特許 7506439 貫入試験方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-18

(45)【発行日】2024-06-26

(54)【発明の名称】貫入試験方法

(51)【国際特許分類】

   E02D 1/02 20060101AFI20240619BHJP

【ＦＩ】

E02D1/02

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2023076472

(22)【出願日】2023-05-08

【審査請求日】2023-08-08

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】523167699

【氏名又は名称】株式会社ナガイ製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100151208

【弁理士】

【氏名又は名称】植田 吉伸

(72)【発明者】

【氏名】木本 尚子

【審査官】小倉 宏之

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－１８０６５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－１１１７４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－３１３８５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３１４９１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－００９２５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－３３６７１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】スクリューウエイト貫入試験方法，日本産業規格，ＪＩＳ Ａ １２２１：２０２０，日本，2020年10月26日，第7-8頁（「5.3.3 全自動式の試験」の欄）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｄ １／０２

Ｇ０１Ｎ ３／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

地盤に貫入するためのロッド部と、前記ロッド部に鉛直方向の下向きの荷重を負荷する載荷部と、前記載荷部にかかる鉛直方向の力を測定する秤部とを備える貫入試験装置を用いて、鉛直方向の下向きの荷重が加えられた前記ロッド部が前記地盤に貫入するときの前記地盤の反力を連続的に求めることで前記地盤の強度を推定する貫入試験方法であって、
前記地盤への貫入の開始後に前記ロッド部を回転させながら貫入を継続する第１工程と、
前記第１工程の後、貫入速度が８０ｍｍ／ｓ以上となったときに非自沈層から自沈層へ切り替わったと判断して、前記ロッド部の回転を停止させるとともに、前記地盤への前記貫入速度を６０ｍｍ／ｓに変更して自沈が始まった際の最低加重を測定して貫入を継続する第２工程と、
前記第２工程の後、前記貫入速度が５ｍｍ／ｓ未満となったときに自沈層から非自沈層に切り替わったと判断して前記ロッド部を回転させながら貫入を継続する第３工程と、
を備えることを特徴とする貫入試験方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、貫入試験方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、地盤調査を行うための方式としてスクリューウェイト貫入方法（旧スウェーデン式サウンディング試験方法）が用いられている。本発明に関連する技術として、例えば、特許文献１には、スウェーデン式サウンディング試験装置について機械化を図り人手による作業を減らす目的で、載荷台に載せるおもりを吊り下げておき、試験時におもりを載荷台に載置する荷重昇降ユニット、及び非自沈時にロッドを機械的に回転させるための回転伝達機構を設けたサウンディング試験装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第３６４０７７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

地盤には、自沈層と非自沈層（回転層）とが存在するが、従来、自沈層と非自沈層を判別しながら正確に地盤調査を行うことが不十分であった。

【0005】

本発明の目的は、好適に地盤調査を行うことを可能とする貫入試験方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る貫入試験方法は、地盤に貫入するためのロッド部と、前記ロッド部に鉛直方向の下向きの荷重を負荷する載荷部と、前記載荷部にかかる鉛直方向の力を測定する秤部とを備える貫入試験装置を用いて、鉛直方向の下向きの荷重が加えられた前記ロッド部が前記地盤に貫入するときの前記地盤の反力を連続的に求めることで前記地盤の強度を推定する貫入試験方法であって、前記地盤への貫入の開始後に前記ロッド部を回転させながら貫入を継続する第１工程と、前記第１工程の後、貫入速度が８０ｍｍ／ｓ以上となったときに非自沈層から自沈層へ切り替わったと判断して、前記ロッド部の回転を停止させるとともに、前記地盤への前記貫入速度を６０ｍｍ／ｓに変更して自沈が始まった際の最低加重を測定して貫入を継続する第２工程と、前記第２工程の後、前記貫入速度が５ｍｍ／ｓ未満となったときに自沈層から非自沈層に切り替わったと判断して前記ロッド部を回転させながら貫入を継続する第３工程と、を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、好適に地盤調査を行うことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明に係る実施形態において、貫入試験装置を示す図である。

【図2】本発明に係る実施形態において、貫入試験装置を用いて貫入試験を行う方法の手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。

【0011】

図１は、本発明に係る実施形態において、貫入試験装置１０を示す図である。図２は、本発明に係る実施形態において、貫入試験装置１０を用いて貫入試験を行う方法の手順を示すフローチャートである。

【0012】

貫入試験装置１０は、地盤の強度を調査する装置である。貫入試験装置１０は、ロッド部１と、載荷部３と、チャック部５と、付加錘６と、架台７と、ガイドレール８と、モータ部１１と、制御部１５と、車輪部１６と、支柱部１７と、秤部３０とを備えている。

