JP7400383B2 - Ground hardness estimation system and ground hardness estimation method - Google Patents

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  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)

Description

本発明は、地盤の固さを推定する地盤固さ推定システム及び地盤固さ推定方法に関する。 The present invention relates to a ground hardness estimation system and a ground hardness estimation method for estimating the hardness of the ground.

杭孔が杭の支持層に到達したか否かを判定する支持層判定方法が検討されている(例えば、特許文献1参照。)。この支持層判定方法においては、削孔管理システムの制御部は、各グラフの深度に対応させて、判定基準情報の柱状図及び深度-N値グラフを出力し、削孔時間帯における削孔深度を、深度-経過時間グラフに追加し、削孔深度に関連付けた積分電流値、上下方向及び水平方向の振動特性値を、それぞれ、各グラフに追加して表示する。 A support layer determination method for determining whether a pile hole has reached the support layer of a pile has been studied (see, for example, Patent Document 1). In this supporting layer determination method, the control unit of the drilling management system outputs a histogram and a depth-N value graph of judgment criterion information in correspondence with the depth of each graph, and is added to the depth-elapsed time graph, and the integrated current value and vertical and horizontal vibration characteristic values associated with the drilling depth are added to each graph and displayed.

ところで、特許文献1で用いるN値は、土質によって固さが異なる。
図8(a)、(b)は、それぞれ砂及び粘土の場合のN値と地盤の固さとの関係を示している。例えば、N値が「10」の地盤であっても、砂の場合には「緩い~中位の固さ」と判断され、粘土の場合には「硬い」と判断される。
By the way, the N value used in Patent Document 1 has different hardness depending on the soil quality.
FIGS. 8(a) and 8(b) show the relationship between the N value and the hardness of the ground for sand and clay, respectively. For example, even if the ground has an N value of "10", if it is sand, it will be determined to be "loose to medium hardness", and if it is clay, it will be determined to be "hard".

そこで、土質に関係なく地盤の固さを一律に評価するために、せん断波速度を用いる場合もある。せん断波速度の測定は難しいため、N値や土質を用いて、せん断波速度を算出する式が知られている(例えば、非特許文献1参照。)。この文献においては、深度、N値、土質分類に応じた年代係数及び土質係数を算出式に代入して、せん断波速度(以下、このせん断波速度を「換算せん断波速度」と呼ぶ。)を算出する。 Therefore, shear wave velocity is sometimes used to uniformly evaluate the hardness of the ground regardless of soil quality. Since it is difficult to measure shear wave velocity, a formula for calculating shear wave velocity using the N value and soil quality is known (for example, see Non-Patent Document 1). In this document, the shear wave velocity (hereinafter referred to as the "converted shear wave velocity") is calculated by substituting the age coefficient and soil coefficient according to the depth, N value, and soil classification into the calculation formula. calculate.

特開2018-112011号公報Japanese Patent Application Publication No. 2018-112011

太田裕・後藤典俊:「横波速度を推定するための実験式とその物理的背景」、物理探鉱、第31巻第1号、昭和53年2月、pp.8~16Yutaka Ota and Noritoshi Goto: "Experimental formula for estimating transverse wave velocity and its physical background", Physical Exploration, Vol. 31, No. 1, February 1978, pp. 8-16

しかしながら、換算せん断波速度を算出に用いるN値や土質分類を取得するためには、ボーリング調査を行なう必要がある。このボーリング調査には、手間が掛かるため、様々な場所でせん断波速度を効率的に把握することは難しかった。 However, in order to obtain the N value and soil classification used to calculate the converted shear wave velocity, it is necessary to conduct a boring survey. Because this boring survey is time-consuming, it has been difficult to efficiently determine shear wave velocities at various locations.

上記課題を解決する地盤固さ推定システムは、地盤に孔を掘削するときに取得可能な複数の計測値を記録した計測情報記憶部と、前記地盤の固さを示す固さ指標値を記録した地盤調査情報記憶部と、前記計測値を説明変数とし、前記固さ指標値を目的変数とした多変量解析式を記憶する多変量解析式記憶部と、制御部とを備え、地盤の固さ指標値を推定するシステムであって、前記制御部は、前記計測情報記憶部に記録された各計測値と、前記地盤調査情報記憶部に記録された固さ指標値とを、説明変数及び目的変数とした多変量解析を行なうことにより多変量解析式を算出して、前記多変量解析式記憶部に記録し、評価対象の孔を掘削したときの計測値を取得した場合、これら計測値と前記多変量解析式とを用いて、前記評価対象の孔が掘削された地盤における固さ指標値を推定する。 A ground hardness estimation system that solves the above problems includes a measurement information storage unit that records a plurality of measured values that can be obtained when drilling a hole in the ground, and a hardness index value that indicates the hardness of the ground. A ground investigation information storage unit, a multivariate analysis formula storage unit that stores a multivariate analysis formula with the measured value as an explanatory variable and the hardness index value as an objective variable, and a control unit. A system for estimating an index value, wherein the control unit stores each measurement value recorded in the measurement information storage unit and the hardness index value recorded in the ground investigation information storage unit based on an explanatory variable and a purpose. When a multivariate analysis formula is calculated by performing multivariate analysis using variables and recorded in the multivariate analysis formula storage unit, and measurement values obtained when drilling a hole to be evaluated are obtained, these measurement values and Using the multivariate analysis formula, a hardness index value of the ground in which the hole to be evaluated is excavated is estimated.

本発明によれば、地盤の固さを効率的に評価することができる。 According to the present invention, the hardness of the ground can be efficiently evaluated.

実施形態における杭孔を掘削する掘削装置の概略正面図。FIG. 1 is a schematic front view of a drilling device that excavates a pile hole in an embodiment. 実施形態における地盤の固さを推定する地盤固さ推定システムの構成を示す構成図。FIG. 1 is a configuration diagram showing the configuration of a ground hardness estimation system that estimates the hardness of the ground in an embodiment. 実施形態のハードウェア構成の説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram of the hardware configuration of the embodiment. 実施形態におけるデータ記憶部のデータ構成を説明する図であって、(a)は地盤調査データ記憶部、(b)は掘削計測データ記憶部。It is a figure explaining the data structure of the data storage part in embodiment, Comprising: (a) is a ground investigation data storage part, (b) is an excavation measurement data storage part. 実施形態における地盤の固さを推定する処理の処理手順を説明する流れ図。A flowchart illustrating a processing procedure for estimating the hardness of the ground in the embodiment. 実施形態における重回帰式の算出処理の処理手順を説明する流れ図。5 is a flowchart illustrating the processing procedure of multiple regression equation calculation processing in the embodiment. 実施形態において算出した重回帰式を用いて推定した値と、近傍の位置でボーリング調査により算出したせん断速度値とを比較した図であり、(a)は第1箇所、(b)は(a)とは異なる第2箇所。It is a figure comparing the value estimated using the multiple regression formula calculated in the embodiment and the shear rate value calculated by a boring survey at a nearby position, (a) is the first location, (b) is (a ) is different from the second location. 変更例において地盤の固さを3段階で評価する説明図であって、(a)は砂の場合のN値と固さ指標値との関係、(b)は粘土の場合のN値と固さ指標値との関係を示す。It is an explanatory diagram for evaluating the hardness of the ground in three stages in a modified example, in which (a) shows the relationship between the N value and the hardness index value in the case of sand, and (b) shows the relationship between the N value and the hardness index value in the case of clay. shows the relationship with the index value. 変更例において固さを3段階で評価するときのデータの対応付けを説明する説明図。FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating data association when evaluating hardness in three stages in a modified example.

以下、図1~図7を用いて、地盤固さ推定システム及び地盤固さ推定方法を具体化した一実施形態を説明する。本実施形態では、建物の杭を設置する杭孔を掘削する地盤の固さを推定する。ここで、固さを推定する地盤には、岩盤も含まれる。 An embodiment of a ground hardness estimation system and a ground hardness estimation method will be described below with reference to FIGS. 1 to 7. In this embodiment, the hardness of the ground where a pile hole for installing a building pile is to be excavated is estimated. Here, the ground whose hardness is estimated includes bedrock.

