JPH11140858A - 土質試料サンプラー及びそれを用いた地盤調査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 異なる地盤深度の各土質試料を一度でサンプ
リングでき、目視観察によって土性を確実に判断できる
ようにする。 【解決手段】 多数のサンプリングユニットＳＵを縦続
連結して、その先端にコーン１０を装着し、基端に貫入
ロッド１２を接続した回転型の土質試料サンプラーであ
る。各サンプリングユニットは、内部が土質試料の収容
空間になると共に側壁に窓部１４を形成したサンプリン
グパイプ１６と、その窓部に取り付けた土質試料削り取
り用の刃１８と、サンプリングパイプ同士を連結するた
めのカップリング２０とを有する。土質試料サンプラー
を地盤に形成されている孔内で回転させることで、各刃
が孔壁の土質試料を削り取り、削り取った各深度の土質
試料を各サンプリングユニット内に収容する。特に、コ
ーン貫入試験法と組み合わせることで、簡便且つ正確な
地盤調査が行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、異なる地盤深度の
各土質試料を一度で採取できる回転型の土質試料サンプ
ラーに関し、更に詳しく述べると、土質試料を削り取る
ための刃を備えたサンプリングユニットを多段に連結し
地盤中の孔に挿入して回転することで、孔の周囲の土質
試料を採取する土質試料サンプラーに関するものであ
る。この土質試料サンプラーによる土質試料のサンプリ
ング方法は、例えばコーン貫入試験と組み合わせ、コー
ン貫入試験によって形成された孔を利用してコーン貫入
試験の規定貫入量に一致する間隔で土質試料をサンプリ
ングすると、土性分布を簡便且つ正確に調査することが
可能となる。

【０００２】

【従来の技術】原位置における土の硬軟、締まり具合の
相対値を知るための地盤調査方法としてコーン貫入試験
が行われている。これは、重量の規定されたハンマーを
規定の高さから自由落下させることによって、先端にコ
ーンを取り付けた貫入ロッドを地盤中に打ち込む貫入試
験法であり、一定の深さ（規定貫入量）を打ち込むのに
要する一定の落下高さからの打撃回数をもって地盤抵抗
の測定値とするものである。地盤深度に対する貫入試験
値（打撃回数：Ｎd 値）をプロットすることで貫入曲線
が得られ、その貫入曲線から土性分布（土の硬軟、締ま
り具合の分布）を求めることができる。

【０００３】ところで貫入試験の一種に標準貫入試験と
呼ばれる試験法がある。これはボーリング孔を利用して
行うサウンディングであり、標準貫入試験用サンプラー
を用いるために同時に土質試料を採取することができ
る。標準貫入試験用サンプラーは、シュー、二つ割可能
なスプリットバレル、及びコネクターヘッドからなり、
比較的容易に分解できるために採取した試料を観察でき
る。具体的には、次のようにして試験を行う。 標準貫入試験のため所要の深度までボーリング孔を掘
削する。 孔底以下の土を乱さないようにし、孔底のスライムを
取り除く。 サンプラーをロッドに接続し、静かに孔底に降ろす。 ロッド上部にノッキングヘッド及びガイド用のロッド
をつける。 ハンマーの打撃によって予備打ち、本打ち、後打ちを
行い。本打ちでの規定貫入量に必要な打撃回数を記録す
る。 地表にサンプラーを引き上げ、サンプラーを分解して
採取試料を取り出し観察する。 このような作業を繰り返すことで、土性分布を求めるこ
とができる。

【０００４】従って、標準貫入試験では土質試料を採取
できるものの、ボーリング孔の掘削や各深度毎での土質
試料の採取を行わねばならず、作業が煩雑で時間がかか
る。また貫入先端がチューブ構造であるため、十分な剛
性を確保する必要があり、サンプラーの直径も大きくな
る（因に、サンプラーの外径は５１mmである）。

