説明

コアサンプリング装置

【課題】外管を回転させても、コアチューブが引きずられて回転することがなく、軟らかい地盤であっても硬い地盤であってもコアを乱さずに採取できるコアサンプリング装置を提供する。
【解決手段】掘削ビットを下端に有する外管と、外管に挿入され、上部が地上側に延長され、下部にコアを採取するコアチューブが取り付けられた内管と、地上に設置された地盤調査装置のスライドテーブルに装着され、内管の上部をつかんで回転しないように保持するグリップ機構と外管の上部をつかんで回転させる回転機構が設けられたドリルヘッドと、が備えられる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、地盤(土、岩)の試料を採取するコアサンプリング装置に関する。
【背景技術】
【0002】
地盤調査装置には、ロータリーパーカッションドリルが装備される。ロータリーパーカッションドリルには、掘削管に回転、打撃を加えるとともに、給進力を与えるスラスト機構が設けられており、硬い地盤でも効率よく掘り進むことができる。ロータリーパーカッションドリルを用いることで、地盤の硬さを表すN値を効率よく換算し算出できる。(特許文献1)(特許文献2)
【0003】
N値は、地盤の硬さを示す数値で、具体的には、重量63.5kgのハンマーを75cmの高さで自由落下させ、30cmの深さに達する回数と定義される。N値が50なら強固な地盤、N値が1桁(0〜9)なら軟らかい地盤などと判定される。このN値をロータリーパーカッションドリルの削孔指標(ロッドの給進力、回転トルク、打撃エネルギーなど)から換算して求めている。(特許文献2)
【0004】
詳細な土質分析を行なうには、N値の他にコアサンプルが必要となる。従来のロータリーパーカッションドリルを使用したコア採取は、掘削管の先端にワイヤライン接続のコアサンプラーを取り付け、回転、打撃、給進力を与えてコアを採取していた。このようなサンプリングは、硬い地盤では有効なものの軟らかい地盤では、コアサンプラーが外管の回転に引きずられて回転してしまい、コアを乱さずに採取することができないとの問題があった。
【0005】
図2は、従来のロータリーパーカッションドリルを使用したコアサンプラーの断面図(構成例1)である。(A)は使用状態でのコアサンプラーの断面図、(B)は外管の断面図、(C)はコアサンプラーのみの断面図である。(C)に示すように、コアサンプラー1は、採取したコアが収納されるコアチューブ15と、コアチューブヘッド15aと、ラッチ10からなる。ラッチ10は、ワイヤライン24の下端に設けられたオーバーショットアセンブリ25に嵌合される。(B)に示すように、外管9は下端に掘削ビット19が設けられる。(A)に示す状態でコアの採取が行なわれ、コアチューブ15にコアが採取されると、オーバーショットアセンブリ25をラッチ10に嵌合させ、コアサンプラー1を地上に引き揚げる。
【0006】
図2(A)に示すように、硬い地盤では、掘削ビット19が切り出した円筒状のコアは、底部が地盤から切り離されてはいないので、コアチューブ15に入っても回転しない。コアが切り離されるのはコアサンプラー1を地上に引き揚げる時である。一方、コアチューブ15は、外管9が掘削のため回転されると、一緒に回転することがある。このため、軟らかい地盤では、コアが乱れて採取されることになる。
【0007】
図3は、従来のロータリーパーカッションドリルを使用したコアサンプラーの断面図(構成例2)である。コアチューブ15の上部にピストン12を設けて、外管9の中にかけた水圧でコアチューブ15を押し下げるようにした。コアチューブ15を押し下げる時は、外管9には回転、打撃およびスラストを与えない。外管9に引きずられてコアチューブ15が回転することはないが、コアの採取がうまく行くのは、極めて軟らかい地盤に限られる。また、地盤の硬さに応じて、構成例1と構成例2のコアサンプラーを交換する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開平8−144257号公報 「コーン貫入試験機兼用穿孔機」
【特許文献2】特開平8−210075号公報 「地盤の削孔データを用いた地層の評価方法」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明の目的は、外管を回転させても、コアチューブが引きずられて回転することがなく、軟らかい地盤であっても硬い地盤であってもコアを乱さずに採取できるコアサンプリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明によるサンプリング装置は、掘削ビットを下端に有する外管と、前記外管に挿入され、上部が地上側に延長され、下部にコアを採取するコアチューブが取り付けられた内管と、地上に設置された地盤調査装置のスライドテーブルに装着され、前記内管の上部をつかんで回転しないように保持するグリップ機構と前記外管の上部をつかんで回転させる回転機構が設けられたドリルヘッドと、が備えられたものである。
【0011】
前記コアチューブは、コアチューブヘッドにバネで連結されることが好ましい。
【発明の効果】
【0012】
本発明によるコアサンプリング装置によれば、内管の上部を回転しないようにつかむグリップ機構を有するドリルヘッドを設けたので、外管を回転させてもコアチューブが回転することはない。そのため軟らかい地盤のコアを採取する場合でも乱れのないコアを採取できる。
【0013】
コアチューブをバネでコアチューブヘッドに連結したので、外管の底部から突出させたコアチューブの下端が硬い地盤では縮退され軟らかい地盤では突出するから、軟らかい地盤から硬い地盤まで地盤の硬さに適しており乱れのないコアを採取できる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明によるコアサンプリング装置の断面図である。(A)は全体構成の断面図であり、(B)は外管の断面図であり、(C)はコアチューブを有する内管の断面図である。(実施例1)
【図2】従来のロータリーパーカッションドリルを使用したコアサンプラーの断面図(構成例1)である。(A)は使用状態でのコアサンプラーの断面図、(B)は外管の断面図、(C)はコアサンプラーのみの断面図である。
