(57)【要約】【課題】ロッドとその先端に配置されるスクリューポイントから成る貫入ロッドを地盤に回転貫入してその回転負荷トルクを検出する貫入試験において、スクリューポイントの回転負荷トルクを検出するための貫入ロッド、並びにこれを用いた貫入試験機および貫入試験方法を提供する。【解決手段】上記課題は、ロッドとスクリューポイントとを連結する連結具を有し、この連結具は前記スクリューポイントが連結される外管と、前記ロッドが連結される棒材とによる二重管構造を成し、これら外管および棒材は、通常、円周方向に係合して一体に回転する一方、ロッドを引き上げて棒材を軸方向に移動させると、円周方向の係合が解かれてロッドだけが回転するよう構成されていることを特徴とする貫入ロッド、並びにこれを用いた貫入試験機および貫入試験方法によって解決することができる。【選択図】  図５
2010095949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロッドとその先端に配置されるスクリューポイントから成り、当該スクリューポイントを地面に突き刺して地中に貫入する貫入ロッドと、
支柱に沿って昇降自在な昇降台と、
前記昇降台を昇降させる昇降ユニットと、
前記昇降台に取付けられて前記貫入ロッドを回転可能に保持するチャックと、
前記貫入ロッドに回転駆動を付与するチャック用モータと、
前記貫入ロッドの回転負荷を検出するトルクセンサと、
前記ロッドとスクリューポイントを連結する一方、所定の動作によりこれらの連結を解除する連結具と、
前記ロッドとスクリューポイントが連結されているとき、ロッドとスクリューポイントの回転負荷を測定する一方、ロッドとスクリューポイントの連結が解除されているとき、ロッドの回転負荷を測定して、ロッドとスクリューポイントの回転負荷からロッドの回転負荷を減ずることによりスクリューポイントの回転負荷を算出する制御ユニットと
を備えていることを特徴とする貫入試験機。
【請求項２】
前記連結具は、昇降台が所定の高さ上昇することによりロッドとスクリューポイントの連結を解除することを特徴とする請求項１に記載の貫入試験機。
【請求項３】
ロッドとその先端に配置されるスクリューポイントとから成る貫入ロッドを地中に貫入して回転させることによりスクリューポイントの回転負荷を測定する貫入試験において、  ロッドとスクリューポイントの回転負荷を計測した後、ロッドの回転負荷を計測して、ロッドとスクリューポイントの回転負荷からロッドの回転負荷を減ずることによりスクリューポイントの回転負荷を算出することを特徴とする貫入試験方法。
【請求項４】
ロッドとスクリューポイントの回転負荷を計測するときには、これらロッドとスクリューポイントを両方回転させる一方、ロッドの回転負荷を計測するときには、スクリューポイントは回転させずにロッドだけを回転させることを特徴とする請求項３に記載の貫入試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロッドとその先端に配置されるスクリューポイントから成る貫入ロッドを地盤に回転貫入して、スクリューポイントの回転負荷トルクを検出する貫入試験機および貫入試験方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、地盤の土質を判定する方法の一つとして、非特許文献１に示すスウェーデン式サウンディング試験方法が知られている。この試験は、ロッドの先端に取付けられたスクリューポイントを地盤に貫入する際、その抵抗を計測することで地盤の硬軟を計測するものである。貫入方法は、備え付けの錘により最大１ＫＮまで６段階の荷重を加えて荷重のみで自沈貫入を行う荷重段階と、最大荷重１ＫＮにおいてもロッドが貫入しない場合に、その荷重下でロッドないしスクリューポイントを回転させて回転貫入を行う回転段階の２段階で行われる。貫入抵抗に対する計測項目は、荷重段階では、スクリューポントが所定深度貫入した時点での荷重（Ｗｓｗ）、回転段階では貫入量１ｍ当りに換算されたスクリューポイントの半回転数（Ｎｓｗ）である。この半回転数は、スクリューポイントの一回転を２回として計数した回転回数である。
【０００３】
