(57)【要約】      （修正有）【課題】簡略な構成でありながら、試験結果の精度向上を図ることの可能な、載荷試験装置を提供する。【解決手段】地中孔１０の孔底が位置する深層地盤の支持力特性を求めるための載荷試験装置１であって、地中孔１０に挿入される長尺管状の荷重伝達部材２と、荷重伝達部材２の下端部側に設けられ、前記孔底に配置される載荷板３と、荷重伝達部材２の上端部側に設けられ、荷重伝達部材２に荷重を付与する伸縮装置４と、伸縮装置４から荷重伝達部材２を介して載荷板３に付与された荷重の大きさを測定する荷重測定具５と、を備え、荷重測定具５が、載荷板３と荷重伝達部材２の下端部との間に配置され、下面を載荷板３の上面と面接触させた状態で、載荷板３に着脱自在に接合されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中孔の孔底が位置する深層地盤の支持力特性を求めるための載荷試験装置であって、
前記地中孔に挿入される長尺管状の荷重伝達部材と、
該荷重伝達部材の下端部側に設けられ、前記孔底に配置される載荷板と、
前記荷重伝達部材の上端部側に設けられ、該荷重伝達部材に荷重を付与する伸縮装置と、
該伸縮装置から前記荷重伝達部材を介して前記載荷板に付与された荷重の大きさを測定する荷重測定具と、を備え、
前記荷重測定具が、前記載荷板と前記荷重伝達部材の下端部との間に配置され、下面を前記載荷板の上面と面接触させた状態で、該載荷板に着脱自在に接合されていることを特徴とする載荷試験装置。
【請求項２】
請求項１に記載の載荷試験装置において、
前記孔底に当接する当接面の形状が異なる前記載置板を複数備え、
複数の該載置板のうちのいずれか１体が、前記荷重測定具に対して着脱自在に接合されることを特徴とする載荷試験装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の載荷試験装置において、
前記載荷板に、該載荷板の下面から上面に延在する縦溝が、側周面に複数設けられていることを特徴とする載荷試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、深層地盤の支持力特性を求める際に用いる載荷試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、深層地盤の支持力特性を求める際には、調査対象領域に設けられた地中孔の孔底に載荷板を配置して地上から荷重を段階的に与え、荷重の大きさと沈下量を測定する、深層載荷試験が実施されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、長尺なロッドと、ロッドの下端部に接続した載荷板と、ロッドの上端部に接続したロードセルと、ロードセルの上部に接続した油圧シリンダと、油圧シリンダの上部に配置される重量物載置台と、を一体に形成した載荷試験装置を採用し、孔底に配置した載荷板に対して油圧シリンダからロッドを介して荷重を与え、荷重の大きさをロードセルで測定するとともに、ロッドに設置した変位計で沈下量を測定する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】平成２−２３２４１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１によれば、載荷試験装置を構成する部品が一体に形成されていることから、深層載荷試験を実施する際に、装置の据え付けや運搬等の作業を容易に実施することができる。しかし、試験現場において、孔底の状態に応じてロッドに接続されている載荷板を、孔底に接している面形状が異なる他の載荷板に適宜取り替えるといった作業を行うことができない。
【０００６】
また、ロードセルと載荷板との間に配置されているロッドは、付与される荷重が増大するにつれて、傾斜して孔壁もしくは保護管に接触したり、圧縮撓みを生じるなどの不具合が発生する恐れが生じる。このため、ロッドの上端部に接続したロードセルで荷重を測定する際には、ロッドの不具合に起因する測定誤差をあらかじめ推定しこれを補正する必要があり、測定結果の精度に課題が生じていた。
【０００７】
本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、簡略な構成でありながら、試験結果の精度向上を図ることの可能な、載荷試験装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的を達成するため本発明の載荷試験装置は、地中孔の孔底が位置する深層地盤の支持力特性を求めるための載荷試験装置であって、前記地中孔に挿入される長尺管状の荷重伝達部材と、該荷重伝達部材の下端部側に設けられ、前記孔底に配置される載荷板と、前記荷重伝達部材の上端部側に設けられ、該荷重伝達部材に荷重を付与する伸縮装置と、該伸縮装置から前記荷重伝達部材を介して前記載荷板に付与された荷重の大きさを測定する荷重測定具と、を備え、前記荷重測定具が、前記載荷板と前記荷重伝達部材の下端部との