(57)【要約】  【課題】取り込んだ不攪乱試料の進入量判定機構を備えた鉛直方向透水試験装置を提供する。【解決手段】  不攪乱試料を取り込む中管内の上端部近傍の位置へ通水構造の進入量判定機構を取り付けた進入量判定機構は、中管内に固定されたユニットパイプと、ユニットパイプに収容された上位のスペーサーと、上位のスペーサーとユニットパイプの上端部との間に設置された弾性体と、上位のスペーサーとの間に弾性体を介在させてユニットパイプの中に収容された、通水構造の底面を有する下位のスペーサーと、上位のスペーサーの変位を伝える変位伝達棒で作動されるタッチセンサーとで構成される。タッチセンサーは地上に設置した受信装置と信号ケーブルで接続される。【選択図】  【図１】
2005139862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤を掘削するために回転される外管と、前記外管を支持し回転力を伝達する管状の外管ロッドと、前記外管の内部に非回転状態に収納され不攪乱試料を取り込む中管と、前記中管を非回転状態に支持する管状の中管ロッドと、前記中管の内周面に沿って設置され中管に取り込んだ不攪乱試料と中管との間の水みちを塞ぐべく膨張され又は収縮が自在な内管とで構成された原位置地盤の鉛直方向透水試験装置において、
不攪乱試料を取り込む中管内の上端部近傍の位置へ通水構造の進入量判定機構を取り付けて成り、
進入量判定機構は、前記中管内に固定されたユニットパイプと、前記ユニットパイプの中に上下移動可能に収容された上位のスペーサーと、前記上位のスペーサーとユニットパイプの上端部との間に設置された弾性体と、前記上位のスペーサーとの間に弾性体を介在させて前記ユニットパイプの中へ上下移動可能に収容された、通水構造の底面を有する下位のスペーサーと、静止系部分に設置され前記上位のスペーサーの変位を伝える変位伝達棒で作動されるタッチセンサーとで構成され、
前記タッチセンサーは、地上に設置した受信装置と信号ケーブルで接続されていることを特徴とする、不攪乱試料の進入量判定機構を備えた鉛直方向透水試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、原位置地盤の鉛直方向の透水係数を求めるため使用される鉛直方向透水試験装置の技術分野に属し、更に云えば、取り込んだ不攪乱試料の進入量判定機構を備えた鉛直方向透水試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
構造物の建設において、地盤を構成する土、岩、コンクリート等の自然材料或いは人工材料の透水性を事前に調査することは、環境予測や施工時の安全性確保等に大変重要である。これら自然材料及び人工材料は、一般に粒径や材質の異なる物質で構成されており、内部に時折亀裂を含む不均質な材料である。このため建設地点の地下水の水路の現況を的確且つ精密に把握すると共に将来の変化を予測することが必要がある。
【０００３】
透水試験装置に関する従来技術として、下記の特許文献１、特許文献２及び特許文献３に開示された透水性試験装置は、主として水平方向の透水係数を測定する装置であり、原位置地盤の真正な鉛直方向の透水係数を計測することはできない。
【０００４】
【特許文献１】特許第３３８８１４４号公報
【特許文献２】特開平５−２３９８１８号公報
【特許文献３】特許第２７９６７４８号公報
【０００５】
