削機構３でロッドＲを回転させることで、掘削具ＤをロッドＲから外すことができる。これにより、手作業が減るので、標準貫入試験の作業の負担を軽減することができる。

また、標準貫入試験方法は、標準貫入試験装置１を用いてＮ値を求める方法であって、打撃機構６を測定位置から退避させておき、測定位置に配置させた掘削機構３で穴を掘削する掘削工程Ｓ１００と、掘削機構３を測定位置から退避させておき、測定位置に配置させた打撃機構６でＮ値を求める測定工程Ｓ２００と、を備え、掘削工程Ｓ１００及び測定工程Ｓ２００を交互に繰り返す。

したがって、標準貫入試験装置１による標準貫入試験方法によれば、掘削工程Ｓ１００及び測定工程Ｓ２００を交互に繰り返すことで、作業の負担を軽減しつつ、複数の深度のＮ値を順々に測定することができる。

本発明は、上記各実施形態に限られるものではなく、その趣旨及び技術思想を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。すなわち、各構成の位置、大きさ、長さ、数量、形状、材質などは適宜変更できる。

例えば、上記実施形態において、標準貫入試験装置１が備えている回転センサー８０は、打撃機構６におけるハンマーチャック昇降機構（図示省略）が有するスプロケット（図示省略）の回転量を測定することで、ハンマーチャック６４の初期位置からの移動距離を打撃距離として検出する場合を例に説明したが、本発明は標準貫入試験装置１が回転センサー８０を備えていることに限定されず、標準貫入試験装置１は、サンプラーＳを地盤に打ち込んだ距離を打撃距離として検出する何らかのセンサーを備えているものであってもよい。

あるいは、上記実施形態において、標準貫入試験装置１が備えているカウンター８４は、近接センサー８１から送信される信号に基づいて、ハンマー６１の自由落下の回数を打撃回数としてカウントする場合を例に説明したが、本発明は標準貫入試験装置１がカウンター８４を備えていることに限定されず、標準貫入試験装置１は、ハンマー６１の自由落下の回数を打撃回数としてカウントする何らかのカウンターを備えているものであってもよい。

１ 標準貫入試験装置
２ ベースマシン
２０ ベース本体
２１ スライドフレーム
２２ キャタピラ
２３ アウトリガ
３ 掘削機構
４ ロッド支持機構
４０ ロッド用リーダ
４１ ロッドチャック
５ 掘削具支持機構（掘削具チャック）
６ 打撃機構
６０ ガイドロッド
６０ａ こぶ
６１ ハンマー
６２ アンビル
６３ ガイドロッド用リーダ
６４ ハンマーチャック
６５ 旋回支柱
６６ 起伏機構
７ 吊上げ機構
７０ ウインチ
７１ ワイヤー
７２ 滑車
７３ フック
８ 制御盤
８０ 回転センサー（センサー）
８１ 近接センサー
８２ データロガー
８３ ＣＰＵ
８４ カウンター
８５ 算出部
９ 操作部
Ｒ ロッド
Ｄ 掘削具
Ｓ サンプラー
Ｊ スイベルジョイント
Ｈ ホース
ＦＲ 前方
ＵＲ 上方
Ｓ１００ 掘削工程
Ｓ２００ 測定工程

Claims (4)

1. 深度に応じた本数のロッドを互いに連結させた状態で使用する標準貫入試験装置であって、
   Ｎ値を求める測定位置から退避可能に設けられており、掘削具が下部に接続されている前記ロッドが貫通するように該ロッドを保持し、前記測定位置において、保持している前記ロッドを回転させながら下降させて前記掘削具で地盤に穴を掘削すると共に、前記測定位置から退避する際、前記ロッドの保持を解除する掘削機構と、
   前記測定位置から退避可能に設けられており、前記測定位置において、前記穴に配置されているサンプラーに前記ロッドを介して接続されて前記サンプラーを地盤に打ち込んでＮ値を求める打撃機構と、
   前記サンプラーを地盤に打ち込んだ距離を打撃距離として検出するセンサーと、
   前記サンプラーを地盤に打ち込んだ回数を打撃回数としてカウントするカウンターと、
   前記センサーで検出された前記打撃距離が所定値に達したことを契機に、前記カウンターでカウントされた前記打撃回数をＮ値として算出する算出部と、を備え、
   前記打撃機構は、
   前記サンプラーが下部に接続されている前記ロッドに接続されるガイドロッドと、
   前記ガイドロッドに沿って自由落下するハンマーと、
   前記サンプラーが下部に接続されている前記ロッドと、前記ガイドロッドと、の間に介在して、自由落下した前記ハンマーに打撃されるアンビルと、
   前記ガイドロッドの脇に立設されるガイドロッド用リーダと、
   前記ガイドロッド用リーダに沿って移動可能に設けられており、前記ハンマーを保持し、保持した前記ハンマーを上方に移動させてから該ハンマーの保持を解除して該ハンマーを自由落下させるハンマーチャックと、を有し、
   前記センサーは、前記ハンマーチャックの初期位置からの移動距離を前記打撃距離として検出し、
   前記カウンターは、前記ハンマーの自由落下の回数を前記打撃回数としてカウントすることを特徴とする
   標準貫入試験装置。
2. 前記掘削機構が保持する前記ロッドの脇に立設されているロッド用リーダと、
   前記ロッド用リーダに沿って移動可能に設けられており、前記掘削機構が保持する前記ロッドが貫通するように該ロッドを保持し、前記掘削機構による前記ロッドの保持を解除した状態で自身が保持した前記ロッドを上方に移動させて前記掘削具を地上に引き上げると共に、前記掘削具で地盤に穴を掘削している際、前記ロッドの保持を解除するロッドチャックと、を備えていることを特徴とする
   請求項１に記載の標準貫入試験装置。
3. 地上に引き上げられた前記掘削具を保持する掘削具チャックを備えていることを特徴とする
   請求項２に記載の標準貫入試験装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の標準貫入試験装置を用いてＮ値を求める標準貫入試験方法であって、
   前記打撃機構を前記測定位置から退避させておき、前記測定位置に配置させた前記掘削機構で穴を掘削する掘削工程と、
   前記掘削機構を前記測定位置から退避させておき、前記測定位置に配置させた前記打撃機構でＮ値を求める測定工程と、を備え、
   前記掘削工程及び前記測定工程を交互に繰り返すことを特徴とする
   標準貫入試験方法。

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