【0013】

ロッド部１は、地盤に貫入させるように形成された棒部材であり、先端部には鋭利な加工が施された螺旋状のスクリューが形成されている。ロッド部１は、適度な強度を有する材質で構成されている。

【0014】

載荷部３は、ロッド部１に鉛直方向の下向きの荷重を負荷するための装置である。載荷部３は、図１に示されるように、ロッド部１にかける重量を調整するための付加錘６を配置可能な構造を有している。

【0015】

チャック部５は、ロッド部１による掘削作業を行うためにロッド部１を固定するチャック機構を有する。チャック部５は、中心にある貫通孔を挿通可能なロッド部１を固定する三つの爪部を備えてている。三つの爪部は、径方向を移動することでロッド部１を固定することが可能な構造となっている。

【0016】

秤部３０は、載荷部３にかかる鉛直方向の力を測定する。架台７は、載荷部３を案内するためのガイドレール８などを備えた略Ｌ字状の部材である。ガイドレール８は、図１に示されるように、上下方向に延伸し、載荷部３の昇降を案内するレール部材である。

【0017】

モータ部１１は、架台７の上部に設置されて、架台７内のチェーン（不図示）を巻き上げ、又は下すことで載荷部３を昇降させるための電動機である。

【0018】

制御部１５は、貫入試験装置１０の全体を制御するための制御装置である。制御部１５には、例えば、予めインストールされたプログラムを実行することでモータ部１１などを制御することが出来る。

【0019】

制御部１５は、貫入試験装置１０を用いて貫入検査を行う場合において、地盤への貫入の開始後にロッド部１を回転させながら貫入を継続するように制御する工程と、貫入速度が第１の速度（８０ｍｍ／ｓ）以上となったときに、ロッド部１の回転を停止させるとともに、地盤への貫入速度を第１の速度よりも小さい第２の速度（６０ｍｍ／ｓ）に変更して貫入を継続するように制御する工程と、貫入速度が第２の速度よりも小さい第３の速度（５ｍｍ／ｓ）未満となったときにロッド部１を回転させながら貫入を継続するように制御する工程とを備えている。

【0020】

車輪部１６は、貫入試験装置１０を移動させるための複数のタイヤと、これらの複数のタイヤを囲むように一帯に接続された環（キャタピラ）を備えている。これにより、地盤調査の対象となる土地に例えば段差があったとしても容易に移動することが出来る。

【0021】

支柱部１７は、通常時は、図１に示されるように浮いた状態であり、貫入試験装置１０が傾斜状態にあるときに安定させて地面に設置させるように下降可能な支柱である。

【0022】

上記のように、載荷部３は、ロッド部１に鉛直方向の下向きの荷重を負荷するための装置であるが、ここでは載荷部３とチャック部５などの載荷部３に付随する装置の合計の自重と、載荷部３に付加錘６を２個載せることで、スクリューウェイト貫入方法（旧スウェーデン式サウンディング試験方法）と同様の１０００Ｎまでの荷重を加えることが可能な構造となっている。

【0023】

なお、載荷部３に載せる付加錘６の重量の組み合わせは任意であり、載荷部３とこれに付随する装置のみで１０００Ｎとなるように構成することもできるが適宜変更することが可能である。

【0024】

また、載荷部３は、ガイドレール８に沿って背面に設置されたローラなどから構成される摺動部により昇降自在となっている。

【0025】

載荷部３には、上述したように２個の付加錘６を載置できるようになっており、本実施形態における１個の付加錘６の重量は、人力で積み下ろしが容易な２５０Ｎとしているが、適宜変更可能である。

【0026】

上述したように、載荷部３の上部にはチャック部５が設置されており、スクリューウェイト貫入方法（旧スウェーデン式サウンディング試験方法）で用いられている先端にスクリューを備えたロッド部１の軸を着脱自在に把持することができる。

【0027】

また、非自沈層でのロッド部１の回転は、載荷部３の内部に設置した回転モータ（不図示）で制御部１５の制御によりチャック部５を回転させることによって行う構成としている。

【0028】

そして、モータ部１１の回転により、架台７の内部に設けられたチェーンの巻き上げ、巻き出しを行い、載荷部３を昇降させるようになっている。

【0029】

貫入試験が終わって装置を引き上げるときは、モータ部１１の回転により、架台７内部のチェーンを巻き上げることで、載荷部３が架台７のガイドレール８に沿って上昇する。

【0030】

架台７には、上述したように載荷部３にかかる力（載荷部３及び付加錘６の自重も含む）の合計の力が表示される秤部３０が設置されている。

【0031】

貫入試験においては、まず、載荷部３について台車を兼ねた架台７の車輪部１６を利用して、試験位置まで移動させ、載荷部３に２５０Ｎの付加錘６を２個載せることで、全体で１０００Ｎの錘を構成している。

