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JP5320081B2 - Penetration test method - Google Patents
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JP5320081B2 - Penetration test method - Google Patents

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JP5320081B2 JP2009002712A JP2009002712A JP5320081B2 JP 5320081 B2 JP5320081 B2 JP 5320081B2 JP 2009002712 A JP2009002712 A JP 2009002712A JP 2009002712 A JP2009002712 A JP 2009002712A JP 5320081 B2 JP5320081 B2 JP 5320081B2
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  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)

Description

本発明は、ロッドとその先端に取付けられるスクリューポイントから成る貫入ロッドに荷重を負荷して、地中に貫入する時の荷重と回転時の回転負荷トルクとを検出する貫入試験方法に関する。   The present invention relates to a penetration test method for detecting a load when penetrating into the ground and a rotational load torque during rotation by applying a load to a penetrating rod composed of a rod and a screw point attached to the tip of the rod.

従来、地盤の硬軟や締まりの程度を知る手段として、その地盤の地層構成、即ち地表からある深さまでの土質の調査が行われている。このような土質の調査は一般にボーリング調査による標準貫入試験方法を用いて行われるが、その前段、または比較的深度の浅い部分の土質を判定する方法の一つにスウェーデン式サウンディング試験方法がある。このスウェーデン式サウンディング試験は、ロッドに取り付けられたスクリューポイントを地盤に貫入する際、その抵抗を計測することによってその地盤の硬軟を測るものである。貫入方法は、非特許文献1(JIS A1221 地盤工学会)に示されるとおり、備え付けの錘により最大1KNまで6段階で荷重を加えて荷重のみで所謂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ないしスクリューポイントを回転させて所謂回転貫入を行う回転段階との2段階で構成される。貫入抵抗に対応する計測項目は、荷重段階ではスクリューポイントが所定深度貫入した時点(25cm貫入毎)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。   Conventionally, as a means for knowing the degree of firmness and tightness of the ground, the geological structure of the ground, that is, the soil quality from the ground surface to a certain depth has been investigated. Such soil surveys are generally performed using a standard penetration test method based on a boring survey. One of the methods for determining the soil quality in the previous stage or a relatively shallow part is a Swedish sounding test method. This Swedish sounding test measures the hardness of the ground by measuring its resistance when the screw point attached to the rod penetrates the ground. As shown in Non-Patent Document 1 (JIS A1221 Geotechnical Society), the penetration method is a load stage in which so-called self-penetration is carried out with only a load by applying loads up to 1 KN up to a maximum of 1 KN, and a maximum load of 1 KN. In the case where the rod does not penetrate, the rod or screw point is rotated under the load, and so-called rotational penetration is performed. The measurement items corresponding to the penetration resistance are the load (Wsw) when the screw point penetrates a predetermined depth (every 25 cm penetration) at the load stage, and the half rotation number of the screw point converted per 1 m penetration (at the rotation stage) Nsw).

しかしながら、上記スウェーデン式サウンディング試験においては、土質採取が難しいため土質判別を行いにくいことや、試験結果の解釈に経験的な技術・能力を必要とする等の欠点がある。特に後者に関しては、Nsw(半回転数/m)が応力や荷重の単位を有していないため、もう一つの計測項目であるWsw(N)との関係が不明確である点が指摘されている。つまり、荷重段階で得られるデータと回転段階で得られるデータに関連性がなく、自沈貫入地盤と回転貫入地盤の強度について相対的な比較ができない等の問題があった。例えば、Nswが50である粘土層とWswが1000Nである粘土層とを比較してみると、Nswを得る回転貫入は、Wswである1000Nの荷重をロッドないしスクリューポイントに負荷した状態で行うため、この場合Nswが50である粘土層の方が、Wswが1000Nである粘土層よりも硬く締まっているという性状は把握できる。しかし、強度的にどうかということまでは比較判定することができない。つまり、定性的に硬軟の関係を把握することはできても、定量的にそれらの強度を比較することはできないのである。このことは、今後、集積された試験結果から地盤沈下量との関係を求めようとする場合、あるいは試験結果の高度な利用を図る場合の障壁となる可能性が大きい。   However, the Swedish sounding test has drawbacks that it is difficult to distinguish soil because it is difficult to collect soil, and that empirical techniques and abilities are required to interpret the test results. Regarding the latter in particular, it has been pointed out that Nsw (half rotations / m) does not have a unit of stress or load, so the relationship with another measurement item, Wsw (N), is unclear. Yes. That is, there is a problem that the data obtained at the loading stage and the data obtained at the rotating stage are not related, and the relative strength of the self-sinking ground and the rotating ground cannot be compared. For example, when comparing a clay layer with Nsw of 50 and a clay layer with Wsw of 1000 N, rotational penetration to obtain Nsw is performed with a load of 1000 N of Wsw applied to the rod or screw point. In this case, it can be understood that the clay layer with Nsw of 50 is tighter than the clay layer with Wsw of 1000 N. However, it is not possible to make a comparative judgment up to the strength. In other words, even if the relationship between hardness and softness can be grasped qualitatively, their strength cannot be compared quantitatively. This is likely to become a barrier in the future when trying to obtain a relationship with the amount of land subsidence from the accumulated test results, or when trying to use the test results at a high level.

上記課題に鑑みて創成された従来の貫入試験方法として、特許文献1(特開2007−321385号公報)に示すものがある。この貫入試験方法は、所定深度単位で貫入ロッドに複数の異なる荷重を負荷し、ロッドに作用する鉛直方向の周面摩擦Wfとスクリューポイントに負荷される荷重Wとの合力Waと、ロッドに作用する水平方向の周面摩擦Tfとスクリューポイントの回転負荷トルクTとの合力Taとを取得し、これら合力WaとTaとの関係を求め、これを予め各種土質について得られた判定基準と比較して土質を判定するものである。これにより、従来のスウェーデン式サウンディング試験のように荷重と回転とによってロッド等を地中に貫入して試験データを得る貫入試験において、荷重と回転の双方の試験データに関連性を持たせ、これらを総合的に評価して土質を判定することが可能になる。このため、従来の自沈貫入地盤(Wswで評価された地盤)と回転貫入地盤(Nswで評価された地盤)という概念もなくなり、試験後のデータ処理を簡素化できるとともに、将来的に試験結果の解析や高度利用を図る場合の不具合も解消することができる等の利点がある。   As a conventional penetration test method created in view of the above problems, there is one disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2007-321385). This penetration test method applies a plurality of different loads to the penetration rod in units of a predetermined depth, and acts on the rod with the resultant force Wa of the vertical circumferential friction Wf acting on the rod and the load W loaded on the screw point. To obtain the resultant force Ta between the horizontal circumferential surface friction Tf and the rotational load torque T of the screw point, determine the relationship between these resultant forces Wa and Ta, and compare this with the judgment criteria obtained in advance for various soil types. The soil quality is judged. As a result, in the penetration test to obtain the test data by penetrating the rod etc. into the ground by load and rotation like the conventional Swedish sounding test, both the load and rotation test data are related, and these The soil quality can be judged by comprehensively evaluating the soil quality. For this reason, the concept of the conventional self-sinking ground (the ground evaluated by Wsw) and the rotation penetrating ground (the ground evaluated by Nsw) is eliminated, the data processing after the test can be simplified, and the test results can be improved in the future. There is an advantage that problems in analysis and advanced use can be solved.

