JPH085534A - 標準貫入試験用自動落下装置 - Google Patents

標準貫入試験用自動落下装置

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JPH085534A
JPH085534A JP15542794A JP15542794A JPH085534A JP H085534 A JPH085534 A JP H085534A JP 15542794 A JP15542794 A JP 15542794A JP 15542794 A JP15542794 A JP 15542794A JP H085534 A JPH085534 A JP H085534A
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JP
Japan
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weight
clutch
sampler
soil
penetration test
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JP15542794A
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Takao Yokohata
隆夫 横畑
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TOHO CHIKA KOKI KK
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TOHO CHIKA KOKI KK
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  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 重錘の落下高さが常に所定位置に確実に保持
され、重錘の昇降が自動的に所定時間で迅速に、かつ確
実に行われ、打撃回数が自動的に正確にカウントされ、
装置重量が比較的軽く、すべての地盤の貫入試験が可能
な標準貫入試験用自動落下装置を提供する。 【構成】 重錘9を昇降自在に垂下支持するクラッチ付
きの油圧ウインチ2と、重錘の上昇位置を検出し所定の
落下高さLを確保する検出センサ5と、検出センサ5の
ON−OFF信号を基にして油圧ウインチ2のクラッチ
14をON−OFF制御すると共に打撃回数をカウント
するカウンタ6を作動する制御手段4を有する操作盤3
等から構成され、63.5[kg]の重錘9をL=75
[cm]の落下高さから自然落下させてサンプラ10を
土25側に押圧し、本打ちの貫入量30[cm]の間の
打撃回数のN値をカウントする。クラッチ14は重錘9
の落下開始から1.0[s]以内にONされ重錘9を上
昇位置に移動し検出センサ5と重錘9との接触によりク
ラッチ14はOFFとなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、油圧給進ボーリングマ
シン等に付設され、地盤等土の強度を評価、測定するた
めの標準貫入試験用自動落下装置に関する。
【0002】
【従来の技術】地盤等の土の強さを測定する試験方法と
してJISA1219に定める「土の標準貫入試験方
法」がある。この試験方法は、外径40.5[mm]又
は42[mm]の標準寸法のロッドの先端にサンプラ
(貫入試験器)を取り付け、63.5[kg]の重錘を
75[cm]の高さから繰返し落下させてサンプラで土
を打撃し、サンプラが30[cm]の深さだけ土に打ち
込み(貫入)されるまでの打撃回数のN値を測定して土
の強さを測定するものである。
【0003】図5は従来一般に使用されている試験装置
の一例を示す。試験用の土25に掘削されたボーリング
孔26の孔底にはサンプラ10の下端が当接する。垂直
に立設するサンプラ10には標準寸法(外径40.5
[mm]又は42[mm])のロッド11が連結され
る。ロッド11には63.5[kg]の重錘9が当たる
ノッキングヘッド12が形成される。重錘9はノッキン
グヘッド12に対して75[cm]の落下高さ(L)の
位置まで麻ロープ29により持ち上げられて自然落下し
ノッキングヘッド12に衝突する。これにより、サンプ
ラ10が土25に貫入される。麻ロープ29を巻上げる
手段としては従来の技術では図示のように動力により回
転するコ−ンプーリ13aに麻ロープ29を巻回し、オ
ペレータ27が麻ロープ29の一端を把持し麻ロープの
張力を調節して巻上げおよび落下を操作していた。ま
た、75[cm]の落下高さを保持するには、図示のよ
うにロッド11に設けた目印28を頼りにしてオペレー
タが重錘9の持ち上げ位置(上端位置)を決めていた。
【0004】一方、ごく軟質の地盤では、重錘を静かに
