JP6967617B2 - 地質調査装置 - Google Patents

Description

本発明は、地質調査装置に関するものである。

地質調査において地盤の硬さを調べる場合、主に標準貫入試験、スウェーデン式サウンディング試験またはコーン貫入試験が行われる。これら各試験に用いられる装置については、例えば特許文献１、特許文献２および特許文献３に開示されている。

標準貫入試験は、現場への装置の搬入や装置の組み立てなどの試験の準備や試験の実施に時間がかかる。また、標準貫入試験は、地盤の深さ方向において、例えば１ｍごとに試験を行うなど離散的に試験を行うので、連続的に地盤の硬さを計測することができない。また、スウェーデン式サウンディング試験およびコーン貫入試験は、硬い地盤や地盤の深い位置には適用することができない。

特許第６０３７５３９号公報 特開２０１７−１２９３６４号公報 特開２０１８−２８４６９号公報

本発明は、硬い地盤や地盤の深い位置においても、地盤の硬さを短時間で連続的に計測することができる地質調査装置を提供することを目的とする。

地質調査装置は、本体と、ロッドと、ロッドの先端に連結するコーンと、を有し、長手方向において移動可能に本体に支持される貫入部と、貫入部をその長手方向において振動させる振動部と、貫入部の地盤への貫入力を計測する貫入力計測部と、貫入部の長手方向における変位を計測する変位計測部とを備えている。

地質調査装置は、振動部または貫入部に設けられ、振動部による貫入部の長手方向におけるコーンの振動を減衰させる減衰部を備えるものであってもよい。

また、減衰部は、減衰部を境にして一方側の貫入部に連結する第１基部と、貫入部の長手方向において第１基部と所定の間隔をあけて減衰部を境にして他方側の貫入部に連結する第２基部と、第１基部と第２基部との間に設けられ、少なくとも貫入部の長手方向において復元力が生じる弾性体と、第１基部と第２基部との間に設けられ、第１基部および第２基部の一方に作用する振動部による振動のうち貫入部を地盤側に押す力を他方に伝達する伝達部とを備え、第１基部および第２基部は、その両方および一方が貫入部の長手方向において他方側に移動可能となるように連結されているものとすることができる。

地質調査装置は、貫入力計測部が、コーンに備えられているものであってもよい。

また、地質調査装置は、貫入部に地盤の比抵抗を計測する比抵抗計測部を備えるものであってもよい。

また、地質調査装置は、貫入部に、内外を貫通する開口部を有する管状の取り出し部を備え、ロッドが、互いに着脱可能で管状のロッド部材が複数連結されたものであり、取り出し部が、ロッド部材間に着脱可能に連結され、貫入力計測部および比抵抗計測部の少なくとも一方が、計測した信号を送信するケーブルの一端に接続し、ケーブルが、ロッド内に通され、その他端側が取り出し部の開口部から外側に出されるものであってもよい。

地質調査装置によると、振動部により貫入部を振動させながら地盤に貫入し、貫入部の貫入力を計測するので、硬い地盤や地盤の深い位置であっても、貫入部の貫入方向における地盤の硬さ（貫入力）を短時間で連続的に計測することができる。

本発明の実施形態の地質調査装置を示す側面図である。 貫入部を傾斜させた状態の地質調査装置を示す側面図である。 （Ａ）はロッド部材を示す側面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。 （Ａ）はコーンの周辺を拡大して示す側面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の反対側の側面を示す側面図であり、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。 コーンの別の態様を拡大して示す側面図である。 （Ａ）は取り付け部の周辺を拡大して示す側面図であり、（Ｂ）は取り付け部を示す側面図であり、（Ｃ）は取り付け部を示す平面図であり、（Ｄ）は（Ｂ）のＤ−Ｄ線断面図であり、（Ｅ）は（Ｂ）のＥ−Ｅ線断面図である。 （Ａ）は減衰部の周辺を拡大して示す側面図であり、（Ｂ）は減衰部を示す底面図であり、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図であり、（Ｄ）は（Ｂ）のＤ−Ｄ線断面図である。 減衰部に地盤側への押す力が作用した状態を拡大して示す側面図である。 貫入力計測部の周辺を拡大して示す側面図である。 貫入力計測部の別の態様を示す縦断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１に示すように、地質調査装置は、本体１０と、貫入部２０と、地質計測部７０，８０，９０と、変位計測部１００とを備えている。地質計測部７０，８０，９０は、後述するように、貫入力計測部７０と、比抵抗計測部８０と、温度計測部９０とを備えている（図１、図４および図９参照）。
なお、以下の説明において、後述する本体１０のリーダ１４および貫入部２０の長手方向は、それぞれ上下方向に平行になっているものとする。

本体１０は、図１に示すように、ベース部１１と、走行部１２と、動力部１３と、リーダ１４と、傾斜装置１５と、移動部１６と、振動部１７と、回転部１８と、制御部１９とを備えている。

