全地連「技術フォーラム 2024」新潟【9【CO14】

全自動ボーリングマシンの開発－

ワイヤーライン用固定ピストンサンプラーの開発㈱クリステンセン・マイカイ－◯宮本哲臣 松熊晋也 三枝佳美㈱ワイビーエム

奈須徹夫 矢羽田祥貴 坂本士光

川崎地質㈱星野一永 原田克之 鵜飼康彦

1. はじめにあるサンプリングチューブは外径63.5mm、内径59.5mm と地質調査業界では、熟練オペレータの退職増加と新規なった。

入職者の減少が進んでおり、ボーリング技術伝承の問題

全自動ボーリングマシンでは、自動化のため1m ごとにと将来のオペレータ不足が危惧されている。これらの問削孔する形式をとってきた。したがって、サンプリング題解決のため全自動ボーリングマシンに用いる軟弱地盤においてもサンプリング長を1m とするため、サンプリン

1)削孔用ワイヤーラインツールスの開発を行ってきた 。
全自動ボーリングマシンを普及させていくためには固定ピストンサプラーが必要であるとの意見があり、ワイグチューブは、長さ1,114mm、採取長1,000mm とした。サンプリングチューブの諸元を表-1に示す。
表-1 サンプリングチューブの諸元

ヤーラインで用いる固定ピストンサンプラーを開発した。

2)

本報告では、現地盤での動作状況と、採取した粘性土について行った室内試験の結果について報告する。

2. ワイヤーライン用固定ピストンサンプラー
全自動ボーリングマシンの開発においては、ボーリン
グ削孔技術のうち、主に泥水管理を機械的に補完するこ

3. サンプリング試験とを目的としてワイヤーライン工法を採用した。したが今回開発したワイヤーライン用固定ピストンサンプラって、今回、開発した固定ピストンサンプラーもワイヤーの動作確認を行うため、佐賀県唐津市原の造成地にあーライン工法で用いる形式をとった。図-1にワイヤーラるワイビーエム社有地でサンプリング試験を実施した。

イン用固定ピストンサンプラーの概要図を示す。

図-2に事前のボーリング結果、図-3にサンプリング試験位置を示す。当該地
盤は、一級河川松浦川の氾濫原に位置し、均質なゆるい砂質土が厚く分布している。
◆ 事前調査ボーリング● シンウォールサンプリング

図-1 ワイヤーライン用固定ピストンサンプラーの概要図
ワイヤーライン工法を用いたサンプリングでは、削孔時のコアバーレル外管およびワイヤーラインロッドは孔内に残置して、コアバーレル内管（サンプラー）のみを交換する。今回、開発した固定ピストンサンプラーもワイヤーラインロッド内に自由落下して先端に装着する方式をとった。したがって、サンプラーの固定方法は従来のコアバーレル内管と同じラッチ機構を採用した。

図-2 事前のボーリング結果

図-3 サンプリング試験位置

サンプリングチューブの押し出しは削孔用ポンプを利サンプリング深度については、事前のボーリング結果用した水圧式サンプラーとして開発した。ポンプから圧から記事および N 値を参考に盛土直下の GL-1.6ｍ～2.6m送された削孔水が、サンプリングチューブヘッド部からの砂質シルトおよび GL-9.0m～10.0m のシルト質砂を採侵入してアッパーピストンが押し下げられ、アッパーピ取することにした。また、No.8では、GL-8.0m～9.0m の砂ストンにネジ固定されたサンプリングチューブが地盤におよびシルト質砂についても追加した。

押し込まれる構造となっている。本サンプラーは、アウワイヤーライン用固定ピストンサンプラーによるサンターチューブを含む三重管構造となるため、最も内側にプリング手順を図-4に示す。採取深度までノンコアツー

