JPH0650033B2 - 射出体運転装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は土地、即ち土壌および地層に関する有用な情報
を得るための射出体を運転する方法および装置に関す
る。本発明はさらに一旦打ち込むと元に戻らないような
射出体(projectile)や杭の打ち込みに関する。これは特
に土壌と地層を、射出体を貫入する際の抵抗を試験する
方法および土壌や地層のコア資料を中空コーニング・チ
ューブをそれらの中に推進することにより採取し、次い
で内部がコア資料で詰ったコーニング・チューブを回収
する方法に関する。

従来技術 中空かつ垂直のコーニング・チューブを、二つの非平衡
ローター(out-of-balance rotor)がそれらの軸に関し水
平かつ平行なスライド上に設置されている枠組にそれら
のチューブの上端部で取り付けることにより、地中に該
チューブを打ち込む方法が知られている。ローターは逆
回転で運転され、かつコーニング・チューブの垂直軸側
に相互に対称に配置され、その結果、回転がスライドに
振動を起こし、垂直方向にのみ交互に方向の変わる力を
チューブ上に生じさせる。チューブとフレームは緩状態
でチューブの頂上部に設置されたアンビル(anvil)とス
ライドの向き合った面に設置されたハンマーとの間に正
のギャップを生ずるように、互に離して保持し得るスプ
リング結合で連結されている。代わりに、スプリングを
圧縮して零ギャップとしてもよく、あるいはハンマーの
平衡位置がアンビルの下になる、負のギャップにしても
よい。使用に際し、枠とチューブは貫入過程で垂直に動
くように案内される。この様な装置はハンマーとアンビ
ルとの間に正のギャップが存在するときは二つのモー
ド：振動モード(vibratorymode：ローターによって生ず
る垂直に振動する力をスプリング結合のみによってチュ
ーブに伝達する）および振動−衝撃モード(vibro-impac
tmode：振動と衝撃の両方が生ずるモードであり、枠の
垂直振動の増幅が、アンビルをハンマーで打ったような
ときのモード）で操作し得ると言う有用な特徴を有す
る。衝撃の頻度は機械と土地の性質によってきまり、ロ
ーターの回転数より少なくてもよい。ローターの回転数
を一定に維持した場合、チューブが地中に侵入した際、
チューブの推進力のモードは、チューブの先端に直面し
ている層が何であれその瞬間、瞬間の層の性質の変化に
自動的に適用する。モードは先端がほぐれた非凝集性の
地層を通過するときはいつでも振動モード（即ち、ハン
マーとアンビル間のギャップが閉じていない）であり、
先端がより密集した凝集性の地層の場合のみ振動−衝撃
モードに変わる。これらが生じたときチューブの下方へ
の動きに対する抵抗は非常に大きく、その結果、ロータ
ーの周期のうち、下方への動きごとに、ローターによっ
てチューブへ移転されるエネルギーはチューブの枠間の
スプリング結合の圧縮に使われ、その結果、ハンマーが
機械と土地の性質によってきまる頻度でアンビルに衝撃
を与える この様な衝撃は上記の抵抗を有する地層を更に、突き進
む上で必要であるが、上述の非凝集性地層に対しては望
ましくない。この様な地層はこれをチューブ中に採取す
るときは、直接の衝撃が引き起こすチューブの避け難い
振動によって、純粋な振動による推進の場合より、ひど
くかき乱される。自己適合振動モード(self-adjust vib
ratorymode)から振動−衝撃モードへ転換するポイント
は初期ギャップの設定によって調整してもよい。即ち、
正の初期ギャップが大きい程、転換ポイントの発生が遅
くなる。

この様な装置は例えば、エム・アイ・スモロディノフ著
“ビブロ・パイル・ドライビング・アンド・ハンマー”
（コスモー１９６７）（これは、ＣＩＲＩＡトランスレ
ーションNO.２５（１９６８年９月刊行）の訳文中に示
されている）に記載されている。

