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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022081096
(43)【公開日】2022-05-31
(54)【発明の名称】地盤試料の探査装置及び探査方法
(51)【国際特許分類】
E02D 1/04 20060101AFI20220524BHJP
G01N 23/02 20060101ALI20220524BHJP
E21B 10/02 20060101ALI20220524BHJP
E21B 49/02 20060101ALI20220524BHJP
【ＦＩ】
E02D1/04
G01N23/02
E21B10/02
E21B49/02
【審査請求】未請求
【請求項の数】21
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020192423
(22)【出願日】2020-11-19
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り 公開の事実１：２０２０年７月１日に第５５回地盤工学研究発表会講演概要集のウェブサイト（ｈｔｔｐｓ：／／ｃｏｎｆｉｔ．ａｔｌａｓ．ｊｐ／ｇｕｉｄｅ／ｅｖｅｎｔ／ｊｇｓ５５／ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ／ｌｉｓｔ）に掲載 公開の事実２：２０２０年７月２２日に第５５回地盤工学研究発表会（オンライン開催（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｊｉｂａｎ．ｏｒ．ｊｐ／？ｐａｇｅ＿ｉｄ＝１３２４３））で発表
(71)【出願人】
【識別番号】501204525
【氏名又は名称】国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所
(71)【出願人】
【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
(71)【出願人】
【識別番号】511006476
【氏名又は名称】つくばテクノロジー株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】593006630
【氏名又は名称】学校法人立命館
(74)【代理人】
【識別番号】100111567
【弁理士】
【氏名又は名称】坂本 寛
(72)【発明者】
【氏名】近藤 明彦
(72)【発明者】
【氏名】松村 聡
(72)【発明者】
【氏名】水谷 崇亮
(72)【発明者】
【氏名】小濱 英司
(72)【発明者】
【氏名】森川 嘉之
(72)【発明者】
【氏名】中村 圭太
(72)【発明者】
【氏名】武政 学
(72)【発明者】
【氏名】小林 陵平
(72)【発明者】
【氏名】王 波
(72)【発明者】
【氏名】齊藤 典生
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 修一
(72)【発明者】
【氏名】劉 小軍
(72)【発明者】
【氏名】小林 泰三
【テーマコード（参考）】
2D043
2D129
2G001
【Ｆターム（参考）】
2D043AB01
2D043BA07
2D043BA10
2D043BB09
2D129GA13
2G001AA01
2G001BA11
2G001CA01
2G001LA03
2G001SA29
(57)【要約】
【課題】コアの乱れを抑えることができる地盤試料の探査装置及び探査方法を提供する。
【解決手段】地盤試料の探査装置１Ａは、コアチューブ２００を地盤Ｇに貫入させるための貫入装置２０と、地盤の、貫入されたコアチューブの周囲を環状に、コアチューブの貫入方向に掘進して地盤の探査用環状孔Ｈを掘削する掘削装置３０と、掘削された探査用環状孔の内部に配置されて、コアチューブの内部の地盤試料を探査可能な探査ユニット４０と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】地盤試料の探査装置１Ａは、コアチューブ２００を地盤Ｇに貫入させるための貫入装置２０と、地盤の、貫入されたコアチューブの周囲を環状に、コアチューブの貫入方向に掘進して地盤の探査用環状孔Ｈを掘削する掘削装置３０と、掘削された探査用環状孔の内部に配置されて、コアチューブの内部の地盤試料を探査可能な探査ユニット４０と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
コアチューブを地盤に貫入させるための貫入装置と、
前記地盤の、貫入された前記コアチューブの周囲を環状に、前記コアチューブの貫入方向に掘進して前記地盤の探査用環状孔を掘削する掘削装置と、
掘削された前記探査用環状孔の内部に配置されて、前記コアチューブの内部の地盤試料を探査可能な探査ユニットと、を備える
地盤試料の探査装置。
前記地盤の、貫入された前記コアチューブの周囲を環状に、前記コアチューブの貫入方向に掘進して前記地盤の探査用環状孔を掘削する掘削装置と、
掘削された前記探査用環状孔の内部に配置されて、前記コアチューブの内部の地盤試料を探査可能な探査ユニットと、を備える
地盤試料の探査装置。
【請求項2】
前記コアチューブは、軸心方向の少なくとも一部に前記探査ユニットで探査可能な素材で形成された探査可能領域があり、
前記探査ユニットは、前記地盤に貫入された前記コアチューブの前記探査可能領域に位置するように前記探査用環状孔に配置され、前記コアチューブの外部から前記地盤試料を探査する
請求項１に記載の地盤試料の探査装置。
前記探査ユニットは、前記地盤に貫入された前記コアチューブの前記探査可能領域に位置するように前記探査用環状孔に配置され、前記コアチューブの外部から前記地盤試料を探査する
請求項１に記載の地盤試料の探査装置。
【請求項3】
前記探査ユニットは、
前記地盤試料に探査波を放出する放出部と、
前記地盤試料により変化した前記探査波を検出する検出器と、を有する
請求項１又は２に記載の地盤試料の探査装置。
前記地盤試料に探査波を放出する放出部と、
前記地盤試料により変化した前記探査波を検出する検出器と、を有する
請求項１又は２に記載の地盤試料の探査装置。
【請求項4】
前記検出器は、前記放出部によって放出された前記探査波のうち、前記地盤試料を透過した探査波を検出する
請求項３に記載の地盤試料の探査装置。
請求項３に記載の地盤試料の探査装置。
【請求項5】
前記探査ユニットは、前記地盤に貫入された前記コアチューブを挟むように前記放出部及び前記検出器を配置し、前記コアチューブの軸心方向と一致する回転軸に対して回転させながら前記地盤試料を探査する
請求項３又は４に記載の地盤試料の探査装置。
請求項３又は４に記載の地盤試料の探査装置。
【請求項6】
前記探査波は電磁波である
請求項３～５のいずれか一項に記載の地盤試料の探査装置。
請求項３～５のいずれか一項に記載の地盤試料の探査装置。
【請求項7】
前記掘削装置は、掘削によって発生した土砂を外部に排出する排土機構を含む
請求項１～６のいずれか一項に記載の地盤試料の探査装置。
請求項１～６のいずれか一項に記載の地盤試料の探査装置。
【請求項8】
前記排土機構は、前記掘削装置の駆動と連動して動作する
