JPS5920883A - 土質調査機器に用いる信号伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は土質調査機器に用いる信号伝送装置に係り、と
くに、地中に配置した調査機器本体と、地上の測定器・
操作盤などとをケーブルで接続し信号伝達を行なわしめ
る場合に好適な土質調査機器に用いる信号伝送装置に関
する。

近住、凍結工法採用の可否判断、地下水汚染の調汗をす
る場合に必要々地下水の流動測定や、杭支持層の確認を
するだめの地盤の買入抵抗測定などを行なうに際し、原
位置に電気的計測手段を設置して地上に４測データを伝
送させたり、アク千＝エータ・マニビーレータを作動し
て対象地盤の土砂を採取するなど遠隔測定・遠隔操作に
よる調査方法が採り入れられつつある。

従来この種の方法に於て、流速測定、貫入抵抗測定を行
なう主要部としての計測手段やアクチーレータ・マニビ
＝レータなど、土質調査機器の本体部分は、ポーリング
孔内に挿入したボーリングロッドに吊持した状態で所定
深度に降下設置されるようになっており、該土質調査機
器本体り地上の測定器・操作盤とをケーブルで接続し、
計測データ・操作信号の伝送を行なうように構成されて
いた。

しかしながら、上記従来技術にあっては、土質調査機器
本体吉地上の測定器等をつなぐケーブルは、対象地盤の
深度が深くなると極めて長いものに々るが、土質調査機
器本体をポーリング孔に降汗するさき、２〜３ｍの長さ
を有するロッドを作業現場で順次連結してボーリングロ
ッドを組立てＣ行くため、予め土質調査機器本体とケー
ブルとが接続されている（！：該ケーブルが土質調査機
器本体の降下作業に邪魔さなり、寸だ、ボーリングロッ
ドの外側にケーブルを垂り、下がらせるので該ケーブル
が孔壁に摺れて傷んだり、更にケーブルがボーリングロ
ッドに絡んで土質調査機器本体を逆回しし、このため核
上）ｊ！ｔ、調査機器本体がボーリングロッドから外れ
て落下事故を招くという不都合があった。

本発明は、斯様々従来技術の欠点を除去するためになさ
れたものであシ、信号伝達用のケーブルを土質調査機器
本体に着脱ｐＪ能に形成し、かつ、信号伝達を確実に行
なわしめるようにして、土質調査作業を迅速・円滑に行
なうとさができるとともにケーブルを長持ちさせること
の可能な土質調査機器に用いる信号伝送装置を提供する
ことを、その目的とする。

本発明は、ケーブルの調査機器本体側端部に接続部を設
け、ボーリングロッド内にケーブル吉ともに挿入した接
続部を調査機器本体に着脱自在とする磁着手段を備え、
更に前記接続部及び調査機器本体の各々に光電変換素子
、音響変換素子又は電磁変換素子などから成る一系列又
は複系列の信号授受手段を設け、この信号授受手段を介
して測定データ又は制御データの伝送を行なわしめるよ
うに構成したことにまり、前記目的を達成しようとする
ものである。

以下、本発明の一実施例を第１図乃至第４図に基づいて
説明する。

第１図は、本発明に係る土質調査機器の一例としての地
下水の流速測定装置を用いて実際に測定を行なっ“Ｃい
る場合を示す概略説明図である１、図において、１は地
盤Ｅ内を、地表から所定深さの地下水層（砂層、礫層な
と）内寸で掘削された測定用のポーリング孔である。こ
のポーリング孔１内に、ボーリングロッド２を介して吊
持された装置本体としての測定用グローブ（以下、単に
［グローブ」という）３が試験深度まで降下挿入されて
いる。ここで、前記プローブ３の方向は、地下水の流動
方向である所定の向きに設置固定されるようになってい
る。地盤Ｅ内の前記地下水層には、図の矢印Ｆで示す地
下水の流れがあり、これがため地下水面以下の前記ポー
リング孔１内に地下水Ｗが湧出し、この地下水Ｗの中に
前記プローブろが浸消されるこさになる。前記プローブ
３は、ボーリングロッド２内に延設されたケーブル５に
よって、外部の計測機器等（図示せず）と電気的に接続
されており、これにより、地下水の流動測定及び記録が
行なわれるようになっている。

