(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
坑井内における坑底を深さ方向に掘削することで、地盤内部から地質試料であるコアを採取するコア採取装置であって、
前記坑井内に軸線回りに回転可能に配置され、先端側に前記坑底を掘削する内側コアビットを有する筒状の内側コアバレルと、
前記内側コアバレルが内部に挿通された状態で前記坑井内に配置され、先端側に前記坑底を掘削する外側コアビットを有する筒状の外側コアバレルと、
前記外側コアバレルに対する前記内側コアバレルの相対回転を規制する回転規制状態を維持した状態で、前記内側コアバレルと前記外側コアバレルとを連結すると共に、任意のタイミングで前記回転規制状態から前記外側コアバレルに対する前記内側コアバレルの相対回転を許容する回転許容状態への切換えを行う回転切換機構と、を備え、
前記内側コアバレルは、掘削水が内部に供給されると共に、駆動源からの動力に基づいて回転可能とされ、
前記内側コアバレルは、前記回転規制状態のときに、前記外側コアビットよりも前記内側コアビットが上方に位置するように配置され、且つ前記回転許容状態のときに、前記坑底側に向けて前記軸線回りに回転しながら前記外側コアバレルに対して前記深さ方向に相対移動可能とされていることを特徴とするコア採取装置。
【請求項２】
請求項１に記載のコア採取装置において、
前記回転切換機構は、
前記内側コアバレルの外周面に形成されたスライド溝と、
前記外側コアバレルに組み合わされると共に、前記スライド溝内に入り込む連結ピンと、を備え、
前記スライド溝は、
前記軸線回りを周回する周方向に沿って延びるように形成され、周方向の両端部が第１周端部及び第２周端部とされた周溝と、
前記第２周端部に連設されると共に、前記第２周端部から前記深さ方向に沿って上方に向けて延び、且つ上方に開口した縦溝と、を備え、
前記連結ピンは、前記第１周端部から前記第２周端部側に向かう方向に前記内側コアバレルが回転したときに、前記第１周端部に対して係止され、且つ前記第２周端部から前記第１周端部側に向かう方向に前記内側コアバレルが回転したときに、前記縦溝側に向けて前記周溝内を移動する、コア採取装置。
【請求項３】
請求項２に記載のコア採取装置において、
前記周溝は、前記第１周端部から前記第２周端部に向かうにしたがって溝深さが漸次浅くなるように形成されている、コア採取装置。
【請求項４】
請求項１に記載のコア採取装置において、
前記回転切換機構は、
前記内側コアバレルに対して前記深さ方向に相対移動可能に組み合わされると共に、ロック位置からリリース位置に向けて下方移動可能とされた可動筒と、
前記可動筒を上方に向けて付勢すると共に、前記ロック位置に位置決めさせる第１付勢部材と、
前記軸線に対して交差する径方向に移動可能に前記内側コアバレルに組み合わされると共に、前記外側コアバレルの内周面に形成されたラッチ溝に係合されたラッチ部材と、
前記ラッチ部材を前記内側コアバレル側に付勢する第２付勢部材と、
前記可動筒が前記ロック位置に位置しているときに、前記ラッチ部材を前記外側コアバレル側に向けて押圧して前記ラッチ溝に係合させ、且つ前記可動筒が前記リリース位置に位置したときに、前記ラッチ部材の押圧を解除して、前記ラッチ溝に対する前記ラッチ部材の係合を解除させるラッチ制御部材と、
前記内側コアバレルの内圧を増加させる圧力増加機構と、を備え、
前記可動筒は、前記圧力増加機構によって前記内側コアバレル内の内圧が第１所定値以上となったときに、前記ロック位置から前記リリース位置に向けて移動し、
前記内側コアバレルは、前記ラッチ溝に対して前記ラッチ部材が係合しているときに前記外側コアバレルに対して相対回転が規制され、且つ前記ラッチ溝に対して前記ラッチ部材の係合が解除されたときに前記外側コアバレルに対して相対回転が許容されると共に、前記深さ方向に相対移動可能とされている、コア採取装置。
【請求項５】
請求項４に記載のコア採取装置において、
前記内側コアバレルは、
前記駆動源から動力が伝達される第１内側コアバレルと、
前記第１内側コアバレルに一体に形成されると共に前記第１内側コアバレルの内側に配置された第２内側コアバレルと、を有する二重筒状に形成され、
前記可動筒は、前記第１内側コアバレルと前記第２内側コアバレルとの間に配置され、
前記圧力増加機構は、前記第２内側コアバレルの内側に形成され、前記内側コアバレル内に投入されたボールを着座させる環状のシール突起を有し、
前記シール突起に前記ボールが着座することで、前記第２内側コアバレルが閉塞されて前記内側コアバレル内の内圧が増加する、コア採取装置。
【請求項６】
請求項５に記載のコア採取装置において、
前記第２内側コアバレルには、前記シール突起よりも下方に位置する部分に前記ボールの下方移動を規制する規制部材が設けられ、
前記シール突起は、前記内側コアバレル内の内圧が前記第１所定値よりも高い第２所定値以上となったときに弾性変形して、前記ボールを前記規制部材に向けて通過可能とされ、
前記シール突起を前記ボールが通過することで、前記第２内側コアバレルの閉塞が解除されて前記内側コアバレル内の内圧が低下する、コア採取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コア採取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
石油、天然ガス、地熱等の地下資源の探鉱を行う場合、一般的には最初にリモートセンシングや航空写真解析等で地質評価を行う。続いて、地質・地化学調査、物理探査等の実施によって取得された複数のデータを総合的に解析して地下の地質構造を把握し、石油や地熱資源が多く埋蔵されている可能性が高い場所を選定する。そして、試掘井の候補地の選定を行った後、実際に現地に坑井を掘削することで、地層の状況を把握する。
坑井を掘削した地盤に貯留層が期待される地層が見つかった場合には、その地層を含む地盤から岩石のコアを採取すると共に、採取したコアを観察して岩石の種類や鉱物組織等を把握する。さらには、孔隙率や浸透率等、その地層に含まれる岩石の性状を詳細に調べる。
【０００３】
また、圧密、地盤内応力、せん断、土圧等、地盤の力学的挙動を解析することも、上記候補地の地盤の状況を把握するうえで重要である。解析結果をもとに坑井を掘削した地盤の応力状態を評価し、坑井が長期に亘って健全に維持され得ることが確認できれば、その坑井から石油や地熱流体を安定的に産出することができる。
【０００４】
上述した地盤の力学的挙動を解析するための１つの手法として、下記非特許文献１に示されるように、地殻地盤（岩盤等）に作用している応力を測定するＤＣＤＡ（Diametrical Core Deformation Analysis）法、以下単に「コア変形法」と称する場合がある）が知られている。
【０００５】
一般に、地表より下の地殻地盤には、最大水平応力、最小水平応力、鉛直応力等の三次元応力要素で表現される応力が様々な要因によって作用している。そのため、地盤からボーリング等によって円柱状のコアを採取すると、コアに作用していた応力が解放されることでコアの形状が弾性変形して膨張する。この結果、応力解放前におけるコアのコア径（すなわち原直径）ｄ０から、応力解放後、コア径が最大値ｄｍａｘ、最小値ｄｍｉｎを有する楕円状の断面形状に変形する。
コア変形法によれば、コア径の最大値ｄｍａｘと最小値ｄｍｉｎとの差に基づいて、方向による応力の差情報を算出することが可能とされている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】船戸  明雄、伊藤  高敏、「岩盤応力評価のためのコア変形法（ＤＣＤＡ）」、Journal of MMIJ、2013、Vol.129、No.8, 9、P.577-584.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
コア変形法において、応力解放で変形したコア径のｄｍａｘ及び最小値ｄｍｉｎに加えて、変形前のコアの原直径ｄ０を測定することができれば、応力の絶対値を算出することが可能となる。しかしながら、コアの変形は、地盤から切り離された直後に生じてしまうので、採取したコアに基づいて、応力解放前におけるコアの原直径ｄ０を正確に取得することは困難とされている。
なお、ボーリングに用いるコアビットの径を原直径ｄ０と仮定して捉えることは正確ではない。例えばコアビット径は、ボーリングの過程で摩耗等によって変化するためである。さらに、コアビット径が変化しない場合であっても、地盤の種類や温度等の種々の要因によって、実際のコアの原直径ｄ０が変動してしまうためである。
【０００８】
