(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大型三軸セルに内装の供試体上端面に載置のキャップ上面の側端部に打撃受止部としてのレシーブ棒を植立させ、この上方の三軸室上板より該レシーブ棒をキャップ中央に向けて打撃する揺動自在なハンマー体を吊設し、さらに、下端に水平設のワーク軸先端の回転軌跡の一部が該ハンマー体のハンマー軸の揺動軌跡に重複する上端ハンドルで回転操作される回転軸を該三軸室上板を縦貫通して組み付けるとしたことを特徴とする大型三軸セルにおけるＳ波発生装置。
【請求項２】
回転軸の三軸室上板縦貫通組み付けを、三軸室上板の縦貫孔に当該回転軸を上端ハンドルで係止させた態様で軸受装着した回転軸ガイドを固定してなり、かつ上記のハンマー体の吊設は、該回転軸ガイドのセル内突出部を取付基盤として先端にハンマー体を枢止のヒンジ固定板を取り付けたとした請求項１記載の大型三軸セルにおけるＳ波発生装置。
【請求項３】
回転軸の三軸室上板縦貫通組み付けは、三軸室上板の縦貫孔に固定されたガイドに抱持されると共に、三軸室上板上に配設のレベル調整機構より持ち出しの支持アームによって吊設されたスリーブに対し軸方向について係止されて軸受装着してなり、かつ、該スリーブのセル内突出部を取付基盤として先端にハンマー体を枢止のヒンジ固定板を取り付けて回転軸とハンマー体との同一レベル調整を可能とした請求項１記載の大型三軸セルにおけるＳ波発生装置。
【請求項４】
レベル調整機構の調整能をハンマーがレシーブ棒に当ることのない待避位置まで設定した請求項３記載の大型三軸セルにおけるＳ波発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大型三軸セル内に、キャップとペデスタル間に膜状体で被覆した供試体をセットし、三軸方向から応力を加えた状態で前記キャップを水平方向に打撃してＳ波を発生させ、前記膜状体の上部および下部に設置された加速度計によりＳ波速度を測定する大型三軸試験装置におけるＳ波発生機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
とくに砂地盤、砂礫地盤等において、サンプリングによる試料の乱れの程度を把握するための大型三軸セルを用いた室内試験でＳ波速度の測定をする提案が特公平７−４６０７３号になされている。
同提案は、大型三軸セル内に、キャップとペデスタル間に膜状体で被覆した供試体をセットし、三軸方向から応力を加えた状態で前記大型三軸セル外部から該供試体にねじり力を加えるべく前記キャップを水平方向に打撃してＳ波を発生させ、前記膜状体の上部および下部に設置された加速度計によりＳ波速度を測定するとしたものであって、当該セル外部からの打撃によるＳ波発生機構は、大型三軸セル側壁に前記キャップを打撃する水平打撃ピストンを貫通設するとしている。その詳細は図８，９に示される通りである。
【０００３】
すなわち、図中、１は大型三軸セル、２はセル、３は供試体、４は載荷軸、５は膜状体、６はキャップ、７はペデスタル、８は水平打撃ピストン、９はシリンダ、１０はベアリング、１１はピストン、１２はベロフラム、１３は圧力室、Ｃはコンプレッサ、１４は加速度計、１５は直流増幅器、１６はデジタルストレージスコープ、１７はマイコン、１８は加速度計測回路を示す。
【０００４】
大型三軸セル１は図８および図９に示すように、セル２内に供試体３を載置し載荷軸４により繰り返し加圧可能な三軸試験装置で、当該供試体３は例えば直径＝３００mm、高さ＝６００mmの円柱状に成形されたうえ、ゴムメンブレム等の膜状体５で被覆され、上，下にそれぞれキャップ６およびペデスタル７がセットされる。セル２内には水が充填されコンプレッサＣにより圧力が加えられ、供試体３の側面に拘束圧を加えるようになっている。
【０００５】
