JPS6146639B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は土質調査のための土の水平方向の採取
方法を実施するに適した採取装置に関するもので
ある。

従来の採取方法は採取したい土層内まで垂直に
タテ孔（直径約10cm）を掘削して、上部の土砂を
除去し、いつたん先端ビツトを引抜いた後その孔
に採取用シリンダーをつけた管を挿入し、そのシ
リンダーを土層の上部から下部に向け圧入してシ
リンダーの中に土を充満させ、次に、管と共にシ
リンダーを引抜いて回収する方法をとつている。
従来の方法でいくと、あくまでも垂直方向に作動
するので、土層の厚さが、採取シリンダーの長さ
以下のような場合、土質試験のために必要な量の
土を採取できない場合がでてくる。

また、当初は、充分な厚さがあると思われた土
層でも、その上位の土層が砂利などのくずれ易い
土層では採取シリンダー挿入の際目的土層の上
に、そのくずれ易い土層からくずれ落ちた礫類が
推積し、これを取り除くためにビツトあるいはベ
ーラー（残土採取機）等を使つて除去するのであ
るが、このときシリンダー内にそれらの礫類を押
しこみ、その蓋代りに目的土層の土を削り取るこ
とになり、幾度もこの操作を繰返している中に目
的土層の量は漸減して、結局は試験のための供試
体が得られないということもあるのである。

また、従来の鉛直方向の採取では土層が鉛直
（深度）方向に近似的に同一に見えても微妙に、
あるいは明確に変化している場合が多いことか
ら、同一条件（物理的に）の供試体を多量に得る
ことができなかつた。このため一連の精密な土質
試験（特に力学特性を把握する試験）には試験値
にバラツキが生じ、実用上不便を感じるとともに
多大の影響を及ぼしてきた。

こゝに提示した発明によれば従来方法の不都合
を排除して土層が薄くとも、またそれより上位の
土層がくずれ易い土層でも、あるいは、同一土質
に見えるが、鉛直方向には異質な土層からでも、
均一な土の乱さない試料の試験に必要な充分量を
採取することができる。また採取用シリンダーを
上向きにして、タテ孔から引き上げることにすれ
ば、採取用シリンダーから土が脱落することがな
く効率よく試料を回収することができる。

その方法を要約すると、目的の土層までは従来
のタテ孔を掘るが、採取用シリンダーが目的土層
に達したら、そのシリンダー部分のみをタテ孔に
直角に転位させて、土層の方向と平行方向にシリ
ンダーを圧入して、土を採取することを目的とし
たものである。

本発明は次のような各段階を経て実施される。

地表から、採取すべき土の存在する土層に達
し、かつその土層を貫通するタテ孔を掘削し、 次に必要に応じてそのタテ孔の、採取すべき
土層の部分のみを採取機が回転するに充分な広
さになるよう掘り拡げ、 次に地表から、採取装置を、掘り拡げた位置
まで挿入し、 次に採取装置を操作して採取シリンダーの作
動方向を土層の向きに合うよう転位し、 次に採取シリンダーを土層に圧入してシリン
ダー内に土を充満させた後、 採取シリンダーを土層から引き抜き、 再び採取装置を操作して採取シリンダーの向
きを、当初の挿入時の向きに戻し、 最後に装置全体を地上に抜き出して土を回収
する。

本発明は前記の方法を具体的に実施するために
適当な装置として、 採取用シリンダーを内蔵し、かつ該シリンダ
ーを必要な長さだけ押し出し、または繰りこむ
ことのできる機構を備えた圧力シリンダーと、 その先端にアームが設けられており、該アー
ムに圧力シリンダーがその軸と直交する回転軸
を介して回転可能な如く取付けてある支持管
と、 その支持管の内部及びアームの内側に設けら
れてあり、圧力シリンダーを回転軸のまわりに
任意の設定方向まで回転させ、かつ固定するこ
とができるように構成された方向転換装置と、 圧力シリンダー及び方向転換装置を操作する
ための遠隔操作装置と、 支持管内を通つて遠隔装置とそれぞれ圧力シ
リンダーおよび方向転換装置とを結ぶ動力伝達
ライン の機能と部品を備えた土質試料採取機を提供する
ものである。

