土壌試料の取り出し装置および取り出し方法
【課題】 土壌試料に対して圧縮力やせん断力による影響を与えることなく、土壌試料を取り出すことができる装置および方法を提供する。
【解決手段】 土壌試料の取り出し装置は、チューブ１０内に収容された土壌試料を取り出す装置である。この装置は、底面が一定曲率を有しチューブ１０の外周面と隣接するチューブ溝１１を備えた、チューブ１０を収容し固定するためのベース部材１２と、チューブ１０を切削するための切削部材１３と、切削部材１３をチューブ１０の長手方向へ滑動させるためのスライダ１４とを含む。
【解決手段】 土壌試料の取り出し装置は、チューブ１０内に収容された土壌試料を取り出す装置である。この装置は、底面が一定曲率を有しチューブ１０の外周面と隣接するチューブ溝１１を備えた、チューブ１０を収容し固定するためのベース部材１２と、チューブ１０を切削するための切削部材１３と、切削部材１３をチューブ１０の長手方向へ滑動させるためのスライダ１４とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボーリング採取した土壌試料をコアチューブから取り出す際、土壌試料に圧縮力やせん断力等を発生させないように取り出すことができる装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建物を建築する前には、地盤調査および地盤改良が行われる。この地盤調査において、また、地盤改良後の事後調査において、ボーリング調査が行われる。このボーリング調査では、原位置においてコアボーリングが行われ、室内試験において観察の上、土壌試料を取り出し、物性試験や力学試験として一軸圧縮強度試験や三軸圧縮試験が、また、液状化対策の改良効果確認として繰り返し三軸試験等が行われる。一般に、原位置から採取したコアチューブから土壌試料を取り出す場合、その土壌試料の押し出し装置として、油圧式のチューブ抜き取り装置や水平試料抜き取り装置が使用されている。
【０００３】
しかしながら、これらの２つの装置を用いて軟弱な試料を押し出す場合には、いずれもチューブ内の土壌試料に対して圧縮力を作用させることになり、その後で行われる透水試験等の物性試験や強度試験の結果に影響を与える可能性があり、この影響を無視することはできない。ここで、軟弱な試料とは、粘着力が小さい、あるいは比較的圧縮性の高い砂地盤や粘性土等の低強度の地盤、低強度に改良された地盤から採取した試料をいう。
【０００４】
例えば、試料円筒を土壌中に挿入し、試料円筒内に土壌試料を収容して採土し、試料押出円板を試料円筒の一端から押し込み、他端から土壌試料を押し出す方法および装置が提案されている（特許文献１参照）。この装置は、所定厚さの試料押出円板を複数用意し、試料押出円板を押し込んだ枚数により深度別に分別採取することができることを特徴としている。
【特許文献１】特開２００１−１２４６７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の技術では、一方から押し出して土壌試料を取り出す手段および方法しか提案されておらず、押し出しする際の圧縮や試料採取時における乱れの影響があるので、両端部を切り取って中央部のみが試験体として採用されている。
【０００６】
しかしながら、図１に示すように、押し出し板１を矢線Ａに示す方向へ移動させて押し出しする際、その中央部の土壌試料も圧縮力を受けるとともに、土壌試料２とチューブ３とが接触する面では摩擦を生じ、矢線Ａとは反対方向の矢線Ｂに示す方向にせん断力も作用する。このため、土壌試料２の押し出しがうまくいき、その形が崩れていないにしても、少なからず圧縮力やせん断力を受けており、取り出した土壌試料２の透水性や強度等を過小あるいは過大評価する可能性がある。
【０００７】
例えば、水分が多い軟弱な試料や柔らかい土壌試料は、圧縮により密になって強度が増加したり、また、強度をもつ試料であっても押し出しの際、チューブとの摩擦によってせん断力を受けると、土壌試料をうまく取り出すことができたとしても、その後の土壌試料の物性試験や強度試験を実施できない場合や強度が低くなってしまう場合がある。
【０００８】
押し出しする際には、土壌試料全体に対して圧縮力が作用しているのはもちろん、どの程度影響が土壌試料に残留しているか不明である。また、定量的に土壌試料に与えている影響も明らかにされていない。このように、従来の方法や装置は、土壌試料に対して圧縮力やせん断力による影響を与えるものであり、有効な取り出し方法や装置が普及していないのが現状である。
【０００９】
そこで、土壌試料に対して圧縮力やせん断力による影響を与えることなく、土壌試料を取り出すことができる装置および方法の提供が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、鋭意検討の結果、チューブ内に採取した土壌試料を無理に押し出しせず、チューブを２箇所同時に、かつチューブのみを切削することにより、土壌試料には一切の影響を与えることなく、取り出すことができることを見出した。
【００１１】
土壌試料にまでカッター等の切削部材が到達しないように、切削部材の突出量を調整することで、短時間に切削することができる。また、チューブを載せて固定するための専用溝、スペーサおよび固定治具によってチューブを固定した状態で、切削部材により切削することができるため、安定して切削することができる。
【００１２】
すなわち、本発明によれば、チューブ内に収容された土壌試料を取り出す装置であって、底面が一定曲率を有しチューブの外周面と隣接するチューブ溝を備えた、チューブを収容し固定するためのベース部材と、チューブを切削するための切削部材と、切削部材をチューブの長手方向へ滑動させるためのスライダとを含む、土壌試料の取り出し装置が提供される。
【００１３】
さらに、長手方向へのチューブの移動を抑止するためにチューブの両端に配置される押さえ部材をさらに備えることができる。また、チューブとその押さえ部材との間にチューブスペーサを用いて固定することもできる。
【００１４】
スライダは、レール溝を備える外側レールと、前記レール溝に嵌合して滑動する内側レールとを含むスライドレールであり、外側レールまたは内側レールの一方がチューブ溝に沿ってベース部材に取り付けられる。このスライドレールは、ベース部材の表面に対して垂直に延び、側面からチューブに向けて突出するように切削部材を配設する切削部材取り付け部を含み、切削部材取り付け部の底面に外側レールまたは内側レールの他方が取り付けられる。
【００１５】
スライダおよび切削部材はチューブを介して対向するように２つずつ設けられ、２つの切削部材取り付け部は互いに連結用テーブルにより連結されており、連結用テーブルに接合されたナットと、ナットの穴に挿通して延びるねじ軸と、ねじ軸のねじ溝とナットのねじ溝との間に配設される複数のボールと、ねじ軸の一端に取り付けられ、ねじ軸を一定方向に回転させるためのハンドルとを備えるボールねじをさらに含む。このボールねじを使用することで、２箇所同時に切削することができる。
【００１６】
本発明では、土壌試料の取り出し装置のほか、土壌試料の取り出し方法も提供することができる。この方法は、土壌試料が収容されたチューブを、ベース部材に設けられた底面が一定曲率を有しチューブの外周面と隣接するチューブ溝に収容し固定する段階と、チューブの一端においてチューブのみを切削するように切削部材の先端部の位置を調整する段階と、スライダにより切削部材をチューブの長手方向へ滑動させつつチューブを切削する段階とを含む。
【００１７】
この方法では、さらに、長手方向へのチューブの移動を抑止するためにチューブの両端に押さえ部材を配置する段階を含む。このとき、チューブとその押さえ部材との間にチューブスペーサを挿入して固定することができる。
【００１８】
切削部材の先端部の位置を調整する段階は、切削部材取り付け部の側面からの切削部材の突出量を調整する段階を含む。
【００１９】