【０００５】それに対して貫入先端がコーン型のコーン
貫入試験では、外径を小さくでき、各深度での所定貫入
量に必要な打撃回数を、連続的に求めることができるた
め、簡便且つ迅速に、効率よく試験が行える利点がある
が、土質試料の採取はできない。土質が異なれば（その
部分が粘土質であるか、砂質であるか、あるいは砂礫質
であるかなど）同じ打撃回数でも土の強度などの評価は
異なる。そこで、どうしてもボーリングによるサンプリ
ングと組み合わせて、実際に土質試料を採取して目視観
察する必要があるが、ボーリングによるサンプリングは
非常に費用がかかる。そのため、例えば、道路や鉄道な
どを建設する際の長い距離にわたる地盤調査、あるいは
建物などの広い面積に及ぶ地盤調査では、適度の間隔で
ボーリングによるサンプリングを行って土質試料を採取
し、それを補完する形でコーン貫入試験を行ってその貫
入試験値から土質を推定し、地盤全体の土性分布を求め
る方式が採用されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】経費削減のためにはボ
ーリングによるサンプリングの本数を極力少なくし、コ
ーン貫入試験を多くすることが有利であるが、前述のよ
うにコーン貫入試験による貫入試験値（打撃回数）に基
づく土性分布は、あくまで推定であり、実際にそのよう
な土質が分布しているという保証は全く無い。正確な土
性分布を求めるには、できるだけ密にボーリングを行っ
てサンプリングしなければならず、費用も時間もかか
る。

【０００７】そこで、特に広範囲、長大な距離に及ぶ地
盤でも、安価に正確な土性分布を求めることができる簡
便な技術の開発が望まれている。

【０００８】本発明の目的は、異なる地盤深度の各土質
試料を一度でサンプリングでき、目視観察によって土性
を確実に判断できるような簡便な土質試料サンプラーを
提供することである。また本発明の他の目的は、コーン
貫入試験と組み合わせることで、安価に、迅速且つ正確
に土性分布を求めることができる簡便な地盤試験方法を
提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、多数のサンプ
リングユニットを縦続連結して、その先端にコーンを装
着し、基端に貫入ロッドを接続した構造をなしている回
転型の土質試料サンプラーである。ここで各サンプリン
グユニットは、内部が土質試料の収容空間になると共に
側壁に窓部を形成したサンプリングパイプと、該サンプ
リングパイプの窓部に取り付けた土質試料削り取り用の
刃と、前記サンプリングパイプの端部を閉塞すると共に
隣りのサンプリングユニットに連結するためのカップリ
ングとを有する。そして、この土質試料サンプラーを地
盤に形成されている孔内で回転させることで、各刃が孔
壁の土質試料を削り取り、削り取った各深度の土質試料
を各サンプリングユニット内に収容するように構成され
ている。

【００１０】また本発明は、コーン貫入試験法と上記の
土質試料サンプラーによるサンプリング方法とを組み合
わせた地盤調査方法である。地盤のコーン貫入試験を行
った後、そのコーン貫入試験によって形成された孔に、
その孔径とほぼ等しい外径を有し且つコーン貫入試験の
規定貫入量に一致する長さのサンプリングユニットを多
数連結した上記の土質試料サンプラーを挿入した後、該
土質試料サンプラーを回転させて、それぞれのサンプリ
ングユニットの刃で孔周囲の土質試料を削って対応する
サンプリングパイプ内に取り入れる。そして、各深度で
のコーン貫入試験値と採取した土質試料とから土性分布
を調査する。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明では、サンプリングユニッ
トの構成部品であるサンプリングパイプは、両端内周面
にネジ加工を施し、側壁で開口している窓部は矩形状と
し、土質試料削り取り用の刃は、該窓部の一方の側縁と
上下縁の部分で溶接されて窓部の大部分を覆い且つ刃先
が僅かに外向きに突出するように設けている。またサン
プリングユニットのカップリングは、中実構造で両端細
径部の外周面にネジ加工を施して、前記サンプリングパ
イプの端部に螺合することで結合・分離可能な構造とす
る。これによって多数のサンプリングパイプがカップリ
ングによって連結され、且つ独立した土質試料の収容空
間を構成することになり、各刃で削り取った土質試料を
対応するサンプリングパイプ内に収容できるように構成
している。