これを更に具体的に図によつて説明する。

図１はこの工法のために用意したタテ孔の縦断
面で、は例えば直径８〜10cmの従来工法による
タテ孔、は目的土層の部分を例えば直径約80cm
に掘り拡げたところである。この部だけの直径
を大きくする方法は、従来技術、例えばMSアン
カー式潜函工法として既に開発されている方法を
使用することができる。

すなわち、前記の例示工法では図２に示す如き
工具をの中に挿入し所定の深さに達したら、掘
削刃を傘の如く開きながら、工具全体を回転させ
る。かくすることによつての側壁は、刃によつ
て削りとられ、削りとられた土は部以下のタテ
孔内に落下する。部が所定の直径に拡大できた
ら、再び刃部の傘を元に戻し工具全体を引き抜
き、この作業を終る。

図３は採取機の概略図で、図４は同じく圧力シ
リンダー２を水平位置にした採取機の全体概略図
である。

１は中空鋼管で、その先端にアーム９があり、
回転軸４を介して圧力シリンダー２が回転可能な
ようにはめ込まれている。

軸４は圧力シリンダー２の両側に固定されてい
て、その４には中心を同じくしてギヤー４′が固
定されている。

一方、４に対応して、アーム９の取付位置より
も少し遠い管１の内側に軸６が固定されてあり、
この軸６に回転可能なようにギヤー６′がはめ込
んでありそれぞれのギヤー４′，６′にチエーン５
がかけられている。

８は遠隔操作装置中の水圧ポンプの水圧で作動
する圧力シリンダーで、その中にあるピストンの
ピストンロツドの先端がラツクとなり、ギヤー
６′の内側に固定されたピニオンと噛みあつてい
る。これによつて、遠隔操作装置１２から圧力を
８に送り、ピストンを押し出しラツク、ピニオン
を介してギヤー６′を回転させ、チエーン５ギヤ
ー４′を回転させて圧力シリンダー２の方向を垂
直から水平に転位させることができる。

また、圧力シリンダー２は採取用シリンダー３
を内蔵し、ピストンＣ−１によつて室Ｃ−２及び
室Ｃ−３に分けられている。

室Ｃ−２は孔Ｃ−９を通じて、また室Ｃ−３は
孔Ｃ−８を通じて夫々、伸縮自在に取付けられた
動力伝達パイプＣ−１１，Ｃ−１０によつて、地
上の遠隔操作装置１２中の水圧ポンプに連結され
ている。

一方、ピストンＣ−１には採取用シリンダー３
が取りはずし可能な如く取付けられていて、その
固定された側（底部）には孔Ｃ−４があり、この
孔はピストンの厚みの中を通つて、シリンダー３
の外周をラ線状に巻いた抜気管Ｃ−６に連絡し、
このＣ−６はＣ−７で圧力シリンダー２を貫通し
て外部に開放されている。

１０は管１の内側を上下スライドできる管１
０′にアーム１１で支持された座でその下側は円
形に湾曲し、その曲率は、圧力シリンダー２の外
周円のそれと同一にしてあり、全体としてシリン
ダー固定装置を形成している。

これは、圧力シリンダー２が水平になつたと
き、地上からの操作で、１０′を下方に押し下
げ、座１０を圧力シリンダー２に密着させて圧力
シリンダー２を固定させるためのものである。

第５図は、このシリンダー２を回転させる機構
のみを取り出してみた部分見取図で、圧力シリン
ダー８のピストンロツド７の先端がラツク７′に
なつていて、ピニオン６″と噛みあつている。こ
のピニオン６″は軸を同じくしてギヤー６′に固定
され、軸６のまわりに回転可能なように固定さ
れ、かつ軸６は支持管１の内側に固定されてい
る。

また、圧力シリンダー８も支持管１の内側に固
定されている。

ギヤー４′は圧力シリンダー２の外側に固定さ
れた軸４に固定され、ギヤー４′と６′に噛みあつ
てチエン５がかけられている。

このような機構に構成してあるので、管B₁を
通じて圧力水をシリンダー８に入れると、ピスト
ンが右方向に押し出され、ピストンロツド先端の
ラツク７′が動きこれと噛み合つたピニオン６″を
時計まわりに回転させる。６″と６′は固定してあ
るので、ギヤー６′も同様に回転し、チエン５を
動かし、これと噛み合つたギヤー４′を同様に時
計まわりに回転させる。そしてギヤー４と軸４は
シリンダー２に固定してあるのでシリンダー２も
ギヤー４′の回転につれて時計まわりに回転す
る。

