JPH0785062B2 - 電磁波による土の乾燥密度の測定方法 - Google Patents
電磁波による土の乾燥密度の測定方法Info
- Publication number
- JPH0785062B2 JPH0785062B2 JP14393687A JP14393687A JPH0785062B2 JP H0785062 B2 JPH0785062 B2 JP H0785062B2 JP 14393687 A JP14393687 A JP 14393687A JP 14393687 A JP14393687 A JP 14393687A JP H0785062 B2 JPH0785062 B2 JP H0785062B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- soil
- dry density
- electromagnetic waves
- measured
- equation
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- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電磁波を用いて土の乾燥密度を測定する方法
に関するものである。
に関するものである。
［従来技術とその問題点］ 一般に、締固めは、盛土中の空隙を減らして、有害な沈
下を防いで盛土の支持力を増し、またノリ面の安定を図
るために行なわれる。
下を防いで盛土の支持力を増し、またノリ面の安定を図
るために行なわれる。
従来、盛土を締固めるには、選定された盛土材に適した
締固め工法により各層ごとに一様な薄い層に敷き広げて
所定の回数ずつ締固めを行い、所要の締固め度合を得る
ようにしている。
締固め工法により各層ごとに一様な薄い層に敷き広げて
所定の回数ずつ締固めを行い、所要の締固め度合を得る
ようにしている。
ところで、締固め度合は、目で見ただけでは判らないの
で、施工中常に管理を厳重にしなければならず、所要の
締固め度合になっているかどうかを調べなければならな
い。
で、施工中常に管理を厳重にしなければならず、所要の
締固め度合になっているかどうかを調べなければならな
い。
従来の締固め試験としては、砂置換法、RI（ラジオアイ
ソトープ）法、CBR（california bear−ing ratio）法
等が主に採用されている。
ソトープ）法、CBR（california bear−ing ratio）法
等が主に採用されている。
上記砂置換法は、地盤に穿った穴の体積を砂によって置
換し、土の体積を間接的に測って地盤の密度を測定する
方法である。しかしながら、本方法は測定時間が長くて
測定点を数多く測定できないのみならず、地盤仕上げ面
を破壊してしまう等の問題点があった。
換し、土の体積を間接的に測って地盤の密度を測定する
方法である。しかしながら、本方法は測定時間が長くて
測定点を数多く測定できないのみならず、地盤仕上げ面
を破壊してしまう等の問題点があった。
また、上記RI法は、ガンマ線が土の中を透過する際に土
粒子中に吸収される割合が土の密度と一定の関係にある
という原理を利用した測定法である。しかしながら、ガ
ンマ線等の放射線は、被曝障害等の問題点があって、放
射線の管理が大変であるばかりでなく、土中に放射線を
発する鋼棒を貫入する手間と測定に手間がかかる等の問
題点があった。
粒子中に吸収される割合が土の密度と一定の関係にある
という原理を利用した測定法である。しかしながら、ガ
ンマ線等の放射線は、被曝障害等の問題点があって、放
射線の管理が大変であるばかりでなく、土中に放射線を
発する鋼棒を貫入する手間と測定に手間がかかる等の問
題点があった。
さらに、上記CBR法は、直径5cmの貫入棒を0.25cm貫入す
る時の荷重を1,370kgで割って百分率で表わし、土の締
固め度合を測定する方法である。しかしながら、本方法
も準備が大がかりとなるばかりでなく、表面の強度に影
響され易いという問題点があった。
る時の荷重を1,370kgで割って百分率で表わし、土の締
固め度合を測定する方法である。しかしながら、本方法
も準備が大がかりとなるばかりでなく、表面の強度に影
響され易いという問題点があった。
上記いずれの方法も測定が非連続的であるため、全体を
満遍無くしかも正確に把握することが出来ないのみなら
ず、多数の地点をリアルタイムで測定できない。
満遍無くしかも正確に把握することが出来ないのみなら
ず、多数の地点をリアルタイムで測定できない。
従って、ムラのない均質な仕上がりの締固め施工管理を
期待できない等の問題点があった。
