特許 7633916 土質材料の含水比の計測方法及び計測用設備

(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】2025-02-12

(45)【発行日】2025-02-20

(54)【発明の名称】土質材料の含水比の計測方法及び計測用設備

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/3554 20140101AFI20250213BHJP

   G01N 21/3563 20140101ALI20250213BHJP

   G01N 21/359 20140101ALI20250213BHJP

【ＦＩ】

G01N21/3554

G01N21/3563

G01N21/359

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021153892

(22)【出願日】2021-09-22

(65)【公開番号】P2023045467

(43)【公開日】2023-04-03

【審査請求日】2024-03-06

(73)【特許権者】

【識別番号】000001317

【氏名又は名称】株式会社熊谷組

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100070024

【弁理士】

【氏名又は名称】松永 宣行

(72)【発明者】

【氏名】高木 秀和

(72)【発明者】

【氏名】沼宮内 雅人

【審査官】小野寺 麻美子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１９１０４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０６４５３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１０９０１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－０８５８４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平４－１７２２８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｂ １／００ － Ｇ０１Ｗ １／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

土質材料が積み込まれたダンプトラックを前記土質材料の置き場の搬出口に移動すること、
前記搬出口において、近赤外線水分計を鉛直方向へ伸びる一対の二重管からなる案内装置により案内しつつ鉛直方向へ移動させて所定の高さ位置に置き、二条のレール部材に沿って走行可能に懸架された走行装置により前記近赤外線水分計を水平方向へ移動させつつ、前記近赤外線水分計により、前記ダンプトラックに積み込まれた土質材料の表面の一箇所又は複数個所における含水比の計測を行うことを含む、土質材料の含水比の計測方法。

【請求項2】

前記土質材料は前記置き場において予め含水比が調整されたものからなる、請求項１に記載の計測方法。

【請求項3】

前記含水比の計測を行う前に、前記ダンプトラックに積み込まれた土質材料の表面を水平に均すことを含む、請求項１又は２に記載の計測方法。

【請求項4】

前記ダンプトラックに積み込まれた土質材料の含水比の計測は、前記搬出口において前記ダンプトラックの車輪を洗浄する間に行う、請求項１～３のいずれか１項に記載の計測方法。

【請求項5】

前記近赤外線水分計の鉛直方向への移動は、前記走行装置に吊り下げられたホイストにより行う、請求項１～４のいずれか１項に記載の計測方法。

【請求項6】

土質材料の置き場の搬出口に設置された、前記土質材料が積み込まれたダンプトラックの通過を許す空間を規定するゲートと、
前記ゲートに設けられた支持機構と、
前記支持機構を介して前記ゲートに水平方向及び鉛直方向へそれぞれ移動可能に支持された、下方に向けられた近赤外線放射口を有する近赤外線水分計と、
前記近赤外線水分計に取り付けられ前記近赤外線放射口を除いて前記近赤外線水分計を覆う日除けとを備え、
前記支持機構は、
水平方向へ伸びる二条のレール部材と、
前記二条のレール部材に沿って走行可能に懸架され、前記近赤外線水分計を水平方向へ移動させる走行装置と、
鉛直方向へ伸びる一対の二重管からなり、前記近赤外線水分計を鉛直方向へ案内する案内装置とを備える、土質材料の含水比の計測用設備。

【請求項7】

さらに、前記ダンプトラックに積み込まれた土質材料の表面と前記近赤外線水分計の近赤外線放射口との間の距離を検出するための距離計を備える、請求項６に記載の計測用設備。

【請求項8】

前記支持機構はさらに、前記走行装置に吊り下げられ、前記近赤外線水分計を鉛直方向へ移動させるホイストを備える、請求項６又は７に記載の計測用設備。

【請求項9】

さらに、前記ゲート上に設けられた屋根を備える、請求項６～８のいずれか１項に記載
の計測用設備。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えばロックフィルダムの築造に供される遮水材料のような土質材料（盛立材料）の含水比を計測する方法及び計測用設備に関する。

