JP7348157B2 - Friction coefficient measuring device and friction coefficient measuring method - Google Patents

Friction coefficient measuring device and friction coefficient measuring method Download PDF

Info

Publication number
JP7348157B2
JP7348157B2 JP2020197761A JP2020197761A JP7348157B2 JP 7348157 B2 JP7348157 B2 JP 7348157B2 JP 2020197761 A JP2020197761 A JP 2020197761A JP 2020197761 A JP2020197761 A JP 2020197761A JP 7348157 B2 JP7348157 B2 JP 7348157B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
friction coefficient
container
rotary table
torque
load
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020197761A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022085980A (en
Inventor
靖弘 居上
裕泰 石井
佳明 亀田
直俊 日▲高▼
亮平 倉永
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taisei Corp
Original Assignee
Taisei Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taisei Corp filed Critical Taisei Corp
Priority to JP2020197761A priority Critical patent/JP7348157B2/en
Publication of JP2022085980A publication Critical patent/JP2022085980A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7348157B2 publication Critical patent/JP7348157B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/30Assessment of water resources

Landscapes

  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Description

本発明は、摩擦係数測定装置および摩擦係数測定方法に関する。 The present invention relates to a friction coefficient measuring device and a friction coefficient measuring method.

推進工法では、推進函体と地盤との間に働く摩擦力を把握したうえで、適切な推進力により施工を行う必要がある。推進函体と地盤との間に働く摩擦力については、既往の研究や工事実績等から蓄積された知見やデータに基づいて、各種指針において目安が提示されている(例えば、非特許文献1参照)。
また、特許文献1には、円筒状の受け皿内に敷き均された土砂の上に供試体を載せた状態で、供試体の接線方向に供試体を牽引することで供試体を回転させて、供試体の回転トルクにより摩擦係数を測定する摩擦係数測定方法が開示されている。
大深度での推進工法では、推進函体の進行方向に対して交差する方向から、推進函体の自重の他に大きな地下水圧や土圧が作用することが予想される。また、曲線線形の推進工法では、推進函体に対して、曲線の半径方向に押付け力が作用する。
このように、大深度の推進工法や曲線線形の推進工法において推進函体と地盤との間に働く摩擦力は、非特許文献1の指針等をそのまま適用できない可能性がある。
また、特許文献1の摩擦係数測定方法は、供試体の自重と回転力によって土砂に作用する摩擦係数を測定するものであるが、大きな押圧力(押付力や土圧および水圧等)が作用する条件下における摩擦係数を評価することはできない。
With the propulsion method, it is necessary to understand the frictional force that acts between the propulsion box and the ground, and then perform construction with an appropriate propulsion force. Regarding the frictional force that acts between the propulsion box and the ground, guidelines are presented in various guidelines based on knowledge and data accumulated from past research and construction results (for example, see Non-Patent Document 1). ).
Furthermore, Patent Document 1 discloses that the specimen is rotated by being pulled in the tangential direction of the specimen while the specimen is placed on the earth and sand spread out in a cylindrical tray. A friction coefficient measuring method is disclosed in which the friction coefficient is measured by the rotational torque of a specimen.
In the propulsion method at great depths, it is expected that in addition to the weight of the propulsion box, large groundwater pressure and earth pressure will act from a direction that intersects the direction of movement of the propulsion box. In addition, in the curved propulsion method, a pressing force acts on the propulsion box in the radial direction of the curve.
As described above, the guidelines of Non-Patent Document 1 may not be directly applicable to the frictional force that acts between the propulsion box and the ground in the deep propulsion method or the curved propulsion method.
Furthermore, the method for measuring the coefficient of friction in Patent Document 1 measures the coefficient of friction that acts on the earth and sand using the weight and rotational force of the specimen, but a large pressing force (pressing force, earth pressure, water pressure, etc.) acts on the method. It is not possible to evaluate the friction coefficient under these conditions.

「下水道推進工法の指針と解説-2010年版-」社団法人日本下水道協会、2010年10月“Guidelines and Explanations of Sewerage Promotion Methods - 2010 Edition” Japan Sewage Works Association, October 2010

実全平01-015944号公報Jitszenhei 01-015944 publication

本発明は、推進方向と交差する方向から過大な圧力が作用することが予想される条件下における推進時の摩擦係数を評価することを可能とした摩擦係数測定装置および摩擦係数測定方法を提案することを課題とする。 The present invention proposes a friction coefficient measuring device and a friction coefficient measuring method that make it possible to evaluate the friction coefficient during propulsion under conditions where excessive pressure is expected to be applied from a direction intersecting the propulsion direction. That is the issue.

