(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤材料を第１ベルトコンベア上で搬送しながら第１の振動周波数又は振幅で振動させて分散させた第１画像を撮影し，前記第１ベルトコンベアの吐出側で地盤材料中の最大粒径より小さい所定粒径ｄｎ以下の細粒材料を篩い分けし，前記細粒材料を第２ベルトコンベア上で搬送しながら第２の振動周波数又は振幅で振動させて分散させた第２画像を撮影し，前記第１画像から前記所定粒径ｄｎ以上の粗粒状材の粒度分布を求めると共に前記第２画像から前記所定粒径ｄｎ以下の細粒状材の粒度分布を求めてなり，前記第２の周波数又は振幅は前記第１の周波数又は振幅より小さい地盤材料の粒度分布測定方法。
【請求項２】
請求項１の方法において，最大粒径の異なる地盤材料をベルトコンベア上で搬送しながら異なる周波数又は振幅で振動させて当該地盤材料中の最大粒径と当該地盤材料の最も均一な面密度が得られる振動周波数又は振幅との関係式を求め，前記第１の振動周波数又は振幅を前記関係式から第１ベルトコンベアで搬送する地盤材料中の最大粒径ｄｍに応じて設定し，前記第２の周波数又は振幅を前記関係式から前記第２ベルトコンベアで搬送する細粒材料中の最大粒径ｄｎに応じて設定してなる地盤材料の粒度分布計測方法。
【請求項３】
請求項１又は２の方法において，前記第１ベルトコンベア及び第２ベルトコンベアを，振動条件が切り替え可能な同一のベルトコンベアとしてなる地盤材料の粒度分布計測方法。
【請求項４】
地盤材料を搬送しながら第１の振動周波数又は振幅で振動させて分散させる第１ベルトコンベア，前記第１ベルトコンベアの吐出側で地盤材料中の最大粒径より小さい所定粒径ｄｎ以下の細粒材料を分離する篩い分け装置，前記細粒材料を搬送しながら前記第１の周波数又は振幅より小さい第２の振動周波数又は振幅で振動させて分散させる第２ベルトコンベア，前記第１ベルトコンベア上の地盤材料の第１画像及び第２ベルトコンベア上の細粒材料の第２画像を撮影する撮像機，及び前記第１画像から前記所定粒径ｄｎ以上の粗粒状材の粒度分布を求めると共に前記第２画像から前記所定粒径ｄｎ以下の細粒状材の粒度分布を求める画像処理装置を備えてなる地盤材料の粒度分布測定システム。
【請求項５】
請求項４のシステムにおいて，前記第１ベルトコンベア及び第２ベルトコンベアを上流部又は中間部に振動区間が設けられた振動ベルトコンベアとし，前記第１画像及び第２画像を振動区間の下流側の無振動区間で撮影してなる地盤材料の粒度分布測定システム。
【請求項６】
請求項４又は５のシステムにおいて，最大粒径の異なる地盤材料をベルトコンベア上で搬送しながら異なる周波数又は振幅で振動させて求めた当該地盤材料中の最大粒径と当該地盤材料の最も均一な面密度が得られる振動周波数又は振幅との関係式を設け，前記第１の振動周波数又は振幅を前記関係式から前記第１ベルトコンベアで搬送する地盤材料中の最大粒径ｄｍに応じて設定し，前記第２の周波数又は振幅を前記関係式から前記第２ベルトコンベアで搬送する細粒材料中の最大粒径ｄｎに応じて設定してなる地盤材料の粒度分布測定システム。
【請求項７】
請求項４から５の何れかのシステムにおいて，前記第１ベルトコンベア及び第２ベルトコンベアを，振動条件が切り替え可能な同一のベルトコンベアとしてなる地盤材料の粒度分布測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は地盤材料の粒度分布測定方法及びシステムに関し，とくに様々な粒径の混在する地盤材料の粒度分布を測定する方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ダム，防潮堤その他の土木構造物を構築する工事において，材料・施工の合理化を図る観点から，工事現場付近の採取場（地山や河床等）で調達した様々な粒径の粘土，砂，礫，岩等の粒状材が混在する地盤材料Ｓを原材料とした構造材料を使用することがある。例えばＣＳＧ（Ｃｅｍｅｎｔｅｄ  Ｓａｎｄ  ａｎｄ  Ｇｒａｖｅｌ），セメント改良土等の構造材料は，現場付近で調達した地盤材料Ｓ（ＣＳＧ材，セメント改良土母材等と呼ばれる）に水及びセメントを混合してそのまま施工するものであり，大量且つ高速な施工を可能とする利点を有している。現場付近で調達した地盤材料を骨材としたコンクリートを構造材料として使用する場合もある。
【０００３】
ＣＳＧ材，セメント改良土母材，骨材等の地盤材料Ｓは，図６に示すように，採取場１等で調達したのち破砕装置１ａ等で適当に破砕することはあるが，基本的に人為的な粒度調整を施さずそのまま用いるものであり，粒度分布や含水率の変動によって構造物の品質（とくに強度）に変動を生じさせる。そのため，ダンプトラック等の運搬機械３によって採取場１からストックヤード２経由で工事現場に順次搬入される地盤材料Ｓを適宜抜き取って粒度分布，含水率等を確認し，地盤材料Ｓと混合する水Ｗの給水量及びセメントＣの添加量を調整して構造材料の品質を適切に管理することが求められる。
