JP6730173B2 - 土質測定方法及び土質測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、土質測定方法及び土質測定装置に関する。

盛土施工時における土質の品質管理の規定は（１）乾燥密度規定、（２）空気間隙率規定（飽和度規定）及び（３）強度特性規定の３種類に分別される。（１）乾燥密度規定及び（２）空気間隙率規定を満足することを評価するための試験として、密度計測（砂置換法、水置換法）及びＲＩ法が挙げられ、（３）強度特性規定を満足することを評価するための試験としてはコーン貫入試験及び平板載荷試験などが挙げられる。これらの品質管理手法は、狭い一地点のみの計測結果しか得られず、試験実施に時間を要する欠点がある。

そこで、施工現場の各所の土について乾燥密度を迅速に測定するための技術が提案されている。例えば、特許文献１に記載の方法では、試験場において、締固め試験が何度も行われ、締固めの回数ごとの土の含水比と乾燥密度との相関関係を示すグラフの曲線が取得される。既知の含水比と乾燥密度と体積含水率との相関関係と、締固めの回数ごとの土の含水比と乾燥密度との相関関係を示すグラフの曲線とに基づいて、締固めの回数ごとの土の体積含水率と乾燥密度との相関関係を示すグラフの曲線が取得される。

施工現場では、施工現場の土壌の体積含水率が測定される。施工現場での土の体積含水率は、土に電磁波を透過させ、電磁波が土を透過するときのインピーダンス又は伝搬速度と、電磁波が基準の媒質を透過するときのインピーダンス又は伝搬速度とに基づいて測定される。施工現場で土に行われた締固めの回数に対応する土の体積含水率と乾燥密度との相関関係を示すグラフの曲線上において、測定された体積含水率に対応する乾燥密度の値が当該土の乾燥密度として測定される。

特開２００７‐０１０５６８号公報

ところで、上記のような技術では、締固めの回数を特定しない限り、締固めの回数ごとに複数本取得した土の体積含水率と乾燥密度との相関関係を示すグラフの曲線を一本に特定することができず、土の乾燥密度を特定することができない。したがって、上記のような技術では、締固めの回数を特定せずに、土の乾燥密度と土の含水比とを測定することにより、締固めの効果を確認するようなことはできず、改善が望まれている。

そこで本発明は、締固めの回数を特定せずに、土の乾燥密度と土の含水比とを測定することができる土質測定方法及び土質測定装置を提供することを目的とする。

本発明は、土の抵抗率を測定する抵抗率測定工程と、土にマイクロ波を照射し、土から反射されたマイクロ波の強度を測定するマイクロ波反射強度測定工程と、マイクロ波反射強度測定工程により測定された土から反射されたマイクロ波の強度と、土から反射されたマイクロ波の強度と土の体積含水率との予め規定された第１の相関関係とにより、土の体積含水率を導出する体積含水率導出工程と、抵抗率測定工程により測定された土の抵抗率と、体積含水率導出工程により導出された土の体積含水率と、土の抵抗率と土の体積含水率と土の乾燥密度との予め規定された第２の相関関係とにより、土の乾燥密度を導出する乾燥密度導出工程と、体積含水率導出工程により導出された土の体積含水率と、乾燥密度導出工程により導出された土の乾燥密度と、土の体積含水率と土の乾燥密度と土の含水比との予め規定された第３の相関関係とにより、土の含水比を導出する含水比導出工程とを備えた土質測定方法である。

この構成によれば、抵抗率測定工程で土の抵抗率が測定され、マイクロ波反射強度測定工程で測定されたマイクロ波の強度と、土から反射されたマイクロ波の強度と土の体積含水率との予め規定された第１の相関関係とにより、体積含水率導出工程では土の体積含水率が導出される。抵抗率測定工程により測定された土の抵抗率と、体積含水率導出工程により導出された土の体積含水率と、土の抵抗率と土の体積含水率と土の乾燥密度との予め規定された第２の相関関係とにより、乾燥密度導出工程では、土の乾燥密度が導出される。さらに、体積含水率導出工程により導出された土の体積含水率と、乾燥密度導出工程により導出された土の乾燥密度と、土の体積含水率と土の乾燥密度と土の含水比との予め規定された第３の相関関係とにより、含水比導出工程では土の含水比が導出される。つまり、締固めの回数を特定しなくとも、第１の相関関係と第２の相関関係と第３の相関関係とにより、土の乾燥密度と含水比との両方を導出することができる。これにより、締固めの回数を特定せずに、土の乾燥密度と土の含水比とを測定することができる。