一方、セル２の側壁を貫通して水平打撃ピストン８が設置され、図９に詳細に示すように、シリンダ９内にベアリング１０を介してピストン１１が配設されると共に、シリンダ９内のベロフラム１２、１２で仕切られた圧力室１３には、コンプレッサＣからセル圧と同圧のエアが供給されて均等圧化され、ピストン１１が任意のセル圧のもとで自由に動くようになっており、打撃によりピストン１１の一端が供試体３の上部に載置のキャップ６に当接するようになっている。
【０００６】
なお、Ｓ波速度の測定は、静止土圧係数Ｋ0 の推定においても必要である。すなわち、原位置凍結サンプリング法で採取した高品質の不攪乱試料を用いた室内試験と凍結孔を利用した原位置試験で砂質地盤の水平方向応力を測定する方法において、地盤の微小ひずみでのせん断剛性（ＧO ）に着目し、高品質の不攪乱試料を用いて、繰返し三軸試験で測定されるＧO （ＧOL）と原位置で測定されたＳ波速度から求められるＧO （ＧOF）が等しいという関係から静止土圧係数ＫO を推定する方法について述べると次のとおりである。
【０００７】
微小ひずみ（実務ではγ≦１０-5と考えている）でのせん断剛性（ＧO ）を測定する方法として、一般に以下の２つの方法がよく用いられている。
（１）原位置で実施する弾性波試験で求められるＳ波速度ＶS から数１を用いてせん断剛性ＧO （ＧOF）を計算する。
【０００８】
【数１】
0003689763.tif 000002
【０００９】
（２）室内で繰返し三軸試験などによりせん断剛性（ＧO ）を求める。
ＧO はσm ′の関数として一般に数２で表される。
【００１０】
【数２】
0003689763.tif 000003
【００１１】
なお、σm ′は数３で表される。
【００１２】
【数３】
0003689763.tif 000004
【００１３】
方法（１）は、直接原位置でのＧO を求め、方法（２）は室内試験からＧO を求める方法である。せん断剛性は本来地盤に固有の値なので、室内試験に用いる供試体が高品質の不攪乱試料であり、微小ひずみの測定精度が十分に高ければ、異なるこの２つの方法による測定値は同じ値を示すはずである。従って、数１と数２から数４が成り立つ。
【００１４】
【数４】
0003689763.tif 000005
【００１５】
数４に数３を代入し、ＫO について表すと数５になる。
【００１６】
【数５】
0003689763.tif 000006
【００１７】
従って、室内試験で数２についての実験定数ａ、ｎを求めれば、原位置のＧOFと室内のＧOLが等しいという観点から数５よりＫO が求められる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、叙上構成のＳ波発生機構では、実使用上以下列挙の不都合がある。
（１）外部に持ち出しの水平打撃ピストンの設置レベルは固定のため、圧密により供試体の高さが減少した場合これに追従し得ず、水平打撃ピストンの打撃がキャップに適切にあたらない場合がある。
（２）打撃点を三軸セル外に確保した外部に持ち出しの水平打撃ピストンは、構造上セル圧の影響を受けざるを得ず、任意のセル圧で水平ピストンが自由に動くようにするために、ベロフラムを用いたり、セル圧をバイパスして反対側にも加えたりと等圧化のための手当て機構が複雑である。
（３）人力によるハンマー打撃では、打撃に個人差が出やすく、測定値に個人差が含まれ易すく信頼度が保証されない。
（４）ピストン１１が供試体３の側面（キャップ６）に当接する配置は、Ｓ波発生不要時の三軸セル本来の稼動の妨げるものとなると云う不都合がある。
【００１９】