【０００４】
地盤材料Ｓの粒度分布を求める基本的な方法は篩い分け法であるが，地盤材料Ｓは最大粒径から最小粒径までの範囲（粒径範囲）が広く，篩い分け作業に非常に手間がかかるため，地盤材料Ｓの撒き出し画像Ｇから画像処理装置（コンピュータ）によって粒度分布（粒径加積曲線）を求める方法が開発されている（特許文献１〜３参照）。一般に粒度分布を求めるためには複数の粒径ｄの加積通過率Ｐ（ｄ）（粒径ｄ以下の全ての粒状材の全体に対する割合）が必要であるが，粒径範囲の広い地盤材料Ｓの撒き出し画像Ｇから特定の粒径ｄ（例えば１００ｍｍ）以下の粒状材を全て検出して加積通過率を直接的に求めることは困難である。特許文献１〜３は，撒き出し画像Ｇから特定の粒径ｄ以上の粒状材を全て検出し，撒き出し画像Ｇの全体面積Ｅに対する粒径ｄ以上の粒状材の面積ｅの総和（Σｅ）の割合Σｅ／Ｅ（以下，粒度インデクスＩという）からその粒径ｄの加積通過率Ｐ（ｄ）を間接的に求めるものである。
【０００５】
図７は，地盤材料Ｓの粒度インデクスＩと加積通過率Ｐ（ｄ）との変換式Ｆの一例を示すグラフである。このグラフは，地盤材料Ｓの複数の粒径ｄ＝１０ｍｍ，２０ｍｍ，３０ｍｍ，４０ｍｍについて従来の篩い分け法で加積通過率Ｐ（ｄ）を求め，他方でその地盤材料Ｓの撒き出し画像Ｇから各粒径ｄ＝１０ｍｍ，２０ｍｍ，３０ｍｍ，４０ｍｍの粒度インデクスＩ（ｄ）を算出し，それらを二次平面にプロットして両者の関係を示したものである。同グラフから，各粒径ｄの加積通過率Ｐ（ｄ）＝ｙが粒度インデクスＩ（ｄ）＝ｘの多次元回帰モデルＦ（ｙ＝Σａｎ・ｘｎ）で表せること，すなわち各粒径ｄの粒度インデクスＩを加積通過率Ｐに変換できることが分かる。このような変換式Ｆ（例えば回帰モデル）を利用すれば，地盤材料Ｓの撒き出し画像Ｇから所要粒径ｄの粒度インデクスＩを求めて加積通過率Ｐに変換することできる。
【０００６】
図８は，地盤材料Ｓの粒度インデクスＩから粒径加積曲線Ｐ（ｄ）を作成する特許文献３の粒度分布計測システムを示す。図示例のシステムは，地盤材料Ｓを撒き出して全体画像Ｇ１及び所定拡大倍率の部分画像Ｇ２を撮影する撮影装置５と，その画像Ｇ１，Ｇ２を入力して地盤材料Ｓの粒径加積曲線Ｐ（ｄ）を作成するコンピュータ５０とを有する。図示例のコンピュータ５０は，粒度インデクスＩを加積通過率Ｐに変換する変換式Ｆ１，Ｆ２等を記憶する記憶手段５６を有している。
【０００７】
また図８のコンピュータ５０は，内蔵プログラム（画像解析プログラム）として，粗粒径曲線作成手段６０と細粒径曲線作成手段６３と合成手段６６とを有している。粗粒径曲線作成手段６０は全体画像Ｇ１を入力し，全体画像Ｇ１中の所定粒径ｄｎ以上の複数の所定粗粒径ｄｉについて粒度インデクスＩｉを算出し，変換式Ｆ１に基づいて粗粒径ｄｉの粒度インデクスＩｉを加積通過率Ｐ（ｄｉ）に変換して粗粒径加積曲線Ｐ（ｄ≧ｄｎ）を作成する。細粒径曲線作成手段６３は部分画像Ｇ２を入力し，部分画像Ｇ２中の所定粒径ｄｎ以下の複数の所定細粒径ｄｊについて粒度インデクスＩｊを算出し，変換式Ｆ２に基づいて細粒径ｄｊの粒度インデクスＩｊを加積通過率Ｐ（ｄｊ）に変換して細粒径加積曲線Ｐ（ｄ≦ｄｎ）を作成する。合成手段６６は，粗粒径加積曲線Ｐ（ｄ≧ｄｎ）と細粒径加積曲線Ｐ（ｄ≦ｄｎ）とを合成して粒径加積曲線Ｐ（ｄ）を作成する。
【０００８】
図８の粒度分布計測システムによれば，粗粒径曲線作成手段６０によって粗粒径ｄｉの粒状材の粗粒径加積曲線Ｐ（ｄ≧ｄｎ）を作成すると共に，細粒径曲線作成手段６３によって細粒径ｄｊの粒状材の細粒径加積曲線Ｐ（ｄ≦ｄｎ）を作成し，両者を合成して粒径加積曲線Ｐ（ｄ）を作成する謂わば多段階の画像解析によって粒径加積曲線を作成するので，粒径範囲が広い地盤材料Ｓの粒度分布（粒径加積曲線）を迅速に求めることができる。例えば，図８のシステムを用いることにより，採取場１から工事現場に搬入される地盤材料Ｓの粒度分布を１５分〜３０分に１回程度の頻度で確認することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−２４９５５３号公報
【特許文献２】特開２０１１−１６３８３６号公報
【特許文献３】特開２０１３−２５７１８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし，上述した図８の粒度分布計測システムは，地盤材料Ｓを人力（人工）で撒き出して全体画像Ｇ１及び部分画像Ｇ２を撮影する手間が必要であり，粒度分布の確認頻度を１回／１５分以上に高めることは難しい問題点がある。大量の地盤材料Ｓを用いた土木構造物の高速施工では，例えば１５分以下の短時間で地盤材料Ｓの粒度分布が急激に変動する事例も報告されており，地盤材料Ｓの粒度分布を１回／１５分未満の短時間で確認できる技術の開発が求められている。地盤材料Ｓを撒き出す手間を省略し，地盤材料Ｓをベルトコンベアで搬送しながら展開・分散させて従来の撒き出しと同様の画像Ｇを作成することができれば，地盤材料Ｓの粒度の確認に要する時間を短縮することが期待できる。