前記課題を解決するための本発明の摩擦係数測定装置は、縦軸を中心に回転する回転テーブルと、前記回転テーブルに固定されて土質試料を収納する容器と、回転が制御された状態で前記土質試料に上載される載荷体と、前記載荷体に対して鉛直方向の押圧力を付与する押圧手段と、前記載荷体から周方向に延びるトルク計測ステーと、前記トルク計測ステーの先端部が接触する位置に設けられたロードセルとを備えている。
また、前記摩擦係数測定装置を利用した本発明の摩擦係数測定方法は、前記回転テーブルを回転させた際のトルクを測定する測定工程と、前記トルクを利用して摩擦係数を算出する算出工程とを備えている。前記測定工程では、前記容器に土質試料を詰め込むとともに前記土質試料の上面に前記載荷体を載置する作業と、前記回転テーブルを回転させるとともに前記押圧手段を利用して前記載荷体に鉛直方向の押圧力を作用させる作業と、前記ロードセルによりトルクを測定する作業とを行う。また、前記算出工程では、前記トルクと、前記押圧力と、前記容器の形状に基づいて摩擦係数を算出する。
A friction coefficient measuring device of the present invention for solving the above problems includes a rotary table that rotates around a vertical axis, a container that is fixed to the rotary table and stores a soil sample, and a container that is fixed to the rotary table and stores the soil sample, and A loading body placed on the soil sample, a pressing means that applies a pressing force in a vertical direction to the loading body, a torque measuring stay extending circumferentially from the loading body, and a tip end of the torque measuring stay are in contact with each other. It is equipped with a load cell installed at a position where the
Further, the friction coefficient measuring method of the present invention using the friction coefficient measuring device includes a measuring step of measuring the torque when rotating the rotary table, and a calculating step of calculating the friction coefficient using the torque. It is equipped with In the measurement step, the soil sample is packed into the container and the load is placed on the top surface of the soil sample, and the rotary table is rotated and the pressing means is used to apply the load to the load in the vertical direction. The work of applying a pressing force and the work of measuring torque using the load cell are performed. Further, in the calculation step, a friction coefficient is calculated based on the torque, the pressing force, and the shape of the container.

かかる摩擦係数測定装置および摩擦係数測定方法によれば、容器を回転させて容器内の土質試料と載荷体との間に生じる摩擦抵抗を測定する際に、鉛直方向の押圧力を作用させているため、高圧条件下における土質試料(地盤)と載荷体(推進函体)との間に生じる摩擦係数を定量的に評価することができる。
なお、前記載荷体の外周面と前記容器の内周面との間に隙間が形成されていれば、当該隙間から滑材(推進函体の周囲に充填される材料)が流出する条件下で摩擦係数を評価できる。そのため、滑材が拡散する条件下における推進工法での滑材による摩擦低減効果を定量的に評価することが可能となる。
さらに、前記回転テーブルの回転角を計測するポテンショメータが前記回転テーブルに添接されていれば、容器の回転角度および周回数(すなわち、容器の摺動距離)を測定することができるので、推進距離に応じて摩擦力がどのように変化するかの評価に活用できる。
According to such a friction coefficient measuring device and friction coefficient measuring method, a pressing force in the vertical direction is applied when rotating the container and measuring the frictional resistance generated between the soil sample in the container and the loading object. Therefore, it is possible to quantitatively evaluate the friction coefficient that occurs between the soil sample (ground) and the loading body (propulsion box) under high pressure conditions.
In addition, if a gap is formed between the outer circumferential surface of the aforementioned cargo and the inner circumferential surface of the container, under conditions where the slipping material (the material filled around the propulsion box) flows out from the gap, Friction coefficient can be evaluated. Therefore, it becomes possible to quantitatively evaluate the friction reduction effect of the lubricant in the propulsion method under conditions where the lubricant diffuses.
Furthermore, if a potentiometer for measuring the rotation angle of the rotary table is attached to the rotary table, it is possible to measure the rotation angle and number of revolutions of the container (i.e., the sliding distance of the container), so that the propulsion distance can be measured. This can be used to evaluate how the frictional force changes depending on the

本発明の摩擦係数測定装置および摩擦係数測定方法によれば、推進方向と交差する方向から過大な圧力が作用することが予想される条件下における推進時の摩擦係数を推測することが可能となる。 According to the friction coefficient measuring device and friction coefficient measuring method of the present invention, it is possible to estimate the friction coefficient during propulsion under conditions where excessive pressure is expected to be applied from a direction intersecting the propulsion direction. .

本発明の実施形態に係る摩擦係数測定装置を示す平面図である。1 is a plan view showing a friction coefficient measuring device according to an embodiment of the present invention. 図1のA-A断面図である。2 is a sectional view taken along line AA in FIG. 1. FIG. 図1のB-B断面図である。2 is a sectional view taken along line BB in FIG. 1. FIG. 図1のC-C断面図である。2 is a sectional view taken along the line CC in FIG. 1. FIG. 本実施形態の摩擦係数測定方法のフローチャートである。It is a flowchart of the friction coefficient measuring method of this embodiment.

