JPS6225692A - オ−ガ−式土質試料採取装置 - 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、環境調査試験用などの乱さない土質試料を採
取する装置に関し、更に詳しくは、土質試料を収容する
内管と外側に掘削・排土用のオーガー羽根を備えた外管
とを組み合わせ、外管に回転力を付与してオーガー羽根
の食い込みにより地層中に押し込み、そのとき回転する
ことなく外管と共に推進する内管内に切り出した土質試
料を乱さない状態で収容するオーガ一式の土質試料採取
装置に関する。

［従来の技術］ 地盤中における液体や気体の浸透性や浸透速度あるいは
それらによって運ばれる各種物質の易動性や残存状態な
どを調べる環境調査試験においては、乱さない土質試料
（土の構造や工学的性質を原位置の状態のまま維持し乱
れを最小限にとどめて採取した試料）が必要である。し
かもこの種の試験のためにはかなり大口径（例えば口径
数十ｃｍ程度）の試料を採取する必要がある。

乱さない試料を採取できる装置として、従来から種々の
サンプラーが開発され使用されているが、これらは主と
して粘性土などかなり軟質の土質か、或いは砂層などに
限られており、通常の硬質の地盤には適用できない。

はぼ全ての地層に適用できる採取方法としてコアボーリ
ングやオーガーポーリングがある。

しかしコアボーリングの場合には乱さない試料を採取で
きるものの掘削泥水を用いて穴を安定化させつつ掘削す
るから、上記のような環境試験用の土質試料採取には不
適当である。泥水を用いれば地盤と異なる水が試料中に
入ってしまうし、不飽和土が飽和してしまうなどの不都
合があるからである。またオーガーポーリングの場合に
は擾乱した状態でしか試料を採取することができない。

このような理由により大口径の乱さない試料を採取する
にはブロックサンプル法しかながった。このブロックサ
ンプル法は、地表から掘削機械を用いて採取すべき土質
試料を含む土塊が残るようにトレンチを掘削した後、上
部から試料採取管を数トンの重り荷重によって圧入しつ
つ不要な周囲の土を人力により徐々に取り除き、最終的
には試料となる土質のみを試料管内に収納し引き上げる
方法である。

［発明が解決しようとする問題点］ ところがこのようなブロックサンプル法では真人な費用
がかかる欠点がある。数メートル程度の所定深度まで人
間が直接入って作業できるような大きな穴を形成するよ
う周囲の土砂を大量に排出しなければならないから、大
型の機械の導入が必要となり広い作業スペースが必要に
なるとともに、一旦掘削した土砂を搬出しなければなら
ない。また採取しようとする土塊並びにその周囲にかな
りの土砂を残した状態で試料採取管を圧入していく際、
試料管の周囲の不要な土砂は人力で注意潔（除去してい
かなければならないから手間が掛り、１個の試料の採取
に極めて長い時間がかかる。このような理由で１個の試
料を採取するのに真人な費用と時間を要していたのであ
る。

本発明の目的は、上記のような従来技術の欠点を解消し
、大口径の乱さない土質試料を水や泥水などを使用する
ことなく容易に且つ短時間で採取することができるよう
なオーガ一式の土質試料採取装置を提供することにある
。

［問題点を解決するための手段〕 上記のような目的を達成することのできる本発明は、外
周側に地盤を掘削し排土するオーガー羽根を有する外管
と、内部が乱さない土質試料の収容空間となり前記外管
内に遊嵌する内管とを備えたオーガ一式の土質試料採取
装置である。ここで内管には、その下端にカッティング
・シューが設けられ、また採取試料脱落防止機構も設け
られる。内管と外管との間には、両者を相対的に回転自
在に結合保持する連結機構が組み込まれている。

内管は単一の管でもよいが、２層構造としてもよい、そ
の場合には外側に機械的強度を保つため金属管を配し、
内側に樹脂製の透明試料管を配して試料採取後に外側の
金属管を取り外せるような構造とすれば、透明試料管に
入った土質試料を外部から目視観察することが可能とな
るため好ましい。

［作用］ 採取したい土が存在する地盤上に本装置を設置し、外管
を推進させながら回転駆動する。オーガー羽根の地層に
食い込む力によって特別な荷重を加えなくても地層中に
挿入できる。内管は結合機構にって外管とは相対的に回
転可能に保持されているから、地盤との摩擦砥抗によっ
て回転することなく単に地層中に押し込まれることにな
る。内管先端にはカッティング・シューが設けられてい
るから、それにって地盤は切り出され、外側の切屑が外
管に設けられているオーガー羽根によって基部側へ運ば
れ、速やかに掘進できる。それに伴って内管内部には土
質試料が乱さない状態で収容される。