前述のスェーデン式サウンディング試験を自動化した試験機としては、特許文献１（特開平９−１１１７４５）に示すものがある。この貫入試験機は、昇降用モータの駆動により支柱に沿って昇降可能な昇降台を有しており、この昇降台にはチャックが配置されている。このチャックは、チャック用モータの駆動を受けて回転するように構成されており、このチャックにはロッドが一体に回転可能に保持されている。このロッドの先端にはスクリュイーポイントが取付けられており、このスクリューポイントを地盤に突き刺して貫入試験が行われる。
【０００４】
前記昇降台の後部には、スプロケットが回転可能に設けられている。このスプロケットは、支柱に配置されたチェーン部材に常時噛合しており、このスプロケットがチェーン部材に沿って回転することで昇降台が昇降するように構成されている。また、スプロケットは、パウダブレーキの作動により制動されるようになっており、これにより昇降台に付与される荷重を制御することで、ロッドおよびスクリューポイントに付与する荷重が変更される。
【０００５】
前記ロッドとスクリューポイントとから成る貫入ロッドが地中に貫入していく過程で、貫入ロッドの貫入速度は土質に応じて変化するため、この貫入速度ができるだけ一定になるよう、回転の付与／停止、荷重の変更等、貫入条件の変更が行われる。この貫入条件が変更された時と、貫入ロッドが所定深度貫入する毎とに、制御ユニットにより試験データが取得される。
【０００６】
試験データは、前回試験データを取得した位置からの貫入ロッドの貫入量、その間の貫入ロッドの半回転数（貫入ロッドの一回転を２としてカウントした回転数）及びその間の荷重値で成る。地盤が固ければ、半回転数が多くなるため、この半回転数により貫入深さ毎の地盤強度を知り、その土地の地耐力を調べることができる。
【０００７】
【非特許文献１】日本工業規格Ａ１２２１  スウェーデン式サウンディング試験方法
【特許文献１】特開平９−１１１７４５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前述の貫入試験機および貫入試験方法では、ロッドの回転中、このロッドに地中の抵抗が付加されるので、スクリューポイントにのみ付加される抵抗に基づいて試験データを算出することは困難であった。これでは、本来スクリューポイントが到達した地層における硬度を測定すべきはずが、実際にはスクリューポイントが到達した地層よりも上層の影響を受けてしまい、正確な試験データを得られない問題を有していた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の貫入試験機は、前記課題に鑑みて創成されたものであり、ロッドとその先端に配置されるスクリューポイントから成り、当該スクリューポイントを地面に突き刺して地中に貫入する貫入ロッドと、支柱に沿って昇降自在な昇降台と、前記昇降台を昇降させる昇降ユニットと、前記昇降台に取付けられて前記貫入ロッドを回転可能に保持するチャックと、前記貫入ロッドに回転駆動を付与するチャック用モータと、前記貫入ロッドの回転負荷を検出するトルクセンサと、前記ロッドとスクリューポイントを連結する一方、所定の動作によりこれらの連結を解除する連結具と、前記ロッドとスクリューポイントが連結されているとき、ロッドとスクリューポイントの回転負荷を測定する一方、ロッドとスクリューポイントの連結が解除されているとき、ロッドの回転負荷を測定して、ロッドとスクリューポイントの回転負荷からロッドの回転負荷を減ずることによりスクリューポイントの回転負荷を算出する制御ユニットとを備えていることを特徴とする。
【００１０】
また、前記連結具は、昇降台が所定の高さ上昇することによりロッドとスクリューポイントの連結を解除することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の貫入試験方法も、前記課題に鑑みて創成されたものであり、ロッドとその先端に配置されるスクリューポイントとから成る貫入ロッドを地中に貫入して回転させることによりスクリューポイントの回転負荷を測定する貫入試験において、ロッドとスクリューポイントの回転負荷を計測した後、ロッドの回転負荷を計測して、ロッドとスクリューポイントの回転負荷からロッドの回転負荷を減ずることによりスクリューポイントの回転負荷を算出することを特徴とする。
【００１２】