本出願人は、原位置地盤の真正な鉛直方向の透水係数を求めるため鉛直方向透水試験装置を開発し既に特許出願した（特願２００３−３５４１９０）。図３は、前記鉛直方向透水試験装置の実施概要を示し、図４は同鉛直方向透水試験装置の主部１５の構造詳細を示したものである。この鉛直方向透水試験装置は、図３に示すように、予め掘削したボーリング孔２０の孔底２０ａから、主部１５を地盤中へ貫入して不攪乱試料Ｓを取り込み、そのまま原位置で鉛直方向透水試験を行い、地上のコンピュータで計測する構成である。主部１５は、図４に示すように、ボーリング孔２０の孔底２０ａの直下地盤を掘削するために回転される外管１２と、前記外管１２を支持して回転力を伝達する管状の外管ロッド１１と、前記外管１２の内部に非回転状態に収納され不攪乱試料Ｓを取り込む中管１３と、前記中管１３を非回転状態に支持する管状の中管ロッド１０と、前記中管１３の内周面に沿って設置され中管１３に取り込んだ不攪乱試料と中管１３との間の水みちを塞ぐべく膨張され又は収縮が自在な内管２２とで構成されている。
中管１３の中へ取り込まれた不攪乱試料Ｓは、内管２２を膨張させることで水みちが閉塞される。しかる後に揚水ポンプ２３を駆動して揚水を行い、不攪乱試料Ｓの上端と下端との間に水頭差（水圧差）を発生させると、不攪乱試料Ｓの内部に鉛直方向上向きの浸透流が発生する。前記揚水ポンプ２３の揚水量を測定し、不攪乱試料Ｓの上端及び下端位置の水圧を圧力センサー２４ａ、２４ｂで計測し、不攪乱試料Ｓの長さＬ及び直径Ｄとの関係を次式で演算することにより、真正な原位置地盤の鉛直透水係数を求めることができる。不圧帯水層には下記［数１］に示した（１）の式を、被圧帯水層には（２）の式を適用する。
【数１】
2005139862.tif 000003
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の鉛直方向透水試験装置を用いて透水係数を測定する場合、不攪乱試料Ｓの直径Ｄは内管２２の内径としておよそ正確に推定できるが、推定になじまない不攪乱試料Ｓの長さＬを正確に知る必要がある。即ち、上記の鉛直方向透水試験装置で取り込んだ試料の長さＬ（進入量）を正確に知ることはできず、およそ推定するしかないのが現状である。なぜなら、ボーリング孔２０の孔底２０ａには、掘り屑や泥等が堆積しており、真実の孔底位置は確認不可能である。したがって、不攪乱試料Ｓを内管２２内へどの程度の長さ採取できたかを知る術がない。地盤中へ主部１５を貫入させた長さ（深さ）は地上で知り得ても、内管２２内へ不攪乱試料Ｓが同じ長さ取り込まれていると断定できないからである。しかし、上記式（１）、（２）に占める試料の長さＬの意義から理解できるように、不攪乱試料Ｓの長さＬを正確に計測してはじめて正確な透水係数を求められることは明らかである。
【０００７】
本発明の目的は、鉛直方向透水試験装置の内管へ取り込んだ不攪乱試料の長さＬ（進入量）を正確に計測可能であり、正確な透水係数を求めることができるように不攪乱試料の進入量判定機構を備えた鉛直方向透水試験装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る不攪乱試料の進入量判定機構を備えた鉛直方向透水試験装置は、
地盤２０を掘削するために回転される外管１２と、前記外管１２を支持し回転力を伝達する管状の外管ロッド１１と、前記外管１２の内部に非回転状態に収納され不攪乱試料Ｓを取り込む中管１３と、前記中管１３を非回転状態に支持する管状の中管ロッド１０と、前記中管１３の内周面に沿って設置され中管１３に取り込んだ不攪乱試料Ｓと中管１３との間の水みちを塞ぐべく膨張され又は収縮が自在な内管２２とで構成された原位置地盤の鉛直方向透水試験装置において、
不攪乱試料Ｓを取り込む中管１３内の上端部近傍の位置へ通水構造の進入量判定機構１を取り付けて成り、
進入量判定機構１は、前記中管１３内に固定されたユニットパイプ２と、前記ユニットパイプ２の中に上下移動可能に収容された上位のスペーサー４と、前記上位のスペーサー４とユニットパイプ２の上端部との間に設置された弾性体７と、前記上位のスペーサー４との間に弾性体５を介在させて前記ユニットパイプ２の中へ上下移動可能に収容された、通水構造の底面を有する下位のスペーサー６と、静止系部分に設置され、前記上位のスペーサー４の変位を伝える変位伝達棒３で作動される上下変位を計測するタッチセンサー８とで構成され、