本実施形態では、曲線線形のトンネルを推進工法により施工する場合において、推進函体に作用する摩擦係数を室内試験により推測する。摩擦係数の推測には、摩擦係数測定装置1を利用する。図1に摩擦係数測定装置1の平面図、図2に摩擦係数測定装置1の横断図(A-A断面図)を示す。
摩擦係数測定装置1は、図1に示すように、ベース11と、装置本体12と、動力源13とを備えている。
ベース11は、鋼板からなり、図1に示すように、摩擦係数測定装置1の基礎部分を構成している。装置本体12および動力源(電気モーター)13は、同一のベース11の上面に固定されている。ベース11には、装置本体12および動力源13の少なくとも一部(例えば下部)を覆うケース(図示せず)が固定されていてもよい。また、ベース11を構成する鋼板の寸法等は限定されるものではないが、摩擦係数測定装置1を駆動させた際の振動等により、移動や変形・破損することがないように、十分な厚みと重量を備えたものとする。
装置本体12は、図1および図2に示すように、回転テーブル2、容器3、載荷体4、押圧手段5、トルク計測ステー6、ロードセル7およびポテンショメータ8を備えている。
In this embodiment, when constructing a curved tunnel using the propulsion method, the coefficient of friction that acts on the propulsion box is estimated by laboratory tests. The friction coefficient measuring device 1 is used to estimate the friction coefficient. FIG. 1 shows a plan view of the friction coefficient measuring device 1, and FIG. 2 shows a cross-sectional view (AA sectional view) of the friction coefficient measuring device 1.
As shown in FIG. 1, the friction coefficient measuring device 1 includes a base 11, a device main body 12, and a power source 13.
The base 11 is made of a steel plate, and constitutes the basic part of the friction coefficient measuring device 1, as shown in FIG. The device main body 12 and the power source (electric motor) 13 are fixed to the upper surface of the same base 11. A case (not shown) that covers at least a portion (for example, a lower part) of the device main body 12 and the power source 13 may be fixed to the base 11. Although the dimensions of the steel plate constituting the base 11 are not limited, it should be thick enough to prevent movement, deformation, or damage due to vibrations when the friction coefficient measuring device 1 is driven. and weight.
As shown in FIGS. 1 and 2, the device main body 12 includes a rotary table 2, a container 3, a loading body 4, a pressing means 5, a torque measuring stay 6, a load cell 7, and a potentiometer 8.

回転テーブル2は、縦軸を中心に回転する。回転テーブル2は、図2に示すように、軸部21と、ベース11に固定された基部22と、基部22に上載された回転部23と、回転部23に上載されたテーブル部24とを備えている。
軸部21は、回転テーブル2の中心部に配設された円柱状部材である。軸部21は、ベース11に対して垂直となるように配設されている。軸部21の下端は、基部22に接続されていて、軸部21の上端はテーブル部24に固定されている。軸部21の中間部には回転部23が固定されている。
The rotary table 2 rotates around a vertical axis. As shown in FIG. 2, the rotary table 2 includes a shaft portion 21, a base portion 22 fixed to the base 11, a rotating portion 23 placed on the base portion 22, and a table portion 24 placed on the rotating portion 23. We are prepared.
The shaft portion 21 is a cylindrical member disposed at the center of the rotary table 2 . The shaft portion 21 is disposed perpendicular to the base 11. The lower end of the shaft portion 21 is connected to the base portion 22, and the upper end of the shaft portion 21 is fixed to the table portion 24. A rotating part 23 is fixed to an intermediate part of the shaft part 21.

基部22の中央部には、凹部25が形成されている。凹部25には、軸部21の下端が挿入されている。凹部25には、第一ベアリング26と第二ベアリング27とが配設されている。第一ベアリング26は、軸部21の下端と凹部25の底面との間に介設されていて、第二ベアリング27は凹部25の内壁面と軸部21の側面との間に介設されている。すなわち、軸部21は、第一ベアリング26および第二ベアリング27を介して、基部22(凹部25)に回転可能に支持されている。
基部22には、第三ベアリング28を介して回転部23が上載されている。すなわち、基部22は第三ベアリング28を介して回転部23を回転可能に支持している。
A recess 25 is formed in the center of the base 22 . The lower end of the shaft portion 21 is inserted into the recess 25 . A first bearing 26 and a second bearing 27 are arranged in the recess 25 . The first bearing 26 is interposed between the lower end of the shaft portion 21 and the bottom surface of the recess 25 , and the second bearing 27 is interposed between the inner wall surface of the recess 25 and the side surface of the shaft portion 21 . There is. That is, the shaft portion 21 is rotatably supported by the base portion 22 (recessed portion 25) via the first bearing 26 and the second bearing 27.
The rotating portion 23 is mounted on the base portion 22 via a third bearing 28 . That is, the base portion 22 rotatably supports the rotating portion 23 via the third bearing 28.