間に配置され、下面を前記載荷板の上面と面接触させた状態で、該載荷板に着脱自在に接合されていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の載荷試験装置は、前記孔底に当接する当接面の形状が異なる前記載置板を複数備え、複数の該載置板のうちのいずれか１体が、前記荷重測定具に対して着脱自在に接合されることを特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明の載荷試験装置は、前記載荷板に、該載荷板の下面から上面に延在する縦溝が、側周面に複数設けられていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の載荷試験装置によれば、荷重測定具を、載荷板と前記荷重伝達部材の下端部との間に配置するとともに、載荷板に対して面接触させることから、伸縮装置から荷重伝達部材を介して載荷板に付与される荷重を直接測定することができる。したがって、伸縮装置から作用される圧縮力に起因して荷重伝達部材に撓み等の不具合が発生した場合にも、これらの不具合に影響されることなく、高い精度で測定結果を得ることが可能となる。
【００１２】
また、前記孔底に当接する当接面の形状が異なる載荷板を複数備えるとともに、載荷板が荷重測定具に対して着脱自在に接合されることから、試験現場において、容易に載荷板の取り替え作業を実施することができる。これにより、孔底に削孔乱れが生じていたりスライムが沈殿している場合にも、現状に見合った形状の当接面を有する載荷板を用いて試験を実施することができ、試験結果の信頼性を高めることが可能となる。
【００１３】
さらに、該載荷板の側周面に複数の縦溝が設けられているため、地中孔に載荷試験装置を挿入した際、地中孔の孔底にスライムが沈殿している場合であっても、縦溝を介してスライムを逃して当接面を地中孔の孔底に確実に密着させることができ、信頼性の高い試験結果を得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、荷重測定具を荷重伝達部材の下端部と載荷板との間に配置するとともに、荷重測定具と載荷板とを面接触させる簡略な構成で、測定結果の精度を向上させることができ、これに伴い、孔底が位置する地盤の支持力特性を高い精度で求めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施の形態における載荷試験装置を示す図である。
【図２】本実施の形態における載荷試験装置の詳細を示す図である。
【図３】本実施の形態における当接面の形状が異なる載荷板の例を示す図である。
【図４】本実施の形態における側周面に縦溝を設けた載荷板を地中孔に挿入した様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
載荷試験装置は、深層載荷試験に用いられるものであり、本実施の形態では、載荷試験装置を用いた深層載荷試験を、地中に設けたボーリング孔を利用して実施する場合を事例に挙げ、詳細を説明する。
【００１７】
なお、深層載荷試験は、ボーリング調査を実施するために掘削したボーリング孔の孔底や、地中連続壁を構築するために形成した掘削溝の溝底に載荷板を設置し、この載荷板に地上部から荷重を段階的に付与して荷重の大きさと沈下量を測定し、これら測定値に基づいて孔底の地盤に係る支持力特性を求めるものである。
【００１８】
載荷試験装置１は、図１で示すように、地中孔１０にあらかじめ挿入されている保護管１２の内方に挿入される荷重伝達部材２と、荷重伝達部材２の下端部側に設けられる載荷板３と、荷重伝達部材２の上端部側に設けられる伸縮装置４と、伸縮装置４から荷重伝達部材２を介して載荷板３に付与された荷重の大きさを測定する荷重測定具５と、を備えている。
【００１９】
荷重伝達部材２は、地上から地中孔１０の孔底に到達する部材長を有する中空管よりなり、図２で示すように、複数の中空管部材２１と、最上部に配置される載荷受金２２を長さ方向に連結することにより構成され、荷重伝達部材２の下端部には、開口を塞ぐように荷重測定具５が設置されている。
【００２０】
荷重測定具５は、上蓋５１及び底板５２が設けられている中空筒状の起歪体５３と、起歪体５３の内周面に設置されたひずみゲージ５４とを備え、起歪体５３に作用する圧縮力の荷重をひずみゲージ５４により感知し、電気信号に変換する。このため、ひずみゲージに接続される電気ケーブル５５が、荷重伝達部材２の中空部を利用して、地上に配置された計測器（図示せず）に接続されている。
【００２１】
また、起歪体５３の底板５２は、下面が平滑面に形成されているとともに、その中央部に起歪体５３の内方に向かう凹部が形成され、凹部の内周面に雌ネジ５６が形成されている。
【００２２】