このように、応力解放前のコアの原直径ｄ０を正確にすることが難しいため、従来では絶対的な応力情報を算出することができないといった課題が残されている。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、原直径を精度良く維持した状態でコアを採取することができ、コア変形法を利用して地盤応力の高精度な評価に繋げることができるコア採取装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）本発明に係るコア採取装置は、坑井内における坑底を深さ方向に掘削することで、地盤内部から地質試料であるコアを採取するコア採取装置であって、前記坑井内に軸線回りに回転可能に配置され、先端側に前記坑底を掘削する内側コアビットを有する筒状の内側コアバレルと、前記内側コアバレルが内部に挿通された状態で前記坑井内に配置され、先端側に前記坑底を掘削する外側コアビットを有する筒状の外側コアバレルと、前記外側コアバレルに対する前記内側コアバレルの相対回転を規制する回転規制状態を維持した状態で、前記内側コアバレルと前記外側コアバレルとを連結すると共に、任意のタイミングで前記回転規制状態から前記外側コアバレルに対する前記内側コアバレルの相対回転を許容する回転許容状態への切換えを行う回転切換機構と、を備え、前記内側コアバレルは、掘削水が内部に供給されると共に、駆動源からの動力に基づいて回転可能とされ、前記内側コアバレルは、前記回転規制状態のときに、前記外側コアビットよりも前記内側コアビットが上方に位置するように配置され、且つ前記回転許容状態のときに、前記坑底側に向けて前記軸線回りに回転しながら前記外側コアバレルに対して前記深さ方向に相対移動可能とされていることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係るコア採取装置によれば、外側コアバレルに対する内側コアバレルの相対回転を規制する回転規制状態を維持した状態で、掘削水を内側コアバレルの内部に供給しながら、駆動源からの動力に基づいて内側コアバレルを回転させる。これにより、内側コアバレルと共に、外側コアバレルを坑井内で軸線回りに回転させることができる。また、回転規制状態の際、外側コアビットよりも内側コアビットが上方に位置しているので、外側コアバレルの回転によって、外側コアビットを利用して坑底を深さ方向に掘削することができる。
具体的には、外側コアバレルを利用して、坑底に軸線を中心とした平面視円形状の外溝を掘削することができる。そのため、外溝を掘削することで、坑底よりも下方に位置する地盤中に円柱状のコアを生成することができる。生成されたコアは、地盤から作用する応力から解放されるため、主に径方向に膨張するように変形すると共に、実質的にほぼ無応力状態となった応力解放部となる。
【００１２】
上述した外溝を所定の深さで形成して応力解放部を生成した後、回転切換機構によって、回転規制状態から外側コアバレルに対する内側コアバレルの相対回転を許容する回転許容状態への切換えを行う。これにより、外側コアバレルの回転を停止した状態で、駆動源からの動力に基づいて内側コアバレルだけを軸線回りに回転させることができると共に、外側コアバレルに対して内側コアバレルを深さ方向に相対移動させることができる。そのため、内側コアバレルを回転させながら坑底に向けて移動させることができ、内側コアビットを利用して坑底を深さ方向に掘削することができる。
【００１３】
具体的には、内側コアバレルを利用して、坑底のうち外溝の内側に位置する部分に軸線を中心とした平面視円形状の内溝を掘削することができる。この際、外溝よりも深く内溝を掘削する。これにより、外溝よりも内側に位置する地盤中に円柱状のコアを新たに生成することができる。
内溝によって生成されたコアのうち、応力解放部だった部分は、先に述べたように既に応力が解放されているので、内溝の掘削時において再び膨張することがない。そのため、内側コアバレルの内径を現した部分となり、膨張前の原直径であるコア径を有する非膨張領域部となる。
【００１４】
一方、内溝によって生成されたコアのうち非膨張領域部よりも下方に位置する部分は、内溝によって地盤がはじめて掘削された部分であるので、外溝の掘削時と同様に地盤からの応力の解放によって、主に径方向に膨張するように変形した膨張領域部となる。特に、深さ方向に応力解放部から離れるほど、すなわち坑底から深くなるほど大きく膨張する。
【００１５】
従って、内溝の掘削によって生成されたコアを採取することで、膨張前の原直径であるコア径を有する非膨張領域部と、膨張後のコア径を有する膨張領域部と、が連続して連なったコアを得ることができる。これにより、原直径を精度良く維持した状態でコアを採取することができる。
特に、原直径である非膨張領域部の外径を測定することで、正確な原直径を得ることができる。さらに、膨張領域部の外径を測定することで、膨張後のコア径の最大値及び最小値を得ることができる。従って、これらの測定結果に基づいて、コア変形法を利用して、例えば地盤応力の絶対情報の算出等を行うことができ、地盤応力の高精度な評価に繋げることができる。
【００１６】
（２）前記回転切換機構は、前記内側コアバレルの外周面に形成されたスライド溝と、前記外側コアバレルに組み合わされると共に、前記スライド溝内に入り込む連結ピンと、を備え、前記スライド溝は、前記軸線回りを周回する周方向に沿って延びるように形成され、周方向の両端部が第１周端部及び第２周端部とされた周溝と、前記第２周端部に連設されると共に、前記第２周端部から前記深さ方向に沿って上方に向けて延び、且つ上方に開口した縦溝と、を備え、前記連結ピンは、前記第１周端部から前記第２周端部側に向かう方向に前記内側コアバレルが回転したときに、前記第１周端部に対して係止され、且つ前記第２周端部から前記第１周端部側に向かう方向に前記内側コアバレルが回転したときに、前記縦溝側に向けて前記周溝内を移動しても良い。
【００１７】
この場合には、周溝における第１周端部から第２周端部側に向かう方向に内側コアバレルを回転させることで、第１周端部に連結ピンを係止させることができる。これにより、外側コアバレルに対する内側コアバレルの相対回転を規制する回転規制状態を維持することができ、内側コアバレルと共に外側コアバレルを回転させることができる。従って、外側コアバレルを利用して坑底に外溝を掘削することが可能となる。
【００１８】
外溝の掘削後、外側コアバレルに対する内側コアバレルの相対回転を許容する回転許容状態への切換えを行う場合には、内側コアバレルを逆方向に回転させる。これにより、第１周端部から第２周端部に向かうように、連結ピンを相対的に周溝に沿って移動させることができる。これにより、連結ピンを縦溝に連設された第２周端部まで移動させることができる。そのため、内側コアバレルの回転を停止した後、外側コアバレルに対して内側コアバレルを下方移動させることで、連結ピンを相対的に縦溝に沿って移動させることができ、スライド溝内から連結ピンを離脱させることができる。
【００１９】
従って、その後に掘削を行う回転方向に内側コアバレルを再び回転させることで、外側コアバレルを回転させることなく、内側コアバレルだけを回転させることができる。従って、内側コアビットを利用して坑底に内溝を掘削することができ、先に述べたようにコアを採取することができる。特に、スライド溝及び連結ピンを利用するだけの簡便な構成で回転切換機構を構成できるので、構成の簡略化を図ることができると共に、部品点数を抑えて低コスト化を図ることができる。
【００２０】
（３）前記周溝は、前記第１周端部から前記第２周端部に向かうにしたがって溝深さが漸次浅くなるように形成されても良い。
【００２１】
この場合には、スライド溝における周溝の溝深さが、第１周端部から第２周端部に向かうにしたがって浅くなるので、外側コアバレルに対する内側コアバレルの相対回転を許容する回転許容状態への切換えを行う際、内側コアバレルの回転に伴って連結ピンに作用する回転負荷を徐々に大きくすることができる。
従って、明確な意図を持って回転許容状態への切換えを行う場合とは異なり、意図しないタイミングで誤って内側コアバレルを回転させて、回転許容状態への切換えが行われてしまうことを防止することができる。
【００２２】
（４）前記回転切換機構は、前記内側コアバレルに対して前記深さ方向に相対移動可能に組み合わされると共に、ロック位置からリリース位置に向けて下方移動可能とされた可動筒と、前記可動筒を上方に向けて付勢すると共に、前記ロック位置に位置決めさせる第１付勢部材と、前記軸線に対して交差する径方向に移動可能に前記内側コアバレルに組み合わされると共に、前記外側コアバレルの内周面に形成されたラッチ溝に係合されたラッチ部材と、前記ラッチ部材を前記内側コアバレル側に付勢する第２付勢部材と、前記可動筒が前記ロック位置に位置しているときに、前記ラッチ部材を前記外側コアバレル側に向けて押圧して前記ラッチ溝に係合させ、且つ前記可動筒が前記リリース位置に位置したときに、前記ラッチ部材の押圧を解除して、前記ラッチ溝に対する前記ラッチ部材の係合を解除させるラッチ制御部材と、前記内側コアバレルの内圧を増加させる圧力増加機構と、を備え、前記可動筒は、前記圧力増加機構によって前記内側コアバレル内の内圧が第１所定値以上となったときに、前記ロック位置から前記リリース位置に向けて移動し、前記内側コアバレルは、前記ラッチ溝に対して前記ラッチ部材が係合しているときに前記外側コアバレルに対して相対回転が規制され、且つ前記ラッチ溝に対して前記ラッチ部材の係合が解除されたときに前記外側コアバレルに対して相対回転が許容されると共に、前記深さ方向に相対移動可能とされても良い。
【００２３】
この場合には、可動筒がロック位置に位置していることで、ラッチ制御部材がラッチ部材を外側コアバレル側に押圧してラッチ溝に係合させているので、外側コアバレルに対する内側コアバレルの相対回転を規制する回転規制状態を維持することができる。従って、内側コアバレルと共に外側コアバレルを回転させることができ、外側コアバレルを利用して坑底に外溝を掘削することが可能となる。
【００２４】
外溝の掘削後、外側コアバレルに対する内側コアバレルの相対回転を許容する回転許容状態への切換えを行う場合には、圧力増加機構により、掘削水が供給される内側コアバレルの内圧を増加させる。そして、内圧が第１所定値以上となると、可動筒が第１付勢部材による付勢力に抗して下方移動してロック位置からリリース位置に移動する。これにより、ラッチ制御部材がラッチ部材の押圧を解除する。そのため、第２付勢部材による付勢力によりラッチ部材を内側コアバレル側に移動させて、ラッチ溝に対するラッチ部材の係合を解除することができる。
【００２５】
その結果、外側コアバレルに対する内側コアバレルの相対回転を許容する回転許容状態への切換えを行うことができると共に、外側コアバレルに対して深さ方向に内側コアバレルを相対移動させることが可能となる。従って、外側コアバレルを回転させることなく、内側コアバレルだけを回転させることができる。その結果、内側コアバレルを利用して坑底に内溝を掘削することができ、先に述べたようにコアを採取することができる。
