(57)【要約】【課題】陸上や水中などの様々な対象地盤の強度を、一段と簡便かつ迅速に推定できる地盤強度の推定方法およびシステムを提供する。【解決手段】油圧重機２のブーム６をブーム６の後端部回転中心部６ｂを中心に下方回転させてアタッチメント１０により対象地盤Ｇを押圧した時のブーム用の油圧シリンダ７の油圧の大きさと、油圧シリンダ７の筒軸方向ＣＬと後端部回転中心部６ｂとの離間距離と、対象地盤Ｇへの押圧荷重Ｑの作用線と後端部回転中心部６ｂとの離間距離とに基づいて算出した押圧荷重Ｑを用いて、或いは、対象地盤Ｇを押圧した時の後端部回転中心部６ｂを中心にした回転によるブーム先端部６ｃの上下変位量と、押圧の反力に起因する車台３の接地支点を中心した回転による後端部回転中心部６ｂの上下変位量とに基づいて算出した対象地盤Ｇへの押込み量を用いて、対象地盤Ｇの強度を推定する。【選択図】図１
2020002531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車台上に配置された機体に後端部が上下回転可能に軸支されたブームと、このブームの先端部に後端部が上下回転可能に軸支されたアームと、このアームの先端部に取付けられたアタッチメントとを備えた油圧重機を用いて、前記ブームを前記ブームの後端部回転中心部を中心にして下方回転させて前記アタッチメントにより対象地盤を押圧し、この時の前記ブームを作動させる油圧シリンダの油圧の大きさと、前記油圧シリンダの筒軸方向と前記後端部回転中心部との離間距離と、前記アタッチメントによる前記対象地盤に対する押圧荷重の作用線と前記後端部回転中心部との離間距離とに基づいて、前記アタッチメントによる前記対象地盤に対する押圧荷重を算出し、算出した前記押圧荷重を用いて前記対象地盤の強度を推定することを特徴とする地盤強度の推定方法。
【請求項２】
車台上に配置された機体に後端部が上下回転可能に軸支されたブームと、このブームの先端部に後端部が上下回転可能に軸支されたアームと、このアームの先端部に取付けられたアタッチメントとを備えた油圧重機を用いて、前記ブームを前記ブームの後端部回転中心部を中心にして下方回転させて前記アタッチメントにより対象地盤を押圧し、この時の前記後端部回転中心部を中心にした回転による前記ブームの先端部の上下変位量と、前記押圧の反力に起因する前記車台の接地支点を中心した回転による前記後端部回転中心部の上下変位量とに基づいて、前記アタッチメントによる前記対象地盤に対する押込み量を算出し、算出した前記押込み量を用いて前記対象地盤の強度を推定することを特徴とする地盤強度の推定方法。
【請求項３】
前記アタッチメントにより前記対象地盤を押圧した時の前記後端部回転中心部を中心にした回転による前記ブームの先端部の上下変位量と、前記押圧の反力に起因する前記車台の接地支点を中心した回転による前記後端部回転中心部の上下変位量とに基づいて、前記アタッチメントによる前記対象地盤に対する押込み量を算出し、算出した前記押込み量を用いて前記対象地盤の強度を推定する請求項１に記載の地盤強度の推定方法。
【請求項４】
前記アタッチメントとして貫入体を用いて、この貫入体を前記対象地盤に貫入した際の貫入力および貫入量をそれぞれ、前記押圧荷重および前記押込み量として算出し、事前データとして前記貫入体を地盤に貫入した際の貫入力および貫入量と、コーン指数との相関関係を予め把握しておき、算出した前記押圧荷重および前記押込み量と、前記相関関係とに基づいて前記対象地盤の強度として前記対象地盤のコーン指数を算出する請求項１〜３のいずれかに記載の地盤強度の推定方法
【請求項５】
車台上に配置された機体に後端部が上下回転可能に軸支されたブームと、このブームの先端部に前記後端部が上下回転可能に軸支されたアームと、このアームの先端部に取付けられたアタッチメントとを備えた油圧重機と、前記ブームを作動させる油圧シリンダの油圧の大きさを検知する圧力センサと、この圧力センサによる検知圧力が入力される演算部とを有する地盤強度の推定システムであって、
前記ブームを前記ブームの後端部回転中心部を中心にして下方回転させて前記アタッチメントにより対象地盤を押圧して、この時の前記検知圧力と、前記油圧シリンダの筒軸方向と前記後端部回転中心部との離間距離と、前記アタッチメントによる前記対象地盤に対する押圧荷重の作用線と前記後端部回転中心部との離間距離とに基づいて、前記演算部により前記アタッチメントによる前記対象地盤に対する押圧荷重が算出され、算出された前記押圧荷重を用いて前記対象地盤の強度が推定される構成にしたことを特徴とする地盤強度の推定システム。
