地盤密度測定装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本願発明は、地盤の密度を測定する地盤密度測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】盛土工事においては、その完成時に要求される地盤の強度や荷重による変形・残留沈下等に関する機能持性を満足させるため、締め固めた地盤の密度を測定し、その締固め度を管理しながら工事を行うようになっている。
【０００３】その際、締め固めた地盤の密度を測定する方法としては、従来より「砂置換法」と呼ばれる最も単純な原理の方法が多く用いられている。この方法では、地盤に小径の穴を掘り、その掘り起こした土の体積および重量を正確に測定することによって地盤の密度を求めるようになっている。また近年においては、ＲＩ水分密度測定器を用いた地盤密度測定方法も用いられている。この方法では、放射線（ガンマ線）の土中での透過特性を利用して地盤の密度を測定するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来の測定方法においては、次のような問題がある。
【０００５】すなわち、上記砂置換法においては、測定作業から密度が得られるまでに早くても２４時間程度の時間が必要であり、一方、ＲＩ水分密度測定器を用いた方法を採用した場合においても、１５分から数１０分程度の時間は必要である。したがって、盛土の締固め度を広範囲にわたって測定しようとした場合には膨大な時間が必要となってしまう、という問題がある。
【０００６】このような問題は、盛土の締固め度の測定に限らず、地盤の密度を測定する場合一般において同様に生じ得る問題である。
【０００７】本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、短時間で正確に地盤の密度を測定することができる地盤密度測定装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本願発明は、重錘付コーンを地盤に落下貫入させてそのときの加速度を測定することにより地盤の密度の測定を行う装置を採用した上で、その具体的構成に工夫を施すことにより、上記目的達成を図るようにしたものである。
【０００９】すなわち、本願発明に係る地盤密度測定装置は、請求項１に記載したように、重錘付コーンを所定の高さから自由落下させて地盤に貫入させ、この地盤貫入時における上記重錘付コーンの加速度を測定することにより、上記地盤の密度を測定する装置であって、上記重錘付コーンと係脱可能に連結されたクランプ装置と、このクランプ装置を昇降させる第１昇降駆動装置と、上記クランプ装置の近傍において鉛直方向に延びる高さ設定部材と、この高さ設定部材を昇降させる第２昇降駆動装置と、上記第１および第２昇降駆動装置を支持する支持部材とを備えてなり、上記高さ設定部材を下降させて該高さ設定部材の下端部を上記地盤表面に当接させることにより落下基準位置を設定した後、該落下基準位置まで上記クランプ装置を下降させ、その後、該クランプ装置の上記重錘付コーンに対する係合を解除することにより該重錘付コーンを自由落下させるように構成されている、ことを特徴とするものである。
【００１０】上記「重錘付コーン」とは、上端部に重錘（おもり）が一体的に設けられた下向きのコーンを意味するものである。この「コーン」の形状は、当該重錘付コーンを上記所定の高さから自由落下させたときに地盤に貫入可能な尖端形状を有するものであれば、必ずしも円錐形状である必要はなく、例えば角錐形状等であってもよい。
【００１１】上記クランプ装置の上記重錘付コーンに対する係合の「解除」動作は、オペレータが上記クランプ装置を直接操作することにより行われるものであってもよいし、オペレータが遠隔スイッチを操作することによって行われるものであってもよいし、上記クランプ装置の上記落下基準位置への下降動作の完了と連動して自動的に行われるものであってもよい。
【００１２】
【発明の作用効果】上記構成に示すように、本願発明に係る地盤密度測定装置は、上記重錘付コーンを地盤に落下貫入させてそのときの加速度を測定するようになっているので、該加速度を解析することにより上記地盤の密度を短時間で正確に測定することが可能であるが、これを実現するためには上記重錘付コーンの落下高さを正確に設定する必要がある。
【００１３】この点、本願発明に係る地盤密度測定装置は、上記高さ設定部材を下降させてその下端部を上記地盤表面に当接させることにより落下基準位置を設定した後、該落下基準位置まで上記クランプ装置を下降させ、その後、該クランプ装置の上記重錘付コーンに対する係合を解除することにより該重錘付コーンを自由落下させるようになっているので、上記重錘付コーンの落下高さを正確に設定することができる。しかも、この落下高さ設定を極く短時間で行うことができる。
【００１４】したがって、本願発明によれば、短時間で正確に地盤の密度を測定することができる。
【００１５】ところで、上記重錘付コーンの自由落下による地盤貫入の後、該重錘付コーンおよび上記クランプ装置ならびに上記高さ設定部材を元の位置まで戻す作業が必要となる。この作業は、オペレータが手作業で行うようにしても比較的短時間で行うことが可能であり、この戻し作業時間を加味しても、地盤密度測定時間は、従来の測定方法を採用した場合に比して大幅に短縮されることとなるが、請求項２に記載したように、上記構成に加えて、上記重錘付コーンの自由落下による地盤貫入の後、上記クランプ装置を下降させて上記重錘付コーンに係合させた後、該クランプ装置を元の位置まで上昇させるとともに、上記高さ設定部材を元の位置まで上昇させる構成とすれば、より短時間で上記戻し作業を行うことができる。また、このような構成を採用することにより、上記重錘付コーンを持ち上げる力作業からオペレータを解放することができる。
【００１６】本願発明においては、上記重錘付コーンの落下高さを正確に設定するため、上記高さ設定部材の下端部を上記地盤表面に当接させて落下基準位置を設定するとともに該落下基準位置まで上記クランプ装置を下降させるようになっているが、その具体的構成として、請求項３に記載したように、上記高さ設定部材に上記落下基準位置設定用の突起部を設けるとともに、上記クランプ装置に、該クランプ装置が上記落下基準位置まで下降したとき上記突起部と接触して上記第１昇降駆動装置の駆動を停止させる高さ設定スイッチを設けるようにすれば、簡易な構成により上記重錘付コーンの落下高さを正確に設定することができる。
【００１７】また、上記構成において、請求項４に記載したように、上記クランプ装置および上記重錘付コーンの昇降をガイドするガイドレールを備えてなる構成とすれば、上記重錘付コーンの落下姿勢を安定させることができるので、その地盤貫入時における加速度の測定精度を一層高めることができ、また、加速度測定のための一連の動作を円滑に行うことができる。
【００１８】この場合において、請求項５に記載したように、上記１対のガイドレールを上記高さ設定部材と一体的に形成するようにすれば、これらガイドレールおよび高さ設定部材の強度を相互に高めることができ、これにより測定精度をより一層高めることができる。
【００１９】上記構成において、上記「支持部材」は、上記加速度測定の際に上記地盤に対して位置が固定されるように構成されたものであれば、その具体的構成は特に限定されるものではないが、請求項６に記載したように、上記地盤上を移動可能な移動手段に搭載された構成とすれば、地盤密度測定を複数の測定ポイントにおいて効率よく行うことができる。この場合において、上記「移動手段」は、上記地盤上を移動可能なものであれば、手動により移動する台車であってもよいし、走行駆動手段を備えた車両であってもよいし、この車両に牽引される被牽引車であってもよいし、遠隔操作により走行制御される車両であってもよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施形態について説明する。
