(57)【要約】  【課題】載荷荷重を一方向のみに付加して試験するとともに、引き上げ過程の荷重変化をも試験し、簡素な方法で地盤の性状を把握し正確なＮ値、地質の調査を可能にする。  【解決手段】先端に先端部材を有する調査試験機の地盤調査用ロッドに所定の鉛直荷重を与えて所定深度まで圧入する。沈下で停止したときの位置で地盤調査用ロッドの鉛直荷重と変形量（沈下量）の曲線Ｐｕを記録する。続いて、地盤調査用ロッドを所定長さ引き上げ、地盤調査用ロッド２を引き上げるときの荷重と変形量の曲線Ｐｔを求め、曲線Ｐｕと曲線Ｐｔの差の曲線を真の曲線Ｐｕ−Ｐｔと推定し、地質等を判定する方法である。  【選択図】  図２
2008223395.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤調査用ロッド（２）を地中に埋設し、前記地盤調査用ロッド（２）に順次鉛直荷重（Ｆ１）を付加する荷重付加工程と、
前記鉛直荷重（Ｆ１）の大きさに応じた前記地盤調査用ロッド（２）の沈下量を計測して前記鉛直荷重（Ｆ１）と前記地盤調査用ロッド（２）の沈下量の関係を求める沈下量計測工程と、
前記地盤調査用ロッドの先端が所定深度に達したとき、前記地盤調査用ロッド（２）の引き抜き荷重（Ｆ２）を付加して前記地盤調査用ロッド（２）を引き上げる前記地盤調査用ロッド（２）を引き上げるロッド引き上げ工程と、
前記鉛直荷重（Ｆ１）と引き抜き荷重（Ｆ２）を相殺して修正鉛直荷重を求める工程と
からなる静的載荷試験方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記鉛直荷重（Ｆ１）と引き抜き荷重（Ｆ２）の絶対値の差分を用いて、予め各種土質について得られている判定基準とを比較して調査対象地盤の土質を判定する
ことを特徴とする静的載荷試験方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された静的載荷試験方法において、
前記先端部材（３）は、前記地盤調査用ロッド（２）の直径より大径の逆三角形のコーンが連結されていることを特徴とする静的載荷試験方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載された静的載荷試験方法において、
前記先端部材（３）は、前記地盤調査用ロッド（２）の直径より大径の一条の螺旋状の羽根部材（５）を設けたことを特徴とする静的載荷試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤調査における静的載荷試験方法に関する。更に詳しくは、地盤に対し、一方向の鉛直荷重に加え、引き上げ荷重を加味して試験する静的載荷試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から杭等を打設する前に、あるいは住宅建設の基礎工事前に、地盤の硬さ等の地盤調査を行っている。一般に標準貫入試験、あるいはスウェーデン式サウンディング法といわれている方法が多用されている。これら試験によりＮ値を求め、この数値を基準に杭等の設計を行ったり、建設等の基礎工事の規模を決定している。
Ｎ値とは、例えば、標準貫入試験においては、杭打ち機によるハンマーを使用し、質量６３．５ｋｇのハンマーを７５ｃｍの高さから自由落下させ、ロッド径１００ｍｍの先端に取り付けたサンプラーを、地盤に３０ｃｍ貫入させるに要するハンマーの落下回数をＮ値としている。スウェーデン式サウンディング法では、４段階に分けて錘を載荷し２５ｃｍ貫入する半回転数を数え、１ｍあたりに換算した値をＮ値としている。
【０００３】
この地盤試験方法は、色々な形式のものが行われており、他に例えば、ロッドの先端に切削ビットを設け回転により所定深度まで挿入し、いわゆるロータリーサウンディング試験法により切削ビットの回転貫入に伴なう切削抵抗によって、計測データを得て地盤の強度を評価する等独自の方法によっている地盤調査方法も知られている。
【０００４】
軟弱層、礫層等の地盤の地層が多層に構成される場合に適用される方法として、先端部に掘削羽根を備えたロッドを、地盤に回転圧入するときの回転負荷及び先端深度を連続的に測定し、地盤の性状データ等を得て、薄い柔軟層の地盤を調査する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。又、スウェーデン式サウンディング法をベースにして地盤解析装置を設け、捻り角錐を貫入した地点の地盤沈下量を算出する方法の例（例えば特許文献２参照）、同様にロータリーサウンディング法をベースにした例として、回転貫入試験によりロッドの先端に加速度計（音波センサ）を設け、この加速度計からの切削音波検出信号を解析して、地盤の強度評価及び土質の判別を深さ方向に連続して行う方法が知られている（例えば、特許文献３参照）。更に他の方法として、杭打ち機を使用し、杭を打ち込んだ後にこの杭打ち機で杭頭に所定時間載荷荷重を付与し、この載荷荷重による杭の沈下量を測定することで、杭の支持力を確認する地盤調査方法も知られている（例えば、特許文献４参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−７４０４５号公報
