JPS60253617A - 土の現場密度測定方法およびその装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、土木、建築工事現場において、鉛直ないし急
傾斜壁面の土の湿潤密度および乾燥密度を測定する土の
現場密度測定方法およびその実施のための装置に関する
ものである。

従来の技術 地盤の工学的性質、すなわち強度や変形特性などは地盤
の密度によって大きく支配されるため、土木、建築工事
においては、土の現場密度が頻繁に測定されている。従
来、この土の現場密度は、一般に次の過程により測定さ
れる。

（１）原位置の地盤から取出した土の湿潤質量な測るこ
と。

（２）土を取出して地盤に形成された試験孔の体積を測
ること。

（３）湿潤質量測定後、土の含水量を測ること。

この３つの測定過程のうち、（１）および（３）の過程
における測定誤差は一般に小さく、土の現場密度の測定
精度は、主として（２）の過程の体積測定の精度によっ
て左右される。このため、通常、土の現場密度測定法は
、体積測定の方法、装置によって種々分けられているが
、砂地盤に対して適用できる方法としては、グラープや
コアカッタを用いる方法、砂置換法、水置換法等がある
。

発明が解決しようとする問題点 上記砂置換法あるいは水置換法では、水平な地盤面で測
定することが前提とされていて、鉛直な壁面では測定す
ることができないので、鉛直な壁面の密度を測定するた
めには、鉛直な壁面を掘削して水平な地盤面に成形する
ことが必要となる。

また、グラーブやコアカッタを用いる方法の場合でも、
鉛直な壁面における密度測定の機会が多い締った砂地盤
（洪水層や第三紀層等）に対しては、試験体を成形しな
がらグラープやコアカッタを押込む操作が必要となる。

この場合にも作業性を向上させるため、鉛直な壁面を掘
削して同様に水平な地盤面に成形した後に密度を測定す
ることになる。

なお、土の現場密度測定方法としては、ラジオアイソト
ープを利用する方法もあるが、測定器が非常に重いため
、鉛直な壁面についてこの方法を直接使用することは事
実上困難である。

したがって、従来の上記方法により、砂地盤の鉛直な壁
面における土の現場密度を測定する場合には、一般に次
のような問題が生ずる。

（１）　広い面積（５０ｃＩＬ四方程度）Ｋわたって壁
面（切羽）を掘削するため、壁面の自立性（安定性）に
与える影響が太きい。

（２）測定に多くの労力と時間（熟練者で約２０分以上
）がかかる。

（３）グラーブやコアカッターの押込みに際して試験体
を削って成形するが、この時削りすぎてはいけないし削
り方が足りないとうま（押込めない。

また、押込みもうまく行わないと、途中で試験体が折れ
たりひび割れたりして誤差が太き（なる。

以上のように慎重な配慮（根気）と熟練（土に応じた手
加減）が必要とされる等高度の技術が必要である。

ところで、前記水置換法のうち、ゴム風船（ラバーバル
ーン）Ｋよる方法とワシントン、デンソメータによる方
法（厳密にはこの方法もラバーバルーン法の１つである
）は、水圧を載荷してラバーバルーンを膨張させること
により、試験孔の体積を測定するものであるから、ラバ
ーバルーン法（特にワシントン、デンソメータによる方
法）は、原理的には鉛直な地盤に対しても適用可能であ
る。

しかし、従来のこの方法は、水平な地盤面で測定するこ
とを前提としているため、鉛直な地盤面に対してそのま
ま適用することはできない。

そこで、本発明は、鉛直ないし急傾斜壁面における土の
密度をラバーバルーン法の原理によって測定する方法お
よびその実施のための装置であって、下記のような特徴
をもつものを提供することを目的とする。

（１）　壁面（切羽）の安定性等に及ぼす影響を小さく
するため、測定に要する（掘削する）面積が小さくてす
むこと。

（２）狭い坑内や足場の悪い場所でも使用できること。

（３）迅速に測定できること。

（４）特別な技能を必要とせず、誰でも使“用できるこ
と。

問題を解決するための手段 本発明は、上記目的を達成するため、その技術的手段と
して次のように構成した。

（１）　鉛直ないし急傾斜壁面の測定個所に１円形孔を
有するベースプレートを密着固定して、このベースプレ
ートの円形孔を通して壁面に試験孔を掘削し、上記試験
孔の体積をラバーバルーンを用いて測定すると共Ｋ、測
定さｔた試験孔の体積および試験孔を掘削して採耳され
た土の質量からその土の湿潤密度を、ぜらに上記採取さ
れた土の湿潤密度および含Ａ比からその土の乾燥密度を
めることを特うとする土の現場密度測定方法。