ベース部１１は、本体１０の各構成が備えられる部分である。ベース部１１には、操作者が乗車するシート１１ａが備えられている。また、ベース部１１には、操作者が地質調査装置の各種操作を行うためのレバー等の操作部１１ｂが備えられている。走行部１２は、地質調査装置を自走させるためのものである。本実施形態では、走行部１２は、クローラであり、ベース部１１の下側に備えられている。走行部１２は、ベース部１１に設けられるエンジン等の動力部１３により駆動される。なお、走行部１２は、車輪等であってもよい。

リーダ１４は、後述する移動部本体１６ａの移動をガイドするためのものである。本実施形態では、リーダ１４は、柱状のものであり、左右方向を軸として傾斜可能にベース部１１に連結している。リーダ１４は、ベース部１１に備えられている傾斜装置１５により傾斜する。本実施形態では、傾斜装置１５は、油圧シリンダで構成されており、その基部側が左右方向を軸として傾斜可能にベース部１１に支持されており、先端側が左右方向を軸として傾斜可能にリーダ１４に連結している。傾斜装置１５自体の傾斜は、動力部１３により駆動される。リーダ１４は、図２に示すように、傾斜装置１５の伸縮および傾斜により、左右方向を軸として傾斜する。

移動部１６は、後述する貫入部２０をその長手方向に移動させるためのものである。本実施形態では、移動部１６は、移動部本体１６ａと、移動駆動部１６ｂとを備えている。

移動部本体１６ａは、リーダ１４の長手方向において移動可能にリーダ１４に備えられている。移動部本体１６ａは、リーダ１４の長手方向において、移動駆動部１６ｂの駆動により移動する。また、移動部本体１６ａは、リーダ１４の長手方向において、移動駆動部１６ｂの駆動によらず、移動部本体１６ａならびに後述する振動部１７、回転部１８および貫入部２０の自重により移動することができる。

振動部１７は、貫入部２０をその長手方向において振動させるためのものである。本実施形態では、振動部１７として、バイブロハンマが用いられており、移動部本体１６ａの前面に設けられている。振動部１７は、振動部１７自体が貫入部２０（リーダ１４）の長手方向において振動することにより、貫入部２０をその長手方向において振動させる。

回転部１８は、貫入部２０をその軸（長手方向）を中心として回転させるためのものである。回転部１８は、後述する主軸２２、ロッド部材３２および取り出し部５０を連結および分離させる際に用いられる。

振動部１７、回転部１８および貫入部２０は、移動部本体１６ａの移動により、リーダ１４の長手方向、言い換えれば貫入部２０の長手方向に移動する。

なお、振動部１７は、本実施形態では本体１０に備えられているが、本体１０から独立したものであってもよい。

制御部１９は、操作部１１ｂの操作に基づいて、走行部１２、動力部１３、傾斜装置１５、移動駆動部１６ｂ、振動部１７および回転部１８などの駆動を制御するためのものである。制御部１９は、ベース部１１内に備えられている。

貫入部２０は、地盤に貫入させるためのものである。本実施形態では、貫入部２０は、図１に示すように、主軸２２と、ロッド３０と、コーン４０と、取り出し部５０と、減衰部６０とを備えている。

主軸２２は、金属製のほぼ円柱状のものであり、振動部１７から回転部１８に通されて地盤側（下方側）に延びており、その長手方向はリーダ１４の長手方向に平行となっている。主軸２２は、その軸を中心として回転可能に振動部１７に支持されている。主軸２２の先端側には、ロッド３０（ロッド部材３２）、取り出し部５０および後述する貫入力計測部７０を連結および分離するためのねじ（雄ねじまたは雌ねじ）が設けられている。本実施形態では、主軸２２のねじは、雄ねじ２６となっている。
なお、ロッド３０（ロッド部材３２）がその軸を中心として回転可能に直接振動部１７に支持される場合、主軸２２は不要である。

ロッド３０は、柱状のものであり、本実施形態では、複数のロッド部材３２をその長手方向に連結したものにより構成されている。各ロッド部材３２は、図３に示すように、円管状のものであり、一端側の内部に雌ねじ３４が設けられ、他端側に一端側の雌ねじ３４に締結可能な雄ねじ３６が設けられており、主軸２２、他のロッド部材３２および貫入力計測部７０に対し、連結および分離できるようになっている。各ロッド部材３２は、金属で形成されている。ロッド３０は、その長手方向をリーダ１４の長手方向に平行にした状態で、後述する貫入力計測部７０を介して、主軸２２に同軸で連結されている。ロッド３０には、貫入部２０を地盤に貫入する深さに応じて、適宜ロッド部材３２が継ぎ足される。