【００２１】図１は、本願発明の一実施形態に係る地盤密度測定装置の全体構成を示す側面図であり、図２は、そのブロック図である。
【００２２】図１に示すように、この地盤密度測定装置１０は、盛土等の地盤２の密度（締固め度）を測定する車載型の装置であって、軽トラック１００（移動手段）の荷台後部に搭載された測定ユニット１２と、運転室に搭載されたコントロールボックス１４およびノートパソコン１６と、車体下部に搭載されたバッテリ電源１８とを備えてなっている。そして、上記測定ユニット１２の重錘付コーン２０を所定の高さから自由落下させて上記地盤２に貫入させ、この地盤貫入時における上記重錘付コーン２０の加速度を測定することにより、上記地盤２の密度を測定するようになっている。
【００２３】ここで、上記地盤密度測定装置１０の詳細構造について説明する前に、該地盤密度測定装置１０による地盤密度測定の原理について説明する。
【００２４】図６は、上記重錘付コーン２０が上記地盤２に貫入するときの深度と該地盤２の破壊面４との関係をモデル化して示す図である。
【００２５】同図において、上記重錘付コーン２０の貫入が進行するにつれて上記破壊面４は拡がるが、このとき上記重錘付コーン２０の貫入抵抗も該重錘付コーン２０の貫入が進行するに従って大きくなる。そして、上記重錘付コーン２０がさらに貫入すると、上記破壊面４は一定の大きさとなり、貫入抵抗は極限値となる。
【００２６】図７は、上記重錘付コーン２０の貫入深度と、その貫入抵抗との関係を示すグラフである。
【００２７】同図において、貫入深度の増大に伴って貫入抵抗が増大する部分ａは、上記地盤２の内部摩擦角に関係する性質を示しており、また、貫入抵抗が一定になる部分ｂは、上記地盤２の剪断抵抗に関係する性質を示している。そこで、上記部分ａの勾配（貫入抵抗の深度勾配）および上記部分ｂの値（貫入抵抗の極限値）を指標値として用いることにより、上記地盤２の密度の測定（締固め度の評価）を精度よく行うことが可能となる。
【００２８】なお、上記貫入抵抗は、地盤貫入時における上記重錘付コーン２０の加速度を測定することにより容易に算出することができる。
【００２９】すなわち、上記地盤貫入時における上記重錘付コーン２０の運動方程式は、ｍ（ｄ2ｘ／ｄｔ2）＋Ｒ＝０で表わされるが、上式において上記重錘付コーン２０の質量ｍは既知であるので、加速度（ｄ2ｘ／ｄｔ2）を測定することにより貫入抵抗Ｒを算出することができる。
【００３０】ところで、上記加速度測定の分解能は上記重錘付コーン２０の質量に依存し、また、上記重錘付コーン２０の貫入量は該重錘付コーン２０の質量およびその落下高さに依存するので、必要とする深度での貫入抵抗を精度よく測定するためには、上記重錘付コーン２０の質量およびその落下高さを、測定対象となる上記地盤２の土質に応じて適切な値に予め設定しておくことが肝要である。具体的には、例えば、上記重錘付コーン２０の質量については、数ｋｇ〜数１０ｋｇの範囲内における適切な値、上記重錘付コーン２０の落下高さについては数１０ｍｍ〜数１００ｍｍの範囲内における適切な値に設定されることとなる。
【００３１】次に、上記地盤密度測定装置１０の詳細構造について説明する。
【００３２】図２に示すように、上記バッテリ電源１８はＤＣ１２Ｖ電源であって、上記コントロールボックス１４への給電、およびＤＣ１２Ｖ／ＤＣ１９Ｖのインバータ２２を介して上記ノートパソコン１６への給電を行うようになっている。また、上記コントロールボックス１４は、上記加速度測定のための駆動制御信号を上記測定ユニット１２へ出力するようになっている。さらに、上記測定ユニット１２は、上記重錘付コーン２０に取り付けられた加速度計２４および上記駆動制御のための４つのリミットスイッチ２６、２８、３０、３２および着地センサ４８（これらについては後述する）の検出信号を上記コントロールボックス１４へ出力するようになっている。そして、上記ノートパソコン１６は、オペレータのキー入力操作等により上記加速度測定の測定条件設定値や該加速度測定の際の操作信号を上記コントロールボックス１４へ出力するとともに、該コントロールボックス１４を介して入力される加速度データの解析、記録および画面表示等を行うようになっている。
【００３３】図１に示すように、上記測定ユニット１２は、上記重錘付コーン２０と、この重錘付コーン２０と係脱可能に連結されたクランプ装置３４と、このクランプ装置３４を昇降させる第１昇降駆動装置３６と、上記クランプ装置３４の前方近傍において鉛直方向に延びる高さ設定部材３８と、この高さ設定部材３８を昇降させる第２昇降駆動装置４０と、上記第１および第２昇降駆動装置３６、４０を支持する支持部材４２と、上記クランプ装置３４および上記重錘付コーン２０の昇降をガイドする１対のガイドレール４４とを備えてなっている。
【００３４】図３は、上記測定ユニット１２を詳細に示す、図１の要部拡大図であり、図４は、そのIV方向矢視図である。
【００３５】これらの図に示すように、上記重錘付コーン２０は、下向き円錐状のコーン部２０ａと、このコーン部２０ａから上方へ延びる軸部２０ｂと、この軸部２０ｂの上端部に固定された重錘部２０ｃと、この重錘部２０ｃの両側部に設けられた１対のガイド支持部２０ｄと、上記重錘部２０ｃから上方へ延びる係合ピン２０ｅとを備えてなっている。上記各ガイド支持部２０ｄはリニアベアリングを内蔵しており、これにより上記重錘付コーン２０を上記１対のガイドレール４４に対して摺動抵抗なく昇降させ得るようになっている。上述した加速度計２４（図２参照）は、上記重錘部２０ｃに取り付けられている。
【００３６】上記クランプ装置３４は、ケーシング３４ａと、このケーシング３４ａ内の下端部近傍において１対の水平軸回りに回動可能に支持された１対のクランプレバー３４ｂと、このクランプレバー３４ｂの上方に位置するようにして上記ケーシング３４ａの上壁内面に取り付けられたソレノイド３４ｃと、その上壁外面に固定された吊り具３４ｄと、その両側壁外面に設けられた１対のガイド支持部３４ｅと、その後壁外面に固定された突片３４ｆとを備えてなっている。
【００３７】上記１対のクランプレバー３４ｂは、その上端部が互いに近づく方向へ回動するようスプリング付勢されており、上記ソレノイド３４ｃの出力ロッドに両側から当接するようになっている。また、これら１対のクランプレバー３４ｂは、その下端部において上記重錘付コーン２０の係合ピン２０ｅの上端部と係合し、該重錘付コーン２０を吊り下げた状態で支持するようになっている。しかしながら、上記ソレノイド３４ｃが励磁されてその出力ロッドが上方へ退避すると、上記１対のクランプレバー３４ｂが互いに近づく方向へ回動し、これにより該１対のクランプレバー３４ｂと上記係合ピン２０ｅとの係合が解除され、上記重錘付コーン２０が自然落下するようになっている。
【００３８】上記各ガイド支持部３４ｅの構成は、上記重錘付コーン２０の各ガイド支持部２０ｄの構成と同様である。
【００３９】上記支持部材４２は、上記軽トラック１００の荷台後部に載置固定されたフレーム４２ａと、このフレーム４２ａの後方側において該フレーム４２ａに固定されたフレーム４２ｂと、これら両フレーム４２ａ、４２ｂの上面に固定された天板４２ｃとを備えてなっている。そして、この支持部材４２の天板４２ｃ上に上記第１および第２昇降駆動装置３６、４０が取り付けられている。
【００４０】上記第１昇降駆動装置３６は、上記クランプ装置３４の吊り具３４ｄに連結されたワイヤ３６ａと、このワイヤ３６ａを巻き付ける昇降ドラム３６ｂと、この昇降ドラム３６ｂを回転駆動するモータユニット３６ｃと、これらを覆うカバー３６ｄとを備えてなっている。上記モータユニット３６ｃはモータおよび減速機構からなっている。