発明が解決しようとする課題 本発明は一義的には上述のごとき完全な装置が多くの部
品を有し、比較的大きく、高価であると言う見地からこ
れを解決するためになされたものである。第二には、あ
る種のキー部品、例えばハンマー、スプリング−マス−
スプリング・アッセンブリーおよびアンビルがバイブレ
ーターと分離して、しかし、多くの既存のバイブレータ
ーと容易に組合せることのできる、より便利な自蔵式ユ
ニットを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 発明は、特許請求の範囲に定義された通りであり、その
開示は本明細書の内容に含まれるものと解すべきであ
る。

本発明を添付図面を用い具体的に説明する。

第１図は振動器（上昇）を含む装置を示す； 第２図は本発明装置の断面図； 第３図は第２図のコーニング・チューブの先端を通る断
面図で、ロード・セルを示す； 第１図に示す公知の装置においては２つの垂直カラム
(4)（一方のみ図示）によって接合したトップ・プレー
ト(2)とボトム・プレート(3)を含む。このカラムは、
(7)において概略が示され、かつ遠隔圧縮流体供給器(8)
により運転される二個のアウト−オブ−バランスロータ
ー(6)を含む振動ユニツト(5)の垂直往復運動用ガイドと
して作用する。ローター(6)は同一速度で、逆回転で運
転され、かつ対称に配置した偏心マス(9)を備え、この
回転によって枠組(1)に垂直の振動力のみを伝達し、水
平の力を伝達しないようにしてある。上方のスプリング
(10)と下方のスプリング(11)は、振動ユニツト(5)をト
ップ・プレート(2)とボトム・プレート(3)から離して、
ボトム・プレートは、コーニング・チューブ(12)とアン
ビル(13)の両方に結合し、振動ユニット(5)はハンマー
(14)を備えている。

公知の装置に関して既に説明したごとく、スプリング(1
0)および(11)による枠組内での振動ユニット(5)の配置
は、これらのスプリングを適当に選定することによりア
ンビル(13)およびハンマー(14)間の初期垂直ギャップを
設定可能にするのみでなく、このギャップの正確な寸法
を決定することも可能にする。このギャップの選択によ
り、遠隔圧縮流体供給器(8)の適当な選択によってロー
ター(6)の回転速度を決定するある種の能力と共に、こ
の装置の可転性を増加させる。特にこの装置はアンビル
(13)とハンマー(14)間で接触せず、全ての下方への力が
振動ユニット(5)からチューブ(12)へスプリング(11)の
みを介して伝達される真の自己適合振動モードで、およ
び振動ユニット(5)の動きを増幅させ、および／または
スプリング(11)を、機械および土地の性質によって決め
られる頻度でハンマー(14)がアンビル(13)を打つ程度に
圧縮する振動と衝撃の結合モードで作動し得、かつチュ
ーブ(12)が非凝集性の土地に貫入するときは装置が振動
モードで作動し、土地性質が振動モードでは有効に貫入
し得ないように変化したときは振動−衝撃モードに変え
ることができる。