また、前記貫入試験方法においては、ロッドとスクリューポイントの回転負荷を計測するときには、これらロッドとスクリューポイントを両方回転させる一方、ロッドの回転負荷を計測するときには、スクリューポイントは回転させずにロッドだけを回転させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の貫入試験機および貫入試験方法においては、貫入試験中、ロッドとスクリューポイントから成る貫入ロッドの回転負荷を測定する一方、ロッドにかかる回転負荷だけを測定するようにも構成されている。そのため、ロッドとスクリューポイントの回転負荷からロッドの回転負荷を減ずることにより、スクリューポイントにかかる回転負荷だけをを得ることができるので、各地層における地盤の硬度を正確に試験することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。図１において、
１は貫入試験機であり、支柱２に沿って昇降可能な昇降台３と、この昇降台３に回転可能に設けられたチャック１０と、このチャック１０を回転駆動するチャック用モータ１１と、前記チャック１０に保持されるロッド８とその先端に取付けられるスクリューポイント７から成る貫入ロッド４と、前記昇降台３を支柱２に沿って昇降させる昇降ユニット４０とを有する。
【００１５】
前記支柱２は、脚部５に立設されており、その背面には、案内路の一例としてチェーン部材６が直線上に配置固定されている。このチェーン部材６には、詳細を後述する昇降ユニット４０のスプロケット４４が噛合する。
【００１６】
前記チャック１０は、図２に示すように、昇降台３に回転可能に配置されており、ロッド８が挿通可能かつ回転可能に支持された中空スリーブ１２を備えている。この中空スリーブ１２は、ロッド８に形成された長溝８ａに係合する剛球１３が配置されるとともに、中空スリーブ１２の下部にはスプロケット１４が設けられている。前記剛球１３は、ばね１５で常時付勢されたスライドスリーブ１６によって常時中空スリーブ１２の中空穴部１２ａに突出する位置に支持されており、この状態でロッド８の長溝８ａに係合する。なお、スライドスリーブ１６をばね１５の付勢に抗して押し下げると、剛球１３は動作可能となり、ロッド８の保持を解くことができる。
【００１７】
前記チャック用モータ１１の出力軸１１ａには遊星歯車機構２０を介して第２出力軸２６が連結されている。この第２出力軸２６の下部にはスプロケット１７が一体に固定されており、このスプロケット１７と前記中空スリーブ１２の下部に設けられたスプロケット１４とは環状チェーン１８を巻き掛けて連結されている。チャック側のスプロケット１４の歯に対向する位置には、このスプロケット１４が回転する時の歯の通過を検出してＯＮ／ＯＦＦする近接センサ（図示せず）が取付けられている。この近接センサの信号は制御ユニット５０に取得される。制御ユニット５０は貫入ロッド４の半回転数を算出するとともにチャック用モータ１１の駆動を制御するように構成されている。
【００１８】
前記遊星歯車機構２０はフランジ１９に収容されており、このフランジ１９の上方には前記チャック用モータ１１が配置してある。また、前記遊星歯車機構２０は、図３に示すように、前記チャック用モータ１１の出力軸１１ａと一体に回転するように取付けられた太陽ギア２１と、この太陽ギア２１と噛合し、かつ当該太陽ギア２１を中心としてその周囲を自転しつつ公転する複数の遊星ギア２２，２３，２４と、リング状に形成され内歯を有するインターナルギア２５とから構成されている。このインターナルギア２５は、その内歯が前記複数の遊星ギア２２，２３，２４と噛合して、これら遊星ギア２２，２３，２４の自転および公転を案内するように構成されている。これら遊星ギア２２，２３，２４の下面には前記第２出力軸２６が当該遊星ギア２２，２３，２４と一体に回転可能に取付けられて、この第２出力軸２６と前記チャック用モータ１１の出力軸１１ａとは同一軸線上に配置されている。また、前記遊星ギア２２，２３，２４の間には、それぞれキャリア２７，２８，２９が介在しており、これらキャリア２７，２８，２９は前記第２出力軸２６に一体成形されている。
【００１９】
