WO2005066421A1 - ボーリング孔を利用した原位置での地盤の液状化および動的特性試験方法および試験装置 - Google Patents

ボーリング孔を利用した原位置での地盤の液状化および動的特性試験方法および試験装置 Download PDF

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WO2005066421A1
WO2005066421A1 PCT/JP2004/005970 JP2004005970W WO2005066421A1 WO 2005066421 A1 WO2005066421 A1 WO 2005066421A1 JP 2004005970 W JP2004005970 W JP 2004005970W WO 2005066421 A1 WO2005066421 A1 WO 2005066421A1
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load
pressure
dynamic
cell
liquefaction
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PCT/JP2004/005970
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Kazuo Masuda
Original Assignee
Masuda Giken Co., Ltd.
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/32—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying repeated or pulsating forces
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D1/00—Investigation of foundation soil in situ
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N13/00—Investigating surface or boundary effects, e.g. wetting power; Investigating diffusion effects; Analysing materials by determining surface, boundary, or diffusion effects
    • G01N2013/006—Dissolution of tablets or the like

Definitions

  • the present invention relates to liquefaction and dynamic characteristics of a ground using a boring hole for detecting in-situ characteristics of the ground when dynamic cyclic loads such as seismic loads, traffic loads, and mechanical loads are applied. (Strength, deformation characteristics)
  • the present invention relates to a test method and a test apparatus.
  • Conventional liquefaction determination methods include, for example, a method for determining the characteristic tendency of the entire ground (see Patent Document 1) and a method for detecting liquefaction when an earthquake occurs (see Patent Document 2). However, none of them directly tested the dynamic characteristics of the soil layer itself in the ground.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-3760
  • Patent Document 2 JP-A-7-109725
  • the present invention has been made in view of the importance of directly knowing the dynamic deformation characteristics of a ground against a dynamic cyclic load.
  • the in-situ ground liquefaction and dynamic property test method using a boring hole is directed to a method for testing a hole wall of a boring hole provided in the ground for a soil layer to be tested. It is characterized by measuring the displacement of the hole wall by applying a dynamic repetitive load and obtaining the dynamic characteristics of the ground. In particular, you can learn about liquefaction of the ground.
  • dynamic repetitive load means the meaning of including the entire load that fluctuates periodically, and includes a fluctuating load (vibration) having a relatively high frequency and a slowly fluctuating load that can be operated manually.
  • the dynamic characteristic is the relationship between the load and displacement when a dynamic cyclic load is applied.
  • the deformation characteristic is determined from the relationship between the magnitude of the dynamic cyclic load, the number of repetitions, and the displacement.
  • the intermediate soil layer subjected to the dynamic repetition test is a part that is at least damaged, and if a static compressive load is applied to this part and the static strength is measured, the extent of the damage is determined. You can know the degree.
  • vibration or dynamic repetitive loads are alternately applied to one area of the borehole wall, and the dynamic characteristics of the ground can be known from the relationship between the magnitude of the repetitive load, the vibration or the number of repetitions, and the displacement. .
  • the dynamic cyclic load consists of a compressive load applied in the direction perpendicular to the hole axis, a torsional shear load applied in the rotation direction around the hole axis, and a shear load applied in the direction parallel to the hole axis.
  • the in-situ liquefaction and dynamic characteristic test apparatus of the ground using the boring hole according to the present invention is a device that is inserted into a boring hole provided in the ground and presses the hole wall by the pressure of a pressure medium.
  • Cell pressure adjusting means capable of periodically changing the pressure of the pressure medium in the measuring cell, and displacement detecting means for detecting displacement of the hole wall.
  • the measuring cell has a plurality of pressurizing sections for pressing the hole wall along the hole axis direction of the boring hole, and the pressure adjusting means dynamically and repeatedly applies pressure to the plurality of pressurizing sections.
  • the measuring cell is divided into a plurality of chambers to constitute a pressurizing section, and the pressure adjusting stage applies a dynamic repetitive pressure to the pressure medium in the plurality of chambers alternately.
  • the pressure adjusting means applies a dynamic and repetitive pressure alternately to the upper and lower chambers across the intermediate chamber, and removes a constant static pressure that does not fluctuate to the intermediate chamber.
  • a measurement cell inserted into a borehole is divided into a plurality of cell sections provided with pressurized chambers independent of each other.
  • Pressurization A configuration in which the liquid pressure of the liquid filled in the chamber is controlled and a load is independently applied to the corresponding soil layer, and the cell unit includes an intermediate cell unit for applying a static load, and an intermediate cell unit for the intermediate cell unit.
  • An upper guard cell portion and a lower guard cell portion for applying a static load to the soil layer are provided above the upper dynamic cell portion and below the lower dynamic cell portion.
  • the measurement cell is characterized by including pore water pressure detecting means for detecting pore water pressure of the soil layer corresponding to the intermediate cell portion.
  • the pore water pressure detecting means is characterized in that a rubber-like membrane member constituting the surface of the intermediate cell section is provided with a pressure introducing section.
  • a measuring cell inserted into a boring hole is divided into a plurality of cell sections each having a pressure chamber independent of each other.
  • each cell section are independently and interchangeably connected to each other.
  • Each cell unit includes a cell body and a cylindrical rubber-like membrane member attached to the outer periphery of the cell body, and a pressurizing liquid filled between the cell body and the rubber-like membrane member. It is preferable that a chamber is formed.
  • the means for pressurizing the liquid pressure in the pressurizing chamber includes a cylinder for pressurizing the liquid and a stroke detecting means for detecting a stroke of the cylinder rod, and a hole in the soil layer loaded with a load from the cylinder stroke. It is configured to measure the displacement of the wall.
  • test can be performed in a shorter time than the conventional sample test, which is economical.
  • a compressive load applied in the direction perpendicular to the hole axis a torsional shear load applied in the rotation direction around the hole axis, and a shear load applied in the direction parallel to the hole axis.
  • One of the two loads, or a combined load of at least two types of loads is tested for dynamic cyclic loads that are realistic, such as compressive or shear loads while twisting. Testing can be performed.
  • the upper guard cell section and the lower guard cell section are provided above the upper dynamic cell section and below the lower dynamic cell section.
  • the relationship between the displacement and the pressure when a dynamic cyclic load is applied to the upper and lower adjacent layers adjacent to the upper and lower The characteristics of the ground can be analyzed by comparing with the layer.
  • the upper guard cell and the lower guard cell prevent the soil layer from collapsing, and the upper and lower layers are dynamically repeated.
  • the load can act stably.
  • the dynamic load loaded in the upper dynamic cell section and the lower dynamic cell section is provided.
  • the pore water pressure of the intermediate soil layer can be directly detected.
  • the cell parts constituting the measuring cell are connected so as to be exchangeable independently of each other, so that maintenance work such as replacement of parts can be performed for each cell part. It can be carried out.
  • the cell portion includes a cell main body and a cylindrical rubber-like membrane member attached to the outer periphery of the cell main body, and pressurization in which a liquid is filled between the cell main body and the rubber-like membrane member.
  • the replacement work of the rubber-like membrane member becomes extremely easy.
  • the means for pressurizing the liquid pressure in the pressurizing chamber includes a cylinder for pressurizing the liquid, and a stroke detecting means for detecting a stroke of the cylinder rod.
  • the displacement of the hole wall of the soil layer loaded with the load from the cylinder stroke is provided. Is measured. It is also possible to use a water gauge for displacement detection.
  • FIG. 1 (A) is a schematic view of an apparatus for testing the liquefaction and dynamic characteristics of ground according to Embodiment 1 of the present invention.
  • This soil liquefaction and dynamic characteristics test device includes a rubber sonde 201 as a measurement cell which is inserted into a boring hole 100 provided in the ground and is filled with a liquid such as water 203 as a pressure medium, and a rubber sonde 201.
  • a pressure control valve 205 as a pressure adjusting means for periodically changing the pressure of water 203 in 201 and a displacement sensor 208 as a displacement detecting means for detecting displacement of the hole wall due to the pressure from the rubber sonde 201.
  • the water 203 is stored in the water tank 2 on the ground, and a high pressure gas is supplied from the pressure supply unit 204 to the head space in the water tank 202 to add the water 203 in the water tank 202.
  • the pressure control valve 205 controls the pressure of the high-pressure gas. In some cases, a configuration may be adopted in which the water pressure is controlled directly instead of controlling the high-pressure gas.
  • the water tank 202 and the rubber sonde 201 are connected by a connecting pipe 206, and the displacement sensor 208 detects the liquid level of the water tank 202, and the displacement of the hole wall is obtained from the liquid level.
  • the change in displacement is not limited to the detection by the displacement sensor 208, and may be measured visually by a scale (not shown) provided in the water tank 202 or by a pressure sensor 265 arranged at the bottom of the water tank 202. .
  • the rubber sonde 201 is fixed in the vertical direction and expands and contracts only in the horizontal direction, and includes a hollow flexible member such as a rubber tube that is in close contact with the hole wall of the boring hole 100.
  • the pressure supply unit 204 includes, for example, a pressure source such as a high-pressure nitrogen gas, and a regulator valve that keeps the gas pressure supplied from the pressure source constant.
  • a pressure source such as a high-pressure nitrogen gas
  • a regulator valve that keeps the gas pressure supplied from the pressure source constant.
  • a pressure source a compressor or the like can be used instead of a high-pressure gas.
  • a servo valve is used as the pressure control valve 205, and the pressure can be controlled according to a command signal as shown in FIG. 1 (B).
  • the valve drive unit 51 of the pressure control valve 205 is controlled based on a control signal from a computer 207 programmed so that the pressure fluctuates according to the cycle of the output pressure. Change.
  • the output pressure is detected by the pressure sensor 252, fed back to the servo amplifier 253, and controlled to accurately follow the command signal.
  • the expected yield load or non-liquefaction limit load (P1) is divided into several stages. And repeatedly apply a dynamic repetitive load of plus Ct for each load to measure the amount of ground displacement. The test is continued until the ground is destroyed by increasing the applied load, and the dynamic characteristics are determined from the relationship between the magnitude of the dynamic cyclic load and the displacement.
  • the dynamic repetitive load is not limited to a force waveform that is a sine wave, and an impact load may be reduced.
  • the vibration or the number of repetitions of the dynamic repetitive load is set in consideration of the vibration of the earthquake or the number of repetitions, but is preferably set to about 0.1 to 1 [Hz].
  • the yield load Py, the breaking load P1, and the deformation coefficient are obtained as indices of the dynamic characteristics.
  • the expected breaking load or non-liquefaction limit load may be set higher or lower depending on the purpose of the test, and may be set arbitrarily as needed. For example, in the case of important ground tests, underestimate the test.
  • the non-liquefaction limit load is a load that is expected not to be liquefied even if the load is further applied, and is determined according to the ground.
  • the number of times and the time for applying the dynamic repetitive load can be variously set, and can be determined in consideration of, for example, the time of shaking during an earthquake.
  • the load stage was set to 10 stages, and the dynamic repetitive load was tested up to 20 times or 120 seconds.
  • the shake during an earthquake is at most about 120 seconds at the longest, and if this is the case, the characteristics of the ground during the earthquake can be grasped, and if it is longer, the test time becomes too long.
  • FIG. 2 (B) The data measured in this way is graphed as shown in FIG. 2 (B) as a model.
  • the final displacement rl, r2, ⁇ 3 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ at each load stage is entered.
  • the data read by the pressure sensor is read into a computer, and the data is automatically processed to determine the yield load Py, the breaking load P1, and the deformation coefficient.
  • the deformation coefficient is the slope of the straight line up to the yield load Py, as seen in the graph.
  • the displacement r increases as the number of repetitions n increases, and the strength and dynamic deformation characteristics of the ground can be known by systematically analyzing these results.
  • the relationship between the load and the displacement is graphed, but as shown in FIGS. 3A to 3D, the relationship between the number of repetitions n of each load stage and the displacement r is graphed. Or it is also possible to evaluate the characteristics for the number of repetitions.
  • This graph plots the peak values of the displacement (corresponding to each peak value of the dynamic cyclic load) with respect to the dynamic cyclic load at each load stage.
  • strain is gradually accumulated in the soil layer and the displacement increases.
  • the degree of increase in the displacement of the first, second, and third stages in Figs. 3 (A) to 3 (C) (gradient of the graph) is such that the gradient of the displacement increases at the equal yield stage (Fig. D)), when the soil layer is destroyed, the displacement changes rapidly as shown in Fig. 3 (E).
  • the dynamic repetitive load was a compressive load applied to the hole wall in a direction perpendicular to the hole axis (horizontal direction).
  • the load may be a torsional shear load applied in the rotation direction about the hole axis, or a shear load applied to the hole wall in a direction parallel to the hole axis.
  • the measurement cell 201 of the above embodiment is placed around the hole axis in a state in which the measurement cell 201 is in close contact with the hole wall.
  • a tonnole generator 209 for applying a dynamic repetitive load and a displacement detecting unit 210 as a displacement detecting means for detecting the rotational displacement of the hole wall due to the dynamic repetitive load applied by the tonnole generator 209. .
  • a shear load that can be applied to the measurement cell 201 in a direction parallel to the hole axis is applied to the measurement cell 201 in a state where the measurement cell 201 is in close contact with the hole wall.
  • Shear load generator 211 and a sensor to detect axial displacement of the hole wall due to shear load are just to make it the structure provided with the displacement detection part 212 as a position detection means.
  • a device using fluid pressure such as hydraulic pressure or air pressure is preferable, and an actuator using hydraulic pressure or air pressure and a servo It can be configured by a hydraulic or pneumatic control valve such as a valve.
  • FIG. 7 shows a schematic configuration of a test apparatus to which the method for testing the liquefaction and dynamic characteristics of the ground at the original position using the borehole according to the present invention is applied.
  • Example 1 the dynamic repetition test was performed on one soil layer using a rubber sonde.
  • Example 2 the dynamic repetition load was alternately applied to the upper and lower soil layers Jl and J3, and the immovable test was performed. A shear force is applied above and below the intermediate soil layer J2.
  • a plurality of pressurizing sections which are inserted into the boring hole 100 and are divided into three chambers of first, second and third chambers 111, 112 and 113 in the hole axis direction and filled with a liquid such as water as a pressure medium.
  • a rubber sonde 110 serving as a measurement cell having a pressure sensor, and first and second water cells in a first chamber 111 and a third chamber 113 constituting a pressurizing portion of the rubber sonde 110 are alternately expanded and contracted by alternately applying pressure.
  • Third pressure adjusting sections 121 and 123 and a pressure adjusting section 122 for adjusting the water pressure in the second chamber 112 are provided.
  • the rubber sonde 110 has a cylindrical main body 114, a cylindrical rubber member 115 which is a flexible member attached to the outer periphery of the main body 114, and a force. It is configured.
  • the rubber member 115 covers the entire length of the first, second, and third chambers 111, 112, and 113, and forms a boundary between the first and second chambers 111 and 112 and a boundary between the second and third chambers 112 and 113. It may be divided into three chambers by tightening with the tightening member 116, may be installed in each of the first, second, and third chambers 111, 112, and 113, or various structures may be selected. be able to.
  • the rubber member corresponding to the first chamber 111 is denoted by 115A
  • the rubber member corresponding to the second chamber 112 is denoted by 115B
  • the rubber member corresponding to the third chamber 113 is denoted by 115C.
  • the rubber members 115A, 115B, 115C, the first chamber, the second chamber 112, and the third chambers 111, 113 constitute a pressurizing section.
  • the length L2 of the intermediate second chamber 112 is approximately equal to the diameter D of the rubber sonde 110. It is preferable to set each time. This is because if the length L2 of the second chamber 112 (rubber member 115B) is too small, early-stage force destruction starts, and if the length L2 is too large, the effect is less likely to occur.
  • the lengths LI and L3 of the first and third chambers 111 and 113 are optimally about 1.5 to 2.5 times D and about 2 times. It is preferable that D is set to about 5 cm to 20 cm. Of course, the dimensions are not limited to these dimensions. With this size, the rubber members 115A and 115C corresponding to the first and third chambers 111 and 113 of the rubber member 115 expand spherically, and the force in the direction of compressing the intermediate soil layer J2 from above and below. Works.
  • the first and third pressure adjusting sections 121 and 123 store a fixed amount of a high-pressure gas cylinder 120A as a pressure source and a constant pressure of the gas supplied from the gas cylinder 120A. It has a gas tank 120B and hydraulic cylinders 121C and 123C that operate with pressure from the gas tank 120B. Between the gas tank 120B and the hydraulic cylinders 121C and 123C, valves 121E and 123E for releasing pressure and valves 121D and 123D for supplying pressure are provided, and these valves 121D, 121E; 123D and 123E are adjusted. As a result, the pressure can be dynamically and repeatedly applied to the first and third chambers 111 and 113 of the rubber sonde 110.