全地連「技術フォーラム 2024」新潟
ルスによる①削孔完了後、スイベルを切断し、ウインチ

表-2 サンプリング加圧水圧と採取長を用いて②インナー引上げを行う。その後、今回開発した③サンプラーを投入し、④スイベルを接続する。削孔用ポンプを用いて送水・加圧することでサンプリングチ
ューブを地盤に貫入させ、⑤試料を採取する。サンプリ
ングチューブ伸長を確認した後、⑥スイベルを切断し、ウインチで⑦サンプラーを引上げる。全自動ボーリングマシンは、ロータリー式のコア採取を目的として開発したことから、コア採取時の最適仕様でシステムおよび管図-5に採取深度ごとの一軸圧縮試験結果を示す。サン路の設定を行っていたため、送水圧のリミットは、ロープリングチューブの内径59.5mm に対して、供試体の直径タリー式のコア採取と同じ0.6MPa で計画した。また、送は50mm、高さは100mm とした。

水量は10L/min を目安とした。

盛土直下の GL-1.6～2.6m では、１試料をのぞき、一軸圧縮強さは、qu=55～65kN/m2、破壊ひずみは、6%程度であるが、明確なピークが見られない点では統一感がある。
下部の GL-9.0～10.0m については、一軸圧縮強さは平均 qu=47.42kN/m2、破壊ひずみは平均ε=2.72%でいずれの供試体もピークは明確であった。地層ごとには、概ね傾向が一致しており、試料採取による乱れの影響は明確には散見できなかった。

図-4 ワイヤーライン用固定ピストンサンプラーによるサンプリング手順
No.6、No.7とサンプリングを行ったが、いずれもサンプリング後の加圧水の排出が確認できず、送水圧が0.6MPa に達したため、サンプリングチューブの伸長が不十分のままサンプリングを中断して、サンプラーを引き上げた。サンプリングチューブ伸長不十分の原因が、加圧水圧不足によるものか、砂質土の粒度組成等によるものか判別できなかった。したがって、加圧水のリミット
図-5 採取深度ごとの一軸圧縮試験結果を上げて確認することにし、No.8の GL-8.0～9.0m および GL-9.0～10.0m については、プログラム設定の変更および管路部材の一部を取り替えて、リミットを1.2MPa としてサンプリングを行った。
また、土質区分を明確にするため、採取した試料に対して粒度試験を実施した。

5. まとめワイヤーライン用固定ピストンサンプラーを開発して下記の知見を得た。
①サンプラーの採取深度への設置が自由落下による装着およびウインチによる引き上げとなったことで、従来4. 採取試料の室内試験結果のロッドを使った方法に比べ、作業負荷が削減された。

表-2にサンプリング加圧水圧と採取長を列記した。粒

②サンプリングチューブの伸長については、今回試験を度試験からは、今回の採取試料は、一部を除けば、分類実施した地盤に対して加圧水圧が不十分であった。

上は砂質細粒土（FS）と細粒分質砂（SF）に区分される

今後、固定ピストンサンプラーに適した地盤で採取試ものの、概ね、砂分が40～50％付近に集中しており、類験を行い、適正な加圧水圧を求める必要がある。

似した材料であると判断できる。
追加した No.8の GL-8.0③一軸圧縮試験を行った結果、試料採取による乱れの影～9.0m は10%以上の礫分が含まれる礫まじり細粒分質砂響は明確には散見できなかった。

（SF-G）に区分された。
加圧水圧を1.2MPa にした2ケースについて、貫入・採《引用・参考文献》

取長は礫分が多い GL-8.0～9.0m の100cm に対して礫分が1) 奈須徹夫・他：全自動ボーリングマシンの開発 ―ワイヤ

少ない GL-9.0～10.0では66cm であり、粒度分布によるーラインを用いた軟弱地盤の削孔について －, 全地連貫入能力には明確な差異は見られなかった。今後、固定「技術フォーラム2020」Web，2020.9

ピストンサンプラーに適した地盤で採取試験を行い、適正な加圧水圧を求める必要がある。

2) 日本産業標準調査会審議：固定ピストンサンプラーによる土試料の採取方法 JIS A 1232,2023.3