(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動ローラ車両による盛土の締固め評価方法であって、
前記振動ローラ車両の振動輪の内部には、前記振動輪 に振動を与えるため、回転する偏心錘を有し、その遠心力により周期的な振動力を与える励振手段が搭載されており、
前記振動輪と、当該振動輪を支持するフレームとに設けられた加速度計から加速度情報を取得し、取得した前記振動輪の前記加速度情報と前記フレームの前記加速度情報を解析して、前記振動輪と前記偏心錘との位相差を算出する位相差算出ステップと、
下記の式（３）から地盤反力を算出する地盤反力算出ステップと、
算出した前記地盤反力と、前記振動輪の前記加速度情報を積分して算出した前記振動輪の変位との関係から地盤剛性を算出して評価する地盤剛性算出評価ステップを含むことを特徴とする締固め評価方法。
【数３】
0006662649.tif 000007
【請求項２】
前記位相差算出ステップにおいて、
取得した前記振動輪の前記加速度情報と前記フレームの前記加速度情報をローパスフィルタにかけて解析することを特徴とする請求項１に記載の締固め評価方法。
【請求項３】
前記位相差算出ステップにおいて、
前記振動輪に跳躍が有る場合、前記振動輪への起振力と前記振動輪の前記加速度情報との相関により前記位相差を算出し、
前記振動輪に跳躍が無い場合、下記の式（４）と前記式（３）を算出し、両者の相関により前記位相差を算出することを特徴とする請求項１に記載の締固め評価方法。
【数４】
0006662649.tif 000008
【請求項４】
前記地盤剛性算出評価ステップにおいて、
跳躍が無い場合、前記地盤反力と前記振動輪の変位との関係において、前記振動輪の変位の最大値と前記地盤反力の最大値を示す点と、前記振動輪の変位の最小値と前記地盤反力の最小値を示す点とを結ぶ傾きを前記地盤剛性とすることを特徴とする請求項１又は３に記載の締固め評価方法。
【請求項５】
前記地盤剛性算出評価ステップにおいて、
跳躍が有る場合、前記地盤反力と前記振動輪の変位との関係において、前記振動輪の変位の最大値と前記地盤反力の最大値を示す点と、跳躍部分を除いた前記振動輪の変位の最小値と前記地盤反力の最小値を示す点とを結ぶ傾きを前記地盤剛性とする請求項１又は３に記載の締固め評価方法。
【請求項６】
盛土を転圧する振動ローラ車両と、前記振動ローラ車両の振動輪とフレームとにそれぞれ少なくとも１つ設けられた加速度計と、前記振動ローラ車両の位置情報を取得する位置検出手段と、前記振動ローラ車両の締固め評価を行う制御手段とを有する締固め評価システムであって、
前記振動輪の内部には、前記振動輪 に振動を与えるため、回転する偏心錘を有し、その遠心力により周期的な振動力を与える励振手段が搭載されており、
前記制御手段は、
前記振動ローラ車両の振動輪と、当該振動輪を支持するフレームとに設けられた加速度計から加速度情報を取得し、取得した前記振動輪の前記加速度情報と前記フレームの前記加速度情報を解析して、前記振動輪と前記偏心錘との位相差を算出し、
下記の式（３）から地盤反力を算出し、
算出した前記地盤反力と、前記振動輪の前記加速度情報を積分して算出した前記振動輪の変位との関係から地盤剛性を算出して評価することを特徴とする締固め評価システム。
【数３】
0006662649.tif 000009
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、締固め評価方法及び締固め評価システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば盛立施工した地盤は通常の地盤に比して密度が小さく軟弱である。そのため振動ローラ車両を用いて盛立材料に振動と荷重を加えて材料を締め固める（転圧）必要がある。特に道路や空港など長年にわたり荷重が作用するような地盤においては、高い地盤剛性が求められている。
