(57)【要約】【課題】ＪＩＳの手法よりもより効率的にコーン指数計測用の供試体の生成やコーン指数の計測を行うことが可能なコーン指数計測用の供試体生成システムおよび方法並びにコーン指数計測システムおよび方法を提供すること。【解決手段】投入排出部３からモールド４０を投入し、回転テーブル２０と複数のシリンダ３０−１〜３０−６を用いて充填部４、突固め部５、コーン指数計測部６にモールド４０を移動させて充填処理、静的突固め処理、コーン指数計測処理を行わせる。【選択図】　　　　図７
2004108977.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コーン指数の計測対象となる試料土を所定の容器に充填する充填手段と、
試料土が充填された容器内の試料土に対して突固めを行ってコーン指数計測用の供試体を生成する突固め手段と、
を含むコーン指数計測用の供試体生成システムにおいて、
前記充填手段は、
所定の設定重量となるように、試料土を所定の容器に充填する試料土充填手段と、
容器に充填された試料土の重量を計測する試料土重量計測手段と、
を含み、
前記突固め手段は、前記容器内の突固め後の供試体の密度が所定の設定値となるように、前記試料土充填手段によって計測された試料土の重量に基づき、静的突固めを行うことを特徴とするコーン指数計測用の供試体生成システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記容器は、断面積が一定に形成され、
前記突固め手段は、前記容器内の突固め後の供試体の高さが所定の設定高さとなるように、静的突固めを行うことを特徴とするコーン指数計測用の供試体生成システム。
【請求項３】
請求項１、２のいずれかに記載の供試体生成システムと、
静的突固めの行われた供試体のコーン指数を計測するコーン指数計測手段と、
を含むことを特徴とするコーン指数計測システム。
【請求項４】
請求項３において、
前記コーン指数計測手段は、静的突固めの行われた供試体のコーン指数の計測を行う前に前記試料土をＪＩＳ法に基づいて計測したコーン指数に基づき、静的突固めの行われた供試体のコーン指数の計測値を補正演算してコーン指数を求めることを特徴とするコーン指数計測システム。
【請求項５】
請求項３、４のいずれかにおいて、
前記容器を、前記充填手段、前記突固め手段、前記コーン指数計測手段の順に搬送する搬送手段と、
前記充填手段による充填工程、前記突固め手段による突固め工程、前記コーン指数計測手段によるコーン指数計測工程のうちどの工程が行われているかを把握する工程把握手段と、
を含み、
前記搬送手段は、工程把握手段によって把握された工程に基づき、前記容器を搬送することを特徴とするコーン指数計測システム。
【請求項６】
所定の設定重量となるように、コーン指数の計測対象となる試料土を所定の容器に充填し、容器に充填された試料土の重量を計測する充填工程と、
前記容器内の突固め後の供試体の密度が所定の設定値となるように、前記試料土充填手段によって計測された試料土の重量に基づき、静的突固めを行ってコーン指数計測用の供試体を生成する突固め工程と、
を含むことを特徴とするコーン指数計測用の供試体生成方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記容器は、断面積が一定に形成され、
前記突固め工程では、前記容器内の突固め後の供試体の高さが所定の設定高さとなるように、静的突固めを行うことを特徴とするコーン指数計測用の供試体生成方法。
【請求項８】
請求項６、７のいずれかに記載の供試体生成方法によって静的突固めの行われた供試体のコーン指数を計測するコーン指数計測工程を含むことを特徴とするコーン指数計測方法。
【請求項９】
請求項８において、
前記コーン指数計測工程では、静的突固めの行われた供試体のコーン指数の計測を行う前に前記試料土をＪＩＳ法に基づいて計測したコーン指数に基づき、静的突固めの行われた供試体のコーン指数の計測値を補正演算してコーン指数を求めることを特徴とするコーン指数計測方法。
【請求項１０】
請求項８、９のいずれかにおいて、
前記充填工程、前記突固め工程、前記コーン指数計測工程のうちどの工程が行われているかを把握し、
把握された工程に基づき、前記容器を搬送することを特徴とするコーン指数計測方法。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記充填工程、前記突固め工程、前記コーン指数計測工程のうち少なくとも２つの工程を並列的に実行することを特徴とするコーン指数計測方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コーン指数計測用の供試体生成システムおよび方法並びにコーン指数計測システムおよび方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
非特許文献１に記載されているＪＩＳ　Ａ　１２２８において、「締固めた土のコーン指数試験方法」が規定されている。
【０００３】
この規格では、モールド内に突固めにより締固めた供試体についてコーンペネトロメーターを用いてコーン指数を求めるコーン貫入試験について規定されている。
【０００４】
また、このコーン貫入試験用の供試体の作製については、非特許文献１に記載されているＪＩＳ　Ａ　１２１０において、「突固めによる土の締固め試験法」が規定されている。この規定では、直径１０ｃｍ、高さ約１３ｃｍのモールドを使用して、ランマーを自由落下させて土を締固めることが規定され、１層当たり２５回の突固めを３回（３層）繰り返し、モールドを締固めた土で満たすことが規定されている。
【０００５】
【非特許文献１】
