JPH0257604B2

JPH0257604B2 -

Info

Publication number: JPH0257604B2
Application number: JP59240036A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Kobayashi; Kunihiko Ishihara; Mitsuaki Oda; Koji Kadota; Kazuo Enomoto; Kazufumi Nakagawa
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 1984-11-14
Filing date: 1984-11-14
Publication date: 1990-12-05
Also published as: JPS61117311A

Description

【発明の詳細な説明】（発明の技術分野）この発明は、道路やダムなどの土木工事におい
て、地盤の締め固め度を検知する締め固め度検知
装置に関するものである。

（従来技術）この種の土木工事において、地盤の締め固め作
業の能率を向上するためには、上記締め固め度を
即座に知ることが必要である。

ところで、上記地盤の締め固めを行なう励振機
は、通常、第１０図Ａ，Ｂに示すような水平方向
の振動ａと垂直方向の振動ｂを発生する。地盤が
締め固められてくると、励振機の水平方向の振動
ａは地盤の締め固めの程度に依存しては変化しな
いが、垂直方向の振動ｂには、地盤が締め固めら
れてくるにしたがつて、第１０図Ｃ，Ｄ，Ｅに示
すように、負の成分が小さくなるとともにはね返
り成分Ａが現われてくる。したがつて、上記垂直
方向の振動ｂの振幅レベルの変化状態から、地盤
の締め固め度を知ることができる。

そこで、従来は、上記励振機に、その垂直方向
の振動を検知する検知器を取り付けて、その垂直
方向の振幅レベルから、地盤の締め固め度を検知
している。すなわち、第１１図に示すように、検
知器１で上記垂直方向の振動を検知して、その信
号を演算部２に送り、この演算部２で垂直方向の
振幅レベルｖを算出して、指示部３に表示してい
る。この場合、上記指示部３の指示値ｖと地盤の
締め固め度との関係は第１２図のようになる。

ところで、上記垂直方向の振幅レベルｖは、励
振機の励振力の大小によつて異なつてくる。した
がつて、上記指示部３の指示曲線は、第１２図の
ｃ，ｄ，ｅに示すように、上記励振力によつて異
なる曲線を示すようになる。

ところが、上記のように、励振力によつて指示
曲線が異なると、これらのデータの統一的な取り
扱いができなくなる。すなわち、どの時点で締め
固め度が十分になつたかを示す基準値を設定する
ことができない。したがつて、この締め固め度検
知装置を振動ローラなどに取り付ける場合、その
励振力の大きさに応じて上記基準値を変える必要
があるので、演算部の調整が必要となり、取り付
けに手間がかかる欠点がある。

第１３図は、他の従来例を示すもので、締め固
め度が進むのに伴なつて第１０図Ｄ，Ｅに示した
はね返り成分Ａが２倍周波数として現われること
を利用して、検知器１で検知した垂直方向の振動
から、演算部２で、同期成分の振幅レベルv1、
および２倍成分の振幅レベルv2を算出するとと
もに、これらの振幅レベルv1，v2の比v2／v1を
算出し、この値を指示部３に表示している。

この場合、上記第１１図の従来例のように、励
振機の励振力の大小がそのまま指示曲線の変化と
して現われるのを、ある程度防ぐことができる。
ところが、上記のように、振動の２倍成分を取り
出すためには、フイルタ４を設ける必要があり、
しかも、このフイルタ４は振動の周波数が変化す
るごとに取り換える必要がある。通常、地盤を締
め固める際には、地盤の軟硬および地盤の構成な
どにより起振周波数や励振力を変えた方がよいの
であるが、起振周波数を変えるたびにフイルタを
取り換えなければならない欠点があつた。

さらに、従来、たとえば転圧車輪の垂直方向の
変位が地盤の締め固め度に応じて低減することを
利用して、上記垂直方向変位から、地盤の締め固
め度を評価しようとする振動ローラが知られてい
る。（実開昭55−113707号参照）しかしながら、この振動ローラによれば、励振
力の大きさや、転圧車輪の大きさなどが変化する
と、垂直方向変位と地盤の締め固め度との関係が
異なり、振動ローラを装備した機械ごとに正確な
データを収集しなければならない。