次に、前述したプローブ３の具体的構成を第２図に示す
。このプローブ３は、円筒状に形成さｔまたプローブ本
体６（！：、とのグローブ本体６の下端にボルト７で密
閉固着された円盤形のヘッド８さ、このヘッド８の下側
に設けられた流速検出機構９とから構成されＣいる。前
記プローブ本体乙の上端部は段状に突出し−Ｃ段部１０
を形成し、この段部１０が前記ボーリングロッド２の下
端に装着されるようになっている。前記流速検出機構９
は、前記ヘッド８に植設された支持脚１１．１１に回転
自在に軸支された羽根車１２よ、この羽根車１２に対向
して前記ヘッド８に備えられた検出部１ろとから成る。

前記羽根車１２は、シャフト１４に放射状に設けられた
複数個の羽根１５，１５．・・・を有しており、この羽
根１５．１５の外側端部が、前記シャフト１４に対して
同軸上に配設された帯猿板１６に止端されて成る。との
羽根車１２は、地下水中に置かれて軸方向の流ハを受け
ると流速に比例して回転する機能を有する。前記帯環鈑
１６の外周にＵｌ、周方向に等間隔離れて流速検出用の
反射板＋７．１７．・・が貼着されている。

一方、前記検出部１３は、発光素子２０、受光素子２１
を備えたホトカプラ２２が下向きに埋設された支台２３
が前記ヘッド８の中心部に密閉状態で固着されて成る。

前記ホトカプラ２２は、前記羽根車１２が回転して反射
板１７がホトカプラ２２に対向する位置に来ると、当核
発光累子２０、受光素子２１間の光軸が一致し、発光素
子２０を出だ光が受光素子２１に入射するようになって
いる。従って、このホトカプラ２２により、反射板１７
の検出部１５位置通過タイミングを検出することができ
、この通過タイミングに基づき羽根車１２の回転速度を
求め地下水流速の測定を行なうように成つ°Ｃいる。

具体的には前記受光素子２１へ発光素子２０を出た光が
入射すると該受光素子２１が導通してＯＮとカリ、反射
板通過タイミング信号を出力する。この反射板通過タイ
ミング信号は、第４図に示すように開側回路２４へ入力
されるようになっている、この計測回路２４は、一定時
間経過する毎に、その間に入力した反射板通過タイミン
グ信号の数をカウントして前記羽根車１２の回転速度を
求め、次に、この速度情報に所定の演算を施して地下水
の流速を求めるように構成されており、求めた流速デー
タを並列二進符号データ吉して出力側に接続された伝送
回路２５へ送出するようになっている。この伝送回路２
５は、並列二進符号データを直列データに変換し後述す
る信号授受手段４０を形成する発光素子４２へ出力する
。上記した計測回路２４、伝送回路２５並ひに電源はプ
ローブ本体乙に内蔵したプリント基板（図示せず）上に
配設されている１、 前記グローブろの上部には、信号伝送用のケープ）し５
と前記プローブ本体６内の電気回路とを接続するだめの
ケーブル結合手段３０が装備さオ】ている。即ち、ケー
ブル５のプローブ３側端部には、接続補助部３１が装着
されており、この接続補助部ろ１が前記グローブ本体６
の段部１０の上側に着脱自在に結合し、所定の信号授受
動作を行なうこ吉ができるようになっている。前記接続
補助部ろ１は、下方にテーパ一部ろ２が形成された円筒
形のケーシング３６を備えている。このケーシング３３
はボーリングロッド２の内径より小さな外径を有し、該
ポーリングＤノド２内に挿入可能に形成されている。