【請求項６】
車台上に配置された機体に後端部が上下回転可能に軸支されたブームと、このブームの先端部に後端部が上下回転可能に軸支されたアームと、このアームの先端部に取付けられたアタッチメントとを備えた油圧重機と、前記ブームの先端部の上下変位量を検知する先端部変位センサと、前記ブームの後端部回転中心部の上下変位量を検知する後端部変位センサと、前記先端部変位センサおよび前記後端部変位センサによる検知変位量が入力される演算部とを有する地盤強度の推定システムであって、
前記ブームを前記ブームの後端部回転中心部を中心にして下方回転させて前記アタッチメントにより対象地盤を押圧した時の前記先端部変位センサおよび前記後端部変位センサによる検知変位量に基づいて、前記演算部により、前記アタッチメントによる前記対象地盤に対する押込み量が算出され、算出された前記押込み量を用いて前記対象地盤の強度が推定される構成にしたことを特徴とする地盤強度の推定システム。
【請求項７】
前記ブームの先端部の上下変位量を検知する先端部変位センサと、前記ブームの後端部回転中心部の上下変位量を検知する後端部変位センサとを有し、前記先端部変位センサおよび前記後端部変位センサによる検知変位量が前記演算部に入力され、前記アタッチメントにより前記対象地盤を押圧した時の前記先端部変位センサおよび前記後端部変位センサによる検知変位量に基づいて、前記演算部により、前記アタッチメントによる前記対象地盤に対する押込み量が算出され、算出された前記押込み量を用いて前記対象地盤の強度が推定される構成にした請求項５に記載の地盤強度の推定システム。
【請求項８】
前記アタッチメントとして貫入体が使用され、この貫入体を前記対象地盤に貫入した際の貫入力および貫入量がそれぞれ、前記押圧荷重および前記押込み量として算出され、事前データとして前記貫入体を地盤に貫入した際の貫入力および貫入量と、コーン指数との相関関係が予め前記演算部に入力されていて、算出された前記押圧荷重および前記押込み量と、前記相関関係とに基づいて前記演算部により、前記対象地盤の強度として前記対象地盤のコーン指数が算出される構成にした請求項７に記載の地盤強度の推定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤強度の推定方法およびシステムに関し、さらに詳しくは、陸上や水中などの様々な対象地盤の強度を、一段と簡便かつ迅速に推定することができる地盤強度の推定方法およびシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工事現場の軟弱地盤等では、建設重機やダンプトラック等の走行可能性を確認するために、トラフィカビリティ（建設車両等の走行に耐え得る地盤の性能）を評価する。トラフィカビリティを評価するには、一般に、ポータブルコーン貫入試験によって得られるコーン指数ｑcが用いられている。この試験方法は地盤工学会基準（ＪＧＳ  １４３１−２０１２）に規定されている。そして、建設機械が同一の轍を数回走行できるコーン指数ｑｃの数値は、一般に、道路土工要綱（２００９）から引用されている。
【０００３】
ポータブルコーン貫入試験は、作業者が人力でコーンを一定速度で地盤に貫入させて、所定の貫入量時での貫入抵抗力を測定する。この試験方法によれば、比較的簡便にトラフィカビリティを把握することができる。しかしながら、現場で直接、人力を必要とする試験であるため、水底や災害現場等の特殊な地盤に対して実施することができない。また、広範囲で一様ではない(場所により異なる)地盤に対しては多大な時間と労力を要するために適用することが難しい。
【０００４】
ポータブルコーン貫入試験の他にも、トラフィカビリティを評価する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１では、クローラを備えた重機等を用いて、アームの先端部に取付けた貫入体を対象地盤に貫入する方法が提案されている。この方法では、対象地盤に貫入体を貫入した際の貫入力および貫入量を検知して、この検知データから求められる特性値と事前データ（特性値とコーン指数との相関関係）とに基づいて、対象地盤のコーン指数を算出できるので、簡便かつ迅速にトラフィカビリィを把握できる。