【００４１】上記高さ設定部材３８は、鉛直方向に延びるロッド３８ａと、このロッド３８ａの下端部にブラケット３８ｂを介して連結された着地用プレート３８ｃと、上記ロッド３８ａの中間位置に取り付けられた落下基準位置設定コマ３８ｄ（突起部）とを備えてなっている。そして、この高さ設定部材３８の着地用プレート３８ｃには、上記各ガイドレール４４の下端部が固定されており、また、上記着地用プレート３８ｃにおける上記ブラケット３８ｂの近傍部位には、吊り具３８ｅが固定されている。上記落下基準位置設定コマ３８ｄは、調整ネジ３８ｆにより上記ロッド３８ａに対して上下方向任意の位置で固定することができるようになっている。
【００４２】図１に示すように、上記高さ設定部材３８のロッド３８ａおよび上記各ガイドレール４４は、その上端部においてこれらを連結する連結プレート４６、その下端部において同じくこれらを連結する上記着地用プレート３８ｃに各々ボルト固定されており、これにより上記高さ設定部材３８と上記各ガイドレール４４とがフレーム構造として一体的に形成されるようになっている。そして、上記各ガイドレール４４は、上記支持部材４２のフレーム４２ｂに対して鉛直方向にスライド可能に支持されている。
【００４３】図３に示すように、上記第２昇降駆動装置４０は、上記高さ設定部材３８の吊り具３８ｅに連結されたワイヤ４０ａと、このワイヤ４０ａをガイドするガイドローラ４０ｂと、上記ワイヤ４０ａを巻き付ける昇降ドラム４０ｃと、この昇降ドラム４０ｃを回転駆動するモータユニット４０ｄと、これらを覆うカバー４０ｅとを備えてなっている。上記モータユニット４０ｄはモータおよび減速機構からなっている。
【００４４】上記加速度測定の際の駆動制御のための４つのリミットスイッチ２６、２８、３０、３２のうち、リミットスイッチ２６、２８は上記ケーシング３４ａの前壁外面および下壁外面に各々取り付けられており、リミットスイッチ３０は上記支持部材４２のフレーム４２ｂに取り付けられており、リミットスイッチ３２は上記支持部材４２のフレーム４２ａの後端面の下端部に取り付けられている。また、上記着地センサ４８は、上記高さ設定部材３８の着地用プレート３８ｃの下面に取り付けられている。
【００４５】図５は、上記地盤密度測定装置１０による地盤密度測定手順を説明する、上記測定ユニット１２の側面図である。
【００４６】まず、上記測定ユニット１２を同図（ａ）に示す測定待機位置に保持した状態で上記軽トラック１００を走行移動させ、これにより上記測定ユニット１２を上記地盤２の測定ポイントの上方位置にセットする。
【００４７】この状態で、オペレータが上記ノートパソコン１６に対して測定開始入力操作を行うと、同図（ｂ）に示すように、上記第２昇降駆動装置４０が駆動を開始して、上記高さ設定部材３８を下降させる。この下降により該高さ設定部材３８の着地用プレート３８ｃが上記地盤２の表面に当接すると、該着地用プレート３８ｃに取り付けられた着地センサ４８がオンになって上記第２昇降駆動装置４０の駆動が停止され、これにより落下基準位置が設定される。この落下基準位置は、後述するように上記重錘付コーン２０の落下高さを決定するものであって、上記高さ設定部材３８のロッド３８ａに対する上記落下基準位置設定コマ３８ｄの固定位置を調整することにより、予め所定の位置に設定しておく。
【００４８】上記着地センサ４８のオン動作に連動して、同図（ｃ）に示すように、上記第１昇降駆動装置３６が駆動を開始して、上記クランプ装置３４を下降させる。この下降により該クランプ装置３４に取り付けられたリミットスイッチ２６（高さ設定スイッチ）が上記落下基準位置設定コマ３８ｄに当接してオンになると、上記第１昇降駆動装置３６の駆動が停止され、これにより上記クランプ装置３４が上記落下基準位置にセットされる。この落下基準位置にセットされたとき、上記重錘付コーン２０のコーン部２０ａの下端点の上記地盤２の表面からの高さが、所定の落下高さｈに設定される。
【００４９】その後、オペレータが上記ノートパソコン１６に対して落下入力操作を行うと、上記クランプ装置３４のソレノイド３４ｃが励磁されて該クランプ装置３４のクランプレバー３４ｂと上記重錘付コーン２０の係合ピン２０ｅとの係合が解除され、これにより同図（ｄ）に示すように、上記重錘付コーン２０が自然落下し、そのコーン部２０ａが上記地盤２に貫入する。その際、上記加速度計２４により上記重錘付コーン２０の地盤貫入時における加速度が測定され、その測定データが上記コントロールボックス１４へ出力される。そして、この測定データは、プレトリガ方式により自動的に上記ノートパソコン１６に取り込まれ、該ノートパソコン１６において指標演算結果を画面に表示するとともに測定結果をメモリに記録する。この測定データ処理は極く短時間で行われる。
【００５０】上記測定データ処理が完了すると、同図（ｅ）に示すように、上記第１昇降駆動装置３６が再度駆動を開始して、上記クランプ装置３４を、その下面に取り付けられた上記リミットスイッチ２８が上記重錘付コーン２０の上面に当接してオンになる位置まで下降させる。その際、上記重錘付コーン２０の係合ピン２０ｅが上記クランプ装置３４の１対のクランプレバー３４ｂの間に挿入され、これら両クランプレバー３４ｂをスプリング付勢力に抗して回動させ、該両クランプレバー３４ｂと係合する。
【００５１】そして、上記リミットスイッチ２８のオン動作に連動して、同図（ｆ）に示すように、上記第１昇降駆動装置３６が逆方向に駆動を開始して、上記クランプ装置３４を上記重錘付コーン２０と共に、該クランプ装置３４の後面に取り付けられた突片３４ｆが上記支持部材４２のフレーム４２ｂに取り付けられたリミットスイッチ３０に当接してこれをオンにする位置まで上昇させる。
【００５２】さらに、上記リミットスイッチ３０のオン動作に連動して、同図（ｇ）に示すように、上記第２昇降駆動装置４０が逆方向に駆動を開始して、上記高さ設定部材３８を上記１対のガイドレール４４と共に、該高さ設定部材３８の着地用プレート３８ｃの前端部が上記支持部材４２のフレーム４２ａに取り付けられたリミットスイッチ３２に当接してこれをオンにする位置まで上昇させ、上記測定ユニット１２を同図（ａ）に示す元の測定待機位置に戻す。
【００５３】以上の一連の動作により、上記測定ポイントにおける地盤密度測定が完了する。
【００５４】その後、上記軽トラック１００を走行移動させて上記測定ユニット１２を上記地盤２の次の測定ポイントの上方位置にセットすれば、上記と同様にして地盤密度測定を行うことができる。
【００５５】なお、上記地盤密度測定動作は、上記コントロールボックス１４のスイッチボタン１４ａを押すことによっても、その一動作毎に順次行うことができるようになっている。
【００５６】以上詳述したように、本実施形態に係る地盤密度測定装置１０は、上記重錘付コーン２０を上記地盤２に落下貫入させてそのときの加速度を測定し、その加速度を解析して上記地盤２の密度を測定するようになっているが、その加速度測定のための具体的構成として、上記高さ設定部材３８を下降させてその下端部を上記地盤２の表面に当接させることにより落下基準位置を設定した後、該落下基準位置まで上記クランプ装置３４を下降させ、その後、該クランプ装置３４の上記重錘付コーン２０に対する係合を解除することにより該重錘付コーン２０を自由落下させるようになっているので、上記重錘付コーン２０の落下高さｈを正確に設定することができる。しかも、この落下高さ設定を極く短時間で行うことができる。