【００１１】
そこで本発明の目的は，地盤材料を搬送しながら展開・分散させて粒度分布を測定する方法及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】
【００１２】
図１の実施例を参照するに，本発明による地盤材料の粒度分布測定方法は，地盤材料Ｓを第１ベルトコンベア１０ａ上で搬送しながら第１の振動周波数又は振幅で振動させて分散させた第１画像Ｇ１を撮影し，第１ベルトコンベア１０ａの吐出側で地盤材料Ｓ中の最大粒径より小さい所定粒径ｄｎ以下の細粒材料Ｓｎを篩い分けし，細粒材料Ｓｎを第２ベルトコンベア１０ｂ上で搬送しながら第２の振動周波数又は振幅で振動させて分散させた第２画像Ｇ２を撮影し，第１画像Ｇ１から所定粒径ｄｎ以上の粗粒状材Ｓｍの粒度分布を求めると共に第２画像Ｇ２から所定粒径ｄｎ以下の細粒状材Ｓｎの粒度分布を求めてなり，第２の周波数又は振幅は第１の周波数又は振幅より小さいものである。
【００１３】
また，図１の実施例を参照するに，本発明による地盤材料の粒度分布測定システムは，地盤材料Ｓを搬送しながら第１の振動周波数又は振幅で振動させて分散させる第１ベルトコンベア１０ａ，第１ベルトコンベア１０ａの吐出側で地盤材料Ｓ中の最大粒径より小さい所定粒径ｄｎ以下の細粒材料Ｓｎを分離する篩い分け装置４０，細粒材料Ｓｎを搬送しながら第１の周波数又は振幅より小さい第２の振動周波数又は振幅で振動させて分散させる第２ベルトコンベア１０ｂ，第１ベルトコンベア１０ａ上の地盤材料Ｓの第１画像Ｇ１及び第２ベルトコンベア１０ｂ上の細粒材料Ｓｎの第２画像Ｇ２を撮影する撮像機５，及び第１画像Ｇ１から所定粒径ｄｎ以上の粗粒状材Ｓｍの粒度分布を求めると共に第２画像Ｇ２から所定粒径ｄｎ以下の細粒状材Ｓｎの粒度分布を求める画像処理装置５０を備えてなるものである。
【００１４】
好ましい実施例では，第１ベルトコンベア１０ａ及び第２ベルトコンベア１０ｂを，図４に示すように，上流部又は中間部に振動区間Ｒｂが設けられた振動ベルトコンベア１０とし，第１画像Ｇ１及び第２画像Ｇ２を振動区間Ｒｂの下流側の無振動区間Ｒａで撮影する。すなわち，地盤材料Ｓを第１ベルトコンベア１０ａ上で搬送しながら振動させて分散させたのち無振動状態で第１画像Ｇ１を撮影し，所定粒径ｄｎ以下の細粒材料Ｓｎを第２ベルトコンベア１０ｂ上で搬送しながら振動させて分散させたのち無振動状態で第２画像Ｇ２を撮影する。
【００１５】
更に好ましい実施例では，最大粒径の異なる地盤材料Ｓをベルトコンベア１０上で搬送しながら異なる周波数又は振幅で振動させて求めたその地盤材料Ｓの最大粒径とその地盤材料の最も均一な面密度が得られる振動周波数又は振幅との関係式を設け，前記第１の振動周波数又は振幅を関係式から第１ベルトコンベア１０ａで搬送する地盤材料Ｓ中の最大粒径ｄｍに応じて設定し，前記第２の周波数又は振幅を関係式から第２ベルトコンベア１０ｂで搬送する細粒材料Ｓｎ中の最大粒径ｄｎに応じて設定する。第１ベルトコンベア１０ａ及び第２ベルトコンベア１０ｂは，図３に示すように，振動条件が切り替え可能な同一のベルトコンベア１０を用いることもできる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明による地盤材料の粒度分布測定方法及びシステムは，地盤材料Ｓを第１ベルトコンベア１０ａ上で搬送しながら第１の振動周波数又は振幅で振動させて分散させた第１画像Ｇ１を撮影し，第１ベルトコンベア１０ａの吐出側で篩い分けした地盤材料Ｓ中の最大粒径より小さい所定粒径ｄｎ以下の細粒材料Ｓｎを第２ベルトコンベア１０ｂ上で搬送しながら第２の振動周波数又は振幅で振動させて分散させた第２画像Ｇ２を撮影し，第１画像Ｇ１から所定粒径ｄｎ以上の粗粒状材Ｓｍの粒度分布を求めると共に第２画像Ｇ２から所定粒径ｄｎ以下の細粒状材Ｓｎの粒度分布を求め，第２の周波数又は振幅を第１の周波数又は振幅より小さくするので，次の有利な効果を奏する。
【００１７】
（イ）粒径範囲の広い地盤材料Ｓをベルトコンベア上で搬送しながら分散させて第１画像Ｇ１及び第２画像Ｇ２を撮影するので，地盤材料Ｓの粒度分布の測定に必要な画像Ｇ１，Ｇ２の作成を自動化ないし半自動化することができ，地盤材料Ｓの粒度分布測定時間を１回／１５分未満（例えば５分未満）に短縮することができる。
（ロ）ベルトコンベア１０ａ，１０ｂを搬送方向に沿って振動区間と無振動区間とを有する振動ベルトコンベアとすることにより，地盤材料Ｓを搬送しながら振動区間で振動させて分散させたのち，無振動区間において振動させずに画像Ｇ１，Ｇ２を撮影することが可能となる。
【００１８】