【０００３】
そこで、盛立てした地盤の品質を評価することが不可欠になっているが、従来は以下のような方法によって評価していた。
【０００４】
例えば、振動ローラ車両の振動輪にのみに加速度計を取り付け、締固め進行に応じた地盤に対する振動輪の挙動を解析し、地盤の締固め度合いを評価する方法がある（例えば、特許文献１参照）。更に云うと、転圧の進行による地盤剛性の増加に伴い、振動輪の加速度波形が乱れる。その周波数解析（ｆ０）において、振動輪の基本振動数の整数次高調波（例えば２ｆ０、３ｆ０）、および１／２分調波を含めた成分が卓越してくるという周波数特性を利用した評価を行っている。さらに起振力の影響を考慮した「乱れ率」を定義して、締固め度合を評価している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３９０８０３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１には以下のような課題がある。
【０００７】
特許文献１は、地盤の締固めの進行に伴って地盤剛性が増加することによる、振動輪の挙動の変化を振動特性として捉えて評価するものである。したがって、算出されるのは厳密に云うと周波数特性であり、地盤剛性を直接求めているとは言えない。すると地盤によっては地盤剛性を正確に評価できない虞があり、精度に限界がある。
【０００８】
本発明の一つの実施形態の目的は、上記課題点を鑑みてなされたものであり、正確な地盤剛性を直接算出して、高い精度で締固め評価できる締固め評価方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明は以下のような手段を有する。
【００１０】
振動ローラ車両による盛土の締固め評価方法であって、
前記振動ローラ車両の振動輪の内部には、前記振動輪 に振動を与えるため、回転する偏心錘を有し、その遠心力により周期的な振動力を与える励振手段が搭載されており、前記振動輪と、当該振動輪を支持するフレームとに設けられた加速度計から加速度情報を取得し、取得した前記振動輪の前記加速度情報と前記フレームの前記加速度情報を解析して、前記振動輪と前記偏心錘との位相差を算出する位相差算出ステップと、
下記の式（３）から地盤反力を算出する地盤反力算出ステップと、
算出した前記地盤反力と、前記振動輪の前記加速度情報を積分して算出した前記振動輪の変位との関係から地盤剛性を算出して評価する地盤剛性算出評価ステップを含むことを特徴とする。
【００１１】
【数３】
0006662649.tif 000002
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一つの実施形態によれば、正確な地盤剛性を直接算出して、高い精度で締固め評価できる締固め評価方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る締固め評価システムの構成を説明する概略構成図である。
【図２】振動ローラ車両のフレームと振動輪の２質点系モデルを示す図である。
【図３】Ａは跳躍が無い場合の地盤反力と振動輪の変位との関係を示すグラフである。Ｂは跳躍が有る場合の地盤反力と振動輪の変位との関係を示すグラフである。
【図４】Ａは跳躍が無い場合の地盤剛性を求める方法を説明する説明図である。Ｂは跳躍が有る場合の地盤剛性を求める方法を説明する説明図である。
【図５】本実施形態の締固め評価方法の流れを説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜システム構成＞
本実施形態に係る締固め評価システムを説明する。図１は、本実施形態に係る締固め評価システムの概略構成を示した図である。
【００１５】
図１に示す締固め評価システムは、例えば空港、道路、ダムなどの大規模土工事現場で締固め施工をする振動ローラ車両１と、ＧＮＳＳ（Global  Navigation  Satellite  System）基準局２と、データ管理部３とを有している。