【特許文献２】特開２００２−５４１２８号公報
【特許文献３】特開平―３２４４１３号公報
【特許文献４】特開２００２−６９９９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上説明したように、地盤の形態は種々雑多である。しかも住宅地等の地盤調査は範囲が限られており、地形も狭く、調査地点も数ヶ所に限られ、調査コストも限られる。特に地盤は、山間地、砂の多い地盤、硬い地盤、田圃の埋められた土地等、又掘削してサンプル採取しないとその詳細が不明な土地も多い。このような地盤の中で、自沈を生じる粘土質のような軟弱地盤、砂質地盤、砂と礫が混在した地盤、礫層地盤等がある場合、試験精度ね再現性の点で問題がある。
【０００７】
特に、住宅敷地地盤は、第１種、第２種地盤であることが求められており、例えば大部分が砂質地盤層等で構成されている地盤は、液状化等の恐れがあることから地盤改良が要求される。従来から地盤調査に種々な方法が適用されているが、特に礫層地盤層、砂質地盤層等のような土質の地盤に対して、簡易的な方法が採用され正確な地盤調査は行われていない。
【０００８】
このような地盤は、Ｎ値のばらつきが多く、従来からの貫入試験方法は一方向のみの載荷荷重による測定であり、そのＮ値のみで判断すると砂質地盤層等の有無の判別もつかないことになる。この状態でのＮ値を採用すると、将来施工工事に際し大きな問題を残すことになる。又、砂質地盤層等が存在しているとわかっていても、性状的に安定していないことから、従来のＮ値の試験方法では、正確な試験ができない。
【０００９】
従来の貫入試験法では、前述した砂質地盤層等の存在をも見逃してしまう恐れがあり、試験結果の再現性に疑問が残る傾向があった。このような地盤は、将来、地盤の流出、空洞化等を発生する可能性があり、建造物の建設地としては極めて危険な土地になりかねない。このようなことは避ける必要があり、従って正確な地盤調査が望まれる。従来から実施されている標準貫入試験は、サンプル採取が可能ではあるものの、サンプルの打ち込みが所定深さ、例えば１ｍ毎に行われるので、その地点でのデータは得られるが不連続のデータである。
【００１０】
中間位置でのデータが得られない欠点がある。又、騒音の伴なう方法でもある。更に、前述の文献に示すように、杭に限定され一般的に採用するのは困難な事例もあり、簡易的な方法とは言い難い。
本発明は、このような従来の問題点を考慮し創案されたもので、次の目的を達成する。本発明の目的は、載荷荷重を一方向のみに付加して試験するとともに、引き上げ過程の荷重変化も把握する試験を行い、簡易な方法で地盤の性状を把握し正確なＮ値、土質の調査を可能にした静的載荷試験方法の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、前記目的を達成するために次の手段をとる。
本発明１の静的載荷試験方法は、
地盤調査用ロッド（２）を地中に埋設し、前記地盤調査用ロッド（２）に順次鉛直荷重（Ｆ１）を付加する荷重付加工程と、
前記鉛直荷重（Ｆ１）の大きさに応じた前記地盤調査用ロッド（２）の沈下量を計測して前記鉛直荷重（Ｆ１）と前記地盤調査用ロッド（２）の沈下量の関係を求める沈下量計測工程と、
前記地盤調査用ロッドの先端が所定深度に達したとき、前記地盤調査用ロッド（２）の引き抜き荷重（Ｆ２）を付加して前記地盤調査用ロッド（２）を引き上げる前記地盤調査用ロッド（２）を引き上げるロッド引き上げ工程と、
前記鉛直荷重（Ｆ１）と引き抜き荷重（Ｆ２）を相殺して修正鉛直荷重を求める工程とからなる。
【００１２】
本発明２の静的載荷試験方法は、本発明１において、前記鉛直荷重（Ｆ１）と引き抜き荷重（Ｆ２）の絶対値の差分を用いて、予め各種土質について得られている判定基準とを比較して調査対象地盤の土質を判定することを特徴とする。
本発明３の静的載荷試験方法は、本発明１又は２において、前記先端部材（３）は、前記地盤調査用ロッド（２）の直径より大径の逆三角形のコーンが連結されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明４の静的載荷試験方法は、本発明１又は２において、前記先端部材（３）は、前記地盤調査用ロッド（２）の直径より大径の一条の螺旋状の羽根部材（５）を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