（２）試験孔の体積を測定するラバーバルーンとピスト
ンシリンダーとを可撓性チューブで蓑続してなる測定器
と、円形孔を有し、かつ真直ないし急傾斜壁面の測定個
所に固定され４ベースプレートと、試験孔を掘削した土
を杉取するための上記ベースプレートに着脱０論の試料
受と、ラバーバルーンを加圧密着さ赤て上記測定器の較
正係数または初期値を決カするエクステンションカラー
および底板とス構成したことを特徴とする土の現場密度
測定方法。

作　用 鉛直ないし急傾斜壁面の土の現場密度を測定す（るＫあ
たっては、まず、測定器の較正係数と、体積指示目盛の
初期値を測定する。この較正係数と初期値は容積の異な
る複数のエクステンション力ｋ　ラーと底板とを用いて
、各容積におけるラバーバルーンの最大膨張時の体積指
示値によって算出される。次いで、前項（１）の方法の
手順により、鉛直ないし急傾斜面に試験孔を掘削し、測
定器のラバ１　−バルーンを用いてその体積を測定する
。また、試験孔の掘削によって取出された土の質量と試
験孔の体積から土の湿潤密度を計算し、さらに、土の湿
潤密度と含水比から土の乾燥密度を計算する。

前項（２）の装置において、ベースプレートは、鉛直な
いし急傾斜壁面に試験孔を掘削する際に、その測定個所
に密着固定するが、ベースプレー）Ｋは掘削すべき試験
孔と同径の円形孔があけられているので、この円形孔を
通して試験孔を掘削することにより、所要の容積の試験
孔を周辺の土を崩したり乱すことな（掘削することがで
きる。また、ベースブレーＨＣは試料受が着脱自在とな
っているので、この試料受をベースプレートに装着して
試験孔を掘削すれば、掘出される土を散逸させることな
く完全に採取することができる。

実　施　例 次に本発明の一実施例を図面について説明する。

本発ＢＡＫ係る装置は、測定器１と（第１図および第２
図）、測定に際して必要な付属品として、ベースプレー
ト２と（第３図および第４図）、試料受３と（第５図）
、測定器１の較正係数および初期値を決定するためのエ
クステンションカラー４と（第６図および第７図）、底
板５と（第８図）で構成されている。上記測定器１は、
ピストンシリンダー６とラバーバルーン７とをナイロン
製チューブ８によって接続してなるものである。以下、
各部の構成について詳細に説明する。

（１ン　測定器１のピストンシリンダー６ピストンシリ
ンダー６は、金属製の剛な円筒容器のシリンダー６ａ内
をピストン６ｂが移動するようになっている。また、シ
リンダー　６　ａの先端には空気抜孔６ｃと送水孔６ｄ
とが設けられている。シリンダー６ａ内に水を満たして
ピストン６ｂを動かすと、ピストン６ｂの移動量に比例
して水が送出孔６ｄから出入りする。そして、ピストン
６ｂの移動量は、ピストン軸に刻まれた体積指示目盛６
ｅの読み値からめられるが、体積指示目盛６ｅはバーニ
ア６ｂによって細か＜（０，０６５ｆｆｌまで）読みと
れるようになっている。なお、ピストン軸６ｅや送水Ｄ
６’ｃに荷重計や水圧町を取付けることにより、ピスト
ンに加わる荷重や水圧を測、定することも可能である。

（２）　ラバーバルーンＴ ラバーバルーン７は、ドラム状の剛な基部７ａとゴム膜
よりなる膨縮部７ｂとで構成されている。上記基部１ａ
には空気抜孔１ｃと給水孔７ｄが設けられている。そし
て、上記給水孔７ｄはシリンダー６３の送水口６ｄにナ
イロン製チューブ８によって接続されてぃて、ピストン
６ｂの移動に伴う水の移動によってラバーバルーン７が
膨張、収縮するようになっている。７ｅは係止フック部
であって、係止７ツク部７ｅは基部７ａＫ突設されてい
る。