  • the gas pressure supplied to the hydraulic cylinders 121C, 123C is controlled by the valves 121D, 123D with the pressure valves 121D, 123D closed and the pressure valves 121D, 123E closed, so that the hydraulic cylinders 121C, 123C are controlled.
  • the load can be applied alternately to the first and third chambers 111 and 113 via 123C.
  • the valves 121D and 123D are indicated by symbols of manual valves, but various valves such as electrically controlled pressure control valves can be applied.
  • open valves 121E and 123E to release gas pressure from hydraulic cylinders 121C and 123C.
  • the pressure medium is water
  • the rubber members 115A and 115C expand and contract due to water pressure.
  • the second pressure adjusting unit 122 does not include a hydraulic cylinder, stores the water 3 in a water tank 122C above the ground, supplies high-pressure gas from a gas cylinder 122A to a head space in the water tank 122C, and supplies a water tank 122C.
  • the water inside is pressurized, and the pressure of this high-pressure gas is controlled by a pressure control valve 122D.
  • a hydraulic cylinder may be used similarly to the first and third pressure adjusting units 121 and 123.
  • the hydraulic cylinder 121C and the first chamber 111 of the rubber sonde 110 are in the first passage 131, the water tank 120C and the second chamber 112 are in the second passage 132, and the hydraulic cylinder 123C and the third chamber 113 are in the third passage 133. Communication.
  • the first, second, and third passages 131, 132, and 133 are provided on a boring rod 140 to which the rubber sonde 110 is attached.
  • the pistons are provided to the hydraulic cylinders 121C and 123D.
  • Displacement sensors 151 and 152 are provided to detect the displacement of the motor. The displacement force of the piston, the displacement amount of the rubber members 115A and 115C of the rubber sonde 110, that is, the displacement of the hole wall are measured.
  • a displacement sensor 153 for detecting a change in the water level in the water tank 122C is provided as a displacement detecting means for detecting the displacement of the intermediate soil layer J2 compressed by the second chamber 112 of the rubber sonde 110. From the displacement of the water level, the displacement of the rubber member 115B of the second chamber 112, that is, the displacement of the hole wall is measured. This change in the displacement of the hole wall is not limited to detection by the displacement sensor 153, and may be measured visually by a scale (not shown) provided in the water tank 122C or by a pressure sensor 165 disposed at the bottom of the water tank 122C. Good.
  • a pore water pressure gauge 150 for verifying the occurrence of liquefaction is provided.
  • the pore water pressure gauge 150 may be provided on a side surface of the cell, for example, on the center or the lower end side surface of the rubber member 115B of the second chamber 112.
  • the water pressure since there is a possibility that the water pressure cannot be measured due to the presence of the clay film on the hole wall, it may be provided on the lower end surface 110C as shown in FIG. 6 (B).
  • On the lower end surface 110C there is a case where the rubber sonde 110 is cut down by the sonde 110 while the rubber sonde 110 is being lowered into the boring hole 100 and soil adheres. .
  • the loading test itself of the dynamic cyclic load on the upper and lower soil layers Jl and J3 was completely the same as in Example 1, and the expected yield load or non-liquefaction limit load (P1) was divided into N stages. hand After applying the load, apply a dynamic repetitive load of plus ⁇ for n times or for a predetermined time Tn, measure the amount of displacement r of the ground, and determine the static Measure the strength.
  • the borehole 100 is excavated to the depth of the formation to be inspected, the rubber sonde 110 is inserted to a predetermined depth position in the borehole 100 by the boring rod 140, and the test is performed in the following procedure.
  • a pressure is supplied to the second chamber 112 of the rubber sonde 110, a static compressive load is applied to the intermediate soil layer J2, and the initial strength of the intermediate soil layer J2 is measured. Specifically, the “load P—displacement r curve” in a static state is obtained.
  • an initial pressure P0 at which the rubber sonde 1 comes into close contact with the hole wall to stabilize the displacement is obtained.
  • the expected breaking load or non-liquefaction limit load is P1
  • the test is carried out by applying dynamic repetitive loads n times or alternately for a certain period of time Tn to chamber 111 and third chamber 113 at each load stage. Before the dynamic repetition test, an initial pressure of 0 is applied to the first chamber 111 and the third chamber 113 of the rubber sonde 110.
  • a dynamic cyclic load having a magnitude of P0—PO + ⁇ is alternately loaded ⁇ times in the first chamber 111 and the third chamber 113, and the first chamber 111 and the third chamber 113 are loaded.
  • the displacement of the corresponding upper soil layer J1 and lower soil layer J3 is measured, and the relationship between the load and the displacement is monitored in real time as in the first embodiment, and the data is stored in a computer and graphed.
  • the load stage is about 10 stages, and the dynamic repetitive load is limited to 20 times or 120 seconds.
  • the applied load is an impact load with a sharp rise as shown in Fig. 4 (E).
  • the tO load is maintained for a certain period of time to compress the soil layer surely, and then the load decreases.
  • a load is applied to one of the first chamber 111 and the third chamber 113, a load is applied alternately so that no load is applied to the other.
  • the point in time when the load starts to decrease is before the load on the other room rises, but as shown by the dotted line, the load on the other room starts. It may be at the same time as the rising point.
  • the upper and lower ends of the upper soil layer J1 and the upper and lower ends of the lower soil layer J3 are subjected to compression and shearing force.
  • the upper and lower soil layers Jl and J3 are alternately compressed for the intermediate soil layer J2.
  • the force A shear force acts while shaking (X in Fig. 4 (A)-(C)), and the same damage is applied to the soil layer as during the earthquake.
  • Shape force of the rubber sonde 110 Since the length L2 of the second chamber 112 is about the diameter D of the rubber sonde 110, the phenomenon leading to destruction can be properly captured, and the length of the first and third chambers 111 and 113 Since Ll and L3 are about twice as large as D, the rubber members 115A and 115C expand spherically, increasing the displacement. The force component of the compressive force acts directly on the intermediate soil layer J2. The effect of the load on the soil layer can be increased.
  • This cycle is defined as one cycle, and the load is sequentially increased every ⁇ , and the dynamic repetition test is performed. Basically, the test is performed until the soil layer is broken.
  • FIG. 8 shows a test result model of the static strength test of the intermediate soil layer J2.
  • Figure 8 (A) is a graph with the vertical axis representing the static load P applied to the intermediate soil layer J2 and the horizontal axis representing time.
  • Figure 8 (B) is the displacement of the intermediate soil layer J2 with the vertical axis being loaded.
  • r is a graph with time on the horizontal axis.
  • 8 (C) to 8 (F) are graphs showing the relationship between the load and displacement of the intermediate soil layer J2 at each stage shown in FIGS. 8 (A) and 8 (B).
  • the load PO does not increase until the rubber member 115B of the rubber sonde expands by the amount of the permanent distortion at the time of the initial pressure measurement, and only the displacement increases. Conversely, the change in displacement decreases and reaches the test starting load PO (1) .In this stable region, the load is increased to P0 (1) + ⁇ to detect the displacement, and the first dynamic repetition test is performed. A load-displacement curve for the later intermediate soil layer is created (see Fig. 8 (D)), and the gradient of the duff is used as the deformation coefficient. After the measurement, return the load to the test start load ⁇ 0 (1). Even if the load is returned to P0 (1), the displacement does not return to the displacement at the start of the test because permanent strain remains in the intermediate soil layer J2.
  • the load decreases with the peak of the breaking load P1, and drops to a certain pressure such as groundwater pressure. It becomes constant at the time when it is done.
  • the displacement increases sharply near the breaking load (Fig. 8 (B)), and the load-displacement curve shows a duraphic shape where the displacement increases even if the pressure decreases, as shown in Fig. 8 (F). Become.
  • the liquefaction of the soil layer occurs in the intermediate soil layer J2 in which the shear force acts from above and below.
  • the displacement of the measurement data shown in Fig. 8 increases rapidly, It can be seen that the conversion has occurred.
  • the liquefaction can be verified by making the pore water pressure constant by the pore water pressure gauge 150, and it can be verified twice whether or not liquefaction has occurred.
  • the shear force is not changed by the simple alternate load of the compressive load on the upper and lower soil layers without performing the torsional shear test and the axial shear test as in the first embodiment. It can be added to the soil layer, and it is possible to perform a highly accurate dynamic property test of the soil layer with a simple configuration, reliably, in a short time and at low cost.
  • the rubber sonde is provided with an immovable portion for applying a static load.
  • the rubber sonde is provided only with the upper and lower dynamic repetitive load loading portions without providing the immovable portion, and the upper and lower soil layers are deformed. Only attention may be paid. This is because the shearing force acts on the boundary between the upper and lower soil layers, and when liquefaction occurs, it spreads to the upper and lower soil layers.
  • the dynamic repetitive load is set to two steps in the upper and lower directions, it is also possible to use three or more steps in the upper and lower parts. In this case, an immovable part should be provided in the middle of each dynamic repetitive load loading part.
  • the dynamic repetitive load includes a compressive load applied in a direction perpendicular to the hole axis, a torsional shear load applied in a rotational direction about the hole axis, and a load parallel to the hole axis.
  • a compressive load applied in a direction perpendicular to the hole axis
  • a torsional shear load applied in a rotational direction about the hole axis
  • a load parallel to the hole axis a load parallel to the hole axis.
  • each shear loads can be loaded independently, or a combination of at least two types of loads can be loaded.
  • the present invention is also applicable to the case where the boring hole 100 is dug horizontally or diagonally.
  • a suitable measuring cell is selected according to the soil layer to be used, such as a piston jack that pressurizes a metal loading plate with hydraulic pressure or the like. You.
  • the test apparatus of Example 2 described above is divided into a plurality of cell sections each having a pressurizing chamber independent of the measuring cell force inserted into the boring hole, and the liquid filled in the pressurizing chamber of each cell section.
  • the hydraulic pressure is controlled to independently apply a load to the corresponding soil layer, and the applied load and It is configured to measure the displacement of the hole wall.
  • the cell section has a three-chamber structure consisting of an intermediate cell section for loading a static load, an upper dynamic cell section and a lower dynamic cell section located above and below the intermediate cell section.
  • a dynamic repetitive load is applied alternately to analyze the effect on the intermediate soil layer from the relationship between pressure and displacement.
  • the effect of the application of the dynamic cyclic load also affects the soil layers above and below the upper dynamic cell portion and the lower dynamic cell portion that are not limited to the intermediate soil layer alone.
  • the area adjacent to the upper and lower dynamic cell sections may collapse and accurate data may not be collected.
  • the rubber-like elastic film that constitutes each cell part is a consumable item that needs to be replaced, and maintenance at the site is also an important theme.
  • An object of the third embodiment is to provide a test device having a structure capable of measuring the effect of a dynamic cyclic load on the upper and lower adjacent portions of the upper and lower dynamic cell portions and preventing the soil layer from collapsing. It is in.
  • Another object of the present invention is to provide a test apparatus with good maintainability.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of an apparatus for testing soil liquefaction and dynamic characteristics using a boring hole according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the measuring cell 1 inserted into the borehole 100 is an intermediate cell part 11 on which a static load is loaded, and a dynamic repetitive load is loaded on the soil layer located above and below the intermediate cell part 11.
  • An upper dynamic cell section 12 and a lower dynamic cell section 13 are provided above the upper dynamic cell section 12 and below the lower dynamic cell section 13, an upper guard cell section 14 and a lower guard cell section 15 for applying a static load to the soil layer to suppress the collapse of the soil layer are provided.
  • Each of the above-mentioned senor sections 11, 12, 13, 14, and 15 have independent caro-pressure chambers 11a, 12a, 13a, 14a, and 15a, and caro-pressure chambers 1 1a, 12a, and 13a , 14a, and 15a are controlled by controlling the water pressure, and the load is independently applied to the corresponding soil layers J1, J2, J3, J4, and J5, and the applied load and the displacement of the hole wall are measured.
  • each of the cell portions 11, 12, 13, 14, and 15 has basically the same structure except for the length, and has a cylindrical cell body 31 and A cylindrical rubber-like membrane member 32 attached to the outer periphery of the cell body 31 is provided, and a liquid is filled between the cell body 31 and the rubber-like membrane member 32.
  • the pressure chambers 11a, 12a, 13a, 14a, 15a to be filled are formed.
  • the rubber-like membrane member 32 has a cylindrical shape, and is provided with annular inward projections 32a at both upper and lower ends which engage with end faces of the cell body.
  • each cell section is about 90 cm
  • the intermediate cell section 11 the upper and lower guard cell sections 15 are about 10 cm each
  • the upper and lower dynamic cell sections 14 and 15 are about 30 cm each.
  • the middle cell part 11 and the upper and lower dynamic cell parts 12 and 13 are each equally about 15 cm in size
  • the upper and lower guard cell parts 14 and 15 are about 22.5 cm in size, respectively.
  • Optimal dimensions are selected according to the load, soil quality, etc., which can be divided by ratio.
  • the cell units 11, 12, 13, 14, and 15 are connected independently and interchangeably.
  • a through hole 31a is provided at the center of the cell main body 31, a mandrel 16 is passed through the through hole 31a in a skewered manner, and an upper end abuts against a stopper 17 provided on the mandrel 16 from below.
  • the lower end is fastened and fixed by a nut 18.
  • the upper end of the mandrel 16 has a joint 16a for fixing to a boring rod.
  • a thin-walled fixing ring 33 is interposed between adjacent cell bodies 31, 31, and as shown in FIG. 10 (C), an inwardly projecting portion located at the end of the rubber-like membrane member 32.
  • 32a is axially fastened and fixed between the seal plate 33 and the end face of the cell body 31.
  • the seal plate 33 has a disk shape, and has a through hole 33a formed at the center thereof, through which the mandrel 16 passes.
  • an engagement projection 32 b which engages with an annular groove 31 b provided on the end face of the cell body 31 and a seal plate 33 are provided.
  • An engagement groove 32c is provided to engage with the formed annular projection 33c.
  • the upper guard cell portion 14 is in contact with the stopper portion 16a via the upper fixing plate 34, and the lower guard cell portion 15 is engaged with the nut 17 via the lower fixing plate 35.
  • the fixing plates 34 and 35 are also provided with annular grooves that engage with the engaging projections 32c provided on the inward projections 32a of the rubber-like film member 32.
  • the cell body 31 has a caropressure chamber of each of the senor sections 11, 12, 13, 13, 14 and 15 inside.
  • the B fixing plate 34 is provided with five pressure detectors 41, 42, 43, 44, 45, five water passages lib, 12b, 13b, 14b, 15b and ports S, and a force S.
  • FIG. 10 (A) shows the cross section of the section including the water passage and pressure introduction path corresponding to each senor section.
  • the cross section of each cell section is different.
  • a pipe for connecting to the pump unit is connected to each port, and an electric wire for transmitting an electric signal is connected to each of the pressure detectors 41, 42, 43, 44, and 45. It is preferable that the pressure detectors 41, 42, 43, 44, and 45 are collectively formed as one unit component.
  • the water passage and the pressure introduction passage to the lower cell section are configured to pass through the cell body of the upper cell section, and the cell body 32 of the uppermost upper guard cell section 14 has five water passages l ib, 12b, 13b, 14b, 15b and five pressure introduction passages 41a, 42a, 43a, 44a, 45a are provided.
  • the water passages and pressure introduction passages are sequentially reduced in the lower cell part by one.
  • the cell body 32 of the lowermost lower guard cell section 15 is provided with one water passage 15b and one pressure introduction passage 45a.
  • the water passages 13b and 13b of the upper cell body 32 and the lower cell body 32 A pressure introduction path (not shown) is connected via a connection port 33d provided in the seal plate 33.
  • the gap between the seal plate 33 and the upper and lower cell main bodies 32, 32 is sealed by a sealing member 33e such as an o-ring arranged so as to surround the upper and lower openings of the connection port 33d.
  • a positioning pin 33f is protruded from an end face of one cell body 32, and a pin into which a positioning pin 33f is inserted is provided on an end face of the other cell body 32.
  • a hole 33g is provided.
  • a pore water pressure detector 20 for detecting the pore water pressure of the corresponding soil layer can be provided.
  • the pore water pressure detector 20 is provided on the upper fixed plate 34, and the pressure-introduction port 21 is provided in the rubber-like membrane member 31 constituting the surface of the intermediate cell portion 11, and the pressure introduction port 21 and the pore water pressure detector 20 are provided. They are connected by a pressure introduction channel 22.
  • a porous stone or the like is attached to the pressure inlet 21 to prevent foreign matter from entering.