【００５７】さらに、上記地盤密度測定装置１０は、上記重錘付コーン２０の自由落下による地盤貫入の後、上記クランプ装置３４を下降させて上記重錘付コーン２０に係合させた後、該クランプ装置３４を元の位置まで上昇させるとともに、上記高さ設定部材３８を元の位置まで上昇させるようになっているので、上記重錘付コーン２０、上記クランプ装置３４および上記高さ設定部材３８を元の位置まで戻す作業を極く短時間で行うことができる。また、上記重錘付コーン２０を持ち上げる力作業からオペレータを解放することができる。
【００５８】本実施形態によれば、１〜２分程度の僅かな時間で正確に地盤の密度を測定することができる。なお、上記戻し作業を仮に手作業で行うとした場合においても、全体の測定所要時間を数分程度に抑えることができる。
【００５９】また、本実施形態においては、上記高さ設定部材３８に上記落下基準位置設定コマ３８ｄと上記クランプ装置３４のリミットスイッチ２６との接触により、上記重錘付コーン２０の落下高さｈを設定するようになっているので、簡易な構成により上記落下高さｈを正確に設定することができる。
【００６０】さらに、本実施形態においては、上記１対のガイドレール４４により上記クランプ装置３４および上記重錘付コーン２０の昇降がガイドされるようになっているので、上記重錘付コーン２０の落下姿勢を安定させることができ、これにより該重錘付コーン２０の地盤貫入時における加速度の測定精度を一層高めることができるとともに、加速度測定のための一連の動作を円滑に行うことができる。しかも、上記１対のガイドレール４４は上記高さ設定部材３８とフレーム状に一体的に形成されているので、これら両ガイドレール４４および高さ設定部材３８の強度を相互に高めることができ、これにより測定精度をより一層高めることができる。
【００６１】また、本実施形態に係る地盤密度測定装置１０は、上記軽トラック１００に搭載されているので、該軽トラック１００を適宜走行移動させることにより、上記地盤密度測定を上記地盤２の複数の測定ポイントに対して効率よく行うことができる。
【００６２】上記実施形態においては、上記重錘付コーン２０の落下が、上記ノートパソコン１６に対するオペレータの落下入力操作により行われるようになっているが、上記リミットスイッチ２６の上記落下基準位置設定コマ３８ｄへの当接によるオン動作に連動して自動的に落下する構成とすることも可能である。
【００６３】また、上記実施形態においては、上記落下基準位置設定コマ３８ｄの上記ロッド３８ａに対する固定位置を上記調整ネジ３８ｆにより調整するようになっているが、上記コントロールボックス１４からの遠隔操作により調整することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願第１の発明の一実施形態に係る地盤密度測定装置の全体構成を示す側面図
【図２】上記地盤密度測定装置の全体構成を示すブロック図
【図３】上記地盤密度測定装置の測定ユニットを詳細に示す、図１の要部拡大図
【図４】図３のIV方向矢視図
【図５】上記地盤密度測定装置による地盤密度測定手順を説明する、上記測定ユニットの側面図
【図６】上記測定ユニットの重錘付コーンが地盤に貫入するときの深度と該地盤の破壊面との関係をモデル化して示す図
【図７】上記重錘付コーンの貫入深度とその貫入抵抗との関係を示すグラフ
【符号の説明】
２ 地盤
４ 破壊面
１０ 地盤密度測定装置
１２ 測定ユニット
１４ コントロールボックス
１４ａ スイッチボタン
１６ ノートパソコン
１８ バッテリ電源
２０ 重錘付コーン
２０ａ コーン部
２０ｂ 軸部
２０ｃ 重錘部
２０ｄ ガイド支持部
２０ｅ 係合ピン
２２ インバータ
２４ 加速度計
２６ リミットスイッチ（高さ設定スイッチ）
２８、３０、３２ リミットスイッチ
３４ クランプ装置
３４ａ ケーシング
３４ｂ クランプレバー
３４ｃ ソレノイド
３４ｄ 吊り具
３４ｅ ガイド支持部
３４ｆ 突片
３６ 第１昇降駆動装置
３６ａ ワイヤ
３６ｂ 昇降ドラム
３６ｃ モータユニット
３６ｄ カバー
３８ 高さ設定部材
３８ａ ロッド
３８ｂ ブラケット
３８ｃ 着地用プレート
３８ｄ 落下基準位置設定コマ（突起部）
３８ｅ 吊り具
３８ｆ 調整ネジ
４０ 第２昇降駆動装置
４０ａ ワイヤ
４０ｂ ガイドローラ
４０ｃ 昇降ドラム
４０ｄ モータユニット
４０ｅ カバー
４２ 支持部材
４２ａ、４２ｂ フレーム
４２ｃ 天板
４４ ガイドレール
４６ 連結プレート
４８ 着地センサ
１００ 軽トラック（移動手段）
【０００１】
【産業上の利用分野】本願発明は、地盤の密度を測定する地盤密度測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】盛土工事においては、その完成時に要求される地盤の強度や荷重による変形・残留沈下等に関する機能持性を満足させるため、締め固めた地盤の密度を測定し、その締固め度を管理しながら工事を行うようになっている。
【０００３】その際、締め固めた地盤の密度を測定する方法としては、従来より「砂置換法」と呼ばれる最も単純な原理の方法が多く用いられている。この方法では、地盤に小径の穴を掘り、その掘り起こした土の体積および重量を正確に測定することによって地盤の密度を求めるようになっている。また近年においては、ＲＩ水分密度測定器を用いた地盤密度測定方法も用いられている。この方法では、放射線（ガンマ線）の土中での透過特性を利用して地盤の密度を測定するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来の測定方法においては、次のような問題がある。
【０００５】すなわち、上記砂置換法においては、測定作業から密度が得られるまでに早くても２４時間程度の時間が必要であり、一方、ＲＩ水分密度測定器を用いた方法を採用した場合においても、１５分から数１０分程度の時間は必要である。したがって、盛土の締固め度を広範囲にわたって測定しようとした場合には膨大な時間が必要となってしまう、という問題がある。
【０００６】このような問題は、盛土の締固め度の測定に限らず、地盤の密度を測定する場合一般において同様に生じ得る問題である。
【０００７】本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、短時間で正確に地盤の密度を測定することができる地盤密度測定装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本願発明は、重錘付コーンを地盤に落下貫入させてそのときの加速度を測定することにより地盤の密度の測定を行う装置を採用した上で、その具体的構成に工夫を施すことにより、上記目的達成を図るようにしたものである。
【０００９】すなわち、本願発明に係る地盤密度測定装置は、請求項１に記載したように、重錘付コーンを所定の高さから自由落下させて地盤に貫入させ、この地盤貫入時における上記重錘付コーンの加速度を測定することにより、上記地盤の密度を測定する装置であって、上記重錘付コーンと係脱可能に連結されたクランプ装置と、このクランプ装置を昇降させる第１昇降駆動装置と、上記クランプ装置の近傍において鉛直方向に延びる高さ設定部材と、この高さ設定部材を昇降させる第２昇降駆動装置と、上記第１および第２昇降駆動装置を支持する支持部材とを備えてなり、上記高さ設定部材を下降させて該高さ設定部材の下端部を上記地盤表面に当接させることにより落下基準位置を設定した後、該落下基準位置まで上記クランプ装置を下降させ、その後、該クランプ装置の上記重錘付コーンに対する係合を解除することにより該重錘付コーンを自由落下させるように構成されている、ことを特徴とするものである。
【００１０】上記「重錘付コーン」とは、上端部に重錘（おもり）が一体的に設けられた下向きのコーンを意味するものである。この「コーン」の形状は、当該重錘付コーンを上記所定の高さから自由落下させたときに地盤に貫入可能な尖端形状を有するものであれば、必ずしも円錐形状である必要はなく、例えば角錐形状等であってもよい。