例えば、この貫入力や貫入量を対象地盤の貫入位置で直接検知することなく、より簡便に検知できれば、対象地盤の状態を推定するには一段と有益である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−２０３７３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、陸上や水中などの様々な対象地盤の強度を、一段と簡便かつ迅速に推定することができる地盤強度の推定方法およびシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため本発明の地盤強度の推定方法は、車台上に配置された機体に後端部が上下回転可能に軸支されたブームと、このブームの先端部に後端部が上下回転可能に軸支されたアームと、このアームの先端部に取付けられたアタッチメントとを備えた油圧重機を用いて、前記ブームを前記ブームの後端部回転中心部を中心にして下方回転させて前記アタッチメントにより対象地盤を押圧し、この時の前記ブームを作動させる油圧シリンダの油圧の大きさと、前記油圧シリンダの筒軸方向と前記後端部回転中心部との離間距離と、前記アタッチメントによる前記対象地盤に対する押圧荷重の作用線と前記後端部回転中心部との離間距離とに基づいて、前記アタッチメントによる前記対象地盤に対する押圧荷重を算出し、算出した前記押圧荷重を用いて前記対象地盤の強度を推定することを特徴とする。
【０００８】
本発明の別の地盤強度の推定方法は、車台上に配置された機体に後端部が上下回転可能に軸支されたブームと、このブームの先端部に後端部が上下回転可能に軸支されたアームと、このアームの先端部に取付けられたアタッチメントとを備えた油圧重機を用いて、前記ブームを前記ブームの後端部回転中心部を中心にして下方回転させて前記アタッチメントにより対象地盤を押圧し、この時の前記後端部回転中心部を中心にした回転による前記ブームの先端部の上下変位量と、前記押圧の反力に起因する前記車台の接地支点を中心した回転による前記後端部回転中心部の上下変位量とに基づいて、前記アタッチメントによる前記対象地盤に対する押込み量を算出し、算出した前記押込み量を用いて前記対象地盤の強度を推定することを特徴とする。
【０００９】
本発明の地盤強度の推定システムは、車台上に配置された機体に後端部が上下回転可能に軸支されたブームと、このブームの先端部に前記後端部が上下回転可能に軸支されたアームと、このアームの先端部に取付けられたアタッチメントとを備えた油圧重機と、前記ブームを作動させる油圧シリンダの油圧の大きさを検知する圧力センサと、この圧力センサによる検知圧力が入力される演算部とを有する地盤強度の推定システムであって、前記ブームを前記ブームの後端部回転中心部を中心にして下方回転させて前記アタッチメントにより対象地盤を押圧して、この時の前記検知圧力と、前記油圧シリンダの筒軸方向と前記後端部回転中心部との離間距離と、前記アタッチメントによる前記対象地盤に対する押圧荷重の作用線と前記後端部回転中心部との離間距離とに基づいて、前記演算部により前記アタッチメントによる前記対象地盤に対する押圧荷重が算出され、算出された前記押圧荷重を用いて前記対象地盤の強度が推定される構成にしたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の別の地盤強度の推定システムは、車台上に配置された機体に後端部が上下回転可能に軸支されたブームと、このブームの先端部に後端部が上下回転可能に軸支されたアームと、このアームの先端部に取付けられたアタッチメントとを備えた油圧重機と、前記ブームの先端部の上下変位量を検知する先端部変位センサと、前記ブームの後端部回転中心部の上下変位量を検知する後端部変位センサと、前記先端部変位センサおよび前記後端部変位センサによる検知変位量が入力される演算部とを有する地盤強度の推定システムであって、前記ブームを前記ブームの後端部回転中心部を中心にして下方回転させて前記アタッチメントにより対象地盤を押圧した時の前記先端部変位センサおよび前記後端部変位センサによる検知変位量に基づいて、前記演算部により、前記アタッチメントによる前記対象地盤に対する押込み量が算出され、算出された前記押込み量を用いて前記対象地盤の強度が推定される構成にしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の前者の地盤強度の推定方法およびシステムによれば、ブームをブーム後端部回転中心部を中心にして下方回転させてアタッチメントにより対象地盤を押圧した際の押圧荷重が、ブームを作動させる油圧シリンダの油圧の大きさと、油圧シリンダの筒軸方向とブーム後端部回転中心部との離間距離と、アタッチメントによる対象地盤に対する押圧荷重の作用線とブーム後端部回転中心部との離間距離とに基づいて算出される。即ち、押圧荷重を、押圧位置で荷重センサ等を用いて直接検知することなく、より簡便に間接的に検知できるので、様々な対象地盤の強度を一段と簡便かつ迅速に推定するには有利である。