回転部23は、基部22とテーブル部24との間において、軸部21に外装されている。すなわち、回転部23は、軸部21を中心に回転する。回転部23の外面には、ギヤ23aが形成されている。ギヤ23aは、軸部21と同心の円板からなる。ギヤ23aの外周縁に形成された歯には、動力源13から延設された動力伝達手段14(例えばチェーンやベルト等)が巻回されている。回転部23は、動力伝達手段14を介して動力源13から伝達された動力により縦軸(軸部21)を中心に回転する。このとき、軸部21も回転部23とともに回転する。
テーブル部24は、容器3を支持する部材であって、軸部21(回転部23)の回転に伴って縦軸を中心に回転する。テーブル部24の中央には、貫通孔24aが形成されている。貫通孔24aには、軸部21の上端部が挿入されており、治具24bを介して軸部21の上端がテーブル24に固定されている。また、本実施形態では、テーブル部24と回転部23との間に、上載荷重が作用した際の緩衝材としての第四ベアリング29が開設されている。第四ベアリング29が上載荷重による押圧力を吸収するため、回転部23が基部22に押し付けられることで回転が妨げられることを防止する。
The rotating part 23 is externally mounted on the shaft part 21 between the base part 22 and the table part 24. That is, the rotating part 23 rotates around the shaft part 21. A gear 23a is formed on the outer surface of the rotating portion 23. The gear 23a consists of a disk concentric with the shaft portion 21. A power transmission means 14 (for example, a chain, a belt, etc.) extending from the power source 13 is wound around teeth formed on the outer peripheral edge of the gear 23a. The rotating section 23 rotates around the vertical axis (shaft section 21) by power transmitted from the power source 13 via the power transmitting means 14. At this time, the shaft portion 21 also rotates together with the rotating portion 23.
The table section 24 is a member that supports the container 3, and rotates around the vertical axis as the shaft section 21 (rotating section 23) rotates. A through hole 24a is formed in the center of the table portion 24. The upper end of the shaft portion 21 is inserted into the through hole 24a, and the upper end of the shaft portion 21 is fixed to the table 24 via a jig 24b. Further, in this embodiment, a fourth bearing 29 is provided between the table section 24 and the rotating section 23 as a buffer material when an overload is applied. Since the fourth bearing 29 absorbs the pressing force due to the overload, it prevents the rotating portion 23 from being pressed against the base portion 22 and thereby preventing rotation.

容器3は、土質試料Sを収納する。容器3は、回転テーブル2(テーブル部24)の上面に固定されている。本実施形態の容器3は、円筒状の容器本体31と、容器本体31の底面を遮蔽する底板32とを備えている。
容器本体31は、底板32の上面に固定されている。
底板32は、回転テーブル2(テーブル部24)の上面に治具(ボルト33)を介して固定されている。本実施形態では、テーブル部24の上面に底板32と同形状の凹部24cが形成されている。底板32は、凹部24cに収納(嵌合)された状態で、ボルト33により固定される。すなわち、底板32(容器3)は、回転テーブル2の回転に伴って回転する。
The container 3 stores the soil sample S. The container 3 is fixed to the upper surface of the rotary table 2 (table part 24). The container 3 of this embodiment includes a cylindrical container body 31 and a bottom plate 32 that covers the bottom surface of the container body 31.
The container body 31 is fixed to the upper surface of the bottom plate 32.
The bottom plate 32 is fixed to the upper surface of the rotary table 2 (table portion 24) via a jig (bolts 33). In this embodiment, a recess 24c having the same shape as the bottom plate 32 is formed on the upper surface of the table portion 24. The bottom plate 32 is fixed with bolts 33 while being accommodated (fitted) in the recess 24c. That is, the bottom plate 32 (container 3) rotates as the rotary table 2 rotates.

載荷体4は、容器3に収納された土質試料Sの上面に設けられる。載荷体4は、土質試料Sに接する板部41と、板部41の上面に取り付けられた荷重伝達部42と、荷重伝達部42に上載された荷重受部43とを備えている。載荷体4は、土質試料Sに上載される。
板部41の外径は、容器3(容器本体31)の内径よりも小さく、板部41の外周面と容器本体31の内周面との間に隙間が形成されている。
荷重伝達部42は、円柱状の部材であって、板部41の上面に固定されている。荷重伝達部42には、ボルト44を挿通可能な貫通孔が上下に貫通している。本実施形態では、荷重伝達部42を貫通するボルト44の下端を板部41に螺合することにより荷重伝達部42を板部41に固定している。
荷重受部43は、押圧手段5により作用された押圧力を荷重伝達部42を介して板部41に伝達する。押圧手段5は、載荷体4に対して鉛直方向の押圧力を付与する。荷重受部43は、第五ベアリング45を介して荷重伝達部42に上載されていて、荷重伝達部42に対して回転可能である。すなわち、荷重受部43は、板部41および荷重伝達部42が容器3内の土質試料Sとの摩擦力により回転した場合であっても、回転せずに鉛直方向に荷重を作用させ続ける。荷重受部43の上面には、球面状の凹部46が形成されていて、押圧手段5によって上方から作用する押圧力を鉛直方向に伝達する。
The loading body 4 is provided on the upper surface of the soil sample S housed in the container 3. The loading body 4 includes a plate part 41 in contact with the soil sample S, a load transmitting part 42 attached to the upper surface of the plate part 41, and a load receiving part 43 placed on the load transmitting part 42. The loading body 4 is placed on the soil sample S.
The outer diameter of the plate portion 41 is smaller than the inner diameter of the container 3 (container body 31), and a gap is formed between the outer circumferential surface of the plate portion 41 and the inner circumferential surface of the container body 31.
The load transmission section 42 is a cylindrical member and is fixed to the upper surface of the plate section 41. A through hole through which a bolt 44 can be inserted passes vertically through the load transmitting portion 42 . In this embodiment, the load transmitting section 42 is fixed to the plate section 41 by screwing the lower end of a bolt 44 that passes through the load transmitting section 42 into the plate section 41 .
The load receiving section 43 transmits the pressing force applied by the pressing means 5 to the plate section 41 via the load transmitting section 42 . The pressing means 5 applies a vertical pressing force to the loading body 4. The load receiving part 43 is mounted on the load transmitting part 42 via the fifth bearing 45 and is rotatable with respect to the load transmitting part 42 . That is, even if the plate part 41 and the load transmitting part 42 rotate due to the frictional force with the soil sample S in the container 3, the load receiving part 43 does not rotate and continues to apply the load in the vertical direction. A spherical recess 46 is formed on the upper surface of the load receiving portion 43, and transmits the pressing force applied from above by the pressing means 5 in the vertical direction.

