説明

貫入ロッド

【課題】スクリューポイントに作用する回転負荷トルクに基づいて土質を判定する貫入試験に用いる貫入ロッドにおいて、ロッドの周面摩擦による影響を除去し、スクリューポイントだけに作用する回転負荷トルクを検出可能な貫入ロッドを提供する。
【解決手段】本発明においては、ロッド2とスクリューポイント3とは一方向連結機構4を介して連結されて、この一方向連結機構4は、正回転時にはロッド2とスクリューポイント3とを一体に回転可能とし、一方、逆回転時にはロッド2だけを回転可能とする構成であることを特徴とするものである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、スクリューポイントに作用する回転負荷トルクに基づいて土質を判定する貫入試験に用いる貫入ロッドに関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、地質を調査する試験としては、非特許文献1に示すスウェーデン式サウンディング試験方法が知られている。この試験は、ロッドの先端に取付けられたスクリューポイントを地中に貫入する際、その抵抗を計測することで地盤の硬軟を計測するものである。貫入方法は、備え付けの錘により最大1KNまで6段階の荷重を加えて荷重のみで自沈貫入を行う荷重段階と、最大荷重1KNにおいてもロッドが貫入しない場合に、その荷重下でロッドおよびスクリューポイントを回転させて回転貫入を行う回転段階の2段階で行われる。貫入抵抗に対する計測項目は、荷重段階では、スクリューポントが所定深度貫入した時点での荷重(Wsw)、回転段階では貫入量1m当りに換算されたスクリューポイントの半回転数(Nsw)である。この半回転数は、スクリューポイントの一回転を2回として計数した回転回数である。
【0003】
また、前述のスェーデン式サウンディング試験を自動化するとともに、試験データとして、スクリューポイントに作用する回転負荷トルクを検出する貫入試験方法としては、特許文献1(特開2007−321385号公報)に示す貫入試験方法が知られている。この貫入試験方法は、先端にスクリューポイントを有する貫入ロッドに荷重を負荷し、これを回転させながら地中に貫入する。この貫入時に、スクリューポイントが各種土質から受ける回転負荷トルクを検出し、この回転負荷トルクに基づいて土質を判定する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0004】
【非特許文献1】日本工業規格A1221 スウェーデン式サウンディング試験方法
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2007−321385号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上記貫入試験方法によって検出される回転負荷トルクは、ロッドの周面摩擦の影響を受けており、スクリューポイントだけに作用する回転負荷トルクを検出することができていなかった。特に、貫入深度が深くなるに従って、ロッドの周面摩擦の影響は大きくなり、実際にスクリューポイントに作用する回転負荷トルクと、検出される回転負荷トルクとの誤差がますます大きくなる。このような誤った回転負荷トルクに基づいて土質を判定する貫入試験方法では、正確な試験結果を得ることができなかった。
【0007】
本発明は、上記課題に鑑みて創成されたものであり、スクリューポイントに作用する回転負荷トルクに基づいて土質を判定する貫入試験に用いる貫入ロッドにおいて、ロッドの周面摩擦による影響を除去し、スクリューポイントだけに作用する回転負荷トルクを検出可能な貫入ロッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するために、本発明の貫入ロッドは、ロッドと、その先端に取付けられるスクリューポイントとから成り、地中に当該スクリューポイントを回転貫入させたときの回転負荷トルクを試験データとし、これに基づいて地質を調査する貫入試験に用いる貫入ロッドにおいて、前記ロッドとスクリューポイントとは一方向連結機構を介して連結され、前記一方向連結機構は、ロッドに取付けられる第1の軸体と、スクリューポイントに取付けられる第2の軸体とを同軸上に配置し、第1の軸体を第2の軸体に常時付勢する弾性部材を設ける一方、第1の軸体および第2の軸体の互いに対向する位置には、ロッドの正回転時には互いに係合してロッドとスクリューポイントを一体に回転可能となし、ロッドの逆回転時には互いに係合せず前記弾性部材の付勢に逆らって第1の軸体を移動させることによりスクリューポイントに対してロッドを空転させる形状の嵌合溝を形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明の貫入ロッドによれば、ロッドの周面摩擦の影響を含まず、つまりスクリューポイントだけに作用する回転負荷トルクを算出するのに必要な試験データを得ることができる。具体的には、一方向連結機構の作用により、正回転時には、ロッドとスクリューポイントとは一体となって回転するため、ロッドの周面摩擦の影響を含む回転負荷トルクを試験データとして得る。一方、逆回転時には、スクリューポイントは回転せず、ロッドだけが回転するため、ロッドだけの周面摩擦の影響を含む回転負荷トルクを試験データとして得ることができる。そこで、正回転時に得た回転負荷トルクを、逆回転時に得た回転負荷トルクに基づいて補正すれば、スクリューポイントだけに作用する回転負荷トルクを算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明に係る貫入ロッドの全体図である。