図1には、杭孔h0を掘削する掘削装置としての掘削機10を示している。掘削機10は、ベースマシン11、マスト14、及びオーガマシン16を備えている。ベースマシン11は、クローラ12を含む下部走行体と、操作室13を含む上部旋回体とを備えている。 FIG. 1 shows an excavator 10 as an excavator that excavates a pile hole h0. The excavator 10 includes a base machine 11, a mast 14, and an auger machine 16. The base machine 11 includes a lower traveling body including a crawler 12 and an upper revolving body including an operation chamber 13.

マスト14は、ベースマシン11に立設されている。マスト14内には、深度・速度計計測用のワイヤが設けられている。マスト14には、昇降可能にオーガマシン16が取り付けられている。オーガマシン16は、ボックス内に収容された駆動モータと、この駆動モータで回転駆動される掘削ロッド17とを備えている。掘削ロッド17の先端(下端)には、掘削ヘッド18が取り付けられている。掘削ヘッド18は、揺動する一対(2つ)の掘削腕の先端に掘削刃が形成されている。なお、掘削ヘッド18の昇降は、操作室13の操作者により制御される。 The mast 14 is installed upright on the base machine 11. Inside the mast 14, wires for depth and speed meter measurements are provided. An auger machine 16 is attached to the mast 14 so as to be movable up and down. The auger machine 16 includes a drive motor housed in a box and a drilling rod 17 that is rotationally driven by the drive motor. A drilling head 18 is attached to the tip (lower end) of the drilling rod 17. The excavation head 18 has a excavation blade formed at the tip of a pair (two) of swinging excavation arms. Note that the elevation of the excavation head 18 is controlled by an operator in the operation room 13.

また、掘削機10には、掘削ヘッド18に掘削水を供給する掘削水供給装置(図示せず)が連結されている。この掘削水の水量は、掘削状況に応じて、操作室13の操作者により調整される。 Further, an excavation water supply device (not shown) that supplies excavation water to the excavation head 18 is connected to the excavator 10 . The amount of this excavation water is adjusted by the operator in the operation room 13 depending on the excavation situation.

図2に示すように、掘削機10の掘削状態や掘削条件を計測する各計測器(21~24)は、地盤固さ推定システム30に接続される。本実施形態では、削孔深度計測器21、流量計測器22、電流計測器23、振動計測器24に接続される。各計測器(21~24)は、常時、測定を行ない、測定値を地盤固さ推定システム30に送信する。 As shown in FIG. 2, each measuring device (21 to 24) that measures the excavation state and excavation conditions of the excavator 10 is connected to a ground hardness estimation system 30. In this embodiment, it is connected to a drilling depth measuring device 21, a flow rate measuring device 22, a current measuring device 23, and a vibration measuring device 24. Each measuring device (21 to 24) constantly performs measurements and sends the measured values to the ground hardness estimation system 30.

削孔深度計測器21は、マスト14内のワイヤの繰り出し量を測定し、掘削ヘッド18の位置に応じた削孔深度(深さ)を測定する。この場合、削孔深度計測器21は、時間に関連付けて削孔深度を測定する。 The drilling depth measuring device 21 measures the amount of wire fed out within the mast 14, and measures the drilling depth (depth) according to the position of the drilling head 18. In this case, the drilling depth measuring device 21 measures the drilling depth in relation to time.

流量計測器22は、掘削水供給装置から供給した掘削水の注入流量(注水量)を測定する。この場合、流量計測器22は、時間に関連付けて注水量を測定する。
電流計測器23は、オーガマシン16の駆動モータの負荷電流を測定する。この場合、電流計測器23は、時間に関連付けて電流値を測定する。
The flow meter 22 measures the injection flow rate (water injection amount) of excavation water supplied from the excavation water supply device. In this case, the flow meter 22 measures the amount of water injected in relation to time.
The current measuring device 23 measures the load current of the drive motor of the auger machine 16. In this case, the current measuring device 23 measures the current value in relation to time.

振動計測器24は、取付場所における振動を測定する。本実施形態では、振動計測器24は、マスト14に取り付けられ、ベースマシン11の前後方向、左右方向及び上下方向の3方向の振動特性を測定する。この場合、振動計測器24は、時間に関連付けて振動特性を測定する。なお、振動計測器24は、マスト14以外、例えば、操作室13等に取り付けてもよい。 The vibration measuring device 24 measures vibrations at the installation location. In this embodiment, the vibration measuring device 24 is attached to the mast 14 and measures the vibration characteristics of the base machine 11 in three directions: the front-rear direction, the left-right direction, and the up-down direction. In this case, the vibration measuring device 24 measures vibration characteristics in relation to time. Note that the vibration measuring device 24 may be attached to a location other than the mast 14, such as the operation room 13.

(ハードウェア構成)
図3を用いて、地盤固さ推定システム30を構成する情報処理装置H10のハードウェア構成を説明する。情報処理装置H10は、通信装置H11、入力装置H12、表示装置H13、記憶部H14、プロセッサH15を備える。なお、このハードウェア構成は一例であり、他のハードウェアにより実現することも可能である。
(Hardware configuration)
The hardware configuration of the information processing device H10 that constitutes the ground hardness estimation system 30 will be explained using FIG. 3. The information processing device H10 includes a communication device H11, an input device H12, a display device H13, a storage unit H14, and a processor H15. Note that this hardware configuration is just an example, and it can also be implemented using other hardware.

通信装置H11は、他の装置との間で通信経路を確立して、データの送受信を実行するインタフェースであり、例えばネットワークインタフェースカードや無線インタフェース等である。 The communication device H11 is an interface that establishes a communication path with other devices and executes data transmission and reception, and is, for example, a network interface card, a wireless interface, or the like.

入力装置H12は、地盤固さを推定する作業員等からの入力を受け付ける装置であり、例えばマウスやキーボード等である。表示装置H13は、各種情報を表示するディスプレイ等である。 The input device H12 is a device that accepts input from a worker or the like who estimates the ground hardness, and is, for example, a mouse, a keyboard, or the like. The display device H13 is a display or the like that displays various information.

記憶部H14は、地盤固さ推定システム30の各種機能を実行するためのデータや各種プログラムを格納する記憶装置である。記憶部H14の一例としては、ROM、RAM、ハードディスク等がある。 The storage unit H14 is a storage device that stores data and various programs for executing various functions of the ground hardness estimation system 30. Examples of the storage unit H14 include ROM, RAM, hard disk, and the like.

プロセッサH15は、記憶部H14に記憶されるプログラムやデータを用いて、地盤固さ推定システム30における各処理を制御する。プロセッサH15の一例としては、例えばCPUやMPU等がある。このプロセッサH15は、ROM等に記憶されるプログラムをRAMに展開して、地盤固さ推定のための各種プロセスを実行する。 The processor H15 controls each process in the ground hardness estimation system 30 using programs and data stored in the storage unit H14. Examples of the processor H15 include a CPU, an MPU, and the like. This processor H15 loads a program stored in a ROM or the like into a RAM and executes various processes for estimating the ground hardness.

プロセッサH15は、自身が実行するすべての処理についてソフトウェア処理を行なうものに限られない。例えば、プロセッサH15は、自身が実行する処理の少なくとも一部についてハードウェア処理を行なう専用のハードウェア回路(例えば、特定用途向け集積回路:ASIC)を備えてもよい。すなわち、プロセッサH15は、(1)コンピュータプログラム(ソフトウェア)に従って動作する1つ以上のプロセッサ、(2)各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する1つ以上の専用のハードウェア回路、或いは(3)それらの組み合わせ、を含む回路(circuitry)として構成し得る。プロセッサは、CPU並びに、RAM及びROM等のメモリを含み、メモリは、処理をCPUに実行させるように構成されたプログラムコード又は指令を格納している。メモリすなわちコンピュータ可読媒体は、汎用又は専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。 The processor H15 is not limited to performing software processing for all processes that it executes. For example, the processor H15 may include a dedicated hardware circuit (for example, an application-specific integrated circuit: ASIC) that performs hardware processing for at least part of the processing that it executes. That is, the processor H15 includes (1) one or more processors that operate according to a computer program (software), (2) one or more dedicated hardware circuits that execute at least some of various processes, or ( 3) It can be configured as a circuit including a combination thereof. A processor includes a CPU and memory, such as RAM and ROM, where the memory stores program codes or instructions configured to cause the CPU to perform processing. Memory or computer-readable media includes any available media that can be accessed by a general purpose or special purpose computer.