トルク計測ステー6は、載荷体4から周方向に延びてロードセル7に接続されている。図3にトルク計測ステー6およびロードセル7を示す。トルク計測ステー6は図1および図3に示すように、連結部61と伝達部62とを備えている。
連結部61は、載荷体4の荷重伝達部42に装着される部材である。連結部61の構成は、荷重伝達部42に固定可能であれば限定されるものではないが、本実施形態の連結部61は、一対の分割部材63,63組み合わせることにより形成された、荷重伝達部42の外径と同等の内径を有した環状部材である。連結部61は、一対の分割部材63,63で荷重伝達部42を挟んだ状態で組み合わせることにより、荷重伝達部42に固定されている。
伝達部62は、一端が連結部61に固定されていて、他端部がロードセル7に接続された棒状部材である。
The torque measurement stay 6 extends from the loading body 4 in the circumferential direction and is connected to the load cell 7. FIG. 3 shows the torque measurement stay 6 and the load cell 7. As shown in FIGS. 1 and 3, the torque measurement stay 6 includes a connecting portion 61 and a transmitting portion 62.
The connecting portion 61 is a member attached to the load transmitting portion 42 of the loading body 4. The configuration of the connecting portion 61 is not limited as long as it can be fixed to the load transmitting portion 42, but the connecting portion 61 of this embodiment is a load transmitting member formed by combining a pair of divided members 63, 63. It is an annular member having an inner diameter equivalent to the outer diameter of the portion 42. The connecting portion 61 is fixed to the load transmitting portion 42 by combining a pair of divided members 63, 63 with the load transmitting portion 42 sandwiched therebetween.
The transmission section 62 is a rod-shaped member having one end fixed to the connecting section 61 and the other end connected to the load cell 7.

ロードセル7は、図1および図3に示すように、トルク計測ステー6の先端部(伝達部62の他端部)が接触する位置に設けられている。本実施形態のロードセル7は、支柱71の上端部に配設されている。ロードセル7は、容器3内の土質試料Sとの摩擦力を受けて載荷体4に回転力が作用した際に、トルク計測ステー6から受ける押圧力を測定する。
支柱71はロードセル7を所定の位置において支持している。支柱71の下端は、ベース11に固定されている。本実施形態の支柱71は、L形鋼等の鋼材により構成されているが、支柱71を構成する材料は限定されるものではなく、例えば、鋼管により構成してよい。
As shown in FIGS. 1 and 3, the load cell 7 is provided at a position where the tip of the torque measurement stay 6 (the other end of the transmission section 62) comes into contact. The load cell 7 of this embodiment is arranged at the upper end of the support column 71. The load cell 7 measures the pressing force received from the torque measuring stay 6 when a rotational force is applied to the load body 4 due to the frictional force with the soil sample S in the container 3.
The support column 71 supports the load cell 7 at a predetermined position. The lower end of the support column 71 is fixed to the base 11. Although the pillar 71 of this embodiment is made of a steel material such as an L-shaped steel, the material of which the pillar 71 is made is not limited, and may be made of, for example, a steel pipe.

ポテンショメータ8は、回転テーブル2の回転角を計測する。図4にポテンショメータ8を示す。ポテンショメータ8は、図1および図4に示すように、回転テーブル2のテーブル部24に添接されている。ポテンショメータ8は、連結部材82を介して支柱81に取り付けられている。支柱81は、ベース11に立設された部材であって、下端がベース11に固定されている。支柱81は、ポテンショメータ8を所定の高さ位置において支持することが可能な高さ(長さ)と強度を有した部材(例えば、鋼管や鋼材等)からなる。連結部材82は、ポテンショメータ8を支柱81に連結するための部材である。本実施形態の連結部材82は、支柱81に対して着脱可能(上下動可能)で、ポテンショメータ8の高さ位置を調整可能に支持している。 Potentiometer 8 measures the rotation angle of rotary table 2 . FIG. 4 shows the potentiometer 8. The potentiometer 8 is attached to the table portion 24 of the rotary table 2, as shown in FIGS. 1 and 4. Potentiometer 8 is attached to support column 81 via connecting member 82 . The support column 81 is a member erected on the base 11, and has a lower end fixed to the base 11. The support column 81 is made of a member (for example, a steel pipe, steel material, etc.) that has a height (length) and strength that can support the potentiometer 8 at a predetermined height position. The connecting member 82 is a member for connecting the potentiometer 8 to the support column 81. The connecting member 82 of this embodiment is detachable from the support column 81 (can be moved up and down), and supports the potentiometer 8 so that its height position can be adjusted.