コーン４０は、貫入部２０を地盤に貫入する際、最も先端に位置する部分であり、ロッド３０の先端に連結している。本実施形態では、コーン４０は、図４に示すように、胴部４２と、先端部４８とを備えている。胴部４２は、円柱状のものであり、その径は、ロッド３０（ロッド部材３２）の外径とほぼ同じ大きさとなっている。また、胴部４２の後端には、ロッド部材３２の雄ねじ３６に締結可能な雌ねじ４４が設けられており、コーン４０は、ロッド３０（ロッド部材３２）に対し、連結および分離できるようになっている。また、胴部４２の内部には、地質計測部７０，８０，９０のうちコーン４０に備えられるもののケーブル７９，８４，９４，Ｃを通すための通路である配線路４６が設けられている。先端部４８は、ほぼ円錐状のものであり、その底面の径は、胴部４２の径とほぼ同じとなっている。先端部４８は、その底面が胴部４２と同軸で連結しており、その頂部が先端側に位置している。上記コーン４０は、金属で形成されている。上記コーン４０は、ロッド３０と同軸でロッド３０の先端に連結している。また、上記コーン４０の配線路４６は、ロッド３０（ロッド部材３２）の内部につながっている。

コーン４０は、上記コーン４０に代えて、図５に示すような別の態様とすることができる。コーン４０の別の態様は、上記コーン４０に対し、先端部４８の底面の径が、胴部４２およびロッド３０（ロッド部材３２）の径より大きくなっている。先端部４８の底面の径を胴部４２およびロッド３０の径より大きくすることにより、貫入部２０を地盤に貫入する際、ロッド３０の側面が地盤と接し難くなり、ロッド３０に作用する地盤からの摩擦力が低減されるため、より小さな力で効率よく貫入部２０を地盤に貫入することができるとともに、貫入部２０が地盤に貫入する貫入力を、後述する貫入力計測部７０により、より精度良く計測することができる。さらに、移動駆動部１６ｂや振動部１７の駆動力を低減することができる。

取り出し部５０は、後述するロッド３０内に通された地質計測部７０，８０，９０のケーブルＣの一端側を外側に取り出すためのものであり、貫入部２０に備えられている。本実施形態では、取り出し部５０は、図６に示すように、ほぼ円管状のものであり、その内外を貫通する開口部５２を備えている。取り出し部５０は、ロッド部材３２より長さが短いものとなっている。開口部５２は、取り出し部５０の内外を貫通するものであれば、その形状はどのようなものであっても構わないが、本実施形態では、その長手方向において、一端から他端まで取り出し部５０の内外を貫通している。取り出し部５０は、ロッド部材３２と同様に、一端側に主軸２２およびロッド部材３２の雄ねじ２６，３６に締結可能な雌ねじ５４を備え、他端側にロッド部材３２の雌ねじ３４に締結可能な雄ねじ５６を備え、主軸２２、ロッド３０（ロッド部材３２）および貫入力計測部７０に対し、連結および分離できるようになっている。本実施形態では、取り出し部５０は、貫入部２０のうち地盤に貫入しない位置において、２つのロッド部材３２，３２間に連結される。
なお、取り出し部５０は、主軸２２とロッド３０（ロッド部材３２）の間に連結されててもよい。また、取り出し部５０は、後述する地質計測部７０，８０，９０のうちコーン４０に備えられるものが、計測した信号を無線で送信する場合には、不要である。

減衰部６０は、振動部１７により貫入部２０を振動させる際に、貫入部２０の長手方向におけるコーン４０の振動を減衰させるためのものである。減衰部６０は、貫入部２０または振動部１７に設けられる。本実施形態では、減衰部６０は、図７に示すように、貫入部２０のうち振動部１７より先端側（下側）に設けられている。減衰部６０は、第１基部６１と、第２基部６２と、ガイド部６３と、移動規制部６４と、弾性体６５と、伝達部６６とを備えている。

第１基部６１は、減衰部６０を境にして一方側の貫入部２０（ロッド３０）に連結している。また、第２基部６２は、貫入部２０の長手方向において第１基部６１と所定の間隔をあけて減衰部６０を境にして他方側の貫入部２０（ロッド３０）に連結している。また、第１基部６１および第２基部６２は、その両方および一方が貫入部２０の長手方向において他方側に移動可能となるように連結されている。なお、以下の説明において、第１基部６１および第２基部６２が上記所定の間隔をあけた状態、言い換えれば減衰部６０に外力が作用していない状態を初期状態と言うものとする。

本実施形態では、第１基部６１は、第１基部本体６１ａと、第１連結部６１ｂとを備えている。また、第２基部６２は、第２基部本体６２ａと、第２連結部６２ｂとを備えている。第１基部本体６１ａと第２基部本体６２ａは、ともにほぼ円板状のものであり、同軸で、かつ貫入部２０の長手方向において所定の間隔をあけた状態で対向している。第１基部本体６１ａのうち第２基部本体６２ａと対向する面（底面）とは反対側の面（上面）には、円柱状の第１連結部６１ｂが第１基部本体６１ａと同軸で連結している。また、同様に、第２基部本体６２ａのうち第１基部本体６１ａと対向する面（上面）とは反対側の面（底面）には、円柱状の第２連結部６２ｂが第２基部本体６２ａと同軸で連結している。第１連結部６１ｂの先端側には、主軸２２およびロッド部材３２の雄ねじ２６，３６に締結可能な雌ねじ６１ｃが設けられ、第２連結部６２ｂの先端側には、ロッド部材３２の雌ねじ３４に締結可能な雄ねじ６２ｃが設けられており、第１基部６１および第２基部６２は、主軸２２およびロッド３０（ロッド部材３２）に対し、連結および分離することができるようになっている。