前記フランジ１９の内周面には、内方を向いた梁３１，３２が当該フランジに一体成形されており、これら梁３１，３２は前記インターナルギア２５を挟んで互いに対向するように位置している。これら梁３１，３２には前記インターナルギア２５が固定されており、前記遊星ギア２２，２３，２４の回転に伴って回転しないようになっている。この梁３１の側面には前記インターナルギア２５が貫入ロッド４による回転反力を受け、この回転反力が当該梁３１に作用する方向で互いに対向するようにして歪みゲージ３３，３４が取付けられており、同様にもう一方の梁３２にも歪みゲージ３５、３６が取付けられている。これら合計４個の歪みゲージと２個の梁によって前記トルクセンサ３０が構成され、これら４個の歪みゲージはホイートストンブリッジ回路に組み込まれている。そして、これら合計４個の歪みゲージ３３，３４，３５，３６が当該梁３１，３２の捻れに応じた歪みを電気信号として検出するように構成されおり、これら歪みゲージ３３，３４，３５，３６の信号から制御ユニット５０においてスクリューポイント７とロッド８の回転負荷トルク、あるいはロッド８の回転負荷トルクが計測されるようになっている。なお、このトルクセンサ３０においては、これら４個の歪みゲージ３３，３４，３５，３６を組み込んだホイストーンブリッジ回路により抵抗値を測定する所謂４アクティブケージ法を採用している。
【００２０】
前記昇降ユニット４０は、図４に示すように、前記スプロケット４４を回転駆動する昇降用モータ４１と、このスプロケット４４の回転を制御するブレーキ手段４２とを備えている。このスプロケット４４は、昇降用モータ４１と一方向クラッチ４３および前記ブレーキ手段４２を介して連結されており、一方向クラッチ４３の作用で、昇降台３を上昇させる方向にスプロケット４４を回転させるよう昇降用モータ４１が駆動した時、これらがスプロケット４４に伝達されるようになっている。一方、逆方向にスプロケット４４を回転させるように昇降用モータ４１を駆動したときはには一方向クラッチ４３は空転を生じる。このため、スクリューポイント７が地盤に接している状態で昇降用モータ４１が逆駆動すると、貫入ロッド４には、昇降台３等の質量による荷重が負荷される。この荷重は、ブレーキ手段４２がスプロケット４４を制動する力を変更することで０Ｎから１ＫＮまで自在に変更することができる。なお、前記ブレーキ手段４２としてはパウダークラッチまたはパウダブレーキであるこが望ましい。
【００２１】
前記貫入ロッド４は、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、ロッド８と、その先端に連結具６０を介して取付けられるスクリューポイント７から成り、スクリューポイント７を地面に突き刺して地中に貫入するように構成されている。また、この連結具６０は、前記ロッド８の先端とスタッドボルトＢで連結されて当該ロッド８と一体に回転する棒材６１と、中空状の外管６２とから構成されている。この棒材６１には弾付部６１ａが形成されており、図５（ａ）に示すように、前記外管６２には上方から、当該外管６２の上端と、棒材６１の弾付部６１ａとを係合させるようにして当該棒材６１が挿入されている。さらに、外管６２の下端にはキャップ６３がその上部を当該外管６２に挿入させるようにして当該外管６２と一体に回転可能に取付けられており、一方当該キャップ６３の下端にはスクリューポイント７がスタッドボルトＢにより当該キャップ６３と一体に回転可能に取付けられている。
【００２２】
また、前記外管６２の上端には突部６２ａが形成されており、一方前記棒材６１の弾付部６１ａには当該突部６２ａと係合可能な溝６１ｂが形成されている。この突部６２ａが弾付部６１ａの溝６１ｂに挿入されている状態において、ロッド８に回転方向の力が作用した場合には、これら突部６２ａと溝６１ｂは係合し、一方ロッド８を上方させる方向の力が作用した場合には、図５（ｂ）に示すように、棒材６１と、外管６２の係合は解除されて棒材６１の弾付部６１ａは外管６２の上端から離脱する。具体的には、図６（ａ）に示すように、棒材６１と外管６２が係合している場合においてロッド８に回転方向の力が作用した場合には、ロッド８とスクリューポイント７は一体に回転し、一方図６（ｂ）に示すように、棒材６１と外管６２の係合を解除してロッド８に回転方向に力が作用した場合には、ロッド８は回転して、スクリューポイント７は回転しないように構成されている。
【００２３】
さらに、前記外管６２の孔の下部には弾付状の規制部６２ｂが形成されており、この規制部６２ｂと前記キャップ６３の上端により、前記外管６２の孔の下方には穴空間が形成されている。また、前記棒材６１は下端に規制部材６１ｃを備えており、この規制部材６１ｃは下方から当該棒材６１の下端にねじ留めされている。この規制部材６１ｃは、前述の穴空間に収納されて当該穴空間内で移動可能な一方、前記ロッド８が上方に引き上げれた場合には規制部６２ｂにより移動が制限される。