(地盤固さ推定システム30)
図2の地盤固さ推定システム30は、掘削時の各計測値から、地盤の固さを示す固さ指標値を推定するコンピュータシステムである。地盤固さ推定システム30は、制御部31、地盤調査情報記憶部としての地盤調査データ記憶部32、計測情報記憶部としての掘削計測データ記憶部33及び多変量解析式記憶部としての重回帰式記憶部34を備える。
(Soil hardness estimation system 30)
The ground hardness estimation system 30 in FIG. 2 is a computer system that estimates a hardness index value indicating the hardness of the ground from each measured value during excavation. The ground hardness estimation system 30 includes a control section 31, a ground investigation data storage section 32 as a ground investigation information storage section, an excavation measurement data storage section 33 as a measurement information storage section, and a multiple regression equation as a multivariate analysis equation storage section. A storage unit 34 is provided.

制御部31は、制御手段(CPU、RAM、ROM等)を備え、後述する処理(計測値管理段階、算出段階、推定段階等の各処理)を行なう。そのために、メモリに記憶された地盤固さ推定プログラムを実行することにより、制御部31は、計測値管理部311、算出部312及び推定部313として機能する。 The control unit 31 includes a control means (CPU, RAM, ROM, etc.), and performs processes (processes such as a measurement value management stage, a calculation stage, and an estimation stage) to be described later. For this purpose, the control unit 31 functions as a measured value management unit 311, a calculation unit 312, and an estimation unit 313 by executing the ground hardness estimation program stored in the memory.

計測値管理部311は、ボーリング調査で取得した地質調査結果を地盤調査データ記憶部32に記録する。 The measured value management unit 311 records the geological survey results obtained through the boring survey in the geological survey data storage unit 32.

更に、この計測値管理部311は、各計測器(21~24)から取得した時間毎の測定値をメモリに蓄積し、深さ毎の計測値を掘削計測データ記憶部33に記録する。具体的には、計測値管理部311は、実際に掘り進んだ時間帯(削孔時間帯)における削孔深度、注水量、電流値及び振動特性を取得する。掘削ヘッド18は、固い地層等においては、掘り下げる直前に一旦、引き揚げられることがある。このため、掘削ヘッド18の実際の削孔深度は、経過時間に従って削孔深度が単調に増加するとは限らない。そこで、計測値管理部311は、掘削ヘッド18の引き揚げや停止の期間を全体の作業時間から削除し、削孔のために実質的に用いられた削孔時間帯の計測値を特定する。計測値管理部311は、特定した削孔時間帯における測定値を対応付けることにより、深さ(開始深度、終了深度)と、これに関連付けて、削孔速度、注水量、積分電流値及び振動特性を特定する。 Further, the measured value management unit 311 stores the measured values obtained from each measuring device (21 to 24) at each time in the memory, and records the measured values at each depth in the excavation measurement data storage unit 33. Specifically, the measured value management unit 311 acquires the drilling depth, water injection amount, current value, and vibration characteristics in the time period during which drilling was actually performed (drilling time period). In hard geological formations, the excavation head 18 may be pulled up once just before digging. For this reason, the actual drilling depth of the drilling head 18 does not necessarily increase monotonically as time elapses. Therefore, the measured value management unit 311 deletes the periods during which the drilling head 18 is withdrawn or stopped from the total working time, and specifies the measured value during the drilling time period that is actually used for drilling. The measured value management unit 311 associates the measured values in the specified drilling time period to determine the depth (start depth, end depth), drilling speed, water injection amount, integrated current value, and vibration characteristics in association with the depth (start depth, end depth). Identify.

更に、計測値管理部311は、振動計測器24で計測した3方向の振動特性について周波数分析を行なうことにより、分析周波数毎の振動の大きさ(振幅値)を特定する。本実施形態では、分析周波数として、1/3オクターブバンド分析の周波数(1Hz~80Hz)の20区間の周波数を用いる。この周波数は、1Hz、1.25Hz、1.6Hz、2Hz、2.5Hz、3.15Hz、4Hz、5Hz、6.3Hz、8Hz、10Hz、12.5Hz、16Hz、20Hz、25Hz、31.5Hz、40Hz、50Hz、63Hz、80Hzである。 Furthermore, the measurement value management unit 311 specifies the magnitude of vibration (amplitude value) for each analysis frequency by performing frequency analysis on the vibration characteristics in the three directions measured by the vibration measuring device 24. In this embodiment, frequencies in 20 intervals of 1/3 octave band analysis frequencies (1 Hz to 80 Hz) are used as analysis frequencies. This frequency is 1Hz, 1.25Hz, 1.6Hz, 2Hz, 2.5Hz, 3.15Hz, 4Hz, 5Hz, 6.3Hz, 8Hz, 10Hz, 12.5Hz, 16Hz, 20Hz, 25Hz, 31.5Hz, 40Hz, 50Hz, 63Hz, 80Hz It is.

算出部312は、多変量解析を行なって、重回帰式を算出する処理を実行する。具体的には、算出部312は、地盤調査データ記憶部32から取得したデータを用いて、地盤の固さを示す目的変数を算出する。 The calculation unit 312 performs multivariate analysis to calculate a multiple regression equation. Specifically, the calculation unit 312 uses the data acquired from the ground investigation data storage unit 32 to calculate an objective variable indicating the hardness of the ground.

ここで、目的変数として換算せん断波速度を用いるため、算出部312は、この換算せん断波速度を算出する式を記憶している。この換算せん断波速度算出式として、例えば、N値、深さ、年代係数及び土質係数を用いて算出する太田後藤による提案式を用いる。この提案式は、図5の式(1)で示される。年代係数は、地質の年代を示す係数であって、例えば、新しい地質は「1.0」、古い地質は「1.306」を用いる。また、土質係数は、土質分類に関連付けられた係数であって、例えば、粘土は「1.0」、砂は「1.085」を用いる。本実施形態では、算出部312は、土質分類に対応する土質係数の土質対応テーブルを記憶している。 Here, since the converted shear wave velocity is used as the objective variable, the calculation unit 312 stores an equation for calculating the converted shear wave velocity. As the formula for calculating this converted shear wave velocity, for example, the formula proposed by Goto Ota, which is calculated using the N value, depth, age coefficient, and soil quality coefficient, is used. This proposed formula is shown by formula (1) in FIG. The age coefficient is a coefficient indicating the age of geology, and for example, "1.0" is used for new geology, and "1.306" is used for old geology. Moreover, the soil quality coefficient is a coefficient associated with soil quality classification, and for example, "1.0" is used for clay, and "1.085" is used for sand. In this embodiment, the calculation unit 312 stores a soil quality correspondence table of soil coefficients corresponding to soil quality classifications.

更に、この算出部312は、地盤の固さを示す目的変数を、掘削時に取得した複数の計測値を説明変数とした重回帰式を算出して、重回帰式記憶部34に記憶する。本実施形態では、算出部312は、重回帰のモデル式を記憶している。このモデル式は、図5に示す式(2)であって、[目的変数y]=回帰係数a1×[説明変数X1]+回帰係数a2×[説明変数X2]+…+回帰係数am×[説明変数Xm]+[切片b]である。更に、算出部312は、影響が小さい説明変数を削除するために回帰係数の基準p値に関するデータを保持している。本実施形態では、基準p値として「0.05」を用いる。
推定部313は、杭孔を新たに掘削したときに取得した計測値を、重回帰式記憶部34に記憶した重回帰式に代入して、掘削した杭孔の地盤の固さを推定する。
Further, the calculation unit 312 calculates a multiple regression equation using a plurality of measured values obtained during excavation as explanatory variables, and stores the objective variable indicating the hardness of the ground in the multiple regression equation storage unit 34. In this embodiment, the calculation unit 312 stores a multiple regression model formula. This model formula is Equation (2) shown in FIG. 5, where [objective variable y]=regression coefficient a1×[explanatory variable X1]+regression coefficient a2×[explanatory variable explanatory variable Xm] + [intercept b]. Furthermore, the calculation unit 312 holds data regarding the reference p value of the regression coefficient in order to delete explanatory variables that have a small influence. In this embodiment, "0.05" is used as the reference p value.
The estimating unit 313 estimates the hardness of the ground of the excavated pile hole by substituting the measured value obtained when the pile hole is newly excavated into the multiple regression equation stored in the multiple regression equation storage unit 34.