特開2007−321385号公報JP 2007-321385 A

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Japanese Industrial Standard A1221 Swedish Sounding Test Method

しかしながら、上記貫入試験方法では、本来、周面摩擦WfとTfはロッドだけに作用する値でなければならはいはずが、スクリューポイントの周面に付着した土砂の影響により、スクリューポイントに作用する周面摩擦を含む値を取得してしまう問題があった。特に、粘土層ではスクリューポイントの周面に土砂が付着して一体になって回転するので、このような問題が顕著に発生していた。   However, in the above penetration test method, the peripheral surface friction Wf and Tf should originally be values that only act on the rod, but due to the influence of the earth and sand adhering to the peripheral surface of the screw point, There was a problem of acquiring values including surface friction. In particular, in the clay layer, earth and sand adhere to the peripheral surface of the screw point and rotate integrally, so that such a problem has occurred remarkably.

本発明は上記課題に鑑みて創成されたものであり、ロッドと、その先端に連結されるスクリューポイントとから成る貫入ロッドに負荷する荷重Wを段階的に変化させながら当該貫入ロッドを回転貫入させ、所定深度到達毎に貫入ロッドの回転トルクTを測定するとともに、当該所定深度到達毎に貫入ロッドを数センチ引き上げた状態の回転トルクTmを測定し、前記回転トルクTmに基づいてロッドに作用する最大せん断応力τmaxを算出し、前記最大せん断応力τmaxを垂直成分τz及び水平成分τθに分解し、前記最大せん断応力τmaxの垂直成分τz及び水平成分τθに基づいてロッドに作用する周面摩擦の鉛直成分Wf及び水平成分Tfを求め、前記周面摩擦Wf及びTfをロッドの周面摩擦による損失値として前記貫入ロッドの荷重W及び回転トルクTを補正することにより、スクリューポイントに作用する荷重Wa及び回転トルクTaを求めることを特徴とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and allows the penetrating rod to rotate and penetrate while gradually changing the load W applied to the penetrating rod composed of the rod and a screw point connected to the tip of the rod. Measure the rotational torque T of the penetrating rod every time the predetermined depth is reached, measure the rotational torque Tm of the penetrating rod raised several centimeters every time the predetermined depth is reached, and act on the rod based on the rotational torque Tm. The maximum shear stress τmax is calculated, the maximum shear stress τmax is decomposed into a vertical component τz and a horizontal component τθ, and the peripheral friction vertical acting on the rod based on the vertical component τz and the horizontal component τθ of the maximum shear stress τmax is calculated. The component Wf and the horizontal component Tf are obtained, and the peripheral surface friction Wf and Tf are set as the loss values due to the peripheral surface friction of the rod. By correcting the click T, and obtains the load Wa and the rotating torque Ta acting on the screw points.

また、前記最大せん断応力τmaxと、ロッドの回転速度及び沈下速度の合速度νとが同一方向に作用すると仮定することにより、当該最大せん断応力τmaxの垂直成分τz及び水平成分τθを算出することが好ましい。 Further, by assuming that the maximum shear stress τmax and the combined speed ν of the rotation speed and settlement speed of the rod act in the same direction, the vertical component τz and the horizontal component τθ of the maximum shear stress τmax can be calculated. preferable.

本発明によれば、ロッドに作用する周面摩擦は貫入ロッドを引き上げて一回転させたときの回転トルクに基づいて算出される。これにより、引き上げ時にスクリューポイントの周面に付着した土砂が除去されて、回転時にはスクリューポイントの周面には土砂が付着していない状態になり、ロッドに作用する周面摩擦だけを算出することができる。そのため、貫入ロッドが地中に貫入する時の荷重と回転時の回転負荷トルクから、ロッドの周面摩擦を除去すれば、スクリューポイントだけに作用する荷重と回転負荷トルクを得ることができるので、試験データの信頼性が向上する。   According to the present invention, the peripheral friction acting on the rod is calculated based on the rotational torque when the penetrating rod is pulled up and rotated once. As a result, the earth and sand adhering to the circumferential surface of the screw point is removed during the pulling up, and the earth and sand are not adhered to the circumferential surface of the screw point during rotation, and only the circumferential friction acting on the rod is calculated. Can do. Therefore, if the peripheral friction of the rod is removed from the load when the penetrating rod penetrates into the ground and the rotational load torque at the time of rotation, the load and the rotational load torque acting only on the screw point can be obtained. Test data reliability is improved.

また、ロッドに作用する鉛直方向の周面摩擦Wfとスクリューポイントに負荷される荷重Wとの合力Waと、ロッドに作用する水平方向の周面摩擦Tfとスクリューポイントの回転負荷トルクTとの合力Taとを取得し、これら合力WaとTaとの関係を求め、これを予め各種土質について得られた判定基準と比較して土質を判定することにより、ロッドの周面摩擦を確実に考慮した土質判定を行うことができる。   Further, the resultant force Wa of the vertical circumferential friction Wf acting on the rod and the load W applied to the screw point, and the resultant force of the horizontal circumferential friction Tf acting on the rod and the rotational load torque T of the screw point. Obtaining Ta, obtaining the relationship between these resultant forces Wa and Ta, comparing this with the judgment criteria obtained in advance for various soils, and judging the soil, so as to reliably consider the surface friction of the rod Judgment can be made.

本発明に係る貫入試験方法を実施する自動貫入試験機の斜視図である。It is a perspective view of the automatic penetration testing machine which enforces the penetration testing method concerning the present invention. 本発明を係る貫入試験方法を実施する自動貫入試験機の拡大側面図である。It is an expanded side view of the automatic penetration testing machine which enforces the penetration testing method concerning the present invention. 図2のA−A線に係る拡大断面図である。It is an expanded sectional view concerning the AA line of FIG. 本発明を係る貫入試験方法を実施する自動貫入試験機の要部拡大一部切欠断面図である。It is a principal part expanded partial notch sectional view of the automatic penetration test machine which implements the penetration test method which concerns on this invention. 各条件下における回転負荷トルクを示すグラフである。It is a graph which shows the rotational load torque on each condition. 土質の判定基準を得るための実験データに関する説明用グラフである。It is a graph for explanation about the experimental data for obtaining the judgment standard of soil quality. 土質の判定基準を得るための実験データに関する説明用グラフである。It is a graph for explanation about the experimental data for obtaining the judgment standard of soil quality. 土質の判定基準を得るための実験データに関する説明用グラフである。It is a graph for explanation about the experimental data for obtaining the judgment standard of soil quality. 土質の判定基準を得るための実験装置の概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of the experimental apparatus for obtaining the judgment criteria of soil quality. 土質判定基準の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of soil quality criteria. 土質判定基準の他の一例を示すグラフである。It is a graph which shows another example of soil quality criteria. 地中に貫入した貫入ロッドに作用する周面摩擦の説明用概念図である。It is a conceptual diagram for the description of the circumferential friction which acts on the penetration rod penetrated into the ground.

