(57)【要約】【課題】コアが掘削水によりスライムとともに洗い流されることを防止することにより、砂礫地盤や粘土地盤のような細粒地盤又は軟質地盤の地質試料を、自然状態のままのきれいな形で採取することが可能なコア採取技術を提供する。【解決手段】筒状のコアビット４と、先端にコアビット４が固定され、かつ、コアビット４の筒内に連通しているコア収容部を内部に有する筒状のアウターチューブ２とを備えたコアバーレル１により、地盤内部から地質試料であるコアを採取するにあたり、コア収容部とは隔離して設けられた掘削水供給路２ａを通して、コアビット４の筒外側に掘削水を供給するとともに、掘削水供給路２ａの下流側端部から、コアビット４の先端方向に向けて掘削水を噴射させつつ、コアバーレル１を回転させることにより地盤を掘進しながらコア収容部の内部にコアを採取する。【選択図】　　　図６
2004061472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のコアビットと、先端に前記コアビットが固定され、かつ、前記コアビットの筒内に連通しているコア収容部を内部に有する筒状のアウターチューブとを備えたコアバーレルにより、地盤内部から地質試料であるコアを採取するためのコア採取方法であって、
前記コア収容部とは隔離して設けられた掘削水供給路を通して、前記コアビットの筒外側に掘削水を供給するとともに、前記掘削水供給路の下流側端部から、前記コアビットの先端方向に向けて掘削水を噴射させつつ、前記コアバーレルを回転させることにより地盤を掘進しながら前記コア収容部の内部にコアを採取するコア採取方法。
【請求項２】
筒状のコアビットと、
先端に前記コアビットが固定され、かつ、前記コアビットの筒内に連通するコア収容部を内部に有する筒状のアウターチューブと、
を備えたコアバーレルにおいて、
前記コア収容部とは隔離して設けられ、掘削水を通水する掘削水供給路を具備し、
前記掘削水供給路は、下流側端部が前記コアビットの筒外側に開口し、かつ、前記下流側端部から噴射される掘削水の噴流軸線が、前記コアビットの先端方向に向くように形成されていることを特徴とするコアバーレル。
【請求項３】
前記掘削水供給路は、前記アウターチューブの管壁内部を貫いて形成された一又は二以上の通水穴であることを特徴とする請求項２に記載のコアバーレル。
【請求項４】
前記アウターチューブは、外管と、前記外管の内部に密接して挿入された内管とを具備する二重円筒壁構造を有し、
前記掘削水供給路は、前記内管の外壁に形成された一又は二以上の通水溝と外管の内壁とで囲まれた空間として形成されていることを特徴とする請求項２に記載のコアバーレル。
【請求項５】
前記アウターチューブの先端面又は前記アウターチューブの先端面と接触する前記コアビットの基端側の面に形成された環状の水溝を具備していることを特徴とする請求項２に記載のコアバーレル。
【請求項６】
前記コアビットは、
中心部に貫通孔が設けられ、外周径が基端側から先端側へ向かうに従って段階的に縮径する複数の円筒部からなる多段円筒形状に形成されたコアビット本体と、
前記コアビット本体の先端面に設けられた先行ビット切刃と、
前記コアビット本体の外側壁の各段の段差面のそれぞれに設けられた削孔ビット切刃と、
を備えていることを特徴とする請求項２に記載のコアバーレル。
【請求項７】
前記コアビットは、
中心部に貫通孔が設けられ、基端側の大径円筒部と前記大径円筒部の外周径よりも小さい外周径を有する先端側の小径円筒部との２つの円筒部からなる２段円筒形状に形成されたコアビット本体と、
前記コアビット本体の先端面に設けられた先行ビット切刃と、
前記大径円筒部と前記小径円筒部との段差面に設けられた削孔ビット切刃と、前記コアビット本体の大径円筒部の外側壁に溝状又は管状に形成されており、前記掘削水供給路の下流側端部と連通する一又は二以上の通水路と、
を具備していることを特徴とする請求項２に記載のコアバーレル。
【請求項８】
前記貫通孔は、前記コアビットの先端部分に、前記貫通孔全体の中で最も孔径が小さい最小孔径部分が形成されていることを特徴とする請求項７に記載のコアバーレル。
【請求項９】
前記貫通孔の前記最小孔径部分の内壁に溝状に形成された一又は二以上の水溝を備えていることを特徴とする請求項８に記載のコアバーレル。
【請求項１０】
前記アウターチューブの管内に、前記アウターチューブと同軸に配設された円管状のインナーチューブと、
前記インナーチューブの基端部に接続され、前記インナーチューブを前記アウターチューブの内部に回転自在に接続するスイベルヘッドと、を備え、
前記インナーチューブの先端側は前記コアビットと連通しており、
前記インナーチューブの孔径は前記コアビットの前記最小孔径部分の孔径よりも大きい孔径に形成されていることを特徴とする請求項８又は９に記載のコアバーレル。
【請求項１１】
中心部に貫通孔が設けられ、外周径が基端側から先端側へ向かうに従って段階的に縮径する複数の円筒部からなる多段円筒形状に形成されたコアビット本体と、
前記コアビット本体の先端面に設けられた先行ビット切刃と、
前記コアビット本体の外側壁の各段の段差面のそれぞれに設けられた削孔ビット切刃と、
を備えていることを特徴とするコアビット。
【請求項１２】
中心部に貫通孔が設けられ、基端側の大径円筒部と前記大径円筒部の外周径よりも小さい外周径を有する先端側の小径円筒部との２つの円筒部からなる２段円筒形状に形成されたコアビット本体と、
前記コアビット本体の先端面に設けられた先行ビット切刃と、
前記大径円筒部と前記小径円筒部との段差面に設けられたビット切刃と、
前記コアビット本体の大径円筒部の外側壁に溝状又は管状に形成された一又は二以上の通水路と、
を備えたことを特徴とするコアビット。
【請求項１３】
前記貫通孔は、前記コアビットの先端部分に、前記貫通孔全体の中で最も孔径が小さい最小孔径部分が形成されていることを特徴とする請求項１１又は１２に記載のコアビット。
【請求項１４】
前記貫通孔の前記最小孔径部分の内壁に溝状に形成された一又は二以上の水溝を備えていることを特徴とする請求項１３に記載のコアビット。
【請求項１５】
前記小径円筒部は、前記大径円筒部に取り外し可能に螺着されていることを特徴とする請求項１２に記載のコアビット。
【請求項１６】
前記アウターチューブの先端面と接触する前記コアビットの基端側の面に形成された環状の水溝を具備していることを特徴とする請求項１２に記載のコアビット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤内部から地質標本であるコアを採取するためのコア採取方法及びその方法において使用するコアバーレル並びにコアビットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の地盤中から土質試料であるコアを採取するコアバーレルとして、軟質地盤に使用するコアバーレルは、特開昭５４−５８０２号公報に記載のものが知られている。また、硬質地盤に使用するコアバーレルは特開平４−５５５８９号公報、登録実用新案第３０２３３２１号公報に記載のものが知られている。以下、これらの公報に記載されたコアバーレルについて説明する。
【０００３】
図２９は従来の軟質地盤に使用されるコアバーレルの先端部分を表す断面図である。なお、図２９はダブルチューブコアバーレルを表している。
【０００４】
図２９において、軟岩用のコアバーレル１００は、円筒形のアウターチューブ１０１の内部に、円筒形のインナーチューブ１０２が回転自在に配設された構造を有しており、アウターチューブ１０１とインナーチューブ１０２とは同軸に配置されている。アウターチューブ１０１の先端には円筒形のコアビット１０３が接続されており、コアビット１０３の先端には、地盤を切削するための超硬チップからなる切刃１０３ａが植設されている。一方、インナーチューブ１０２の先端には、円筒形のシュー１０４が接続されており、シュー１０４の先端部は、コアビット１０３の先端よりも突出するように構成されている。また、シュー１０４の外側面は先端に向かって縮径するテーパー状に形成されており、シュー１０４の筒内の直径は一定に形成されている。
【０００５】
以上のような構成の軟岩用のコアバーレル１００によって軟質地盤１０５を掘削する場合、コアバーレル１００のアウターチューブ１０１を回転させると、それとともにコアビット１０３が回転し、切刃１０３ａにより軟質地盤１０５が掘削される。この際、掘削によりスライムが生じるが、アウターチューブ１０１とインナーチューブ１０２との間の間隙１０６を通してコアビット１０３の先端に供給される掘削水により、スライムはアウターチューブ１０１の外壁と掘削孔の外壁１０５ａとの間隙を通って上方へ排出される。また、コアビット１０３が軟質地盤１０５を掘削するのに伴い、コアビット１０３の先端部で摩擦熱が発生するが、コアビット１０３の先端部には常に掘削水が供給されているため、冷却され、切刃の焼き付きが防止される。
【０００６】
一方、インナーチューブ１０２は、アウターチューブ１０１に回転自在に接続されているため、インナーチューブ１０２は回転しない。また、アウターチューブ１０１の掘進に伴って、シュー１０４の先端部は軟質地盤１０５に食い込み、シュー１０４の内部に地盤から切り出されたコアがインナーチューブ１０２の内部に収容される。こうして、インナーチューブ１０２の内部にコアが採取される。
【０００７】
図３０は従来の硬質地盤に使用するコアバーレルの先端部分を表す図である。なお、図３０もダブルチューブコアバーレルを表している。
【０００８】
図３０において、硬岩用のコアバーレル１１０は、円筒形のアウターチューブ１１１の内部に、円筒形のインナーチューブ１１２が回転自在に配設された構造を有しており、アウターチューブ１１１とインナーチューブ１１２とは同軸に配置されている。アウターチューブ１１１の先端には円筒形のコアビット１１３が接続されており、コアビット１１３の先端には、地盤を切削するための超硬チップからなる切刃１１３ａが植設されている。一方、インナーチューブ１１２の先端には、円筒形のシュー１１４が接続されており、コアビット１１３の先端部は、シュー１１４の先端部よりも突出するように構成されている。また、シュー１１４の先端部には超硬チップからなる切刃１０４ａが植設されており、シュー１０４の筒内の直径はコアビット１１３の筒内直径よりも小さいか若しくは等しく形成されている。
【０００９】
以上のような構成の硬岩用のコアバーレル１１０によって硬質地盤１１５を掘削する場合、コアバーレル１１０のアウターチューブ１１１を回転させると、それとともにコアビット１１３が回転し、切刃１１３ａにより硬質地盤１１５が掘削される。この際、掘削によりスライムが生じるが、アウターチューブ１１１とインナーチューブ１１２との間の間隙１１６を通してコアビット１１３の先端に供給される掘削水により、スライムはアウターチューブ１１１の外壁と掘削孔の外壁１１５ａとの間隙を通って上方へ排出される。また、コアビット１１３が硬質地盤１１５を掘削するのに伴い、コアビット１１３の先端部で摩擦熱が発生するが、コアビット１１３の先端部には常に掘削水が供給されているため、冷却され、切刃の焼き付きが防止される。