「ＪＩＳハンドブック　土木２　２００２」、日本規格協会、日本規格協会、２００２年１月
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようなＪＩＳの手法をそのまま用いてコーン指数計測を行うと以下のような問題が生じる可能性がある。
【０００７】
まず、供試体を作製する際に、１層当たりに入れる試料の量の違いや、ランマーによる突固めの不均一により、試験結果に人的誤差が生じる可能性がある。
【０００８】
また、シールド掘進機等で掘削された土砂を建設発生土として排出する場合、品質管理上、基準となるコーン指数を満たす必要があるため、連続的にコーン指数を計測する必要がある。
【０００９】
しかし、ＪＩＳの手法をそのまま用いると、コーン指数の計測に時間がかかり過ぎ、計測時間を確保するためにシールド掘進機等の掘削を遅らせる事態が発生してしまう場合がある。
【００１０】
本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、ＪＩＳの手法よりもより効率的にコーン指数計測用の供試体の生成やコーン指数の計測を行うことが可能なコーン指数計測用の供試体生成システムおよび方法並びにコーン指数計測システムおよび方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係るコーン指数計測用の供試体生成システムは、コーン指数の計測対象となる試料土を所定の容器に充填する充填手段と、
試料土が充填された容器内の試料土に対して突固めを行ってコーン指数計測用の供試体を生成する突固め手段と、
を含むコーン指数計測用の供試体生成システムにおいて、
前記充填手段は、
所定の設定重量となるように、試料土を所定の容器に充填する試料土充填手段と、
容器に充填された試料土の重量を計測する試料土重量計測手段と、
を含み、
前記突固め手段は、前記容器内の突固め後の供試体の密度が所定の設定値となるように、前記試料土充填手段によって計測された試料土の重量に基づき、静的突固めを行うことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係るコーン指数計測用の供試体生成方法は、所定の設定重量となるように、コーン指数の計測対象となる試料土を所定の容器に充填し、容器に充填された試料土の重量を計測する充填工程と、
突固め後の供試体の密度が所定の設定値となるように、前記試料土充填手段によって計測された試料土の重量に基づき、静的突固めを行ってコーン指数計測用の供試体を生成する突固め工程と、
を含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、１回で容器に充填し、突固め後の供試体の密度が所定の設定値となるように、試料土の重量に基づき、１回の静的突固めを行ってコーン指数計測用の供試体を生成することにより、容器への充填回数と突固め回数を１回で済ませることができる。
【００１４】
したがって、１つの容器に試料土を複数回に分けて充填し、人手で動的突固めを行うＪＩＳの手法よりもより効率的にコーン指数計測用の供試体の生成を行うことが可能となる。
【００１５】
また、前記コーン指数計測用の供試体生成システムにおいて、前記容器は、断面積が一定に形成され、
前記突固め手段は、前記容器内の突固め後の供試体の高さが所定の設定高さとなるように、静的突固めを行ってもよい。
【００１６】
また、前記コーン指数計測用の供試体生成方法において、前記容器は、断面積が一定に形成され、
前記突固め工程では、前記容器内の突固め後の供試体の高さが所定の設定高さとなるように、静的突固めを行ってもよい。
【００１７】
これによれば、容器の断面積を一定にすることにより、突固め後の供試体の高さに基づいて供試体が設定された密度になっているかどうかを判断することができる。したがって、設定高さとなるように静的突固めを行えば、突固め後の供試体の密度を設定値にすることができる。
【００１８】
なお、前記供試体の高さとしては、例えば、前記試料土の重量を前記密度の設定値で割ることにより、前記供試体の体積を求め、当該体積を前記容器の断面積で割ることにより得られる値を適用してもよい。
【００１９】
また、本発明に係るコーン指数計測システムは、前記供試体生成システムと、静的突固めの行われた供試体のコーン指数を計測するコーン指数計測手段と、
を含むことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明に係るコーン指数計測方法は、前記供試体生成方法によって静的突固めの行われた供試体のコーン指数を計測するコーン指数計測工程を含むことを特徴とする。
【００２１】
本発明によれば、１回で容器に充填し、突固め後の供試体の密度が所定の設定値となるように、試料土の重量に基づき、１回の静的突固めを行ってコーン指数計測用の供試体を生成し、当該供試体のコーン指数を計測することにより、容器への充填回数と突固め回数を１回で済ませることができる。
【００２２】
したがって、１つの容器に試料土を複数回に分けて充填し、人手で動的突固めを行うＪＩＳの手法よりもより効率的にコーン指数の計測を行うことが可能となる。
【００２３】
また、前記コーン指数計測システムにおいて、前記コーン指数計測手段は、静的突固めの行われた供試体のコーン指数の計測を行う前に前記試料土をＪＩＳ法に基づいて計測したコーン指数に基づき、静的突固めの行われた供試体のコーン指数の計測値を補正演算してコーン指数を求めてもよい。
【００２４】
また、前記コーン指数計測方法において、前記コーン指数計測工程では、静的突固めの行われた供試体のコーン指数の計測を行う前に前記試料土をＪＩＳ法に基づいて計測したコーン指数に基づき、静的突固めの行われた供試体のコーン指数の計測値を補正演算してコーン指数を求めてもよい。