図4(a)に示すように、地盤調査データ記憶部32には、ボーリング調査結果によって取得した地盤調査データが記録される。地盤調査データは、現場識別子、調査位置座標、深さに関連付けて、N値、土質分類、年代係数及び換算せん断波速度が記録される。 As shown in FIG. 4(a), the ground investigation data storage unit 32 records ground investigation data obtained from boring investigation results. In the ground survey data, the N value, soil type classification, age coefficient, and converted shear wave velocity are recorded in association with the site identifier, survey position coordinates, and depth.

現場識別子データ領域には、ボーリング調査を行なった現場を特定するための識別子に関するデータが記録される。
調査位置座標データ領域には、この現場においてボーリング調査を行なった位置の座標に関するデータが記録される。
In the site identifier data area, data related to an identifier for specifying the site where the boring survey was conducted is recorded.
In the survey position coordinate data area, data regarding the coordinates of the position where the boring survey was conducted at this site is recorded.

深さデータ領域には、このボーリング調査位置においてN値や土質を特定する深さに関するデータが記録される。本実施形態では、例えば、0.1m単位で記録され、深さの範囲(終了深度と開始深度)が記録される。 In the depth data area, data regarding the N value and the depth for specifying the soil quality at this boring survey position are recorded. In this embodiment, the depth is recorded in units of, for example, 0.1 m, and the depth range (end depth and start depth) is recorded.

N値データ領域には、この深さにおいて計測されたN値に関するデータが記録される。
土質分類データ領域には、この深さにおける土質分類を特定するための識別子に関するデータが記録される。この土質分類と土質対応テーブルとを用いて土質係数を特定することができる。
Data regarding the N value measured at this depth is recorded in the N value data area.
In the soil classification data area, data regarding an identifier for specifying the soil classification at this depth is recorded. The soil quality coefficient can be specified using this soil quality classification and the soil quality correspondence table.

年代係数データ領域には、この深さにおける地盤の年代係数に関するデータが記録される。
換算せん断波速度データ領域には、この深さにおける換算せん断波速度に関するデータが記録される。
The age coefficient data area records data regarding the age coefficient of the ground at this depth.
In the converted shear wave velocity data area, data regarding the converted shear wave velocity at this depth is recorded.

図4(b)に示すように、掘削計測データ記憶部33には、現場識別子、杭番号、杭座標、深さに関連付けて掘削計測値が記録される。掘削計測値は、杭孔を掘削したときに取得可能な計測値である。本実施形態では、掘削計測値として、積分電流値、掘削速度、注入量、振動に関する値を用いる。更に、深さの終了深度を、掘削計測値として用いる。 As shown in FIG. 4B, the excavation measurement data storage unit 33 records excavation measurement values in association with site identifiers, pile numbers, pile coordinates, and depths. The excavation measurement value is a measurement value that can be obtained when a pile hole is excavated. In this embodiment, values related to an integrated current value, excavation speed, injection amount, and vibration are used as excavation measurement values. Furthermore, the end depth of the depth is used as the excavation measurement value.

現場識別子データ領域は、この杭孔を掘削した現場を特定するための識別子に関するデータが記録される。
杭番号データ領域及び杭座標データ領域には、掘削した杭を特定するための番号及び杭の位置座標に関するデータが記録される。この杭座標と、地盤調査データ記憶部32の調査位置座標とを用いて、掘削計測データを、最も近い位置でボーリング調査を行なった地盤調査データと関連付けることができる。
In the site identifier data area, data related to an identifier for specifying the site where this pile hole was excavated is recorded.
In the pile number data area and the pile coordinate data area, a number for identifying an excavated pile and data regarding the position coordinates of the pile are recorded. Using these pile coordinates and the survey position coordinates in the ground survey data storage section 32, the excavation measurement data can be associated with the ground survey data obtained by performing a boring survey at the closest location.

深さデータ領域には、この杭孔において取得した計測値の深さに関するデータが記録される。本実施形態では、例えば、0.1m単位で記録され、深さの範囲(終了深度と開始深度)が記録される。 In the depth data area, data regarding the depth of the measured value obtained in this pile hole is recorded. In this embodiment, the depth is recorded in units of, for example, 0.1 m, and the depth range (end depth and start depth) is recorded.

積分電流値データ領域、掘削速度データ領域、注水量データ領域には、それぞれ、測定した電流値から算出した積算電流値(積分電流値)、掘削したときの掘削ヘッド18の速度(掘削速度)、掘削水を供給した注入量(注水量)に関するデータが記録される。 The integrated current value data area, excavation speed data area, and water injection amount data area each contain an integrated current value (integral current value) calculated from the measured current value, the speed of the excavation head 18 when excavating (excavation speed), Data regarding the injection amount (water injection amount) that supplied drilling water is recorded.

振動データ領域には、振動の方向(前後、左右、上下の3方向)と振幅の20区間の各中心振動数における振幅とに関するデータが記録される。
重回帰式記憶部34には、重回帰式に関するデータが記録される。ここでは、目的変数と、この目的変数の説明変数とをそれぞれ特定するための識別子と、各説明変数の係数(回帰係数)とが記憶される。
In the vibration data area, data regarding the direction of vibration (three directions: front and back, left and right, and up and down) and the amplitude at each center frequency of 20 amplitude sections are recorded.
The multiple regression equation storage unit 34 records data related to the multiple regression equation. Here, identifiers for specifying the target variable, explanatory variables of the target variable, and coefficients (regression coefficients) of each explanatory variable are stored.

(地盤の固さ推定方法)
次に、図5~図7を用いて、上述した地盤固さ推定システム30を用いて、地盤の固さ推定方法を説明する。
(Soil hardness estimation method)
Next, a method for estimating the ground hardness using the above-described ground hardness estimation system 30 will be explained using FIGS. 5 to 7.

まず、地盤固さ推定システム30の制御部31は、ボーリング調査結果の登録処理を実行する(ステップS1-1)。具体的には、制御部31の計測値管理部311は、入力装置H12を介して、現場を特定する現場識別子、現場においてボーリング調査を行なった調査位置座標を取得し、地盤調査データ記憶部32に記録する。更に、計測値管理部311は、このボーリング調査において深さに応じたN値、土質分類及び年代係数を取得し、地盤調査データ記憶部32に記録する。 First, the control unit 31 of the ground hardness estimation system 30 executes a process of registering boring survey results (step S1-1). Specifically, the measured value management unit 311 of the control unit 31 acquires a site identifier for identifying the site and the coordinates of the survey position where the boring survey was conducted at the site via the input device H12, and stores the information in the ground survey data storage unit 32. to be recorded. Furthermore, the measured value management unit 311 acquires the N value, soil classification, and age coefficient according to the depth in this boring survey, and records them in the ground survey data storage unit 32.

次に、地盤固さ推定システム30の制御部31は、換算せん断波速度の算出処理を実行する(ステップS1-2)。具体的には、制御部31の算出部312は、地盤調査データ記憶部32のN値、土質分類、深さ、年代係数を取得する。また、算出部312は、土質分類と土質対応テーブルとを用いて、土質係数を特定する。更に、算出部312は、深さ毎に、N値、深さ、年代係数、土質係数を、換算せん断波速度算出式に代入して、換算せん断波速度Vs’を算出し、地盤調査データ記憶部32に記録する。 Next, the control unit 31 of the ground hardness estimation system 30 executes a calculation process of the converted shear wave velocity (step S1-2). Specifically, the calculation unit 312 of the control unit 31 acquires the N value, soil classification, depth, and age coefficient from the ground investigation data storage unit 32. Further, the calculation unit 312 uses the soil type classification and the soil type correspondence table to identify the soil type coefficient. Furthermore, the calculation unit 312 calculates the converted shear wave velocity Vs' by substituting the N value, depth, age coefficient, and soil quality coefficient into the converted shear wave velocity calculation formula for each depth, and stores the ground survey data. 32.