  • the pressure detector 41 Together with 45, it can be made into one unit part.
  • the structure of the pore water pressure detector 20 may be such that the pressure receiving part itself of the detector is arranged in the intermediate cell part 11 so that an electric wire passes through the measuring cell, or a radio system may be used as necessary. Various configurations can be employed.
  • FIG. 12 shows an example of a control configuration for controlling the measurement cell 1.
  • Control box 58 water tank 59 corresponding to each pump unit 51, 52, 53, 54, 55, and dedicated software that is electrically connected to control box 58 to process and display measurement data Computer equipped with a computer.
  • Each of the pump units 51, 52, 53, 54, 55 is mounted on a respective frame, and is used by being stacked vertically in five stages. One water tank may be used.
  • FIG. 13 illustrates a configuration example of the pump unit.
  • Each pump unit 51, 52, 53, 5 is a configuration example of the pump unit.
  • the pump unit 51 is connected to the cylinder rod 73 of the pair of the first cylinder 71 and the second cylinder 72 by a force S, and is opposed to the cylinder rod 73 of each of the cylinders 71, 72.
  • Water is stored in the cylinder chamber on the side, and the water chambers are 71a and 72a.
  • the water chamber 71a of the first cylinder 71 is connected to the corresponding water passage of the measuring cell through the first water passage 81, and the first water passage 81 is provided with a first on-off valve 91 for opening and closing the water passage.
  • the water chamber 71a is also connected to a water tank 59 via a second water passage 82 branched from the first water passage 81, and the second water passage 82 is provided with a second on-off valve 92 for opening and closing the water passage.
  • the water chamber 72a of the other second cylinder 72 is connected to the corresponding water passage of the measuring cell 1 through the third water passage 83, and the third water passage 83 has a third on-off valve 93 for opening and closing the water passage. It is provided.
  • the water chamber 72a is connected to a water tank 59 through a fourth water passage 84 branched from the third water passage 83, and the fourth water passage 84 is provided with a fourth on-off valve 94 for opening and closing the water passage.
  • the first water channel 81 and the third water channel 83 merge at the downstream side of the first on-off valve 91 and the third on-off valve 93, respectively, and are connected to the measuring cell 1 side through the first to third merging water channels 85.
  • the second waterway 82 and the fourth waterway 84 join at the downstream side of the second on-off valve 92 and the fourth on-off valve 94, and are connected to the water tank 59 through the second_fourth merging waterway 86.
  • the first opening / closing valve 91 and the third opening / closing valve 93 are driven by the air pressure supplied from the pneumatic source 60, and the driving air pressure is, as shown in FIG. It is opened and closed by a valve 96.
  • the second on-off valve 92 and the fourth on-off valve 94 are also driven by air pressure, and are opened and closed by a second valve control solenoid valve 97 as shown in FIG. 13 (C).
  • the cylinder chambers on the rod side of the first cylinder 71 and the second cylinder 72 are air chambers 71b and 72b.
  • the cylinder chamber solenoid valve 74 and the first ventilation path are provided in the air chambers 71b and 72b. Air pressure is selectively introduced through the second ventilation path 77.
  • the cylinder drive solenoid valve is a 5-port, 3-position control valve that has three control positions: a first cylinder pressurizing position, a neutral position, and a second cylinder calo-pressure position.
  • the first cylinder pressurizing position is introduced into the air chamber 71b of the first cylinder 71 and exhausts the air in the air chamber 72b of the second cylinder 72.
  • the second cylinder pressurizing position introduces air pressure into the air chamber 72b of the second cylinder and exhausts the air in the air chamber 71b of the first cylinder 71.
  • the cylinder driving solenoid valve 74 is switched to the first cylinder pressurizing position, the first valve control solenoid valve 96 is turned on, and the second valve controlling solenoid valve 96 is turned on.
  • the valve control solenoid valve 96 is turned off, the first on-off valve 91 and the fourth on-off valve 94 are opened, and the second on-off valve 92 and the third on-off valve 93 are closed.
  • Air pressure is supplied from an air pressure source such as a compressor to the air chamber 71b of the first cylinder 71 through the first ventilation path 76, and the water chamber 71a of the first cylinder 771 is compressed.
  • the water in the water chamber 71a of the first cylinder 71 is pressurized in the measuring cell 1 through the first water passage 81 and the first, third and third merging water passages 85. It flows into the chamber and pressurizes the pressurizing chamber. At this time, since the volume of the water chamber 72a of the other second cylinder 72 is expanded, water is sucked from the water tank 59 and flows into the second to fourth merging water passages 86 and 84 from the water tank 59.
  • the valve control solenoid valve 96 is turned off, the second vanolev control solenoid valve 96 is turned on, the first on-off valve 91 and the fourth on-off valve 94 are closed, and the second on-off valve 92 and the third on-off valve 93 are opened.
  • Air pressure is supplied from an air pressure source 60 such as a compressor to the air chamber 72b of the second cylinder 72 through the second ventilation path 77, and the water chamber 72a of the second cylinder 72 is compressed.
  • the water in the water chamber 72a of the second cylinder 72 flows through the third channel 83 and the first, third and third merging channels 85 to the pressurizing chamber of the measuring cell 1. And pressurizes the pressurizing chamber. At this time, since the volume of the water chamber 71a of the other first cylinder 71 is expanded, the water is sucked from the water tank 59 through the second-fourth merging water channel 86 and the second water channel 82 to flow.
  • the cylinder driving solenoid valve 74 When reducing the pressure in the pressurized chamber of the measuring cell 1, the cylinder driving solenoid valve 74 is switched to supply air pressure to the air chamber of the second cylinder 72. Then, the cylinder rod 73 moves to the right side in the figure, the water in the pressurized chamber of the measuring cell 1 is sucked and returned to the water chamber of the first cylinder 71, and the water in the water chamber of the second cylinder 72 is stored in the tank 59. Is returned to.
  • the cylinder drive solenoid valve 74 When depressurizing the pressurizing chamber of the measurement cell 1, the cylinder drive solenoid valve 74 is switched to the second cylinder pressurization position, the first valve control solenoid valve 96 is turned on, and the second vanolev control solenoid valve is turned on. The valve 96 is turned off, the first on-off valve 91 and the fourth on-off valve 94 are opened, and the second on-off valve 92 and the third on-off valve 93 are closed. Air pressure is supplied from the air pressure source 60 such as a compressor to the air chamber 72b of the second cylinder 72 through the second ventilation path 77, and the water chamber 72a of the second cylinder 72 is compressed. Since the second and third on-off valves 92 and 93 are closed, the water in the water chamber 72a of the second cylinder 72 is returned to the water tank 59 through the fourth water passage 84 and the second and fourth merging water passages 86.
  • the air pressure source 60 such as a compressor
  • the cylinder drive solenoid valve 74 is switched to the first cylinder pressurized position, the first valve control solenoid valve 96 is turned off, the second vanolev control solenoid valve 96 is turned on, and the first on-off valve 91 and the fourth The on-off valve 94 is closed, and the second on-off valve 92 and the third on-off valve 93 are opened.
  • Air pressure is supplied from an air pressure source 60 such as a compressor to the air chamber 71b of the first cylinder 71 through the first air passage 76. As a result, the water chamber 71a of the first cylinder 71 is compressed.
  • Each pump unit is provided with a stroke sensor 75 for detecting the stroke of the cylinder rod 73.
  • the stroke sensor 75 causes the stroke of the cylinder rod 73 to flow out to the pressurizing chamber of the measuring cell 1.
  • the amount of incoming water is calculated.
  • the stroke amount of the first and second cylinders 71 and 72 is added, and at the time of depressurization, the stroke amount of the first and second cylinders 71 and 72 is subtracted, and the change in the amount of water flowing into and out of the measurement cell is calculated.
  • the displacement of the hole wall is calculated from the change in water volume.
  • the control of pressurization and decompression by the pump unit is performed by setting the target pressure fluctuation curve in chronological order and feeding back the detection data from the pressure detector so that the target pressure is obtained every predetermined time. Controls the opening and closing timing of valves 74, 96 and 97.
  • the pressure is set so that the reference pressure is increased step by step and fluctuates up and down periodically around the reference pressure at each step.
  • the waveform may be set to fluctuate sinusoidally, may be set to fluctuate in a rectangular wave shape, or various waveforms may be set as needed.
  • the computer feeds back the detection data from the pressure detector, calculates the opening / closing timing of the solenoid valves 74, 96, and 97, and issues an opening / closing command signal. , A pressure reduction operation is performed to control the pressure in accordance with the variation curve.
  • control is performed based on a stroke that does not feed back the pressure.
  • a throttle valve 62 with a check valve 61 may be arranged in the waterway 85 and the second-fourth merging waterway 86.
  • the check valve 61 and the throttle valve 62 are arranged in parallel.
  • the check valve 61 disposed in the first to third merging water passages 85 leading to the measurement cell 1 allows the flow in the inflow direction to the measurement cell 1 and the flow in the outflow direction from the measurement cell 1. It is configured to block. Therefore, when flowing out, the throttle valve 62 restricts the flow, and when flowing in, the check valve 61 becomes a bypass passage of the restrictor valve 62 and flows in smoothly.
  • the check valve 61 disposed in the second-fourth merging channel 86 leading to the water tank 59 prevents the flow in the direction returning to the water tank 59 and allows the flow in the suction direction. Therefore, when returning to the water tank 59, it is throttled by the throttle valve 62, and when sucking from the water tank 59, the check valve 61 becomes a bypass passage and is smoothly sucked.
  • a throttle valve 62 with a check valve 61 is arranged in the first and second ventilation passages 76 and 77 between the cylinder driving solenoid valve 74 and each of the first and second cylinders 71 and 72. I'm sorry.
  • the check valve 61 may be arranged so as to allow the flow in the direction of flowing into each of the air chambers 71b and 72b and to block the flow in the direction of flowing out.
  • a force that drives and controls the first and second cylinders 71 and 72 so that the pressure changes due to a predetermined dynamic repetitive load as shown in FIG.
  • the load cylinder 63 is connected repeatedly to the third junction channel 85, and stopped when the first and second cylinders 71 and 72 are pressurized to a predetermined pressure. By moving, it is also possible to apply a dynamic repetitive load.
  • the reciprocating movement of the cylinder 63 may be configured to apply mechanical pressure.
  • the boring hole 100 is excavated to the depth of the formation to be inspected, and the measuring cell 1 is inserted by the boring rod 101 to a predetermined depth position in the boring hole 100.
  • the rubber-like membrane member 32 is brought into close contact with all of the pressurizing chambers 11a, 12a, 13a, 14a, 15a of the intermediate cell section 11, the upper and lower dynamic cell sections 12, 13 and the upper and lower guard cell sections 14, 15. Press.
  • the intermediate cell section 11, the upper guard cell section 14, and the lower guard cell section 15 are pressurized with the same pressure.
  • water in the pressurizing chambers 12a and 13a of the upper dynamic pressure cell section 12 and the lower dynamic pressure cell section 13 is alternately and repeatedly pressurized, and each of the pressure detectors 41, 42, 43, 44 and 45 and each pump unit is pressed.
  • the detection signal from the flow rate sensor 75 in step 41 is read into the computer 50, and the pressure in the pressurized chamber and the displacement of the hole wall are displayed on the monitor.
  • the signal from the pore water pressure detector 20 provided in the intermediate cell section 11 is also read into the computer 50.
  • the pressure force S of the tsukuda J wall of the intermediate sensor 11 and P12, , 13> ⁇ 11 is generated.
  • the pressure of P12 and P13 increases and the soil layer J1 yields and breaks down, a phenomenon occurs in which the intermediate cell part 11 is pressed.
  • the displacement becomes P12, P13, and P11, and the phenomenon that the displacement of the intermediate cell portion 11 expands as shown by the dotted line in the figure occurs. Therefore, by recording and monitoring the change in the negative displacement or the positive displacement of the intermediate cell portion 11, the dynamic strength characteristics or the deformation characteristics of the soil layer J1 on the side wall portion can be obtained.
  • FIG. 15 shows actual test results. According to the test results, the negative displacement started to change after 240 seconds, and it is considered that the fracture had started at this point.
  • the displacement change is recorded and monitored, and compared with the data in the intermediate cell section 11, the relevance of the measurement results 'backing-up' and the uniformity of the soil can be confirmed. Can be considered and the range of application expanded.
  • FIG. 17 shows a modification of the third embodiment of the present invention.
  • the water tank 359 is a pipe-shaped tank with a scale, and the change in the amount of water flowing into and out of the pressurizing chamber of the measuring cell 1 can be visually measured in addition to the stroke sensor 75.
  • the operator can intuitively grasp the displacement of the soil layer of the hole wall (the displacement of the rubber-like membrane member of the measuring cell 1) by monitoring the movement of the water surface.
  • a sensor 365 for monitoring a change in water level, transmitting the water level information to the computer 50, and comparing the information with the flow rate detected by the stroke sensor 75, the reliability of the detection data can be improved.
  • the sensor 356 for monitoring the water level is a pressure sensor, which is arranged at the bottom of the water tank 359, and detects a water pressure according to the height of the water surface.
  • the position of the water surface may be detected using a float floating on the water surface as long as the water level can be detected, or various other known sensors can be used.
  • a pressure gauge 360 that can visually check the pressure value is provided in the supply path that supplies the measurement cell 1 from the pump unit, and if the pressure gauge is placed above the tank 359, the change in the supply pressure and the change in the water level of the water tank 59 can be monitored. It can be checked directly with the naked eye, and it is possible to intuitively grasp the supply pressure and the displacement of the soil layer on the hole wall (the displacement of the rubber-like membrane member of the measuring cell 1).
  • the pressure gauge 360 may be an analog type in which the needle moves according to the pressure or a digital type.
  • the data of the supply pressure detected by the pressure gauge 360 is transmitted to the computer 50 and compared with the pressure in the pressurization chamber, so that the influence of the pipe leading to the measuring cell 1 can be examined, and the pressure can be detected. Data reliability can also be increased.
  • a pressure detection pipe 361 is attached to the measurement cell 1 and pulled out to the ground so that the pressure in each pressurizing chamber of the measurement cell 1 can be directly visually checked.
  • a visible pressure gauge 362 may be provided, and the pressure gauge 362 may be arranged above the water tank 359 alongside the pressure gauge 360 for detecting the supply pressure. In this way, it is possible to simultaneously monitor the supply pressure to the measurement cell 1 and the pressure in the pressurized chamber visually with the water level change of the tank 359 at the same time.
  • the pressure data in the pressurized chamber detected by the pressure gauge 362 is also transmitted to the computer 50 and compared with the supply pressure, so that the reliability of the detected data can be increased.
  • the test apparatus of the third embodiment can perform a normal “horizontal loading test in a hole” by loading a static load by the upper and lower dynamic cell sections 12 and 13. At this time, a static compressive force from the upper and lower dynamic cells 12 and 13 acts on the soil layer around the pore wall of the intermediate cell part 11, and a kind of uniaxial compression test element is also added. It can be considered and can be used universally from static loading tests to dynamic loading tests. Further, in the third embodiment, the dynamic repetitive load may be controlled by using a servo valve that controls the force and pressure, which controls the dynamic repetitive load using the pump unit.
  • the test can be performed in situ without taking out an underground sample, it is possible to obtain the strength and deformation characteristics of the soil layer under a dynamic cyclic load in a natural state.
  • it is possible to measure even soil layers that cannot be sampled due to the inclusion of very loose sand layers or gravel, large-grain soil layers such as gravel layers, weathered rocks, and soft rocks, thus expanding the range of IJ IJ.
  • it is economical because the test can be performed in a shorter time than the conventional sample test.
  • FIG. 1 (A) is a view showing a schematic configuration of an in-situ liquefaction and dynamic characteristic test apparatus for soil in-situ using a boring hole according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a control configuration of a pressure control valve.
  • Figure 2 shows an example of output from the pressure control valve in Figure 1
  • Figure (B) shows the test results in Figure 1.
  • Figure 3 shows another graph of the test result model in Figure 1. It is.
  • FIGS. 4 (A) to 4 (E) are explanatory diagrams showing a method for testing liquefaction and dynamic characteristics of ground in situ using a borehole according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of functions of the rubber sonde of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram of the rubber sonde of FIG. 5.
  • FIG. 7 is an explanatory view showing a configuration example of an apparatus for testing liquefaction of ground and dynamic characteristics at an in-situ position using a boring hole according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIGS. 8 (A) to 8 (F) are graphs showing test result models of a static strength test of an intermediate soil layer.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the function of a measurement cell of a soil liquefaction and dynamic characteristic test device at an in-situ position using a boring hole according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 10 shows the configuration of the measuring cell in FIG. 9;
  • FIG. 10 (A) is a longitudinal sectional view,
  • FIG. 10 (B) is a top view, and
  • FIG. 10 (C) is an enlarged view of a connection portion. It is sectional drawing.