【００２４】
以下、本発明の貫入試験機１を用いた貫入試験方法を述べる。本貫入試験機１では、貫入ロッド４の先端のスクリューポイント７をを地表に接する位置から貫入試験をスタートする。この位置では制御ユニット５０に備えられたマニュアル操作ボタンを押して昇降用モータ４１を逆駆動し、昇降台３を下降させる。この位置からスタート信号を押してスタート信号を与えると、制御ユニット５０は自動で貫入ロッド４の地中への貫入を開始する。すなわち、制御ユニット５０は試験スタート信号の入力を受けて、昇降用モータ４１を逆駆動するとともに、チャック用モータ１１を回転させる。これにより、貫入ロッド４に昇降台３等の質量による荷重を負荷して、貫入ロッド４を回転させながら地中に貫入する。
【００２５】
試験中、制御ユニット５０はブレーキ手段４２を制御し、貫入ロッド４に負荷される荷重を最小荷重５０Ｎから１５０Ｎ、２５０Ｎ、５００Ｎ、７５０Ｎ、１０００Ｎの順に増加させる。そして、各荷重下での貫入ロッド４にかかる回転負荷トルクと、貫入ロッド４の半回転数、貫入量および回転速度の増分を求めて記憶する。これを貫入ロッド４が２５ｃｍ貫入する区間を単位区間として、この単位区間毎に行う。ここで、貫入ロッド４に作用する回転負荷トルクは、前記トルクセンサ３０から得る。
【００２６】
前記トルクセンサ３０は、前述のとおり前記梁３１，３２と歪みゲージ３３，３４，３５，３６とから構成されており、合計４個の歪みゲージが当該梁の捻れに応じた歪みを電気信号として検出するように構成されている。具体的には、前記チャック用モータ１１が回転すると、この出力軸１１ａに取付けられた太陽ギア２１が回転する。この太陽ギア２１が回転すると、これと噛合している遊星ギア２２，２３，２４も回転し、これら遊星ギア２２，２３，２４は、前記梁３１，３２に固定されたインターナルギア２５の内歯に噛合して案内される。これら遊星ギア２２，２３，２４の回転反力はインターナルギア２５によって受け止められるので、当該遊星ギア２２，２３，２４の回転力は、前記第２出力軸２６に伝達され、前記環状チェーン１８を介して、貫入ロッド４に伝達される。このとき貫入ロッド４の回転反力は、前記環状チェーン１８及び第２出力軸２６を介してインターナルギア２５に伝達され、当該インターナルギア２５によって受け止めらる。このインターナルギア２５は、前記梁３１，３２に固定されているので、当該インターナルギア２５によって受け止められた前記貫入ロッド４の回転反力は、当該梁３１，３２に曲げモーメントとして伝達される。すると、これら梁３１，３２が歪み、この歪みを前記歪みゲージ３３，３４ならびに歪みゲージ３５，３６が電気信号として検出して、これを制御ユニット５０に送信する。
【００２７】
また、貫入ロッド４の貫入量の増分は、スプロケット４４の回転を検出するロータリエンコーダ４５の信号からスプロケット４４の回転回数を算出し、これにスプロケット４４の一回転当りの貫入量を乗じることで算出することができる。また、制御ユニット５０は、この貫入量の増分を積算することでスクリューポイント７の貫入深度を算出して記憶するとともに、単位時間当りの貫入量からスクリューポイント７の貫入速度を割り出す。制御ユニット５０は、以上の処理を繰り返し行って所定の深度までスクリューポイント７を貫入する。
【００２８】
地中での各深度におけるスクリューポイント７の回転負荷トルクＴｓを算出するには、図５（ａ）に示すように、まず、貫入ロッド４に所定の荷重を付与した状態で貫入ロッド４を回転させる。このとき、図６（ａ）に示すように、棒材６１の溝６１ｂには外管６２の突部６２ａが下方から挿入された状態なので、ロッド８の回転に伴って連結具６０およびスクリューポイント７は一体に回転する。このときの歪みを前記トルクセンサ３０が検出することにより、貫入ロッド４の回転負荷トルクＴｒ+ｓ、つまりロッド８にかかる回転負荷トルクＴｒとスクリューポイント７にかかる回転負荷トルクＴｓを合算した負荷トルクＴｒ+ｓが得られる。なお、連結具６０の外径はスクリューポイント７の外径よりも小さく、かつ表面積はロッド８よりも十分に小さく形成されている。従って、当該連結具６０にかかる回転負荷トルクは、ロッド８あるいはスクリューポイント７にかかる回転負荷トルクに比べ十分に小さいものであり、試験結果に重大な影響を与えるものではないので無視する。
【００２９】