ガイド部６３は、第１基部６１と第２基部６２とが間隔をあけた方向において、第１基部本体６１ａおよび第２基部本体６２ａの両方および一方が移動するようにガイドするためのものである。

本実施形態では、ガイド部６３は、複数のガイドロッド６３ａと、複数のガイド孔６３ｂとを備えている。ガイドロッド６３ａは、第１基部本体６１ａの軸を中心とした同心円上において等間隔で複数設けられている。各ガイドロッド６３ａは、ほぼ円柱状のものであり、一端が第１基部本体６１ａのうち第２基部本体６２ａに対向する面（下面）に連結し、第１基部６１と第２基部６２とが間隔をあけた方向（第１基部本体６１ａ、第２基部本体６２ａ、第１連結部６１ｂおよび第２連結部６２ｂの軸方向）に延びている。各ガイドロッド６３ａの先端には、移動規制部６４として、雄ねじ６４ａが設けられている。第２基部本体６２ａには、ガイドロッド６３ａを通すために、各ガイドロッド６３ａの軸方向に貫通するガイド孔６３ｂがガイドロッド６３ａの数に応じて設けられている。ガイド孔６３ｂは、横断面がほぼ円形であり、その径はガイドロッド６３ａの径とほぼ同じ大きさとなっている。各ガイドロッド６３ａは、各ガイド孔６３ｂに通されており、各ガイドロッド６３ａの雄ねじ６４ａは第２基部本体６２ａの外側に突出している。各ガイドロッド６３ａの雄ねじ６４ａには、移動規制部６４としてのナット６４ｂが締結されている。

移動規制部６４を設けることにより、第１基部６１および第２基部６２の両方または一方が、第１基部６１と第２基部６２とが間隔をあけた方向において、移動可能に連結されるとともに、第１基部６１および第２基部６２が上記所定の間隔より離れないようにその両方および一方の移動が規制される。

弾性体６５は、少なくとも第１基部６１と第２基部６２とが間隔をあけた方向において復元力が生じるものであり、第１基部６１と第２基部６２との間に設けられる。本実施形態では、弾性体６５は、ガイドロッド６３ａと同数のコイルバネからなり、第１基部本体６１ａと第２基部本体６２ａとの間において、その伸縮方向を第１基部６１と第２基部６２とが間隔をあけた方向に平行にして、それぞれの内側に各ガイドロッド６３ａが通されている。このような構成により、弾性体６５は、第１基部６１または第２基部６２の移動により伸縮し、またガイドロッド６３ａから離脱しないようになっている。なお、弾性体６５は、ゴムなどのコイルバネ以外のものであってもよい。また、弾性体６５の取り付け方も第１基部６１と第２基部６２との間から離脱しないものであれば、どのようなものであってもよい。

伝達部６６は、第１基部６１および第２基部６２の一方に作用する振動部１７による振動のうち貫入部２０を地盤側に押す力を他方に伝達するためのものであり、第１基部６１と第２基部６２との間に設けられている。

本実施形態では、伝達部６６は、一対の柱状のものであって、第１基部６１および第２基部６２のそれぞれに備えられている。伝達部６６の一方は、第１基部本体６１ａのうち第２基部本体６２ａに対向する面（底面）から第１基部本体６１ａと同軸で第２基部６２に向かって延びており、他方は、第２基部本体６２ａのうち第１基部本体６１ａに対向する面（上面）から第２基部本体６２ａと同軸で第１基部６１に向かって延びており、両者は同軸で対向している。また、一対の伝達部６６，６６は、初期状態では、第１基部６１と第２基部６２とが間隔をあけた方向において、間隔があいている（離れている）。なお、伝達部６６は、一つであってもよく、例えば、第１基部本体６１ａおよび第２基部本体６２ａの一方から他方側に向かって延びるものだけであってもよい。この場合、伝達部６６と第１基部本体６１ａおよび第２基部本体６２ａの他方は、第１基部６１と第２基部６２とが間隔をあけた方向において、間隔があけられる。

減衰部６０の各構成の素材は、どのようなものであっても構わないが、本実施形態ではその素材が金属となっている。伝達部６６については、素材を金属などの硬質なものとすると、打撃部が破損または摩耗しにくくなる。また、素材をゴムや樹脂（例えば合成樹脂）などとすると、振動部１７によりコーン４０に作用する地盤側への押す力をより一層減衰させることができる。