【００２５】
これによれば、あらかじめ試料土のコーン指数をＪＩＳ法に基づく計測方法で計測しておき、２回目以降の試料土の計測に本発明による計測方法を用いることにより、より正確かつ効率的にコーン指数を計測することが可能となる。
【００２６】
また、前記コーン指数計測システムは、前記容器を、前記充填手段、前記突固め手段、前記コーン指数計測手段の順に搬送する搬送手段と、
前記充填手段による充填工程、前記突固め手段による突固め工程、前記コーン指数計測手段によるコーン指数計測工程のうちどの工程が行われているかを把握する工程把握手段と、
を含み、
前記搬送手段は、工程把握手段によって把握された工程に基づき、前記容器を搬送してもよい。
【００２７】
また、前記コーン指数計測方法では、前記充填工程、前記突固め工程、前記コーン指数計測工程のうちどの工程が行われているかを把握し、
把握された工程に基づき、前記容器を搬送してもよい。
【００２８】
これによれば、工程を把握することにより、自動的に所定の場所へ搬送することが可能となる。
【００２９】
また、前記コーン指数計測方法は、前記充填工程、前記突固め工程、前記コーン指数計測工程のうち少なくとも２つの工程を並列的に実行してもよい。
【００３０】
これによれば、２つの工程を並列的に実行することにより、より効率的にコーン指数の計測を行うことが可能となる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、コーン指数を自動的に計測するコーン指数計測システムに適用した場合を例にとり、図面を参照しつつ詳細に説明する。まず、本実施の形態に係るコーン指数計測の原理について説明し、次に、当該原理を用いたコーン指数計測システムについて説明する。
【００３２】
（コーン指数計測の原理についての説明）
まず、本願発明者による泥土圧シールド掘削土または調整した供試体を用いた試験結果について説明する。
【００３３】
図１は、本実施形態の一例に係る改良土の試験方法を示す概略説明図である。
【００３４】
本願発明者は、試験方法として、泥土圧シールド掘削土または調整した供試体に、所定のセメント系改良材を添加し、２０リットル容量のホバート型ミキサーで混練し、所定の時間経過後（１時間、３時間、６時間、２４時間後）にＪＩＳ規格試験に準拠した方法（ＪＩＳ法）による動的な突固めによる締固め（動的突固めまたは動的締固め）を行い、湿潤密度を測定する方法と、同種のモールド（容器の一種）を用いて圧縮載荷装置により静的荷重を作用させて動的突固めと同一の湿潤密度となるように供試体を作製する静的な突固めによる締固め（静的突固めまたは静的締固め）方法を採用している。
【００３５】
図１に示すように、ＪＩＳ法による動的突固めでは突固めの層数が３層であるのに対し、静的突固めでは１層である。また、ＪＩＳ法による動的突固めでは突固めの回数が２５回であるのに対し、静的突固めでは１回である。
【００３６】
したがって、静的突固めを用いて動的突固めと同様の測定結果が得られれば、ＪＩＳ法よりもより効率的にコーン指数の計測を行えることになる。
【００３７】
図２は、本実施形態の一例に係る供試体の条件を示す概略説明図である。
【００３８】
図２に示す試験土Ａは、現場から採取した泥土圧シールド掘削土であり、試験土Ｂ〜Ｈは、立坑から採取した土であり、泥土圧シールド工法で掘削した場合を想定して細粒分含有率３０％以上の場合は加水し、３０％未満の場合は加泥材を使用し流動化させた上で用いている。
【００３９】
また、固化材（改良材とも言う。）として、砂質土系の試験土Ａ〜Ｅには、セメント系改良材を２０〜４０ｋｇ／ｍ３添加し、粘性土系の試験土Ｆ〜Ｈには、セメント系改良材を３０〜９０ｋｇ／ｍ３添加し、各試験土Ａ〜Ｈに高分子系改良材を２ｋｇ／ｍ３添加し、供試体を作製している。
【００４０】
図３は、本実施形態の一例に係る細粒分含有率とコーン指数の関係を示す図である。
【００４１】
図３に示すように、試験土Ａ〜Ｈに対して同量（例えば、３０ｋｇ／ｍ３）の固化材を添加した場合、土の細粒分含有率が多くなるにつれ、コーン指数は小さくなる傾向にある。また、細粒分含有率が同じであっても、静的突固め供試体のほうが動的突固め供試体と比べてコーン指数は大きくなる傾向にある。
【００４２】
図４は、本実施形態の一例に係る試験土Ａ〜Ｈを用いた静的突固め供試体と動的突固め供試体によるコーン指数の関係を示す図である。
【００４３】
試験土Ａ〜Ｈのどの供試体においても、静的突固め供試体と動的突固め供試体のコーン指数は、ほぼ原点を通る直線近似ができる。ここで、この直線近似式の係数（勾配）を「コーン指数比」とする。
【００４４】
図５は、本実施形態の一例に係る試験土Ａ〜Ｈを用いた静的突固め供試体と動的突固め供試体によるコーン指数比を示す図である。
【００４５】
図５に示すように、細粒分含有率が増えるにしたがってコーン指数比は大きくなる傾向にある。
【００４６】
以上のように、試験によれば、静的突固めによって作製した供試体のコーン指数は、ＪＩＳの動的突固めによって作製した供試体のコーン指数とよい相関を示しており、静的突固めによって作製した供試体のコーン指数を、ＪＩＳの動的突固めによって作製した供試体のコーン指数と代替することができることが分かる。
【００４７】
（コーン指数計測システムについての説明）
次に、静的突固めによって生成した供試体のコーン指数を計測するコーン指数計測システムについて説明する。
【００４８】
図６は、本実施形態の一例に係るコーン指数計測システム１の機能ブロックを示す図である。
【００４９】