【００１６】
＜振動ローラ車両＞
振動ローラ車両１は、振動輪４、フレーム５、振動輪４の振動加速度を計測するローラ加速度センサ６、フレーム５の振動加速度を計測するフレーム加速度センサ７、データ記録・伝送部８、無線送受信アンテナ９、ＧＮＳＳアンテナ１０、補正情報受信用アンテナ１１、ＧＮＳＳ受信機（補正情報受信用無線機を含む）１２、入出力部１３を有している。
【００１７】
振動輪４は、振動ローラ車両１の進行方向に向かって回転駆動して、盛土面を締め固める動作を行い、例えば回転軸にローラ加速度センサ６が取り付けられている。振動輪４内には振動輪４に振動を与えるため、回転する偏心錘を有し、その遠心力により周期的な振動力を与える励振手段が搭載されている。また、本実施形態では励振手段による振動輪４への振動を起振力という。
【００１８】
フレーム５は、振動輪４を回転可能に支持するフレーム体であり、振動ローラ車両１の本体部の前側に取り付けられている。またフレーム５の少なくとも一箇所にフレーム加速度センサ７が取り付けられている。従来、振動輪４のみに加速度センサを取り付けて地盤反力を算出していたが、詳しくは後述するが本実施形態では振動輪４に加えてフレーム５にも加速度センサを取り付けることで正確な地盤反力を得ることができる。
【００１９】
ローラ加速度センサ６、フレーム加速度センサ７は、垂直方向における加速度信号を検出し、データ記録・伝送部８に加速度信号（加速度情報の一例）を出力する。加速度センサ６、７は、１軸でも良いし、２軸、３軸のものを使用して良い。またストレインゲージ、ジャイロセンサなどの機械式センサや、レーザー光の速度差を利用した無接点センサも使用できる。
【００２０】
ＧＮＳＳアンテナ１０は、ＧＮＳＳ衛星（不図示）からの衛星情報を受信し、ＧＮＳＳ受信機１２へ出力する。
【００２１】
補正情報受信用アンテナ１１、ＧＮＳＳ基準局２と無線接続され、リアルタイムに現在の振動ローラ車両１の位置を補正する補正情報（測位データ）を受信し、ＧＮＳＳ受信機（補正情報受信用無線機を含む）１２へ出力する。ＧＮＳＳ受信機１２は、当該補正情報とＧＮＳＳアンテナ１０から受信した衛星情報とを合わせて解析することで振動ローラ車両１の位置データをリアルタイムで高精度に求めて、データ記録・伝送部８へ出力する。
【００２２】
即ち、振動ローラ車両１の位置は、振動ローラ車両１側のＧＮＳＳアンテナ１０でＧＮＳＳ衛星からの衛星情報を取得し、ＧＮＳＳ受信機１２で計算する。その際、ＧＮＳＳ基準局２の測位データを補正情報として受け取って、より精度の高い位置データを求め、データ記録・伝送部８へ出力する。
【００２３】
無線送受信アンテナ９は、データ記録・伝送部８に出力されたローラ加速度センサ６、フレーム加速度センサ７からの各加速度情報（応答信号）や、振動ローラ車両１の位置データなどをデータ管理部３へ無線で送信する。また、後述するデータ管理部３から送信される制御信号を受信して入出力部１３などへ出力する機能も有する。また、上記した位置データを、取得した時刻情報と共にデータ管理部３へ出力する。
【００２４】
入出力部１３は、入力手段と出力手段を有しており、タッチパネル式のディスプレイであって良い。入出力部１３は、無線送受信アンテナ９を介して後述するデータ管理部３の制御部３４ｃから受信した制御信号に応じて、振動輪４の転圧回数や、振動ローラ車両１の進行軌跡などを出力手段上に表示する。また、データ管理部３の制御部３４ｃにより算出評価された締固め施工エリアの締固め評価の結果などを提示する。例えば評価結果として合格ラインの地盤剛性を有している場合には、「青色」点灯させて、次の締固め領域への移動を促す。また、合格ラインに至らない地盤剛性の場合には、「黄色」又は「赤色」を点灯させて、締固め作業の続行を指示する。勿論、合格ラインの有無を、別途設けたパトランプにより表示させても良い。