  • FIG. 11 (A) is a front view of the measuring cell of FIG. 10,
  • FIG. 11 (B) is a sectional view showing a cross section of a water passage of an upper guard cell portion, and
  • FIG. 11 (C) is an upper dynamic pressure.
  • FIG. 3D is a cross-sectional view showing the water passage of the cell section in cross section, and
  • FIG. 3D is a cross-sectional view showing a configuration example of the pore water pressure detecting device.
  • FIG. 12 is a conceptual diagram of the test apparatus of the present invention.
  • FIG. 13 is a circuit configuration diagram of a pump unit of the test apparatus of FIG. 12.
  • FIG. 14 is a diagram schematically showing a load state loaded on the hole wall during the test.
  • FIG. 15 is a graph showing test results.
  • FIG. 16 is a diagram showing a modification of the circuit configuration of FIG.
  • FIG. 17 is a conceptual diagram of a soil liquefaction and dynamic characteristic test apparatus according to a modification of the third embodiment of the present invention.
  • 201 rubber sonde (measurement cell), 202 water tank (liquid tank), 203 water (liquid), 204 pressure supply section, 205 pressure control valve, 206 connecting pipe,
  • 11a Caro pressure chamber 11a Caro pressure chamber, 11a Caro pressure chamber 12a Caro pressure chamber, 13a Caro pressure chamber, 14a Caro pressure chamber, 15a Caro pressure Room

Description

明 細 書
ボーリング孔を利用した原位置での地盤の液状化および動的特性試験 方法および試験装置
技術分野
[0001] 本発明は、地震荷重，交通荷重、機械荷重等の動的繰り返し荷重が作用した場合 の地盤の原位置での特性を検查するボーリング孔を利用した地盤の液状化および 動的特性 (強度，変形特性)試験方法および試験装置に関する。
背景技術
[0002] 従来の地盤検查は、所定の深さまでボーリングをし、ボーリング孔内に測定用セル としての検出ゾンデを降ろし、検出ゾンデを膨らませて孔壁に水平荷重を載荷し、荷 重に対する孔壁の変位から地盤の静的な強度および変形特性を検出するようになつ ていた。
[0003] しかし、従来の地盤検查では静的な特性を検出しているだけで、地震荷重，交通 荷重，機械荷重等のような動的繰り返し荷重に対する地盤の強度や変形特性といつ た動的特性の評価をすることができなかった。地震の際には、地盤に加わる力が静 的には破壊しない大きさであったとしても、徐々にあるいは急激に歪みが大きくなつ て破壊に至るものと考えられ、動的繰り返し荷重に対する地盤の特性を調查すること はきわめて重要である。地震の際には地盤内には水平，上下およびねじり方向に複 雑な力が作用するものと考えられ、このような複雑な力が作用した際の原位置での地 盤の動的な特性を知ることはきわめて重要であるにも拘わらず、従来は原位置の地 盤内で測定し評価する方法が確立されてレ、なレ、。
[0004] 従来の液状化の判定方法としては、たとえば、地盤全体の特性傾向を判定するも の（特許文献 1参照）、地震発生時に液状化を検知するもの（特許文献 2参照)等が あるが、いずれも地盤中の土層そのものの動的特性を直接的に試験するものではな かった。
[0005] 土層自体の動的繰り返し荷重に対する動的な特性を知る方法としては、現在、ボー リングして乱さなレ、状態での土のサンプルを採取して、これを試験室に持ち込んで土 質試験をして求めている。し力 サンプルを乱さない状態（自然に堆積しているその ままの状態）で採取すること自体が非常に困難であるば力りでなぐ採取したサンプル は地下の圧力力 Sかかった状態でないこともあって、実際の自然状態での特性を求め ることは不可能である。
また、非常に締まりのない砂層あるいは礫などを混入する土層、砂礫など粒径の大 きい土層または風化岩、軟岩などの場合は乱さない状態でのサンプリングも不可能 であり、したがって室内での土質試験は不可能である。
以上から現状では非常に限られた条件での特性しか直接的に求めることができな いのが実情である。
特許文献 1：特開平 7 - 3760号公報
特許文献 2：特開平 7 - 109725号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] 本発明は、地盤の動的繰り返し荷重に対する動的な変形特性を直接知ることの重 要性に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、乱さない状態での土のサン プノレを必要とすることなぐ原位置での地盤の動的な強度および変形特性を簡易な 方法で得ることができるボーリング孔を利用した原位置での地盤の液状化および動 的特性試験方法および試験装置を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0007] 上記目的を達成するために、本発明のボーリング孔を利用した原位置での地盤の 液状化および動的特性試験方法は、地盤に設けたボーリング孔の孔壁の試験対象 土層に動的繰り返し荷重を載荷して孔壁の変位を測定し地盤の動的特性を求めるこ とを特徴とする。特に地盤の液状化についても知ることができる。
ここで、動的繰り返し荷重とは、周期的に変動する荷重全体を含める意味で、比較 的振動数が高い変動荷重 (振動）から、手動でも操作できるようなゆっくりした変動荷 重も含まれる。
動的特性とは、動的繰り返し荷重を加えた際の荷重と変位の関係そのものであり、 たとえば、動的繰り返し荷重の大きさ，繰返し回数および変位の関係から変形特性を 把握し、降伏荷重と破壊荷重といった強度および変形係数を求めたり、これらの結果 を系統立てて解析をすることで土層の動的な特性を評価できる。
[0008] 特に、ボールリング孔の孔壁の孔軸方向の複数の領域に交互に動的繰り返し圧縮 荷重を載荷することが効果的である。このようにすれば、荷重の載荷領域の中間土層 に揺れと孔軸と交差する方向のせん断力を交互に繰り返し作用させることが可能とな り、土層に対して地震の際と同様の力を加えることができる。
動的繰り返し試験を行った中間土層はもつともダメージを受ける部分であり、この部 分に静的な圧縮荷重を載荷して静的な強度を測定すれば、どの程度ダメージを受け ているか、その度合いを知ることができる。
また、ボーリング孔の孔壁の一つの領域に交互に振動または動的繰り返し荷重を 載荷し、繰り返し加重の大きさ，振動または繰返し回数および変位の関係から、地盤 の動的特性を知ることもできる。
動的繰り返し荷重は、孔軸と直交する方向に載荷される圧縮荷重と、孔軸を中心と する回転方向に載荷されるねじりせん断荷重と、孔軸と平行方向に載荷されるせん 断荷重の 3つの荷重のうちの一つ、または少なくとも 2種類の荷重を組み合わせた組 み合わせ荷重である。
[0009] 本発明のボーリング孔を利用した原位置での地盤の液状化および動的特性試験 装置は、地盤に設けたボーリング孔内に挿入されると共に圧力媒体の圧力によって 孔壁を押圧する測定用セルと、測定用セル内の圧力媒体の圧力を周期的に変動さ せることが可能な圧力調整手段と、前記孔壁の変位を検出するための変位検出手段 と、を備えていることを特徴とする。
測定用セルはボーリング孔の孔軸方向に沿って孔壁を押圧する複数の加圧部を有 し、圧力調整手段は複数の加圧部に交互に動的繰り返し圧力を加える。
測定用セルは複数の室に区分されて加圧部を構成し、圧力調整出段は複数の室 内の圧力媒体に交互に動的繰り返し圧力を加える。
圧力調整手段は、中間室を隔てて上下の室には交互に動的繰り返し圧力を加え、 中間室には変動しない一定の静的な圧力をカ卩える。
測定用セルを孔壁に密接させた状態で測定用セルに孔軸回りに動的繰り返し荷重 を加えるトルク発生手段と、該トルク発生手段によって加えた動的繰り返し荷重による 孔壁の回転変位を検出する変位検出手段と、を備えていることを特徴とする。
測定用セルを孔壁に密接させた状態で測定用セルに孔軸と平行方向に動的繰り 返し荷重をカ卩えるせん断荷重発生手段と、せん断荷重による孔壁の軸方向変位を検 出する変位検出手段と、を備えていることを特徴とする。
[0010] また、本発明の試験装置の他の態様としては、ボーリング孔内に挿入される測定用 セルが、互いに独立した加圧室を備えた複数のセル部に区分され、各セル部の加圧 室内に充填される液体の液圧を制御して対応する土層に独立して荷重を載荷する 構成で、セル部は、静的荷重を載荷する中間セル部と、該中間セル部の上下に位置 し土層に対して動的繰り返し荷重を載荷する上部動的セル部および下部動的セル 部を備えたボーリング孔を利用した原位置での地盤の液状化および動的特性試験 装置において、前記上部動的セル部の上方および下部動的セル部下方に、土層に 静的荷重を載荷する上部ガードセル部と下部ガードセル部を設けたことを特徴とする
[0011] 測定用セルは、中間セル部に対応する土層の間隙水圧を検出する間隙水圧検出 手段を備えてレヽることを特徴とする。
間隙水圧検出手段は、中間セル部表面を構成するゴム状膜部材に圧力導入部を 備えていることを特徴とする。
[0012] また、本発明の他の態様としては、ボーリング孔内に挿入される測定用セル力 互 いに独立した加圧室を備えた複数のセル部に区分され、各セル部の加圧室内に充 填される液体の液圧を制御して対応する土層に独立して荷重を載荷するボーリング 孔を利用した原位置での地盤の液状化および動的特性試験装置において、各セル 部は互いに独立して交換可能に連結されていることを特徴とする。
[0013] 各セル部は、セル本体と、該セル本体の外周に被着される筒状のゴム状膜部材と を備え、セル本体とゴム状膜部材の間に液体が充填される加圧室が形成される構成 となっていることが好適である。
[0014] 各セル本体の間にはゴム状膜部材の端部が密接するシール板が介装されているこ とが好ましい。 [0015] 加圧室内の液圧を加圧する手段は、液体を加圧するシリンダと、シリンダロッドのス トロークを検出するストローク検出手段とを有し、シリンダストロークから荷重を載荷し た土層の孔壁の変位を測定する構成となっている。
発明の効果
[0016] 以上説明したように、本発明によれば、地下のサンプルを取り出すことなぐ原位置 で試験できるので、 自然状態での土層の動的繰り返し荷重に対する強度および変形 特性を求めることができる。
特に、非常にゆるい砂層あるいは礫などの混入でサンプリングが不可能な土層、砂 礫層など粒径の大きい土層または風化岩、軟岩などでも測定が可能であり、利用範 囲が広がる。
また、従来のサンプル試験に対して短時間で試験が可能なために、経済的である。
[0017] 特に、ボールリング孔の孔壁の孔軸方向の複数の領域に交互に動的繰り返し圧縮 荷重を載荷することにより、載荷領域の境界部に実際の地震の横揺れに似た形の繰 り返しせん断力をカ卩わえることができ、動的繰り返し圧縮荷重に対する特性と同時に 、せん断力に対する特性についても試験することができる。液状化はせん断力によつ て生じやすくなるので、液状化の判定に有効である。境界部が崩れると圧縮荷重載 荷領域にも液状化が拡がり、変位が大きく変化するため液状化が判定できる。
また、ボールリング孔の孔壁の一領域に動的繰り返し荷重をかける場合でも、デー タの解析手法により、種々の地盤の特性を検討できる。
この場合には、孔軸と直交する方向に載荷される圧縮荷重と、孔軸を中心とする回 転方向に載荷されるねじりせん断荷重と、孔軸と平行方向に載荷されるせん断荷重 の 3つの荷重のうちの一つ、または少なくとも 2種類の荷重を組み合わせた組み合わ せ荷重を載荷して試験することにより、ねじられながら圧縮やせん断荷重が作用する ような実際に即した動的繰り返し荷重に対する試験を行うことができる。
[0018] また、上記した本発明のより具体的な態様の試験装置は、上部動的セル部の上方お よび下部動的セル部下方に上部ガードセル部および下部ガードセル部を設けたの で、動的繰り返し荷重が作用する上下の土層に隣接する上方および下方の隣接土 層についても、動的繰り返し荷重をかけた際の変位と圧力の関係を測定し、中間土 層と対比させることにより地盤の特性を分析することができる。また、上部セル部およ び下部セル部で動的繰り返し荷重を載荷する際に、上部ガードセル部と下部ガード セル部によって土層の崩れを防止すると共に、上下の土層に対して動的繰り返し荷 重を安定して作用させることができる。
[0019] この態様の試験装置において、中間セル部に対応する土層の間隙水圧を検出す る間隙水圧検出手段を設けることにより、上部動的セル部および下部動的セル部で 載荷された動的繰り返し荷重の影響を受ける中間の土層の間隙水圧の変化を直接 検出すること力 Sできる。
[0020] また、中間セル部表面を構成するゴム状膜部材に間隙水圧検出手段の圧力導入 部を設けることにより、中間土層の間隙水圧を直接検出することができる。
[0021] さらに、本発明の他の態様の試験装置においては、測定用セルを構成するセル部 を互いに独立して交換可能に連結したので、部品の交換等のメンテナンス作業を、 セル部単位で行うことができる。
[0022] また、セル部が、セル本体と、セル本体の外周に被着される筒状のゴム状膜部材と を備え、セル本体とゴム状膜部材の間に液体が充填される加圧室を形成することに より、ゴム状膜部材の交換作業がきわめて容易となる。
[0023] さらに、各セル本体の間にはゴム状膜部材の端部が密接するシール板を介装する ことにより、ゴム状膜部材のシール性を高めることができる。
また、上記加圧室内の液圧を加圧する手段は液体を加圧するシリンダを備え、シリ ンダロッドのストロークを検出するストローク検出手段を設け、シリンダストロークから荷 重を載荷した土層の孔壁の変位を測定する構成となっている。変位検出のための水 位計の併用も可能である。
発明を実施するための最良の形態
[0024] 以下に本発明の最良の形態について、図示の実施例に基づいて詳細に説明する 実施例 1
[0025] 図 1 (A)は本発明の実施例 1に係る地盤の液状化および動的特性試験装置の模 式図である。 この地盤の液状化および動的特性試験装置は、地盤に設けたボーリング孔 100内 に挿入されると共に圧力媒体としての水 203などの液体が満たされた測定用セルとし てのゴムゾンデ 201と、ゴムゾンデ 201内の水 203の圧力を周期的に変動させる圧力 調整手段としての圧力制御弁 205と、ゴムゾンデ 201からの圧力による孔壁の変位を 検出するための変位検出手段としての変位センサ 208と、を備えている。
[0026] 図示例では、水 203は地上の水タンク 2内に貯留され、水タンク 202内のヘッドスぺ ースに圧力供給部 204から高圧気体を供給して水タンク 202内の水 203を加圧して おり、圧力制御弁 205はこの高圧気体の圧力を制御している。場合によっては、高圧 気体の制御ではなぐ水圧を直接調整する構成としてもよい。
また、水タンク 202とゴムゾンデ 201は連結管 206によって連結されており、変位セ ンサ 208は、水タンク 202の液面を検出し、液面高さから孔壁の変位が求められる。 変位変化は、変位センサ 208による検出に限らず、水タンク 202に設けた不図示の 目盛りによって目視で、または水タンク 202底部に配置される圧力センサ 265によつ て計測するようにしてもよい。
[0027] ゴムゾンデ 201は縦方向には固定で横方向にのみ膨張収縮するようになっており、 ボーリング孔 100の孔壁に密着するゴムチューブ等の中空の可撓性部材を備えてい る。
圧力供給部 204は、たとえば、高圧窒素ガス等の圧力源と、圧力源から供給される ガス圧を一定に保つレギユレータバルブ等から構成される。圧力源としては、高圧ガ スではなくコンプレッサ等を用いることもできる。