期待できない等の問題点があった。
［発明の目的］ 本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされた
もので、その目的とするところは、土の締固め度合を算
出するのに重要な測定因子である締固め中の土の乾燥密
度を、非破壊的で同一箇所を繰返して測定することがで
き、測定時間も極めて短くリアルタイムの測定が可能
で、多数の箇所での測定ができる電磁波による土の乾燥
密度の測定方法を提供することにある。
もので、その目的とするところは、土の締固め度合を算
出するのに重要な測定因子である締固め中の土の乾燥密
度を、非破壊的で同一箇所を繰返して測定することがで
き、測定時間も極めて短くリアルタイムの測定が可能
で、多数の箇所での測定ができる電磁波による土の乾燥
密度の測定方法を提供することにある。
［発明の構成］ 本発明の電磁波による土の乾燥密度の測定方法は、被測
定土中に電磁波を透過せしめて土中伝搬速度を測定する
と共に土の含水比を測定し、これら測定値と土粒子の比
重および比誘電率により、上記土の乾燥密度を算出する
ことを特徴とするものである。
定土中に電磁波を透過せしめて土中伝搬速度を測定する
と共に土の含水比を測定し、これら測定値と土粒子の比
重および比誘電率により、上記土の乾燥密度を算出する
ことを特徴とするものである。
［実施例］ 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。
明する。
まず、第１図に示すように、所定の厚み（ｄ）を有する
土１の上側に送信アンテナ２を配置し、下側に受信アン
テナ３を配置すると共に、これらのアンテナ2,3をパル
ス送受信器４に接続して、電磁波の伝搬速度の測定実験
装置を構成する。
土１の上側に送信アンテナ２を配置し、下側に受信アン
テナ３を配置すると共に、これらのアンテナ2,3をパル
ス送受信器４に接続して、電磁波の伝搬速度の測定実験
装置を構成する。
本装置において、最初に上記送信アンテナ２と受信アン
テナ３との間に土を置かないで、送信アンテナ２から1G
Hzのインパルスを発射し、doの距離の空気中を伝搬させ
て受信アンテナ３により受信する。この受信信号を増幅
器５により増幅して周波数変換器６およびオシロスコー
プ７を通して、XYプロッター８により、第２図に示すよ
うに、エアウェーブ（イ）の波形を得る。
テナ３との間に土を置かないで、送信アンテナ２から1G
Hzのインパルスを発射し、doの距離の空気中を伝搬させ
て受信アンテナ３により受信する。この受信信号を増幅
器５により増幅して周波数変換器６およびオシロスコー
プ７を通して、XYプロッター８により、第２図に示すよ
うに、エアウェーブ（イ）の波形を得る。
次に、予め決めておいた乾燥密度と含水率を満足する上
記土１を、送信アンテナ２および受信アンテナ３の間に
置き、同様の電磁波（1GHzのインパルス）を土１中に透
過させて、XYプロッタ−８により透過波（ロ）を得る。
記土１を、送信アンテナ２および受信アンテナ３の間に
置き、同様の電磁波（1GHzのインパルス）を土１中に透
過させて、XYプロッタ−８により透過波（ロ）を得る。
第２図から明らかなように、土１中を透過させた場合の
透過波（ロ）は、エアウェーブ（イ）に比べて△ｔの時
間だけ遅延する。この遅延時間△ｔから式（１）を使っ
て土１中を透過する電磁波の伝搬速度Vsを求めることが
できる。
透過波（ロ）は、エアウェーブ（イ）に比べて△ｔの時
間だけ遅延する。この遅延時間△ｔから式（１）を使っ
て土１中を透過する電磁波の伝搬速度Vsを求めることが
できる。
ただし、Ｃは光速で2,998×108m/sec、ｄは土１の厚
み、doは送受信アンテナ2,3間の距離である。
み、doは送受信アンテナ2,3間の距離である。
一般に土は導電率σがσ≒10-2と小さいので土中の電磁
波の伝搬速度Vsと比誘電率Erとの間には式（２）のよう
な近似式が成り立つ。
波の伝搬速度Vsと比誘電率Erとの間には式（２）のよう
な近似式が成り立つ。
従って、上記式（１）により求められたVsを上記式
（２）に代入すると、上記土１の比誘電率Erを算出する
ことができる。
（２）に代入すると、上記土１の比誘電率Erを算出する
ことができる。
一方、従来から土の比誘電率Erの算定式として、次の式
（３）が提案されている。
（３）が提案されている。
（Er）＝Σ（Ei）・φｉ ……（３） ここで、Eiは土土粒子ｓ、水ｗ、空気ａの３成分に分け
た場合の各成分の比誘電率であり、φｉは上記各成分の
容積率である。
た場合の各成分の比誘電率であり、φｉは上記各成分の
容積率である。