チューブを切削する段階では、ハンドルを一定方向に回転させることにより、ナットをねじ軸の長手方向へ移動させ、２つの切削部材をチューブの長手方向へ滑動させつつチューブを２箇所同時に切削することができる。また、２箇所同時に切削した後、チューブを９０°回転させ、上記調整する段階と切削する段階を繰り返す段階を含むことができ、合計４箇所を切削することができる。これは、２箇所のみの切削では、チューブ内に収容された土壌試料がうまく取り出せない場合があるからである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の土壌試料の取り出し装置は、コアボーリングにより採取されたチューブ内の土壌試料に、一切の衝撃、振動、損傷および破損を与えることなく、その土壌試料をコア試験体として取り出すことができる。
【００２１】
一般の油圧式のチューブ抜き取り装置や水平試料抜き取り装置では土壌試料に直接、圧縮力が作用するが、本発明の装置および方法では、土壌試料に直接、圧縮力、せん断力、曲げ等が作用することはなく、容易かつ安全に試料を取り出すことができる。
【００２２】
また、スライダを備えることで、手作業でチューブを切削するのに比較して、チューブを安定かつ水平に切削することができ、短時間で、かつ正確に切削することができる。チューブの両端に押さえ部材を配置することで、長手方向へのチューブの移動を抑止し固定することができる。また、ボールねじを使用し、切削部材およびスライダを２つずつ設けることで、チューブを２箇所同時に切削することができ、効率的に土壌試料を取り出すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の土壌試料の取り出し装置および方法を、図面を参照して詳細に説明する。上述したように、建物を建築する場合、地盤調査を行い、土壌が汚染されている場合には土壌浄化が、また、地盤強度が不足する場合にはセメント等の固化材を注入して地盤改良が行われる。その後、その土壌が浄化されたか、あるいは所定の強度となったかを確認するために、事後調査が行われる。
【００２４】
この調査は、ボーリング装置を使用し、中空の円管であるコアチューブを回転させつつ土壌に挿入することにより、そのチューブ内に土壌を採取し、採取した土壌を試験用の試料として使用し、物性試験や力学試験を実施することにより行われる。その際、チューブから土壌試料を取り出さなければならないが、取り出し中に圧縮等されると、正確な物性や力学的特性を得ることができないため、なるべく圧縮力やせん断力を加えることなく、チューブから取り出さなければならない。本発明の土壌試料の取り出し装置は、こういった力を加えることなく、また、土壌試料を損傷することなく、チューブ内から容易に取り出すことができるため、正確な物性や力学的特性を得ることができる。
【００２５】
図２〜図４は、本発明の土壌試料の取り出し装置の構成例を示した図である。図２は、その平面図を、図３はその側面図を、図４はその正面図をそれぞれ示す。この装置は、チューブ１０内に収容された土壌試料に対し圧縮力やせん断力を加えることなく、土壌試料を損傷することなく、チューブ内から取り出す装置であり、底面が一定曲率を有しチューブ１０の外周面と隣接するチューブ溝１１を備えた、チューブ１０を収容し固定するためのベース部材１２と、チューブ１０を切削するための切削部材１３と、切削部材１３をチューブ１０の長手方向へ滑動させるためのスライダ１４とを含む。
【００２６】
図２〜図４では、長手方向へのチューブ１０の移動を抑止するために、チューブ１０の両端に配置される押さえ部材１５をさらに備えており、チューブ１０と押さえ部材１５との間にはチューブスペーサ１６を挟み込んでチューブ１０がその長手方向へ移動しないように固定している。ただし、図３に示す側面図では、チューブ溝１１の形状、切削部材１３の位置、押さえ部材１５の位置等を理解しやすくするために、チューブスペーサ１６が省略されている。
【００２７】
この装置では、切削部材１３によりチューブ１０を切削するため、チューブ１０は、切削部材１３によって容易に切削することができる材質でなければならない。このため、チューブ１０の材質はプラスチック樹脂が好ましい。なお、プラスチック樹脂であっても、土壌内に回転させつつ挿入し、その内部に土壌試料を採取することができなければならないことから、所定の強度を有していなければならない。したがって、硬質プラスチックが好ましく、その例としては、硬質ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート等を挙げることができる。
【００２８】
図２〜図４では、ベース部材１２は、板状のものとされ、木、セラミックス、プラスチック樹脂、鋼、ゴム等いかなる材質のものであってもよいが、プラスチック樹脂からなるチューブ１０が切削部材１３によって切削される際、チューブ１０が移動しないようにチューブ１０との間に摩擦抵抗を有する材質が好ましく、ゴム製のものが好ましい。ゴム製でなくても、上記木やセラミックスにゴムシートを貼り付けて作製したものをベース部材１２として用いることもできる。
【００２９】
切削部材１３は、先端部に向けてテーパが形成され先鋭とされたカッターとすることができる。カッターは、一方向にのみ切削可能なように片側のみに刃を有するものであっても、両方向に切削可能なように両側に刃を有するものであってもよい。また、スライダ１４は、レール溝を備える外側レールと、レール溝に嵌合して滑動する内側レールとを含むスライドレール１７とすることができる。この場合、外側レールまたは内側レールの一方が、チューブ溝１１から所定距離ほど離間し、チューブ溝１１と平行に、そのチューブ溝１１に沿ってベース部材１２に取り付けられる。
【００３０】
このスライドレール１７は、ベース部材１２の表面に対して垂直に延び、側面からチューブ１０に向けて突出するように切削部材１３を配設する切削部材取り付け部１８を備えている。この切削部材取り付け部１８の底面に、外側レールまたは内側レールの他方が取り付けられる。すなわち、ベース部材１２に取り付けられるレールが外側レールであれば、内側レールが、ベース部材１２に取り付けられるレールが内側レールであれば、外側レールが取り付けられる。これらの取り付けは、ねじ、接着剤等により行うことができる。
【００３１】
スライダ１４および切削部材１３は、チューブ１０を介して対向するように２つずつ設けられ、２つの切削部材取り付け部１８は互いに、鋼製の平板からなる連結用テーブル１９により連結されている。なお、これら２つの切削部材取り付け部１８は、その上面が連結用テーブル１９の一方の面の両端に取り付けられている。切削部材取り付け部１８は、切削部材１３であるカッターを、チューブ１０に向けて突出させたり、その反対に切削部材取り付け部１８内に収容したりして、その突出量を調整することができ、調整後のカッターを固定するための調整ねじ２０を備えている。この調整ねじ２０は、切削部材取り付け部１８に設けられたねじ切りされた穴に続いて、カッターに設けられた後述するピッチねじ穴へと螺合され、カッターを固定する。
【００３２】
また、この取り出し装置は、この連結用テーブル１９の他方の面の中央部に接合された鋼製のナット２１と、ナット２１の穴に挿通して延びる鋼製のねじ軸２２と、ねじ軸２２のねじ溝とナット２１のねじ溝との間に配設される鋼製の複数のボールと、ねじ軸２２の一端に取り付けられ、ねじ軸２２を一定方向に回転させるためのハンドル２３とを備えるボールねじ２４をさらに含む。これにより、ボールねじ２４を使用して、チューブ１０を２箇所同時に切削することができるようにされている。
【００３３】
スライダ１４は、上記のスライドレール１７を備える構成に限られるものではなく、チューブ１０に沿ってベース部材１２に設けられた長細い溝と切削部材取り付け部１８の底面に設けられた突出部とからなる構成や、チューブ１０に沿ってベース部材１２に設けられたレールと切削部材取り付け部１８の底面に設けられたそのレールを嵌合させる溝が形成されたローラとからなる構成等とすることもできる。