次に、摩擦係数測定装置1を利用した摩擦係数測定方法について説明する。図5は、摩擦係数測定方法のフローチャートである。図5に示すように、本実施形態の摩擦係数測定方法は、測定工程S1と、算出工程S2とを備えている。
測定工程S1は、回転テーブル2を回転させた際のトルクを測定する工程である。測定工程S1では、準備作業S11と、回転作業S12と、測定作業S13とを行う。
準備作業S11では、容器3に土質試料Sを詰め込むとともに、容器3を回転テーブル2に固定する。次に、土質試料Sの上面に載荷体4を載置する。本実施形態では、土質試料Sとして、現地において採取した材料を使用する。また、土質試料Sと載荷体4との当接面には、推進函体の周囲に充填させる滑材を介在させておく。
回転作業S12では、動力源13を起動して、回転テーブル2を回転させるとともに、押圧手段5を利用して載荷体4を介して土質試料Sに鉛直方向の圧力を作用させる。すなわち、推進工法における推進方向に対して鉛直方向から作用する圧力に対応する押圧力を押圧手段5により作用させる。
測定作業S13は、ロードセル7によりトルクを測定する。回転テーブル2を回転することで、載荷体4と土質試料Sとの当接面において摩擦力が生じ、載荷体4に回転力が伝達される。ロードセル7は、トルク計測ステー6を介して伝達された載荷体4の回転力を測定する。すなわち、推進工法において推進函体と地山との間で生じる摩擦力に相関するトルクを測定する。
このとき、ポテンショメータ8によって回転テーブル2の周回数を計測する。回転テーブル2の周回数は、推進函体の推進距離と相関するため、回転テーブル2の周回数に対するトルクの変化を測定することで、推進距離に対する摩擦力の変化を評価することが可能となる。
Next, a friction coefficient measuring method using the friction coefficient measuring device 1 will be explained. FIG. 5 is a flowchart of a friction coefficient measuring method. As shown in FIG. 5, the friction coefficient measuring method of this embodiment includes a measuring step S1 and a calculating step S2.
The measurement step S1 is a step of measuring the torque when the rotary table 2 is rotated. In the measurement step S1, a preparation work S11, a rotation work S12, and a measurement work S13 are performed.
In the preparatory work S11, the soil sample S is packed into the container 3, and the container 3 is fixed to the rotary table 2. Next, the loading body 4 is placed on the top surface of the soil sample S. In this embodiment, as the soil sample S, a material collected at the site is used. Furthermore, a slipping material filled around the propulsion box is interposed on the contact surface between the soil sample S and the loading body 4.
In the rotation work S12, the power source 13 is started to rotate the rotary table 2, and the pressing means 5 is used to apply vertical pressure to the soil sample S via the loading body 4. That is, the pressing means 5 applies a pressing force corresponding to the pressure applied from a direction perpendicular to the propulsion direction in the propulsion method.
In the measurement work S13, torque is measured by the load cell 7. By rotating the rotary table 2, a frictional force is generated at the contact surface between the loading body 4 and the soil sample S, and rotational force is transmitted to the loading body 4. The load cell 7 measures the rotational force of the load body 4 transmitted via the torque measurement stay 6. That is, the torque that correlates to the frictional force generated between the propulsion box and the ground in the propulsion method is measured.
At this time, the number of revolutions of the rotary table 2 is measured by the potentiometer 8. The number of revolutions of the rotary table 2 correlates with the propelling distance of the propulsion box, so by measuring the change in torque with respect to the number of revolutions of the rotary table 2, it is possible to evaluate the change in frictional force with respect to the propelling distance. .

算出工程S2では、測定作業S13で計測したトルクを利用して摩擦係数および摩擦力を算出する。摩擦係数および摩擦力は、トルクと、押圧力(上載荷重)と、容器3の形状に基づいて式1~3により算出する。なお、荷重伝達部42と荷重受部43との間に第五ベアリング45が介設されているので、荷重伝達部42と荷重受部43との間に作用する摩擦力は無視している。 In the calculation step S2, the friction coefficient and the friction force are calculated using the torque measured in the measurement step S13. The friction coefficient and the frictional force are calculated using Equations 1 to 3 based on the torque, the pressing force (overload), and the shape of the container 3. Note that since the fifth bearing 45 is interposed between the load transmitting section 42 and the load receiving section 43, the frictional force acting between the load transmitting section 42 and the load receiving section 43 is ignored.