【００１０】
一方、インナーチューブ１１２は、アウターチューブ１１１に回転自在に接続されているため、インナーチューブ１１２は回転しない。また、アウターチューブ１１１の掘進に伴って、地盤内部からコア１１５ｂが切り出され、シュー１１４を通ってインナーチューブ１１２の内部に収容される。こうして、インナーチューブ１１２の内部にコアが採取される。なお、この際、コア１１５ｂは、シュー１１４の先端に設けられた切刃１１４ａによって、インナーチューブ１１２の筒内に収まる径に切削される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の軟岩用のコアバーレル１００においては、シュー１０４の先端には切刃が設けられていないため、シュー１０４の先端が硬質地盤や礫地盤に突き当たった場合、掘進することができなくなる。この場合、無理に掘進しようとすると、掘削水がシュー１０４の先端部の砂又は泥土までをも洗い流し、延いてはシュー１０４の内部に採取したコアまでもを洗い流してしまう。このため、軟質地盤と硬質地盤とが交互に重なった地盤や、砂礫の多い地盤においては、自然状態に近い良好な状態でのコアの採取が困難である。
【００１２】
一方、硬岩用のコアバーレル１１０は、コアビット１１３の先端がシュー１１４の先端よりも突出しているため、硬岩や砂礫地盤のような硬質地盤であっても掘削が可能である。また、軟質地盤でも掘削することは可能である。しかしながら、硬岩用のコアバーレル１１０は、コアビット１１３の内側のコアビット内壁とシュー１１４の先端の切刃１１４ａの間隙から掘削水が供給される構造となっているため、コアビット１１３によって切り取られたコア１１５ｂは、コアビットの筒内で掘削水に洗われることとなる。従って、軟質地盤や砂礫地盤を掘削する場合、掘削水により採取されたコアが流亡し、自然状態に近い良好な状態でのコアの採取が困難である。
【００１３】
このように、従来のコアバーレルにおいては、軟岩用、硬岩用ともに、上記のような欠点を有していたため、軟質地盤、硬質地盤、砂礫地盤などが交互に重なった地盤を掘削する場合には、掘削している地盤の性状が変化するたびに、コアバーレル又はコアビットを交換して掘削する必要があり、掘削作業の作業能率が低い。
【００１４】
また、掘削において、コアビットが地盤を切削するのに伴って、コアバーレルに振動が発生する。この振動は、コアバーレルの上部に接続されるボーリングロッドや、ボーリングロッドを回転駆動するボーリング機器に伝わり、ボーリングロッドやボーリング機器の故障や破壊の原因となる。また、掘削時の騒音も大きくなる。従って、このような掘削時の振動を小さくする対策も求められていた。
【００１５】
そこで、本発明の目的は、コアが掘削水によりスライムとともに洗い流されるのを防止することにより、砂礫地盤や粘土地盤のような細粒地盤又は軟質地盤の地質試料を、自然状態のままのきれいな形で採取することが可能なコア採取技術を提供することにある。
【００１６】
また、他の目的は、硬岩・軟岩を問わず、地盤を掘削してコアを採取することができるコアバーレル及びコアビットを提供することにある。
【００１７】
更に、他の目的は、地盤を掘削中に掘削により生じる振動の小さいコアバーレル及びコアビットを提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明のコア採取方法の構成は、筒状のコアビットと、先端に前記コアビットが固定され、かつ、前記コアビットの筒内に連通しているコア収容部を内部に有する筒状のチューブとを備えたコアバーレルにより、地盤内部から地質試料であるコアを採取するためのコア採取方法であって、前記コア収容部とは隔離して設けられた掘削水供給路を通して、前記コアビットの筒外側に掘削水を供給するとともに、前記掘削水供給路の下流側端部から、前記コアビットの先端方向に向けて掘削水を噴射させつつ、前記コアバーレルを回転させることにより地盤を掘進しながら前記コア収容部の内部にコアを採取することを特徴とする。
【００１９】
まず、コアバーレルを回転させることによって、アウターチューブの先端のコアビットが、その下部にある地盤を掘削しながら掘進する。これに伴い、地質試料がアウターチューブの内部のコア収容部に取り込まれる。このとき、コアビットによって地盤が削られることにより、スライムが発生すると同時に摩擦によりコアビットの先端が加熱される。
一方、掘削水供給路を通してコアビットの筒外側からコアビットの先端方向に向けて掘削水が噴射される。この掘削水が、コアビットを冷却するとともに、スライムを外側壁に沿って掘削孔の外に向かう方向におし流す。このとき、掘削水は、コアビットの先端方向に向けて噴射されるため、掘削水はコアビットの先端に効率よく供給され、コアビットの先端が冷却される。
一方、掘進時において、コアビットの先端からコアビットの筒内に押し込まれるコアは、コアビットの筒の孔径とほぼ同一の径であるため、コアビットの筒内に水が流れ込みにくい。従って、コアビットの筒外側からコアビットの先端部へ掘削水を供給することで、掘削水がコアとともにコアビットの筒内に流れ込むことを極力防ぐことができる。これにより、コアが掘削水によりスライムとともに洗い流されることが防止される。
また、掘削水供給路はコア収容部とは隔離して設けられているため、コア収容部に収容されたコアが掘削水により洗い流されることもない。
従って、自然状態に近いコアを採取することが可能となる。
【００２０】
ここで、「コアビット」とは、掘削器具の最先端部分に取り付けて使用され、先端やその周囲に超硬チップやダイヤモンドチップなどのビット切刃が設けられてた、直接地盤を掘削するのに用いられる器具をいう。「コアビット」の種類については特に限定するものではなく、例えば、メタルクラウン、ウィングクラウン、カッタクラウン、ダイヤモンドコアビット、インプリグネーティッドビットなどの各種コアビットが使用される。「コアバーレル」とは、コアビットで切り取ったコアを採取するパイプ状の器具をいう。「コアバーレル」の種類については特に限定するものではなく、例えば、シングルチューブコアバーレル、ダブルチューブコアバーレル、トリプルチューブコアバーレル、破砕帯用ダブルチューブコアバーレル、ワイヤラインコアバーレルなどを使用することができる。「アウターチューブ」とは、コアバーレルの外殻を構成する管状体をいう。アウターチューブの材質については特に特定するものではなく、鉄の他、軽量化のため、強化塩化ビニル、強化ポリエチレン等を使用することもできる。「コア収容部」とは、地殻からコアビットにより切り出して採取したコアを収容する部分をいう。例えば、シングルチューブコアバーレルの場合には、アウターチューブの管内空間そのものがコア収容部に該当し、ダブルチューブコアバーレルの場合には、アウターチューブの内部に設けられるインナーチューブの管内空間がコア収容部に該当する。「掘削水供給路」とは、コアビットが地盤を掘削する際にコアビットを冷却するとともに掘削により生じるスライムを地上に排出するための掘削水を供給する水路をいい、水路の形状は特に限定するものではない。
【００２１】
本発明のコアバーレルの第１の構成は、筒状のコアビットと、先端に前記コアビットが固定され、かつ、前記コアビットの筒内に連通するコア収容部を内部に有する筒状のチューブと、を備えたコアバーレルにおいて、前記コア収容部とは隔離して設けられ、掘削水を通水する掘削水供給路を具備し、前記掘削水供給路は、下流側端部が前記コアビットの筒外側に開口し、かつ、前記下流側端部から噴射される掘削水の噴流軸線が、前記コアビットの先端方向に向くように形成されていることを特徴とする。
【００２２】
まず、アウターチューブとそれに固定されたコアビットが回転することにより、コアビットが、地盤内を掘進する。このコアビットの掘進に伴い、地質試料がコアビットの筒内を通してアウターチューブの内部のコア収容部に取り込まれる。このとき、コアビットによって地盤が掘削されることにより、スライムが発生すると同時に掘削時の摩擦によりコアビットが加熱される。そこで、掘削水供給路を通してコアビットの筒外側からコアビットの先端部に向けて掘削水を供給し、コアビットを冷却するとともに、この掘削水により、スライムをコアバーレルの外側壁に沿って掘削孔の外に向かう方向に押し流す。掘削水供給路は、その下流側端部から噴射される掘削水の噴流軸線が、コアビットの先端方向に向くように形成されているから、掘削水供給路の下流側端部からは、掘削水がコアビットの先端部に向けて噴射される。従って、掘削水はコアビットの先端に効率よく供給され、コアビットの先端が冷却される。
一方、掘進時において、コアビットの先端からコアビットの筒内に押し込まれるコアは、コアビットの筒の孔径とほぼ同一の径であるため、掘削水はコアビットの筒内には流入しにくい。従って、コアビットの筒外側からコアビットの先端部へ掘削水を供給することで、掘削水がコアとともにコアビットの筒内に流れ込むことを極力防止することができる。これにより、コアが掘削水によりスライムとともに洗い流されることが防止される。また、掘削水供給路はコア収容部とは隔離して設けられているため、コア収容部に収容されたコアが掘削水により洗い流されることもない。従って、自然状態に近いコアを採取することが可能となる。
【００２３】
ここで、「アウターチューブ」とは、コアバーレルの最外殻を構成する管状体をいう。「コアビット」の種類については特に限定するものではなく、例えば、メタルクラウン、ウィングクラウン、カッタクラウン、ダイヤモンドコアビット、インプリグネーティッドビットなどの各種コアビットが使用される。「掘削水供給路」の形状は、特に限定するものではなく、例えば、アウターチューブの管内に管を設けて構成したり、アウターチューブの管壁に通水穴を設けることによって構成される。
【００２４】
本発明のコアバーレルの第２の構成は、前記第１の構成において、前記掘削水供給路は、前記アウターチューブの管壁内部を貫いて形成された一又は二以上の通水穴であることを特徴とする。
【００２５】
この構成により、アウターチューブの管壁内部を貫いて形成された一又は二以上の通水穴を通してアウターチューブの先端（コアビットが接続された側）に掘削水が供給される。そのため、アウターチューブ先端部の管内を通すことなく、掘削水をコアビットの外壁から供給することが可能となり、コア収容部と掘削水供給路とが隔離された状態となる。また、アウターチューブの内部に掘削水を供給するための配管を設ける必要がないため、コアバーレルの内部構造を簡単にすることができる。
【００２６】