請求項７に記載の地盤試料の探査装置。
請求項７に記載の地盤試料の探査装置。
【請求項9】
前記排土機構は、前記貫入方向と一致する軸に取り付けられ、前記軸に対して回転するスクリュー状のコンベアを有し、
前記軸は、前記掘削装置を駆動する動力源によって回転する
請求項８に記載の地盤試料の探査装置。
前記軸は、前記掘削装置を駆動する動力源によって回転する
請求項８に記載の地盤試料の探査装置。
【請求項10】
前記掘削装置は、端部に掘削部を有し、前記貫入方向と一致する回転軸に対して前記掘削部を回転させつつ前記貫入方向に掘進させる
請求項１～９のいずれか一項に記載の地盤試料の探査装置。
請求項１～９のいずれか一項に記載の地盤試料の探査装置。
【請求項11】
前記掘削部は、略中心に前記コアチューブの透孔が形成され、外面にビットが前記透孔の周囲に配置された掘削面を有する
請求項１０に記載の地盤試料の探査装置。
請求項１０に記載の地盤試料の探査装置。
【請求項12】
前記掘削部の前記回転軸を構成し、前記コアチューブが内部を通過可能に形成され、前記掘削部に接続されて前記掘削部とともに回転可能な第１の管をさらに備える
請求項１０又は１１に記載の地盤試料の探査装置。
請求項１０又は１１に記載の地盤試料の探査装置。
【請求項13】
前記第１の管と軸心方向を一致させて前記第１の管を覆い、内面と前記第１の管との間で前記探査ユニットを格納可能な中空空間を形成する第２の管をさらに備える
請求項１２に記載の地盤試料の探査装置。
請求項１２に記載の地盤試料の探査装置。
【請求項14】
前記第２の管を前記第１の管に対して、前記第１の管の回転を伝達せず推進力を伝達するように接合する接合部材をさらに備える
請求項１３に記載の地盤試料の探査装置。
請求項１３に記載の地盤試料の探査装置。
【請求項15】
前記第１の管と前記コアチューブとは、それぞれ、軸心方向の少なくとも一部に前記探査ユニットで探査可能な素材で形成された探査可能領域があり、
前記探査ユニットは、前記第１の管の前記探査可能領域を探査可能な位置に前記内空空間内で前記第１の管に固定され、
前記第１の管の前記探査可能領域が前記コアチューブの前記探査可能領域に重なるまで前記掘削装置が前記探査用環状孔を掘削して、前記掘削装置が停止した後に、前記探査ユニットが前記地盤試料を探査する
請求項１３又は１４に記載の地盤試料の探査装置。
前記探査ユニットは、前記第１の管の前記探査可能領域を探査可能な位置に前記内空空間内で前記第１の管に固定され、
前記第１の管の前記探査可能領域が前記コアチューブの前記探査可能領域に重なるまで前記掘削装置が前記探査用環状孔を掘削して、前記掘削装置が停止した後に、前記探査ユニットが前記地盤試料を探査する
請求項１３又は１４に記載の地盤試料の探査装置。
【請求項16】
前記貫入装置、前記掘削装置、及び、前記探査ユニットの駆動を制御する制御装置をさらに備える
請求項１～１５のいずれか一項に記載の地盤試料の探査装置。
請求項１～１５のいずれか一項に記載の地盤試料の探査装置。
【請求項17】
前記制御装置は、前記貫入装置における前記コアチューブの前記地盤への貫入の後に、前記掘削装置を駆動させて前記探査用環状孔を形成させ、前記貫入装置及び前記掘削装置の停止の後に、前記探査ユニットでの前記地盤試料の探査を行わせる
請求項１６に記載の地盤試料の探査装置。
請求項１６に記載の地盤試料の探査装置。
【請求項18】
地盤にコアチューブを貫入し、
前記地盤の、貫入された前記コアチューブの周囲を掘削して前記地盤の探査用環状孔を形成し、
形成された前記探査用環状孔に探査ユニットを挿入して前記コアチューブの内部の地盤試料を探査することで探査データを得る、ことを含む
地盤試料の探査方法。
前記地盤の、貫入された前記コアチューブの周囲を掘削して前記地盤の探査用環状孔を形成し、
形成された前記探査用環状孔に探査ユニットを挿入して前記コアチューブの内部の地盤試料を探査することで探査データを得る、ことを含む
地盤試料の探査方法。
【請求項19】
前記コアチューブは、軸心方向の少なくとも一部に前記探査ユニットで探査可能な素材で形成された探査可能領域があり、
前記探査用環状孔が少なくとも前記探査可能領域に前記探査ユニットを挿入可能な深度となるまで掘削し、前記掘削を停止してから前記探査ユニットで前記地盤試料を探査する、ことを繰り返すことを含む
請求項１８に記載の地盤試料の探査方法。
前記探査用環状孔が少なくとも前記探査可能領域に前記探査ユニットを挿入可能な深度となるまで掘削し、前記掘削を停止してから前記探査ユニットで前記地盤試料を探査する、ことを繰り返すことを含む
請求項１８に記載の地盤試料の探査方法。
【請求項20】
前記探査ユニットで前記地盤試料を探査することは、前記コアチューブの外部から前記探査可能領域を透過して探査することを含む
請求項１９に記載の地盤試料の探査方法。
請求項１９に記載の地盤試料の探査方法。
【請求項21】
掘削された前記探査用環状孔から掘削装置を取り出すことをさらに含み、
前記探査用環状孔に前記探査ユニットを挿入することは、前記掘削装置が取り出された後の前記探査用環状孔に前記探査ユニットを投下することを含む
請求項１９又は２０に記載の地盤試料の探査方法。
前記探査用環状孔に前記探査ユニットを挿入することは、前記掘削装置が取り出された後の前記探査用環状孔に前記探査ユニットを投下することを含む
請求項１９又は２０に記載の地盤試料の探査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、地盤試料の探査装置及び探査方法に関する。
【背景技術】
【0002】
地盤の物理パラメータや力学パラメータを得るために、地盤から試料（コア）を採取し、試験に用いることが一般的に行われていた。コアを得るためには、地盤にサンプラーを回転圧入し、サンプラー内の土試料をサンプラーごと地表まで引き抜いてサンプラー内からコアを取り出す。高精度に物理パラメータや力学パラメータを得るためには、乱れの少ないコアの採取が求められていた。
【0003】
しかしながら、原位置からサンプラーによるコア引き抜きやコアの運搬などによって、コアに乱れが生じる場合もある。先行する特開２０１８－１８９３７８号公報（以下、特許文献１）は、この点を考慮した地盤試料の探査方法を開示している。すなわち、特許文献１の探査方法は、地盤に地盤試料を残留させることができる形状のサンプラーを地盤に貫入するサンプラー貫入工程と、サンプラーの貫入によって形成した地盤試料を、サンプラー又はサンプラーの上方のいずれかに設けられた探査装置を用いて土中又は地表付近でＸ線探査し、長尺の地盤試料の探査データを取得する探査工程とで構成されている。
【0004】
特許文献１の探査方法におけるサンプラー貫入工程では、略中央部に透孔を有したビットが先端に取り付けられたサンプラーによって地盤にボアホールを形成する。このビットが用いられることにより、ビットにより削られなかった地盤が透孔を通過し地盤試料（コア）として残留するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１８－１８９３７８号公報
【発明の概要】
【0006】