【００２５】
入出力部１３は、運転者による各種操作入力信号を無線送受信アンテナ９を介してデータ管理部３へ出力して良い。また締固め評価に必要な目標地盤剛性値などの各種情報が、タッチパネルなどの入力手段から入力されて良い。
【００２６】
目標地盤剛性値は、設計に用いられる数値であり、予め載荷試験やＦＷＤ（Falling  Weight  Deflectmeter）試験や、水平載荷試験などにより算出されてよい。
【００２７】
＜ＧＮＳＳ基準局＞
ＧＮＳＳ基準局２は、補正情報送信機２０、補正情報送信用アンテナ２１、ＧＮＳＳアンテナ２２、ＧＮＳＳ受信機２３を有している。
【００２８】
ＧＮＳＳ基準局２は、位置（ｘ，ｙ，ｚ）を既知の点に設定する方法を実施して良い。補正情報送信機２０と補正情報送信用アンテナ２１は、ＧＮＳＳ衛星（不図示）からの衛星情報を受信する。
【００２９】
更に、ＧＮＳＳ受信機２３は、ＧＮＳＳ基準局２のＧＮＳＳアンテナ２２で取得した衛星情報と、既知の座標に基づいて補正情報（測位情報）を求め、当該補正情報を補正情報送信機２０へ出力する。補正情報送信機２０は、補正情報を補正情報送信用アンテナ２１を介して振動ローラ車両１側へ伝送する。これは、ＧＮＳＳ受信機１２が、振動ローラ車両１の位置をより高精度で求められるようにするためである。即ち、前述したように振動ローラ車両１の位置データは、振動ローラ車両１側でＧＮＳＳアンテナ１０がＧＮＳＳ衛星からの衛星情報を取得し、ＧＮＳＳ受信機１２で計算して求めている。その際、ＧＮＳＳ基準局２の測位データを補正情報として受け取ることにより、より精度の高い振動ローラ車両１の位置データを求めることができる。
【００３０】
振動ローラ車両１の向きを正確に求めるために、方位センサとしてＧＮＳＳアンテナ１０を、図示のように２台設置するか、ＧＮＳＳアンテナ１０を１台とジャイロコンパス１台を有してよい。
【００３１】
このＧＮＳＳ基準局２が伝送する補正情報は、締固めエリア内での振動ローラ車両１の位置をより精度良く求め、座標化するためのデータである。ＧＮＳＳアンテナ２２は、受信した衛星情報を、この衛星情報を取得した時刻情報と共にＧＮＳＳ受信機２３に出力する。ＧＮＳＳ受信機２３は、ＧＮＳＳアンテナ２２を設置している既知の座標を取得し、既知の座標と衛星情報に基づいて補正情報を生成し、該補正情報を補正情報送信機２０に出力する。補正情報送信機２０は、ＧＮＳＳ受信機２３からの補正情報を補正情報送信用アンテナ２１を介して振動ローラ車両１へ送信する。
【００３２】
ＧＮＳＳ基準局２は、基準局（固定局）として位置（ｘ，ｙ，ｚ）を既知の点に設定する方法を説明したが、上記方法に限らず、仮想基準点の補正データを受信して行う方法であってよい。これは、全国の国土地理院電子基準点データを携帯電話等の電波でリアルタイムで受信し、それを用いて補正情報を求め、高精度で振動ローラの位置を求める方法である。
【００３３】
上記したＧＮＳＳ基準局２の各部と、ＧＮＳＳアンテナ１０、補正情報受信用アンテナ１１、ＧＮＳＳ受信機１２は、振動ローラ車両１の位置検出手段に相当する。
【００３４】
＜データ管理部３＞
データ管理部３は、締固めデータ送受信アンテナ３１、締固めデータ送受信装置３２、電源装置３３、パーソナルコンピュータ３４を有している。
【００３５】
電源装置３３は、データ管理部３を構成する各部に駆動電圧を供給する機能を有している。締固めデータ送受信アンテナ３１は、振動ローラ車両１の無線送受信アンテナ９を介して送信された各種データを受信する。締固めデータ送受信アンテナ３１は、受信した各種データを締固めデータ送受信装置３２に出力する。
【００３６】
締固めデータ送受信装置３２は、例えば無線モデムであり、締固めデータ送受信アンテナ３１からの各種データをパーソナルコンピュータ３４で処理可能な形式に変換して、パーソナルコンピュータ３４に出力する。また、パーソナルコンピュータ３４で処理された情報を、振動ローラ車両１の無線送受信アンテナ９へ締固めデータ送受信アンテナ３１を介して送信する機能を有している。
