(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング（１）内に油圧シリンダ（５）により駆動される筒状摺動体（６）を摺動自在に嵌入し、該筒状摺動体（６）の頭部（６ａ）に設けたロードセル（７）に先端部に先端コーン（３）を有する中心ロッド（４ａ）の後端部を係着し、中心ロッド（４ａ）を囲むスリーブ管（４ｂ）の後端部を筒状摺動体（６）の頭部（６ａ）に固定し、ケーシング（１）に先端コーン（３）の変位センサ（８）を設けてコーン貫入手段(１０)を構成し、該コーン貫入手段(１０)を建設重機（Ｍ）に取付けて該重機の油圧装置で油圧シリンダ（５）を駆動するように構成し、油圧シリンダ（５）の駆動力で筒状摺動体（６）を介して中心ロッド（４ａ）およびスリーブ管（４ｂ）を地盤に貫入し、ロードセル（７）および変位センサ（８）により先端コーン（３）の貫入抵抗および貫入量を検出するようにしたことを特徴とする土質評価装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、トンネル掘削における切羽あるいは明り工事における盛土や切土、埋立て地盤、改良地盤などの土質評価装置に関し、特に未固結地山の土質評価装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トンネル掘削における切羽の土質評価に関して、硬岩地山では、目視観察やハンマー打撃、各種調査機器によって直接評価する方法が可能であるが、いわゆる未固結地山の掘削工事では、切羽が自立しないことが多いため、掘削と同時に吹き付けコンクリートが施工されて一般に切羽の土質調査は行われてはいなかった。
また、ダムなどの明り工事における基礎掘削管理では、平板載荷試験や標準貫入試験などによって管理値が設定される場合が多いが、試験数量次第では多大な労力と時間を要していた。
【０００３】
なお、シールド機によるトンネル掘削においては、例えば、特公平３−４４１９７号公報、特開昭６２−１６４９９７号公報、および特開平１−９４１９６号公報に、シールド機内に配設したロッドを前方切羽に貫入して土質性状を計測する技術が開示されている。
しかし、これらの技術は、未固結地山の掘削において、迅速、安全かつ経済的に切羽の状態を評価することができるものではない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、土木工学の中でも特にトンネル分野では、経験に基づく判断が大きなウェイトを占める場合が少なくなく、したがって、客観的かつ定量的な判断情報の入手が求められている。
しかしながら、未固結地山の切羽に接近し作業することは安全上問題があり、各種計測器を用いて定量的に評価を行うことは困難であった。
また、前記の通り、明り工事における平板載荷試験や標準貫入試験は、別途、試験のための機材を搬入し、労力と時間とを要するから、土工事の延長線上として汎用重機で実施可能な試験法の開発が望まれている。
【０００５】
したがって、本発明は、上記問題点に対処し、未固結地山の掘削工事や盛土、地盤改良工事などにおいて、迅速、安全かつ経済的に地盤の状態を評価するすることができる土質評価装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ケーシング（１）内に油圧シリンダ（５）により駆動される筒状摺動体（６）を摺動自在に嵌入し、該筒状摺動体（６）の頭部（６ａ）に設けたロードセル（７）に先端部に先端コーン（３）を有する中心ロッド（４ａ）の後端部を係着し、中心ロッド（４ａ）を囲むスリーブ管（４ｂ）の後端部を筒状摺動体（６）の頭部（６ａ）に固定し、ケーシング（１）に先端コーン（３）の変位センサ（８）を設けてコーン貫入手段(１０)を構成し、該コーン貫入手段(１０)を建設重機（Ｍ）に取付けて該重機の油圧装置で油圧シリンダ（５）を駆動するように構成し、油圧シリンダ（５）の駆動力で筒状摺動体（６）を介して中心ロッド（４ａ）およびスリーブ管（４ｂ）を地盤に貫入し、ロードセル（７）および変位センサ（８）により先端コーン（３）の貫入抵抗および貫入量を検出するようにしている。
【０００７】
前記貫入抵抗を検出する手段としてはロードセルまたは油圧サンサが、また、前記貫入量を検出する手段としては、変位センサまたは油量を検出して換算するのが好ましい。
