特許 6069761 貫入式横方向載荷試験方法および貫入式横方向載荷試験装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6069761

(24)【登録日】2017年1月13日

(45)【発行日】2017年2月1日

(54)【発明の名称】貫入式横方向載荷試験方法および貫入式横方向載荷試験装置

(51)【国際特許分類】

   E02D 1/02 20060101AFI20170123BHJP

   G01N 3/40 20060101ALI20170123BHJP

【ＦＩ】

   E02D1/02

   G01N3/40 B

【請求項の数】6

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2013-66446(P2013-66446)

(22)【出願日】2013年3月27日

(65)【公開番号】特開2014-190041(P2014-190041A)

(43)【公開日】2014年10月6日

【審査請求日】2016年1月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】506332605

【氏名又は名称】基礎地盤コンサルタンツ株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】598085906

【氏名又は名称】株式会社立川機械製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100080838

【弁理士】

【氏名又は名称】三浦 光康

(72)【発明者】

【氏名】酒井 運雄

(72)【発明者】

【氏名】前田 良刀

(72)【発明者】

【氏名】立川 日出男

(72)【発明者】

【氏名】湯川 浩則

(72)【発明者】

【氏名】奥澤 泰造

【審査官】 苗村 康造

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−２３９４４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５７−１８４１１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１４９０６６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０２Ｄ １／００〜 ３／１１５

Ｇ０１Ｎ ３／００〜 ３／６２

Ｇ０１Ｎ ３３／００〜 ３３／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロッドの先端に抵抗体を装着し、これを地中に貫入させることで深度方向に連続的な地盤情報を得る貫入式横方向載荷試験方法において、対向する上下部に鉛直面を形成し、該上下面部の鉛直面にそれぞれ土圧計、間隙水圧計あるいはこれを組み合わせたコンビネーション土圧計のいずれかの計器を装着し、前記上下面部間に緩勾配を介して凸面を形成し、該凸面に土圧計、間隙水圧計あるいはこれを組み合わせたコンビネーション土圧計のいずれかの計器を装着した抵抗体を用い、該抵抗体を地中に貫入することで前記上下部の鉛直面および凸面に装着した土圧計、間隙水圧計あるいはこれを組み合わせたコンビネーション土圧計のいずれかの計器で各種の変位制御の載荷試験を行なうことを特徴とする貫入式横方向載荷試験方法。

【請求項2】

ロッドの先端に抵抗体を装着し、これを地中に貫入させることで深度方向に連続的な地盤情報を得る貫入式横方向載荷試験装置において、前記抵抗体を対向する上下面部を鉛直面に形成し、該上下面部間に緩勾配を介して凸面が形成された抵抗体本体と、この抵抗体本体の対向する上下面部および凸面の一方あるいは両方にそれぞれ装着された土圧計、間隙水圧計あるいはこれを組み合わせたコンビネーション土圧計のいずれかの計器とから構成したことを特徴とする貫入式横方向載荷試験装置。

【請求項3】

抵抗体本体の先端部には平滑な鉛直面の下面部と同一面で、かつ背面に緩傾斜テーパが対向するように形成された貫入刃が形成されていることを特徴とする請求項２記載の貫入式横方向載荷試験装置。

【請求項4】

抵抗体本体は水平方向の断面がほぼＸ字状、双曲線状、台形状の上部輪郭形状を用いた双曲線状のブレードと、このブレードの対向する位置で、該ブレードの先端部を除く部位に設けられた平滑な上下面部および平滑な凸面とで構成されていることを特徴とする請求項２または請求項３いずれかに記載の貫入式横方向載荷試験装置。

【請求項5】

抵抗体本体の平滑な上下面部と平滑な凸面との間の平滑な緩勾配部に平滑な中間鉛直面を形成し、該部に土圧計、間隙水圧計あるいはこれを組み合わせたコンビネーション土圧計のいずれかの計器が設けられていることを特徴とする請求項２ないし請求項４いずれかに記載の貫入式横方向載荷試験装置。