Figure 0007348157000001
Figure 0007348157000001

本実施形態の摩擦係数測定装置1および摩擦係数測定方法によれば、容器3を回転させて容器3内の土質試料Sと載荷体4との間に生じる摩擦抵抗を測定する際に、鉛直方向の押圧力を作用させているため、例えば曲線区間を有した推進工法や大深度における推進工法等、高圧条件下における土質試料S(地盤)と載荷体4(推進函体)との間に生じる摩擦係数を定量的に評価することができる。その結果、推進工法における施工計画や工事費の算定において、使用する油圧ジャッキの性能や必要本数の特定に必要な押出力の推定に活用できる。
また、載荷体4の外周面と容器3の内周面との間に隙間が形成されているため、当該隙間から滑材が流出する条件下で摩擦係数を評価できる。そのため、推進工法での滑材による摩擦低減効果を、滑材が拡散する条件下で定量的に評価することが可能となる。
また、ポテンショメータ8により2(容器3)の回転角度および周回数(すなわち、容器3の摺動距離)を測定することができるので、推進距離に応じて摩擦力がどのように変化するかの評価に活用できる。すなわち、回転テーブル2の周回数を推進距離に換算することで、推進工法における推進距離と摩擦抵抗との関係を推定することができる。そのため、長距離の推進トンネルの施工に必要なジャッキの性能等の決定に活用できる。
According to the friction coefficient measuring device 1 and the friction coefficient measuring method of the present embodiment, when rotating the container 3 and measuring the frictional resistance generated between the soil sample S in the container 3 and the loading body 4, it is possible to Due to the pressing force acting on the soil sample S (ground) and the loading body 4 (propulsion box) under high pressure conditions, such as propulsion methods with curved sections or propulsion methods at great depths, etc. The friction coefficient can be quantitatively evaluated. As a result, it can be used to estimate the pushing force required to determine the performance and number of hydraulic jacks to be used in construction plans and calculations of construction costs in propulsion construction methods.
Further, since a gap is formed between the outer circumferential surface of the loading body 4 and the inner circumferential surface of the container 3, the coefficient of friction can be evaluated under the condition that the lubricant flows out from the gap. Therefore, it becomes possible to quantitatively evaluate the friction reduction effect of the lubricant in the propulsion method under conditions where the lubricant spreads.
In addition, since the rotation angle and number of revolutions (i.e., the sliding distance of the container 3) of the container 2 (container 3) can be measured by the potentiometer 8, it is possible to evaluate how the frictional force changes depending on the propulsion distance. It can be used for That is, by converting the number of revolutions of the rotary table 2 into a propulsion distance, it is possible to estimate the relationship between the propulsion distance and frictional resistance in the propulsion method. Therefore, it can be used to determine the performance of jacks required for constructing long-distance propulsion tunnels.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
動力源13の構成は限定されるものではない。また、応力伝達手段は、チェーンやベルト等に限定されるものではなく、例えば、歯車であってもよい。
前記実施形態では、回転テーブル2の回転部23とテーブル部24とが別部材により構成されていて、回転部23とテーブル部24との間に第四ベアリング29が介設されているものとしたが、第四ベアリング29は必要に応じて設ければよい。また、回転部23とテーブル24は、一体に形成されていてもよい。
前記実施形態では、容器3が筒状の容器本体31と底板32とを備えている場合について説明したが、容器3は、有底の筒状部材であってもよい。
容器3と載荷体4との隙間は、必要に応じて形成すればよい。滑材等が流出するおそれがない地山の場合は、隙間を形成する必要ない。また、容器3と載荷体4との隙間の大きさは、適宜決定すればよい。
ポテンショメータ8は、必要に応じて設置すればよい。回転テーブル2の回転数の測定手段は適宜決定すればよい。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and each of the above-mentioned components can be modified as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
The configuration of the power source 13 is not limited. Furthermore, the stress transmitting means is not limited to chains, belts, etc., and may be gears, for example.
In the embodiment, the rotating part 23 and the table part 24 of the rotary table 2 are configured as separate members, and the fourth bearing 29 is interposed between the rotating part 23 and the table part 24. However, the fourth bearing 29 may be provided as necessary. Moreover, the rotating part 23 and the table 24 may be formed integrally.
In the embodiment described above, a case has been described in which the container 3 includes a cylindrical container main body 31 and a bottom plate 32, but the container 3 may be a cylindrical member with a bottom.
The gap between the container 3 and the loading body 4 may be formed as necessary. If there is no risk of slipping material flowing out of the ground, there is no need to form gaps. Further, the size of the gap between the container 3 and the loading body 4 may be determined as appropriate.
The potentiometer 8 may be installed as necessary. The means for measuring the rotational speed of the rotary table 2 may be determined as appropriate.

1 摩擦係数測定装置
11 ベース
12 装置本体
13 動力源
2 回転テーブル
3 容器
4 載荷体
5 押圧手段
6 トルク計測ステー
7 ロードセル
8 ポテンショメータ
S 土質試料
S1 測定工程
S2 算出工程
1 Friction coefficient measuring device 11 Base 12 Device body 13 Power source 2 Rotary table 3 Container 4 Loading body 5 Pressing means 6 Torque measurement stay 7 Load cell 8 Potentiometer S Soil sample S1 Measurement process S2 Calculation process

Claims (4)