この場合、土を締固める締固め工程をさらに備え、抵抗率測定工程では、締固め工程後の土の抵抗率を測定し、マイクロ波反射強度測定工程では、締固め工程後の土から反射されたマイクロ波の強度を測定することが好適である。

この構成によれば、抵抗率測定工程では、締固め工程後の土の抵抗率が測定され、マイクロ波反射強度測定工程では、締固め工程後の土から反射されたマイクロ波の強度が測定されるため、乾燥密度導出工程では、締固め工程後の土の乾燥密度が導出され、含水比導出工程では、締固め工程後の土の含水比が導出されることになり、締固め工程の効果を確認することができる。

この場合、締固め工程は締固め機械により行われ、抵抗率測定工程では、締固め機械の進行方向の後方に配置された電極により締固め工程後の土の抵抗率を測定し、マイクロ波反射強度測定工程では、締固め機械の進行方向の後方に配置されたマイクロ波照射器とマイクロ波測定器とにより締固め工程後の土から反射されたマイクロ波の強度を測定することが好適である。

この構成によれば、抵抗率測定工程では、締固め機械の進行方向の後方に配置された電極により締固め工程後の土の抵抗率が測定され、マイクロ波反射強度測定工程では、締固め機械の進行方向の後方に配置されたマイクロ波照射器とマイクロ波測定器とにより締固め工程後の土から反射されたマイクロ波の強度が測定されるため、簡単な方法で締固め工程後の土の乾燥密度と含水比とを導出することができる。

この場合、抵抗率測定工程では、締固め機械の進行方向の後方に配置された一対の電極の間隔を調整することにより、締固め工程後の土の抵抗率を測定する深度を調整し、マイクロ波反射強度測定工程では、締固め機械の進行方向の後方に配置されたマイクロ波照射器の出力を調整することにより、締固め工程後の土から反射されたマイクロ波の強度を測定する深度を調整することが好適である。

この構成によれば、抵抗率測定工程では、締固め機械の進行方向の後方に配置された一対の電極の間隔を調整することにより、締固め工程後の土の抵抗率を測定する深度が調整され、マイクロ波反射強度測定工程では、締固め機械の進行方向の後方に配置されたマイクロ波照射器の出力を調整することにより、締固め工程後の土から反射されたマイクロ波の強度を測定する深度が調整されるため、簡単な方法で土の抵抗率と土から反射されたマイクロ波の強度を測定する深度とを調整することができる。

また、乾燥密度導出工程では、ＧＮＳＳ（Global NavigationSatellite System）測量により測位された締固め機械、電極、マイクロ波照射器及びマイクロ波測定器のいずれかの位置と、土の乾燥密度とを関連付けて導出し、含水比導出工程では、ＧＮＳＳ測量により測位された締固め機械、電極、マイクロ波照射器及びマイクロ波測定器のいずれかの位置と、土の含水比とを関連付けて導出することが好適である。

この構成によれば、乾燥密度導出工程では、ＧＮＳＳ測量により測位された締固め機械、電極、マイクロ波照射器及びマイクロ波測定器のいずれかの位置と、土の乾燥密度とが関連付けて導出され、含水比導出工程では、ＧＮＳＳ測量により測位された締固め機械、電極、マイクロ波照射器及びマイクロ波測定器のいずれかの位置と、土の含水比とが関連付けて導出されるため、締固め工程が行われた地点ごとの締固め工程の効果を確認することができる。

一方、本発明は、土の抵抗率を測定する抵抗率測定部と、土にマイクロ波を照射し、土から反射されたマイクロ波の強度を測定するマイクロ波反射強度測定部と、マイクロ波反射強度測定部により測定された土から反射されたマイクロ波の強度と、土から反射されたマイクロ波の強度と土の体積含水率との予め規定された第１の相関関係とにより、土の体積含水率を導出する体積含水率導出部と、抵抗率測定部により測定された土の抵抗率と、体積含水率導出部により導出された土の体積含水率と、土の抵抗率と土の体積含水率と土の乾燥密度との予め規定された第２の相関関係とにより、土の乾燥密度を導出する乾燥密度導出部と、体積含水率導出部により導出された土の体積含水率と、乾燥密度導出部により導出された土の乾燥密度と、土の体積含水率と土の乾燥密度と土の含水比との予め規定された第３の相関関係とにより、土の含水比を導出する含水比導出部とを備えた土質測定装置である。

この場合、土を締固める締固め部をさらに備え、抵抗率測定部は、締固め部により締固められた後の土の抵抗率を測定し、マイクロ波反射強度測定部は、締固め部により締固められた後の土から反射されたマイクロ波の強度を測定することが好適である。