ところで、（Ei）の関数として、従来より （Ei）＝Ｅ、（Ei）＝1/E、 および、（Ei）＝logEの４種類が提案されている。
本発明者等は、標準砂、関東ローム、土丹の３種類の土
について、その比誘電率を実測すると共に、上記４つの
提案式から算出した値と上記実測値との偏差状態を求
め、第３図に示すように、まとめてみた。その結果、 の式が実測に最も適合していることが確認された。
について、その比誘電率を実測すると共に、上記４つの
提案式から算出した値と上記実測値との偏差状態を求
め、第３図に示すように、まとめてみた。その結果、 の式が実測に最も適合していることが確認された。
従って、上記式（３）は と表わすことができる。
上記式（４）において、φｓは土粒子の容積率、φｗは
水分の容積率、φａは空気の容積率であり、各々、次の
式（５）のように表わされる。
水分の容積率、φａは空気の容積率であり、各々、次の
式（５）のように表わされる。
ただし、γｄは土の乾燥密度、Gsは土粒子の比重、ｗは
含水比である。
含水比である。
上記式（５）を式（４）の各項に代入して、式（４）を
式（２）の左辺に置き換えて、土の乾燥密度γｄについ
て整理すると、次式（６）を導くことができる。
式（２）の左辺に置き換えて、土の乾燥密度γｄについ
て整理すると、次式（６）を導くことができる。
ところで、水の比誘電率Ewは、従来の研究によれば、Ew
＝81であるので、上記式（６）は、次式（７）のように
書き直すことができる。
＝81であるので、上記式（６）は、次式（７）のように
書き直すことができる。
従って、土の乾燥密度γｄは、電磁波の土中伝搬速度Vs
と、土粒子の比重Gsと土粒子の比誘電率Esと含水比ｗか
ら求めることができる。
と、土粒子の比重Gsと土粒子の比誘電率Esと含水比ｗか
ら求めることができる。
このうち、土粒子の比誘率Esと比重Gsは、室内試験によ
り予め求めておくことができるので、結局、現場におい
ては電磁波の伝搬速度Vsと含水比ｗのみを測定すれば良
いことになる。
り予め求めておくことができるので、結局、現場におい
ては電磁波の伝搬速度Vsと含水比ｗのみを測定すれば良
いことになる。
第４図は、上記式（７）による乾燥密度と伝搬速度との
関係を示すグラフであって、上記式（７）の分母である をＡに置き代えて変形した次の式（８）について、 Ａを１から９に変化させた場合の軌跡を示すと共に、第
１図に示す実験から得られた結果を折線で示したもので
ある。
関係を示すグラフであって、上記式（７）の分母である をＡに置き代えて変形した次の式（８）について、 Ａを１から９に変化させた場合の軌跡を示すと共に、第
１図に示す実験から得られた結果を折線で示したもので
ある。
本グラフにおいて、実測結果の折線は式（８）から求め
た軌跡と近似した傾向を示しており、第１図に示す実験
装置による実測結果が理論と一致することが実証され
る。
た軌跡と近似した傾向を示しており、第１図に示す実験
装置による実測結果が理論と一致することが実証され
る。
従って、土粒子の比誘電率Esと含水比ｗが正しく与えら
れれば、乾燥密度γｄと電磁波の伝搬速度Vsは１対１の
相関を持ち、電磁波の伝搬速度Vsが実測されれば乾燥密
度γｄが算出できることになる。
れれば、乾燥密度γｄと電磁波の伝搬速度Vsは１対１の
相関を持ち、電磁波の伝搬速度Vsが実測されれば乾燥密
度γｄが算出できることになる。
尚、第４図において、実際の締固めを行なった現場の土
について比誘電率Es＝４として、（７）式に最大乾燥密
度、最適含水比を代入して伝搬速度Vsを算出し、プロッ
トしてみたところ、黒点群のようになり、実線Ａがある
程度勾配を持った範囲内に収まることが判り、上記式
（７）、即ち、本発明方法が実用に供し得るものである
ことが確認できた。
について比誘電率Es＝４として、（７）式に最大乾燥密
度、最適含水比を代入して伝搬速度Vsを算出し、プロッ
トしてみたところ、黒点群のようになり、実線Ａがある
程度勾配を持った範囲内に収まることが判り、上記式
（７）、即ち、本発明方法が実用に供し得るものである
ことが確認できた。
第５図は、以上説明した土の乾燥密度γｄを求める手法
をフロー図にしたものであって、被測定土の比重Gsと土
粒子の比誘電率Esを室内試験から予め決定しておき、例
えば土の締固め現場において電磁波の土中伝搬速度Vsと
土の含水比ｗを測定することで、式（７）を用いて被測
定土の乾燥密度γｄを得ることが可能となる。
をフロー図にしたものであって、被測定土の比重Gsと土
粒子の比誘電率Esを室内試験から予め決定しておき、例
えば土の締固め現場において電磁波の土中伝搬速度Vsと