【００１２】
本発明の後者の地盤強度の推定方法およびシステムによれば、ブームをブーム後端部回転中心部を中心にして下方回転させてアタッチメントにより対象地盤を押圧した時の対象地盤に対する押込み量が、ブームの先端部の上下変位量と、ブーム後端部回転中心部の上下変位量とに基づいて算出される。即ち、押込み量を、押圧位置で変位センサ等を用いて直接検知することなく、より簡便に間接的に検知できるので、様々な対象地盤の強度を一段と簡便かつ迅速に推定するには有利である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の地盤強度の推定システムを用いて、対象地盤に対する押圧荷重を算出する工程を例示する説明図である。
【図２】図１での対象地盤に対する押圧荷重を算出する際のモデルを模式的に例示する説明図である。
【図３】図１の地盤強度の推定システムを用いて、対象地盤に対する押込み量を算出する工程を例示する説明図である。
【図４】図３での対象地盤に対する押込み量を算出する際のモデルを模式的に例示する説明図である。
【図５】図１の地盤強度の推定システムを用いて、貫入体を地盤に貫入して対象地盤のコーン指数を算出する工程を例示する説明図である。
【図６】貫入体を地盤に貫入した際の貫入力と貫入量との関係を例示するグラフ図である。
【図７】貫入力および貫入量に基づいて特定された特性値と、コーン指数との相関関係を例示するグラフ図である。
【図８】押圧荷重とブーム用油圧シリンダの油圧力の関係を例示するグラフ図である。
【図９】図９（Ａ）は図８でのＣａｓｅ１〜６のそれぞれのデータのＹ軸切片の値と、段落００３０の（１）式のＹ軸切片成分との相関を示すグラフ図、図９（Ｂ）は図８でのＣａｓｅ１〜６のそれぞれのデータの傾きと、段落００３０の（１）式の傾き成分との相関を示すグラフ図である。
【図１０】対象地盤を押圧した際の各部位の上下変位量の経時変化を例示するグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の地盤強度の推定方法およびシステムを、図に示した実施形態に基づいて説明する。
【００１５】
図１に例示する本発明の地盤強度の推定システム１（以下、推定システム１という）の実施形態は、油圧重機２と、圧力センサ１２と、後端部変位センサ１３、先端部変位センサ１４および演算部１５とを有している。油圧重機２はいわゆる、バックホウであり、クローラ４ａを有する走行機構４が車台３に装備されている。
【００１６】
クローラ４ａは、車台３の左右両側に配置されている。それぞれのクローラ４ａは駆動スプロケット４ｂとプーリ４ｃとの間に張設されていて、駆動スプロケット４ｂとプーリ４ｃとの間には複数のローラ４ｄが配置されている。それぞれのクローラ４ａは、駆動スプロケット４ｂにより回転駆動される。走行機構４としては、クローラ４ａを備えたものに限らず、タイヤ等を備えたものでもよいが、軟弱地盤等を走行するにはクローラ４ａを備えた走行機構４が好ましい。
【００１７】
車台３の上には平面視で３６０°旋回可能な機体５が設けられている。機体５には、ブーム６の後端部６ａが上下回転可能に軸支されている。ブーム６は延在方向中途の位置で屈曲した形状になっていて、機体５およびブーム６に接続された油圧シリンダ７によってブーム６の後端部回転中心部６ｂを中心にして回転する。後端部回転中心部６ｂとは、具体的にはブーム後端部６ａを回転可能に軸支している連結ピンである。図中の一点鎖線ＣＬは油圧シリンダ７の筒軸方向を示している。
【００１８】
ブーム６の先端部６ｃはアーム８の後端部８ａにピン結合されている。このブーム先端部６ｃの連結ピンＢＰと油圧シリンダ７のロッド先端の連結ピンとを結ぶ図中の一点鎖線ＢＬは、ブーム６の先端側の延在方向を示している。
【００１９】
アーム後端部８ａがブーム先端部６ｃに上下回転可能に軸支されたアーム８は、ブーム６およびアーム８に接続された油圧シリンダ９によって、アーム後端部８ａ（連結ピンＢＰ）を中心にして回転する。アーム先端部８ｂはアタッチメント１０にピン結合されている。連結ピンＢＰを通過してアーム先端部８ｂに延びる図中の一点鎖線ＡＬは、アーム８の延在方向を示している。
【００２０】