コーン指数計測システム１は、コーン指数の計測対象となる試料土をモールドに充填する充填部４と、試料土が充填されたモールド内の試料土に対して突固めを行ってコーン指数計測用の供試体を生成する突固め部５と、突固められた供試体のコーン指数を計測するコーン指数計測部６と、モールドの投入と排出を行う投入排出部３と、各部にモールドを移動させる搬送手段として機能するモールド移動部２と、各部の動作制御を行い、工程把握手段として機能する制御部７とを含んで構成されている。
【００５０】
次に、コーン指数計測システム１の外観について説明する。
【００５１】
図７は、本実施形態の一例に係るコーン指数計測システム１を示す平面図である。また、図８は、本実施形態の一例に係るコーン指数計測システム１のＡＡ’断面の側面図である。
【００５２】
コーン指数計測システム１では、人手で投入排出部３を介して空のモールド４０を回転テーブル２０に供給する。なお、モールド４０は、コーン指数計測の試料土の容器の一種であり、円柱状に形成され、内径が一定、すなわち、断面積が一定に形成されている。
【００５３】
そして、回転テーブル２０を回転することによって充填部４にモールド４０を供給する。そして、充填部４で計測試料土を充填し、所定の養生時間経過後に突固め部５にモールド４０を供給する。
【００５４】
突固め部５は、モールド４０内の試料土を突固め、回転テーブル２０は、突固め後のモールド４０をコーン指数計測部６に供給する。
【００５５】
コーン指数計測部６は、コーン指数を計測し、回転テーブル２０は、コーン指数計測後のモールド４０を投入排出部３に供給し、排出する。
【００５６】
また、モールド移動部２は、回転テーブル２０と、シャフト９と、モータ１０とを含み、モータ１０によってシャフト９を介して回転テーブル２０を回転する。
【００５７】
また、回転テーブル２０は、外側に向かって凹状に形成されたモールド保持部を２４個有している。これにより、例えば、１リングの掘進に対して３個のモールド４０を用いる場合、回転テーブル２０は、８リング分を保持することができる。
【００５８】
さらに、回転テーブル２０は、モールド保持部において、所定の養生時間を確保することができる。
【００５９】
また、モールド４０を、充填部４、突固め部５、コーン指数計測部６に供給する場合、内側のシリンダ３０−４〜３０−６と、外側のシリンダ３０−１〜３０−３のペアでモールド４０を挟み、内側のシリンダ３０−４〜３０−６を伸ばし、外側のシリンダ３０−１〜３０−３を縮めることにより、回転テーブル２０の外側の充填部４、突固め部５、コーン指数計測部６にモールド４０を供給する。
【００６０】
また、各シリンダ３０−１〜３０−６の先端は、凹状に形成され、モールド４０を安定して挟めるように形成されている。さらに、充填、突固め、コーン指数計測のそれぞれにおいて、内側のシリンダ３０−４〜３０−６と、外側のシリンダ３０−１〜３０−３でモールド４０を挟んだ状態で充填処理等を行うことにより、モールド４０を安定させた状態で充填処理等を行うことができる。
【００６１】
また、投入排出部３、充填部４、突固め部５、コーン指数計測部６は独立して設けられているため、投入排出、充填、突固め、コーン指数計測を同時に行うことができる。
【００６２】
また、モールド移動部２や充填部４等を搭載した台車８には、キャスター１１が取り付けられ、移動可能に形成されるとともに、レベリングボルト１２によって台車８を地面に固定した状態で、コーン指数計測等を行える。
【００６３】
次に、充填部４についてより詳細に説明する。
【００６４】
図９は、本実施形態の一例に係る充填部４の側面図である。
【００６５】
充填部４は、充填用ロードセル４２０と、バイブレータ４３０と、保護円筒４３２と、スクリューコンベア４４０とを含んで構成されている。
【００６６】
なお、充填用ロードセル４２０は、試料土の重量を計測する試料土重量計測手段として機能し、バイブレータ４３０、保護円筒４３２およびスクリューコンベア４４０は、試料土をモールド４０に充填する試料土充填手段として機能する。
【００６７】
スクリューコンベア４４０は、改良材が添加された試料土を、保護円筒４３２に供給する。保護円筒４３２は、スクリューコンベア４４０からモールド４０までの経路にあり、モールド４０に試料土を充填する。
【００６８】
また、バイブレータ４３０は、振動機能を有しており、保護円筒４３２を振動させる。これにより、試料土によって保護円筒４３２が閉塞することなく、モールド４０に試料土を安定的に供給することができる。
【００６９】
充填時のモールド４０の下部に配置される充填用ロードセル４２０は、モールド４０に充填される試料土の重量を計測する。
【００７０】
制御部７は、所定重量になった場合、スクリューコンベア４４０に試料土の供給を停止するように制御命令を出す。
【００７１】
なお、スクリューコンベア４４０は、順逆両方向に回転駆動可能であり、逆方向に回転することにより、スクリューコンベア４４０内の試料土を排出することができる。
【００７２】
充填後、シリンダ３０−１と、シリンダ３０−４とでモールド４０を挟んだ状態で、シリンダ３０−１を伸ばし、シリンダ３０−４を縮めることにより、回転テーブル２０の凹部にモールド４０を戻す。
【００７３】
凹部にモールド４０が配置された状態で回転テーブル２０を回転し、突固め部５にモールド４０を供給する。
【００７４】
次に、突固め部５についてより詳細に説明する。
【００７５】
図１０は、本実施形態の一例に係る突固め部５の側面図である。
【００７６】
突固め部５は、２本のジャッキ５４０と、２本のジャッキ５４０の各上端を結ぶバーに固定された突固め棒５３０と、ジャッキ５４０を駆動する突固め用サーボ５１０と、突固め用ロードセル５２０とを含んで構成されている。