[0028] 圧力制御弁 205にはサーボ弁が用いられ、図 1 (B)に示すように、指令信号に応じ て圧力を制御可能となっており、図 2 (A)に示すように、所定の周期でもって圧力が 変動するようにプログラムされたコンピュータ 207からの制御信号に基づいて圧力制 御弁 205のバルブ駆動部 51を制御し、たとえばバルブの開度を変えることにより出 力圧を周期的に変化させる。出力圧は圧力センサ 252によって検出され、サーボア ンプ 253にフィードバックされ、指令信号に正確に追従するように制御される。
[0029] 次に、上記試験装置による試験手順を説明する。
原理的には、予想される降伏荷重または非液状化限界荷重 (P1)を何段階かに分 けて載荷し、各荷重ごとプラス Ctの動的繰り返し荷重を繰返しかけて、地盤の変位量 を測定する。以下、同様に載荷荷重を上げていき地盤が破壊されるまで試験を続行 し、動的繰り返し荷重の大きさと変位量の関係から、動的特性を求める。図示例では 、動的繰り返し荷重は正弦波である力 波形については限定されるものではないし、 衝撃な荷重をカ卩えてもよい。
動的繰り返し荷重の振動または繰返し回数としては、地震の振動または繰返し回数 などを考慮して設定されるが、 0. 1一 1 [Hz]程度に設定することが好適である。 この実施例 1では、動的特性の指標として、降伏荷重 Pyと破壊荷重 P1そして変形 係数を求める。
[0030] 以下、具体的な試験手順を説明する。
i)試験の設定
ゴムゾンデ 201をボーリング孔 100の試験対象土層まで降ろし、ゴムゾンデ 201が 孔壁に密着して変位が安定するまでゴムゾンデ 201に静的な圧力ほしれの要素の無 い圧力）をカ卩えて膨らませ、変位が安定した時点の圧力を初期圧 P0とする。
予想される破壊荷重または非液状化限界荷重 P1を設定し、初期圧 P0との差圧を N 段階に分け、荷重増分（ Δ Ρ) = (P1— P0) /Nを決め、各荷重段階で、動的繰り返し 荷重を n回、または一定時間 Tn加えて試験する。
予想される破壊荷重または非液状化限界荷重は、試験目的に応じて、高く設定し てもよいし、低く設定してもよぐ必要に応じて任意に設定される。たとえば、重要な地 盤の試験の場合には高く見積もって試験を行う。非液状化限界荷重とはこれ以上荷 重をかけても液状化しないであろうと予想される荷重の意味であり、地盤に応じて判 断される。
動的繰り返し荷重を載荷する回数，時間については種々設定可能であり、たとえば 、地震の際の揺れている時間などを考慮して決められる。この例では荷重段階は 10 段階とし、動的繰り返し荷重を 20回または 120秒間を限度として試験した。地震の際 の揺れは長くても 120秒程度であり、この程度かければ地震の際の地盤の特性が把 握できるし、それ以上となると試験時間が長くなりすぎるからである。
[0031] ii)第 1荷重段階 まず、動的繰り返し荷重 (PO— P0 + ct )段階を 20回または 120秒間載荷し、それ ぞれの変位量を読み取る。動的繰り返し荷重の αは Δ Ρを越えない範囲とすることが 好適で、 αをほぼ Δ Ρと等しくすることが好ましレ、。
[0032] iii)第 k荷重段階
以下、段階的に荷重を大きくして、試験を繰り返す。
たとえば、 k番目の荷重段階の場合には、荷重（Pk)を
(P0 + (k-1) * Δ Ρ)まで大きくし、動的繰り返し荷重（Pk+ひ）を 20回または 120秒 間載荷して変位を測定する。
このようにして測定したデータを、図 2 (B)にモデル的に示すようにグラフ化する。こ のグラフは各荷重段階での最終変位 rl， r2, Γ3 · · ·を記入している。
本実施例の場合、圧力センサによって読み取られたデータはコンピュータに読み込 まれ、 自動的にデータが処理され、降伏荷重 Pyと破壊荷重 P1および変形係数を求 める。変形係数とはグラフで見れば、降伏荷重 Pyに至るまでの直線部分の勾配であ る。
[0033] 繰返し回数 nが増えるに従って変位量 rが増大し、これらの結果を系統立てて解析 することで地盤の強度，動的変形特性を知ることができる。
すなわち、種々の土質の試験結果を比較しながら、液状化を起こし易いかどうか等 の判定が可能となる。
砂質地盤の場合には急激に破壊され、荷重と変位の関係が急激に極限状態に陥 る傾向がでると想定される。この急激な変化の度合いを見ることで液状化の度合いの 判断も可能である。
また、粘土質地盤の場合、極限状態に陥る過程もややゆつくりと出ることが想定され る。この傾向を見ることで動的特性の度合いの判定も可能である。
また、動的な繰り返し荷重を受けることで急激に強度の低下する性質の高い土ほど 早く極限状態が現れ、強度低下率の度合いの判定も可能となる。
[0034] iv) 測定中での注目点
変位の変化に常に注意を払レ、、比例的な変化から変化が急になりだした時点を記 録しておく。変位が急激に変化した時点を降伏状態として測定を終了するか、破壊 荷重を確認して終了する。
ゴムゾンデ 201の圧力を P0以下に戻してから、ゴムゾンデ 201を引き上げる。引き 上げる際の抵抗に注目する。引き抜くのが大変な場合は液状化して孔が崩れている 可能性がある。
なお、上記実施例では、荷重と変位の関係をグラフ化しているが、図 3 (A)乃至（D )に示すように、各荷重段階の繰返し回数 nと変位 rの関係をグラフ化して振動または 繰返し回数に対する特性を評価することも可能である。このグラフは、各荷重段階で の動的繰り返し荷重に対する変位のピーク値 (動的繰り返し荷重の各ピーク値に対 応する）をプロットしたものである。動的繰り返し荷重が加わる毎に徐々に土層に歪み が蓄積されて変位が大きくなつていく。図 3 (A)乃至（C)の第 1段，第 2段，第 3段の 変位が増大する度合い（グラフの勾配）は等しぐ降伏段階で変位の勾配が大きくな り（図 3 (D) )、土層が破壊に至る段階では、図 3 (E)に示すように、変位が急激に変 化する。このようなデータをとることにより、各土層の動的繰り返し荷重に対する強度， 動的変形特性を知ることができる。
また、荷重をカ卩える時間と変位の関係をグラフ化してその特性を評価してもよぐ必 要に応じて種々の特性を求めることが可能である。
[0035] 上記実施例 1では、動的繰り返し荷重は孔壁に対して孔軸と直交する方向（水平方 向）に載荷する圧縮荷重としたが、動的繰り返し荷重としては、孔壁に対して孔軸を 中心とする回転方向に載荷するねじりせん断荷重とすることもできるし、孔壁に対して 孔軸と平行方向に載荷するせん断荷重とすることもできる。
たとえば、ねじりせん断振動試験を行う場合には、図 1に示すように、基本的には上 記実施例の測定用セル 201を孔壁に密接させた状態で測定用セル 201に孔軸回り に動的繰り返し荷重を加えるトノレク発生装置 209と、このトノレク発生装置 209によって 加えた動的繰り返し荷重による孔壁の回転変位を検出する変位検出手段としての変 位検出部 210と、を設ければよい。
[0036] また、せん断振動試験を行う場合には、測定用セル 201を孔壁に密接させた状態 で測定用セル 201に孔軸と平行方向に動的繰り返し荷重をカ卩えるせん断荷重をカロ えるせん断荷重発生装置 211とせん断荷重による孔壁の軸方向変位を検出する変 位検出手段としての変位検出部 212と、を備えた構成とすればよい。
上記トルク発生装置 209およびせん断荷重発生装置 211としては種々の構成が可 能であるが、油圧あるいは空気圧等の流体圧を用いた装置が好適であり、油圧や空 気圧を利用したァクチユエータと、サーボ弁などの油圧あるいは空気圧制御弁によつ て構成すること力 Sできる。
実施例 2
[0037] 次に本発明の実施例 2について説明する。
図 7は本発明のボーリング孔を利用した原位置における地盤の液状化および動的 特性試験方法が適用される試験装置の概略構成が示されている。
上記実施例 1では、ゴムゾンデによって一つの土層に動的繰り返し試験を行うように したが、この実施例 2では、上下段の土層 Jl , J3に交互に動的繰り返し荷重を掛けて 不動の中間土層 J2の上下にせん断力を作用させるようにしたものである。
すなわち、ボーリング孔 100内に挿入され孔軸方向に第 1 ,第 2,第 3室 111, 112 , 113の 3室に区分され圧力媒体としての水等の液体が満たされた複数の加圧部を 備えた測定用セルとしてのゴムゾンデ 110と、このゴムゾンデ 110の加圧部を構成す る第 1室 111と第 3室 113の水に交互に圧力を加えて交互に膨張，収縮させる第 1 , 第 3圧力調整部 121 , 123と、第 2室 112内の水圧を調整する圧力調整部 122と、を 備えている。
[0038] ゴムゾンデ 110は、図 5および図 6に示すように、円筒形状の本体部 114と、本体部 114の外周に被着される可撓性部材である筒状のゴム部材 115と、力も構成されて いる。ゴム部材 115は、第 1，第 2，第 3室 111 , 112, 113の全長を覆い、第 1室 111 と第 2室 112の境界部、第 2室 112と第 3室 113の境界部を締め付け部材 116で締め 付けて 3室に区分してもよいし、第 1 ,第 2,第 3室 111， 112, 113の各室毎に取り付 けてもよいし、種々の構造を選択することができる。以下、第 1室 111に対応するゴム 部材を 115A,第 2室 112に対応するゴム部材を 115B、第 3室 113に対応するゴム 咅材を 115Cとする。これらゴム咅材 115A, 115B, 115Cと第 1室，第 2室 112,第 3 室 111 , 113により加圧部が構成される。
中間の第 2室 112 (ゴム部材 115B)の長さ L2は、ほぼゴムゾンデ 110の直径 D程 度に設定しておくことが好ましい。第 2室 112 (ゴム部材 115B)の長さ L2があまり狭い と早い段階力 破壊が始まるし、あまり広いと影響が出にくいからである。
また、第 1 ,第 3室 111 , 113 (ゴム部材 115A, 115C)の長さ LI, L3は、 Dの 1. 5 から 2. 5倍程度がよぐ 2倍程度が最適である。また、 Dは 5cmから 20cm程度に設 定することが好ましい。もちろんは、寸法はこの寸法に限定されるわけではなレ、。この 程度の大きさにすれば、ゴム部材 115の第 1，第 3室の 111 , 113に対応するゴム部 材 115A, 115Cが球状に膨らみ、中間土層 J2に対し上下から圧縮する方向の力が 働く。
[0039] 第 1 ,第 3圧力調整部 121， 123は、図 7に示すように、圧力源としての高圧のガス ボンべ 120Aと、ガスボンベ 120Aから供給されるガスを定圧にして一定量貯留する ガスタンク 120Bと、ガスタンク 120Bからの圧力で作動する水圧シリンダ 121C, 123 Cと、を備えている。ガスタンク 120Bと水圧シリンダ 121C, 123Cの間には圧力を逃 がすバルブ 121E, 123Eと、圧力を供給するバルブ 121D, 123D力 S設けられ、これ らのバルブ 121D, 121E ; 123D, 123Eを調整することで、ゴムゾンデ 110の第 1 , 第 3室 111 , 113に動的繰り返し圧力をカ卩えるようになってレ、る。
たとえば、ノくノレブ 121D, 123Dを圧力制御弁とし、ノくノレブ 121E, 123Eを閉じた 状態で、バルブ 121D, 123Dによって水圧シリンダ 121C, 123Cに供給するガス圧 を制御して、水圧シリンダ 121C, 123Cを介して第 1 ,第 3室 111, 113に交互に荷 重を加えればよレ、。図 6ではバルブ 121D, 123Dを手動バルブのシンボルで記載し ているが、電気的に制御される圧力制御弁等、種々のバルブを適用可能である。試 験終了後、バルブ 121E, 123Eを開いて水圧シリンダ 121C, 123C力 ガス圧を抜 く。この例では圧力媒体としては水であり、ゴム部材 115A， 115Cは水圧によって膨 張，収縮する。
[0040] 第 2圧力調整部 122は水圧シリンダは設けないで、水 3を地上の水タンク 122C内 に貯留し、水タンク 122C内のヘッドスペースにガスボンベ 122Aから高圧ガスを供給 して水タンク 122C内の水を加圧し、圧力制御弁 122Dによってこの高圧気体の圧力 を制御している。もっとも、第 1 ,第 3圧力調整部 121 , 123と同様に水圧シリンダを用 いてもよい。 水圧シリンダ 121 Cとゴムゾンデ 110の第 1室 111とは第 1通路 131により、水タンク 120Cと第 2室 112とは第 2通路 132により、水圧シリンダ 123Cと第 3室 113とは第 3 通路 133により連通されている。これら第 1 ,第 2,第 3通路 131 , 132, 133はゴムゾ ンデ 110が取り付けられるボーリングロッド 140に設けられる。
[0041] また、ゴムゾンデ 110の第 1室 111 ,第 3室 113によって圧縮される上段土層 J1 ,下 段土層 J3の変位を検出する変位検出手段として、水圧シリンダ 121C， 123Dに、ピ ストンの変位を検出する変位センサ 151， 152が設けられている。このピストンの変位 力、らゴムゾンデ 110のゴム部材 115A, 115Cの変位量、すなわち孔壁の変位が測定 される。
また、ゴムゾンデ 110の第 2室 112によって圧縮される中間土層 J2の変位を検出す る変位検出手段として、水タンク 122C内の水位の変化を変位センサ 153が設けられ ている。この水位の変位量から第 2室 112のゴム部材 115Bの変位量、すなわち孔壁 の変位が測定される。この孔壁の変位変化は、変位センサ 153に検出に限らず、水 タンク 122Cに設けた不図示の目盛りによって目視で、または水タンク 122C底部に 配置される圧力センサ 165によって計測するようにしてもよい。 さらに、ゴムゾンデ 1 10の下端部には液状化の発生を検証するための間隙水圧計 150が設けられる。こ の間隙水圧計 150は、図 6 (A)に示すように、セルの側面、たとえば第 2室 112のゴ ム部材 115Bの中央や下端部側面に設けてもよい。また、孔壁に粘土膜があって水 圧が測定できない可能性があるので、図 6 (B)に示すように、下端面 110C面に設け てもよレ、。この下端面 110Cにはゴムゾンデ 110をボーリング孔 100内に降ろしていく 途中でゾンデ 110によって削られて土が付着する場合があるので、下端面の凹部 11 0Dの奥に取付けることが望ましレ、。
[0042] 次に、実施例 2についての試験方法について、図 4を参照して説明する。
試験は、上下段の土層 Jl , J3に動的繰り返し荷重を交互に加えてその変位をリア ルタイムで測定し、その後に中間土層 J2の静的載荷試験を行って静的強度を測定 する。
上下段個々の土層 Jl， J3への動的繰り返し荷重の載荷試験自体は、実施例 1と全 く同様であり、予想される降伏荷重または非液状化限界荷重 (P1)を N段階に分けて 載荷し、各荷重ごとプラス αの動的繰り返し荷重を n回または所定時間 Tnかけて、地 盤の変位量 rを測定し、各段階の動的繰り返し荷重載荷毎に中間土層 J2の静的強度 を測定する。
[0043] 以下、具体的な試験手順を説明する。
ボーリング孔 100を検査すべき地層の深さまで掘削し、ボーリングロッド 140によつ てゴムゾンデ 110をボーリング孔 100内の所定深さ位置まで揷入し、以下の手順で 試験を行う。
i)試験の設定
ゴムゾンデ 110の第 2室 112に圧力を供給して、中間土層 J2に静的な圧縮荷重を 載荷し、中間土層 J2の初期強度を測定する。具体的には静的な状態での「荷重 P— 変位 r曲線」を求める。
この時点で、ゴムゾンデ 1が孔壁に密着して変位が安定する初期圧 P0が求めらる。 予想される破壊荷重または非液状化限界荷重を P1とし、初期圧 P0との差圧を N段階 に分け、荷重増分（ Δ P) = (P1-P0) /Nを決め、ゴムゾンデ 110の第 1室 111,第 3 室 113に各荷重段階で動的繰り返し荷重を n回、または一定時間 Tn交互に加えて 試験する。動的繰り返し試験の前に、ゴムゾンデ 110の第 1室 111,第 3室 113に初 期圧 Ρ0を加えておく。
[0044] ii)第 1荷重段階
第 1荷重段階は、第 1室 111および第 3室 113に、 P0— PO + αの大きさの動的繰 り返し荷重を η回交互に載荷し、第 1室 111および第 3室 113に対応する上段土層 J1 および下段土層 J3の変位を測定し、実施例 1と同様に荷重と変位の関係をリアルタイ ムで監視しデータをコンピュータに蓄積し、グラフ化する。この場合も、荷重段階は 1 0段階程度とし、動的繰り返し荷重を 20回または 120秒間を限度とする。この場合の 載荷荷重は、図 4 (E)に示すような立ち上がりが急激な衝撃荷重とする。衝撃荷重は 急激に立ち上がった後一定時間 tO荷重を維持して確実に土層を圧縮し、その後荷 重が低下する。第 1室 111と第 3室 113の一方に荷重が加わる時には他方には荷重 が加わらないように、交互に荷重が加えられる。荷重の低下開始時点は、他方の室 への荷重の立ち上がり前となっているが、点線で記載したように他方の室への荷重 立ち上がり時点と同時としてもよい。