【請求項6】

抵抗体本体には２個の平滑な凸部が形成され、該２個の平滑な凸部の上下部に平滑な緩勾配を介して平滑な鉛直面の上下面部が形成されていることを特徴とする請求項２ないし請求項４いずれかに記載の貫入式横方向載荷試験装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はロッドの先端に装着した抵抗体（ゾンデ）を地中に貫入させることで深度方向に連続的な地盤情報を得る貫入式横方向載荷試験方法および貫入式横方向載荷試験装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ロッドの先端部に装着した抵抗体を地中に貫入して、地盤情報を得る方法は従来から数多く用いられてきた。
特にダイラトメータと称する工法は世界的に普及している。このダイラトメータ工法の特徴は装置と操作が簡単で、堅牢であること。

【0003】

抵抗体を所定の深度まで貫入し、高圧ガスボンベから測定器とホースを介して抵抗体に内装したメンブレン背面を加圧し、前面に押し出される時の初期圧力Ｐ0、更に加圧して所定の変位（通常１．１ｍｍ）になる載荷圧力Ｐ１、ガス圧を低下させメンブレンが元に戻った時の圧力Ｐ２を測定するもので、所謂、変位制御型1段階１サイクル載荷試験であり、測定には特に高度な技術を必要としない。

【0004】

この手法より機構的に簡単なもので、種々の形状固定型抵抗体の貫入抵抗を測定するものが多い。
そのうち、我が国で最も普及しているのが所定のサンプラーを打ち込む標準貫入試験ＪＩＳ Ａ １２１９である。同様のものにコーンを貫入させる時の抵抗を測定するＪＩＳ Ａ １２２０やスクリューポイントの貫入抵抗を測定するＪＩＳ Ａ １２２１等がある。

【0005】

現在ではコーンなどの抵抗体の中に各種の計測センサーを内蔵した「学会基準ＪＧＳ １４３５」などが多くなってきている。

【0006】

この他に、本出願人が考えた精微な構造からなる地盤情報を得る調査方法等がある。
この調査方法は抵抗体の一部を加圧させて変形させるのではなく、スリップしないように抵抗体表面を粗面仕上げとし、上部ほど張り出している（ｏｒ径が大きい）緩勾配の欠損断面円錐台などを貫入させることで単調変位制御型載荷せん断試験法などがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開平３−１８９５３７号公報

【特許文献2】特開２００７−２３９４４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は以上のような従来の欠点に鑑み、ダイラトメータ工法のように高圧ガスボンベ等の重装備が不用で、軽量化や、操作も簡単に行なうことができ、地盤の深度方向の微妙な変化も捉えられ、抵抗体を貫入するだけでほぼ連続的な地盤情報をスピーディに得られる貫入式横方向載荷試験方法および貫入式横方向載荷試験装置を提供することを目的としている。

【0009】

また、本発明は抵抗体の貫入による地盤の乱れを少なくし、かつ曲がり貫入と地圧の変化を予防することができる貫入式横方法載荷試験装置を提供することを他の目的としている。

【0010】

さらに、本発明は抵抗体の体積相当の土体の移動による測定面への影響を防御できるように、抵抗体の貫入による地盤の乱れを小さくすることができる貫入式横方向載荷試験装置を提供することを他の目的としている。

【0011】

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は次の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるであろう。
ただし、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記目的を達成するために、本発明はロッドの先端に抵抗体を装着し、これを地中に貫入させることで深度方向に連続的な地盤情報を得る貫入式横方向載荷試験方法において、対向する上下部に鉛直面を形成し、該上下面部の鉛直面にそれぞれ土圧計、間隙水圧計あるいはこれを組み合わせたコンビネーション土圧計のいずれかの計器を装着し、前記上下面部間に緩勾配を介して凸面を形成し、該凸面に土圧計、間隙水圧計あるいはこれを組み合わせたコンビネーション土圧計のいずれかの計器を装着した抵抗体を用い、該抵抗体を地中に貫入することで前記上下部の鉛直面および凸面に装着した土圧計、間隙水圧計あるいはこれを組み合わせたコンビネーション土圧計のいずれかの計器で各種の変位制御の載荷試験を行なうことで貫入式横方向載荷試験方法を構成している。