次に、地盤固さ推定システム30の制御部31は、測定値に基づく掘削計測データの記録処理を実行する(ステップS1-3)。具体的には、制御部31の計測値管理部311は、杭孔を掘削した時に各計測器(21~24)によって測定した測定値を取得して、メモリに記憶する。この場合、計測値管理部311は、時間毎の削孔深度において、実際に掘り進んだ時間帯(削孔時間帯)を特定し、この時間帯における削孔深度、注水量、電流値及び振動特性を特定する。そして、計測値管理部311は、特定した削孔深度(深さ)に応じた注水量を特定して、深さに関連付けて注水量を掘削計測データ記憶部33に記録する。また、計測値管理部311は、特定した削孔深度に基づく削孔速度及び積分電流値を削孔深度に関連付けて算出して、掘削計測データ記憶部33に記録する。更に、計測値管理部311は、特定した削孔深度に基づく振動を振動解析することにより、振動方向及び分析周波数における振幅値を特定し、削孔深度に関連付けて、掘削計測データ記憶部33に記録する。 Next, the control unit 31 of the ground hardness estimation system 30 executes recording processing of excavation measurement data based on the measured values (step S1-3). Specifically, the measured value management unit 311 of the control unit 31 acquires the measured values measured by each measuring device (21 to 24) when a pile hole is excavated, and stores them in the memory. In this case, the measurement value management unit 311 specifies the time period in which drilling actually progressed (drilling time period) in the drilling depth for each hour, and determines the drilling depth, water injection amount, current value, and vibration in this time period. Identify characteristics. Then, the measured value management unit 311 specifies the water injection amount according to the specified drilling depth (depth), and records the water injection amount in the excavation measurement data storage unit 33 in association with the depth. Furthermore, the measured value management unit 311 calculates a drilling speed and an integrated current value based on the specified drilling depth in association with the drilling depth, and records them in the drilling measurement data storage unit 33. Furthermore, the measurement value management unit 311 specifies the amplitude value in the vibration direction and analysis frequency by vibration-analyzing the vibration based on the specified drilling depth, and stores the amplitude value in the drilling measurement data storage unit 33 in association with the drilling depth. Record.

次に、地盤固さ推定システム30の制御部31は、重回帰式の算出処理を実行する(ステップS1-4)。具体的には、制御部31は、地盤の固さ指標値(換算せん断波速度)を目的変数とし、各説明変数の回帰係数を算出する。ここで、説明変数としては、積分電流値の対数値、終了深度、掘削速度、注水量、振動のうち、影響が小さくない説明変数を用いる。振動としては、3方向の20区間の振動数がある。そして、制御部31は、算出した重回帰式の説明変数及び回帰係数を、重回帰式記憶部に記憶する。この重回帰式の算出処理の詳細は後述する。 Next, the control unit 31 of the ground hardness estimation system 30 executes calculation processing using a multiple regression equation (step S1-4). Specifically, the control unit 31 uses the ground hardness index value (converted shear wave velocity) as an objective variable, and calculates regression coefficients for each explanatory variable. Here, as explanatory variables, among the logarithm value of the integrated current value, end depth, excavation speed, water injection amount, and vibration, explanatory variables whose influence is not small are used. The vibration has frequencies in 20 sections in three directions. Then, the control unit 31 stores the calculated explanatory variables and regression coefficients of the multiple regression equation in the multiple regression equation storage unit. Details of the calculation process of this multiple regression equation will be described later.

その後、地盤固さ推定システム30の制御部31は、新たに取得した計測値に基づいて杭孔の地盤の固さの推定処理を実行する(ステップS1-5)。具体的には、制御部31の計測値管理部311は、掘削機10を用いて、新たな杭孔を掘削した際に、各計測器(21~24)によって測定した測定値を取得する。そして、計測値管理部311は、ステップS1-3と同様に、実際に掘り進んだ時間帯における削孔深度に応じた注水量、削孔速度、積分電流値、振動方向及び分析周波数における振幅値を、削孔深度(深さ)に関連付けて、掘削計測データ記憶部33に記録する。 Thereafter, the control unit 31 of the ground hardness estimation system 30 executes a process of estimating the ground hardness of the pile hole based on the newly acquired measured value (step S1-5). Specifically, the measured value management unit 311 of the control unit 31 acquires the measured values measured by each measuring device (21 to 24) when a new pile hole is excavated using the excavator 10. Then, as in step S1-3, the measured value management unit 311 determines the water injection amount, drilling speed, integrated current value, vibration direction, and amplitude value at the analysis frequency according to the drilling depth during the actual drilling time. is recorded in the excavation measurement data storage unit 33 in association with the drilling depth (depth).

次に、制御部31の推定部313は、重回帰式記憶部34に記録された重回帰式に用いられる説明変数を掘削計測データ記憶部33から取得する。そして、推定部313は、重回帰式に、取得した注水量、削孔速度、終了深度、積分電流値、振動方向及び分析周波数の振幅値を代入して、換算せん断波速度Vs’を算出する。そして、推定部313は、推定した換算せん断波速度Vs’を、掘削計測データ記憶部33に記録するとともに、表示装置H13に出力する。 Next, the estimation unit 313 of the control unit 31 acquires explanatory variables used in the multiple regression equation recorded in the multiple regression equation storage unit 34 from the excavation measurement data storage unit 33. Then, the estimation unit 313 calculates the converted shear wave velocity Vs' by substituting the acquired water injection amount, drilling speed, end depth, integrated current value, vibration direction, and amplitude value of the analysis frequency into the multiple regression equation. . Then, the estimation unit 313 records the estimated converted shear wave velocity Vs′ in the excavation measurement data storage unit 33 and outputs it to the display device H13.

(重回帰式の算出方法)
次に、図6を用いて、重回帰式算出処理の詳細について説明する。本実施形態では、4か所の異なる現場で20個の孔を掘削したときのデータを用いて、重回帰式を算出する。
(Calculation method of multiple regression equation)
Next, details of the multiple regression equation calculation process will be described using FIG. 6. In this embodiment, a multiple regression equation is calculated using data obtained when 20 holes were excavated at four different sites.

まず、制御部31は、データの対応付け処理を実行する(ステップS2-1)。具体的には、制御部31の計測値管理部311は、現場識別子が一致する現場の掘削計測データと地盤調査データとを、それぞれ地盤調査データ記憶部32及び掘削計測データ記憶部33から抽出する。そして、計測値管理部311は、杭孔の掘削計測データと、地盤調査データとを、同じ深さ毎に対応付ける。なお、同じ現場で複数のボーリングを行なっている場合には、計測値管理部311は、杭孔位置が最も近いボーリング位置の地盤調査データを用いて、掘削計測データと対応付ける。 First, the control unit 31 executes data association processing (step S2-1). Specifically, the measured value management unit 311 of the control unit 31 extracts excavation measurement data and ground survey data of the site whose site identifiers match from the ground survey data storage unit 32 and the excavation measurement data storage unit 33, respectively. . Then, the measurement value management unit 311 associates the excavation measurement data of the pile hole and the ground survey data for each same depth. In addition, when a plurality of borings are performed at the same site, the measured value management unit 311 uses the ground survey data of the boring position where the pile hole position is closest, and associates it with the excavation measurement data.

次に、制御部31は、関係式の設定処理を実行する(ステップS2-2)。具体的には、制御部31の算出部312は、重回帰のモデル式において、対応付けした地盤調査データの換算せん断波速度Vs’を目的変数とし、掘削計測データの各計測値を説明変数とし、説明変数に回帰係数を乗算した関係式を設定する。例えば、図6の式(3)に示す関係式を設定する。ここで、本実施形態では、積分電流値については、対数値を用いる。 Next, the control unit 31 executes a relational expression setting process (step S2-2). Specifically, the calculation unit 312 of the control unit 31 uses the converted shear wave velocity Vs' of the associated ground survey data as an objective variable and each measurement value of the excavation measurement data as an explanatory variable in the multiple regression model equation. , set a relational expression in which the explanatory variable is multiplied by the regression coefficient. For example, the relational expression shown in equation (3) in FIG. 6 is set. Here, in this embodiment, a logarithmic value is used for the integrated current value.