【００１１】上記クランプ装置の上記重錘付コーンに対する係合の「解除」動作は、オペレータが上記クランプ装置を直接操作することにより行われるものであってもよいし、オペレータが遠隔スイッチを操作することによって行われるものであってもよいし、上記クランプ装置の上記落下基準位置への下降動作の完了と連動して自動的に行われるものであってもよい。
【００１２】
【発明の作用効果】上記構成に示すように、本願発明に係る地盤密度測定装置は、上記重錘付コーンを地盤に落下貫入させてそのときの加速度を測定するようになっているので、該加速度を解析することにより上記地盤の密度を短時間で正確に測定することが可能であるが、これを実現するためには上記重錘付コーンの落下高さを正確に設定する必要がある。
【００１３】この点、本願発明に係る地盤密度測定装置は、上記高さ設定部材を下降させてその下端部を上記地盤表面に当接させることにより落下基準位置を設定した後、該落下基準位置まで上記クランプ装置を下降させ、その後、該クランプ装置の上記重錘付コーンに対する係合を解除することにより該重錘付コーンを自由落下させるようになっているので、上記重錘付コーンの落下高さを正確に設定することができる。しかも、この落下高さ設定を極く短時間で行うことができる。
【００１４】したがって、本願発明によれば、短時間で正確に地盤の密度を測定することができる。
【００１５】ところで、上記重錘付コーンの自由落下による地盤貫入の後、該重錘付コーンおよび上記クランプ装置ならびに上記高さ設定部材を元の位置まで戻す作業が必要となる。この作業は、オペレータが手作業で行うようにしても比較的短時間で行うことが可能であり、この戻し作業時間を加味しても、地盤密度測定時間は、従来の測定方法を採用した場合に比して大幅に短縮されることとなるが、請求項２に記載したように、上記構成に加えて、上記重錘付コーンの自由落下による地盤貫入の後、上記クランプ装置を下降させて上記重錘付コーンに係合させた後、該クランプ装置を元の位置まで上昇させるとともに、上記高さ設定部材を元の位置まで上昇させる構成とすれば、より短時間で上記戻し作業を行うことができる。また、このような構成を採用することにより、上記重錘付コーンを持ち上げる力作業からオペレータを解放することができる。
【００１６】本願発明においては、上記重錘付コーンの落下高さを正確に設定するため、上記高さ設定部材の下端部を上記地盤表面に当接させて落下基準位置を設定するとともに該落下基準位置まで上記クランプ装置を下降させるようになっているが、その具体的構成として、請求項３に記載したように、上記高さ設定部材に上記落下基準位置設定用の突起部を設けるとともに、上記クランプ装置に、該クランプ装置が上記落下基準位置まで下降したとき上記突起部と接触して上記第１昇降駆動装置の駆動を停止させる高さ設定スイッチを設けるようにすれば、簡易な構成により上記重錘付コーンの落下高さを正確に設定することができる。
【００１７】また、上記構成において、請求項４に記載したように、上記クランプ装置および上記重錘付コーンの昇降をガイドするガイドレールを備えてなる構成とすれば、上記重錘付コーンの落下姿勢を安定させることができるので、その地盤貫入時における加速度の測定精度を一層高めることができ、また、加速度測定のための一連の動作を円滑に行うことができる。
【００１８】この場合において、請求項５に記載したように、上記１対のガイドレールを上記高さ設定部材と一体的に形成するようにすれば、これらガイドレールおよび高さ設定部材の強度を相互に高めることができ、これにより測定精度をより一層高めることができる。
【００１９】上記構成において、上記「支持部材」は、上記加速度測定の際に上記地盤に対して位置が固定されるように構成されたものであれば、その具体的構成は特に限定されるものではないが、請求項６に記載したように、上記地盤上を移動可能な移動手段に搭載された構成とすれば、地盤密度測定を複数の測定ポイントにおいて効率よく行うことができる。この場合において、上記「移動手段」は、上記地盤上を移動可能なものであれば、手動により移動する台車であってもよいし、走行駆動手段を備えた車両であってもよいし、この車両に牽引される被牽引車であってもよいし、遠隔操作により走行制御される車両であってもよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施形態について説明する。
【００２１】図１は、本願発明の一実施形態に係る地盤密度測定装置の全体構成を示す側面図であり、図２は、そのブロック図である。
【００２２】図１に示すように、この地盤密度測定装置１０は、盛土等の地盤２の密度（締固め度）を測定する車載型の装置であって、軽トラック１００（移動手段）の荷台後部に搭載された測定ユニット１２と、運転室に搭載されたコントロールボックス１４およびノートパソコン１６と、車体下部に搭載されたバッテリ電源１８とを備えてなっている。そして、上記測定ユニット１２の重錘付コーン２０を所定の高さから自由落下させて上記地盤２に貫入させ、この地盤貫入時における上記重錘付コーン２０の加速度を測定することにより、上記地盤２の密度を測定するようになっている。
【００２３】ここで、上記地盤密度測定装置１０の詳細構造について説明する前に、該地盤密度測定装置１０による地盤密度測定の原理について説明する。
【００２４】図６は、上記重錘付コーン２０が上記地盤２に貫入するときの深度と該地盤２の破壊面４との関係をモデル化して示す図である。
【００２５】同図において、上記重錘付コーン２０の貫入が進行するにつれて上記破壊面４は拡がるが、このとき上記重錘付コーン２０の貫入抵抗も該重錘付コーン２０の貫入が進行するに従って大きくなる。そして、上記重錘付コーン２０がさらに貫入すると、上記破壊面４は一定の大きさとなり、貫入抵抗は極限値となる。
【００２６】図７は、上記重錘付コーン２０の貫入深度と、その貫入抵抗との関係を示すグラフである。
【００２７】同図において、貫入深度の増大に伴って貫入抵抗が増大する部分ａは、上記地盤２の内部摩擦角に関係する性質を示しており、また、貫入抵抗が一定になる部分ｂは、上記地盤２の剪断抵抗に関係する性質を示している。そこで、上記部分ａの勾配（貫入抵抗の深度勾配）および上記部分ｂの値（貫入抵抗の極限値）を指標値として用いることにより、上記地盤２の密度の測定（締固め度の評価）を精度よく行うことが可能となる。
【００２８】なお、上記貫入抵抗は、地盤貫入時における上記重錘付コーン２０の加速度を測定することにより容易に算出することができる。
【００２９】すなわち、上記地盤貫入時における上記重錘付コーン２０の運動方程式は、ｍ（ｄ2ｘ／ｄｔ2）＋Ｒ＝０で表わされるが、上式において上記重錘付コーン２０の質量ｍは既知であるので、加速度（ｄ2ｘ／ｄｔ2）を測定することにより貫入抵抗Ｒを算出することができる。
【００３０】ところで、上記加速度測定の分解能は上記重錘付コーン２０の質量に依存し、また、上記重錘付コーン２０の貫入量は該重錘付コーン２０の質量およびその落下高さに依存するので、必要とする深度での貫入抵抗を精度よく測定するためには、上記重錘付コーン２０の質量およびその落下高さを、測定対象となる上記地盤２の土質に応じて適切な値に予め設定しておくことが肝要である。具体的には、例えば、上記重錘付コーン２０の質量については、数ｋｇ〜数１０ｋｇの範囲内における適切な値、上記重錘付コーン２０の落下高さについては数１０ｍｍ〜数１００ｍｍの範囲内における適切な値に設定されることとなる。
【００３１】次に、上記地盤密度測定装置１０の詳細構造について説明する。