以下、図面に基づいて本発明を実施するための最良の形態を説明する。
図1ないし図4において、1は自動貫入試験機であり、立設された支柱2に沿って昇降可能な昇降台3を有する。この昇降台3には、棒状のロッド4aの先端にスクリューポイント4bを連結した先端に連結された貫入ロッド4と、この貫入ロッド4を一体に保持可能なチャックユニット5と、このチャックユニット5を回転駆動するチャック用モータ6と、前記支柱2の長手方向に伸びて配置されたチェーン部材2aに噛合するスプロケット7と、このスプロケット7を回転駆動する昇降用モータ8と、前記スプロケット7の回転を制動するブレーキ手段9と、質量調整用のおもり3a・・とが装備されている。これらの装備の質量と昇降台3の質量の合計質量が貫入ロッド4に載荷されると、貫入ロッド4には最大1KNの荷重がかかる。前記チャック用モータ6、昇降用モータ8およびブレーキ手段9は、制御ユニット10によって駆動制御される。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
In FIG. 1 to FIG. 4, reference numeral 1 denotes an automatic penetration testing machine, which has a lifting platform 3 that can be lifted and lowered along a standing column 2. The lift 3 includes a penetrating rod 4 connected to the tip of a rod-like rod 4a and a tip connected to the tip, a chuck unit 5 capable of holding the penetrating rod 4 integrally, and the chuck unit 5 A chuck motor 6 that rotates, a sprocket 7 that meshes with a chain member 2 a that extends in the longitudinal direction of the support column 2, a lift motor 8 that rotates the sprocket 7, and the sprocket 7 is rotated. Brake means 9 for braking and weights 3a for adjusting the mass are provided. When the total mass of the mass of these equipments and the mass of the lifting platform 3 is loaded on the penetrating rod 4, a load of 1 KN at maximum is applied to the penetrating rod 4. The chuck motor 6, lift motor 8 and brake means 9 are driven and controlled by a control unit 10.

前記チャックユニット5は昇降台3に回転自在に配置されている。このチャックユニット5の下部とチャック用モータ6の出力軸6aとには、それぞれスプロケット11,12が一体に固定されており、これらに環状チェーン13を巻き掛けることで両者は連結されている。また、チャックユニット5側のスプロケット11の歯に対向する位置には、このスプロケット11が回転する時の歯の通過を検出してON/OFFする近接センサ(図示せず)が設けられている。この近接センサの信号は前記制御ユニット10によって取得され、制御ユニット10は、この信号から貫入ロッド4の半回転数を割り出すように構成されている。   The chuck unit 5 is rotatably disposed on the lifting platform 3. Sprockets 11 and 12 are integrally fixed to the lower portion of the chuck unit 5 and the output shaft 6a of the chuck motor 6, respectively, and both are connected by winding an annular chain 13 around them. A proximity sensor (not shown) is provided at a position facing the teeth of the sprocket 11 on the chuck unit 5 side to detect the passage of the teeth when the sprocket 11 rotates and turn it on / off. The signal of the proximity sensor is acquired by the control unit 10, and the control unit 10 is configured to determine the half rotation number of the penetrating rod 4 from this signal.

前記スプロケット7は、昇降用モータ8と一方向クラッチ14および前記ブレーキ手段9を介して連結されており、一方向クラッチ14の作用で、昇降台3を上昇させる方向にスプロケット7を回転させるよう昇降用モータ8が駆動した時、これがスプロケット7に伝達されるようになっている。逆方向にスプロケット7を回転させる昇降用モータ8の駆動(以下、逆駆動という)は、一方向クラッチ14の空転を生じる。このため、スクリューポイント4bが地盤に接している状態で昇降用モータ8が逆駆動すると、貫入ロッド4(ロッド4aないしスクリューポイント4b)には、昇降台3等の質量による荷重が負荷される。この荷重は、ブレーキ手段9がスプロケット7を制動する力を変更することで0Nから最大荷重1KNまで自在に変更することができる。なお、ブレーキ手段9としてはパウダブレーキまたはパウダクラッチが好ましい。   The sprocket 7 is connected to the elevating motor 8 via the one-way clutch 14 and the brake means 9, and the one-way clutch 14 moves up and down to rotate the sprocket 7 in the direction to raise the elevator 3. When the motor 8 is driven, this is transmitted to the sprocket 7. Driving the lifting motor 8 that rotates the sprocket 7 in the reverse direction (hereinafter referred to as reverse driving) causes the one-way clutch 14 to run idle. For this reason, when the lifting / lowering motor 8 is reversely driven while the screw point 4b is in contact with the ground, the penetrating rod 4 (rod 4a or screw point 4b) is loaded with a load such as the lifting platform 3 or the like. This load can be freely changed from 0 N to a maximum load of 1 KN by changing the force with which the brake means 9 brakes the sprocket 7. The brake means 9 is preferably a powder brake or a powder clutch.

本自動貫入試験機1では、貫入ロッド4先端のスクリューポイント4bが地表に接する位置から貫入試験をスタートする。この位置までは、制御ユニット10に備えられたマニュアル操作ボタンを押して昇降用モータ8を逆駆動し、昇降台3を下降させる。この位置からスタートボタンを押して試験スタート信号を与えると、制御ユニット10は自動で貫入ロッド4の地中への貫入制御を開始する。すなわち、制御ユニット10は試験スタート信号の入力を受けて、昇降用モータ8を逆駆動するとともに、チャック用モータ6を回転させる。これにより、貫入ロッド4に昇降台3等の質量による荷重を負荷し、これらを回転させながら地中に貫入する。   In the automatic penetration testing machine 1, the penetration test is started from the position where the screw point 4b at the tip of the penetration rod 4 is in contact with the ground surface. Up to this position, the manual operation button provided in the control unit 10 is pushed to reversely drive the lifting motor 8 to lower the lifting platform 3. When a test start signal is given by pressing the start button from this position, the control unit 10 automatically starts penetrating control of the penetrating rod 4 into the ground. That is, the control unit 10 receives the test start signal and reversely drives the lifting motor 8 and rotates the chuck motor 6. Thereby, the load by the mass of the lifting platform 3 etc. is loaded to the penetration rod 4, and it penetrates into the ground, rotating these.