上記減衰部６０は、第１連結部６１ｂが振動部１７側（上側）のロッド部材３２に連結し、第２連結部６２ｂがコーン４０側（下側）のロッド部材３２に連結している。減衰部６０が２つのロッド部材３２，３２間に連結されると、第１基部本体６１ａ、第１連結部６１ｂ、第２基部本体６２ａおよび第２連結部６２ｂの軸、第１基部６１と第２基部６２とが間隔をあけた方向ならびにガイドロッド６３ａおよび伝達部６６の長手方向は、貫入部２０の長手方向に平行となる。なお、減衰部６０は、第１連結部６１ｂがコーン４０側（下側）のロッド部材３２に連結され、第２連結部６２ｂが振動部１７側（上側）のロッド部材３２に連結されてもよい。

減衰部６０は、ガイド部６３を備えることにより、第１基部６１および第２基部６２の両方が、間隔をあけた方向において、それぞれ他方側に移動できるようになっている。そして、第１基部６１および第２基部６２の両方または一方が他方側に近づく移動は、一対の伝達部６６，６６が第１基部６１および第２基部６２に備えられている場合には、一方の伝達部６６が他方の伝達部６６に接することにより移動が規制され、また、伝達部６６が第１基部６１および第２基部６２の一方にのみ備えられている場合には、伝達部６６が第１基部６１および第２基部６２の他方に接することにより移動が規制される。また、第１基部６１および第２基部６２の両方または一方が他方側から離れる移動は、移動規制部６４により規制される。したがって、第１基部６１および第２基部６２の両方または一方は、貫入部２０の長手方向において、初期状態から伝達部６６により移動が規制される範囲の間で移動できるようになっている。

図８に示すように、振動部１７により、貫入部２０に対して地盤に押す方向への力が作用すると、第１基部６１および第２基部６２の両方または一方が他方に近づく。これに伴って弾性体６５が圧縮するとともに、一方の伝達部６６が他方の伝達部６６を打撃する。第１基部６１および第２基部６２の一方にのみ伝達部６６が備えられている場合には、伝達部６６が第１基部６１および第２基部６２の他方を打撃する。その結果、振動部１７による振動のうち貫入部２０を地盤側に押す力は、弾性体６５により減衰されてコーン４０に伝達される。また、振動部１７により、貫入部２０に対して地盤から引く方向に力が作用すると、減衰部６０は、弾性体６５の復元力により、第１基部６１および第２基部６２の両方または一方が他方から離れる方向に移動し、移動規制部６４によりその移動が規制されて、初期状態に戻る（図７（Ａ）参照）。

上記貫入部２０は、移動部１６の移動に伴って、貫入部２０の長手方向に移動する。

地質計測部７０，８０，９０は、地盤の地質の特性を計測するためのものである。本実施形態では、地質計測部７０，８０，９０は、図１、図４および図９に示すように、貫入力計測部７０と、比抵抗計測部８０と、温度計測部９０とを備えている。地質計測部７０，８０，９０により計測された信号は、有線または無線により、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置１１０に送信され、情報処理装置１１０の記憶装置に記憶される。情報処理装置１１０は、ディスプレイ等の出力装置（図示略）を備え、地質計測部７０，８０，９０で計測された信号をリアルタイムで出力装置に出力するものであってもよい。

貫入力計測部７０は、地盤に貫入する貫入部２０の貫入力（地盤の硬さ）を計測するためのものであり、貫入部２０に備えられている。本実施形態では、貫入力計測部７０は、図９に示すように、ケース７２と、貫入力センサ７８と、ケーブル７９とを備えている。
ケース７２の上面の中央には、貫入部２０の長手方向（上方）に延びる柱状の連結部７３が備えられている。また、ケース７２の下面の中央には、貫入部２０の長手方向（下方）に延びる柱状の連結部７３が備えられている。ケース７２の連結部７３の一方の先端側には、主軸２２およびロッド部材３２の雄ねじ２６，３６に締結可能な雌ねじ７４が設けられ、他方の先端側には、ロッド部材３２の雌ねじ３４に締結可能な雄ねじ７６が設けられており、ケース７２は、主軸２２およびロッド部材３２に対し、連結および分離することができるようになっている。貫入力センサ７８は、地盤に貫入する貫入部２０のその長手方向における貫入力（地盤の硬さ）を計測する部分であり、ケース７２内に備えられている。貫入力センサ７８としては、ロードセルが用いられている。ケーブル７９は、貫入力センサ７８で計測される信号を送信するためのものであり、一端が貫入力センサ７８に接続し、他端側が、信号のＡＤ変換を行うＡＤ変換装置１１２を介して情報処理装置１１０に接続される。貫入力計測部７０は、貫入部２０のうち地盤に貫入されない位置に備えられる。本実施形態では、貫入力計測部７０は、主軸２２とロッド３０（ロッド部材３２）との間に連結されている。
なお、貫入力計測部７０は、貫入部２０の貫入力を計測できれば、振動部１７など貫入部２０以外に備えられてもよい。