この場合、締固め部は締固め機械により土を締固め、抵抗率測定部は、締固め機械の進行方向の後方に配置された電極により締固め機械により締固められた後の土の抵抗率を測定し、マイクロ波反射強度測定部は、締固め機械の進行方向の後方に配置されたマイクロ波照射器とマイクロ波測定器とにより締固め機械により締固められた後の土から反射されたマイクロ波の強度を測定することが好適である。

この場合、抵抗率測定部は、締固め機械の進行方向の後方に配置された一対の電極の間隔を調整することにより、締固め機械により締固められた後の土の抵抗率を測定する深度を調整し、マイクロ波反射強度測定部は、締固め機械の進行方向の後方に配置されたマイクロ波照射器の出力を調整することにより、締固め機械により締固められた後の土から反射されたマイクロ波の強度を測定する深度を調整することが好適である。

また、乾燥密度導出部は、ＧＮＳＳ（Global NavigationSatellite System）測量により測位された締固め機械、電極、マイクロ波照射器及びマイクロ波測定器のいずれかの位置と、土の乾燥密度とを関連付けて導出し、含水比導出部は、ＧＮＳＳ測量により測位された締固め機械、電極、マイクロ波照射器及びマイクロ波測定器のいずれかの位置と、土の含水比とを関連付けて導出することが好適である。

本発明の土質測定方法及び土質測定装置によれば、締固めの回数を特定せずに、土の乾燥密度と土の含水比とを測定することができる。

第１実施形態の土質測定装置の構成を示すブロック図である。 第１実施形態の土質測定方法の工程を示すフローチャートである。 （Ａ）は土の抵抗率を測定する深度が浅い場合の電極の間隔を示す図であり、（Ｂ）は土の抵抗率を測定する深度が（Ａ）よりも深い場合の電極の間隔を示す図である。 土から反射されたマイクロ波の強度と土の体積含水率との予め規定された第１の相関関係を示すグラフである。 一般的な砂を含む土における土の抵抗率と土の体積含水率と土の乾燥密度との予め規定された第２の相関関係を示すグラフである。 第２実施形態の土質測定装置の構成を示す側面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る土質測定方法及び土質測定装置の実施形態について詳細に説明する。図１に示すように、本発明の第１実施形態の土質測定装置１Ａは、ロードローラ等の締固め機械１１と一体化され、締固め機械１１により締固められた後の土の乾燥密度と含水比とを導出することによって、締固め機械１１による締固めの効果を確認する。

土質測定装置１Ａは、抵抗率測定部２、マイクロ波反射強度測定部３、体積含水率導出部４、乾燥密度導出部５、含水比導出部６、締固め部７、締固め機械１１、電極１２、マイクロ波照射器１３、マイクロ波測定器１４、ＧＮＳＳ測量部１５及びディスプレイ１６を備える。抵抗率測定部２、マイクロ波反射強度測定部３、体積含水率導出部４、乾燥密度導出部５及び含水比導出部６は、ＣＰＵ[CentralProcessing Unit]、ＲＯＭ[Read Only Memory]、ＲＡＭ[Random Access Memory]等を有する電子制御ユニットである。電子制御ユニットでは、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＣＰＵで実行することで、後述する各種の制御及び演算を実行する。

抵抗率測定部２は、土の抵抗率を測定する。抵抗率測定部２は、締固め機械１１の進行方向Ｔの後方に配置された電極１２により締固め機械１１により締固められた後の土の抵抗率を測定する。電極１２は、例えば、締固め機械１１の進行に伴い土の上を転がりながら締固め機械１１と一緒に移動可能な円板、円柱、多角形板又は多角柱の形状を有するローラ型（車輪型）の電極である。

例えば、４つのローラ型の電極１２が、締固め機械１１の幅方向に並列に配置され、ウェンナー法により土の抵抗率が測定される。４つのローラ型の電極１２は、互いにその間隔を拡大自在及び縮小自在である。後述するように、抵抗率測定部２は、締固め機械１１の進行方向Ｔの後方に配置された一対のローラ型の電極１２の間隔を調整することにより、締固め機械１１により締固められた後の土の抵抗率を測定する深度を調整する。土質測定装置１Ａは、ローラ型の電極１２が土の表面から飛び跳ねないように土の表面に所定の力で押し付ける不図示のサスペンション及び錘のいずれかを備える。