[0045] 上段土層 J1の上下両端部および下段土層 J3の上下両端部には圧縮とともに剪断 力が作用し、特に中間土層 J2については上下の土層 Jl , J3が交互に圧縮されること 力 揺れながら剪断力が作用することになり（図 4 (A)一 (C)中の X印）、地震の際と 同様のダメージが土層に加わる。ゴムゾンデ 110の形状力 第 2室 112の長さ L2がゴ ムゾンデ 110の直径 D程度となっているので、破壊に至る現象を適切に捉えることが でき、第 1 ,第 3室 111 , 113の長さ Ll， L3が Dの 2倍程度となっているので、ゴム部 材 115A, 115Cが球状に膨らむので変位が大きくなり、し力 圧縮力の分力が直接 中間土層 J2に対して作用し、土層に対する荷重の影響を高めることができる。
iii)動的繰り返し荷重試験後
再び第 2¾2に圧力を供給して中間土層 J2に静的な圧縮荷重を載荷し、中間土層 J 2の強度測定を行レ、、初期強度からどの程度低下したかのデータを得る。
このサイクルを 1サイクルとし、載荷荷重を Δ Ρ毎、順次大きくして動的繰り返し試験 を行い、基本的には土層の破壊が生じるまで行う。
[0046] 図 8には、中間土層 J2の静的強度試験の試験結果モデルを示している。
図 8 (A)は、縦軸を中間土層 J2に加える静的荷重 P、横軸を時間としたグラフ、図 8 (B)は、縦軸を荷重を加えられた中間土層 J2の変位 r、横軸を時間としたグラフであ る。また、図 8 (C)乃至（F)は、図 8 (A)， （B)に示す、各段階での中間土層 J2の荷重 と変位の関係を示すグラフである。
図 8 (A)， （B)に示すように、まず、動的繰り返し試験を行う前の中間土層の初期強 度を測定する。
ゴムゾンデ 110の第 2室 112のゴム部材 115Bがボーリング孔 100の孔壁に密着す るまでは圧力が上がらず変位だけが大きくなり、孔壁に密着すると圧力が急激に増 大し、逆に変位の変化は小さくなつて初期圧力 P0に達し、荷重に対する変位の変化 が安定する。この安定した領域で荷重を P0 + δまで増大させて変位を検出し、図 8 ( C)に示すように、初期段階の中間土層の荷重一変位曲線 (横軸を荷重、縦軸を変位 )を作成する。この荷重一変位曲線の勾配を変形係数とする。測定後、荷重を Ρ0 (0) に戻す。荷重を Ρ0に戻しても、中間土層 J2に永久歪みが残るので、変位は元には戻 らなレ、。圧力増分 δの大きさは、上下段土層 Jl, J3に加える動的繰り返し荷重の振 幅の数分の 1程度とし、荷重と変位の関係が分力る程度であればよい。
[0047] 次に、上下段土層 Jl， J3に対して 1回目の動的繰り返し試験を行なった後に、中間 土層 J1の静的な強度試験を行う。
圧力をかけても荷重 POはゴムゾンデのゴム部材 115Bが初期圧力測定時の永久歪 みの分だけ膨らむまで荷重が上昇せず変位だけが大きくなり、永久歪みを吸収した 時点で圧力が急激に増大し、逆に変位の変化は小さくなつて試験開始荷重 PO (1) に達し、この安定した領域で荷重を P0 (1) + δまで増大させて変位を検出し、 1回目 の動的繰り返し試験後の中間土層の荷重一変位曲線を作成し（図 8 (D)参照）、ダラ フの勾配を変形係数とする。測定後、荷重を試験開始荷重 Ρ0 (1)まで戻す。荷重を P0 (1)に戻しても、中間土層 J2に永久歪みが残るので変位は試験開始時点の変位 まで戻らない。
[0048] 以下、同様に上下段土層 Jl， J3の動的繰り返し試験後に、中間土層 J2の静的強度 試験を行う。弾性領域では、荷重一変位曲線から得られる変形係数はほぼ等しレ、。 何回目かの動的繰り返し試験後 (k回目）、中間土層 J2が降伏状態となった場合に は、まず、試験開始荷重（PO (k) )に達した後、（PO (k) + δ )まで荷重が増大するの に時間がかかり、なかなか荷重が上がらないで変位が大きく増大していく。この時の 荷重一変位曲線は勾配が急になる（図 8 (Ε)参照）。
さらに、中間土層 J2が破壊した場合 (m回目、図では降伏段階の次段として記載し ている）、荷重は破壊荷重 P1をピークとして低下していき、地下水圧などのある圧力ま で降下した時点で一定となる。変位は破壊荷重近くから急激に増大し（図 8 (B) )、荷 重一変位曲線は、図 8 (F)に示すように、圧力が低下してもさらに変位が増大するダラ フ形状となる。
[0049] 上段および下段土層 Jl， J3の動的繰り返し荷重に対する変位のデータ、および中 間土層 J2の静的荷重に対する変位のデータを合わせて、動的繰り返し荷重に対する 動的な変形特性を判断し、降伏点や破壊点等の強度を求める。
また、土層の液状化は剪断力が上下から作用する中間土層 J2で生じるものと想定 され、液状化が生じると、図 8に示す測定データの変位が急激に大きくなるので液状 化が生じたことが分かる。また、間隙水圧計 150による間隙水圧が一定となることによ つても液状化を検証でき、液状化が生じたかどうかを 2重に検証することができる。 このように、本実施例 2によれば、実施例 1のようなねじりせん断試験や軸方向せん 断試を行うことなぐ上下段の土層への単純な圧縮荷重の交互載荷によってせん断 力を中間土層に加えることができ、簡易な構成で、確実に、短時間に、かつ低コスト で、精度の高い土層の動的特性試験を行うことができる。
[0050] 上記実施例 2では、ゴムゾンデに静的な荷重を載荷する不動部を設けたが、不動 部を設けないで上下の動的繰り返し荷重載荷部のみによって構成し、上下段土層の 変形のみ注目してもよい。上下段土層の境界部には剪断力が作用しており、液状化 が発生すると上下段土層に波及するからである。
また、動的繰り返し荷重を上下 2段としたが、上下 3段以上としてもよぐその場合に は各動的繰り返し荷重載荷部の中間に不動部を設ければょレ、。
[0051] 動的繰り返し荷重としては、孔軸と直交する方向に載荷される圧縮荷重と、孔軸を 中心とする回転方向に載荷されるねじりせん断荷重と、孔軸と平行方向に載荷される せん断荷重の 3つの荷重のうち、それぞれ単独に載荷することもできるし、少なくとも 2種類の荷重を組み合わせた組み合わせて載荷することもできる。
[0052] なお、上記実施例 1, 2では、ボーリング孔 100を垂直に掘った場合を例にとって説 明したが、たとえば水平に掘る場合や、斜めに掘った場合についても適用可能であ る。
また、測定用セルとしては、ゴムゾンデ 110, 1の代わりに、金属製の載荷板を油圧 等によって加圧するピストンジャッキ等を用いてもよぐ土層に応じて適切な測定用セ ルが選択される。
実施例 3
[0053] 次に、本発明のボーリング孔を利用した原位置における地盤の液状化および動的 特性試験装置の実施例 3について説明する。
上記実施例 2の試験装置は、ボーリング孔内に挿入される測定用セル力 互いに 独立した加圧室を備えた複数のセル部に区分され、各セル部の加圧室内に充填さ れる液体の液圧を制御して対応する土層に独立して荷重を載荷し、載荷した荷重と 孔壁の変位を測定する構成となっている。セル部は、静的荷重を載荷する中間セル 部と、中間セル部の上下に位置する上部動的セル部および下部動的セル部の 3室 構造で、中間土層を挟んで上下の土層に交互に動的な繰り返し荷重を載荷し、中間 土層にどういう影響があるかを圧力と変位の関係から分析するようになっている。
[0054] しかし、動的繰り返し荷重を載荷した影響は、中間土層だけでなぐ上部動的セル 部と下部動的セル部の上方および下方に隣接する土層にもおよんでいる。また、地 盤によっては上下の動的セル部に隣接する部分が崩れて正確なデータが採取でき ない可能性がある。
また、各セル部を構成するゴム状弾性膜は消耗品で交換が必要となり、現場でのメ ンテナンス性も重要なテーマである。
この実施例 3の課題は、上下の動的セル部の上方および下方隣接部についても動 的繰り返し荷重の影響を測定可能とし、しかも土層の崩れを防止し得る構造の試験 装置を提供することにある。
また、メンテナンス性のよい試験装置を提供することにある。
[0055] 図 9は本発明の実施例 3に係るボーリング孔を利用した地盤の液状化および動的 特性試験装置の模式図である。
すなわち、ボーリング孔 100内に挿入される測定用セル 1が、静的荷重を載荷する 中間セル部 11と、中間セル部 1 1の上下に位置し土層に対して動的繰り返し荷重を 載荷する上部動的セル部 12および下部動的セル部 13を備えている。この上部動的 セル部 12の上方および下部動的セル部 13下方に、土層に静的荷重を載荷して土 層の崩れを押さえる上部ガードセル部 14と下部ガードセル部 15が設けられている。
[0056] 上記各セノレ部 11， 12, 13, 14， 15は互レヽに独立したカロ圧室 11a, 12a, 13a, 14 a, 15aを備免ており、カロ圧室内 1 1a, 12a, 13a, 14a, 15aに充填される水の水圧を 制御して対応する土層 Jl， J2, J3, J4, J5に独立して荷重を載荷し、載荷した荷重と 孔壁の変位を測定するようになってレ、る。
[0057] 各セル部 11， 12, 13, 14， 15は、図 10 (A)に示すように、長さが異なるだけで基 本的に同一構造で、円柱形状のセル本体 31と、このセル本体 31の外周に被着され る筒状のゴム状膜部材 32とを備え、セル本体 31とゴム状膜部材 32の間に液体が充 填される加圧室 11a, 12a, 13a, 14a, 15aが形成される構成となっている。ゴム状 膜部材 32は円筒形状で、上下両端にセル本体の端面に係合する環状の内向き突 部 32aが設けられている。各セル部の長さは、たとえば、全体を 90cm程度とすると、 中間セル部 11，上部および下部ガードセル部 15をそれぞれ 10cm程度とし、上部， 下部動的セル部 14， 15をそれぞれ 30cm程度の割合で区分けしてもよいし、中間セ ル部 11と上部および下部動的セル部 12, 13をそれぞれ均等に 15cm程度とし、上 部，下部ガードセル部 14, 15をそれぞれ 22. 5cm程度と大きめの割合で区分けして もよぐ荷重，土質等に応じて最適な寸法が選択される。
[0058] 各セル部 11， 12, 13, 14， 15は互いに独立して交換可能に連結されている。この 実施例では、セル本体 31の中心に貫通孔 31aが設けられ、この貫通孔 31aに心棒 1 6が串刺し状に揷通され、上端が心棒 16に設けられたストッパ 17に下方から突き当 たり、下端がナット 18によって締め付け固定されている。心棒 16の上端にはボーリン グロッドに固定するための継手部 16aとなっている。
[0059] 隣り合う各セル本体 31 , 31の間には薄肉の固定リング 33が介装され、図 10 (C)に 示すように、ゴム状膜部材 32の端部に位置する内向き突部 32aをシール板 33とセル 本体 31の端面との間に軸方向に締め付け固定している。シール板 33は円板形状で 、その中心に心棒 16が揷通される貫通孔 33aが形成されている。
[0060] また、ゴム状膜部材 32の内向き突部 32aの上下両側面には、セル本体 31の端面 に設けられた環状溝 31bに係合する係合突起 32bと、シール板 33に設けられた環状 突起 33cに係合する係合溝 32cが設けられている。
また、上部ガードセル部 14は上部固定板 34を介してストッパ部 16aに当接し、下部 ガードセル部 15は下部固定板 35を介してナット 17に係合している。固定板 34, 35 にも図示しないがゴム状膜部材 32の内向き突部 32aに設けられた係合突起 32cが 係合する環状溝が設けられている。
[0061] セル本体 31には、図 10 (A) , (B) ,図 11 (B) , (C)に示すように、各セノレ部 11 , 12 , 13, 14， 15のカロ圧室内に充填するための通水路 l ib, 12b, 13b, 14b, 15bと、 各カロ圧室 l la， 12a, 13a, 14a, 15a内の圧力を検出する圧力検出器 41， 42, 43, 44, 45に圧力を導入するための圧力導入路 41a, 42a, 43a, 44a, 45a力 S設けられ てレヽる。上咅 B固定板 34には、 5つの圧力検出器 41 , 42, 43, 44, 45と、 5つの通水 路 l ib, 12b, 13b, 14b, 15bのポートと力 S設けられてレ、る。図 10 (A)は各セノレ部に 対応する通水路，圧力導入路を含む面で断面としたもので、各セル部で断面の位相 が異なる。各ポートにはポンプユニットに連結するためのパイプが接続され、各圧力 検出器 41 , 42, 43， 44, 45には電気信号を送信するための電線が接続される。こ の圧力検出器 41， 42, 43, 44， 45は、まとめて一つのユニット部品としておくことが 好ましい。
[0062] 下位のセル部への通水路および圧力導入通路は上位のセル部のセル本体を通過 する構成で、最上位の上部ガードセル部 14のセル本体 32には、 5つの通水路 l ib, 12b, 13b, 14b, 15bと、 5つの圧力導入路 41a, 42a, 43a, 44a, 45a力 S設けられ 、以下、下位のセル部については順番に通水路および圧力導入路がーつずつ減つ ていき、最下位の下部ガードセル部 15のセル本体 32には 1つの通水路 15bと一つ の圧力導入路 45aが設けられている。
[0063] また、上下のセル部を跨って延びる通水路および圧力導入路の場合には、図 10 ( C)に示すように、上位のセル本体 32と下位のセル本体 32の通水路 13bおよび圧力 導入路（不図示）が、シール板 33に設けられた接続ポート 33dを介して接続されてい る。シール板 33と上下のセル本体 32, 32端面との隙間は、接続ポート 33dの上下開 口部は取り囲むように配置される〇リング等のシール部材 33eによってシールされる。 また、各通水路および圧力導入路間の位置決めを行うために、一方のセル本体 32 の端面には位置決めピン 33fが突設され、他方のセル本体 32の端面には位置決め ピン 33fが差し込まれるピン穴 33gが設けられている。
[0064] また、中間セル部 1 1によって荷重が載荷される中間土層 J1の液状化の発生を検証 するために、図 11 (A) , (D)に示すように、中間セル部 11に対応する土層の間隙水 圧を検出する間隙水圧検出器 20を設けることができる。図示例では、間隙水圧検出 器 20は上部固定板 34に設けられ、中間セル部 11表面を構成するゴム状膜部材 31 に圧力導入口 21が設けられ、圧力導入口 21と間隙水圧検出器 20間が圧力導入路 22によって接続されている。圧力導入口 21には異物の進入を阻止するためにポー ラスストーン等が装着される。この間隙水圧検出器 20についても、圧力検出器 41一 45と一緒にまとめて一つのユニット部品とすることができる。
間隙水圧検出器 20の構造は、検出器の受圧部自体を中間セル部 11に配置し、電 線を測定用セル内を通すようにしてもよいし、無線方式としてもよぐ必要に応じて種 々の構成を採用することができる。
[0065] 図 12は上記測定用セル 1を制御する制御構成の一例を示している。
すなわち、各セノレ部 11， 12, 13, 14, 15のカロ圧室 11a, 12a, 13a, 14a, 15aに 水を送り込む 5つのポンプユニット 51， 52, 53, 54, 55と、ポンプユニット 51 , 52, 5
3, 54, 55を駆動するための高圧のボンべやコンプレッサ等の空圧源 60と、空圧源 6 0からの空気圧を調圧する調圧器 57と、各ポンプユニット 51および調圧器 57を制御 する制 ί卸ボックス 58と、各ポンプユニット 51 , 52, 53, 54, 55に対応する水タンク 59 と、制御ボックス 58に電気的に接続され計測データの処理，表示等を行う専用ソフト 力組み込まれたコンピュータ 50と、を備えてレヽる。各ポンプユニット 51， 52, 53, 54, 55はそれぞれのフレームに組み付けられ、上下 5段に段積みして用いられる。水タン クは一つでもよい。
[0066] 図 13にはポンプユニットの構成例を例示している。各ポンプユニット 51 , 52, 53, 5
4, 55はすべて同一の構成なので、ここでは一つのポンプユニット 51についてのみ 説明し、他のポンプユニットについての説明は省略する。
すなわち、ポンプユニット 51は、図 13 (A)に示すように、一対の第 1シリンダ 71と第 2シリンダ 72のシリンダロッド 73力 S連結され、各シリンダ 71 , 72のシリンダロッド 73に 対して反対側のシリンダ室内に水が収納され水室 71 a, 72aとなっている。第 1シリン ダ 71の水室 71aは第 1水路 81を通じて測定用セルの対応する通水路に接続され、 第 1水路 81には水路を開閉する第 1開閉弁 91が設けられている。また、水室 71aは 第 1水路 81から分岐する第 2水路 82を介して水タンク 59にも接続され、第 2水路 82 には水路を開閉する第 2開閉弁 92が設けられている。
[0067] また、他方の第 2シリンダ 72の水室 72aが第 3水路 83を通じて測定用セル 1の対応 する通水路に接続され、第 3水路 83には水路を開閉する第 3開閉弁 93が設けられて いる。また、水室 72aは第 3水路 83から分岐する第 4水路 84を通じて水タンク 59に接 続され、第 4水路 84には水路を開閉する第 4開閉弁 94が設けられている。 第 1水路 81と第 3水路 83はそれぞれ第 1開閉弁 91および第 3開閉弁 93の下流側 にて合流し、第 1-第 3合流水路 85を通じて測定用セル 1側に接続される。第 2水路 8 2と第 4水路 84は第 2開閉弁 92と第 4開閉弁 94の下流側にて合流し、第 2_第 4合流 水路 86を通じて水タンク 59に接続される。