試験中、制御ユニット10は、貫入ロッド4の半回転数を割り出す。また、ブレーキ手段9を制御し、貫入ロッド4に負荷される荷重を最小荷重200Nから200N刻みで最大荷重1KNまで短時間で増加させ、1KNになると再度200Nの荷重から200N刻みの荷重増加を繰り返す。そして、各荷重下で貫入ロッド4にかかる回転負荷トルクを取得する。貫入ロッド4にかかる回転負荷トルクは、チャック用モータ6に負荷する電流値に比例するため、本例では、チャック用モータ6の負荷電流値から回転負荷トルクを得る。さらに制御ユニット10は、スプロケット7の回転を検出するロータリエンコーダ15の信号からスプロケット7の回転回数を算出し、これからスクリューポイント4bの貫入深度を算出するとともに、単位時間当たりの貫入深度からスクリューポイント4bの貫入速度を割り出す。この貫入深度が25cm増加する間を1区間として、各区間毎の荷重変化、各荷重下での回転負荷トルクおよび各区間での半回転数が試験データとして制御ユニット10に自動的に記憶される。これにより、所定深度単位で貫入ロッド4に異なる荷重を負荷し、各荷重毎の回転負荷トルクを複数取得することができる。また、25cm貫入する毎に貫入ロッド4を1cm引き上げて1回転させて、トルク(Trm)を計測する。このトルク(Trm)は、詳細を後述するロッド4aの周面摩擦の算出の際に使用する。例えば、貫入ロッド4が25cm貫入する間に200N〜1KNの荷重変更が5サイクル行われた場合、各荷重に対応する回転負荷トルクが1サイクルで5個、合計で25個取得される。制御ユニット10は、以上の処理を繰り返し行って所定深度(例えば、地中10mの深度)までスクリューポイント4bを貫入する。なお、貫入試験中、貫入ロッド4のロッド4aは、必要に応じて上部のねじ部4cに延長用ロッド(図示せず)を螺合して延長する。   During the test, the control unit 10 determines the half speed of the penetrating rod 4. Further, the brake means 9 is controlled to increase the load applied to the penetrating rod 4 from the minimum load 200N in increments of 200N to the maximum load 1KN in a short time. . And the rotational load torque concerning the penetration rod 4 under each load is acquired. Since the rotational load torque applied to the penetrating rod 4 is proportional to the current value applied to the chuck motor 6, the rotational load torque is obtained from the load current value of the chuck motor 6 in this example. Further, the control unit 10 calculates the number of rotations of the sprocket 7 from the signal of the rotary encoder 15 that detects the rotation of the sprocket 7, calculates the penetration depth of the screw point 4b from this, and calculates the screw point 4b from the penetration depth per unit time. Determine the penetration speed. The change in load for each section, the rotational load torque under each load, and the half-rotation speed in each section are automatically stored in the control unit 10 as test data while the penetration depth increases by 25 cm as one section. . Thereby, different loads can be applied to the penetrating rod 4 in predetermined depth units, and a plurality of rotational load torques for each load can be acquired. Further, every time 25 cm penetrates, the penetrating rod 4 is lifted 1 cm and rotated once, and torque (Trm) is measured. This torque (Trm) is used when calculating the circumferential friction of the rod 4a, the details of which will be described later. For example, when the load change of 200 N to 1 KN is performed for 5 cycles while the penetration rod 4 penetrates 25 cm, 5 rotational load torques corresponding to each load are acquired in a total of 25. The control unit 10 repeats the above process to penetrate the screw point 4b to a predetermined depth (for example, a depth of 10 m in the ground). During the penetration test, the rod 4a of the penetration rod 4 is extended by screwing an extension rod (not shown) to the upper threaded portion 4c as necessary.

本自動貫入試験機1は、前述の荷重に対応する回転負荷トルクについて塑性論アナロジーモデルを適用して、試験データを処理する。塑性論アナロジーモデルとは、土の応力とひずみの関係を与える構成則と同じ枠組み(アナロジー)を利用し、構造物の荷重と変位との関係を記述する数学モデルのことである。構造物に負荷される荷重には鉛直荷重やモーメント、水平荷重などがあるが、構造物の破壊時の荷重はその他の荷重の組み合わせによって変化する。塑性論アナロジーモデルでは、このような組み合わされた荷重の大きさを降伏曲面として記述するとともに、これらの荷重にそれぞれ対応する変位増分を塑性ポテンシャル関数を用いて記述するものである。スウェーデン式サウンディング試験や本例で紹介する貫入試験のような荷重と回転とを与えて貫入ロッドを地中に貫入する試験は、荷重段階の鉛直荷重に加えて回転段階における回転負荷トルクをその作用荷重とする試験であるので、塑性論アナロジーモデルを適用できる組み合わせ荷重の問題の一つであるといえる。   The automatic penetration testing machine 1 processes test data by applying a plasticity analogy model to the rotational load torque corresponding to the aforementioned load. The plasticity analogy model is a mathematical model that describes the relationship between the load and displacement of a structure, using the same framework (analogue) as the constitutive law that gives the relationship between soil stress and strain. The load applied to the structure includes a vertical load, a moment, a horizontal load, etc., but the load at the time of destruction of the structure changes depending on the combination of other loads. In the plasticity analogy model, the magnitude of such a combined load is described as a yield surface, and the displacement increment corresponding to each of these loads is described using a plastic potential function. The test that penetrates the penetrating rod into the ground by applying load and rotation, such as the Swedish sounding test and the penetration test introduced in this example, applies the rotational load torque in the rotation stage in addition to the vertical load in the load stage. Since it is a load test, it can be said that it is one of the problems of combined loads to which the plasticity analogy model can be applied.

そこで、こうした貫入試験についての塑性論アナロジーモデルを構築すると以下のようになる。まず、スクリューポイントに負荷される荷重段階の荷重Wと回転段階の回転負荷トルクTによる仕事増分δEは、

Figure 0005320081
と表すことができる。ここでδnhtは半回転数の増分、δstは貫入量の増分である。数1を自沈荷重Wpとスクリューポイントの最大直径Dとの積を用いて正規化すると、
Figure 0005320081
となる。ここでTnは正規化トルク、Wnは正規化荷重である。また、数2の結果から後述する塑性ポテンシャルの適用においては、TnとδnhtおよびWnとδst/Dがそれぞれ同軸性を有するものと判断している。
後述する実験結果から、貫入試験で得られる回転負荷トルクと荷重による降伏曲面は、原点に中心を有する楕円で表記できることが確かめられている。そこで、この降伏曲面の形状を決定する降伏曲面係数cyを用いて、
Figure 0005320081
と表す。この数3を数2を用いて表すと、
Figure 0005320081
が得られ、これを整理すると、降伏曲面は次のような別形式で表すことができる。
Figure 0005320081
塑性ポテンシャル関数についても降伏曲面と同様な楕円形状を有するものと仮定すると、
Figure 0005320081
と表せる。ここでcpは塑性ポテンシャル係数であり、これが前記cyに等しい時には関連流れ則が成立する。数5を微分することにより塑性ポテンシャル関数に直交する方向を求めると、
Figure 0005320081
となる。ここで1m貫入量当りの半回転数Nswにスクリューポイント最大径Dを乗じたNswDを正規化Nswと定義する。 Therefore, the plasticity analogy model for such penetration tests is constructed as follows. First, the work increment δE due to the load W at the load stage and the rotational load torque T at the rotation stage applied to the screw point is:
Figure 0005320081
It can be expressed as. Here, δnht is an increase in half rotation speed, and δst is an increase in penetration amount. When Formula 1 is normalized using the product of the self-sinking load Wp and the maximum diameter D of the screw point,
Figure 0005320081
It becomes. Here, Tn is a normalized torque, and Wn is a normalized load. From the result of Equation 2, it is determined that Tn and δnht and Wn and δst / D have coaxiality in the application of the plastic potential described later.
From the experimental results to be described later, it is confirmed that the rotational load torque obtained by the penetration test and the yield curved surface by the load can be expressed by an ellipse having a center at the origin. Therefore, using the yield surface coefficient cy that determines the shape of the yield surface,
Figure 0005320081
It expresses. When this number 3 is expressed using the number 2,
Figure 0005320081
If this is arranged, the yield surface can be expressed in another form as follows.
Figure 0005320081
Assuming that the plastic potential function has an elliptical shape similar to the yield surface,
Figure 0005320081
It can be expressed. Here, cp is a plastic potential coefficient, and when this is equal to cy, the related flow law is established. When the direction orthogonal to the plastic potential function is obtained by differentiating Equation 5,
Figure 0005320081
It becomes. Here, NswD obtained by multiplying the half rotation speed Nsw per 1 m penetration amount by the screw point maximum diameter D is defined as normalized Nsw.