本発明は、叙上の事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、圧密により供試体の高さが減少しても、キャップ打撃に支障が生じず、セル圧がキャップ打撃に影響するような煩らわしいことはなく、打撃力は一定の強度で再現性高く維持され、さらには三軸セル本来の稼動の妨げになる心配のないＳ波発生機構を提供しようとするものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のＳ波発生機構は、大型三軸セルに内装の供試体上端面に載置のキャップ上面の側端部に打撃受止部としてのレシーブ棒を植立させ、この上方の三軸室上板より該レシーブ棒をキャップ中央に向けて打撃する揺動自在なハンマー体を吊設し、さらに、下端に水平設のワーク軸先端の回転軌跡の一部が該ハンマー体のハンマー軸の揺動軌跡に重複する上端ハンドルで回転操作される回転軸を該三軸室上板を縦貫通して組み付けるとしたものである。
【００２１】
上記の回転軸の三軸室上板縦貫通組み付けを、三軸室上板の縦貫孔に当該回転軸を上端ハンドルで係止させた態様で軸受装着した回転軸ガイドを固定してなり、かつ、上記のハンマー体の吊設は、該回転軸ガイドのセル内突出部を取付基盤として先端にハンマー体を枢止のヒンジ固定板を取り付けたとすると良い。
上記の回転軸の三軸室上板縦貫通組み付けは、三軸室上板の縦貫孔に固定されたガイドに抱持されると共に、三軸室上板上に配設のレベル調整機構より持ち出しの支持アームによって吊設されたスリーブに対し軸方向について係止されて軸受装着してなり、かつ、該スリーブのセル内突出部を取付基盤として先端にハンマー体を枢止のヒンジ固定板を取り付けて回転軸とハンマー体との同一レベル調整を可能とすると良い。
【００２２】
上記のレベル調整機構の調整能がハンマーがレシーブ棒に当ることのない待避位置まで設定されているを良しとする。
【００２３】
【作用】
ハンドルを手動回転させるとワーク軸が水平面を回転し、途中で垂直状態にあるハンマー軸に当接したうえ、これを引っ掛けて押し上げていくが所定レベルにて掛脱し、支えを失ったハンマー体は自重によって揺動してレシーブ棒に正面衝突して、これを打撃する。この打撃力は、所定レベルにての解放によるハンマー体の揺動であるので、一定強度の再現性の高いものである。また、打撃システムたるハンマー体起動機構は三軸室内に手当てされているので、打撃に際してセル圧の影響を全く受けることがない。立設のレシーブ棒はハンマー受けの範囲が大で供試体の圧密による高さ変化に有利である。さらに、ハンマー体並びに回転軸を同調してレベル調整可能としたものにあっては、供試体が圧密により高さが変わり、レシーブ棒のレベルが変わっても、これに追従し得て打撃を可能とするのみでなく、打撃部レベルを常に一定に保つことができる。さらに、レベル調整能がレシーブ棒に作用することのない位置まで確保したものにあっては、三軸室本来の稼動の妨げを完全に解消し得て好適である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１〜図７にて説明する。尚、図中図８、９中に紹介の構成部と同一構成については同一符号を付す。
先ず図１〜４に示す態様において、キャップ６上面の側端部に打撃受止部としてのレシーブ棒１９が植立されている。この上方の三軸室上板２０の縦貫孔２１には回転軸２４を軸受した回転軸ガイド２２が三軸室上板２０表面に係止するガイド固定ノブネジ２３によって組み付けられている。該回転軸２４上端にはハンドル２５がビス止め２６されている。
【００２５】
また、回転軸２４の下端にはワーク軸固定板２７を介してワーク軸２８が水平設されている。回転軸ガイド２２のセル内突出部２２′には、これを取付基盤に有効利用してヒンジ固定板２９の基部が取り付き、当該ヒンジ固定板２９の先端面に取り付けの軸３０にはハンマー体３１が取り付けられる。
すなわち、下端にハンマーヘッド３１ａを有するハンマー軸３１ｂの基部のハンマー軸固定板３１ｃが枢着されている。
【００２６】
図４に示す如く、前記ワーク軸２８先端の水平回転軌跡３２の一部は前記ハンマー軸３１ｂの垂直揺動軌跡３３に重複する。しかして、ハンドル２５を手動回転操作すればワーク軸２８は途中でハンマー軸３１ｂを引っ掛けてこれを所定レベルまで押し上げ、引っ掛け解除でハンマーは揺動降下し、レシーブ棒１９に常に一定の強度をもって衝突するものとなっている。
【００２７】