マイクロ波反射強度測定部３は、土にマイクロ波を照射し、土から反射されたマイクロ波の強度を測定する。マイクロ波反射強度測定部３は、締固め機械１１の進行方向Ｔの後方に配置されたマイクロ波照射器１３とマイクロ波測定器１４とにより締固め機械１１により締固められた後の土から反射されたマイクロ波の強度を測定する。マイクロ波照射器１３は、例えば、マグネトロン及び導波管等により構成されている。マイクロ波照射器１３は、土に照射するマイクロ波の出力（振幅及び周波数の少なくともいずれか）を調整自在である。後述するように、マイクロ波反射強度測定部３は、締固め機械１１の進行方向Ｔの後方に配置されたマイクロ波照射器１３の出力を調整することにより、締固め機械１１により締固められた後の土から反射されたマイクロ波の強度を測定する深度を調整する。マイクロ波測定器１４は、例えば、導波管及びダイオード等により構成されている。

体積含水率導出部４は、後述するように、マイクロ波反射強度測定部３により測定された土から反射されたマイクロ波の強度と、土から反射されたマイクロ波の強度と土の体積含水率との予め規定された第１の相関関係とにより、土の体積含水率を導出する。なお、土の体積含水率とは、土の体積に対する土に含まれる水の体積の割合を意味し、本実施形態では、百分率で表示される。

乾燥密度導出部５は、後述するように、抵抗率測定部２により測定された土の抵抗率と、体積含水率導出部４により導出された土の体積含水率と、土の抵抗率と土の体積含水率と土の乾燥密度との予め規定された第２の相関関係とにより、土の乾燥密度を導出する。なお、土の乾燥密度とは、土の体積に対する土に含まれる土粒子の質量の割合を意味する。また、乾燥密度導出部５は、ＧＮＳＳ測量部１５によるＧＮＳＳ（GlobalNavigation Satellite System）測量により測位された締固め機械１１、電極１２、マイクロ波照射器１３及びマイクロ波測定器１４のいずれかの位置と、土の乾燥密度とを関連付けて導出し、導出した結果をディスプレイ１６に表示する。

含水比導出部６は、後述するように、体積含水率導出部４により導出された土の体積含水率と、乾燥密度導出部５により導出された土の乾燥密度と、土の体積含水率と土の乾燥密度と土の含水比との予め規定された第３の相関関係とにより、土の含水比を導出する。なお、土の含水比とは、土に含まれる土粒子の質量に対する土に含まれる水の質量の割合を意味し、本実施形態では、百分率で表示される。また、含水比導出部６は、ＧＮＳＳ測量部１５によるＧＮＳＳ測量により測位された締固め機械１１、電極１２、マイクロ波照射器１３及びマイクロ波測定器１４のいずれかの位置と、土の含水比とを関連付けて導出し、導出した結果をディスプレイ１６に表示する。

ＧＮＳＳ測量部１５は、３個以上の衛星から信号を受信することにより、締固め機械１１等の位置（例えば締固め機械１１等の緯度及び経度）を測位する。なお、ＧＮＳＳ測量部１５によるＧＮＳＳ測量に替えて、光学測量機能による自動追尾ＴＳ（Total Station）により締固め機械１１等の位置を測位してもよい。ディスプレイ１６は、例えば、液晶ディスプレイであり、乾燥密度導出部５及び含水比導出部６からの指令信号により、地図上の位置と土の乾燥密度と土の含水比とを関連付けて表示する。

締固め部７は、締固め機械１１を制御しつつ、締固め機械１１により土を締固める。締固め機械１１には、ロードローラ、タイヤローラ、タンピングローラ、振動ローラ、マカダムローラ、コンバインドローラ及びハンドガイドローラ等のローラ系の機械や、プレートコンパクタ及びタンパ等の平板式の機械を適用することができる。

以下、本実施形態の土質測定方法について説明する。図２に示すように、土質測定装置１Ａの締固め部７により、土を締固める締固め工程が行われる（Ｓ１）。締固め工程は締固め部７によって制御された締固め機械１１により行われる。土質測定装置１Ａの抵抗率測定部２により、土の抵抗率を測定する抵抗率測定工程が行われる（Ｓ２）。抵抗率測定工程では、締固め機械１１の進行方向の後方に配置された電極１２により締固め工程後の土の抵抗率が測定される。

図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、抵抗率測定工程では、締固め機械１１の進行方向Ｔの後方に配置された一対の電極１２の間隔ｄ１，ｄ２を調整することにより、締固め工程後の土Ｓの抵抗率を測定する深度Ｄ１，Ｄ２を調整する。図３（Ａ）に示すように、電極１２の間隔ｄ１を短くすると、浅い深度Ｄ１の測定箇所Ｐ１における土Ｓの抵抗率を測定することができる。また、図３（Ｂ）に示すように、電極１２の間隔ｄ２を長くすると、深度Ｄ１よりも深い深度Ｄ２の測定箇所Ｐ２における土Ｓの抵抗率を測定することができる。なお、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）の例では、ウェンナー法による抵抗率の測定の例を示したが、他の４極法や、２極法及び３極法も同様に適用することができる。