そして、制御部31は、最もデータを説明できる回帰係数の特定処理を実行する(ステップS2-3)。具体的には、制御部31の算出部312は、最小二乗法等により、各説明変数のそれぞれの回帰係数を算出する。 Then, the control unit 31 executes a process of identifying a regression coefficient that can best explain the data (step S2-3). Specifically, the calculation unit 312 of the control unit 31 calculates each regression coefficient of each explanatory variable by the least squares method or the like.

次に、制御部31は、影響の少ない説明変数の削除処理を実行する(ステップS2-4)。具体的には、制御部31の算出部312は、回帰係数のp値が、記憶している基準p値以下の説明変数を削除することにより、地盤固さを算出する重回帰式を特定し、重回帰式記憶部34に記憶する。ここで、特定した重回帰式は、図6において式(4)として示される。
なお、説明変数の選択は、ここで示したp値による方法に限定されるものではなく、影響の少ない説明変数を削除できる方法であればよい。例えば、AIC(赤池情報量規準)を基準にして選択してもよい。
Next, the control unit 31 executes a process of deleting explanatory variables with little influence (step S2-4). Specifically, the calculation unit 312 of the control unit 31 identifies a multiple regression equation for calculating ground hardness by deleting explanatory variables whose regression coefficients have p-values equal to or less than the stored reference p-value. , is stored in the multiple regression equation storage unit 34. Here, the identified multiple regression equation is shown as equation (4) in FIG.
Note that the selection of explanatory variables is not limited to the method using the p value shown here, and any method may be used as long as it is possible to delete explanatory variables that have little influence. For example, the selection may be based on AIC (Akaike Information Criterion).

本実施形態では、特定した重回帰式の説明変数として、積分電流値の対数、終了深度、注水量を用いる。更に、この説明変数として、左右方向の振動においては、中心周波数が3.15Hz、8Hz、12.5Hz、31.5Hz、40Hz、50Hz、63Hz、80Hzの振動を用いる。また、この説明変数として、上下方向の振動においては、1.6Hz、2.5Hz、8Hz、10Hz、12.5Hz、20Hz、25Hz、31.5Hz、40Hz、50Hz、63Hz、80Hzを用いる。更に、前後の振動においては、1Hz、2Hz、2.5Hz、4Hz、8Hz、12.5Hz、20Hz、50Hzを用いる。 In this embodiment, the logarithm of the integrated current value, the end depth, and the water injection amount are used as explanatory variables of the specified multiple regression equation. Further, as explanatory variables, vibrations with center frequencies of 3.15Hz, 8Hz, 12.5Hz, 31.5Hz, 40Hz, 50Hz, 63Hz, and 80Hz are used for vibrations in the left-right direction. Furthermore, as explanatory variables, 1.6Hz, 2.5Hz, 8Hz, 10Hz, 12.5Hz, 20Hz, 25Hz, 31.5Hz, 40Hz, 50Hz, 63Hz, and 80Hz are used for vibration in the vertical direction. Furthermore, for the back and forth vibration, 1Hz, 2Hz, 2.5Hz, 4Hz, 8Hz, 12.5Hz, 20Hz, and 50Hz are used.

(検証)
図7(a),(b)には、重回帰式を用いて推定したせん断波速度Vsと、現場の地盤調査から求めたVs’とを比較して示している。図7(a),(b)は、同じ現場で、異なる2箇所において検証した場合を示している。これらは、それぞれ異なる位置において行なったボーリング調査から換算せん断波速度Vs’を算出し、各ボーリング調査位置の近傍の杭孔の掘削時の計測値データを用いて推定したせん断波速度Vsを算出している。
(verification)
FIGS. 7(a) and 7(b) show a comparison between the shear wave velocity Vs estimated using the multiple regression equation and Vs' determined from the ground investigation at the site. FIGS. 7(a) and 7(b) show the case where verification was performed at two different locations at the same site. These are calculated by calculating the converted shear wave velocity Vs' from boring surveys conducted at different locations, and by calculating the estimated shear wave velocity Vs using data measured during excavation of pile holes in the vicinity of each boring survey location. ing.

図7(a),(b)から、杭孔の掘削時の計測値データと重回帰式とを用いて推定したせん断波速度Vsは、近傍のボーリング調査から算出した換算せん断波速度Vs’と近似する値を示していることがわかる。 From Figures 7(a) and (b), the shear wave velocity Vs estimated using the measured value data during pile hole excavation and the multiple regression equation is the same as the converted shear wave velocity Vs' calculated from the nearby boring survey. It can be seen that the values are approximate.

本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)本実施形態では、地盤固さ推定システム30の制御部31は、新たに取得した計測値に基づいて杭孔の地盤の固さの推定処理を実行する(ステップS1-5)。これにより、杭孔を掘削したときの計測値から、杭孔における地盤の固さを特定することができるので、孔を形成した箇所の地盤の固さを効率的に評価することができる。
According to this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) In the present embodiment, the control unit 31 of the ground hardness estimation system 30 executes the process of estimating the ground hardness of the pile hole based on the newly acquired measured value (step S1-5). Thereby, the hardness of the ground in the pile hole can be specified from the measured value when the pile hole is excavated, so the hardness of the ground at the location where the hole is formed can be efficiently evaluated.

(2)本実施形態では、地盤固さ推定システム30の制御部31は、同じ現場で、孔に最も近い場所の地盤調査データを、孔の掘削計測データと対応付けする。これにより、掘削した孔における固さと近似する固さを評価した関係式を生成することができるので、掘削した杭孔におけるN値や土質分類が不明でも、固さを推定することができる。 (2) In the present embodiment, the control unit 31 of the ground hardness estimation system 30 associates the ground survey data of the location closest to the hole at the same site with the excavation measurement data of the hole. As a result, it is possible to generate a relational expression that evaluates the hardness that approximates the hardness in the excavated hole, so even if the N value or soil classification of the excavated pile hole is unknown, the hardness can be estimated.

(3)本実施形態では、地盤固さ推定システム30の制御部31は、地盤の固さ指標値として、換算せん断波速度Vs’を算出する。これにより、土質分類に関係なく地盤の固さを一律に評価することができる。 (3) In the present embodiment, the control unit 31 of the ground hardness estimation system 30 calculates the converted shear wave velocity Vs' as the ground hardness index value. This makes it possible to uniformly evaluate the hardness of the ground regardless of soil classification.

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態においては、地盤固さ推定システム30の制御部31は、異なる4か所の現場の掘削計測データと地盤調査データとを対応付けして、重回帰式を算出する。重回帰式を算出するためのデータを取得する現場数は4か所に限定されるものではない。例えば、堆積環境が共通する所定エリア(関東や関西等のエリア毎)の現場のデータを用いればよい。また、現場毎に重回帰式を算出するようにしてもよい。
This embodiment can be modified and implemented as follows. This embodiment and the following modified examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
- In the above embodiment, the control unit 31 of the ground hardness estimation system 30 calculates a multiple regression equation by correlating excavation measurement data and ground survey data at four different sites. The number of sites from which data for calculating the multiple regression equation is acquired is not limited to four. For example, field data in a predetermined area (for each area such as Kanto or Kansai) where the deposition environment is common may be used. Alternatively, a multiple regression equation may be calculated for each site.

・上記実施形態においては、地盤固さ推定システム30の制御部31は、地盤固さ指標値を算出する説明変数として、積分電流値、終了深度、掘削速度、注水量及び振動を用いた。説明変数は、これらに限定されるものではなく、孔を形成するときに測定できる値及びそれから計算される値であればよい。例えば、開始深度、瞬間電流値や掘削加速度等を用いてもよい。また、上記重回帰式として、積分電流値は、対数値を用いたが、積分電流値を、そのまま式に用いてもよい。
・上記実施形態においては、説明変数として振動を用いる場合、1/3オクターブバンド分析の周波数における振幅値を用いた。振動に関する計測値としては、これに限定されず、例えば、他の分析方法(フーリエ解析)による特性値を用いてもよい。
- In the above embodiment, the control unit 31 of the ground hardness estimation system 30 used the integral current value, end depth, excavation speed, water injection amount, and vibration as explanatory variables for calculating the ground hardness index value. The explanatory variables are not limited to these, and may be any value that can be measured when forming a hole or a value that can be calculated therefrom. For example, starting depth, instantaneous current value, excavation acceleration, etc. may be used. Furthermore, although a logarithmic value is used as the integral current value in the above multiple regression equation, the integral current value may be used as it is in the equation.
- In the above embodiment, when vibration is used as an explanatory variable, the amplitude value at the frequency of 1/3 octave band analysis is used. Measured values related to vibration are not limited to these, and, for example, characteristic values obtained by other analysis methods (Fourier analysis) may be used.