【背景技術】

【0002】

土質材料は採土場で選別採取され、これをストックするための置き場に運ばれ、置き場においてその含水比が調整される。含水比が調整された土質材料は、その後、ダンプトラックに積み込まれ、置き場から盛立工事現場に向けて搬出される。

【0003】

ところで、置き場にストックされた土質材料の含水比は周囲の環境の影響を受けて経時的に変化する。このため、土質材料は置き場からの搬出に先立ち、その含水比が計測される。

【0004】

土質材料の含水比については、従来、近赤外線水分計を用いて計測を行う方法及び装置が提案されている。この提案にあっては、土質材料の一部が、試料として、容器に設けられた溝状の収容部に入れられ、近赤外線水分計に対して容器の収容部がその伸長方向である円周又は直線に沿って相対移動される。この相対移動の間、近赤外線水分計が発する近赤外線が容器の収容部内の土質材料の表面に照射され、これにより土質材料の含水比の計測が行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１９－１９１０４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、前記従来の提案に係る土質材料の含水比の計測方法及び装置を参照して、土質材料の含水比の新たな計測方法及び計測用設備を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る土質材料の含水比を計測する方法は、土質材料が積み込まれたダンプトラックを前記土質材料の置き場の搬出口に移動すること、前記搬出口において、近赤外線水分計を鉛直方向へ伸びる一対の二重管からなる案内装置により案内しつつ鉛直方向へ移動させて所定の高さ位置に置き、二条のレール部材に沿って走行可能に懸架された走行装置により前記近赤外線水分計を水平方向へ移動させつつ、近赤外線水分計により、前記ダンプトラックに積み込まれた土質材料の表面の一箇所又は複数個所における含水比の計測を行うことを含む。前記土質材料は、例えば単一種の土砂又は複数種の土砂の混合からなる。本発明において、前記土質材料は、前記置き場において含水比が予め調整された土質材料、及び、含水比が未調整の土質材料のいずれをも含水比の計測対象とする。

【0008】

本発明によれば、土質材料をその置き場から盛立工事現場に搬出するに当たり、搬出される土質材料それ自体についての含水比の計測を行うことができる。得られた計測値が適正な範囲にあるとき、前記ダンプトラックに積み込まれた土質材料を盛立工事現場に向けて、そのまま、したがって迅速に送り出すことが可能である。

【0009】

好ましくは、前記含水比の計測を行う前に、例えば前記ダンプトラックへの土質材料の積み込み後、前記ダンプトラックに積載された土質材料の表面を水平に均すことを含む。これによれば、前記土質材料の表面上の複数個所と、前記近赤外線水分計、より詳細には前記近赤外線水分計の近赤外線放射口との間の間隔（距離）をそれぞれほぼ同一にすることができ、これにより前記複数個所における含水比の計測をより正確にまたより迅速に行うことができる。前記ダンプトラックに積み込まれた土質材料の含水比の計測は、前記搬出口において、前記ダンプトラックの車輪を洗浄する間に行うことができる。前記近赤外線水分計の鉛直方向への移動は、前記走行装置に吊り下げられたホイストにより行うことができる。

【0010】

また、本発明に係る土質材料の含水比の計測用設備は、土質材料の置き場の搬出口に設置された、前記土質材料が積み込まれたダンプトラックの通過を許す空間を規定するゲートと、前記ゲートに設けられた支持機構と、前記支持機構を介して前記ゲートに水平方向及び鉛直方向へそれぞれ移動可能に支持された、下方に向けられた近赤外線放射口を有する近赤外線水分計と、前記近赤外線水分計に取り付けられ前記近赤外線放射口を除いて前記近赤外線水分計を覆う日除けとを備え、前記支持機構は、水平方向へ伸びる二条のレール部材と、前記二条のレール部材に沿って走行可能に懸架され、前記近赤外線水分計を水平方向へ移動させる走行装置と、鉛直方向へ伸びる一対の二重管からなり、前記近赤外線水分計を鉛直方向へ案内する案内装置とを備える。