【００１２】

【実施例】図１は本発明に係る土質試料サンプラーの一
実施例を示す説明図である。また図２はその一つのサン
プリングユニットの詳細説明図であり、Ａはその右半分
を断面にした状態を表し、ＢはＸ−Ｘ位置での横断面を
表している。

【００１３】この土質試料サンプラーは、多数のサンプ
リングユニット（一つのユニットを符号ＳＵで示す）を
縦続連結して、その先端にコーン１０を装着し、基端に
貫入ロッド１２を接続した構造をなしている。ここで各
サンプリングユニットは、内部が土質試料の収容空間に
なると共に側壁に窓部１４を形成したサンプリングパイ
プ１６と、該サンプリングパイプ１６の窓部１４に取り
付けた土質試料削り取り用の刃１８と、前記サンプリン
グパイプ１６の端部を閉塞すると共に隣りのサンプリン
グユニットに連結するためのカップリング２０とを有す
る。

【００１４】図２のＡに示されているように、各サンプ
リングパイプ１６は、その両端内周面にネジ加工が施さ
れており、カップリング２０は中実構造で両端細径部の
外周面にサンプリングパイプに螺合するネジ加工が施さ
れている。また各サンプリングパイプ１６の側壁に形成
した窓部１４は矩形状に開口しており、土質試料削り取
り用の刃１８は、該窓部１４の一方の側縁と上下縁の部
分で溶接されて（図１において、刃の周りの細かなハッ
チングは溶接箇所を示している）窓部の大部分を覆い且
つ刃先が僅かに外向きに突出するように設けている（図
２のＢ参照）。サンプリングパイプ１６の外径とカップ
リング２０の外径は一致しており（例えば外径３４mm
φ）、サンプリングパイプ１６の端部にカップリング２
０をねじ込むことで、全体が段差のない連続したスムー
ズな外周面となる。但し、コーン１０の部分は若干外径
を大きく（半径で１mm程度）設計し、土質試料サンプラ
ーを孔内に挿入する際に、開口している窓部から土砂が
入り難いようにしている。

【００１５】なお、最下段のサンプリングユニットには
カップリングは無く、その代わりにコーン１０を用い
る。即ち、中実構造のコーン１０を最下段のサンプリン
グパイプに螺合することで、該サンプリングパイプの下
端を閉塞させる。また最上段のサンプリングユニットの
サンプリングパイプ上端には貫入ロッド１２を螺合し結
合する。

【００１６】このようにして、各サンプリングユニット
が多段に連結され、下端にコーン１０を取り付け、上端
に貫入ロッド１２を接続した土質試料サンプラーが組み
立てられる。コーン貫入試験などによって既に形成され
ている地盤の孔の中に、この土質試料サンプラーを挿入
する。この土質試料サンプラーの外径は、既に形成され
ている孔の内径とほぼ等しいから、各サンプリングユニ
ットの外周面は孔壁にほぼ密着した状態であり、その状
態で１回転させる。すると各刃１８が孔壁の土質試料を
削り取り、削り採られた土質試料は対応する各サンプリ
ングユニット内に収容されることになる。各サンプリン
グパイプはカップリングで仕切られて独立した空間を形
成しているので、収容した土質試料は、各刃の挿入深度
に対応しており、それ故、多数の深度での土質試料を一
度に採取できることになる。

【００１７】この土質試料サンプラーは、上記のよう
に、コーン貫入試験と組み合わせて用いるのが最適であ
る。それによって、より正確な地盤調査を迅速且つ簡便
に行うことができる。まず地盤のコーン貫入試験を行
う。一定の貫入重量の規定されたハンマーを規定の高さ
から自由落下させることによって、先端にコーンを取り
付けた貫入ロッドを地盤中に打ち込む。一定の深さ（規
定貫入量：例えば２０cm）を打ち込むのに要する一定の
落下高さからの打撃回数を計測し、それをもって地盤抵
抗とする。地盤深度に対して貫入試験値（打撃回数：Ｎ
d 値）をプロットすることで貫入曲線が得られ、土の硬
軟や締まり具合が求まる。

