特許 7107774 地盤試料のサンプリング方法及びサンプリング装置

(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】

(24)【登録日】2022-07-19

(45)【発行日】2022-07-27

(54)【発明の名称】地盤試料のサンプリング方法及びサンプリング装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 1/08 20060101AFI20220720BHJP

   E21B 25/08 20060101ALI20220720BHJP

   E02D 1/04 20060101ALI20220720BHJP

   E02D 3/115 20060101ALI20220720BHJP

【ＦＩ】

G01N1/08 F

E21B25/08

E02D1/04

E02D3/115

G01N1/08 G

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2018136312

(22)【出願日】2018-07-20

(65)【公開番号】P2020012771

(43)【公開日】2020-01-23

【審査請求日】2021-04-22

(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

(74)【代理人】

【識別番号】100194261

【弁理士】

【氏名又は名称】栢原 崇行

(72)【発明者】

【氏名】酒井 運雄

(72)【発明者】

【氏名】湯川 浩則

(72)【発明者】

【氏名】立川 日出男

(72)【発明者】

【氏名】奥沢 泰造

【審査官】高田 亜希

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０３６２９０８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－２２７０２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１７６４４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０５３３８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６０－１００７３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－００３８６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ １／００ － １／４４

Ｅ２１Ｂ １／００ －４９／１０

Ｅ０２Ｄ １／００ － ３／１１５

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

地盤試料を採取する土中に、加温及び冷却が可能な熱源ユニット及び試料引き抜き部材を挿入する熱源ユニット挿入工程と、該熱源ユニット挿入工程で挿入した前記熱源ユニットを冷却し、この熱源ユニットの周囲の地盤試料を凍結させる地盤試料凍結工程と、該地盤試料凍結工程後に前記熱源ユニットを加温し、凍結した地盤試料の一部を融解させる加温工程と、凍結した地盤試料から熱源ユニットを引き抜く熱源ユニット引き抜き工程と、熱源ユニット引き抜き工程後に凍結した地盤試料を試料引き抜き部材により土中から引き抜き、凍結した地盤試料をコアリングせずに採取する地盤試料採取工程とで構成され、前記熱源ユニットは、地盤試料を冷却する冷却流体が流れる複数個の主流体管と、地盤試料を加温する加温流体が流れる１対の副流体管とで構成され、前記複数個の主流体管と前記１対の副流体管は、平面視において略半円弧形状又は略山型形状となるように配置され、前記１対の副流体管が正面視において主流体管の外側に配置される地盤試料のサンプリング方法。

【請求項2】

前記熱源ユニット挿入工程は、ボーリングされたボーリング孔の孔底に熱源ユニットを挿入することを特徴とする請求項１に記載の地盤試料のサンプリング方法。

【請求項3】

前記主流体管には、その内部を平面視において２分割するとともに、下部に流体通過部を備える仕切り壁を備え、複数個の主流体管にそれぞれ流体の往路と復路を形成した特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の地盤試料のサンプリング方法。

【請求項4】

前記仕切り壁には、上下の温度差を少なくするための温度調節穴が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の地盤試料のサンプリング方法。

【請求項5】

前記熱源ユニットの外側部分には、断熱材が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の地盤試料のサンプリング方法。

【請求項6】

土中に挿入され地盤試料を採取する地盤試料のサンプリング装置であって、土中に挿入可能で地盤試料を冷却する冷却流体が流れる複数個の主流体管及び地盤試料を加温する加温流体が流れる１対の副流体管を備える熱源ユニットと、凍結した地盤試料を引き抜く試料引き抜き部材を備え、前記熱源ユニットは、複数個の主流体管に冷却流体を供給し、この熱源ユニットの周囲の地盤試料を凍結させることができるとともに、前記副流体管に加温流体を供給し、地盤試料の外周部の一部を加温することができ、
前記複数個の主流体管と前記１対の副流体管は、平面視において略半円弧形状又は略山型形状となるように配置され、前記１対の副流体管が両端部に配置される地盤試料のサンプリング装置。

【請求項7】

前記主流体管には、その内部を平面視において２分割するとともに、下部に流体通過部を備える仕切り壁を備え、複数個の主流体管にそれぞれ流体の往路と復路を形成した特徴とする請求項６に記載の地盤試料のサンプリング装置。