【００３４】
ボールねじ２４は、上記ナット２１、ねじ軸２２、ボールに加え、ボールを無限循環させるための循環部品が必要とされる。循環部品は、その循環方式によって分けられ、その方式には、チューブを設けてボールを循環させるチューブ方式、ナット２１の両端に取り付けるエンドキャップにボールをすくい上げ戻すための孔を設け、一方の孔からすくい上げたボールがナット２１の貫通孔を通して他方の孔へと導かれ、その他方の孔から戻されることによりボールを循環させるエンドキャップ方式、ナット２１内にボールが隣のねじ溝へ移動可能な空間、すなわちデフレクタ（こま）を設けてボールを循環させるコマ方式等を挙げることができる。
【００３５】
図２〜図４に例示した取り出し装置を使用して、チューブ１０内に採取した土壌試料を取り出す方法について詳細に説明する。まず、チューブ１０をチューブ溝１１に収容してベース部材１２に固定する。このベース部材１２は、底面が一定曲率を有しチューブ１０の外周面と隣接するチューブ溝１１を備えているため、チューブ１０をチューブ溝１１に嵌合した状態で収容し、チューブ１０の転がりを抑制して、ベース部材１２にチューブ１０を固定することができる。次に、チューブ１０の両端にチューブスペーサ１６を隣接させて配置し、その外側から押さえ部材１５で押さえて固定する。これにより、チューブ１０の長手方向への移動が抑止される。
【００３６】
その次に、チューブ１０の一方の端部において切削部材１３の突出量を調整する。一方の端部から他方の端部へ向けてチューブ１０を切削するためである。チューブ１０の肉厚は、約３〜４ｍｍであり、この肉厚に合わせて突出量を調整し、調整ねじ２０により固定することができる。このように調整することで、チューブ１０を一度で切削することができる。チューブ１０の肉厚が大きい場合や、チューブ内の土壌試料に損傷を与えないようにするために、一度に切削するのではなく、切削部材１３を少しずつ突出させ、数度に分けて切削することもできる。例えば、約１ｍｍずつ切削するように調整することができる。このように数度に分けて切削することで、土壌試料への損傷の危険性を回避することができ、土壌試料の表面に傷を付けることなくチューブ１０を切削することができる。
【００３７】
ベース部材１２の表面から切削部材１３までの高さは、チューブ溝１１にチューブ１０を収容したときの、ベース部材１２の平坦な表面から円形のチューブ１０の中心までの高さと同じになるように予め調整されている。切削部材取り付け部１８において切削部材１３を取り付ける位置の高さ調整を行えるようにし、この段階で、そのチューブ１０の中心と同じ高さになるように高さ調整を行うようにすることもできる。この場合も、調整ねじを使用し、高さ調整後の高さに切削部材１３を固定することができる。
【００３８】
この取り出し装置では、所定径で、所定長さのチューブ１０を使用することを想定している。例えば、チューブの直径は、約８６〜１２５ｍｍ（３〜５インチ管）で、その長さは、約１ｍである。多少の長さの相違は、チューブスペーサ１６により調整可能であるが、それ以上の長さのチューブや径の異なるチューブに対しては、ベース部材１２をチューブ１０のサイズに適合したものを使用することにより対応可能である。
【００３９】
切削部材１３の突出量を調整し、切削部材１３を固定した後、切削部材１３が取り付けられたスライダ１４を滑動させるために、ハンドル２３を一定方向へ回転させる。ハンドル２３には、ねじ軸２２が連続しており、ねじ軸２２の回転に伴ってそのねじ溝に収容されたボールが移動し、それに伴ってナット２１の位置をチューブ１０の長手方向へ移動させる。ナット２１は、連結用テーブル１９に溶接する等して接合されており、この連結用テーブル１９も移動し、それに伴ってスライダ１４も移動する。このようにして、スライダ１４の切削部材取り付け部１８に取り付けられた切削部材１３が移動し、チューブ１０を切削する。なお、チューブ１０は、チューブ１０の一方の端部から他方の端部へと切削される。図２〜図４に示す装置でチューブ１０の切削を行った場合、２つの切削部材１３がチューブ１０を介して対向するように配置されているため、チューブ１０を２箇所同時に切削することとなる。
【００４０】
ねじ軸２２のねじピッチは、切削に適切なピッチ量として決定される。チューブスペーサ１６は、チューブ１０の径よりも小さい幅を有するものである。したがって、チューブスペーサ１６が切削されることはなく、チューブ１０の一端から他端まで適切な速度で、かつ一度で切削することが可能である。
【００４１】
この取り出し装置では、ボールねじ２４を、ハンドル２３を手動で回転させることにより切削部材１３を移動させて切削したが、手動でなくても、駆動モータ等をねじ軸２２に連結し、駆動モータの回転数を制御することにより一定速度で切削部材１３を移動させ、チューブ１０を切削することもできる。また、駆動モータ等を、トルクカップリングを介してねじ軸２２に連結することで、過剰なトルクが発生した場合に、トルクカップリングにより装置の故障等のトラブルを回避することができる。
【００４２】
次に、一度で切削するのではなく、数回に分けて切削する場合について説明する。切削部材１３の突出量は、調整ねじ２０を螺合する切削部材１３に設けられたピッチねじ穴の位置により調整される。図５に示すように、切削部材１３には、複数のピッチねじ穴２５が設けられており、いずれか１つのピッチねじ穴２５に調整ねじ２０を螺合することにより、切削部材１３の突出量を調整するとともに切削部材１３を固定することができる。このピッチねじ穴２５は、例えば１ｍｍ間隔で設けることができる。切削部材１３を固定することができれば、調整ねじ２０でなくても、略円錐形のピン等であってもよい。
【００４３】
切削部材１３の突出量の調整の際、チューブ１０の肉厚が約３ｍｍである場合、まず、図５（ａ）に示すように、チューブ１０の中心へ向けて切削部材１３を突出させていき、切削部材１３の先端部とチューブ１０とが１ｍｍ程度重なり合う位置で止め、ピッチねじ穴２５に調整ねじ２０を螺合して切削部材１３を固定する。そして、ハンドル２３を手動で一定方向に回転させ、チューブ１０の長手方向の一端から他端へ向けて切削する。切削部材１３が他端まで切削した後、切削部材１３を取り外し、ハンドル２３を先の回転とは逆の方向へ回転させ、切削部材１３を、再びチューブ１０の一端にまで戻す。
【００４４】
その次に、図５（ｂ）に示すように、１つ外側のピッチねじ穴２５に調整ねじ２０を螺合して、切削部材１３の先端部とチューブ１０とが２ｍｍ程度重なり合う位置で止め、ピッチ穴２５に調整ねじ２０を螺合して切削部材１３を固定する。そして、ハンドル２３を手動で一定方向に回転させ、チューブ１０の長手方向の一端から他端へ向けて切削する。切削部材１３が他端まで切削した後、切削部材１３を取り外し、ハンドル２３を先の回転とは逆の方向へ回転させ、切削部材１３を、再びチューブ１０の一端にまで戻す。
【００４５】
さらに次に、図５（ｃ）に示すように、さらに１つ外側のピッチねじ穴２５に調整ねじ２０を螺合して、切削部材１３の先端部とチューブ１０とが３ｍｍ程度重なり合う位置で止め、ピッチ穴２５に調整ねじ２０を螺合して切削部材１３を固定する。そして、ハンドル２３を手動で一定方向に回転させ、チューブ１０の長手方向の一端から他端へ向けて切削する。
【００４６】
このように数回に分けて切削することで、内部の試験体となる土壌試料を損傷させることなく確実に取り出すことができる。切削部材１３は、対向して２つ設けられているため、このようにして切削することでチューブ１０を２つに切断することができる。切断されたチューブ１０の上側チューブを取り外し、チューブ１０を約１８０°回転させて下側チューブを取り外すことで、土壌試料を取り出すことができる。
【００４７】
この場合、上側チューブを取り外す際、土壌試料とその上側チューブとの間に空気を入れながら行われるが、上側チューブを少しずらしながら行わなければならない。しかしながら、これでは時間を要する。