一方、グローブ本体乙の段部１０には、ボーリングロッ
ド２の内壁に至近して、上端部に逆部分円錐状に形成さ
ね、だ案内部６４を有する円部ツノ°イド５５が上方に
延設した状態で固着されている。この円筒ガイド３５は
、ケーブル５吉ともにボーリングロッド２内に挿入降下
された前記接続補助部３１をＯノドの中心に位置決めす
るだめのものである。

前記ケーゾング３３の下端は、台形状に形成されＣおり
、頂ｍ１３４に板磁石６５が埋設されている。一方、こ
の板磁石ろ５と向き合う前記段部１０しこＱ：Ｉ、板磁
石５６が埋設されており、前記接続補助部ろ１が降下し
て該段部１０に接近すると、板磁石３５．３６間に憎ｊ
＜吸引力で互いに磁着し、該接続補助部６１がプローブ
３に結合するようになっている。尚、プローブ３と結合
した接続補助部ろ１は、ケーブル５を所定の力で引張れ
ば、速やかに解除できるように成っている。

このように、機械的な着脱が自在に構成された接続補助
部３１とグローブろとの間に、更に信号授受手段４０が
備えらり、ている。この信号授受手段４０は、ケーシン
グろ３の頂面３４の中心に下向きに埋設された受光素子
４１と、これに対向１゛る段部１０の中心に上向きにｆ
Ｍ設された発光素子４２とから成る。これらの発光・受
光素子４１．４２は前記板磁石３５．３６を貫挿し、か
つ、先端が該板磁石３５．３６（！：而面になるように
配設されている。前記発光素子４２は、前記伝送回路２
５から送られる直列二進符号列から成る流速データを光
信号に変換する機能を有する。こ）１に対し、受光素子
４１は、前記発光素子４２と光結合し、該発光素子４２
０発する光信号を入射してこれを電気信号に変える機能
を有している。この受光素子４２は、ケーブル５を介し
て地上の測定器と接続されており、該受光素子４２の出
力信号が測定器に入力され測定記録等が行なわれるよう
に々っでいる。

次に、上記実施例の全体的動作につき説明する。

まず、ボーリングロッド２の下端にプローブ３を装着し
、ポーリング孔１内の所定深度に降下させる６、このと
きプローブ３を所定方向に配置する。試験深度に地下水
流Ｆが存在すると、グローブ３の流速検出機構９が流速
の検出を行なう。即ち、前記羽根車１２は地下水流を受
けて、流速に比例した速度で回転し、帯環板１６に貼着
された反射物１７が検出部１ろを次々と横切り、ホトカ
ブラ２２が反射板通過タイミングを検知し７、この信号
に基づいて１測回路２４が流速の演算を行なう。流速デ
ータは直ちに前記伝送１【ｊｊ路２５で直列二進符号列
に変換され、グローブろ上端に備えられた発光素子４２
によって光信号として発射される。たたし、プローブ６
降下直後は、降下作業に伴なって地下水が攪乱している
ので正確な流１速検出は出来ない、次に前記地下水の攪
乱がおさまったのち、地上の測定器さ接続でれたケーブ
ル５の接続補助部ろ１をボーリングロッド２内に挿入す
る１、この接続補助部３１及びケーブル５は、自重でロ
ッド２内を降下し−Ｃいく。前記接続補助部３１が前記
円筒ガイド３５に至る吉、案内部３４によってロッド２
の中上・方向に案内される。そして、＠続補助部ろ１の
下端が段部１０に接近する吉、板磁石３５．３６が互い
に引き合って磁着する１、この際、信号授受手段４０を
成すケーブル５側の受光素子４１が前記発光素子４２に
対向して光結合する。従って、この発光素子４２が発す
る前記光信号は受光素子４１に入射され、この受光素子
４１によって流速データが電気信号に変換されたのち、
ケーブル５を介しテ地上の測定器へ伝送されると吉にな
る。これにより、流速測定・記録を行なうことができる
。