ここで、「通水穴」の数は特に限定するものではないが、スライムの排出の効率をよくするという点及びコアビットの充分な冷却を行うという点から、アウターチューブの中心線に対して対称に４以上の通水穴を形成することが好ましい。掘削水供給路の流軸線の線路形状は、特に限定するものではなく、直線状に形成されたものであっても、アウターチューブの中心軸を取り巻く螺旋状に形成されたものであっても、また、管壁内部に沿ってジグザグ状に形成されたものであってもよい。また、掘削水供給路の断面形状も、特に限定するものではなく、円形、四角形、部分円環形等、いずれの形状であってもよい。
【００２７】
本発明のコアバーレルの第３の構成は、前記第１の構成において、前記アウターチューブは、外管と、前記外管の内部に密接して挿入された内管とを具備する二重円筒壁構造を有し、前記掘削水供給路は、前記内管の外壁に形成された一又は二以上の通水溝と外管の内壁とで囲まれた空間として形成されていることを特徴とする。
【００２８】
この構成により、アウターチューブの外管内壁と内管に形成された通水溝とにより形成された一又は二以上の掘削水供給路を通してアウターチューブの先端（コアビットが接続された側）に掘削水が供給されるため、アウターチューブ先端部の管内には掘削水を通すことなくコアビットの外壁から掘削水を供給することが可能となる。また、アウターチューブの内管に通水溝を形成する加工は容易であるため、アウターチューブの製造が容易となる。
【００２９】
本発明のコアバーレルの第４の構成は、前記第１の構成において、前記アウターチューブの先端面又は前記アウターチューブの先端面と接触する前記コアビットの基端側の面に形成された環状の水溝を具備していることを特徴とする。
【００３０】
この構成により、アウターチューブの先端面の水溝に供給された水は、水溝を通ってアウターチューブの先端面全体に廻ることができる。つまり、例えば、コアビットに通水路を設け、この通水路を通して掘削水をコアビットの先端に噴射させる構成とした場合において、コアビットはアウターチューブ先端に螺着することにより固定する構成とすると、ネジを切る際の公差や多数回の使用によるネジの摩耗によって、コアビットの通水路の位置とアウターチューブの掘削水供給の路下流側端部の開口の位置とがぴったり一致しない場合がある。しかし、かかる場合でも、掘削水は、アウターチューブの先端面又はアウターチューブの先端面と接触するコアビットの基端側の面の水溝を廻ってコアビットの通水路に流れ込む。そのため、上述のような掘削水供給の路下流側端部の開口とコアビットの通水路との位置ずれが生じても、掘削水をコアビットの先端に噴射させることができる。
【００３１】
ここで、環状の水溝の深さは、３乃至８ｍｍ、より好ましくは、４乃至６ｍｍとすることができる。かかる深さとすることにより、水溝を通る水の水量を適度な量とすることができ、かつ、水溝内の水の流速が遅いことにより泥が水溝に侵入して水溝が閉塞する事態を避けることができるからである。
【００３２】
本発明のコアバーレルの第５の構成は、前記第１の構成において、前記コアビットは、中心部に貫通孔が設けられ、外周径が基端側から先端側へ向かうに従って段階的に縮径する複数の円筒部からなる多段円筒形状に形成されたコアビット本体と、前記コアビット本体の先端面に設けられた先行ビット切刃と、前記コアビット本体の外側壁の各段の段差面のそれぞれに設けられた削孔ビット切刃と、を備えていることを特徴とする。
【００３３】
コアビットが回転して地盤を掘削する際に、多段円筒形状に形成されたコアビット本体の先端に設けられた先行ビット切刃がコアを切り出しながら掘進する。更に、コアビット本体の外側壁の各段の段差面のそれぞれに設けられた削孔ビット切刃が、先行ビット切刃が掘削した掘削孔の側面を掘削し、掘削孔の径を拡張する。この際、掘削水は、コアビットの筒外側から供給されるため、上部の削孔ビット切刃には多量の掘削水が供給され、コアビットの先端に向かうにつれて供給される掘削水の量は減少し、コアビットの最先端の先行ビット切刃には少量の掘削水が供給されることとなる。先行ビット切刃が地盤を掘削することによって生じるスライムは、その上方に配置された削孔ビット切刃によって排除され、掘削水によってアウターチューブと掘削孔壁の間を通って上方に排出される。従って、先行ビット切刃に対しては、スライム排出のための多量の掘削水は必要なく、先行ビット切刃の冷却のための掘削水が少量供給されるだけで充分である。すなわち、先行ビット切刃に少量の掘削水しか供給されなくても、コアビットの掘進に支障が生じることはない。また、コアビットの先端には、最小限の量の掘削水のみが供給されることとなるため、掘削する地盤が細粒地盤又は軟質地盤であっても、先行ビット切刃が切り出したコアが掘削水により洗い流されることが防止される。それに加えて、コアビットの掘進時において、先行ビット切刃が切り出すコアの径は、筒の孔径とほぼ同一の径であるため、コアビットの筒外側からコアビットの先端部へ掘削水を供給することで、掘削水がコアとともにコアビットの筒内に流入することが極力防止される。また、コアビットが地盤内部を掘進する際には、コアビットは、コアビット本体の先端面と、コアビット本体の外側壁の各段の段差面、及びそれらの間のコアビット本体側壁において、地盤により振動が制限された状態となる。そのため、掘削時におけるコアビットの振動が極めて小さくなる。また、採取されるコアが掘削水により流亡しないため、軟弱地盤、砂礫地盤、破砕地盤等における地質標本の採取にも使用でき、さらに、コアビット先端には先行ビット切刃が設けられているため、硬質地盤における地質標本の採取にも使用することができる。
【００３４】
ここで、「貫通孔」の形状については、特に特定するものではなく、例えば、円柱形状やテーパー状に形成される。「多段円筒形状」とは、円筒の軸方向に対して円筒径がステップ状に変化するような、複数の径の異なる円筒が軸方向に結合したような形状をいう。コアビットの外側壁は、「多段円筒形状」であればよく、２段に限らず、３段以上であってもよい。「外周径が基端側から先端側へ向かうに従って段階的に縮径する」とは、基端側から先端側にいくほど円筒が段状に細くなっていることを意味する。「基端側」とは、アウターチューブに接続される側をいい、「先端側」とは、基端側と反対の側、すなわち、掘進面に接する側をいう。「コアビット本体の外側壁の各段の段差面」とは、段状に形成された２つの径の異なる円筒部間を結ぶ、コアビットの中心軸に垂直な又は傾斜して形成された面をいう。「ビット切刃」とは、地盤を掘削する切刃をいい、超硬ビット、ダイヤモンドビット、ダイヤモンド粉末を粉末金属に混合し焼結したマトリックス、硬質合金製の切刃などが使用される。「ビット切刃」の数は、特に限定するものではないが、コアビットの外周全体に渡って均一に掘削が行われるようにするため、コアビットの外側壁の各段の段差面の全周に渡って、コアビットの中心軸に対して回転対称となるようにビット切刃を配置することが好ましい。
【００３５】
本発明のコアバーレルの第６の構成は、前記第１の構成において、前記コアビットは、中心部に貫通孔が設けられ、基端側の大径円筒部と前記大径円筒部の外周径よりも小さい外周径を有する先端側の小径円筒部との２つの円筒部からなる２段円筒形状に形成されたコアビット本体と、前記コアビット本体の先端面に設けられた先行ビット切刃と、前記大径円筒部と前記小径円筒部との段差面に設けられた削孔ビット切刃と、前記コアビット本体の大径円筒部の外側壁に溝状又は管状に形成されており、前記掘削水供給路の下流側端部と連通する一又は二以上の通水路と、を具備していることを特徴とする。
【００３６】
コアビットが回転して地盤を掘削する際に、２段円筒形状に形成されたコアビット本体の先端に設けられた先行ビット切刃がコアを切り出しながら掘進する。更に、コアビット本体の大径円筒部と前記小径円筒部との段差面に設けられた削孔ビット切刃が、先行ビット切刃が掘削した掘削孔の側面を掘削し、掘削孔の径を拡張する。この際、掘削水は、コアビットの筒外側から供給されるため、上部の削孔ビット切刃には多量の掘削水が供給されるが、コアビットの先端の先行ビット切刃には少量の掘削水が供給されることとなる。すなわち、大径円筒部には通水路が設けられており、掘削水供給路の下流側端部は大径円筒部の通水路と連通しているため、掘削水供給路から供給される掘削水は、通水路を通って容易に削孔ビット切刃に達する。その一方、小径円筒部には通水路は設けられていないため、掘削水は先行ビット切刃までは達しにくく、先行ビット切刃には少量の掘削水のみが供給されることとなる。先行ビット切刃が地盤を掘削することによって生じるスライムは、その上方に配置された削孔ビット切刃によって排除され、掘削水により、アウターチューブと掘削孔壁の間を通って上方に排出される。従って、先行ビット切刃に対しては、スライム排出のための多量の掘削水は必要なく、先行ビット切刃の冷却のための掘削水が少量供給されるだけで充分である。すなわち、先行ビット切刃に少量の掘削水しか供給されなくても、コアビットの掘進に支障が生じることはない。
また、コアビット本体の大径円筒部の外側壁には１又は２以上の通水路が形成され、掘削水供給路の下流側端部は、通水路に連通しているため、掘削水供給路から供給される掘削水は、この通水路を通って削孔ビット切刃に効率的に供給される。従って、先行ビット切刃の地盤掘削により生じ掘進に伴って削孔ビット切刃に運ばれたスライム及び削孔ビット切刃の孔壁掘削により生じたスライムは、掘削水により効率的に上方へ排出される。これにより、掘進時のコアチューブの回転抵抗が小さくなる。
また、コアビットの小径円筒部には通水路は設けられていないため、コアビットの先端には、最小限の量の掘削水のみが供給されることとなる。そのため、掘削する地盤が細粒地盤又は軟質地盤であっても、先行ビット切刃が切り出したコアが掘削水により洗い流されることが防止される。それに加えて、コアビットの掘進時において、先行ビット切刃が切り出すコアの径は、筒の孔径とほぼ同一の径であるため、掘削水はコアとコアビットの筒内壁との間を通り難い。そのため、コアビットの筒外側からコアビットの先端部へ掘削水を供給することで、掘削水がコアとともにコアビットの筒内に流入することを極力防止することができ、掘削水により採取されるコアが流亡することが防止される。また、採取されるコアが掘削水により流亡しないことから、本発明のコアバーレルは、軟弱地盤、砂礫地盤、破砕地盤等における地質標本の採取にも使用することができ、さらに、コアビット先端には先行ビット切刃が設けられているため、硬質地盤における地質標本の採取にも使用することができる。
【００３７】