【００３７】
パーソナルコンピュータ３４は、通常搭載されているキーボードなどの入力部３４ａ、ディスプレイなどの表示部３４ｂ、ＣＰＵなどの制御部３４ｃ（制御手段に相当）、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＨＤＤなどの記憶部３４ｄなどを有している。また、外部Ｉ／Ｆ、通信Ｉ／Ｆなどを備えていて良い。
【００３８】
表示部３４ｂは、締固めデータ送受信装置３２からの各種データに基づいて、締固め施工をした領域の転圧回数や地盤剛性に関する情報を表示可能である。
【００３９】
制御部３４ｃは、振動ローラ車両１のローラ加速度センサ６、フレーム加速度センサ７からの加速度情報（応答信号）を取得して、振動輪４の加速度情報とフレーム５の加速度情報に基づき振動輪４と偏心錘との位相差δを算出する。より詳細には、それぞれの加速度情報の偏心錘に対する位相差を解析して、振動輪４と偏心錘との位相差δを算出する。また位相差情報に基づいて地盤反力を算出し、算出した地盤反力と、振動輪の加速度情報を積分して算出した振動輪４の変位との関係から地盤剛性を算出する機能を有する。なお、以降では「振動輪４と偏心錘との位相差δ」を単に「位相差」とも表記する場合がある。
【００４０】
従来は、振動輪４の加速度情報のみを計測して地盤反力を算出しているが、本実施形態の制御部３４ｃは、振動輪４の加速度情報とフレーム５の加速度情報の両方を解析することで正確な位相差を算出できる。また、詳しくは後述するが振動輪４の跳躍のある場合と、振動輪４の跳躍の無い場合における、位相差と地盤剛性の算出方法を区別したので、精度の高い地盤の締固め評価に寄与できる。
【００４１】
制御部３４ｃは、ＧＮＳＳアンテナ１０又は補正情報受信用アンテナ１１からの振動ローラ車両１の位置データを取得して、振動ローラ車両１の現在位置に基づく振動ローラ車両１の軌跡データや転圧回数データを作成する。また、ローラ加速度センサ６、フレーム加速度センサ７からの加速度情報を取得して、振動ローラ車両１の締固め施工エリアの各位置での地盤剛性評価結果などを締固めデータとして作成する。そして、この制御部３４ｃは、作成した締固めデータを記憶部３４ｄに記憶して、表示部３４ｂに表示させると共に、当該締固めデータを振動ローラ車両１へ送信させて入出力部１３のディスプレイ上に表示して振動ローラ車両１の運転者に提示させる。
【００４２】
制御部３４ｃは、実施工時に、締固め施工エリアを分割して複数の締固め管理ブロックを決定して、各締固め管理ブロックでの締固め程度を評価して良い。
【００４３】
また制御部３４ｃは、上記した位置データ、軌跡データ、締固めデータなどの各種データを記憶部３４ｄへ記憶させる。記憶部３４ｄは着脱可能なメモリカードであって良い。
【００４４】
記憶部３４ｄには、載荷試験やＦＷＤ試験を用いて予め対象となる締固めエリアの目標とする地盤剛性値が記憶されていてよい。
【００４５】
なお、制御部３４ｃは、振動ローラ車両１内に搭載される構成で実施されても良いし、別の場所に設けられていてもよい。
【００４６】
＜原理＞
次に、データ管理部３の制御部３４ｃが処理する本実施形態の締固め評価方法の原理を図２などから説明する。図２Ａ、Ｂは振動ローラ車両のフレームと振動輪の２質点系モデルを示す図である。
【００４７】
図２Ａに示す振動ローラ車両１は、図２Ｂに示す振動輪４とフレーム５の２質点系にモデル化され、フレーム５−振動輪４−地盤Ｇ間はバネＢ１、Ｂ２とダッシュポットＤ１、Ｄ２で結ばれる。モデル化した２質点の強制振動は一般的に式（１）、式（２）で表される。
【００４８】
【数１】
0006662649.tif 000003
【００４９】
【数２】
0006662649.tif 000004
【００５０】
【数３】
0006662649.tif 000005