【0011】

本発明によれば、土質材料の置き場の搬出口に設置されたゲートが規定する空間にダンプトラックを停車させた状態で、前記支持機構を介して前記ゲートに支持された前記近赤外線水分計を前記ダンプトラックに積み込まれた土質材料の表面上に向けて水平方向及び鉛直方向へ順次に移動させることができる。次いで、前記近赤外線水分計を水平方向に移動させ、この間に、前記ダンプトラックに積み込まれた土質材料の表面に向けて前記近赤外線水分計の近赤外線放射口から近赤外線を放射し、これにより前記土質材料の含水比の計測を行うことができる。また、前記近赤外線水分計はその近赤外線放射口を除いて日除けにより覆われていることから、前記ダンプトラックに積み込まれた土質材料の含水比の計測を屋外において行うことができる。

【0012】

前記土質材料の含水比の計測用設備は、好ましくは、さらに、前記ダンプトラックに積み込まれた土質材料の表面と前記近赤外線水分計の近赤外線放射口との間の距離を検出するための距離計を備える。これによれば、前記近赤外線水分計の近赤外線放射口から前記土質材料の表面までの距離を検出し、より適正な距離の下での前記含水比の計測が可能である。

【0013】

前記近赤外線水分計の支持機構は、好ましくは、前記走行装置に吊り下げられ、前記近赤外線水分計を鉛直方向へ移動させるホイストを備える。これによれば、前記近赤外線水分計を鉛直方向へ移動させることができる。

【0014】

また、好ましくは、前記ゲート上に設けられた屋根を備える。前記屋根は前記ダンプトラックに積み込まれた土質材料の含水比の計測に有害な日差しや雨滴を遮る働きをなす。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】土質材料の含水比の計測用設備の正面図である。

【図2】土質材料の含水比の計測用設備の側面図である。

【図3】図２の線３－３に沿って得た断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

図１及び図２を参照すると、ロックフィルダムの築造に供される遮水材料のような土質材料（盛立材料）についての含水比の計測方法の実施に供される設備、すなわち土質材料の含水比の計測用設備が全体に符号１０で示されている。

【0017】

計測用設備１０は、ゲート１２と、該ゲートに設けられた支持機構１４と、該支持機構を介してゲート１２に水平方向及び鉛直方向にそれぞれ移動可能に支持された近赤外線水分計１６と、該近赤外線水分計に取り付けられた日除け１８とを備える。計測用設備１０は、好ましくは、さらに、ダンプトラック２４に積み込まれた土質材料２２の表面２２ａと近赤外線水分計１６の近赤外線放射口１６ａとの間の距離を検出するための距離計１９を備える。近赤外線水分計１６は、図１で見て、右端の位置に待機した状態におかれ、含水比の計測のために左方へ所定の距離を水平移動され、停止される。次いで、所定の距離を鉛直方向下方へ移動された後、停止され、含水比の計測が行われる。計測後、鉛直方向上方へ移動され、その後、左端の位置へと水平移動され、最後に待機位置である元の右端の位置へと水平移動される。

【0018】

ゲート１２は、前記土質材料がストックされた置き場２０に設けられた搬出口２０ａに設置されている。前記土質材料は、採土場（図示せず）で選別採取された単一種の土砂又は複数種の土砂の混合（ブレンド）からなる。前記土質材料は、前記採土場から置き場２０に搬入され、その含水比を調整した後、あるいは調整することなく、置き場２０にストックされる。

【0019】

土質材料２２は、置き場２０においてダンプトラック２４に積み込まれ、好ましくはその表面２２ａを水平に均したのち、ダンプトラック２４により置き場２０の搬出口２０ａに移動される。ダンプトラック２４に積み込まれた土質材料２２は、搬出口２０ａにおいて、近赤外線水分計１６を用いて、その表面２２ａの一箇所又は複数個所における含水比の計測が行われる。なお、土質材料２２の含水比の計測を土質材料２２の表面２２ａの前記一箇所において行なう場合、土質材料２２の表面２２ａを平らに均すことは必ずしも必要としない。計測された含水比の値が適正であれば、土質材料２２はダンプトラック２４により、前記ロックフィルダムの築造現場のような盛立工事現場に向けて搬出される。反対に不適正であれば、置き場２０に戻され、含水比の再調整又は調整がなされる。