しかしながら、一般的に、地盤を掘削すると掘削方向に応力の乱れが生じるものである。特に、特許文献１の方法で用いられるサンプラーは、コアを残留させつつコア周辺に探査装置を配置する空間を形成するものであるため、探査装置を配置するための空間を掘削する際に、探査前のコアが位置する地盤に応力の乱れが作用する場合がある。その場合、コアには乱れが含まれる場合もある。そこで、コアの乱れを抑えることができる地盤試料の探査装置及び探査方法を提供する。
【0007】
ある実施の形態に従うと、地盤試料の探査装置は、コアチューブを地盤に貫入させるための貫入装置と、地盤の、貫入されたコアチューブの周囲を環状に、コアチューブの貫入方向に掘進して地盤の探査用環状孔を掘削する掘削装置と、掘削された探査用環状孔の内部に配置されて、コアチューブの内部の地盤試料を探査可能な探査ユニットと、を備える。
【0008】
他の実施の形態に従うと、地盤試料の探査方法は、地盤にコアチューブを貫入し、地盤の、貫入されたコアチューブの周囲を掘削して地盤の探査用環状孔を形成し、形成された探査用環状孔に探査ユニットを挿入してコアチューブの内部の地盤試料を探査することで探査データを得る、ことを含む。
【0009】
更なる詳細は、後述の実施形態として説明される。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
＜１．地盤試料の探査装置及び探査方法の概要＞
【0012】
（１）実施の形態に係る地盤試料の探査装置は、コアチューブを地盤に貫入させるための貫入装置と、地盤の、貫入されたコアチューブの周囲を環状に、コアチューブの貫入方向に掘進して地盤の探査用環状孔を掘削する掘削装置と、掘削された探査用環状孔の内部に配置されて、コアチューブの内部の地盤試料を探査可能な探査ユニットと、を備える。
【0013】
貫入装置は、一例として、コアチューブに回転力と推進力とを与えることによって、コアチューブを地盤に回転圧入する。掘削装置は、一例として、先端に掘削面を有し、掘削面に回転力及び推進力を与えるように駆動することで掘進するものである。
【0014】
探査ユニットは、例えばＸ線などの探査波を被検体に対して放出し、被検体に放出することで変化した探査波を検出することによって被検体を探査するものである。
【0015】
この探査装置では、貫入装置によってコアチューブの地盤への貫入が開始された後に、掘削装置によって探査用環状孔が掘削される。貫入と掘削とは少なくとも一部が重複して行われてもよい。さらに、掘削が開始された後に探査用環状孔の内部から探査ユニットによって探査される。掘削と探査も、少なくとも一部が重複して行われてもよい。すなわち、掘削装置による探査用環状孔に先立ってコアチューブの貫入が開始される。そのため、コアチューブ内の地盤の試料への、掘進方向の先端付近の地盤の応力の乱れの影響を排することができる。そのため、探査用環状孔の掘削による応力の乱れのない地盤試料の探査データを得ることができる。
【0016】
（２）好ましくは、コアチューブは、軸心方向の少なくとも一部に探査ユニットで探査可能な素材で形成された探査可能領域があり、探査ユニットは、地盤に貫入されたコアチューブの探査可能領域に位置するように探査用環状孔に配置され、コアチューブの外部から地盤試料を探査する。これにより、コアチューブの外側からコアチューブの探査可能領域を介してコアチューブ内の地盤試料を探査することができる。そのため、コアチューブから地盤試料を取り出すことなく探査データが得られる。これにより、コアチューブから地盤試料を取り出す際に生じる地盤試料の乱れが排されるとともに、地盤から地盤試料を取り出す作業や運搬、保管の手間が不要となる。
【0017】
（３）好ましくは、探査ユニットは、地盤試料に探査波を放出する放出部と、地盤試料により変化した探査波を検出する検出器と、を有する。探査波は、非破壊で内部を検査する際に用いられるものであって、例えば、電磁波や振動、などである。これにより、被検体を非破壊にて探査して内部構造を得ることができる。
【0018】
（４）好ましくは、検出器は、放出部によって放出された探査波のうち、地盤試料を透過した探査波を検出する。これにより、探査波の透過によって地盤試料の内部を探査できる。
【0019】
（５）好ましくは、探査ユニットは、地盤に貫入されたコアチューブを挟むように放出部及び検出器を配置し、コアチューブの軸心方向と一致する回転軸に対して回転させながら地盤試料を探査する。これにより、コアチューブ内の地盤試料を複数の方向から探査することができ、立体的な構造を再現するための探査データが得られる。
【0020】
（６）好ましくは、探査波は電磁波である。これにより、探査装置に電磁波を用いて被検体を探査する探査装置を用いることができる。
【0021】
（７）好ましくは、掘削装置は、掘削によって発生した土砂を外部に排出する排土機構を含む。これにより、掘削しながら掘削によって発生した土砂を外部に排出することができる。
【0022】
（８）好ましくは、排土機構は、掘削装置の駆動と連動して動作する。これにより、掘削と同時に掘削によって発生した土砂を外部に排出することができる。
【0023】
（９）好ましくは、排土機構は、貫入方向と一致する回転軸に対して回転するスクリュー状のコンベアを含む。これにより、回転させることで掘削によって発生した土砂を装置外部まで搬送し、排出することができる。
【0024】
（１０）好ましくは、掘削装置は、端部に掘削部を有し、貫入方向と一致する回転軸に対して掘削部を回転させつつ貫入方向に掘進させる。これにより、貫入方向と一致する掘進方向に掘進して探査用環状孔を形成することができる。
【0025】
（１１）好ましくは、掘削部は、略中心にコアチューブの透孔が形成され、外面にビットが透孔の周囲に配置された掘削面を有する。これにより、コアチューブの地盤への貫入を可能にしつつ、先端で掘削が可能になる。
【0026】
（１２）好ましくは、探査装置は、掘削部の回転軸を構成し、コアチューブが内部を通過可能に形成され、掘削部に接続されて掘削部とともに回転可能な第１の管をさらに備える。これにより、コアチューブの地盤への貫入を可能にしつつ、掘削部を回転させて掘削が可能になる。
【0027】
（１３）好ましくは、探査装置は、第１の管と軸心方向を一致させて第１の管を覆い、内面と第１の管との間で探査ユニットを格納可能な中空空間を形成する第２の管をさらに備える。探査ユニットが中空空間に格納されることによって、第１の管及び第２の管を掘削に伴って探査用環状孔に挿入することで、探査ユニットが探査用環状孔に挿入されるようになる。
【0028】
（１４）好ましくは、探査装置は、第２の管を第１の管に対して、第１の管の回転を伝達せず推進力を伝達するように接合する接合部材をさらに備える。これにより、第２の管には第１の管の回転力が伝達されず、推進力が伝達される。そのため、第２の管は掘削時に回転せず、推進させることができる。
【0029】
（１５）好ましくは、第１の管とコアチューブとは、それぞれ、軸心方向の少なくとも一部に探査ユニットで探査可能な素材で形成された探査可能領域があり、探査ユニットは、第１の管の探査可能領域を探査可能な位置に内空空間内で第１の管に固定され、第１の管の探査可能領域がコアチューブの探査可能領域に重なるまで掘削装置が探査用環状孔を掘削して、掘削装置が停止した後に、探査ユニットが地盤試料を探査する。これにより、コアチューブの外側からコアチューブの探査可能領域を介してコアチューブ内の地盤試料を探査することができる。そのため、コアチューブから地盤試料を取り出すことなく探査データが得られる。これにより、コアチューブから地盤試料を取り出す際に生じる地盤試料の乱れが排されるとともに、地盤から地盤試料を取り出す作業や運搬、保管の手間が不要となる。