縦軸を中心に回転する回転テーブルと、
前記回転テーブルに固定されて土質試料を収納する容器と、
回転が制御された状態で前記土質試料に上載される載荷体と、
前記載荷体に対して鉛直方向の押圧力を付与する押圧手段と、
前記載荷体から周方向に延びるトルク計測ステーと、
前記トルク計測ステーの先端部が接触する位置に設けられたロードセルと、を備えていることを特徴とする、摩擦係数測定装置。
A rotary table that rotates around a vertical axis,
a container fixed to the rotary table and containing a soil sample;
a loading body placed on the soil sample with controlled rotation;
a pressing means that applies a pressing force in a vertical direction to the load;
a torque measuring stay extending circumferentially from the aforementioned load;
A friction coefficient measuring device comprising: a load cell provided at a position where the tip of the torque measuring stay contacts.
前記載荷体の外周面と、前記容器の内周面との間に隙間が形成されていることを特徴とする、請求項1に記載の摩擦係数測定装置。 2. The friction coefficient measuring device according to claim 1, wherein a gap is formed between an outer circumferential surface of the cargo and an inner circumferential surface of the container. 前記回転テーブルの回転角を計測するポテンショメータが前記回転テーブルに添接されていることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の摩擦係数測定装置。 3. The friction coefficient measuring device according to claim 1, wherein a potentiometer for measuring the rotation angle of the rotary table is attached to the rotary table. 請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の摩擦係数測定装置を利用した摩擦係数測定方法であって、
前記回転テーブルを回転させた際のトルクを測定する測定工程と、
前記トルクを利用して摩擦係数を算出する算出工程と、を備えており、
前記測定工程では、
前記容器に土質試料を詰め込むとともに、前記土質試料の上面に前記載荷体を載置する作業と、
前記回転テーブルを回転させるとともに、前記押圧手段を利用して前記載荷体に鉛直方向の押圧力を作用させる作業と、
前記ロードセルによりトルクを測定する作業と、を行い、
前記算出工程では、前記トルクと、前記押圧力と、前記容器の形状に基づいて摩擦係数を算出することを特徴とする、摩擦係数測定方法。
A friction coefficient measuring method using the friction coefficient measuring device according to any one of claims 1 to 3,
a measuring step of measuring torque when rotating the rotary table;
a calculation step of calculating a friction coefficient using the torque,
In the measurement step,
Loading the soil sample into the container and placing the load on top of the soil sample;
Rotating the rotary table and applying a vertical pressing force to the load using the pressing means;
Measuring torque with the load cell,
A friction coefficient measuring method, wherein in the calculation step, a friction coefficient is calculated based on the torque, the pressing force, and the shape of the container.
JP2020197761A 2020-11-30 2020-11-30 Friction coefficient measuring device and friction coefficient measuring method Active JP7348157B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020197761A JP7348157B2 (en) 2020-11-30 2020-11-30 Friction coefficient measuring device and friction coefficient measuring method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020197761A JP7348157B2 (en) 2020-11-30 2020-11-30 Friction coefficient measuring device and friction coefficient measuring method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022085980A JP2022085980A (en) 2022-06-09
JP7348157B2 true JP7348157B2 (en) 2023-09-20

Family

ID=81894242

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020197761A Active JP7348157B2 (en) 2020-11-30 2020-11-30 Friction coefficient measuring device and friction coefficient measuring method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7348157B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115217166B (en) * 2022-09-20 2022-12-09 中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司 Rotary friction coefficient measuring method and system based on annular loading

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022085980A (en) 2022-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Elkasabgy et al. Axial compressive response of large-capacity helical and driven steel piles in cohesive soil
RU2692968C1 (en) Instrument and dynamic stress control method in multilayer twisted rope and drum in super deep well
CN104101545B (en) The bending stiffness of a kind of flexible pipe and torsion rigidity measurer
JP7348157B2 (en) Friction coefficient measuring device and friction coefficient measuring method
Bica et al. Instrumentation and axial load testing of displacement piles
JP5291329B2 (en) Penetration test method
CA1255920A (en) Method of and apparatus for measuring pile skin friction
RU130706U1 (en) STAND FOR DETERMINING STATIC CHARACTERISTICS OF TIRES OF WHEELED VEHICLES
KR102130722B1 (en) Spud apparatus, jack-up rig having the same, and method for fixing spud can using ground monitoring
JP2015017493A (en) Method and system for estimating end resistance of rotary press-in pile
JP5128378B2 (en) Automatic penetration testing machine
JP2019100138A (en) Ground drilling device and ground investigation method
KR20130105067A (en) System and method for measuring friction characteristics between low slump concrete and steel conveying pipe
KR101559881B1 (en) Apparatus for testing drilling apparatus
WO2024060380A1 (en) Rotary friction coefficient measurement method and system based on annular loading
CN211169552U (en) Pipeline surveys auxiliary assembly
JP7416630B2 (en) Pile loading test method and pile loading test device
JP6034591B2 (en) Portable cone penetration test method
SU586853A3 (en) Stand for testing loaded wheels
JP4107586B2 (en) Pile driver pressure input detection device
KR101440180B1 (en) Apparatus for Testing Torque of Rotary Table in Drill Ship
JP2017078291A (en) Device and method for confirming vertical bearing capacity of pile
JP3905302B2 (en) Full-scale inspection method for steel pipe pile welds
JPS60109413A (en) Measurement of bearing power of cast-in-place pile head
JP2004225484A (en) Loading test method for pile and loading device used for this test

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20221220

TRDD Decision of grant or rejection written
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230831

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230905

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230907

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7348157

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150