【００３２】図２に示すように、上記バッテリ電源１８はＤＣ１２Ｖ電源であって、上記コントロールボックス１４への給電、およびＤＣ１２Ｖ／ＤＣ１９Ｖのインバータ２２を介して上記ノートパソコン１６への給電を行うようになっている。また、上記コントロールボックス１４は、上記加速度測定のための駆動制御信号を上記測定ユニット１２へ出力するようになっている。さらに、上記測定ユニット１２は、上記重錘付コーン２０に取り付けられた加速度計２４および上記駆動制御のための４つのリミットスイッチ２６、２８、３０、３２および着地センサ４８（これらについては後述する）の検出信号を上記コントロールボックス１４へ出力するようになっている。そして、上記ノートパソコン１６は、オペレータのキー入力操作等により上記加速度測定の測定条件設定値や該加速度測定の際の操作信号を上記コントロールボックス１４へ出力するとともに、該コントロールボックス１４を介して入力される加速度データの解析、記録および画面表示等を行うようになっている。
【００３３】図１に示すように、上記測定ユニット１２は、上記重錘付コーン２０と、この重錘付コーン２０と係脱可能に連結されたクランプ装置３４と、このクランプ装置３４を昇降させる第１昇降駆動装置３６と、上記クランプ装置３４の前方近傍において鉛直方向に延びる高さ設定部材３８と、この高さ設定部材３８を昇降させる第２昇降駆動装置４０と、上記第１および第２昇降駆動装置３６、４０を支持する支持部材４２と、上記クランプ装置３４および上記重錘付コーン２０の昇降をガイドする１対のガイドレール４４とを備えてなっている。
【００３４】図３は、上記測定ユニット１２を詳細に示す、図１の要部拡大図であり、図４は、そのIV方向矢視図である。
【００３５】これらの図に示すように、上記重錘付コーン２０は、下向き円錐状のコーン部２０ａと、このコーン部２０ａから上方へ延びる軸部２０ｂと、この軸部２０ｂの上端部に固定された重錘部２０ｃと、この重錘部２０ｃの両側部に設けられた１対のガイド支持部２０ｄと、上記重錘部２０ｃから上方へ延びる係合ピン２０ｅとを備えてなっている。上記各ガイド支持部２０ｄはリニアベアリングを内蔵しており、これにより上記重錘付コーン２０を上記１対のガイドレール４４に対して摺動抵抗なく昇降させ得るようになっている。上述した加速度計２４（図２参照）は、上記重錘部２０ｃに取り付けられている。
【００３６】上記クランプ装置３４は、ケーシング３４ａと、このケーシング３４ａ内の下端部近傍において１対の水平軸回りに回動可能に支持された１対のクランプレバー３４ｂと、このクランプレバー３４ｂの上方に位置するようにして上記ケーシング３４ａの上壁内面に取り付けられたソレノイド３４ｃと、その上壁外面に固定された吊り具３４ｄと、その両側壁外面に設けられた１対のガイド支持部３４ｅと、その後壁外面に固定された突片３４ｆとを備えてなっている。
【００３７】上記１対のクランプレバー３４ｂは、その上端部が互いに近づく方向へ回動するようスプリング付勢されており、上記ソレノイド３４ｃの出力ロッドに両側から当接するようになっている。また、これら１対のクランプレバー３４ｂは、その下端部において上記重錘付コーン２０の係合ピン２０ｅの上端部と係合し、該重錘付コーン２０を吊り下げた状態で支持するようになっている。しかしながら、上記ソレノイド３４ｃが励磁されてその出力ロッドが上方へ退避すると、上記１対のクランプレバー３４ｂが互いに近づく方向へ回動し、これにより該１対のクランプレバー３４ｂと上記係合ピン２０ｅとの係合が解除され、上記重錘付コーン２０が自然落下するようになっている。
【００３８】上記各ガイド支持部３４ｅの構成は、上記重錘付コーン２０の各ガイド支持部２０ｄの構成と同様である。
【００３９】上記支持部材４２は、上記軽トラック１００の荷台後部に載置固定されたフレーム４２ａと、このフレーム４２ａの後方側において該フレーム４２ａに固定されたフレーム４２ｂと、これら両フレーム４２ａ、４２ｂの上面に固定された天板４２ｃとを備えてなっている。そして、この支持部材４２の天板４２ｃ上に上記第１および第２昇降駆動装置３６、４０が取り付けられている。
【００４０】上記第１昇降駆動装置３６は、上記クランプ装置３４の吊り具３４ｄに連結されたワイヤ３６ａと、このワイヤ３６ａを巻き付ける昇降ドラム３６ｂと、この昇降ドラム３６ｂを回転駆動するモータユニット３６ｃと、これらを覆うカバー３６ｄとを備えてなっている。上記モータユニット３６ｃはモータおよび減速機構からなっている。
【００４１】上記高さ設定部材３８は、鉛直方向に延びるロッド３８ａと、このロッド３８ａの下端部にブラケット３８ｂを介して連結された着地用プレート３８ｃと、上記ロッド３８ａの中間位置に取り付けられた落下基準位置設定コマ３８ｄ（突起部）とを備えてなっている。そして、この高さ設定部材３８の着地用プレート３８ｃには、上記各ガイドレール４４の下端部が固定されており、また、上記着地用プレート３８ｃにおける上記ブラケット３８ｂの近傍部位には、吊り具３８ｅが固定されている。上記落下基準位置設定コマ３８ｄは、調整ネジ３８ｆにより上記ロッド３８ａに対して上下方向任意の位置で固定することができるようになっている。
【００４２】図１に示すように、上記高さ設定部材３８のロッド３８ａおよび上記各ガイドレール４４は、その上端部においてこれらを連結する連結プレート４６、その下端部において同じくこれらを連結する上記着地用プレート３８ｃに各々ボルト固定されており、これにより上記高さ設定部材３８と上記各ガイドレール４４とがフレーム構造として一体的に形成されるようになっている。そして、上記各ガイドレール４４は、上記支持部材４２のフレーム４２ｂに対して鉛直方向にスライド可能に支持されている。
【００４３】図３に示すように、上記第２昇降駆動装置４０は、上記高さ設定部材３８の吊り具３８ｅに連結されたワイヤ４０ａと、このワイヤ４０ａをガイドするガイドローラ４０ｂと、上記ワイヤ４０ａを巻き付ける昇降ドラム４０ｃと、この昇降ドラム４０ｃを回転駆動するモータユニット４０ｄと、これらを覆うカバー４０ｅとを備えてなっている。上記モータユニット４０ｄはモータおよび減速機構からなっている。
【００４４】上記加速度測定の際の駆動制御のための４つのリミットスイッチ２６、２８、３０、３２のうち、リミットスイッチ２６、２８は上記ケーシング３４ａの前壁外面および下壁外面に各々取り付けられており、リミットスイッチ３０は上記支持部材４２のフレーム４２ｂに取り付けられており、リミットスイッチ３２は上記支持部材４２のフレーム４２ａの後端面の下端部に取り付けられている。また、上記着地センサ４８は、上記高さ設定部材３８の着地用プレート３８ｃの下面に取り付けられている。
【００４５】図５は、上記地盤密度測定装置１０による地盤密度測定手順を説明する、上記測定ユニット１２の側面図である。
【００４６】まず、上記測定ユニット１２を同図（ａ）に示す測定待機位置に保持した状態で上記軽トラック１００を走行移動させ、これにより上記測定ユニット１２を上記地盤２の測定ポイントの上方位置にセットする。
【００４７】この状態で、オペレータが上記ノートパソコン１６に対して測定開始入力操作を行うと、同図（ｂ）に示すように、上記第２昇降駆動装置４０が駆動を開始して、上記高さ設定部材３８を下降させる。この下降により該高さ設定部材３８の着地用プレート３８ｃが上記地盤２の表面に当接すると、該着地用プレート３８ｃに取り付けられた着地センサ４８がオンになって上記第２昇降駆動装置４０の駆動が停止され、これにより落下基準位置が設定される。この落下基準位置は、後述するように上記重錘付コーン２０の落下高さを決定するものであって、上記高さ設定部材３８のロッド３８ａに対する上記落下基準位置設定コマ３８ｄの固定位置を調整することにより、予め所定の位置に設定しておく。