載荷するだけで沈下する場合があり、その沈下量は記録
され地盤強度判定の資料とされている。重錘を含めた載
荷重量は過大にならないことが良いとされる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図5に示した従来の手
動式の落下装置の場合にはオペレータの技術の優劣等に
より試験結果に差が生じる問題点がある。すなわち、具
体的には重錘9の落下高さが目印28を基にしたオペレ
ータの判断によるためバラツキが生じ易い。また、所定
の貫入量に達するまでの打撃回数のN値がオペレータの
記憶によるため不正確になり易い。更に、常時回転する
コ−ンプ−リ周辺で操作される麻ロープの巻き上げ巻き
戻しがオペレータの手動操作によるためその操作テクニ
ックにより重錘の自由落下の程度に差が生じる恐れがあ
る。
【0006】本発明は、以上の問題点を解決するもの
で、重錘の落下高さが高精度に保持され、打撃回数のカ
ウントが簡単な手段により高精度に行われ、且つ載荷さ
れる試験器の重量を従来の型式のものと同一に近くする
ことにより高精度の貫入試験が出来る標準貫入試験用自
動落下装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の目的を
達成するために、標準寸法のサンプラの下端を試験用の
土に垂直に当て、当該サンプラに連結するロッドのノッ
キングヘッドに75[cm]の高さから63.5[k
g]の重錘を繰返し落下させて前記サンプラを介して前
記土を打撃し、前記サンプラの先端が土内に30[c
m]打ち込まれるまでの打撃回数をカウントして当該土
の強さを試験する標準貫入試験に使用される装置であっ
て、前記ロッドに沿って摺動する前記重錘を垂下支持す
るワイヤロープを巻上げ及び巻き戻しするクラップ付き
の油圧ウインチと、前記ノッキングヘッドと重錘間に7
5[cm]の落下高さを形成すべく重錘の上端位置に係
合する検出センサと、前記油圧ウインチのクラッチおよ
びオイルモータを自動制御する制御手段を有する操作盤
と、重錘の打撃回数をカウントするカウンタを有し、前
記制御手段は、前記重錘が検出センサに係合した際に前
記クラッチをOFFにし、係合時から所定時間経過後に
クラッチを自動的にONにすると共に、前記クラッチの
ON,OFFと同期してカウンタを作動する制御回路機
構を形成する標準貫入試験用自動落下装置を構成するも
のである。また、前記所定時間が1.0[s]以内であ
ることを特徴とするものである。
【0008】
【作用】操作盤を作動し、油圧ウインチのオイルモータ
を作動しクラッチをONにする。これによりワイヤロー
プが巻き上げられ63.5[kg]重錘がロッドに沿っ
て上昇する。重錘が検出センサに当接すると制御手段は
クラッチをOFFする。その結果、重錘は自動落下し、
75[cm]の上昇位置からノッキングヘッドに当た
る。そのため、ロッドに連結するサンプラが土を打撃し
て貫入される。重錘が落下してから所定時間経過すると
制御手段はクラッチを自動的にONにするため油圧ウイ
ンチによる自動巻き上げが行われる。以上の繰返しによ
りサンプラは土中に押し込まれ30[cm]の貫入量に
達する。この貫入量に達するまでの打撃回数のN値はカ
ウンタにより自動的にカウントされる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図1は本実施例の全体構造を示す構成図、図2は本
実施例の貫入作用を説明するための部分断面図、図3は
そのフローチャート、図4は貫入量と打撃回数のN値と
の関係を示す線図である。
【0010】まず、クラッチのOFFからONまでの所
定時間は理論的には0.4[s]であり、その理論的根
拠について説明する。自然落下における所定時間(自由
落下時間)tは下式により求められる。 t=(2×h/g)1/2 ここでhは落下高さであり、本実施例ではh=0.75
[m]である。また、重力の加速度g=9.81[m/
2 ]である。従って、t=(2×0.75/9.8
1)1/2 =0.391[s]≒0.4[s]となる。然
しながら、実用上のタイムラグを考慮すると1.0
[s]以内が適当である。
【0011】次に、図1により本実施例の自動落下装置
1を説明する。自動落下装置1は大別して、ワイヤロー
プ16の巻回するドラム13、クラッチ14およびオイ
ルモータ15等からなる油圧ウインチ2およびその駆動
用手動弁24と、制御手段4を有する操作盤3と、検出
センサ5およびカウンタ6と、油圧ウインチ2と操作盤
3間に介設される電磁弁7、8と、63.5[kg]の
重錘9と、サンプラ10およびノッキングヘッド12を
有するロッド11等からなる。なお、試験用の土25に
はボーリング孔26が掘削される。
【0012】油圧ウインチ2のドラム13にはクラッチ
14の一方側のクラッチ爪14aが固定され、クラッチ
爪14aと噛合する他方側のクラッチ爪14bはオイル