さらにまた、従来、垂直方向の振動信号を検知
し、基本周波数の第１、第２ハーモニクスの振幅
をフイルタを用いて分析し、これらを加工して地
盤の締め固め度を評価し、締め固め機械の制御に
利用しようとする振動式締固め機械とその方法が
知られている。（特開昭52−142806号参照）ところが、この振動式締固め機械とその方法で
は、垂直方向の振動信号のみを対象とし、そのハ
ーモニクス成分を抽出するためのフイルタを用い
ており、励振周波数が変化すれば、フイルタのカ
ツトオフ周波数も変えなければならず、前述と同
様に複雑なフイルタシステムが必要である。

（発明の目的）この発明は、上記欠点を解消するためになされ
たもので、地盤の締め固め度を示す指示値が、励
振力の大小に何ら影響されないようにするととも
に、フイルタを不要にすることにより、指示値デ
ータが統一的に取り扱え、しかも、どの振動条件
に対しても、演算部の調整やフイルタの取り換え
をすることなしに容易に取り付けることができる
地盤の締め固め度検知装置を提供することを目的
としている。

（発明の構成）上記目的を達成するために、この発明の地盤の
締め固め度検知装置は、地盤に対し、水平方向お
よび垂直方向の２方向に振動を与える励振機と、
この励振機の２方向の振動をそれぞれ検知する検
知器と、この検知器からの水平方向の振動の信号
と垂直方向の振動の信号を受けて、上記両振動の
振幅比にもとづいて締め固め度を表わすデータを
算出する演算部と、上部データを指示する指示部
とを備えた構成とし、指示値が励振力の大小に何
ら影響されないようにするとともに、フイルタも
不要にしている。

（発明の実施例）第１図はこの発明の一実施例にかかる地盤の締
め固め度検知装置を示すものである。

図において、１１は励振機で、内部の偏心ロー
ラ（図示せず）の回転により、地盤１２に対して
水平および垂直方向の振動を発生する。１３，１
４はそれぞれ水平および垂直方向の振動検知器
で、上記水平、垂直方向の振動を検知して、その
検知信号を演算部１５に送出する。この演算部１
５では、所定の演算が行なわれ、上記検知信号か
ら、地盤１２の締め固め度を示す指示値が算出さ
れる。そして、その結果が指示計１６に表示され
る。

したがつて、グリツプ１７を持つて、励振機１
１を地面１２を押し当てて作動させると、この地
面１２の締め固め度が第２図に示すように指示部
１６に表示される。

第３図は、上記演算部１５を示すブロツク図で
ある。

図に示すように、水平方向の振動検知器１３か
らの信号および垂直方向の振動検知器１４からの
信号が演算部１５に送られると、この演算部１５
のレベル検知手段１８，１９において、上記信号
から水平、垂直方向の振動の振幅レベルｈ，ｖが
求められたのち、除算手段２０により、これらの
比ｖ／ｈが算出される。そして、その演算結果が
指示部１６に送られ、締め固め度の表示がなされ
る。

ここで、水平方向の励振力をFh、垂直方向の
励振力をFvとすると、 Fh＝k1・ｈ Fv＝k2／ｖ（k1，k2はばね定数）である。ところで、上記ばね定数k2とヤング率
Ｅとは比例関係があるから、Ｃを定数とすると、 Fv＝k2・ｖ＝Ｃ・Ｅ・ｖとなる。また、励振機の水平方向の励振力と垂直
方向の励振力とは等しいから、 Eh＝Fv ゆえに、 k1・ｈ＝Ｃ・Ｅ・ｖしたがつて、ｖ／ｈ＝k1／Ｃ・Ｅ ………(1) となる。ところで、上記ヤング率Ｅは、地面の弾
性、すなわち、締め固め度を示す。したがつて、
k1／Ｃは一定であるから、指示部の指示値ｖ／
ｈは上記ヤング率Ｅ、すなわち、地面の締め固め
度と１対１の対応をする関数として表わすことが
できる。この指示値ｖ／ｈと締め固め度との関係
を第４図に示す。このように、指示値ｖ／ｈは励
振力Fh、Fvの大小に何ら関与することなく１本
の指示曲線ｆで表わせる。

第５図は、上記演算部１５の他の例を示すブロ
ツク図である。

図に示すように、この演算例では、垂直方向の
振動Ｖを遅延手段２１によつて90゜遅延させた振
動V1を求めたのち、波形合成手段２２で水平方
向の振動Ｈと上記振動V1との差Ｓ＝Ｈ−V1を求
め、この差Ｓをレベル検知手段２３で振幅レベル
Δに変換する。そして、除算手段２４でこの振幅
レベルΔと水平方向の振幅レベルｈとの比Δ／ｈ
を求め、これを指示部１６に表示する。