【００４８】上記着地センサ４８のオン動作に連動して、同図（ｃ）に示すように、上記第１昇降駆動装置３６が駆動を開始して、上記クランプ装置３４を下降させる。この下降により該クランプ装置３４に取り付けられたリミットスイッチ２６（高さ設定スイッチ）が上記落下基準位置設定コマ３８ｄに当接してオンになると、上記第１昇降駆動装置３６の駆動が停止され、これにより上記クランプ装置３４が上記落下基準位置にセットされる。この落下基準位置にセットされたとき、上記重錘付コーン２０のコーン部２０ａの下端点の上記地盤２の表面からの高さが、所定の落下高さｈに設定される。
【００４９】その後、オペレータが上記ノートパソコン１６に対して落下入力操作を行うと、上記クランプ装置３４のソレノイド３４ｃが励磁されて該クランプ装置３４のクランプレバー３４ｂと上記重錘付コーン２０の係合ピン２０ｅとの係合が解除され、これにより同図（ｄ）に示すように、上記重錘付コーン２０が自然落下し、そのコーン部２０ａが上記地盤２に貫入する。その際、上記加速度計２４により上記重錘付コーン２０の地盤貫入時における加速度が測定され、その測定データが上記コントロールボックス１４へ出力される。そして、この測定データは、プレトリガ方式により自動的に上記ノートパソコン１６に取り込まれ、該ノートパソコン１６において指標演算結果を画面に表示するとともに測定結果をメモリに記録する。この測定データ処理は極く短時間で行われる。
【００５０】上記測定データ処理が完了すると、同図（ｅ）に示すように、上記第１昇降駆動装置３６が再度駆動を開始して、上記クランプ装置３４を、その下面に取り付けられた上記リミットスイッチ２８が上記重錘付コーン２０の上面に当接してオンになる位置まで下降させる。その際、上記重錘付コーン２０の係合ピン２０ｅが上記クランプ装置３４の１対のクランプレバー３４ｂの間に挿入され、これら両クランプレバー３４ｂをスプリング付勢力に抗して回動させ、該両クランプレバー３４ｂと係合する。
【００５１】そして、上記リミットスイッチ２８のオン動作に連動して、同図（ｆ）に示すように、上記第１昇降駆動装置３６が逆方向に駆動を開始して、上記クランプ装置３４を上記重錘付コーン２０と共に、該クランプ装置３４の後面に取り付けられた突片３４ｆが上記支持部材４２のフレーム４２ｂに取り付けられたリミットスイッチ３０に当接してこれをオンにする位置まで上昇させる。
【００５２】さらに、上記リミットスイッチ３０のオン動作に連動して、同図（ｇ）に示すように、上記第２昇降駆動装置４０が逆方向に駆動を開始して、上記高さ設定部材３８を上記１対のガイドレール４４と共に、該高さ設定部材３８の着地用プレート３８ｃの前端部が上記支持部材４２のフレーム４２ａに取り付けられたリミットスイッチ３２に当接してこれをオンにする位置まで上昇させ、上記測定ユニット１２を同図（ａ）に示す元の測定待機位置に戻す。
【００５３】以上の一連の動作により、上記測定ポイントにおける地盤密度測定が完了する。
【００５４】その後、上記軽トラック１００を走行移動させて上記測定ユニット１２を上記地盤２の次の測定ポイントの上方位置にセットすれば、上記と同様にして地盤密度測定を行うことができる。
【００５５】なお、上記地盤密度測定動作は、上記コントロールボックス１４のスイッチボタン１４ａを押すことによっても、その一動作毎に順次行うことができるようになっている。
【００５６】以上詳述したように、本実施形態に係る地盤密度測定装置１０は、上記重錘付コーン２０を上記地盤２に落下貫入させてそのときの加速度を測定し、その加速度を解析して上記地盤２の密度を測定するようになっているが、その加速度測定のための具体的構成として、上記高さ設定部材３８を下降させてその下端部を上記地盤２の表面に当接させることにより落下基準位置を設定した後、該落下基準位置まで上記クランプ装置３４を下降させ、その後、該クランプ装置３４の上記重錘付コーン２０に対する係合を解除することにより該重錘付コーン２０を自由落下させるようになっているので、上記重錘付コーン２０の落下高さｈを正確に設定することができる。しかも、この落下高さ設定を極く短時間で行うことができる。
【００５７】さらに、上記地盤密度測定装置１０は、上記重錘付コーン２０の自由落下による地盤貫入の後、上記クランプ装置３４を下降させて上記重錘付コーン２０に係合させた後、該クランプ装置３４を元の位置まで上昇させるとともに、上記高さ設定部材３８を元の位置まで上昇させるようになっているので、上記重錘付コーン２０、上記クランプ装置３４および上記高さ設定部材３８を元の位置まで戻す作業を極く短時間で行うことができる。また、上記重錘付コーン２０を持ち上げる力作業からオペレータを解放することができる。
【００５８】本実施形態によれば、１〜２分程度の僅かな時間で正確に地盤の密度を測定することができる。なお、上記戻し作業を仮に手作業で行うとした場合においても、全体の測定所要時間を数分程度に抑えることができる。
【００５９】また、本実施形態においては、上記高さ設定部材３８に上記落下基準位置設定コマ３８ｄと上記クランプ装置３４のリミットスイッチ２６との接触により、上記重錘付コーン２０の落下高さｈを設定するようになっているので、簡易な構成により上記落下高さｈを正確に設定することができる。
【００６０】さらに、本実施形態においては、上記１対のガイドレール４４により上記クランプ装置３４および上記重錘付コーン２０の昇降がガイドされるようになっているので、上記重錘付コーン２０の落下姿勢を安定させることができ、これにより該重錘付コーン２０の地盤貫入時における加速度の測定精度を一層高めることができるとともに、加速度測定のための一連の動作を円滑に行うことができる。しかも、上記１対のガイドレール４４は上記高さ設定部材３８とフレーム状に一体的に形成されているので、これら両ガイドレール４４および高さ設定部材３８の強度を相互に高めることができ、これにより測定精度をより一層高めることができる。
【００６１】また、本実施形態に係る地盤密度測定装置１０は、上記軽トラック１００に搭載されているので、該軽トラック１００を適宜走行移動させることにより、上記地盤密度測定を上記地盤２の複数の測定ポイントに対して効率よく行うことができる。
【００６２】上記実施形態においては、上記重錘付コーン２０の落下が、上記ノートパソコン１６に対するオペレータの落下入力操作により行われるようになっているが、上記リミットスイッチ２６の上記落下基準位置設定コマ３８ｄへの当接によるオン動作に連動して自動的に落下する構成とすることも可能である。
【００６３】また、上記実施形態においては、上記落下基準位置設定コマ３８ｄの上記ロッド３８ａに対する固定位置を上記調整ネジ３８ｆにより調整するようになっているが、上記コントロールボックス１４からの遠隔操作により調整することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願第１の発明の一実施形態に係る地盤密度測定装置の全体構成を示す側面図
【図２】上記地盤密度測定装置の全体構成を示すブロック図
【図３】上記地盤密度測定装置の測定ユニットを詳細に示す、図１の要部拡大図
【図４】図３のIV方向矢視図
【図５】上記地盤密度測定装置による地盤密度測定手順を説明する、上記測定ユニットの側面図
【図６】上記測定ユニットの重錘付コーンが地盤に貫入するときの深度と該地盤の破壊面との関係をモデル化して示す図
【図７】上記重錘付コーンの貫入深度とその貫入抵抗との関係を示すグラフ
【符号の説明】
２ 地盤
４ 破壊面
１０ 地盤密度測定装置
１２ 測定ユニット
１４ コントロールボックス
１４ａ スイッチボタン
１６ ノートパソコン
１８ バッテリ電源
２０ 重錘付コーン
２０ａ コーン部
２０ｂ 軸部
２０ｃ 重錘部
２０ｄ ガイド支持部
２０ｅ 係合ピン
２２ インバータ
２４ 加速度計