特に、内側コアバレルの内圧を増加させるだけで、回転許容状態への切換えを行うことができるので、例えば内側コアバレルを掘削時とは逆方向に回転させる等といった手間が不要である。従って、使い易く、利便性を向上することができる。
【００２６】
（５）前記内側コアバレルは、前記駆動源から動力が伝達される第１内側コアバレルと、前記第１内側コアバレルに一体に形成されると共に前記第１内側コアバレルの内側に配置された第２内側コアバレルと、を有する二重筒状に形成され、前記可動筒は、前記第１内側コアバレルと前記第２内側コアバレルとの間に配置され、前記圧力増加機構は、前記第２内側コアバレルの内側に形成され、前記内側コアバレル内に投入されたボールを着座させる環状のシール突起を有し、前記シール突起に前記ボールが着座することで、前記第２内側コアバレルが閉塞されて前記内側コアバレル内の内圧が増加しても良い。
【００２７】
この場合には、外側コアバレルに対する内側コアバレルの相対回転を許容する回転許容状態への切換えを行う際、内側コアバレル内に掘削水と共にボールを投入することで、ボールをシール突起に着座させることができる。これにより、ボールを利用して第２内側コアバレルを閉塞することができ、内側コアバレルの内圧を増加させることができる。これにより、可動筒をロック位置からリリース位置に移動させることができ、先に述べたように回転許容状態への切換えを行うことができる。
特に、内側コアバレル内にボールを投入するだけの簡便な方法で、内側コアバレル内の内圧を増加させて回転許容状態への切換えを行うことができるので、使い易さをさらに向上することができる。
【００２８】
（６）前記第２内側コアバレルには、前記シール突起よりも下方に位置する部分に前記ボールの下方移動を規制する規制部材が設けられ、前記シール突起は、前記内側コアバレル内の内圧が前記第１所定値よりも高い第２所定値以上となったときに弾性変形して、前記ボールを前記規制部材に向けて通過可能とされ、前記シール突起を前記ボールが通過することで、前記第２内側コアバレルの閉塞が解除されて前記内側コアバレル内の内圧が低下しても良い。
【００２９】
この場合には、回転許容状態への切換え後、内側コアバレルの内圧が第２所定値以上となったときに、シール突起が弾性変形して、ボールを通過させる。これにより、第２内側コアバレルの閉塞を解除することができ、内側コアバレル内の内圧を低下させることができる。また、規制部材を利用して、シール突起を通過したボールがそれ以上、下方移動することを規制することができる。また、ボールの通過によって第２内側コアバレルの閉塞が解除されることで、掘削水を引き続き内側コアビット側に供給することができるので、内溝の掘削を安定して行うことができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明に係るコア採取装置によれば、原直径を精度良く維持した状態でコアを採取することができ、コア変形法を利用して地盤応力の高精度な評価に繋げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係るコア採取装置の第１実施形態を示す図であって、坑井内にセットされたコア採取装置の縦断面図である。
【図２】図１に示すコア採取装置の縦断面図である。
【図３】図２に示すコア採取装置の分解構成図である。
【図４】図３に示すスライド溝と連結ピンとの関係を示す斜視図である。
【図５】図３に示す内側コアバレルにおける第３中継チューブの斜視図である。
【図６】図５に示す矢印Ａ方向から見た第３中継チューブの側面図である。
【図７】図６に示す矢印Ｂ−Ｂ線に沿った第３中継チューブの横断面図である。
【図８】図２に示す外側コアバレルにおける連結チューブ周辺を拡大した斜視図である。
【図９】図３に示す外側コアバレルにおける連結チューブの斜視図である。
【図１０】図９に示すＣ部分を拡大した連結ピンの斜視図である。
【図１１】図２に示す矢印Ｄ−Ｄ線に沿った横断面図である。
【図１２】図１１に示す連結ピンの周辺を拡大した断面図である。
【図１３】図１２に示す状態から、連結ピンが周溝の第２周端部まで移動した状態を示す断面図である。
【図１４】図１に示す状態から、コア採取装置を利用して坑底に外溝及び内溝を掘削してコアを採取するまでの流れを説明した図である。
【図１５】図１４に示す外溝の掘削によって生成されたコアの上面図である。
【図１６】図１４に示す内溝の掘削によって生成されたコアの上面図である。
【図１７】坑井内にセットされたコア採取装置の簡略図である。
【図１８】図１７に示す状態から、コア採取装置の外側コアバレルを利用して坑底に外溝を形成している状態を示す断面図である。
【図１９】図１８に示す状態から、外側コアバレルに対して内側コアバレルを相対回転可能な状態に切り換えた状態を示す断面図である。
【図２０】図１９に示す状態から、コア採取装置の内側コアバレルを利用して坑底に内溝を形成している状態を示す断面図である。
【図２１】本発明に係るコア採取装置の第２実施形態を示す図であって、坑井内にセットされたコア採取装置の縦断面図である。
【図２２】図２１に示す回転切換機構周辺を拡大した縦断面図である。
【図２３】図２２に示す状態から、シール突起にボールを着座させた状態を示す縦断面図である。
【図２４】図２３に示す状態から、ピストン筒をリリース位置まで下方移動させた状態を示す縦断面図である。
【図２５】図２１に示す状態から、コア採取装置の外側コアバレルを利用して坑底に外溝を形成している状態を示す断面図である。
【図２６】図２４に示す状態から、外側コアバレルに対して内側コアバレルを下方移動させた状態を示す縦断面図である。
【図２７】図２６に示す状態から、シール突起を通過するようにボールを移動させた後、規制ロッドでボールの下方移動を規制している状態を示す縦断面図である。
【図２８】図２５に示す状態から、コア採取装置の内側コアバレルを利用して坑底に内溝を形成している状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
（第１実施形態）
本発明に係るコア採取装置の第１実施形態について、図面を参照して説明する。
図１〜図３に示すように、本実施形態のコア採取装置１は、地殻地盤（岩盤）に掘削された坑井２内における坑底３を、坑井２の深さ方向に掘削することで、地盤内部から地質試料であるコア４（図１４参照）を採取する装置である。
【００３３】
コア採取装置１は、坑井２内に軸線Ｏ回りに回転可能に配置された筒状の内側コアバレル１０と、内側コアバレル１０が内部に挿通された状態で坑井２内に配置された筒状の外側コアバレル１１と、外側コアバレル１１に対する内側コアバレル１０の相対回転を規制する回転規制状態を維持した状態で、内側コアバレル１０と外側コアバレル１１とを連結すると共に、任意のタイミングで回転規制状態から外側コアバレル１１に対する内側コアバレル１０の相対回転を許容する回転許容状態への切換えを行う回転切換機構１２と、を備えている。
【００３４】
本実施形態では、軸線Ｏに沿う方向が坑井２の深さ方向とされている。また、軸線Ｏに沿って図示しない地表面に向かう方向を上方、坑底３に向かう方向を下方という。また、軸線Ｏ方向から見た平面視において、軸線Ｏに交差する方向を径方向といい、軸線Ｏ回りに周回する方向を周方向という。さらに、周方向のうち、上方から見て時計回りに周回する方向を第１回転方向Ｍ１といい、その反対方向を第２回転方向Ｍ２という。
【００３５】
（内側コアバレル）
内側コアバレル１０は、先端側に坑底３を掘削する内側コアビット２０を有し、内側コアビット２０を下向きにした状態で坑井２内に配置される。
この内側コアバレル１０は、地表面に設置された図示しない掘削機（駆動源）からの動力に基づいて、軸線Ｏ回りを回転可能とされている。具体的には、内側コアバレル１０は、該内側コアバレル１０よりも上方に配置される図示しない複数の延長チューブに連結され、これら複数の延長チューブを介して掘削機から動力が伝達されることで軸線Ｏ回りを回転する。
【００３６】
なお、坑底３の掘削時、内側コアバレル１０は、下方に向けて所定の荷重が付加された状態で、第１回転方向Ｍ１に向けて回転するように掘削機によって回転制御されている。また、坑底３の掘削時、内側コアバレル１０の内部には、泥水等の掘削水が所定の圧力で供給される。
【００３７】
図２及び図３に示すように、内側コアバレル１０は、内側コアビット２０、内側チューブ３０、第１中継チューブ４０、第２中継チューブ５０、及び第３中継チューブ６０を備えている。これら内側コアビット２０、内側チューブ３０、第１中継チューブ４０、第２中継チューブ５０及び第３中継チューブ６０は、軸線Ｏ上にそれぞれ配置されていると共に、この順番で下方から上方に向けて配置されている。
【００３８】
内側コアビット２０は、円筒状のコアビット本体２１と、コアビット本体２１の下端部に固着された円筒状の内側切削部２２と、を備え、内側切削部２２を利用して坑底３に後述する内溝７を掘削することが可能とされている。
【００３９】
内側切削部２２は、例えばニッケル、コバルト等をマトリックスとして工業用ダイヤモンドを分散させた焼結体とされ、下端開口端面が切削面とされている。また、内側切削部２２の下端部側における外周面には、複数のビット切刃２２ａが全周に亘って形成されていると共に、縦長の内側排出溝２２ｂが周方向に間隔をあけて複数形成されている。
【００４０】
コアビット本体２１の上端部には、外径が該コアビット本体２１の外径よりも小さい円筒状に形成されたビット連結筒２３が上方に向けて延びるように連設されている。このビット連結筒２３の外周面には全周に亘って雄ねじ部２４が形成されている。
【００４１】