以上詳記したように、本発明の静的載荷試験方法は、地盤に対し試験機のロッドに一方向の載荷荷重を付加するだけでなく、ロッドを引き上げるときの荷重変化を把握するようにした。この荷重変化の量を載荷荷重に相殺させ、載荷荷重を修正した。このことで、特に砂質地盤層等において正確な試験結果を得られることとなった。又、引き上げ時の荷重変化を見出すことで、砂質地盤層等の地質も判別が正確に出来るようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。本発明に関わる地盤調査の載荷試験は静的に行うものである。前述したように、試験方法においては種々実施されているが、本実施の形態においては、従来から一般に行われている貫入試験方法、スウェーデン式サウンディング方法をベースに発展させたものとして説明する。
【００１６】
貫入させるロッドの先端部材はコーン型とするが、回転式においては、例えば１条の螺旋状の羽根部材に載荷させる構成であってもよい。前述のように、地盤における土質は種々雑多で試験現場全てにわたって土質の性状は異なる。住宅地等においては、比較的軟弱地が多いことから、又簡易な方法として、通常はスウェーデン式サウンディング方法、又は貫入試験方法をベースにしている方法が採用されている。
【００１７】
スウェーデン式サウンディング方法は公知の方法であるが、本発明の理解を容易にするためその概要を説明する。この方法はＪＩＳＡ１２２１で規定されており、最大１ｋＮ（１００ｋｇ）の荷重と回転により先端に設けられたスクリューポイントを地盤に貫入させ、地盤の強度を推定するものである。通常は人力により荷重を与えている。
【００１８】
段階的にスクリューポイントとロッドにかかる荷重は、荷重の小さいものから質量５ｋｇ、１５ｋｇ、２５ｋｇ、５０ｋｇ、７５ｋｇと順次錘を載荷し、合計が１００ｋｇ（１ｋＮ）となるまで載荷する。ロッドが下方に沈むかどうかを各載荷で観察し、記録する。全てのおもりを載せるとクランプ等の重さと合計して１００ｋｇになるが、その際、ロッドの沈み込みがなく静止している場合には、ハンドルを回転させ、先端のスクリューポイントで土を掘進しながら強制的にロッドを貫入させ、ロッドを２５ｃｍ貫入させるのに必要な半回転数を記録する。一般に硬い地盤の場合は回転数が多くなり、柔らかい地盤の場合は回転数が少なくなる。非常に軟弱な地盤では錘の載荷荷重のみで自沈する場合もある。
【００１９】
同様に５０ｃｍ、７５ｃｍ、１００ｃｍと２５ｃｍずつ貫入し半回転数を記録する。２５ｃｍの貫入に要した半回転数を１ｍあたりに換算し、これを換算Ｎ値としている。このＮ値は、土質により変わり、例えば粘性土と砂質土では大きく異なるので、この場合のＮ値は係数により修正している。このようにこのスウェーデン式サウンディング方法は、簡易的で操作も容易で、しかも調査コストは安価である。
【００２０】
この方法は一般的に採用はされているが、前述したように全ての土質に適用できるものではなく、正確なデータを得るには限界がある方法である。又、このスウェーデン式サウンディング方法は、土質を直接採取して測定する方法でないため、直接地中の土質の確認はできないのが欠点である。即ち、貫入抵抗に関連した地盤のせん断特性は把握できるが、不同不沈等の基礎地盤データが得られないのが現状である。
【００２１】
又、ボーリングにより、ロッドの先端にサンプラー（採取器）を取り付けて行う方法もＪＩＳＡ１２１９で規定されている。この方法は、ボーリングにより穴を掘るのと平行に行うものであり、標準貫入試験として規定されている。ロッドの先端にサンプラーを取り付け、６３．５ｋｇのハンマーを７５ｃｍの高さから自由落下させ、サンプラーが３０ｃｍ貫入するのに要する打撃回数（Ｎ値）を測定することで、貫入抵抗を求める方法である。
【００２２】
この方法によれば、同時に該当する地層の土のサンプルを採取することができる。この方法はＮ値により地盤の強度はわかるものの、スウェーデン式サウンディング方法に比べ騒音も大きく、コストも高価になる。他にも種々の形態の調査方法が実施されているが、いずれも地盤に対し、一方向のみに載荷荷重を付加させてその強度をデータから推定するものである。
【００２３】
しかし、例えば、地層に砂質地盤層等があると、この砂質地盤層等の地盤は、通常の地盤に比し、試験中に地盤が崩落することがあるので、ロッド等の外周の周面摩擦力が増加するので、正確なぞ地盤のＮ値が測定できなくなる。しかしながら、従来の貫入試験方法は、砂質地盤層等の場合の地盤であっても、他と同様な押圧力によるＮ値の推定値を求めているので、砂質地盤層等に対して、必ずしも正確なＮ値を反映していない。
【００２４】