【請求項8】

前記仕切り壁には、上下の温度差を少なくするための温度調節穴が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の地盤試料のサンプリング装置。

【請求項9】

前記熱源ユニットの外側部分には、断熱材が設けられていることを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれかに記載の地盤試料のサンプリング装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は地盤物性情報の試験試料を採取するための地盤試料のサンプリング方法及びサンプリング装置に関する。

【背景技術】

【0002】

通常、力学試験用の供試体は円柱状であり、１種類の試験あたり複数本必要である。また、乱さない試料採取用のボーリング孔径は４～５インチで、この孔内を引き揚げることが出来る凍土柱から複数本の供試体を効率的に採取するためには、上下端部を除く凍土柱の主要部は略同じ大きさで略円形になるようにする。

【0003】

地下水面下の砂質地盤などの乱さない試料採取は、採取時に土粒子の接触状態が変わる等の乱れが生じること、採取試料を地中から引き上げるときの脱落が生じること、緩い砂地盤では採取後に形状保持ができないで自壊し供試体の作成ができないこと等の課題に対して、間隙水を凍結させて固化してから採取する工法が用いられてきた。

【0004】

間隙水を凍結させ、固化してから採取する工法として、初期段階でよく用いられてきた方法は、採取地盤のボーリング孔内に、密閉底の凍結外管を挿入し、この中に開底注入管を挿入して、その上部から低温流体を注入し、下端から排出して周囲の地盤と熱交換して凍土を造成しながら凍結外管内を上昇して地上に排出するという方法が知られている。

【0005】

このようにして造成された凍土は先端部が膨らんだ柱状なので小規模な地表面近くの場合にのみ用いることができ、このような場合以外においては凍土柱を引抜くことは困難である。そこで、これまでに以下のような技術開発が進められてきた。代表的な事例を以下に示す。

【0006】

特許文献１は、採取したい地層の上面まで大口径で掘削し、その中心部に小径の削孔、凍結管挿入、低温流体の注入工程により 凍土柱を造成したら凍土柱の外周を大型機械でコアリング後に凍結管と一緒に引き揚げて、円柱状の試験供試体を多数採取するものである。

【0007】

特許文献２は、大径のコアリング工程を省略するため、始めに小径のボーリングをして凍結管を設置し、大きな凍土塊を造成後に地表から試料サンプリング用のボーリングを凍結管の周囲で行い、凍土をコアリングして試験供試体を採取する工法である。そのため、大型の削孔機は必要ないが見えない地中の凍土塊に対し高価な凍土の現地でのコアリングを多数行ってから採取試料の評価をしている。このような工法は、最も一般的に行われている。

【0008】

特許文献３は、小径の自己掘削式凍結管の設置により地盤の乱れ領域を小さく することで造成凍土量を少なくすることが出来る工法であるが、実質、凍土塊の外周をコアリングして凍結管と一緒に引き上げることになるので、通常より大型の掘削機が必要とするケースが多い。

【0009】

特許文献４は、さらに造成凍土を効率的に活用するため、凍結管内に連結したＵ字管を２系統、左右半周に配して、これに低温流体を注入して偏芯凍土柱とすることで、より大きな径の供試体を経済的に採取できる工法であるが、特許文献３と同様の削孔機が必要とするケースが多い。

【0010】

このように、これらの文献に記載されたサンプリング方法又はサンプリング装置では、凍土柱を採取するためにコアリングを行ったり、重機を用いる必要があり、容易に凍土柱を採取することができなかった。
また、凍土柱の造成に時間と費用を要するものであった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【文献】特開昭６０－１００７３７号公報