【0013】

また、本発明はロッドの先端に抵抗体を装着し、これを地中に貫入させることで深度方向に連続的な地盤情報を得る貫入式横方向載荷試験装置において、前記抵抗体を対向する上下面部を鉛直面に形成し、該上下面部間に緩勾配を介して凸面が形成された抵抗体本体と、この抵抗体本体の対向する上下面部および凸面の一方あるいは両方にそれぞれ装着された土圧計、間隙水圧計あるいはこれを組み合わせたコンビネーション土圧計のいずれかの計器とで貫入式横方向載荷試験装置を構成している。

【発明の効果】

【0014】

以上の説明から明らかなように、本発明にあっては次に列挙する効果が得られる。
（１）請求項１により、上下部に鉛直面を形成し、該上下面部の鉛直面にそれぞれ土圧計、間隙水圧計あるいはこれを組み合わせたコンビネーション土圧計のいずれかの計器を装着し、前記上下面部間に緩勾配を介して凸面を形成し、該凸面に土圧計、間隙水圧計あるいはこれを組み合わせたコンビネーション土圧計のいずれかの計器を装着した抵抗体を用いるので、従来のダイラトメータ工法のように高圧ガスボンベ等の重装備が不用で、軽量化や、操作も簡単に行なうことができる。
（２）前記（１） により、抵抗体を貫入するだけで、ほぼ連続的な地盤情報をスピーディに得られるとともに、深度方向の微妙な変化も捉えることができる。
（３）請求項２も前記（１）、（２） と同様な効果が得られる。
（４）請求項３も前記（１）、（２）と同様な効果が得られるとともに、貫入刃によって地盤の乱れを少なくし、かつ曲がり貫入を防止することができる。
（５）請求項４も前記（１）、（２）、（４）と同様な効果が得られるとともに、ほぼＸ字状、双曲線状、台形状の上部輪郭形状を用いた双曲線状のブレードの先端部によって、上下面部および平滑な凸面へ貫入時の地圧が侵入するのを効率よく防止することができる。
（６）請求項５も前記（１）、（２）と同様な効果が得られるとともに、更に微小変位レベルまたは大変形を対象とした地盤物性を求めることができる。
（７）請求項６も前記（１）、（２）と同様な効果が得られるとともに、変位制御の載荷試験を、抵抗体を貫入するだけで２サイクルの繰返し載荷試験ができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明を実施するための第１の形態の説明図。

【図2】本発明を実施するための第１の形態の抵抗体の正面図。

【図3】本発明を実施するための第１の形態の抵抗体の側面図。

【図4】図２の４−４線に沿う断面図。

【図5】図２の５−５線に沿う断面図。

【図6】本発明を実施するための第１の形態の測定深度の説明図。

【図7】本発明を実施するための第１の形態の測定深度の土圧の説明図。

【図8】本発明を実施するための第２の形態の説明図。

【図9】本発明を実施するための第２の形態の抵抗体の正面図。

【図10】本発明を実施するための第２の形態の抵抗体の側面図。

【図11】図９の１１−１１線に沿う断面図。

【図12】本発明を実施するための第３の形態の説明図。

【図13】本発明を実施するための第３の形態の抵抗体の正面図。

【図14】本発明を実施するための第３の形態の抵抗体の側面図。

【図15】図１３の１５−１５線に沿う断面図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面に示す本発明を実施するための形態により、本発明を詳細に説明する。