本発明はこれらのことを考慮して創案されたものである。次にその詳細を説明する。図１は、本発明による地盤調査の構成を模式的に示した説明図である。地盤の途中に砂質地盤層等で構成される地層があると想定している。調査試験機１は例えばスウェーデン式サウンディング方法をベースにしたものであるが、他の方法による試験機であってもよい。地盤調査用ロッド２の先端部材３はスクリューポイントでコーン型である。
【００２５】
具体的な試験は次のようにして行う。地盤調査用ロッド２を従来のように地盤に載荷荷重（Ｆ１）で押し込み圧入する。停止したときその荷重と沈下量を前述した従来の方法に従い記録する。次にこの地盤調査用ロッド２を所定量引き上げて停止させる。これが本発明の特徴である。従来は地盤調査用ロッド２を引き上げることなく停止した状態から引き続き押し込み動作を繰り返し、荷重と沈下量を記録していた。
【００２６】
本例の場合は、引き上げるときにその引き上げ過程の荷重変化を記録するのである。引き上げ量は荷重変化の認められない位置までの長さでよい。前述したように砂質地盤層等は、試験のときの地盤の崩壊により、地盤調査用ロッド２の周面摩擦により地盤の深度により高くなる傾向を有する土質である。このため図１に示すように地盤調査用ロッド２がこの砂質地盤層等４に達したとき、この周面摩擦力が加わる。
【００２７】
［静的載荷試験方法の概要］
図２は、地盤調査用ロッド２を地盤に載荷したとき、荷重と地盤への沈下（変形量）の関係を示す概念図である。図中のＰｕ曲線は鉛直荷重を付加したとき、Ｐｔ曲線は引き抜き荷重を付加したときの曲線である。なお、荷重も変形量も鉛直荷重と引き抜き荷重では鉛直をプラスとすれば、引き抜きはマイナスとなるので何れも絶対値で示している。各変形量毎の両者の差分の曲線Ｐｕ−Ｐｔは、真の荷重と変形量の関係となる。
【００２８】
図１に示すように、地盤調査用ロッド２を地中に埋設し、地盤調査用ロッド２のコーン型のような先端部材３が所定深度に達したら、地盤調査用ロッド２に前述した錘を順次載荷して、鉛直荷重Ｆ１を付加する。この鉛直荷重Ｆ１の大きさに応じた地盤調査用ロッド２の微少な沈下量を計測して、鉛直荷重Ｆ１と地盤調査用ロッド２の沈下量の関係を求める。この関係を概念的に示したのが、図中のＰｕ曲線である。次に、所定沈下量に達したら、地盤調査用ロッド２を重力と逆方向である鉛直方向に引き上げて、引き抜き荷重Ｆ２で引き抜く。
【００２９】
この鉛直方向の引き抜き荷重Ｆ２と、地盤調査用ロッド２を引き上げ長さに応じた引き上げ時の変形量と荷重の関係がＰｔ曲線となり、このＰｔ曲線は引き抜き荷重Ｆ２（絶対値）を付加したときの曲線である。この鉛直荷重Ｆ１と引き上げ時の荷重Ｆ２の絶対値の差の曲線が、曲線Ｐｕ−Ｐｔであり、これが真の荷重と地盤への沈下（変形量）の関係を示すものと推定でする。このためにこの曲線Ｐｕ−Ｐｔがその地盤の真のＮ値に違いものと推定ができ、またその地盤の地質も推定可能となる。
【００３０】
以上、１工程の範囲での荷重変化をみたものであるが、この試験を更に継続して行えば所定地盤の全体データが得られる。即ち、引き上げた地盤調査用ロッド２を元の載荷停止位置に戻し、同様の載荷試験を順次繰り返し行うのである。又、鉛直荷重や引き上げ荷重の計測方法は省略するが、従来の公知の方法に準じている。更に、先端部材をコーン型として説明したが、他の実施の形態例として図３に示すように先端部材を螺旋羽根５としてもよい。
【００３１】
この場合は回転により螺旋羽根５を所定深度まで挿入させて前述同様の試験を行う。この試験は砂質地盤層等が存在する前提で説明したが、前述のように引き上げ時に荷重変化があれば、これが真のＮ値と推定でき、また既知の試験値と比較してその地質が砂質地盤層等が存在しているとみなすことができる。逆に、荷重変化が見出せない場合は砂質地盤層等がないと判別できる。このように本発明の試験方法は、砂質地盤層等の有無の判別も同時に行うことができる。
以上、実施の形態について説明したが、本発明は、この形態に限定されないことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、地盤調査の構成を示す説明図である。
【図２】図２は、地盤調査用ロッドを地盤に錘を載荷したとき、荷重と地盤への沈下（変形量）の関係を示す概念図である。
【図３】図３は、螺旋羽根を用いた地盤調査の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１…調査試験機
２…地盤調査用ロッド
３…先端部材
４…砂質地盤層等
５…螺旋羽根
【図１】
2008223395.tif 000003
【図２】
2008223395.tif 000004
【図３】
2008223395.tif 000005