これを逆転させるときは、管B₁からの圧力水
注入を止め、管B₂から圧力水を注入すると、ピ
ストンは右から左に動き、前記と全く逆の方向に
ピニオン６″、ギヤー６′が回転し、、ギヤー４′も
反時計まわりに回転するのでシリンダー２を元の
位置にもどすことができる。

第６図及び第７図は、水平になつたシリンダー
２をその位置で固定する機構を説明する図面で、
シリンダー１の内部に圧力シリンダー１０″が１
０で固定されており、そのピストンロツドにシ
リンダー１０′と座１０が固定されていて、１
０″のピストンの上下につれて上下するようにな
つている。

当初シリンダー２がシリンダー１と同様に垂直
方向にあるときは座１０は第７図の点線の位置に
ある。シリンダー２が水平になつた時点で管D₁
を通じて圧力水を１０″に注入してピストンを押
し出し、座１０をシリンダー２の外側に密着させ
る。このとき座１０の下側はシリンダー２の外周
円曲率と同じ曲率で湾曲させてあので、よくシリ
ンダー２の外側に密着し、D₁からの圧力水の注
入を続ける間、シリンダー２を押し続けこれを水
平位置に固定することになる。

これを引き上げるときは管D₁からの注入を止
め管D₂から圧力水を注入し１０″のピストンを上
に押し上げ１０を元の位置まで引き上げる。

第８図は遠隔操作装置内部のポンプ及び配管系
統図で１２が高圧ポンプ、１９は水タンク、１
４，１５，１６，１８はそれぞれ切換コツクで１
７はストツプバルブである。

これを操作するときは、まづ第３図支持管１を
所定の深さに挿入して固定し、ポンプ１２を作動
させ、コツク１４をＢ系統の方向に開き、更にコ
ツク１５をB₁方向に開く。このときストツプバ
ルブ１７は閉にしておく。かくすることによつて
高水圧は１４・１５を通つて管B₁に流入し、そ
の先端にある圧力シリンダー８に入り、前述した
ごとく圧力シリンダー２を水平にするように作動
する。２が水平になつたら、ストツプバルブ１７
を開いて水をＤ系統にも流入させコツク１８を
方向に開く。かくして圧力シリンダー１０″が作
動して座１０がシリンダー２に密着してこれを固
定する。

次にコツク１４をＣ系統配管の方へ切換え、コ
ツク１６をC₁₁の方向に開き、採土シリンダーを
押し出す。採土が終つたら、コツク１６をC₁₀方
向に開き採土シリンダーを元の位置に収納し、次
にコツク１８をD₂方向に切換え、座１０を元の
位置に戻し、ストツプバルブ１７を閉とする。そ
して、コツク１４を再びＢ系統配管の方に開き、
コツク１５をB₂に開くと前述のごとく、シリン
ダー２が垂直位置にもどる。

この採取機を使用するときは次の手順による。

１と２を中心軸を一致させ垂直方向にして、タ
テ孔に挿入し、２部がの中央に達したとき１
を固定する。

次に水圧ポンプ１２を動かしＢ−１を通じて、
圧力水をシリンダー８に送り、ギヤー６′、チエ
ーン５及びギヤー４′に動かして圧力シリンダー
２を管１の長さの方向に対して直角に転位させ
る。

次に１０′を押し出して、１０を２に密着させ
２を固定する。次にポンプ１２を動かしＣ−１１
を通じて水を室Ｃ−２に送り、ピストンＣ−１
と、それに固定された採取用シリンダー３を押し
出す。

かくして、シリンダー３はの側壁を形成する
目的地層に水平に圧入され、シリンダー３内は土
で充満される。

シリンダー３が必要長さだけ圧入されたら、バ
ルブを切り換えＣ−８より室Ｃ−３に圧力を送
る。

これによつて、ピストン及びシリンダー３は元
の位置に後退する。

尚、シリンダー３が土に圧入されるとき、あら
かじめ、シリンダー内にあつた空気や水等は土に
よつてシリンダー底部に向つて圧縮されるが、こ
れは孔Ｃ−４抜気管Ｃ−６によつてシリンダー外
に排出される。