【文献】特開昭６１－２５１７４２号公報

【文献】特開平０７－１２７３６８号公報

【文献】特開平０９－３８６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

本発明は以上のような従来の欠点に鑑み、凍結した地盤試料（凍土柱）をコアリングレス、重機レスで採取できるとともに、凍土柱の造成に要する時間と費用を削減できる地盤試料のサンプリング方法及びサンプリング装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の地盤試料のサンプリング方法は、地盤試料を採取する土中に、加温及び冷却が可能な熱源ユニット及び試料引き抜き部材を挿入する熱源ユニット挿入工程と、該熱源ユニット挿入工程で挿入した前記熱源ユニットを冷却し、この熱源ユニットの周囲の地盤試料を凍結させる地盤試料凍結工程と、該地盤試料凍結工程後に前記熱源ユニットを加温し、凍結した地盤試料の一部を融解させる加温工程と、凍結した地盤試料から熱源ユニットを引き抜く熱源ユニット引き抜き工程と、熱源ユニット引き抜き工程後に凍結した地盤試料を試料引き抜き部材により土中から引き抜き、凍結した地盤試料をコアリングせずに採取する地盤試料採取工程とで構成され、前記熱源ユニットは、地盤試料を冷却する冷却流体が流れる複数個の主流体管と、地盤試料を加温する加温流体が流れる１対の副流体管とで構成され、前記複数個の主流体管と前記１対の副流体管は、平面視において略半円形状となるように配置され、前記１対の副流体管が両端部に配置されることを特徴とする。

【0014】

請求項２に記載の地盤試料のサンプリング方法の前記熱源ユニット挿入工程は、ボーリングされたボーリング孔の孔底に熱源ユニットを挿入することを特徴とする。

【0015】

請求項３に記載の地盤試料のサンプリング方法の前記主流体管は、角管を用い、この角管の内部を平面視対角線上に２分割するとともに、下部に流体通過部を備える仕切り壁を備え、複数個の主流体管にそれぞれ流体の往路と復路を形成した特徴とする。

【0016】

請求項４に記載の地盤試料のサンプリング方法の前記仕切り壁には、上下の温度差を少なくするための温度調節穴が設けられていることを特徴とする。
請求項５に記載の地盤試料のサンプリング方法の前記熱源ユニットの外側部分には、断熱材が設けられていることを特徴とする。

【0017】

請求項６に記載の地盤試料のサンプリング装置は、地盤試料を採取する土中に挿入可能で、地盤試料を冷却する冷却流体が流れる複数個の主流体管及び地盤試料を加温する加温流体が流れる１対の副流体管を備える熱源ユニットと、該熱源ユニットの複数個の主流体管に冷却流体を供給し、この熱源ユニットの周囲の地盤試料を凍結させる地盤試料凍結手段と、前記副流体管に加温流体を供給し、地盤試料の外周部の一部を加温する地盤試料加温手段と、凍結した地盤試料を引き抜く試料引き抜き部材で構成され、前記複数個の主流体管と前記１対の副流体管は、平面視において略半円形状となるように配置され、前記１対の副流体管が両端部に配置されることを特徴とする。

【0018】

請求項７に記載の地盤試料のサンプリング装置の前記主流体管は、角管を用い、この角管の内部を平面視対角線上に２分割するとともに、下部に流体通過部を備える仕切り壁を備え、複数個の主流体管にそれぞれ流体の往路と復路を形成した特徴とする。

【0019】

請求項８に記載の地盤試料のサンプリング装置の前記仕切り壁には、上下の温度差を少なくするための温度調節穴が設けられていることを特徴とする。
請求項９に記載の地盤試料のサンプリング装置の前記熱源ユニットの外側部分には、断熱材が設けられていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0020】

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及び請求項６に記載された各発明においては、凍結管周囲の地盤試料を略逆錐台状や略円柱型に凍結させるので、凍結した地盤試料の引揚抵抗力が大きくなることを防止でき、容易に地盤試料を引き抜くことができる。
そのため、工期の短縮と工費の節減、凍土コアリング用の大型設備と高度な技術が不要になり、容易に地盤試料のサンプリングを行うことができる。
（２）また、凍結した地盤試料の周囲をコアリングせずに地盤試料を引き抜くことができる。
すなわち、地盤凍結は、凍結管からの凍土厚が厚くなると等比級数的に工期と工費が増大する。このようにして造成した凍土を採取するために、従来工法では引抜くことができなかったので、高価な外周部凍土をコアリングして捨てて、その中の凍土柱部分のみを採取していたが、逆錐台状凍土塊を造成することで、造成した全ての凍土をコアリングせずに採取できるようになる。
したがって、造成した凍土塊すべてを採取できるので、造成凍土量に対して、凍結サンプリングの目的に使用できる凍土量の比率が飛躍的に向上させることができる。
（３）請求項２に記載された発明も、前記（１）～（２）と同様な効果が得られる
（４）請求項３及び請求項７に記載された各発明も、前記（１）～（３）と同様な効果が得られるとともに、効率よく冷却流体を循環させることができる。
（５）請求項４及び請求項８に記載された各発明も、前記（１）～（３）と同様な効果が得られると共に、効率よく冷却することができる。
（６）請求項５及び請求項９に記載された各発明も、前記（１）～（５）と同様な効果が得られると共に、効率よく試験試料を採取できる地盤試料を採取することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