載荷板３は、中実の円柱体に形成されており、下面に地中孔１０の孔底に当接する当接面３１を有するとともに、上面３２には、荷重測定具５の底板５２に当接する平滑面が形成されている。また、上面３２の中央部には、荷重測定具５の底板５２に設けた雌ネジ５６に螺合する雄ネジ３３が設けられており、荷重測定具５に対して着脱自在となっている。そして、載荷板３が荷重測定具５に突き当たるまで雄ネジ３３を雌ネジ５６に螺合させると、載荷板３の上面３２と荷重測定具５の底板５２の下面とは、面接触された状態となる。
【００２３】
上記の機能を有するものであれば、載荷板３の形状はいずれでもよいが、本実施の形態では、図２で示す、当接面３１が頂角１２０℃の円錐面に形成されたものに加えて、図３（ａ）（ｂ）で示す形状の載荷板３を備えている。具体的には、図３（ａ）の載荷板３は、当接面３１が平面に形成されているとともに、円柱部の径Ｌが、荷重伝達部材２の管径より拡径され、また、図３（ｂ）の載荷板３は、当接面３１が頂角１５０℃の円錐面に形成されている。
【００２４】
これらはいずれも、上面３２に荷重測定具５の底板５２に設けた雌ネジ５６に螺合可能な雄ネジ３３が設けられて、荷重測定具５に対して取り替え自在となっており、地中孔１０の孔底の状態に応じて適宜使い分けることができる。特に、図３（ａ）で示すような、円柱部の径Ｌを大きく取ることにより地中孔１０の孔底に当接する当接面３１を大きく確保した載荷板３を、載荷試験装置１に用いると、面積が拡大した分に応じて試験結果の精度向上を図ることが可能となる。
【００２５】
また、図４で示すように、載荷板３の円柱部における径Ｌを最大まで、つまり保護管１２の内径より略小径程度（保護管１２の内周面に接しない程度）まで拡径する場合には、その側周面に当接面３１から上面３２に向けて延在する、複数の縦溝３４を設けるとよい。つまり、円柱部の径Ｌを保護管１２の内径より略小径程度まで拡径すると、載荷板３の側周面と地中孔１０の孔壁との隙間が狭くなるため、載荷板３の当接面３１を孔底に配置した際にスライム１１を逃す空間を十部確保できない。すると、載荷板３の当接面３１と孔底との間にスライム１１が残置されたままとなりかねない。
【００２６】
しかし、側周面に縦溝３４を設けることにより、地中孔１０の孔壁と載荷板３との隙間と、縦溝３４とを足し合わせた空間を利用して、スライム１１を載荷板３の当接面３１と孔底との間から外方へ逃すことができる。これにより、載荷板３の円柱部における径Ｌを保護管１２の内径より略小径程度まで拡径した場合にも、当接面３１を地中孔１０の孔底に密着させることができ、試験結果の更なる精度向上を図ることが可能となる。
【００２７】
伸縮装置４は、図１で示すように、荷重伝達部材２を介して載荷板３に荷重を付与するものであり、荷重の付与に十分なストロークを確保していれば、油圧ジャッキや手動型ジャッキ等、いずれを採用してもよく、荷重伝達部材２の最上部に位置する載荷受金２２に載置されている。
【００２８】
また、載荷試験装置１には、図１で示すように、伸縮装置４を伸長させる際の反力受けとして機能する反力受け装置６と、載荷板３に荷重が付与された際の沈下量を測定するための沈下量測定装置７が設けられている。反力受け装置６は、伸縮装置４の上方に配置されるウェイト６１と、ウェイト６１が載置される架台６２とにより構成され、架台６２の下面側に伸縮装置４が直接もしくは間接的に当接される。
【００２９】
一方、沈下量測定装置７は、荷重伝達部材２の内方に収納される測定用ロッド７１と、地上に配置される不動はり７３及び変位計７４と、を備えている。
【００３０】
測定用ロッド７１は、下端が荷重測定具５の上蓋５１に当接された状態で、上端を地上まで到達させることのできる部材長を有し、図２で示すように、複数の棒状部材７１１を長さ方向に連結することにより構成されている。また、測定用ロッド７１の断面径は、荷重伝達部材２の内周面に接触しない大きさに形成されるとともに、上端には、測定用ロッド７１に直交するアーム部材７２が設置されている。
【００３１】
アーム部材７２は、荷重伝達部材２に設けられた軸線方向の長穴を介して、荷重伝達部材２の外方に水平方向に張り出すように設けられ、その上方に、図１で示すような不動はり７３が配置されている。不動はり７３は、地表面上に不陸調整部材９を介して載置された支持プレート８に、支柱を介して設置されている片持ち梁であり、アーム部材７２との間に変位計７４が設置されている。
【００３２】
なお、支持プレート８及び不陸調整部材９は、不動はり７３を水平に保持させることが可能であればいずれを採用してもよい。
【００３３】
変位計７４は、図１で示すように、不動はり７３と測定用ロッド７１のアーム部材７２との間隔の変位を、沈下量と見做して測定するものであり、電気式もしくはダイヤルゲージ式等いずれの変位計を採用してもよい。
【００３４】
上述する構成の載荷試験装置１を用いた深層載荷試験は、以下の手順で実施される。
【００３５】
まず、地中孔１０を削孔するとともに保護管１２を配置し、孔底のスライム１１を除去する。また、地表面上に不陸調整部材９を介して支持プレート８を設置するとともに、下端部側に荷重測定具５を介して載荷板３を設けた荷重伝達部材２を地中孔１０に挿入し、載荷板３の当接面３１を孔底に当接させる。これらの作業と同時に、もしくは前後して、地表面上に反力受け装置６を設置する。