【００４８】
チューブ１０内に収容された土壌試料の強度が充分にある場合は、上側チューブを取り外す際に多少の力が作用しても、その土壌試料への影響はほとんどないが、図６に示すように、その上側チューブ１０ａを取り外す際に矢線Ｃの方向へスライド等させると、その力がわずかであっても、矢線Ｄに示す方向にせん断力が土壌試料２７に作用するため、土壌試料２７の正確な物性や強度が得られなくなる可能性があるため、極力回避するほうが好ましい。
【００４９】
そこでまず、２箇所切削した後、チューブ１０を約９０°回転させ、さらに２箇所同時に切削し、合計４箇所切削する。このように細かく切削することで、土壌試料とチューブ１０との間に空気が入り込み易くなり、チューブ１０が土壌試料から外し易くなる。その結果、土壌試料に影響を与えることなく、その土壌試料を取り出すことができる。しかしながら、切削する数が多くなると、チューブ１０を切削するのが難しくなることから、３〜８箇所程度切削するのが好ましい。
【００５０】
まず、図７（ａ）に示すように、チューブ１０を介して対向する２つの切削部材１３で２箇所同時にチューブ１０の長手方向へと切断する。次に、チューブ１０を約９０°回転させて固定し、図７（ｂ）に示すように、チューブ１０を介して対向する２つの切削部材１３で２箇所同時にチューブ１０の長手方向へと切断する。このようにして、図７（ｃ）に示すように、約１／４のサイズのチューブ断片２６ａを、それほど力を入れることなく容易に取り外すことができる。同様にして、約１／４のサイズのチューブ断片２６ｂを取り外すことができる。その後、静かに土壌試料を約９０°回転させ、チューブ断片２６ｃを取り外し、さらに、静かに土壌試料を約９０°回転させ、チューブ断片２６ｄを取り外し、土壌試料が損傷することなく、圧縮力やせん断力を受けることなく取り出すことができる。
【００５１】
これまで図面に示した実施形態を参照して、本発明の土壌試料の取り出し装置および方法について詳細に説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、他の実施の形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。この装置および方法は、低強度の土壌試料に限らず、任意の強度の土壌試料に対しても適用することができ、チューブ１０は、２つあるいは４つといった偶数に限られるものではなく、３つ等の奇数に切削することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】従来のチューブ内に押し出し板を入れ、押し出し板を押し込んで土壌試料を取り出しているところを示した図。
【図２】本発明の土壌試料の取り出し装置の構成例を示した平面図。
【図３】本発明の土壌試料の取り出し装置の構成例を示した側面図。
【図４】本発明の土壌試料の取り出し装置の構成例を示した正面図。
【図５】切削部材の突出量を調整しているところを示した図。
【図６】上側チューブを取り外す際、土壌試料にせん断力が作用するところを示した図。
【図７】チューブを４箇所切削しているところを示した図。
【符号の説明】
【００５３】
１…押し出し板、２…土壌試料、３…チューブ、１０…チューブ、１１…チューブ溝、１２…ベース部材、１３…切削部材、１４…スライダ、１５…押さえ部材、１６…チューブスペーサ、１７…スライドレール、１８…切削部材取り付け部、１９…連結用テーブル、２０…調整ねじ、２１…ナット、２２…ねじ軸、２３…ハンドル、２４…ボールねじ、２５…ピッチねじ穴、２６ａ〜２６ｄ…チューブ断片、２７…土壌試料
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボーリング採取した土壌試料をコアチューブから取り出す際、土壌試料に圧縮力やせん断力等を発生させないように取り出すことができる装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建物を建築する前には、地盤調査および地盤改良が行われる。この地盤調査において、また、地盤改良後の事後調査において、ボーリング調査が行われる。このボーリング調査では、原位置においてコアボーリングが行われ、室内試験において観察の上、土壌試料を取り出し、物性試験や力学試験として一軸圧縮強度試験や三軸圧縮試験が、また、液状化対策の改良効果確認として繰り返し三軸試験等が行われる。一般に、原位置から採取したコアチューブから土壌試料を取り出す場合、その土壌試料の押し出し装置として、油圧式のチューブ抜き取り装置や水平試料抜き取り装置が使用されている。
【０００３】
しかしながら、これらの２つの装置を用いて軟弱な試料を押し出す場合には、いずれもチューブ内の土壌試料に対して圧縮力を作用させることになり、その後で行われる透水試験等の物性試験や強度試験の結果に影響を与える可能性があり、この影響を無視することはできない。ここで、軟弱な試料とは、粘着力が小さい、あるいは比較的圧縮性の高い砂地盤や粘性土等の低強度の地盤、低強度に改良された地盤から採取した試料をいう。
【０００４】
例えば、試料円筒を土壌中に挿入し、試料円筒内に土壌試料を収容して採土し、試料押出円板を試料円筒の一端から押し込み、他端から土壌試料を押し出す方法および装置が提案されている（特許文献１参照）。この装置は、所定厚さの試料押出円板を複数用意し、試料押出円板を押し込んだ枚数により深度別に分別採取することができることを特徴としている。
【特許文献１】特開２００１−１２４６７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の技術では、一方から押し出して土壌試料を取り出す手段および方法しか提案されておらず、押し出しする際の圧縮や試料採取時における乱れの影響があるので、両端部を切り取って中央部のみが試験体として採用されている。
【０００６】
しかしながら、図１に示すように、押し出し板１を矢線Ａに示す方向へ移動させて押し出しする際、その中央部の土壌試料も圧縮力を受けるとともに、土壌試料２とチューブ３とが接触する面では摩擦を生じ、矢線Ａとは反対方向の矢線Ｂに示す方向にせん断力も作用する。このため、土壌試料２の押し出しがうまくいき、その形が崩れていないにしても、少なからず圧縮力やせん断力を受けており、取り出した土壌試料２の透水性や強度等を過小あるいは過大評価する可能性がある。
【０００７】
例えば、水分が多い軟弱な試料や柔らかい土壌試料は、圧縮により密になって強度が増加したり、また、強度をもつ試料であっても押し出しの際、チューブとの摩擦によってせん断力を受けると、土壌試料をうまく取り出すことができたとしても、その後の土壌試料の物性試験や強度試験を実施できない場合や強度が低くなってしまう場合がある。
【０００８】
押し出しする際には、土壌試料全体に対して圧縮力が作用しているのはもちろん、どの程度影響が土壌試料に残留しているか不明である。また、定量的に土壌試料に与えている影響も明らかにされていない。このように、従来の方法や装置は、土壌試料に対して圧縮力やせん断力による影響を与えるものであり、有効な取り出し方法や装置が普及していないのが現状である。
【０００９】
そこで、土壌試料に対して圧縮力やせん断力による影響を与えることなく、土壌試料を取り出すことができる装置および方法の提供が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、鋭意検討の結果、チューブ内に採取した土壌試料を無理に押し出しせず、チューブを２箇所同時に、かつチューブのみを切削することにより、土壌試料には一切の影響を与えることなく、取り出すことができることを見出した。
【００１１】
土壌試料にまでカッター等の切削部材が到達しないように、切削部材の突出量を調整することで、短時間に切削することができる。また、チューブを載せて固定するための専用溝、スペーサおよび固定治具によってチューブを固定した状態で、切削部材により切削することができるため、安定して切削することができる。