２６ リミットスイッチ（高さ設定スイッチ）
２８、３０、３２ リミットスイッチ
３４ クランプ装置
３４ａ ケーシング
３４ｂ クランプレバー
３４ｃ ソレノイド
３４ｄ 吊り具
３４ｅ ガイド支持部
３４ｆ 突片
３６ 第１昇降駆動装置
３６ａ ワイヤ
３６ｂ 昇降ドラム
３６ｃ モータユニット
３６ｄ カバー
３８ 高さ設定部材
３８ａ ロッド
３８ｂ ブラケット
３８ｃ 着地用プレート
３８ｄ 落下基準位置設定コマ（突起部）
３８ｅ 吊り具
３８ｆ 調整ネジ
４０ 第２昇降駆動装置
４０ａ ワイヤ
４０ｂ ガイドローラ
４０ｃ 昇降ドラム
４０ｄ モータユニット
４０ｅ カバー
４２ 支持部材
４２ａ、４２ｂ フレーム
４２ｃ 天板
４４ ガイドレール
４６ 連結プレート
４８ 着地センサ
１００ 軽トラック（移動手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】 重錘付コーンを所定の高さから自由落下させて地盤に貫入させ、この地盤貫入時における上記重錘付コーンの加速度を測定することにより、上記地盤の密度を測定する装置であって、上記重錘付コーンと係脱可能に連結されたクランプ装置と、このクランプ装置を昇降させる第１昇降駆動装置と、上記クランプ装置の近傍において鉛直方向に延びる高さ設定部材と、この高さ設定部材を昇降させる第２昇降駆動装置と、上記第１および第２昇降駆動装置を支持する支持部材とを備えてなり、上記高さ設定部材を下降させて該高さ設定部材の下端部を上記地盤表面に当接させることにより落下基準位置を設定した後、該落下基準位置まで上記クランプ装置を下降させ、その後、該クランプ装置の上記重錘付コーンに対する係合を解除することにより該重錘付コーンを自由落下させるように構成されている、ことを特徴とする地盤密度測定装置。
【請求項２】 上記重錘付コーンの自由落下による地盤貫入の後、上記クランプ装置を下降させて上記重錘付コーンに係合させた後、該クランプ装置を元の位置まで上昇させるとともに、上記高さ設定部材を元の位置まで上昇させるように構成されている、ことを特徴とする請求項１記載の地盤密度測定装置。
【請求項３】 上記高さ設定部材に上記落下基準位置設定用の突起部が設けられており、上記クランプ装置に、該クランプ装置が上記落下基準位置まで下降したとき上記突起部と接触して上記第１昇降駆動装置の駆動を停止させる高さ設定スイッチが設けられている、ことを特徴とする請求項１または２記載の地盤密度測定装置。
【請求項４】 上記クランプ装置および上記重錘付コーンの昇降をガイドする１対のガイドレールを備えてなる、ことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の地盤密度測定装置。
【請求項５】 上記１対のガイドレールが、上記高さ設定部材と一体的に形成されている、ことを特徴とする請求項４記載の地盤密度測定装置。
【請求項６】 上記支持部材が、上記地盤上を移動可能な移動手段に搭載されている、ことを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の地盤密度測定装置。
【請求項１】 重錘付コーンを所定の高さから自由落下させて地盤に貫入させ、この地盤貫入時における上記重錘付コーンの加速度を測定することにより、上記地盤の密度を測定する装置であって、上記重錘付コーンと係脱可能に連結されたクランプ装置と、このクランプ装置を昇降させる第１昇降駆動装置と、上記クランプ装置の近傍において鉛直方向に延びる高さ設定部材と、この高さ設定部材を昇降させる第２昇降駆動装置と、上記第１および第２昇降駆動装置を支持する支持部材とを備えてなり、上記高さ設定部材を下降させて該高さ設定部材の下端部を上記地盤表面に当接させることにより落下基準位置を設定した後、該落下基準位置まで上記クランプ装置を下降させ、その後、該クランプ装置の上記重錘付コーンに対する係合を解除することにより該重錘付コーンを自由落下させるように構成されている、ことを特徴とする地盤密度測定装置。
【請求項２】 上記重錘付コーンの自由落下による地盤貫入の後、上記クランプ装置を下降させて上記重錘付コーンに係合させた後、該クランプ装置を元の位置まで上昇させるとともに、上記高さ設定部材を元の位置まで上昇させるように構成されている、ことを特徴とする請求項１記載の地盤密度測定装置。
【請求項３】 上記高さ設定部材に上記落下基準位置設定用の突起部が設けられており、上記クランプ装置に、該クランプ装置が上記落下基準位置まで下降したとき上記突起部と接触して上記第１昇降駆動装置の駆動を停止させる高さ設定スイッチが設けられている、ことを特徴とする請求項１または２記載の地盤密度測定装置。
【請求項４】 上記クランプ装置および上記重錘付コーンの昇降をガイドする１対のガイドレールを備えてなる、ことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の地盤密度測定装置。
【請求項５】 上記１対のガイドレールが、上記高さ設定部材と一体的に形成されている、ことを特徴とする請求項４記載の地盤密度測定装置。
【請求項６】 上記支持部材が、上記地盤上を移動可能な移動手段に搭載されている、ことを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の地盤密度測定装置。
【図１】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【特許番号】特許第３０５９７００号（Ｐ３０５９７００）
【登録日】平成１２年４月２１日（２０００．４．２１）
【発行日】平成１２年７月４日（２０００．７．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平１０−５８９０１
【出願日】平成１０年２月２３日（１９９８．２．２３）
【公開番号】特開平１１−２４１３３２
【公開日】平成１１年９月７日（１９９９．９．７）
【審査請求日】平成１１年１１月１日（１９９９．１１．１）
【出願人】（０００１８３３２５）住友建設株式会社 (1)
【参考文献】
【文献】特開 平９−１９６８３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平５−２３０８２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平５−２３９８１９（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開 昭６０−１３５３３４（ＪＰ，Ｕ）
【文献】登録実用新案３０２７５９８（ＪＰ，Ｕ）
【登録日】平成１２年４月２１日（２０００．４．２１）
【発行日】平成１２年７月４日（２０００．７．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１０年２月２３日（１９９８．２．２３）
【公開番号】特開平１１−２４１３３２
【公開日】平成１１年９月７日（１９９９．９．７）
【審査請求日】平成１１年１１月１日（１９９９．１１．１）
【出願人】（０００１８３３２５）住友建設株式会社 (1)
【参考文献】
【文献】特開 平９−１９６８３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平５−２３０８２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平５−２３９８１９（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開 昭６０−１３５３３４（ＪＰ，Ｕ）
【文献】登録実用新案３０２７５９８（ＪＰ，Ｕ）
[ Back to top ]