続いて、ロッド８にかかる回転負荷トルクＴｒを計測するには、図５（ｂ）に示すように、前述の図５（ａ）の状態から所定の高さ昇降台３を上昇させる。この上昇量は、前記ロッド８の長溝４ａの長さよりも大きく、さらに棒材６１の溝に挿入されて係合している外管６２の突部６２ａが溝６１ｂから外れる程度である。このように昇降台３を上昇させると、ロッド８の長溝４ａの下方で嵌合していた剛球１３は、昇降台３上昇に伴って長溝４ａに沿って当該長溝４ａの上方に到達し、さらに上昇を続けると長溝４ａの上方で嵌合してロッド８および連結具６０の棒材６１も上昇する。すると、図６（ｂ）に示すように、棒材６１の溝６１ｂに挿入されて係合している外管６２の突部６２ａが溝６１ｂから外れて、連結具６０の棒材６１と外管６２との回転方向に対する係合は解かれる。この状態でロッド８を回転させると、連結具６０の外管６２およびスクリューポイント７は回転せず、ロッド８と棒材６１だけが回転する。このときの歪みをトルクセンサ３０が検出することにより、ロッド８にかかる回転負荷トルクＴｒが得られる。
【００３０】
前記貫入ロッド４の回転負荷トルクＴｒ+ｓから前記ロッド８の回転負荷トルクＴｒを減ずることによりスクリューポイント７の回転負荷トルクＴｓを算出することができる。このスクリューポイント７に負荷される各荷重Ｗと回転負荷トルクＴｓによる貫入時のエネルギは、δＥ＝πＴｓδｎ＋Ｗδｓと表すことができる。ここでδｎは各荷重下での半回転数（半回転数の増分）、δｓは各荷重かでの貫入量の増分である。また、右辺のπＴｓδｎは回転付加による貫入エネルギ、Ｗδｓは荷重による貫入エネルギであり、つまりエネルギδＥは、荷重にる貫入エネルギと回転による貫入エネルギの総和で表される。そして、これらの試験を地中の各深度で行うことで地中の各層における硬度等を判定する。
【００３１】
地中の所定深度の試験が終了すると昇降台を上昇させて貫入ロッド４を引き抜く必要がある。この場合、図５（ｂ）に示す状態よりもさらに昇降台３を上昇させると、前述の規制部材６１ｃと規制部６２ｂの作用により、これらは上昇方向において係合して、昇降台３の上昇に伴って上昇するロッド８と連結具６０の棒材６１の上昇に伴って、連結具６０の外管６２およびロッド８も上昇するのでスクリューポイント７を引き抜くことができる。
【００３２】
このように、本発明の貫入試験機および貫入試験方法によれば、スクリューポイント７にかかる回転負荷トルクＴｓだけを精度よく検出することができるので、地中の硬度をより正確に判定することが可能となる。また、この検出データに基づいて算出される回転付加による貫入エネルギと、荷重による貫入エネルギとの総和を算出することができるので、これらエネルギの総和を解析することで、例えば含水比の異なる粘土質で構成される洪積層と沖積層と腐植土層等、従来の試験方法では判定が困難だった地層を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る貫入試験機の正面図である。
【図２】本発明に係る貫入試験機のチャック部分の拡大断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線要部拡大断面図である。
【図４】図１のＢ−Ｂ線要部拡大断面図である。
【図５】本発明の貫入ロッドの動作説明図であり、（ａ）はロッドとスクリューポイントが連結されている状態であり、（ｂ）は連結が解除されている状態を示す図である。
【図６】（ａ）は図５（ａ）のＣ−Ｃ線拡大断面図であり、（ｂ）は図５（ｂ）のＤ−Ｄ線拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  貫入試験機
２  支柱
３  昇降台
４  貫入ロッド
４ａ  長溝  
５  脚部
６  チェーン部材
７  スクリューポイント
８  ロッド
１０  チャック
１１  チャック用モータ
１１ａ  出力軸
１２  中空スリーブ
１２ａ  中空穴部
１３  剛球
１４  スプロケット
１５  ばね
１６  スライドスリーブ
１７  スプロケット
１８  環状チェーン
１９  フランジ
２０  遊星歯車機構
２１  太陽ギア
２２  遊星ギア
２３  遊星ギア
２４  遊星ギア
２５  インターナルギア
２６  第２出力軸
２７  キャリア
２８  キャリア
２９  キャリア
３０  トルクセンサ
３１  梁
３２  梁
３３  歪みゲージ
３４  歪みゲージ
３５  歪みゲージ