貫入力計測部７０の別の態様は、貫入力計測部７０がコーン４０に備えられる。貫入力計測部７０の別の態様の実施形態は、図１０に示すように、貫入力計測部７０がコーン４０の胴部４２と先端部４８との間に備えられている。ケース７２は、ほぼ円柱状のものであり、その径がコーン４０の胴部４２の径とほぼ同一となっている。貫入力センサ７８は、ケース７２内に備えられている。ケーブル７９は、一端がケース７２内の貫入力センサ７８に接続し、コーン４０の配線路４６に通され、地質計測部７０，８０，９０の他のケーブルと共に束ねられる。束ねられたケーブルＣは、ロッド３０内および取り出し部５０内に通され、取り出し部５０の開口部５２から貫入部２０の外側に取り出され、ケーブル７９の他端がＡＤ変換装置１１２を介して情報処理装置１１０に接続される。
貫入部２０を上下方向に対し傾斜した状態で地盤に貫入する場合、その傾斜が大きくなるほど貫入部２０の側面に作用する地盤との摩擦力や地盤の土圧が大きくなり、地上において貫入部２０に備えられた貫入力計測部７０で計測される貫入部２０の貫入力の精度が低下する。これに対し、貫入力計測部７０の別の態様によると、貫入力計測部７０をコーン４０に備えることにより、貫入部２０を上下方向に対し傾斜した状態で地盤に貫入する場合であっても、貫入部２０の地盤への貫入力を精度よく計測することができるので、貫入力より求められる地盤の硬さの精度を向上させることができる。

比抵抗計測部８０は、地盤（地中）の比抵抗を計測するためのものであり、貫入部２０に備えられている。本実施形態では、比抵抗計測部８０は、図４に示すように、比抵抗センサ８２と、ケーブル８４とを備えている。比抵抗センサ８２は、地盤（地中）の比抵抗を計測する部分であり、ウエンナー法に基づく４つの電極で構成されている。４つの電極は、コーン４０の胴部４２の側面において、上下方向に等間隔で配されている。また、各電極は、コーン４０の胴部４２の側面とほぼ面一となるように備えられている。４つの電極のうち、最も外側にある２つの電極が電流電極８２ａ，８２ａとなっており、その内側にある２つの電極が電位電極８２ｂ，８２ｂとなっている。電流電極８２ａ，８２ａには、電源（図示略）により電流が流される。各電極には、計測した信号を送信するためのケーブル８４の一端が接続している。各電極に接続するケーブル８４は、コーン４０内の配線路４６に通され、地質計測部７０，８０，９０の他のケーブルと共に束ねられる。束ねられたケーブルＣは、ロッド３０内および取り出し部５０内に通され、取り出し部５０の開口部５２から貫入部２０の外側に取り出され、各ケーブル８４の他端がＡＤ変換装置１１２を介して情報処理装置１１０に接続される（図１参照）。なお、比抵抗センサ８２の電極の数は、２つなど、どのような数であってもよい。

温度計測部９０は、比抵抗計測部８０が地盤の比抵抗を計測する位置において、地盤（地中）の温度を計測するためのものである。温度計測部９０は、貫入部２０の長手方向において、比抵抗計測部８０の計測位置と同じ位置において貫入部２０に備えられている。本実施形態では、温度計測部９０は、図４に示すように、温度センサ９２と、ケーブル９４とを備えている。温度センサ９２は、地盤の温度を計測する部分であり、コーン４０の胴部４２の側面のうち、比抵抗計測部８０の比抵抗の計測位置の同周上、すなわち４つの電極８２ａ，８２ｂの中央の同周上において、その反対側に設けられている。また、温度センサ９２は、コーン４０の胴部４２の側面とほぼ面一となるように備えられている。温度センサ９２には、計測した信号を送信するためのケーブル９４の一端が接続している。温度センサ９２に接続するケーブル９４は、コーン４０内の配線路４６に通され、地質計測部の他のケーブルと共に束ねられる。束ねられたケーブルＣは、ロッド３０内および取り出し部５０内に通され、取り出し部５０の開口部５２から貫入部２０の外側に取り出され、ケーブル９４の他端がＡＤ変換装置１１２を介して情報処理装置１１０に接続される（図１参照）。