図5に、各条件下(A,B,C)における深度毎の回転負荷トルクの変位を示す。Aは削孔を施していない地盤に貫入ロッドを回転貫入したとき、スクリューポイント4bに作用する回転負荷トルクを示すグラフであり、当該スクリューポイント4bに作用する回転負荷トルクは、貫入ロッド4の回転負荷トルクから、貫入ロッド4を引き上げて検出したロッド4aの周面摩擦を除去して算出している。Bも、削孔を施していない地盤に貫入ロッド4を回転貫入したとき、スクリューポイント4bに作用する回転負荷トルクを示すグラフであり、当該スクリューポイント4bに作用する回転負荷トルクは貫入ロッド4の回転負荷トルクから、貫入ロッド4を引き上げずに検出したロッド4aの周面摩擦を除去して算出している。一方、Cは、スクリューポイント4bの最大径よりも小さく,かつロッドの径よりも大きく開口した削孔に貫入ロッド4を回転貫入して、このときの貫入ロッド4の回転負荷トルクの変位を示す。従って、Cは、貫入ロッド4の周囲に抵抗がない状態で回転貫入するため、貫入ロッド4の回転負荷トルクは、スクリューポイント4bの回転負荷トルクと見なすことができる。これらA,B,Cを比較すると、Aの方がCの値に近く、つまりロッド4aの周面抵抗を確実に除去していることが確認できる。   FIG. 5 shows the displacement of the rotational load torque for each depth under each condition (A, B, C). A is a graph showing the rotational load torque acting on the screw point 4b when the penetration rod is rotationally penetrated into the ground not drilled. The rotational load torque acting on the screw point 4b is the rotation of the penetration rod 4. The calculation is performed by removing the peripheral friction of the rod 4a detected by lifting the penetrating rod 4 from the load torque. B is also a graph showing the rotational load torque acting on the screw point 4b when the penetration rod 4 is rotationally penetrated into the ground not drilled, and the rotational load torque acting on the screw point 4b is the same as that of the penetration rod 4. It is calculated by removing the circumferential friction of the rod 4a detected without lifting the penetrating rod 4 from the rotational load torque. On the other hand, C indicates the displacement of the rotational load torque of the penetrating rod 4 when the penetrating rod 4 rotates and penetrates into a drilling hole that is smaller than the maximum diameter of the screw point 4b and larger than the diameter of the rod. . Accordingly, C rotates and penetrates without any resistance around the penetrating rod 4, so that the rotational load torque of the penetrating rod 4 can be regarded as the rotational load torque of the screw point 4b. Comparing these A, B, and C, it can be confirmed that A is closer to the value of C, that is, the peripheral surface resistance of the rod 4a is reliably removed.

図6ないし図8に粘土の土質サンプルについて行った実験の解析結果を示す。実験は、粘土について作製した実験用人工土層により行った。実験用人工土層は、図9に示す直径28cm高さ50cmの円形土槽Bの下部に排水層として砂と砂利を敷き詰め、その上から含水比w=50%に調整した藤ノ森粘土Cを投入し、この粘土Cの透水性を高めるために24時間真空ポンプを用いて脱気し、その後、上部から約20kPaを段階的に載荷させ下部は−100kPaに減圧させて圧密を行うことにより得た。   FIG. 6 to FIG. 8 show analysis results of experiments performed on clay soil samples. The experiment was conducted with an experimental artificial soil layer made of clay. The experimental artificial soil layer is Fujinomori Clay C, in which sand and gravel are spread as a drainage layer at the bottom of a circular soil tank B with a diameter of 28 cm and a height of 50 cm shown in FIG. 9, and the water content ratio is adjusted to 50% from above. In order to increase the water permeability of this clay C, it is deaerated using a vacuum pump for 24 hours, and then, about 20 kPa is loaded stepwise from the upper part and the lower part is decompressed to -100 kPa to perform consolidation. Obtained.

実験装置は、図9に示すようにロッド20、おもり21、ベアリング付きおもり載荷装置22、スクリューポイント23、トルク計24から構成されている。ここでスクリューポイント23は、実物の1/5の大きさになるように銀粘土を用いて作製したもので、四角錘を右に一回ひねった形状をしており最大径6.7mm、長さ40mmである。   As shown in FIG. 9, the experimental apparatus includes a rod 20, a weight 21, a weight loading device 22 with a bearing, a screw point 23, and a torque meter 24. Here, the screw point 23 is made of silver clay so as to be 1/5 of the actual size, and has a shape in which a square weight is twisted once to the right and has a maximum diameter of 6.7 mm and a long length. The length is 40 mm.

実験方法は、まずロッド20の先端にスクリューポイント23とおもり載荷装置22を取り付け、ロッド20が鉛直に貫入されるように固定する。次に初期のおもり21を載荷し、自沈(荷重のみでの貫入)が停止してからそのときの貫入量を測定する。一方、最大荷重を載荷しても自沈しない場合はトルク計24を用いて回転貫入する。この方法で5cm毎の自沈荷重または回転負荷トルクを得ながら、スクリューポイント23を25cmの深さまで貫入する。スクリューポイント23が25cmの深さまで貫入すると、一旦引き抜き、最大荷重を変えて同様の方法で試験を繰り返す。これを最大荷重を例えば40N,80N,120N,160N,200Nの5段階に変化させて行うことにより、同一深度(5cm毎)における自沈荷重または異なる荷重での回転負荷トルクを得ることができる。これらの(πT/D)2,W2の深度毎の関係をプロットしたものが図6である。この図6における傾きが降伏曲面係数cy、X軸切片が自沈荷重Wpとなる。これにより得られた各深度での自沈荷重Wp、最大荷重W、回転負荷トルクTを数4に代入し、πT/WpD,W/Wpの関係をプロットしたのが図7であり、図中の実線は、数4に降伏曲面係数cyを代入して算出した理論値を示す。理論値と実験値を比較すると、いくらかばらつきが見られるものの、理論値のような楕円形の降伏曲面の存在が確認できた。また、図8は、前述の粘土地盤について得た荷重Wおよび回転負荷トルクTを用いて、数7における正規化Nswと、πT/WDの関係をグラフ化したものである。   In the experiment method, first, the screw point 23 and the weight loading device 22 are attached to the tip of the rod 20, and the rod 20 is fixed so as to penetrate vertically. Next, the initial weight 21 is loaded, and the amount of penetration at that time is measured after self-sink (penetration only by load) stops. On the other hand, if the self-sink does not settle even when the maximum load is loaded, the torque gauge 24 is used for rotational penetration. The screw point 23 penetrates to a depth of 25 cm while obtaining a self-sinking load or rotational load torque every 5 cm by this method. When the screw point 23 penetrates to a depth of 25 cm, the test is repeated in a similar manner withdrawing once and changing the maximum load. This is performed by changing the maximum load in five stages of 40N, 80N, 120N, 160N, and 200N, for example, so that a self-sinking load at the same depth (every 5 cm) or a rotational load torque with different loads can be obtained. FIG. 6 is a plot of these (πT / D) 2 and W 2 relationships for each depth. The slope in FIG. 6 is the yield surface coefficient cy, and the X-axis intercept is the self-sink load Wp. FIG. 7 plots the relationship between πT / WpD and W / Wp by substituting the self-sinking load Wp, the maximum load W, and the rotational load torque T at each depth obtained in this way into Equation 4, and in FIG. The solid line indicates the theoretical value calculated by substituting the yield surface coefficient cy into Equation 4. Comparing the theoretical value with the experimental value, although there was some variation, the existence of an elliptical yield surface like the theoretical value was confirmed. FIG. 8 is a graph showing the relationship between the normalized Nsw in Equation 7 and πT / WD using the load W and the rotational load torque T obtained for the clay ground.