（３）ベースプレート２ ベースプレート２は、金属製の板で構成され、その中央
部処は、掘削すべき試験孔と同径の円形孔２ａがあけら
れている。またベースプレート２の四隅部には、それを
鉛直ないし急傾斜壁面に固定するための釘穴２ｂがあけ
られており、さらに、ラバーバルーン７の係止フック７
ｅの係止ピン２ｃおよび試料受フック２ｄが設けられて
いる。

（４）試料受３ 試料受３は、ベースプレート２に着脱自在に装着される
ものであって、ベースプレート２０円形孔２ａを通して
掘削した土をもれな（、かつ迅速に採取するための容器
であ−る。

試料受３はアクリル樹脂製である。

（５）　エクステンションカラー４と底板５エクステン
シヨンカラー４と底板５は、一定容積の容器を構成する
ためのものであって、測定器１の較正係数および体積指
示目盛の初期値決定に用いられる。このエクステンショ
ンカラー４と底板５は容積の異なるものが複数個備えら
れる。なお、エクステンションカラー４は、その内部に
ラバーバルーン７の膨縮部７ｂが密着しやすいように、
先端内面が傾斜面（４ｒ）に形成されている。底板５に
は放射状に空気抜、孔５ａがあけられている。

次に斜上の如く構成された装置を用いた土の現場密度の
測定方法について説明する。この測定方法は、大別して
較正係数の決定と現場密度の測定の２つの手順からなる
ものである。

（１）較正係数の決定 較正係数の決定は、第９図に示すように、エクステンシ
ョンカラー４と底板５とによって容積ｖｔ　（ｉ）の容
器を組立て、それにラバーバルーン７をセットする。そ
して、ピストンシリンダー６のイストン６ｂを押して圧
力を加え、ラバーバルーン７が最も膨張したときの体積
指示目盛６ｅの指示値ｒ、　（ｃｍ）を読む。

また、同様に容積ｖｔ　（ｃｓりのもの九ついての体積
指示目盛ｒ、　（−）を読む。測定器１の較正係数をＫ
とすれば、較正係数には次式でめられる。

Ｖ、　−Ｖ。

Ｋ＝−（ＣＩ＋り ｒ、−ｒｌ （２）鉛直ないし急傾斜壁面の土の現場密度の測定 鉛直ないし急傾斜壁面における土の現場密度の測定は、
以下の手順で行われる。

（Ｎ　エクステンションカラー４と底板５とによって容
積ｖ０＜ｃｄ）の容器を組立て、これにラバーバルーン
Ｔをセットし、前記較正係数決定時と同じ手順で体積指
示目盛６ｅの初期値ｒ６　（ａｍ）をめる（第９図参照
）、。

（５）壁面の試験個所の約１５ｃＩＩＬ四方を、直ナイ
ン等を用いて平滑に仕上げる。

（Ｃ１上記平滑に仕上げた壁面の部分に、ベースプレー
ト２を密着させ、その四隅の釘穴２ｂに釘９を打込み、
ベースプレート２を壁面に固定する（第１０図）。

（至）ベースプレート２に試料受３を装着し、ベースプ
レート２０円形孔２ａを通して試験孔１０を掘削する（
第１１図）。この掘削にあたっては、試験孔１００周辺
の土を乱さないように注意し、かつラバーバルーンγが
密着しやすいように鮫曽孔１０の内面を滑らかに仕上げ
る。なお、試験孔１０の容積は、初期値ｒ。をめるのに
用いたエクステンションカラー４の容積■ｏに近くなる
ようにすると較正係数決定時の誤差による測定誤差は少
なくなる。

■　試験孔１０を掘削して得られた土は、一旦試料受３
に°受けた後、含水比が変化しないように、速かにポリ
エチレン袋等に密封して保管する。

［Ｆ］　ベースプレート２の係止ピン２Ｃにラバ−バル
ーン７の係止フック７ｅを係止し、ペースプレート２０
所定位置にラバーバルーン７をセットする（第１２図）
。

（Ｇ　５バーバルーン１が浮上がらないように手で押え
ながら、ピストン６ｂを押して圧力を加え、ラバーバル
ーン７を試験孔１゜内で膨張させ、体積指示目盛６ｅが
変化しなくなったときの指示値ｒ、　（（＝ＴＩ）を読
む。