第１図に示す装置は本質的には完全は、自蔵式の自己運
転型装置であり、コアラーとしておよびペネトロメータ
ーとして働くことができる。第２図および第３図に示
す、本発明の装置は、第１図の振動ユニット(5)のごと
き適当な振動器を取付けたとき、振動−振動コアラーお
よびペネトロメーターとして操作できる非運転状態のユ
ニットの形態である。従ってこれは、コーニング・チュ
ーブに代えて標準的な振動コアラーの振動器に取付け得
るアダプター・ユニットとしての特殊な用途を見つけ
て、該装置を使用し得る範囲を広げることができる。図
示するアダプターの最上部の成分は、下方で開き、上方
でプレート(47)により閉鎖した中空シリンダー状チュー
ブ(46)を含むユニット(45)である。このプレートの上表
面は第１図の振動ユニット(5)と同様の振動ユニット取
付けられるようにしてあり、プレート(47)の下側はハン
マー(14)として作用する。固体の環状部材(48)はコーニ
ング・チューブに取付けられ、チューブ(46)内をスライ
ドするように設置されている。このユニットの最上部表
面はアンビル(13)として作用し、ステップ(49)、(50)お
よび(51)がユニットの外壁に形成されている。ステップ
(51)の下で、ユニット(48)が断面環状シリンダー部材(5
2)内でスライド可能に密着しシリンダー部材の頭部は(5
3)においてねじ山でチューブ(46)とかみ合っている。ハ
ンマー(14)とステップ(49)間のスプリング(54)は第１図
のスプリング(11)と同じ機能を有し、ステップ(50)とユ
ニット(52)の上表面とを分けている他のスプリング(55)
はスプリング(10)と同じ作用をする。ユニット(48)の底
部に取付けられ、次いでチューブ(12)が取付けられたプ
レート(56)は底部プレート(3)と同じ動きをする。

本発明装置はペネトロメーターとして作用し得る（即
ち、土地の抵抗に関する有用な示度を与える）と同時に
コア試料を採取し得る装置を提供する。これは遭遇する
土壌抵抗に従って自己適合し得る装置である。上記の便
宜ならびに他の便宜を与える装置を第２図に示す、これ
はまず第１にコーニング・チューブ(12)の先端に設置し
たロード・セル(25)を有する。第３図に示すごとく、こ
のセルは便宜的には環状ユニットの形状をしており、内
部(26)にねじ山がきざまれ、チューブ(12)の端部のねじ
山とかみ合っている。外部(27)にもねじ山がきざまれ、
別の短い環状先端ユニット(29)上に形成された内部ねじ
山(28)とかみ合っている。チューブ(12)に対する内部ラ
イナー(57)をも示している。この装置はさらに音響発生
器(30)と反射器(31)の組み合わせを含み、該発生器は使
用時、土地(33)に取付けられる構造体(32)上に設置さ
れ、反射器(31)はボトム・プレート(56)上に取付けられ
る。即ちチューブ(12)とアンビル(13)に関して取付けら
れる。さらに変速変換器(34)があり、これはメンバー(5
2)に取付けられ、振動ユニット(5)と共同して働き、チ
ューブ(12)に関する振動ユニット(5)の瞬間的な速度を
示すアウト・プットを出す。

ユニット(25)、(30)、(31)および(34)のアウト・プット
は全て第２図のユニット(35)に模式的に示す信号調節ユ
ニットを通す。３つの可能かつ有用なユニット(35)のア
ウト・プットを示す。まず、土壌の組織を一般的に示す
アウト・プット(36)は変換器(34)のアウト・プットから
基本的に誘導してもよい。変換器はハンマーとアンビル
間の相対速度をモニターし、従って、異なった抵抗と組
織特性を有する土壌に遭遇した時の装置の自己適合に関
与する。この様にしてモニターした応答「記号(signatu
res)」の形の吟味は土壌の組織分類を同定する手段とな
る。

第２のアウト・プット(37)は、チューブ(12)の先端(29)
が貫入する土地の標準貫入ナンバーＮと適合する読みで
あって、ユニット(35)の２つのサブアウト・プットから
導かれる。第１は、ハンマー(14)とアンビル(13)とで生
ずる連続した衝撃毎に、ハンマー(14)の速度を示す変換
器(34)から導かれる信号(38)であり、信号(38)は合計し
て所定の時間間隔にわたってハンマーからアンビルに移
ったエネルギーを示す信号(39)を与える。第２のユニッ
ト(35)のサブアウト・プット信号(40)は基本的に発生器
／反射器の組合せ(30)、(31)から導かれ、信号(39)に適
用されるのと同じ時間間隔にわたってコーニング・チュ
ーブによって達成される貫入深さを示す。信号(39)と(4
0)は、これらを所定の貫入距離（例えば、標準貫入試験
と一致するように３００mm）と関連づけることにより結
合し、前述したアウト・プット(37)に導く。