【００１２】
すなわち、本発明によれば、チューブ内に収容された土壌試料を取り出す装置であって、底面が一定曲率を有しチューブの外周面と隣接するチューブ溝を備えた、チューブを収容し固定するためのベース部材と、チューブを切削するための切削部材と、切削部材をチューブの長手方向へ滑動させるためのスライダとを含む、土壌試料の取り出し装置が提供される。
【００１３】
さらに、長手方向へのチューブの移動を抑止するためにチューブの両端に配置される押さえ部材をさらに備えることができる。また、チューブとその押さえ部材との間にチューブスペーサを用いて固定することもできる。
【００１４】
スライダは、レール溝を備える外側レールと、前記レール溝に嵌合して滑動する内側レールとを含むスライドレールであり、外側レールまたは内側レールの一方がチューブ溝に沿ってベース部材に取り付けられる。このスライドレールは、ベース部材の表面に対して垂直に延び、側面からチューブに向けて突出するように切削部材を配設する切削部材取り付け部を含み、切削部材取り付け部の底面に外側レールまたは内側レールの他方が取り付けられる。
【００１５】
スライダおよび切削部材はチューブを介して対向するように２つずつ設けられ、２つの切削部材取り付け部は互いに連結用テーブルにより連結されており、連結用テーブルに接合されたナットと、ナットの穴に挿通して延びるねじ軸と、ねじ軸のねじ溝とナットのねじ溝との間に配設される複数のボールと、ねじ軸の一端に取り付けられ、ねじ軸を一定方向に回転させるためのハンドルとを備えるボールねじをさらに含む。このボールねじを使用することで、２箇所同時に切削することができる。
【００１６】
本発明では、土壌試料の取り出し装置のほか、土壌試料の取り出し方法も提供することができる。この方法は、土壌試料が収容されたチューブを、ベース部材に設けられた底面が一定曲率を有しチューブの外周面と隣接するチューブ溝に収容し固定する段階と、チューブの一端においてチューブのみを切削するように切削部材の先端部の位置を調整する段階と、スライダにより切削部材をチューブの長手方向へ滑動させつつチューブを切削する段階とを含む。
【００１７】
この方法では、さらに、長手方向へのチューブの移動を抑止するためにチューブの両端に押さえ部材を配置する段階を含む。このとき、チューブとその押さえ部材との間にチューブスペーサを挿入して固定することができる。
【００１８】
切削部材の先端部の位置を調整する段階は、切削部材取り付け部の側面からの切削部材の突出量を調整する段階を含む。
【００１９】
チューブを切削する段階では、ハンドルを一定方向に回転させることにより、ナットをねじ軸の長手方向へ移動させ、２つの切削部材をチューブの長手方向へ滑動させつつチューブを２箇所同時に切削することができる。また、２箇所同時に切削した後、チューブを９０°回転させ、上記調整する段階と切削する段階を繰り返す段階を含むことができ、合計４箇所を切削することができる。これは、２箇所のみの切削では、チューブ内に収容された土壌試料がうまく取り出せない場合があるからである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の土壌試料の取り出し装置は、コアボーリングにより採取されたチューブ内の土壌試料に、一切の衝撃、振動、損傷および破損を与えることなく、その土壌試料をコア試験体として取り出すことができる。
【００２１】
一般の油圧式のチューブ抜き取り装置や水平試料抜き取り装置では土壌試料に直接、圧縮力が作用するが、本発明の装置および方法では、土壌試料に直接、圧縮力、せん断力、曲げ等が作用することはなく、容易かつ安全に試料を取り出すことができる。
【００２２】
また、スライダを備えることで、手作業でチューブを切削するのに比較して、チューブを安定かつ水平に切削することができ、短時間で、かつ正確に切削することができる。チューブの両端に押さえ部材を配置することで、長手方向へのチューブの移動を抑止し固定することができる。また、ボールねじを使用し、切削部材およびスライダを２つずつ設けることで、チューブを２箇所同時に切削することができ、効率的に土壌試料を取り出すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の土壌試料の取り出し装置および方法を、図面を参照して詳細に説明する。上述したように、建物を建築する場合、地盤調査を行い、土壌が汚染されている場合には土壌浄化が、また、地盤強度が不足する場合にはセメント等の固化材を注入して地盤改良が行われる。その後、その土壌が浄化されたか、あるいは所定の強度となったかを確認するために、事後調査が行われる。
【００２４】
この調査は、ボーリング装置を使用し、中空の円管であるコアチューブを回転させつつ土壌に挿入することにより、そのチューブ内に土壌を採取し、採取した土壌を試験用の試料として使用し、物性試験や力学試験を実施することにより行われる。その際、チューブから土壌試料を取り出さなければならないが、取り出し中に圧縮等されると、正確な物性や力学的特性を得ることができないため、なるべく圧縮力やせん断力を加えることなく、チューブから取り出さなければならない。本発明の土壌試料の取り出し装置は、こういった力を加えることなく、また、土壌試料を損傷することなく、チューブ内から容易に取り出すことができるため、正確な物性や力学的特性を得ることができる。
【００２５】
図２〜図４は、本発明の土壌試料の取り出し装置の構成例を示した図である。図２は、その平面図を、図３はその側面図を、図４はその正面図をそれぞれ示す。この装置は、チューブ１０内に収容された土壌試料に対し圧縮力やせん断力を加えることなく、土壌試料を損傷することなく、チューブ内から取り出す装置であり、底面が一定曲率を有しチューブ１０の外周面と隣接するチューブ溝１１を備えた、チューブ１０を収容し固定するためのベース部材１２と、チューブ１０を切削するための切削部材１３と、切削部材１３をチューブ１０の長手方向へ滑動させるためのスライダ１４とを含む。
【００２６】
図２〜図４では、長手方向へのチューブ１０の移動を抑止するために、チューブ１０の両端に配置される押さえ部材１５をさらに備えており、チューブ１０と押さえ部材１５との間にはチューブスペーサ１６を挟み込んでチューブ１０がその長手方向へ移動しないように固定している。ただし、図３に示す側面図では、チューブ溝１１の形状、切削部材１３の位置、押さえ部材１５の位置等を理解しやすくするために、チューブスペーサ１６が省略されている。
【００２７】
この装置では、切削部材１３によりチューブ１０を切削するため、チューブ１０は、切削部材１３によって容易に切削することができる材質でなければならない。このため、チューブ１０の材質はプラスチック樹脂が好ましい。なお、プラスチック樹脂であっても、土壌内に回転させつつ挿入し、その内部に土壌試料を採取することができなければならないことから、所定の強度を有していなければならない。したがって、硬質プラスチックが好ましく、その例としては、硬質ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート等を挙げることができる。
【００２８】
図２〜図４では、ベース部材１２は、板状のものとされ、木、セラミックス、プラスチック樹脂、鋼、ゴム等いかなる材質のものであってもよいが、プラスチック樹脂からなるチューブ１０が切削部材１３によって切削される際、チューブ１０が移動しないようにチューブ１０との間に摩擦抵抗を有する材質が好ましく、ゴム製のものが好ましい。ゴム製でなくても、上記木やセラミックスにゴムシートを貼り付けて作製したものをベース部材１２として用いることもできる。
【００２９】