ここで、「２段円筒形状」とは、円筒の軸方向に対して円筒径がステップ状に変化するような、２つの径の異なる円筒が軸方向に結合したような形状をいう。「大径円筒部と前記小径円筒部との段差面」とは、段状に形成された２つの径の異なる大径円筒部と前記小径円筒部との間を結ぶ、コアビットの中心軸に垂直な又は傾斜して形成された面をいう。「溝状」とは、凹んだ溝のような形状をいう。「通水路」の数は、特に特定するものではないが、コアビットの回転抵抗を減少させるという点から、コアビットの中心線に対して回転対称となる位置に４本以上の通水路を設けることが好ましい。
また、通水路は、直線状のものに限られず、コアビットの軸を中心とする螺旋状に形成されたものであってもよい。また、通水路の断面形状は特に特定するものではない。例えば、通水路を溝状に形成する場合には、断面形状が円弧形の水溝とすることができる。このように形成することによって、掘削時に溝内に泥が溜まりにくくなる。
【００３８】
本発明のコアバーレルの第７の構成は、前記第６の構成において、前記貫通孔は、前記コアビットの先端部分に、前記貫通孔全体の中で最も孔径が小さい最小孔径部分が形成されていることを特徴とする。
【００３９】
コアビット先端の先行ビット切刃で切り出されたコアの直径は、コアビットの貫通孔の最小孔径部分の直径とほぼ同じとなる。従って、コアビットが掘進するのに伴って、コアビットの貫通孔の内部に押し込まれるコアは、貫通孔の最小孔径部分においては貫通孔の孔壁と擦れながら擦過するが、当該最小孔径部分の上方に達すると、コアビットの管壁と接触することはなくなるため、コアがコアビットからアウターチューブの内部にスムーズに取り込まれる。また、コアがコアビットと擦れるのは貫通孔の最小孔径部分に限られているため、コアとコアビットとの摩擦によって摩擦熱が発生することが最小限に抑えられる。そのため、冷却のための掘削水の量が少量でよいこととなる。また、コアとの摩擦によるコアビットの摩耗も最小限に抑えられる。また、採取されるコアの表面が摩擦熱によって変成することも最小限に抑えられる。
【００４０】
本発明のコアバーレルの第８の構成は、前記第７の構成において、前記貫通孔の前記最小孔径部分の内壁に溝状に形成された一又は二以上の水溝を備えていることを特徴とする。
【００４１】
この構成により、最小孔径部分においては、地盤中から切り出されたコアがコアビットの貫通孔の内壁と擦れるが、最小孔径部分の内壁に設けられた水溝（ウォーターウェイ）から少量の掘削水が流入するため、当該最小孔径部分におけるコアと貫通孔内壁との摩擦が減少する。これにより、コアがスムーズに回転することが可能となるとともに、コアビットの先端部における摩擦熱の発生も抑制される。また、最小孔径部分の内壁に設けられた水溝に流入する掘削水により、当該最小孔径部分の貫通孔内壁が冷却され、コアビットの耐久性が低下するのを防止することができる。
【００４２】
本発明のコアバーレルの第９の構成は、前記第７又は８の構成において、前記アウターチューブの管内に、前記アウターチューブと同軸に配設された円管状のインナーチューブと、前記インナーチューブの基端部に接続され、前記インナーチューブを前記アウターチューブの内部に回転自在に接続するスイベルヘッドと、を備え、前記インナーチューブの先端側は前記コアビットと連通しており、前記インナーチューブの孔径は前記コアビットの前記最小孔径部分の孔径よりも大きい孔径に形成されていることを特徴とする。
【００４３】
この構成により、コアビットにより地盤内部から切り出されたコアは、コアビットの掘進に伴い、アウターチューブ内部に配設されたインナーチューブの内部に取り込まれる。インナーチューブは、スイベルヘッドによりアウターチューブの内部に回転自在に接続されているため、アウターチューブが回転してもインナーチューブは回転せず、切り出されたコアはインナーチューブにより保護される。これにより、地殻内部から切り出したコアを型崩れさせずに自然状態のままのきれいな状態で採取することが容易となる。
なお、インナーチューブの材質については特に特定するものではなく、鉄の他、軽量化のため、強化塩化ビニル、強化ポリエチレン等を使用することもできる。
【００４４】
本発明のコアビットの第１の構成は、中心部に貫通孔が設けられ、外周径が基端側から先端側へ向かうに従って段階的に縮径する複数の円筒部からなる多段円筒形状に形成されたコアビット本体と、前記コアビット本体の先端面に設けられた先行ビット切刃と、前記コアビット本体の外側壁の各段の段差面のそれぞれに設けられた削孔ビット切刃と、を備えていることを特徴とする。
【００４５】
この構成により、コアビットが回転して地盤を掘削する際に、多段円筒形状に形成されたコアビット本体の先端に設けられた先行ビット切刃がコアを切り出しながら掘進する。更に、コアビット本体の外側壁の各段の段差面のそれぞれに設けられた削孔ビット切刃が、先行ビット切刃が掘削した掘削孔の側面を掘削し、掘削孔の径を拡張する。従って、コアビットが地盤内部を掘進する際には、コアビットは、コアビット本体の先端面と、コアビット本体の外側壁の各段の段差面、及びそれらの間のコアビット本体側壁において、地盤により振動が制限された状態となる。そのため、掘削時におけるコアビットの振動が極めて小さくなる。
【００４６】
本発明のコアビットの第２の構成は、中心部に貫通孔が設けられ、基端側の大径円筒部と前記大径円筒部の外周径よりも小さい外周径を有する先端側の小径円筒部との２つの円筒部からなる２段円筒形状に形成されたコアビット本体と、前記コアビット本体の先端面に設けられた先行ビット切刃と、前記大径円筒部と前記小径円筒部との段差面に設けられたビット切刃と、前記コアビット本体の大径円筒部の外側壁に溝状又は管状に形成された一又は二以上の通水路と、を備えたことを特徴とする。この構成により、以下のような作用が得られる。
【００４７】
まず、コアビットが回転して地盤を掘削する際に、２段円筒形状に形成されたコアビット本体の先端に設けられた先行ビット切刃がコアを切り出しながら掘進する。更に、コアビット本体の大径円筒部と前記小径円筒部との段差面に設けられた削孔ビット切刃が、先行ビット切刃が掘削した掘削孔の側面を掘削し、掘削孔の径を拡張する。このとき、コアビット本体の大径円筒部の外側壁には１又は２以上の通水路が形成されているため、掘削の際に循環して流される掘削水は、この通水路を通って削孔ビット切刃に効率的に供給される。従って、先行ビット切刃の地盤掘削により生じ掘進に伴って削孔ビット切刃に運ばれたスライム及び削孔ビット切刃の孔壁掘削により生じたスライムは、掘削水により効率的に上方へ排出される。これにより、掘進時のコアチューブの回転抵抗が小さくなる。また、コアビットの小径円筒部には通水路は設けられていないため、コアビットの先端には、最小限の量の掘削水のみが供給されることとなる。そのため、掘削する地盤が細粒地盤又は軟質地盤であっても、先行ビット切刃が切り出したコアが掘削水により洗い流されることが防止される。それに加えて、コアビットの掘進時において、先行ビット切刃が切り出すコアの径は、筒の孔径とほぼ同一の径であるため、掘削水はコアとコアビットとの間を通りにくい。従って、コアビットの筒外側からコアビットの先端部へ掘削水を供給することで、掘削水がコアとともにコアビットの筒内に流入することを極力防止することができる。
【００４８】
本発明のコアビットの第３の構成は、前記第１又は２の構成において、前記貫通孔は、前記コアビットの先端部分に、前記貫通孔全体の中で最も孔径が小さい最小孔径部分が形成されていることを特徴とする。
【００４９】
この構成により、コアビット先端の先行ビット切刃で切り出されたコアの直径は、コアビットの貫通孔の最小孔径部分の直径とほぼ同じとなる。従って、コアビットが掘進するのに伴って、コアビットの貫通孔の内部に押し込まれるコアは、貫通孔の最小孔径部分においては貫通孔の孔壁と擦れながら擦過するが、当該最小孔径部分の上方に達すると、コアビットの間壁と接触することがなくなるため、コアがコアビットからアウターチューブの内部にスムーズに取り込まれる。また、コアがコアビットと擦れるのは貫通孔の最小孔径部分に限られているため、コアとコアビットとの摩擦によって摩擦熱が発生することが最小限に抑えられる。そのため、冷却のための掘削水の量が少量でよいこととなる。また、コアとの摩擦によるコアビットの摩耗も最小限に抑えられる。また、採取されるコアの表面が摩擦熱によって変成することも最小限に抑えられる。さらに、地盤中から切り出したコアに加わるトルクが小さくなるため、コアがコアビットの回転に伴い捻り切られることが防止され、軟弱地盤や砂礫地盤、破砕地盤においても自然状態のままでのコアの採取が容易となる。
【００５０】
本発明のコアバーレルの第４の構成は、前記第３の構成において、前記貫通孔の前記最小孔径部分の内壁に溝状に形成された一又は二以上の水溝を備えていることを特徴とする。
【００５１】
この構成により、最小孔径部分においては、地盤中から切り出されたコアがコアビットの貫通孔の内壁と擦れるが、最小孔径部分の内壁に設けられた水溝（ウォーターウェイ）から少量の掘削水が流入するため、当該最小孔径部分におけるコアと貫通孔内壁との摩擦が減少する。これにより、コアがスムーズに回転することが可能となるとともに、コアビットの先端部における摩擦熱の発生も抑制される。また、最小孔径部分の内壁に設けられた水溝に流入する掘削水により、当該最小孔径部分の貫通孔内壁が冷却され、コアビットの耐久性が低下するのを防止することができる。
【００５２】
本発明のコアバーレルの第５の構成は、前記第２の構成において、前記小径円筒部は、前記大径円筒部に取り外し可能に螺着されていることを特徴とする。
【００５３】
この構成により、先行ビット切刃が摩耗した場合、又は削孔ビット切刃が摩耗した場合、小径円筒部と大径円筒部とを分離して何れか一方を新品のものに交換することができる。また、掘削する地層の土質により、先行ビット切刃を最適なものに交換することができる。例えば、超硬岩層を掘削する場合には、先行ビット切刃をダイヤモンドビットに交換して掘削し、砂礫層を掘削する場合には、先行ビット切刃をメタルビットに交換するというように、簡単に交換が可能となる。
【００５４】
本発明のコアビットの第６の構成は、前記第２の構成において、前記アウターチューブの先端面と接触する前記コアビットの基端側の面に形成された環状の水溝を具備していることを特徴とする。
【００５５】
この構成により、アウターチューブの掘削水供給路から供給される掘削水を、環状の水溝を通してコアビットの周囲全体に廻すことができるため、各通水路から均等に掘削水を噴射することができる。また、アウターチューブの掘削水供給路の下流側端部の開口とコアビットの各通水路の位置がずれていても、環状の水溝を通してコアビットの各通水路に掘削水を供給できる。
【００５６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００５７】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係るコアバーレルの外観斜視図であり、図２は本発明の実施の形態１に係るコアバーレルの分解図であり、図３は図２のインナーチューブの分解斜視図であり、図４は図２のアウターチューブの先端部分の拡大図であり、図５は本発明の実施の形態１に係るコアバーレルの断面図である。