・上記実施形態においては、地盤固さ推定システム30の制御部31は、地盤固さ指標値として換算せん断波速度Vs’を推定した。推定する地盤固さ指標値は、これに限られない。 - In the above embodiment, the control unit 31 of the ground hardness estimation system 30 estimated the converted shear wave velocity Vs' as the ground hardness index value. The estimated ground hardness index value is not limited to this.

例えば、地盤固さ指標値として、先端支持力度を用いてもよい。この先端支持力度は、例えば、木谷好伸、廣瀬智治著「埋込み杭の支持力係数の提案」日本建築学会大会学術講演梗概集、構造I、2018年9月、pp.719-720に記載している下式(5)、(6)を使って、算出できる。
砂の場合 :先端支持力度qp=222×N …(5)
粘土の場合:先端支持力度qp=268×N …(6)
これら式(5)、(6)において「N」は、N値である。
このため、制御部31は、土質分類に応じた先端支持力度の算出式を記憶する。更に、地盤調査データ記憶部32には、換算せん断波速度Vs’の代わりに、先端支持力度を記録する。
For example, the tip bearing capacity may be used as the ground hardness index value. This tip bearing capacity can be determined, for example, by Yoshinobu Kitani and Tomoharu Hirose, "Proposal of Bearing Capacity Coefficient of Embedded Piles," Abstracts of Academic Lectures at the Architectural Institute of Japan, Structural I, September 2018, pp. It can be calculated using the following formulas (5) and (6) described in 719-720.
In the case of sand: Tip support strength qp=222×N...(5)
In the case of clay: Tip bearing capacity qp = 268 x N … (6)
In these formulas (5) and (6), "N" is the N value.
For this reason, the control unit 31 stores a formula for calculating the tip bearing capacity degree according to the soil type classification. Furthermore, the tip bearing capacity degree is recorded in the ground investigation data storage unit 32 instead of the converted shear wave velocity Vs'.

そして、制御部31は、ボーリング調査結果の登録処理(ステップS1-1)の後、換算せん断波速度Vs’の代わりに、先端支持力度を固さ指標値として算出する。ここで、制御部31は、土質分類に応じた先端支持力度の算出式に、地盤調査データ記憶部32のN値を代入して、先端支持力度を特定する。
そして、制御部31は、データの対応付け処理(ステップS2-1)において、地盤調査データの換算せん断波速度Vs’の代わりに、特定した先端支持力度を掘削計測データと関連付ける。そして、制御部31は、先端支持力度を目的変数として重回帰式を算出する。
After the boring survey result registration process (step S1-1), the control unit 31 calculates the tip support strength as the hardness index value instead of the converted shear wave velocity Vs'. Here, the control unit 31 specifies the tip bearing capacity by substituting the N value of the ground survey data storage unit 32 into the formula for calculating the tip bearing capacity according to the soil classification.
Then, in the data association process (step S2-1), the control unit 31 associates the specified tip bearing capacity with the excavation measurement data instead of the converted shear wave velocity Vs' of the ground survey data. Then, the control unit 31 calculates a multiple regression equation using the tip support force as an objective variable.

また、地盤固さ指標値として、3段階の指標値(「1」「2」「3」)を用いてもよい。
図8(a)に示すように、砂の場合、「0以上~10未満」、「10以上~30未満」、「30以上」のN値を、それぞれ「1」、「2」、「3」の固さと設定する。更に、図8(b)に示すように、粘土の場合、「0以上~4未満」、「4以上~8未満」、「8以上」のN値を、それぞれ「1」、「2」、「3」の固さと設定する。
Furthermore, three levels of index values ("1", "2", and "3") may be used as the ground hardness index value.
As shown in FIG. 8(a), in the case of sand, the N values of "0 or more and less than 10", "10 or more and less than 30", and "30 or more" are "1", "2", and "3", respectively. ” hardness and setting. Furthermore, as shown in FIG. 8(b), in the case of clay, the N values of "0 or more and less than 4", "4 or more and less than 8", and "8 or more" are respectively "1", "2", and Set the firmness to "3".

また、地盤固さ推定システム30の制御部31は、N値と土質分類から、3段階の地盤固さ指標値を特定する対応データを記憶している。更に、地盤調査データ記憶部32には、換算せん断波速度Vs’の代わりに、固さ指標値を記録する。 Furthermore, the control unit 31 of the ground hardness estimation system 30 stores corresponding data for specifying three levels of ground hardness index values from the N value and the soil classification. Furthermore, the ground investigation data storage unit 32 records a hardness index value instead of the converted shear wave velocity Vs'.

この場合においても、制御部31は、換算せん断波速度Vs’の代わりに、固さ指標値を算出する。ここで、制御部31は、地盤調査データ記憶部32のN値及び土質分類と、対応データとを用いて、固さ指標値を特定する。
そして、制御部31は、データの対応付け処理(ステップS2-1)を実行する。
ここで、図9に示すように、地盤調査データの換算せん断波速度Vs’の代わりに固さを、掘削計測データと関連付ける。そして、制御部31は、固さを目的変数として重回帰式を算出する。
Also in this case, the control unit 31 calculates the stiffness index value instead of the converted shear wave velocity Vs'. Here, the control unit 31 specifies the hardness index value using the N value and soil classification in the ground investigation data storage unit 32, and the corresponding data.
Then, the control unit 31 executes data association processing (step S2-1).
Here, as shown in FIG. 9, hardness is associated with the excavation measurement data instead of the converted shear wave velocity Vs' of the ground survey data. Then, the control unit 31 calculates a multiple regression equation using the hardness as an objective variable.

更に、多変量解析の手法は、重回帰式を算出する重回帰分析に限られない。例えば、回帰分析の代わりに、ロジスティクス回帰分析を用いてもよい。具体的には、固さが「2」以上になる場合を「1」、「2」未満の場合を「0」と設定して多変量解析式を生成すると、以下の式(7)になる。
23=1/{1+exp[-(a1×x1+a2×x2+…+am×xm+b)]} …(7)
ここで、y23は、目的変数であって、固さが「2」以上になる確率(0≦y23≦1)を示している。
そして、x1、x2、…、xmは、説明変数であって、各計測値を用いる。更に、a1、a2、…、amは、各説明変数に対応する回帰係数であり、bは回帰係数である。
Furthermore, the method of multivariate analysis is not limited to multiple regression analysis that calculates multiple regression equations. For example, instead of regression analysis, logistics regression analysis may be used. Specifically, when a multivariate analysis formula is generated by setting "1" when the hardness is "2" or more and "0" when it is less than "2", the following formula (7) is obtained. .
y 23 = 1/{1+exp[-(a1×x1+a2×x2+…+am×xm+b)]}…(7)
Here, y 23 is an objective variable and indicates the probability that the hardness will be "2" or more (0≦y 23 ≦1).
And x1, x2, ..., xm are explanatory variables, and each measured value is used. Furthermore, a1, a2, ..., am are regression coefficients corresponding to each explanatory variable, and b is a regression coefficient.

次に、固さが「3」以上になる場合を「1」、「3」未満の場合を「0」と設定して回帰式を生成すると、以下の式(5)になる。
3=1/{1+exp[-(α1×x1+α2×x2+…+αm×xm+β)]} …(8)
ここで、y3は、目的変数であって、固さが「3」以上になる確率(0≦y3≦1)を示している。
そして、x1、x2、…、xmは、説明変数であって、各計測値を用いる。更に、α1、α2、αmは、各説明変数に対応する回帰係数であり、βは回帰係数である。
Next, when a regression equation is generated by setting "1" when the hardness is "3" or more and "0" when the hardness is less than "3", the following equation (5) is obtained.
y 3 = 1/{1+exp[-(α1×x1+α2×x2+…+αm×xm+β)]}…(8)
Here, y 3 is an objective variable and indicates the probability that the hardness will be "3" or more (0≦y 3 ≦1).
And x1, x2, ..., xm are explanatory variables, and each measured value is used. Further, α1, α2, αm are regression coefficients corresponding to each explanatory variable, and β is a regression coefficient.