所定深さ掘削が完了して内管内部に土質試料が収納され
たならば、そのまま装置全体を引き上げる。この時、内
管内部に設けられている採取試料脱落防止機構が働き、
土質試料が脱落するのを防止する。その後、装置を分解
すれば、内管内部に土質試料が収容された状態で乱さな
い試料の採取作業が完了する。

従って本発明によれば土質試料の採取を殆ど機械によっ
て行うことができ、また狭い場所でも所望の土質試料を
採取することができる。

［実施例〕 第１図は本発明に係るオーガ一式土質試料採取装置の一
実施例を示す断面図である。この土質試料採取装置は、
下端にカッティング・シュー１０を有し内部が乱さない
土質試料の収容空間１２となる内管１４と、該内管１４
に設けられる採取試料脱落防止機構と、外周に地盤を掘
削し排土するための螺旋伏のオーガー羽根１６を存し前
記内管１４の外側に遊嵌する外管１８と、前記内管１４
と外管１６との間を相対的に回転自在に結合保持する連
結機構とを備えた構成である。

上下に位置する２本の外管１８は外管結合部材２０を介
して連結される。外管１８と結合部材２０との間は角ネ
ジ２２によって螺着される。

この外管結合部材２０は、角ネジ２４によって上部と下
部に分割可能な中空構造をなし、上方から挿入されたポ
ーリングロフト２εがカップリング２８を介して上側の
結合部材に取り付けられる。

内管１４は、外側に位置し機械的強度を保つ金属管３０
と内側に位置しアクリル樹脂あるいは塩化ビニール樹脂
等からなる透明試料管３２との２層構造をなし、両者は
密接している。内管！４の下端に設けられているカッテ
ィング・シュー１０の内周面には、下端が固定され上端
が中心方向に突出するように付勢された複数のスプリン
グ羽根３４が設けられ、またそのスプリング羽根３４が
内管側に密着した時にそれらを収容する凹部３６が設け
られる。

内管１４の上端には中空ブロック３８が固着される。こ
の中空ブロック３８の下部にはポール弁形の逆止弁４０
が設けられる。また前記外管結合部材２０と中空ブロッ
ク３日との間はスラスト軸受４２を介して連結され、結
合軸４４によって結合保持される。外管１８と中空ブロ
ック３８との間隙部４６と逆止弁４ｏの弁箱４５の内部
との間、及び該間隙部４６と外管結合部材２０の内部と
の間にはそれぞれ空気抜き通路４７．４８が設けられ、
逆止弁４０が開いた状態の時には試料収容空間１２内と
地上とがそれらを通して連通ずる。

採取試料脱落防止機構は、この実施例では逆止弁４０を
備えた空気抜き機構と、内筒１４の下端に位置するスプ
リング羽根３４とによって構成される。また内管と外管
との連結機構は、外管結合部材２０と中空ブロック３８
、スラスト軸受４２、結合軸４４等によって構成される
ことになる。

ポーリングロフト２６を回転駆動すると外管１日は回転
する。しかし外管結合部材２ｏと中空ブロック３８とは
スラスト軸受４２によって回転運動的には切り離された
状態となるから、内管１４は回転することなく静止し続
けることができる。

このように構成された土質試料採取装置の動作について
第２図により説明する。組み立てられた本採取装置は、
第２図Ａに示すように採取したい土質試料が存在する地
表面５ｏ上に設置される。そして通常のポーリングの場
合と同様にポーリングロフト２６を回転させながら押し
下げる。この時ポーリングロフト２６と外管結合部材２
０とはカップリング２８によって結合されているから、
外管１８にも回転力と押下刃が加わり回転しつつ押し下
げられる。これに対して内管１４は、カッティング・シ
ュー１０などで土の抵抗を受けることと連結機構５２の
働きによって回転せず単に押し下げられることになる。