【００１８】次に、そのコーン貫入試験によって形成さ
れた孔に、その孔径とほぼ等しい外径を有し且つコーン
貫入試験の規定貫入量（上記の例では２０cm）に一致す
る長さのサンプリングユニットを多数（コーン貫入試験
の試験回数と等しい数）連結した土質試料サンプラーを
挿入する。そして、土質試料サンプラーを回転させるこ
とで、それぞれのサンプリングユニットの刃で周囲の土
質試料を削って対応するサンプリングパイプ内に取り入
れる。土質試料サンプラーを地上に引き上げれば、各地
層毎の土質試料が得られる。この土質試料は、削り採ら
れたものではあるが、粘土質であるか、砂質であるか、
あるいは砂礫質であるかなどは十分に判別できる。コー
ン貫入試験によって同じ貫入試験値が得られても、その
部分の土質が砂質であるか、粘土質であるか、あるいは
砂礫質であるか、などによって、地盤強度などの評価が
異なるが、本発明ではこれら目視観察による土質試料の
確認と、コーン貫入試験の結果とによって、正確な地盤
調査が可能となる。

【００１９】

【発明の効果】本発明は上記のように、外周に設けた刃
で土質試料を削り取って内部に収容するサンプリングユ
ニットを多数縦続連結した構造の土質試料サンプラーで
あるから、地盤に形成されている孔内で１回転させるだ
けで、各深度の土質試料を一度に削り取ることができ
る。従って、簡単な構造でありながら、迅速に所定間隔
毎の深度での土質試料を容易に入手できる。

【００２０】本発明の土質試料サンプラーを用いること
で、所定の各深度で採取した土質試料を目視観察するこ
とが可能となるため、コーン貫入試験と組み合わせて、
より正確な地盤調査を簡便且つ安価に、迅速に実施する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る土質試料サンプラーの一実施例を
示す全体構成図。

【図２】そのサンプリングユニットの詳細説明図。

【符号の説明】

１０ コーン １２ 貫入ロッド １４ 窓部 １６ サンプリングパイプ １８ 刃 ２０ カップリング

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数のサンプリングユニットを縦続連結
   して、その先端にコーンを装着し、基端に貫入ロッドを
   接続した構造をなし、 各サンプリングユニットは、内部が土質試料の収容空間
   になると共に側壁に窓部を形成したサンプリングパイプ
   と、該サンプリングパイプの窓部に取り付けた土質試料
   削り取り用の刃と、前記サンプリングパイプの端部を閉
   塞すると共に隣りのサンプリングユニットに連結するた
   めのカップリングとを有し、 地盤に形成されている孔に挿入して回転させることで、
   各刃が孔壁の土質試料を削り取り各サンプリングユニッ
   ト内に収容するようにしたことを特徴とする土質試料サ
   ンプラー。
2. 【請求項２】 サンプリングパイプは両端内周面にネジ
   加工が施され、カップリングは中実構造で両端細径部の
   外周面に前記サンプリングパイプに螺合するネジ加工が
   施されていて、サンプリングパイプの側壁で開口してい
   る窓部は矩形状をなし、土質試料削り取り用の刃は、該
   窓部の一方の側縁と上下縁の部分で溶接されて窓部の大
   部分を覆い且つ刃先が僅かに外側に突出するように設け
   られている請求項１記載の土質試料サンプラー。
3. 【請求項３】 地盤のコーン貫入試験を行った後、その
   コーン貫入試験によって形成された孔に、その孔径にほ
   ぼ等しい外径を有し且つコーン貫入試験の規定貫入量に
   一致する長さのサンプリングユニットを多数連結した請
   求項１又は２記載の土質試料サンプラーを挿入した後、
   該土質試料サンプラーを回転させ、それぞれのサンプリ
   ングユニットの刃で孔周囲の土質試料を削って対応する
   サンプリングパイプ内に取り入れ、各深度でのコーン貫
   入試験のＮd 値と採取した土質試料とから土性分布を調
   査することを特徴とする地盤調査方法。