【００５８】
図１乃至図５において、本発明の実施の形態１に係るコアバーレル１は、円管状のアウターチューブ２と、アウターチューブ２の管内に、アウターチューブ２と同軸に配設された円管状のインナーチューブ３とを備えた、ダブルチューブコアバーレルとして構成されている。本実施の形態では、インナーチューブ３の筒内がコア収容部となる。アウターチューブ２の管壁の内部を貫いて、当該アウターチューブ２の中心線に平行に４つの通水穴２ａが形成されている。この通水穴２ａの下流側端部２ｂは、アウターチューブ２の先端側の先端面２ｃに開口している。一方、通水穴２ａの上流側端部２ｄは、アウターチューブ２の基端部付近の筒内に開口している。この通水穴２ａが、掘削水を供給する掘削水供給路として機能する。
【００５９】
アウターチューブ２の先端部には、アウターチューブ２と同軸にコアビット４が螺着されている。コアビット４の本体は、中心部に直円孔状の貫通孔４ａが設けられており、基端側の大径円筒部４ｂと大径円筒部４ｂの外周径よりも小さい外周径を有する先端側の小径円筒部４ｃとの２つの円筒部からなる２段円筒形状に形成されている。コアビット４の本体の先端面４ｄには、先行ビット切刃５が複数個設けられている。また、大径円筒部４ｂと小径円筒部４ｃとの段差面４ｅには、削孔ビット切刃６が複数個設けられている。これらの先行ビット切刃５及び削孔ビット切刃６は、タングステンを主成分とする超硬チップが使用されている。コアビット４の基端部の外壁には、雄螺子４ｆが切られており、アウターチューブ２の先端部の筒内壁には雌螺子２ｅが切られている。この雄螺子４ｆを雌螺子２ｅに螺着することにより、コアビット４はアウターチューブ２の先端に固定して接続される。また、コアビット４の本体の大径円筒部４ｂの外側壁には、４つの溝状の水溝４ｇが形成されている。この水溝４ｇは、コアビット４の円筒中心線に平行な断面四角形の溝状に形成されている。コアビット４がアウターチューブ２の先端部に螺着された状態においては、各通水穴２ａの下流側端部２ｂは、それぞれの水溝４ｇの溝内に向けて開口するように形成されている（図１参照）。更に、コアビット４の先端部分には、貫通孔４ａ全体の中で最も孔径が小さい最小孔径部分４ｈが形成されている。この最小孔径部分４ｈの長さは、２〜４ｃｍ程度の長さとされている。
【００６０】
一方、アウターチューブ２の基端部には、厚肉円筒形状のヘッドカップリング９が螺着されている。このヘッドカップリング９の基端部の筒内には、雌螺子が切られており、この螺子によって、コアバーレル１がボーリングロッド（図示せず）に接続される。
【００６１】
インナーチューブ３の先端側はコアビット４と連通しており、インナーチューブ３の筒内孔径は、コアビット４の最小孔径部分４ｈの孔径よりも大きい孔径に形成されている。また、インナーチューブ３の基端部には、スイベルヘッド７が螺着されており、インナーチューブ３の先端部には、円筒形状のスリーブチューブ８が嵌合されている。
【００６２】
スイベルヘッド７は、先端側に蓋部７ａ、基端側に止水部７ｂを備えており、蓋部７ａと止水部７ｂとは円柱状の緩衝軸７ｃにより接続されている。蓋部７ａは、有底２段円筒状に形成されている。蓋部７ａの底面側の端部７ａ’の外径は、インナーチューブ３の内径と同径に形成され、雄螺子が切られている。また、蓋部７ａの筒開口端側にはフランジ７ａ”が形成されており、フランジ７ａ”の外径は、インナーチューブ３の外径と同径となるように形成されている。一方、インナーチューブ３の基端側の筒内壁には雌螺子が切られており、この蓋部７ａの端部７ａ’に形成された雄螺子を雌螺子に螺着することにより、スイベルヘッド７はインナーチューブ３の基端に接続される。蓋部７ａの筒の内径は、緩衝軸７ｃの外径とほぼ同径に形成されており、緩衝軸７ｃは蓋部７ａの筒内に嵌合されている。また、緩衝軸７ｃは蓋部７ａの筒内底面においてボルト７ｄにより固定されている。また、緩衝軸７ｃの中心線に沿って抜気孔７ｅが貫通して形成されており、同様に、ボルト７ｄも、中心線に沿って抜気孔７ｆが貫通して形成されている。また、蓋部７ａとは反対側に位置する抜気孔７ｅの開口部には、蓋球１０が載置されている。この蓋球１０は、逆止弁の機能を果たすものであり、抜気孔７ｅに上方から掘削水が進入するのを防止すると同時に、抜気孔７ｅ内から空気圧が加わると浮き上がり、抜気孔７ｅから空気を上方へ排気する。
【００６３】
止水部７ｂは、アウターチューブ２の筒内径とほぼ同径の厚円板状の止水蓋７ｇと、止水蓋７ｇの一側面に突出形成された円筒状の整水筒７ｈとから構成されている。止水蓋７ｇの中央部には、緩衝軸７ｃとほぼ同径の貫通孔が形成されており、緩衝軸７ｃはこの貫通孔に摺動自在に挿入されている。これにより、スイベルヘッド７は、インナーチューブ３をアウターチューブ２に回転自在に接続している。緩衝軸７ｃの基端部には、フランジ部７ｉが形成されており（図５参照）、これにより、緩衝軸７ｃが止水蓋７ｇの貫通孔から抜脱することが防止されている。また、蓋部７ａと止水部７ｂとの間の緩衝軸７ｃには、スプリング７ｊが装着されており、このスプリング７ｊは、止水部７ｂを蓋部７ａから引き離す方向に付勢している。このスプリング７ｊにより、インナーチューブ３に無理な外力が加わらないように、緩衝されている。
【００６４】
なお、ボルト７ｄを外して緩衝軸７ｃを蓋部７ａから抜き取り、スプリング７ｊを交換することができる。従って、掘削する地層の硬さによって、スプリング７ｊを交換することができる。すなわち、軟質地盤の場合には、スプリング７ｊをバネ定数の小さいものを使用し、硬質地盤の場合には、スプリング７ｊをバネ定数の小さいものを使用するように交換することができる。
【００６５】
止水蓋７ｇの外周には、Ｏリング７ｋが装着されており、アウターチューブ２の基端側から供給される掘削水が止水蓋７ｇよりも先端側に漏れ出すことを防止している。この止水蓋７ｇは、アウターチューブ２内に装着された状態においては、通水穴２ａの上流側端部２ｄよりもアウターチューブ２の先端側に位置するように配置される。従って、アウターチューブ２の基端側から供給される掘削水は、止水蓋７ｇで阻まれて、通水穴２ａ内へ流れることとなる。緩衝軸７ｃが挿入された止水蓋７ｇの中央部の貫通孔に近接した位置に、止水蓋７ｇの板面を貫通して、２つの抜気孔７ｌが形成されている。これらの抜気孔７ｌの上部開口部にも、蓋球１１が載置されている。また、整水筒７ｈの側面には、複数の通水穴７ｍが貫通形成されている。アウターチューブ２の基端側から供給された掘削水は、この整水筒７ｈ内に流れ込むと、通水穴７ｍを通って整水筒７ｈの外側に流出し、通水穴２ａへ流入する。
【００６６】
インナーチューブ３の先端部に嵌合されたスリーブチューブ８は、円筒形状に形成されており、その側面中央部付近にフランジ８ａが設けられている。スリーブチューブ８は、このフランジ８ａよりも基端側の挿入部８ｂが、インナーチューブ３の先端部筒内に挿入されている。インナーチューブ３の先端部は、スリーブチューブ８の挿入部８ｂが挿入される嵌合部分３ａにおいて、筒内径が僅かに拡径した形状に形成されており、スリーブチューブ８の挿入部８ｂの外径は、この嵌合部分３ａの内径よりも僅かに小径の円筒形状に形成されている。挿入部８ｂには、採取したコアを包むためのビニール袋（図示せず）が折りたたんで装着される。また、スリーブチューブ８の先端部分８ｃには、脱着可能な円筒状の脱着部８ｄが取り付けられている。
【００６７】
尚、本実施の形態においては、コアビット４の本体は２段円筒状に構成した例を示すが、本発明においては、この形状は２段円筒状に限るものではなく、外周径が基端側から先端側へ向かうに従って段階的に縮径する複数の円筒部からなる多段円筒形状に形成してもよい。この場合、コアビット４の本体の先端面に先行ビット切刃を複数個設けるとともに、コアビット４の本体の外側壁の各段の段差面のそれぞれに削孔ビット切刃を複数個設けてコアビット４が形成される。
また、インナーチューブやアウターチューブ、スリーブチューブの材質については、鉄の他、軽量化のため、強化塩化ビニル、強化ポリエチレン等を使用することもできる。
【００６８】
以上のように構成された本発明の実施の形態１に係るコアバーレルについて、以下、それを使用したコア採取方法について説明する。
【００６９】
図６は本発明の実施の形態１に係るコアバーレルの掘削時の状態を表す図である。
【００７０】
図６において、アウターチューブ２、通水穴２ａ、下流側端部２ｂ、インナーチューブ３、コアビット４、貫通孔４ａ、大径円筒部４ｂ、小径円筒部４ｃ、先端面４ｄ、段差面４ｅ、水溝４ｇ、最小孔径部分４ｈ、先行ビット切刃５、削孔ビット切刃６、及びスリーブチューブ８は、図１乃至図５と同様のものであるため、同一の符号を付して説明は省略する。
【００７１】
掘削時において、コアバーレル１は、ボーリングロッド（図示せず）を介して、地上に設けられた掘削機（図示せず）により回転駆動される。ボーリングロッドの回転に伴い、コアバーレル１のアウターチューブ２が回転し、それに伴い、アウターチューブ２の先端に接続されたコアビット４が回転する。コアビット４の回転により、先行ビット切刃５は、その下部の地盤１２を掘削しながら、コアバーレル１及びボーリングロッドの荷重により掘進する。また、コアビット４の回転により、削孔ビット切刃６は、先行ビット切刃５により掘削された掘削孔の孔壁１２ｂを切削し、掘削孔の孔径を拡張する。
【００７２】
一方、これと同時に、通水穴２ａを通してコアビット４の外壁に設けられた水溝４ｇに掘削水が供給される。掘削水は、通水穴２ａの下流側端部２ｂから流出した後、水溝４ｇを通って、削孔ビット切刃６に達する。そして、削孔ビット切刃６を冷却する。また、掘削水は、削孔ビット切刃６の掘削によって発生するスライムを、アウターチューブ２の外壁と掘削孔壁１２ｃとの間の間隙１４を通して、上方へ排出する。また、この際、少量の掘削水は、掘削孔の掘削孔壁１２ｂとの間隙１３を通って、その下方の先行ビット切刃５に達し、先行ビット切刃５を冷却する。また、先行ビット切刃５の掘削により生じるスライムは、コアビット４の掘進に伴い、コアビット４の小径円筒部４ｃの外壁と、掘削孔の掘削孔壁１２ｂとの間隙１３を通って上方に排出される。そして、削孔ビット切刃６により除去され、掘削水により上方へと排出される。
【００７３】
コアビット４の掘進に伴い、コアビット４によって地盤１２中から切り出されたコア１２ａは、コアビット４の筒内を経てインナーチューブ３の筒内へ収容される。このとき、スリーブチューブ８の挿入部８ｂの外周に折りたたんで収容されているビニール袋１５がコア１２ａを包み込む。このコア１２ａの径は、コアビット４の先端の最小孔径部分４ｈの内径とほぼ同じとなる。