【図3】従来のロータリーパーカッションドリルを使用したコアサンプラーの断面図(構成例2)である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、図面を参照して、本発明によるコアサンプリング装置を説明する。
【実施例】
【0016】
図1は、本発明によるコアサンプリング装置100の断面図である。(A)は全体構成の断面図であり、(B)は外管の断面図であり、(C)はコアチューブを有する内管の断面図である。図1(C)に示すように、内管8の上部は、地上側に延長されて、上端には注水口18と吊り下げリング17が設けられる。内管8の下部にコアチューブ15が設けられる。コアチューブ15はコアチューブヘッド15aを介して内管8に連結されている。図1(B)に示すように、外管9は、下端に掘削ビット19が設けられ、回転されてコアを切り出すために使用される。コアサンプリング装置100は、図1(C)に示すコアチューブ15を連結した内管8が外管9に挿入され、コアサンプリングに適したドリルヘッド7が設けられたものである。内管8の内部を流れる水は、コアチューブ15と外管9の間を通過して底部に到達し、掘削ビット19を冷却する。
【0017】
図1(A)に示すように、内管8と外管9の上端にコアチューブ15にコアを採取するための駆動力を与えるドリルヘッド7が設けられる。ドリルヘッド7は、外管9の上部をつかんで回転させる油圧モータおよび外管9をつかむチャックを含む回転機構7aと、内管8の上部をつかんで回転しないように保持するグリップ機構7bとを有する。ドリルヘッド7はスライドテーブル30に装着される。スライドテーブル30は、地盤調査装置(図示せず)の支柱に取り付けられ、油圧モータで駆動される無端チェーンによって矢印で示すように上下動する。外管9は、回転機構7aによって回転され、スライドテーブル30によって給進力が与えられる。
【0018】
図1(A)の引出円の中に示すように、コアチューブ15とコアチューブヘッド15aは、コイル状のバネ11で連結した。これにより、地盤が軟らかい場合はコアチューブ15が外管9の底部から突出(Gで示す)する。地盤が硬い場合は押し戻されてバネ11が縮みコアチューブ15が縮退(Gで示す)する。これによれば、軟らかい地盤ではコアチューブ15の下端が掘削ビット19から離れるので、掘削ビット19の回転で乱された部分の採取を防ぐことができる。
【0019】
地盤が硬い場合は、外管9を回転し外管9に給進力を加えて下降させると、コアチューブ15が地盤に押し戻されて縮退した状態となり、掘削ビット19で切り出されたコアがコアチューブ15内に採取される。所定の長さ下降したら、ドリルヘッド7の回転機構7aの回転を止め、外管の上部はつかまない状態とし、グリップ機構7bは内管8をつかんだ状態に保持し、スライドテーブル30を上方に引き揚げる。これによりコアチューブ15を地上に取り出して、採取したコアを回収できる。
【0020】
地盤が軟らかい場合は、外管9を回転し外管9に給進力を加えて下降させると、コアチューブ15が地盤から受ける力が弱いので、バネ11が縮まず、コアチューブ15が外管9の底部から突出した状態となり、掘削ビット19で切り出されるより早くコアがコアチューブ15内に採取される。所定の長さ下降したら、ドリルヘッド7の回転機構7aの回転を止め、外管の上部はつかまない状態とし、グリップ機構7bは内管8をつかんだ状態に保持し、スライドテーブル30を上方に引き揚げる。これによりコアチューブ15を地上に取り出して、採取したコアを回収できる。
【0021】
内管8が延長されて長い場合、内管8を地上に引き揚げるには、ドリルヘッド7のグリップ機構7bはつかみ換えが生じる。その時は、吊り下げリング17で内管8をその位置に保持する。そして、グリップ機構7bが内管8のより下側をつかむように移動する。
【0022】
このように、ドリルヘッド7に内管8に連結されたコアチューブ15を回転させないようするグリップ機構7bを設けたので、コアチューブ15が外管9の回転に引きずられて回転することがなく、コアの採取に乱れが生じない。内管8は外管9から上方に突き出すので、ドリルヘッド7に外管9に打撃を与える機構を設けることはできない。コアの採取は、硬い地盤では打撃を加えない分だけ時間がかかるが、回転と給進力によってコアのサンプリングは問題なく行える。また、硬い地盤から軟らかい地盤に変化しても、図2に示すサンプラーを図3に示すピストン型のサンプラーに交換する必要もない。
【産業上の利用可能性】
【0023】
本発明は、軟らかい地盤であっても硬い地盤であっても乱れのないコアを採取できるコアサンプリング装置として好適である。
【符号の説明】
【0024】
1 コアサンプラー
7 ドリルヘッド
7a 回転機構
7b グリップ機構
8 内管
9 外管
10 ラッチ
11 バネ
12 ピストン
15 コアチューブ
15a コアチューブヘッド
17 吊り下げリング
18 注水口
19 掘削ビット
20 コアキャッチャー
24 ワイヤライン
25 オーバーショットアセンブリ
30 スライドテーブル
100 コアサンプリング装置
G+ コアチューブが外管底部から突出した状態
G− コアチューブが外管底部内に縮退した状態


【特許請求の範囲】
【請求項1】
掘削ビットを下端に有する外管と、
前記外管に挿入され、上部が地上側に延長され、下部にコアを採取するコアチューブが取り付けられた内管と、
地上に設置された地盤調査装置のスライドテーブルに装着され、前記内管の上部をつかんで回転しないように保持するグリップ機構と前記外管の上部をつかんで回転させる回転機構が設けられたドリルヘッドと、が備えられることを特徴とするコアサンプリング装置。

【請求項2】
前記コアチューブは、コアチューブヘッドにバネで連結されることを特徴とする請求項1に記載のコアサンプリング装置。


【図1】
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【図2】
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【図3】
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