■　試験孔１０から掘出した土の全質量ｍ　（１）を測
定する。質量を測定した後は土をよく混合し、ＪＩＳ−
Ａ１２０３に従ッテ含水比ｗ（％）をめる。

なお、以上の測定結果はデータシートに記録すれば間違
いが生ぜず、かつ便利である。

上記囚ないし００手順でめた各データにより、出の現場
密度は次のように計算される。

Ｖ　：ＶＯ＋Ｋ　（ｒｓ　ｒｏ　）　にこに、■は試験
孔１ｏの体積（ｄ） Ｃはベースプレート２の円形孔２ａ の容積（ｄ） Ｐ　ｔ　＝ｖ　（”４） ここに、ｐｔは土の湿潤密度 ｔ Ｐｄ＝ｗ＋□。。Ｘ１００　（ｔ／、りここに、Ｐｄは
土の乾燥密度 また、上記の測定手順において、ベースプレートを壁面
に固定した後、先端内面に傾斜面が無いエクステンショ
ンカラーをベースプレートに密着させ、ラバーバルーン
を膨張させた時の体積指示目盛りの指示値を初期値ｒ０
としてめることにより、試験孔の体積Ｖを次のように計
算することも可能である。

Ｖ＝Ｖｏ　＋　Ｋ　（ｒｓ　ｒｅ　） この測定手順によれば、試験孔の体積の計算においてベ
ースプレートの円形孔の容積Ｃを補正する必要はなくな
るが、壁面において初期値ｒ０を測定するために、壁面
に接近している時間がそれだけ長くなる。

効果を奏する。

（１）測定に要する壁面の掘削面積が小さくてすむので
、壁面の安定性をそこなうことがない。

（２）狭い坑内や足場の悪い場所でも使用できる。

（３）壁面を余計に掘削する手間が省けると共に、測定
時間が短縮できる。

（４）特別な技能を要せず、誰でも使用できる。

（５）測定器は、う゛バーバルーンとピストンシリンダ
ーが分離されているので、いかなる場所でも支障なく使
用でき、測定器も小型化できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものであって、第１図は測
定器の全体側面図、第２図は同上背面図、第３図および
第４図はペースプレートの正面図および側面図、第５図
は試料受の斜視図、第６図および第７図はエクステンシ
ョンカラーの平面図および正面図、第８図は底板の平面
図、第９図ないし第１２図は測定順序の説明図であって
、第９図は較正係数および体積指示目盛の初期値をめる
状態を示す縦断面図、第１０図、第１１図および第１２
図は鉛直な壁面における土の現場密度の測手手順を示す
説明図である。 １・・・測定器、２・・・ベースプレート、２ａ・・・
その円形孔、２ｂ・・・釘穴、２ｃ・・・係止ピン、２
ｄ・・・試料受フック、３・・・試料受、４°・・エク
ステンションカラー、５・・・底板、６・・・ピストン
シリンダー、６ａ・・・シリンダー、　６ｂ・・・ピス
トン、６ｅ・・・体積指示目盛、７・・・ラバーバルー
ン、７ａ・・・基部、７ｂ・・・膨縮部、８・・・ナイ
ロン製チューブ、１ｏ・・・試験孔特許出願人 清水建設株式会社 第５図　第６図 ３ １１９図 第１１図 ｓｉｏ図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）鉛直ないし急傾斜壁面の測定個所に円形孔ヲ有ス
   るベースプレートを密着固定して、こ″のペースプレー
   トの円形孔を通して壁面に試験孔を掘削し、上記試験孔
   の体積をラバーバルーンを用いて測定すると共忙、測定
   された試験孔の体積および試験孔を掘削して採取された
   土の質量からその土の湿潤密度を、さらに上記採取され
   た土の湿潤密度および含水比からその土の乾燥密度をめ
   ることを特徴とする土の現場密度測定方法。
2. （２）試験孔の体積を測定するラバーバルーンとピスト
   ンシリンダーとを可撓性チューブで接続してなる測定器
   と、試験孔と同径の円形孔を有し、かつ鉛直ないし急傾
   斜壁面の測定個所に固定されるベースプレートと、試験
   孔を掘削した土を採取するための上記ペースプレートに
   着脱自在の試料受と、ラバーバルーンを加圧密着させて
   上記測定器の較正係数または初期値を決定するエクステ
   ンションカラーおよび底板とで構成したことを特徴とす
   る土の現場密度測定装置。