第 1開閉弁 91と第 3開閉弁 93は空圧源 60から供給される空気圧によって駆動され るもので、駆動用の空気圧は、図 13 (B)に示すように、第 1バルブ制御用電磁弁 96 によって開閉駆動される。第 2開閉弁 92と第 4開閉弁 94も空気圧によって駆動される もので、図 13 (C)に示すように、第 2バルブ制御用電磁弁 97によって開閉駆動され る。
[0068] また、第 1シリンダ 71および第 2シリンダ 72のロッド側のシリンダ室は空気室 71b, 7 2bとなっており、この空気室 71b, 72bにシリンダ駆動用電磁弁 74および第 1通気路 76,第 2通気路 77を通じて空気圧が選択的に導入される。シリンダ駆動用電磁弁は 5ポート 3位置制御の制御弁で、第 1シリンダ加圧位置と、中立位置と、第 2シリンダカロ 圧位置の 3つの制御位置を備えてレ、る。
第 1シリンダ加圧位置は、 1シリンダ 71の空気室 71bに導入し第 2シリンダ 72の空気 室 72b内の空気を排気する。第 2シリンダ加圧位置は、空気圧を第 2シリンダの空気 室 72bに導入し第 1シリンダ 71の空気室 71b内の空気を排気する。
[0069] たとえば、測定用セル 1の加圧室を加圧する場合には、シリンダ駆動用電磁弁 74を 第 1シリンダ加圧位置に切り換えると共に、第 1バルブ制御用電磁弁 96をオン、第 2 バルブ制御用電磁弁 96をオフとし、第 1開閉弁 91と第 4開閉弁 94を開き、第 2開閉 弁 92と第 3開閉弁 93を閉じる。コンプレッサ等の空圧源からは第 1通気路 76を通じ て第 1シリンダ 71の空気室 71bに空気圧が供給され、第 1シリンダ 771の水室 71aが 圧縮される。第 2，第 3開閉弁 92, 93は閉じているので、第 1シリンダ 71の水室 71a 内の水は第 1通水路 81および第 1一第 3合流水路 85を通じて測定用セル 1の加圧室 に流入して加圧室を加圧する。このとき、他方の第 2シリンダ 72の水室 72aは容積が 拡張するので、第 2—第 4合流水路 86および第 4合流水路 84を通じて水タンク 59か ら水が吸引されて流れ込む。
[0070] 次いで、シリンダ駆動用電磁弁 74を第 2シリンダ加圧位置に切り換えると共に、第 1 バルブ制御用電磁弁 96をオフ、第 2バノレブ制御用電磁弁 96をオンとし、第 1開閉弁 91と第 4開閉弁 94を閉じ、第 2開閉弁 92と第 3開閉弁 93を開く。コンプレッサ等の空 圧源 60からは第 2通気路 77を通じて第 2シリンダ 72の空気室 72bに空気圧が供給さ れ、第 2シリンダ 72の水室 72aが圧縮される。第 1 ,第 4開閉弁 91 , 94は閉じている ので、第 2シリンダ 72の水室 72a内の水は第 3水路 83および第 1一第 3合流水路 85 を通じて測定用セル 1の加圧室に流入し加圧室を加圧する。このとき、他方の第 1シ リンダ 71の水室 71aは容積が拡張するので、第 2 -第 4合流水路 86および第 2水路 8 2を通じて水タンク 59から水が吸引されて流れ込む。
この動作を繰り返すことで、徐々に測定用セル内の加圧室の圧力を増大させていく
[0071] 測定用セル 1の加圧室内の圧力を減少させる場合には、シリンダ駆動用電磁弁 74 を切換えて第 2シリンダ 72の空気室に空気圧を供給する。すると、シリンダロッド 73は 図中右側に移動し、測定用セル 1の加圧室内の水が吸引されて第 1シリンダ 71の水 室内に戻り、第 2シリンダ 72の水室内の水がタンク 59内に戻される。
測定用セル 1の加圧室を減圧する場合には、シリンダ駆動用電磁弁 74を第 2シリン ダ加圧位置に切り換えると共に、第 1バルブ制御用電磁弁 96をオン、第 2バノレブ制 御用電磁弁 96をオフとし、第 1開閉弁 91と第 4開閉弁 94を開き、第 2開閉弁 92と第 3 開閉弁 93を閉じる。コンプレッサ等の空圧源 60からは第 2通気路 77を通じて第 2シリ ンダ 72の空気室 72bに空気圧が供給され、第 2シリンダ 72の水室 72aが圧縮される 。第 2,第 3開閉弁 92, 93は閉じているので、第 2シリンダ 72の水室 72a内の水は第 4通水路 84および第 2 -第 4合流水路 86を通じて水タンク 59に戻される。
[0072] このとき、他方の第 1シリンダ 71の水室 71aは容積が拡張するので、第 1一第 3合流 水路 85および第 1合流水路 81を通じて測定用セル 1の加圧室内の水が吸引されて 水室 71a内に流れ込む。
次いで、シリンダ駆動用電磁弁 74を第 1シリンダ加圧位置に切り換えると共に、第 1 バルブ制御用電磁弁 96をオフ、第 2バノレブ制御用電磁弁 96をオンとし、第 1開閉弁 91と第 4開閉弁 94を閉じ、第 2開閉弁 92と第 3開閉弁 93を開く。コンプレッサ等の空 圧源 60からは第 1通気路 76を通じて第 1シリンダ 71の空気室 71bに空気圧が供給さ れ、第 1シリンダ 71の水室 71aが圧縮される。第 1 ,第 4開閉弁 91 , 94は閉じている ので、第 1シリンダ 71の水室 71a内の水は第 2水路 82および第 2—第 4合流水路 86 を通じて水タンク 59内に戻される。このとき、他方の第 2シリンダ 72の水室 72aは容積 が拡張するので、第 1一第 3合流水路 85および第 3水路 83を通じて測定用セル 1の 加圧室内の水が吸引されて流れ込む。
この動作を繰り返すことで、徐々に測定用セル 1内の加圧室の圧力を減少させてい <。
[0073] また、各ポンプユニットには、シリンダロッド 73のストロークを検出するストロークセン サ 75力 S設けられ、このストロークセンサ 75によってシリンダロッド 73のストロークから、 測定用セル 1の加圧室に流出入する水の量を演算するようになっている。加圧時に は第 1，第 2シリンダ 71 , 72のストローク量を加算し、減圧時には第 1，第 2シリンダ 71 , 72のストローク量を減算して、測定用セルに流出入する水量の変化を演算し、水量 の変化から孔壁の変位を演算する。
ポンプユニットによる加圧，減圧の制御は、 目標とする圧力の変動曲線を時系列に 設定し、所定時間毎に目標とする圧力となるように、圧力検出器からの検出データを フィードバックして電磁弁 74, 96, 97の開閉タイミングを制御する。
圧力は、段階的に基準圧力を大きくし、各段階毎に基準圧力を中心として上下に 周期的に変動するように設定する。波形は正弦波的に変動するように設定してもよい し、矩形波状に変動するように設定してもよいし、必要に応じて種々の波形を設定可 能である。コンピュータは、圧力検出器からの検出データをフィードバックして電磁弁 74, 96， 97の開閉タイミングを演算して開閉の指令信号を発し、加圧する際には上 記加圧動作を、減圧する際には減圧動作をして変動曲線に倣って圧力制御をする。
[0074] 制御の方式としては、圧力をフィードバックするのではなぐストロークを基準にして 制卸するようにしてあよレ、。
[0075] なお、減圧時に急激に圧力が低下すると水中に気泡が発生して応答が悪くなるの で、速度（流量）をコントロールするために、図 16に示すように、第 1一第 3合流水路 8 5と第 2 -第 4合流水路 86に逆止弁 61付きの絞り弁 62を配置してもよい。逆止弁 61と 絞り弁 62は並列に配置される。 測定用セル 1に通じる第 1-第 3合流水路 85に配置する逆止弁 61は、測定用セル 1への流入方向には流通を許容し、測定用セル 1からの流出方向には流通を阻止す る構成となっている。したがって、流出する際には絞り弁 62によって絞られ、流入する 際には逆止弁 61が絞り弁 62のバイパス通路となってスムースに流入する。
一方、水タンク 59に通じる第 2—第 4合流水路 86に配置する逆止弁 61は、水タンク 59に戻る方向の流通が阻止され、吸引する方向の流通を許容する。したがって、水 タンク 59に戻す際には絞り弁 62によって絞られ、水タンク 59から吸引する際には逆 止弁 61がバイパス通路となってスムースに吸引される。
[0076] また、シリンダ駆動用電磁弁 74と各第 1 ,第 2シリンダ 71 , 72間の第 1，第 2通気路 76, 77に逆止弁 61付きの絞り弁 62を配置するようにしてもよレ、。逆止弁 61は、各空 気室 71b， 72bに流入する方向の流通は許容し、流出する方向の流通は阻止するよ うに配置すればよい。
また、この実施例では、所定の動的繰り返し荷重の圧力変化となるように、第 1 ,第 2シリンダ 71 , 72を駆動制御するようになっている力 図 16に示すように、第 1一第 3 合流水路 85に繰り返し荷重用シリンダ 63を接続し、第 1，第 2シリンダ 71 , 72によつ て所定圧まで加圧した段階で停止し、繰り返し荷重用シリンダ 63を周期的に往復移 動させることにより、動的繰り返し荷重を作用させることも可能である。このシリンダ 63 の往復移動は機械的に加圧するような構成とすることもできる。
[0077] 以下、具体的な試験手順を説明する。
ボーリング孔 100を検査すべき地層の深さまで掘削し、ボーリングロッド 101によつ て測定用セル 1をボーリング孔 100内の所定深さ位置まで挿入する。
まず、中間セル部 11、上下の動的セル部 12, 13および上下のガードセル部 14， 1 5の加圧室 11a, 12a, 13a, 14a, 15aすべてにゴム状膜部材 32が密着するまで加 圧する。
次に、中間セル部 11と上部ガードセル部 14および下部ガードセル部 15に同じ圧 力で加圧する。
次いで、上部動圧セル部 12および下部動圧セル部 13の加圧室 12a， 13a内の水 を交互に繰り返し加圧し、各圧力検出器 41 , 42, 43， 44, 45および各ポンプュニッ ト 41の流量センサ 75からの検出信号をコンピュータ 50に読み込み、加圧室内の圧 力と孔壁の変位量をモニタに表示する。同時に中間セル部 11に設けた間隙水圧検 出器 20からの信号もコンピュータ 50に読み込む。
[0078] 上部，下部動的セル部 12, 13で 0. 1 1Hz前後の周波数で繰り返し動的圧力を 側的に作用させることで、動的圧力 Pと変位 rの関係から、動的強度および変形特性 を掴むことが可能である。
上部，下部動的セル部 12, 13で動的圧力を繰り返しかけることで、図 14に示すよう に、中間セノレき 11の佃 J壁咅 こ fま P 12， Ρ13 >Ρ11の圧力力 S生じ、 P12， P13の圧力 が大きくなり土層 J1に降伏、破壊現象が生じると、中間セル部 11を押し付ける現象が 出る。地盤によっては、 P12, P13く P11となって、図中点線で示すように中間セル 部 11の変位が拡大する現象がでる。したがって、中間セル部 11のマイナス変位ある いはプラス変位変化を記録、モニタすることで、側壁部の土層 J1の動的強度特性あ るいは変形特性がつかめることになる。また、これが砂土層であれば間隙水圧がの上 昇すると同時に急激に土層の破壊が生じ、これを液状化現象とみなすことも可能と思 量される。本発明は間隙水圧検出器 20によって土層 J1の間隙水圧を直接モニタし ているので、この間隙水圧のデータと動的圧力と変位のデータとの相関関係、たとえ ば急激に変位が増大し破壊が生じたと思われる時点での間隙水圧の変化を見ること により、土層の液状化についての有益なデータとして活用することができる。
[0079] 図 15は実際の試験結果を示している。この試験結果によれば、 240秒後にマイナ ス変位に転じており、この時点で破壊が開始したものと思量される。
測定後に中間セル部 11に静的圧力をかけて破壊後の強度を求めることで、粘性土 であれば疲労による強度低下を掴むことができ、砂土層であれば、液状化後の残留 強度測定が可能と思量される。
[0080] 上部および下部ガードセル部 14， 15でも、その変位変化を記録、モニタし、中間セ ル部 11のデータと比較することで、測定結果の関連性 '裏付け'土質の一様性など が検討でき、応用範囲が広がる。
[0081] 図 17は本発明の実施例 3の変形例を示している。
基本的な構成は実施例 3と同一なので、以下の説明では主として実施例 3と異なる点 についてのみ説明するものとする。同一の構成部分については同一の符号を付して 説明を省略する。
この例では、水タンク 359を目盛り付きのパイプ状のタンクで、測定用セル 1の加圧室 に流出入する水量の変化を、ストロークセンサ 75の他に目視でも測定可能としたもの である。このようにすれば、オペレータは水面の動き監視することにより、孔壁の土層 の変位 (測定用セル 1のゴム状膜部材の変位）を直感的に把握することができる。ま た、水位変化を監視するセンサ 365を設け、コンピュータ 50に水位情報を送信し、ス トロークセンサ 75によって検出される流量と対比させることにより、検出データの信頼 性を高めることができる。図示例では、水位を監視するセンサ 356は圧力センサで、 水タンク 359の底部に配置し、水面の高さに応じた水圧を検出するようになっている 。もっとも、水位を検出できればよぐ水面に浮かぶフロートを利用して水面の位置を 検出するようにしてもよいし、その他、公知の種々のセンサを利用可能である。
さらに、ポンプユニットから測定用セル 1に供給する供給路に圧力値を目視可能な圧 力計 360を設け、圧力計をタンク 359上部に配置すれば、供給圧変化と水タンク 59 の水位変化を直接目で確認することができ、供給圧と孔壁の土層の変位 (測定用セ ル 1のゴム状膜部材の変位）を直感的に把握することができる。圧力計 360は圧力に 応じて針が動くアナログ式でもよいし、ディジタル式のものでもよい。
圧力計 360で検出された供給圧のデータはコンピュータ 50に送信し、加圧室内の圧 力と対比することにより、測定用セル 1に通じるパイプの影響等を検討することができ 、圧力の検出データについての信頼性も高めることができる。
また、測定用セル 1の各加圧室の圧力についても、直接目で確認できるように、測 定用セル 1に圧力検出用のパイプ 361を取り付けて地上に引き出し、このパイプ 361 に圧力値を目視可能な圧力計 362を設け、圧力計 362を供給圧検出用の圧力計 36 0と並べて水タンク 359上部に配置するようにしてもよい。このようにすれば、測定用 セル 1への供給圧と加圧室内の圧力をタンク 359の水位変化と共に目視で同時に監 視すること力 Sできる。この圧力計 362で検出された加圧室内の圧力データについても コンピュータ 50に送信し、供給圧と対比することにより、検出データの信頼性を高め ること力 Sできる。 なお、この実施例 3の試験装置は、上部，下部動的セル部 12, 13によって静的荷 重を載荷することで、通常の「孔内水平載荷試験」を行うことも可能である。この際に、 中間セル部 11の孔壁周囲の土層には、上部，下部動的セル 12, 13からの静的な圧 縮力が作用し、一種の一軸圧縮試験的な要素も合わせて検討可能であり、静的な載 荷試験から動的な載荷試験まで汎用的に利用することができる。また、この実施例 3 ではポンプユニットを用いて動的繰り返し荷重を制御するようになっている力 圧力を 制御するサーボ弁を用いて動的繰り返し荷重を制御するようにしてもよい。
[0083] また、本発明の試験装置の複数の加圧室を備えた測定用セルの代わりに、加圧室 がーつの従来の「水平載荷試験」の測定用セルを取り付けることも可能である。
本発明のポンプユニット，制御ボックスおよびコンピュータを一式とする制御装置を、 既存の水平載荷試験装置にそのまま取り付けることで、従来は手動で行われていた 水平載荷試験の自動化を図ることができるとレ、ぅ禾 IJ点もある。全自動の水平載荷試験 装置も製品として存在するが、高額であり、手動の試験装置を処分してまで全自動の 試験装置に切り替えるところまでいたっていない。本発明の試験装置の制御装置に 、既存の水平載荷試験装置の測定用セルおよびタンクをつなげれば、水平載荷試 験装置の全自動化を図ることができ、既存の装置も活用することができる。
産業上の利用可能性
[0084] 本発明によれば、地下のサンプルを取り出すことなぐ原位置で試験できるので、 自 然状態での土層の動的繰り返し荷重に対する強度および変形特性を求めることがで きる。特に、非常にゆるい砂層あるいは礫などの混入でサンプリングが不可能な土層 、砂礫層など粒径の大きい土層または風化岩、軟岩などでも測定が可能であり、禾 IJ 用範囲が広がる。また、従来のサンプル試験に対して短時間で試験が可能なために 、経済的である。
特に、ボールリング孔の孔壁の孔軸方向の複数の領域に交互に動的繰り返し圧縮 荷重を載荷することにより、載荷領域の境界部に実際の地震の横揺れに似た形の繰 り返しせん断力をカ卩わえることができ、動的繰り返し圧縮荷重に対する特性と同時に 、せん断力に対する特性についても試験することができる。液状化はせん断力によつ て生じやすくなるので、液状化の判定に有効である。境界部が崩れると圧縮荷重載 荷領域にも液状化が拡がり、変位が大きく変化するため液状化が判定できる。
図面の簡単な説明
[図 1]図 1 (A)は本発明の実施例 1に係るボーリング孔を利用した原位置での地盤の 液状化および動的特性試験装置の概略構成を示す図、図 1 (B)は圧力制御弁の制 御構成を示す図である。