図１乃至図１０は本発明の第１の実施形態を示す説明図である。
図１１乃至図１４は本発明の第２の実施形態を示す説明図である。

【図1】第１実施形態の地盤試料のサンプリング方法の工程図。

【図2】第１実施形態の地盤試料のサンプリング装置の正面図。

【図3】熱源ユニットの正面図。

【図4】図３の４－４線断面図。

【図5】主流体管の平面図。

【図6】図５の６－６線断面図。

【図7】地盤試料凍結工程の説明図。

【図8】加温工程の説明図。

【図9】熱源ユニット引き抜き工程の説明図。

【図10】地盤試料採取工程の説明図。

【図11】第２実施形態の地盤試料のサンプリング方法の工程図。

【図12】第２実施形態の地盤試料のサンプリング装置の正面図。

【図13】熱源ユニットの正面図。

【図14】図１３の１４－１４線断面図。

【発明を実施するための形態】

【0022】

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。

【0023】

図１乃至図１０に示す本発明を実施するための第１の形態において、１は地盤の液状化強度や動的変形係数などを求めるための特性値を求める地盤試料のサンプリング方法である。

【0024】

この地盤試料のサンプリング方法１は、図１に示すように、地盤試料２を採取する土中に加温及び冷却が可能な熱源ユニット３及び試料引き抜き部材４を挿入する熱源ユニット挿入工程５と、該熱源ユニット挿入工程５で挿入した前記熱源ユニット３を冷却し、この熱源ユニット３の周囲の地盤試料２を凍結させる地盤試料凍結工程６と、地盤試料凍結工程６後に前記熱源ユニット３を加温し、凍結した地盤試料２の一部を融解させる加温工程７と、凍結した地盤試料２から熱源ユニット３を引き抜く熱源ユニット引き抜き工程８と、熱源ユニット引き抜き工程８後に凍結した地盤試料２を試料引き抜き部材４により土中から引き抜き、凍結した地盤試料２をコアリングせずに採取する地盤試料採取工程９とで構成されている。

【0025】

また、この地盤試料のサンプリング方法１に用いられる地盤試料のサンプリング装置１０は、地盤試料２を採取する土中に挿入可能で、地盤試料２を冷却する冷却流体が流れる複数個の主流体１１管及び地盤試料を加温する加温流体が流れる１対の副流体管１２を備える熱源ユニット３と、凍結した地盤試料２を引き抜く試料引き抜き部材４を備えるものが用いられる。

【0026】

熱源ユニット３は、地盤試料２を冷却する冷却流体が流れる複数個、本実施形態では、６個の主流体管１１と、地盤試料２を加温する加温流体が流れる１対の副流体管１２とで構成され、前記複数個の主流体管１１と前記１対の副流体管１２は、平面視において略半円弧形状となるように配置され、前記１対の副流体管１２が両端部に配置されている。ここで、略半円形状とは、略真円の半円形状や、楕円形の半円形状、これらの半円弧形状に近接するように配置可能な多角形を半割にしたような形状等が含まれるものである。

【0027】

また、この主流体管１１と副流体管１２の外周部には、平面視略半円弧形状で先端部にシュー１３を備える貫入管１４及び断熱材１５が設けられている。

【0028】

熱源ユニット挿入工程５では、図５に示すように地盤試料２を採取しようとする地盤の土中に熱源ユニット３を挿入する工程である。この工程では、予めボーリング孔１６を掘削しておき、熱源ユニット３をこのボーリング孔１６の孔底１６ａから土中に挿入する。本実施形態では、貫入管１４を備えているので、スムーズに熱源ユニット３を土中に挿入することができる。