【実施例】
本発明の回転軸２４とハンマー体３１との同一レベル調整を可能とした実施例を図５〜７にて説明する。
図５〜７において、縦貫孔２１に組み付けのガイド３４は三軸室上板２０上に固設の固定部材３５によって固定されている。当該ガイド３４には所定長のスリーブ３６が抱持されている。
【００２８】
当該スリーブ３６は該固定部材３５を基盤として立ち上げのアジャスター軸３７に装着のダブルナット３８に挾持されて持ち出される支持アーム３９の先端に結合して吊設されたものとなっている。回転軸２４は当該スリーブ３６にスナップリング４０にて軸方向について係止されて軸受装着される。スリーブ３６のセル内突出部３６′には、これを取付基盤としてヒンジ固定板２９の基部が取り付き、当該ヒンジ固定板２９の先端面に取り付けの軸３０にハンマー体３１が取り付けられている。
【００２９】
しかして、スリーブ３６はダブルナット３８の止め位置変更によって自在にレベル調整が可能となっており、この際、ハンマー体３１も同動することとなるので、ハンマー軸３１ｂに対するワーク軸２８の当接位置を一定に維持し得、打撃作用の一定化が期し得て好ましい。アジャスター軸３７の調整能を図７に示す如く打撃不可能な待避位置まで持たせるとした場合には、三軸セル本来の稼動の妨げとならずに済む利点がある。
【００３０】
【発明の効果】
本発明機構は以上の如く構成されているので、以下の効果を奏する。
（１）圧密による供試体の高さ変化に順応して打撃を確保し得る。
（２）打撃作用がセル圧の影響を全く受けずに済む。
（３）打撃強度の定常化が期し得る。
（４）不使用時の待避が可能で三軸セル本来の稼動の妨げとならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明機構を施した大型三軸試験装置の縦断図である。
【図２】本発明機構の正面図である。
【図３】図２中矢視Ａ図である。
【図４】図２中矢視Ｂ〜Ｂ図である。
【図５】本発明機構の回転軸とハンマー体をレベル調整可能とした実施例の正面図である。
【図６】図５中矢視Ａ図である。
【図７】図５のレベルから待避位置まで後退した態様の正面図である。
【図８】（イ）は従来の打撃機構を施した大型三軸試験装置の縦断説明図、（ロ）は打撃方向を示す説明図である。
【図９】図８の従来の打撃機構拡大詳示実施例である。
【符号の説明】
１  大型三軸セル
２  セル
３  供試体
４  載荷軸
５  膜状体
６  キャップ
７  ペデスタル
８  水平打撃ピストン
９  シリンダ
１０  ベアリング
１１  ピストン
１２  ベロフラム
１３  圧力室
Ｃ  コンプレッサ
１４  加速度計
１５  直流増幅器
１６  デジタルストレージスコープ
１７  マイコン
１８  加速度計測回路
１９  レシーブ棒
２０  三軸室上板
２１  縦貫孔
２２  回転軸ガイド
２２′セル内突出部
２３  ガイド固定ノブネジ
２４  回転軸
２５  ハンドル
２６  ビス止め
２７  ワーク軸固定板
２８  ワーク軸
２９  ヒンジ固定板
３０  軸
３１  ハンマー体
３１ａ  ハンマーヘッド
３１ｂ  ハンマー軸
３１ｃ  ハンマー軸固定板
３２  水平回転軌跡
３３  垂直揺動軌跡
３４  ガイド
３５  固定部材
３６  スリーブ
３６′  セル内突出部
３７  アジャスター軸
３８  ダブルナット
３９  支持アーム
４０  スナップリング
【図１】
0003689763.tif 000007
【図２】
0003689763.tif 000008
【図３】
0003689763.tif 000009
【図４】
0003689763.tif 000010
【図５】
0003689763.tif 000011
【図６】
0003689763.tif 000012
【図７】
0003689763.tif 000013
【図８】
0003689763.tif 000014
【図９】
0003689763.tif 000015