【0020】

図示のゲート１２は、ダンプトラック２４の進行方向に関して互いに間隔をおいて配置された一対の門型フレーム２６を有する（図２参照）。各門型フレーム２６は一対の支柱２６ａと、両支柱２６ａに接続され水平方向へ伸びるビーム２６ｂ（図１参照）とを有する。各門型フレーム２６の両支柱２６ａ及びビーム２６ｂはダンプトラック２４の通過を許す空間２８（図１）を規定する。両門型フレーム２６は、これらの二対の支柱２６ａの上端部にそれぞれ固定された、互いに相対する一対の細長い接続部材３０（図２）を介して、互いに接続されている。

【0021】

近赤外線水分計１６の支持機構１４は、互いに間隔をおいて配置され門型フレーム２６のビーム２６ｂと平行に伸びる二条のレール部材３２と、二条のレール部材３２に該レール部材に沿って走行可能に懸架された走行装置３４と、走行装置３４に吊り下げられた電動のホイスト３６であって巻き上げ及び巻き下げがそれぞれ可能であるワイヤ３６ａ（図２）を有するホイスト３６と、ワイヤ３６ａに吊り下げられ上下方向へ移動可能である支持板３８と、走行装置３４に固定され支持板３８を上下方向へ直線的に案内する案内装置４０とからなり、近赤外線水分計１６は支持機構１４の支持板３８の下面に固定され、その近赤外線放射口１６ａが下方に向けられた状態におかれている。

【0022】

この支持機構１４によれば、二条のレール部材３２に沿って走行装置３４を走行させることにより、支持板３８と共に近赤外線水分計１６を水平方向へ移動させることができる。また、ホイスト３６を操作することによりそのワイヤ３６ａを巻き上げあるいは巻き下げることができ、これにより、支持板３８とこれに支持された近赤外線水分計１６とを鉛直方向へ移動させることができる。近赤外線水分計１６の移動時、支持板３８の案内装置４０により、近赤外線水分計１６の横振れが規制される。

【0023】

図示の各レール部材３２はＨ形鋼からなり、その両端において、両門型フレーム２６の両接続部材３０にそれぞれ固定されている。

【0024】

図示の走行装置３４は、水平に配置された板体４２と、該板体上に配置された２組の車輪組立体４４とを備える。各組の車輪組立体４４は、一片部及び他片部を有する山形鋼からなる一対の支持部材４４ａと、両支持部材４４ａ間に配置され互いに相対する一対の車輪４４ｂであって両支持部材４４ａの前記一片部に回転可能に支持された一対の車輪４４ｂと、両支持部材４４ａの一方に支持された、各対の車輪４４ｂの１つに回転動力を付与する電動モータ４４ｃとを有する。各組の車輪組立体４４は、支持部材４４ａの他片部において、板体４２に固定されている。これによれば、各対の車輪４４ｂは、各条のレール部材３２を構成する前記Ｈ形鋼のウエブを挟んで前記Ｈ形鋼の下フランジ上を転動可能である。

【0025】

また、図示の案内装置４０は、両門型フレーム２６の接続部材３０の伸長方向へ互いに間隔をおいてまたホイスト３６を間において配置され上下方向へ伸びる一対の二重管４６からなる。各二重管４６は外管４６ａと、該外管内に配置され外管４６ａに対して上下方向へ滑動可能である内管４６ｂとからなる。図３に示すように、各二重管４６は、山形鋼からなる一対の板部材４８及び上下方向へ伸びる溝形鋼からなる板部材５０を介して、走行装置３４の板体４２に固定されている。板部材５０はその上端において板体４２に固定されている。ここに、二重管４６は両板部材４８間に配置されかつ外管４６ａにおいて両板部材４８に固定され、両板部材４８は板部材５０に固定されている。両板部材５０は一対の棒状体５２により互いに接続されている。これによれば、ホイスト３６を作動させ、そのワイヤ３６ａを巻き下げ、支持板３８及び近赤外線水分計１６を下降させるとき、外管４６ａ内を内管４６ｂが下降する。反対に、ワイヤ３６ａを巻き上げ、支持板３８及び近赤外線水分計１６を上昇させるとき、外管４６ａ内を内管４６ｂが上昇する。これにより、支持板３８及び近赤外線水分計１６が鉛直方向へ真っ直ぐに案内され、支持板３８及び近赤外線水分計１６の横振れが防止される。