【００７７】
突固め棒５３０は、先端がモールド４０の内径とほぼ一致する円形状に形成されており、ジャッキ５４０が進退することによってモールド４０に入ったり、モールド４０から出たりするように形成されている。
【００７８】
また、本実施の形態では、静的突固めを行うため、充填時の試料土の重量と、モールド４０の容量に基づいて、モールド４０内の試料土の密度が所定値になるように、ジャッキ５４０のストローク量を調整することにより、モールド４０底面から突固め時の突固め棒５３０の先端までの高さＨを調整する。
【００７９】
具体的には、Ｈ＝４Ｗ／πＤ２ｄである。
【００８０】
なお、ここで、Ｗは充填用ロードセル４２０によって計測される充填時の試料土の重量、Ｄはモールド４０の内径、ｄは同一試料をＪＩＳ法で突き固めた場合の湿潤密度である。
【００８１】
実際には、設定重量となるようにスクリューコンベア４４０を制御しても、制御命令を出してからスクリューコンベア４４０が停止するまでに若干のタイムラグがあるため、充填時の実際の重量Ｗは変動する。
【００８２】
このように、試料土の重量Ｗが変動する場合であっても、密度がＪＩＳ法に適合した設定値となるように、高さＨを調整することができるため、ＪＩＳ法に適合した供試体を生成することができる。
【００８３】
突固め後、シリンダ３０−２と、シリンダ３０−５とでモールド４０を挟んだ状態で、シリンダ３０−２を伸ばし、シリンダ３０−５を縮めることにより、回転テーブル２０の凹部にモールド４０を戻す。
【００８４】
凹部にモールド４０が配置された状態で回転テーブル２０を回転し、所定の養生時間が経過した後、コーン指数計測部６にモールド４０を供給する。
【００８５】
次に、コーン指数計測部６についてより詳細に説明する。
【００８６】
図１１は、本実施形態の一例に係るコーン指数計測部６の側面図である。
【００８７】
コーン指数計測部６は、２本のジャッキ６４０と、２本のジャッキ６４０の各上端を結ぶバーに固定されたロッド６３２と、ロッド６３２の先端に設けられたコーン６３０と、ジャッキ６４０を駆動するコーン試験用サーボ６１０と、コーン試験用ロードセル６２０とを含んで構成されている。
【００８８】
コーン指数計測の仕組みは、一般的なコーン指数計測方法と同様である。ただし、コーン指数計測は、人手ではなく、自動的に行うことが可能である。
【００８９】
具体的には、コーン試験用サーボ６１０を用いてジャッキ６４０を縮めることにより、ロッド６３２およびコーン６３０を、モールド４０内の供試体の所定の深さまで挿入し、コーン指数計測部６でコーン６３０にかかる荷重を計測してコーン指数を計測する。
【００９０】
次に、制御部７についてより詳細に説明する。
【００９１】
制御部７の一部として、タッチパネル付きの液晶ディスプレイがある。ここで、液晶ディスプレイに表示される制御用のメイン画像について説明する。
【００９２】
図１２は、本実施形態の一例に係るメイン画像を示す図である。
【００９３】
本実施例におけるメイン画像は、実際に現場に適用されるコーン指数計測システム１に合わせて作られている。
【００９４】
メイン画像の左上部がコーン試験工程に関する情報を示し、メイン画像の左下部が投入排出工程に関する情報を示し、メイン画像の右上部が充填工程に関する情報を示し、メイン画像の右下部が突固め工程に関する情報を示し、メイン画像の上部が運転モードと警告表示を示し、メイン画像の中央部がモールドの位置を示し、メイン画像の下部が操作ボタンを示している。
【００９５】
また、メイン画像は、回転テーブル２０の２４個のモールド保持部に対応して２４個のモールド状態を示す画像を含む。例えば、図７に示す例では、メイン画像の中央に２４個の「０」がついた円形画像があるが、この円形画像がモールド４０に対応している。
【００９６】
また、円形画像内の数値は、モールド４０の状態を示す。例えば、「０」は「容器無し」を示し、「１」は「空き容器」があることを示し、「２」は「工程開始」を示し、「３」は「充填完了」を示し、「４」は「養生時間経過」を示し、「５」は「突固め完了」を示し、「６」は「コーン指数計測完了」を示す。
【００９７】
このように制御部７がモールド４０の状態を表示することにより、オペレータは、各モールド４０がどのような状態にあるか視覚的に把握することができる。
【００９８】
また、メイン画像は、シリンダ３０−１〜３０−６に対応して「Ｆ＜−＞Ｒ」といった画像を含む。例えば、「Ｆ」が点灯していればシリンダ３０の前進が完了したことを示し、「Ｆ」が点滅していればシリンダ３０が前進中であることを示し、「Ｒ」が点灯していればシリンダ３０の後退が完了したことを示し、「Ｒ」が点滅していればシリンダ３０が後退中であることを示す。
【００９９】
また、メイン画像は、複数のボタン画像を含み、オペレータがボタンを押すことにより、液晶ディスプレイは、ボタンに応じた画像を表示する。
【０１００】
例えば、オペレータが「計測データ」ボタンを押すと、液晶ディスプレイは、結果確認画像を表示する。
【０１０１】
図１３は、本実施形態の一例に係る結果確認画像を示す図である。
【０１０２】
これにより、オペレータは、図１３に示すように、リング番号、容器番号、コーン試験データ、待機時間、充填重量、突固め密度、突固め加重、ステージ番号等を確認することができる。
【０１０３】
なお、コーン指数の計測は１回でもよいが、３回計測してそれぞれの結果を確認できるように、結果確認画像は、３種類の計測データ（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）を表示できるように構成されている。
【０１０４】