尚、所期の測だ・記録が終了しケーブル５を取り外す場
合には、ケーブル５を引張って磁着を解除したのち該ｌ
−プルを引き戻せばよい。

この実施例によれば、プローブ６を地盤の測定深度であ
る原位置に設置したのち、ケーブル５をボーリングロッ
ド内に挿入し該プローブと着脱自在に結合するようＫし
たので、ケーブルに邪魔さノ］ること々くプローブの降
下作業を迅速　容易になすことができる（！：吉もに、
ケープ方向性を問わずに行なうことが出来るので、ケー
ブル結合作業が簡単となる　更に、信号を電気的に変換
して信号授受を行なうので確実な信号伝達が可能となり
、とくに光電変換素子を用いたため雑音に強く信頼性の
亮い伝送を行なうと古ができる。寸だ、接続補助部の下
端中央部分のみに磁着手段を装備したので、ケーブル降
下中に該接続補助部がボーリングロッドに磁着し降下不
能と〃ることもない。尚、との実施例に於て、板磁石を
接続補助部吉段部の両名に装備したが、一方にのみ装備
し、他方を単に鉄・ニッケル等の磁性相としてもよく、
また、信号授受手段も超餡波を利用した音響変換素子や
電磁誘導を利用した電磁変換素子などを用いてもよい。

次に、本発明に係る第２実施例を第５図及び第６図に基
づいて説明する。この第２実施例は、前記第１実施例が
一系列の信号授受を行なったのに対し、二系列の信号授
受をｎ」能にしたものであり、第５図は、そのケーブル
結合手段５０の概略部分断面図を示す。即ち、ケーブル
５の１端に接続された円筒形の接続補助部５１の外周に
、上下二つの甲状の発光部５２、受光部５３が備えらｔ
している　この発光部５２、受光部５３Ｃ」、各々発光
素子・受光素子（図示せず）が複数個放射状に配役さノ
するなとして無指向性の信号授受が出来るように形成さ
れている。この接続補助部５１下端とプローブ６０の段
９部６１の上端には、第１実施例と同様に形成された板
磁石５４．６２が埋設されておシ、ボーリングロッド２
内を降下し５た接続補助部５１がグローブ６０に着脱自
在に磁着するようになっている。この接続補助部５１は
、降下に際し７、ボーリングロッド２の内径側に螺合さ
れた前記円筒ガイド３５吉略同様の円筒ガイド５６及び
前記段部６１から上方へ延設され該円筒ガイド５６に内
接する円筒状の補助ガイド６３によってロッドの中心方
向へ案内されるように形成さバＣいる。この補助ガイド
６３には、前記発光部５２、受光部５３と対向する位置
に受光素子６４、発光素子６５が埋設されており、これ
らの受光、発光素子６３．６４が各々発光、受光部５２
．５３と光結合して双方向の信号授受を行なうことがで
きるようになっている。前記グローブ６０には、第６図
に示すように前記第１実施例と同様に構成された流、速
検出機構９が設けられており、この流速検出機構９を構
成するホトカブラ２１の出力信号が１測回路７２へ入力
されるようになっ−Ｃいる１、この計測回路７２は制御
回路７３と接続されてスタート信号又はストップ信号が
入力されるようになっておシ、スタート信号が入力され
てからストップ信号が入力される壕での間、前記第１実
施例と同様の流速測定を行ない並列二進符号列から成る
計測データを送受回路７４へ送出する。この送受回路７
４は、前記受光・発光素子６４．６５並びに制御回路７
３と接続されている。この送受回路７４は、地上側から
ケーブル５、発光部５２、受光素子６４を介して開側開
始信号又は開側停止信号を入力すると、これらの信号を
前記制御回路７３へ送る。この開側開始・停止信号に基
づき前記制御回路７．３は、スタート・ストップ信号を
開側回路７２へ出力する。捷だ、前記送受回路７４は、
開側回路７２から計測ケージを入力すると直列二進符号
列に変換して発光素子６５、受光部５５、ケーブル５を
介して地上側へ伝送せしめるように成っ“Ｃいる。この
第２実施例によれば、前述した第１実施例と同様の効果
を奏する他、地上からプローブ側へ各種操作・制御信号
を伝送することができ、多様な開側作業が可能さなる。