【0030】
（１６）好ましくは、探査装置は、貫入装置、掘削装置、及び、探査ユニットの駆動を制御する制御装置をさらに備える。これにより、探査装置での探査方法を自動化することができる。
【0031】
（１７）好ましくは、制御装置は、貫入装置におけるコアチューブの地盤への貫入の後に、掘削装置を駆動させて探査用環状孔を形成させ、貫入装置及び掘削装置の停止の後に、探査ユニットで地盤試料の探査を行わせる。これにより、上記の探査方法を自動化することができる。
【0032】
（１８）実施の形態に係る地盤試料の探査方法は、地盤にコアチューブを貫入し、地盤の、貫入されたコアチューブの周囲を掘削して探査用環状孔を形成し、形成された探査用環状孔に探査ユニットを挿入してコアチューブの内部の地盤試料を探査することで探査データを得る、ことを含む。この方法により、コアチューブ内の地盤の試料への、掘進方向の先端付近の地盤の応力の乱れの影響を排することができる。そのため、探査用環状孔の掘削による応力の乱れのない地盤試料の探査データを得ることができる。
【0033】
（１９）好ましくは、コアチューブは、軸心方向の少なくとも一部に探査ユニットで探査可能な素材で形成された探査可能領域があり、
探査方法は、探査用環状孔が少なくとも探査可能領域に探査ユニットを挿入可能な深度となるまで掘削し、掘削を停止してから探査ユニットで地盤試料を探査する、ことを繰り返すことを含む。これにより、規定の深度までの地盤試料の任意の深度の探査データや、連続的な探査データを得ることができる。
探査方法は、探査用環状孔が少なくとも探査可能領域に探査ユニットを挿入可能な深度となるまで掘削し、掘削を停止してから探査ユニットで地盤試料を探査する、ことを繰り返すことを含む。これにより、規定の深度までの地盤試料の任意の深度の探査データや、連続的な探査データを得ることができる。
【0034】
（２０）好ましくは、探査ユニットで地盤試料を探査することは、コアチューブの外部から探査可能領域を透過して探査することを含む。これにより、コアチューブから地盤試料を取り出すことなく探査データが得られる。これにより、コアチューブから地盤試料を取り出す際に生じる地盤試料の乱れが排されるとともに、地盤から地盤試料を取り出す作業や運搬、保管の手間が不要となる。
【0035】
（２１）好ましくは、探査方法は、掘削された探査用環状孔から掘削装置を取り出すことをさらに含み、探査用環状孔に探査ユニットを挿入することは、掘削装置が取り出された後の探査用環状孔に探査ユニットを投下することを含む。これにより、掘削装置とは独立した探査ユニットを用いて地盤試料の探査データを得ることができる。
【0036】
＜２．地盤試料の探査装置及び探査方法の例＞
【0037】
［第１の実施の形態］
【0038】
図１を参照して、第１の実施の形態に係る探査装置１Ａは、内管（第１の管）２１及び外管（第２の管）２２と、内管２１と外管２２との間に形成される中空空間２３と、を有する二重管構造体２を有する。
【0039】
内管２１は両端２１１，２１２が開口し、内空をコアチューブ２００が通過可能である。コアチューブ２００の外径が６０ｍｍ程度であるとき、内管２１の内径は７０ｍｍ程度である。これにより、内管２１の内空をコアチューブ２００が通過可能となる。
【0040】
外管２２は内管２１と軸心が一致しており、内周面と内管２１の外周面とで中空空間２３を形成するように内管２１を覆っている。内管２１の内径が７０ｍｍ程度であるとき、外管２２の内径は３００ｍｍ～３４０ｍｍ程度である。これにより、中空空間２３には後述する探査ユニット４０が格納可能となる。
【0041】
内管２１は、スチール鋼など、後述する掘削時の推力の伝達に耐え得る素材で形成されている。外管２２もまた、スチール鋼など、掘削された後述する探査用環状孔Ｈの土圧などに耐え得る素材で形成されている。内管２１の軸心方向Ａの少なくとも一部は、周方向にわたって電磁波を透過する素材によって探査可能領域２１３が形成されている。電磁波がＸ線である場合、探査可能領域２１３の素材は原子量が低い元素を用いた素材であって、例えば、ポリエチレン樹脂やＣＦＲＰ（カーボン／炭素繊維強化プラスチック）などである。なお、電磁波は、後述する、非破壊にてコアを探査するレーダから放出される探査波の一例である。
【0042】
また、探査装置１Ａに用いられるコアチューブ２００は、軸心方向Ａの少なくとも一部が、周方向にわたって電磁波を透過する素材によって探査可能領域２０１が形成されている。少なくとも先端は、スチール鋼など、地盤Ｇへの貫入時の推力に耐え得る素材で形成されている。探査可能領域２０１は、例えば、ポリエチレン樹脂やＣＦＲＰなどで形成されている。
【0043】
二重管構造体２は、地盤試料の探査時に、地盤Ｇに対して図１に示されたように載置される。すなわち、二重管構造体２は、内管２１及び外管２２の一方の端部を地盤Ｇに向けて地盤Ｇの表面に載荷される。このように載置された状態を、「探査時配置状態」とも称する。以降の説明での、二重管構造体２の上下は、探査時配置状態での上下と一致している。
【0044】
コアチューブ２００は、内管２１の上端２１１から挿入され、内管２１の内空を軸心方向Ａで下端２１２に向かって通過し、下端２１２から放出される。探査装置１Ａは、さらに、内管２１の下端２１２から放出されたコアチューブ２００を地盤Ｇに貫入させるための貫入装置２０を含む。
【0045】
貫入装置２０は、コアチューブ２００を地盤Ｇに貫入する、一般的な貫入装置であってよい。貫入は圧入であって、一例として回転圧入とする。この場合、貫入装置２０は、接続されたコアチューブ２００に対して回転力（トルク）を与えるモータＭ１と、推進力を与える推進部２０Ａと、を含む。
【0046】
推進部２０Ａは、例えば、モータＭ１に接続され、モータＭ１の回転力をコアチューブ２００の貫入方向Ｉに変換する機構であって、一例として、モータＭ１とギヤを介して接した、軸心方向がコアチューブ２００の貫入方向Ｉであるボールねじなどである。貫入装置２０でのコアチューブ２００の貫入方向Ｉは、内管２１の軸心方向Ａと一致している。
【0047】
貫入装置２０は、モータＭ１が回転することでコアチューブ２００を回転させ、その回転力を推進部２０Ａによって貫入方向Ｉに変換してコアチューブ２００に伝達する。これにより、コアチューブ２００は貫入方向Ｉに回転圧入される。貫入装置２０は、後述する制御装置１０と有線又は無線にて接続されて、制御装置１０から入力される制御信号に従って駆動する。
【0048】
探査装置１Ａは、さらに、掘削装置３０を含む。掘削装置３０は、地盤Ｇに貫入させたコアチューブ２００の周囲に地盤の探査用環状孔Ｈを掘削するために用いられる。探査用環状孔Ｈは、コアチューブ２００の周囲に形成される環状のボアホールである。すなわち、掘削装置３０は、貫入方向Ｉと一致する掘削方向Ｄでコアチューブ２００の周囲に探査用環状孔Ｈを掘削する。
【0049】
掘削装置３０は、掘削方向Ｄの先端に掘削部を有し、貫入方向Ｉと一致する回転軸に対して回転させつつ貫入方向Ｉに掘進させる。掘削部は、例えば、掘削面３１である。掘削面３１は、外管２２の下端２２２を閉塞するよう配置され、外管２２の断面と概ね同じサイズの円形形状である。