抵抗率測定工程と並行して、土質測定装置１Ａのマイクロ波反射強度測定部３により、土にマイクロ波を照射し、土から反射されたマイクロ波の強度を測定するマイクロ波反射強度測定工程が行われる（Ｓ３）。マイクロ波反射強度測定工程では、締固め機械１１の進行方向Ｔの後方に配置されたマイクロ波照射器１３とマイクロ波測定器１４とにより締固め工程後の土から反射されたマイクロ波の強度が測定される。マイクロ波反射強度測定工程では、締固め機械１１の進行方向Ｔの後方に配置されたマイクロ波照射器１３の出力を調整することにより、締固め工程後の土から反射されたマイクロ波の強度を測定する深度が調整される。

土質測定装置１Ａの体積含水率導出部４により、マイクロ波反射強度測定工程により測定された土から反射されたマイクロ波の強度と、土から反射されたマイクロ波の強度と土の体積含水率との予め規定された第１の相関関係とにより、土の体積含水率を導出する体積含水率導出工程が行われる（Ｓ４）。

土から反射されたマイクロ波の強度と土の体積含水率とは、図４に示すような第１の相関関係があることが確認されている。図４のＣ２０＿８０％とは、土が日本工業規格のＪＩＳ Ａ ５００１に規定されているＣ２０のクラッシャランであって、その締固め度が８０［％］であることを示し、稲城砂＿８０％とは、土が稲城砂であって、その締固め度が８０［％］であることを示している。図４に示すように、近似直線により、土から反射されたマイクロ波の強度と土の体積含水率との第１の相関関係が規定される。体積含水率導出部４は、近似直線においてマイクロ波反射強度測定工程により測定された土から反射されたマイクロ波の強度に対応する体積含水率を当該土の体積含水率として導出する。

土質測定装置１Ａの乾燥密度導出部５により、抵抗率測定工程により測定された土の抵抗率と、体積含水率導出工程により導出された土の体積含水率と、土の抵抗率と土の体積含水率と土の乾燥密度との予め規定された第２の相関関係とにより、土の乾燥密度を導出する乾燥密度導出工程が行われる（Ｓ５）。

土の抵抗率と土の体積含水率と土の乾燥密度とは、同じ体積含水率の土について整理すると、図５に示すような第２の相関関係があることが確認されている。図５のθ＝２０とは、土の体積含水率θが２０［％］である土の抵抗率と乾燥密度との第２の相関関係を示す線を意味する。図５の等しい体積含水率における土の抵抗率と乾燥密度との第２の相関関係を示す線は、例えば、締固め工程が行われる土と類似の組成を有する試料に対して、予め試料の含水比と乾燥密度とを変化させつつ、抵抗率を測定することにより、取得することができる。図５において、体積含水率導出工程により導出された体積含水率により、当該体積含水率における土の抵抗率と乾燥密度との第２の相関関係を示す線が決定される。乾燥密度導出部５は、当該第２の相関関係を示す線において抵抗率測定工程により想定された土の抵抗率に対応する乾燥密度を当該土の乾燥密度として導出する。

土質測定装置１Ａの含水比導出部６により、体積含水率導出工程により導出された土の体積含水率と、乾燥密度導出工程により導出された土の乾燥密度と、土の体積含水率と土の乾燥密度と土の含水比との予め規定された第３の相関関係とにより、土の含水比を導出する含水比導出工程が行われる（Ｓ６）。土の体積含水率θ［％］、土の乾燥密度ρ_ｄ［ｇ／ｃｍ^３］及び含水比ｗ［％］の間には、以下の式（１）に示す第３の相関関係があることが知られている。含水比導出部６は、体積含水率導出工程により導出された土の体積含水率θと乾燥密度導出工程により導出された土の乾燥密度ρ_ｄとを式（１）に代入することにより、当該土の含水比ｗを導出する。

乾燥密度導出工程では、ＧＮＳＳ測量部１５によるＧＮＳＳ測量により測位された締固め機械１１、電極１２、マイクロ波照射器１３及びマイクロ波測定器１４のいずれかの位置と、土の乾燥密度ρ_ｄとが関連付けて導出され、含水比導出工程では、ＧＮＳＳ測量部１５によるＧＮＳＳ測量により測位された締固め機械１１、電極１２、マイクロ波照射器１３及びマイクロ波測定器１４のいずれかの位置と、土の含水比ｗとが関連付けて導出される。乾燥密度ρ_ｄ及び含水比ｗが導出された位置と、乾燥密度ρ_ｄ及び含水比ｗとは、締固め機械１１の操作員に対してディスプレイ１６により地図情報と併せて表示される。これにより、締固め機械１１の操作員は、締固めの作業を行いつつ締固めの作業の効果を確認することができる。