【0029】

本実施形態のボーリング孔１６は、熱源ユニット３よりも大きな直径を有するように形成されている。

【0030】

なお、地表付近の地盤試料２を採取する場合には、ボーリング孔１６を形成せず、地表から土中に熱源ユニット３を挿入してもよい。また、ボーリング孔１６に限らず、重機等により形成した凹所状の部位等から熱源ユニット３を挿入してもよい。

【0031】

熱源ユニット３を土中の所定位置に位置させた後、熱源ユニット３を冷却し、この熱源ユニット３の周囲の地盤試料２を凍結させる地盤試料凍結工程６を行う。
この地盤試料凍結工程６では、主流体管１１に冷却流体を流し、熱源ユニット３の周囲の地盤を凍結させる。

【0032】

この主流体管１１は、図５及び図６に示すように、本実施形態では、角管を用いており、この角管の内部を平面視対角線上に２分割するように仕切り壁１７が設けられている。この仕切り壁１７は、下部に流体通過部１８が形成されており、複数個の主流体管１１にそれぞれ流体の往路と復路が形成されている。

【0033】

また、この仕切り壁１７には、上下の温度差を少なくするための温度調節穴１９が設けられている。

【0034】

ところで、主流体管１１に角管を用いたが、円筒形状等のパイプを用いてもよく、パイプ内部を長さ方向に２分割するように仕切り壁を設けることにより、同様の効果を得ることができる。

【0035】

熱源ユニット８の主流体管１１は本実施形態では全体として平面視半円状になるように配置されている。この主流体管１１は、主流体連結管２０に連結され、熱源ユニット３の中心から左右それぞれ３本設けられており、主流体連結管２０の上部の冷液注入口２１から注入された液体窒素等の冷却流体が主流体連結管２０を介して６個の主流体管１１へ流入し、循環する。

【0036】

６個の主流体管１１は、平面視半円状に配置されており、外側に断熱材１５備えているので、その内側方向の地盤が凍結し、略円柱形状の凍土柱が形成される。なお、断熱材１５を用いない場合は、主流体管１１の外側も凍結した地盤試料２が多少形成される。本実施形態のように、断熱材１５を用いることにより、熱源ユニット３の略内側にのみ凍土柱が形成されるため、効率よく試験試料を採取することができる。

【0037】

この冷却流体は地盤と熱交換して主流体排出管２０を通り排出される。また、凍土柱２造成後は、必要に応じて主流体管１１にも温流体を注入することで凍着力を解消して引き抜き易くする役割もある。

【0038】

地盤試料凍結工程６で凍結した地盤試料２（凍土柱）を形成した後、この凍土柱２を地中にから引き抜く必要があるが、力学試験用の供試体を採取するための凍土柱２をコアリングレスでサンプリングするには、浅層の緩い砂質地盤であれば熱源ユニット３の凍着力を利用して、そのまま引き揚げることができる。しかし、それ以外では凍土柱２側面の摩擦抵抗が大きく簡単には抜き揚げられない。

【0039】

そこで、１対の副流体管１２に加温流体を流し、凍土柱２の外周部の一部を溶解させる加温工程７を行う。

【0040】

この副流体管１２は、主流体管１１による凍結の範囲を副流体管１２の外周部以内に留めるため、主流体管１１の熱が固体伝導で拡散させないため及び各部材の固定のために設けられたもので、本実施形態では、正面視Ｃ字状又は逆Ｃ字状に形成されている。
また、副流体管１２も断面視略方形状に形成されており、主流体管１１と同様に仕切り壁１７が設けられ、１つの管の中に往路と復路が形成されている。

【0041】

この１対の副流体管１２が正面視において主流体管の外側に配置されており、主流体管１１との間には、断熱材１５が設けられている。

【0042】

副流体管１２は、副流体注入排出口２２に接続されており、副流体注入排出口２２から温度調節された流体を注入し、副流体管１２の上部凍結防止管１２ａを通過し、側面凍結防止管１２ｂを流下して、下部凍結防止管１２ｃ内で反転して、主流体管１１同様の仕切り壁１７による復路で副流体注入排出口２２から排出される。