【0050】
掘削面３１と外管２２の下端２２２とは一体的に接合されず、外管２２に対して相対的な移動を許容するように接合されている。掘削面３１の中心、又は、略中心部分は、内管２１の下端２１２に接合されている。これにより、掘削面３１と内管２１とは一体として挙動する。言い換えると、内管２１は、掘削面３１の回転軸を構成している。
【0051】
掘削面３１の内管２１の内空部分には、コアチューブの透孔３１１が形成されている。これにより、コアチューブ２００を内管２１から掘削面３１の透孔３１１を経て地盤Ｇに貫入させることができる。
【0052】
掘削面３１の外面にはビット３２が配置されている。掘削面３１の外面は、探査時配置状態で下面である。ビット３２は、透孔３１１の周囲に配置され、一例として、１８０°などの周方向に等間隔に配置されている。また、ビット３２は、カンナ型ビットやクラッシャーなど、地盤Ｇの土質に応じて付け替え可能であってもよい。
【0053】
掘削装置３０は、さらに、駆動装置３３を含む。駆動装置３３は、後述する制御装置１０と有線又は無線にて接続されて、制御装置１０から入力される制御信号に従って駆動する。
【0054】
駆動装置３３はモータＭ１を動力源としてその回転を利用して掘削面３１を掘削方向Ｄの中心軸に対して回転させる。一例として、コアチューブ２００の貫入の終了後、モータＭ１の接続先を内管２１に切り替えることによって、モータＭ１を駆動装置３３の動力源とすることができる。この場合、駆動装置３３は、内管２１に接合されている掘削面３１、探査ユニット４０、ケース４０Ａ、及び、後述するスクリューコンベア３７Ａとともに回転する。すなわち、掘削面３１は内管２１を中心軸として回転する。その結果、掘削面３１に接した、コアチューブ２００周囲の地盤Ｇが掘削される。
【0055】
掘削装置３０は、さらに、モータＭ１の動力を利用して掘削面３１を掘削方向Ｄに推進する。すなわち、掘削装置３０は、モータＭ１の回転を推進力に変換して内管２１に伝達する。これにより、内管２１が軸心方向Ａに推進する。内管２１には掘削面３１が一体となって挙動するように結合されているため、その推進力が掘削面３１に伝達される。そのために、掘削面３１が軸心方向Ａに推進され、その結果、掘削装置３０は、軸心方向Ａに一致する掘削方向Ｄに掘進する。
【0056】
駆動装置３３は、さらに、間に複数のスラストベアリング３６を挟んで接している、内管２１の外周に形成された環状の鍔部３４、及び、外管２２の内周に形成された環状凸部３５と、を含む。これらは外管２２を内管２１に対して、内管２１の回転を伝達せず、掘削方向Ｄの推進力を伝達するように接合する接合部材の一例である。
【0057】
駆動装置３３による内管２１の回転に従って鍔部３４は回転し、スラストベアリング３６との間で、相対的に周方向の位置が変化する。さらに、スラストベアリング３６と環状凸部３５とも、相対的に周方向の位置が可変である。これにより、鍔部３４の回転の環状凸部３５への伝達は抑えられ、駆動装置３３による内管２１の回転力は外管２２に伝達しない。
【0058】
駆動装置３３によって内管２１に与えられた掘削方向Ｄの推進力によって鍔部３４は、スラストベアリング３６に軸心方向Ａの応力を与える。スラストベアリング３６は与えられた軸心方向Ａの応力を環状凸部３５へ伝達する。その結果、掘削方向Ｄの推進力が外管２２に伝達される。
【0059】
内管２１には掘削面３１が一体となって挙動するように結合されているため、掘削装置３０が探査用環状孔Ｈを掘削時には掘削面３１とともに内管２１は回転し、外管２２は回転しない。また、二重管構造体２全体が掘削方向Ｄの推進力によって掘進する。その結果、探査用環状孔Ｈの掘削時に、二重管構造体２が探査用環状孔Ｈの内部に位置するようになる。なお、鍔部３４、環状凸部３５、及び、スラストベアリング３６は、掘削方向Ｄの推進力を外管２２に伝達する機構の一例であって、回転を伝達せずに推進力を伝達する機構であれば他の機構であってもよい。
【0060】
好ましくは、スラストベアリング３６を間に挟んだ鍔部３４及び環状凸部３５は、内管２１及び外管２２の上端２１１，２２１に近い位置に設けられる。これにより、中空空間２３を大きくすることができるとともに、内部への土砂の流入を抑えることができる。
【0061】
中空空間２３には、探査ユニット４０が配置されている。探査ユニット４０は、被検体の内部を非破壊にて探査する装置であって、電磁波などの探査波を被検体に対して放出し、被検体により変化した探査波を検出することで被検体を探査するものである。探査波は、例えば電磁波であり、電磁波は、例えばＸ線である。この場合、探査ユニット４０はＣＴ探査ユニットであり、レーダであるＸ線の放出部４２及び検出器４１を有する。被検体により変化した電磁波は、例えば、被検体を透過したＸ線である。これにより、Ｘ線を利用して被検体の内部が探査、すなわちスキャンされる。探査波は電磁波の他、超音波などの振動であってもよい。その場合、レーダは振動子となり、被検体を伝播した振動を検出器によって検出する。
【0062】
放出部４２及び検出器４１は、ケース４０Ａに納められている。これにより、ケース４０Ａを防塵、防水としておくことで、放出部４２及び検出器４１への塵や水の影響を抑えることができる。
【0063】
探査ユニット４０は、放出部４２と検出器４１とを、その間の回転軸に対して全周（３６０度）又は略全周回転させながら、放出部４２と検出器４１との間に設置された被検体に対して放出部４２でＸ線を放出し、被検体を透過したＸ線を検出器４１で検出する。
【0064】
放出部４２と検出器４１とは、ケース４０Ａ内の回転台４５Ａに固定されている。回転台４５Ａは、ケース４０Ａに対しては位置が可変なようにケース４０Ａ内に配置されて、駆動部４５の駆動によって回転軸を内管２１の軸心と一致させて回転する。回転台４５Ａが回転することにより、放出部４２と検出器４１とは、ケース４０Ａから独立して回転軸を内管２１の軸心と一致させて回転する。
【0065】
ケース４０Ａ内で、放出部４２と検出器４１とは、回転軸を内管２１の軸心と一致させ、内管２１の探査可能領域２１３を挟むように取り付けられている。これにより、放出部４２で放出され探査可能領域２１３を介してコアチューブ２００内部の地盤試料を透過したＸ線は、検出器４１で検出される。
【0066】
探査ユニット４０は、さらに、放出部４２と検出器４１とを回転させるための駆動部４５を有する。駆動部４５は、動力源であるモータＭ３と、その回転を回転台４５Ａに伝達して回転させるため１つ、又は２以上のギヤなどと、を含む。駆動部４５は、後述の制御装置１０からの制御信号に従って指定された角度、モータＭ３を回転させ、その回転を回転台４５Ａに伝達する。これにより、放出部４２及び検出器４１を、指定された角度で回転させることができる。
【0067】
探査ユニット４０は、さらに、後述の制御装置１０と無線通信を行う通信機４４、及び、通信機４４が受信した制御装置１０からの制御信号に従って探査ユニット４０の制御を行うコントローラ４３を含む。通信機４４は、例えば、無線通信モジュールである。コントローラ４３の行う探査ユニット４０の制御は、探査動作を行わせるための制御、探査動作によって得られたデータの制御装置１０への送信のための制御、などを含む。
【0068】