アーム先端部８ｂには様々なアタッチメント１０が着脱自在であり、この実施形態ではバケット１０ａが取り付けられている。アタッチメント１０は、アーム８およびアタッチメント１０に接続された油圧シリンダ１１によってアーム先端部８ｂを中心にして上下に回転する。
【００２１】
圧力センサ１２は、ブーム６を作動させる油圧シリンダ７の油圧の大きさ（油圧力Ｐｂ）を検知する。検知する実際の油圧力Ｐｂは、シリンダの押す側の圧力からシリンダの引く側の圧力を差し引いた大きさになる。後端部変位センサ１３は、後端部回転中心部６ｂの上下変位量Ｓｍを検知する。この実施形態では後端部変位センサ１３として機体５に設置された傾斜計が採用されている。先端部変位センサ１４は、ブーム先端部６ｃの上下変位量Ｓｂを検知する。この実施形態では先端部変位センサ１４としてブーム６に設置された傾斜計が採用されている。
【００２２】
演算部１５としては各種のコンピュータ等を用いることができる。演算部１５には、圧力センサ１２による検知圧力、先端部変位センサ１４および後端部変位センサ１３による検知変位量が入力される。また、演算部１５には所望のデータを予め入力、記憶しておくこともできる。演算部１５は入力されたデータや記憶されているデータ等に基づいて様々な演算処理を行う。
【００２３】
走行機構４の駆動、機体５の旋回、ブーム６、アーム８およびアタッチメント１０の動きは、機体５のキャビンに搭乗した操縦者によってコントロールされる。キャビン４に操縦者が搭乗することなく、遠隔操作によってこれらの動きがコントロールされる構成にすることもできる。
【００２４】
次に、この推定システム１を用いて、対象地盤Ｇの強度を推定する手順の一例を説明する。
【００２５】
図１に例示するように、対象地盤Ｇの所定位置に油圧重機２を配置する。次いで、後端部回転中心部６ｂを中心にしてブーム６を下方回転させて、バケット１０ａの背面で対象地盤Ｇの所望の押圧位置Ｐを押圧して押圧荷重Ｑを付与する。この際に、油圧シリンダ９、１１は実質的に稼働させずに、油圧シリンダ７だけを稼働させる。即ち、ブーム６に対してアーム８およびバケット１０ａを一定の姿勢に維持しつつ、ブーム６を下方回転させて押圧位置Ｐを押圧する。
【００２６】
押圧位置Ｐに押圧荷重Ｑを付与する時には、押圧位置Ｐ近傍の対象地盤Ｇに対する押圧アーム８（延在方向ＡＬ）の交差角度ａは概ね垂直（９０°±１０°）に設定するとよい。これにより、安定して押圧荷重Ｑを付与し易くなる。また、この時のブーム６の先端側の延在方向ＢＬは、押圧位置Ｐ近傍の対象地盤Ｇに対して概ね平行（１８０°±１０°）にするとより安定する。
【００２７】
この対象地盤Ｇに対する押圧工程では、油圧シリンダ７の油圧の大きさが逐次、圧力センサ１２によって検知される。圧力センサ１２による検知圧力は逐次、演算部１５に入力される。演算部１５では、油圧シリンダ７によってブーム６に付与された油圧力Ｐｂが算出される。油圧シリンダ７の仕様（シリンダ内径、シリンダロッド外径など）は既知であり、この仕様のデータは演算部１５に入力されているので、ブーム９に付与された油圧力Ｐｂが迅速に算出できる。尚、油圧力Ｐｂはこの実施形態のように油圧シリンダ７の油圧を計測して算出する方法だけでなく、例えば、油圧シリンダ７に設置した荷重計によって油圧力Ｐｂを計測することもできる。
【００２８】
図１の押圧工程は、図２に例示するように後端部回転中心部６ｂまわりのモーメントのつり合いのモデルとして簡略化できる。図２に例示するモデルでは、油圧シリンダ７によりブーム６に付与された油圧力Ｐｂと、油圧重機２（ブーム６）に作用する押圧荷重Ｑの反力との後端部回転中心部６ｂまわりのモーメントがつり合うと考えることができる。図２では、油圧力Ｐｂの作用方向（油圧シリンダ７の筒軸方向ＣＬ）と後端部回転中心部６ｂとの離間距離がｄｂ、押圧荷重Ｑの反力の作用方向（鉛直方向）と後端部回転中心部６ｂとの離間距離がｄｐで示されている。押圧位置Ｐを通る一点鎖線が押圧荷重Ｑの作用線を示している。
【００２９】
油圧重機２の仕様（ブーム６、アーム８、アタッチメント１０の寸法など）は既知である。また、対象地盤Ｇに押圧荷重Ｑを付与する時の油圧重機２の姿勢（筒軸方向ＣＬ、延長方向ＢＬ、ＡＬなど）は把握できる。したがって、離間距離ｄｂ、ｄｐは、これら情報に基づいて演算部１５により算出することも、予め演算部１５に入力しておくこともできる。
【００３０】
そして、演算部１５は、油圧力Ｐｂ、離間距離ｄｂ、ｄｐを用いて下記（１）式に基づいて押圧荷重Ｑを算出する。
（油圧力Ｐｂ−Ｐｂ0）×離間距離ｄｂ＋押圧荷重（反力）Ｑ×離間距離ｄｐ＝０・・・（１）