内側チューブ３０は、外径がコアビット本体２１の外径と同径に形成されている。内側チューブ３０の下端部における内周面には、内側コアビット２０における雄ねじ部２４が螺合する図示しない雌ねじ部が全周に亘って形成されている。これにより、内側チューブ３０及び内側コアビット２０は、螺着によって組み合わされている。
内側チューブ３０の上端部における内周面には、全周に亘って雌ねじ部３１が形成されている。さらに、内側チューブ３０の下端部には、僅かに拡径した拡径部３２が形成されている。
【００４２】
第１中継チューブ４０は、外径が内側チューブ３０の外径と同径に形成されている。第１中継チューブ４０の下端部には、第１下段チューブ４１が下方に向けて延びるように連設されている。第１下段チューブ４１は、外径が第１中継チューブ４０の外径よりも小さい円筒状に形成されている。第１下段チューブ４１の外周面には、内側チューブ３０における雌ねじ部３１に対して螺合する雄ねじ部４２が全周に亘って形成されている。
これにより、第１中継チューブ４０及び内側チューブ３０は、螺着によって組み合わされている。第１中継チューブ４０の上端部における内周面には、全周に亘って雌ねじ部４３が形成されている。
【００４３】
第２中継チューブ５０は、外径が第１中継チューブ４０の外径と同径に形成されている。第２中継チューブ５０の上端部には、第２上段チューブ５１が上方に向けて延びるように連設されている。第２中継チューブ５０の下端部には、第２下段チューブ５２が下方に向けて延びるように連設されている。
第２上段チューブ５１は、外径が第２中継チューブ５０の外径よりも小さい円筒状に形成され、その外周面には全周に亘って雄ねじ部５３が形成されている。第２下段チューブ５２は、外径が第２上段チューブ５１の外径よりも小さい円筒状に形成されている。第２下段チューブ５２の外周面には、第１中継チューブ４０における雌ねじ部４３に対して螺合する雄ねじ部５４が全周に亘って形成されている。これにより、第２中継チューブ５０及び第１中継チューブ４０は、螺着によって組み合わされている。
【００４４】
第３中継チューブ６０は、外径が第２中継チューブ５０の外径と同径に形成されている。第３中継チューブ６０における上端部の内周面には、全周に亘って雌ねじ部６１が形成されている。第３中継チューブ６０における下端部の内周面には、第２上段チューブ５１における雄ねじ部５３が螺合する図示しない雌ねじ部が全周に亘って形成されている。これにより、第３中継チューブ６０及び第２中継チューブ５０は、螺着によって組み合わされている。
【００４５】
第３中継チューブ６０における中央部分には、外径が該第３中継チューブ６０の外径よりも僅かに大きく形成された厚肉部６２が形成されている。なお、厚肉部６２の外径は、内側チューブ３０における拡径部３２の外径よりも大きく形成されている。
【００４６】
上述のように構成された内側コアバレル１０は、内側コアビット２０、内側チューブ３０、第１中継チューブ４０、第２中継チューブ５０、及び第３中継チューブ６０が互いに連結し合うことで、全体として縦長のチューブ（円筒状）に形成されている。そして内側コアバレル１０は、第３中継チューブ６０の上端部側に形成された雌ねじ部６１を利用して、複数の延長チューブに対して連結可能とされている。
【００４７】
複数の延長チューブは、坑井２の深さに応じて継ぎ足すように連結可能とされ、地表面の掘削機と内側コアバレル１０との間を連結すると共に、掘削機の動力を内側コアバレル１０に伝達する役割を果たしている。
これにより内側コアバレル１０は、先に述べたように、複数の延長チューブを介して掘削機からの動力に基づいて軸線Ｏ回りに回転可能とされている。
【００４８】
さらに、内側コアバレル１０には、該内側コアバレル１０の回転ブレを抑制するためのスタビライザー７０が装着されている。
スタビライザー７０は、内径が内側チューブ３０の外径よりも大きく、且つ拡径部３２及び厚肉部６２の外径よりも小さく形成されたリング状に形成され、主に内側チューブ３０に外挿されている。これにより、スタビライザー７０は、拡径部３２と厚肉部６２との間を上下方向に沿って移動可能に、主に内側チューブ３０に外挿されている。
【００４９】
スタビライザー７０の内周面は、主に内側チューブ３０の外周面に接するガイド面とされている。また、スタビライザー７０の外周面には、平坦なカット面７１が周方向に間隔をあけて複数形成されている。これにより、スタビライザー７０は、外形形状が横断面視多角形状に形成されている。
【００５０】
（外側コアバレル）
図１〜図３に示すように、外側コアバレル１１は、先端側に坑底３を掘削する外側コアビット８０を有し、外側コアビット８０を下向きにした状態で坑井２内に配置されている。この外側コアバレル１１は、回転切換機構１２による切換えに応じて、内側コアバレル１０と共に軸線Ｏ回りを回転する回転モードから、内側コアバレル１０の回転から切り離されて軸線Ｏ回りに回転しない非回転モードに切換え可能とされている。
【００５１】
図２及び図３に示すように、外側コアバレル１１は、外側コアビット８０、外側チューブ９０及び連結チューブ１００を備えている。これら外側コアビット８０、外側チューブ９０及び連結チューブ１００は、それぞれ軸線Ｏ上に配置されていると共に、この順番で下方から上方に向けて配置されている。
【００５２】
外側コアビット８０は、円筒状のコアビット本体８１と、コアビット本体８１の下端部に固着された円筒状の外側切削部８２と、を備え、外側切削部８２を利用して坑底３に後述する外溝５を掘削することが可能とされている。
【００５３】
外側切削部８２は、内側切削部２２と同様に、例えばニッケル、コバルト等をマトリックスとして工業用ダイヤモンドを分散させた焼結体とされ、下端開口端面が切削面とされている。外側切削部８２の下端部側における外周面には、複数のビット切刃８２ａが全周に亘って形成されていると共に、縦長の外側排出溝８２ｂが周方向に間隔をあけて複数形成されている。なお、外側排出溝８２ｂは、切削面に亘って形成されている。
【００５４】
コアビット本体８１の上端部における内周面には、全周に亘って雌ねじ部８３が形成されている。なお、外側コアビット８０の内径は、内側コアバレル１０における最大外径部分（すなわち厚肉部６２の外径）よりも大きくなるように形成されている。
【００５５】
外側チューブ９０は、内径が外側コアビット８０の内径と同径に形成されている。外側チューブ９０の下端部には、下段チューブ９１が下方に向けて延びるように連設されている。下段チューブ９１は、外径が外側チューブ９０の外径よりも小さい円筒状に形成されている。下段チューブ９１の外周面には、外側コアビット８０における雌ねじ部８３に螺合する雄ねじ部９２が全周に亘って形成されている。
これにより、外側チューブ９０及び外側コアビット８０は、螺着によって組み合わされている。外側チューブ９０の上端部における内周面には、全周に亘って雌ねじ部９３が形成されている。
【００５６】
連結チューブ１００は、内径が外側チューブ９０の内径と同径に形成されている。連結チューブ１００の下端部には、下段チューブ１０１が下方に向けて延びるように連設されている。下段チューブ１０１は、外径が連結チューブ１００の外径よりも小さい円筒状に形成されている。下段チューブ１０１の外周面には、外側チューブ９０における雌ねじ部９３に螺合する雄ねじ部１０２が全周に亘って形成されている。これにより、連結チューブ１００及び外側チューブ９０は、螺着によって組み合わされている。
【００５７】
連結チューブ１００の上端部には、上方に向かうにしたがって縮径するように形成されると共に、径方向の内側に向かって僅かに突出したフランジ部１０３が形成されている。このフランジ部１０３は、内側コアバレル１０における第３中継チューブ６０の厚肉部６２に対して上方から接触可能とされている。
【００５８】
上述のように構成された外側コアバレル１１は、外側コアビット８０、外側チューブ９０及び連結チューブ１００が互いに連結し合うことで、全体として縦長のチューブ（円筒状）に形成されている。そして、外側コアバレル１１内に内側コアバレル１０が下方から挿通されることで、外側コアバレル１１及び内側コアバレル１０が組み合わされている。
具体的には、図１及び図２に示すように内側コアバレル１０は、第３中継チューブ６０の厚肉部６２が連結チューブ１００の内側に位置し、且つ第３中継チューブ６０のうち厚肉部６２よりも上方に位置する部分が連結チューブ１００よりも上方に突出した状態で外側コアバレル１１に組み合わされている。
【００５９】
このとき、先に述べたように、外側コアバレル１１のフランジ部１０３が内側コアバレル１０の厚肉部６２に上方から接触可能とされているので、内側コアバレル１０に対して外側コアバレル１１が下方に抜け落ちることが規制されている。それに加え、後述する連結ピン１２０がスライド溝１１０内から離脱した状態であっても、内側コアバレル１０を坑井２内で上方に引き上げ操作することで、フランジ部１０３を介して外側コアバレル１１についても上方に引き上げることが可能とされている。
【００６０】
（回転切換機構）
図３及び図４に示すように、回転切換機構１２は、内側コアバレル１０における第３中継チューブ６０の厚肉部６２の外周面に形成されたスライド溝１１０と、連結チューブ１００の内周面から厚肉部６２の外周面に向けて突出するように外側コアバレル１１に組み合わされると共に、スライド溝１１０内に入り込む連結ピン１２０と、を備えている。
【００６１】
図４〜図７に示すように、スライド溝１１０は、周方向に沿って延びるように形成され、周方向の両端部が第１周端部１１１ａ及び第２周端部１１１ｂとされた周溝１１１と、第２周端部１１１ｂに連設されると共に、第２周端部１１１ｂから上方に向かって延びた縦溝１１２と、を有している。これにより、スライド溝１１０は側面視Ｌ字状或いはＪ字状に形成されている。
【００６２】