（ハ）また，ベルトコンベア１０ａ，１０ｂを振動ベルトコンベアとし，振動区間における振動周波数，振幅，起振出力，振動時間，搬送速度等の振動条件を調整することにより，地盤材料Ｓを従来の人力（人工）による撒き出しと同程度の面密度で均等に分散させることが可能であり，無振動区間において従来の撒き出し画像Ｇと同程度の品質の画像Ｇ１，Ｇ２を作成することができる。
（ニ）地盤材料Ｓ及び細粒材料Ｓｎのように最大粒径が異なる場合でも，第１ベルトコンベア１０ａを地盤材料Ｓ中の最大粒径ｄｍに応じた振動条件で振動させ，第２ベルトコンベア１０ｂを細粒材料Ｓｎ中の最大粒径ｄｎに応じた振動条件で振動させることにより，それぞれ撒き出しと同程度の面密度で均等に分散させることができる。
（ホ）更に，振動条件を切り替え可能とすることにより，最大粒径の異なる地盤材料Ｓ，細粒材料Ｓｎを搬送しながら分散させる第１ベルトコンベア１０ａ，１０ｂを同一の振動ベルトコンベアとすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
以下，添付図面を参照して本発明を実施するための形態及び実施例を説明する。
【図１】本発明による粒度分布測定システムの一実施例のブロック図である。
【図２】本発明による粒度分布測定システムの他の実施例のブロック図である。
【図３】本発明による粒度分布測定システムの更に他の実施例のブロック図である。
【図４】本発明で用いる振動ベルトコンベアの一実施例の説明図である。
【図５】振動ベルトコンベアで搬送する地盤材料中の最大粒径ｄｍと振動条件との関係を示すグラフの一例である。
【図６】地盤材料Ｓを用いて構造材料を製造する従来方法の流れ図である。
【図７】地盤材料の粒度インデクスＩｉと加積通過率Ｐ（ｄｉ）との変換式Ｆを示すグラフの一例である。
【図８】地盤材料の撒き出し画像Ｇ１，Ｇ２から粒径加積曲線ｄを作成する従来のシステムの一例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は，工事現場付近で調達した地盤材料Ｓを原材料として構造材料（ＣＳＧ，セメント改良土，コンクリート等）を製造する工事現場に本発明の粒度分布測定システムを適用した実施例を示す。図６に示すように，現場付近で調達した地盤材料Ｓは工事現場に搬入されて母材ホッパー４に投入され，母材ホッパー４から混合装置９（ミキサー等）に搬送して水及びセメントと混合することにより構造材料とする。図示例の粒度分布測定システムは，ホッパー４から混合装置９への搬送路上において地盤材料Ｓを搬送しながら分散させて粒度分布の測定に必要な第１画像Ｇ１及び第２画像Ｇ２を継続的に撮影し，その画像Ｇ１，Ｇ２から地盤材料Ｓの粒度分布を測定するものである。
【００２１】
図示例の粒度分布測定システムは，地盤材料Ｓを搬送しながら分散させる第１ベルトコンベア１０ａと，第１ベルトコンベア１０ａの吐出側で地盤材料Ｓ中の所定粒径ｄｎ以下の細粒材料Ｓｎを分離する篩い分け装置４０と，細粒材料Ｓｎを搬送しながら分散させる第２ベルトコンベア１０ｂとを有する。第１ベルトコンベア１０ａ及び第２ベルトコンベア１０ｂは，ホッパー４から第１ベルトコンベア１０ａに地盤材料Ｓを投入する搬入ベルトコンベア４３と，第２ベルトコンベア１０ｂから吐出される細粒材料Ｓｎを混合装置９へ投入する搬出ベルトコンベア４４と共に，直列に接続されて地盤材料Ｓの搬送路を構成している。図示例では，第２ベルトコンベア１０ｂから吐出された細粒材料Ｓｎだけでなく，篩い分け装置４０により細粒材料Ｓｎと分離された粗粒材料Ｓｍも，搬出ベルトコンベア４４により混合装置９へ送っている。
【００２２】
また図示例の粒度分布計測システムは，第１ベルトコンベア１０ａ上で分散させた地盤材料Ｓの第１画像Ｇ１及び第２ベルトコンベア１０ｂ上で分散させた細粒材料Ｓｎの第２画像Ｇ２を撮影するデジタルカメラ等の撮像機５と，第１画像Ｇ１及び第２画像Ｇ２を入力して第１画像Ｇ１から所定粒径ｄｎ以上の粗粒状材Ｓｍの粒度分布を求めると共に第２画像Ｇ２から所定粒径ｄｎ以下の細粒状材Ｓｎの粒度分布を求める画像処理装置（コンピュータ）５０を有する。
【００２３】
図示例の撮像機５は，各ベルトコンベア１０ａ，１０ｂの下流部に遮光板及び遮光カーテンで覆われた撮影建屋３６を設け，その撮影建屋３６内に照明装置（図示せず）と共に配置されている。各ベルトコンベア１０ａ，１０ｂ上の地盤材料Ｓ及び細粒材料Ｓｎは，搬送されながら撮影建屋３６の内部に進入し，照明装置により所定照度に維持された状態で撮像装置５により第１画像Ｇ１及び第２画像Ｇ２を撮影する。図示例の第１ベルトコンベア１０ａ上の撮像装置５は，地盤材料Ｓの所定撮影範囲の第１画像Ｇ１を所定倍率で撮影し，第２ベルトコンベア１０ｂ上の撮像装置５は，撮影範囲を適宜縮小して（又は撮影距離を適宜近付けて）第１画像Ｇ１の倍率より大きな所定倍率に拡大された細粒材料Ｓｎの第２画Ｇ２を撮影することができる。
【００２４】