ここで、Ｐｂ0は未載荷状態（バケット１０ａが対象地盤Ｇに接触する前の押圧荷重Ｑがゼロの状態）の油圧力である。
【００３１】
次いで、算出された押圧荷重Ｑの大きさに基づいて、対象地盤Ｇの地盤強度が推定される。例えば、算出された押圧荷重Ｑが同じ場合に、押圧位置Ｐの対象地盤Ｇの変形が大きいほど地盤強度が低い（軟弱地盤）、変形が小さいほど地盤強度が高い（強固な地盤）であると推定される。陸上および水中の平坦な地盤に限らず、法面などの地盤強度も簡易的に推定できる。
【００３２】
この実施形態では上述したように、対象地盤Ｇを押圧した際の押圧荷重Ｑが、油圧シリンダ７の油圧の大きさ（油圧力Ｐｂ）と、油圧シリンダ７の筒軸方向ＣＬと、離間距離ｄｂ、ｄｐとに基づいて算出できる。押圧荷重Ｑを、押圧位置Ｐで荷重センサ等を用いて直接検知することができない不安定な地盤や危険な位置にある地盤も存在するが、この実施形態では、押圧荷重Ｑを、押圧位置Ｐで荷重センサ等を用いて直接検知することなく、より簡便に間接的に検知できる。それ故、様々な対象地盤Ｇの強度を一段と簡便かつ迅速に推定するには有利になっている。
【００３３】
図３には、先の推定システム１を用いて、押圧位置Ｐに押圧荷重Ｑを付与した時の対象地盤Ｇに対する押込み量Ｓを算出する場合が例示されている。
【００３４】
図３では、図１に例示した押圧工程と同様に、実質的に油圧シリンダ７だけを稼働させてブーム６を下方回転させて、押圧位置Ｐを押圧して押圧荷重Ｑを付与する。この際に、押圧荷重Ｑによって押圧位置Ｐは当初の位置よりも押込み量Ｓだけ沈下する。
【００３５】
押圧荷重Ｑが小さい場合は機体５の上下変位はほとんど生じないが、押圧荷重Ｑが大きくなると、押圧荷重Ｑの反力によって機体５は図３に例示するように、車台３の接地支点ＭＰを中心にして上方に回転する。即ち、機体５が接地支点ＭＰを中心にして起伏する。接地支点ＭＰはクローラ４ａが対象地盤Ｇと接している最後端位置となる。
【００３６】
機体５に上下変位が実質的に生じない条件下では、後端部回転中心部６ｂを中心にしたブーム６の下方回転によるブーム先端部６ｃの上下変位量Ｓｂを、押込み量Ｓと見なすことができる。しかしながら、機体５が上下変位する場合には、後端部回転中心部６ｂも上下変位するため、押込み量Ｓを高精度で把握するには、後端部回転中心部６ｂの上下変位量Ｓｍも考慮する必要がある。
【００３７】
そこで、この実施形態では押込み量Ｓを算出する際に、図３の押圧工程を簡略化した図４に例示するモデルを使用して、押込み量Ｓを上下変位量ＳｂとＳｍの合計値として算出する。図４（Ａ）は、後端部回転中心部６ｂを中心にしたブーム６の下方回転によるブーム先端部６ｃ（連結ピンＢＰ）の上下変位量Ｓｂを示している。図４（Ｂ）は、押圧荷重Ｑの反力に起因する接地支点ＭＰを中心にした機体５の上方回転による後端部回転中心部６ｂの上下変位量Ｓｍを示している。
【００３８】
ブーム先端部６ｃ（連結ピンＢＰ）が、後端部回転中心部６ｂに対して仰角Ａｂにある状態から、後端部回転中心部６ｂを中心にしてブーム６を微小角度ΔＡｂだけ下方回転させて押圧位置Ｐに押圧荷重Ｑを付与することで上下変位量Ｓｂだけ沈下した場合を考える。この押圧工程では、ブーム先端部６ｃ（連結ピンＢＰ）の上下変位量Ｓｂ、後端部回転中心部６ｂの上下変位量Ｓｍがそれぞれ逐次、先端部変位センサ１４、後端部変位センサ１３により検知される。先端部変位センサ１４、後端部変位センサ１３による検知変位量は逐次、演算部１５に入力される。
【００３９】
後端部回転中心部６ｂとブーム先端部６ｃ（連結ピンＢＰ）との離間距離Ｌｂは把握することができるので、後端部回転中心部６ｂと連結ピンＢＰを通る鉛直軸との離間距離は、Ｌｂｃｏｓ（Ａｂ）となる。上下変位量Ｓｂは、図４（Ａ）に示すブーム先端部６ｃ（連結ピンＢＰ）の鉛直下方に位置する直角の頂点の下方変位量になる。そこで、上下変位量Ｓｂは演算部１５により以下の(２)式により算出される。
上下変位量Ｓｂ＝Ｌｂｃｏｓ（Ａｂ）・ｓｉｎ（ΔＡｂ）≒（ΔＡｂ）・Ｌｂｃｏｓ（Ａｂ）・・・（２）
【００４０】
そして、この押圧工程において、後端部回転中心部６ｂが、接地支点ＭＰに対して仰角Ａｍにある状態から、接地支点ＭＰを中心にして機体５が微小角度ΔＡｍだけ上方回転した場合を考える。接地支点ＭＰと後端部回転中心部６ｂとの離間距離Ｌｍは把握することができるので、接地支点ＭＰと後端部回転中心部６ｂとの離間距離は、Ｌｍｃｏｓ（Ａｍ）となる。上下変位量Ｓｍは、図４（Ｂ）に示す後端部回転中心部６ｂの鉛直下方に位置する直角の頂点の上方変位量になる。そこで、上下変位量Ｓｍは演算部１５により以下の(３)式により算出される。