前記タッチセンサー８は、地上に設置した受信装置２１と信号ケーブル１４で接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る不攪乱試料の進入量判定機構を備えた鉛直方向透水試験装置によれば、不攪乱試料Ｓを取り込む中管１３内の上端部近傍の位置へ通水構造の進入量判定機構１を取り付けているので、中管１３（内管２２）内へ進入した不攪乱試料Ｓの上端が下位のスペーサー６の下端位置へ到達し、上下のスペーサー４、６の間に介在する二つの弾性体５、７を圧縮して上位のスペーサー４を所定量だけ上方へ変位させると、該上位のスペーサー４の変位にしたがい変位した変位伝達棒３がタッチセンサー８を作動させ、そのタッチ信号が信号ケーブル１４を通じて地上の受信装置２１へ送信されモニター表示される。その結果、不攪乱試料Ｓの長さＬは、既知量である、中管１３の長さＬ０から進入量判定機構の長さＬ１を差し引いた長さとして容易に且つ正確に求められる。よって透水係数を上記した式（１）、（２）の演算により正確に求めることができる。つまりボーリング孔２０の孔底２０ａに堆積する泥や掘り屑などは前記二つの弾性体５、７を圧縮する力がなく、これは不攪乱試料（地盤）とは認めない機構である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
不攪乱試料Ｓを取り込む中管１３内の上端部近傍の位置に通水構造の進入量判定機構１を取り付ける。進入量判定機構１は、中管１２内に固定されたユニットパイプ２と、ユニットパイプ２の中に上下移動可能に収容された上位のスペーサー４と、上位のスペーサー４とユニットパイプ２の上端部との間に設置された弾性体７と、上位のスペーサー４との間に弾性体５を介在させて、ユニットパイプ２の中へ上下移動可能に収容された、通水構造の底面を有する下位のスペーサー６と、静止系部分に設置され、前記上位のスペーサー４の変位を伝える変位伝達棒３で作動するタッチセンサー８とで構成され、タッチセンサー８は、地上に設置した受信装置２１と信号ケーブル１４で接続して実施する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、上述した図３及び図４の鉛直方向透水試験装置の主部１５へ進入量判定機構１を取り付けた実施例を示している。進入量判定機構１は、上記中管１３内に固定されたユニットパイプ２と、前記ユニットパイプ２の中に上下移動可能に収容され、圧縮用の弾性体７で押されている上位のスペーサー４と、前記上位のスペーサー４との間に圧縮用の弾性体５を介在させて、前記ユニットパイプ２の中へ上下移動可能に収容された、通水構造の底面を有する下位のスペーサー６と、静止系部分に設置され、前記上位のスペーサー４の変位を伝える変位伝達棒３で作動されるタッチセンサー８とで構成され、タッチセンサー８は、地上に設置した受信装置２１と信号ケーブル１４で接続されている。
【００１２】
ユニットパイプ２は、中管１３の内径よりも少し小さな外径で、上端にフランジ２６を有する円筒形状である。ユニットパイプ２のフランジ２６が中管１３のフランジ２５の下端へボルト１８で固定されている。ユニットパイプ２の下端部にはリブ１７（又はフランジ）が設けられており、これに下位のスペーサー６の下面が当たりその下限位置を規定される。
【００１３】
上位のスペーサ４は、ユニットパイプ２のフランジ２６を垂直に貫通させたガイドバー兼用の複数本のボルト３により吊り支持され、且つ上位のスペーサー４の上下移動を案内される。図１及び図２の場合は、選択した１本のボルト３の直上位置に、中管１３のフランジ２５を上下動可能に貫通してボルト３の上端に接触させた１本の変位伝達棒９が設置され、該変位伝達棒９の上昇変位により作動されるタッチセンサー８が、相対的に静止系とみなせる中管１３のフランジ２５の上面に設置されている。つまり上位のスペーサー４の上昇変位はボルト３を介して変位伝達棒９へ伝えられタッチセンサー８を作動させる。もっとも変位伝達棒９は、ボルト３が兼ねる構成で実施することもできる。