図10は、前述の粘土地盤と同様の方法で関東ローム、中密砂、密な砂の各土質サンプルについて作製した実験用人工土層に対して実験行い、その結果から求めた降伏曲面を粘土地盤のものと一緒に同一スケールでプロットした図である。これにより、降伏曲面は各土質において異なる形状を示すことがわかる。このように、各土質について求めた降伏曲面を基準として、これと実際の地盤(以下、実地盤という)での試験において求まる降伏曲面の形状とを比較することで、土質の判定を行うことが可能である。なお、降伏曲面については、楕円形に限定されず土質によって様々な形状を成すと考えられる。このため、土質の判定基準となる土質毎の降伏曲面は、様々な土質サンプルによる実験や実地盤における実測等により、できるだけ多くの種類を揃えておくことが好ましい。   FIG. 10 shows an experiment using an experimental artificial soil layer prepared for each soil sample of Kanto Loam, medium-density sand, and dense sand in the same manner as the clay ground described above. It is the figure plotted on the same scale with the ground one. Thereby, it turns out that a yield surface shows a different shape in each soil. In this way, it is possible to determine the soil quality by comparing the yield curved surface obtained for each soil with the yield curved surface obtained in the test on the actual ground (hereinafter referred to as actual ground). Is possible. It should be noted that the yield surface is not limited to an ellipse, and is considered to have various shapes depending on the soil quality. For this reason, it is preferable to prepare as many types of yield curved surfaces for each soil as the soil determination criteria by experiments with various soil samples or actual measurements on the actual ground.

また図11は、関東ローム、中密砂、密な砂の実験結果から求めた数7における正規化Nswと、πT/WDの関係を粘土地盤のものと一緒に同一スケールで表したものである。この関係においても土質毎に異なった傾き、すなわち塑性ポテンシャル係数cpを示すことから、このグラフを土質判定の基準として用いることもできる。また、次の表1は、以上の実験結果から得られた粘土、関東ローム、中密砂、密な砂についての降伏曲面係数cyと塑性ポテンシャル係数cpとをまとめたものである。これらについても、土質により異なった値となることがわかる。このため、実地盤における貫入試験により荷重Wと回転負荷トルクTを取得し、これらから上記数3ないし数7を使って各係数cy,cpを求め、これらを予め実験で得られた基準値と比較することによっても土質を判定することが可能である。

Figure 0005320081
FIG. 11 shows the relationship between the normalized Nsw in Equation 7 obtained from the experimental results of Kanto Loam, medium sand, and dense sand and πT / WD together with those of the clay ground on the same scale. . Also in this relationship, since different slopes are shown for each soil, that is, the plastic potential coefficient cp, this graph can also be used as a soil judgment criterion. Table 1 below summarizes the yield surface coefficient cy and the plastic potential coefficient cp for clay, Kanto loam, medium density sand, and dense sand obtained from the above experimental results. It can be seen that these values also differ depending on the soil quality. For this reason, the load W and the rotational load torque T are acquired by the penetration test in the actual ground, and the coefficients cy and cp are obtained from the above equations 3 to 7 using the reference values obtained in advance through experiments. It is also possible to determine the soil quality by comparing.
Figure 0005320081

実地盤における貫入試験においては、貫入ロッド4を地中に貫入する場合にロッド4aの長さが長くなるため、これに作用する土の抵抗が大きくなる。従って、前述の塑性論アナロジーモデルによる分析を実際の貫入試験へ適用する場合には、ロッド4aに作用する周面摩擦の影響を考慮する必要がある。図12は、貫入ロッド4に作用する周面摩擦の概念図を示す。ロッド4aに作用する鉛直方向の周面摩擦をWf、水平方向の周面摩擦によるトルクをTf、スクリューポイント4bに負荷されている荷重をW、回転負荷トルクをTとした場合、周面摩擦を考慮した荷重Waおよび回転負荷トルクTa(実際に貫入ロッド4に負荷される荷重と、検出される回転負荷トルク)は 数8,数9で表される。