本実施形態では、抵抗率測定工程で土の抵抗率が測定され、マイクロ波反射強度測定工程で測定されたマイクロ波の強度と、土から反射されたマイクロ波の強度と土の体積含水率との予め規定された第１の相関関係とにより、体積含水率導出工程では土の体積含水率が導出される。抵抗率測定工程により測定された土の抵抗率と、体積含水率導出工程により導出された土の体積含水率と、土の抵抗率と土の体積含水率と土の乾燥密度との予め規定された第２の相関関係とにより、乾燥密度導出工程では、土の乾燥密度が導出される。さらに、体積含水率導出工程により導出された土の体積含水率と、乾燥密度導出工程により導出された土の乾燥密度と、土の体積含水率と土の乾燥密度と土の含水比との予め規定された第３の相関関係とにより、含水比導出工程では土の含水比が導出される。つまり、締固めの回数を特定しなくとも、第１の相関関係と第２の相関関係と第３の相関関係とにより、土の乾燥密度と含水比との両方を導出することができる。これにより、締固めの回数を特定せずに、土の乾燥密度と土の含水比とを測定することができる。したがって、測定の効率が向上するため、測定に要する時間を著しく短縮することができる。

また、本実施形態によれば、抵抗率測定工程では、締固め工程後の土の抵抗率が測定され、マイクロ波反射強度測定工程では、締固め工程後の土から反射されたマイクロ波の強度が測定されるため、乾燥密度導出工程では、締固め工程後の土の乾燥密度が導出され、含水比導出工程では、締固め工程後の土の含水比が導出されることになり、締固め工程の効果を確認することができる。

また、本実施形態によれば、抵抗率測定工程では、締固め機械１１の進行方向Ｔの後方に配置された電極１２により締固め工程後の土の抵抗率が測定され、マイクロ波反射強度測定工程では、締固め機械の進行方向Ｔの後方に配置されたマイクロ波照射器１３とマイクロ波測定器１４とにより締固め工程後の土から反射されたマイクロ波の強度が測定されるため、簡単な方法で締固め工程後の土の乾燥密度と含水比とを導出することができる。これにより、締固め機械１１による締固めの直後の土の乾燥密度と含水比とを即時に測定することができる。

また、本実施形態によれば、抵抗率測定工程では、締固め機械１１の進行方向Ｔの後方に配置された一対の電極１２の間隔を調整することにより、締固め工程後の土の抵抗率を測定する深度が調整され、マイクロ波反射強度測定工程では、締固め機械１１の進行方向Ｔの後方に配置されたマイクロ波照射器１３の出力を調整することにより、締固め工程後の土から反射されたマイクロ波の強度を測定する深度が調整されるため、簡単な方法で土の抵抗率と土から反射されたマイクロ波の強度を測定する深度とを調整することができる。

また、本実施形態によれば、乾燥密度導出工程では、ＧＮＳＳ測量により測位された締固め機械１１、電極１２、マイクロ波照射器１３及びマイクロ波測定器１４のいずれかの位置と、土の乾燥密度とが関連付けて導出され、含水比導出工程では、ＧＮＳＳ測量により測位された締固め機械１１、電極１２、マイクロ波照射器１３及びマイクロ波測定器１４のいずれかの位置と、土の含水比とが関連付けて導出されるため、締固め工程が行われた地点ごとの締固め工程の効果を確認することができる。これにより、従来の方法では、狭い一地点のみの計測結果しか得られなかったのに対し、より広い面での計測結果が得られ、面での締固めの効果の管理が可能となる。

以下、本発明の第２実施形態について説明する。上記第１実施形態では、土の抵抗率を測定する電極１２や、土から反射されたマイクロ波の強度を測定するためのマイクロ波照射器１３及びマイクロ波測定器１４は、締固め機械１１と一体化されていたが、電極１２等を締固め機械１１と一体化できない場合には、本実施形態を適用することができる。図６に示すように、本実施形態の土質測定装置１Ｂでは、電極１２、マイクロ波照射器１３及びマイクロ波測定器１４は、締固め機械１１の進行方向Ｔの後方を追従走行する走行計測機器２０に備えられている。