変位計測部１００は、移動部１６により移動する貫入部２０のその長手方向における変位を計測するためのものである。本実施形態では、変位計測部１００は、図１に示すように、変位計測センサ１０２と、ケーブル１０４とを備えている。変位計測センサ１０２には、変位計測センサ本体１０２ａに対するワイヤ１０２ｂの引き出しおよび引き戻しに応じて変位を計測するワイヤ式変位センサが用いられている。変位計測センサ１０２は、変位計測センサ本体１０２ａが、振動部１７より上方において取付部材１４ａを介してリーダ１４に取り付けられており、ワイヤ１０２ｂが、貫入部２０の長手方向と平行になるようにして、その先端が振動部１７に取り付けられている。変位計測センサ１０２には、計測した信号を送信するためのケーブル１０４の一端が接続している。ケーブル１０４の他端は、ＡＤ変換装置１１２を介して情報処理装置１１０に接続される。このような構成により、変位計測部１００は、振動部１７の変位の計測を介して、移動部１６により移動する貫入部２０のその長手方向における変位を計測する。変位計測部１００により、地質計測部７０，８０，９０で計測した信号の計測深度を特定することができる。

次に、上記地質調査装置の使用方法について説明する。まず、地質の調査地点において、予定している貫入部２０の地盤への貫入方向にリーダ１４の長手方向が平行となるように、リーダ１４を傾斜装置１５により傾斜させる。次いで、振動部１７を駆動し、移動部本体１６ａを地盤側に移動させて、貫入部２０を地盤に貫入していくとともに、貫入力計測部７０、比抵抗計測部８０、温度計測部９０および変位計測部１００により、各種地質の計測を行う。貫入力計測部７０、比抵抗計測部８０、温度計測部９０および変位計測部１００で計測される信号は、情報処理装置１１０に送られて情報処理装置１１０に記憶され、出力装置に表示される。貫入力計測部７０、比抵抗計測部８０および温度計測部９０により、貫入部２０の長手方向（貫入方向）における地盤の硬さ（貫入部２０の貫入力）、地盤の比抵抗および地盤の温度が連続的に計測される。また、変位計測部１００により、貫入部２０のその長手方向における変位が連続的に計測される。
なお、地盤の硬さや貫入部２０の貫入方向によっては、貫入部２０を、移動部１６で移動させることなく振動部１７、回転部１８および貫入部２０の自重により、その長手方向に移動させてもよい。

地盤の深部に向かって貫入部２０を貫入するに従って、貫入部２０の長さが足りなくなったら、移動部１６により貫入部２０を移動させて地中から引き上げ、ロッド３０にロッド部材３２を継ぎ足す。また、必要に応じて、地質計測部７０，８０，９０のロッド３０内に通されるケーブルＣを継ぎ足すロッド部材３２にも通し、取り出し部５０のロッド３０への取り付け位置を変更し、ケーブルＣを取り出し部５０の開口部５２から取り出し、ＡＤ変換装置１１２を介して情報処理装置１１０に接続する。そして、上記と同様に貫入部２０の地盤への貫入と地質計測部７０，８０，９０および変位計測部１００により各計測を行う。このような作業を、調査を予定している地盤の所定の区間において繰り返し行う。

地質調査装置によると、振動部１７により貫入部２０を振動させながら地盤に貫入し、貫入部２０の貫入力を計測するので、硬い地盤や地盤の深い位置であっても、貫入部２０の貫入方向における地盤の硬さ（貫入力）を短時間で連続的に計測することができる。また、地質調査装置は、従来の装置に比べ、より小さな力で効率よく貫入部２０を地盤に貫入させることができる。

また、地質調査装置は、減衰部６０を備えることにより、振動部１７による貫入部２０を地盤側に押す力が減衰してコーン４０に伝達されるので、地盤の硬さに対する貫入部２０の追随性が向上し、貫入部２０の振動による地盤の液状化が抑制され、地盤の硬さをより一層精度良く計測することができる。

また、地質調査装置は、取り出し部５０を備えることにより、ロッド３０内に通されたケーブルＣをロッド３０の外側に取り出すことができる。また、取り出し部５０がロッド部材３２に対し着脱可能であるので、ロッド３０にロッド部材３２を継ぎ足し、ケーブルＣの取り出し位置を変更する必要が生じる場合には、取り出し部５０のロッド３０への取り付け位置の変更およびケーブルＣの取り出しを容易かつ短時間で行うことができる。

また、地質調査装置は、比抵抗計測部８０を備えることにより、貫入部２０の貫入力を計測した位置における比抵抗を計測することができる。その結果、地盤の貫入力値と比抵抗値とに基づいて地盤の地質を特定することができるので、単に地盤の貫入力または比抵抗のみを計測する場合に比べ、より一層精度よく地盤の地質を特定することが可能となる。

また、地質調査装置は、温度計測部９０を備えることにより、地盤の比抵抗を計測した地点における温度を計測することができる。その結果、地盤の比抵抗値に対し温度補正を行うことが可能となるので、より一層精度よく地盤の地質を特定することが可能となる。

また、地質調査装置は、本体１０に走行部１２を備えることにより、現場に容易に搬入することができ、地質調査の作業時間を短縮することができる。

また、地質調査装置は、本体１０に傾斜装置１５を備えることにより、地盤に対し、貫入部２０を上下方向だけではなく、上下方向に対して斜めに傾斜した方向においても地盤に貫入させることができるので、地盤の様々な方向において地質の調査を行うことができる。