【００５１】
地盤反力Ｒ（ｔ）は、上記式（１）と式（２）から得られる式（３）を用いて算出することができる。その際、振動輪４と偏心錘との位相差δが必要になる。本実施形態では加速度センサを振動輪４とフレーム５にそれぞれ少なくとも１個を取り付け、締固め時におけるローラ加速度センサ６とフレーム加速度センサ７からの加速度信号（応答信号）から位相差δを求めることができる。
【００５２】
位相差δは、地盤の締固めの進行に伴う振動輪４の挙動として、跳躍が無い場合（例えば含水比が高い地盤又は締固めが進んでいない軟らかい地盤）と、跳躍が有る場合（例えば、乾燥地盤又は締固めが進んだ固い地盤）とで異なる。
【００５３】
本実施形態では跳躍が無い場合、下記の式（４）と式（３）を算出し、両者の相関を取ることにより位相差を算出できる。その際、式（４）のｋ２は適当な値が設定される。ここで両者の相関を取るとは、両者の波形の周波数が最もよく一致する時の時間の差を意味する。
【００５４】
跳躍が有る場合には、起振力（Ｆｓｉｎ（２πｆｔ−δ））と振動輪４の加速度情報との相関を取って位相差を算出できる。ここで相関を取るとは、両者の波形の周波数が最もよく一致する時の時間の差を意味する。
【００５５】
地盤反力Ｒ（ｔ）が負値を取るときには、「ｋ２＝ｃ２＝０」とすることにより振動輪４が地盤Ｇから飛び上がる（以下、跳躍と云う。）現象を示すことができる。
【００５６】
【数４】
0006662649.tif 000006
【００５７】
式（３）において、地盤反力を算出できる。なおフレーム５の加速度と振動輪４の加速度情報から、計測値を１回積分することでフレーム５と振動輪４の速度が求められる。計測値を２回積分することで変位が求められる。
【００５８】
図３に、算出された地盤反力と振動輪の変位との関係を示した。図３（Ａ）は跳躍が無い場合の地盤反力と振動輪の変位との関係を示し、図３（Ｂ）は跳躍が有る場合の地盤反力と振動輪の変位との関係を示している。縦軸は地盤反力、横軸を変位を示している。
【００５９】
地盤剛性は、地盤反力と変位のグラフの傾きｋｓ１、ｋｓ２を求めることで算出できる。その求め方の具体的な手法として、図４に示す手法が採用される。図４（Ａ）は、跳躍が無い場合の地盤剛性の求め方を説明する図である。図４（Ｂ）は、跳躍が有る場合の地盤剛性の求め方を説明する図である。縦軸は地盤反力、横軸を変位を示している。
【００６０】
図４（Ａ）に示す跳躍が無い場合の地盤剛性の求め方は、変位幅における最大値と最小値を結んで傾きｋｓ１を算出する。図４（Ｂ）に示す跳躍が有る場合の地盤剛性の求め方は、跳躍部分ＺＪを省いた変位幅における最大値と最小値を結んで、傾きｋｓ２を算出する。
【００６１】
上記のように、本実施形態の締固め方法は、振動輪４の跳躍の有無に応じて正確な位相差を算出するため、締め固める地盤の種類や含水比の変化が有っても定量的な評価が可能となる。
【００６２】
また、地盤反力と変位の関係から地盤剛性を算出し評価できるため、締固めている地盤の剛性を直接評価できる。したがって、事前の締固め試験、周波数特性と地盤剛性の関係の検討などを排除することができ効率的な施工管理、品質管理が可能である。
【００６３】
更に、本実施形態の締固め方法は、振動輪４とフレーム５にそれぞれ少なくとも一個の加速度センサを取り付けることで実現できるため、様々な種類の振動ローラ車両１に対して後付けが可能であり汎用性が高い。
【００６４】
＜締固め評価方法＞
次に、本実施形態に係る締固め評価システムの締固め評価方法の流れを図５のフローチャートから説明する。
【００６５】
先ず、ステップ（以下、ＳＴという）１で、データ管理部３のパーソナルコンピュータ３４を操作する操作者が予めＦＷＤ試験などにより算出した締固めエリアの目標地盤剛性値を入力する。これは、運転者が、振動ローラ車両１側において入出力部１３を操作して入力する手法を用いても良い。
【００６６】