【0043】

なお、この加温工程７では、必要に応じて主流体管１１にも温流体を注入することで凍着力を解消して引き抜き易くしてもよい。

【0044】

加温工程７で凍土柱２造成後に熱源ユニット３の副流体管１２を加熱して表面の凍着力を解消した後、凍土柱２から熱源ユニット３を引き抜く熱源ユニット引き抜き工程８を行う。この工程では、熱源ユニット３、貫入管１４等を土中から引き抜き、試料引き抜き部材（アンカー棒）４を凍結した地盤試料（凍土柱）２内に残留させる。

【0045】

このように熱源ユニット３等を凍土柱２から引き抜くことにより、凍土柱２の外径が小さくなり、側面摩擦力が小さくなる。このようにあらかじめ熱源ユニット３を引き抜いておくことにより、より容易に凍土柱２を地中から引き揚げることができる。
熱源ユニット３を引き抜いた後、凍土柱２の上部付近に埋め込んである試料引き抜き部材４としてのアンカー棒４に引抜力を作用させることで簡単に抜き揚げる地盤試料採取工程９を行う。

【0046】

この地盤試料採取工程９では、加温工程７及び熱源ユニット引き抜き工程８により凍土柱２の摩擦抵抗を小さくしているため、コアリングせずに凍土柱２を引き抜くことができる。

【0047】

ところで、ボーリング孔１６の孔底１６ａから採取した凍土柱２から、より大きな試験供試体も採取するための具体的手法は、孔壁に沿った半円形に湾曲した板あるいは複数枚の板を半円形状に組み合わせた前記熱源ユニット３を孔底地盤に貫入し、副流体管１２の外縁を越えない範囲の凍土柱２を造成させることで、ボーリング孔１６の直径と熱源ユニット３の外周部の半径が略同じであっても、凍土柱２を採取することができる。
このように採取した地盤試料２から試験に合わせた試験試料を採取し、各種土壌試験が行われる。

【0048】

地盤試料のサンプリング装置１０は、地盤試料２を採取する土中に挿入可能で、地盤試料２を冷却する冷却流体が流れる複数個の主流体１１管及び地盤試料を加温する加温流体が流れる１対の副流体管１２を備える熱源ユニット３と、凍結した地盤試料２を引き抜く試料引き抜き部材４と、前記熱源ユニット３及び貫入管１４が取り付けられるとともに、引き抜く試料引き抜き部材４が上下方向に移動可能に取り付けられたサンプラーヘッド２３とで構成されており、このサンプラーヘッド２３の上部には、ロッド２４が接続されている。このロッド２４は、公知の貫入装置等（図示せず）に接続されており、この貫入装置等からの荷重により、サンプラーヘッド２３、熱源ユニット３等を土中に挿入する。
サンプラーヘッド２３は円筒状で上部の外周面に通水口２５を有し、下端部に熱源ユニット３が取り付けられ、上部には温度管理機構２６とロッド２４が取り付けられている。

【0049】

温度管理機構２６は、サンプラーヘッド２３の円筒内に取り付けた上下１対の温度計貫入リング２７、２８と、下方の温度計貫入リング２８に固定された、先端部で温度を測定する温度計２９と、下方の温度計貫入リング２８に取り付けられた温度計ケーブル３０とで構成されている。

【0050】

温度計２９は凍土柱２の円周上の４箇所に位置するように設けられており、サンプラーヘッド２３等を土中に貫入する際には、上下１対の温度計貫入リング２７、２８を図示していない粘着テープで張り合わせ落下しないようにして貫入する。

【0051】

地盤試料２を凍結させ、この凍結した地盤試料２を引き揚げるときは、温度計２９は凍土柱２内にあるため、サンプラーヘッド２４や熱源ユニット３を引き揚げる熱源ユニット引き抜き工程８の際には、温度計２９もアンカー棒４と一緒に凍土柱２内に残存するため、下方の温度計貫入リング２８に固定された温度計２９により、下方の温度計貫入リング２８と上方の温度計貫入リング２７との間の粘着テープが破断し、凍土柱２の長さ分だけ上下１対の温度計貫入リング２８が離間した状態で引き上げられる。
なお、温度計ケーブル３０は、上下１対の温度計貫入リング２７、２８が離間した距離を吸収できる程度の長さに設定する。