コントローラ４３及び通信機４４もまた、ケース４０Ａに内包されている。これにより、ケース４０Ａを防塵、防水としておくことで、コントローラ４３及び通信機４４への塵や水の影響を抑えることができる。
【0069】
ケース４０Ａは内管２１に対して固定されている。そのため、放出部４２と検出器４１とは、内管２１を回転軸とし、内管２１の回転とは独立して回転する。すなわち、内管２１が回転していないときに放出部４２と検出器４１とは回転可能である。
【0070】
ケース４０Ａは内管２１に対して固定されているため、掘削装置３０によって二重管構造体２全体が掘削方向Ｄに掘進して探査用環状孔Ｈの内部に位置するのに伴って、ケース４０Ａは探査用環状孔Ｈの内部に位置するようになる。従って、探査用環状孔Ｈを掘削することは、探査用環状孔Ｈの内部に探査ユニット４０を挿入することにもなる。
【0071】
掘削装置３０はスクリューコンベア３７Ａを含む。スクリューコンベア３７Ａは、掘削によって発生した土砂を外部に排出する排土機構である。スクリューコンベア３７は、スクリュー（らせん）状の羽根の一方端が掘削面３１の裏面、他方端が外管２２の上端２２１まで連続して内管２１及び探査ユニット４０のケース４０Ａの外面に取り付けられたものである。
【0072】
排土機構は、掘削装置３０の駆動と連動して動作する。すなわち、内管２１の回転に伴って回転することによってコンベアとして機能する。スクリューコンベア３７Ａは、内管２１の回転により、掘削面３１の裏面の端部から外管２２の上端２２１の端部まで物体を搬送する。これにより、掘削面３１で地盤Ｇを掘削している際に、生じた土砂が上端２２１まで運搬（揚土）され、二重管構造体２の外部に排出（排土）される。
【0073】
探査装置１Ａは、さらに、制御装置１０を含む。制御装置１０は、プロセッサ１１とメモリ１２とを有するコンピュータで構成される。メモリ１２は、一次記憶装置であってもよいし、二次記憶装置であってもよい。メモリ１２は、プロセッサ１１によって実行されるコンピュータプログラムを記憶している。制御装置１０は、有線又は無線にて通信を行うための通信装置１３をさらに有する。
【0074】
制御装置１０は、貫入装置２０と有線又は無線にて接続されて、貫入装置２０の駆動を制御する。また、制御装置１０は、掘削装置３０と有線又は無線にて接続されて、掘削装置３０の駆動を制御する。また、制御装置１０は、探査ユニット４０の通信機４４と無線通信を行って制御信号を送信し、探査ユニット４０の駆動を制御する。また、制御装置１０は、探査ユニット４０の通信機４４と無線通信を行って、探査結果を取得する。制御装置１０がこれら装置を制御することで、ユーザ操作に頼ることなく自動で、後述する探査装置１Ａでの探査方法（図２）を実現することができる。すなわち、図２に示された、コアチューブ２００の貫入から探査ユニット４０での探査の実行までの一連の動作を全自動で行うことができる。
【0075】
探査装置１Ａでの探査方法は、図２を参照して、大きくは、ステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の３つのステップからなる。図２の例では、ステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３が１つずつ順に実行される。しかしながら、この３ステップは、少なくとも一部が重複して実行されるものであってもよい。すなわち、ステップＳ１１とステップＳ１２が同時に実行されたり、一部が重複して実行されたりしてもよい。また、ステップＳ１２とステップＳ１３も、少なくとも一部が重複して実行されるものであってもよい。また、ステップＳ１１～Ｓ１３が同時に実行されてもよい。これは、以降の実施の形態で示される探査方法でも同様である。
【0076】
図２を参照して、初めに、探査装置１Ａの二重管構造体２を探査時配置状態として、地盤試料を探査する地盤Ｇの表面に載置する。その状態で、内管２１にコアチューブ２００をセットし、貫入装置２０を接続する。
【0077】
ステップＳ１１は、地盤Ｇにコアチューブ２００を貫入する工程である。ステップＳ１１で制御装置１０は、貫入装置２０に制御信号を出力し、コアチューブ２００を地盤Ｇへ貫入させる。
【0078】
ステップＳ１１で貫入装置２０は、制御装置１０の制御に従ってモータＭ１を回転させてコアチューブ２００を回転させつつ、推進部２０Ａによって貫入方向Ｉの推進力をコアチューブ２００に与える。これにより、図２に示されたように、二重管構造体２は探査時配置状態で地盤Ｇの表面に載置された状態を維持しつつ、コアチューブ２００が内管２１の下端２１２から地盤Ｇの内部に貫入される。
【0079】
コアチューブ２００が予め規定している深度まで、つまり、予め規定している長さ、地盤Ｇに貫入されると、制御装置１０は、貫入装置２０に制御信号を出力して、貫入装置２０の駆動を停止させ、ステップＳ１１の工程が終了する。貫入の深度は、例えば、貫入装置２０による貫入の速度が規定の速度であるとすると、貫入装置２０の駆動時間などによって規定することができる。一例として、制御装置１０はステップＳ１２で駆動時間を指定して、貫入装置２０に駆動を指示する。これにより、コアチューブ２００が予め規定している深度まで地盤Ｇに貫入される。そして、これにより、コアチューブ２００内に地盤Ｇの一部が入り込み、地盤試料として用いることができるようになる。
【0080】
所定の深度までコアチューブ２００を貫入させると、二重管構造体２に対して掘削装置３０がセットされる。具体的には、内管２１の上端２１１に、掘削装置３０の駆動装置３３として利用する貫入装置２０の推進部２０Ａを接続する。
【0081】
ステップＳ１２は、地盤Ｇの、貫入されたコアチューブ２００の周囲を掘削して探査用環状孔Ｈを形成し、探査用環状孔Ｈに探査ユニット４０を挿入する工程である。ステップＳ１２で制御装置１０は、掘削装置３０に制御信号を出力して掘削装置３０を駆動させ、探査用環状孔Ｈを掘削させる。
【0082】
ステップＳ１２で掘削装置３０の駆動装置３３は、制御装置１０の制御信号に従って駆動する。すなわち、駆動装置３３は、推進部２０ＡによるモータＭ１の回転を利用して内管２１を回転させつつ、モータＭ１の回転から得られた推進力を内管２１に伝達させる。これにより、一体で挙動するように内管２１に当接された掘削面３１は地盤Ｇを掘削しながら、内管２１の軸心方向Ａに一致する掘削方向Ｄに掘進する。これにより、貫入されたコアチューブ２００の周囲に探査用環状孔Ｈが形成される。また、探査用環状孔Ｈが形成されると同時に、探査ユニット４０が探査用環状孔Ｈ内に挿入される。
【0083】
探査用環状孔Ｈが予め規定している深度まで形成されると、制御装置１０は、掘削装置３０に制御信号を出力して掘削装置３０の駆動を停止させ、ステップＳ１２の工程が終了する。探査用環状孔Ｈの深度もまた、例えば、掘削装置３０による掘削の速度が規定の速度であるとすると、掘削装置３０の駆動時間などによって規定することができる。一例として、制御装置１０はステップＳ１２で駆動時間を指定して、掘削装置３０に駆動を指示する。これにより、予め規定している深度まで探査用環状孔Ｈに形成される。
【0084】