Figure 0005320081
Figure 0005320081
また、ロッド4aに作用する周面摩擦Wf,Tfを算出するには、25cm貫入する毎に貫入ロッド4を1cm引き上げて、その最の回転トルクTrmを計測する。このときの最大せん断力は、次式で表される。
Figure 0005320081
さらに、合速度方向と合せん断応力の方向が等しいと仮定すると数11および数12が得られる。
Figure 0005320081
Figure 0005320081
ここで、δnhtは回転数、δstは貫入量、rはロッド径、τは合せん断応力、τθは水平方向のせん断応力、τzは鉛直方向のせん断応力である。
一方、回転および自沈貫入により生じる摩擦をそれぞれTf,Wfとすると、数13が得られる。
Figure 0005320081
この数13より、
Figure 0005320081
が得られ、続いて、この数式14より、
Figure 0005320081
が得られ、数12,13および数14から、
Figure 0005320081
となる。ここで、Fは荷重およびトルクによる周面摩擦Wf,Tfの合力である。数7、数8および数15より、
Figure 0005320081
また、数9および数17より、
Figure 0005320081
となり、この数18をNswDについて解くと、
Figure 0005320081
となる。この数19により、ロッド4aの周面摩擦を考慮した正規化Nswを得ることができる。正規化Nswを土質判定の基準として用いる場合には、この周面摩擦を考慮した正規化Nswを用いるのがよい。また、上述の降伏曲面を求める場合にも、スクリューポイント4bに作用している荷重Wと回転負荷トルクTを用いた方がよい。この場合には、特開2001-228068号公報によって示される方式により、スクリューポイント4bにかかる荷重Wを求めることができる。さらに、前述した貫入ロッド4を1cm引き上げて計測したロッド4aの水平面周面摩擦Tfと実測された回転負荷トルクTaとを数8に代入すればスクリューポイント4bに作用する回転負荷トルクTを求めることができる。このようにしてロッド4aに作用する周面摩擦による荷重やトルクを除外したスクリューポイント4bに本来作用している荷重Wと回転負荷トルクTを求め、これらを用いることにより、より正確な降伏曲面を求めることができる。 In the penetration test in the actual ground, when the penetration rod 4 penetrates into the ground, the length of the rod 4a is increased, and thus the resistance of the soil acting on the rod 4a is increased. Therefore, when the analysis based on the plasticity analogy model described above is applied to an actual penetration test, it is necessary to consider the influence of the peripheral friction acting on the rod 4a. FIG. 12 shows a conceptual diagram of the peripheral friction acting on the penetrating rod 4. When the circumferential friction in the vertical direction acting on the rod 4a is Wf, the torque due to the horizontal circumferential friction is Tf, the load applied to the screw point 4b is W, and the rotational load torque is T, the circumferential friction is The considered load Wa and the rotational load torque Ta (the load actually applied to the penetrating rod 4 and the detected rotational load torque) are expressed by Equations 8 and 9.
Figure 0005320081
Figure 0005320081
Further, in order to calculate the circumferential friction Wf and Tf acting on the rod 4a, the penetrating rod 4 is pulled up by 1 cm every time 25 cm penetrates, and the maximum rotational torque Trm is measured. The maximum shear force at this time is expressed by the following equation.
Figure 0005320081
Further, assuming that the resultant velocity direction and the resultant shear stress direction are equal, Equations 11 and 12 are obtained.
Figure 0005320081
Figure 0005320081
Here, δnht is the rotational speed, δst is the penetration amount, r is the rod diameter, τ is the combined shear stress, τθ is the horizontal shear stress, and τz is the vertical shear stress.
On the other hand, if the friction caused by rotation and self-sinking is Tf and Wf, respectively, Equation 13 is obtained.
Figure 0005320081
From this number 13,
Figure 0005320081
Then, from Equation 14,
Figure 0005320081
Is obtained from Equations 12, 13, and 14.
Figure 0005320081
It becomes. Here, F is the resultant force of the circumferential friction Wf and Tf due to the load and torque. From Equation 7, Equation 8, and Equation 15,
Figure 0005320081
From Equation 9 and Equation 17,
Figure 0005320081
And solving this number 18 for NswD,
Figure 0005320081
It becomes. By this equation 19, it is possible to obtain a normalized Nsw in consideration of the peripheral surface friction of the rod 4a. When using the normalized Nsw as a reference for determining soil quality, it is preferable to use the normalized Nsw in consideration of this peripheral surface friction. Also, when obtaining the above-mentioned yield surface, it is better to use the load W and the rotational load torque T acting on the screw point 4b. In this case, the load W applied to the screw point 4b can be obtained by the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-228068. Furthermore, the rotational load torque T acting on the screw point 4b can be obtained by substituting the horizontal rotational surface friction Tf of the rod 4a measured by lifting the penetrating rod 4 1cm and the measured rotational load torque Ta into the equation (8). Can do. In this way, the load W and the rotational load torque T acting on the screw point 4b excluding the load and torque due to the circumferential friction acting on the rod 4a are obtained, and by using these, a more accurate yield surface is obtained. Can be sought.

本自動貫入試験機1による貫入試験で試験データとして得られた荷重と回転負荷トルクは、前記荷重Waと回転負荷トルクTaに相当するものである。よって、試験データの処理において制御ユニット10は、まず、貫入深度25cm単位で貫入ロッド4に負荷される各荷重Waと、これに対応する回転負荷トルクTaとから、当該貫入深度25cm毎に貫入ロッド4を1cm引き上げて1回転させたときのトルクTrmに基づいて算出されたロッド4aの周面摩擦の影響を除外し、スクリューポイント4bに負荷される荷重W、回転負荷トルクTを求める。そして、これらから数5を用いて降伏曲面係数cyと自沈荷重Wpを求める。なお、制御ユニット10は貫入ロッド4の貫入速度を常に監視し、荷重を増加していく中で自沈が生じたと判断した場合は、その荷重を維持し、そのまま25cmの区切り深度まで貫入した場合は、この自沈を生じた荷重を自沈荷重Wpとする。   The load and the rotational load torque obtained as test data in the penetration test by the automatic penetration tester 1 correspond to the load Wa and the rotational load torque Ta. Therefore, in the processing of the test data, the control unit 10 first calculates the penetration rod for each penetration depth of 25 cm from each load Wa applied to the penetration rod 4 in the penetration depth of 25 cm and the corresponding rotational load torque Ta. The influence of the circumferential friction of the rod 4a calculated based on the torque Trm when the 4 is pulled up by 1 cm and rotated once is excluded, and the load W and the rotational load torque T applied to the screw point 4b are obtained. Then, using these, the yield surface coefficient cy and the self-sinking load Wp are obtained using Equation 5. When the control unit 10 constantly monitors the penetration speed of the penetration rod 4 and determines that self-settlement has occurred while increasing the load, the control unit 10 maintains the load and continues to penetrate to a separation depth of 25 cm. The load causing the self-sink is defined as self-sink load Wp.

制御ユニット10は、以上のようにして得られた自沈荷重Wpと、試験データである各荷重値Wおよび各荷重値に対応する回転負荷トルクTを数4に代入してπT/WpD,W/Wpを算出するとともに、数4に降伏曲面係数cyを代入して理論値を算出する。そして、これらπT/WpD,W/Wpおよび理論値をプロットした降伏曲面を作成し、これを液晶パネル10aに表示出力したり、プリンタ10bに印刷出力するなどして作業者が視認可能に出力する。作業者においては、出力された降伏曲面グラフを前述の実験等により得られた土質毎の基準降伏曲面グラフの形状と比較することにより、土質を判定することができる。このように各区間(貫入深度25cm毎)の降伏曲面を得ることにより、スクリューポイント4bを貫入した深度全般に渡って荷重と回転負荷トルクの統一的な分析結果を得ることができる。また、グラフ形状の比較によって各区間での土質の判定が可能となるため、必ずしも経験的な技術・能力を十分に備えない者であっても、正確な土質判定を行うことが可能になる。このことは、例えば地盤調査に十分な知識を持たない個人住宅の施主等においても、分析結果から土質や地盤強度の把握がこれまで以上に容易になることも意味する。   The control unit 10 substitutes the self-sink load Wp obtained as described above, each load value W as test data, and the rotational load torque T corresponding to each load value into Equation 4, and πT / WpD, W / While calculating Wp, the theoretical value is calculated by substituting the yield surface coefficient cy into Equation 4. Then, a yield curved surface in which these πT / WpD, W / Wp and theoretical values are plotted is created, and this is displayed and output on the liquid crystal panel 10a or printed on the printer 10b so that the operator can visually recognize it. . The operator can determine the soil quality by comparing the output yield surface graph with the shape of the reference yield surface graph for each soil obtained by the above-described experiment or the like. Thus, by obtaining the yield curved surface of each section (every penetration depth 25 cm), it is possible to obtain a unified analysis result of the load and the rotational load torque over the entire depth of penetration of the screw point 4b. In addition, since it is possible to determine the soil quality in each section by comparing the graph shapes, even a person who does not necessarily have sufficient empirical techniques and abilities can perform accurate soil quality determination. This also means that, for example, owners of private houses who do not have sufficient knowledge in ground surveys can more easily grasp soil quality and ground strength from the analysis results.