モータ15に出入可能に支持される。クラッチ爪14b
には油圧シリンダ17が連結されクラッチ爪14bをク
ラッチ爪14aと噛合する方向および離隔する方向に作
動する。油圧シリンダ17には電磁弁7が連結される。
また、オイルモータ15には電磁弁8および手動弁24
が連結される。なお、電磁弁7、8および手動弁24は
駆動ポンプ(Pで表示する)18を介して油圧駆動源1
9に連結される。一方、電磁弁7のソレノイド7aおよ
び電磁弁8のソレノイド8aは操作盤3の制御手段4側
に連結される。
【0013】サンプラ10は先端のシュー10aと中間
部の二つ割り形状のスプリットバレル10bと後端のコ
ネクターヘッド10c等からなる細長の中空ロッド状部
材からなり外径40.5[mm]又は42[mm]のも
のからなる。サンプラ10の図の上端側にはノッキング
ヘッド12を有するロッド11が連結される。なお、サ
ンプラ10のスプリットバレル10bの中空孔内には試
験用の土が打撃作用に追従して押し込まれ採取試料20
(図2)となる。
【0014】63.5[kg]の重錘9はロッド11の
軸線方向に沿って摺動自在に支持され、ノッキングヘッ
ド12と当接係合する平坦下面9aを形成する。重錘9
の上端側は鉄鎖21によりワイヤロープ16に連結され
る。なお、ワイヤロープ16はプ−リ22,23を介し
てドラム13に連結する。
【0015】検出センサ5は本実施例ではロッド11側
の所定位置に固定され、重錘9の上端の平坦上面9bに
当接係合する。なお、重錘9が検出センサ5に当接し検
出センサ5がONとなった状態で重錘9の平坦下面9a
とノッキングヘッド12の上面間の距離Lが75[c
m]の落下高さに相当する。
【0016】操作盤3および制御手段4は油圧ウインチ
2、カウンタ6等を自動制御するもので、検出センサ
5、電磁弁7のソレノイド7a、電磁弁8のソレノイド
8aおよび駆動ポンプ18等が連結される。駆動ポンプ
18は電磁弁7、8および手動弁24を介して油圧駆動
源19からの作動油を油圧シリンダ17およびオイルモ
ータ15に送り、クラッチ14のON−OFFとオイル
モータ15を作動する。また、検出センサ5のON−O
FF信号は制御手段4側に入力されカウンタ6による打
撃回数のカウントと電磁弁7のソレノイド7aおよび電
磁弁8のソレノイド8aのON−OFF制御の入力信号
となる。
【0017】次に、本実施例の作用を図2および図3に
より説明する。まず、図2により標準貫入試験の詳細内
容を説明する。まず、試験用の土25にボーリング孔2
6を予め掘削する。ボーリング孔26の孔底26aにサ
ンプラ10のシュー10aの先端面を当接する。重錘9
を検出センサ5に接触する位置まで上昇させノッキング
ヘッド12と重錘9の平坦下面9a間に落下高さ75
[cm]を形成する。この高さから重錘9を自然落下さ
せてサンプラ10を打撃するとサンプラ10の先端が孔
底26aに喰い込む。標準貫入試験方法の場合、まず、
図中のaで表示する15[cm]の予備打ちをした後に
正規のbで示す30[cm]の本打ちを行い、その後に
cで示す約5[cm]後打ちを行うことが定められてい
る。但し、打撃回数のN値は本打ちの30[cm]の間
にカウント値により求められる。
【0018】図3に示すように、まず、ボーリング孔2
6が掘削される(ステップ100)。ボーリング孔26
の内径は約6.5[cm]乃至15[cm]の範囲を原
則とする。次に、ボーリング孔26内のスライムを除去
する(ステップ101)。前記したようにサンプラ10
を孔底26aに当てる(ステップ102)。操作盤3を
ONし(ステップ103)、手動弁24および電磁弁8
を介してオイルモータ15を作動する(ステップ10
4)。また、同時に電磁弁7を介して油圧シリンダ17
を作動しクラッチ14をONにする(ステップ10
5)。ドラム13がワイヤロープ16を巻き上げる(ス
テップ106)。重錘9が上昇し、上昇位置で重錘9は
検出センサ5に接触する(ステップ107)。検出セン
サ5のON信号が制御手段4に入力されると制御手段4
は油圧シリンダ17を逆方向に作動しクラッチ14がO
FFになる(ステップ108)。重錘9の拘束が解除さ
れるため重錘9が落下し(ステップ109)、重錘9が
ノッキングヘッド12に当接しサンプラ10が土25内
に貫入される(ステップ110)。検出センサ5がON
されてから0.4[s]乃至1.0[s]の時間が経過
したか否かがチェックされ(ステップ111)、経過し
た場合(yesの場合)には制御手段4はクラッチ14
をONし(ステップ112)、経過しない場合には待機
する。ここで、カウンタ6は重錘の打撃回数のN値をカ
ウントする(ステップ113)。クラッチ14がONに
なると再びステップ105に戻り同様の工程を繰返し行
う。次に、本打ちの貫入量が30[cm]になったか否
かがチェックされ(ステップ114)、yesの場合に
はそれまでのN値がカウントされる(ステップ11