ＳＴ２において、振動ローラ車両１を締固めエリアに配置し、振動輪４を回転させて計測を開始する。
【００６７】
次にＳＴ３において、データ記録・伝送部８は、ローラ加速度センサ６とフレーム加速度センサ７からの振動輪４とフレーム５の加速度情報を取得し、各データの記録を開始する。
【００６８】
そして、ＳＴ４において、ＧＮＳＳ受信機１２は、振動ローラ車両１側のＧＮＳＳアンテナ１０でＧＮＳＳ衛星からの衛星情報を取得する。そして、ＧＮＳＳ基準局２から補正情報を取得して、振動ローラ車両１の正確な位置データを求め、当該位置データをデータ記録・伝送部８へ出力する。そして、データ記録・伝送部８は、無線送受信アンテナ９を介して振動ローラ車両１の位置データを逐次、データ管理部３の制御部３４ｃへ送信する。
【００６９】
また、ＳＴ５においてデータ記録・伝送部８は、ローラ加速度センサ６とフレーム加速度センサ７から取得した振動輪４とフレーム５の加速度情報（以下、加速度応答信号とも云う）を、無線送受信アンテナ９を介して逐次データ管理部３の制御部３４ｃへ送信する。
【００７０】
次にＳＴ６でデータ管理部３の制御部３４ｃは、取得した振動輪４の加速度応答信号と、フレーム５の加速度応答信号に、１００Ｈｚのローパスフィルタをかけて各信号をグラフ化する。そして、振動輪４、フレーム５の各波長を、１波長毎に分解する（ＳＴ７）。
【００７１】
続いて制御部３４ｃは、分解した１つの加速度波形の始点と終点の加速度がゼロとなる点を前後のデータから補完する（ＳＴ８）。
【００７２】
次に制御部３４ｃは、加速度を積分して速度を求め、その波形について、始点と終点が同じ値であると仮定して、傾きを調整する。そして、加速度がピーク値を取る時には速度がゼロになるように速度波形を修正する（ＳＴ９）。
【００７３】
そしてＳＴ１０で、制御部３４ｃは、速度を積分して変位を求め、その変位波形について速度波形の修正と同様の手法で修正する。
【００７４】
次に、制御部３４ｃは、振動輪４に跳躍が有るかどうかを確認する（ＳＴ１１）。跳躍の有無は、例えば地盤反力のグラフを描き、振動輪４の加速度あるいは変位が上向きの時に地盤反力がゼロかゼロでないかで判断できる。ゼロの場合は跳躍有り、ゼロでない場合は跳躍無しである。
【００７５】
ＳＴ１１で跳躍が無い場合（Ｎｏ）、上記の式（４）と式（３）を計算し、両者の計算結果の相関を取ることにより位相差を算出する（ＳＴ１２）。具体的には、式（４）のｋ２に適切な値（グラフが描ける最もらしい値）を入力して計算し（ｃ２の値は、ｋ２の値から求まる）、式（３）で求まる曲線と、式（４）で求めた地盤反力のグラフから相関を取って、位相差δを求める。
【００７６】
ＳＴ１１で跳躍が有る場合（Ｙｅｓ）、制御部３４ｃは、ローパスフィルタをかけた振動輪４の波形と、起振力（Ｆｓｉｎ(２πｆｔ−δ））のグラフを描き、跳躍が有る部分（地盤反力がゼロになる部分）で相関を取って位相差を算出する（ＳＴ１３）。
【００７７】
次に、制御部３４ｃは、ＳＴ１４で式（３）から地盤反力を求める。
次に、制御部３４ｃは、ＳＴ１４で算出した地盤反力と、振動輪４の加速度応答信号を２回積分して算出した振動輪４の変位との関係から地盤剛性を算出する（ＳＴ１５）。ＳＴ１４で求めた地盤反力と変位の関係を求め、変位の最大値と地盤反力の最大値を示す点と、変位の最小値と地盤反力の最小値を示す点を結ぶ直線を求め、その傾きを求める。その傾きを振動輪４の接地面積で除して地盤剛性とする。
【００７８】
より具体的に説明すると地盤剛性は、地盤反力と振動輪４の変位のグラフの傾きを求めることで算出できる。その求め方の具体的な手法として、図４に示す手法が採用される。図４（Ａ）は、跳躍が無い場合の地盤剛性の求め方を説明する図である。図４（Ｂ）は、跳躍が有る場合の地盤剛性の求め方を説明する図である。縦軸は地盤反力、横軸を変位を示している。
【００７９】
図４（Ａ）に示す跳躍が無い場合の地盤剛性の求め方は、変位幅における最大値と地盤反力の最大値を示す点Ｎ１と、変位の最小値と地盤反力の最小値を示す点Ｎ２を結んで、傾きｋｓ１を算出する。