この第２実施例に於て、発光部５２、受光素子６４を各
々受光部、発光素予きし、一方向二基列の信号授受を行
なうようにしてもよく、更に、一方向・双方向を問わす
三系列以上の伝送路に拡張することも容易にできる。

尚、上記第１、第２実施例では、流速データを伝送する
場合につき説明したが流速・流向データ、温度データな
どを複系列或いは時分割による一系列の信号授受手段で
伝送するように１〜でもよい。捷たボーリングロッド先
端にコーンを装着し、このコーンにひずみケージ、ロー
ドセルを装備して地盤−＼の貫入抵抗を計測する場合に
も、前記ケーブル結合手段を用いることができ、さくに
該ポーリングロヅドにコアチューブを着脱自在に取付け
、ポーリング孔を掘削しながら、コーンを地上に引上け
るとみなく連続的に県人試験を行なう場合には、予めコ
ーン七ケーブルが接続固定されている吉ボーリングロッ
ドの回転でケーブルが切れてしまうため、当該ケーブル
結合手段が必須さなる。また、土質調査機器本体にアク
チュエータ・マニピュレータを装備し、原地盤の土砂を
採取する場合的にも前述したケーブル結合手段を利用で
きる。１だ、測定器・操作盤と接続さｈだクープルを複
数の調査点に設置された地質調査機器本体に巡回しなが
ら順次結合して調査を行なうことも可能であり、経済性
を非常に高めるこ吉ができる。

捷だ、土質調査機器本体を装着する管部材にはボーリン
グロッドやガス管などの鉄製ロッドの他、塩ビパイプ等
を用いてもよい。

以上のように本発明によれば、原位置に設置される土質
調査機器本体に信号伝送用のケーブルを着脱自在に結合
させることが出来るため、調査作業を迅速・円滑に行な
うことができ、かつ、ケーブルの寿命を長くすると七の
可能な土質調査機器に用いる信号伝送装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る地下水の流速測定装
置を用い−Ｃ実際に測定を行なつ°Ｃいる状態を示す説
明図、第２図は第１図のグローブ部分を示す部分断面図
、第３図は第２図の羽根車を示す正面図、第４図は第２
図に示すプロ・−ブの電気的構成を示すブロック図、第
５図は第２実施例に係るグローブ部分を示す部分断面図
、第６図は第５図に示すグローブの電気的構成を示すブ
ロック図である− ２・・ポーリングｒコノ　ド、ろ、６０・・プローブ、
５・ケーブル、９　流速検出機構、３１．５１・接続補
助部、３５．３６．５５．６２・・・板磁石、４１’］
・・・信号授受手段、４１．６４・・・受光素子、４２
．６ｒ・・・発光素子、５２・・・発光部、５３・・受
光部。 ＯＯ 第２図 ７、）乏 １７　　　／？ 第３図 ／７

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）計測手段・アクチュエータ・マニピュレータ郷を
   備えた調査機器本体をボーリングロッドなどの管部材先
   端に装着して地盤内に配置し、該調査機器本体と地上の
   測定器・操作盤等とをケーブルで接続し所定の調査作業
   を行なう土質調査機器に於て、前記ケーブルの調査機器
   本体側端部に接続部を設け、前記ボーリングロッドなど
   の管部材内にケーブル吉ともに挿入した接続部を前記調
   査機器本体に着脱自在とする磁着手段を備え、更に前記
   接続部及び調査機器本体の各々に光電変換素子、音響変
   換素子又は電磁変換素子などから成る一系列又は複系列
   の信号授受手段を設け、この信号授受手段を介して測定
   データ又は制御データの伝送を行なわしめるように構成
   したことを特徴とする土質調査機器に用いる信号伝送装
   置。