【0017】

図１ないし図７に示す本発明を実施するための第１の形態において、１はロッド２の先端部に装着された上下面部３、３、４、４に平滑な鉛直面を形成し、該上下面部３、３、４、４の平滑な鉛直面にそれぞれ土圧計、間隙水圧計あるいはこれを組み合わせたコンビネーション土圧計のいずれかの計器５、５、５ａ、５ａを装着し、前記上下面部３、３、４、４間に平滑な緩勾配６、６、７、７を、例えば５度以下の傾斜を介して平滑な凸面８、８を形成し、該平滑な凸面８、８に土圧計、間隙水圧計あるいはこれを組み合わせたコンビネーション土圧計のいずれかの計器５ｂ、５ｂを装着した抵抗体（ゾンデ）９を地中１０に貫入することで、前記上下面部３、３、４、４の平滑な鉛直面および平滑な凸面８、８に装着した土圧計、間隙水圧計あるいはこれを組み合わせたコンビネーション土圧計のいずれかの計器５、５、５ａ、５ａ、５ｂ、５ｂで各種の変位制御の載荷試験を行なう貫入式横方向載荷試験方法および装置で、この貫入式横方向載荷試験方法および装置１は、使用するロッド２は地上設置される、従来から使用されている挿入機１１を用いて、地中１０に貫入される。

【0018】

前記抵抗体９は図２ないし図５に示すように、前記ロッド２の先端部にねじ接合状態で取付けられた荷重伝達棒１２にクッション１３、スペーサー１４を介して、中央部に荷重伝達棒貫通孔１５が形成されたほぼＸ字状、双曲線状、台形状の上部輪郭形状を用いた双曲線状、本発明の実施の形態では台形状の上部輪郭形状を用いた双曲線状のブレード１６、このブレード１６の対向する位置で、該ブレード１６の先端部を除く部位に設けた上下面部が平滑な鉛直面に形成され、該上下面部３、３、４、４間に平滑な緩勾配６、６、７、７を介して形成された平滑な凸面８、８とからなる抵抗体本体１７と、この抵抗体本体１７の下面部４、４と同一面で、かつ背面に緩傾斜１８、１８、例えば５度以下に形成された貫入刃１９、１９と、前記上下面部３、３、４、４および平滑な凸面８、８の一方あるいは両方にそれぞれ装着された土圧計、間隙水圧計あるいはこれを組み合わせたコンビネーション土圧計のいずれかの計器５、５、５ａ、５ａ、５ｂ、５ｂと、この計器５、５、５ａ、５ａ、５ｂ、５ｂに接続され、前記抵抗体本体１７に形成されたケーブルスペース２０および、前記スペーサー１４、クッション１３、ロッド２のケーブルスペース２１を通過して地上の測定器２２に接続されるケーブル２３、２３、２３、２３、２３、２３とで構成されている。

【0019】

なお、抵抗体本体１７の荷重伝達棒貫通孔１５を通った荷重伝達棒１２は貫入刃１９の頭部にねじ接合されている。

【0020】

上記構成の抵抗体９を用いた貫入式横方向載荷試験方法１を行なう場合、挿入１１でロッド２および抵抗体９を地中１０に貫入させると、ブレード１６によって、図５に示すように測定面２４、２４と直角方向に排土し、測定面２４、２４への地中応力の増加をブレード１６で防止するように貫入できる。

【0021】

また、抵抗体９の先端部の貫入刃１９、１９によって、測定面２４、２４の地盤は乱されることなく、まっすぐ地中に貫入することができる。

【0022】

図６に示すように測定深度２５を計器５ａ、５ａが通過する時の土圧Ｐ０、更に貫入して計器５ｂ、５ｂが通過する時の土圧Ｐ１、更に抵抗体９を貫入し、計器５、５が測定深度２５を通過する時の土圧Ｐ２となり、図７に示すようになる。

【0023】

試験は２ｃｍ／Sｅcで抵抗体９を地中１０に貫入しながら測定し、５０ｃｍごとに停止して、経過時間による間隙水圧の変化から有効土圧（全土圧‐間隙水圧）を求める。

【0024】

更に、必要に応じて地上の挿入機１１により、抵抗体９を上下動させることで繰り返し載荷試験を行なったり、振動載荷を行なって地盤の動的特性を求めることができる。

【0025】

[発明を実施するための異なる形態]
次に、図８ないし図１５に示す本発明を実施するための異なる形態につき説明する。なお、これらの本発明を実施するための異なる形態の説明に当って、前記本発明を実施するための第１の形態と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。