ここで、式(7)を用いて、固さが「2」以上にならない確率、すなわち、固さが「2」未満の「1」になる確率は、式(9)で算出される。また、式(8)、(9)を用いて、固さが「2」になる確率(「2」以上で「3」未満になる確率)は、式(10)式で算出される。 Here, using equation (7), the probability that the hardness does not exceed "2", that is, the probability that the hardness becomes "1", which is less than "2", is calculated using equation (9). Further, using Equations (8) and (9), the probability that the hardness will be "2" (the probability that it will be greater than or equal to "2" and less than "3") is calculated using Equation (10).

1=1-y23 …(9)
2=1-y3-y1 …(10)
上記で求めた回帰係数a,b,α,β、回帰式(8)~(10)及び新たに掘削した評価対象の孔の掘削時の計測値から、固さが1~3になる確率(y1,y2,y3)を算出することができる。
y 1 = 1 - y 23 ...(9)
y2 =1- y3 - y1 ...(10)
Based on the regression coefficients a, b, α, and β obtained above, regression equations (8) to (10), and the measured values during excavation of the newly drilled hole to be evaluated, the probability that the hardness will be 1 to 3 ( y 1 , y 2 , y 3 ) can be calculated.

具体的には、固さの推定値は、確率の重み付けの平均として、以下の式で算出される。
〔固さの推定値〕=y1×1+y2×2+y3×3 …(11)
更に、この式(11)で算出した固さの推定値の代わりに、y1,y2,y3のうち最大値(最大の確率)の固さを、固さの推定値として用いることができる。
Specifically, the estimated value of hardness is calculated as the average weighted probability using the following formula.
[Estimated hardness] = y 1 × 1 + y 2 × 2 + y 3 × 3 … (11)
Furthermore, instead of the estimated value of hardness calculated by this formula (11), it is possible to use the maximum value (maximum probability) of y 1 , y 2 , y 3 as the estimated value of hardness. can.

・上記実施形態において、地盤固さを推定する多変量解析式は、杭孔を形成するときの掘削計測値データを用いて算出した。多変量解析式を算出するために用いる掘削計測値は、杭孔を形成するときの値に限られず、他の孔を形成するときの掘削計測値データを用いてもよい。 - In the above embodiment, the multivariate analytical formula for estimating the ground hardness was calculated using excavation measurement value data when forming a pile hole. The excavation measurement value used to calculate the multivariate analytical formula is not limited to the value when forming a pile hole, and excavation measurement value data when forming another hole may be used.

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、以下に追記する。
(a)前記制御部は、堆積環境に応じた地盤毎に、前記多変量解析式を算出することを特徴とする請求項1~3の何れか1項に記載の地盤固さ推定システム。
Next, technical ideas that can be understood from the above embodiment and other examples will be additionally described below.
(a) The ground hardness estimation system according to any one of claims 1 to 3, wherein the control unit calculates the multivariate analytical formula for each ground according to a sedimentation environment.

h0…杭孔、Vs’…換算せん断波速度、10…掘削機、11…ベースマシン、12…クローラ、13…操作室、14…マスト、16…オーガマシン、17…掘削ロッド、18…掘削ヘッド、20…地盤固さ推定システム、21…削孔深度計測器、22…流量計測器、23…電流計測器、24…振動計測器、30…地盤固さ推定システム、31…制御部、32…地盤調査情報記憶部としての地盤調査データ記憶部、33…計測情報記憶部としての掘削計測データ記憶部、34…多変量解析式記憶部としての重回帰式記憶部、311…計測値管理部、312…算出部、313…推定部。 h0...Pile hole, Vs'...Converted shear wave velocity, 10...Excavator, 11...Base machine, 12...Crawler, 13...Operation room, 14...Mast, 16...Auger machine, 17...Drilling rod, 18...Drilling head , 20... Ground hardness estimation system, 21... Drilling depth measuring device, 22... Flow rate measuring device, 23... Current measuring device, 24... Vibration measuring device, 30... Ground hardness estimation system, 31... Control unit, 32... Ground investigation data storage section as a ground investigation information storage section, 33... Excavation measurement data storage section as a measurement information storage section, 34... Multiple regression equation storage section as a multivariate analysis equation storage section, 311... Measured value management section, 312...Calculation unit, 313...Estimation unit.

Claims (3)

地盤に孔を掘削するときに取得可能な複数の計測値を記録した計測情報記憶部と、
前記地盤のせん断波速度に応じた固さ指標値を記録した地盤調査情報記憶部と、
前記計測値を説明変数とし、前記固さ指標値を目的変数とした多変量解析式を記憶する多変量解析式記憶部と、
制御部とを備え、前記固さ指標値を推定するシステムであって、
前記制御部は、
前記計測情報記憶部に記録された各計測値と、前記地盤調査情報記憶部に記録された前記固さ指標値とを、説明変数及び目的変数とした多変量解析を行なうことにより多変量解析式を算出して、前記多変量解析式記憶部に記録し、
評価対象の孔を掘削したときの計測値を取得した場合、これら計測値と前記多変量解析式とを用いて、前記評価対象の孔が掘削された地盤における前記固さ指標値を推定することを特徴とする地盤固さ推定システム。
a measurement information storage unit that records a plurality of measurement values that can be obtained when drilling a hole in the ground;
a ground investigation information storage unit that records a hardness index value according to the shear wave velocity of the ground;
a multivariate analysis formula storage unit that stores a multivariate analysis formula with the measured value as an explanatory variable and the hardness index value as an objective variable;
A system for estimating the hardness index value, comprising a control unit,
The control unit includes:
A multivariate analysis formula is created by performing multivariate analysis using each measurement value recorded in the measurement information storage unit and the hardness index value recorded in the ground investigation information storage unit as explanatory variables and objective variables. Calculate and record in the multivariate analysis formula storage unit,
When measured values are obtained when a hole to be evaluated is excavated, the hardness index value of the ground in which the hole to be evaluated is excavated is estimated by using these measured values and the multivariate analysis formula. A ground hardness estimation system featuring:
前記制御部は、前記説明変数として、積分電流値の対数値、深度、掘削速度、注水量、3方向における所定周波数における振動の少なくとも複数を用いることを特徴とする請求項1に記載の地盤固さ推定システム。 The ground solidification system according to claim 1, wherein the control unit uses at least a plurality of logarithmic values of an integrated current value, depth, excavation speed, water injection amount, and vibrations at predetermined frequencies in three directions as the explanatory variables. estimation system. 地盤に孔を掘削するときに取得可能な複数の計測値を記録した計測情報記憶部と、
前記地盤のせん断波速度に応じた固さ指標値を記録した地盤調査情報記憶部と、
前記計測値を説明変数とし、前記固さ指標値を目的変数とした多変量解析式を記憶する多変量解析式記憶部と、
制御部とを備え、前記固さ指標値を推定する方法であって、
前記制御部は、
前記計測情報記憶部に記録された各計測値と、前記地盤調査情報記憶部に記録された前記固さ指標値とを、説明変数及び目的変数とした多変量解析を行なうことにより多変量解析式を算出して、前記多変量解析式記憶部に記録し、
評価対象の孔を掘削したときの計測値を取得した場合、これら計測値と前記多変量解析式とを用いて、前記評価対象の孔が掘削された地盤における前記固さ指標値を推定することを特徴とする地盤固さ推定方法。
a measurement information storage unit that records a plurality of measurement values that can be obtained when drilling a hole in the ground;
a ground investigation information storage unit that records a hardness index value according to the shear wave velocity of the ground;
a multivariate analysis formula storage unit that stores a multivariate analysis formula with the measured value as an explanatory variable and the hardness index value as an objective variable;
A method for estimating the hardness index value, the method comprising:
The control unit includes:
A multivariate analysis formula is created by performing multivariate analysis using each measurement value recorded in the measurement information storage unit and the hardness index value recorded in the ground investigation information storage unit as explanatory variables and objective variables. Calculate and record in the multivariate analysis formula storage unit,
When measured values are obtained when a hole to be evaluated is excavated, the hardness index value of the ground in which the hole to be evaluated is excavated is estimated by using these measured values and the multivariate analysis formula. A ground hardness estimation method featuring:
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