【００１４】
上位のスペーサー４は圧縮用の弾性体７によってボルト３の下降限度位置まで常時押し下げられている。同様に、下位のスペーサ６は、上下のスペーサ４と６の間に設置された圧縮用の弾性体５によって下面がリブ１７へ当たる位置まで常時押し下げられている。従って、上下のスペーサー４と６はそれぞれ、中管１３（内管２２）の中へ進入してきた不攪乱試料Ｓの上端が泥や堀り屑などの軟らかい物質でなく、真実の不攪乱状態の地盤で押され、前記二つの弾性体７、５の押し下げ力（圧縮力）に打ち勝った場合にはじめて、下位のスペーサー６を、更には上位のスペーサ４を上昇変位させる。こうして上位のスペーサー４の上昇変位が一定のストロークに達すると、それを伝える変位伝達棒９がタッチセンサー８に当たり作動させる。従って、不攪乱試料Ｓの上端が下位のスペーサー６の下端位置へ到達したこと、ひいては同試料Ｓの進入量が規定値Ｌになったことが判明する。つまり、進入量Ｌの判定が正確にできるのである。不攪乱試料Ｓの進入量Ｌは、中管１３の有効長さＬ０から進入量判定機構の長さＬ１を差し引いた長さとして容易に且つ正確に計測できるのである。
【００１５】
上記のようにして不攪乱試料Ｓの進入量Ｌを検知したタッチセンサー８は、そのタッチ信号を中管ロッド１０内に配線された信号ケーブル１４を通じて地上に設置している受信装置２１へ送信するので、使用者は警音又はモニター表示等により確認できる。受信装置２１には、パーソナルコンピュータが用いられる。
【００１６】
上記の通りでり、上下の弾性体７と５は、内管２２内へ進入してきた不攪乱試料Ｓの上端が、泥や堀り屑などではなく、真実の不攪乱地盤であることを確認可能なバネ定数に設定される。また下位のスペーサー６の下面は、進入してきた試料の上端を受け止めるのに適正な平面状態と広さに設計されている。
タッチセンサー８の設置場所は、上記中管１３のフランジ上面に限らない。変位伝達棒９或いはボルト３の上昇変位を確認可能な静止系部位（中管１３又はユニットパイプ２）を選択して設置される。
【実施例２】
【００１７】
図２に示す進入量判定装置１は、構成の大部分が上記図１の進入量判定機構と共通するが、上下のスペーサー４、６の形状が箱形ではなく、４は周辺にフランジを有する車輪形状、６は下向きのピストン形状であることを特徴とする。
【００１８】
以上に実施例を図面に基づいて説明したが、本発明は、図示の限りではない。その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計変更、応用のバリエーションの範囲を含むことを念のために言及する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る進入量判定機構を備えた鉛直方向透水試験装置の実施例１の主要部分を示した断面図である。
【図２】本発明に係る進入量判定機構を備えた鉛直方向透水試験装置の実施例２の主要部分を示した断面図である。
【図３】先に出願した原位置地盤の鉛直方向透水試験装置の構成概要を示した立面図である。
【図４】図３の試験装置の主要部分を示した断面図である。
【符号の説明】
【００２０】
１      進入量判定装置
２      ユニットパイプ
３      進入量伝達棒
４      上位のスペーサー
５、７  圧縮用バネ
６      下位のスペーサー
８      タッチセンサー
１０    中管ロッド
１１    外管ロッド
１２    外管
１３    中管
１４    信号ケーブル
２１    受信装置
２２    内管
【図１】
2005139862.tif 000004
【図２】
2005139862.tif 000005
【図３】
2005139862.tif 000006
【図４】
2005139862.tif 000007