図示例の画像処理装置５０は，図８を参照して上述したコンピュータ５０と同様のものとすることができる。第１画像Ｇ１には粒状材料Ｓの最大粒径ｄｍ以下の全粒状材が写り込んでおり，上述した全体画像Ｇ１と同様に，画像処理装置５０（その内蔵プログラムである粗粒径曲線作成手段６０）によって，第１画像Ｇ１から最大粒径ｄｍ以下で所定粒径ｄｎ以上の粗粒径加積曲線Ｐ（ｄ≧ｄｎ）を作成することができる。また，第２画像Ｇ２には所定粒径ｄｎ以下の細粒材料Ｓｎが所定拡大倍率で写り込んでおり，上述した部分画像Ｇ２と同様に，画像処理装置５０（その内蔵プログラムである細粒径曲線作成手段６３）によって，第２画像Ｇ１から所定粒径ｄｎ以下の細粒径加積曲線Ｐ（ｄ≦ｄｎ）を作成することができる。
【００２５】
図示例の第１ベルトコンベア１０ａ及び第２ベルトコンベア１０ｂは，地盤材料Ｓ又は細粒材料Ｓｎを搬送しながら振動させて分散させる振動ベルトコンベアである。以下，図示例を参照して本発明を説明するが，本発明で用いるベルトコンベア１０ａ，１０ｂは振動ベルトコンベアに限定されるわけではなく，地盤材料Ｓ又は細粒材料Ｓｎを搬送しながら均等に展開・分散させる他のベルトコンベアとしてもよい。例えば，ベルトコンベア１０ａ，１０ｂを載置面と対向させてレーキ等の敷き均し部材を取り付けたベルトコンベアとし，載置面上の地盤材料Ｓ又は細粒材料Ｓｎを搬送しながら敷き均し部材によって均等に展開・分散させることもできる。
【００２６】
図４（Ａ）は，本発明に適した振動ベルトコンベア１０の一実施例の拡大図を示す。図示例の振動ベルトコンベア１０は，通常のベルトコンベアと同様に駆動プーリ１１とテールプーリ１３との間に環状ベルト１４を架け渡し，駆動装置１２により駆動プーリ１１を駆動して駆動プーリ１１とテールプーリ１３との間でベルト１４を回転させることにより，ベルト１４の上面（以下，載置面という）に載置した地盤材料Ｓ又は細粒材料Ｓｎを搬送するものである。図４の符号１８は，駆動プーリ１１に巻き付けるベルト１４の角度を変更して張力を調整するスナッププーリを示す。
【００２７】
図４（Ａ）の振動ベルトコンベア１０の載置面の下方には，搬送方向に沿って複数のキャリアローラ１５，１６が並べられており，載置面の上流部のキャリアローラ１５は第１支持体２１によって連結支持され，他のキャリアローラ１６は第１支持体２１から縁切りされた第２支持体１７によって連結支持されている。第１支持体２１は支持脚２１ａによって工事現場の基盤上に支持され，第２支持体１７は支持脚１７ａによって工事現場の基盤上に支持されている。
【００２８】
図４（Ａ）の振動ベルトコンベア１０において，載置面の荷重はキャリアローラ１５，１６を介して第１支持体２１及び第２支持体１７により支持されるが，両支持体２１，１７は相互に縁切りされているので，第１支持体２１にはキャリアローラ１５の荷重のみが伝達され，他のキャリアローラ１６の荷重は伝達されない。また，振動ベルトコンベア１０は第１支持体２１を振動させる振動装置２２を有しているが，第１支持体２１及び第２支持体１７が相互に縁切りされているので，振動装置２２の振動は第２支持体１７に伝達されることはなく，第１支持体２１とそれに連結されたキャリアローラ１５のみを振動させることができる。図示例の振動装置２２は振動制御装置３１を介してコンピュータ５０に接続されており，必要に応じてコンピュータ５０により振動装置２２の振動条件（例えば振動周波数，振幅，起振出力等）を適宜切り替えることができる。
【００２９】
すなわち，図４（Ａ）の振動ベルトコンベア１０は，振動装置２２を振動させることにより，第２支持体１７により支持された載置面の中間部及び下流部を振動させることなく，第１支持体２１により支持された載置面の上流部のみを振動させ，載置面上を搬送方向に沿って振動区間Ｒｂと無振動区間Ｒａとに区分けすることができる。地盤材料Ｓ又は細粒材料Ｓｎを振動させながら画像Ｇを撮影すると，撮影のたびに地盤材料Ｓ中の各粒状材が異なる形として写り込み，画像Ｇから測定する粒度の精度が低下するおそれがある。図示例のように，地盤材料Ｓ又は細粒材料Ｓｎを振動区間Ｒｂにおいて振動させて分散させたのち，無振動区間Ｒａにおいて振動させずに画像Ｇ１，Ｇ２を撮影すれば，画像Ｇ１，Ｇ２から粒度を精度よく測定することができる。無振動区間Ｒａでベルトコンベア１０の搬送を一時停止してもよい。つまり，撮影時にベルトコンベヤ１０の搬送を一時停止してもよい。撮影時にベルトコンベア１０の搬送を一時停止することで，画像Ｇ１，Ｇ２を精度よく撮影することができる。
【００３０】