土の含水比ｗを測定することで、式（７）を用いて被測
定土の乾燥密度γｄを得ることが可能となる。
［発明の効果］ （１）電磁波による土中伝搬速度の測定時間が数秒と極
めて短時間である。
めて短時間である。
（２）電磁波による測定のため数多くのポイントを連続
的に測定することができる。
的に測定することができる。
（３）多くのデータを累積することにより、信頼性を向
上せしめることが容易である。
上せしめることが容易である。
第１図は電磁波の伝搬速度を求めるための実験装置の概
念図、第２図はその測定データを示す波形図、第３図は
３種の土の比誘電率の実測値と従来の提案式から求めた
値との偏差状態を示す図、第４図は乾燥密度と伝搬速度
との関係を示すグラフ、第５図は土の乾燥密度を求める
手法を示したフロー図である。 １……土、２……送信アンテナ、３……受信アンテナ、
４……パルス送受信器、５……増幅器、６……周波数変
換器、７……オシロスコープ、８……XYプロッター。
念図、第２図はその測定データを示す波形図、第３図は
３種の土の比誘電率の実測値と従来の提案式から求めた
値との偏差状態を示す図、第４図は乾燥密度と伝搬速度
との関係を示すグラフ、第５図は土の乾燥密度を求める
手法を示したフロー図である。 １……土、２……送信アンテナ、３……受信アンテナ、
４……パルス送受信器、５……増幅器、６……周波数変
換器、７……オシロスコープ、８……XYプロッター。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鷹巣 征行 東京都品川区西五反田４−15−14 (72)発明者 藤川 富夫 神奈川県川崎市宮前区宮崎３−13−４ (72)発明者 佐藤 務 神奈川県川崎市宮前区宮崎３−13−４
Claims (1)
- 【請求項１】被測定土中に電磁波を透過せしめて土中伝
搬速度を測定すると共に土の含水比を測定し、これら測
定値と土粒子の比重および比誘電率により、上記土の乾
燥密度を算出することを特徴とする電磁波による土の乾
燥密度の測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14393687A JPH0785062B2 (ja) | 1987-06-09 | 1987-06-09 | 電磁波による土の乾燥密度の測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14393687A JPH0785062B2 (ja) | 1987-06-09 | 1987-06-09 | 電磁波による土の乾燥密度の測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63307340A JPS63307340A (ja) | 1988-12-15 |
| JPH0785062B2 true JPH0785062B2 (ja) | 1995-09-13 |
Family
ID=15350516
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14393687A Expired - Fee Related JPH0785062B2 (ja) | 1987-06-09 | 1987-06-09 | 電磁波による土の乾燥密度の測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0785062B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FI84402C (fi) * | 1989-01-13 | 1991-11-25 | Kajaani Electronics | Foerfarande och anordning foer bestaemning av fukthalt i materialet. |
| US5576627A (en) * | 1994-09-06 | 1996-11-19 | The Regents Of The University Of California | Narrow field electromagnetic sensor system and method |
-
1987
- 1987-06-09 JP JP14393687A patent/JPH0785062B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63307340A (ja) | 1988-12-15 |
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