【0032】

これにより、載荷部３は、モータ部１１によって巻き出し、巻き上げされるチェーンの下端部には秤部３０が取り付けられ、秤部３０を介して載荷部３が支持されている。

【0033】

先端にスクリューが形成されたロッド部１を載荷部３に設けたチャック部５で把持すれば、ロッド部１には下向きに１０００Ｎの荷重が加わり、一方、ロッド部１の先端には地盤からの抵抗力Ｒが作用することになる。このとき、秤部３０は１０００Ｎから地盤の抵抗力Ｒを引いた値を表示することになる。

【0034】

貫入試験装置１０の制御部１５は、鉛直方向の下向きの荷重が加えられたロッド部１が地盤に貫入するときの地盤の反力（抵抗力Ｒ）を連続的に求めることで地盤の強度を推定する機能を有する。

【0035】

続いて、上記構成の貫入試験装置１０を用いて貫入試験を行う方法について説明する。最初に、地盤調査の対象となる場所に車輪部１６を利用して貫入試験装置１０を移動させる。

【0036】

地盤の非自沈層内に貫入させるために、先端にスクリューが形成されたロッド部１を載荷部３に設けたチャック部５で把持し、チャック部５を回転させることでロッド部１を回転させる（Ｓ２）。このときのロッド部１の回転速度は、例えば、２８ｒｐｍに設定することが出来るが、適宜変更可能である。

【0037】

Ｓ２の工程において、ロッド部１を回転させた状態で貫入を継続してロッド部１を下降させていく際に、貫入速度が８０ｍｍ／ｓ以上となったか否かを判断する（Ｓ４）。ここで、貫入速度が８０ｍｍ／ｓ未満のときは再びＳ４へと戻る。なお、貫入速度が８０ｍｍ／ｓとなったときは、非自沈層から自沈層へと切り替わったと判断している。

【0038】

Ｓ４の工程において、貫入速度が８０ｍｍ／ｓ以上となったと判断された場合は、ロッド部１の回転を停止し、貫入速度を６０ｍｍ／ｓと制御する（Ｓ６）。自沈が始まった際の最低荷重を測定する必要があるからである。

【0039】

Ｓ６の工程において、貫入速度を６０ｍｍ／ｓに制御した後、貫入を継続する際に、貫入速度が５ｍｍ／ｓ未満となったか否かを判断する（Ｓ８）。ここで、貫入速度が５ｍｍ／ｓ以上のときは再びＳ８へと戻る。なお、貫入速度が５ｍｍ／ｓとなったときは、自沈層から非自沈層へと切り替わったと判断している。

【0040】

Ｓ８の工程において、貫入速度が５ｍｍ／ｓ未満となったときに、再び、チャック部５を回転させることでロッド部１を回転させる（Ｓ１０）。これにより、非自沈層に再び入った場合であっても継続して貫入することができ、地盤の調査を行うことが出来る。

【0041】

以上のように、貫入試験装置１０を用いて貫入試験を行う方法によれば、自沈層及び非自沈層を自動で判別して貫入速度やロッド部１の回転を制御することができるため、どのような地盤であっても好適に地盤調査を行うことが出来るという顕著な効果を奏する。

【0042】

なお、上記数値等は、あくまで一例であり、もちろん、適宜変更することが可能である。

【符号の説明】

【0043】

１ ロッド部、３ 載荷部、５ チャック部、６ 付加錘、７ 架台、８ ガイドレール、１０ 貫入試験装置、１１ モータ部、１５ 制御部、１６ 車輪部、１７ 支柱部、３０ 秤部。

【要約】

【課題】好適に地盤調査を行うことを可能とする貫入試験方法を提供することである
【解決手段】貫入試験方法は、地盤に貫入するためのロッド部１と、ロッド部１に鉛直方向の下向きの荷重を負荷する載荷部３と、載荷部３にかかる鉛直方向の力を測定する秤部３０とを備える貫入試験装置１０を用いて、鉛直方向の下向きの荷重が加えられたロッド部１が地盤に貫入するときの地盤の反力を連続的に求めることで地盤の強度を推定する貫入試験方法であって、地盤への貫入の開始後にロッド部１を回転させながら貫入を継続する第１工程と、第１工程の後、貫入速度が第１の速度以上となったときに、ロッド部１の回転を停止させるとともに、地盤への貫入速度を第１の速度よりも小さい第２の速度に変更して貫入を継続する第２工程と、を備える。
【選択図】図１

【図1】

【図2】