周溝１１１は、厚肉部６２における軸線Ｏ方向の中央部分に形成され、その周長は厚肉部６２における全周の約１／４程度の長さとされている。第２周端部１１１ｂは、第１周端部１１１ａよりも第１回転方向Ｍ１側に位置している。さらに周溝１１１は、第１周端部１１１ａから第２周端部１１１ｂに向かうにしたがって溝深さが漸次浅くなるように形成されている。
縦溝１１２は、軸線Ｏに沿ってストレート状に形成され、上方に向けて開口している。
【００６３】
このように構成されたスライド溝１１０は、周方向に等間隔をあけて２つ形成されている。これにより、スライド溝１１０は、軸線Ｏを挟んで径方向に向かい合うように、軸線Ｏを中心として１８０度の間隔をあけて配置されている。
ただし、スライド溝１１０は２つ形成されている場合に限定されるものではなく、１つだけ形成されていても構わないし、３つ以上形成されていても構わない。
【００６４】
さらに厚肉部６２の外周面には、周方向に隣接するスライド溝１１０同士の間に位置する部分に、縦長の排出縦溝１１３が形成されている。排出縦溝１１３は、上方及び下方に開口するように形成され、軸線Ｏを挟んで径方向に向かい合うように、軸線Ｏを中心として１８０度の間隔をあけて配置されている。
ただし、排出縦溝１１３は、スライド溝１１０と同様に２つ形成されている場合に限定されるものではなく、１つだけ形成されていても構わないし、３つ以上形成されていても構わない。
【００６５】
図４に示すように、連結ピン１２０は、第１周端部１１１ａから第２周端部１１１ｂに向かう第１回転方向Ｍ１に内側コアバレル１０が回転したときに、第１周端部１１１ａに対して係止され、且つ第２周端部１１１ｂから第１周端部１１１ａに向かう第２回転方向Ｍ２に内側コアバレル１０が回転したときに、第１周端部１１１ａから縦溝１１２側に向けて周溝１１１内を移動する。
【００６６】
図４、図８〜図１１に示すように、連結ピン１２０は、スライド溝１１０を介して、内側コアバレル１０の回転トルクを外側コアバレル１１に伝えるトルクピンであって、連結チューブ１００に形成された取付孔１０４内に取り付けられた連結基部１２１と、連結基部１２１に組み合わされたピン本体１２５と、を備えている。
【００６７】
なお、取付孔１０４は、連結チューブ１００のうちスライド溝１１０に対向する部分に、該連結チューブ１００を径方向に貫通するように形成されている。従って、取付孔１０４は、スライド溝１１０に対応して周方向に等間隔をあけて２つ形成されている。なお、取付孔１０４の内周面には、全周に亘って雌ねじ部が形成されている。
【００６８】
連結基部１２１は、外周面に雄ねじ部１２２が形成され、取付孔１０４内に埋め込まれるように螺着可能とされている。なお、連結基部１２１の外端面には、連結基部１２１を捩じ込み操作する際に使用する係合溝１２３が形成されている。
【００６９】
連結基部１２１は、連結チューブ１００の内周面よりも径方向の内側に突出するように形成され、スライド溝１１０内に入り込むスライド筒１２４を有している。スライド筒１２４の外周面は、スライド溝１１０の側壁面に対して接触している。そのため、スライド筒１２４の外周面がスライド溝１１０の側壁面に対して接触することで、スライド溝１１０に対して連結ピン１２０を係止させることが可能とされている。なお、スライド筒１２４の内側は、径方向の内側に向けて開口した収容凹部１２４ａとされている。
【００７０】
ピン本体１２５は、半球状に形成されたヘッド部１２６と、径方向に圧縮変形可能とされた軸部１２７と、を備えている。
ピン本体１２５は、ヘッド部１２６がスライド溝１１０の溝底面に対して接触した状態で、収容凹部１２４ａ内に収容されている。これにより、ピン本体１２５は、連結基部１２１とスライド溝１１０の溝底面との間で径方向に挟み込まれた状態で、収容凹部１２４ａ内に収容されている。
【００７１】
上述のように構成された連結ピン１２０は、図１１及び図１２に示すように、スライド溝１１０における周溝１１１内に入り込んでいると共に、初期状態では、周溝１１１の第１周端部１１１ａに対して周方向に係止された状態とされている。そのため、連結ピン１２０は、第２回転方向Ｍ２に向けて内側コアバレル１０が回転した場合には、相対的に第１周端部１１１ａから第２周端部１１１ｂ側に向けて周溝１１１内を移動することが可能とされている。
【００７２】
このとき、先に述べたように、周溝１１１の深さが第１周端部１１１ａから第２周端部１１１ｂに向かうにしたがって漸次浅くなるように形成されているので、連結ピン１２０の移動に伴ってピン本体１２５は徐々に径方向に圧縮される。
本実施形態では、連結ピン１２０が第２周端部１１１ｂに達した時点で、図１３に示すように、軸部１２７が圧縮力によって潰れ、圧縮変形するように設計されている。
【００７３】
（コア採取装置の作用）
次に、上述のように構成されたコア採取装置１を利用して、地盤内部からコア４を採取する場合について説明する。
【００７４】
はじめに、図１４を参照して、坑井２内における坑底３からコア４を採取するコア採取方法の概要について簡単に説明する。なお、図１４では、コア採取装置１の図示を省略している。
【００７５】
掘削された坑井２内にコア採取装置１をセットした後、外側コアバレル１１を利用して、軸線Ｏを中心とした平面視円形状の外溝５を坑底３に掘削する。外溝５を掘削することで、坑底３よりも下方に位置する地盤中に円柱状のコア４Ａを生成することができる。このとき生成されたコア４Ａは、地盤から作用する応力から解放されるため、主に径方向に膨張するように変形すると共に、実質的にほぼ無応力状態となった応力解放部６となる。
【００７６】
具体的には、外溝５によって生成されたコア４Ａは、地盤中では正円であったものが、拘束を解かれて中心から径方向に膨張するように変形する。このとき、最大水平応力が作用していた方向の膨張量が最も大きく、最小水平応力が作用していた方向の膨張量が最も小さい。そのため、最大水平応力が作用していた方向には、計測断面の基準円直径である原直径（地盤中で水平応力を受けていた時の直径）に対する歪み量が大きく現れ、その逆に、最小水平応力が作用していた方向には、原直径に対する歪み量が最も小さく現れる。その結果、図１５に示すように、応力解放部６は全体として平面視楕円形状に変形する。
【００７７】
外溝５を所定の深さで形成して応力解放部６を生成した後、図１４に示すように、内側コアバレル１０を利用して、坑底３のうち外溝５の内側に位置する部分に、軸線Ｏを中心とした平面視円形状の内溝７を掘削する。このとき、外溝５よりも深く内溝７を掘削する。これにより、外溝５よりも内側に位置する部分の地盤中に円柱状のコア４を新たに生成することができる。
【００７８】
内溝７によって生成されたコア４のうち、応力解放部６だった部分は先に述べたように既に応力が解放されているので、内溝７の掘削時において再び膨張することがない。そのため、図１６に示すように、内側コアバレル１０の内径を現した部分となり、膨張前の原直径Ｄ０であるコア径を有する非膨張領域部８となる。
【００７９】
一方、図１４に示すように、内溝７によって形成されたコア４のうち、非膨張領域部８よりも下方に位置する部分は、内溝７によって地盤がはじめて掘削された部分であるので、外溝５の掘削時と同様に、地盤からの応力の解放によって主に径方向に膨張するように変形した膨張領域部９となる。
特に、深さ方向に応力解放部６から離れるほど、すなわち坑底３から深くなるほど大きく膨張する。なお、膨張領域部９は、内溝７の掘削後に地盤からコア４が切り離されることで、図１６に示すように、地盤と繋がっていた部分も含めて全体が平面視楕円状に膨張する。
【００８０】
従って、内溝７の掘削によって生成されたコア４を採取することで、膨張前の原直径Ｄ０であるコア径を有する非膨張領域部８、及び膨張後のコア径を有する膨張領域部９が連続して連なったコア４を得ることができる。これにより、原直径Ｄ０を精度良く維持した状態でコア４を採取することができる。
特に、原直径Ｄ０である非膨張領域部８の外径を測定することで、正確な原直径Ｄ０を得ることができる。さらに、膨張領域部９の外径を測定することで、膨張後のコア径の最大値Ｄｍａｘ及び最小値Ｄｍｉｎを得ることができる。従って、これらの測定結果に基づいて、コア変形法を利用して、例えば地盤応力の絶対情報の算出等を行うことができ、地盤応力の高精度な評価に繋げることができる。
【００８１】
次に、本実施形態のコア採取装置１を利用して、坑底３に外溝５及び内溝７をそれぞれ掘削して、上述したコア４を採取する場合について図１７〜図２０を参照して説明する。
なお、図１７〜図２０では、コア採取装置１を簡略化して図示している。
【００８２】
地表から所定の深さまで坑井２を掘削した後、図１及び図１７に示すように、坑井２内にコア採取装置１をセットする。セット後、外側コアバレル１１に対する内側コアバレル１０の相対回転を規制する回転規制状態を維持した状態で、掘削水を内側コアバレル１０の内部に供給しながら、掘削機からの動力に基づいて内側コアバレル１０を軸線Ｏ回りに回転させる。これにより、内側コアバレル１０と共に外側コアバレル１１を坑井２内で回転させることができる。
【００８３】
具体的には、図１７に示すように第１回転方向Ｍ１に回転するように内側コアバレル１０を回転させる。これにより、図４に示すように、周溝１１１における第１周端部１１１ａから第２周端部１１１ｂに向かう方向に内側コアバレル１０を回転させることができるので、第１周端部１１１ａに連結ピン１２０を係止させることができる。これにより、外側コアバレル１１に対する内側コアバレル１０の相対回転を規制する回転規制状態を維持することができ、内側コアバレル１０と共に外側コアバレル１１を回転させることができる。
【００８４】