走行計測機器２０は、締固め機械１１との距離を計測する距離センサ１７を備える。距離センサ１７は、ミリ波又は超音波等を前方の締固め機械１１に放射し、締固め機械１１から反射されたミリ波又は超音波等を検出することにより、締固め機械１１と走行計測機器２０との距離を計測する。電極１２は、不図示の駆動装置により回転させられ、締固め機械１１と走行計測機器２０との距離を予め設定された長さに保つ。なお、走行計測機器２０は、駆動装置を備えず、締固め機械１１から牽引装置等により、予め設定された距離をおいて牽引されてもよい。

走行計測機器２０は、ＧＮＳＳ測量部１５を備える。また、走行計測機器２０は、無線送信機１８を備える。電極１２により測定された土Ｓの抵抗率、マイクロ波測定器１４により測定された土から反射されたマイクロ波の強度及びＧＮＳＳ測量部１５により測位された走行計測機器２０の位置（電極１２、マイクロ波照射器１３及びマイクロ波測定器１４の位置）に関する情報は、無線送信機１８による無線通信により締固め機械１１の無線受信機１９に送信される。

締固め機械１１の側は、電極１２、マイクロ波照射器１３、マイクロ波測定器１４及びＧＮＳＳ測量部１５を備えず、無線受信機１９を備えている以外は、上記第１実施形態の土質測定装置１Ａと同様の構成を有する。乾燥密度導出部５は、ＧＮＳＳ測量部１５によるＧＮＳＳ測量により測位された締固め機械１１、電極１２、マイクロ波照射器１３及びマイクロ波測定器１４のいずれかの位置と、土の乾燥密度とを関連付けて導出し、導出した結果をディスプレイ１６に表示する。含水比導出部６は、ＧＮＳＳ測量部１５によるＧＮＳＳ測量により測位された締固め機械１１、電極１２、マイクロ波照射器１３及びマイクロ波測定器１４のいずれかの位置と、土の含水比とを関連付けて導出し、導出した結果をディスプレイ１６に表示する。以上の構成によっても、上記第１実施形態の土質測定装置１Ａと同様の効果を奏する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく様々な形態で実施される。例えば、上記実施形態では、土の締固め後の土の乾燥密度と含水比とを測定する態様を中心に説明したが、本発明は、土の締固めが行われるか否かに関わらず、土の乾燥密度と含水比とを測定可能である。また、電極１２は、ローラ型の電極に限定されず、他のプローブ型の電極により土の抵抗率が測定されてもよい。

１Ａ，１Ｂ…土質測定装置、２…抵抗率測定部、３…マイクロ波反射強度測定部、４…体積含水率導出部、５…乾燥密度導出部、６…含水比導出部、７…締固め部、１１…締固め機械、１２…電極、１３…マイクロ波照射器、１４…マイクロ波測定器、１５…ＧＮＳＳ測量部、１６…ディスプレイ、１７…距離センサ、１８…無線送信機、１９…無線受信機、２０…走行計測機器、Ｓ…土、Ｔ…進行方向、ｄ１，ｄ２…間隔、Ｄ１，Ｄ２…深度、Ｐ１，Ｐ２…測定箇所。

Claims (10)