【００７４】
ここで、掘削水はスライムを排出するために、高い水圧を加えて供給されるため、通水穴２ａからは強い勢いで掘削水が噴出する。しかし、掘削水は、削孔ビット切刃６の先端付近の掘削孔壁にあたり、その勢いは弱められる。そして、先行ビット切刃５の付近には、先行ビット切刃５を冷却するのに充分なだけの少量の掘削水のみが供給される。従って、地盤１２が軟質地盤や砂礫地盤であっても、先行ビット切刃５が切り出したコア１２ａが掘削水により洗い流されることはない。また、コアビット４の先端部で切り出されたコア１２ａの径は、最小孔径部分４ｈの内径とほぼ同じであるため、コアビット４の先端から貫通孔４ａの内部へ掘削水が流入することも防止される。従って、自然状態のままのきれいな状態でコア１２ａを採取することが可能となる。
【００７５】
また、地盤１２が硬質地盤であっても、コアビット４の先端面４ｄには先行ビット切刃５が設けられているため、掘進することが可能であり、掘削する地盤の性質を問わず掘削することが可能である。従って、硬質地盤と軟質地盤又は砂礫地盤とが交互に重なった地盤のコアを採取する場合でも、いちいちコアビットを取り替える必要はないため、コアの採取作業の作業効率が向上する。
【００７６】
また、コアビット４は、ます先行ビット切刃５が、小径円筒部４ｃ程度の小径の掘削孔を掘削した後に、削孔ビット切刃６が、大径円筒部４ｂ程度の大径の掘削孔に拡張しながら掘進する。そのため、コアビット４が地盤１２の内部を掘進する際には、コアビット４は、コアビット４の本体の先端面４ｄと、コアビット４の本体の大径円筒部４ｂと小径円筒部４ｃとの段差面、及びそれらの間のコアビット４の本体側壁において、地盤１２により振動が制限された状態となる。そのため、掘削時におけるコアビット４の振動が極めて小さくなる。これにより、コアチューブ（アウターチューブ２やインナーチューブ３等）やコアチューブに回転動力を伝えるボーリングロッド等のボーリング機械が振動により破損したり、ボルトやナットが緩んで事故の原因となったりすることが防止される。
【００７７】
（実施の形態２）
図７は本発明の実施の形態２に係るコアビットの斜視図である。
図７において、貫通孔４ａ、大径円筒部４ｂ、小径円筒部４ｃ、先端面４ｄ、段差面４ｅ、雄螺子４ｆ、水溝４ｇ、最小孔径部分４ｈ、先行ビット切刃５、及び削孔ビット切刃６は図１乃至５に示したコアビット４と同様であるため、同一の符号を付して説明は省略する。
【００７８】
本実施の形態に係るコアビット４’は、貫通孔４ａの最小孔径部分４ｈの内壁に溝状に形成された８つの水溝４ｉと、それに連なって先端面４ｄに溝状に形成された水溝４ｊを備えていることを特徴とする。
【００７９】
このように、最小孔径部分４ｈに水溝４ｉ，４ｊを形成したことにより、コアビット４の先端部分に少量だけ回り込んだ掘削水が、水溝４ｉ，４ｊを通って、最小孔径部分４ｈの内部に僅かに回り込む。この回り込んだ掘削水が、潤滑剤・冷却材として機能し、コアビット４’が切り出したコアと最小孔径部分４ｈとの摩擦を減少させ、摩擦熱の発生を抑えるとともに、コアビット４’に余分なトルク負荷が加わるのを防止する。従って、コアビット４’の最小孔径部分４ｈの焼き付き、摩耗、及び切り出したコアの摩擦熱による変性を最小限に抑えることが可能となる。
【００８０】
（実施の形態３）
本実施の形態のコアバーレルは、基本的には実施の形態１で説明したコアバーレルと同様であるが、アウターチューブの構成のみが異なる。
【００８１】
図８は本発明の実施の形態３に係るコアバーレルのアウターチューブの分解斜視図である。
【００８２】
図８において、本実施の形態に係るコアバーレルのアウターチューブ２’は、円筒形の外管２ｉと、外管２ｉの内部に密接して挿入された円筒形の内管２ｆとを具備する二重円筒壁構造を有する。また、内管２ｆの外壁には４つの通水溝２ｈが、内管２ｆの中心線に平行に形成されている。この通水溝２ｈと外管２ｉの内壁とで囲まれた空間として掘削水供給路である通水穴が形成される。
【００８３】
このように、アウターチューブ２’の外管２ｉ内壁と内管２ｆに形成された通水溝２ｈとにより形成された４つの通水穴を通してアウターチューブ２’の先端（コアビットが接続された側）に掘削水が供給されるため、アウターチューブ２’先端部の管内には掘削水を通すことなくコアビットの外壁から掘削水を供給することが可能となる。また、アウターチューブ２’の内管に通水溝２ｈを形成する加工は容易であるため、アウターチューブ２’の製造が容易となる。従って、低廉なコストでアウターチューブ２’を製造することができる。
【００８４】
尚、本実施の形態においては、アウターチューブ２’の内部に形成する通水穴の流路形状を、アウターチューブ２’の中心軸と平行な直線状に形成した例を示したが、通水穴の流路形状は直線状である必要はなく、図９のように、アウターチューブ２’の中心軸を中心とした螺旋状に形成してもよいし、図１０に示すように、ジグザグ状に形成してもよい。
【００８５】
（実施の形態４）
図１１は本発明の実施の形態４に係るコアバーレルの先端部分の断面図、図１２は本発明の実施の形態４に係るコアバーレルのアウターチューブの先端部分の平面図、図１３は図１２のＡ−Ａ線断面図、図１４は実施の形態４に係るコアバーレルのアウターチューブの先端部分の斜視破断面図、図１５は実施の形態４に係るコアビットの側面図、図１６は実施の形態４に係るコアビットの断面図、図１７は実施の形態４に係るスリーブチューブの側面図、図１８は実施の形態４に係るスリーブチューブの断面図である。
【００８６】
図１１〜１８において、コアバーレル１、アウターチューブ２、通水穴２ａ、下流側端部２ｂ、先端面２ｃ、内管２ｆ、外管２ｉ、雌螺子２ｅ、コアビット４、貫通孔４ａ、大径円筒部４ｂ、小径円筒部４ｃ、先端面４ｄ、段差面４ｅ、雄螺子４ｆ、水溝４ｇ，４ｉ，４ｊ、最小孔径部分４ｈ、先行ビット切刃５、削孔ビット切刃６、スリーブチューブ８、フランジ８ａ、挿入部８ｂ、先端部分８ｃ、脱着部８ｄ、及びビニール袋１５は、実施の形態１又は実施の形態２若しくは実施の形態３と同様のものであるため、同一の符号を付して説明は省略する。
【００８７】
本実施の形態に係るコアバーレル１は、インナーチューブを有さないシングルチューブコアバーレルとして構成されている。従って、本実施の形態では、アウターチューブの筒内がコア収容部となる。アウターチューブ２の先端部分２ｋには雌螺子２ｅが形成されている。一方、コアビット４の基端部には雄螺子４ｆが形成されている。そして、コアビット４は、雄螺子４ｆにより、アウターチューブ２の先端部分２ｋの雌螺子２ｅに螺着され固定されている。
【００８８】
アウターチューブ２の管壁は、図８と同様に、内管２ｆが外管２ｉに密着して嵌め込まれた二重円筒壁構造とされており、内管２ｆの外壁には、内管２ｆの軸に平行な４本の通水溝が設けられており、この通水溝と外管２ｉの内壁とで囲まれた空間として、掘削水供給路である通水穴２ａが構成されている。
【００８９】
また、アウターチューブ２の先端面２ｃには、環状の水溝２ｊが形成されている。そして、アウターチューブ２の管壁内部に形成された通水穴２ａの下流側端部は、この水溝２ｊの溝底面に開口している。
【００９０】
コアビット４の筒内及びアウターチューブ２の先端部分２ｋの筒内には、筒状のスリーブチューブ８が回転自在に嵌合されている。スリーブチューブ８は、円筒形状に形成されており、その側面中央部付近にフランジ８ａが設けられている。スリーブチューブ８は、このフランジ８ａよりも基端側の挿入部８ｂが、アウターチューブ２の先端部筒内に挿入されている。アウターチューブ２は、先端部分２ｋにおいて、筒内径が僅かに拡径した段差円筒形状に形成されている。スリーブチューブ８の挿入部８ｂの外径は、アウターチューブ２の内径よりもわずかに小さいために、この先端部分２ｋよりも奥に挿入される。一方、フランジ８ａは、アウターチューブ２の内径よりもわずかに大きく、拡径されたアウターチューブ２の先端部分２ｋの内径よりも僅かに小さい。従って、スリーブチューブ８がアウターチューブ２に挿入された状態では、フランジ８ａが、先端部分２ｋの奥の段差部分２ｌに当接した状態で止められる。そして、この段差部分２ｌとフランジ８ａとの間には、回転摩擦を小さくするために、ボールベアリング１６が入れられている。
【００９１】
一方、コアビット４の筒内は、先端部の内径が最も小さい最小孔径部分４ｈとされており、それよりも基端側が段差状に拡径し、段差面４ｋが形成されている。そして、コアビット４をアウターチューブ２の先端部分２ｋに螺着した状態において、スリーブチューブ８の先端部分８ｃの先端面８ｅが段差面４ｋに接触した状態又は僅かに隙間があいた状態となり、また、コアビット４の基端面４ｌはスリーブチューブ８のフランジ８ａと略接触した状態となる。そして、このコアビット４の基端面４ｌとフランジ８ａとの間には、回転摩擦を小さくするために、ボールベアリング１７が入れられている。
【００９２】
このように、スリーブチューブ８は、フランジ８ａが、ボールベアリング１６，１７を介して、アウターチューブ２の段差部分２ｌとコアビット４の基端面４ｌとで挟み込まれた状態で、回転自在に固定される。
【００９３】
また、スリーブチューブ８の挿入部８ｂには、採取したコアを包むためのビニール袋１５が折りたたんで装着される。また、スリーブチューブ８の筒内は、先端側８ｆが小径で、基端側８ｇが先端側８ｆよりも僅かに大径の２段円筒形状に形成されている。
【００９４】
以上のように構成された本実施の形態のコアバーレルにおいて、以下、その動作について説明する。
【００９５】
掘削時には、通水穴２ａを通して掘削水が供給され、掘削水は、通水穴２ａの下流側端部２ｂから水溝２ｊに流入し、環状の水溝２ｊ内を廻る。そして、水溝２ｊに流入した掘削水は、コアビット４の大径円筒部４ｂに形成された水溝４ｇと通って、コアビット４の先端方向に噴射される。
【００９６】
ここで、コアビット４は、アウターチューブ２の先端に螺着することにより固定されるため、螺子の公差や、螺子の摩耗等によって、アウターチューブ２の先端にコアビット４を螺着した際に、通水穴２ａの下流側端部２ｂと水溝４ｇの位置とが必ずしもぴったり一致するとは限らない。従って、もし、水溝２ｊが設けられていない場合には、水溝４ｇと通水穴２ａの下流側端部２ｂとの位置を一致させるために、螺子２ｅ又は４ｆを切り直す必要がある。
【００９７】
しかしながら、水溝２ｊを設けることによって、通水穴２ａの下流側端部２ｂと水溝４ｇの位置とが一致しない場合でも、掘削水は、アウターチューブ２の先端面２ｃの水溝２ｊを廻ってコアビット４の水溝４ｇに流れ込む。従って、かかる位置ずれが生じた場合でも、掘削水をコアビット４の先端に向かって噴射させることができる。
【００９８】