切削部材１３は、先端部に向けてテーパが形成され先鋭とされたカッターとすることができる。カッターは、一方向にのみ切削可能なように片側のみに刃を有するものであっても、両方向に切削可能なように両側に刃を有するものであってもよい。また、スライダ１４は、レール溝を備える外側レールと、レール溝に嵌合して滑動する内側レールとを含むスライドレール１７とすることができる。この場合、外側レールまたは内側レールの一方が、チューブ溝１１から所定距離ほど離間し、チューブ溝１１と平行に、そのチューブ溝１１に沿ってベース部材１２に取り付けられる。
【００３０】
このスライドレール１７は、ベース部材１２の表面に対して垂直に延び、側面からチューブ１０に向けて突出するように切削部材１３を配設する切削部材取り付け部１８を備えている。この切削部材取り付け部１８の底面に、外側レールまたは内側レールの他方が取り付けられる。すなわち、ベース部材１２に取り付けられるレールが外側レールであれば、内側レールが、ベース部材１２に取り付けられるレールが内側レールであれば、外側レールが取り付けられる。これらの取り付けは、ねじ、接着剤等により行うことができる。
【００３１】
スライダ１４および切削部材１３は、チューブ１０を介して対向するように２つずつ設けられ、２つの切削部材取り付け部１８は互いに、鋼製の平板からなる連結用テーブル１９により連結されている。なお、これら２つの切削部材取り付け部１８は、その上面が連結用テーブル１９の一方の面の両端に取り付けられている。切削部材取り付け部１８は、切削部材１３であるカッターを、チューブ１０に向けて突出させたり、その反対に切削部材取り付け部１８内に収容したりして、その突出量を調整することができ、調整後のカッターを固定するための調整ねじ２０を備えている。この調整ねじ２０は、切削部材取り付け部１８に設けられたねじ切りされた穴に続いて、カッターに設けられた後述するピッチねじ穴へと螺合され、カッターを固定する。
【００３２】
また、この取り出し装置は、この連結用テーブル１９の他方の面の中央部に接合された鋼製のナット２１と、ナット２１の穴に挿通して延びる鋼製のねじ軸２２と、ねじ軸２２のねじ溝とナット２１のねじ溝との間に配設される鋼製の複数のボールと、ねじ軸２２の一端に取り付けられ、ねじ軸２２を一定方向に回転させるためのハンドル２３とを備えるボールねじ２４をさらに含む。これにより、ボールねじ２４を使用して、チューブ１０を２箇所同時に切削することができるようにされている。
【００３３】
スライダ１４は、上記のスライドレール１７を備える構成に限られるものではなく、チューブ１０に沿ってベース部材１２に設けられた長細い溝と切削部材取り付け部１８の底面に設けられた突出部とからなる構成や、チューブ１０に沿ってベース部材１２に設けられたレールと切削部材取り付け部１８の底面に設けられたそのレールを嵌合させる溝が形成されたローラとからなる構成等とすることもできる。
【００３４】
ボールねじ２４は、上記ナット２１、ねじ軸２２、ボールに加え、ボールを無限循環させるための循環部品が必要とされる。循環部品は、その循環方式によって分けられ、その方式には、チューブを設けてボールを循環させるチューブ方式、ナット２１の両端に取り付けるエンドキャップにボールをすくい上げ戻すための孔を設け、一方の孔からすくい上げたボールがナット２１の貫通孔を通して他方の孔へと導かれ、その他方の孔から戻されることによりボールを循環させるエンドキャップ方式、ナット２１内にボールが隣のねじ溝へ移動可能な空間、すなわちデフレクタ（こま）を設けてボールを循環させるコマ方式等を挙げることができる。
【００３５】
図２〜図４に例示した取り出し装置を使用して、チューブ１０内に採取した土壌試料を取り出す方法について詳細に説明する。まず、チューブ１０をチューブ溝１１に収容してベース部材１２に固定する。このベース部材１２は、底面が一定曲率を有しチューブ１０の外周面と隣接するチューブ溝１１を備えているため、チューブ１０をチューブ溝１１に嵌合した状態で収容し、チューブ１０の転がりを抑制して、ベース部材１２にチューブ１０を固定することができる。次に、チューブ１０の両端にチューブスペーサ１６を隣接させて配置し、その外側から押さえ部材１５で押さえて固定する。これにより、チューブ１０の長手方向への移動が抑止される。
【００３６】
その次に、チューブ１０の一方の端部において切削部材１３の突出量を調整する。一方の端部から他方の端部へ向けてチューブ１０を切削するためである。チューブ１０の肉厚は、約３〜４ｍｍであり、この肉厚に合わせて突出量を調整し、調整ねじ２０により固定することができる。このように調整することで、チューブ１０を一度で切削することができる。チューブ１０の肉厚が大きい場合や、チューブ内の土壌試料に損傷を与えないようにするために、一度に切削するのではなく、切削部材１３を少しずつ突出させ、数度に分けて切削することもできる。例えば、約１ｍｍずつ切削するように調整することができる。このように数度に分けて切削することで、土壌試料への損傷の危険性を回避することができ、土壌試料の表面に傷を付けることなくチューブ１０を切削することができる。
【００３７】
ベース部材１２の表面から切削部材１３までの高さは、チューブ溝１１にチューブ１０を収容したときの、ベース部材１２の平坦な表面から円形のチューブ１０の中心までの高さと同じになるように予め調整されている。切削部材取り付け部１８において切削部材１３を取り付ける位置の高さ調整を行えるようにし、この段階で、そのチューブ１０の中心と同じ高さになるように高さ調整を行うようにすることもできる。この場合も、調整ねじを使用し、高さ調整後の高さに切削部材１３を固定することができる。
【００３８】
この取り出し装置では、所定径で、所定長さのチューブ１０を使用することを想定している。例えば、チューブの直径は、約８６〜１２５ｍｍ（３〜５インチ管）で、その長さは、約１ｍである。多少の長さの相違は、チューブスペーサ１６により調整可能であるが、それ以上の長さのチューブや径の異なるチューブに対しては、ベース部材１２をチューブ１０のサイズに適合したものを使用することにより対応可能である。
【００３９】
切削部材１３の突出量を調整し、切削部材１３を固定した後、切削部材１３が取り付けられたスライダ１４を滑動させるために、ハンドル２３を一定方向へ回転させる。ハンドル２３には、ねじ軸２２が連続しており、ねじ軸２２の回転に伴ってそのねじ溝に収容されたボールが移動し、それに伴ってナット２１の位置をチューブ１０の長手方向へ移動させる。ナット２１は、連結用テーブル１９に溶接する等して接合されており、この連結用テーブル１９も移動し、それに伴ってスライダ１４も移動する。このようにして、スライダ１４の切削部材取り付け部１８に取り付けられた切削部材１３が移動し、チューブ１０を切削する。なお、チューブ１０は、チューブ１０の一方の端部から他方の端部へと切削される。図２〜図４に示す装置でチューブ１０の切削を行った場合、２つの切削部材１３がチューブ１０を介して対向するように配置されているため、チューブ１０を２箇所同時に切削することとなる。
【００４０】
ねじ軸２２のねじピッチは、切削に適切なピッチ量として決定される。チューブスペーサ１６は、チューブ１０の径よりも小さい幅を有するものである。したがって、チューブスペーサ１６が切削されることはなく、チューブ１０の一端から他端まで適切な速度で、かつ一度で切削することが可能である。
【００４１】
この取り出し装置では、ボールねじ２４を、ハンドル２３を手動で回転させることにより切削部材１３を移動させて切削したが、手動でなくても、駆動モータ等をねじ軸２２に連結し、駆動モータの回転数を制御することにより一定速度で切削部材１３を移動させ、チューブ１０を切削することもできる。また、駆動モータ等を、トルクカップリングを介してねじ軸２２に連結することで、過剰なトルクが発生した場合に、トルクカップリングにより装置の故障等のトラブルを回避することができる。
【００４２】