5)。この時点で自動操作の場合には電磁弁8により作
動が停止する。また、noの場合にはステップ103に
戻る。次に、操作盤3をOFFにし(ステップ11
6)、手動弁24の操作によりオイルモ−タを停止させ
る(ステップ117)。以上により、貫入試験の大部分
が終了する(ステップ118)。付随的試験方法として
土25の採取が行われる。サンプラ10の打ち込みによ
り中空のスリットバレル10b内には土25が入り込
む。スリットバレル10bを二つ割りすることにより図
2に示すように採取試料20を求めることが出来る。す
なわち、貫入試験の終了後に採取試料20を取り出し
(ステップ119)、採取試料20の分析が行われ(ス
テップ120)、終了工程に連結される(ステップ11
8)。
【0019】図4は本実施例による貫入量[cm]と打
撃回数N値との関係を示すものである。両者はほぼ直線
相関的に変化し、前記したように30[cm]の貫入量
の位置におけるN値が本実施例の土25の強さの目安と
なる。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、次のような顕著な効果
を奏する。 1)重錘の巻き上げ位置が正確に決まりL=75[c
m]の落下高さが保持されると共に、操作盤によるクラ
ッチのON−OFF制御が検出センサのON,OFFと
同期して自動的に行われる。これにより正確な貫入が行
われる。 2)検出センサのON,OFFに同期して打撃回数のN
値が正確にカウントされるため本打ち30[cm]間の
N値が正確に求められる。 3)従来の手動式のものと較べて重量の差がなく、超軟
弱地盤における自沈量の程度に差がない。 4)油圧駆動源としてエンジンおよび電動機の双方が使
用出来る。 5)クラッチのON,OFF時間が1.0[s]以内と
することができ、重錘の昇降が迅速に行われるため試験
時間が短縮される。 6)自動装置のため装置動作に特別な熟練を必要としな
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の全体構造を示す構成図。
【図2】本実施例におけるサンプラの貫入方法を示す一
部断面図。
【図3】本実施例の作用を説明するためのフローチャー
ト。
【図4】本実施例と貫入量とN値との関係を示す線図。
【図5】従来の手動式の標準貫入装置の概要構造を示す
部分構成図。
【符号の説明】
1 自動落下装置 2 油圧ウインチ 3 操作盤 4 制御手段 5 検出センサ 6 カウンタ 7 電磁弁 7a ソレノイド 8 電磁弁 8a ソレノイド 9 重錘 10 サンプラ 10a シュ− 10b スプリットバレル 10c コネクタ−ヘッド 11 ロッド 12 ノッキングヘッド 13 ドラム 13a コ−ンプ−リ 14 クラッチ 14a クラッチ爪 14b クラッチ爪 15 オイルモータ 16 ワイヤロープ 17 油圧シリンダ 18 駆動ポンプ 19 油圧駆動源 20 採取試料 21 鉄鎖 22 プ−リ 23 プ−リ 24 手動弁 25 土 26 ボーリング孔 27 オペレータ 28 目印 29 麻ロ−プ 30 動力

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 標準寸法のサンプラの下端を試験用の土
    に垂直に当て、当該サンプラに連結するロッドのノッキ
    ングヘッドに75[cm]の高さから63.5[kg]
    の重錘を繰返し落下させて前記サンプラを介して前記土
    を打撃し、前記サンプラの先端が土内に30[cm]打
    ち込まれるまでの打撃回数をカウントして当該土の強さ
    を試験する標準貫入試験に使用される装置であって、前
    記ロッドに沿って摺動する前記重錘を垂下支持するワイ
    ヤロープを巻上げ及び巻き戻しするクラッチ付きの油圧
    ウインチと、前記ノッキングヘッドと重錘間に75[c
    m]の落下高さを形成すべく重錘の上端位置に係合する
    検出センサと、前記油圧ウインチのクラッチおよびオイ
    ルモータを自動制御する制御手段を有する操作盤と、重
    錘の打撃回数をカウントするカウンタを有し、前記制御
    手段は、前記重錘が検出センサに係合した際に前記クラ
    ッチをOFFにし、係合時から所定時間経過後にクラッ
    チを自動的にONにすると共に、前記クラッチのON,
    OFFと同期してカウンタを作動する制御回路機構を形
    成することを特徴とする標準貫入試験用自動落下装置。
  2. 【請求項2】 前記所定時間が1.0[s]以内である
    請求項1の標準貫入試験用自動落下装置。
JP15542794A 1994-06-15 1994-06-15 標準貫入試験用自動落下装置 Pending JPH085534A (ja)

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