また、第６図に示すように、さきに振動Ｈ，Ｖ
から振幅レベルｈ，ｖを求めたのち、これらの差
Δ＝ｈ−ｖを求め、この差Δと水平方向の振幅レ
ベルｈとの比Δ／ｈを求めて、これを指示部１６
に表示するようにしてもよい。

上記第５図および第６図の演算例の場合、指示
部１６に表示される指示値Δ／ｈは、 Δ／ｈ＝ｈ−ｖ／ｈ＝１−ｖ／ｈであり、やはり、垂
直方向と水平方向の振動の振幅比ｖ／ｈに関連した
データである。上記(1)式より、ｖ／ｈ＝ｋ／Ｃ・Ｅだから、 Δ／ｈ＝１−ｖ／ｈ＝１−ｋ／Ｃ・Ｅとなる。

この場合、ｋ／Ｃは一定だから、上記指示値
Δ／ｈは、上記第３図の演算例と同様に、ヤング
率Ｅで表わされる地盤の締め固め度と１対１の対
応をする関数となる。したがつて、上記指示値
Δ／ｈは、励振力Fh，Fvの大小にかかわらず、
第７図に示すように、常に１本の指示曲線ｇとし
て表わすことができる。

このように、上記第３図、第５図および第６図
で示した演算によると、励振機の励振力の大小に
かかわらず、地盤の締め固め度が１本の指示曲線
で表わすことができる。したがつて、励振機の励
振力の大小によつて演算部１５の調整をする必要
がないので、締め固め度検知装置をどの振動ロー
ラにも容易に取り付けることができる。また、第
１３図の従来例のように、フイルタを使用しない
ので、振動周波数の切り換えに伴なうフイルタの
取り換え作業も不要になる。

第８図は、この発明の締め固め度検知装置を振
動ローラに適用した例を示している。振動ローラ
の転圧車輪３０の内部には、第９図に示すよう
に、偏心ローラ（図示せず）からなる励振機３１
が設けられており、上記偏心ローラがモータ３２
によつて回転することにより、上記励振機３１が
振動を発生する。振動検知器１３，１４は、上記
励振機３１の水平方向および垂直方向の振動を検
知して、その信号を演算部１５に送る。演算部１
５は、上記検知器１３，１４の信号から、所定の
演算により、指示値を求め、指示部１６に表示す
る。したがつて、第８図に示すように、運転者は
締め固め作業をしながら、指示部１６で地盤の締
め固め度を知ることができる。

（発明の効果）以上説明したように、この発明の地盤の締め固
め度検知装置によれば、地盤の締め固め度を示す
指示値が、励振力に何ら影響されないので、指示
値データが統一的に取り扱え、しかも、どの振動
条件に対しても演算部の調整が不要になる。また
フイルタが不要なので、振動周波数の切り換えに
伴なう煩わしいフイルタの取り換え作業も不要に
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例にかかる地盤の締
め固め度検知装置を示す正面図、第２図は同装置
の指示部を示す拡大図、第３図は同装置の演算部
にを示すブロツク図、第４図は第３図の演算によ
つて得られる指示値の指示曲線を示すグラフ、第
５図および第６図は上記演算部の他の例を示すブ
ロツク図、第７図は上記第５図および第６図の演
算によつて得られる指示値の指示曲線を示すグラ
フ、第８図は同装置を振動ローラに適用した例を
示す側面図、第９図は上記振動ローラの転圧車輪
の縦断面図、第１０図は励振機の水平および垂直
方向の振動を示す波形図、第１１図は従来の地盤
の締め固め度検知装置の演算部を示すブロツク
図、第１２図は上記演算によつて得られる指示値
の指示曲線を示すグラフ、第１３図は他の従来例
を示すブロツク図である。１１，２１……励振機、１２……地盤、１３，
１４……検知器、１５……演算部、１６……指示
部。

Claims

【特許請求の範囲】

１地盤に対し、水平方向および垂直方向の２方
向に振動を与える励振機と、この励振機の２方向
の振動をそれぞれ検知する検知器と、この検知器
からの水平方向の振動の信号と垂直方向の振動の
信号を受けて、上記両振動の振幅比にもとづいて
締め固め度を表わすデータを算出する演算部と、
上記データを指示する指示部とを備えてなる地盤
の締め固め度検知装置。