上下変位量Ｓｍ＝−Ｌｍｃｏｓ（Ａｍ）・ｓｉｎ（ΔＡｍ）≒−（ΔＡｍ）・Ｌｍｃｏｓ（Ａｍ）・・・（３）
【００４１】
（２）式および（３）式から押込み量Ｓは、演算部１５により下記（４）式により算出される。
押込み量Ｓ＝（ΔＡｂ）・Ｌｂｃｏｓ（Ａｂ）−（ΔＡｍ）・Ｌｍｃｏｓ（Ａｍ）・・・（４）
【００４２】
次いで、算出された押込み量Ｓの大きさに基づいて、対象地盤Ｇの地盤強度が推定される。例えば、同じ押圧荷重Ｑを押圧位置Ｐに付与している場合に、算出された押込み量Ｓが大きいほど地盤強度が低い（軟弱地盤）、押込み量Ｓが小さいほど地盤強度が高い（強固な地盤）であると推定される。陸上および水中の平坦な地盤に限らず、法面などの地盤強度も簡易的に推定できる。
【００４３】
この実施形態では上述したように、対象地盤Ｇを押圧した際の押込み量Ｓが、ブーム先端部６ｃの上下変位量Ｓｂと、ブーム後端部回転中心部６ｂの上下変位量Ｓｍとに基づいて算出できる。押込み量Ｓを、押圧位置Ｐで変位センサ等を用いて直接検知することができない不安定な地盤や危険な位置にある地盤も存在するが、この実施形態では、押込み量Ｓを、押圧位置Ｐで変位センサ等を用いて直接検知することなく、より簡便に間接的に検知できる。それ故、様々な対象地盤Ｇの強度を一段と簡便かつ迅速に推定するには有利になっている。しかも、算出される押込み量Ｓには、ブーム先端部６ｃの上下変位量Ｓｂだけでなく、ブーム後端部回転中心部６ｂの上下変位量Ｓｍも考慮されているので推定精度を向上させることができる。
【００４４】
この実施形態においても先の実施形態で述べた様々な条件、仕様を適用することができる。また、先の実施形態とこの実施形態とを組み合わせることもできる。即ち、押圧荷重Ｑを、油圧シリンダ７の油圧の大きさ(油圧力Ｐｂ)と、油圧シリンダ７の筒軸方向ＣＬと、離間距離ｄｂ、ｄｐとに基づいて算出するとともに、押込み量Ｓを、ブーム先端部６ｃの上下変位量Ｓｂと、ブーム後端部回転中心部６ｂの上下変位量Ｓｍとに基づいて算出する。そして、算出した押圧荷重Ｑおよび押込み量Ｓに基づいて、対象地盤Ｇの強度を推定する。
【００４５】
図５に例示する推定システム１では、アタッチメント１０として貫入体１０ｂがアーム先端部８ｂに取り付けられている。貫入体１０ｂには必要に応じて様々な形態のものを使用することができる。
【００４６】
この貫入体１０ｂを上述した実施形態と同様に、実質的に油圧シリンダ７だけを稼働させてブーム６を後端部回転中心部６ｂを中心にして下方回転させて、押圧位置Ｐを押圧することで対象地盤Ｇに貫入させる。対象地盤Ｇに貫入した際の貫入力および貫入量をそれぞれ、上述した押圧荷重Ｑおよび押込み量Ｓとして演算部１５により算出する。
【００４７】
事前データとして貫入体１０ｂを地盤に貫入した際の貫入力Ｑおよび貫入量Ｓと、コーン指数ｑcとの相関関係を予め把握しておき、この相関関係を演算部１５に入力、記憶しておく。コーン指数ｑcとは、地盤工学会基準（ＪＧＳ  １４３１−２０１２）に規定された試験方法またはＪＩＳ  Ａ  １２２８：２０００に規定された試験方法により得られる数値である。事前データとして、力学特性（硬さや強さ）の異なる様々な地盤についてのデータを含むことが望ましい。
【００４８】
例えば、事前試験として、様々な地盤に対して、貫入体１０ｂを垂直に貫入してその際に要する貫入力Ｑおよび貫入体１０ｂの貫入量Ｓを測定する。貫入量Ｓが概ね１０ｃｍ〜３０ｃｍになるまで測定する。この測定によって、図６に例示する貫入力Ｑと貫入量Ｓとの関係を示すデータが得られる。図６には、硬く強い地盤（コーン指数ｑcが大きい地盤）のデータＭ１と軟らかく弱い地盤（コーン指数ｑcが小さい地盤）のデータＭ２とが記載されている。
【００４９】
それぞれのデータＭ１、Ｍ２おいて、例えば、降伏荷重Ａ、線形区間での傾きＢ、基準荷重Ｑrefに対応する沈下量Ｃ、基準沈下量Ｓrefに対応する荷重Ｄ等を特性値Ｒｃとする。また、事前試験の対象になった地盤のコーン指数ｑcを把握しておく。
【００５０】
事前試験によるデータ（特性値Ｒｃ）と事前試験の対象になった地盤のコーン指数ｑcとを整理すると、図７に例示する特性値Ｒｃとコーン指数ｑcとの相関関係を得ることができる。図７には、特性値Ｒｃを上述した降伏荷重Ａ、傾きＢ、沈下量Ｃ、荷重Ｄにした場合のコーン指数ｑcとの相関関係がそれぞれ、データＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４として記載されている。この特性値Ｒｃとコーン指数ｑcとの相関関係が事前データとして演算部１５に入力、記憶しておく。特性値Ｒｃは１種類にすることも複数種類にすることもできる。対象地盤Ｇのコーン指数ｑcを算出する際には、使用する特性値Ｒｃを決定しておく。