３６  歪みゲージ
４０  昇降ユニット
４１  昇降用モータ
４２  ブレーキ手段
４３  一方向クラッチ
４４  スプロケット
４５  ロータリエンコーダ
５０  制御ユニット
６０  連結具
６１  棒材
６１ａ  弾付部
６１ｂ  溝
６１ｃ  規制部材
６２  外管
６２ａ  突部
６２ｂ  規制部
６３  キャップ
【図１】
2010095949.tif 000003
【図２】
2010095949.tif 000004
【図３】
2010095949.tif 000005
【図４】
2010095949.tif 000006
【図５】
2010095949.tif 000007
【図６】
2010095949.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成21年12月24日(2009.12.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロッドとその先端に取付けられるスクリューポイントとから成り、貫入試験に際して当該スクリューポイントを地面に突き刺して地中に貫入される貫入ロッドにおいて、
前記ロッドとスクリューポイントとを連結する連結具を有し、この連結具は前記スクリューポイントが連結される外管と、前記ロッドが連結される棒材とによる二重管構造を成し、これら外管および棒材は、通常、円周方向に係合して一体に回転する一方、ロッドを引き上げて棒材を軸方向に移動させると、円周方向の係合が解かれてロッドだけが回転するよう構成されていることを特徴とする貫入ロッド。
【請求項２】
ロッドとその先端に取付けられるスクリューポイントから成り、当該スクリューポイントを地面に突き刺して地中に貫入する貫入ロッドと、
支柱に沿って昇降自在な昇降台と、
前記昇降台を昇降させる昇降ユニットと、
前記昇降台に取付けられて前記貫入ロッドを回転可能に保持するチャックと、
前記貫入ロッドに回転駆動を付与するチャック用モータと、
前記貫入ロッドの回転負荷を検出するトルクセンサと、
前記スクリューポイントが連結される外管と、前記ロッドが連結される棒材とによる二重管構造を成し、これら外管および棒材は、通常、円周方向に係合して一体に回転する一方、ロッドを引き上げて棒材を軸方向に移動させると、円周方向の係合が解かれてロッドだけが回転するよう構成されいる連結具と、
前記ロッドとスクリューポイントが連結されているとき、ロッドとスクリューポイントの回転負荷を測定する一方、ロッドとスクリューポイントの連結が解除されているとき、ロッドの回転負荷を測定して、ロッドとスクリューポイントの回転負荷からロッドの回転負荷を減ずることによりスクリューポイントの回転負荷を算出する制御ユニットと
を備えていることを特徴とする貫入試験機。
【請求項３】
ロッドとその先端に取付けられるスクリューポイントとから成る貫入ロッドを地中に貫入して回転させることによりスクリューポイントの回転負荷を測定する貫入試験において、  
ロッドとスクリューポイントとの回転負荷と、ロッドだけの回転負荷とをそれぞれ計測して、ロッドとスクリューポイントの回転負荷からロッドだけの回転負荷を減ずることによりスクリューポイントの回転負荷を算出することを特徴とする貫入試験方法。
【請求項４】
ロッドとスクリューポイントの回転負荷を計測するときには、これらロッドとスクリューポイントとを一体にさせる一方、ロッドだけの回転負荷を計測するときには、スクリューポイントは回転させずにロッドだけを回転させることを特徴とする請求項３に記載の貫入試験方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、ロッドとその先端に配置されるスクリューポイントから成る貫入ロッドを地盤に回転貫入して、スクリューポイントの回転負荷トルクを検出するための貫入ロッド、並びにこれを用いた貫入試験機および貫入試験方法に関するものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