次に、一度で切削するのではなく、数回に分けて切削する場合について説明する。切削部材１３の突出量は、調整ねじ２０を螺合する切削部材１３に設けられたピッチねじ穴の位置により調整される。図５に示すように、切削部材１３には、複数のピッチねじ穴２５が設けられており、いずれか１つのピッチねじ穴２５に調整ねじ２０を螺合することにより、切削部材１３の突出量を調整するとともに切削部材１３を固定することができる。このピッチねじ穴２５は、例えば１ｍｍ間隔で設けることができる。切削部材１３を固定することができれば、調整ねじ２０でなくても、略円錐形のピン等であってもよい。
【００４３】
切削部材１３の突出量の調整の際、チューブ１０の肉厚が約３ｍｍである場合、まず、図５（ａ）に示すように、チューブ１０の中心へ向けて切削部材１３を突出させていき、切削部材１３の先端部とチューブ１０とが１ｍｍ程度重なり合う位置で止め、ピッチねじ穴２５に調整ねじ２０を螺合して切削部材１３を固定する。そして、ハンドル２３を手動で一定方向に回転させ、チューブ１０の長手方向の一端から他端へ向けて切削する。切削部材１３が他端まで切削した後、切削部材１３を取り外し、ハンドル２３を先の回転とは逆の方向へ回転させ、切削部材１３を、再びチューブ１０の一端にまで戻す。
【００４４】
その次に、図５（ｂ）に示すように、１つ外側のピッチねじ穴２５に調整ねじ２０を螺合して、切削部材１３の先端部とチューブ１０とが２ｍｍ程度重なり合う位置で止め、ピッチ穴２５に調整ねじ２０を螺合して切削部材１３を固定する。そして、ハンドル２３を手動で一定方向に回転させ、チューブ１０の長手方向の一端から他端へ向けて切削する。切削部材１３が他端まで切削した後、切削部材１３を取り外し、ハンドル２３を先の回転とは逆の方向へ回転させ、切削部材１３を、再びチューブ１０の一端にまで戻す。
【００４５】
さらに次に、図５（ｃ）に示すように、さらに１つ外側のピッチねじ穴２５に調整ねじ２０を螺合して、切削部材１３の先端部とチューブ１０とが３ｍｍ程度重なり合う位置で止め、ピッチ穴２５に調整ねじ２０を螺合して切削部材１３を固定する。そして、ハンドル２３を手動で一定方向に回転させ、チューブ１０の長手方向の一端から他端へ向けて切削する。
【００４６】
このように数回に分けて切削することで、内部の試験体となる土壌試料を損傷させることなく確実に取り出すことができる。切削部材１３は、対向して２つ設けられているため、このようにして切削することでチューブ１０を２つに切断することができる。切断されたチューブ１０の上側チューブを取り外し、チューブ１０を約１８０°回転させて下側チューブを取り外すことで、土壌試料を取り出すことができる。
【００４７】
この場合、上側チューブを取り外す際、土壌試料とその上側チューブとの間に空気を入れながら行われるが、上側チューブを少しずらしながら行わなければならない。しかしながら、これでは時間を要する。
【００４８】
チューブ１０内に収容された土壌試料の強度が充分にある場合は、上側チューブを取り外す際に多少の力が作用しても、その土壌試料への影響はほとんどないが、図６に示すように、その上側チューブ１０ａを取り外す際に矢線Ｃの方向へスライド等させると、その力がわずかであっても、矢線Ｄに示す方向にせん断力が土壌試料２７に作用するため、土壌試料２７の正確な物性や強度が得られなくなる可能性があるため、極力回避するほうが好ましい。
【００４９】
そこでまず、２箇所切削した後、チューブ１０を約９０°回転させ、さらに２箇所同時に切削し、合計４箇所切削する。このように細かく切削することで、土壌試料とチューブ１０との間に空気が入り込み易くなり、チューブ１０が土壌試料から外し易くなる。その結果、土壌試料に影響を与えることなく、その土壌試料を取り出すことができる。しかしながら、切削する数が多くなると、チューブ１０を切削するのが難しくなることから、３〜８箇所程度切削するのが好ましい。
【００５０】
まず、図７（ａ）に示すように、チューブ１０を介して対向する２つの切削部材１３で２箇所同時にチューブ１０の長手方向へと切断する。次に、チューブ１０を約９０°回転させて固定し、図７（ｂ）に示すように、チューブ１０を介して対向する２つの切削部材１３で２箇所同時にチューブ１０の長手方向へと切断する。このようにして、図７（ｃ）に示すように、約１／４のサイズのチューブ断片２６ａを、それほど力を入れることなく容易に取り外すことができる。同様にして、約１／４のサイズのチューブ断片２６ｂを取り外すことができる。その後、静かに土壌試料を約９０°回転させ、チューブ断片２６ｃを取り外し、さらに、静かに土壌試料を約９０°回転させ、チューブ断片２６ｄを取り外し、土壌試料が損傷することなく、圧縮力やせん断力を受けることなく取り出すことができる。
【００５１】
これまで図面に示した実施形態を参照して、本発明の土壌試料の取り出し装置および方法について詳細に説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、他の実施の形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。この装置および方法は、低強度の土壌試料に限らず、任意の強度の土壌試料に対しても適用することができ、チューブ１０は、２つあるいは４つといった偶数に限られるものではなく、３つ等の奇数に切削することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】従来のチューブ内に押し出し板を入れ、押し出し板を押し込んで土壌試料を取り出しているところを示した図。
【図２】本発明の土壌試料の取り出し装置の構成例を示した平面図。
【図３】本発明の土壌試料の取り出し装置の構成例を示した側面図。
【図４】本発明の土壌試料の取り出し装置の構成例を示した正面図。
【図５】切削部材の突出量を調整しているところを示した図。
【図６】上側チューブを取り外す際、土壌試料にせん断力が作用するところを示した図。
【図７】チューブを４箇所切削しているところを示した図。
【符号の説明】
【００５３】
１…押し出し板、２…土壌試料、３…チューブ、１０…チューブ、１１…チューブ溝、１２…ベース部材、１３…切削部材、１４…スライダ、１５…押さえ部材、１６…チューブスペーサ、１７…スライドレール、１８…切削部材取り付け部、１９…連結用テーブル、２０…調整ねじ、２１…ナット、２２…ねじ軸、２３…ハンドル、２４…ボールねじ、２５…ピッチねじ穴、２６ａ〜２６ｄ…チューブ断片、２７…土壌試料
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チューブ内に収容された土壌試料を取り出すための装置であって、
底面が一定曲率を有し前記チューブの外周面と隣接するチューブ溝を備えた、前記チューブを収容し固定するためのベース部材と、
前記チューブを切削するための切削部材と、
前記切削部材を前記チューブの長手方向へ滑動させるためのスライダとを含む、土壌試料の取り出し装置。
【請求項２】
前記長手方向への前記チューブの移動を抑止するために、前記チューブの両端に配置される押さえ部材をさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記スライダは、レール溝を備える外側レールと、前記レール溝に嵌合して滑動する内側レールとを含むスライドレールであり、前記外側レールまたは前記内側レールの一方が前記チューブ溝に沿って前記ベース部材に取り付けられる、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記スライドレールは、前記ベース部材の表面に対して垂直に延び、側面から前記チューブに向けて突出するように前記切削部材を配設する切削部材取り付け部を含み、前記切削部材取り付け部の底面に前記外側レールまたは前記内側レールの他方が取り付けられる、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記スライダおよび前記切削部材は、前記チューブを介して対向するように２つずつ設けられ、２つの前記切削部材取り付け部は互いに連結用テーブルにより連結されており、