【００５１】
そして、算出した貫入力Ｑおよび貫入量Ｓと、上記の相関関係とに基づいて対象地盤Ｇの強度として対象地盤Ｇのコーン指数ｑcを算出する。
【００５２】
具体的には、図７に例示したデータＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４のうち、この対象地盤Ｇのコーン指数ｑcを算出する際に使用すると決定していた特性値Ｒｃに関するデータに、算出した特性値Ｒｃの値を当てはめる。例えばデータＲ１を使用する場合は、算出した特性値Ｒｃの値をデータＲ１に当てはめて、この特性値Ｒｃに対応するコーン指数ｑcを算出する。このように算出したコーン指数ｑｃが対象地盤Ｇのコーン指数ｑcになる。次いで、算出したコーン指数ｑcの数値の大きさに基づいて、従来と同様に、対象地盤Ｇのトラフィカビリティを評価することができる。
【実施例】
【００５３】
図１に例示した押圧工程を所定の同一条件下で、押圧する地盤の種類だけを異ならせて行い、その際のブームを作動させる油圧シリンダの油圧力Ｐｂと、押圧位置での押圧荷重Ｑとを測定した。押圧荷重Ｑは押圧位置に設置した荷重計により測定し、押圧した地盤は剛性（硬さ）を異ならせた６種類（Ｃａｓｅ１〜６）である。その結果を図８に例示する。図８の横軸の油圧力Ｐｂでは、プラス値はブームを押し上げる方向の力であり、マイナス値はブームを押し下げる方向の力である。
【００５４】
図８の結果から、いずれの種類の地盤においても油圧力Ｐｂの減少により押圧荷重Ｑが増大するほぼ線形で可逆的な関係であることが分かる。図９（Ａ）は図８でのＣａｓｅ１〜６のそれぞれのデータのＹ軸切片の値と、上述した（１）式のＹ軸切片成分（−Ｐｂ×（ｄｂ／ｄｐ））との相関を示す。図９（Ｂ）は図８でのＣａｓｅ１〜６のそれぞれのデータの傾きと、上述した（１）式の傾き成分（−ｄｂ／ｄｐ）との相関を示す。図９（Ａ）、（Ｂ）は、図８のＹ軸切片の値、傾きが離間距離ｄｂ、ｄｐの値から推測される値（段落００３０の（１）式）と調和的であることを示している。それ故、図２に例示したモデルを用いて、油圧力Ｐｂと離間距離ｄｂ、ｄｐとに基づいて押圧荷重Ｑを算出できることが分かる。
【００５５】
次に、図３に例示した押圧工程を押圧する所定の地盤に対して行い、その際の押圧位置の押込み量Ｓの経時変化を押圧位置に設置した変位計により測定した。また、図４に例示したモデルを用いて、この押圧工程でのブーム先端部の上下変位量Ｓｂ、後端部回転中心部の上下変位量Ｓｍの経時変化を算出し、その結果を図１０に示す。図１０には上下変位量ＳｂとＳｍを合計した結果も示している。図１０の結果から、上下変位量ＳｂとＳｍの合計値が、実測した押込み量Ｓと概ね一致することが分かる
【符号の説明】
【００５６】
１  推定システム
２  油圧重機
３  車台
４  走行機構
４ａ  クローラ
４ｂ  駆動スプロケット
４ｃ  プーリ
４ｄ  ローラ
５  機体
６  ブーム
６ａ  ブーム後端部
６ｂ  後端部回転中心部
６ｃ  ブーム先端部
７  油圧シリンダ
８  アーム
８ａ  アーム後端部
８ｂ  アーム先端部
９  油圧シリンダ
１０  アタッチメント
１０ａ  バケット
１０ｂ  貫入体
１１  油圧シリンダ
１２  圧力センサ
１３  後端部変位センサ（傾斜計）
１４  先端部変位センサ（傾斜計）
１５  演算部
Ｇ  対象地盤
【図１】
2020002531.tif 000003
【図２】
2020002531.tif 000004
【図３】
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【図４】
2020002531.tif 000006
【図５】
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【図６】
2020002531.tif 000008
【図７】
2020002531.tif 000009
【図８】
2020002531.tif 000010
【図９】
2020002531.tif 000011
【図１０】
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