【００３６】
なお、荷重伝達部材２には、測定用ロッド７１があらかじめ収納されており、地中孔１０内で荷重伝達部材２と測定用ロッド７１がともに、鉛直状に建て込まれるよう、傾斜角度の調整を行っておく。
【００３７】
こののち、荷重伝達部材２と反力受け装置６を構成する架台６２との間に伸縮装置４を設置し、また、支持プレート８に設けられた不動はり７３と測定用ロッド７１に設けたアーム部材７２との間に変位計７４を設置して、深層載荷試験を開始する。
【００３８】
載荷試験は、伸縮装置４を段階的に伸長することにより、荷重伝達部材２を介して載荷板３に荷重を段階的に付与し、載荷板３の沈下量を変位計７４で断続的に測定する。そして、沈下量が大きく増加し始めた時点で伸縮装置４の伸長作業を中断し、その時点の荷重を荷重測定具５のひずみゲージ５４で感知して電気信号に変換する。電気信号は、電気ケーブル５５を介して伝送され、地上の計測器（図示せず）で読み取ることができる。
【００３９】
このとき、荷重測定具５が、荷重伝達部材２の下端部と載荷板３との間に配置されていることから、載荷板３に付加される荷重を荷重測定具５にて直接測定することができる。したがって、伸縮装置４が伸長して荷重伝達部材２に圧縮力が作用された際、荷重伝達部材２に、傾斜して保護管１２に接触したり撓みを生じるなどの不具合が発生した場合にも、荷重測定具５及び変位計７４による測定値が、これらの影響を受けることがない。
【００４０】
また、荷重測定具５における底板５２の下面と載荷板３の上面３２とを面接触させることから、荷重測定具５と載荷板３との間で荷重がスムーズに伝達される。したがって、より高い精度で荷重および沈下量を測定することが可能となり、これに伴い、読み取った荷重および沈下量に基づいて求める、載荷板３が当接している地盤、つまり地中孔１０の孔底が位置する地盤の支持力特性も、高い精度で求めることが可能となる。
【００４１】
ところで、前述したように載荷試験装置１は、それぞれ形状が異なる３体の載荷板３を備えている。したがって、例えば試験中に、地中孔１０の孔底に削孔乱れやスライム１１の沈殿が生じていることが推測された場合には、施工現場にて適宜、現状に見合った形状の当接面３１を有する載荷板３を選択して取り替え、これを用いて試験を再実施することができる。こうすると、測定結果の信頼性をより高めることが可能となる。
【００４２】
本発明の載荷試験装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００４３】
例えば、本実施の形態では、地中孔１０としてボーリング孔を利用して深層載荷試験を行う場合を事例に挙げたが、これに限定されるものではなく、地中連続壁を構築するための掘削溝等、いずれに形成された地中孔１０も利用することが可能である。
【００４４】
また、保護管１２として、図１で示すような地中孔１０の孔壁を保護するケーシングパイプを採用し、これに荷重伝達部材２の保護を兼用させたが、保護管１２は、荷重伝達部材２に接することのない大きさの内径を有し、荷重伝達部材２を保護できる部材であれば、いずれを採用してもよい。
【００４５】
さらに、本実施の形態では、載荷試験装置１に設ける取り替え自在な載荷板３を３種類例示したが、その数量や形状等はこれらに限定されるものではなく、また、縦溝３４は載荷板３の円柱部における径Ｌの大きさによらず、設けてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１        載荷試験装置
２        荷重伝達部材
２１      中空管部材
２２      載荷受金
３        載荷板
３１      当接面
３２      上面
３３      雄ネジ
３４      縦溝
４        伸縮装置
５        荷重測定具
５１      上蓋
５２      底板
５３      起歪体
５４      ひずみゲージ
５５      電気ケーブル
５６      雌ネジ
６        反力受け装置
６１      ウェイト
６２      架台
７        沈下量測定装置
７１      測定用ロッド
７２      アーム部材
７３      不動はり
７４      変位計
８        支持プレート
８１      持ち手部材
８２      切欠き
９        不陸調整部材
１０      地中孔
１１      スライム
１２      保護管
１３      雄ネジ側
１４      雌ネジ側
【図１】
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【図２】
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【図３】
2020190117.tif 000005
【図４】
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