【０００８】
本発明によれば、汎用重機によってコーン貫入手段を切羽や地盤などに任意の角度で当てがい、油圧シリンダを建設重機の油圧装置で駆動して貫入棒の先端コーンを切羽や地盤に貫入させる。そして、先端コーンの貫入抵抗と貫入量とをそれぞれ検出手段で連続して計測し、切羽や地盤などの土質を評価する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１には、コーン貫入手段である貫入装置１０が示されている。貫入装置１０は筒状のケーシング１を有し、該ケーシング１内には、筒状摺動体６が油圧シリンダ５の駆動で長手方向に摺動自在に貫入されており、筒状摺動体６の頭部６ａに貫入抵抗力を検出するロードセル７が設けられている。中心ロッド４ａの先端部に先端コーン３が設けられ、中心ロッド４ａの後端部はロードセル７に係着されている。中心ロッド４ａを囲んでスリーブ管４ｂが設けられ、スリーブ管４ｂの後端部は筒状摺動体６の頭部６ａに固定されている。中心ロッド４ａとスリーブ管４ｂにより二重管ロッド４を構成し、該二重管ロッド４と先端コーン３により貫入棒２を構成する。前記ケーシング１の後端部には、貫入棒２、すなわち先端コーン３の移動量を検出する変位センサ８が設けられている。
【００１０】
そして、貫入装置１０は、図２に示すように掘削現場などで一般に使用されている汎用重機、例えば油圧ショベルＭのバケット・アームＡの側面などに着脱可能に取付られており、貫入棒２を駆動する油圧シリンダ５には、油圧ショベルＭの油圧装置（図示なし）を油圧源として圧油が供給されている。
なお、この油圧源には、貫入速度を制御するために流量制御弁（図示なし）を介装するのが好ましい。
【００１１】
土質評価のための計測は、図２に示すように油圧ショベルＭのバケットＢの底面を切羽や地盤など（符号Ｅで示す）に押し付け，アームＡを固定した状態で油圧シリンダ５を駆動し、先端コーン３を切羽や地盤などに貫入させる。この時、貫入速度は１ｃｍ／ｓ程度が適当であり、ロードセル７と変位センサ８とによって貫入力と貫入量とを連続して計測し、収録装置（図示なし）に収録して土質を評価する。
なお、貫入棒２は、二重管式となっているので、ロッドの摩擦抵抗力は除去され、コーン３の貫入抵抗力のみがロードセル７に負荷されて測定される。
【００１２】
図３および図４には、地山および盛土に対する実施例が示されており、共に横軸に貫入量（ストロークｍｍ）、縦軸に貫入力（ｋＮ）が採られている。
図３は、地山１および盛土１の２例が、図４は地山２、３および盛土２、３の各２の測定例が記載されており、この結果から土質の評価ができる。
【００１３】
土質評価は、土質工学上の定量的な指標としてはＮ値やｑc 値が設計に採用されているが、本発明では、ｑc 値に相当する指標が入手でき、通常の地盤評価と同様に切羽や地盤などの物性が評価できる。
【００１４】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成され、以下に示す効果が得られる。
（１）  現場に常置されている汎用重機を有効に利用して切羽や地盤などの土質評価が実施できる。
（２）  計測は重機での作業となって特にトンネル掘削での切羽や斜面などに作業員が接近する必要がなく安全である。
（３）  土質工学的に認知されている指標が得られて土質が評価される。
（４）  計測データに対して収録装置や記録媒体を利用することができ、迅速な処理が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるコーン貫入手段を示す断面図。
【図２】本発明の土質評価装置による計測状況を示す図。
【図３】貫入力の計測値の一例を示す図。
【図４】貫入力の計測値の他の例を示す図。
【符号の説明】
１・・・ケーシング
２・・・貫入棒
３・・・先端コーン
４・・・二重管ロッド
５・・・油圧シリンダ
６・・・筒状摺動体
７・・・ロードセル
８・・・変位センサ
１０・・・コーン貫入手段
Ｍ・・・汎用重機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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