なお，振動ベルトコンベア１０の振動区間Ｒｂの長さ（搬送方向長さ）は，地盤材料Ｓ又は細粒材料Ｓｎの均等な分散が得られるように適宜選択することができ，例えば１ｍ以上とすることができる。また，図示例のように上流部のキャリアローラ１５を第１支持体２１で支持するのではなく，載置面の中間部のキャリアローラ１５を第１支持体２１により支持し，他のキャリアローラ１６（上流部及び下流部のキャリアローラ）を第２支持体１７により支持することも可能である。この場合も，上述した説明と同様に，載置面上を搬送方向に沿って振動区間Ｒｂと無振動区間Ｒａとに区分けすることができ，中間部の振動区間Ｒｂの下流側の無振動区間Ｒａにおいて，分散させた地盤材料Ｓ又は細粒材料Ｓｎを振動させずに画像Ｇ１，Ｇ２を撮影することができる。
【００３１】
図４（Ｂ）は，本発明に適した振動ベルトコンベア１０の他の実施例を示す。図示例の振動ベルトコンベア１０は，上述した第１支持体２１と搬送方向下流側の第２支持体１７との間に両支持体２１，１７から縁切りされてキャリアローラ１５の荷重を支持する第３支持体２３を設けると共に，その第３支持体２３を振動させる振動装置２４を設けたものである。第３支持体２３は支持脚２３ａによって工事現場の基盤上に支持されている。振動装置２２によって第１支持体２１を振動させると同時に，振動装置２４によって第３支持体２３を振動させる。
【００３２】
図４（Ｂ）の振動ベルトコンベア１０においても，各支持体２１，２３，１７は相互に縁切りされているので，第３支持体２３の直上のキャリアローラ１５の荷重が他の支持体２１，１７に伝達されることはなく，第３支持体２３の振動が他の支持体２１，２７に伝達されることもない。第３支持体２３は，第１支持体２１と同じ振動条件（例えば振動周波数，振幅，起振出力が何れも同じ条件）で振動させてもよいが，第１支持体２１と異なる振動条件（例えば振動周波数，振幅，起振出力の何れかが異なる条件）で振動させることができる。図示例の振動装置２４は振動制御装置３２を介してコンピュータ５０に接続されており，必要に応じてコンピュータ５０により振動装置２４の振動条件（例えば振動周波数，振幅，起振出力等）を適宜切り替えることができる。
【００３３】
すなわち，図４（Ｂ）の振動ベルトコンベア１０においても，振動装置２２，２４を振動させることにより，第１支持体２１及び第３支持体２３で支持された載置面のみを振動させ，載置面上を搬送方向に沿って振動区間Ｒｂと無振動区間Ｒａとに区分けすることができる。従って，載置面の上流部に投入された地盤材料Ｓを，振動区間Ｒｂにおいて振動させて分散させたのち，その下流側の無振動区間Ｒａにおいて分散させた地盤材料Ｓ又は細粒状材Ｓｎの画像Ｇ１，Ｇ２を搬送しながら振動させずに撮影することができる。
【００３４】
しかも，図４（Ｂ）の振動ベルトコンベア１０は，振動装置２２，２４を異なる振動条件で振動させることにより，地盤材料Ｓ又は細粒材料Ｓｎの性状に応じて振動条件を変化させることができ，粒度の測定に適した地盤材料Ｓ又は細粒材料Ｓｎの画像Ｇ１，Ｇを作成することできる。なお，図４（Ｂ）の振動ベルトコンベア１０においても，振動区間Ｒｂの長さ（第１支持体２１及び第３支持体２３の搬送方向長さ）は，粒度の測定に適した地盤材料Ｓ又は細粒材料Ｓｎの分散が得られるように適宜選択することができ，例えば第１支持体２１及び第３支持体２３の長さをそれぞれ１ｍ以上とすることができる。
【００３５】
更に本発明者は，図４（Ａ）及び（Ｂ）のような振動ベルトコンベア１０を用いて地盤材料Ｓ，細粒材料Ｓｎの均等に分散させるためには，分散させる材料Ｓ，Ｓｎ中の最大粒径に応じて振動ベルトコンベア１０の振動区間Ｒｂの振動条件を選択することが望ましいことを見出した。すなわち，図１の実施例において，第１ベルトコンベア１０ａを地盤材料Ｓ中の最大粒径ｄｍに応じた振動条件で振動させることにより搬送中の地盤材料Ｓを均等に分散させ，第２ベルトコンベア１０ｂを細粒材料Ｓｎ中の最大粒径ｄｎに応じた振動条件で振動させることにより搬送中の細粒材料Ｓｎを均等に分散させ，粒度の測定に適した地盤材料Ｓ又は細粒材料Ｓｎの画像Ｇ１，Ｇを作成することできる。
【００３６】
［実験例１］
第１ベルトコンベア１０ａ及び第２ベルトコンベア１０ｂによる地盤材料Ｓ（又は細粒材料Ｓｎ）の分散効果を確認するため，図４（Ａ）に示す振動ベルトコンベア１０を試作し，最大粒径ｄｍの異なる地盤材料Ｓを用いて均等に分散させる振動条件を求める実験を行った。実験では，所定最大粒径ｄｍ（ｍｍ）の地盤材料Ｓを振動ベルトコンベア１０の振動区間Ｒｂに投入して搬送しながら分散させ，振動ベルトコンベア１０の無振動区間Ｒａに一辺長さが最大粒径ｄｍの３倍程度の矩形区画Ｅｉを複数（ｎ個）設定し，各区画Ｅｉの面密度Ｄｉ（＝載置面の単位面積当たりの地盤材料Ｓの質量）を求めた。また，各区画Ｅｉの面密度Ｄｉから平均面密度Ｘ（＝ΣＤｉ／ｎ）及び標準偏差σを算出し，それから求めた変動係数ＣＶ（＝σ／Ｘ）を地盤材料Ｓの分散状況として評価した。変動係数ＣＶが小さいほど地盤材料Ｓは均等に分散していると評価できる。
【００３７】