園 2]図 2 (A)は図 1の圧力制御弁による出力例を示す図、同図（B)は図 1の試験結 [図 3]図 3は図 1の試験結果モデルの他のグラフである。
[図 4]図 4 (A)乃至 (E)は本発明の実施例 2に係るボーリング孔を利用した原位置で の地盤の液状化および動的特性試験方法を示す説明図である。
[図 5]図 5は図 4のゴムゾンデの機能説明図である。
[図 6]図 6は図 5のゴムゾンデの概略構成図である。
[図 7]図 7は本発明の実施例 2に係るボーリング孔を利用した原位置での地盤の液状 化および動的特性試験装置の構成例を示す説明図である。
[図 8]図 8 (A)乃至（F)は中間土層の静的強度試験の試験結果モデルを示すグラフ である。
園 9]図 9は本発明の実施例 3に係るボーリング孔を利用した原位置での地盤の液状 化および動的特性試験装置の測定用セルの機能説明図である。
[図 10]図 10は図 9の測定用セルの構成を示すもので、同図（A)は縦断面図、同図（ B)は上面図、同図（C)は接続部の部分拡大断面図である。
[図 11]図 11 (A)は図 10の測定用セルの正面図、同図（B)は上部ガードセル部の通 水路を断面にして示した断面図、同図（C)は上部動圧セル部の通水路を断面に示 して示す断面図、同図（D)は間隙水圧検出装置の構成例を示す断面図である。 園 12]図 12は本発明の試験装置の概念図である。
[図 13]図 13は図 12の試験装置のポンプユニットの回路構成図である。
園 14]図 14は試験中に孔壁に載荷される荷重状態を模式的に示す図である。 園 15]図 15は試験結果を示すグラフである。
[図 16]図 16は図 13の回路構成の変形例を示す図である。 [図 17]図 17は本発明の実施例 3の変形例に係る地盤の液状化および動的特性試験 装置の概念図である。
符号の説明
201 ゴムゾンデ（測定用セル）、 202 水タンク（液体タンク）、 203 水（液体）、 204 圧力供給部、 205 圧力制御弁、 206 連結管、
207 コンピュータ、
209トルク発生装置、 210 変位検出部、
211 せん断荷重発生装置、 212 変位検出部
100 ボーリング孔
110 ゴムゾンデ
111 , 112, 113 第 1 ,第 2,第 3室
121 , 122， 123 第 1 ,第 2,第 3圧力調整部
114 本体部、 115 ゴム部材、 116 締め付け部材
120A ガスボンベ、 120B ガスタンク
121C, 123C 圧シリンダ
121D, 123D ノ ノレブ
121E, 123E ノ ノレブ
122C 水タンク 122C、 122D 圧力制御弁
J1 上段土層、 J2 中間土層、 J3 下段土層
150 間隙水圧計
100 ボーリング孔
1 測定用セル
11 中間セル部、
12 上部動的セル部、
13 下部動的セル部
14 上部ガードセル部
15 下部ガードセル部
11a カ卩圧室、 11a カロ圧室 12a カロ圧室、 13a カロ圧室， 14a カロ圧室， 15a カロ圧 室
Jl , J2, J3， J4， J5
31 セル本体 32 ゴム状膜部材 33 シール板 32a 内向き突部

Claims

請求の範囲
[1] 地盤に設けたボーリング孔の孔壁の試験対象土層に動的繰り返し荷重を載荷して孔 壁の変位を測定し地盤の動的特性を求めることを特徴とするボーリング孔を利用した 原位置での地盤の液状化および動的特性試験方法。
[2] ボーリング孔の孔壁の孔軸方向の複数の領域に交互に動的繰り返し荷重を載荷す ることにより、荷重の載荷領域の中間土層に孔軸と交差する方向のせん断力を交互 に繰り返し作用させることを特徴とする請求項 1に記載のボーリング孔を利用した原 位置における地盤の液状化および動的特性試験方法。
[3] 動的繰り返し試験を行った中間土層に静的な荷重を載荷して強度を測定する請求 項 2に記載のボーリング孔を利用した原位置における地盤の液状化および動的特性 試験方法。
[4] ボーリング孔の孔壁の一つの領域に交互に振動または動的繰り返し荷重を載荷し、 繰り返し加重の大きさ，振動または繰返し回数および変位の関係から、地盤の動的 特性を知る請求項 1に記載のボーリング孔を利用した原位置での地盤の液状化およ び動的特性試験方法。
[5] 動的繰り返し荷重は、孔軸と直交する方向に載荷される圧縮荷重と、孔軸を中心とす る回転方向に載荷されるねじりせん断荷重と、孔軸と平行方向に載荷されるせん断 荷重の 3つの荷重のうちの一つ、または少なくとも 2種類の荷重を組み合わせた組み 合わせ荷重である請求項 1または 4に記載のボーリング孔を利用した原位置での地 盤の液状化および動的特性試験方法。
[6] 地盤に設けたボーリング孔内に挿入されると共に圧力媒体の圧力によって孔壁を押 圧する測定用セルと、該測定用セル内の圧力媒体の圧力を周期的に変動させること が可能な圧力調整手段と、前記孔壁の変位を検出するための変位検出手段と、を備 えていることを特徴とするボーリング孔を利用した原位置での地盤の液状化および動 的特性試験装置。
[7] 測定用セルはボーリング孔の孔軸方向に沿って孔壁を押圧する複数の室に区分さ れ、圧力調整出段は複数の室内の圧力媒体に交互に動的繰り返し圧力を加える請 求項 6に記載のボーリング孔を利用した原位置での地盤の液状化および動的特性試 験装置。
[8] 圧力調整手段は、中間室を隔てて上下の室には交互に動的繰り返し圧力をカ卩え、中 間室には静的な圧力をカ卩える請求項 7に記載のボーリング孔を利用した原位置での 地盤の液状化および動的特性試験装置。
[9] 測定用セルを孔壁に密接させた状態で測定用セルに孔軸回りに動的繰り返し荷重 をカロえるトルク発生手段と、該トルク発生手段によって加えた動的繰り返し荷重による 孔壁の回転変位を検出する変位検出手段と、を備えていることを特徴とする請求項 6 に記載のボーリング孔を利用した原位置での地盤の液状化および動的特性試験装 置。
[10] 測定用セルを孔壁に密接させた状態で測定用セルに孔軸と平行方向に動的繰り返 し荷重をカ卩えるせん断荷重発生手段と、せん断荷重による孔壁の軸方向変位を検出 する変位検出手段と、を備えていることを特徴とする請求項 6または 9に記載のボーリ ング孔を利用した原位置での地盤の液状化および動的特性試験装置。
[11] ボーリング孔内に挿入される測定用セル力 互いに独立した加圧室を備えた複数の セル部に区分され、各セル部の加圧室内に充填される液体の液圧を制御して対応 する土層に独立して荷重を載荷する構成で、
セル部は、静的荷重を載荷する中間セル部と、該中間セル部の上下に位置し土層 に対して動的繰り返し荷重を載荷する上部動的セル部および下部動的セル部を備 えたボーリング孔を利用した原位置での地盤の液状化および動的特性試験装置に おいて、
前記上部動的セル部の上方および下部動的セル部下方に、土層に静的荷重を載 荷する上部ガードセル部と下部ガードセル部を設けたことを特徴とするボーリング孔 を利用した原位置での地盤の液状化および動的特性試験装置。
[12] 測定用セルは、中間セル部に対応する土層の間隙水圧を検出する間隙水圧検出手 段を備えてレ、る請求項 11に記載のボーリング孔を利用した原位置での地盤の液状 化および動的特性試験装置。
[13] 間隙水圧検出手段は、中間セル部表面を構成するゴム状膜部材に圧力導入部を備 えている請求項 12に記載のボーリング孔を利用した原位置での地盤の液状化およ び動的特性試験装置。
[14] ボーリング孔内に挿入される測定用セル力 互いに独立した加圧室を備えた複数の セル部に区分され、各セル部の加圧室内に充填される液体の液圧を制御して対応 する土層に独立して荷重を載荷するボーリング孔を利用した原位置での地盤の液状 化および動的特性試験装置において、各セル部は互いに独立して交換可能に連結 されていることを特徴とするボーリング孔を利用した原位置での地盤の液状化および 動的特性試験装置。
[15] 各セル部は、セル本体と、該セル本体の外周に被着される筒状のゴム状膜部材とを 備え、セル本体とゴム状膜部材の間に液体が充填される加圧室が形成される構成と なっている請求項 14に記載のボーリング孔を利用した原位置での地盤の液状化お よび動的特性試験装置。
[16] 各セル本体の間にはゴム状膜部材の端部が密接するシール板が介装されている請 求項 15に記載のボーリング孔を利用した原位置での地盤の液状化および動的特性 試験装置。
[17] 加圧室内の液圧を加圧する手段は液体を加圧するシリンダを備え、シリンダロッドの ストロークを検出するストローク検出手段を設け、シリンダストロークから荷重を載荷し た土層の孔壁の変位を測定する構成となっている請求項 11または 14に記載のボー リング孔を利用した原位置での地盤の液状化および動的特性試験装置。
PCT/JP2004/005970 2003-12-26 2004-05-06 ボーリング孔を利用した原位置での地盤の液状化および動的特性試験方法および試験装置 WO2005066421A1 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102183622A (zh) * 2011-01-28 2011-09-14 中国科学院地质与地球物理研究所 一种新型非饱和土高压固结试验装置
CN114674591B (zh) * 2022-02-25 2023-03-14 成都理工大学 原状岩土体取样装置及方法

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9857278B2 (en) * 2010-10-18 2018-01-02 Curtin University Of Technology Apparatus for and a method of characterising mechanical properties of a sample
US9797814B2 (en) 2011-06-12 2017-10-24 Adi Mottes Probe for in situ monitoring the electrical conductivity of soil solutions
CN103115829B (zh) * 2012-11-19 2018-05-15 中国水利水电科学研究院 岩体钻孔剪切弹模仪
CN103308386B (zh) * 2013-05-28 2016-05-04 山西省交通科学研究院 一种测试土动本构关系与动强度参数的方法
CN103323164B (zh) * 2013-06-28 2014-12-10 东北大学 一种测量静态破碎剂膨胀压的测试系统及测试方法
RU2548063C1 (ru) * 2013-12-04 2015-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") Устройство для испытания грунтов
CN105201434B (zh) * 2015-10-16 2017-09-19 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种深孔地应力测试中空心包体的推送与定位装置及方法
WO2017087525A1 (en) * 2015-11-17 2017-05-26 Ellington Jonathan Scott Method of soil liquefaction testing and remediation
US20170138828A1 (en) * 2015-11-17 2017-05-18 Jonathan Scott Ellington Method of soil liquefaction testing and remediation
US11320260B2 (en) * 2017-02-06 2022-05-03 The University Of British Columbia Apparatus and method for monitoring loss of soil cover
CN108426789A (zh) * 2018-05-12 2018-08-21 中国铁路设计集团有限公司 深层原位孔内剪切测试系统及其测试方法
CN111537356B (zh) * 2020-04-23 2020-11-27 中国科学院地质与地球物理研究所 模拟地下洞室地震动力反应的试验装置及方法
CN112208789B (zh) * 2020-10-10 2022-12-23 江西洪都航空工业集团有限责任公司 一种飞机液压脉冲正弦波试验装置及试验方法
CN113218771A (zh) * 2021-03-16 2021-08-06 安徽理工大学 用于岩土工程的室内模型试验加载及数据采集系统
CN114875980B (zh) * 2022-04-15 2023-04-07 中交四航工程研究院有限公司 一种水泥土搅拌桩土层识别物理模型试验装置
CN115561433B (zh) * 2022-11-10 2023-03-07 四川省公路规划勘察设计研究院有限公司 降雨作用下土质陡坡开裂试验装置及其边界构造方法
TWI821140B (zh) * 2023-03-28 2023-11-01 超島環能有限公司 土壤液化監測裝置與方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002188137A (ja) * 2000-12-22 2002-07-05 Nippon Kaikou Kk 地盤改良方法及び装置
JP2003129458A (ja) * 2001-07-17 2003-05-08 Masuda Giken:Kk ボーリング孔を利用した原位置での地盤の液状化および動的特性試験方法および試験装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54135407A (en) * 1978-04-11 1979-10-20 Meiji Consultant Pressurizing revolution direct shearing test method of ground in drilling hole
JPS5581926A (en) * 1978-12-18 1980-06-20 Kiso Jiban Consultant Kk Expansion cell-type freezing data measuring apparatus for application to resource ground
US4400970A (en) * 1981-09-24 1983-08-30 Ali Muhammad A Method of and apparatus for measuring in situ, the sub-surface bearing strength, the skin friction, and other sub-surface characteristics of the soil
US4554819A (en) * 1983-09-28 1985-11-26 Ali Muhammad A Method of and apparatus for measuring in situ, the subsurface bearing strength, the skin friction, and other subsurface characteristics of the soil
US4594899A (en) * 1984-03-06 1986-06-17 Robert Henke Method and apparatus for testing soil
JP2571419B2 (ja) * 1988-04-21 1997-01-16 基礎地盤コンサルタンツ株式会社 弾性体を利用した孔内載荷試験装置
JP3326463B2 (ja) * 1992-12-11 2002-09-24 株式会社竹中工務店 原位置地盤凍結による地盤の水平方向応力を求める原位置試験装置
US5839317A (en) * 1996-06-14 1998-11-24 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Interior Automated becker hammer drill bounce chamber energy monitor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002188137A (ja) * 2000-12-22 2002-07-05 Nippon Kaikou Kk 地盤改良方法及び装置
JP2003129458A (ja) * 2001-07-17 2003-05-08 Masuda Giken:Kk ボーリング孔を利用した原位置での地盤の液状化および動的特性試験方法および試験装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102183622A (zh) * 2011-01-28 2011-09-14 中国科学院地质与地球物理研究所 一种新型非饱和土高压固结试验装置
CN102183622B (zh) * 2011-01-28 2013-09-11 中国科学院地质与地球物理研究所 一种非饱和土高压固结试验装置
CN114674591B (zh) * 2022-02-25 2023-03-14 成都理工大学 原状岩土体取样装置及方法

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