また、回転規制状態の際、図１に示すように外側コアビット８０よりも内側コアビット２０が上方に位置しているので、外側コアビット８０を利用して坑井２を深さ方向に掘削することができる。その結果、図１８に示すように、坑底３に外溝５を形成することができ、図１４で説明した応力解放部６を具備するコア４Ａを生成することができる。
【００８５】
なお、外溝５の掘削中、内側コアバレル１０の内部に供給した掘削水を、図２に示す外側排出溝８２ｂを利用して外側コアビット８０の周辺に適切に供給することができるので、外溝５を適切に掘削することができる。また、掘削水は、掘削された地盤と共に内側コアバレル１０と外側コアバレル１１との間の隙間を通じて、地表側に回収される。
この際、掘削水は、スタビライザー７０におけるカット面７１と外側コアバレル１１との間を通過すると共に、内側コアバレル１０における厚肉部６２に形成された排出縦溝１１３を通過することで、地表側に回収される。
【００８６】
次いで、外側コアバレル１１を利用して外溝５を所定の深さまで掘削した後、回転切換機構１２によって、回転規制状態から外側コアバレル１１に対する内側コアバレル１０の相対回転を許容する回転許容状態への切換えを行う。これにより、外側コアバレル１１の回転を停止した状態で、内側コアバレル１０だけを軸線Ｏ回りに回転させることができると共に、外側コアバレル１１に対して内側コアバレル１０を深さ方向に相対移動させることができる。そのため、内側コアバレル１０を回転させながら坑底３に向けて移動させることができ、内側コアビット２０を利用して坑底３に内溝７を掘削することができる。
【００８７】
上記切換えについて、詳細に説明する。
この場合には、外溝５を掘削した後、図１９に示すように、内側コアバレル１０を第１回転方向Ｍ１とは逆方向の第２回転方向Ｍ２に向けて軸線Ｏ回りを回転させる。これにより、第１周端部１１１ａから第２周端部１１１ｂに向かうように連結ピン１２０を周溝１１１に沿って移動させることができる。従って、図１３に示すように、連結ピン１２０を縦溝１１２に連設された第２周端部１１１ｂまで移動させることができる。そのため、内側コアバレル１０の回転を停止させた後に、外側コアバレル１１に対して内側コアバレル１０を下方移動させることで、連結ピン１２０を相対的に縦溝１１２に沿って移動させることができ、スライド溝１１０内から連結ピン１２０を離脱させることができる。
【００８８】
その結果、外側コアバレル１１に対する内側コアバレル１０の相対回転を許容する回転許容状態への切換えを行うことができる。従って、図２０に示すように、内側コアバレル１０を第１回転方向Ｍ１に向けて再び回転させることで、外側コアバレル１１を回転させることなく、内側コアバレル１０だけを回転させることができる。そのため、内側コアビット２０を利用して、坑底３に内溝７を掘削することができ、図１４で説明した非膨張領域部８及び膨張領域部９が連続して連なったコア４を採取することができる。
【００８９】
以上説明したように、本実施形態のコア採取装置１によれば、原直径Ｄ０を精度良く維持した状態でコア４を採取することができ、コア変形法を利用して地盤応力の高精度な評価に繋げることができる。
特に、スライド溝１１０及び連結ピン１２０を利用するだけの簡便な構造で回転切換機構１２を構成できるので、構成の簡略化を図ることができると共に、部品点数を抑えて低コスト化を図ることができる。
【００９０】
さらに、内側コアバレル１０の回転によって内溝７を掘削する際、図２に示すように、内側コアバレル１０はスタビライザー７０によって回転ブレが抑制されるので、軸線Ｏ回りに安定して内側コアバレル１０を回転させることができる。従って、高品質なコア４を採取することができ、地盤応力をより一層精度良く評価することができる。
【００９１】
また、内溝７の掘削中においても、内側コアバレル１０の内部に供給した掘削水を、内側排出溝２２ｂを通じて内側コアビット２０の周辺に適切に供給することができるので、内溝７を適切に掘削することができる。また、掘削水は、外溝５の掘削時と同様に、掘削された地盤と共に内側コアバレル１０と外側コアバレル１１との間の隙間を通じて、地表側に回収される。
【００９２】
さらに、外側コアバレル１１に対する内側コアバレル１０の相対回転を許容する回転許容状態への切換えを行う際、スライド溝１１０における周溝１１１の溝深さが、第１周端部１１１ａから第２周端部１１１ｂに向かうにしたがって浅くなっているので、内側コアバレル１０の回転に伴って連結ピン１２０に作用する回転負荷を徐々に大きくすることができる。
従って、明確な意図を持って回転許容状態への切換えを行う場合とは異なり、意図しないタイミングで誤って内側コアバレル１０を回転させて、回転許容状態への切換えが行われてしまうことを防止することができる。
【００９３】
なお、回転許容状態への切換えを行う場合には、上述したように、内側コアバレル１０の回転に伴って連結ピン１２０に作用する回転負荷が徐々に大きくなる。そのため、図１３に示すように、連結ピン１２０が第２周端部１１１ｂに移動した段階で、ピン本体１２５の軸部１２７が潰れて圧縮変形する。
【００９４】
（第２実施形態）
次いで、本発明に係るコア採取装置の第２実施形態について図面を参照して説明する。なお、この第２実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
【００９５】
第１実施形態では、掘削時における回転方向（第１回転方向Ｍ１）とは逆方向（第２回転方向Ｍ２）に内側コアバレル１０を回転させることで、外側コアバレル１１に対する内側コアバレル１０の相対回転を許容する回転許容状態への切換えを行ったが、本実施形態では、第２回転方向Ｍ２への回転を行うことなく、回転許容状態への切換えを行う。
【００９６】
図２１に示すように、本実施形態のコア採取装置２００は、外側コアバレル２０１と、内側コアバレル２０２と、回転切換機構２０３と、を備えている。
【００９７】
（外側コアバレル）
外側コアバレル２０１は、第１実施形態と同様に構成された外側コアビット８０及び外側チューブ９０に加え、連結チューブ２１０を備えている。これら外側コアビット８０、外側チューブ９０及び連結チューブ２１０は、例えばねじ結合或いは嵌合等によって、この順番で下方から上方に向けて配置されている。
【００９８】
図２２に示すように、連結チューブ２１０の上端部には、内側コアバレル２０２における後述する第７中継外側筒２５１の外周面に接する環状のシールリング２１１が取り付けられている。
また、連結チューブ２１０の内周面には、径方向の外側に向かって僅かに凹むラッチ溝２１２が形成されている。ラッチ溝２１２は、上下方向に一定の長さを有した状態で、周方向に等間隔をあけて複数形成されている。
【００９９】
（内側コアバレル）
図２１に示すように、内側コアバレル２０２は、第１実施形態と同様に構成された内側コアビット２０及び内側チューブ３０に加え、第４中継チューブ２２０、第５中継チューブ２３０、第６中継チューブ２４０及び第７中継チューブ２５０を備えている。
【０１００】
これら内側コアビット２０、内側チューブ３０、第４中継チューブ２２０、第５中継チューブ２３０、第６中継チューブ２４０及び第７中継チューブ２５０は、軸線Ｏ上にそれぞれ配置されていると共に、この順番で下方から上方に向けて配置されている。
【０１０１】
第４中継チューブ２２０は、内側チューブ３０よりも上方側に配置されている。第４中継チューブ２２０の下端部は、内側チューブ３０における上端部の内側に入り込んだ状態で、例えばねじ結合或いは嵌合等により固定されている。これにより、第４中継チューブ２２０及び内側チューブ３０は、互いに一体的に組み合わされている。
【０１０２】
図２２に示すように、第５中継チューブ２３０は、第４中継チューブ２２０よりも上方側に配置されている。第５中継チューブ２３０は、下端部が第４中継チューブ２２０の上端部に固定された第５中継下段筒２３１と、第５中継下段筒２３１よりも上方側に配置され、内径が第５中継下段筒２３１の内径よりも大きく形成された第５中継上段筒２３２と、を備えている。
【０１０３】
第５中継下段筒２３１は、例えばねじ結合或いは嵌合等により第４中継チューブ２２０に固定されている。これにより、第５中継チューブ２３０及び第４中継チューブ２２０は、互いに一体的に組み合わされている。
また、第５中継下段筒２３１には、該第５中継下段筒２３１を径方向の外側から囲む囲繞筒２６０が組み合わされている。なお、囲繞筒２６０の外周面は、外側コアバレル２０１における連結チューブ２１０の内周面に対して摺接している。
【０１０４】
第６中継チューブ２４０は、第５中継チューブ２３０よりも上方側に配置されている。第６中継チューブ２４０は、下端部が第５中継上段筒２３２に固定された第６中継下段筒２４１と、第６中継下段筒２４１よりも上方側に配置され、内径が第６中継下段筒２４１の内径よりも大きく形成された第６中継上段筒２４２と、を備えている。
第６中継下段筒２４１は、例えばねじ結合或いは嵌合等により第５中継上段筒２３２に固定されている。これにより、第６中継チューブ２４０及び第５中継チューブ２３０は、互いに一体的に組み合わされている。
【０１０５】
第６中継上段筒２４２は、例えば連結チューブ２１０よりも上方に突出するように形成されている。第６中継上段筒２４２のうち、連結チューブ２１０に形成されたラッチ溝２１２よりも上方に位置する部分の外周面には、径方向の外側に向けて突出した環状の鍔部２４３が形成されている。
第６中継上段筒２４２のうち、連結チューブ２１０に形成されたラッチ溝２１２に対して径方向に向かい合う部分の外周面には、径方向の内側に向けて凹んだ収容溝２４４が形成されている。収容溝２４４は、ラッチ溝２１２に対応するように、周方向に等間隔をあけて複数形成されていると共に、下方に向けて開口している。
さらに第６中継上段筒２４２のうち、収容溝２４４よりも下方に位置する部分には、該第６中継上段筒２４２を径方向に貫通する貫通孔２４５が周方向に間隔をあけて複数形成されている。