なお、突固め密度や養生時間等を設定するための「データ設定」、モールド４０を手動で動かした場合に工程を変更するための「工程管理」、日時設定等を行うための「システム」、シリンダ３０の初期位置等を設定するための「原点登録」のボタンがある。
【０１０５】
また、コーン指数計測システム１は、自動で供試体の生成やコーン指数を計測するだけでなく、手動でも供試体の生成やコーン指数の計測を行えるように形成されている。
【０１０６】
ここで、上述したコーン指数計測システム１の機能を実現するためのハードウェア構成について説明する。
【０１０７】
図１４は、本実施形態の一例に係るコーン指数計測システム１のハードウェア構成を示す図である。
【０１０８】
制御部７は、タッチパネル付きの液晶ディスプレイ７１０と、ＣＰＵ７２０と、キーボード７３０と、シーケンサ７４０と、情報記憶媒体７５０とを含んで構成されている。
【０１０９】
シーケンサ７４０は、液晶ディスプレイ７１０やキーボード７３０からのオペレータによる命令や、ＣＰＵ７２０からのプログラムに基づく命令に基づき、回転テーブル２０を回転させるモータ１０の回転方向やＯＮ／ＯＦＦ、シリンダ３０、バイブレータ４３０およびスクリューコンベア４４０へのＯＮ／ＯＦＦ、突固め用サーボ５１０およびコーン試験用サーボ６１０への移動量（ストローク）の制御情報を送信し、位置検出センサ１３からのＯＮ／ＯＦＦ検出情報、充填用ロードセル４２０からの重量情報、突固め用ロードセル５２０およびコーン試験用ロードセル６２０からの荷重情報を受信する。
【０１１０】
また、シーケンサ７４０は、泥土改良システムＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）８００からの泥土改良装置のＯＮ／ＯＦＦに関する情報、シールド機の掘進のＯＮ／ＯＦＦに関する情報、リング番号に関する情報を受信する。
【０１１１】
なお、泥土改良システムＰＣ８００は、シールド機から掘進状態に関する情報（シールド機の掘進のＯＮ／ＯＦＦに関する情報、リング番号に関する情報）を取得し、地上の泥土改良装置を含む処理設備からの泥土改良装置のＯＮ／ＯＦＦに関する情報を取得する。
【０１１２】
次に、以上説明してきたコーン指数計測システム１を用いたコーン指数計測の処理の流れについて説明する。
【０１１３】
図１５は、本実施形態の一例に係るコーン指数計測の処理の流れを示すフローチャートである。
【０１１４】
まず、ＪＩＳ法でのサンプリングを行う（ステップＳ１）。
【０１１５】
すなわち、スクリューコンベア４４０から排出される試料土に対してＪＩＳ法によるコーン指数計測を行う。
【０１１６】
このコーン指数計測結果に基づき、制御部７のＣＰＵ７２０は、静的突固め時の設定密度、設定重量、上述したコーン指数比を決定する（ステップＳ２）。
【０１１７】
また、ＣＰＵ７２０は、設定密度等をＲＡＭやＨＤＤ等で構成される情報記憶媒体７５０に記憶する。
【０１１８】
そして、オペレータは、空きのモールド４０を回転テーブル２０に投入する（ステップＳ３）。
【０１１９】
そして、充填部４は、スクリューコンベア４４０から排出される改良材が添加された試料土を、設定重量となるようにモールド４０に充填する（ステップＳ４）。
【０１２０】
具体的には、充填用ロードセル４２０は、モールド４０の重量を検出し、ＣＰＵ７２０は、設定重量になった時点でスクリューコンベア４４０にＯＦＦ信号を出力してスクリューコンベア４４０を停止する。
【０１２１】
また、突固め部５は、設定密度となるように、静的突固めによる締固めを行う（ステップＳ５）。
【０１２２】
具体的には、ＣＰＵ７２０は、上述した計算式に基づいて設定密度となる高さＨを演算し、当該Ｈとなるようにジャッキ５４０の移動量を演算する。そして、突固め用サーボ５１０は、ＣＰＵ７２０からの移動量情報に基づいてジャッキ５４０を縮め、突固め棒５３０の底面からモールド４０の底面までの高さをＨに調整する。
【０１２３】
これにより、１回の静的突固めで所望の密度の供試体を生成することができる。
【０１２４】
突固め後、コーン指数計測部６は、コーン指数を計測する（ステップＳ６）。
【０１２５】
具体的には、ＣＰＵ７２０は、コーン試験用サーボ６１０にあらかじめ設定された値に基づいてジャッキ６４０の移動量を演算する。そして、コーン試験用サーボ６１０は、ＣＰＵ７２０からの移動量情報に基づいてジャッキ６４０を縮め、コーン６３０をモールド４０内の供試体に貫入する。そして、コーン試験用ロードセル６２０は、コーン６３０貫入時の荷重値を計測し、計測値をシーケンサ７４０を介してＣＰＵ７２０に伝達する。
【０１２６】
なお、実際のコーン指数は、ＣＰＵ７２０が、コーン指数比とコーン試験用ロードセル６２０による計測値に基づいて決定する。
【０１２７】
コーン指数計測後、モールド移動部２は、コーン指数計測後のモールド４０を投入排出部３から排出する（ステップＳ７）。
【０１２８】
なお、突固め部５、コーン指数計測部６等へのモールド４０の移動は、位置検出センサ１３からのモールド４０の位置情報等に基づき、ＣＰＵ７２０が情報記憶媒体７５０に各モールド４０の現在の工程を記憶し、当該工程に基づいて回転テーブル２０を回転するようにモータ１０を駆動制御することにより行う。
【０１２９】
以上の手順により、自動的かつ効率的にコーン指数計測用の供試体を生成し、コーン指数を計測することができる。
【０１３０】
（コーンシステム計測システムを用いた試験結果についての説明）
次に、本願の発明者が、コーン指数計測システム１を用いてコーン指数を計測した場合の試験結果について説明する。
【０１３１】
図１６は、本実施形態の一例に係る配合別のコーン指数を示す図である。
【０１３２】