尚、水溝２ｊの深さをあまり深くすると、水溝を通る掘削水の流速が下がるため、掘削中に水溝２ｊに砂泥が侵入して詰まりやすくなる。一方、水溝２ｊの深さをあまり浅くすると、掘削水が水溝２ｊを通りにくくなり、水流が減少する。従って、水溝２ｊの深さは、適度な流速で適度な流量の掘削水が流れることが可能な深さとする必要がある。具体的には、本発明者が試験を行ったところ、水溝２ｊの深さとしては、好ましくは３〜７ｍｍ、より好ましくは４〜６ｍｍとするのがよい。
【００９９】
次に、先行ビット切刃５により地殻から切り出されたコアは、コアバーレル１が掘進することによって、コアビット４の最小孔径部分４ｈを通ってスリーブチューブ８内へ入る。この際、コアの切り出し径は、コアビット４の最小孔径部分４ｈの径により決まるが、実際には、コアビット４の最小孔径部分４ｈを通過する際のコアは、圧縮された状態にあるため、この最小孔径部分４ｈを通り抜けた後に径が多少膨張する。特に、流動性の大きな軟質地盤を掘削する場合には、この膨張は大きくなる。この切り出されたコアは、スリーブチューブ８の先端側８ｆの筒内で整形され、基端側８ｇに移動し、ビニール袋１５を押し上げながらアウターチューブ２の基端側へと移動していく。このようにして、切り出されたコアは、ビニール袋１５に包装された状態でアウターチューブ２内に収容される。この際、スリーブチューブ８は、アウターチューブ２及びコアビット４に対して回転自在とされているため、アウターチューブ２及びコアビット４が回転してもスリーブチューブ８は回転しない。
【０１００】
ここで、スリーブチューブ８は、先端側８ｆの内径が小径で、基端側８ｇの内径が先端側８ｆの内径よりも僅かに大きな径とされているため、切り出されたコアは、スリーブチューブ８の先端側８ｆの内壁面には接触するが、基端側８ｇの内壁面には接触しないため、スリーブチューブ８とコアとの接触面積が小さく、両者間の摩擦抵抗が小さいために、コアをスリーブチューブ８内に滑らかに収容することができる。これにより、コアの収容時に、ビニール袋１５が裂けるのを防止することができる。
【０１０１】
ここで、スリーブチューブ８の先端側８ｆの筒内径は、基端側８ｇの筒内径よりも０．５乃至５ｍｍだけ小径に形成することが好ましい。この内径差が０．５ｍｍよりも小さいと、切り出されたコアが、スリーブチューブ８の先端側８ｆのみならず基端側８ｇの内壁とも接触して擦れ、摩擦抵抗が大きくなるため、コアの収容時に、ビニール袋１５が破損するおそれが大きい。一方、内径差が５ｍｍよりも大きいと、アウターチューブ２の径に対して採取されるコアの径が小さくなるため、充分な大きさの径のコアを採取することができない。
【０１０２】
また、スリーブチューブ８の先端側８ｆの小径部分の長さは、４５〜６０ｍｍとすることが好ましい。この長さが４５ｍｍよりも短いと、スリーブチューブ８の先端側８ｆの小径部分を通過したコアが、その後部で膨張し、スリーブチューブ８の基端側８ｇの筒内と擦れたり、採取されるコアの長さが短くなったりすることが経験的に認められる。また、この長さが６０ｍｍよりも長いと、スリーブチューブ８の先端側８ｆの小径部分でのコアとスリーブチューブ８の内壁との摩擦が大きくなり、上述のような摩擦抵抗低減による効果を得ることができなくなるからである。
【０１０３】
また、スリーブチューブ８の先端面８ｅと、コアビット４の筒内の段差面４ｋとが接触した状態又は僅かに隙間があいた状態とされているため、スリーブチューブ８とコアビット４との間に砂泥が侵入することが防止され、砂泥が詰まることによりスリーブチューブ８が回転しにくくなるのが防止される。
【０１０４】
（実施の形態５）
図１９は本発明の実施の形態５に係るコアビットの平面図、図２０は実施の形態５に係るコアビットの側面図、図２１は実施の形態５に係るコアビットの底面図、図２２は図１９のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【０１０５】
図１９〜２２において、コアビット４、貫通孔４ａ、大径円筒部４ｂ、小径円筒部４ｃ、先端面４ｄ、段差面４ｅ、雄螺子４ｆ、最小孔径部分４ｈ、水溝４ｉ，４ｊ、段差面４ｋ、基端面４ｌは、図１５及び図１６と同様のものであるため、同一の符号を付して説明は省略する。
【０１０６】
本実施の形態においては、コアビット４の大径円筒部４ｂに形成された通水路４ｍが溝状ではなく管状に形成されていることを特徴としている。このように、通水路４ｍを管状に形成すると、実施の形態１や実施の形態４のように溝状に形成した場合よりも、掘削水をより効率的に削孔ビット切刃６や先行ビット切刃５の部分に供給することができ、掘削水によるスライムの排出作用及び各ビット切刃の冷却作用をより高めることが可能となる。
【０１０７】
（実施の形態６）
図２３は本発明の実施の形態６に係るコアビットの側面図である。
【０１０８】
図２３において、コアビット４、大径円筒部４ｂ、小径円筒部４ｃ、先端面４ｄ、段差面４ｅ、雄螺子４ｆ、水溝４ｊは、図１５及び図１６と同様のものであるため、同一の符号を付して説明は省略する。
【０１０９】
本実施の形態においては、大径円筒部４ｂの側壁に形成された通水路である水溝４ｇ’がコアビット４の中心軸に対して傾斜状に形成されていることを特徴とする。この傾斜は、コアビット４の回転方向と水溝の流軸方向とが為す角が９０度より大きくなるように形成される。
【０１１０】
このような構成とすることで、コアビット４が回転したときでも、掘削水は水溝４ｇ’をスムーズに通過することが可能となる。
尚、本実施の形態においても、水溝４ｇ’の代わりに、実施の形態５に示したような管状の通水路を傾斜状に形成した構成としてもよう。
【０１１１】
（実施の形態７）
図２４は本発明の実施の形態７に係るコアビットの平面図、図２５は実施の形態７に係るコアビットの側面図、図２６は実施の形態７に係るコアビットの底面図、図２７は図２４のＡ−Ａ線矢視断面図、図２８は実施の形態７に係るコアビットの分解斜視図である。
【０１１２】
図２４〜２８において、コアビット４、貫通孔４ａ、大径円筒部４ｂ、小径円筒部４ｃ、先端面４ｄ、段差面４ｅ、雄螺子４ｆ、最小孔径部分４ｈ、水溝４ｉ，４ｊ、段差面４ｋ、基端面４ｌ、通水路４ｍは、図１９〜２２と同様のものであるため、同一の符号を付して説明は省略する。
【０１１３】
本実施の形態のコアビット４は、大径円筒部４ｂの基端側側面に、円環状に水溝４ｎが形成されていることを特徴とする。そして、通水路４ｍの上流側端部はこの水溝４ｎの溝底面に開口している。このように、水溝４ｎをコアビット４に設けることにより、掘削水供給路から供給された掘削水は水溝４ｎを廻って各通水路４ｍに供給される。従って、実施の形態４で、アウターチューブ２に水溝２ｊを設けた場合と同様の作用効果を得ることができる。
【０１１４】
また、本実施の形態においては、図２８に示すように、コアビット４の小径円筒部４ｃと大径円筒部４ｂとは、それぞれ別体に構成されており、両者は螺着されてコアビット４を構成する。このように、小径円筒部４ｃと大径円筒部４ｂとを別体とすることで、掘削する土質によって、小径円筒部４ｃを交換し、先行ビット切刃５を掘削する土質に適合したものに交換するのが容易となる。また、先行ビット切刃５又は削孔ビット切刃６のいずれか一方が摩耗した場合に、小径円筒部４ｃ又は大径円筒部４ｂを交換することで、一方のみを交換することができる。
【０１１５】
【発明の効果】
以上のように、本発明のコア採取方法によれば、コアビットの筒外側からコアビットの先端部へ掘削水を供給することで、コアが掘削水によりスライムとともに洗い流されることが防止される。そのため、砂礫地盤や粘土地盤のような細粒地盤又は軟質地盤の地質試料を、自然状態のままのきれいな形で採取することが可能となる。従って、かかる細粒地盤又は軟質地盤の地質調査が容易となり、精度の高い地質調査が可能となる。
【０１１６】
本発明のコアバーレルの第１の構成によれば、コアビットの筒外側からコアビットの先端部へ掘削水を供給することで、コアが掘削水によりスライムとともに洗い流されることが防止される。そのため、砂礫地盤や粘土地盤のような細粒地盤、破砕地盤、軟質地盤等の地質試料を、自然状態のままのきれいな形で採取することが可能となる。従って、かかる細粒地盤、破砕地盤、軟質地盤等の地質調査が容易となり、精度の高い地質調査が可能となる。
【０１１７】
本発明のコアバーレルの第２の構成によれば、アウターチューブ先端部の管内には掘削水を通すことなくコアビットの外壁側から掘削水を供給することが可能となるため、アウターチューブの管内に採取されたコアが掘削水で洗い流されて流亡することを防止することが可能となる。また、通水穴をアウターチューブの間壁に設けているため、アウターチューブの管内部に配管を設ける必要がなく、構造的に簡素化され、耐久性も高くすることができる。
【０１１８】
本発明のコアバーレルの第３の構成によれば、アウターチューブ先端部の管内には掘削水を通すことなくコアビットの外壁から掘削水を供給することが可能となるため、アウターチューブの管内に採取されたコアが掘削水で洗い流されて流亡することを防止することが可能となる。また、通水穴を内管の外壁に形成された通水溝と外管の内壁とで囲まれた空間として形成したため、アウターチューブの製作が容易であり、低廉なコストでアウターチューブを製造することができる。
【０１１９】
本発明のコアバーレルの第４の構成によれば、アウターチューブの先端面の水溝に供給された水は、水溝を通ってアウターチューブの先端面全体に廻ることができるため、掘削水供給の路下流側端部の開口とコアビットに設けられる通水路との間に位置ずれが生じても、掘削水をコアビットの先端に噴射させることができる。
【０１２０】
本発明のコアバーレルの第５の構成によれば、先行ビット切刃に少量の掘削水しか供給されないため、採取するコアに掘削水が混入したり、掘削水によりコアが流亡したりすることを避けることができ、自然状態のままでコアを採取することが可能となる。また、掘削水がコアとともにコアビットの筒内に流入することが極力防止されるため、自然状態のままの地質標本をきれいな形で採取することが可能となる。また、掘削時におけるコアビットの振動が極めて小さくなるため、コアチューブ（アウターチューブ等）やコアチューブに回転動力を伝えるボーリングロッド、等のボーリング機械が振動により破損したり、ボルトやナットが緩んで事故の原因となったりすることが防止される。また、ボーリング作業時の騒音も小さくすることができる。更に、コアビットが軟弱地盤、砂礫地盤、破砕地盤等の型崩れしやすい軟質地盤にも硬質地盤にも使用することができるため、軟質地盤と硬質地盤とが多層に渡って重なった地層構造を有する地盤を掘削する場合にも、いちいちコアビットを取り替える必要がなく、コア採取作業における作業性が向上する。
【０１２１】