【0026】

図８ないし図１１に示す本発明を実施するための第２の形態において、前記本発明を実施するための第１の形態と主に異なる点は、上下面部３、３、４、４と平滑な凸面８、８との間に平滑な緩勾配６、６、６ａ、６ａ、７ａ、７ａ、７、７を介して平滑な中間鉛直面２６、２６、２６、２６を形成し、該平滑な中間鉛直面２６、２６、２６、２６部に土圧計、間隙水圧計あるいはこれを組み合わせたコンビネーション土圧計のいずれかの計器５ｃ、５ｃ、５ｄ、５ｄを設置できる長さの抵抗体９Ａにした点で、このような抵抗体９Ａを用いた貫入式横方向載荷試験装置方法および装置１Ａにしても、同様な作用効果が得られるとともに、更に微小変位レベルまたは大変形を対象とした地盤物性を求めることができる。

【0027】

図１２ないし図１５に示す本発明を実施するための第３の形態において、前記本発明を実施するための第１の形態と主に異なる点は、２個の平滑な凸部８、８、８、８が形成され、該２個の平滑な凸面８、８、８、８の上下部に平滑な緩勾配６、６、７、７、６、６、７、７を介して平滑な鉛直面の上下面部３、３、３ａ、３ａ、４、４を形成した抵抗体９Ｂを用いた点で、このような抵抗体９Ｂを用いた貫入式横方向載荷試験方法および装置１Ｂにしても、同様な作用効果が得られるとともに、２サイクルの繰り返し載荷試験をすることができる。

【0028】

なお、本発明の各実施の形態では上下面部３、３、４、４や凸面８、８にそれぞれ土圧計、間隙水圧計あるいはこれを組み合わせたコンビネーション土圧計のいずれかの計器を設けるものについて説明したが、本発明はこれに限らず、対向する一方にだけ土圧計、間隙水圧計あるいはこれを組み合わせたコンビネーション土圧計のいずれかの計器を設けたり、対向する面に異なる土圧計、間隙水圧計あるいはこれを組み合わせたコンビネーション土圧計のいずれかの計器を設けてもよい。

【0029】

また、前記本発明の各実施の形態では台形状の上部輪郭形状を用いた双曲線状のブレード１６を用いたが、本発明はこれに限らず、ほぼＸ字状、双曲線状のブレードを用いても良い。

【0030】

さらに、前記本発明の各実施の形態では抵抗体（ゾンデ）９の上下面部３、３、４、４に平滑な鉛直面を形成するとともに、平滑な緩勾配６、６、７、７を介して平滑な凸面８、８を形成したものについて説明したが、本発明はこれに限らず、平滑でない上下面部３、３、４、４、緩勾配６、６、７、７、凸面８、８や潤滑油や潤滑剤を塗布すると平滑になる上下面部３、３、４、４、緩勾配６、６、７、７、凸面８、８にした抵抗体（ゾンデ）９を用いても良い。

【産業上の利用可能性】

【0031】

本発明はロッドの先端部に抵抗体（ゾンデ）を装着して、地中に貫入させることで深度方向に連続的な地盤情報を得る貫入式横方向載荷試験方法および貫入式横方向載荷試験装置を行なったり、製造する産業で利用される。

【符号の説明】

【0032】

１、１Ａ、１Ｂ：貫入式横方向載荷試験方法および装置、
２、ロッド、 ３：上面部、
４：下面部、
５、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ：計器、
６、７：緩勾配、 ８：凸面、
９、９Ａ、９Ｂ：抵抗体（ゾンデ）、
１０：地中、 １１：挿入機、
１２：荷重伝達棒、 １３：クッション、
１４：スペーサー、 １５：荷重伝達棒貫通孔、
１６：ブレード、 １７：抵抗体本体、
１８：緩傾斜、 １９：貫入刃、
２０：ケーブルスペース、 ２１：ケーブルスペース、
２２：測定器、 ２３：ケーブル、
２４：測定面、 ２５：測定深度、
２６：中間鉛直面。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】