図１６に示す「従来方式」は、ＪＩＳ法に基づいてコンテナで３時間養生した改良土を、ときほぐしながら容器に３層に分けて入れてコーン指数を計測する方式である。なお、ここで、試験に用いた改良材は、セメント系６０ｋｇ／ｍ３と、石膏系６０ｋｇ／ｍ３と、２〜４リットル／ｍ３の高分子系を配合した改良材である。
【０１３３】
また、図１６に示す「ときほぐしあり」は、改良材を添加した後に容器で養生してときほぐした土を、本実施形態の静的突固めで締固め、そのコーン指数を計測したものであり、「ときほぐしなし」は、改良材を添加した後に容器で養生してときほぐさない土を、本実施形態の静的突固めで締固め、そのコーン指数を計測したものである。
【０１３４】
なお、いずれの方式においても同一の配合で改良材を添加した土に対してコーン指数を複数回計測している。
【０１３５】
図１６に示すように、「ときほぐしなし」の場合、「ときほぐしあり」の場合と比べてコーン指数は大きな値となっているが、データのばらつきは小さいため、「従来方式」との比較は可能と言える。
【０１３６】
また、ここで、容器として、コンテナとモールドを用いているが、突固める時期がコーン指数計測の直前であれば、コンテナでもモールドでも計測値の違いはほとんど見られない。
【０１３７】
したがって、コーン指数計測システム１のように、モールド４０を用いてときほぐしを行わずにコーン指数を計測する方式であっても、従来方式との良好な相関を得ることができる。
【０１３８】
次に、突固め密度を変えた場合の材令とコーン指数の関係について説明する。
【０１３９】
図１７は、本実施形態の一例に係る砂質土を処理する場合に突固め密度を変えた場合の材令とコーン指数の関係を示す図である。
【０１４０】
なお、試験に用いた改良材は、セメント系６０ｋｇ／ｍ３と、石膏系６０ｋｇ／ｍ３と、４リットル／ｍ３の高分子系を配合した改良材であり、試験に用いた土の含水比は３２％である。
【０１４１】
また、「従来方式」の場合、突固め後の密度（湿潤密度）は、１．６程度である。
【０１４２】
図１７に示すように、材令（改良材を添加してから経過した時間）によってコーン指数の計測値が本実施形態の方式と「従来方式」とでばらつきが異なるが、材令を適切に設定すれば、「従来方式」との違いが少ないことがわかる。
【０１４３】
また、本実施形態の突固め密度を１．５０に設定する方式のほうが、本実施形態の突固め密度を１．４０に設定する方式と比べて従来方式のコーン指数計測値に近くなっており、突固め密度を適切に設定すれば、従来方式のコーン指数計測値とほぼ一致する計測値を得られると言える。
【０１４４】
次に、粘性土を処理する場合に改良材の配合を変えた場合の材令とコーン指数の関係について説明する。
【０１４５】
図１８は、本実施形態の一例に係る粘性土を処理する場合に改良材の配合を変えた場合の材令とコーン指数の関係を示す図である。
【０１４６】
なお、試験に用いた改良材は、セメント系４０ｋｇ／ｍ３と、２リットル／ｍ３の高分子系を配合した改良材と、セメント系６０ｋｇ／ｍ３のみを用いた改良材であり、試験に用いた土の含水比は３５％である。
【０１４７】
図１８に示すように、粘性土の場合、同じ配合の改良材を用いれば、「従来方式」と本実施形態の方式とで材令によらず、コーン指数の計測値はほぼ一致している。
【０１４８】
また、図１７と図１８から土質が変化したり、改良材の配合を変えた場合であっても、「従来方式」と同様のコーン指数の計測値を得ることが可能であると言える。
【０１４９】
さらに、土質や配合に合わせて突固め密度を設定することにより、本実施形態によるコーン指数の計測値と、「従来方式」によるコーン指数の計測値とを一致させることが可能である。
【０１５０】
以上のように、本実施形態によれば、試料土を１回でモールド４０に充填し、突固め後の供試体の密度が所定の設定値となるように、試料土の重量に基づき、１回の静的突固めを行ってコーン指数計測用の供試体を生成し、当該供試体のコーン指数を計測することにより、容器への充填回数と突固め回数を１回で済ませることができる。
【０１５１】
したがって、１つの容器に試料土を複数回に分けて充填し、人手で動的突固めを行うＪＩＳの手法よりもより効率的にコーン指数計測用の供試体の生成やコーン指数の計測を行うことが可能となる。
【０１５２】
また、あらかじめ試料土のコーン指数をＪＩＳ法に基づく計測方法で計測しておき、２回目以降の試料土の計測に本発明による計測方法を用いることにより、より正確かつ効率的にコーン指数を計測することが可能となる。
【０１５３】
具体的には、例えば、コーン指数計測の試料土の土質、粒径、含水比、改良材の配合等に基づいてコーン指数比を求め、コーン指数計測システム１による計測値とコーン指数比からＪＩＳ法によるコーン指数値を類推することが可能である。
【０１５４】
さらに、コーン指数計測システム１を用いることにより、充填工程、突固め工程、コーン指数計測工程を並列的に実行することが可能である。具体的には、例えば、リング番号１の掘削時の試料土のコーン指数計測と、リング番号２の掘削時の試料土の突固めと、リング番号３の掘削時の試料土の充填とを同時に行うことが可能である。したがって、より効率的にコーン指数の計測を行うことが可能となる。
【０１５５】
特に、本実施形態によれば効率的にコーン指数の計測を行えるため、シールド機の掘削土のように、大量の土のコーン指数の計測を連続して行う場合に本実施形態は極めて有効である。
【０１５６】
（変形例）
以上、本発明を適用した好適な実施の形態について説明してきたが、本発明の適用は上述した実施例に限定されず、種々の変形が可能である。
【０１５７】