本発明のコアバーレルの第６の構成によれば、先行ビット切刃に少量の掘削水しか供給されないため、採取するコアに掘削水が混入したり、掘削水によりコアが流亡したりすることを避けることができ、自然状態のままでコアを採取することが可能となる。また、掘削水がコアとともにコアビットの筒内に流入することが極力防止されるため、自然状態のままの地質標本をきれいな形で採取することが可能となる。掘進時のコアチューブの回転抵抗を小さくすることができ、また、スライムが効率よく排出されビット荷重が減少するため、過剰なトルクによるコアチューブ（アウターチューブ等）の切断やボーリングロッドの切断などの切断事故、スライムの閉塞によりコアチューブが動かなくなる抑留事故や掘削水の循環不良事故等のトラブルを防止することができる。また、掘削時におけるコアビットの振動が極めて小さくなるため、コアチューブ（アウターチューブ等）やコアチューブに回転動力を伝えるボーリングロッド、等のボーリング機械が振動により破損したり、ボルトやナットが緩んで事故の原因となったりすることが防止される。また、ボーリング作業時の騒音も小さくすることができる。更に、コアビットが軟弱地盤、砂礫地盤、破砕地盤等の型崩れしやすい軟質地盤にも硬質地盤にも使用することができるため、軟質地盤と硬質地盤とが多層に渡って重なった地層構造を有する地盤を掘削する場合にも、いちいちコアビットを取り替える必要がなく、コア採取作業における作業性が向上する。
【０１２２】
本発明のコアバーレルの第７の構成によれば、切り出されたコアが貫通孔の最小孔径部分の上部に達すると、コアビットの間壁と接触することはないため、コアがコアビットからアウターチューブの内部にスムーズに取り込まれる。また、コアと貫通孔内壁との間の摩擦熱の発生が少ないため、コアビットの焼き付き、コアの熱変成、コアビットの摩耗が最小限に抑えられる。また、コアビットに加わるトルクが小さくなり、ビット荷重が減少するため、過剰なトルクによるコアチューブ（アウターチューブ等）の切断やボーリングロッドの切断などの切断事故を防止することができる。さらに、地盤中から切り出したコアに加わるトルクが小さくなるため、コアが撚回されて切断することが防止され、軟弱地盤や砂礫地盤、破砕地盤においても自然状態のままでのコアの採取が容易となる。
【０１２３】
本発明のコアバーレルの第８の構成によれば、貫通孔の最小孔径部分の内壁に設けられた水溝に掘削水が流入し、当該最小孔径部分におけるコアと貫通孔内壁との摩擦が減少するとともに貫通孔内壁が冷却されるため、コアビットの最小孔径部分の焼き付き、摩耗、及び切り出したコアの摩擦熱による変性を最小限に抑えることが可能となる。
【０１２４】
本発明のコアバーレルの第９の構成によれば、地殻内部から切り出したコアを型崩れさせずに自然状態のままのきれいな状態で採取することが容易となる。
【０１２５】
本発明のコアビットの第１の構成によれば、掘削時におけるコアビットの振動が極めて小さくなるため、コアチューブ（アウターチューブ等）やコアチューブに回転動力を伝えるボーリングロッド、等のボーリング機械が振動により破損したり、ボルトやナットが緩んで事故の原因となったりすることが防止される。また、ボーリング作業時の騒音も小さくすることができる。
【０１２６】
本発明のコアビットの第２の構成によれば、大径円筒部の外側面に形成された水溝から供給される掘削水によりスライムが効率よく排出されるため、ビット荷重が減少し、過剰なトルクによるコアチューブ（アウターチューブ等）の切断やボーリングロッドの切断などの切断事故、スライムの閉塞によりコアチューブが動かなくなる抑留事故や掘削水の循環不良事故等のトラブルを防止することができる。また、コアビットの先端には最小限の量の掘削水のみが供給されるため、先行ビット切刃が切り出したコアが掘削水により洗い流されることが防止され、自然状態のままのきれいな状態でコアを採取することが可能となる。
【０１２７】
本発明のコアビットの第３の構成によれば、切り出されたコアが貫通孔の最小孔径部分の上部に達すると、コアビットの間壁と接触することはないため、コアがコアビットからアウターチューブの内部にスムーズに取り込まれる。また、コアと貫通孔内壁との間の摩擦熱の発生が少ないため、コアビットの焼き付き、コアの熱変成、コアビットの摩耗が最小限に抑えられる。また、コアビットに加わるトルクが小さくなり、ビット荷重が減少するため、過剰なトルクによるコアチューブ（アウターチューブ等）の切断やボーリングロッドの切断などの切断事故を防止することができる。さらに、地盤中から切り出したコアに加わるトルクが小さくなるため、コアが撚られて切断することが防止され、軟弱地盤や砂礫地盤、破砕地盤においても自然状態のままでのコアの採取が容易となる。
【０１２８】
本発明のコアビットの第４の構成によれば、貫通孔の最小孔径部分の内壁に設けられた水溝に掘削水が流入し、当該最小孔径部分におけるコアと貫通孔内壁との摩擦が減少するとともに貫通孔内壁が冷却されるため、コアビットの最小孔径部分の焼き付き、摩耗を最小限に抑えることが可能となる。
【０１２９】
本発明のコアビットの第５の構成によれば、先行ビット切刃が摩耗した場合、又は削孔ビット切刃が摩耗した場合、小径円筒部と大径円筒部とを分離して何れか一方を新品のものに交換することができる。また、掘削する地層の土質により、先行ビット切刃を最適なものに交換することができる。例えば、超硬岩層を掘削する場合には、先行ビット切刃をダイヤモンドビットに交換して掘削し、砂礫層を掘削する場合には、先行ビット切刃をメタルビットに交換するというように、簡単に交換が可能となる。
【０１３０】
本発明のコアビットの第６の構成によれば、アウターチューブの掘削水供給路から供給される掘削水を、環状の水溝を通してコアビットの周囲全体に廻すことができるため、各通水路から均等に掘削水を噴射することができる。また、アウターチューブの掘削水供給路の下流側端部の開口とコアビットの各通水路の位置がずれていても、環状の水溝を通してコアビットの各通水路に掘削水を供給できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係るコアバーレルの外観斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るコアバーレルの分解図である。
【図３】図２のインナーチューブの分解斜視図である。
【図４】図２のアウターチューブの先端部分の拡大図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係るコアバーレルの断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係るコアバーレルの掘削時の状態を表す図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係るコアビットの斜視図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係るコアバーレルのアウターチューブの分解斜視図である。
【図９】実施の形態３に係るコアバーレルの掘削水供給路の流路形状の他の例を示す図である。
【図１０】実施の形態３に係るコアバーレルの掘削水供給路の流路形状の他の例を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態４に係るコアバーレルの先端部分の断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態４に係るコアバーレルのアウターチューブの先端部分の平面図である。
【図１３】図１２のＡ−Ａ線断面図である。
【図１４】実施の形態４に係るコアバーレルのアウターチューブの先端部分の斜視破断面図である。
【図１５】実施の形態４に係るコアビットの側面図である。
【図１６】実施の形態４に係るコアビットの断面図である。
【図１７】実施の形態４に係るスリーブチューブの側面図である。
【図１８】実施の形態４に係るスリーブチューブの断面図である。
【図１９】本発明の実施の形態５に係るコアビットの平面図である。
【図２０】実施の形態５に係るコアビットの側面図である。
【図２１】実施の形態５に係るコアビットの底面図である。
【図２２】図１９のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図２３】本発明の実施の形態６に係るコアビットの側面図である。
【図２４】本発明の実施の形態７に係るコアビットの平面図である。
【図２５】実施の形態７に係るコアビットの側面図である。
【図２６】実施の形態７に係るコアビットの底面図である。
【図２７】図２４のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図２８】実施の形態７に係るコアビットの分解斜視図である。
【図２９】従来の軟質地盤に使用されるコアバーレルの先端部分を表す断面図である。
【図３０】従来の硬質地盤に使用するコアバーレルの先端部分を表す図である。
【符号の説明】
１　コアバーレル
２　アウターチューブ
２ａ　通水穴
２ｂ　下流側端部
２ｃ　先端面
２ｄ　上流側端部
２ｅ　雌螺子
２ｆ　内管
２ｈ　通水溝
２ｉ　外管
２ｊ　水溝
２ｋ　先端部分
２ｌ　段差面
３　インナーチューブ
４　コアビット
４ａ　貫通孔
４ｂ　大径円筒部
４ｃ　小径円筒部
４ｄ　先端面
４ｅ　段差面
４ｆ　雄螺子
４ｇ，４ｇ’，４ｉ，４ｊ　水溝
４ｈ　最小孔径部分
４ｋ　段差面
４ｌ　基端面
４ｍ　通水路
４ｎ　水溝
５　先行ビット切刃
６　削孔ビット切刃
７　スイベルヘッド
７ａ　蓋部
７ｂ　止水部
７ｃ　緩衝軸
７ｄ　ボルト
７ｅ，７ｆ　抜気孔
７ｇ　止水蓋
７ｈ　整水筒
７ｉ　フランジ部
７ｊ　スプリング
７ｋ　Ｏリング
７ｌ　抜気孔
８　スリーブチューブ
８ａ　フランジ
８ｂ　挿入部
８ｃ　先端部分
８ｄ　脱着部
８ｅ　先端面
８ｆ　先端側
８ｇ　基端側
９　ヘッドカップリング
１０，１１　蓋球
１２　地盤
１２ａ　コア
１２ｂ，１２ｃ　掘削孔壁
１３，１４　間隙
１５　ビニール袋
１６，１７　ボールベアリング
１００，１１０　コアバーレル
１０１，１１１　アウターチューブ
１０２，１１２　インナーチューブ
１０３，１１３　コアビット
１０３ａ，１１３ａ，１１４ａ　切刃
１０４，１１４　シュー
１０５，１１５　軟質地盤
１０５ａ，１１５ａ　掘削孔の外壁
１１５ｂ　コア
１０６，１１６　間隙
【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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【図２９】
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【図３０】
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