【0026】

日除け１８は近赤外線放射口１６ａを除いて近赤外線水分計１６を覆っている。図示の日除け１８は全体にボックス状を呈し、その下端が下方に向けて開放している。日除け１８は、屋外に配置される近赤外線水分計１６への陽光の入射を遮る働きをなす。これにより、屋外での近赤外線水分計１６による土質材料２２の含水比のより正確な計測が可能とされている。

【0027】

搬出口２０ａに移動されたダンプトラック２４上（より詳細には荷台上）の土質材料２２の含水比の計測のために、ダンプトラック２４は土質材料２２が二条のレール部材３２下に位置するように止められる。その後、支持機構１４により、近赤外線水分計１６を水平方向へ移動させる。次いで、近赤外線水分計１６を鉛直方向へ移動させその近赤外線放射口１６ａを土質材料２２の表面２２ａの上方の所定の高さ位置に置く。このとき、距離計１９により、近赤外線水分計１６の近赤外線放射口１６ａから土質材料２２の表面２２ａまでの距離を検出する。次に、近赤外線水分計１６をダンプトラック２４の荷台を横切る方向（水平方向）へ移動させる。これにより、近赤外線放射口１６ａが土質材料２２の表面２２ａの上方を直線的に横切り、この間に近赤外線水分計１６が近赤外線放射口１６ａから表面２２ａに向けて近赤外線を断続的に放射する。これにより、土質材料２２の表面２２ａの一直線上の複数個所における複数の含水比が計測される。距離計１９の使用により、より適正な距離の下での前記含水比の計測が可能である。なお、土質材料２２の表面２２ａ上の一箇所において一の含水比の計測を行うことが可能である。

【0028】

ダンプトラック２４に積み込まれた土質材料２２の含水比の計測は、搬出口２０ａにおいてダンプトラック２４の車輪２４ａを洗浄する間に行うことができる。ダンプトラック２４による土質材料２２の運搬は、通常、公道を経由して行われることから、置き場２０での走行中に車輪２４ａに付着した泥は置き場２０において予め洗い流される。前記含水比の計測はこの洗浄時間を利用して行うことができる。ダンプトラック２４の車輪２４ａの洗浄時間は、通常、約３０秒であり、ダンプトラック２４に積み込まれた土質材料２２の含水比の計測は例えば３秒ごとに行うことができる。

【0029】

計測用設備１０が、さらに、支持機構１４の運転、近赤外線水分計１６の操作及び前記含水比の計測値の確認が自動的に行われることを可能とする自動制御機構（図示せず）を備えるものとすることができる。これによれば、例えばゲート１２の門型フレーム２６の支柱２６ａに、前記運転、操作及び確認を開始しまた終了を指示する、ダンプトラック２４の運転手による操作可能の操作ボタン（図示せず）を配置することができる。

【符号の説明】

【0030】

１０ 計測用設備
１２ ゲート
１４ 支持機構
１６ 近赤外線水分計
１６ａ 近赤外線放射口
１８ 日除け
１９ 距離計
２０ 置き場
２０ａ 搬出口
２２ 土質材料
２４ ダンプトラック
２６ 門型フレーム
２６ａ、２６ｂ 支柱及びビーム
３２ レール部材
３４ 走行装置
３６ ホイスト
３８ 支持板
４０ 案内装置
４６ 二重管

【図1】

【図2】

【図3】