例えば、コーン指数計測システム１は一体の装置であったが、例えば、コーン指数計測用の供試体を生成する充填部４、突固め部５を有する装置と、突固め後の供試体のコーン指数を計測するコーン指数計測部６を有する装置との別の装置に分けてコーン指数計測システム１を構成してもよい。
【０１５８】
また、容器としては、モールド４０に限定されず、種々の形状の容器を用いることができるが、容量を演算しやすくして効率的な処理を行うため、断面積が一定の容器を適用することが好ましい。
【０１５９】
また、上述した実施例では、シールド機で掘削されて改良材が添加された土を試料土として用いたが、コーン指数計測の対象となる土であればよく、シールド機の掘削土以外の土を用いる場合にも本発明は有効である。
【０１６０】
また、上述した実施例では、密度を一定にするように静的突固めを行ったが、モールド４０に一定体積（例えば、モールド４０の上端まで）の試料土を充填し、所定の圧力になるまで突固め棒５３０で突固めてもよい。
【０１６１】
また、上述した実施例では、静的突固めを自動的に行うことを目的としてコーン指数計測システム１を用いたが、動的突固めを自動的に行うことを目的としてコーン指数計測システム１を用いてもよい。
【０１６２】
すなわち、充填部４を３層に分けて試料土を充填するように構成し、複数回の突固めを行うように突固め部５を構成し、３層のそれぞれについてコーン指数を計測するようにコーン指数計測部６を構成してもよい。
【０１６３】
さらに、モールド４０の搬送路として、上述した実施例では、円形の回転テーブル２０を用いたが、例えば、直線状の搬送路、Ｕ字形状の搬送路等の種々の搬送路を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の一例に係る改良土の試験方法を示す概略説明図である。
【図２】本実施形態の一例に係る供試体の条件を示す概略説明図である。
【図３】本実施形態の一例に係る細粒分含有率とコーン指数の関係を示す図である。
【図４】本実施形態の一例に係る試験土Ａ〜Ｈを用いた静的突固め供試体と動的突固め供試体によるコーン指数の関係を示す図である。
【図５】本実施形態の一例に係る試験土Ａ〜Ｈを用いた静的突固め供試体と動的突固め供試体によるコーン指数比を示す図である。
【図６】本実施形態の一例に係るコーン指数計測システムの機能ブロックを示す図である。
【図７】本実施形態の一例に係るコーン指数計測システムを示す平面図である。
【図８】本実施形態の一例に係るコーン指数計測システムのＡＡ’断面の側面図である。
【図９】本実施形態の一例に係る充填部の側面図である。
【図１０】本実施形態の一例に係る突固め部の側面図である。
【図１１】本実施形態の一例に係る計測部の側面図である。
【図１２】本実施形態の一例に係るメイン画像を示す図である。
【図１３】本実施形態の一例に係る結果確認画像を示す図である。
【図１４】本実施形態の一例に係るコーン指数計測システムのハードウェア構成を示す図である。
【図１５】本実施形態の一例に係るコーン指数計測の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１６】本実施形態の一例に係る配合別のコーン指数を示す図である。
【図１７】本実施形態の一例に係る砂質土を処理する場合に突固め密度を変えた場合の材令とコーン指数の関係を示す図である。
【図１８】本実施形態の一例に係る粘性土を処理する場合に改良材の配合を変えた場合の材令とコーン指数の関係を示す図である。
【符号の説明】
１　コーン指数計測システム
２　モールド移動部
３　投入排出部
４　充填部
５　突固め部
６　コーン指数計測部
７　制御部（工程把握手段）
８　台車
１０　モータ（搬送手段）
１２　位置検出センサ
２０　回転テーブル（搬送手段）
３０　シリンダ（搬送手段）
３２　支柱
４０　モールド（容器）
４２０　充填用ロードセル（充填手段、試料土重量計測手段）
４３０　バイブレータ（充填手段、試料土充填手段）
４３２　保護円筒（充填手段、試料土充填手段）
４４０　スクリューコンベア（充填手段、試料土充填手段）
５１０　突固め用サーボ（突固め手段）
５２０　突固め用ロードセル（突固め手段）
５３０　突固め棒（突固め手段）
５４０、６４０　ジャッキ（突固め手段、コーン指数計測手段）
６１０　コーン試験用サーボ（コーン指数計測手段）
６２０　コーン試験用ロードセル（コーン指数計測手段）
６３０　コーン（コーン指数計測手段）
６３２　ロッド（コーン指数計測手段）
７１０　液晶ディスプレイ
７２０　ＣＰＵ（コーン指数計測手段、工程把握手段）
７３０　キーボード
７４０　シーケンサ（工程把握手段）
７５０　情報記憶媒体（工程把握手段）
【図１】
2004108977.tif 000003
【図２】
2004108977.tif 000004
【図３】
2004108977.tif 000005
【図４】
2004108977.tif 000006
【図５】
2004108977.tif 000007
【図６】
2004108977.tif 000008
【図７】
2004108977.tif 000009
【図８】
2004108977.tif 000010
【図９】
2004108977.tif 000011
【図１０】
2004108977.tif 000012
【図１１】
2004108977.tif 000013
【図１２】
2004108977.tif 000014
【図１３】
2004108977.tif 000015
【図１４】
2004108977.tif 000016
【図１５】
2004108977.tif 000017
【図１６】
2004108977.tif 000018
【図１７】
2004108977.tif 000019
【図１８】
2004108977.tif 000020