また、地質調査装置は、本体１０に回転部１８を備えることにより、貫入部２０をその軸周りに回転させることができるので、ロッド部材３２，３２同士およびロッド部材３２と取り付け部とのねじによる連結および分離を容易に短時間で行うことができる。

本発明は、上記実施形態に特に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において適宜変更することができる。

１０ 本体
１１ ベース部
１１ａ シート
１１ｂ 操作部
１２ 走行部
１３ 動力部
１４ リーダ
１４ａ 取付部材
１５ 傾斜装置
１６ 移動部
１６ａ 移動部本体
１６ｂ 移動駆動部
１７ 振動部
１８ 回転部
１９ 制御部
２０ 貫入部
２２ 主軸
２６ 雄ねじ
３０ ロッド
３２ ロッド部材
３４ 雌ねじ
３６ 雄ねじ
４０ コーン
４２ 胴部
４４ 雌ねじ
４６ 配線路
４８ 先端部
５０ 取り出し部
５２ 開口部
５４ 雌ねじ
５６ 雄ねじ
６０ 減衰部
６１ 第１基部
６１ａ 第１基部本体
６１ｂ 第１連結部
６１ｃ 雌ねじ
６２ 第２基部
６２ａ 第２基部本体
６２ｂ 第２連結部
６２ｃ 雄ねじ
６３ ガイド部
６３ａ ガイドロッド
６３ｂ ガイド孔
６４ 移動規制部
６４ａ 雄ねじ
６４ｂ ナット
６５ 弾性体
６６ 伝達部
７０ 貫入力計測部（地質計測部）
７２ ケース
７３ 連結部
７４ 雌ねじ
７６ 雄ねじ
７８ 貫入力センサ
７９ ケーブル
８０ 比抵抗計測部（地質計測部）
８２ 比抵抗センサ
８２ａ 電流電極
８２ｂ 電位電極
８４ ケーブル
９０ 温度計測部（地質計測部）
９２ 温度センサ
９４ ケーブル
１００ 変位計測部
１０２ 変位計測センサ
１０２ａ 変位計測センサ本体
１０２ｂ ワイヤ
１０４ ケーブル
１１０ 情報処理装置
１１２ ＡＤ変換装置
Ｃ 束ねられたケーブル

Claims (7)

1. 本体と、
   ロッドと、前記ロッドの先端に連結するコーンと、を有し、長手方向において移動可能に前記本体に支持される貫入部と、
   前記貫入部をその長手方向において振動させる振動部と、
   前記貫入部の地盤への貫入力を計測する貫入力計測部と、
   前記貫入部の長手方向における変位を計測する変位計測部と、
   を備えることを特徴とする地質調査装置。
2. 前記振動部または前記貫入部に設けられ、前記振動部による前記貫入部の長手方向における前記コーンの振動を減衰させる弾性体を有する減衰部を備えることを特徴とする請求項１記載の地質調査装置。
3. 前記減衰部は、前記減衰部を境にして一方側の前記貫入部に連結する第１基部と、
   前記貫入部の長手方向において前記第１基部と所定の間隔をあけて前記減衰部を境にして他方側の前記貫入部に連結する第２基部と、
   前記第１基部と前記第２基部との間に設けられ、前記貫入部の長手方向において復元力が生じる前記弾性体と、
   前記第１基部と前記第２基部との間に設けられ、前記第１基部および前記第２基部の一方に作用する前記振動部による振動のうち前記貫入部を地盤側に押す力を他方に伝達する伝達部と、
   を備え、
   前記第１基部および前記第２基部は、その一方が前記貫入部の長手方向において他方側に移動可能となるように連結されていることを特徴とする請求項２記載の地質調査装置。
4. 前記貫入力計測部が、前記コーンに備えられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の地質調査装置。
5. 前記貫入部に、地盤の比抵抗を計測する比抵抗計測部を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の地質調査装置。
6. 前記貫入部に、内外を貫通する開口部を有する管状の取り出し部を備え、
   前記ロッドは、互いに着脱可能で管状のロッド部材が複数連結されたものであり、
   前記取り出し部は、前記ロッド部材間に着脱可能に連結され、
   前記貫入力計測部は、計測した信号を送信するケーブルの一端に接続し、
   前記ケーブルは、前記ロッド内に通され、その他端側が前記取り出し部の前記開口部から外側に出されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の地質調査装置。
7. 前記貫入部に、内外を貫通する開口部を有する管状の取り出し部を備え、
   前記ロッドは、互いに着脱可能で管状のロッド部材が複数連結されたものであり、
   前記取り出し部は、前記ロッド部材間に着脱可能に連結され、
   前記比抵抗計測部は、計測した信号を送信するケーブルの一端に接続し、
   前記ケーブルは、前記ロッド内に通され、その他端側が前記取り出し部の前記開口部から外側に出されることを特徴とする請求項５記載の地質調査装置。

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