1. 土の抵抗率を測定する抵抗率測定工程と、
   前記土にマイクロ波を照射し、前記土から反射された前記マイクロ波の強度を測定するマイクロ波反射強度測定工程と、
   前記マイクロ波反射強度測定工程により測定された前記土から反射された前記マイクロ波の強度と、前記土から反射された前記マイクロ波の強度と前記土の体積含水率との予め規定された第１の相関関係とにより、前記土の前記体積含水率を導出する体積含水率導出工程と、
   前記抵抗率測定工程により測定された前記土の前記抵抗率と、前記体積含水率導出工程により導出された前記土の前記体積含水率と、前記土の前記抵抗率と前記土の前記体積含水率と前記土の乾燥密度との予め規定された第２の相関関係とにより、前記土の前記乾燥密度を導出する乾燥密度導出工程と、
   前記体積含水率導出工程により導出された前記土の前記体積含水率と、前記乾燥密度導出工程により導出された前記土の前記乾燥密度と、前記土の前記体積含水率と前記土の前記乾燥密度と前記土の含水比との予め規定された第３の相関関係とにより、前記土の前記含水比を導出する含水比導出工程と、を備えた土質測定方法。
2. 前記土を締固める締固め工程をさらに備え、
   前記抵抗率測定工程では、前記締固め工程後の前記土の前記抵抗率を測定し、
   前記マイクロ波反射強度測定工程では、前記締固め工程後の前記土から反射された前記マイクロ波の強度を測定する、請求項１に記載の土質測定方法。
3. 前記締固め工程は締固め機械により行われ、
   前記抵抗率測定工程では、前記締固め機械の進行方向の後方に配置された電極により前記締固め工程後の前記土の前記抵抗率を測定し、
   前記マイクロ波反射強度測定工程では、前記締固め機械の進行方向の後方に配置されたマイクロ波照射器とマイクロ波測定器とにより前記締固め工程後の前記土から反射された前記マイクロ波の強度を測定する、請求項２に記載の土質測定方法。
4. 前記抵抗率測定工程では、前記締固め機械の進行方向の後方に配置された一対の前記電極の間隔を調整することにより、前記締固め工程後の前記土の前記抵抗率を測定する深度を調整し、
   前記マイクロ波反射強度測定工程では、前記締固め機械の進行方向の後方に配置された前記マイクロ波照射器の出力を調整することにより、前記締固め工程後の前記土から反射された前記マイクロ波の強度を測定する深度を調整する、請求項３に記載の土質測定方法。
5. 前記乾燥密度導出工程では、ＧＮＳＳ（Global NavigationSatellite System）測量により測位された前記締固め機械、前記電極、前記マイクロ波照射器及び前記マイクロ波測定器のいずれかの位置と、前記土の前記乾燥密度とを関連付けて導出し、
   前記含水比導出工程では、前記ＧＮＳＳ測量により測位された前記締固め機械、前記電極、前記マイクロ波照射器及び前記マイクロ波測定器のいずれかの位置と、前記土の前記含水比とを関連付けて導出する、請求項３又は４に記載の土質測定方法。
6. 土の抵抗率を測定する抵抗率測定部と、
   前記土にマイクロ波を照射し、前記土から反射された前記マイクロ波の強度を測定するマイクロ波反射強度測定部と、
   前記マイクロ波反射強度測定部により測定された前記土から反射された前記マイクロ波の強度と、前記土から反射された前記マイクロ波の強度と前記土の体積含水率との予め規定された第１の相関関係とにより、前記土の前記体積含水率を導出する体積含水率導出部と、
   前記抵抗率測定部により測定された前記土の前記抵抗率と、前記体積含水率導出部により導出された前記土の前記体積含水率と、前記土の前記抵抗率と前記土の前記体積含水率と前記土の乾燥密度との予め規定された第２の相関関係とにより、前記土の前記乾燥密度を導出する乾燥密度導出部と、
   前記体積含水率導出部により導出された前記土の前記体積含水率と、前記乾燥密度導出部により導出された前記土の前記乾燥密度と、前記土の前記体積含水率と前記土の前記乾燥密度と前記土の含水比との予め規定された第３の相関関係とにより、前記土の前記含水比を導出する含水比導出部と、を備えた土質測定装置。
7. 前記土を締固める締固め部をさらに備え、
   前記抵抗率測定部は、前記締固め部により締固められた後の前記土の前記抵抗率を測定し、
   前記マイクロ波反射強度測定部は、前記締固め部により締固められた後の前記土から反射された前記マイクロ波の強度を測定する、請求項６に記載の土質測定装置。
8. 前記締固め部は締固め機械により前記土を締固め、
   前記抵抗率測定部は、前記締固め機械の進行方向の後方に配置された電極により前記締固め機械により締固められた後の前記土の前記抵抗率を測定し、
   前記マイクロ波反射強度測定部は、前記締固め機械の進行方向の後方に配置されたマイクロ波照射器とマイクロ波測定器とにより前記締固め機械により締固められた後の前記土から反射された前記マイクロ波の強度を測定する、請求項７に記載の土質測定装置。
9. 前記抵抗率測定部は、前記締固め機械の進行方向の後方に配置された一対の前記電極の間隔を調整することにより、前記締固め機械により締固められた後の前記土の前記抵抗率を測定する深度を調整し、
   前記マイクロ波反射強度測定部は、前記締固め機械の進行方向の後方に配置された前記マイクロ波照射器の出力を調整することにより、前記締固め機械により締固められた後の前記土から反射された前記マイクロ波の強度を測定する深度を調整する、請求項８に記載の土質測定装置。
10. 前記乾燥密度導出部は、ＧＮＳＳ（Global NavigationSatellite System）測量により測位された前記締固め機械、前記電極、前記マイクロ波照射器及び前記マイクロ波測定器のいずれかの位置と、前記土の前記乾燥密度とを関連付けて導出し、
    前記含水比導出部は、前記ＧＮＳＳ測量により測位された前記締固め機械、前記電極、前記マイクロ波照射器及び前記マイクロ波測定器のいずれかの位置と、前記土の前記含水比とを関連付けて導出する、請求項８又は９に記載の土質測定装置。

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