しかしながら、前述の貫入ロッド、並びにこれを用いた貫入試験機および貫入試験方法では、ロッドの回転中、このロッドに地中の抵抗が付加されるので、スクリューポイントにのみ付加される抵抗に基づいて試験データを算出することは困難であった。これでは、本来スクリューポイントが到達した地層における硬度を測定すべきはずが、実際にはスクリューポイントが到達した地層よりも上層の影響を受けてしまい、正確な試験データを得られない問題を有していた。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の貫入ロッドは、前記課題に鑑みて創成されたものであり、ロッドとその先端に取付けられるスクリューポイントとから成り、貫入試験に際して当該スクリューポイントを地面に突き刺して地中に貫入される貫入ロッドにおいて、前記ロッドとスクリューポイントとを連結する連結具を有し、この連結具は前記スクリューポイントが連結される外管と、前記ロッドが連結される棒材とによる二重管構造を成し、これら外管および棒材は、通常、円周方向に係合して一体に回転する一方、ロッドを引き上げて棒材を軸方向に移動させると、円周方向の係合が解かれてロッドだけが回転するよう構成されていることを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
また、本発明の貫入試験機は、前記課題に鑑みて創成されたものであり、ロッドとその先端に取付けられるスクリューポイントから成り、当該スクリューポイントを地面に突き刺して地中に貫入する貫入ロッドと、  支柱に沿って昇降自在な昇降台と、前記昇降台を昇降させる昇降ユニットと、前記昇降台に取付けられて前記貫入ロッドを回転可能に保持するチャックと、前記貫入ロッドに回転駆動を付与するチャック用モータと、前記貫入ロッドの回転負荷を検出するトルクセンサと、前記スクリューポイントが連結される外管と、前記ロッドが連結される棒材とによる二重管構造を成し、これら外管および棒材は、通常、円周方向に係合して一体に回転する一方、ロッドを引き上げて棒材を軸方向に移動させると、円周方向の係合が解かれてロッドだけが回転するよう構成されいる連結具と、前記ロッドとスクリューポイントが連結されているとき、ロッドとスクリューポイントの回転負荷を測定する一方、ロッドとスクリューポイントの連結が解除されているとき、ロッドの回転負荷を測定して、ロッドとスクリューポイントの回転負荷からロッドの回転負荷を減ずることによりスクリューポイントの回転負荷を算出する制御ユニットとを備えていることを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明の貫入ロッド、並びにこれを用いた貫入試験機および貫入試験方法においては、貫入試験中、ロッドとスクリューポイントから成る貫入ロッドの回転負荷を測定する一方、ロッドにかかる回転負荷だけを測定するようにも構成されている。そのため、ロッドとスクリューポイントの回転負荷からロッドの回転負荷を減ずることにより、スクリューポイントにかかる回転負荷だけをを得ることができるので、各地層における地盤の硬度を正確に試験することが可能となる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
以下、本発明の貫入ロッド、並びにこれを用いた貫入試験機１による貫入試験方法を述べる。本貫入試験機１では、貫入ロッド４の先端のスクリューポイント７をを地表に接する位置から貫入試験をスタートする。この位置では制御ユニット５０に備えられたマニュアル操作ボタンを押して昇降用モータ４１を逆駆動し、昇降台３を下降させる。この位置からスタート信号を押してスタート信号を与えると、制御ユニット５０は自動で貫入ロッド４の地中への貫入を開始する。すなわち、制御ユニット５０は試験スタート信号の入力を受けて、昇降用モータ４１を逆駆動するとともに、チャック用モータ１１を回転させる。これにより、貫入ロッド４に昇降台３等の質量による荷重を負荷して、貫入ロッド４を回転させながら地中に貫入する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
このように、本発明の貫入ロッド、並びにこれを用いた貫入試験機および貫入試験方法によれば、スクリューポイント７にかかる回転負荷トルクＴｓだけを精度よく検出することができるので、地中の硬度をより正確に判定することが可能となる。また、この検出データに基づいて算出される回転付加による貫入エネルギと、荷重による貫入エネルギとの総和を算出することができるので、これらエネルギの総和を解析することで、例えば含水比の異なる粘土質で構成される洪積層と沖積層と腐植土層等、従来の試験方法では判定が困難だった地層を判定することができる。