図４（Ａ）の振動ベルトコンベア１０の振動区間Ｒｂを振動装置２２によって異なる振動条件（異なる振動周波数，又は異なる振幅）で振動させながら，上述した無振動区間Ｒａの変動係数ＣＶの算出を繰り返し，振動条件の変化に対する変動係数ＣＶの変動を評価した。実験結果を図５のグラフに示す。例えば図５の最大粒径ｄｍ＝１５０（ｍｍ）のグラフから分かるように，振動条件（振動周波数又は振幅）が小さ過ぎると変動係数ＣＶは大きくなり（領域ＩＶ），大き過ぎても変動係数ＣＶは大きくなるので（領域Ｖ），変動係数ＣＶが最小となる点を地盤材料Ｓの最も均一な面密度が得られる最適な振動条件と評価することができる。
【００３８】
また図５は，最大粒径ｄｍ＝１５０，１００，８０，４０（ｍｍ）のグラフを併せて表しており，変動係数ＣＶが最小となる点（地盤材料Ｓの最も均一な面密度が得られる最適な振動条件）は地盤材料Ｓの最大粒径ｄｍに応じて変動することを示している。この実験結果から，搬送する地盤材料Ｓの最大粒径ｄｍ（又は細粒材料Ｓｎの最大粒径ｄｎ）に応じて振動ベルトコンベア１０の振動区間Ｒｂの振動条件を設定することにより，その地盤材料Ｓ及び細粒材料Ｓｎを最も均一に分散させ，粒度の測定に適した地盤材料Ｓ及び細粒材料Ｓｎの画像Ｇ１，Ｇ２が作成できることを確認することができた。なお，振動周波数や振幅だけでなく，起振出力，振動時間，搬送速度等の振動条件を調整することにより，変動係数ＣＶが最小となるように地盤材料Ｓを分散させることも可能である。
【００３９】
図１の粒度分布測定システムによれば，粒径範囲の広い地盤材料Ｓをベルトコンベア１０ａ，１０ｂ上で搬送しながら分散させて画像Ｇ１及び画像Ｇ２を撮影するので，地盤材料Ｓの粒度分布の測定に必要な画像Ｇ１，Ｇ２の作成を自動化ないし半自動化することができ，地盤材料Ｓの粒度分布の測定時間を１５分未満の所定時間ｔ（例えば５分未満）に短縮することができる。また，ベルトコンベア１０ａ，１０ｂを振動ベルトコンベアとし，地盤材料Ｓ及び細粒材料Ｓｎの最大粒径ｄｍ，ｄｎに応じて振動条件を調整することにより，地盤材料Ｓ及び細粒材料Ｓｎを従来の人力（人工）による撒き出しと同程度の面密度で均等に分散させることができ，従来の撒き出し画像Ｇと同程度の品質の画像Ｇ１，Ｇ２を作成することができる。
【００４０】
こうして本発明の目的である「地盤材料を搬送しながら展開・分散させて粒度分布を測定する方法及びシステム」の提供を達成できる。
【実施例１】
【００４１】
図２は，地盤材料Ｓを原材料として構造材料を製造する工事現場に適用した本発明の粒度分布測定システムの他の実施例を示す。図２の実施例では，母材ホッパー４から混合装置９への地盤材料Ｓの搬送路を３台のベルトコンベア４６，４７，４８によって構成し，その搬送路と並列に振動第１ベルトコンベア１０ａ及び第２ベルトコンベア１０ｂと搬入ベルトコンベア４３と搬出ベルトコンベア４４とを配置している。母材ホッパー４から混合装置９への搬送路の途中（例えばベルトコンベア４７と４８との間）から地盤材料Ｓの一部分を連続的に又は所定時間ｔおきに搬入ベルトコンベア４３に抜き取って第１ベルトコンベア１０ａ及び第２ベルトコンベア１０ｂに搬送して画像Ｇ１，Ｇ２を撮影し，画像撮影後の地盤材料Ｓを搬出ベルトコンベア４４経由で搬送路の途中（例えばベルトコンベア４６と４７との間）に戻す。
【００４２】
図２の実施例においても，第１ベルトコンベア１０ａ及び第２ベルトコンベア１０ｂとして，図４の振動ベルトコンベア１０を使用することができる。振動ベルトコンベア１０ａ，１０ｂによって地盤材料Ｓを搬送しながら振動区間Ｒｂにおいて分散させ，分散させた地盤材料Ｓの画像Ｇ１，Ｇ２を無振動区間Ｒａにおいて振動させずに撮影できるので，地盤材料Ｓの粒度測定時間を１５分未満の所定時間ｔ（例えば５分未満）に短縮することができる。また，図２の実施例では，地盤材料Ｓの全量ではなく一部分を抜き出して粒度を計測するので，図１の実施例に比してベルトコンベア１０ａ及び１０ｂをコンパクトなものとすることが可能である。
【実施例２】
【００４３】
図３は，第１ベルトコンベア１０ａ及び第２ベルトコンベア１０ｂとして，振動条件が切り替え可能な同一の振動ベルトコンベア１０を用いた本発明の粒度分布測定システムの更に他の実施例を示す。すなわち，図３の粒度分布測定システムでは，母材ホッパー４から混合装置９への搬送路の途中から地盤材料Ｓの一部分を搬入ベルトコンベア４３に抜き取って振動ベルトコンベア１０へ投入し，ベルトコンベア１０上で地盤材料Ｓを搬送しながら分散させて第１画像Ｇ１を撮影する。また，振動ベルトコンベア１０の吐出側の篩い分け装置４０により地盤材料Ｓ中の所定粒径ｄｎ以下の細粒材料Ｓｎを分離したのち，その細粒材料Ｓｎをベルトコンベア４５経由で振動ベルトコンベア１０の投入側へ戻し，ベルトコンベア１０上で細粒材料Ｓｎを搬送しながら分散させて第２画像Ｇ２を撮影する。第２画像Ｇ２を撮影した後の細粒材料Ｓｎは，篩い分け装置４０により細粒材料Ｓｎと分離された粗粒材料Ｓｍと共に，搬出ベルトコンベア４４により搬送路の途中（例えばベルトコンベア４６と４７との間）へ戻すことができる。