【図2】本発明に係る貫入ロッドの要部を示す一部切欠断面図であり、また嵌合溝の嵌合状態が解除された状態を示す図である。
【図3】本発明に係る貫入ロッドの第2の軸体を示す部品図であり、(a)は平面図、(b)は正面図である。
【図4】本発明に係る貫入ロッドの第1の軸体(係合部材)を示す部品図であり、(a)は正面図、(b)は底面図である。
【図5】図4(a)のA−A線拡大断面図である。
【図6】(a)は本発明に係る貫入ロッドの中間部材を示す図であり、(b)はそのB−B線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。まず、本発明の貫入ロッド1は、例えば、特開2004−19224号公報、あるいは特開2007−321385号公報に開示された自動貫入試験(図示せず)に装着されるものである。ここで、前者の自動貫入試験機は、貫入ロッド1に回転駆動を伝達するための回転伝達系にトルクセンサを備える構成であり、このトルクセンサにより、貫入ロッド1に作用する回転負荷トルクを検出するように構成されている。一方、後者の自動貫入試験機は、貫入ロッド1に回転駆動を付与する駆動源の負荷電流値から、貫入ロッド1に作用する回転負荷トルクを検出するように構成されている。これら自動貫入試験機は貫入ロッド1の回転負荷トルクの検出方法は異なるものであるが、本発明の貫入ロッド1はいずれの自動貫入試験機に装着してもよい。
【0012】
ここで、図1において、1は貫入ロッドであり、ロッド2と、その先端方向に配置されるスクリューポイント3と、これらロッド2とスクリューポイント3とを連結する一方向連結機構4とから構成されている。また、この貫入ロッド1を地中に貫入する場合、スクリューポイント3の先端を地表に突き刺し、ロッド2に正回転を付与すると、ロッド2とスクリューポイント3は一体となって地中へ回転貫入するように構成されている。なお、ロッド2の周面には溝2aが形成されており、ここに、上記自動貫入試験機のチャックユニットの剛球を嵌合すると、貫入ロッド1は装着され、当該貫入試験機が作動すると正回転しながら貫入するように構成されている。
【0013】
前記一方向連結機構4は、図2に示すように、ロッド2の下端に連結する第1の軸体5と、スクリューポイント3に連結する第2の軸体6とから構成されている。また、これら軸体5,6において、対向する端部にはそれぞれに嵌合溝5a,6aが形成されており、詳細は後述するが、これら嵌合溝5a,6aは互いに嵌め合い可能に構成されている。
【0014】
ところで、前記第1の軸体5は、その具体的な構成として、ロッド2の下端に連結される連結部材7と、前記嵌合溝5aを備える係合部材9と、これら連結部材7および係合部材9の間に介在する中間部材8とから構成されている。また、中間部材8と係合部材9との間には、図4(a)および図5に示す、コイルばね10,11が介在しており、当該係合部材9を下方に付勢するように構成されている。
【0015】
また、中間部材8および係合部材9の軸線上には貫通孔8aが穿設されるとともに、第2の軸体6の軸線上には有底中空孔13が穿設されている。さらに、これら貫通孔8a,有底中空孔13にはねじ軸12が挿入されている。その上、このねじ軸12の先端にはねじ部12aが形成されており、このねじ部12aが有底中空孔13の内面と係合するように構成されている。しかも、ねじ軸12の頭部12b径は貫通孔8a径よりも大きく形成されている。そのため、貫入ロッド1を引き上げるとき、当該ねじ軸12の頭部12bは抜け止めとして作用し、係合部材9、第2の軸体6およびスクリューポイント3を地中に残すことなく引き上げることができる。
【0016】
さらに、貫通孔8aの内周面と当該ねじ軸12の外周面とは所定の隙間を有して配置されている。そのため、逆回転時、詳細を後述する構成により嵌合溝5a,6aの嵌め合いが解除された状態では、ねじ軸12、第2の軸体6およびスクリューポイント13は回転せず、ロッド2が第1の軸体5ととともに回転するように構成されている。
【0017】
前記嵌合溝5a,6aは、図3および図4に示す形状を成しており、正回転時には円周方向で互いに係合し、第1の軸体5と、第2の軸体6とを一体に回転可能に構成されている。一方、逆回転時には円周方向における当該係合が解除され、第1の軸体5だけが逆回転して第2の軸体6は回転しないように構成されている。具体的には、嵌合溝5a,6aは、鉛直面5b、6bと、傾斜稜面5c、6cとを円周方向に交互に配設して成る。そして、これら嵌合溝5a,6aは、互いに対向するようにして配置されており、互いの位相が合致したとき嵌め合うように構成されている。
【0018】