オーガー羽根１６によって地盤の掘削が行われ、同時に
カッティング・シュー１０によって地盤は切り取られて
いく。切り取られて外側に排除された土砂層５４はオー
ガー羽根１６によって上方に運ばれ地上に排出される（
第２図Ｂ参照）。これによって内管１４の内部には土質
試料５６が乱さない状態で収容される。本装置を押し下
げ土質試料５６が内管１４の内部に進入する際は、その
圧力によってスプリング羽根３４は外向きに拡開し内管
１４の内面に形成されている凹部に納まる。また土質試
料が進入してくることによって内管上部の空気の圧力は
高まるが、その加圧空気で逆止弁４０が開かれ、空気抜
き通路４７、間隙部４６、及び上方の空気抜き通路４８
を通って地表に抜ける。従って土質試料５６は加圧され
ることなくスムーズに内管内の試料収容空間に収容され
ることになる。

所定の深度まで掘削し内管】４内に土質試料が収容され
たならば本装置を引き上げる。この引き上げはそのまま
行ってもよいし掘削とは逆向きに外管１８を回転させな
がら引き抜いてもよい。いずれにしても本装置を引き上
げる際に、内管１４の内部に収容された土質試料５６の
下端は地盤から切り離される。またそれが落下しようと
しても逆止弁４０が閉し内管上部空間が減圧されること
と内管下端に位置するスプリング羽根３４が縮閉するた
め、大口径の試料であっても確実に保持され落下する虞
れは全くない。

このようにして採取した土質試料は、本装置の一部を分
解することによって取り出すことができる。第１図に立
ち返って、まず外管結合部材２０を構成している上部部
材と下部部材との角ネジ２４を外す０次いで結合軸４４
を固定している上部ナツト６０を外すと共に、外管結合
部材２０と外管１８との間の角ネジ２２を外す。

これによって外管１８から外管結合部材２０を分離する
ことができ、内管１４から外管１８を引き抜くことがで
きる。内管１４の上端で中空ブロック３日を固定してい
るネジ６２を取り外せば、内管１４を分離することがで
きる。その後、両端の不要な部材を順次取り外し外側金
属管３０を内側透明試料管３２から引き抜けば、透明試
料管３２内に納まった土質試料５４を得ることができる
。その後はこのまま各種環境試験などを行えばよい。

以上本発明の好ましい一実施例について詳述したが、本
発明はかかる構成のみに限定されるものでないことを熱
論である。内管を外側金属管と内側透明試料管との２層
構造とすれば、内側透明試料管を通して内部の土質試料
を目視観察することができる点で好ましいが、目視する
必要が無い場合には単一構造の金属管によって内管を構
成してもよい。

［発明の効果］ 本発明は上記のように試料を収容する内管とそれに対し
て相対的に回転自在で外周に地盤を掘削し排土するため
のオーガー羽根を有する外管とを組み合わせているから
、オーガー羽根の地層に食い込む力によって特別な荷重
を加えなくても地層中に挿入でき比較的硬い地盤であっ
ても水や泥水を用いることなく大口径の掘削を行い乱さ
ない土質試料を採取できるという極めて優れた効果を有
する。

また本発明はポーリング機械などを使って所定の地盤に
対して回転駆動するだけで試料を採取できるから、従来
技術のように周囲に広い範囲にわたってトレンチなどを
掘削する必要がなく、極めて小さなスペースで土質試料
の採取を行うことができる。また試料の採取に際して従
来のように人力に頼る必要がないし大量の土砂を移動さ
せる必要も無いため短時間で安価に行うことができる等
の優れた効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る土質試料採取装置の一実施例を示
す断面図、第２図はそれを用いた土質試料の採取工程を
示す説明図である。 １０・・・カッティング・シュー、１２・・・試料収容
空間、１４・・・内管、１６・・・オーガー羽根、１８
・・・外管、２６・・・ポーリンブロンド、２８・・・
カップリング、３４・・・スプリング羽根、４０・・・
逆止弁、４２・・・スラスト軸受、４４・・・結合軸。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、下端にカッティング・シューを有し内部が乱さない
   土質試料の収容空間となる内管と、該内管に設けられる
   採取試料脱落防止機構と、外周にオーガー羽根を有し前
   記内管の外周に遊嵌する外管と、前記内管と外管との間
   を相対的に回転自在に結合保持する連結機構とを備えて
   いるオーガー式土質試料採取装置。 ２、内管は、外側に位置する金属管と内側に位置する樹
   脂製の透明試料管との２層構造となっている特許請求の
   範囲第１項記載の装置。 ３、採取試料脱落防止機構は、カッティング・シューの
   内周面で下端が固定され上端が中心方向に突出するよう
   に付勢される複数のスプリング羽根と、内管上部に設け
   られている逆止弁との組み合わせからなる特許請求の範
   囲第１項または第２項記載の装置。