シリンダー３が完全に元の位置に収容された
ら、遠隔操作装置からの圧力を止め、１０′及び
１０を引上げて、２をフリーとし、次にシリンダ
ー８を動かしてギヤー６′チエーン５ギヤー４′を
逆回転させて２を元の位置に戻す。

次に１と２の軸方向が一致したら、装置全体を
から引き抜いてシリンダー３を回収する。

以上で採取機の一連の操作を完了するが、水圧
ポンプは、油圧または空気圧のポンプにすること
も可能である。

また４′，５，６′，８等で形成する方向転換装
置は、電動としたり、またはフレキシブルシヤフ
トによる動力伝達方式をとることもできる。

また、シリンダー固定装置は、シリンダーを直
接に抑える形式のものの他にギヤー４′チエーン
５をロツクする形式でもよく、適宜な方法を採用
することが可能である。

本発明の採取機を用いると、従来工法ではでき
なかつた次のような大きな利点がえられる。

目的土層の厚さが最少10cm程度の薄い層から
でも充分な量の採取ができ、地すべり地盤内の
薄い粘土層などの採取にも利用できる。

目的土層より上位土層が砂利などのくずれや
すい土質でもこれにわずらわされずに採取する
ことができる。

土層は元来水中で推積したものであるから、
水平方向には均質なものが推積しており、これ
を水平方向に採取するので土質試験のために極
めて等質な、条件のよい供試体を入手すること
ができ、この結果試験内容の正確さが極めて向
上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本工法のために掘削した孔の縦断面で
が従来工法によるボーリング孔、は直径を拡
大した目的土層部分の孔である。第２図は目的土
層部分の孔の直径を拡大するための工具で、掘削
刃を傘の如く開き、またとじることができる様子
を示す。第３図は採取装置の先端部分を示す概略
図。第４図は圧力シリンダー２を水平位置にした
採取機の全体概略図である。第５図はシリンダー
２を回転させる機構のみを取り出してみた部分見
取図。第６図は水平になつたシリンダー２をその
位置に固定する機構の正面図。第７図は第６図の
側面の断面図である。第８図は遠隔操作装置内部
のポンプ及び配管系統図である。 １……支持管、２……圧力シリンダー、３……
採土シリンダー、４……回転軸、４′……ギヤ
ー、５……チエーン、６……回転軸、６′……ギ
ヤー、７……ピストンロツド兼ラツク、８……水
圧シリンダー、９……アーム、１０……２を押え
る座、１１……１０を支えるアーム、１０′……
１０の支持管、１２……遠隔操作用水圧ポンプ、
Ｃ−１……２内のピストン、Ｃ−２……圧力室
（ピストン押し出し用）、Ｃ−３……圧力室（ピス
トン後退用）、Ｃ−４……抜気孔（採土シリンダ
ーの）、Ｃ−５……抜気孔（ピストン内の）、Ｃ−
６……抜気管、Ｃ−７……抜気管が圧力シリンダ
ーを貫通する孔、Ｃ−８……Ｃ−３への入出力
孔、Ｃ−９……Ｃ−２への入出力孔、Ｃ−１０…
…Ｃ−３への圧力伝達ライン、Ｃ−１１……Ｃ−
２への圧力伝達ライン、Ｂ−１……シリンダー８
への圧力伝達ライン（前進用）、Ｂ−２……シリ
ンダー８への圧力伝達ライン（後退用）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 地下の土層から乱さない土を水平方向に採取
   する採取機において イ 採取用シリンダーを内部に収容してあり、か
   つ該シリンダーを必要な長さだけ押し出し、ま
   た繰り込むことのできる機構を備えた圧力シリ
   ンダーと、 ロ その先端にアームが設けられており、該アー
   ムに圧力シリンダーがその軸と直交する回転軸
   を介して回転可能な如く取りつけてある支持管
   と、 ハ 支持管の内部及びアームの内側に設けられて
   あり、圧力シリンダーを回転軸のまわりに任意
   の設定方向までに回転させ、かつ固定すること
   ができるように構成された方向転換装置と、 ニ 圧力シリンダー及び方向転換装置を操作する
   ための遠隔操作装置と、 ホ 支持管内を通つて遠隔操作装置とそれぞれ圧
   力シリンダー及び方向転換装置とを結ぶ動力伝
   達ラインと、 からなることを特徴とする、地上からボーリング
   孔の側面方向の土を採ることのできる採取機。