なお、以上の説明では貫入ロッド4に負荷する荷重を段階的に変動させ、スクリューポイント4bが25cm貫入する毎の各荷重下での回転負荷トルクを取得するようにしているが、これ以外にも、次の方法で所定深度毎の異なる荷重に対する回転負荷トルクを取得してもよい。すなわち、ロッドを所定深度(例えば25cm)毎貫入する間は、通常のスウェーデン式サウンディング試験方法に従って自沈貫入および回転貫入を適宜行って貫入ロッド4を地中に貫入する。そして、スクリューポイント4bが所定深度貫入する毎に一旦荷重を0(ゼロ)にし、ここから荷重を200N,400N,600N,800N,1KNまで(ただし、所定深度貫入する間、自沈貫入であった場合は、その自沈貫入が起きる最大の荷重まで)増やし、各荷重毎に貫入ロッド4を回転させて回転負荷トルクを得る。これによって得られた荷重および各荷重に対応する回転負荷トルクによっても、前述の降伏曲面や正規化Nswの関係図を得ることが可能である。   In the above description, the load applied to the penetrating rod 4 is changed stepwise to obtain the rotational load torque under each load every time the screw point 4b penetrates 25 cm. The rotational load torque for different loads at each predetermined depth may be acquired by the following method. That is, while penetrating the rod at a predetermined depth (for example, 25 cm), the penetrating rod 4 is penetrated into the ground by appropriately performing self-sinking and rotating penetration according to a normal Swedish sounding test method. Then, every time the screw point 4b penetrates to a predetermined depth, the load is once set to 0 (zero), and from here, the load is increased to 200N, 400N, 600N, 800N, 1KN (however, when the self penetration has occurred while penetrating the predetermined depth) Increases the maximum load at which self-sinking occurs, and rotates the penetration rod 4 for each load to obtain a rotational load torque. The relationship diagram of the above-described yield surface and normalized Nsw can be obtained also by the load obtained by this and the rotational load torque corresponding to each load.

また、制御ユニット10については、得られた試験データから正規化NswとπT/WDの関係を示すグラフを作成し、これを作業者が視認可能に出力するように構成してもよく、これによっても、前述の降伏曲面を用いる場合と同様、スクリューポイント4bを貫入させた深度全般に渡って荷重と回転負荷トルクとによる統一的な分析結果を得ることができるとともに、土質判定や試験結果の解釈の専門性を緩和することができる。さらに、スクリューポイント4bの貫入深度25cm単位の各荷重Waと、これに対応して検出される回転負荷トルクTaとをスクリューポイント4bに負荷される荷重W、回転負荷トルクTとみなして試験データの処理を行ってもよい。   Further, the control unit 10 may be configured to create a graph showing the relationship between the normalized Nsw and πT / WD from the obtained test data and to output the graph so that the operator can see it. As in the case of using the yield surface described above, it is possible to obtain a unified analysis result by load and rotational load torque over the entire depth of penetration of the screw point 4b, as well as interpretation of soil judgment and test results. Can relax their expertise. Furthermore, each load Wa of the penetration depth of 25 cm unit of the screw point 4b and the rotational load torque Ta detected corresponding thereto are regarded as the load W and the rotational load torque T applied to the screw point 4b, and the test data Processing may be performed.

1 自動貫入試験機
2 支柱
2a チェーン部材
3 昇降台
4 貫入ロッド
4a ロッド
4b スクリューポイント
5 チャックユニット
6 チャック用モータ
7 スプロケット
8 昇降用モータ
9 ブレーキ手段
10 制御ユニット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Automatic penetration test machine 2 Support | pillar 2a Chain member 3 Lifting stand 4 Penetrating rod 4a Rod 4b Screw point 5 Chuck unit 6 Chuck motor 7 Sprocket 8 Lifting motor 9 Brake means 10 Control unit

Claims (2)

ロッドと、その先端に連結されるスクリューポイントとから成る貫入ロッドに負荷する荷重Wを段階的に変化させながら当該貫入ロッドを回転貫入させ、所定深度到達毎に貫入ロッドの回転トルクTを測定するとともに、当該所定深度到達毎に貫入ロッドを数センチ引き上げた状態の回転トルクTmを測定し、
前記回転トルクTmに基づいてロッドに作用する最大せん断応力τmaxを算出し、
前記最大せん断応力τmaxを垂直成分τz及び水平成分τθに分解し、
前記最大せん断応力τmaxの垂直成分τz及び水平成分τθに基づいてロッドに作用する周面摩擦の鉛直成分Wf及び水平成分Tfを求め、
前記周面摩擦Wf及びTfをロッドの周面摩擦による損失値として前記貫入ロッドの荷重W及び回転トルクTを補正することにより、スクリューポイントに作用する荷重Wa及び回転トルクTaを求めることを特徴とする貫入試験方法。
The penetrating rod is rotationally penetrating while gradually changing the load W applied to the penetrating rod composed of the rod and a screw point connected to the tip of the rod, and the rotational torque T of the penetrating rod is measured every time a predetermined depth is reached. And measuring the rotational torque Tm in a state where the penetration rod is pulled up several centimeters every time the predetermined depth is reached,
Calculating the maximum shear stress τmax acting on the rod based on the rotational torque Tm;
Decomposing the maximum shear stress τmax into a vertical component τz and a horizontal component τθ,
Based on the vertical component τz and horizontal component τθ of the maximum shear stress τmax, the vertical component Wf and the horizontal component Tf of the circumferential friction acting on the rod are obtained,
The load Wa and the rotation torque Ta acting on the screw point are obtained by correcting the load W and the rotation torque T of the penetrating rod with the peripheral surface friction Wf and Tf as loss values due to the surface friction of the rod. Penetration test method.
前記最大せん断応力τmaxと、ロッドの回転速度及び沈下速度の合速度νとが同一方向に作用すると仮定することにより、当該最大せん断応力τmaxの垂直成分τz及び水平成分τθを算出することを特徴とする請求項1に記載の貫入試験方法。 The vertical component τz and the horizontal component τθ of the maximum shear stress τmax are calculated by assuming that the maximum shear stress τmax and the combined speed ν of the rotation speed and settlement speed of the rod act in the same direction. The penetration test method according to claim 1.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102080767B1 (en) * 2019-07-18 2020-05-29 (주)쏘일테크엔지니어링 Portable measurement apparatus of penetration resistance

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6270316B2 (en) * 2013-01-11 2018-01-31 日東精工株式会社 Uniaxial compressive strength estimation method
JP6159090B2 (en) * 2013-01-11 2017-07-05 日東精工株式会社 Method for estimating fine grain content and N value
JP6353189B2 (en) * 2013-01-11 2018-07-04 日東精工株式会社 Soil judgment method
JP2015021355A (en) * 2013-07-23 2015-02-02 日東精工株式会社 Liquefaction judgment method
JP7090320B2 (en) * 2018-04-27 2022-06-24 学校法人立命館 Arithmetic logic unit, excavator, calculation method, and computer program

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001226949A (en) * 2000-03-31 2001-08-24 Nitto Seiko Co Ltd Penetration testing machine
JP2005264651A (en) * 2004-03-22 2005-09-29 Hitachi Constr Mach Co Ltd Construction control device for rotating pile
JP4705520B2 (en) * 2006-05-31 2011-06-22 株式会社日本住宅保証検査機構 Penetration test method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102080767B1 (en) * 2019-07-18 2020-05-29 (주)쏘일테크엔지니어링 Portable measurement apparatus of penetration resistance

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