【００４４】
図３の実施例においても，図４の振動ベルトコンベア１０を使用することができる。上述したように，図４の振動ベルトコンベア１０の振動装置２２，２３は振動制御装置３１，３２を介してコンピュータ５０に接続されており，必要に応じて振動装置２２，２３により振動区画Ｒｂの振動条件（例えば振動周波数，振幅，起振出力等）を切り替えることができる。従って，図３の実施例において，振動ベルトコンベア１０に地盤材料Ｓを投入するときは，その地盤材料Ｓの最大粒径ｄｍに応じて振動区間Ｒｂの振動条件を設定し，振動ベルトコンベア１０に細粒材料Ｓｎ投入するときは，その細粒材料Ｓｎの最大粒径ｄｎに応じて振動区間Ｒｂの振動条件を設定することにより，地盤材料Ｓ及び細粒材料Ｓｎを何れも均一に分散させ，粒度の測定に適した地盤材料Ｓ及び細粒材料Ｓｎの画像Ｇ１，Ｇ２が撮影することができる。
【００４５】
なお，図３の実施例の振動ベルトコンベア１０の下流部には，第１画像Ｇ１を撮影する撮影建屋３及び撮像機５と第２画像Ｇ２を撮影する撮影建屋３及び撮像機５とを分離して別々に設けているが，画像Ｇ１，Ｇ２を撮影する撮影建屋３及び撮像機５は共通のものとすることができる。すなわち，振動ベルトコンベア１０の下流部に単独の撮影建屋３を設けると共に，その建屋３内に撮影倍率の切り替え可能な撮像機５を配置し，最大粒径ｄｍの地盤材料Ｓを搬送するときは撮像機５により所定倍率で第１画像Ｇ１を撮影し，最大粒径ｄｎの細粒材料Ｓｎを搬送するときは撮像機５により第１画像Ｇ１の倍率より大きな所定拡大倍率で第２画像Ｇ２を撮影する。例えば撮像機５をコンピュータ５０に接続し，コンピュータ５０により振動ベルトコンベア１０の振動区画Ｒｂの振動条件の切り替えに合わせて撮像機５の撮影倍率を切り替えることも可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１…採取場（地山）                  １ａ…破砕装置
２…ストックヤード                  ３…運搬装置（トラック等）
４…母材ホッパー                    ５…撮像装置
６…撒き出し装置                    ７…重量計測器
８…含水率計測器                    ９…混合装置
１０…振動ベルトコンベア            １１…駆動プーリ（ドライブプーリ）
１２…駆動装置                      １３…テールプーリ
１４…コンベアベルト                １５，１６…キャリアローラ
１７…第２支持体                    １８…スナッププーリ
２１…第１支持体                    ２２…振動装置
２３…第３支持体                    ２４…振動装置
３１，３２…振動制御装置            ３３…駆動制御装置
３６…撮影建屋                      ４０…分離装置
４１…水供給装置                    ４２…セメント供給装置
４３…搬入ベルトコンベア            ４４…搬出ベルトコンベア
４５…搬送ベルトコンベア            ４６，４７，４８…搬送ベルトコンベア
５０…コンピュータ                  ５１…入力装置
５２…出力装置                      ５４…入力手段
５５…出力手段                      ５６…記憶手段
６０…粗粒径曲線作成手段            ６１…検出手段
６２…算出手段                      ６３…細粒径曲線作成手段
６４…検出手段                      ６５…算出手段
６６…合成手段                      ６７…判定手段
６８…推定手段                      ６９…変換式設定手段
ｄｍ，ｄｎ…粒径                    ｅ…面積
Ｆ…変換式                          Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３…画像
Ｉ…粒度インデクス                  Ｓ…地盤材料
Ｓｍ…粗粒材料                      Ｓｎ…細粒材料
Ｒｂ…振動区間                      Ｒａ…無振動区間
Ｃ…セメント                        Ｗ…水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0006521367.tif 000008
【図８】
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