ユニット(35)の第３のアウト・プット(42)は、コーニン
グ・チューブ(12)の先端(29)に、全ての時間において土
地が与える抵抗を表示する。信号(40)と(42)を組合わせ
て、深さ全域にわたる先端の抵抗を示す信号(41)を与え
る。

これは当然信号(37)とは異なる。即ち前者は単に土地に
対する先端の反応の垂直の力を示しており、後者は先端
がすでに通過した地層の、チューブ(12)の壁面に対する
摩擦による前進の遅れをも含む総合的な抵抗を示す。

使用に際しプレート(47)の上表面を振動ユニット(5)に
取付けたとき、スプリング(54)は振動ユニット(5)の重
量により単純に圧縮されるであろう。

下方のスプリング(55)の圧縮度はチューブ(46)に関し
て、ユニット(52)を回して、ねじ山結合材(53)の長さを
変えることにより調整してもよい。この方法でスプリン
グ(55)を圧縮する振動ユニット(5)を下方に押しつける
別の効果があり、さらにスプリング(54)をハンマーとア
ンビル間のギャップが零となる所に最終的に達するまで
圧縮すると装置は零ギャップにおいて振動−衝撃体とし
て働くようセットされる。この装置を設計する際ユニッ
ト(48)の寸法ｙは、スプリング(54)の長さと一致するよ
うに選ばねばならない。ステップ(51)とユニット(52)の
頂上部間の寸法ｘは、振動ユニット(5)の増幅振動より
も大きくなければならず、寸法ｚは、スプリング(55)の
長さと一致しなければならない。スプリング(54)の最初
の圧縮は増幅した振動よりも大きくあるべきであると言
うことおよびスプリング(55)の最初の圧縮と振動の増幅
の合計はスプリング(55)の最大変形よりも小さくすべき
であると言うことは原則的なものと解すべきである。

発明の効果 本発明によれば、射出体が直面する地層の性質に対応し
てその推進力のモードを自動的に振動または衝撃モード
に変えることのできる射出体運転装置をバイブレーター
と分離されているが、他の既存のバイブレーターと容易
に組合すことのできる自蔵式ユニットとして提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は振動器を含む装置、第２図は本発明装置の断面
図、第３図はコーニング・チューブの先端の断面図でコ
ーニング・セルを示す。 (2)トップ・プレート、(3)ボトム・プレート、 (4)垂直カラム、(5)振動ユニット、 (6)ローター、(10)、(11)スプリング、 (12)射出体、(13)アンビル (14)ハンマー、(25)ロード・セル (30)音響発生器、(31)反射器、 (34)速度変換器、(35)信号調整ユニット。 (48)マス(53)ねじ山結合材 (54)、(55)スプリング

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハンマー(14)、スプリング−マス−スプリ
   ング連結(54、48、55)およびアンビル(48、13)を備え、
   それ自体で完全な自蔵式アッセンブリーを構成する射出
   推進装置であって、アンビル(48、13)が射出体に連結可
   能に設けられ、ハンマー(14)が振動ユニットにより運転
   可能に設けられ、ハンマーとアンビル間に弾性のあるス
   プリング−マス−スプリング連結(54、48、55)があり、
   その弾性連結によって、周期的に変化する力を、ハンマ
   ーとアンビルを直接接触させまたは接触させることな
   く、前者から後者に伝達でき、アンビルに射出体を連結
   して使用したとき、その弾性連結によってその射出体の
   動きに対する抵抗の変化に応答して、操作中に力の伝達
   を接触および非接触モードに自動的に変化させることの
   できる射出推進装置。
2. 【請求項２】スプリング−マス−スプリング連結を調節
   するための調節手段(46、52)を含む第１項記載の装置。