前記土壌試料の取り出し装置は、前記連結用テーブルに接合されたナットと、前記ナットの穴に挿通して延びるねじ軸と、前記ねじ軸のねじ溝と前記ナットのねじ溝との間に配設される複数のボールと、前記ねじ軸の一端に取り付けられ、前記ねじ軸を一定方向に回転させるためのハンドルとを備えるボールねじをさらに含み、
前記ボールねじを使用して、前記チューブを２箇所同時に切削する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
チューブ内に収容された土壌試料を取り出すための方法であって、
前記土壌試料が収容された前記チューブを、ベース部材に設けられた底面が一定曲率を有し前記チューブの外周面と隣接するチューブ溝に収容し固定する段階と、
前記チューブの一端において該チューブのみを切削するように切削部材の先端部の位置を調整する段階と、
スライダにより前記切削部材を前記チューブの長手方向へ滑動させつつ該チューブを切削する段階とを含む、方法。
【請求項７】
さらに、前記長手方向への前記チューブの移動を抑止するために該チューブの両端に押さえ部材を配置する段階を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記スライダは、レール溝を備える外側レールと、前記レール溝に嵌合して滑動する内側レールとを含むスライドレールであり、前記スライドレールは、前記ベース部材の表面に対して垂直に延び、側面から前記チューブに向けて突出するように前記切削部材を配設する切削部材取り付け部を含み、
前記切削部材の先端部の位置を調整する段階は、前記切削部材取り付け部の側面からの前記切削部材の突出量を調整する段階を含む、請求項６または７に記載の方法。
【請求項９】
前記スライダおよび前記切削部材は、前記チューブを介して対向するように２つずつ設けられ、２つの前記切削部材取り付け部は互いに連結用テーブルにより連結されており、前記連結用テーブルにはナットが接合され、前記ナットの穴にはねじ軸が挿通され、前記ねじ軸のねじ溝と前記ナットのねじ溝との間には複数のボールが配設され、前記ねじ軸の一端には該ねじ軸を一定方向に回転させるためのハンドルが設けられており、
前記チューブを切削する段階では、前記ハンドルを一定方向に回転させることにより、前記ナットを前記長手方向へ移動させ、それに伴って前記２つの切削部材を前記長手方向へ滑動させつつ前記チューブを２箇所同時に切削する、請求項６〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記２箇所同時に切削した後、前記チューブを９０°回転させ、前記調整する段階と前記切削する段階を繰り返す段階を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１】
チューブ内に収容された土壌試料を取り出すための装置であって、
底面が一定曲率を有し前記チューブの外周面と隣接するチューブ溝を備えた、前記チューブを収容し固定するためのベース部材と、
前記チューブを切削するための切削部材と、
前記切削部材を前記チューブの長手方向へ滑動させるためのスライダとを含む、土壌試料の取り出し装置。
【請求項２】
前記長手方向への前記チューブの移動を抑止するために、前記チューブの両端に配置される押さえ部材をさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記スライダは、レール溝を備える外側レールと、前記レール溝に嵌合して滑動する内側レールとを含むスライドレールであり、前記外側レールまたは前記内側レールの一方が前記チューブ溝に沿って前記ベース部材に取り付けられる、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記スライドレールは、前記ベース部材の表面に対して垂直に延び、側面から前記チューブに向けて突出するように前記切削部材を配設する切削部材取り付け部を含み、前記切削部材取り付け部の底面に前記外側レールまたは前記内側レールの他方が取り付けられる、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記スライダおよび前記切削部材は、前記チューブを介して対向するように２つずつ設けられ、２つの前記切削部材取り付け部は互いに連結用テーブルにより連結されており、
前記土壌試料の取り出し装置は、前記連結用テーブルに接合されたナットと、前記ナットの穴に挿通して延びるねじ軸と、前記ねじ軸のねじ溝と前記ナットのねじ溝との間に配設される複数のボールと、前記ねじ軸の一端に取り付けられ、前記ねじ軸を一定方向に回転させるためのハンドルとを備えるボールねじをさらに含み、
前記ボールねじを使用して、前記チューブを２箇所同時に切削する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
チューブ内に収容された土壌試料を取り出すための方法であって、
前記土壌試料が収容された前記チューブを、ベース部材に設けられた底面が一定曲率を有し前記チューブの外周面と隣接するチューブ溝に収容し固定する段階と、
前記チューブの一端において該チューブのみを切削するように切削部材の先端部の位置を調整する段階と、
スライダにより前記切削部材を前記チューブの長手方向へ滑動させつつ該チューブを切削する段階とを含む、方法。
【請求項７】
さらに、前記長手方向への前記チューブの移動を抑止するために該チューブの両端に押さえ部材を配置する段階を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記スライダは、レール溝を備える外側レールと、前記レール溝に嵌合して滑動する内側レールとを含むスライドレールであり、前記スライドレールは、前記ベース部材の表面に対して垂直に延び、側面から前記チューブに向けて突出するように前記切削部材を配設する切削部材取り付け部を含み、
前記切削部材の先端部の位置を調整する段階は、前記切削部材取り付け部の側面からの前記切削部材の突出量を調整する段階を含む、請求項６または７に記載の方法。
【請求項９】
前記スライダおよび前記切削部材は、前記チューブを介して対向するように２つずつ設けられ、２つの前記切削部材取り付け部は互いに連結用テーブルにより連結されており、前記連結用テーブルにはナットが接合され、前記ナットの穴にはねじ軸が挿通され、前記ねじ軸のねじ溝と前記ナットのねじ溝との間には複数のボールが配設され、前記ねじ軸の一端には該ねじ軸を一定方向に回転させるためのハンドルが設けられており、
前記チューブを切削する段階では、前記ハンドルを一定方向に回転させることにより、前記ナットを前記長手方向へ移動させ、それに伴って前記２つの切削部材を前記長手方向へ滑動させつつ前記チューブを２箇所同時に切削する、請求項６〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記２箇所同時に切削した後、前記チューブを９０°回転させ、前記調整する段階と前記切削する段階を繰り返す段階を含む、請求項９に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−２２８３８６（Ｐ２００９−２２８３８６Ａ）
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７８４６２（Ｐ２００８−７８４６２）
【出願日】平成２０年３月２５日（２００８．３．２５）
【出願人】（０００１９５９７１）西松建設株式会社 (329)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２５日（２００８．３．２５）
【出願人】（０００１９５９７１）西松建設株式会社 (329)
【Ｆターム（参考）】
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