【００８０】
図４（Ｂ）に示す跳躍が有る場合の地盤剛性の求め方は、変位幅における最大値と地盤反力の最大値を示す点Ｍ１と、跳躍部分ＺＪを省いた変位幅における最小値と地盤反力の最小値を示す点Ｍ２を結んで、傾きｋｓ２を算出する。
【００８１】
ＳＴ１６において、制御部３４ｃは、ＳＴ４で得た位置データと、この位置データと同時刻のＳＴ１５で得た地盤剛性とを対応付けして記憶することで、データ結合をする。これにより、制御部３４ｃは、締固めエリアのどの箇所の地盤剛性であるかを識別可能となる。
【００８２】
次に、制御部３４ｃは、ＳＴ１５で算出された地盤剛性と、ＳＴ１で入力された目標地盤剛性値とを比較し、合格ラインに達しているかどうかを評価する（ＳＴ１７）。そして制御部３４ｃは、算出した評価結果を締固めデータ送受信アンテナ３１を介して振動ローラ車両１へ送信し、入出力部１３のディスプレイ上に表示させる。
【００８３】
ＳＴ１７で、合格ラインに達している場合（Ｙｅｓ）には、制御部３４ｃは入出力部１３のディスプレイ上に「青色」点灯させて、現在締め固めているエリアの締固め作業終了を報知し、次の締固めエリアへの移動を促す。
【００８４】
ＳＴ１７で、合格ラインに達していない場合（Ｎｏ）には、制御部３４ｃは入出力部１３のディスプレイ上に「黄色」又は「赤色」を点灯させて、締固め作業の続行を指示し、ＳＴ２へ戻る。
【００８５】
＜総括＞
上記してきたように本実施形態に係る締固め方法及び締固めシステムは、振動輪４のみならずフレーム５にも加速度センサを取り付けることで位相差を算出でき、もっては正確な地盤反力値を得ることができる。
【００８６】
特に振動輪４の跳躍の有無に応じて正確な位相差を算出可能であるため、締め固める地盤の種類や含水比の変化が有っても定量的な評価が可能となる。
【００８７】
また、地盤反力と振動輪４の変位の関係から地盤剛性を算出し評価するため、締め固めている地盤の地盤剛性を直接評価できる。更に振動ローラ車両１の走行に伴って取得した加速度応答信号からリアルタイムで地盤剛性を算出して評価できる。したがって、事前の締固め試験、周波数特性と地盤剛性の関係の検討などを排除することができ効率的な施工管理、品質管理が可能である。
【００８８】
本実施形態の締固め方法は、振動輪４とフレーム５にそれぞれ少なくとも１個の加速度センサを取り付けることで実現できるため、様々な種類の振動ローラ車両１に対して後付けが可能であり汎用性が高い。
【００８９】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上記した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能なものである。
【符号の説明】
【００９０】
１    振動ローラ車両
２      ＧＮＳＳ基準局（位置取得手段）
３      データ管理部
４      振動輪
５      フレーム
６      ローラ加速度センサ
７      フレーム加速度センサ
８      データ記録・伝送部
９      無線送受信アンテナ
１０    ＧＮＳＳアンテナ
１１    補正情報受信アンテナ
１２    ＧＮＳＳ受信機
１３    入出力部
２０    補正情報送信機
２１    補正情報送信用アンテナ
２２    ＧＮＳＳアンテナ
２３    ＧＮＳＳ受信機
３１    締固めデータ送受信アンテナ
３２    締固めデータ送受信装置
３３    電源装置
３４    パーソナルコンピュータ
３４ａ  入力部
３４ｂ  表示部
３４ｃ  制御部（制御手段）
３４ｄ  記憶部
【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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