また、前記嵌合溝5a,6aは、嵌合した状態で、ロッド2の正回転に伴って第1の軸体5が正回転すると、第1の軸体5の嵌合溝5aの鉛直面5bが、第2の軸体6の嵌合溝6aの鉛直面6bと係合し、これらは一体となって回転するように構成されている。一方、ロッド2の逆回転に伴って第1の軸体5が逆回転すると、第1の軸体5の嵌合溝5aの傾斜稜面5cが第2の軸体6の傾斜稜面6cに当接するが、係合することなく第2の軸体6の傾斜稜面6cを滑り上がるように構成されている。これにより、第1の軸体5の係合部材9は、前記コイルばね10,11の付勢に逆らって移動し、第1の軸体5と、第2の軸体6との円周方向における係合が解かれ、連結が解除される。これにより、正回転時には、ロッド2、第1の軸体5、第2の軸体6、およびスクリューポイント3は一体に回転し、一方、逆転時には、ロッド2および第1の軸体5だけが回転するように構成されている。つまり、逆回転時、ロッド2はスクリューポイント3に対して空転するように構成されている。
【0019】
ここで、第1の軸体5を構成する係合部材9および中間部材8の構成として、これらは、嵌合可能であるとともにコイルばね10,11により付勢されるように構成されている。具体的には、係合部材9は、図4(a)および図5に示すように、その端部の円周上に対向するようにして係合片9bを備えている。また、この係合片9bには、コイルばね10,11が植設されている。一方、中間部材8も、図6に示すように、その端部の円周上に対向するようにして係合片8bを備えており、係合部材9と中間部材8を嵌合させると、これら係合片8b、9bは円周上で隣接して一体に回転するように構成されている。さらに、コイルばね10,11の端部が中間部材8に当接しており、このため、係合部材9が付勢されるように構成されている。
【0020】
ところで、上記構成では、一方向連結機構4を構成する第1の軸体5および第2の軸体6において、正回転時あるいは逆回転時には少なくともいずれか一方は回転する。そのため、これら外周面と土との接触が周面摩擦として作用し、所望の回転負荷トルクを検出することができない。そこで、一方向連結機構4は、カラー14に外装させてあり、土と接触しないように構成されている。しかも、このカラー14は第1の軸体5あるいは第2の軸体6が回転してもこれに伴って回転しないように構成されている。これにより、検出される回転負荷トルクが、一方向連結機構4およびカラー14の周面摩擦の影響を受けないようになっている。
【0021】
本発明の貫入ロッド1によれば、上記一方向連結機構4の作用により、正回転時には、ロッド2とスクリューポイント3とは一体となって回転するため、ロッド2の周面摩擦の影響を含む回転負荷トルクを試験データとして得ることが可能となる。一方、逆回転時には、スクリューポイント3は回転せず、ロッド2だけが回転するため、ロッド2だけの周面摩擦の影響を含む回転負荷トルクを試験データとして得ることが可能となる。そこで、正回転時に得た回転負荷トルクを、逆回転時に得た回転負荷トルクに基づいて補正すれば、スクリューポイント3だけに作用する回転負荷トルクを算出することができる。特に、ロッド2を延長しながら所定の深度毎に回転負荷トルクを検出する試験では、ロッド2が長くなればなるほど、その周面摩擦の影響も大きくなる。しかしながら、本発明の貫入ロッド1では、ロッド2の周面摩擦の影響を含まず、つまりスクリューポイント3だけに作用する回転負荷トルクを算出するのに必要な試験データを得ることができる。そのため、各深度毎の回転負荷トルクを相対的に比較することが可能となり、したがって回転負荷トルクに基づく土質判定においてその判定精度の向上に寄与する試験データを取得することができる。
【符号の説明】
【0022】
1 貫入ロッド
2 ロッド
2a 溝
3 スクリューポイント
4 一方向連結機構
5 第1の軸体
5a 嵌合溝
6 第2の軸体
6a 嵌合溝
7 連結部材
8 中間部材
8a 貫通孔
8b 係合片
9 係合部材
9b 係合片
10,11 コイルばね
12 ねじ軸
13 有底中空孔
14 カラー

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ロッドと、その先端に取付けられるスクリューポイントとから成り、地中に当該スクリューポイントを回転貫入させたときの回転負荷トルクを試験データとし、これに基づいて地質を調査する貫入試験に用いる貫入ロッドにおいて、
前記ロッドとスクリューポイントとは一方向連結機構を介して連結され、
前記一方向連結機構は、ロッドに取付けられる第1の軸体と、スクリューポイントに取付けられる第2の軸体とを同軸上に配置し、第1の軸体を第2の軸体に常時付勢する弾性部材を設ける一方、第1の軸体および第2の軸体の互いに対向する位置には、ロッドの正回転時には互いに係合してロッドとスクリューポイントを一体に回転可能となし、ロッドの逆回転時には互いに係合せず前記弾性部材の付勢に逆らって第1の軸体を移動させることによりスクリューポイントに対してロッドを空転させる形状の嵌合溝を形成したことを特徴とする貫入ロッド。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate


【公開番号】特開2013−83150(P2013−83150A)
【公開日】平成25年5月9日(2013.5.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2013−13907(P2013−13907)
【出願日】平成25年1月29日(2013.1.29)
【分割の表示】特願2009−284003(P2009−284003)の分割
【原出願日】平成21年12月15日(2009.12.15)
【出願人】(000227467)日東精工株式会社 (263)
【Fターム(参考)】