予め規定されている探査用環状孔Ｈの深度は、内管２１の探査可能領域２１３が、貫入されているコアチューブ２００の探査可能領域２０１に重なる深さである。これにより、内管２１の外部から放出部４２によって放出されるＸ線がコアチューブ２００の探査可能領域２０１を透過してコアチューブ２００内の地盤試料に放出される。また、コアチューブ２００内の地盤試料を透過したＸ線が、コアチューブ２００の探査可能領域２０１及び内管２１の探査可能領域２１３を透過して検出器４１で検出される。探査可能領域２１３が、貫入されているコアチューブ２００の探査可能領域２０１に重なるような内管２１の位置を、以降の説明において探査位置という。探査位置は、探査可能領域２１３の少なくとも一部が探査可能領域２０１に重なっていればよい。ステップＳ１２で所定の深度まで探査用環状孔Ｈを形成することによって、探査ユニット４０が探査位置まで挿入される。
【0085】
ステップＳ１３は、コアチューブ２００の内部の地盤試料を探査することで探査データを得る工程である。ステップＳ１３で制御装置１０は、探査ユニット４０での探査を行わせる。
【0086】
ステップＳ１３で探査ユニット４０のコントローラ４３は、制御装置１０からの制御信号に従って駆動部４５を駆動させて、放出部４２及び検出器４１をコアチューブ２００の探査可能領域２０１及び内管２１の探査可能領域２１３の周りで回転させながら探査を行わせる。これにより、探査位置におけるコアチューブ２００内の試料が探査される。
【0087】
好ましくは、ステップＳ１３で得られた探査データは、探査ユニット４０の通信機４４によって制御装置１０に送信される。これにより、制御装置１０から探査データを得ることができる。
【0088】
この探査方法では、ステップＳ１２の探査用環状孔Ｈの掘削に先立ってステップＳ１１でコアチューブ２００を地盤Ｇに貫入させる。掘削面３１を用いて探査用環状孔Ｈを掘削する際には、特に、掘削方向Ｄの先端付近の地盤Ｇの応力の乱れが生じるものであるところ、先だってコアチューブ２００が貫入されているため、コアチューブ２００内の地盤Ｇの試料への応力の乱れの影響を排することができる。すなわち、この探査方法では、探査用環状孔Ｈの掘削による応力の乱れのない地盤試料の探査データを得ることができる。
【0089】
好ましくは、この探査方法では、上記のステップＳ１２，Ｓ１３が、図３に示されたように、ステップＳ１１でコアチューブ２００が貫入された深度に応じて繰り返される。ステップＳ１１でコアチューブ２００が貫入される深度は、探査データが必要な深度に対応した深度である。
【0090】
すなわち、ステップＳ１２の探査位置におけるステップＳ１３の探査が終了すると、図３を参照して、ステップＳ１４は、ステップＳ１２と同様の、地盤Ｇの、貫入されたコアチューブ２００の周囲を掘削して探査用環状孔Ｈを形成し、探査用環状孔Ｈに探査ユニット４０を挿入する工程である。また、ステップＳ１５は、ステップＳ１３と同様の、コアチューブ２００の内部の地盤試料を探査することで探査データを得る工程である。ステップＳ１２，Ｓ１３に相当する工程が繰り返されることによって、必要な深度まで地盤Ｇの連続的な探査データが得られる。
【0091】
＜変形例＞
【0092】
なお、貫入装置２０、掘削装置３０、及び、探査ユニット４０の少なくとも１つはユーザ操作を受け付ける操作部を有し、ユーザ操作に従って駆動してもよい。すなわち、貫入装置２０は、ユーザ操作に従って接続されたコアチューブ２００を地盤Ｇに貫入してもよい。また、掘削装置３０の駆動装置３３は、ユーザ操作に従って掘削面３１を回転させて、探査用環状孔Ｈを掘削してもよい。また、探査ユニット４０の駆動部４５は、ユーザ操作に従って、放出部４２と検出器４１とを回転させてもよい。さらに、回転角度の指定や、探査のタイミングの指定を受け付けてもよい。これにより、制御装置１０を簡素化、又は、省略することができる。なお、これは、以降の実施の形態に係る探査装置１Ｂ，１Ｃでも同様とする。
【0093】
［第２の実施の形態］
探査装置は、上記の３工程を含む探査方法が実現できるものであれば、具体的な構成は探査装置１Ａのものに限定されない。例えば、図４に示された、第２の実施の形態に係る探査装置１Ｂであってもよい。この探査装置１Ｂであっても、図２、図３に示された、上記の３工程を含む探査方法が実現できる。
探査装置は、上記の３工程を含む探査方法が実現できるものであれば、具体的な構成は探査装置１Ａのものに限定されない。例えば、図４に示された、第２の実施の形態に係る探査装置１Ｂであってもよい。この探査装置１Ｂであっても、図２、図３に示された、上記の３工程を含む探査方法が実現できる。
【0094】
図４において、図１の探査装置１Ａと同じ構成には同じ参照符号が付され、同一の構成は一部、省略されている。以降の説明において、共通する構成についての重複する説明は省略し、探査装置１Ａと比較しながら、主に探査装置１Ａと相違する点を示す。
【0095】
探査装置１Ｂでは、駆動装置３３は動力源となるモータＭ２を含む。掘削面３１に対して、内管２１及び外管２２ともに接合されておらず、相対的な位置が可変である。従って、モータＭ２の回転力は駆動装置３３によって掘削面３１に伝搬され、内管２１には伝搬されない。すなわち、探査装置１Ｂは、探査用環状孔Ｈを掘削時に内管２１は回転しない。
【0096】
内管２１及び外管２２は、上板２２Ａ及び下板２２Ｂで、それぞれ、外管２２の上端２２１と対応する位置の内管２１、及び、内管２１の下端２１２と外管２２の対応する位置が固定され、外管２２が閉塞されている。これにより、内管２１及び外管２２は一体となって挙動するとともに、その間に形成される中空空間２３が上板２２Ａ及び下板２２Ｂによって仕切られている。これにより、中空空間２３への土砂の流入を抑えることができる。
【0097】
なお、モータＭ２の回転力は、下板２２Ｂを経由して外管２２には伝搬される。外管２２に伝搬した回転力は、上板２２Ａを経由して内管２１を通じて貫入装置２０まで伝達される。貫入装置２０が回転しないよう掘削時に固定されることによって、外管２２は、貫入装置２０から反力を得ることができる。これにより、探査装置１Ｂは、探査用環状孔Ｈを掘削時に外管２２も回転しない。
【0098】
中空空間２３には、内管２１に対して、軸心方向Ａを回転軸と一致させて回転可能に探査ユニット４０が配置されている。放出部４２と検出器４１とは、回転台４５Ａに接続されている。回転台４５Ａは、さらに、内管２１に接続されている。回転台４５Ａは、内管２１に位置が可変であって、軸心方向Ａを回転軸と一致させて回転する。これにより、回転台４５Ａに接続された放出部４２と検出器４１とが内管２１の周囲を回転するようになる。
【0099】
掘削装置３０は、貫入装置２０から得られた推進力を外管２２に伝達する。外管２２は、受けた推進力を、下板２２Ｂを経由して掘削面３１に伝達する。これにより、掘削面３１が掘削方向Ｄに推進される。その結果、掘削装置３０は、軸心方向Ａに一致する掘削方向Ｄに掘進する。
【0100】
探査装置１Ｂの掘削装置３０は、排土機構の一例として排土管３７Ｂを含む。排土管３７Ｂの下端３７２は、掘削面３１の裏面と下板２２Ｂとで挟まれた空間に位置している。掘削面３１の裏面と下板２２Ｂとで挟まれた空間には、掘削面３１によって掘削された土砂が入り込む。その空間に排土管３７Ｂの下端３７２が位置していることで、下端３７２から排土管３７Ｂ内に土砂が入り込む。
【0101】