【０１０６】
第７中継チューブ２５０は、第６中継チューブ２４０よりも上方側に配置されている。第７中継チューブ２５０は、第６中継上段筒２４２の外側に配置された第７中継外側筒（本発明に係る第１内側コアバレル）２５１と、第６中継上段筒２４２の内側に配置された第７中継内側筒（本発明に係る第２内側コアバレル）２５２と、を備えた二重筒状に形成されている。
【０１０７】
第７中継外側筒２５１は、下端部側が第６中継上段筒２４２の上端部に対して、例えばねじ結合或いは嵌合等により固定されている。この際、第７中継外側筒２５１の下端部は、第６中継上段筒２４２の鍔部２４３に対して上方から接触している。さらに、第７中継外側筒２５１の下端部は、外側コアバレル２０１における連結チューブ２１０の内周面に対して上下方向に相対移動可能に摺接している。
【０１０８】
第７中継外側筒２５１の上端部は、第１実施形態における複数の延長チューブに対して連結可能とされている。これにより、内側コアバレル２０２の全体は、複数の延長チューブを介して、地表面に設置された掘削機からの動力に基づいて軸線Ｏ回りに回転可能とされている。
【０１０９】
第７中継内側筒２５２は、第６中継上段筒２４２の内側に、第６中継上段筒２４２との間に隙間をあけた状態で配置されている。従って、第６中継上段筒２４２と第７中継内側筒２５２との間には、上方に開口した環状空間が画成されている。
さらに第７中継内側筒２５２は、下端部が第６中継下段筒２４１の内側に上方から入り込んだ状態で嵌合されている。
【０１１０】
従って、第７中継チューブ２５０は、第６中継上段筒２４２の上端部に対する第７中継外側筒２５１の固定と、第６中継下段筒２４１の内側に対する第７中継内側筒２５２の固定とによって、第６中継チューブ２４０に対して一体的に組み合わされている。
【０１１１】
（回転切換機構）
回転切換機構２０３は、第１実施形態と同様に、外側コアバレル２０１に対する内側コアバレル２０２の相対回転を規制する回転規制状態を維持した状態で、内側コアバレル２０２と外側コアバレル２０１とを連結すると共に、任意のタイミングで回転規制状態から外側コアバレル２０１に対する内側コアバレル２０２の相対回転を許容する回転許容状態への切換えを行う。
【０１１２】
本実施形態の回転切換機構２０３は、内側コアバレル２０２に対して上下方向に相対移動可能に組み合わされたピストン筒（本発明に係る可動筒）３００と、ピストン筒３００を上方に向けて付勢する第１コイルばね（本発明に係る第１付勢部材）３１０と、ラッチ溝２１２に嵌合されたラッチ部材３２０と、ラッチ部材３２０を内側コアバレル２０２側に付勢する第２コイルばね（本発明に係る第２付勢部材）３３０と、ラッチ溝２１２に対するラッチ部材３２０の係合、及びその解除を制御するラッチ制御部材３４０と、内側コアバレル２０２の内圧を増加させる圧力増加機構３５０と、を備えている。
【０１１３】
ピストン筒３００は、第７中継内側筒２５２を径方向の外側から囲むように形成され、第６中継上段筒２４２と第７中継内側筒２５２との間に画成された環状空間内に配置されている。この際、ピストン筒３００は、上端部が第６中継上段筒２４２の上端部よりも上方に位置し、且つ下端部が第６中継下段筒２４１の上端部よりも上方に位置するように配置されている。
【０１１４】
さらに、ピストン筒３００の上端部には、シールリング３０１が組み込まれたシール筒３０２が連結されている。シール筒３０２は、シールリング３０１を利用して、第７中継内側筒２５２の外周面及び第７中継外側筒２５１の内周面に対してそれぞれ密に接触している。これにより、内側コアバレル２０２内に供給された掘削水が、第７中継内側筒２５２と第７中継外側筒２５１との間に入り込むことを防止している。
【０１１５】
上述のように構成されたピストン筒３００は、図２３に示すように、後述するシール突起３５２にボール３５１が着座することで内側コアバレル２０２内の内圧が上昇したときに、図２２に示すロック位置Ｐ１から、図２４に示すリリース位置Ｐ２に向けて下方移動可能とされている。具体的には、ピストン筒３００は、内側コアバレル２０２の内圧が第１所定値以上となったときに、リリース位置Ｐ２に向けて移動する。
なお、シール筒３０２が第６中継上段筒２４２の上端部に対して接触したときのピストン筒３００の位置が、リリース位置Ｐ２とされている。
【０１１６】
図２２に示すように、ラッチ部材３２０は、第６中継上段筒２４２と外側コアバレル２０１における連結チューブ２１０との間に、周方向に等間隔をあけて複数配置されている。具体的にはラッチ部材３２０は、径方向に移動可能に収容溝２４４内に配置されていると共に、ラッチ制御部材３４０によってラッチ溝２１２に対して嵌合されている。
本実施形態では、ラッチ部材３２０の数は、ラッチ溝２１２及び収容溝２４４の数よりも少なく、例えば軸線Ｏを中心として１２０度の間隔をあけて３つ配置されている。
ラッチ部材３２０における下端部側の内周面は、下方に向かうにしたがって径方向の外側に向けて延びた第１傾斜面３２１とされている。
【０１１７】
上述のように構成されたラッチ部材３２０は、第２コイルばね３３０によって内側コアバレル２０２側に向けて付勢されている。第２コイルばね３３０は、第６中継上段筒２４２を径方向の外側から囲むように配置され、自身の弾性復元力を利用してラッチ部材３２０を径方向の内側に向けて常時付勢している。これにより、ラッチ部材３２０は第６中継上段筒２４２に対して一体的に組み合わされている。
【０１１８】
ラッチ制御部材３４０は、ラッチ部材３２０よりも下方に配置されると共に、第６中継上段筒２４２を径方向の外側から囲むように環状に形成されたリング部３４１と、リング部３４１から上方に向けて延びるように形成され、ラッチ部材３２０と第６中継上段筒２４２との間に下方から入り込むように収容溝２４４内に挿入された挿入部３４２と、挿入部３４２から径方向の内側に向けて突出するように形成され、貫通孔２４５を通じてピストン筒３００の下端部に組み合わされた連結突起３４３と、を備えている。
【０１１９】
ラッチ制御部材３４０は、連結突起３４３がピストン筒３００の下端部に組み合わされていることで、ピストン筒３００と共に上下動可能とされている。また、挿入部３４２の外周面は、上方に向かうにしたがって径方向の内側に向けて延びた第２傾斜面３４４とされている。
第２傾斜面３４４は、傾斜角度がラッチ部材３２０の第１傾斜面３２１の傾斜角度に対応しており、第１傾斜面３２１に対して摺接している。
【０１２０】
上述のように構成されたラッチ制御部材３４０は、第１コイルばね３１０によって上方に向けて付勢されている。
第１コイルばね３１０は、ラッチ制御部材３４０よりも下方に配置されると共に、第５中継チューブ２３０を径方向の外側から囲むように配置されている。第１コイルばね３１０は、第５中継チューブ２３０に組み合わされた囲繞筒２６０と、ラッチ制御部材３４０のリング部３４１との間に圧縮状態で配置されている。これにより、第１コイルばね３１０は、自身の弾性復元力を利用してラッチ制御部材３４０を上方に向けて常時付勢している。
【０１２１】
これにより、ピストン筒３００に対して、ラッチ制御部材３４０を介して第１コイルばね３１０からの付勢力を作用させることが可能となる。これにより、ピストン筒３００は、ロック位置Ｐ１に位置決めされている。
さらに、ラッチ制御部材３４０は、第１コイルばね３１０によって上方に付勢されているので、挿入部３４２を利用してラッチ部材３２０を径方向の外側に向けて押圧することが可能とされている。これにより、ラッチ制御部材３４０は、ラッチ部材３２０を外側コアバレル２０１側に向けて押圧して、ラッチ溝２１２に係合させることが可能とされている。
【０１２２】
さらに、ラッチ制御部材３４０は、図２４に示すように、ピストン筒３００がリリース位置Ｐ２に移動した場合には、それに伴って下方移動するので、挿入部３４２の第２傾斜面３４４がラッチ部材３２０の第１傾斜面３２１に対して下方に移動する。これにより、ラッチ制御部材３４０は、ラッチ部材３２０に対する押圧を解除する。
そのため、ラッチ部材３２０は、第２コイルばね３３０による付勢力によって径方向の内側に向けて移動し、ラッチ溝２１２内から離脱する。これにより、ラッチ溝２１２に対するラッチ部材３２０の係合を解除することが可能とされている。
【０１２３】
上述したように、ラッチ制御部材３４０は、図２２に示すように、ピストン筒３００がロック位置Ｐ１に位置しているときに、ラッチ部材３２０を外側コアバレル２０１側に向けて押圧してラッチ溝２１２に係合させ、且つ図２４に示すように、ピストン筒３００がリリース位置Ｐ２に位置したときに、ラッチ部材３２０の押圧を解除して、ラッチ溝２１２に対するラッチ部材３２０の係合を解除させることが可能とされている。
【０１２４】
内側コアバレル２０２は、ラッチ溝２１２に対してラッチ部材３２０が係合しているときに、外側コアバレル２０１に対して相対回転が規制され、且つラッチ溝２１２に対してラッチ部材３２０の係合が解除されたときに、外側コアバレル２０１に対して相対回転が許容されると共に、上下方向に相対移動可能とされている。
【０１２５】
圧力増加機構３５０は、図２３に示すように、第７中継内側筒２５２の内側に形成され、地表面側から内側コアバレル２０２内に投入されたボール３５１を着座させるシール突起３５２を有している。
具体的には、第７中継内側筒２５２の内側には、規制筒３５５が嵌合されている。さらに規制筒３５５の内側には、シール筒３５６が嵌合されている。シール筒３５６には、径方向の内側に向けて突出するように、上記シール突起３５２が形成されている。シール突起３５２の内径は、ボール３５１の直径よりも僅かに小さい径とされている。これにより、内側コアバレル２０２内にボール３５１が投入されたときに、シール突起３５２にボール３５１を着座させることが可能とされている。