【0052】

２本のアンカー棒４は、サンプラーヘッド２３に上下方向にスライド移動可能に支持されており、図４に示すように、熱源ユニット３の内側に位置するように設けられている。
このアンカー棒４は、熱源ユニット３等と一緒に土中に挿入され、地盤試料凍結工程６において、地盤試料２内に凍結される。このアンカー棒４には、適切な深さでアンカー棒４を挿入できるようにストッパー（図示せず）を設けるとよい。

【0053】

２本のアンカー棒４は、地盤試料２と一緒に凍結しているため、凍結した地盤試料２は、アンカー棒４を引き揚げることにより、一緒に引き揚げられる。
なお、熱源ユニット３の主流体管１１の冷液注入口２１及び副流体管１２の副流体注入排出口２２には、それぞれ非浸透水性の流体供給排出管３１が接続されており、冷却流体、加温流体の供給については、図示されていない地上での制御機構で各種温度に制御された流体を、この流体供給排出管３１を介して注入、排出している。

【0054】

［発明を実施するための異なる形態］
次に、図１１乃至図１４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。

【0055】

図１１乃至図１４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、平面視において略山型形状となるように配置され、複数個の主流体管１１及び前記１対の副流体管１２を配置した熱源ユニット３Ａを用いて地盤試料凍結工程６Ａ及び加温工程７Ａを行う地盤試料のサンプリング方法１Ａ及びこのような熱源ユニット３Ａを用いた地盤試料のサンプリング装置１０Ａにした点で、このような構成にしても前記本発明を実施するための第１の形態と同様な作用効果が得られる。

【0056】

ここで、略山型形状とは、直角状、鈍角状、鋭角状、台形状等の形状が含まれ、四角形やその他の多角形を半割りにしたような形状をいうものである。
本実施形態においては、貫入管１４及び断熱材１５は、前述のような熱源ユニット３Ａの外側に沿うように、平面視略山型形状に配置されている。

【0057】

なお、本発明の実施形態においては、主流体管に仕切り壁を備えるものについて説明したが、このような仕切り壁を設けず、往路用の管と復路用の管を別個に設けてもよい。
また、断熱材は必ずしも設けなくてもよいが、断熱材を用いることにより、効率よく凍土柱を造成することができ、引き抜きもより容易に行うことができる。

【0058】

ところで、本発明の実施形態では、正面視において副流体管を主流体管の外周部の全範囲を覆うように、略Ｃ字状の副流体管と略逆Ｃ字状の副流体管を用いているが、副流体管は正面視において主流体管の外側に配置されていればよいので、例えば主流体管の外側側部にのみ直線的な１対の副流体管を配置してもよいし、略Ｌ字状又は略逆Ｌ字状の副流体管を用いて正面視において主流体管の外周部の一部を覆うように配置してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0059】

本発明は地盤物性情報を得る為の試料採取を行う産業で利用される。

【符号の説明】

【0060】

１、１Ａ：地盤試料のサンプリング方法、
２：地盤試料、 ３、３Ａ：熱源ユニット、
４：試料引き抜き部材、 ５：熱源ユニット挿入工程、
６、６Ａ：地盤試料凍結工程、 ７、７Ａ：加温工程、
８：熱源ユニット引き抜き工程、 ９：地盤試料採取工程、
１０、１０Ａ：地盤試料のサンプリング装置、
１１：主流体管、 １２：副流体管、
１３：シュー、 １４：貫入管、
１５：断熱材、 １６：ボーリング孔、
１７：仕切り壁、 １８：流体通過部、
１９：温度調節穴、 ２０：主流体連結管、
２１：冷液注入口、 ２２：副流体注入排出口、
２３：サンプラーヘッド、 ２４：ロッド、
２５：通水口、 ２６：温度管理機構、
２７：上方の温度計貫入リング、 ２８：下方の温度計貫入リング、
２９：温度計、 ３０：温度計ケーブル、
３１：流体供給排出管。

【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】