排土管３７Ｂは下板２２Ｂを経て中空空間２３を探査ユニット４０と干渉しない位置で、上板２２Ａに達するまで延びている。排土管３７Ｂの上端３７１には、図示しない排土装置が接続されて、管内を吸引する。これにより、下端３７２から排土管３７Ｂ内に入り込んだ土砂が上端３７１まで吸引（揚土）され、上端３７１から探査装置１Ｂ外に排出（排土）される。
【0102】
好ましくは、排土管３７Ｂは、探査ユニット４０が駆動中に、回転する探査ユニット４０と干渉しない機構を有する。一例として、排土管３７Ｂは、探査ユニット４０のケース４０Ａと干渉する中央部３７Ｂ１が、排土管３７Ｂから取り外し可能な構造を有する。中央部３７Ｂ１は回転台４５Ａに接続されて、探査ユニット４０の回転時にケース４０Ａとの位置関係を保って内管２１を回転軸として回転する。
【0103】
これにより、排土管３７Ｂを中空空間２３において、探査ユニット４０の回転時にケース４０Ａと干渉する位置に配置することができる。その結果、中空空間２３を小さくすることができ、装置全体の小型につながる。
【0104】
なお、探査装置１Ｂは内管２１を有しない構造であってもよい。この場合、内管２１の探査ユニット４０を配置する位置には、下板２２Ｂと同様の板部材が接続され、その板材に回転台４５Ａが設置される。また、好ましくは、掘削面３１付近に、中空空間２３への土砂の流入を防止するための板材などが設けられる。
【0105】
［第３の実施の形態］
掘削装置３０の他の例として、図５に示された、探査装置１Ｃでは、掘削装置３０は、掘削部に相当するオーガビット３２Ａを先端に有するスパイラルオーガ３７Ｃを用いる。スパイラルオーガ３７Ｃの回転軸はコアチューブ２００が通過可能な中空３７Ｄを有する。スパイラルオーガ３７Ｃは、排土機構となる、回転軸に取り付けられたスクリュー状のコンベアを有したオーガである。スパイラルオーガ３７Ｃに駆動装置３３を接続して回転させることにより、貫入されたコアチューブ２００の周囲に探査用環状孔Ｈを掘削することができるとともに、生じた土砂を探査装置１Ｃ外に排土することができる。
掘削装置３０の他の例として、図５に示された、探査装置１Ｃでは、掘削装置３０は、掘削部に相当するオーガビット３２Ａを先端に有するスパイラルオーガ３７Ｃを用いる。スパイラルオーガ３７Ｃの回転軸はコアチューブ２００が通過可能な中空３７Ｄを有する。スパイラルオーガ３７Ｃは、排土機構となる、回転軸に取り付けられたスクリュー状のコンベアを有したオーガである。スパイラルオーガ３７Ｃに駆動装置３３を接続して回転させることにより、貫入されたコアチューブ２００の周囲に探査用環状孔Ｈを掘削することができるとともに、生じた土砂を探査装置１Ｃ外に排土することができる。
【0106】
スパイラルオーガ３７Ｃの中空３７Ｄを介して先端にビット３２Ｂを取り付け可能である。ビット３２Ｂも駆動装置３３を接続して回転させることにより、中空３７Ｄの真下も掘削可能である。
【0107】
探査装置１Ｃでの探査方法について、図６～図８を用いて説明する。図６を参照して、初めに、スパイラルオーガ３７Ｃにビット３２Ｂを取り付ける。ステップＳ２１で、スパイラルオーガ３７Ｃとビット３２Ｂとの双方を駆動装置３３に接続し、これらを用いて地盤Ｇを掘削する。所定の深度まで掘削すると、ステップＳ２２で駆動装置３３を停止して、ビット３２Ｂをスパイラルオーガ３７Ｃから引き抜く。
【0108】
ビット３２Ｂが引き抜かれたスパイラルオーガ３７Ｃの中空３７Ｄに、コアチューブ２００をセットする。図７を参照して、ステップＳ２３でコアチューブ２００に貫入装置２０を接続し、貫入装置２０によって地盤Ｇに貫入させる。
【0109】
コアチューブ２００が貫入した後、ステップＳ２４でスパイラルオーガ３７Ｃを駆動装置３３に接続し、スパイラルオーガ３７Ｃで地盤Ｇを掘削する。これにより、貫入されたコアチューブ２００の周囲の地盤が掘削される。
【0110】
図８を参照して、コアチューブ２００の周囲の地盤が掘削された後、ステップＳ２５でスパイラルオーガ３７Ｃを地盤Ｇより引き上げる。これにより、コアチューブ２００の周囲に探査用環状孔Ｈが形成される。その後、ステップＳ２６で地表から探査用環状孔Ｈに探査ユニット４０を投下し、コアチューブ２００の外部から内部の地盤試料を探査する。
【0111】
第３の実施の形態に係る探査装置１Ｃでも、探査用環状孔Ｈの掘削に先立ってコアチューブ２００を地盤Ｇに貫入させる。そのため、コアチューブ２００内の地盤Ｇの試料への応力の乱れの影響を排することができる。すなわち、この探査装置１Ｃであっても、上記した探査装置１Ａ，１Ｂと同様に探査用環状孔Ｈの掘削による応力の乱れのない地盤試料の探査データを得ることができる。
【0112】
また、探査装置１Ｃでは、一体化されていない探査ユニット４０を用いることができる。そのため、既存の探査ユニットを用いることができるとともに、探査ユニットの交換も容易に行うことができる。
【0113】
＜３．付記＞
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【符号の説明】
【0114】
１Ａ ：探査装置
１Ｂ ：探査装置
１Ｃ ：探査装置
２ ：二重管構造体
１０ ：制御装置
１１ ：プロセッサ
１２ ：メモリ
１３ ：通信装置
２０ ：貫入装置
２０Ａ ：推進部
２１ ：内管
２２ ：外管
２２Ａ ：上板
２２Ｂ ：下板
２３ ：中空空間
３０ ：掘削装置
３１ ：掘削面
３２Ａ ：オーガビット
３２Ｂ ：ビット
３３ ：駆動装置
３４ ：鍔部
３５ ：環状凸部
３６ ：スラストベアリング
３７ ：スクリューコンベア
３７Ａ ：スクリューコンベア
３７Ｂ ：排土管
３７Ｂ１ ：中央部
３７Ｃ ：スパイラルオーガ
３７Ｄ ：中空
４０ ：探査ユニット
４０Ａ ：ケース
４１ ：検出器
４２ ：放出部
４３ ：コントローラ
４４ ：通信機
４５ ：駆動部
４５Ａ ：回転台
２００ ：コアチューブ
２０１ ：探査可能領域
２１１ ：上端
２１２ ：下端
２１３ ：探査可能領域
２２１ ：上端
２２２ ：下端
３１１ ：透孔
３７１ ：上端
３７２ ：下端
Ａ ：軸心方向
Ｄ ：掘削方向
Ｇ ：地盤
Ｈ ：探査用環状孔
Ｉ ：貫入方向
Ｍ１ ：モータ
Ｍ２ ：モータ
Ｍ３ ：モータ
１Ｂ ：探査装置
１Ｃ ：探査装置
２ ：二重管構造体
１０ ：制御装置
１１ ：プロセッサ
１２ ：メモリ
１３ ：通信装置
２０ ：貫入装置
２０Ａ ：推進部
２１ ：内管
２２ ：外管
２２Ａ ：上板
２２Ｂ ：下板
２３ ：中空空間
３０ ：掘削装置
３１ ：掘削面
３２Ａ ：オーガビット
３２Ｂ ：ビット
３３ ：駆動装置
３４ ：鍔部
３５ ：環状凸部
３６ ：スラストベアリング
３７ ：スクリューコンベア
３７Ａ ：スクリューコンベア
３７Ｂ ：排土管
３７Ｂ１ ：中央部
３７Ｃ ：スパイラルオーガ
３７Ｄ ：中空
４０ ：探査ユニット
４０Ａ ：ケース
４１ ：検出器
４２ ：放出部
４３ ：コントローラ
４４ ：通信機
４５ ：駆動部
４５Ａ ：回転台
２００ ：コアチューブ
２０１ ：探査可能領域
２１１ ：上端
２１２ ：下端
２１３ ：探査可能領域
２２１ ：上端
２２２ ：下端
３１１ ：透孔
３７１ ：上端
３７２ ：下端
Ａ ：軸心方向
Ｄ ：掘削方向
Ｇ ：地盤
Ｈ ：探査用環状孔
Ｉ ：貫入方向
Ｍ１ ：モータ
Ｍ２ ：モータ
Ｍ３ ：モータ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】