そして、シール突起３５２にボール３５１が着座することで、第７中継内側筒２５２が閉塞されて、内側コアバレル２０２の内圧を増加させることが可能とされている。
【０１２６】
また、シール突起３５２は、内側コアバレル２０２の内圧が第１所定値よりも高い第２所定値以上となったときに弾性変形して、ボール３５１を下方に向けて通過可能とされている。これにより、内側コアバレル２０２の閉塞を解除することができ、内側コアバレル２０２の内圧を低下させることが可能とされている。
【０１２７】
規制筒３５５には、シール突起３５２よりも下方に位置する部分に、ボール３５１の下方移動を規制する規制ロッド（本発明に係る規制部材）３６０が設けられている。
規制ロッド３６０は、例えば円柱状に形成され、第７中継内側筒２５２を径方向に横切るように配置されている。規制ロッド３６０を利用して、シール突起３５２を通過したボール３５１が、坑底３側に移動してしまうことを規制することが可能とされている。
【０１２８】
（コア採取装置の作用）
次に、上述のように構成された本実施形態のコア採取装置２００を利用して、地盤内部からコア４を採取する場合について説明する。
【０１２９】
図２１に示すように、地表から所定の深さまで坑井２を掘削した後、坑井２内にコア採取装置２００をセットする。この際、図２２に示すように、ピストン筒３００がロック位置Ｐ１に位置していることで、ラッチ制御部材３４０がラッチ部材３２０を外側コアバレル２０１側に押圧してラッチ溝２１２に係合させているので、外側コアバレル２０１に対する内側コアバレル２０２の相対回転を規制する回転規制状態を維持することができる。
【０１３０】
従って、掘削水を内側コアバレル２０２の内部に供給しながら、掘削機からの動力に基づいて内側コアバレル２０２を第１回転方向Ｍ１に回転させることで、内側コアバレル２０２と共に外側コアバレル２０１を坑井２内で回転させることができる。これにより、図２５に示すように、外側コアビット８０を利用して坑底３を深さ方向に掘削することができ、坑底３に外溝５を形成することができる。その結果、図１４で説明した応力解放部６を具備するコア４を生成することができる。
【０１３１】
そして、外側コアバレル２０１を利用して外溝５を所定の深さまで掘削した後、回転切換機構２０３によって、回転規制状態から外側コアバレル２０１に対する内側コアバレル２０２の相対回転を許容する回転許容状態への切換えを行う。これにより、外側コアバレル２０１の回転を停止した状態で、内側コアバレル２０２だけを軸線Ｏ回りに回転させることができると共に、外側コアバレル２０１に対して内側コアバレル２０２を深さ方向に相対移動させることができる。そのため、内側コアバレル２０２を回転させながら坑底３に向けて移動させることができ、内側コアビット２０を利用して坑底３に内溝７を掘削することができる。
【０１３２】
上記切換えについて、詳細に説明する。
この場合には、外溝５を掘削した後、圧力増加機構３５０によって、掘削水が供給される内側コアバレル２０２の内圧を増加させる。具体的には、内側コアバレル２０２内に掘削水と共にボール３５１を投入する。これにより、図２３に示すように、ボール３５１をシール突起３５２に着座させることができ、第７中継内側筒２５２を閉塞することができる。そのため、供給され続ける掘削水によって、内側コアバレル２０２の内圧を徐々に増加させることができる。
【０１３３】
そして、内側コアバレル２０２の内圧が第１所定値以上となったときに、図２４に示すように、ピストン筒３００を第１コイルばね３１０による付勢力に抗して下方移動させることができ、ロック位置Ｐ１からリリース位置Ｐ２に移動させることができる。また、このピストン筒３００の移動に伴って、ラッチ制御部材３４０を下方移動させることができるので、ラッチ部材３２０の押圧を解除することができる。
【０１３４】
そのため、第２コイルばね３３０による付勢力を利用して、ラッチ部材３２０を内側コアバレル２０２側に移動させて、ラッチ溝２１２に対するラッチ部材３２０の係合を解除することができる。これにより、外側コアバレル２０１に対する内側コアバレル２０２の相対回転を許容する回転許容状態への切換えを行うことができると共に、図２６に示すように、外側コアバレル２０１に対して内側コアバレル２０２を下方に向けて相対移動させることが可能となる。従って、外側コアバレル２０１を回転させることなく、内側コアバレル２０２だけを第１回転方向Ｍ１に向けて回転させることができる。
【０１３５】
さらに、回転許容状態への切換え後、内側コアバレル２０２の内圧が第２所定値以上となったときに、図２７に示すように、シール突起３５２が弾性変形してボール３５１を通過させる。これにより、第７中継内側筒２５２の閉塞を解除することができ、内側コアバレル２０２の内圧を低下させることができる。また、規制ロッド３６０を利用して、シール突起３５２を通過したボール３５１が、それ以上、下方移動することを規制することができる。
【０１３６】
以上のことから、図２８に示すように、内側コアバレル２０２を利用して坑底３に内溝７を掘削することができ、第１実施形態と同様にコア４を採取することができる。
特に、シール突起３５２をボール３５１が通過することで、第７中継内側筒２５２の閉塞を解除できるので、掘削水を引き続き内側コアビット２０側に供給することができ、内溝７の掘削を安定して行うことができる。
【０１３７】
以上説明したように、本実施形態のコア採取装置２００であっても、第１実施形態と同様に、原直径Ｄ０を精度良く維持した状態でコア４を採取することができ、コア変形法を利用して地盤応力の高精度な評価に繋げることができる。
特に、内側コアバレル２０２の内圧を増加させるだけで、回転許容状態への切換えを行うことができるので、第１実施形態のように、内側コアバレル２０２を掘削時とは逆方向（第２回転方向Ｍ２）に回転させる等といった手間が不要である。従って、使い易く、利便性を向上することができる。
【０１３８】
さらに、内側コアバレル２０２内にボール３５１を投入するだけの簡便な方法で、内側コアバレル２０２の内圧を増加させて回転許容状態への切換えを行うことができるので、使い易さをより一層向上することができる。
【０１３９】
以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。実施形態は、その他様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形例には、例えば当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、均等の範囲のものなどが含まれる。
【０１４０】
例えば、上記第１実施形態では、主にスライド溝１１０及び連結ピン１２０を利用して回転切換機構１２を構成し、第２実施形態では、主にピストン筒３００及びラッチ部材３２０を利用して回転切換機構２０３を構成したが、これらの場合に限定されるものではない。
外側コアバレルに対する内側コアバレルの相対回転を規制する回転規制状態を維持した状態で、内側コアバレルと外側コアバレルとを連結すると共に、任意のタイミングで回転規制状態から外側コアバレルに対する内側コアバレルの相対回転を許容する回転許容状態への切換えを行うことができれば、回転切換機構をその他の構成で実現しても構わない。
【０１４１】
また、第２実施形態では、内側コアバレル２０２内に投入したボール３５１を利用して、内側コアバレル２０２の内圧を増加させるように圧力増加機構３５０を構成したが、この場合に限定されるものではなく、内側コアバレル２０２の圧力を増加させることができれば、その他の構成を採用しても構わない。
例えば、電磁弁等を利用して、任意のタイミングで内側コアバレル２０２内を閉弁することで内圧を増加させて、ピストン筒３００をロック位置Ｐ１からリリース位置Ｐ２に移動させ、その後に電磁弁を開弁させるように構成しても構わない。
【符号の説明】
【０１４２】
Ｏ…軸線
Ｐ１…ロック位置
Ｐ２…リリース位置
１、２００…コア採取装置
２…坑井
３…坑底
４…コア
１０、２０２…内側コアバレル
１１、２０１…外側コアバレル
１２、２０３…回転切換機構
２０…内側コアビット
８０…外側コアビット
１１０…スライド溝
１１１…周溝
１１１ａ…第１周端部
１１１ｂ…第２周端部
１１２…縦溝
１２０…連結ピン
２１２…ラッチ溝
２５１…第７中継外側筒（第１内側コアバレル）
２５２…第７中継内側筒（第２内側コアバレル）
３００…ピストン筒（可動筒）
３１０…第１コイルばね（第１付勢部材）
３２０…ラッチ部材
３３０…第２コイルばね（第２付勢部材）
３４０…ラッチ制御部材
３５０…圧力増加機構
３５１…ボール
３５２…シール突起
３６０…規制ロッド（規制部材）
【要約】
【課題】原直径を精度良く維持した状態でコアを採取することができ、コア変形法を利用して地盤応力の高精度な評価に繋げること。
【解決手段】坑底３を掘削する内側コアビット２０を有する内側コアバレル１０と、坑底を掘削する外側コアビット８０を有する外側コアバレル１１と、外側コアバレルに対する内側コアバレルの相対回転を規制する回転規制状態から外側コアバレルに対する内側コアバレルの相対回転を許容する回転許容状態への切換えを行う回転切換機構１２とを備え、内側コアバレルは、掘削水が内部に供給されると共に駆動源からの動力に基づいて回転可能とされ、内側コアバレルは、回転規制状態のときに外側コアビットよりも内側コアビットが上方に位置するように配置され、且つ回転許容状態のときに坑底側に向けて軸線Ｏ回りに回転しながら外側コアバレルに対して深さ方向に相対移動可能とされているコア採取装置１を提供する。
【選択図】図１【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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